CN117841217A - 用于加工聚合物-填料组合物、尤其是聚氯乙烯-填料组合物的加工系统和方法 - Google Patents

用于加工聚合物-填料组合物、尤其是聚氯乙烯-填料组合物的加工系统和方法 Download PDF

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Abstract

加工系统(1)，用于加工聚合物‑填料组合物(C)，特别是聚氯乙烯‑填料组合物，并且包括多轴螺杆机(2)、第一进料装置(3)和第二进料装置(4)。4)。借助第一进料装置(3)，将聚合物(P)和第一比例(F1)的矿物填料(F)进料到多轴螺杆机(2)中。随后，借助第二进料装置(4)，将第二比例(F2)的矿物填料(F)进料到多轴螺杆机(2)中。矿物填料(F)的逐渐混入实现了矿物填料(F)在聚合物‑填料组合物(C)中的高比例(FS)。

Description

用于加工聚合物-填料组合物、尤其是聚氯乙烯-填料组合物 的加工系统和方法
本专利申请要求欧洲专利申请EP 22 200 348.5的优先权，其内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开涉及用于加工聚合物-填料组合物、尤其是聚氯乙烯-填料组合物的加工系统和方法。聚合物-填料组合物尤其是聚合物-填料母料。相应地，聚氯乙烯-填料组合物尤其是聚氯乙烯-填料母料。母料(masterbatc h)是指具有高填料含量的组合物。聚氯乙烯(PVC)优选为硬质聚氯乙烯(硬质PVC)。
背景技术
EP 2 787 026 A1公开了一种加工聚合物-填料母料的方法。将聚合物和矿物填料的初步混合物以及另外的矿物填料进料到多轴螺杆机中进行加工。初步混合物称为干混物(dryblend)。存在于初步混合物中的矿物填料和另外加进来的矿物填料在聚合物-填料母料中具有60phr至900phr的总填料含量。单位“phr”是“份/100树脂”的缩写，定义了基于100质量份聚合物的填料的质量比例。
发明内容
本公开的一个目的是提供一种加工系统，其使得能够加工具有高比例矿物填料的均质的聚合物-填料组合物，尤其是聚氯乙烯-填料组合物。聚合物-填料组合物或聚氯乙烯-填料组合物尤其是聚合物-填料母料或聚氯乙烯-填料母料。聚氯乙烯尤其是硬质聚氯乙烯。
该目的通过一种用于加工聚合物-填料组合物、尤其是聚氯乙烯-填料组合物的加工系统来实现，该加工系统包括：
-多轴螺杆机，用于加工由聚合物和矿物填料组成的聚合物-填料组合物，
-第一进料装置，用于将聚合物和第一比例的矿物填料进料到多轴螺杆机中，
还包括：第二进料装置，用于将第二比例的矿物填料进料到多轴螺杆机中。
该加工系统用于连续加工聚合物-填料组合物。由于该加工系统包括两个进料装置，因此可以将矿物填料逐渐进料到多轴螺杆机中，使得矿物填料可以与聚合物或由该聚合物产生的聚合物熔体均质且高比例地混合。
首先借助第一进料装置将聚合物和第一比例F1的填料向多轴螺杆机进料。对于第一填料F1，特别是：20phr≤F1≤300phr，特别是40phr≤F1≤250phr，并且特别是50phr≤F1≤200phr。单位“phr”是“每100份树脂的份数”的缩写，定义了基于100质量份聚合物的矿物填料的质量比例。
根据本公开已经认识到，第一比例F1的矿物填料在其大小方面受到限制，即不能太高，因为第一比例F1必须在聚合物的熔融或塑化期间混合。如果第一比例F1太高，则将聚合物和矿物填料引入或进料至多轴螺杆机时会出现问题，和/或在聚合物的熔融和矿物填料的混入时会出现问题。特别地，存在过多机械能被引入到聚合物中或者聚合物在熔融和混入过程中过度剪切的风险，使得聚合物由于不期望的高温而劣化。
借助于第二进料装置，可以在多轴螺杆机的输送方向上在聚合物和第一比例的矿物填料的进料处下游将第二比例F2的矿物填料进料到多轴螺杆机中。对于第二比例F2，特别是：300phr≤F2≤1100phr，特别是400phr≤F2≤1000phr，并且特别是500≤F2≤900phr。将第二比例F2进料到熔融聚合物和已混入的第一比例F1的矿物填料的混合物中。由于聚合物已经熔融，并且第一比例F1已经混合到熔融聚合物中，可以以简单的方式以相对高的第二比例F2均质混合，使得所得聚合物-填料组合物包含已均质混合的高总比例FS的矿物填料。特别地：F1≤F2≤20F1，特别是2F1≤F2≤10F1，特别是3F1≤F2≤5F1。
对于总比例FS：FS＝F1+F2。对于总比例，特别是：350phr≤FS≤1400p hr，特别是450phr≤FS≤1300phr，特别是550phr≤FS≤1200phr。
聚合物尤其是聚氯乙烯(PVC)，优选硬质聚氯乙烯(硬质PVC)。矿物填料尤其选自碳酸钙(CaCO3)、氢氧化铝和滑石的组。
当加入时，聚合物和/或第一比例F1的矿物填料和/或第二比例F2的矿物填料尤其呈粉状形态。
多轴螺杆机尤其包括壳体，在该壳体中形成有至少两个壳体孔。至少两个壳体孔彼此贯穿，特别是至少成对地贯穿。一个处理元件轴设置在至少两个壳体孔中的每一个中。因此，多轴螺杆机包括至少两个处理元件轴。至少两个处理元件轴优选地呈相互啮合(intermeshing)的设计和/或布置。至少两个处理元件轴优选地可旋转地驱动或可绕相应的旋转轴线沿相同的旋转方向旋转。该至少两个处理元件轴和对应的旋转轴线特别地彼此平行地对准。多轴螺杆机优选设计为双轴螺杆机。两个处理元件轴特别地可旋转地驱动或可绕相应的旋转轴线沿相同的旋转方向旋转。
该加工系统尤其包括用于控制多轴螺杆机和/或第一进料装置和/或第二进料装置的控制装置。
一种加工系统，其中，多轴螺杆机包括第一进料口和设置在输送方向下游的第二进料口，并且其中，第一进料装置通向第一进料口，第二进料装置通向第二进料口，确保具有高比例矿物填料的均质的聚合物-填料组合物的加工。多轴螺杆机尤其包括壳体，在该壳体中形成有至少两个壳体孔。一个处理元件轴设置成可围绕至少两个壳体孔中的每一个中的相应旋转轴线旋转。第一进料口和第二进料口通向至少两个壳体孔。第二进料口在多轴螺杆机的输送方向上配置在第一进料口的下游。聚合物和第一比例F1的矿物填料借助第一进料装置经由第一进料口进料到多轴螺杆机或其至少两个壳体孔中。第二比例F2的矿物填料借助第二进料装置经由第二进料口进料到多轴螺杆机或其至少两个壳体孔中。由于第二进料口在输送方向上设置在第一进料口的下游，所以可以首先熔化第二进料口上游的聚合物。可以先将第一比例F1的矿物填料混合到聚合物熔体中，然后再将第二比例F2的矿物填料进料到多轴螺杆机中，并且然后混合到聚合物熔体与已混入的第一比例F1的填料的混合物中。
