CN102362136A - 用于塑料材料的除湿装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于塑料材料的除湿装置(1;1,1’),包括适于接纳预定量的塑料材料的容器体(2;2,2’);可操作地与设置在所述容器体(2;2,2’)内用来对所述容器体(2;2,2’)内的所述塑料材料除湿的处理区域相关联的处理装置(20,30);以及设置在所述容器体(2;2,2’)的传输区域内用来将所述塑料材料传输到所述处理装置(20,30)的传输装置(13,13a,13b,13c,18),其中,所述传输装置(13,13a,13b,13c,18)构造成在所述容器体(2;2,2’)内沿着不同于所述塑料材料前进的方向(F)的传输方向(F1)传输所述塑料材料。

Description

用于塑料材料的除湿装置
技术领域
本发明涉及用于塑料材料的除湿装置,该种除湿装置具有如主权利要求前序部分中所阐述的特征。本发明还涉及对塑料材料除湿的系统以及处理塑料材料的设备,其设置有根据本发明的用于塑料材料的除湿器。
背景技术
例如包括注塑模制和挤压的各种生产过程,可被用来生产塑料制品或半成品。
待被加工的塑料材料例如呈颗粒的形式,颗粒也被称之为“丸粒”,塑料材料储存在合适的容器内,然后在合适的转换机器内转换为成品的或半成品,转换机器例如包括注塑压机、挤压机、鼓吹机等等…。
然而,塑料材料特别是那些分级为“吸湿的”材料,主要地从大气中吸收水分。还根据塑料材料的类型,被吸收的水分还特别地取决于对空气的暴露,以及取决于塑料材料在随后转换之前的储存时间和储存条件。
水分对转换过程以及有损于审美方面有不利影响,首先是对最后产品的机械特性(抗拉强度、挠曲强度和抗冲击能力)有不利影响。
因此,塑料材料必须在提供给变换机器之前除湿。
为此目的,在变换塑料材料过程中,在转换步骤上游提供除湿步骤,以便除去存在于塑料材料内的水分。
对于吸湿的聚合物,诸如PA、ABS、PET、TPU和PC,它们趋于容易地吸收大量水分,除湿步骤是尤其重要的。
已知有用于从塑料材料中除去水分的各种干燥机,例如包括红外线辐照、真空以及热和干燥空气等。
使用红外线辐照的除湿系统存在的问题,是由于塑料材料对辐照渗透性很低,因此,干燥目的的辐照只有浅的穿透。
因为这个原因,只有靠近辐照装置的塑料材料才能被红外线充分地到达而触发除湿的功能。
然而,即使厚度有限的塑料材料,例如,4-5cm量级的材料,也会屏蔽掉红外线辐射,事实上,阻止了加热和由此对下面塑料材料的除湿。
因此,显著地有损转换过程的功效。
从US 6,035,546和US 4,430,057中可了解到用于塑料材料的除湿装置,该装置包括馈送螺杆和至少一个辐照装置,馈送螺杆沿前进方向传送塑料材料,而辐照装置沿着塑料材料的前进路径定位,用于对塑料材料加热和除湿。
然而,如上所述,由于塑料材料的传热系数低,要采取措施试图提高除湿的功效。
为此目的,在US 6,035,546中,提供一个螺距沿前进方向增大的螺杆;这在沿前进方向的运输过程中减小形成在螺杆边缘上的塑料材料的厚度,尤其是,在辐照装置作用的区域内。
在US 4,430,057中,布置了沿着螺杆边缘横向安装的翅片,以改进待加工塑料材料的混合效果。
然而,已知的系统仍然具有某些缺点。
已知系统的缺点在于,它们不能使除湿操作达到良好的水平。
事实上,塑料材料由于用红外线辐照进行加热,仅能达到部分的除湿。
已知系统的另一缺点在于,当塑料材料通过辐照装置作用的区域时,加热和局部的除湿过程发生在塑料材料沿前进方向的运输过程中。
专用于除湿的步骤事实上不是用于对塑料材料加热的过程。
为了力图达到足够的除湿作用,因此有必要提供多个辐照装置,它们多级地或交替地定位,以加长塑料材料的路径。
在已知系统中,为了达到良好的除湿水平,因此在螺杆传送器的下游设置干燥和热空气除湿装置,该装置通常被称之为“后干燥器”。
这导致设备成本大大提高,并为了容纳所用的装置要使用大量的空间。
例如,对于PET,在转换机器内进行加工,通常需要50ppm的水分。
在已知红外线除湿系统的输出处,获得水含量为200-300ppm的PET,仅用热和干燥空气后干燥器才获得所要求的50ppm的含水量值。
已知系统的另一缺点在于,系统不够灵活。
为了改变加热/除湿程度,有必要改变馈送螺杆的长度,和/或改变沿螺杆设置的辐照装置的数量,和/或改变螺杆旋转速度,以及合适地协调和平衡这些因素,以便优化加热/除湿过程。
已知系统的另一缺点在于,在加工过程中,尤其是当待加工材料是用过的回收材料时,灰尘抖落,混有水蒸汽和存在于塑料材料中的可能的其它物质。
这些物质会损坏已知系统的红外线辐照装置,降低辐照装置的辐射功率,因此降低加热/除湿效率。
此外,已知过程都是连续的,并需与除湿过程的上游和下游的过程相协调。
还公知有用传导方法进行加热塑料的用于塑料材料的除湿装置。这些装置使用热和干燥空气,和/或通过与电阻器接触进行加热。
然而,由于塑料材料是绝缘体,其趋于阻碍这种类型的传导加热;因此,这些装置具有非常长的加工处理时间,甚至占据更大空间,由此加热效率低下。
在某些这样的装置中,形成预定的真空度,而塑料材料通过传导进行加热;由于真空是绝缘体并减缓了塑料材料通过传导进行的加热,所以这些装置的效率甚至更低。
为了试图减少处理时间和/或加大除湿程度,有必要提供非常强的加热元件,以便提高用于加热塑料材料的有用的交换表面,并使塑料材料沿着长而复杂的路径行进。这样获得的装置因此建造困难、成本昂贵且体积庞大。
在任一种情况下,塑料材料的加热效率仍然低下。
还公知有通过摩擦来加热塑料材料的装置;这些装置通过与金属表面的快速摩擦来加热塑料材料。然而,在这些装置中,塑料材料招致破损和碎成颗粒或碎片,因此形成大量灰尘。
发明内容
本发明的目的是提供一种除湿装置,其克服所提及的现有技术中上述的缺点。
另一目的是提供一种除湿装置,其在运行中具有低的能耗,并能使塑料材料在相当少的时间内有效地进行加工处理。
另一目的是提供一种除湿系统,其效率高且能效好和具有低的能耗。
最后,另一目的是提供一种除湿器,其还可实施结晶化和降解过程以及提高固有的粘度和“超净”无定形或回收的PET的过程。
另一目的是提供一种除湿系统,其可处理回收的塑料材料,特别是用过的、回收的PET,以生产出再生的PET,其具有与原始的PET相同的机械特征以及卫生特征。
本发明借助于如附后权利要求书所述的用于塑料材料的除湿装置和除湿系统来达到上述这些目的。
附图说明
从对本发明优选实施例的详细描述中,将使本发明的特征和优点变得更加明晰,对本发明优选实施例的描述借助于非限制性的实例并参照了附图,附图中:
图1是处理塑料材料的过程图;
图2是根据本发明的对塑料材料除湿的系统的示意图;
