CN116997450A - 用于热处理热塑性的塑料熔料的装置和方法 - Google Patents

用于热处理热塑性的塑料熔料的装置和方法 Download PDF

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Abstract

用于处理热塑性塑料的熔料的装置(10)具有壳体(12)，其中布置有第一可旋转地驱动的轴(15)和第二可旋转地驱动的轴(16)，其中，在每根轴(15、16)上轴向彼此间隔开地安置有多个混合元件(17、19)。第一轴(15)的混合元件(17)相对于第二轴(16)的混合元件(19)轴向地错开，使得混合元件(17)与在第二轴(16)的混合元件(19)之间的中间空间(22)相对而置。第二轴(16)的混合元件(19)相对于第一轴(15)的混合元件(17)轴向地错开，使得混合元件(19)与在第一轴(15)的混合元件(17)之间的中间空间(21)相对而置。第一轴(15)与第二轴(16)彼此间的间距(A)以及混合元件(17、19)的最大径向长度(R)的尺寸设计成使得混合元件(17、19)嵌合到与其相对而置的中间空间(21、22)中。

Description

用于热处理热塑性的塑料熔料的装置和方法
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于热处理热塑性塑料熔料的装置和根据权利要求14或17的前序部分的用于热处理热塑性塑料熔料的方法。
本发明的目的总体上在于，提供一种用于不同应用的热塑性塑料熔料的可靠的、成本低廉的、稳健的热处理装置，其中待处理的塑料熔料在限定的停留时间内以加载以限定的温度的方式停留在热处理装置中。
背景技术
已知的是，在塑料熔料中可以存在挥发性物质，所述挥发性物质在热处理的过程中从熔料中排出。所述挥发性物质可以是例如来自回收过程的污染物、由于塑料熔化而最初不作为分子存在于塑料中的副产物、由于使用填料而从填料转移到塑料上的物质或者由于在塑料中的反应而产生的副产物。
因此，本发明一般涉及在不同的应用领域中从热塑性的塑料熔料中有效地去除挥发性物质。
本发明的用于从热塑性塑料熔料中除去挥发性物质的可能的应用领域是塑料回收的广泛应用。塑料在使用期间会被外来物质污染，例如，如果产品被填充到塑料包装中并且由于迁移而从填料中污染包装。一个示例是存在于洗发剂中的甲苯迁移到洗发剂的包装(例如PP空心体)中。此外，在清除原始填料之后，如果某人将例如比例为1：25或1：50的汽油润滑油混合物填充到塑料饮料瓶中，由于包装的滥用可能会导致回收回路中的包装污染。为了允许这样被污染的容器再次用于食品包装，例如欧洲食品安全管理局(EFSA)和美国FDA(食品和药物管理局)规定了污染物的基础极限值，在低于所述极限值时，已经在消费者中使用的塑料再次被允许作为食品包装。必须确保的是，回收运营和所使用的回收方法的极限值以可靠的方式低于所述基础极限值。
此外，在回收期间，由于塑料在压力和温度下的高温处理，可能发生各种化学反应的分解产物。例如，当挤出PET乙醛时，挥发性物质可能会出现，而这种挥发性物质又可能会导致饮料在回收PET瓶中长时间贮存时出现饮料的不期望的味道改变。芳香族物质在塑料熔料中的气味减少同样是可能的(参见下面)。
所有所述挥发性物质在回收过程期间必须被降低到法定极限值以下。
本发明的另一个应用领域是减少例如来自塑料熔料的芳香族物质，所述芳香族物质或者通过在制造过程中初始添加所述物质以添加剂的形式到达塑料中，或者通过在制造过程期间不同物质的化学反应或作为塑料的分解产物形成。所述物质在使用塑料期间被排出并且对于一些人来说是一种气味危害或者在最坏的情况下是有毒的。因此，希望在制造过程中已经将这种芳香族物质降低到绝对必要的最小值。新车的气味就是一个例子。
缩聚物，像比如PET、PC或PA的熔料缩聚(Melt Polycondensation)，代表了本发明的一个可能的应用领域。在PET缩聚的情况下，在PET的熔料相中在高温下，乙二醇和水主要在两个分子链连接成较长的分子时被裂解掉。裂解产物必须可靠且快速地从缩聚物熔料中除去，以提高缩聚物熔料的粘度。
