CN103517793A - 向混捏机中定量添加粉末的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于向混捏机中定量添加粉末的方法，其中，经由进料机构将粉末喂入混捏机的进料孔中，粉末从所述进料机构的附加的进料装置落入所述进料机构的旋转阀（1）的至少四个部段之一中，或者相反。

Description

向混捏机中定量添加粉末的方法
技术领域
本发明涉及经由进料机构向混捏机（kneader）中定量添加粉末的方法。
本发明还涉及一种混捏机，该混捏机包括用于向该混捏机中定量添加粉末的进料机构。
背景技术
用于混捏机的进料机构是众所周知的。
WO2008/138597在一实施例中公开了混合聚合物粉末和硫酸的预混合装置。然后，该混合物通过混捏机的进料孔被喂入混捏机中。未涉及用于在混捏机内保持低压的特殊机构。
WO2008/095632公开了一种系统，其中通过旋转阀将聚合物引入混捏机中。由于旋转阀的使用，溶解的聚合物可在混捏机内的稍微降低的压力下被除气。WO2008/095632未公开其中形成有隔开周围大气的高阻挡作用的进料机构，因为单一的旋转阀无法实现这样的阻挡作用。
现有技术的进料机构的问题是，所使用的进料方法导致连续漏气，并且因此混捏机仅部分地被除气。在几乎所有的情况下，混捏机内的压力暂时增加且混捏机内的期望低压需要恢复，或者进入混捏机的空气量太多而无法在很长一段时间内保持非常低的真空度。为了获得期望的真空度，需要去除大量的气体，这需要昂贵的大型真空泵。然而，当使用这种大功率的泵时，很多粉尘和粉末被吸出混捏机，从而可能堵塞真空管路并最终损坏泵。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于向混捏机中喂入粉末的方法，其中至少会减少这些缺点。
所述目的通过具有权利要求1所述特征的方法来实现。
根据权利要求1的方法，将粉末经由进料机构喂入混捏机的进料孔中，粉末从进料机构的附加的进料装置落入进料机构的可回转的旋转阀的至少四个部段之一中，或者相反。由于该两步式的进料机构而产生真空闭锁作用。经由进料机构进入混捏机的空气量减少。因此保持混捏机内的期望的低压（例如真空或部分真空），并且只需补偿混捏机内的小的压力变化，这需要一个较小的真空泵。
本方法适合于各种混捏机，例如双轴混捏机、单轴混捏机和具有三个或更多混捏轴的混捏机。
优选地，经进料机构喂入混捏机中的粉末是聚合物和/或共聚合物粉末，特别是主要包括芳族聚酰胺的聚合物和/或共聚合物。这种（共）聚合物是已知的，并且可由各种单体制备，包括但不限于芳族对-二胺或其衍生物以及芳族对-二酸或其衍生物。
合适的芳族二胺的例子是对苯二胺（PPD）、2-氯-对苯二胺（Cl-PPD）、Me-PPD、MeO-PPD等。最优选使用PPD和/或Cl-PPD。
此外优选的芳族胺是（5-（6）-氨基-2-（对氨基苯基)苯并咪唑）（DAPBI）。
合适的芳族对-二酸衍生物的例子是对二酸对苯二酰氯（terephthaloyidichloride,TDC）或Cl-TDC（2-氯对苯二酰氯（2-chloroterephthaloyldichloride））以及2，6-萘甲酰氯（2,6-napthaloyl chloride）。
优选的聚合物和共聚合物是聚对苯二甲酰对苯二胺（PPTA）、通过共聚合芳族二胺单体5-(6)-氨基-2-(对氨基苯基)苯并咪唑和芳族对二胺单体对苯二胺（PPD）而获得的DAPBI-PPD共聚合物、以及芳族对二酸衍生物对苯二酰氯（TDC）。