图3是图2中系统的除湿装置的放大图;
图3a是图3中除湿装置的局部示意图,显示塑料材料在其中的运动;
图3b是图3中除湿装置的细节的视图;
图4a是图3中除湿装置的辐照装置的前视图;
图4b是图4a中辐照装置的侧视图;
图4c是图4a中辐照装置的替代型式的侧视图;
图5a-5b是根据本发明的辐照装置的另一替代形式分别处于第一和第二操作位置内的前视图;
图6a是根据本发明的辐照装置的另一替代形式的前视图;
图6b-6c是图6a的辐照装置分别处于第一和第二操作位置内的侧视图;
图7是根据本发明的用于塑料材料的除湿系统的变体的示意图;以及
图8a-8b是图7装置的示意图,示出分别处于第一和第二操作位置的加载装置的替代型式。
具体实施方式
图1示意地示出用于塑料材料转换的过程100,其可在塑料材料转换的传统设备中实施。
塑料材料例如可以呈颗粒(也称之为丸粒)、薄片、再磨(即为碾磨生产废料和/或用过的材料而获得的材料)的形式,甚至是呈粉末形式。
塑料材料首先是例如形成为颗粒,然后,颗粒储存在合适的储存容器101内,它们存留在那里,等待在合适的转换机器102中经受其后的转换过程,颗粒借助于机器102转换为成品或半成品的产品。
尽管以下描述特别地涉及呈颗粒形式的塑料材料,但本发明也可适用于呈任何其它形式的诸如薄片或甚至粉末状的塑料材料。
在被送到转换机器102之前,先将塑料材料送到除湿系统103,来消除掉任何被颗粒吸收的水分,并防止在转换机器102中出现由于存在水分而出现的诸多问题,例如,气、钝化和刻痕、中空、聚合物降解、缺陷、低粘度,或粗糙。
在除湿系统103内,来自储存容器101的塑料材料颗粒借助于干燥机经受除湿操作。
在所示的型式中,在除湿系统103和转换机器102之间,有一个储存装置104,已除湿的塑料材料的颗粒在送到转换机器102之前储存在那里。
储存装置104在转换过程100中起作缓冲器的作用,吸纳过程各个步骤中转换速率的差异。
例如,储存装置104在除湿系统103中断(例如,由于维护保养)的情况下避免转换机器102的操作发生中断,或相反,在转换机器102中断的情况下避免除湿系统103的操作发生中断。
在某些处理塑料材料的过程100的型式中,在除湿系统103和转换机器102之间可不设置储存装置。
参照图2,该图示意地显示出除湿系统103,该系统包括除湿装置1,除湿装置1较详细地显示在图3和3a中,颗粒馈送到除湿装置内以经受除湿操作,颗粒其后离开除湿装置供应到储存装置104,然后供应到转换机器102。
除湿装置1包括容器体2,容器体2由壁3界限并布置成容纳来自储存容器101的塑料材料,以备除湿。
容器体2包括入口部分2a和出口部分2b,在入口部分2a中,限定有开口9,塑料材料通过该开口引入,在出口部分2b中,限定有出口孔10,其定位在远离开口9的端部处,并布置成允许塑料材料从容器体2排出。
除湿装置1还包括盖板19,形成盖板19使得隔绝地和可释放地密封住容器体2的开口9。
盖板19包括内壁19a和外壁19b,它们详细地显示在图4b和4c中,内外壁彼此几乎平行,并且通过附连装置19c互相连接,且间距开约为3-5cm的空间。
内壁19a由光亮金属制成,例如,光亮的不锈钢,内壁用来面向容器体2的内部,且在除湿装置1运行过程中限制热量朝向盖板19耗散,以防止能量浪费和外壁19b过热,将在下文中进一步解释。
内壁19a也可由涂敷陶瓷层的金属制成,以便反射红外线辐射,并因此限制会在金属材料中发生的热耗散。
另一方面,外壁19b相对于容器体2面向外,并用于被夹住以便打开/关闭容器体2。
为盖板19设置两个不同的壁19a、19b,以及借助于空间将这些壁分隔开,减小了通过盖板19的热耗散,并还避免盖板19的外壁19b过热和因此伤害到人员。
容器体的出口部分2b设置有倾斜壁,斜壁朝向出口孔10汇聚,以促进塑料材料朝向出口孔10运输。
塑料材料沿着箭头F所示的方向,即,沿过程100中塑料材料的前进方向穿过容器体2。
盖板19和出口孔10分别密封地连接到入口阀11和出口阀12,该两阀形成为在打开时允许塑料材料流入容器体2内/流出容器体2外,而当它们关闭时密封地关闭容器体。
除湿装置1包括电容性的监测装置,用来核查所要经受除湿操作的要求的塑料材料量是否引入到容器体2内,以便形成具有预定深度H的塑料材料床L。在所示的型式中,电容性监测装置是光电管25,其定位在容器体2的预定高度上,即,离开口9的预定距离处,当加载到容器体2内的塑料材料达到对应于光电管25的位置的高度时,该监测装置被启动。光电管的信号致动/停止致动材料加载到容器体2,从而调节引入和由此经受加工处理的塑料材料量。
在一个未示出的形式中,可提供多个光电管,它们定位在容器体2的不同高度上,以用于除湿装置1要求的不同填充高度以及待处理的不同的塑料材料量。
在另一型式中,其显示在图7和8a-8b中,并将在下面作详细描述,容器体2可安装在测力元件顶上,以便称重引入到容器体2内的塑料材料量。除湿装置1还包括辐照装置20,该装置布置成在容器体2内发射红外线辐照,以对塑料材料进行加热和除湿。
辐照装置20定位在容器体2内,位于比容器体2内的塑料材料床L可达到的最大高度H还高的高度处,于是,塑料材料与辐照装置20不直接接触。
这可防止塑料材料的局部过热、会致使塑料材料不可再用的材料降解,以及熔化塑料材料形成结块,这会阻碍塑料材料在容器体2内有规则的运动,还会损坏辐照装置20。
在辐照装置20和最大高度H之间保持最小的距离,该最小距离取决于容器体2的大小和要被加工的塑料材料的类型。该距离至少为10cm。
塑料材料因此在容器体2内通过辐照而不是通过接触被加热。
在未示出的型式中,两个双管红外线灯30被用作为辐照装置20,双管红外线灯30有钨丝或碳灯丝安装在石英管内。
所用灯30最好发射短的和/或中长波长的红外线波。
除湿装置1可设置有多个灯30,灯数量根据以下因素而定:容器体2内待加工的塑料材料的类型和数量、所用灯的类型和长度,以及容器体2的直径向的尺寸。
在示出的型式中,两个红外线灯30以如此方式定位,使其在容器体2的入口部分2a内,即,在开口9的区域内发射红外线辐射。
在其它未示出的型式中,辐照装置20可定位在容器体2的其它合适区域内,例如,沿着容器体2的侧壁,再次避免与塑料材料的意外接触。
塑料材料在容器体2内的运动将在下面详细地描述,该运动以如此的方式有利地发生:使辐照装置20保持与塑料材料分离。辐照装置20事实上可达到高于300℃的温度,即,高于塑料材料的熔化点。塑料材料和辐照装置20之间的接触会造成塑料材料降解并损坏辐照装置20。如从图4a和4b中清晰地可见,灯30与盖板19的内壁19a相连,而屏蔽装置29插入在灯30和盖板的内壁19a之间。
