DE3433830C2

DE3433830C2 - Verfahren und Rotations-Verarbeitungsvorrichtung zur Verarbeitung von viskosen und viskoseelastischen flüssigen Materialien

Info

Publication number: DE3433830C2
Application number: DE3433830A
Authority: DE
Inventors: Pradip Suresh Mehta; Lefteris Nickolas Valsamis; Zehev Tadmor
Original assignee: Farrel Corp
Current assignee: Farrel Corp
Priority date: 1983-09-14
Filing date: 1984-09-14
Publication date: 1994-06-01
Anticipated expiration: 2004-09-15
Also published as: JPH0653367B2; JPS6087013A; IT8422660A0; DE3433830A1; US4529320A; GB2146916A; FR2551677A1; GB2146916B; GB8422890D0; IT1175731B

Description

Die vorliegende Erfindung hat Verfahren und eine Rotations-Verarbeitungsvorrichtung zur Verarbeitung von Viskosen und viskoseelastischen flüssigen Materialien nach Patentanspruch 1, 4 bzw. 8 zum Gegenstand.

Rotations-Verarbeitungsvorrichtungen sind im Stand der Technik bekannt. Einzelheiten dieser Vorrichtungen sind folgenden Druckschriften zu entnehmen: US-PS 4 142 805; 4 194 841; 4 207 004; 4 213 709; 4 227 816; 4 255 059; 4 289 319; 4 300 842 (entsprechend DE 29 47 991 A1); 4 329 065; 4 389 119 (entsprechend DE 33 00 147 A1); 4 402 616; 4 411 532 (entsprechend DE 33 00 116 A1); 4 413 913; 4 421 412.

Wesentliche Elemente des grundlegenden individuellen Verarbeitungs-Ablaufes von Rotations-Verarbeitungsvorrichtungen, welche in den vorstehend genannten Patentschriften offenbart sind, weisen ein rotierendes Element auf, welches zumindest mit einem Verarbeitungskanal versehen ist und ein stationäres Element, welches eine konzentrische Abdeckfläche schafft, die so angeordnet ist, daß sie mit dem Kanal einen geschlossenen Verarbeitungskanalraum bildet. Das stationäre Element hat eine Einlaßöffnung, um dem Kanalraum Material zuzuführen und eine Auslaßöffnung, um Material aus dem Kanalraum herauszubringen. Ein Bauteil, welches eine Abschlußwandfläche zum Blockieren und Sammeln des Materials bildet, ist an dem stationären Element befestigt und nahe der Auslaßöffnung angeordnet. Die Abschlußwandfläche ist geeignet, die Bewegungen des Materials, welches dem Kanalraum zugeführt wird, zu blockieren und mit den beweglichen Kanalwänden zusammenzuwirken, um eine Relativbewegung zwischen dem blockierten Material und den bewegten Kanalwänden zu schaffen. Dieses Zusammenwirken führt dazu, daß das Material, welches in Kontakt mit den beweglichen Wänden steht, nach vorne zu der Abschlußwandfläche geschleppt wird, um gesammelt und/oder kontrolliert verarbeitet und/oder ausgebracht zu werden.

Wie die vorstehend genannten Patentschriften offenbaren, bieten die Verarbeitungskanalräume ein höchst anpassungsfähiges Verarbeitungsvermögen. Die Kanalräume sind geeignet, unter anderem solche Verfahrensschritte, wie Mischen, Pressen, Pumpen, Befreien des Materials von flüchtigen Bestandteilen, Homogenisieren sowie das Einbringen von Zusatzstoffen bzw. das Ausbringen von Bestandteilen des Materials, welches in dem Kanalraum verarbeitet wird, zu leisten.

Die US-Patentschriften 4 227 816; 4 213 709; 4 389 119; 4 402 616 und 4 411 532 beziehen sich auf Mehrstufen-Rotations- Verarbeitungsvorrichtungen, welche eine Vielzahl von Verarbeitungsstufen beinhalten, wobei jede einen oder mehrere Verarbeitungskanalräume aufweist. Material-Übertragungskanalräume oder -Nuten sind in der Abdeckfläche des stationären Elements ausgebildet und vorgesehen, um das Material von einem Kanalraum (oder Kanalräumen) von einer Stufe zu einem Kanalraum (oder Kanalräumen) einer anderen Stufe zu transportieren.

US-PS 4 329 065 und 4 413 913 beziehen sich auf eine entsprechende Vorrichtung und ein Verfahren zum Befreien des Materials von flüchtigen Bestandteilen. Entsprechend den darin offenbarten Vorrichtungen und Verfahren wird Material den Verarbeitungskanalräumen zugeführt und in der Nähe der Einlaßöffnung wird das Material bei einem Verteil-Element gesammelt, wobei ein Druckaufbau entsteht und wird als dünner Film auf die Seiten der rotierenden Kanalraumwände verteilt. Hinter dem Verteilungselement ist ein Freiraum geschaffen, und eine Vakuumquelle ist vorgesehen, die mit dem Freiraum in Verbindung steht, so daß flüchtige Materialien von den Oberflächen der dünnen Filme, die durch den Freiraum transportiert werden, abgezogen werden können. Die Filme können an ausgewählten Positionen über dem Umfang des Kanalraums erneut auf die Kanalraumwände verteilt werden, um mehr als einen Freiraum zu schaffen, wo die erneuten Oberflächen des neu verteilten Films dem Vakuum ausgesetzt werden können. Die dünnen Filme werden vorwärts durch den Kanalraum zu der materialsammelnden Abschlußwandfläche gefördert, wo die Filme von den Wänden geschabt werden, gesammelt und zum Ausbringen gepreßt werden. Für gewöhnlich wird das Material in einen weiteren Verflüchtigungs-Kanalraum ausgebracht, wo es wiederum an die Wände verteilt und einem Vakuum ausgesetzt wird, und zwar in der vorstehend beschriebenen Weise, um den gewünschten Grad des Befreiens von flüchtigen Materialien zu erreichen.

