CN1173421A - 搅拌并连续挤压干式预混合聚合物原料的方法和相关的机器 - Google Patents

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Abstract

用于通过带有两个平行转轴的水平式连续机器来搅拌聚合物与填料的方法以及实现上述方法的相关机器,所述方法包括下列步骤:将原料提供给所说的机器;将原料填加至预搅拌区;以干燥方式预搅拌原料;将混合物填加至第一搅拌区;搅拌上述混合物;将匀质化的混合物填加至前述机器的出口。

Description

搅拌并连续挤压干式预混合聚 合物原料的方法和相关的机器
本发明涉及到搅拌并连续挤压聚合物材料的方法以及用于实现该方法的相关双螺旋挤压机，所说的方法包括至少一个这样的阶段，它包括以干燥的方式预搅拌混合物的组成成份。
业已周知对聚合物的处理包括一第一阶段，该阶段是通过搅拌填加有不同添加剂以相对其它聚合物增强某些特征的基本聚合物而从各个成份中准备出预定的混合物，从而确定适用于不同用途的不同类型的最终复合物。
然后，按不同要求所需的形式挤压上述复合物。
用所谓搅拌机和挤压机的专用机器分别进行上述搅拌和挤压阶段，所说的机器具有对所要进行的操作来说是专门的特定技术特征，具体地说，所述搅拌机应该是通用的并易于适用于搅拌不同类型的复合物而且能控制和调节搅拌温度以及具有高效率。
业已周知试图用配备有两个相配合的螺旋轴的挤压机来执行搅拌和挤压这两种操作，以便向挤压头填加组成成份并促进搅拌，所说的螺旋轴的某些轴向部分具有螺旋部分，它们由以实际搅拌机转子的方式形成的转轴部分所代替。
但是，上述类型的机器有某些限制了它们实际使用的缺陷，这些缺陷包括：不良的搅拌能力；缺乏在复合物变化时的灵活性；不良的效率；难以控制温度。
此外，所说的机器需要其外部的预先操作即所谓原料的预搅拌，以便将业已在不使高分子材料溶化或软化的情况下混合起来的基本成分提供给挤压机。
因此，所提出的技术问题是提供一种处理聚合物材料(合成橡胶和塑料)的方法以及机器，所说的方法能利用独立供给的基本成份最佳地搅拌聚合物和填料，以便使所获得的混合物适于随后连续进行的挤压操作，而所说的机器则设计成能实现上述方法并且能将搅拌机的灵活性，适应性及效率特征与在不需机器外部的操作的情况就能进行挤压的可能性结合起来。
在上述技术问题的范围内，另一个要求是前述方法和机器应该能用一个单一的机器获得完全的混合，这种混合包括下列几个步骤：
-减小混合物的各个组成成分颗粒的平均直径并且混合高分子矩阵中已作上述减小了的颗粒(弥散混合)；以及
-使上述混合物中的颗粒均匀地分布并均质化(分布混合)；
-在所有的混合阶段中都保持对混合物的温度进行最佳的控制；
上述完全混合还能在不同类型材料有所变化的情况下不改变螺旋混合轴的外形。
依照本发明，可通过用带有两个平行转轴的水平式连续机器去搅拌聚合物和填料的方法解决上述问题，所述方法至少包括下列步骤：
-将原料提供给所说的机器；
-将原料填加至预搅拌区；
-以干燥的方式预搅拌原料；
-将混合物填加至第一搅拌区；
-搅拌上述混合物；
-将同质的混合物填加至所述机器的出口。
本发明还涉及到一种用于实现上述方法的机器，该机器包括一搅拌腔室，此搅拌腔室内包封着两个平行的转轴，转轴的至少一个部分上具有适用于以干燥方式搅拌混合物的组成成份的结构，并且，转轴的至少一个部分上具有适于在混合物溶化时搅拌混合物的结构。
从以下参照附图以非限制性实例的方式对本发明方法和机器的说明中，可以获得更进一步的细节，在附图中：
