用于塑料材料熔体的均化的装置和方法
【专利说明】用于塑料材料熔体的均化的装置和方法
[0001]通过引用将欧洲专利申请EP 14 160 921.4的内容并入本文。
技术领域
[0002]本发明涉及一种用于塑料材料熔体的均化的装置。本发明还涉及一种用于塑料材料熔体的均化的方法。
【背景技术】
[0003]从EP 2 374 601 Al获知一种用于制备聚合物熔体的多轴螺旋式机器。在该螺旋式机器的壳体孔中布置了滤板，滤板具有用于聚合物熔体的大量通孔。聚合物熔体被传送通过通孔。聚合物熔体在此被分为大量分流，使得聚合物熔体的表面扩大并且聚合物熔体由此被脱气并均化。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是，提供这样一种以简单、有效和高效的方式允许塑料材料熔体均化的装置。
[0005]该目的通过一种用于使塑料材料熔体均化的装置来实现，该装置包括
[0006]-壳体；
[0007]-用于待均化的塑料材料熔体的至少一个壳体通道；
[0008]—该至少一个壳体通道形成在壳体中，并且
[0009]-该至少一个壳体通道从进料开口延伸到排出开口，
[0010]-至少一个均化元件，其包括用于待均化的塑料材料熔体的多个流动通道，
[0011]一其中，每个流动通道都具有在通道纵向上限定出的长度和横向于通道纵向限定出的截面积以及截面形状，
[0012]一其中，至少一些流动通道在选自包括长度、截面积和截面形状的组的至少一个特征方面是不同的，
[0013]--其中，所述至少一个均化元件布置在进料开口与排出开口之间。
[0014]由于所述至少一个均化元件的流动通道在其长度、截面积和/或截面形状方面有所不同，所以沿流动通道产生不同的压差，因此塑料材料熔体的分流在离开各自的流动通道时具有不同的流速和/或流动剖面。在随后过渡为共同的/均匀的阻力流动剖面期间，从分流的不同的流速开始发生膨胀和剪切，并因此发生塑料材料熔体的混合和均化。特别地，膨胀引起塑料材料熔体的有效混合和均化。这特别适用于双峰聚合物熔体。各个流动通道的截面积和/或截面形状沿其长度保持恒定不变。由于流动通道的自由截面积可能比较大，因为均化效果主要取决于分流的流速差，所以塑料材料熔体沿均化元件的压力损失比较小。此外，所述至少一个均化元件的结构简单且可靠。总的来说，该装置因此允许塑料材料熔体以简单、有效和高效的方式均化。
[0015]该装置尤其是用于均化塑料材料熔体、尤其是具有粘度不同的组分的聚合物熔体。例如在双峰聚合物熔体中就是这种情况。借助于该装置，尤其是可以显著减少双峰聚合物熔体中的凝胶，因此发生双峰聚合物熔体的均化。
[0016]在第一实施例中，该装置被构造为螺旋式机器、尤其是多轴螺旋式机器。该螺旋式机器具有壳体，在该壳体中形成了至少一个壳体通道或至少一个壳体孔。在该至少一个壳体通道或至少一个壳体孔中布置了至少一个处理元件轴，该至少一个处理元件轴可以绕相关的转动轴线被可转动地驱动。该至少一个处理元件轴包括至少一个轴，处理元件不可转动地相继布置在该至少一个轴上。该至少一个均化元件布置在螺旋式机器的进料开口和排出开口之间。该至少一个均化元件延伸到所述至少一个壳体通道或所述至少一个壳体孔中，并且尤其是具有穿过它的至少一个处理元件轴。该至少一个均化元件尤其是与壳体刚性地连接。在多轴螺旋式机器中，处理元件轴优选构造成紧密地啮合并且可以沿相同方向被可转动地驱动。在各个均化元件的下游，优选形成了混合区，在该混合区中无处理元件布置在所述至少一个轴上。至少一个套筒优选在该混合区内布置在所述至少一个轴上，因此在该混合区内形成了用于均化和混合所述分流的自由空间或混合空间。该螺旋式机器因此是用于均化塑料材料熔体的装置。
[0017]在第二实施例中，该装置是静态的。该静态均化装置例如布置在螺旋式机器与粒化装置之间。