Eine wirkungsvolle Befreiung der flüchtigen Bestandteile aus dem Material wird durch das Verfahren und die Vorrichtung erreicht, die durch die oben genannten Druckschriften US-PS 4 329 065 und 4 413 913 offenbart sind. Der Massenübertragungs-Mechanismus, welcher in den genannten Patentschriften verwendet wird, beinhaltet zuerst die Diffusion der flüchtigen Bestandteile aus den Filmoberflächen während es dem Vakuum ausgesetzt ist, oder zu der inerten Atmosphäre in dem Freiraum. Andererseits ist die Diffusionsrate der flüchtigen Bestandteile von der Filmoberfläche - oder die Effizienz der Massenübertragung der flüchtigen Bestandteile - von solchen Faktoren abhängig und beeinflußt wie der Diffusionsfähigkeit der flüchtigen Bestandteile, der Filmdicke und der Aufenthaltszeit im Vakuum. Dünne Schichten von flüchtigen Materialien mit niedriger Viskosität ergeben eine besonders wirkungsvolle Massenübertragung von flüchtigen Bestandteilen von der Oberfläche der Schichten. Die Massenübertragungs-Effizienz nimmt jedoch ab, wenn die effektive Diffusionsfähigkeit des Materials abnimmt, wie dies normalerweise bei Materialien mit hoher Viskosität der Fall ist. Zusätzlich begrenzt die Schwierigkeit, kontinuierliche dünne Filme mit hoch viskoelastischer Materialien bei hohen Geschwindigkeiten zu bilden, weiterhin die Massenübertragungs-Effizienz. Diese reduzierte Massenübertragungs-Effizienz mit hochviskosen, viskoelastischen Materialien kann zu größeren Anforderungen an die Anlagen führen, um den gewünschten Grad der Entfernung von flüchtigen Bestandteilen zu erreichen, bei den hohen Durchsatzraten, die für kommerzielle Anwendungen gefordert werden.

Diese Erfindung ist darauf gerichtet, neue verbesserte Rotations-Verarbeitungsvorrichtungen und Verflüchtigungsverfahren zu schaffen, welche spezielle Vorteile in Bezug auf die erhöhte Verflüchtigungs-Effizienz, eine gesteigerte Qualität des Produkts und eine besonders wirkungsvolle gesamte Verarbeitungs-Leistungscharakteristik aufweisen.

Die neuen Rotations-Verarbeitungsvorrichtungen und Verflüchtigungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung beinhalten eine Verflüchtigungsstufe, welche ein rotierendes Element aufweist, das zumindest zwei ringförmige Kanäle trägt, sowie ein stationäres Element, das eine konzentrische Abdeckfläche ergibt, die derart mit den Kanälen zusammenwirkt, daß sich zumindest ein erster und letzterer geschlossener Verflüchtigungs-Kanalraum ergibt. Der erste Verflüchtigungs-Kanalraum der Stufe weist eine Einlaßöffnung auf, welche mit dem stationären Element verbunden ist, um zu verarbeitendes Material der Stufe zuzuführen. Der letzte Verflüchtigungs-Kanalraum der Stufe hat einen Auslaß, welcher mit dem stationären Element zum Ausbringen des verarbeitenden Materials aus der Stufe verbunden ist. Jeder Verflüchtigungs-Kanalraum der Stufe beinhaltet ein Blockierelement, welches mit dem stationären Element verbunden ist und welches eine Abschlußwandfläche für den Kanalraum ergibt. Die Blockierelemente sind so gestaltet und angeordnet, daß Material, welches den Kanalräumen der Verflüchtigungsstufe zugeführt wird, durch die rotierenden Kanalraumwände vorwärts zu den Abschlußwandflächen bewegt wird, wo das vorwärts geförderte Material blockiert wird und das blockierte Material für das Ausbringen aus dem Kanalraum gesammelt wird. Eine oder mehrere Übertragungsnuten sind in der Abdeckfläche des stationären Elementes gebildet und nahe dem Ende der Abschlußwandfläche positioniert. Die Transportnuten sind so angeordnet, daß sie die benachbarten Verflüchtigungskanäle verbinden, so daß das Material, das in einem Kanalraum blockiert und gesammelt wird zu einem benachbarten Verflüchtigungs-Kanalraum gefördert werden kann. Zusätzlich kann die Verflüchtigungsstufe eine Vakuumquelle enthalten, die gestaltet angeordnet ist, um mit den Verflüchtigungskanälen betrieben zu werden.

Die neuen Rotations-Verarbeitungsvorrichtungen und Verflüchtigungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung beinhalten verbesserte Verflüchtigungsstufen, welche ausgelegt sind, um eine Verflüchtigung durch einen Mechanismus zu erreichen, der drei Schritte beinhaltet:

1. Die Entstehung von Blasen von flüchtigem Material innerhalb des verarbeiteten Materials, 2. Wachsen der Blasen, 3. Das Zerreißen der Blasen. Dieser Mechanismus erfordert nicht das Verteilen des Materials auf den Kanalraumwänden als dünne Schichten, ergibt aber nichtsdestoweniger eine extreme Massenübertragungs-Effizienz von flüchtigen Bestandteilen aus dem verarbeiteten Material, eingeschlossen viskose, viskoelastische Materialien. Dieser Mechanismus wird im wesentlichen erreicht durch eine individuelle Integration von Merkmalen, welche die Kontrolle des verarbeiteten Volumens, welches in den Verflüchtigungsstufen-Kanalräumen zur Verfügung steht, beinhaltet sowie die Kontrolle des zur Verfügung stehenden Übertragungsvolumens in den Übertragungsnuten, welche die Kanalräume der Stufe verbinden. Die integrierte Kontrolle dieser Merkmale ergibt eine Verflüchtigungsstufen-Anordnung, welche mit der Verarbeitungsgeschwindigkeit, der Größe des Vakuums und den Merkmalen des verarbeiteten Materials koordiniert werden kann. Diese Koordination ergibt eine besonders wirkungsvolle und dynamische Schaum-Verflüchtigungswirkung, in welchem Material, das jedem teilweise gefüllten Verflüchtigungs-Kanalraum zugeführt wird, unmittelbar eine wesentliche Expansion im Volumen und in der Schäumung erfährt, welche durch extrem schnelle Blasenbildung und Blasenwachstum verursacht wird und zwar am oder sehr nahe an dem Einführungspunkt. Einige dieser Blasen können unmittelbar nach der Bildung zerreißen und die flüchtigen Bestandteile werden aus dem Material freigesetzt und durch das Vakuum abgezogen.