如上所述,内壁19a由光亮金属或涂覆陶瓷的金属制成,最好是透明陶瓷,内壁19a屏蔽照射到其上的红外线辐照,限制红外线向外消散。
屏蔽装置29形成为部分地包围灯30,以便屏蔽灯30沿某些方向的辐照,并因此引导灯30的红外线辐射朝向待加工的塑料材料,并防止辐射消散到不要求的区域内。
屏蔽装置29用金属制成。可供选择地,为了进一步提高屏蔽效率,屏蔽装置29可由涂敷陶瓷的金属制成,以使红外线的反射最大化,并因此限制在金属内的消散。
在图4a、4b的型式中,屏蔽装置29通过屏蔽装置29的水平壁29a固定到盖板19的内壁19a,屏蔽装置29包括至少一个倾斜壁29b,其形成的形状能沿箭头F5所示的方向引导灯30的红外线辐射,即,朝向正在加工的塑料材料,进一步提高除湿过程的效率。
红外线辐照定向在方向F5上,该方向尽可能平行于容器体2内塑料材料的前进方向F。该前进方向F形成在容器体2的入口部分2a和出口部分2b之间。
屏蔽装置29壁的特殊构造取决于所提供的灯30的数量,以及灯在除湿装置1内相对于待加工塑料材料的位置。
在将辐照引导到待加工的塑料材料上时,屏蔽装置29还防止塑料材料与灯30接触和磨损灯,这将在下文中进一步解释。
在图4c所示的变体中,带有灯30的屏蔽装置29可插入在盖板19的内壁19a和外壁19b之间。在该方案中,内壁19a和外壁19b之间距离增大,该距离为10-15cm并取决于所用灯的类型。
该方案使得除湿装置1的隔热更加有效,而不增加除湿装置的总尺寸,辐照装置20、屏蔽装置29和盖板19在容器体2内所占据的空间甚至更加小。因此不占据对处理塑料材料有用的空间,除湿装置1的容量不减小。在该变体中,内壁19a通过防止塑料材料和辐照装置20之间的接触而起保护作用。
如图4a中详细地所示,灯30由电源线36供电,电源线36连接到电线盒34中,并延伸通过插入在灯30和盒子34之间的管子28。
管子28固定到屏蔽装置29的水平壁29a,并借助于设置在管子28的壁28a上的管口35连接到灯的冷却系统27,该系统布置成冷却灯30以便增加灯的辐射效率和延长寿命。
管口35的打开/关闭受到控制;设置在除湿装置1内的温度传感器56探测灯30的温度,并根据探测到的温度,实现管口35的开启/关闭。温度传感器56最好定位在与电源线36同侧上的灯30的后部上,因为这是必须加以冷却以保护灯30寿命的区域。
当管口35被打开时,环境空气被传送通过管子28,以便冷却灯30的电源线36和灯30本身。
冷却系统27被构造成使管子28与外部大气保持隔绝的密封。
通过利用容器体2内减小的压力,来实现管子28内空气的流动,这将在下文中作进一步解释。
然而,也可设置空气鼓吹装置。
在某些应用中,其中,要避免氧气进入到容器体2内,以使氧气不与待处理的塑料材料接触,可借助于冷却系统27将冷却的氮气鼓吹到管子28内,从而冷却灯30。
除湿装置1还包括温度探测器26,该探测器定位在辐照装置20附近,以控制辐照装置20的运行。
温度探测器26是红外线探测器,其读取容器体2内塑料材料的温度,并连接到用于操作辐照装置20的装置上,以便开/关辐照装置,从而达到处理塑料材料的最佳温度。
辐照装置20的运行不连续,即,打开的状态与关闭的状态交替地进行,在打开状态中,辐照装置20辐照塑料材料并对其加热。
辐照装置20打开/关闭状态的时长和交替变换取决于以下因素:塑料材料的温度、容器体2内壁的温度、所用辐照装置的类型,以及塑料材料被加热的速率。
通过实验业已发现,塑料材料温度的增高以及由此可达到的除湿程度,不与预定时间段内辐照的能量直接成比例,即,塑料材料的加热和其除湿操作不随连续的时间段内供应的能量成比例地增加。预定时间段内加热/非加热状态的交替,可达到与相同时间段内连续地加热塑料材料所获得的塑料材料除湿相同的除湿效果。
辐照装置20不连续的操作因此导致相当地能量节约,同时仍维持高度的除湿效率。此外,辐照装置20不连续的操作可防止塑料材料过热和对塑料材料的破坏。
温度探测器26的存在能使要求的能量辐照到正在处理的塑料材料上,避免了浪费或过热的风险,同时,有效地对塑料材料进行除湿。
图5a-5b示出根据本发明的除湿装置1的辐照装置20’的另一变体,其中,相同的部件用相同的附图标记表示。
在该结构中,红外线灯30容纳在屏蔽装置29’内,该屏蔽装置29’类似于图4a-4c中描述的装置,但其安装在内壁19a上,使得内壁19a插入在灯30和正在处理的塑料材料之间。屏蔽装置29’构造成在所有侧面封围灯30,同时允许发射的红外线到达和加热塑料材料。
灯30固定到屏蔽装置29’的壁29’d上,屏蔽装置29’可沿着平移箭头T的方向相对于屏蔽装置29’平移,于是,灯30可引入/移出屏蔽装置29’。
包括灯30和屏蔽装置29’的组件以如此方式进行构造:当灯30移入屏蔽装置29’内时,图5a所示,除湿装置1处于操作中,该组件密封地关闭容器体2。
图5a-5b的变体具有许多优点:灯30的后部,即,位于屏蔽装置29’外面的那部分,可保持在环境空气中,这就是说,不处于真空下,并可被冷却而不改变容器体2内的真空度。此外,容器体2内有用的空间增加,并简化了灯30的安装以及为了维护保养所作的任何更换。
图6a-6c示出了本发明辐照装置20″的另一变体,其中,对应的部件用相同的附图标记表示。
屏蔽装置29″如图5a-5b中的屏蔽装置29’那样进行构造,并还设置有弯曲壁290,弯曲壁较佳地具有半圆形的形状,并可借助于致动器沿着转动方向R在图6b所示的第一位置P1和图6c所示的第二位置P2之间转动。
盖板19的内壁19a形成为定义用来容纳第一位置P1中的弯曲壁290的座。
通过移动弯曲壁290,就可在上部,即,朝向盖板19的位置P1屏蔽灯30,还在下部沿辐照方向的位置P2屏蔽灯。在该变体中,容器体2又被隔绝地密封住,使得红外线可加热塑料材料,而材料同时地保持在减小的压力之下。
弯曲壁290对灯30构成另一种保护,防止其与塑料材料和/或其中的污染物的任何接触。弯曲壁290可用金属或涂覆一层陶瓷的金属制成,最好是透明的陶瓷,以便反射红外线的辐射。
螺杆13也设置在容器体2内,并被电动机14驱动,电动机较佳地定位在容器体2外面,并连接到螺杆上,连接方式确保容器体2即使在螺杆13运行时也可密封地封闭容器体2。
电动机14连接到转换器(未示出)上,该转换器依据正在处理材料的类型和形态来调节螺杆13的速度:颗粒材料的行为几乎类似于流体,需要较少的混合,但片状的材料趋于不易流动并需要较强烈的混合。
螺杆13可混合容器体2内的塑料材料,并沿着箭头F1所示的传输方向传输塑料材料,以便朝向辐照装置20移动材料,使得塑料材料经受除湿操作。
在所示的型式中,螺杆13沿着某一方向延伸在容器体2内,该方向基本上平行于或符合于开口9和出口孔10之间所定义的方向,且螺杆构造成传输塑料材料,沿着传输方向F1将塑料材料从出口孔10的区域传输到开口9的区域。