优选地，附加的进料装置是包括至少四个部段的可回转的第二旋转阀。优选地，粉末从第二旋转阀的部段落入旋转阀的部段，然后阀转动而将粉末喂入混捏机中。所述旋转阀和/或所述第二旋转阀优选具有4到25个部段，更优选8到20个部段，最优选10-15个部段。由于旋转阀和第二旋转阀的部段的数量，粉末可被非常精确地连续地定量加入混捏机中。此外，这些部段实现了混捏机内的低压与混捏机的外部大气之间的一种闭锁作用。由于采用两步式进料机构，使得旋转阀及第二旋转阀都没有必要以高精度进行制造。这意味着，旋转阀的部段和旋转阀（旋转阀和/或第二旋转阀）的壳体之间的间隙对于混捏机内的压力没有那么大的影响。因此没有必要为该进料机构制造特殊类型的高精度的旋转阀，这在生产中节省了金钱和时间。
优选地，第二旋转阀设在旋转阀的顶部，旋转阀设在混捏机的进料孔的顶部。由于这种设置，粉末由于重力作用而落入混捏机中，且无需其他机构。通过让粉末在其自身重量的作用下落入混捏机中，使得粉末并不被压紧，其优点是在混捏机内更容易溶解和/或混合聚合物。
在一优选实施例中，旋转阀的转速等于或略高于第二旋转阀的转速。通过使用此方法，避免了旋转阀（其设置在第二旋转阀之下）的部段被填充过量粉末。这避免了由于旋转阀部段外侧上覆盖的粉末物料使旋转阀的旋转受阻或停止。
优选地，旋转阀和第二旋转阀的旋转是连续的。连续旋转的优点在于将粉末连续地喂入混捏机中。因此连续混捏过程是优选的。
在本发明的第二实施例中，附加的填充装置是活门（flap），由此，粉末落在活门上，从活门进入旋转阀的部段，以及从旋转阀的部段进入混捏机中。优选地，活门上的粉末的体积总量与旋转阀的部段的容积相适应。从而在将活门的粉末转移至旋转阀的部段中时不会有粉末溢出。作为进料机构的附加装置的活门是第二旋转阀的廉价的替代品。优选地，活门是一种定期关闭和打开物料输送通道的装置。活门的示例是球阀、滑动闸阀、蝶阀或旋塞阀。
优选地，在混捏机中，通过混合芳纶聚合物粉末和硫酸以及通过在混捏机内将该混合物混捏成纺丝原液（spinning/spin dope）来生产纺丝原液。
优选地，经由进料机构向混捏机中填充聚对苯二甲酰对苯二胺粉末，以及经由单独的入口向混捏机中填充硫酸。
本发明的另一个目的是包括进料机构的混捏机，其中进料机构包括至少一个设置在混捏机的填充孔上方的旋转阀和同样设置在混捏机的填充孔上方的附加的填充装置，其中旋转阀具有至少四个部段。
如已经提到的，该混捏机可以是单轴混捏机、双轴混捏机或具有三个以上的轴的混捏机。该混捏机可用于将聚合物粉末和硫酸混合成纺丝原液以用于制造高强度的对位芳纶（para-aramid）纤维、浆体/浆粕或带材。
合适的市售的混捏机可从List AG或Buss AG获得。LIST生产的合适的混捏机例如是DTB（单轴混捏机）、CKR和CRP（两者都是双轴混捏机）。BUSS具有名称为MX、KX、MKS、LR、K_FE、PCS/TCS及quantec系列的类似的混捏机。
Buss-SMS-Canzler销售名称为Reacotherm、Reacom、Reasol和Reavisc的单轴和双轴混捏机。RPA Process Technologies SAS和ReadcoKurimoto LLC也是混捏机的供应商。例如可从上述公司获得设备Readco螺杆挤出机。
优选地，附加的填充装置是具有至少四个部段的第二旋转阀或者是活门。
在一优选实施例中，活门布置于旋转阀上方（意思是在其顶部）或者第二旋转阀布置于旋转阀上方。由于活门设置在旋转阀上方（其中旋转阀直接设置在混捏机的填充孔的顶部），因此，粉末定量加入混捏机中的过程是连续的。通过使用第二旋转阀来代替活门，与使用活门相比，可得到较低且更恒定的真空度（这取决于部段的数量）。另一方面，活门没有第二旋转阀昂贵且与旋转阀相比具有更长的寿命。
优选地，进料机构包括刮除器，其从进料机构刮去覆盖的物料。刮除器优选设置在两个旋转阀上，或设置在单个旋转阀上。由于该刮除器，旋转阀或第二旋转阀的部段外侧的粉末不会影响进料机构，并确保了旋转阀保持旋转。因此，进料机构使用寿命较长、维护较少。