Die Entstehung, das Wachsen und das Zerreißen der Blasen sowie der Abzug der freigesetzten flüchtigen Bestandteile setzt sich fort, wenn das Material vorwärts durch den Kanalraum in Form eines im wesentlichen kontinuierlichen Stranges oder als diskontinuierlichen Materialklumpens vorwärts gefördert wird. Das Material wird dann an der Abschlußwand gesammelt, um aus dem Kanalraum ausgebracht zu werden. Im Betrieb wird das Material durch jeden Kanalraum im wesentlichen in Art einer "Pfropfströmung" (plug-flow, eine Strömung ohne wesentliche Scherbeanspruchung und Druckunterschied) gefördert, d. h. als direktes Ergebnis der Koordination, die vorstehend beschrieben wurde, und es gibt keine wesentliche innere Scher- oder Druckbeanspruchung des Materials während seines Durchlaufes durch den Kanalraum unter dem Vakuum. Dieser Pfropf-Strömungs-Durchlauf ergibt Zeitperioden, während denen Blasenentstehung und -wachstum frei auftritt, wobei das Abtrennen von flüchtigen Bestandteilen sich fortsetzt. Wenn das Material weiter vorwärts befördert wird, tritt eine fortgesetzte Expansion und/oder Schäumung des verarbeiteten Materials auf. Eine oder mehrere Scher-Zonen sind vorgesehen innerhalb der Verflüchtigungsstufe, wo eine Scherwirkung erzeugt wird, welche das Zerreißen der Blasen in dem Material fördert. Innerhalb der Scherzone oder den Scherzonen entsteht jedoch keine wesentliche Erhöhung des Drucks in dem Material und die Wiederauflösung der Blasen aus flüchtigen Materialien in das Material ist wirkungsvoll verhindert, wodurch sich eine hohe Effektivität der Schaumverflüchtigung von Materialien, inklusive hochviskoser, viskoelastischer Materialien ergibt. Das Vorhandensein nicht-druckerzeugender Scherzonen stellt eine Verarbeitung hochviskoser oder viskoelastischer Materialien sicher. Näheres hierzu ist unter anderem in den Fig. 7 und 8 dargestellt.

Die Details, die sich auf die neue Rotations-Verarbeitungsvorrichtung und auf das Verflüchtigungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung beziehen, sowie die Vorteile, die sich aus diesen Verarbeitungsvorrichtungen und -Verfahren ergeben, ergeben sich aus der detailierten Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen, in Verbindung mit der Zeichnung.

Darin zeigt:

Fig. 1 einen vereinfachten Querschnitt einer Rotations-Verarbeitungsvorrichtung der Erfindung, welche eine neue Verflüchtigungsstufe enthält;

Fig. 2 einen vereinfachten Querschnitt eines ersten Verflüchtigungs-Kanalraums der Rotations-Verarbeitungsvorrichtung von Fig. 1 entlang der Linie II-II der Fig. 1;

Fig. 3 einen vereinfachten Querschnitt eines letzten Verflüchtigungs-Kanalraums einer Rotations-Verarbeitungsvorrichtung gemäß Fig. 1 entlang der Linie III-III der Fig. 1;

Fig. 4 eine vereinfachte schematische Ansicht der Verbindung der Verflüchtigungs-Kanalräume der Rotations-Verarbeitungsvorrichtung von Fig. 1 mittels einer Übertragungsnut, wobei größere Pfeile die Flußrichtung des Materials von einem Kanalraum zum anderen anzeigen und kleinere Pfeile die Rückzirkulation von Material in der nicht unter Druck stehenden Scherzone;

Fig. 5a einen vereinfachten Querschnitt eines Teiles eines ersten Verflüchtigungs-Kanalraums gemäß der vorliegenden Erfindung, der im wesentlichen mit dem Kanalraum von Fig. 2 identisch ist, aber alternative Verarbeitungselemente zeigt, welche in dem Kanalraum vorgesehen sind;

Fig. 5b eine vereinfachte schematische Ansicht des Kanalraums von Fig. 5a, wobei größere Pfeile die Flußrichtung des Materials in dem Kanalraum zeigen und kleinere Pfeile die Rückzirkulation von Material innerhalb der nicht unter Druck stehenden Scherzonen zeigen;

Fig. 6a einen vereinfachten Querschnitt eines Teils eines ersten Verflüchtigungs-Kanalraums gemäß der vorliegenden Erfindung, der im wesentlichen mit dem Kanalraum von Fig. 2 und 5a identisch ist, aber ein alternatives Verfahrenselement zeigt, das in dem Kanalraum vorgesehen ist;

Fig. 6b einen vereinfachten Querschnitt des Kanalraums von Fig. 6, der weiterhin das alternative Verfahrenselement von Fig. 6 darstellt;

Fig. 7 bis 10 graphische Darstellungen der Daten, die während des Betriebs einer Rotations-Verarbeitungsvorrichtung gemäß der Erfindung aufgenommen wurden;

Fig. 11 einen vereinfachten Querschnitt einer Mehrstufen-Rotations-Verarbeitungsvorrichtung gemäß der Erfindung, welcher eine Anordnung von Verarbeitungskanalräumen zeigt, welche eine Zuführstufe, die neuen Verflüchtigungsstufen, eine Mischstufe, eine Homogenisierungsstufe und eine Pumpstufe ergeben;

Fig. 12 eine vereinfachte schematische Darstellung der Verbindung der Kanalräume von Fig. 11 mittels Übertragungsnuten, mit größeren Pfeilen, welche die Flußrichtung des Materials von einem Kanalraum zum anderen darstellen, und mit kleineren Pfeilen, welche die Rückzirkulation des Materials in den nicht unter Druck stehenden Scherzonen zeigen;

Fig. 13 einen vereinfachten Querschnitt eines Zuführkanalraums der Fig. 11 entlang der Linie XIII-XIII der Fig. 11;

Fig. 14 einen vereinfachten Querschnitt eines ersten Verflüchtigungs-Kanalraums gemäß Fig. 11 entlang der Linie XIV-XIV der Fig. 11.