在该结构中,传输方向F1与塑料材料前进方向相反。
一般地,螺杆13可以如此的方式定位和操作:传输方向F1不同于前进方向F,并且不是如同前进方向F的同样方向。
在其它的型式(未示出)中,传输方向F1和前进方向F可相对于彼此横向地布置。
螺杆13包括入口13a、本体13b和出口13c,塑料材料借助于入口13a进入螺杆13,塑料沿着本体13b沿着传输方向F1移动,塑料材料从出口13c冒出到螺杆13外。
螺杆13的出口13c定位在辐照装置20附近,位于离开辐照装置20的一定距离处,或离内壁19a(图4c)的一定距离处,使得塑料材料不与辐照装置20接触。
在诸如附图中所示的除湿装置1的垂直构造中,其中,塑料材料借助于重力2从容器体2中冒出来,入口部分2a和出口部分2b分别定位在容器体2的上部和下部,螺杆13定位成将塑料材料从出口部分2b提升到入口部分2a。
在该型式中,螺杆的入口13a定位在出口孔10的附近,而出口13c定位在开口9的附近,但也可提供容器体2内的螺杆13的其它构造,以使塑料材料沿着不同于前进方向F的传输方向F1运动。
螺杆13的本体13b外部设置有护套16,其几乎平行于本体13b延伸,部分地覆盖本体,并布置成引导通过螺杆13而移动的塑料材料,以防止塑料材料不希望的下落或运动。
具有不同外直径的相继连续的部分可在螺杆本体13b中识别出。
尤其是,可识别出第一部分18,该部分朝向出口孔10定位,即,定位在入口13a的区域内,并具有比螺杆13其他部分小的直径。
该第一部分18至少部分地没有护套体16。直径较小的第一部分18能使塑料材料在螺杆13的入口13a附近的混合被提高,以促进塑料材料进入螺杆13,并防止非除湿的塑料材料的囊块形成在容器体2中。
塑料材料在入口13a处进入螺杆13,塑料材料沿着本体13b被运输,如传输箭头F1所示,并从形成射流或喷溅的出口13c冒出来,射流或喷溅由于离心力作用从螺杆13中散出,如图3中箭头F2所示。
塑料材料射流移入到灯30作用的区域内,使塑料材料经受辐照并因此经受加热和除湿。
螺杆的上部13c这样形成:从螺杆出来的塑料材料的射流不与灯30接触,以防止塑料材料降解、过热或熔化和损坏灯30。
由于塑料材料从螺杆13中散布出来形成射流,因此当塑料材料移离螺杆13进入灯30作用区域内时,形成了塑料材料极其有限的厚度。因此消除了塑料材料低渗透性的问题,有效地加热了移入辐照装置20作用区域内的塑料材料。
从螺杆13中出来的塑料材料流沉淀在容器体2的塑料材料床L上,形成搁置在前面层Lj(其先前从螺杆13中出来)上的一层Li。从螺杆13中出来的连续的塑料材料层因此形成了床L。
塑料材料的上层Li也被暴露于容器体2内灯30的作用之下,由于塑料材料的连续层形成在其上,所以,依据正在处理塑料材料的热渗透性,会降低灯30在层Li上的加热效果。
通过移动塑料材料,螺杆13在容器体2内产生塑料材料的运动,当材料从螺杆中出来时,该运动朝向螺杆13入口拉回,形成了床L的连续的新的层Lj、Li。
螺杆13转速的变化,改变塑料材料在容器体2内移动的速率,改变其分层,因此改变每一循环中可达到的温度水平,即,在塑料材料每次通过灯30作用区域时,改变每层Li、Lj经受灯30作用的时间。
在某些处理阶段中,可停止螺杆13,将在下文中作进一步解释。
屏蔽装置29或内壁19a的存在,可保护灯30,防止塑料材料的颗粒与灯接触,因此,保持其操作能力。
从螺杆13中出来的塑料材料流如箭头F2所示地移动,形成下落弧形,弧形的最大高度低于灯30所位于的高度。
形成在螺杆13出口处的塑料材料流还经受重力作用,重力致使塑料材料朝向螺杆13的入口13a落下,如箭头F3所示。
塑料材料因此被带回到螺杆13作用区域,并可被螺杆13再次拉入和再次移动,以便带入到辐照装置20的作用区域,并再次经受红外线的作用。
通过反复地带入到辐照装置20的作用区域内,这能使容器体2内的塑料材料反复地被处理。因此可获得高的加热程度和除湿效率。
利用同样的辐照装置20,这还能使塑料材料经受多次加热/除湿操作。
事实上,对于要实施的每个除湿操作,并不必要提供分开的专用辐照装置。
通过改变容器体2内塑料材料花费的时间和/或螺杆13的转速,以及由此塑料材料带入到辐照装置20作用区域内的次数,就可改变从装置1中输出的塑料材料的加热和除湿程度,并可对处理具有任何含水量的输入的塑料材料,有效地改适过程。
由此获得了灵活的装置,即使在对待处理的塑料材料的输入条件和/或要求的输出条件发生变化的情况中,该装置也能保持最优的特性。
在未示出的型式中,例如,在水平布置的和/或带有不是垂直布置的螺杆的除湿器中,可设置运动装置,该装置与螺杆13合作,并布置成将来自辐照装置20的塑料材料带到螺杆13的入口部分13a,以使塑料材料可再循环并反复地经受辐照装置20的作用。
在所示实施例中,该功能通过重力实施,重力将塑料材料返回到螺杆13的入口部分13a附近。
可选配地设置另外的辐照装置,该装置沿着塑料材料从出口13c至入口13a的路径定位,例如,位于容器体2侧壁上,以便进一步提高除湿效率,这些另外的辐照装置与塑料材料分离开,以使其不与塑料材料接触。如上所述,这是要限制辐照装置的磨损以及塑料材料的降解和/或熔化。
在容器体2内,为了便于塑料材料的混合,可在塑料材料从螺杆13的出口13c至入口13a的路径上设置偏转元件15(显示在图3a中),以便将塑料材料朝向螺杆13的入口13a引导。
偏转元件15固定到护套体16上,并包括面向螺杆13的出口部分13c的表面S1,该表面布置成接纳从出口13c落下的塑料材料。
该表面S1朝向容器体2的壁3倾斜,以使塑料材料如箭头F3所示流向壁3。
偏转元件15还做成这样的尺寸,使得通道17形成在偏转元件15和容器体2的壁3之间。
在塑料材料从螺杆13的出口13c中出来并通过辐照装置20的作用区域之后,塑料材料因此落到表面S1上,沿着表面滑向壁3,通过通道17,并流向螺杆13的入口13a。
塑料材料在容器体2内的整体运动,示意地用图3a中的箭头F1-F3表示。
容器体2的出口部分2b的倾斜结构,促使塑料材料朝向螺杆13的入口部分13a运动。
通过提供螺杆13朝向入口13a减小螺距的部分18,还促进该运动。
除湿装置1还可包括图3b中示出的注入装置37,该装置布置成将空气或其它流体注入到容器体2内。
注入装置37以如下方式构造,以使空气或其它流体在容器体2打开时流入/流出容器体2,并在关闭时密封地关闭容器体2。
注入装置37特别用于处理粘滞的材料或者趋于形成行内称之为“桥”的塑料材料的结块。
这些结块减弱了容器体2内螺杆13的混合过程,并可形成未处理和由此未除湿的塑料材料的障碍或堵塞和/或囊块。
