CN107405791B - 用于制造热塑性颗粒的方法和装置 - Google Patents

Abstract

在制造热塑性颗粒时，根据现有技术通常的是，在混合原材料之后将所述原材料在挤出机中以随后的微粒化揉捏并且压缩。根据本发明，不使用挤出机，而是将用于热塑性颗粒的原材料在混合之后直接供应给双带压力机。然后所产生的幅带形至板形的坯体通过破碎被加工成颗粒或者作为幅带形、板形、条带形或者薄膜式的中间产品用于其他中间产品或最终产品的制造。

Description

用于制造热塑性颗粒的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于制造热塑性颗粒的方法，其中，首先将原材料在加热-冷却混合机中混合成松散的粉末混合物，接着由粉末混合物产生形状稳定的坯体并且由所述形状稳定的坯体通过破碎机制造热塑性颗粒。

背景技术

由现有技术已知，为了制造热塑性颗粒首先将原材料如热塑性塑料粉末、附加料、软化剂、颜料、润滑剂、填料、添加剂等在第一混合机、即加热混合机中在加热状态下充分地搅拌并且彼此混合，其中，通过在搅拌/混合期间的搅动的机械能产生加热。然后将在第一混合机中产生的混合物转运到连接到加热混合机上的第二混合机、即所谓的冷却混合机中并且以如下方式继续搅动，使得混合物的温度保持在其软化温度以下并且混合物达到环境温度并且产生松散的粉末状混合物作为中间基质。

加热-冷却混合机从几十年前就已知了并且在技术上也很成熟，因为关于该主题最早的德国专利在1977年就已经申请了。此外，该加热-冷却混合机可以是双壁的或者配备有冷却加热蛇形管，以便在必要时例如借助于流动介质控制或调节内部温度，由此在该加热-冷却混合机中的由原材料制造的粉末状混合物总是具有过程优化的温度。

由现有技术还已知，这些混合物(即如上所述的松散的粉末状混合物)在加热-冷却混合机之后转运到挤出机中(对此参见DE 1 679 865第2栏5至15行)，以便产生形状稳定的坯体、即中间产品。然后由该中间产品、即形状稳定的坯体制造热塑性颗粒；为此在挤出机后面放置成粒机、即破碎机。如此得到的颗粒然后供应给库存，在那里单一种类地存放在不同的容器中，以便在需要时提取用于另一制造过程、通常用于最终产品的制造。单一种类地存放理解为，所制造的热塑性颗粒至少根据颜色和/或晶粒大小和/或晶粒形状区分开地分类存放。

由在使用挤出机的情况下相继地或并行地在多个设备中制造的并且通常是中间存放的、不同类型的、不同形状的和/或不同颜色的所述颗粒会/可以在另一制造设备/制造设备中产生所期望的热塑性最终产品，例如具有花岗岩式的多彩结构的面组织。典型的热塑性最终产品是热塑性幅带(Bahn)，该幅带在双带压力机(例如热定形压力机)上制造。这种制造方法和为此使用的双带压力机(热定形压力机)在文献中多次公知并且由此属于专业知识；所述专业知识例如由EP 1 045 751 B1公知。

在本申请的范围内，热塑性幅带理解为幅带形坯体，该坯体至少包含热塑性材料微粒，所述材料微粒在制造过程中相互彼此热定形并且通过附加料(只要存在)热定形。附加料通常具有颗粒形状、纤维状或杆状或片状、球形或方形的材料微粒的形状或者具有编织物的形状；附加料也可以部分是液态的。

因为在前述的幅带形最终产品、热塑性幅带中经常期望具有小点的或斑点状的或者具有结构化图案的外观，所述幅带通常批量制造为例如衬面制品、尤其是底部衬面、塑料面砖和类似的制品或覆层元件，因此在双带压力机中制造热塑性幅带时重要的是，撒到通常是回转的下面的(输送)带上的热塑性材料微粒(颗粒)在制造过程中只熔化并且压缩，并且关于其水平位置尽可能少地受影响，但绝对不与相邻的微粒混合。在用于制造热塑性幅带的其他已知的技术中、例如在压延、碾压、或缝形挤出中不能够防止这种混合。

如果不能以不同形状或不同颜色的热塑性材料微粒/颗粒进行加工或者以过于强烈混合的热塑性材料微粒/颗粒进行加工，则在制造的热塑性幅带中只能得到一种色调并且不能得到具有小点的或斑点状的外观或者结构化的图案。