Fig. 15 einen vereinfachten Querschnitt eines Zwischen-Verflüchtigungs-Kanalraums von Fig. 11 entlang der Linie XV-XV der Fig. 11;

Fig. 16 einen vereinfachten Querschnitt eines letzten Verflüchtigungs-Kanalraums gemäß Fig. 11 entlang der Linie XVI-XVI von Fig. 11;

Fig. 17 einen vereinfachten Querschnitt eines Mischkanalraums gemäß Fig. 11 entlang der Linie XVII-XVII der Fig. 11;

Fig. 18 einen vereinfachten Querschnitt seines letzten Verflüchtigungskanalraums einer letzten Verflüchtigungsstufe von Fig. 11 entlang der Linie XVIII.-XVIII. der Fig. 11;

Fig. 19 einen vereinfachten Querschnitt eines Homogenisierungskanalraums gemäß Fig. 11 entlang der Linie XIX-XIX von Fig. 11;

Fig. 20 ein vereinfachter Querschnitt eines Pump-Kanalraums gemäß Fig. 11 entlang der Linie XX-XX von Fig. 11;

Fig. 21 eine vereinfachte schematische Ansicht eines Teils der Abdeckfläche, welche die Verflüchtigungsstufe umschließt, die eine alternative Anordnung einer Einlaßöffnung zu der Stufe mit Pfeilen, welche die Bewegung des Materials in der Stufe kennzeichnen, zeigt;

Fig. 22 ein vereinfachter Querschnitt der Abdeckfläche von Fig. 21, welche einen ersten Verflüchtigungs-Kanalraum umgibt, mit größeren Pfeilen, welche die Bewegung von Material in dem Kanalraum anzeigen;

Fig. 23 einen vereinfachten Querschnitt einer ersten Verflüchtigungsstufe, welcher eine alternative Anordnung einer Einlaßöffnung in die Verflüchtigungsstufe zeigt, mit Pfeilen, welche die Bewegung des Materials in der Stufe anzeigen.

Wie sich aus Fig. 1 ergibt, weist die neue erfindungsgemäße Verflüchtigungsstufe ein rotierendes Element auf, welches einen Rotor 12 aufweist, der auf eine Antriebswelle 14 zur Rotation innerhalb eines stationären Elementes montiert ist, welches ein Gehäuse 16 aufweist. Der Rotor 12 trägt zumindest zwei ringförmige Verflüchtigung-Kanäle 23 und 27, welche jeweils entsprechende gegenüberliegende Seitenwände 23a und 27a haben, und die sich von der Rotoroberfläche 20 aus nach innen erstrecken und jeweils eine entsprechende Grundfläche 23b und 27b haben, die im wesentlichen parallel zur Rotoroberfläche ist. Einrichtungen zum Drehen des Rotors 12 sind mit dem Buchstaben M bezeichnet, da solche Einrichtungen von jedem geeigneten Typ sein können, der für gewöhnlich verwendet wird, um Extruder oder ähnliche Vorrichtungen zum Verarbeiten von viskosen oder plastifizierbaren Materialien anzutreiben und im Stand der Technik wohl bekannt ist. Das Gehäuse 16 des Elementes ergibt eine konzentrische Abdeckfläche 18, die so umgestaltet ist, daß sie mit der Oberfläche 20 des Rotors 12 zusammenwirkt um mit den Kanälen 23 und 27 geschlossene Verflüchtigungs-Kanalräume 24 und 28 zu schaffen, die entsprechend dargestellten ersten und letzten Verflüchtigungs-Kanalräume der Stufe. Die Vakuumquelle zum Aufrechterhalten eines Vakuums in der Verflüchtigungsstufe ist als V bezeichnet. Geeignete Quellen beinhaltet jene des Typs, die verwendet werden, um ein Vakuum in Verflüchtigungs-Vorrichtungen zu erzeugen, wie in den Verflüchtigungs-Abschnitten von Schneckenextrudern und Rotations-Verarbeitungsvorrichtungen wie jenen, die in den vorgenannten US-PS 4 329 065 und 4 413 913 beschrieben sind. Dichteinrichtungen 78 (Fig. 1) sind zwischen der Oberfläche 20 des Rotors 12 und der Abdeckfläche 18 des Gehäuses 16 an der axialen Peripherie der Verflüchtigungsstufe vorgesehen, um dazu beizutragen, das Vakuum in der Stufe aufrecht zu erhalten.

Wie nachfolgend im Detail beschrieben wird, sind die Kanalräume 24 und 28 der Verflüchtigungs-Stufe durch eine Übertragungsnut 52 (Fig. 4) verbunden, die in der Abdeckfläche 18 gebildet wird und so gestaltet ist, daß Material, welches in dem Verflüchtigungs-Kanalraum 24 verarbeitet wurde, zum Kanalraum 28 gefördert werden kann. Da das Verdampfen der flüchtigen Bestandteile in dem Material dazu führt, daß die Temperatur des Materials erniedrigt wird, wird die Verflüchtigungs-Effizienz der Verarbeitungsvorrichtung erhöht, indem die Wärme, die durch das Verdampfen verloren geht, ersetzt wird, indem Erwärmungsvorrichtungen vorgesehen sind, um zumindest die Seitenwände der Verflüchtigungs-Kanalräume und vorzugsweise auch das Gehäuse der Verarbeitungsvorrichtung zu erwärmen. Eine Temperaturkontrolleinrichtung 82, welche in Fig. 1 dargestellt ist, ist eine Reihe von Kammern, die in dem Rotor gebildet wird, durch welche Wärmeübertragungsflüssigkeit in bekannter Weise zirkulieren kann; es können aber auch andere geeignete Einrichtungen zur Kontrolle der Temperatur des Materials während der Verarbeitung verwendet werden. Die vollständige Verflüchtigungsstufe, die in Fig. 1 dargestellt ist, zeigt zwei Kanalräume, aber es können mehr als zwei Kanalräume vorgesehen werden, wobei die Kanalräume zwischen dem ersten und dem letzten Kanalraum als Zwischen-Verflüchtigungs-Kanalräume bezeichnet werden und so angeordnet sind, daß alle benachbarten Verflüchtigungs-Kanalräume der Stufe in einer Reihenschaltung mit Übertragungsnuten verbunden sind.