图1沿一垂直的纵向平面示出了所述机器的剖面图；
图2沿一水平的纵向平面示出了图1中机器的概略剖面图；
图3示出了沿图1中III-III线所示平面的剖面；
图4示出了沿图1中IV-IV线所示平面的剖面。
本发明用于挤压聚合物的方法基于这样的事实即：业已以实验的方式确定出，为了获得由基本颗粒的聚合体构成的生成物的良好弥散，必须使上述聚合体预先分裂，然后在聚合物矩阵内使按上述方式获得的颗粒匀质化。
此外，业已注意到，当聚合物矩阵的粘度较高时，所说的聚合体很容易分裂，另一方面，聚合物材料的粘度越低，所说的分裂就变得越难和越慢。
本发明通过带有两个平行转轴的连续挤压机搅拌填加有各种添加剂的聚合复合物的方法包括下列步骤：
-将原料独立地提供给挤压机；
-将原料填加至预搅拌区；
-以干燥的方式预搅拌原料；
正如以下将更清楚地表现出来的那样，用形成为搅拌转子的挤压机转轴部分在受控温度的条件下实施上述预搅拌步骤。由于存在有处于刚性(未溶化)状态的聚合物。所以，上述附聚物会分裂，这样，被转子加速的颗粒会彼此相碰撞并且会碰到挤压机的腔室的壁面上，从而将动能传给由已按上述方式分裂的由基本颗粒构成的附聚物；
-将预搅拌后的混合物填加给第一搅拌部分，这可以例如由上述两个转轴的转子或部分来进行；
-调节用于缩小搅拌腔室开孔的阀门的开口，所述阀门沿混合物填加通路设置在前述第一搅拌部分的下游处；
调节所述阀门会使得搅拌腔室开孔开得更大或更小，从而决定了该腔室的填充高度，因而决定了混合物留在所述第一搅拌区内加以处理的时间间隔。
所以，混合物留在第一搅拌区内的较多或较少时间会决定搅拌腔室内的动量或者混合物变成溶化状态的轴向位置，所述动量(力矩)是可控的，因而，混合物在通过上述阀门时(阀门开)尚未处于完全溶化状态或在通过上述阀门时(阀门关)已处于完全溶化状态。一旦混合物已通过了第一搅拌步骤，就根据所要获得的最终复合物的类型对混合物进行不同的处理操作，事实上，如果在第一搅拌操作之后已完成了混合，那么，就仅将混合物填加给挤压头，另一方面，如果需要填加其它的填料，则本发明的方法要包括下列额外的步骤：
-将混合物填料提供给所说的机器；
-将混合物填加至第二搅拌区；
-使混合物匀质化；
-将匀质化后的混合物填加至所述机器的出口。
所以，对不同类型的混合物来说，上述方法可以改善要获得的工作条件，其中，上述方法的以下两种应用被认为是主要的，就这两种应用来说，分别需要下列生成物：
a)浓缩的原始混合物：对这种混合物来说，生成物的质量主要取决于聚合物内填料(颜料或类似物质)的弥散水平以及填料自身的浓度，在这种情况下，最好在阀门开的情况下进行操作，以便增加生成物处于未溶化状态的时间，从而在原料溶化之前获得最好的可能弥散，以减小粘度；
b)增压或增强型混合物：对这种混合物来说，首先就所引入的填料的数量然后就填料自身的弥散评价最终生成物的质量，在这种情况下，最好在阀门关的情况下进行操作，因此，在提供填料时，混合物已被完全溶化，并且，填料(或增强剂)被溶化状态下的聚合物所湿润，所以，在随后的第二搅拌步骤中，所述填料会弥散，混合物被匀质化。
如图所示，本发明的机器1包括一系列部件1a、1b、1c、1d、1e、1f，它们沿纵向方向通过螺栓4或类似装置连在一起，从而构成了具有预定长度的单个的搅拌腔。
所述部件还根据在所述连接序列中所占据的位置而具有不同的外部形状，该形状决定了这些部分的不同用途。
具体地说，部件1a具有上部入口10a，它用于提供混合物的组成成份，而所述组成成分则是通过加载漏斗10b按预定比例独立提供的。