因为根据现有技术在制造颗粒时通过挤出机进行加工，需要高的能量投入并且挤出机还承受高磨损，所述挤出机使得制造成本升高并且因此使得所制造的最终产品的总成本升高。

此外，确定的原材料的使用、尤其是具有研磨特性的填料的使用可能使得热塑性颗粒的制造变得不获利，因为挤出机暴露于增大的磨损。在使用具有研磨特性的填料的情况下还不利的是，必须进行挤出机的小心的和不分离的供料，而这导致制造时间的增长并且需要昂贵的供料装置；即最终用于制造最终产品的成本升高。

发明内容

由前述具有其缺点的现有技术出发，本发明的任务在于，优化热塑性颗粒的制造，尤其降低制造成本。额外任务是改进热塑性材料关于其特性和/或其在颜色构型中的多样性，这对于开始时提到的最终产品起积极作用。

根据本发明，所述任务通过用于制造热塑性颗粒的、具有权利要求1的特征的方法以及通过用于制造热塑性颗粒的、具有权利要求7的特征的设备解决。后置的从属权利要求2到6公开了根据本发明的方法的实施变型方案并且从属权利要求8到10公开了根据本发明的设备的实施变型方案。

根据本发明，在用于制造热塑性颗粒的新方法中完全取消了一个或多个挤出机的使用。根据本发明，形状稳定的坯体(由该坯体通过破碎产生热塑性颗粒)的制造在使用用于制造最终产品的设备的情况下、特别是在使用用于制造热塑性幅带的设备的情况下、尤其是在使用双带压力机的情况下、优选是在使用所谓的热定形设备(热定形压力机)的情况下进行。根据本发明的方法的优点一方面在于，避免在使用挤出机时可能产生的高制造成本，并且另一方面在于，在用于制造热塑性幅带的双带压力机中，所述形状稳定的坯体、即用于通过破碎产生热塑性颗粒的基体相对于已知方法能够以关于颜色和其特性方面明显更多的变型方案制造。

特定地，根据本发明设置，在第一方法阶段中借助于加热-冷却混合机产生的松散的热塑性中间基质、即粉末状混合物在双带压力机(热定形压力机)中首先成形为形状稳定的坯体、即确定类型的幅带形中间产品。

概念“确定类型”在本发明的范围内意味着，幅带形中间产品在横截面中看是单色的或者在其水平的或垂直的延展中具有多个彼此分界的不同颜色的颜色层。在此，从一个颜色层向相邻颜色层的过渡可以是不连贯的，或者在两个相邻的颜色层之间的过渡是连续的。

然后幅带形中间产品在特定的破碎机中破碎成在其外部形状方面限定的热塑性颗粒。破碎机是切割装置、切碎机、碾磨机或者类似装置。

附图说明

本发明的其他细节、特征和优点在下面的说明部分提出并且详细阐述，并且还与说明结合，并且公开本发明的示意性示出的实施例。附图示出：

图1以示意图示出根据本发明用于制造热塑性颗粒的方法的流程，以及用于所述方法的新设备；

图2根据图1的新方法的实施变型方案，包括用于方法实施的设备；

图3图2的细节；

图4图1的细节；

图5图2的细节；和

图6图5的细节。

具体实施方式

首先说明，概念如“左边”、“右边”、“上面”或“下面”仅涉及附图中的示图，但可能与实践中的实际布置有偏差。此外要指出的是，所述附图不是纯粹的技术图纸，因此部分地缺少阴影部分和中止线。相关尺寸也可能与实际有偏差。在说明书中没有提到的参考标记由参考标记列表给出。参考标记在所有附图中具有相同的意义。

在图1中的示意性示图示出，用于制造热塑性颗粒11、12或13的原材料9储存在特定的容器1a...1n中。原材料9例如是不同的塑料粉末9a和9b、不同的附加料9c和9d、不同的软化剂9e和9f、不同的颜料9g和9h、不同的润滑剂9i和9j、不同的填料9k和91和/或不同的添加剂9m和9n。经常在实践中出现的、用于塑料粉末的原材料是PVC(聚氯乙烯)和其他聚合物。

通过例如带有集成的螺旋输送器的管路系统10首先将从原材料9a…9n中针对第一类型/种类的热塑性颗粒所选择的原材料即第一塑料粉末9a、第一附加料9c、第二软化剂9f、第一颜料9g、第一填料9k和第二添加剂9n供应给第一混合机2。这里已经可以将根据第一实施变型方案所选择的原材料根据第一混合方案以针对所期望的第一热塑性颗粒11所需要的比例混合。

但是也可以根据制造方法中的第二混合方案，这里在第一混合机2中只存在最终组分的含量。

在第一混合机2中的混合可以成批量地、即不连续地进行，或者也可以在合适的第一混合机2中连续地进行。第一混合机2的搅动叶片的转速如此选择，使得原材料的混合物变热到所期望的温度。从第一混合机2、即加热混合机将混合的原材料供应给第二混合机3、即所谓的冷却混合机。

