具有压力调节装置的挤出机系统的制作方法

本发明涉及一种挤出机系统。

背景技术：

挤出机按照加工处理原理不同可以基本分为两种类型。加工型挤出机(processingextruders)主要用于成形(shaping)(通常是单轴挤出机)，而混炼型挤出机(compoundingextruders)则用于物质的化学和/或物理改性(反应、混合、脱气等)物质(协同地紧密啮合的双螺杆挤出机、buss捏合机等)。

混炼型挤出机的一种形式是所谓的脱气挤出机，其特别适用于聚合物尤其是弹性体的脱气。

脱气过程通常分为几个阶段。挥发性组分例如溶剂、残留单体或水被除去直至残留挥发物含量为约5％-40％。产物和残余挥发物的这种混合物在第一挤出机中通过机械能的输入而被加热。也可以添加稍微挥发性的夹带剂(共沸剂，entrainer)。作为夹带剂，例如，可以使用氮气、二氧化碳或水或它们的混合物。然后产物、残余挥发物和可选的夹带剂的混合物传送至第二挤出机中，并且该混合物在该第二挤出机中进行进一步脱气。所谓的转移区，即形成从第一挤出机至第二挤出机的过渡。具体而言，这经设计使得在第二挤出机引入该混合物时，该混合物松散(松弛，relax)，这对脱气具有积极作用。

技术实现要素：

基于现有技术，本发明的目的是进一步改善通用挤出机系统中的脱气。

该目的通过根据专利独立权利要求的挤出机系统达到。根据本发明的挤出机系统的有利实施方式是从属权利要求的主题，并且是由本发明的以下描述而获得。

根据本发明，一种用于对混合物脱气通用挤出机系统，具有(至少一个)第一挤出机、设置于第一挤出机下游的(至少一个)第二挤出机和它们之间形成的(至少一个)转移区，其特征在于，通过(至少)一个压力控制装置，可以在进入转移区时调节第一挤出机出口(排出口，discharge)处的压力。

压力控制装置可以用于设定能量输入，并由此设定混合物的温度，较高的压力能够引起混合物较高的温度，并且较高的温度会致使脱气改善。

优选的是，仅将压力设置为高至混合物中所含的挥发性组分不沸腾。这同样能适用于可以存在的水，其沸腾温度可以通过压力增加而升提高至高于现有温度(通行温度，盛行温度，通用温度，prevailingtemperature)。这可以防止水沸腾。此外，高压可以分散溶解受限的夹带剂，例如，改善氮气或二氧化碳。

在根据本发明的挤出机系统的优选实施方式中，还可以提供的是，压力控制装置按照第一挤出机出口处的压力大于第二挤出机邻接转移区的脱气区中的压力的方式进行控制。因此，特别是在混合物进入第二挤出机时，其变松散。由于这种膨胀，特别是与在转移区中的压力升高引起的温度升高相结合，混合物的沸腾压力可以降低，这可以致使混合物有效脱气。此外，混合物的膨胀可以由于剩余挥发性组分和存在的任何夹带剂的膨胀而产生泡沫，这由于大表面积而促进脱气。

挥发性组分的膨胀可以优选由在第二挤出机内(至少在脱气区内)相对于转移区中的(转移)压力产生的最大可能负压的事实支持。脱气区中的压力也可以优选低于大气压。特别优选在转移区中可以产生真空(特别是50毫巴-900毫巴(绝对压力))。

由于常规的脱气方法、特别是聚合物的脱气方法通常受限于混合物的可用表面，因此在根据本发明的挤出机系统的另外的优选实施方式中，可以提供用于扩大通过转移区的混合物的自由表面的装置。这些可以特别优选地提供于转移区的出口处。

用于扩大表面的装置可以优选具有带多个通孔(passageopenings)的钻孔板，经由这些通孔，通过转移区的混合物分成几个分料流(partialstreams)。

