CN101391484A - 排气挤出机中的驱动装置的设置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于对聚合物材料除气的排气挤出机(1)，包括至少一个驱动装置、至少一个挤出机筒体(2)、至少一个可旋转地驱动的支承在挤出机筒体(2)内的挤出机螺杆(3)、至少一个第一喂料位置(6)、至少一个挤出物出口(13)、至少一个除气区域(9)和至少一个气体出口(16)。本发明的排气挤出机的特征在于，驱动装置设置在挤出机螺杆(3)的相对于聚合物的输送方向位于下游的端部的区域内。

Description

排气挤出机中的驱动装置的设置

技术领域

本发明涉及一种用于对聚合物材料除气的排气挤出机，包括至少一个驱动装置、至少一个挤出机筒体、至少一个可旋转地驱动的支承在挤出机筒体内的且旋转的挤出机螺杆、至少一个第一喂料位置、至少一个挤出物出口、至少一个除气区域和至少一个气体出口。

在聚合过程中通常在一种溶剂中实施聚合。在此溶剂一方面自身可以是单体溶剂，或也可以是惰性溶剂。为了简化术语，概念“溶剂”也包括单体。为了得到聚合物，残余单体或溶剂必须被分离，例如通过蒸发。这种除气通常在排气挤出机中实现

背景技术

已知的排气挤出机通常如此构造，即在挤出机螺杆的驱动侧供给待除气的材料流并且将除气的挤出物朝螺杆顶部方向输送。在挤出机中的压力上升后在喂料位置的下游实现减压，在此在大气压力下或借助于抽吸机实现除气。

开头所述类型的单螺杆排气挤出机例如在EP 0 490 359中描述。其中所描述的挤出机包括构成挤出机筒体的挤出机壳体以及可旋转运动地支承在挤出机筒体内的挤出机螺杆。进料漏斗形式的喂料位置通常在驱动侧设置在挤出机壳体上。除气在喂料位置的下游实现。挤出机螺杆在除气区域内具有显著减小的螺纹头数，从而以自身已知的方式为挤出物膨胀提供了附加的空间。在除气区域后面，在挤出物出口前面，挤出机螺杆具有一个螺纹头数提高的区域，其在排出孔的区域内也导致压力上升。

根据EP 0 490 359A1的挤出机用于排出聚苯乙烯以制造生活用品包装，其应当不超过残余单体的一定的边界值。输入挤出机中的材料是相对高粘度的。

然而已知的挤出机不太适合应用在聚合过程中。如开头所述，聚合通常在溶剂中实施。输送给挤出机的材料是低粘度的，从而螺杆驱动装置必须相应地布置成相对于被分离的单体和/或溶剂密封。为此目的设有结构复杂的转动环密封件。聚合物在除气过程中到达轴密封件和聚合物糖浆(polymer syrup)的输入位置之间的区域内，那么聚合物从那儿仅被缓慢地重新导出，当聚合物与螺杆芯体发生接触时。聚合物在螺杆驱动装置的密封件和喂料位置之间的区域内的高的停留时间导致在高温时聚合物的分解。分解的聚合物重新回到聚合物主流中，导致损害产品质量。

为了解决朝传动装置方向的密封问题，除了转动环密封件外，也建议利用惰性气体对传动装置前面的空间进行扫气。这种实施方式例如在JP 2003 348300中描述。这种方案然而具有这样的缺点，即在较大的单体和/或溶剂流时需要高的惰性气体流。这种实施方式因此导致高的运行费用及投资费用，因为单体和/或溶剂气体中的惰性气体在这些气体冷凝时减小热传递。因此需要较大的热交换面。

另外一种将传动装置相对于单体和/或溶剂蒸汽密封的可能性在于，将熔体往回输送到排气和传动装置之间的区域内。这样的实施方式在DE 40 17 724 C1中描述。被除气的聚合物流的部分流经过较大的挤出机长度在外部或在挤出机筒体内被导入驱动装置和排气孔之间的区域内并且在那儿被放到螺杆上。螺杆在这个区域内将部分流重新向下游输送。驱动装置由此通过熔体与低粘度的蒸汽分离。在这种实施方式中不利的是，被除气的部分流经过较长的距离才输送到挤出机的另外一端上。被除气一次的产品而后重新穿过整个挤出空间往回移向出口。聚合物的这种反复的受载由于较长的热载荷通常导致损害产品的光学特性。