本发明还可以用于上述三个应用领域的组合。因此，例如可以借助本发明将回收的PET从瓶或薄膜沉积物中净化并因此清洁外来物质，在同一工作步骤中借助熔料相缩聚来提高熔料的粘度并同时除去可能的芳香族物质。
在一个方面，本发明涉及一种用于处理热塑性塑料的熔料的装置，其中塑料熔料连续地从进口输送到出口，并且可选地在施加负压的情况下同时脱气并且因此净化挥发性物质。
这种装置例如由DE 10 2018 216 250 A1或AT 516967A1已知。
在这两种已知的装置中，缩聚熔料借助在壳体中可旋转地支承的盘片或混合元件从进口向出口输送，并且通过混合元件的浸入提供熔料暂时贴靠在其上的表面。熔料越稀薄，这两种装置越可靠地工作。然而，如果熔料的粘度随着熔料的缩聚程度的增加而增加，则导致塑料熔料粘附在混合元件上，由此不再确保熔料在反应器中的恒定的停留时间，因为由于结构原因不存在缩聚熔料的强制输送。最坏的情况是，如果塑料熔料粘附在混合元件上很长时间，就会发生数小时的焦化。所述焦化在从混合元件中脱离之后导致不可用的产品。
此外，已知双螺杆挤出机或捏合机，其中两个挤出螺杆以相互啮合的方式同向或反向运转，并因此相互剪断，使得由此不可能出现熔料的粘附。然而，这种挤出机需要非常精确地制造螺杆元件，并且仅由于根据本发明所追求的熔料在反应空间中相对长的停留时间和与此相关的制造成本，对于本发明的应用领域而言已经不能经济地投入使用。这种双螺杆挤出机由WO 2018/215028 A1已知。
此外，由WO 03033240 A1和WO 2020/099684 A1已知多螺杆反应挤出机，然而所述多螺杆反应挤出机由于其构造形式对于根据本发明所追求的停留时间而言不能够经济地投入使用。
上述DE 102018216250 A1中公开的用于塑料熔料的热处理装置是一种盘片式反应器，其中多个在轴向上错开的、安装在驱动轴上的盘片在圆柱形管中旋转。在这种情况下，用塑料熔料填充管的填充水平被最大限定为体积的一半。通过浸入塑料熔料中的并且旋转的盘片，塑料熔料的一部分与盘片一起被向上拉并且在无熔料的空间内在表面上经受负压。由此，所述塑料熔料的挥发性成分比如对于PET来说主要是乙二醇或者呈水蒸气形式的水从所述塑料熔料中迁移出来并且通过在开口上存在的负压来运走。然而，在待加工的塑料熔料中也可能包含其它不期望的挥发性成分，像比如芳香族化合物或其它化学品，其或者在制造塑料时或者在熔化时作为反应产物通过不同塑料成分的温度和/或压力产生，或者其作为污染物在使用塑料产品期间或者在清洁塑料废料期间在重新熔化之前迁移到塑料中，例如清洁剂或洗涤添加剂。特别是在使用可回收塑料时，由于气味负荷或有毒负荷，例如在食品包装中，所述污染物是一种不希望的弊端。
在圆柱形管中的常规熔融相或盘片式反应器的缺点特别在于，这种反应器的应用受限于“稀薄的”塑料熔料。这是因为，只有通过将盘片浸入到塑料浴中才导致表面的更新，而粘稠的熔料粘附在盘片上，并且因此可能导致塑料熔料在反应器中未限定的停留时间直至塑料熔料的所谓的焦化。这在例如PET的加工中是个大问题，其中这种反应器用作熔料相缩聚反应器，并且塑料熔料在进口处根据ASTM D445、DIN EN ISO 1628-5的特性粘度为0.2-0.65dl/g，并且在商业应用领域中出口粘度约为0.75-0.8dl/g受到限制。在高粘度塑料的情况下，并且在PET＞0.8dl/g的情况下，所述盘片发生粘附，其结果是，除了一段时间之后出现的焦化之外，还减少了塑料熔料的表面积，并且因此减少了挥发性成分从熔料中迁移的关键因素之一。这种熔料反应器的另一个问题是盘片之间或者进口区和出口区中的死区，在所述死区中，熔料可能再次出现未限定的停留时间和物质损坏。除了上述缺点之外，在熔料粘稠时排空这种反应器也仅是非常不能令人满意的，因为在此不能通过新鲜的熔料连续清洁盘片。为避免在排空反应器时出现的问题，已设计了根据现有技术的用于聚合物的按批次缩聚的装置，如WO 2008/043548A1中所提出的那样。但是这种解决方法在粘稠的熔料的情况下也不能成功。另一方面，在新鲜熔料装料开始以使其在反应器中达到均匀温度时，其甚至会产生额外的问题。