一种加工系统，其中多轴螺杆机包括第一进料口和设置在输送方向下游的第二进料口，并且其中多轴螺杆机在第一进料口和第二进料口之间形成用于熔化聚合物的熔化区，确保具有高比例矿物填料的均质的聚合物-填料组合物的加工。多轴螺杆机尤其包括壳体，在该壳体中形成有至少两个壳体孔。相应的处理元件轴设置成可围绕至少两个壳体孔中的相应旋转轴线旋转。至少两个处理元件轴优选地可绕旋转轴线沿相同的旋转方向旋转。第一进料口和第二进料口通向至少两个壳体孔。聚合物和第一比例F1的矿物填料借助第一进料装置经由第一进料口进料到多轴螺杆机或其至少两个壳体孔中。由于第二进料口在多轴螺杆机的输送方向上设置在第一进料口的下游，因此聚合物可以在第二进料口上游的熔化区中熔融。熔化区优选设计成使得聚合物在第二进料口的上游熔融，并且第一比例F1的矿物填料至少部分地混合到熔融聚合物或聚合物熔体中。第二比例F2的矿物填料借助第二进料装置经由第二进料口进料到多轴螺杆机或其至少两个壳体孔中。第二比例F2的矿物填料可以简单地混合到聚合物熔体中，或者混合到聚合物熔体与已经在第二进料口的下游混入的第一比例F1的矿物填料的混合物中。
该至少两个处理元件轴具有外径D和沿输送方向的长度L。外径D尤其是最大外径。对于L/D比，特别是：32≤L/D≤56，特别是34≤L/D≤44，并且特别是36≤L/D≤40。
熔化区在输送方向上具有长度LA。熔化区开始于至少两个处理元件轴的相应第一捏合元件，并且结束于第二进料口。因此，长度LA限定在至少两个处理元件轴的相应第一捏合元件与第二进料口之间。第一捏合元件特别设计为捏合板。对于LA/D比率，特别是：6≤LA/D≤14，特别是7≤LA/D≤13，并且特别是8≤LA/D≤12。如果LA/D比率太小，则存在聚合物不能令人满意地熔融和/或第一比例F1的矿物填料不能令人满意地混入的风险。如果LA/D比率太大，则存在聚合物因停留时间过长而劣化的风险。
其中第一进料装置包括第一进料螺杆机的加工系统确保了具有高比例的矿物填料的均质的聚合物-填料组合物的加工。第一进料螺杆机能够以简单的方式计量聚合物和第一比例F1的矿物填料的进料。第一进料螺杆机尤其通向形成在多轴螺杆机的壳体中的第一进料口。第一进料螺杆机尤其横向地连接至多轴螺杆机的壳体。第一进料螺杆机尤其通向形成在多轴螺杆机的壳体中的至少两个壳体孔。第一进料螺杆机尤其设计为横向进料机。第一进料螺杆机尤其包括壳体，在该壳体中形成有至少一个壳体孔。在该至少一个壳体孔中分别以可旋转的方式设置有一个输送元件轴。第一进料螺杆机优选地具有双轴设计。第一进料螺杆机尤其包括壳体，在该壳体中形成有两个壳体孔。两个壳体孔相互贯穿并具有水平8字形截面形状。一个输送元件轴设置成可在两个壳体孔中的每一个中旋转。因此，第一进料螺杆机尤其包括两个输送元件轴。两个输送元件轴优选地沿相同方向可旋转或可旋转驱动。聚合物和第一比例F1的矿物填料的输送导致第一比例F1的矿物填料与聚合物的至少部分混合。第一进料螺杆机还能够实现以高吞吐量进料。
特别地，至少一个脱气口形成在第一进料螺杆机的壳体中。优选地，第一进料装置包括连接到至少一个脱气口的脱气单元。以此方式，可以对粉状聚合物和/或第一比例F1的粉状矿物填料进行脱气。特别地，可以从第一进料螺杆机和/或聚合物和/或第一比例F1的矿物填料中除去空气。脱气允许将聚合物和第一比例F1的矿物填料以简单的方式以高吞吐量进料到多轴螺杆机。特别是，可以避免多轴螺杆机的引入问题。
一种加工系统，其中第一进料装置包括用于计量聚合物和矿物填料的初步混合物的第一计量装置和用于计量矿物填料的第二计量装置，确保具有高比例的矿物填料的聚合物-填料组合物的加工。第一计量装置和/或第二计量装置具有重量分析和/或体积分析设计。第一计量装置用于计量聚合物和基本比例F11的矿物填料的初步混合物。初步混合物也称为干混物。与之相比，第二计量装置用于计量添加比例F12的矿物填料。基础比例F11和添加比例F12的总和给出了第一比例F1的矿物填料。因此：F1＝F11+F12。
对于基础比例F11，特别是：1phr≤F11≤70phr，特别是10phr≤F11≤60phr，特别是20phr≤F11≤50phr，并且特别是30phr≤F11≤40phr。
对于添加比例F12，特别是：10phr≤F12≤230phr，特别是70phr≤F12≤200phr，特别是90phr≤F12≤180phr。优选地：F11≤F12≤20F11，特别是2F11≤F12≤15F11，特别是3F11≤F12≤10F11。
初步混合物中的基础比例F11在其大小方面受到限制，因为在基础比例F11过高的情况下，聚合物和矿物填料将在运输或中间储存时分离。添加比例F12允许以简单的方式增加第一比例F1的矿物填料。
一种加工系统，其中多轴螺杆机和/或第一进料装置包括至少一个用于对聚合物和第一比例的矿物填料进行脱气的脱气口，确保了具有高比例的矿物填料的均质的聚合物-填料组合物的加工。至少一个脱气口使得能够以高吞吐量将聚合物和第一比例F1的矿物填料简单地进料。
第一进料装置，特别是第一进料螺杆机优选具有至少一个脱气口。至少一个脱气口特别地形成在第一进料螺杆机的壳体中。第一进料装置优选地包括连接到至少一个脱气口的脱气单元。
多轴螺杆机优选具有至少一个脱气口。该至少一个脱气口尤其设置在多轴螺杆机的第一引入区中和/或邻近多轴螺杆机的第一进料口。该至少一个脱气口特别地形成在多轴螺杆机的壳体中。该至少一个脱气口特别地沿多轴螺杆机的输送方向设置在第一进料口的上游。多轴螺杆机优选地包括连接到多轴螺杆机的至少一个脱气口的脱气单元。脱气单元特别采用常压(atmospheric)设计。脱气单元特别用于常压脱气或常压除气。
多轴螺杆机优选地包括第一脱气口，并且第一进料螺杆机优选地包括第二脱气口。多轴螺杆机优选地包括连接至第一脱气口的第一脱气单元。第一进料装置尤其包括连接至第二脱气口的第二脱气单元。第一脱气单元和/或第二脱气单元尤其是常压设计。第一脱气单元和/或第二脱气单元特别用于常压脱气或常压除气。