尤其是,注入装置37用于处理呈薄片状的材料,薄片具有结块而形成自支承结构的倾向,这种结构对混合提供了阻力。
注入装置37粉碎形成在容器体2内的塑料材料的桥,因此促进材料混合和处理的良好均匀性。
注入装置37还可用来调节容器体2内的真空度,或如下面将要进一步解释的,采用扩散的菲克(Fick)定律将流体或液体引入到容器体2内。
注入装置37包括金属管道38,其从除湿装置1外面延伸通过盖板19并位于容器体2内,终止在螺杆13的入口13a附近定位的递送部分40。该递送部分40相对于管道38本体呈弧形,曲率半径介于约30°和约45°之间。
递送部分40的入口开口40a因此横向于管道38定向,最好垂直于螺杆13的轴线。
管道38形成为以密封方式关闭容器体2与外界隔绝。
注入装置37还包括流体源,例如,空气源,附图中未示出该流体源,流体源借助于能可控地打开/关闭的阀41连接到管道38,阀设置在管道38的外部38a上。
设置在容器体2外面的流体源布置成将空气或其它流体注入到容器体2内,以便粉碎塑料材料的结块。利用容器体2内减小的压力,可在管道38内形成气流,这将在下文中进一步解释。然而,还可提供吹风装置(例如,鼓风机或风扇),用来向容器提供流体。
对于特殊的应用,可注入氮气或其它气体,以防止待处理的塑料材料由于氧气的存在而引起的氧化或降解。
注入的流体可供选择地进行预热,以便不降低容器体2内塑料材料的温度。
在除湿过程中,还可注入适于提高除湿过程的或调节塑料材料和/或添加剂的温度的流体,以改进塑料材料的特性。
例如,可引入一定量的水来实现表面冷却,以降低塑料材料温度,或在由于过热出现的紧急情况下,完成对塑料材料的冷却。
在除湿装置1的一种型式中,护套壁4设置在容器体2的壁3外面,并定位成在护套壁4和壁3之间形成空间5,该空间借助于管道(未示出)连接到真空泵7,以在空间5内形成理想的降低的压力。
操作真空泵7,在空间5内产生约为-900mbar和约-980mbar之间的相对压力。
壁3和护套壁4这样形成:使空间5密封地与外界隔绝。
壁3具有多个孔,根据要被除湿的颗粒尺寸,来选择孔的尺寸,它们在壁3内不同地间距开;壁3可供选择地形成为网,网眼大小在约0.1mm和约3mm之间。
容器体2的内部因此与空间5连通,其中形成与空间5内几乎相同的真空度。
容器体2内的真空,通过促使水分的移去而改进和提高除湿装置1内的除湿过程的效率。
空间5的存在和其内的真空,还在使除湿装置1与外界热隔绝。
可在-900mbar和-980mbar之间的减压下获得的传导率值介于约0.013和0.00104W/(m*K)之间。在这些条件下,有一定量的空气占据空间5的约2%和10%之间。这些传导率值显著地低于用绝缘材料护套获得的传导率值。
这大大地提高了用除湿装置1实施的除湿过程的能量效率,大大地降低流向外界的热损失,还相当地限制了除湿能耗。
此外,在除湿过程中除湿时间大大减少,且在容器体2内塑料材料达到更加均匀的温度分布。因此除湿进行得效率更高。
此外,通过真空泵7的合适操作,就可在空间5内调节和保持减小的压力达到理想的水平,因此,调节了除湿装置1的热损失和由此的除湿装置1内的塑料材料的温度。
真空降低了水的沸点温度,促进其蒸发并由此进一步便于除湿操作。
此外,由真空执行的“剥离”动作,还致使任何的污染物从塑料材料中排出,污染物可收集在冷凝器(未示出)内,其例如定位在泵7的上游并与泵相连。
在一个未示出的型式中,可提供真空调节装置,例如,将阀可操作地连接到真空泵7,并布置成约在200-1000mbar之间调节空间5内的真空度,将在下文中作进一步解释。
通过降低空间5内的真空度,就可增大除湿装置1的热损失,例如在过热的情况下,就可对容器体2内的塑料执行快速冷却,使塑料材料达到要求的温度。
特别在某些过程中或紧急情况下,降低真空度是有用的,在某些过程中,材料可能在除湿之后必须进行冷却并储存在除湿装置1内,或在紧急情况下,必须降低温度来防止引发危险的过程。
相反地,通过提高空间5的真空度并因此提高容器体2内的真空度,就可进一步减少热损失,并因此使得容器体2内塑料材料的加热更加有效。
真空度的变化能使过程容易地和快速地改适到正在处理的塑料类型,和/或改适到塑料材料所需要的最后技术规格要求。
真空度可例如借助于注射装置37通过注入流体(例如,空气)来降低,因此,还可便于将存在于塑料材料内的水分从容器体2中排出,并加快除湿速度。
通过使塑料材料经受预定程度的真空度,就可促进水分子从塑料材料中排出,但是,一旦达到了最大真空度(例如,-1000mbar),则排出的水分子趋于在塑料材料质量周围保持不动,或者最多朝向容器体2内的最冷点移动,但移动很缓慢。
通过注入装置37将流体引入到容器体2内,就可造成真空度的变化,流体带走了从塑料材料中排出的水分子,将它们带出容器体2之外。流体因此起作运输装置作用,从容器体2中快速地排出水分。
用注入装置37引入到容器体2内的空气然后被真空泵7抽回。
在某些应用中,真空泵7和注入装置37可同时运行,以产生通过容器体2从注入装置37流到泵7的连续的流体流,并且流体流夹带走水分。
真空泵7和注入装置37可同时运行,以使真空度保持几乎恒定,或逐渐地增加/减小真空度,例如,从-1000bar至-200mbar,然后上至-1000mbar,等等,进行多次,次数取决于所处理材料的类型和特征。
或者,当流体借助于注入装置37被引入时,关闭泵7以使其在交替相中工作。
容器体2内的真空水平是不连续的,使得装置1的能耗减小,同时保持装置1的高效率水平。
此外,随着除湿效率的提高,容器体2内真空的存在还阻止正在处理的塑料材料、任何的灰尘、水蒸汽和/或溶解在塑料内的其它物质蒸发和沉淀在辐照装置上,而是使它们在重力作用下下落。
这还进一步防止灯磨损,保持其辐照功率随着时间推移而几乎不变。
真空还使红外线灯的特性提高30-40%,并降低能耗。
空气借助于注入装置37和/或冷却系统27注入到容器体2内,这导致容器体2内的真空损失约为100-200mbar,或甚至达800mbar,这不影响除湿装置1内进行的除湿操作质量,借助于真空泵7可以极其快地恢复。
因此可冷却灯30和/或碎开结块的塑料材料,和/或分别利用冷却系统27和注入装置37来调节真空水平,由此不会由此降低除湿质量。
因此这些操作可在除湿装置1的正常运行中进行。
在一个未示出的型式中,可形成壁3,于是也使空间5密封而与容器体2隔绝。不管空间5内形成的真空度如何,容器体2内因此都可保持任何理想的压力。
连接阀设置在空间5和容器体2之间,当阀打开时可使空间5和容器体2达到流体地连通,而当关闭阀时则将它们隔离开。因此可在空间5和容器体2内形成相同的真空或不同的真空度。在此情形中,真空泵7连接到空间5和容器体2,或者,一个泵可设置用于空间5,而另一个用于容器体2。