为了在反应器中处理高粘度的塑料熔料，在WO2006/050799中提出，在圆柱形的容器中在熔料池的区域中借助分隔壁形成腔，在所述腔中用作搅拌元件的、通过辐条固定在轴上的环形盘片旋转，其中，在环形盘片的中间空间中设置彼此相对置的、固定地与容器内侧连接的刮除器。由上述DE 102018216250 A1以及WO 2007/140926 A1和EP 0 320 586 B1也已知具有旋转的盘片和布置在其间的固定的刮除元件的类似的方案。所述装置虽然可以解决粘附在盘片上的塑料熔料的焦化问题，但是不能保证高粘度的塑料熔料的限定的停留时间并且由于高粘度的塑料熔料的在盘片上形成的不充分的表面而也具有效率低的缺点。
本发明的目的是改善单轴-盘片式反应器的上述缺点，并提供一种成本低廉且更可靠的装置，以用于净化新塑料和回收塑料，例如HDPE、LDPE、LLDPE、PP、PS、PA和PET，尤其是根据DIN EN ISO 1133(MFI测量)熔料中的MFI值为在HDPE中的0.1g/lO分钟直至在PP中的1000g/lO分钟，或用于缩聚物如PA、PEN或PET的净化和缩聚，其中熔料进入热处理反应器的特性粘度值为0.2-0.75dl/g，以及熔料从热处理反应器中出来的特性粘度值为0.6-1.2dl/g。此外，本发明提出一种用于热处理热塑性塑料熔料的方法，利用该方法可以克服开头所述的现有技术的问题。
发明内容
本发明通过具有权利要求1的特征的用于处理热塑性塑料的熔料的装置和具有权利要求14和权利要求17的特征的用于处理热塑性塑料的熔料的方法来实现所提出的目的。本发明的有利的设计方案在从属权利要求以及以下说明和附图中进行说明。
根据本发明的用于处理热塑性塑料的熔料的装置具有壳体，该壳体具有熔料进口、熔料出口和用于塑料熔料的挥发性成分的排出口。该装置包括至少一根第一可旋转地驱动的轴和一根第二可旋转地驱动的轴，其中，多个混合元件彼此轴向间隔开地以与该轴一起旋转的方式布置在每根轴上。第一轴的混合元件相对于第二轴的混合元件轴向地错开，使得第一轴的混合元件与第二轴的彼此轴向间隔开的混合元件之间形成的中间空间相对而置。第二轴的混合元件相对于第一轴的混合元件轴向地错开，使得第二轴的混合元件与第一轴的轴向彼此间隔开的混合元件之间形成的中间空间相对而置，其中第一轴和第二轴彼此间的间距以及混合元件的最大径向长度的尺寸设计成使得混合元件嵌合到与它们相对而置的中间空间中。
通过用于处理热塑性塑料的熔料的装置的这种构造，一方面确保了热塑性塑料在混合元件上能够形成大的表面，并且因此能够快速地进行从塑料熔料中去除不期望的物质。另一方面，也可靠地防止了塑料熔料在混合元件上的不受控制的长停留时间，并且因此防止了粘附在混合元件上的塑料熔料的未限定的粘度增加或者甚至焦化。
在根据本发明的装置的一个优选实施方式中，混合元件的轴向厚度的尺寸设计成使得当它们嵌合到中间空间中时与限定中间空间的混合元件形成0.5mm至5mm的间隙。由此实现了塑料熔料从混合元件表面的可靠剪切，而对根据本发明的装置的加工精度并因此对制造成本没有过高的要求。
为了在混合元件之间形成中间空间，在本发明的一个实施方式中规定，混合元件的轴向间距通过在混合元件之间的间隔保持件的布置来限定，其中，间隔保持件具有比混合元件更小的径向伸展范围。间隔保持件可以构造为能推到相应的轴上的盘片，所述盘片优选是能更换的。
为了进一步改善塑料熔料从混合元件的剪切，在根据本发明的装置的一个实施方式中规定，混合元件的最大径向长度的尺寸设计为，使它们在嵌合到中间空间中时距离与其相对而置的轴的外周表面或距必要时布置在相对而置的轴上的间隔保持件的外周表面具有0.5mm至5mm的间距。
当第一轴和第二轴彼此平行地定向时，得到根据本发明的装置的结构简单的实施方案。
已经发现，如果混合元件被设计为具有至少两个叶片的叶片元件或盘片，则能够特别好地控制塑料熔料的停留时间和从塑料熔料中排出不期望的物质。
为了实现塑料熔料向熔料出口的输送作用，优选混合元件在其圆周上设有倒棱。虽然这种措施不是真正的强制输送，但是这种倒棱的作用与塑料熔料的强制输送是可类比的。
为了根据待处理的塑料类型和应用领域实现根据本发明的装置的大的可变性，根据本发明，第一轴和第二轴能够以不同的速度同向地或反向地可旋转地实施，其中，对此补充地或替代地，第一轴和/或第二轴能够在其旋转方向上切换。