Fig. 2 und 3 zeigen den ersten und letzten Verflüchtigungs-Kanalraum gemäß der Verflüchtigungsstufe von Fig. 1, wobei jeder mit Vakuumeinrichtungen V verbunden ist. Der erste Verflüchtigungs-Kanalraum 24 (Fig. 2) beinhaltet eine Einlaßöffnung 50b und eine Auslaßöffnung 52a, die beide in dem Gehäuse 16 gebildet sind. Der letzte Verflüchtigungs-Kanalraum 28 (Fig. 3) beinhaltet eine Einlaßöffnung 52b und eine Auslaßöffnung 56a, die ebenfalls in dem Gehäuse 16 gebildet sind. Die Auslaßöffnungen 52a und 56a sind vorzugsweise von den Einlaßöffnungen um den größten Teil der Umfangsentfernung über den Verflüchtigungs-Kanalraum getrennt. Jeder Kanalraum (Fig. 2 und 3) beinhaltet eine Abschlußwand 44, die sich durch das Blockierelement 43 (welches mit dem Gehäuse 16 verbunden ist) ergibt und nahe der Auslaßöffnung 52a oder 56a angeordnet ist, um das in dem Kanalraum verarbeitete Material zum Ausbringen aus dem Kanalraum zu sammeln. Die Einlaßöffnung 50b des ersten Verflüchtigungs-Kanalraums 24 und die Auslaßöffnung 56a des letzten Verflüchtigungs-Kanalraums 28 ergeben den entsprechenden Einlaß und Auslaß für die Verflüchtigungsstufe.

Die Einlaßöffnung 50b des Kanalraums 24 (Fig. 2) ist im Querschnitt relativ eng und erzeugt einen Druck- und Temperaturanstieg strömungsaufwärts von der Einlaßöffnung und ergibt so eine vollständige Füllung der Einlaßöffnung 50b und verhindert eine Vakuumleckage durch die Einlaßöffnung 50b. Des weiteren kann eine präzise Kontrolle der Temperatur, des Drucks und der Vakuumdichtung bei der Einlaßöffnung 50b während des Betriebes erreicht werden, in dem eine Einlaßkontrollvorrichtung 84 bei der Einlaßöffnung 50b der Verflüchtigungsstufe (Fig. 2) vorgesehen wird. Die Kontrollvorrichtung 84 erstreckt sich radial in die Einlaßöffnung 50b und kann ausgelegt werden, um von außerhalb der Verarbeitungsvorrichtung eingestellt zu werden, um die Einlaßöffnung 50b bis zu einem vorbestimmten Grad zu verengen. Dadurch versieht die Kontrollvorrichtung 84 die Einlaßöffnung 50b mit der Fähigkeit, die Temperatur und den Druck am Einlaß der Verflüchtigungsstufe vor und während des Betriebes im einzelnen einzustellen. Die Kontrollvorrichtung 84 paßt durch die Öffnung 16a im Gehäuse 16 und erstreckt sich radial in die Einlaßöffnung 50b und zwar so weit, wie dies in bekannter Weise durch eine Justierschraube 84a gewählt werden kann, die somit eine präzise Kontrolle des Drucks und der Temperatur des Materials, welches in die Verflüchtigungsstufe eintritt, ermöglicht. Eine ähnliche Kontrollvorrichtung (nicht dargestellt) kann vorgesehen werden, um eine präzise Kontrolle während des Betriebes der Temperatur, des Drucks und der Vakuumdichtung des Auslasses bei der Auslaßöffnung 56a (Fig. 3) der Stufe zu erreichen. Die zu bevorzugende Anordnung und die Wirkung einer Auslaßkontrollvorrichtung für die Verflüchtigungsstufe und deren Vorteile werden im Detail nachstehend für die Auslaß-Kontrollvorrichtung 288 (Fig. 17) beschrieben.

Fig. 4 zeigt schematisch die Bewegung des Materials in der Verflüchtigungsstufe. In Fig. 4 sind die Kanalräume 24 und 28 durch eine Zwischenstufen-Übertragungsnut 52 (welche in der Abdeckfläche 18 des Gehäuses 16 gebildet ist) verbunden, welche so gestaltet ist, daß das im Kanalraum 24 verarbeitete Material für die weitere Verflüchtigung dem Kanalraum 28 zugeführt werden kann.

Die Übertragungsnut 52 schafft die Auslaßöffnung 52a für den Kanalraum 24 und die Einlaßöffnung 52b für den Kanalraum 28. In der in Fig. 4 gezeigten zu bevorzugenden Ausführungsform, verbindet die Übertragungsnut 50 den Kanalraum 24 mit einem strömungsaufwärts gelegenen Kanalraum oder Stufe (nicht dargestellt) der Verarbeitungsvorrichtung und schafft die Einlaßöffnung 50b, um das Material der Verflüchtigungsstufe zuzuführen. Des weiteren verbindet in der in Fig. 4 gezeigten bevorzugten Ausführungsform die Übertragungsnut 56 den Kanalraum 28 mit einem strömungsabwärts gelegenen Kanalraum oder Stufe (nicht gezeigt) der Verarbeitungsvorrichtung und schafft die Auslaßöffnung 56a zum Ausbringen des Materials aus der Verflüchtigungsstufe. Es können jedoch auch andere Formen der Einlaß- und/oder Auslaßanordnungen für die Stufe verwendet werden, wie eine Schwerkraft- oder Zwangszuführung direkt in die Verflüchtigungsstufe von außerhalb der Verarbeitungsvorrichtung oder ein direktes Ausbringen des Materials von der Stufe aus der Verarbeitungsvorrichtung heraus durch die Auslaßöffnung 56a der Verflüchtigungsstufe (die Übertragungsnut 50 und 56 zur Zuführung und zum Ausbringen des Materials aus der Verflüchtigungsstufe sind ebenfalls in der Fläche 18 des Gehäuses 16 gebildet).