可供选择地,容器体2可直接连接到真空泵7,而外部的隔绝可通过绝缘材料的厚度来形成。
除湿装置1设置有至少一个用于探测真空度的装置,该装置可操作地连接到真空泵7,以便调节容器体2和/或空间5内的真空度。
图7示出根据本发明的除湿装置的变体,其中,对应部件用相同的附图标记表示,且不再作详细描述。
图7中的除湿装置1″安装在测力元件40上,用来测量除湿装置1″重量的变化。
在该变体中,容器体2中可被处理的塑料材料量,通过对除湿装置1″初步标定来建立,其考虑到塑料材料的明显的比重。
容器体2具有最大加载体积,而可加载的塑料材料量取决于塑料材料明显的比重;通过相交该两组数值,还可以改变容器体2的填充水平,即,可以引入容器体2内的塑料材料量(按重量计)。
测力元件40的使用,还可使加载到容器体2的两种或更多种类型的塑料材料被精确地计量,使得装置1″也成为重力测量的计量/混合装置。
此外,通过将除湿装置1″定位在测力元件40上,就可监测除湿过程的功效,其做法是测量除湿装置1″在除湿过程前后重量之间的差值,该差值几乎等于除湿过程从塑料材料中除去的水分。可供选择地,除去的水分也可被凝结起来并测量其重量。
在图7的除湿装置1″中,红外线温度探测器26被两个接触式温度探针41a、41b所替代,温度探针合适地定位在容器体2内,在容器体2的不同位置处探测正在处理的塑料材料的温度,第一个探针41a朝向开口9定位,而第二个探针41b朝向出口孔10。
在一个未示出的型式中,可设置不同数量的探针,它们合适地定位在容器体2内。
除湿装置1″还设置有温度探测器42,其沿着壁3定位并布置成探测与塑料材料接触的壁3的温度,因此,调节辐照装置20的作用,以防止壁3过热,壁过热会导致与其接触的塑料材料降解。
在一个未示出的型式中,除湿装置1″可设置有定位在护套体16上的温度探测器,以探测与塑料材料接触的护套体16的壁的温度,因此调节辐照装置20的作用,以防止塑料材料过热。
还在该情形中,红外线灯30不连续地运行,其运行依赖于塑料材料的温度,依赖于与其接触的壁的温度以及灯本身的温度。
除湿装置1″还设置有附加的混合器45,其定位在容器体2的出口孔10附近的部分内,并布置成促进塑料材料朝向螺杆13运动。
该附加的混合器45包括由电动机47驱动的桨叶轮46,电动机较佳地定位在容器体2外面并连接到桨叶轮46,连接方式能够确保即使在桨叶轮46运行过程中也能密封地关闭容器体2。
桨叶轮46转动使得位于出口孔10附近的塑料材料移动,促使塑料材料温度均匀化并朝向螺杆13进行运输。
容器体2出口孔10的直径大于图3型式中的直径,以便于容纳桨叶轮46、定位在桨叶轮46旁边的出口阀12。
在从容器体2中排空塑料材料过程中,附加的混合器45可定位成促进塑料材料朝向出口阀12运输。
附加的混合器45像螺杆13一样可具有不连续的操作;其速度可借助于与电动机47相连的转换器来变化,在容器体2内达到要求的温度且使塑料材料内的温度均匀化之后,即可停止混合器运行。
图8a-8b示出图7中除湿装置1″的加载装置60,加载装置包括可伸缩管53,可伸缩管定位在入口阀11外面并与入口阀同心。
可伸缩管53可水平地滑动,以确保相对于容器体2内部的密封性。可伸缩管53还可沿着箭头M所示的滑动轴线朝两个方向滑动,以便插入容器体2内/从容器体2内取出。
在通过入口阀11将塑料材料加载到容器体2内的过程中,可伸缩管53被引入到容器体2内,见图8a所示,直到端部53a定位在几乎与容器体2内塑料材料高度H’相同的高度上。由于新塑料材料逐渐地被供应,因此容器体2内材料增加,可伸缩管53逐渐地提升,见图8b所示。
可伸缩管53尤其是其壁,对引入的塑料材料起到引导元件的作用,引导材料直到塑料材料床L。这防止进入的塑料材料以失控的方式在容器体2内喷出或弹回,并由于输入速度的原因而与灯30接触。
灯30被保护避免与材料和/或任何污染物接触,这进一步延长了灯30的寿命。
除湿装置1操作如下:打开入口阀11,而出口阀12保持关闭,如果设有可伸缩管的话,则可伸缩管插入容器体2内;预定数量的塑料材料引入到容器体2内,可供选择地,使灯30运行,来预热进入容器体2的塑料材料,即,材料通过灯30前面时。
用塑料材料填充容器体2,直到光电管25探测到已经达到所要求的填充高度为止。
如果提供了测力单元,则在达到理想重量时就停止对容器体2填充。如果设有伸缩管53的话,那么根据光电管和/或测力元件所监测到的容器体2的填充程度,逐渐地从容器体2移去伸缩管。
在此阶段期间,通过将弯曲壁290定位在第二位置P2内,可保护辐照装置20。
然后关闭入口阀11以密封地关闭容器体2,运行真空泵7以在容器体2和空间5内产生理想的真空度,并操作螺杆13,开始移动容器体2内的塑料材料,朝向辐照装置20移动塑料材料。如果设有附加的混合器45,则也可运行该混合器并促进塑料材料的均值化并使其朝向螺杆13运输。
如果设有可移动的壁290,则使该壁定位在第一位置P1,以允许灯30的红外线通过塑料材料。
从螺杆13排出的塑料材料被辐照装置20辐照,并再朝向螺杆13移动,正如上文中解释的,以便再次通过螺杆13朝向辐照装置20运输。
辐照装置20定位成:在从螺杆13中排出的塑料材料朝向床L落下时,以及在射流正在沉淀而形成塑料材料床L的上层Li时,在此两个时刻对塑料材料进行辐照。
螺杆13的转速可变化,以使塑料材料暴露于红外线的程度适应于塑料材料的类型,和/或过程的技术规格书,使其经受合适的加热程度。
运行灯30,以在某一温度下对塑料材料加热和除湿,该温度取决于执行除湿所建议的温度,取决于待处理塑料材料的类型,取决于材料的形式(颗粒薄片、…),还取决于颗粒供应到其后转换机器102时的温度。通常,颗粒在约为40℃和200℃之间的温度下加热和除湿。
根据温度传感器/探测器26、56、41探测到的温度,尤其是,根据壁3、护套体16和灯30上探测到的温度,来开/关灯30,不连续地运行该灯30就可达到理想的温度。
如果灯30的温度太高,就可通过打开管口35来冷却,在将外部大气与真空条件下的容器体2连通,管口35致使空气流或其它流体通过灯30并冲击到灯上,尤其是,通过连接有电源线36的灯后部,以冷却这些部分。
可供选择地(图5a-5b),灯30可以这样进行安装:使连接到电源线36的后部处于周围空气中,并可用风扇或其它装置(未示出)来冷却。
在适于达到理想的加热和除湿的理想时间段内重复该过程,根据探测装置26和/或合适地定位在容器体2内的其它探测装置探测到的塑料材料的温度,来调节灯30打开。
尤其是,一旦达到了塑料材料处理的最佳温度,则关闭灯30,螺杆13和附加的混合器45停止,如果必要的话,可应用理想的真空度来继续除湿操作,该真空度的调节由操作泵7和/或打开/关闭管口35和/或阀41,和/或操作注入装置37,或调节真空的其它装置(倘若设置的话)来实现。