在根据本发明的装置的一个优选的实施方式中，第一轴和/或第二轴可轴向移动，其中，优选地，所述移动脉动地进行。第一和第二轴的共同的轴向移动用于刮削壳体的端侧的内壁。两根轴之一的小的轴向移动或者两根轴彼此相对的相反移动用于改变中间空间的间隙宽度。
为了支持朝向壳体的熔料出口的熔料输送，根据本发明规定，在装置的壳体内部在底部区域中，在第一轴的混合元件和第二轴的混合元件之间形成输送螺杆。
在根据本发明的装置的另一个实施方式中，壳体和/或轴中的至少一根是可调温的，也就是说可加热或可冷却的，以便分别确保用于处理装置内部中的塑料熔料的最佳温度。加热可以通过装入到壳体的壁中或围绕壳体的壁和/或装入到轴中的电加热元件或调温介质管路实现，而冷却可以通过所述调温介质管路实现。
在此提出了根据本发明的用于在热处理装置中热处理、优选用于净化热塑性塑料的熔料的方法，所述热处理装置具有壳体，所述壳体具有熔料进口、熔料出口和用于所述塑料熔料的挥发性成分的能与真空连接的排出口，所述方法的突出之处在于，在高于待处理的塑料的熔化温度的热处理温度下并且可选地在0.1毫巴到0.900毫巴之间、优选在1毫巴到10毫巴之间的真空下，使所述熔料在所述热处理装置中停留1分钟至120分钟的热处理时间。也可以考虑，热处理装置借助空气或气体冲洗，并因此将挥发性成分从容器输送出。此外，可以考虑将热处理容器置于过压下(例如，借助惰性气体，例如氮或C02)并因此激励塑料熔料形成小气泡(泡沫)或将塑料熔料与气体混合并迫使塑料在其冷却之后借助再加热而膨胀。
为了执行该方法，可以使用上面阐述的根据本发明的用于处理热塑性塑料的熔料的装置。
附图说明
下面借助实施例参照附图对本发明进行详细解释。
图1示意性地示出了用于处理热塑性塑料熔料的设施，其具有根据本发明的用于处理热塑性塑料的熔料的装置。
图2以侧视图示意性地示出了根据本发明的用于处理热塑性塑料的熔料的装置的第一实施方式。
图3以俯视图示意性示出了根据本发明的用于处理热塑性塑料的熔料的装置的第一实施方式。
图4示出了根据本发明的用于处理热塑性塑料的熔料的装置的一个变型的细节。
图5示出了根据本发明的用于处理热塑性塑料的熔料的装置的另一细节。
图6A至6D示出了在根据本发明的装置中使用的混合元件的不同实施方式。
图7A至7C示出了在根据本发明的装置中使用的轴的不同的截面形状。
图8A、8B、8C以螺旋线的形式在侧视图、正视图和立体图中示出构造为叶片的混合元件在轴15、16上的布置。
图9以横截面图示出了根据本发明的用于处理热塑性塑料的熔料的装置的第二实施方式。
图10以纵截面图示出了本发明的用于处理热塑性塑料的熔料的装置的第二实施方式。
图11示出了在用于处理热塑性塑料的熔料的根据本发明的装置的第二实施方式中使用的双螺杆。
具体实施方式
借助图1首先解释了用于处理热塑性的塑料熔料的设施，在该设施中使用了根据本发明的用于处理热塑性塑料的熔料的装置10并且在该设施中根据了根据本发明的用于对热塑性塑料的熔料进行热处理、优选净化的方法。
该示例性的设施1不仅适用于使用新的塑料物质，而且也适用于处理塑料废料、尤其是消费后的塑料废料，而且也适用于共同地处理新的塑料物质和塑料废料。所描述的设施部件中的一些设施部件是可选的，其他设施部件可以被其他装置替换。
用于处理塑料物质的设施1在第一设施分支中包括塑料制造反应器2，塑料原料和添加剂被输送给该塑料制造反应器，所述塑料原料和添加剂在塑料制造反应器2中相互混合。在此，塑料物质的起始产物能够以原物质的形式比如存在于来自PTA、EG的PET和如苯胺的催化剂中。
将由塑料原料和添加剂组成的混合物输送给熔料相反应器3，在该熔料相反应器中将其均匀化并且例如在PET中将其缩聚。以这种方式均匀化的塑料熔料被输送给熔料泵4的第一入口。