这里在实践中供应还缺少的配方部分、例如其他填料，以便例如促进冷却。

对于第一和第二混合机2和3还要说明的是，所述第一和第二混合机共同形成第一加热-冷却混合机15。

所述步骤、即从装填第一混合机2直至从第二混合机3输出松散的热塑性中间基质6、即粉末状混合物的方法阶段已经作为标准建立，因为例如在此热塑性聚合物的晶粒最好通过软化剂分解。如果将该方法阶段单级地实施，则软化剂的接收或者到热塑性聚合物的晶粒中的增量非常受阻碍。

在原材料在第二混合机3中混合时产生(即使在只有很小的输送压力的情况下)摩擦热或剪切热，只要所述摩擦热或剪切热超过预给定的极限值，该摩擦热或剪切热被导出。

例如只将填料9k和/或91的设置量的一半给到第一混合机2中并且将填料9k和/或91的设置量的第二半给到第二混合机3中。该第二半的量的填料可以说等于冷却剂。

在加热-冷却混合机15中产生的热塑性中间基质6的可自由流动性在本发明的范围内是重要的，因为在加热-冷却混合机15之后同一中间基质6应借助于已知的控制器(在图中未标出)均匀地撒到双带压力机4的下面的带18上。

撒到双带压力机4的下面的带18上的热塑性中间基质6、混合的原材料9产生一个种类的颗粒、即第一颗粒11，该第一颗粒之后与其他种类的颗粒12和/或13混合，以便总体上产生由此制造的热塑性幅带19的具有小点的或斑点状的或者具有结构化图案的外观。

在本发明的范围内使用的概念“一个种类”不是只意味着颗粒的“一个确定的颜色”，而且也意味着确定的光泽效果或装饰效果。附加地，其他物理特性如传导性、易燃性、密度、晶粒形状、晶粒大小分布等也可以是根据种类确定的。

撒到双带压力机4的下面的带18上的中间基质，这里在图1中是粉末状混合物6，在进一步的方法流程中在双带压力机4中在两个回转的带之间的缝隙中沿以箭头标明的输送方向受到热和机械方面的处理，由此形成中间产品、即形状稳定的坯体17，该形状稳定的坯体离开双带压力机4的末端。参见图4，该形状稳定的坯体17最终在另一方法步骤中被加工成热塑性颗粒11。为此设置破碎机5，该破碎机在图1示出的实施例中优选刚好在双带压力机4后面布置。

通过破碎机的合适选择，例如一个或多个冲击式碾磨机或者一个或多个带式成粒机或者类似装置，可以任意地并且灵活地调节待制造的热塑性颗粒11的晶粒大小和晶粒大小分布。

相对于根据现有技术的、应用挤出方法的制造方法，该情况也是重要的优点，因为在挤出时宽的晶粒大小分布或者晶粒大小的快速和频繁的选择可能与挤出机的耗费时间的配置改变和随后的产生的颗粒的混合步骤有关。

因此，通过根据本发明的方法产生例如有颜色的、具有可任意选择的晶粒大小分布的同一种类的颗粒，该颗粒然后可以被给到颗粒库存20中。

如果之后应制造确定外观的热塑性幅带19，则取用所需的组分23并且从中间库存、这里是颗粒库存20中取用中间产品、这里是颗粒，必要时以所期望的比例混合，并且将其供应给用于制造最终产品的双带压力机；这在根据图1的实施例中是第二双带压力机7。

晶粒的形状通过压力机缝隙并且通过选择和调节破碎机来确定。

可容易看出，通过根据本发明的方法实现关于热塑性颗粒和最终产品的特别高的灵活性。

根据本发明的方法的另一实施变型方案是多种颜色的颗粒的制造。为此，例如由多个并行制造不同颜色的松散的中间基质6、21的加热-冷却混合机15和16将由中间基质6、21组成的多个层在颜色上交替叠置或并排地撒到双带压力机(热定形设备)的下面的带18上，参见图2和图3，并且之后在经过双带压力机4时产生沿垂直和/或水平方向呈多层和多种颜色的面组织作为中间产品、即形状稳定的坯体22，也参见图5。然而通过上面已经描述的破碎过程5优选接着制造具有彼此清晰分界的颜色面的多种颜色的颗粒。