可供选择地,在灯30关闭之后,可借助于螺杆13和/或附加的混合器45来混合塑料材料,使得材料温度均匀化。
为了进一步促进除湿操作,可借助于注入装置37注入流体,以便从容器体2带走塑料材料排出的水分。
在注入过程中,可关闭真空泵7以使压力升高,或者,可使真空泵保持运行,以便至少部分地平衡由于流体流入引起的压力上升,从而防止压力升高或使压力升高减慢。
在任何情况下,都会产生从容器体夹带走水分的流体流。以控制方式引入的流体被真空泵7抽回,将与塑料材料分离开的水分子夹带走。真空可从-1000bar改变到-200mbar,然后改变到-1000mbar等等,促进除湿的过程。
在预定时间段内将理想的流体注入之后,真空泵7可再次运行,以提高容器体2的真空度,和/或可运行灯30来再次加热塑料材料。
上述步骤可重复要求的次数,直到达到理想的除湿程度。
除湿在调节的真空条件下发生,以确保除湿的功效和效率。尤其是,辐照进行加热发生在真空条件下,通过消除辐照装置和塑料材料之间的空气介质,可提高辐照效率,并通过使挥发性为最小化,来保护辐照装置免遭正在处理的塑料材料产生的灰尘和蒸气。最后,保持在减压环境中的塑料材料受到保护,免遭通常为氧化的降解。
因此,概而言之,过程可分为两个主要步骤:第一步骤,其中,辐照、混合和真空组合起来以提高温度并使塑料材料除湿;第二步骤,其中,辐照和混合停止,而真空继续以进行除湿操作。
这两个步骤可循环地重复要求的次数,根据待处理塑料材料的类型和要求的除湿程度而定。
在整个过程中不连续地施加到容器体2的真空,保护和冷却着灯30,便于红外线穿过,热隔绝容器体2,维持温度,执行水分“剥离”操作,除湿和可供选择地清洁塑料材料的污染物或外来物质。
可供选择地,如上所述,可在该过程期间将流体引入到容器体2内,以改进除湿过程或调节温度,或甚至塑料材料的添加物。
一旦除湿过程完成,打开出口阀2,以从除湿装置1的容器体2中排出塑料材料,并将塑料材料供应到储存装置104并储存在那里,同时等待被送到其后的转换机器102。
根据塑料材料的特性、类型和含水量、要求的最后状态等,来改变除湿过程的时间和温度。
本发明的除湿装置特别有效和灵活。
控制元件与除湿装置相连并布置成控制除湿过程,该控制元件可设置在除湿系统103内。
还可设置与控制元件相连的报警装置,以在控制元件监测的量值背离要求值时,产生报警信号。
储存装置104包括另一隔离的容器体105,该容器体105的尺寸大于或等于除湿装置1的容器体2。
该绝缘可通过绝缘材料来实现,例如,石棉,或通过在该容器体105的两壁之间定义的另一空间106内产生理想的真空度来实现。该空间106可连接到用于除湿装置1内的同一真空泵7,或可连接到专用的真空泵(未示出)。
储存装置104安装在测力元件107上,其适于确定储存装置104内重量由于除湿装置1供应到储存装置104以及储存装置104供应到转换机器102的材料量引起的变化。
借助于测力元件107,能够确定转换机器102所用的塑料材料量,因此还调节引入到除湿装置1内的材料量。
测力元件107可操作地连接到除湿系统103的控制元件,以便调节元件的操作。
探测到的储存装置104重量变化值,因此作为信号送到除湿装置1的控制元件之一中,以便调节除湿装置1的启动和在其后工作循环中要处理的材料量。
还可设置中心控制单元,其控制转换过程100正确运行,监测各个步骤并指出任何的报警。
在未示出的应用中,供应到转换机器102的材料量可借助于一装置进行控制,该装置监测储存装置104内的材料高度,例如,其是激光、红外线或超声波的装置。
除湿装置1可用于各种类型塑料材料的处理,尤其是诸如ABS、PC、PET、PA、TPU等的吸湿的塑料材料。
在一个未示出的型式中,从除湿装置输出的塑料材料可直接供应到转换机器102。
图5示出根据本发明除湿系统的变体103’,其中,对应于上述型式的部件用相同的附图标记来表示。
在除湿装置1的下游的除湿系统103’中,存在有第二除湿装置1’,由除湿装置1输出到该装置内的塑料材料被馈送而等待递送到其后的转换机器102.
第二除湿装置1’结构上类似于装置1,因此不再作详细描述。
在第二除湿装置1’中,塑料材料被保持在理想温度上,或如果要求的话,甚至可加热。此外,除湿过程还可在第二除湿装置1’内继续进行。
第二除湿装置1’的容器体2’具有比容器体2大的内部体积,最好大约是容器体2体积的两倍。第二除湿装置1’因此起作缓冲器的作用,允许塑料材料由于转换装置各种区域之间处理速度变化而累积起来。
在塑料材料的温度保持恒定,或在转换机器102内进行其后的转换过程之前要提升温度,都显得很重要的某些情形中,则上述方案就特别地适用。在未示出的其它型式中,可设置其它的干燥剂,例如,微波或真空,添加到红外线辐照或替代红外线辐照。
根据本发明的除湿装置1还适用于PET(聚对苯二甲酸乙二酯)的结晶。
回收的、用过的PET或处理废料可借助于所谓结晶过程进行再生,结晶过程在于将材料的分子键恢复到原始的形式,将它从无定形状态变化到结晶状态。该过程通常使材料暴露在热空气(约140℃)中持续约60分钟的时间,该过程可采用除湿装置1利用红外线来实施,相比之下,红外线则需要5至15分钟就可完成相同的过程。
通过在预定真空度下保持被处理的塑料材料,就可同时地使PET除湿达到优化的水平(塑料中残留水分小于50ppm)。
两种过程因此可组合在单一的操作中,与其中结晶化和除湿是两个分开的过程的传统系统相比,这样做大大地节约时间和能耗。
本发明的除湿装置1还适用于对PET进行降解。降解在高达230℃的温度下进行,并特别针对回收材料的回收(通过回收瓶子和容器获得PET,以便再次建立起挤压操作中失去的粘性),或在为了提高力学强度而要增大粘性时,针对改进原始材料的特性。通常通过加热材料,然后将材料储存到减压的环境内(高压釜)来进行该过程。本发明的优点在于,PET可用红外线非常快地加热,同时保持在减压之下,还保证了待处理材料的恒定温度。该过程的效率因此提高,同时减小了能耗。
通过注入氮气,还可改变真空度,如果热的话,氮气协同红外线来加热正在处理的PET,以加快重新降解的进程。
本发明的除湿装置还适用于对回收的、用过的PET(聚对苯二甲酸乙二酯)或处理废料作机械方式的“超净化”,即,对回收的PET进行去污,这能使PET能够再用于与食品接触的产品中。PET的去污是这样的一个过程,其将材料在200℃的温度下保持几个小时,并应用真空,在这些条件下,可除去诸如甲苯、氯仿、六氯化苯、二嗪农、二苯甲酮之类的极化或非极化的有机和无机物质(即,对人体有毒的试剂),并降低到允许水平,回收的材料再次被使用来生产可与食品接触的产品。“超净化”还从PET中萃取诸如柠檬烯之类的其它污染物,柠檬烯尽管对人体无害,但其可改变某些食品的滋味(例如,质量好的火腿,或含二氧化碳饮料)。