发明内容

本发明的目的在于在这方面改善开头所述类型的排气挤出机。

上述目的通过一种对聚合物材料除气的排气挤出机，包括至少一个驱动装置、至少一个挤出机筒体、至少一个可旋转地驱动的支承在挤出机筒体内的挤出机螺杆、至少一个第一喂料位置、至少一个挤出物出口、至少一个除气区域和至少一个气体出口，其中驱动装置设置在挤出机螺杆的相对于聚合物的输送方向位于下游的端部的区域内。

这具有这样的优点，即驱动装置仅仅必须相对于聚合物材料密封，其与单体和溶剂相比具有较高的粘度。此外，驱动装置的密封无须相对于所使用的溶剂是耐久的。

本发明总结如下，挤出机螺杆的驱动装置设置在挤出机螺杆的只存在聚合物材料的区域内，从而允许密封的相应简单的设计。本发明因此描述了一种途径，将驱动装置设计在挤出机的这样一个位置上，在该位置聚合物业基本上被除气，并且尽管在那儿由于挤出机中的携带流(drag flow)可预期到最高的压力上升。

在一个特别优选的方案中设置成，挤出机螺杆在其位于下游的端部上被驱动。在此，挤出物出口有利地相对于挤出机的纵向轴线在径向和/或切向上设置。

同样有利的是，挤出物出口设置在驱动装置的上游，但是位于待除气的聚合物糖浆的喂料位置的下游。

在排气挤出机的一个特别优选的方案中设置成，挤出机螺杆具有至少两个输送螺纹轮廓相反的区域，从而在挤出机螺杆的与驱动装置邻接的区域内设置一个反向输送螺纹，其确保在挤出机的驱动侧的密封。这种反向输送螺纹导致熔体反向输送并且在挤出机筒体的区域内阻止在挤出物出口下游的材料堵塞。

优选挤出物出口设置在挤出机螺杆的向下游输送的区域17的位于第一喂料位置下游的端部上，从而不仅主输送流而且熔体回流进入挤出物出口。

在相反切割的且输送的各螺杆轮廓之间的区域内设置一个堵塞环(Stauring)和/或螺杆芯体的直径变化。

在本发明的排气挤出机的一个方案中设置成，一第二喂料位置在挤出机内设置在位于下游的端部的区域内。在这个位置合理的是，将业已除气的聚合物供入挤出机内，从而在那儿导入的熔体持续地以与主流反向的聚合物流冲击挤出机螺杆的位于挤出物出口和驱动装置之间的下游端部。由此在挤出机螺杆的这个部分内可靠地避免了聚合物堆积。这样的堆积可能在突然散开时导致位于挤出物出口内的主材料流的变色。

在挤出机螺杆的这个区域内可以设置螺杆和/或挤出机筒体的单独的冷却和/或加热装置，以便有利地影响熔体在这个区域内的粘度。例如挤出机螺杆的这个区域可以被一个封闭的蒸汽通道轴向贯穿，该蒸汽通道部分填充一种可蒸发的液体。当然可以在挤出机螺杆的具有相反的螺纹轮廓的区域内设置另外一个蒸汽通道。在挤出机螺杆冷却的区域内，蒸汽在蒸汽通道内的冷凝由于释放的冷凝热量导致加热，而由于过高的温度发生的蒸发导致冷却。

也可以在螺杆的相反的螺纹轮廓的区域内经由轴向孔从外部供给冷却介质和/或加热介质，其从内部流过螺杆。

在本发明的排气挤出机的一个特别优选的方案中设置成，第二喂料位置在挤出机筒体上在挤出物出口的下游，即沿聚合物的输送方向在挤出物出口的后面连接在挤出物出口上。这个喂料位置通过一个在挤出物出口的区域内分岔出的部分流和/或通过一个在挤出机筒体中在挤出物出口上游分岔出的部分流和/或通过一个由挤出物排出管路分岔出的部分流获得其优选被除气的熔体。通过这种方式一部分被除气的聚合物流在挤出机的这个位置被分流出来并且在熔体回流的区域内重新供入。另外的可能性是第二喂料位置由一第二挤出机供给聚合物。

也可以的是，例如由一个平行的聚合过程分流出被除气的聚合物并且在挤出机的相应位置供入。

第二喂料流的大小可以通过合适的旋转供料管路的直径和/或供料横截面和/或分支横截面进行调节。也可以的是，通过阀门和/或其它的调节机构和/或第二挤出机调节第二喂料流的大小。