部件1d也具有一入口10d，它用于有选择地引入特定的填料或增强剂或者它们的混合物，部件1e具有一入口1e，它用于对复合物进行干馏，最后，部件1f构成了用来连接到未示出的实际挤压头上的部件。
在按上述方式形成的搅拌腔室的内部，安装有两个具有平行轴线且共同旋转的转轴5、6，它们的端部由轴承7所支承，并且，这两个转轴以周知的方式受电机8的控制且在附图中以概略的方式加以显示。
上述两转轴5和6具有不同形状和截面的部分，以便在由混合物从入口10a至出口1f盖住的通路中实施上述方法的不同步骤。
更具体地说，上述两个转轴具有按螺纹方式形成的部分5a、6a；5′b，6′b；5d，6d；5e，6e，而所说的螺纹则具有不同的间距和母面，因此，这两个转轴彼此的相互作用以及与搅拌腔室壁面的相互作用会填加所说的复合物同时将复合物混合起来。
另外，在设置有所述螺旋部分的情况下，还提供有按搅拌转子方式形成的转轴部分5b、6b；5c、6c；5′d、6′d。
更具体地说，转轴部分5b、6b紧随螺纹部分5a、6a之后设置在搅拌腔室部分1b内以便夹持住原料并将原料引导至搅拌腔室5的内部然后将原料填加至所说的出口，并且，转轴部分5b，6b具有转子的形式并带有沿切线方向相互作用的若干叶片。
通过这种方式，在挤压机的搅拌腔室部分1b内于聚合物处于未溶化的状态下对混合物的组成成份进行预搅拌或预调和，这就会导致高效的处理以便分裂由填料构成的附聚物，从而在将组成成份填加至搅拌腔室内部的第一步骤中提高填料的弥散程度。
上述部分在这样的温度下进行操作，该温度远低于用来使所处理的原料软化的特有温度，以便确保所述颗粒不会溶化。
转子式转轴部分5b的后面是另一个螺旋部分5′b，通过该螺旋部分可将预搅拌后的原料填加至下一个转轴部分5c，此转轴部分由转子剖面构成，从而在阀门关闭的情况下有最佳的效率，而在阀门打开的情况下有有限的效率。
通过这种方式，对应于转轴部分5c、6c的机器部分5c构成了一实际的连续搅拌机，在该搅拌机中，当在可通过周知的适当装置加以控制和调节的温度及压力状态下进行第一搅拌操作时，只示出了用于调节搅拌腔室开孔的阀门9，该阀门设置在紧邻转子部分5c下游的位置。
阀门9包括这样的部件9a，这些部件可沿径向方向和沿双向运动，以便较大/较小地关闭原料穿过的开孔，这种较大/较小地关闭操作会导致混合物在搅拌腔室部分1c内有较多/较少的时间花费，从而导致混合物有较多/较少程度的溶化。
所以，要根据所处理的混合物的不同类型以及是否在下一个搅拌腔室部分1d内提供较多/较少数量的用于混合物自身的填料来进行上述调节操作。
利用这种结构，部分5a、5′b、5d的旋纹的作用会向前引导经由入口10a提供的组成成份，同时在转子部分5b内进行预搅拌并且沿转子部分5c进行初步搅拌，从而利用阀门9使得聚合物材料在填加至以转子方式形成的部分5′d之前有较多/较少的溶化，在部分5′d处，混合物会有最终的匀质化。
正如从上述说明中可以看出的那样，本发明的系统可形成一单个的水平机器，该机器可通过构成实际连续搅拌机的部分来进行搅拌，而所说的搅拌机则设计成用易于调整的处理参数来确保有较高的效率和较大的通用性并且确保能进行精确的温度控制，同时，能形成一种这样的机器，它用于提供所说的挤压头，可根据对原料的搅拌在操作过程中不中断的情况下将复合物提供给上述挤压头，从而使转轴5和6的预定结构对所要处理的不同类型的混合物有较大的适应性。

Claims (16)