用于处理塑料物质的设施1还包括设计用于处理塑料废料的第二分支。该第二分支包括示意性示出的预处理装置5，在该预处理装置中，塑料废料被准备用于进一步加工。在预处理装置中进行的步骤包括例如洗涤、彻底清洗、预干燥和粉碎热塑性塑料废料。在完成预处理之后，将塑料废料送入挤出机6，塑料废料在该挤出机中熔化。挤出机6可以是单螺杆挤出机、具有同向或反向运转的螺杆的双螺杆挤出机或者锥形的双螺杆挤出机或者多螺杆挤出机。挤出机6可以设有第一过滤装置6a，在该第一过滤装置中，外来颗粒从塑料熔料中滤出。挤出机6可以配备脱气装置6b，该脱气装置包括用于将挥发性成分从塑料熔料中导出的开口。在此，塑料熔料首先处于基本上无压力的状态，并且可选地借助负压发生器抽吸塑料熔料的挥发性成分，如单体、水或在PET的情况下抽吸乙二醇。可选地，在挤出机6的出口处布置有第二过滤装置6c，其滤出可能的、还包含在塑料熔料中的外来颗粒。第二过滤装置6c也可以代替第一过滤装置6a设置。所述过滤装置均适用于所有商业装置，例如具有或不具有反洗装置的连续或不连续的网线织物过滤器。从挤出机6或第二过滤装置6c的出口将这样均匀化、清洗和过滤的由塑料肥料组成的熔料输送给熔料泵4的第二入口。熔料泵4通过产生压力而形成用于塑料熔料的强制输送。如果设施1的两条分支都被装载塑料物质或塑料废料，则熔料泵4也构成塑料熔料流的混合装置。也可以在每条分支的末端分别设置一个自己的熔料泵，并且塑料熔料流在熔料泵的出口之后输送给混合器。如在现有技术中已知的那样，熔料泵4可以被实施为齿轮泵。替代地，也可以延长挤出机蜗杆以产生压力。如前所述，设施1包括本领域技术人员熟知的装置，因此不需要进行更详细的讨论。
塑料熔料由熔料泵4可选地在中间连接熔料过滤装置的情况下被输送给根据本发明的用于处理热塑性塑料的熔料的装置10的熔料进口13，所述装置在下面还将详细描述。在用于处理热塑性塑料的熔料的装置10中产生的塑料熔料的挥发性成分通过排出口11从装置10中导出。在用于处理热塑性塑料的熔料的装置10中对塑料熔料进行热处理之后，塑料熔料从装置10的熔料出口14被引导至排出装置7，该排出装置7例如可以是齿轮泵。塑料熔料从排出装置7进入示意性示出的后处理装置8中。后处理装置8可以包括不同的站，例如成型装置，像比如造粒装置、型材挤出装置、注射成型机、用于生产板和膜的圆形或宽缝喷嘴等。在后处理装置8中可以实施其它方法步骤，像比如用颜料添加塑料熔料，或者设置混合装置。后处理不属于本发明的一部分。
作为对上述塑料或塑料废料的处理和将其输送给根据本发明的用于处理热塑性塑料的熔料的装置10的附加方案或替代方案，也可以将装置10的在根据本发明的装置10中待处理的塑料熔料直接从用于制造新塑料的反应器中取出并且在装置10中继续处理。根据本发明的用于处理热塑性塑料的熔料的装置10也可以放置在用于塑料熔料的预处理或进一步处理的熔料相反应器之前或之后。
现在借助图2和图3详细阐述根据本发明的用于处理热塑性塑料的熔料的装置10的第一实施方式。该装置10具有壳体12，该壳体具有熔料进口13、熔料出口14和用于塑料熔料的挥发性成分的排出口11。用于挥发性物质的排出口11也可以如图4所示布置在壳体12的进口侧和/或其出口侧。由第一电马达M1可旋转地驱动的第一轴15和由第二电马达M2可旋转地驱动的第二轴16布置在壳体12中。多个混合元件17、19以可与轴15、16一起旋转的方式彼此轴向间隔开地布置在两根轴15、16中的每根轴上。两根轴15、16通过可松开的连接装置、像比如联轴器或啮合部与它们各自的驱动马达M1、M2连接以传递转矩。轴15、16具有支承装置15a、15b或16a、16b，它们必要时根据应用情况通过轴密封环、返回输送螺纹、栓塞轴套进行密封和保护(未示出)，以防止塑料熔料或灰尘和/或真空的侵入。混合元件17、19以它们的包封形式被壳体12包围。壳体12设计成，使得在壳体12的内壁与混合元件17、19的包封形式之间形成0.5mm至5mm的间隙。轴15、16由相应的电马达M1、M2和必要时中间连接的传动装置以1转/分钟至50转/分钟的转速驱动。也可考虑借助驱动马达M(见图4)和具有两个用于轴15、16的从动装置(未示出)的传动装置的实施方案。在装置10的替代的设计方案中，位于轴15、16上的起点区域和终点区域的混合元件17、19可以被位于轴15、16上的输送螺纹24(参见图4)或返回输送螺纹所替代，并且用于挥发性物质的排出口11可以位于输送螺纹24的相应的起点，参见图4。壳体12实施成被加热，例如通过借助油、红外线辐射器或电的单个加热元件的加热。轴15、16也可以加热地实施，对于一定的应用情况也可以被冷却。