相应的脱气单元可以包括安全防护装置、脱气插入件、脱气圆顶、脱气螺杆机和/或真空泵。
其中第二进料装置包括第二进料螺杆机和/或第三计量装置的加工系统确保了具有高比例的矿物填料的均质的聚合物-填料组合物的加工。第二进料装置以简单的方式确保将第二比例F2的矿物填料向多轴螺杆机中进行的计量进料。第三计量装置尤其通向第二进料螺杆机。第三计量装置采用重量或体积设计。第二进料螺杆机尤其通向形成在多轴螺杆机的壳体中的第二进料口。
第二进料螺杆机尤其横向地连接到多轴螺杆机的壳体。第二进料螺杆机尤其通向形成在多轴螺杆机的壳体中的至少两个壳体孔。第二进料螺杆机尤其设计为横向进料机。第二进料螺杆机尤其包括壳体，在该壳体中形成有至少一个壳体孔。在该至少一个壳体孔中分别可旋转地设置有一个螺杆元件轴。第二进料螺杆机优选为双轴设计。第二进料螺杆机尤其包括壳体，在该壳体中形成有两个壳体孔。两个壳体孔相互贯穿并具有水平8字形截面形状。在两个壳体孔中的每一个中可旋转地设置有一个输送元件轴。因此，第二进料螺杆机尤其包括两个输送元件轴。两个输送元件轴优选地沿相同方向可旋转或可旋转驱动。第二进料螺杆机使得能够以高吞吐量进料第二比例F2的矿物填料。
特别地，至少一个脱气口形成在第二进料螺杆机的壳体中。第二进料装置优选地包括连接到至少一个脱气口的脱气单元。结果，第二比例F2的粉状矿物填料可被脱气。特别地，可以从第二进料螺杆机和/或第二比例F2的矿物填料中除去空气。凭借脱气，第二比例F2的矿物填料可以以简单的方式以高吞吐量进料到多轴螺杆机中。特别是，可以避免多轴螺杆机的引入问题。
一种加工系统，其中多轴螺杆机包括至少一个用于对第二比例的矿物填料进行脱气的脱气口，确保具有高比例的矿物填料的均质的聚合物-填料组合物的加工。至少一个脱气口使得能够以简单的方式对第二比例F2的矿物填料进行计量添加。第二比例F2的矿物填料特别地以粉状形态进料到多轴螺杆机中。脱气尤其去除空气，使得随着第二比例F2进料的空气不能在多轴螺杆机中向上游流动并且损害熔融聚合物的输送。
该至少一个脱气口特别地设置在多轴螺杆机的第二进料口的上游和/或下游。至少一个脱气口优选地连接到相应的脱气单元。脱气单元特别采用常压设计。脱气单元特别用于常压脱气或常压除气。
多轴螺杆机优选地包括设置在第二进料口下游的第三脱气口和设置在第二进料口的区域中、特别是在第二进料口上游的第四脱气口。多轴螺杆机尤其包括连接至第三脱气口的第三脱气单元以及连接至第四脱气口的第四脱气单元。第三脱气单元尤其包括脱气螺杆机。第四脱气单元尤其采用常压设计。
第二进料装置的第二进料螺杆机优选通向第二进料口。第二进料螺杆机尤其具有至少一个脱气口。多轴螺杆机和/或第二进料装置优选地包括连接到至少一个脱气口的脱气单元。脱气单元尤其包括脱气螺杆机。脱气螺杆机尤其采用双轴设计。脱气螺杆机尤其横向地连接至多轴螺杆机的壳体。
相应的脱气单元可以包括安全防护装置、脱气插入件、脱气圆顶、脱气螺杆机和/或真空泵。
一种加工系统，其中用于对第二比例的矿物填料进行脱气的至少一个脱气口在输送方向上设置在多轴螺杆机的第二进料口的下游，确保具有高比例的矿物填料的均质的聚合物-填料组合物的加工。因为至少一个脱气口沿输送方向设置在第二进料口的下游，所以可以在将第二比例F2的矿物填料混合到熔融聚合物中的过程中进行脱气。脱气口优选地横向地形成在多轴螺杆机的壳体中。该脱气口尤其连接有脱气螺杆机。脱气螺杆机的壳体尤其横向地连接至多轴螺杆机的壳体。脱气螺杆机尤其采用双轴设计。这确保了混合期间以高效的方式脱气。
一种加工系统，其中多轴螺杆机在第二进料口和至少一个脱气口之间形成用于均质化熔融聚合物和第二比例的矿物填料的第一均质化区，确保具有高比例的矿物填料的均质的聚合物-填料组合物的加工。第一均质化区沿输送方向从第二进料口延伸直至沿下游方向最接近第二进料口的脱气口。多轴螺杆机包括至少两个具有外径D的处理元件轴。外径D尤其是最大外径。第一均质化区尤其具有沿输送方向的长度LH1。对于LH1/D比率，特别是：4≤LH1/D≤12，特别是5≤LH1/D≤11，并且特别是6≤LH1/D≤10。在第一均质化区中，至少两个处理元件轴各具有至少一个捏合元件。至少一个捏合元件特别设计为捏合板，优选设计为捏合块，其具有以一件式形态彼此连接的多个捏合板。第一均质化区用于均质化聚合物熔体以及已在其中与第二比例F2的矿物填料混合的第一比例F1的矿物填料。
一种加工系统，其中多轴螺杆机在输送方向上在至少一个脱气口的下游形成用于均质化熔融聚合物和第二比例的矿物填料的第二均质化区，确保具有高比例的矿物填料的均质的聚合物-填料组合物的加工。特别地，在第二均质化区中，进行第二比例F2的矿物填料的最终分散。在对通过进料引入的空气进行脱气或去除之后，这可以以简单且有效的方式进行。由于至少一个脱气口沿输送方向设置在第二进料口的下游，所以能够沿输送方向脱气或沿输送方向去除引入的空气，这不会损害熔融聚合物和已混入的第一比例F1的矿物填料的输送。第二均质化区在距第二进料口下游最远的脱气口与多轴螺杆机的排出口之间延伸。多轴螺杆机包括至少两个具有外径D的处理元件轴。外径D尤其是最大外径。第二均质化区在输送方向上具有长度LH2。对于LH2/D比率，特别是：2≤LH2/D≤8，特别是3≤LH2/D≤7，并且特别是4≤LH2/D≤6。在第二均质化区中，至少两个处理元件轴各包括至少一个捏合元件。至少一个捏合元件尤其设计为捏合板，优选设计为捏合块，其具有以一件式形态彼此连接的多个捏合板。
一种加工系统，其包括用于增加聚合物-填料组合物的压力的增压(p ressurebuildup)装置，该装置在输送方向上设置在多轴螺杆机的下游，确保具有高比例的矿物填料的均质的聚合物-填料组合物的加工。为了将聚合物-填料组合物造粒，需要增加压力。由于单独的增压装置，所以多轴螺杆机不被用于增压。由于多轴螺杆机基本上专门用于加工聚合物-填料组合物，因此聚合物-填料组合物在排出之前基本上不会回流，这避免了不期望的能量输入和导致的聚合物-填料组合物的劣化。多轴螺杆机中的增压而导致的在排出之前的过度回流将是不利的，因为机械能将被引入到聚合物-填料组合物中达到不希望的程度，这将把剪切敏感的聚合物-填料组合物的温度以不希望的方式升高，并因此使聚合物-填料组合物劣化。