挤出机的气体出口可以设置在不同的位置上，例如待蒸发的元素在聚合物的输送方向上被向上或朝侧向排出。而后需要将聚合物的气体出口设置在喂料位置的下游。也可以的是，将在排气时产生的气体的一部分在第一喂料位置的上游排出。气体出口在第一喂料位置的上游。这特别是与本发明的挤出机构造相联系是特别有利的。

附图说明

下面参考附图借助于实施例详细阐述本发明。其中：

图1排气挤出机的部分剖视的示意图，包括连接在其上的冷凝腔并且无驱动装置；

图2根据本发明的排气挤出机的示意图，包括传动装置和马达，然而没有连接的冷凝腔。

具体实施方式

图1示出利用1表示的排气挤出机的一部分。排气挤出机1包括一个挤出机筒体2以及一个可旋转地支承在挤出机筒体2内的挤出机螺杆3。挤出机螺杆3经由一个中间设置的传动装置5被一个驱动装置4转动。例如可以设置一个电动机作为驱动装置4。

如上所述，驱动装置4和传动装置5在图1中未示出，它们位于附图右侧。聚合物/单体混合物经由一个分岔的喂料管6在挤出机筒体2的至少两个彼此径向对置的位置经由喂料阀门7输送给挤出机筒体2。

根据本发明的排气挤出机1构成为所谓的“单螺杆挤出机”，其然而也可以构成为双螺杆挤出机。

挤出机筒体2在喂料阀门7的区域内在横截面上扩宽，即其内直径大约比这个区域外部的通常的挤出机筒体2的内直径高出1.01至3倍。在那儿挤出机筒体2的内直径大致对应于挤出机螺杆3的螺杆螺纹的外直径(考虑到可能的公差)。挤出机筒体2的较大内直径的区域限定了除气区域。单体/聚合物混合物和/或溶剂/聚合物混合物在一定的压力和温度下经由喂料管6供入挤出机筒体2内。在除气区域9中发生强烈的压力减小，从而单体和/或溶剂可以由聚合物中除去。此外在这个区域内材料的流动速度减小了。聚合物在附图中被向右朝驱动装置方向输送。在这个关联中使用的概念“下游”和“上游”总是参考聚合物的输送方向。

在除气区域9中产生的气体和在那儿的产生的蒸汽在附图中向左、即喂料阀门7的上游输送。

挤出机筒体2的位于上游的端部10在端侧是敞开的并且通入一个冷凝腔11内，在除气区域9中产生的气体作为过热的蒸汽流入所述冷凝腔内。

利用12表示喷入液体，由此气体和/或蒸汽在冷凝腔内冷却和冷凝。所使用的液体符合目的地易与聚合物混合，从而可能被带出的聚合物在液体内溶解。替换地或附加地，可以使用其它的用于冷凝的装置，例如热交换器和/或冷凝器。

如在图2中示出，驱动装置4设置在喂料阀门7的下游，即聚合物被从挤出机顶部/螺杆顶部朝驱动侧输送。

如在图2中可以进一步看到，本发明的排气挤出机1在其位于喂料位置6下游的端部上具有一个切向的或径向的挤出物出口13。

如由图1看到，挤出机螺杆被一个封闭的蒸汽通道15轴向贯穿，该蒸汽通道部分填充一种可蒸发的液体。溶剂或单体的蒸发在挤出机的供料区域内导致聚合物的强烈冷却。可蒸发的液体例如是水或惰性的可蒸发的液体，例如沸腾油(Siede

l)。借助于蒸汽通道，被强烈冷却的聚合物可以在短的路径上被重新加热，当液体在此处在蒸汽通道15中冷凝时。除了挤出机筒体在喂料区域内的加热和挤出机螺杆3的摩擦热量外，蒸汽通道15是用于在糖浆的喂料区域内被(部分)除气的熔体的附加热源。因此通过这个构造在挤出机上的流量(Durchsatz)最大化。在挤出物出口13的区域内挤出机螺杆的内部的蒸发对熔体或挤出物冷却。