优选地，旋转阀的旋转是连续的，和/或活门具有不连续的机构。第二旋转阀的旋转也优选是连续的。
在一优选实施例中，旋转阀和/或附加的填充装置由聚氯乙烯、金属和/或橡胶制成。通过对旋转阀和/或第二旋转阀使用金属，这些旋转阀都具有良好的抗磨损性。使用橡胶的优点在于，材料密封混捏机和旋转阀之间的金属连接部，从而防止空气进入混捏机中。
优选地，旋转阀的转速等于或略高于第二旋转阀的转速。如已提到过的，通过采用低于或等于的转速，使得旋转阀不会被过量填充粉末。没有粉末物料被浪费，且部段外侧的粉末物料不会影响进料机构。
优选地，聚合物粉末经由进料机构被喂入混捏机中。更优选地，对位芳纶粉末物料经由进料机构被喂入双轴混捏机中。
在一优选实施例中，在混捏机的混合区中具有小于400mbar、优选小于250mbar、更优选小于150mbar的绝对压力；甚至可达到30至大约50mbar（绝对压力）。优选地，压力在进料期间几乎恒定。术语“几乎恒定”指的是，压力在例如150mbar的±10%的范围。
本发明的另一目的是包括上述进料机构的混捏机用于生产对位芳纶纺丝原液的用途。对位芳纶纺丝原液优选用于生产对位芳纶纤维、浆体/桨粕或带材。由于在混捏机内使用该进料机构，使得在整个混合过程中一直保持低压。因此，在所获得的纺丝原液中没有小气泡。通过利用具有细孔（约小于65微米）的喷丝头来纺织纤维，使得（纺丝原液的）空气聚集在喷丝头中，并且在某一时间点上使得纺织工序由于空气在喷丝头内的聚集而停止。
附图说明
通过下列附图进一步阐述本发明。
图1示意性地示出了两步式进料机构；
图2示意性地示出了两步式进料机构的第二实施例；
图3示意性地示出了两步式进料机构的第三实施例。
具体实施方式
图1示出了进料机构3的第一实施例，该进料机构位于闭锁位置A和打开位置B。图1中的进料机构3包括球阀2和旋转阀1。在闭锁位置A，球阀2处于这样的位置，即，使得没有物料可通过球阀2。因此，没有物料可到达旋转阀1并进入混捏机中。空气不能在闭锁位置A进入混捏机中，因此保持了低压或真空。在打开位置B，球阀2打开，物料可通过球阀2并进入旋转阀1。在打开位置B还形成有一种阻挡作用。由于旋转阀1的部段，空气难以穿过旋转阀1的部段并进入混捏机中。因此，混捏机内的压力大致恒定，或者与现有技术的进料机构相比压力变化较小。在此实施例中，进料机构3以不连续的方式工作。在图1所示实施例中，球阀2设置在线（in line）且位于旋转阀1的顶部，其中旋转阀1设置在线且位于混捏机的进料孔的顶部。也可以将球阀2设置在线且位于混捏机的进料孔的顶部，而将旋转阀1设置在线且位于球阀2的顶部。
在图2中，进料机构3包括第一旋转阀1和第二旋转阀2形式的附加的进料装置。由于使用了两个旋转阀1、2，因此在外界大气和混捏机大气之间形成了一种永久性的阻挡作用。旋转阀1的转速优选等于或略高于第二旋转阀2的转速。因此防止了旋转阀1过度填充，并且进料机构3持续可靠地运行。旋转阀1和第二旋转阀2都具有至少四个部段。如果旋转阀1和/或第二旋转阀2有更多部段，则阻挡作用更有效。旋转阀1和第二旋转阀2可具有相同数量的部段或不同数量的部段。在一优选的实施例中，旋转阀1有比第二旋转阀2更多的部段和更高的转速。由于旋转阀1的部段的数量更多，因此，与部段数量较少的旋转阀相比，物料可更加稳定地持续地进入混捏机中。在图2所示实施例中，进料机构以连续的方式工作。
在图3中，进料机构包括旋转阀1和滑动闸阀2形式的附加的进料装置。在位置B，滑动闸阀2打开，物料可进入旋转阀1和混捏机中。在位置A，滑动闸阀2闭锁，因此没有物料可进入旋转阀1和混捏机中（闭锁位置A）。在闭锁位置A，阻挡作用由滑动闸阀2和旋转阀1形成。在打开位置B，该阻挡作用仅由旋转阀1形成。图3的进料机构3以不连续的方式工作（或关闭或打开）。在图3的实施例中，滑动闸阀2设置在线且位于旋转阀1的顶部，其中旋转阀1设置在线且位于混捏机的进料孔的顶部。也可以将旋转阀1设置在线且位于滑动闸阀2的顶部，而将滑动闸阀2设置在线且位于混捏机的进料孔的顶部。