第一轴15的混合元件17相对于第二轴16的混合元件19轴向地错开，使得第一轴15的混合元件17与在第二轴16的彼此轴向间隔开的混合元件19之间形成的中间空间22相对而置，并且第二轴16的混合元件19与第一轴15的混合元件17轴向地错开，使得第二轴16的混合元件19与在第一轴15的彼此轴向间隔开的混合元件17之间形成的中间空间21相对而置。第一轴15和第二轴16之间的间距A以及混合元件17、19的最大径向长度R(参见图6A至6D)的尺寸设计成使得混合元件17、19嵌合到与其相对而置的中间空间22、21中。在根据本发明的装置10的这个实施例中，第一轴15和第二轴16彼此平行地定向。但是，如果第一轴15的混合元件17和/或第二轴16的混合元件19具有不同大小的径向长度R，则它们也可以相对于彼此倾斜。
如图5所示，混合元件17、19的轴向厚度D被的尺寸设计成使得当它们嵌合到中间空间S中时与限定中间空间22、21的混合元件19、17形成具有0.5mm至5mm之间的宽度。这种尺寸设计设计一方面确保了粘附在混合元件17、19上的塑料被可靠地剪切，另一方面允许一定的制造公差。
为了在第一轴15的相邻混合元件17之间形成中间空间21，而设置有间隔保持件18，所述间隔保持件具有比混合元件17更小的径向伸展范围。以同样的方式，为了在第二轴16的相邻混合元件19之间形成中间空间22，设置了间隔保持件20，所述间隔保持件具有比混合元件18更小的径向伸展范围。在所示出的装置10的实施方式中，间隔保持件18、20构成为能推到相应的轴15、16上的盘片。间隔保持件18、20也实现混合元件的功能。为了确保间隔保持件18、20与其相应的轴15、16一起旋转，通过间隔保持件18、20设有非圆形的中心孔、例如具有多边形横截面的孔并且轴15、16构造成具有相反相同的横截面来实现形状配合的连接。为了在轴15、16与混合元件17、19之间建立形状配合的连接，混合元件17、19也可以设有具有相应的非圆形横截面的中心孔17b、19b，如在图6C和图6D中所示。在这种设计方案中，通过将混合元件17、19和间隔保持件18、20交替地插装在轴15、16上，可以组装装置10。通过这种实施方案，也可以更换各个混合元件17、19或间隔保持件18、20。
图6A至图6D示出了混合元件17、19的不同实施方式。在图6A中示出了双叶片式设计的混合元件17、19。图6B示出了混合元件17、19的倒棱17a、19a，其中，混合元件17、19可以是圆盘片形的或构造为具有多个叶片。在图6A中示出了四叶片式设计的混合元件17、19。在图6D中示出了八叶片式设计的混合元件17、19。在图6A至6D中，绘制出混合元件17、19的相应的最大径向长度R。图6C和图6D示出了六边形的中心孔17b、19b。图6B中所示的混合元件17、19的圆周上的倒棱17a、19a用于支持塑料熔料从熔料进口13向熔料出口14的输送，并因此确保限定的停留时间。所述倒棱17a、19a将轻微的螺旋桨效应施加到粘性的塑料熔料上并且由此产生推进力。混合元件17、19作为叶片的构成和可选地作为叶片式设计的混合元件17、19的错开布置或叶片的扭转也支持塑料熔料在熔料进口13与熔料出口14之间的流动，特别是在粘稠的塑料熔料时。图8A、8B、8C以螺旋线形式示出了作为叶片设计的混合元件17、19在轴15、16上的布置，其中混合元件17、19彼此间以一定角度错开。
图7A至7C示出了在根据本发明的装置10中使用的轴15、16的不同的横截面形状，其用于形状配合地连接混合元件17、19的设计成相反相同的中心孔17b、19b或间隔保持件18、20的中心孔。图7A示出了轴15、16的已经提到的六边形的横截面形状。图7B示出了轴15、16的花键形状。图7C示出圆形的轴15、16，所述轴具有纵向槽和插入其中的用于建立形状配合的连接的滑键25。