增压装置尤其包括单轴增压螺杆机和/或多轴增压螺杆机。加工系统优选地包括将多轴螺杆机连接至增压装置的连接装置。连接装置尤其包括连接元件，例如封闭轴，其将多轴螺杆机的至少一个排出口连接至增压装置的进料口。连接装置尤其包括脱气单元。脱气单元例如连接至连接元件，尤其是封闭轴。优选在环境压力下将聚合物-填料组合物进料至增压装置。为此目的，例如，用于从多轴螺杆机排出聚合物-填料组合物的至少一个排出口沿重力方向设置在增压装置的进料口上方。增压装置优选能够实现压力的增加Δp，其中，特别是：1巴≤Δp≤100巴，特别是2巴≤Δp≤80巴，并且特别是3巴≤Δp≤60巴。
其中增压装置包括异向旋转多轴增压螺杆机的加工系统确保具有高比例矿物填料的均质的聚合物-填料组合物的加工。该异向旋转多轴组合螺杆机包括壳体，在该壳体中形成有至少两个壳体孔。在至少两个壳体孔中的每一个中可旋转地设置有一个增压轴。至少两个增压轴异向旋转，即沿相反的旋转方向可旋转或可旋转驱动。至少两个增压轴优选地具有相互啮合的设计和/或布置。增压装置优选地包括异向旋转双轴增压螺杆机。多轴增压螺杆机特别形成引入区和增压区。多轴增压螺杆机优选仅形成引入区和增压区。
多轴增压螺杆机尤其具有至少两个增压轴。多轴增压螺杆机的增压效果尤其可通过至少两个增压轴的斜度或输送角度、至少两个增压轴的刮板(flight)数量和/或刮板深度、增压轴和/或至少两个增压轴的螺纹顶宽(land width)和/或螺纹间隙(landclearance)来优化。增压效应例如与坡度或输送角度成反比、与刮板深度成反比、与刮板数量成反比和/或与螺纹间隙成反比而增加。
至少两个增压轴在输送方向上具有长度LD和外径DD。外径DD尤其是最大外径。对于LD/DD比，特别是：3≤LD/DD≤10，特别是4≤LD/DD≤9，并且特别是5≤LD/DD≤8。
高比例FS矿物填料的聚合物-填料组合物是粘性的。异向旋转多轴增压螺杆机有效地为后续造粒实现连续、均匀的增压。
一种加工系统，包括用于将聚合物-填料组合物造粒的造粒装置，特别是在输送方向上设置在增压装置下游，确保具有高比例矿物填料的均质的聚合物-填料组合物的加工。加工系统尤其包括用于控制增压装置和/或造粒装置的控制装置。造粒装置尤其是由控制装置设计和/或致动的，使得产生具有直径b和长度c的丸粒或丸粒颗粒。对于直径b，特别地，2mm≤b≤12mm，特别地3mm≤b≤10mm，并且特别地4mm≤b≤8mm。对于长度c，特别地，0.5mm≤c≤4mm，特别地1mm≤c≤3mm，并且特别地1.5mm≤c≤2mm。
因为产生的丸粒颗粒具有扁平结构，即具有相对于直径b相对较短的长度c，所以能够实现熔融聚合物-填料组合物的快速冷却。这确保了丸粒的高质量，因为丸粒颗粒内部避免了由于与热接触过久而导致的劣化反应。通过增压装置产生的相对较小的压力防止了聚合物-填料组合物的不期望的压实，同时保持了均质性并因此保持了聚合物-填料组合物的质量。
所生产的丸粒特别是在造粒装置的下游进行气动输送和冷却。结果，快速达到丸粒的低温，优选低于40℃。
本公开的另一个目的是创造一种能够加工具有高比例的矿物填料的均质的聚合物-填料组合物、尤其是聚氯乙烯-填料组合物的方法。
该目的通过一种加工聚合物-填料组合物、尤其是聚氯乙烯-填料组合物的方法来实现，该方法包括以下步骤：
-提供用于加工聚合物-填料组合物、尤其是聚氯乙烯-填料组合物的加工系统，
-借助第一进料装置将聚合物和第一比例的矿物填料进料到多轴螺杆机中，
-借助第二进料装置将第二比例的矿物填料进料到多轴螺杆机中，以及
-借助多轴螺杆机加工由聚合物和矿物填料组成的聚合物-填料组合物。
根据本公开的方法的优点对应于已经描述的根据本公开的加工系统的优点。该方法尤其可以利用结合加工系统描述的至少一个特征来开发。
附图说明
通过下面的工作示例的描述，本公开的进一步的特征、优点和细节将变得清楚明了。
图1示出了加工系统的部分截面侧视图，该加工系统具有：用于加工聚合物-填料组合物、尤其是聚氯乙烯-填料组合物的多轴螺杆机，用于进料聚合物和第一比例的矿物填料的第一进料装置，以及用于进料第二比例的矿物填料的第二进料装置；
图2示出了加工系统的部分截面侧视图，该加工系统具有在输送方向上设置在多轴螺杆机下游的增压装置，以及造粒装置；
图3示出了图1中的多轴螺杆机和进料装置的部分截面俯视图；
图4示出了图2中的增压装置和造粒装置的部分截面俯视图；
图5示出了沿着图3中的剖切线V-V截取的多轴螺杆机和第一进料装置的截面图；以及
图6示出了沿着图3中的剖切线VI-VI截取的多轴螺杆机和第二进料装置的截面图。
具体实施方式
图1至图6所示的加工系统1用于连续加工聚合物-填料组合物C，尤其是聚氯乙烯-填料组合物，其由聚合物P(尤其是聚氯乙烯)和矿物填料F组成。聚氯乙烯-填料组合物C尤其是聚合物-填料母料，或者尤其是聚氯乙烯-填料母料。聚氯乙烯(PVC)尤其是硬质聚氯乙烯(硬质PVC)。矿物填料F例如为碳酸钙(CaCO3)或白垩、氢氧化铝和/或滑石。
加工系统1包括多轴螺杆机2、第一进料装置3、第二进料装置4、连接装置5、增压装置6、造粒装置7和控制装置8。
多轴螺杆机2用于连续加工由聚合物P和矿物填料F组成的聚合物-填料组合物C。多轴螺杆机2被设计为同向旋转双轴螺杆机。多轴螺杆机2包括壳体9，壳体9由沿输送方向10相继布置的多个相互连接的壳体部分11至22形成。最后的壳体部分22形成排出口23。两个相互平行且相互贯穿的壳体孔24、25形成在壳体9中。壳体孔24、25的截面具有水平8字形的形状。
设置在壳体孔24、25中的两个处理元件轴26、27沿相同的旋转方向围绕对应的旋转轴线28、29能够旋转地驱动。为了旋转驱动，多轴螺杆机2包括驱动马达30和分布传动装置(distribution transmission)31，在驱动马达30和分布传动装置31之间设置有联接器32。处理元件轴26、27沿相同方向围绕旋转轴线28、29由驱动马达30借助于分布传动装置31旋转驱动。
多轴螺杆机2在输送方向10上形成第一引入区33、熔化区34、第二引入区35、第一均质化区36、脱气区37、第二均质化区38和排出区39。
第一进料口40形成在壳体9中的第一引入区33中。第一进料口40横向通入壳体孔24、25。第一进料口40例如形成在壳体部分12中。在第一引入区33中，处理元件轴26、27包括输送元件41、41'。