[0018]该至少一个均化装置是用于制备塑料材料、尤其是聚合物的制备系统的一部分。该制备系统尤其是包括被构造为螺旋式机器的均化装置和/或静态均化装置。
[0019]下述装置确保了有效的均化，即其中流动通道具有至少两个不同长度、尤其是至少三个不同长度且尤其是至少四个不同长度。由于长度不同，分流在流动通道的下游出口处具有不同的流速和/或流动剖面，因此塑料材料熔体发生膨胀、剪切和混合。可以通过不同长度的流动通道的数量来优化各种塑料材料熔体的均化效果。流动通道的截面积和/或截面形状是相同的和/或不同的。
[0020]下述装置确保了有效均化，即其中流动通道的最大长度Lmax与最小长度Lmin之比适用:Lmax/Lmin彡1.2，尤其是Lmax/Lmin彡1.6，并且尤其是Lmax/Lmin彡2。各个流动通道中的流动阻力之差并因此分流在流动通道的下游出口处的流速之差受最大长度Lmax与最小长度Lniin之比的影响。因此可以通过比率L -/Lniin来优化均化效果。
[0021]下述装置确保了有效和高效的均化，即其中流动通道的最小长度Lmin适用:Lmin彡10mm，尤其是Lmin彡30mm，并且尤其是L min彡50mm，和/或其中流动通道的最大长度Lmax适用:Lmax彡500_，尤其是Lmax彡300mm，并且尤其是L max彡100mm。由于最小长度]^—，一方面确保了最低均化效果，而另一方面通过限制最大长度Lmax避免了不期望地高的压力损失。
[0022]下述装置确保了有效均化，即其中流动通道在一开口侧、尤其是在沿塑料材料熔体的传送方向位于下游的一侧齐平地终止。由于流动通道齐平地终止，所以塑料材料熔体的分流以尽可能不同的流速同时在流动通道的下游出口处互相汇合。结果，实现了最佳的膨胀和剪切以及因此最佳的均化效果。
[0023]下述装置易于确保有效均化，即其中流动通道在一开口侧、尤其是在沿塑料材料熔体的传送方向位于上游的一侧不齐地/有偏差地终止。流动通道优选在上游入口处互相不齐地终止而在下游出口处互相齐平。结果，一方面，确保了有效均化，而另一方面，该至少一个均化元件的结构简单。在第一实施例中，所述至少一个均化元件具有基板，该基板尤其是在塑料材料熔体的传送方向上具有恒定的厚度或长度，并且在该基板上布置了具有不同长度的以及可选地附加地具有不同截面积和/或截面形状的管。所述管可例如被螺纹连接和/或钎焊和/或焊接在基板上。该至少一个均化元件可以借助于螺纹管容易地产生并关于期望的均化效果进行调节。在第二实施例中，该至少一个均化元件由基体或基板形成，所述基体或基板由于在塑料材料熔体的传送方向上的材料去除而具有厚度或长度不同的区域。流动通道形成在这些区域中。基体例如通过铣削或腐蚀加工而成。流动通道例如由在基体中加工出的孔形成。
[0024]下述装置确保了有效均化，即其中流动通道具有至少两个不同截面积、尤其是至少三个不同截面积且尤其是至少四个不同截面积。不同截面积产生不同流动阻力，因此分流在流动通道的下游出口处具有不同的流速和/或流动剖面。在所述至少一个均化元件的下游再次建立均匀流动/等速流动，由此发生分流的膨胀和剪切以及因此塑料材料熔体的均化。流动通道的长度和/或截面形状是相同的和/或不同的。可以通过不同截面积的数量来调节或优化均化效果。
[0025]下述装置确保了有效和高效的均化，即其中流动通道的最大截面积Amax与最小截面积Amin之比适用:Amax/Amin> 1.2，尤其是Amax/Amin彡1.6，并且尤其是A max/Amin彡2。可以通过最大截面积Amax与最小截面积A min之比来调节均化效果，因为流速之差根据该比率改变。同时，可以以使得塑料材料熔体的流动阻力和因此压力损失比较小的方式来调节自由截面积。
[0026]下述装置确保了有效和高