当应用于回收的PET(聚对苯二甲酸乙二酯)时,本发明因此能在单一步骤中完成要进行的回收,将用过的材料转换为准备使用的材料,该材料具有与原始的PET相同的机械特性以及卫生特征。
从塑料材料中萃取的污染物可收集在冷凝装置(未示出)内,其例如位于真空泵7的上游处并与真空泵相连。
本发明还可扩展到其它需要材料除湿的应用领域,尤其是,吸湿的材料,和/或水分在其后的过程中会有不利影响非某些情形中,例如,食物、建筑材料等。
在除湿装置中同时使用红外线辐照和真空,能使除湿系统的总体效率大大提高。此外,这些干燥剂的特性意味着,它们可以协同的方式同时被使用。事实上,可用红外线辐照来加热塑料材料,同时,将其保持在要求的真空度之下。

Claims (22)

1.一种用于塑料材料的除湿装置(1;1,1’),包括:容器体(2;2,2’),所述容器体(2;2,2’)适于接纳预定量的塑料材料;处理装置(20,30),所述处理装置(20,30)可操作地与设置在所述容器体(2;2,2’)内用来对所述容器体(2;2,2’)内的所述塑料材料除湿的处理区域相关联;传输装置(13,13a,13b,13c,18),所述传输装置(13,13a,13b,13c,18)设置在所述容器体(2;2,2’)的传输区域内用来将所述塑料材料传输到所述处理装置(20,30),所述传输装置(13,13a,13b,13c,18)构造成在所述容器体(2;2,2’)内沿着不同于所述塑料材料前进的方向(F)的传输方向(F1)传输所述塑料材料,所述前进方向(F)形成在所述容器体(2;2,2’)的入口部分(2a)和出口部分(2b)之间,其中,所述处理装置包括辐照装置(20,30),其辐射红外线辐照来对所述塑料材料进行加热和除湿。
2.如前述权利要求所述的装置,其特征在于,还包括真空形成装置(7),所述真空形成装置(7)可操作地与所述容器体(2)关联并布置成在所述容器体(2)内形成预定的真空度。
3.如前述权利要求所述的装置,其特征在于,所述真空形成装置(7)布置成在空间(5;5’;5″)内产生大约为-900和-980bar之间的减小压力。
4.如前述权利要求所述的装置,其特征在于,还包括真空调节装置,所述真空调节装置能够操作地与所述容器体(2)关联并布置成改变所述容器体(2)内的真空度。
5.如前述权利要求中任何一项所述的装置,其特征在于,还包括注入装置(37),所述注入装置(37)将流体注入到所述容器体(2)内。
6.如前述权利要求所述的装置,从属于权利要求3时,其特征在于,所述注入装置(37)和所述真空形成装置(7)形成使得:由所述注入装置(37)注入的流体被所述真空形成装置(7)抽回,以产生所述的流体流,所述流体流穿过所述容器体(2),随自身夹带有从所述塑料材料中出来的水分。
7.如前述权利要求所述的除湿装置,其特征在于,还包括屏蔽装置(29),所述屏蔽装置(29)与所述辐照装置(20,30)相关联并布置成朝向所述塑料材料引导辐照。
8.如前述权利要求所述的除湿装置,其特征在于,所述屏蔽装置(29″)包括可移动壁(290),所述可移动壁(290)能够在第一操作位置(P1)和第二操作位置(P2)之间移动,以便保护所述处理装置(20″,30)不与所述塑料材料接触。
9.如前述权利要求中任何一项所述的除湿装置,其特征在于,还包括引导装置(53),所述导向装置(53)与所述容器体(2)的供应阀(11)相关联,所述引导装置(53)能够沿着滑动方向(M)朝向两个方向,以便插入所述容器体(2)内/从所述容器体(2)取出,所述引导装置(53)布置成引导输入到所述容器体(2)内的所述塑料材料,以防止所述塑料材料的喷出。
10.如前述权利要求中任何一项所述的除湿装置,其特征在于,所述处理装置(20,30)设置在所述入口部分(2a)附近,所述传输装置(13,13a,13b,13c,18)传输所述塑料材料从所述出口部分(2b)到所述入口部分(2a)。
11.如前述权利要求中任何一项所述的除湿装置,其特征在于,所述传输装置是螺杆型的传送器(13,13a,13b,13c,18)。
12.如前述权利要求中任何一项所述的除湿装置,其特征在于,还包括再循环装置,所述再循环装置将所述塑料材料从所述处理区域移动到所述传输区域,以便可再被所述传输装置(13,13a,13b,13c,18)传输和被所述处理装置(20,30)处理。
13.如前述权利要求中任何一项所述的除湿装置,其特征在于,所述传输装置(13,13a,13b,13c,18)构造成在传输装置(13,13a,13b,13c,18)的出口处产生塑料材料射流,所述塑料材料射流分散在所述处理区域内,以更大地暴露于所述处理装置(20,30)。
14.如前述权利要求中任何一项所述的除湿装置,其特征在于,所述容器体(2;2,2’)外部由壁(3;3,3’)界定,适于至少部分地包围所述壁(3;3,3’)的护套壁(4)定位成使得在所述护套壁(4″)和所述壁(3;3,3’)之间形成空间(5),其中,所述空间(5)密封地封闭,并可操作地连接到真空形成装置(7),所述真空形成装置适于在所述空间(5;5’;5″)内形成理想的真空度,以便使所述容器体(2;2,2’)与外部热隔离。
15.如前述权利要求所述的装置,其特征在于,提供所述真空形成装置(7),在所述空间(5;5’;5″)内形成大约为-900至-980mbar的减小压力。
16.如权利要求14至15中任何一项所述的装置,其特征在于,所述壁(3;3″)构造成:以密封方式使所述容器体(2;2″)与所述空间(5;5″)隔离。
17.如权利要求14至16中任何一项所述的装置,其特征在于,所述壁(3’)设置有多个孔,以将所述空间(5’)连接到所述容器体(2’),从而在所述容器体(2’)内产生与所述空间(5’)内几乎相同的真空度。
18.如前述权利要求中任何一项所述的装置,其特征在于,所述塑料材料是PET(无定形的或回收的)。
19.一种处理PET的方法,包括在如权利要求1至17中任何一项所述的除湿装置内处理PET,以便获得能够由转换机器更加容易加工的PET。
20.一种处理回收的PET的方法,包括将所述回收的PET加载到如权利要求1至16中任何一项所述的除湿装置内,并在足以获得所谓食品级的PET的时间段内运行所述装置,食品级的PET即能够被再使用来生产食品容器的PET。
21.一种对塑料材料进行除湿的除湿系统(103),包括如前述权利要求中任何一项所述的除湿装置(1;1’;1″)。
22.一种用来处理塑料材料的处理装置,包括如权利要求1至17中任何一项所述的装置。
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