第一进料装置3用于将聚合物P和第一比例F1的矿物填料F进料到第一引入区33中。第一进料装置3包括第一计量装置42、第二计量装置43、第一计量装置43、第一进料螺杆机44。第一进料螺杆机44被设计为双轴横向装料机。第一进料螺杆机44包括壳体45，在壳体45中形成有两个相互贯穿的壳体孔46、47。壳体孔46、47的截面具有水平8字形的形状。在壳体孔46、47中设置有两个输送元件轴48、49，它们沿相同的旋转方向绕相应的旋转轴线50、51可旋转驱动。为了旋转驱动，第一进料螺杆机44包括驱动马达52和分布传动装置53。进料漏斗55通向形成在壳体45中的进料口54。壳体45在端部没有封闭，因此形成装料口56，输送元件轴48、49延伸穿过该装料口56。壳体45连接至多轴螺杆机2的壳体9，使得装料口56通向第一进料口40。输送元件轴48、49延伸进入第一进料口40。
第一计量装置42用于对聚合物P和矿物填料F的初步混合物B进行计量。第一计量装置42具有重量或体积设计。第一计量装置42通向进料漏斗55。初级混合物B是粉状的。初步混合物B也称为干混物。初步混合物B含有聚合物P和基本比例F11的矿物填料F。对于基本比例F11，特别地：1phr≤F11≤70phr，特别是10phr≤F11≤60phr，特别是20phr≤F11≤50phr，特别是30phr≤F11≤40phr。单位“phr”是“每百份树脂的份数”的缩写，定义了相对于100质量份的聚合物P，矿物填料F的质量比例。
第二计量装置43用于对添加比例F12的矿物填料F进行计量。第二计量装置43具有重量或体积设计。第二计量装置43通向进料漏斗55。对于添加比例F12，特别是：10phr≤F12≤230phr，特别是70phr≤F12≤200phr，并且特别是90phr≤F12≤180phr。优选：F11≤F12≤20F11，特别是2F11≤F12≤15F11，特别是3F11≤F12≤10F11。
第一比例F1的矿物填料F因此总计为：F1＝F11+F12。对于第一比例F1，特别地：20phr≤F1≤300phr，特别地40phr≤F1≤250phr，并且特别地50phr≤F1≤200phr。
为了对聚合物P和第一比例F1的矿物填料F进行脱气，在多轴螺杆机2的壳体9中形成第一脱气口57。第一脱气口57在输送方向10上形成在第一进料口40的上游。第一脱气口57例如形成在壳体部分11中。多轴螺杆机2包括连接至第一脱气口57的第一脱气单元58。第一脱气单元58用于通过抽吸或通过将气体从壳体孔24、25引出来去除气体，尤其是空气。第一脱气单元58例如被设计为常压脱气单元或常压除气单元。
第一进料装置3包括连接到第二脱气口60的第二脱气单元59。第二脱气口60形成在第一进料螺杆机44的壳体45中。第二脱气单元59用于去除气体，尤其是空气，特别是通过抽吸或将其从外壳孔46、47引出。
熔化区34用于熔化聚合物P，并将第一比例F1的矿物填料F混合到熔融聚合物P或聚合物熔体中。在熔化区34中，处理元件轴26、27具有捏合元件61、61'和输送元件62、62'。捏合元件61、61'尤其包括捏合块，其具有以一件式形态彼此连接的多个捏合板和/或单独的捏合板。熔化区34沿输送方向10始于第一捏合元件61、61'并终止于第二进料口63。第二进料口63在下文中详细说明。
处理元件轴26、27具有外径D。外径D尤其是最大外径。
处理元件轴26、27具有在第一进料口40与熔化区34的第一捏合元件61、61'之间的长度LF。对于LF/D比率，特别是：2≤LF/D≤7，特别是3≤LF/D≤6，并且特别是4≤LF/D≤5。
处理元件轴26、27在熔化区34中具有长度LA。对于比率LA/D，特别地：6≤LA/D≤14，特别地7≤LA/D≤13，并且特别地8≤LA/D≤12。
多轴螺杆机2在第二引入区35中具有第二进料口63。第二进料口63沿输送方向10设置在第一进料口40的下游。第二进料口63横向地形成在壳体9中，例如在壳体部分16中，并且通向壳体孔24、25。熔化区34因此形成在第一进料口40和第二进料口63之间。
第二进料装置4用于将第二比例F2的矿物填料F进料到多轴螺杆机2中。为此目的，第二进料装置4通向第二进料口63。在第二引入区35中，处理元件轴26、27具有输送元件64、64'。对于第二比例F2，特别是：300phr≤F2≤1100phr，特别是400phr≤F2≤1000phr，并且特别是500≤F2≤900phr。特别地：F1≤F2≤20F1，特别是2F1≤F2≤10F1，特别是3F1≤F2≤5F1。
第二进料装置4包括第三计量装置65和第二进料螺杆机66。第二进料螺杆机66特别设计为双轴横向装料机。第二进料螺杆机66包括壳体67，在该壳体67中形成有两个壳体孔68、69。设置在壳体孔68、69中的两个输送元件轴70、71可沿相同的旋转方向绕对应的旋转轴线72、73旋转驱动。为了旋转驱动，第二进料螺杆机66包括驱动马达74和分布传动装置75。输送元件轴70、71由驱动马达74经由分布传动装置75沿相同方向绕旋转轴线72、73旋转驱动。进料漏斗77通向进料口76，进料口76形成在壳体67中。第三计量装置65具有重量或体积设计。第三计量装置65通向进料漏斗77。壳体67未被封闭并形成装料口78。装料口78通向第二进料口63。为此目的，壳体67连接到多轴螺杆机2的壳体9。输送元件轴70、71竖立在壳体67上方并延伸到第二进料口63中。
根据第一进料螺杆机44，第二进料装置4或第二进料螺杆机66可以包括与一个脱气单元连接的脱气口。参见相应的细节。
第一均质化区36用于将第二比例F2的矿物填料F混合到熔融聚合物P和已经混入的第一比例F1的矿物填料F中。第一均质化区36在输送方向10上从第二进料口63延伸至第三脱气口79。第三脱气口79将在下文中详细说明。在第一均质化区36中，处理元件轴26、27包括捏合元件80、80'和输送元件81、81'。捏合元件80、80'尤其包括捏合块，其具有以一件式形态彼此连接的多个捏合板和/或单独的捏合板。第一均质化区36在输送方向10上具有长度LH1。对于LH1/D比率，特别是：4≤LH1/D≤12，特别是5≤LH1/D≤11，特别是6≤LH1/D≤10。
脱气区37用于对第二比例F2的矿物填料F进行脱气。矿物填料F以粉状形态通过第二进料口63进料至壳体孔24、25中。脱气区37特别用于从第二比例F2的矿物填料F和从壳体孔24、25引出空气。