根据本发明的方法的另一实施变型方案，也可以制造具有不清晰的、即例如连续的颜色边界的热塑性颗粒，如在图6中以边界层24示例性示出的那样。为此，在松散的中间基质6、21在双带压力机4中热压缩之前借助于机械器件例如刷辊或振荡的耙子或者其他合适的干扰元件将颜色不同的撒出位置的分层的层顺序有针对性地沿垂直和/或水平方向部分地很大程度地破坏，并因此实现在产生的面组织、即形状稳定的坯体22中的颜色混合效果。由此得到的颗粒显示出在单个晶粒中的在颜色方面非常不同的过渡。借助于这些特定的颗粒能够在最终产品、例如热塑性幅带19中实现新型装饰可能性。

根据本发明的方法的另一实施变型方案，撒到下面的带18上的单层或多层或者说多缝隙的中间基质、即粉末状混合物6和21也还在双带压力机4的熔化区中或者只在那里借助于干扰元件在它们的位置方面彼此单次或多次地移动或混合。在熔化区中的该干扰尤其通过将剪切力引入到合适的粘性区域中而引起所制造的中间产品、即形状稳定的坯体17或22的机械特性的改善，并且因此最终引起颗粒11、12和/或13的机械特性的改善。

根据本发明，干扰元件优选是用于优选局部地振动、梳刷、扎刺、翻耕、揉捏和类似其他机械影响。所述干扰元件与双带压力机4的上面的带连接地并且接收在该上面的带上地布置在该双带压力机中、上或旁边。

因为在使来自双带压力机4的幅带破碎时也产生很多灰尘，有利的是，在将颗粒存放在颗粒库存20之前还将颗粒在筛滤设备8中进行筛滤。根据本发明的实施变型方案，灰尘状的细微成分被引回到过程中，例如作为填料引回到第二混合机3中，例如当在那里产生非常暗的颜色变型并且因此不干扰颜色沉淀。

本发明的另一方面也在于，最终产品19不仅可以在单独的第二双带压力机7上制造，而且可以在用于制造颗粒的第一双带压力机4上制造。颗粒的制造和最终产品的制造在这种情况下在时间上有延迟地相继在一个所述双带压力机上进行。为此，这种双带压力机具有补充模块(例如控制器或者其他过程相关的单元)，该补充模块关于所设置的制造、即颗粒的制造或者最终产品的制造可选择地使用。

本发明的另一方面是，根据新方法的另一实施变型方案，在制造松散的中间基质之后，在绕开/不使用挤出机的情况下，在(第一)双带压力机上制造有图案的或者单色的幅带形形状稳定的坯体，其中，所述第一或其他中间产品在双带压力机的末端不被破碎，而是作为完成幅带或者也作为用于之后制造的、可能具有其他材料施加的幅带的部分、尤其是半成品使用。根据本发明的另一方面，由根据本发明制造的形状稳定的坯体通过冲孔、切削、挤压或其他合适的分离方法制造任意的坯体作为半成品和中间产品，以便在制造多个产品时使用，所述产品接近或者远离开始时提到的最终产品。

形状稳定的坯体、即第一中间产品或其他中间产品在本发明的范围内在极端的实施变型方案中也是薄膜形坯体。

当然，前面提到的本发明的特征不仅能够以分别说明的组合使用，而且也能够其他组合或单独使用，而不离开本发明的范围。

附图标记列表

1a...1n 容器(用于位置9a...9n)

2 第一混合机(加热混合机)

3 第二混合机(冷却混合机)

4 双带压力机(热定形压力机)

5 破碎机(切碎机、碾磨机或者类似装置)

6 中间基质(松散的粉末状混合物)

7 另一双带压力机(用于最终产品)

8 筛滤设备

9 原材料

9a 第一塑料粉末

9b 第二塑料粉末

9c 第一附加料

9d 第二附加料

9e 第一软化剂

9f 第二软化剂

9g 第一颜料

9h 第二颜料

9i 第一润滑剂

9j 第二润滑剂

9k 第一填料

91 第二填料

9m 第一添加剂

9n 第二添加剂

10 管路系统

11 第一颗粒

12 第二颗粒

13 第三颗粒

14 (空)

15 第一加热-冷却混合机

16 第二加热-冷却混合机

17 第一中间产品(形状稳定的坯体)

18 下面的带(由位置4)

19 热塑性幅带(最终产品)

20 颗粒库存

21 其他中间基质(松散的粉末状混合物)

22 其他中间产品(形状稳定的坯体)

23 组分(用于位置19)

24 边界层

Claims (22)

1.用于由多种原材料制造热塑性颗粒的方法，所述原材料包含从由塑料粉末、塑料颗粒、附加料、软化剂、颜料、染料、润滑剂、填料、添加剂和它们的混合物组成的组中选择的至少两种材料，所述方法具有以下方法步骤：