混合元件17、19的最大径向长度R的尺寸设计成使得它们在嵌合到中间空间22、21中时距离与其相对而置的轴16、15的外周表面或者如图5所示距布置在相对而置的轴16、15上的间隔保持件20、18的外周表面具有0.5mm至5mm的间距T。这确保了粘附在间隔保持件18、20或轴15、16的表面上的塑料熔料也被混合元件19、17剪切。
马达M1、M2能够被操控，使得所述马达能够使第一轴15和第二轴16以不同的速度同向地或者反向地旋转。优选地，马达M1、M2也能够在其旋转方向上切换，由此第一轴15和第二轴16也能够在其旋转方向上切换。可以实现装置10的一种运行，在这种运行中首先仅两根轴15、16中的一根在其旋转方向上被反转，并且之后第二轴16、15在其旋转方向上被反转。这可以周期性地重复。
此外，在本文的装置10中规定，所述第一轴15和/或第二轴16能够轴向地也就是说沿其旋转轴线方向移动，其中优选以脉动的方式进行所述移动。轴15、16的这种轴向移动例如可以通过滑槽引导装置、凸轮驱动装置或液压/气动气缸实现。两根轴15、16的共同的轴向移动用于刮擦壳体12的端侧的内壁。轴15、16的小的轴向移动或者两根轴15、16的相反相同的移动被设置用于改变中间空间21、22中的间隙宽度。
图9和图10示出了根据本发明的用于处理热塑性塑料的熔料的装置10的另一个实施方式。该实施方式与图2和3中所示的实施方式的区别基本上仅在于，在壳体12内部在底部区域中，在第一轴15的混合元件17和第二轴16的混合元件19之间构造输送螺杆23，因此在底部区域中在壳体12的内部积聚的塑料熔料也在限定的停留时间中从壳体12中排出。在图9和图10中，输送螺杆23作为单个螺杆示出。作为其替代方案，也可以使用图11中所示的双螺杆。该输送螺杆可以由第三马达M3驱动，并且还可以用于从反应器10排出14a塑料熔料。
利用所提出的装置10，可以执行一种用于对热塑性塑料的熔料进行热处理、优选净化的方法，该方法通过能够将所述熔料在所述热处理装置中，在高于有待处理的塑料的熔化温度的热处理温度下并且可选在0.1毫巴到900毫巴之间、优选在1毫巴到10毫巴之间的真空中停留1到120分钟的热处理时间这种方式进行热处理。热处理可以以熔料相缩聚的形式执行，其中处理缩聚物，例如PET、PA或PC，并且其中借助设定处理温度、压力和停留时间或其进展变化来改变缩聚物的粘度。
此外，热处理可以这样进行，即塑料熔料连续地按照先进先出原则从熔料进口13输送到熔料出口14。尽管在附图中未示出，但是壳体12可以具有附加的进口，通过该附加的进口将具有其他特性和/或来自其他来源的塑料熔料输送给壳体12的内部。在运行中，壳体12不完全用塑料熔料填充，但可以高于一半地用塑料熔料填充。

Claims (18)

1.一种用于处理热塑性塑料的熔料的装置(10)，具有壳体(12)，壳体具有熔料进口(13)、熔料出口(14)和用于塑料熔料的挥发性成分的排出口(11)，其特征在于，
至少一根第一可旋转地驱动的轴(15)和第二可旋转地驱动的轴(16)，其中，在每根轴(15、16)上以与轴(15、16)一同旋转的方式轴向地彼此间隔开地布置有多个混合元件(17、19)，其中，第一轴(15)的混合元件(17)相对于第二轴(16)的混合元件(19)轴向地错开，使得第一轴的混合元件(17)与中间空间(22)相对而置，所述中间空间(22)形成在第二轴(16)的轴向地彼此间隔开的混合元件(19)之间，并且第二轴(16)的混合元件(19)相对于第一轴(15)的混合元件(17)轴向地错开，使得第二轴(16)的混合元件(19)与中间空间(21)相对而置，所述中间空间(21)形成在第一轴(15)的轴向地彼此间隔开的混合元件(17)之间，其中，第一轴(15)与第二轴(16)彼此间的间距(A)以及混合元件(17、19)的最大径向长度(R)的尺寸设计成使得混合元件(17、19)嵌合到与其相对而置的中间空间(21、22)中。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，混合元件(17、19)的轴向厚度(D)的尺寸设计成使得当它们嵌合到中间空间(21、22)中时与限定所述中间空间的混合元件(19、17)形成具有0.5mm到5mm之间的宽度的间隙(S)。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，混合元件(17、19)的轴向间距(G)由混合元件(17、19)之间的间隔保持件(18、20)的布置来限定，其中，间隔保持件(18、20)具有比混合元件(17、19)更小的径向伸展范围。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，间隔保持件(18、20)是可推到相应的轴(15、16)上的盘片。