第三脱气口79形成在壳体9中的脱气区37中。因此，第三脱气口79在输送方向10上设置在第二进料口63的下游。第三脱气口79横向地形成在壳体9中，例如在壳体部分19中。在脱气区37中，处理元件轴26、27包括输送元件82、82'。
多轴螺杆机2包括连接到第三脱气口79的第三脱气单元83。第三脱气单元83包括脱气螺杆机84和减压发生器85。脱气螺杆机84特别设计为双轴横向脱气机。脱气螺杆机84包括壳体86，壳体86中形成有两个彼此贯穿的壳体孔87、88。壳体孔87、88的截面形状为水平8字形。设置在壳体孔87、88中的两个输送元件轴89、90可沿相同的旋转方向绕对应的旋转轴线91、92旋转驱动。为了旋转驱动，脱气螺杆机84包括驱动马达93和分布传动装置94。输送元件轴89、90由驱动马达93经由分布传动装置94沿着相同的旋转方向绕旋转轴线91、92旋转驱动。抽吸开口95形成在壳体86中。减压发生器85连接至抽吸开口95。壳体86未被封闭并形成连接开口96。连接开口96通向第三脱气口79。为此目的，壳体86连接至多轴螺杆机2的壳体9。输送元件轴89、90延伸穿过连接开口96进入第三脱气口79。
另外，多轴螺杆机2在第二引入区35中具有第四脱气口100，该第四脱气口100在壳体9或壳体部16中在输送方向10上形成在第二进料口63的上游。多轴螺杆机2包括连接到第四脱气口100的第四脱气单元129。第四脱气单元129用于通过抽吸或通过引导来从第二比例F2的矿物填料F中去除气体，特别是空气。第四脱气单元129特别设计为常压脱气或常压除气。
第二均质化区38用于将第二比例F2的矿物填料F进一步混合到熔融聚合物P和已经混入的第一比例F1的矿物填料F中，并用于均质化。进一步的混入和均质化，尤其在第二比例F2的矿物填料F脱气之后进行。进一步混入和均质化尤其在从壳体孔24、25去除空气之后进行。第二均质化区38在输送方向10上设置在脱气区37或第三脱气口79的下游。第二均质化区38在输送方向10上也设置在第一均质化区36的下游。第二均质化区38中的处理元件轴26、27包括输送元件97、97'和捏合元件98、98'。捏合元件98、98'尤其包括捏合块，其具有以一件式形态彼此连接的捏合板和/或单独的捏合板。第二均质化区38起自第三脱气口79之后并且到输送方向10上的最后捏合元件98、98'为止。第二均质化区38在输送方向10上具有长度LH2。对于比例LH2/D，特别是：2≤LH2/D≤8，特别是3≤LH2/D≤7，特别是4≤LH2/D≤6。
排出区39用于排出所产生的聚合物-填料组合物C。聚合物-填料组合物C在排出区39中具有高比例FS的矿物填料F，其已均质地混合到熔融聚合物P中。总比例FS总计为：FS＝F1+F2。对于总比例FS，特别是：350phr≤FS≤1400phr，特别是450phr≤FS≤1300phr，并且特别是550phr≤FS≤1200p hr。
在排出区39中，处理元件轴26、27包括输送元件99、99'。输送元件99、99'用于通过排出口23基本上在环境压力下排出聚合物-填料组合物C。
处理元件轴26、27在输送方向10上具有总长度L。对于总长度L与外径D的L/D比，特别是：32≤L/D≤56，特别是34≤L/D≤44，特别是36≤L/D≤40。
多轴螺杆机2通过连接装置5连接至增压装置6。连接装置5包括被设计为封闭轴的连接元件101。连接元件101连接到壳体9和增压装置6的进料漏斗102。连接装置5包括脱气单元103，其连接到连接元件101或连接元件101的脱气口。
增压装置6用于增加聚合物-填料组合物C的压力p。增压装置6沿输送方向10设置在多轴螺杆机2的下游。
增压装置6包括增压螺杆机104。增压螺杆机104被设计为异向旋转多轴增压螺杆机，尤其是异向旋转双轴增压螺杆机。增压螺杆机104包括壳体105，壳体105中形成有两个彼此贯穿的壳体孔106、107。壳体孔106、107的截面形状为水平8字形。设置在壳体孔106、107中的增压轴108、109可绕对应的旋转轴线110、111沿相反的旋转方向被旋转驱动。为了旋转驱动，增压装置6包括驱动马达112和分布传动装置113。联接器114设置在驱动马达112和分布传动装置113之间。增压轴108、109可围绕旋转轴线110、111沿相反方向由驱动马达112通过分布传动装置113和联接器114旋转驱动。
增压螺杆机104在输送方向115上形成引入区116和增压区117。进料口118形成在壳体105中的引入区116中。进料漏斗102通向进料口118。多轴螺杆机2的排出口100相对于重力方向G设置在进料口118上方。结果，聚合物-填料组合物C在从排出口23离开后在重力作用下落入进料漏斗102中。
在引入区116中，增压轴108、109包括输送元件119、119'。聚合物-填料组合物C在进入引入区116时具有第一压力p0。在引入区116中，聚合物-填料组合物C被输送至增压区117。
在增压区117中，聚合物-填料组合物C的压力p0增加。在增压区117的下游端，聚合物-填料组合物C具有压力p1。对于压力增加Δp：Δp＝p1–p0。在增压区117中，增压轴108、109具有特别设计为输送元件的增压元件120、120'。因此，增压螺杆机104仅具有引入区116和增压区117。
对于压力增加Δp，特别是：1巴≤Δp≤100巴，特别是2巴≤Δp≤80巴，并且特别是3巴≤Δp≤60巴。
对于压力p0，特别是：p0≈patm，其中patm表示大气压，大约为1巴。
对于压力p1，特别是：1巴≤p1≤100巴，特别是2巴≤p1≤80巴，并且特别是3巴≤p1≤60巴。
两个增压轴108、109在输送方向115上具有长度LD和外径DD。外径DD尤其是最大外径。对于LD/DD比，特别是：3≤LD/DD≤10，特别是4≤LD/DD≤9，并且特别是5≤LD/DD≤8。