Die neue Verflüchtigungsstufe ist durch Merkmale gekennzeichnet, welche eine effektive Befreiung von viskosen - inklusive viskoelastischen - Materialien ermöglicht. Die Verflüchtigungsstufe ergibt eine räumlich-geometrische Anordnung, welche eine integrierte Kontrolle ermöglicht von 1) dem zur Verfügung stehenden Verarbeitungsvolumen in den Verflüchtigungs-Kanalräumen der Stufe (die Verarbeitungs-Volumenkapazität) z. B. in dem Kanalraum 24 und 28 der dargestellten Verarbeitungsvorrichtung, und 2) eine Kontrolle des Übertragungsvolumens ermöglicht, das in den Übertragungsnuten zur Verfügung steht, welche die benachbarten Verflüchtigungs-Kanalräume in der Stufe verbinden (die Übertragungs-Volumenkapazitäten), z. B. in der Übertragungsnut 52 der dargestellten Verarbeitungsvorrichtung. Die integrierte Kontrolle dieser Merkmale und Kapazitäten ergibt eine Verflüchtigungsstufen-Anordnung, welche mit der volumetrischen Verarbeitungsgeschwindigkeit und dem Vakuumlevel koordiniert werden kann, sowie mit den Merkmalen des Materials, das verarbeitet wird, um eine wirkungsvolle Trennung der flüchtigen Bestandteile von dem verarbeiteten Material in der Verflüchtigungsstufe zu erreichen bei voller Ausnutzung des Schäumungs-Verflüchtigungsmechanismus, der nachstehend beschrieben wird.

Der Schäumungs-Verflüchtigungsmechanismus, der in der Verflüchtigungsstufe erreicht wird, beinhaltet drei Schritte: Die Entstehung von Blasen, welche die flüchtigen Bestandteile enthalten, das Wachsen dieser Blasen, und das Zerreißen der Blasen. Das Material, welches der Verflüchtigungsstufe bei einer Temperatur unter einem Druck, der durch die Querschnittsgröße der Einlaßöffnung 50b und durch die Kontrollvorrichtung 84 kontrolliert wird, wird plötzlich einem Druckniveau ausgesetzt, das unterhalb des Dampfdrucks der flüchtigen Bestandteile im Material ist, wodurch eine unstabile, überhitzte Mischung des viskosen Materials und der darin befindlichen flüchtigen Bestandteile erzeugt wird. Um das thermodynamische Gleichgewicht mit dem Druck in dem Kanalraum über und um das Material wieder herzustellen, findet ein spontanes Verdampfen der flüchtigen Bestandteile statt, wodurch Blasen von flüchtigen Bestandteilen in dem Material gebildet werden. In viskosen Materialien ergibt die Bildung von Blasen von flüchtigen Bestandteilen ein Schäumen des Materials, wobei die Stabilität des Schaumes von den rheologischen Eigenschaften des verarbeiteten Materials abhängt. Die Bildung dieser Blasen in dem Material ergibt eine dramatische Zunahme der Oberfläche durch welche die flüchtigen Bestandteile durch Diffusion durchtreten können und in der Zugänglichkeit dieser Oberfläche für die flüchtigen Bestandteile. Die Übertragung von Masse durch diese Oberfläche kann gesteigert werden, indem eine Zeitperiode geschaffen wird, während der das Material unter dem Vakuum weder einem wesentlichen Anstieg von Druck noch einem wesentlichen Anstieg von Scherung unterworfen wird, was ein freies Wachstum der Blasen und eine fortgesetzte Blasenbildung erlaubt, da das Abtrennen der flüchtigen Bestandteile sich fortsetzt. Während dieser Zeit, können einige der Blasen, welche am nächsten an der Oberfläche sind, spontan zerreißen. Aber für höher viskose Materialien ist die Bewegung der Blasen durch das Material zu der exponierten Oberfläche zum Zerreißen und Befreien der flüchtigen Bestandteile behindert, und es muß innerhalb der Verflüchtigungsstufe in das Material an einem oder mehreren Punkten eine Scherbeanspruchung eingeleitet werden, um die Oberflächenerneuerung und das Zerreißen der Blasen zu erleichtern. Die durch das Zerreißen der Blasen freigesetzten flüchtigen Bestandteile werden ebenfalls ständig aus dem Kanalraum entfernt, so daß ein niedriger Druck aufrechterhalten wird, um das fortgesetzte Wachstum von Blasen zu fördern und die erneute Lösung von flüchtigen Bestandteilen in dem Material zu verhindern.

In der neuen Verflüchtigungsstufe sind die Verflüchtigungs-Kanalräume und die Übertragungsnuten, welche diese Kanalräume verbinden, so gestaltet, daß sie Platz für eine unbeschränkte Schäumung des Materials, welches in der Stufe verarbeitet wird, schaffen. "Platz für unbeschränkte Schäumung" bedeutet, daß die Geometrie dieser Kanalräume und die der Übertragungsnut bzw. der Übertragungsnuten, die sie verbindet, eine teilweise gefüllte Ausdehnungskammer von genügend großer Kapazität für im wesentlichen unbehinderte(s) Blasenbildung und -wachstum ermöglicht, welche(s) stattfindet ohne irgendeinen wesentlichen Anstieg des Drucks in dem in der Stufe verarbeiteten Material. Des weiteren ist die Verflüchtigungsstufe mit Ausnahme der speziellen Scherzonen (die nachfolgend beschrieben werden) so ausgelegt, daß das Material durch jeden teilweise gefüllten Verflüchtigungs-Kanalraum in einer im wesentlichen Pfropf-Strömungsart (plug-flow-fashion) gefördert wird, welche Zeitperioden schafft, während denen das Material im Vakuum im wesentlichen ungestört ist, ohne daß eine wesentliche Scher- oder Druckbeanspruchung eingeleitet wird, so daß die Massenübertragung der flüchtigen Bestandteile bedeutend erhöht wird.

Ein weiteres Merkmal der neuen Verflüchtigungsstufe sind eine oder mehrere nichtdruckerzeugende Scherzonen in der Stufe, um einen hohen Grad von Scherung in das Material einzuleiten, um eine Oberflächenerneuerung sowie das Zerreißen der Blasen für das Freisetzen der flüchtigen Bestandteile zu fördern. Am wichtigsten ist, daß die unterschiedlichen Teile der Verflüchtigungsstufe, welche diese Scherzonen vorsehen, speziell ausgelegt sind, um diese Scherung einzuleiten, ohne irgendeinen wesentlichen Druckanstieg zu verursachen, so daß die Wiederauflösung der flüchtigen Bestandteile in dem Material in Folge eines Druckanstieges minimiert wird. Diese Merkmale ergeben eine höchst effiziente Befreiung des Materials von flüchtigen Bestandteilen, wobei hoch viskose, viskoelastische Materialien eingeschlossen sind, bei welchen in der Vergangenheit Schwierigkeiten beim Befreien von flüchtigen Bestandteilen aufgetreten sind.