扩大表面的另一种可能性可以提供：混合物在转移区中或在进入第二挤出机的脱气区时通过一个或多个狭缝喷嘴。这些狭缝喷嘴的特征在于大的表面-体积比，这优选由于喷嘴开口是其中长度是宽度的数倍的狭缝形状而实现。

当然，这两种措施也可以组合使用，即通过带有多个狭缝形通孔(狭缝喷嘴)的钻孔板，既可以实现混合物分为多个料流，又可以实现混合物各个料流的最大可能表面积。

为了避免产物沉积并改善挥发性组分的去除，可以进一步提供，第二挤出机(优选垂直地)(基于重力方向)设置于第一挤出机上方。这允许从转移区快速或直接移除已经脱气的混合物，同时容许在已脱气的混合物上方的脱气区中具有较大的自由气体空间，通过该空间可以容易地除去挥发性组分。如果邻接转移区的第二挤出机的脱气区(至少)具有相对于重力方向(优选垂直地)向上导向的脱气出口，则可以进一步改善挥发性组分的去除。混合物和已脱气的组分可以以反流、错流(crossflow)和/或并流(cocurrent)进行实施。根据本发明的挤出机系统的这种构造使得挥发性成分可以有效地从脱气混合物中分离出来；通过混合物和挥发性组分的专门引导，可以很大程度上避免夹带已脱气的混合物的颗粒。

在根据本发明的挤出机系统的另一个实施方式中，通过将第二挤出机相对于重力方向(优选垂直地)设置于第一挤出机下方，并设置(至少)通向第二挤出机的转移区和相对于重力方向(优选水平地)通向侧面的一个脱气开口，可以实现已脱气的混合物与挥发性组分的有效分离。

在根据本发明的挤出机系统的另外优选的实施方式中，可以在转移区的区域中设置(至少)一个用于排出混合物的可关闭出口。具体而言，这可以用于作为工艺控制的一部分的采集部分混合物作为样品。在将部分混合物转移到第二挤出机之前，也可以通过该可关闭出口将其移除。当启动或排空第一挤出机时，这可以是特别有利的。

这优选可以提供的是，该出口可以借助于压力调节装置进行关闭，为此目的，压力调节装置优选包括(至少一个)滑阀，该滑阀利用阀体的任(至少)一个的相对移动(平移或旋转)。部分混合物由其可以除去的转移区开口或出口可以或多或少地关闭。具体而言，滑阀可以是(旋转的)活塞阀。

在根据本发明的挤出机系统的另外优选的实施方式中，可以提供的是，第一挤出机的挤出机螺杆可以以比第二挤出机的挤出机螺杆更高的角速度驱动。由于第一挤出机的转速相对较高，因而可以实现向混合物的相应高能量输入，目的是提高温度并由此脱气。

具体而言，在挤出机系统的这种实施方式中，还可以提供的是，第一挤出机的平均体积截面小于第二挤出机的平均体积截面。由于第二挤出机的体积截面相对较大，一方面可以保持机械能输入较低，而另一方面可以提供相当大的气体空间。

根据本发明的挤出机系统特别适合于对聚合物尤其是弹性体进行脱气。

附图说明

下面基于附图中所示的示例性实施方式更详细地解释本发明。

在图中：

图1：处于第一功能位置的根据本发明的挤出机系统的一个实施方式的示意性侧视图；和

图2：处于第二功能位置的根据图1的挤出机系统的部分。

具体实施方式

图1和图2中所示的挤出机系统用于聚合物的脱气，并且包括第一挤出机1和第一挤出机1下游的第二挤出机2。挤出机1、2各自包括通过驱动器(未显示)旋转驱动并安装于挤出机机壳中的一个或多个挤出机螺杆3、4。

在形成于挤出机螺杆3、4与挤出机壳体之间的环形产物空间中，(产物)混合物5通过形成有螺旋形齿轮的挤出机螺杆3、4的旋转而进行输送。脱气就会发生。

在第一挤出机1中，挥发性组分如特别是溶剂、残余单体或水被去除直至残余挥发物含量约5％-40％。产物(聚合物)和挥发性组分的混合物5通过机械能输入而被加热，并且—结合所述两个挤出机3、4之间的转移区6中待解释的压力控制装置—被压缩。