造粒装置7沿输送方向10或沿输送方向115设置在增压装置6的下游。造粒装置7包括造粒机壳体121、穿孔板122、造粒刀片123和驱动器124。穿孔板122连接至增压螺杆机104的壳体105。由此，穿孔板122封闭壳体105。穿孔板122具有多个通道开口125。通道开口125用于从聚合物产生股料。在穿孔板122的远离增压螺杆机104的一侧上设置造粒刀片123。造粒刀片123可通过驱动器124围绕相应的旋转轴线126旋转地驱动。由于造粒刀片123的旋转，聚合物-填料组合物C的股料被切割成丸粒G。造粒机壳体121围绕穿孔板122、造粒刀片123和驱动器124。造粒机壳体121连接到增压螺杆机104的壳体105。造粒机壳体121具有排出口127。排出口127用于将丸粒颗粒G运走。排出口127连接到输送管道128。输送管道128用于气动地送走颗粒G。
控制装置8用于控制加工系统1并且特别地与多轴螺杆机2、第一进料装置3、第二进料装置4、连接装置5、增压装置6和造粒装置7处于信号连接.
加工系统1的工作方式如下：
第一计量装置42将初步混合物B计量到第一进料螺旋机44的进料漏斗55中。初步混合物B包含聚合物P和基本比例F11的矿物填料F。第一计量装置42的吞吐量例如在20kg/h和200kg/h之间。同时，第二计量装置43将添加比例F12的矿物填料F计量到第一进料螺杆机44的进料漏斗55中。第二计量装置43的吞吐量例如在10kg/h到100kg/h之间。初步混合物B和矿物填料F是粉状的。
初步混合物B和添加矿物填料F通过进料口54进入壳体孔46、47中。存在于壳体孔46、47中的空气和/或经由初步混合物B和添加矿物填料F的进料而从进料口引入到壳体孔46、47中的空气，借助于第二脱气单元59通过第二脱气口60除去。初步混合物B和添加矿物填料F通过输送元件轴48、49输送到装料口56，并且在输送过程中至少部分地彼此混合以产生混合物M。
混合物M通过第一进料口40进料到多轴螺杆机2的壳体孔24、25中。存在于壳体孔24、25中的空气和/或存在于混合物M中的空气通过第一脱气口57借助于第一脱气单元58而被去除。
在第一引入区33中，进料的混合物M沿输送方向10输送至熔化区34。在熔化区34中，聚合物P熔融以得到聚合物熔体S。在熔化区34中，聚合物P被熔化而得到聚合物熔体S。在熔化区34中，将聚合物熔体S与第一比例F1的矿物填料F混合。
在第二引入区35中，第二比例F2的矿物填料F通过第二进料口63进料到壳体孔24、25中。为此目的，矿物填料F通过第三计量装置65进料到第二进料螺杆机66中。第三计量装置65例如以60kg/h至600kg/h之间的吞吐量操作。第二比例F2的至少一种矿物填料F以粉状形态进料。第二比例F2的矿物填料F穿过进料漏斗77和进料口76进入壳体孔68、69中，并且借助于输送元件轴70、71通过进料口78和第二进料口63进料到多轴螺杆机2中。存在于壳体孔68、69中的空气和/或通过进料第二比例F2的矿物填料F而引入到壳体孔68、69中的空气，和/或存在于壳体孔24、25中的空气，借助于第四脱气单元129通过第四脱气口100被去除。
在第一均质化区36中，第二比例F2的矿物填料被混合到聚合物熔体S和已经混合在其中的第一比例F1的矿物填料F中。存在于壳体孔24、25中的空气和/或已经通过第二比例F2的矿物填料F引入到壳体孔24、25中的空气，沿输送方向10被推向脱气区37，并且借助于第三脱气单元83通过第三脱气口79而被排出。脱气螺杆机84确保其中混合有矿物填料F的聚合物熔体S不会通过第三脱气口79逸出。为此目的，输送元件轴89、90向第三脱气口79输送，使得其中混合的聚合物熔体S和矿物填料F不能通过第三脱气口79逸出。同时，空气经由抽吸口95通过例如设计为真空泵的减压发生器85通过第三脱气口79和壳体孔87、88而被抽吸走。
在第二均质化区38中，聚合物熔体S和矿物填料F再次混合并均质化。在第二均质化区38的末端，已形成聚合物-填料组合物C。聚合物-填料组合物C是均质的并且具有高的总比例FS的矿物填料F。总比例FS总计为：FS＝F1+F2。
在排出区39中，聚合物-填料组合物C基本上在环境压力下通过排出板23的排出口100排出。
聚合物-填料组合物C经由连接装置5进料至增压装置6的进料漏斗102中。连接元件101设计为封闭轴，其通过脱气单元103脱气，使得当将聚合物-填料组合物C进料至增压装置6时没有空气被引入。
通过进料漏斗102和进料口118，聚合物-填料组合物C进入异向旋转双轴增压螺杆机104。在引入区116中，聚合物-填料组合物C被输送至增压区117。增压轴108、109通过驱动马达112经由分布传动装置113沿相反方向绕旋转轴线110、111旋转驱动。因为异向旋转双轴增压螺杆机104具有独立的腔室输送，所以聚合物-填料组合物C在壳体孔106、107中的回流或泄漏流是最小的。这能够在增压区117中实现良好的增压，而不会将不希望的机械能引入到剪切敏感的聚合物-填料组合物C中。异向旋转双轴增压螺杆机104中的压力增加Δp，使得聚合物-填料组合物C在增压区117的末端具有压力p1。
聚合物-填料组合物C通过造粒装置7的穿孔板122从增压螺杆机104排出。穿孔板122的通道开口125产生聚合物-填料组合物C的股线，其通过旋转造粒刀片123被切割成丸粒颗粒G。丸粒颗粒G通过排出口127从造粒机外壳121移除，并通过输送管道128气动地送走并冷却。
控制装置控制增压装置6和模头造粒装置(die pelletizing device)7，使得丸粒颗粒G具有直径b和长度c。丸粒颗粒G尤其具有扁平结构，即相对于长度c具有较大的直径b，使得丸粒颗粒G快速冷却并固化。这确保了颗粒化的聚合物-填料组合物C的高质量。
因为聚合物-填料组合物C具有高比例/总比例FS的矿物填料F，所以可以生产具有改善的机械性能的产品。此外，对于产品的生产，可以减少聚合物P的量，这降低了成本并增加了可持续性。聚合物P尤其是聚氯乙烯(P VC)，尤其是硬质聚氯乙烯(硬质PVC)。矿物填料F尤其是碳酸钙。该组合物尤其是母料。

Claims (16)

1.一种用于加工聚合物-填料组合物、尤其是聚氯乙烯-填料组合物的加工系统，包括：
-多轴螺杆机(2)，用于加工由聚合物(P)和矿物填料(F)组成的聚合物
-填料组合物(C)；
-第一进料装置(3)，用于将聚合物(P)和第一比例(F1)的矿物填料(F)进料到多轴螺杆机(2)中；
其特征在于
还包括第二进料装置(4)，用于将第二比例(F2)的矿物填料(F)进料到多轴螺杆机(2)中。
2.根据权利要求1所述的加工系统，其特征在于
多轴螺杆机(2)包括第一进料口(40)和设置在输送方向(10)下游的第二进料口(63)，