Der Zusammenhang der Kontrolle des Verarbeitungsvolumens, das in den Verflüchtigungs-Kanalräumen zur Verfügung steht und die Kontrolle des Übertragungsvolumens, das in der Übertragungsnut oder in den Übertragungsnuten zur Verfügung steht, mit der volumetrischen Verarbeitungsgeschwindigkeit ist das kritische Merkmal, welches die nicht unter Druck stehenden Scherzonen in der Stufe ergibt. Der Kanalraum 24, welcher in den Fig. 1, 2 und 4 gezeigt ist, hat eine Verarbeitungsvolumen- Kapazität, welche Raum für ein unbehindertes Schäumen des Materials, welches in dem Kanalraum verarbeitet wird, schafft. Wie in der Fig. 4 gezeigt ist, ist die Abschlußwand 44 des Kanalraums 24 ausgelegt, um das geschäumte Material zu sammeln, um es von dem Kanalraum 24 durch die Auslaßöffnung 52a auszubringen und um es zu dem letzten Verflüchtigungs-Kanalraum 28 durch die Übertragungsnut 52 zu übertragen. Die Übertragungsnut 52 schafft eine Übertragungs-Volumenkapazität, welche größer ist als das expandierte Volumen des übertragenen geschäumten Materials. Aus diesem Grund tritt das Material in eine teilweise gefüllte Übertragungsnut 52 ein und durchläuft sie, ohne irgendeinen Druckanstieg in der Übertragungsnut 52 zu erzeugen. Dementsprechend ist der Druck, der strömungsaufwärts von der nicht-druckerzeugenden Übertragungsnut 52 in dem gesammelten Material bei der Abschlußwand 44 erzeugt wird, nicht wesentlich größer, als der der erforderlich ist, um das Material aus dem Kanalraum 24 auszubringen. Die Koordination der Übertragungsvolumen-Kapazität der nicht-druckerzeugenden Übertragungsnut 52 mit der volumetrischen Verarbeitungsgeschwindigkeit mit anderen Verarbeitungsvariablen, welche vorstehend erwähnt wurden, ergibt eine nicht-druckerzeugende Scherzone, strömungsaufwärts von der Übertragungsnut 52 an der Abschlußwand 44 des Kanalraums 24, in dem eine relativ kleine, schnell rückzirkulierende Ansammlung von Material gesammelt wird, welche hohe Scherkräfte und konstante Oberflächenerneuerung erzeugt. Dadurch werden die Blasen aus flüchtigen Bestandteilen in dem Material zerrissen, wodurch der Schaum zusammenbricht und die flüchtigen Bestandteile in dem Kanalraum freisetzt, um sie durch die Vakuumvorrichtung V zu entfernen. Dieses Sammeln, Blasenzerreißen und Übertragen des Materials findet mit einem minimalen Druckanstieg in der Ansammlung statt, wodurch die Wiederauflösung der flüchtigen Bestandteile aus den Blasen in das Material minimiert wird.

Die nicht-druckerzeugende Übertragungsnut 52 schafft ebenso eine nicht-druckerzeugende Scherzone. Die Übertragungs- Volumenkapazität der Übertragungsnut 52 ist genügend groß, um eine schnelle Rotation des Materials in der Übertragungsnut 52 zu ermöglichen, wenn die Rotoroberfläche 20 hinter der Nut rotiert, wodurch ein weiteres Zusammenbrechen des Schaums, verursacht durch die Oberflächenerneuerung und das Zerreißen der Blasen, während des Übertragens hervorgerufen wird. Die durch das Zerreißen der Blasen in der Übertragungsnut 52 freigesetzten flüchtigen Bestandteile durchlaufen die Übertragungsnut und den Verflüchtigungs-Kanalraum und werden durch die Vakuumeinrichtungen V abgezogen. Ein weiterer Vorteil wird durch den minimalen Druck in der nicht-druckerzeugenden Scherzone geschaffen. Blasen aus flüchtigen Bestandteilen können weiterhin entstehen und wachsen während der schnellen Rotation des Materials in jeder der nicht-durckerzeugenden Scherzonen, was die Effizienz der Massenübertragung weiter erhöht. Des weiteren kann ein Anstieg der Zahl der Blasen (und der Oberfläche) stattfinden, wenn die Scherung eine Teilung der Blasen verursacht.

Nicht-druckerzeugende Scherzonen zusätzlich zu jenen in der Übertragungsnut 52 und an der Abschlußwand 44 werden durch die Einführung in einen oder mehrere Verflüchtigungs-Kanäle durch ein oder mehrere nicht-druckerzeugenden Scherelemente geschaffen. Ein Typ eines Scherelementes 92 ist in dem Kanalraum 24, wie in den Fig. 1, 2 und 4 gezeigt wird, angeordnet. Das Scherelement 92 ist rechteckig im Querschnitt und ist positioniert, um den glatten Fluß des geschäumten Materials an der Grundfläche 23b (Fig. 1) des Kanalraums 24 zu verhindern, indem er eine kleine schnell rückzirkulierende Ansammlung von Material strömungsaufwärts vor dem Scherelement 92 sammelt, wie dies durch einen kleinen Pfeil in Fig. 4 gezeigt wird, bis diese Materialansammlung groß genug ist, um das Scherelement 92 zu überlaufen, und seinen Fluß bis zur Abschlußwand 44 fortzusetzen. Die Geometrie des Scherelementes 92 ist mit der Geometrie des Verflüchtigungs-Kanalraumes und weiterhin mit der volumetrischen Fließgeschwindigkeit und Rotorgeschwindigkeit koordiniert, so daß die Querschnittsfläche, die für den Fluß des geschäumten Materials nach dem Scherelement 92 zur Verfügung steht, größer ist als diejenige, die jeweils von dem Material in Anspruch genommen wird. Dadurch wird eine Scherung im Material erzeugt, um die Blasen ohne bedeutenden Druckanstieg in dem Material zu zerreißen, so daß die erneute Lösung der flüchtigen Bestandteile in dem Material minimal ist.