-选择原材料并且将所述原材料以预确定的混合比例配料；

-将所述原材料供应给至少一个混合机；

-将所述原材料在至少一个混合机中混合，并且加热或冷却所制造的混合物，由此产生松散的中间基质；

-将所述中间基质撒到压力机上；

-在所述压力机中对所述中间基质进行热和机械方面的处理，由此产生热塑性幅带形的形状稳定的坯体；并且

-使所述热塑性幅带形的形状稳定的坯体破碎来产生热塑性颗粒材料。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述压力机是双带压力机，并且所述撒的步骤包括将所述中间基质撒到所述双带压力机的下面的带上。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述加热在第一混合机中进行并且所述冷却在第二混合机中进行。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述加热和冷却在合并的加热/冷却混合机中进行。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述加热和冷却混合机中制造的多种不同的中间基质至少在从由颜色、机械特性和化学特性组成的组中选出的一个特性方面不同。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述不同的中间基质在一个加热混合机和一个冷却混合机中相继地制造。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述不同的中间基质在多个加热和冷却混合机中并行地制造。

8.根据权利要求5所述的方法，其中，将至少两种不同的中间基质撒到所述压力机上。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，将所述至少两种不同的中间基质至少撒两层。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，

撒到所述压力机上的所述不同的中间基质的层顺序在经过所述压力机的加热区之前至少部分地至少在垂直或水平方向受到机械干扰。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述层顺序受到机械干扰的所述步骤包括从由振动、梳刷、扎刺、翻耕、揉捏组成的组中选出的至少一个动作。

12.根据权利要求1所述的方法，

其中，单层或多层地撒到所述压力机上的所述中间基质在经过所述压力机的加热区期间承受剪切力。

13.根据权利要求10所述的方法，

其中，单层或多层地撒到所述压力机上的所述中间基质在经过所述压力机的加热区期间承受剪切力。

14.根据权利要求1所述的方法，

其中，至少一个松散的第一中间基质被单层或多层地撒到所述压力机上，在所述压力机中被加工并且随后被破碎，以便产生第一热塑性颗粒材料，并且，其中，松散的第二中间基质被单层或多层地撒到所述压力机上，在所述压力机中被加工并且随后被破碎，以便产生第二热塑性颗粒材料，该第二热塑性颗粒材料与所述第一热塑性颗粒材料至少在从由颜色、机械特性和化学特性组成的组中选出的一个特性方面不同，并且该第二热塑性颗粒材料与所述第一热塑性颗粒材料分开存放。

15.根据权利要求1所述的方法，其中，所述破碎的步骤在从由带式成粒机、冲压机、碾磨机或者切碎机组成的组中选出的一个破碎机中进行。

16.用于制造热塑性颗粒材料的设备，所述设备具有：

用于在升高的温度中合并和混合多种塑性材料的至少一个加热混合机；

用于冷却来自所述加热混合机的产物以便产生至少一种中间基质的至少一个冷却混合机；

设置用于接收中间基质并且由此制造热塑性幅带的至少一个压力机；和

用于从所述压力机接收所述热塑性幅带产物并且由此制造热塑性颗粒塑料的至少一个破碎机。

17.根据权利要求16所述的设备，其中，所述压力机构造为连续的双带压力机，具有设置用于接收所述中间基质的、下面的带。

18.根据权利要求16所述的设备，其中，所述破碎机从由带式成粒机、冲压机、碾磨机和切碎机组成的组中选择。

19.根据权利要求18所述的设备，其中，所述碾磨机是冲击式碾磨机、切割式碾磨机、辊压式碾磨机或碎块式碾磨机。

20.用于制造热塑性颗粒材料的设备，所述设备具有：

用于在升高的温度中合并和混合多种塑性材料的至少一个加热混合机；

用于冷却来自所述加热混合机的产物以便产生至少一种松散的中间基质的至少一个冷却混合机；

至少一个连续的双带压力机，具有下面的带，所述下面的带设置用于接收所述至少一种中间基质并且由此制造热塑性幅带；和

用于从所述压力机接收所述热塑性幅带产物并且由此制造热塑性颗粒塑料的至少一个破碎机；

其中，相继布置的多个加热和冷却混合机并行地布置并且被供应以不同的材料来产生被撒到所述至少一个双带压力机上的不同中间基质。

21.根据权利要求19所述的设备，其中，所述破碎机从由带式成粒机、冲压机、碾磨机和切碎机组成的组中选择。

22.根据权利要求21所述的设备，其中，所述碾磨机是冲击式碾磨机、切割式碾磨机、辊压式碾磨机或碎块式碾磨机。