1.用于通过带有两个平行转轴的水平式连续机器来搅拌聚合物与填料的方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：
-将原料提供给所说的机器；
-将原料填加至预搅拌区；
-以干燥的方式预搅拌原料；
-将混合物填加至第一搅拌区；
-搅拌上述混合物；
-将匀质化的混合物填加至所述机器的出口。
2.如权利要求1所述的搅拌方法，其特征在于，利用基本上是干噪的生成物来进行所说的预搅拌。
3.如权利要求1所述的搅拌方法，其特征在于，该方法包括下列额外的步骤：
-将填料制品提供至位于上述第一搅拌步骤下游的机器；
-将在第一搅拌步骤中获得的混合物与填料填加至第二搅拌部分；
-使混合物匀质化；
-将匀质化的混合物填加至所述机器的出口。
4.如权利要求1所述的搅拌方法，其特征在于，该方法还包括下列额外的步骤：
-调节一阀门的开口，所说的阀门用于调节沿混合物填加通路设置的搅拌室的开孔。
5.如权利要求4所述的搅拌方法，其特征在于，在前述第一搅拌区的下游处对搅拌腔室的开孔进行调节。
6.如权利要求1所述的搅拌方法，其特征在于，在上述第一搅拌阶段，混合物处于仅部分地溶化的状态。
7.如权利要求3所述的搅拌方法，其特征在于，在上述第二搅拌阶段，混合物处于完全溶化的状态。
8.用于处理聚合物的机器，该机器包括多个共轴的部分(1a、1b、1c、1d、1e、1f)，它们彼此相邻并连在一起，上述部分中的至少一个带有用于提供混合物组成成份的开口，并且，上述部分中的至少一个带有用于提供混合物填料的开口，上述部分的内部形成了一个纵向延伸的腔室(1a、1b、1c、1d)，在该室内设置有一对共轴且相互作用的转轴(5、6)，它们具有相应变化的轴向部分(5a、6a、5b、6b；5c、6c；5d、6d；5e、6e)以便形成用于填加和搅拌所述复合物的部分，上述机器的特征在于，以组合的方式提供有：
-至少-个腔室部分(1b)，它与用于输入组成成分的部分(1a)相邻，其中，转轴(5、6)是以搅拌部件的方式构成的，所述搅拌部件设计成能以干燥方式处理原料；
-至少一个腔室部分(1c)，它位于第一部分(1b)之后，其中，转轴(5、6)是以搅拌转子的方式构成的。
9.如权利要求8所述的机器，其特征在于，上述转轴(5、6)在其中具有转子状结构的搅拌腔室部分不与前述用于以干燥方式处理混合物的第一腔室部分相邻。
10.如权利要求8所述的机器，其特征在于，该机器包括至少一个第三腔室部分(1d)，它设置在前两个搅拌部分(1b、1c)的下游处，其中，转轴(5、6)具有设计成能连续搅拌混合物的结构。
11.如权利要求10所述的机器，其特征在于，在上述第三腔室部分(1d)，转轴(5、6)具有带转子状结构的部分(5d、6′d)。
12.如权利要求8所述的机器，其特征在于，提供有一阀门(9)，它用于调节腔室(1)的开孔。
13.如权利要求12所述的机器，其特征在于，所述阀门设置在紧邻转子(5、6)的第二转子部分(5c、6c)的下游处。
14.如权利要求8所述的机器，其特征在于，所述转轴(5、6)具有以彼此相互作用的螺旋方式形成的与上述填加部分相对应的部分(5a、6a；5′b，6′b；5d，6d；5e，6e)。
15.如权利要求8所述的机器，其特征在于，所说的共轴部分与所说的转轴最好以纵轴为水平的方式加以设置。
16.如权利要求8所述的机器，其特征在于，该机器是挤压机。
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