在邻接于挤出机螺杆3的后端的分散区7中，向混合物中加入稍易挥发性的夹带剂。例如，这可以是氮或二氧化碳。

然后混合物5流动，移动通过第一挤出机1的挤出机螺杆3，进入转移区6。由挤出机1引起的压力升高设置为使得挤出机1的出口处的压力至少与混合物5中所含的挥发性组分不沸腾的压力一样高。转移区6是管线系统，混合物5通过该管线系统按照受控方式从第一挤出机1转移到第二挤出机2。转移区6包括在纵轴方向上邻接第一挤出机1的后端的第一管线部分和(相对于其纵轴)在径向方向上邻接第一管线部分的第二管线部分。从第一管线部分到第二管线部分的过渡开口可以借助于滑阀(slidevalve)形式的压力控制装置进行或多或少地关闭。为此目的，阀体8借助于活塞9从未示出的驱动装置在第一管线部分内移动。

混合物从第一挤出机1溢流入第二挤出机2伴随着压降，该压降一方面致使第一管线部分与第一挤出机1相比的体积截面减小，并且可以证明过渡开口可以通过阀体8设置为部分隐藏的自由截面变窄。另一方面，提供第二管线部分的截面的漏斗形加宽。

在漏斗形加宽的后端，提供钻孔板10，该穿孔板具有多个开口，通过该多个开口的混合物5受到挤压。混合物5的流被分成多个子料流。与在钻孔板10前面占主导的总流相比，分流的区别在于显著更大表面/体积比。这种大的表面/体积比进而对挥发性组分从混合物5中逸出及其脱气具有正面影响。

混合物5的分流进入第二挤出机2的脱气区。混合物5由于挥发性组分的膨胀而起泡，这进而致使表面扩大并因此改善脱气。挥发性组分的这种相当突然的膨胀是由于第二挤出机2的脱气区中的压力与转移区6的第二管线部分中的压力之间的相对较大的差异所致。为此目的，在第二挤出机2中大部分气氛被排散。

基于重力的方向，第一挤出机位于第二挤出机下方。因此，混合物5从下方且在第二挤出机2的挤出机螺杆4的径向方向上引入第二挤出机2中。这意味着混合物5几乎完全设置于第二挤出机2的脱气区的下部并通过挤出机螺杆4直接从那里排出。因此，在脱气区的上部保留了气体空间，该气体空间内基本上没有混合物5，并且挥发性组分通过该空间可以很容易由其除去。挥发性组分一方面经由脱气出口11除去，该脱气出口在已脱气的混合物5的流动方向上设置于后端，并因此也位于混合物5引入第二挤出机2的区域的后面。脱气出口11在垂直的、第二挤出机2的壳体的径向方向上延伸。脱气出口11的这种设置使得挥发性组分在与混合物5的主流动方向相反的方向上流动。

在所示的挤出机系统中，提供了在第二挤出机2的另一行程中借助于所谓的填料螺杆(stuffingscrew)12进行进一步脱气。

转移区的第一管线部分还包括出口13，一部分混合物5可以通过该出口13排出。具体而言，这可以将取样作为工艺控制的一部分来进行。在挤出机系统的正常运行中，出口13通过压力控制装置的阀体8关闭。为了取样，阀体8向远处移动使得出口13与接收混合物5的转移区6的第一管线部分的一部分之间的连接经由阀体8的轴向和纵向钻孔进行建立。在这种情况下，从转移区6的第一至第二管线部分的过渡开口通过阀体8的壁区段关闭(图2)。

参考字符列表

1.挤出机

2.挤出机

3.挤出机螺杆

4.挤出机外壳

5.混合物

6.转移区

7.分散区

8.阀体

9.活塞

10.穿孔板

11.脱气出口

12.填料螺杆

13.出口。