5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，混合元件(17、19)的最大径向长度(R)的尺寸设计成使得在混合元件嵌合到中间空间(22、21)中时，它们距离与其相对而置的轴(16、15)的外周表面或者距必要时布置在相对而置的轴上的间隔保持件(20、18)的外周表面具有0.5mm至5mm的间距。
6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，第一轴(15)和第二轴(16)彼此平行地定向。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，混合元件(17、19)被设计为具有至少两个叶片的叶片元件或设计为盘片。
8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，混合元件(17、19)在其圆周上设有倒棱(17a、19a)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，第一轴(15)和第二轴(16)能够以不同的速度同向或反向地旋转。
10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，第一轴(15)和/或第二轴(16)能够在其旋转方向上切换。
11.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，第一轴(15)或/和第二轴(16)能够轴向移动，其中优选脉动地进行移动。
12.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，在壳体(12)内部的下部中构造有输送螺杆(23)(16)。
13.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，壳体(12)和/或轴(15、16)中的至少一根是能够调温的。
14.一种用于热处理、优选用于净化热塑性塑料的熔料的方法，其特征在于，提供根据权利要求1到13中任一项所述的热处理装置(10)，所述热处理装置具有壳体(12)，所述壳体具有熔料进口(13)、熔料出口(14)和能够与真空连接的排出口(11)，所述排出口用于所述塑料熔料的挥发性成分；将熔料引入到热处理装置(10)中；并且使熔料在所述热处理装置(10)中在高于待处理的塑料的熔化温度的热处理温度下停留1到120分钟的热处理时间。
15.根据权利要求14所述的用于热处理的方法，其特征在于，使熔料在0.1毫巴至900毫巴之间，优选在1毫巴至10毫巴之间的真空下在热处理装置(10)中停留。
16.根据权利要求15所述的用于热处理的方法，其特征在于，向壳体(12)中附加地引入气体流或空气流。
17.一种用于在热处理装置(10)中热处理热塑性塑料的熔料的方法，所述热处理装置具有带有熔料进口(13)和熔料出口(14)的壳体(12)，其特征在于，在高于待处理的塑料的熔化温度的热处理温度下并且在壳体(12)内部的1至100巴的气体过压下，使熔料在热处理装置(10)中停留1至120分钟的热处理时间。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的用于热处理的方法，其特征在于，所述热处理包括缩聚物，如PET、PA或PC的缩聚，其中借助设定处理温度、压力和停留时间或其进展变化来改变缩聚物的粘度。
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