过剩的摩擦热量可以被导出，从而降低对产品质量的影响。

在根据本发明的排气挤出机1中，驱动装置4和传动装置5设置在排气挤出机1的沿聚合物的输送方向位于下游的端部上，即在与第一喂料位置6相反的一侧上。

挤出机螺杆3包括一个第一螺纹段17，其中螺纹轮廓如此定向，使得在挤出机筒体2中产生从喂料位置6朝挤出物出口13的熔体输送。

排气挤出机1的挤出物出口13相对于挤出机螺杆3的纵向轴线在径向上或切向上定向，从而聚合物在传动装置5和驱动装置4的上游排出。

挤出机螺杆3此外包括一个第二螺纹段18，在该螺纹段中螺纹轮廓如此定向，使得实现与第一螺纹段17的输送方向反向的返回输送。第二螺纹段18因此用于在挤出机的驱动侧相对于聚合物的主输送流密封。

利用19表示由聚合物的主输送流分岔出的输送流，该输送流经由一个旁路14和一个第二喂料位置20被输入挤出机筒体2的第二螺纹段18的区域内。该旁路可以在挤出机筒体的内部或外部延伸。通过由主输送流分岔出的聚合物，在挤出机筒体2的第二螺纹段18的区域内导致新的聚合物的反向冲流。在这个区域内聚合物由传动装置5的方向朝挤出物出口13的方向输送。因此在那儿不可能有聚合物残留停留在挤出物出口13的下游。

如由附图可以看出，挤出物出口13设置在第一螺纹段17的位于下游的端部的区域内。

本发明的排气挤出机有利地通过已知的方式和方法被加热。排气挤出机在使用位置是水平的，如在附图中所示。

附图标记清单

1   排气挤出机

2   挤出机筒体

3   挤出机螺杆

4   驱动装置

5   传动装置

6   喂料管

7   喂料阀门

8   冷凝物出口

9   除气区域

10  排气挤出机的上游的端部

11  冷凝腔

12  喷入

13  挤出物出口

14  旁路

15  蒸汽通道

16  气体出口

17  第一螺纹段

18  第二螺纹段

19  分岔出的聚合物流

20  第二喂料位置。

Claims (12)

1.一种用于对聚合物材料除气的排气挤出机(1)，包括至少一个驱动装置、至少一个挤出机筒体(2)、至少一个可旋转地驱动的支承在挤出机筒体(2)内的挤出机螺杆(3)、至少一个第一喂料位置(6)、至少一个挤出物出口(13)、至少一个除气区域(9)和至少一个气体出口(16)，其特征在于，驱动装置设置在挤出机螺杆(3)的相对于聚合物的输送方向位于下游的端部的区域内。

2.如权利要求1所述的排气挤出机，其特征在于，挤出机螺杆(3)在其位于下游的端部上被驱动。

3.如权利要求1或2所述的排气挤出机，其特征在于，挤出物出口(13)相对于挤出机的纵向轴线在径向和/或切向上设置。

4.如权利要求1至3之一项所述的排气挤出机，其特征在于，挤出物出口(13)设置在驱动装置的上游。

5.如权利要求1至4之一项所述的排气挤出机，其特征在于，挤出机螺杆(3)具有至少两个输送螺纹轮廓相反的区域。

6.如权利要求1所述的排气挤出机，其特征在于，挤出物出口(13)设置在向下游输送的螺纹段(17)的位于喂料位置(6)下游的端部上。

7.如权利要求1至6之一项所述的排气挤出机，其特征在于，一第二喂料位置(20)在挤出机内设置在位于下游的端部的区域内。

8.如权利要求7所述的排气挤出机，其特征在于，第二喂料位置(20)在挤出机内位于挤出物出口(13)的下游，该喂料位置通过一个在挤出物出口(13)的区域内分岔出的部分流和/或通过一个在挤出机筒体(2)中在挤出物出口(13)上游分岔出的部分流和/或通过一个由挤出物排出管路分岔出的部分流获得其优选被除气的熔体。

9.如权利要求7或8所述的排气挤出机，其特征在于，第二喂料位置(20)由一第二挤出机供给。

10.如权利要求7至9之一项所述的排气挤出机，其特征在于，第二喂料位置(20)的材料流可以调节。

11.如权利要求1至10之一项所述的排气挤出机，其特征在于，用于至少一部分在除气时产生的气体的气体出口(16)设置在第一喂料位置(6)的上游。

12.如权利要求1至10之一项所述的排气挤出机，其特征在于，在相反切割的且输送的各螺杆轮廓之间的区域内设置一堵塞环和/或螺杆芯体的直径变化。

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