附图标记：
1旋转阀
2附加的进料装置
3进料机构
A闭锁位置
B打开位置

Claims (18)

1.向混捏机中定量添加粉末的方法，其中，将粉末经由进料机构（3）填充至混捏机的进料孔中，粉末从所述进料机构的附加的进料装置（2）落入所述进料机构（3）的可回转的旋转阀（1）的至少四个部段之一中，或者相反。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述附加的进料装置（2）是包括至少四个部段的可回转的第二旋转阀，粉末从该第二旋转阀的部段落入所述旋转阀（1）的部段中，以及从所述旋转阀（1）的部段落入所述混捏机中。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述旋转阀（1）的转速等于或高于所述第二旋转阀的转速。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述旋转阀（1）和所述第二旋转阀的旋转是连续的。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述附加的进料装置为活门，粉末落在该活门上，从该活门进入所述旋转阀（1）的部段，以及从所述旋转阀（1）的部段进入所述混捏机中。
6.根据上述任一项权利要求所述的方法，其中，在所述混捏机中，通过混合芳纶聚合物粉末和硫酸以及通过在所述混捏机内混捏该混合物来生产纺丝原液。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，经由所述进料机构（3）向所述混捏机中喂入对苯二甲酰对苯二胺粉末，以及经由一个单独的入口向所述混捏机中喂入硫酸。
8.一种混捏机，该混捏机包括进料机构（3），其中，所述进料机构（3）包括至少一个可回转地设置在所述混捏机的进料孔上方的旋转阀（1）和同样设置在所述混捏机的进料孔上方的附加的进料装置（2），其中所述旋转阀（1）具有至少四个部段。
9.根据权利要求8所述的混捏机，其中，所述附加的填充装置（2）是具有至少四个部段的第二旋转阀或者是活门。
10.根据权利要求9所述的混捏机，其中，所述活门布置于所述旋转阀（1）上方，或者所述第二旋转阀布置于所述旋转阀（1）上方。
11.根据权利要求8或10中任一项所述的混捏机，其中，所述进料机构（3）包括刮除器，该刮除器从所述进料机构（3）刮去覆盖的物料。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的混捏机，其中，所述旋转阀（1）和/或所述附加的填充装置（2）由聚氯乙烯、金属和/或橡胶制成。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的混捏机，其中，所述旋转阀（1）的旋转是连续的。
14.根据权利要求9所述的混捏机，其中，所述第二旋转阀的旋转是连续的，或者所述活门具有非连续的运动。
15.根据权利要求9所述的混捏机，其中，所述旋转阀（1）的转速等于或高于所述第二旋转阀的转速。
16.根据权利要求8至15中任一项所述的混捏机，其中，在所述混捏机的混合区中保持小于150mbar的（绝对）低压。
17.根据权利要求8至16中任一项所述的混捏机，其中，聚合物粉末经由所述进料机构（3）被喂入所述混捏机中。
18.根据权利要求8至17中任一项所述的混捏机，其中，所述混捏机是双轴混捏机或单轴混捏机。
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