第一进料装置(3)通向第一进料口(40)，第二进料装置(4)通向第二进料口(63)。
3.根据权利要求1或2所述的加工系统，其特征在于
多轴螺杆机(2)包括第一进料口(40)和设置在输送方向(10)下游的第二进料口(63)，
多轴螺杆机(2)在第一进料口(40)和第二进料口(63)之间形成用于熔化聚合物(P)的熔化区(34)。
4.根据前述权利要求中至少一项所述的加工系统，其特征在于
第一进料装置(3)包括第一进料螺杆机(44)。
5.根据前述权利要求中至少一项所述的加工系统，其特征在于
第一进料装置(3)包括用于计量聚合物(P)和矿物填料(F)的初步混合物(B)的第一计量装置(42)，以及用于计量矿物填料(F)的第二计量装置(43)。
6.根据前述权利要求中至少一项所述的加工系统，其特征在于
多轴螺杆机(2)和第一进料装置(3)至少其中之一包括至少一个用于对聚合物(P)和第一比例(F1)的矿物填料(F)进行脱气的脱气口(57、60)。
7.根据前述权利要求中至少一项所述的加工系统，其特征在于
第二进料装置(4)包括第二进料螺杆机(66)和第三计量装置(65)中的至少之一。
8.根据前述权利要求中至少一项所述的加工系统，其特征在于
多轴螺杆机(2)包括至少一个用于对第二比例(F2)的矿物填料(F)进行脱气的脱气口(79、100)。
9.根据权利要求8所述的加工系统，其特征在于
用于对第二比例(F2)的矿物填料(F)进行脱气的至少一个脱气口(79)沿输送方向(10)设置在多轴螺杆机(2)的第二进料口(63)的下游。
10.根据权利要求9所述的加工系统，其特征在于
多轴螺杆机(2)在第二进料口(63)和至少一个脱气口(79)之间形成第一均质化区(36)，其用于均质化熔融聚合物(P)和第二比例(F2)的矿物填料(F)。
11.根据权利要求9或10所述的加工系统，其特征在于
多轴螺杆机(2)在输送方向(10)上在至少一个脱气口(79)的下游形成第二均质化区(38)，其用于均质化熔融聚合物(P)和第二比例(F2)的矿物填料(F)。
12.根据前述权利要求中至少一项所述的加工系统，其特征在于
还包括增压装置(6)，其用于增加聚合物-填料组合物(C)的压力(p)，在输送方向(10)上设置在多轴螺杆机(2)的下游。
13.根据权利要求12所述的加工系统，其特征在于
增压装置(6)包括异向旋转多轴增压螺杆机(104)。
14.根据前述权利要求中至少一项所述的加工系统，其特征在于
还包括造粒装置(7)，其用于将聚合物-填料组合物(C)造粒，尤其在输送方向(10)上设置在增压装置(6)下游。
15.一种加工聚合物-填料组合物的方法，包括以下步骤：
-提供根据权利要求1至14中至少一项所述的加工系统(1)，
-借助第一进料装置(3)将聚合物(P)和第一比例(F1)的矿物填料(F)进料到多轴螺杆机(2)中，
-借助第二进料装置(4)将第二比例(F2)的矿物填料(F)进料到多轴螺杆机(2)中，并且
-借助多轴螺杆机(2)加工由聚合物(P)和矿物填料(F)组成的聚合物-填料组合物(C)。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于
聚合物-填料组合物是聚氯乙烯-填料组合物。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3206325C2 (de) * 1982-02-22 1985-10-10 AUTOMATIK Apparate-Maschinenbau GmbH, 8754 Großostheim Mehrwellige, kontinuierlich arbeitende Misch- und Knetmaschine für plastifizierbare Massen
US20060264544A1 (en) * 2005-05-17 2006-11-23 Arnold Lustiger Cloth-like fiber reinforced polypropylene compositions and method of making thereof
WO2006125037A2 (en) * 2005-05-17 2006-11-23 Exxonmobil Research And Engineering Company In-line compounding and molding process for making fiber reinforced polypropylene composites
US20060263529A1 (en) * 2005-05-17 2006-11-23 Arnold Lustiger Paint system and method of painting fiber reinforced polypropylene composite components
TW201119824A (en) * 2009-06-30 2011-06-16 Sumitomo Chemical Co Method for producing resin composition, resin composition, reflection plate and light-emitting device
DE102009038280A1 (de) * 2009-08-21 2011-02-24 Entex Rust & Mitschke Gmbh Herstellung mit anorganischen Stoffen hoch gefüllter Kunststoffe
JP5771860B2 (ja) * 2011-09-27 2015-09-02 住友化学株式会社 樹脂組成物の製造方法
PT2787026T (pt) 2013-04-05 2017-05-31 Omya Int Ag Processo para a produção de materiais compósitos poliméricos com elevada incorporação de materiais de enchimento

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