Ein weiteres Scherelement 92 ist in dem Verflüchtigungs-Kanalraum 28 (Kanal 27) positioniert, um eine zusätzliche nicht unter Druck stehende Scherzone in diesem Kanalraum zu schaffen (Fig. 1, 3 und 4). Die Fig. 1 bis 4 zeigen ein einzelnes Scherelement in jedem Kanalraum, aber es können auch mehr als ein Scherelement in jedem Kanalraum angeordnet werden, und es sind auch andere geometrische Formen möglich. Die Fig. 5a und 5b zeigen z. B. drei nicht-druckerzeugende Scherelemente 94a, 94b und 94c, die sich radial in den Kanalraum 24 erstrecken, um die glatte Strömung des geschäumten Materials zu verhindern, und zwar an verschiedenen Seiten des Kanales, wodurch eine schnell rückzirkulierende Materialansammlung erzeugt wird, welche sich strömungsaufwärts von jedem Scherelement ansammelt (angezeigt durch die kleineren Pfeile in Fig. 5b), wodurch eine Scherung zum Zerreißen der Blasen und zur Freisetzung der flüchtigen Bestandteile erzeugt wird. Wenn mehr Matrerial in jede Scherzone geführt wird, verläßt etwas Material die Zone, um zur nächsten Scherzone transportiert zu werden; z. B. das Material, das oberhalb des Scherelementes 94a geschert und gesammelt wird, wird zu der gegenüberliegenden Seite des Kanals nach dem Scherelement 94a transportiert und wird strömungsaufwärts von dem Scherelement 94b für ein weiteres Scheren gesammelt, usw., bis das Material weiterfließt und wird in der nicht-druckerzeugenden Scherzone an der Abschlußwand 44 gesammelt, wie dies vorstehend beschrieben wurde. Die geometrische Ausgestaltung der Scherelemente 94a, 94b, 94c ist ebenfalls ausgelegt, um eine für den Materialfluß zur Verfügung stehende Querschnittsfläche nach jedem Element zu schaffen, welche größer als die von dem Material in Anspruch genommene ist, so daß Scherung ohne einen nennenswerten Anstieg des Drucks in dem Material erzeugt wird. Eine weitere Form eines nicht-druckerzeugenden Scherelementes ist in Fig. 6a und 6b dargestellt. Das Scherelement 96 erstreckt sich radial in den Kanal 23 und ist so profiliert, daß es eng mit dem Querschnittsprofil des Kanals übereinstimmt. Umfangsnuten 96a sind in den Teilen des Scherelementes 96 gebildet, welche den Seitenwänden 23a des Kanals zugewandt sind. Die Summe der Querschnittsflächen dieser Nuten ist so ausgelegt, daß sie größer als die Fläche ist, die jeweils von dem Materialfluß nach dem Scherelement 96 in Anspruch genommen wird. Dadurch wird das Material strömungsaufwärts vor dem Scherelement 96 als schnell rückzirkulierende Materialansammlung gesammelt, wobei eine Scherung in dem Material erzeugt wird. Wenn mehr Material in die Scherzone eintritt, wird etwas Material von den rotierenden Seitenwänden 23a durch die Nuten 96a nach dem Scherelement 96 mittransportiert. Aufgrund der für den Materialfluß hinter dem Scherelement 96 zur Verfügung stehenden Querschnittsfläche kann eine wirkungsvolle Scherung ohne einen wesentlichen Druckanstieg im Material eingeleitet werden.

Die Einführung der zusätzlichen nicht-druckerzeugenden Scherzonen in der Verflüchtigungsstufe, welche durch die nicht-druckerzeugenden Scherelemente gegeben ist, wie vorstehend beschrieben, kann eine höchst wirkungsvolle Befreiung von flüchtigen Bestandteilen bei bestimmten Materialien ergeben. Diese Elemente sind besonders wirkungsvoll, wenn Viskose, viskoelastische Materialien verarbeitet werden, welche höchst stabile Schäume bilden, die eine hohe Schergeschwindigkeit für einen wirkungsvollen Zusammenbruch des Schaums erfordern.

Im Betrieb tritt das Material, welches die flüchtigen Bestandteile enthält, mit einer kontrollierten Geschwindigkeit und mit einem Temperatur- und Druckniveau in die Verflüchtigungsstufe ein, welche durch die Querschnittsgröße der Einlaßöffnung 50b der Stufe bestimmt wird, welche präzise durch die Kontrollvorrichtung 84 (Fig. 2 und 4) kontrolliert wird. Normalerweise wird das Material der Verflüchtigungsstufe zugeführt und in Form eines im wesentlichen kontinuierlichen Strangs durch die Stufe transportiert. Wenn jedoch Materialien mit geringerer Elastizität bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten verarbeitet werden, kann ein kontinuierlicher Strang nicht geformt werden. Ziemlich diskontinuierliche "Klumpen" von Material können geformt werden, wenn die schnell rotierenden Kanaloberflächen Teile des Materials vom Einlaß hinweg fördern, wodurch der Strang unterbrochen wird. Wenn das Material in den Kanalraum 24 der Stufe eintritt, erfährt das erhitzte, unter Druck stehende Material einen plötzlichen Abfall im Druck und unterliegt einer schnellen Expansion im Volumen, da die flüchtigen Bestandteile, die im nun überhitzten Material verdampfen, Blasen überall in dem Volumen des Materials erzeugen. Weil der erste Verflüchtigungs-Kanalraum eine Verarbeitungs-Volumenkapazität ergibt, welche größer ist als das expandierte Volumen des geschäumten Materials, ist diese Blasenerzeugung und das Blasenwachstum im wesentlichen unbehindert und bleibt im wesentlichen unbehindert, da das Material unter dem Vakuum im wesentlichen in Art einer Pfropfströmung vorwärts transportiert wird. Dadurch kann eine effektive Blasenerzeugung und ein Blasenwachstum weiter auftreten, wenn das geschäumte Material zu der Abschlußwand 44 zum Sammeln, Scheren und Ausbringen von dem Kanalraum 24 durch die Einlaßöffnung 52a transportiert wird. Die Koordination des Materialvolumens, welches in den Kanalraum eintritt (die volumetrische Verarbeitungsgeschwindigkeit) und die Verarbeitungs-Volumenkapazität des Kanalraums mit anderen Verarbeitungsvariablen, welche vorstehend beschrieben wurden, erlaubt dem geschäumten Material ein Volumen anzunehmen, welches kleiner als die Volumenkapazität des Kanalraums 24 ist, so daß das Material keinen wesentlichen Anstieg im Druck erfährt, wenn es vorwärts durch den Kanalraum bewegt wird, sondern frei ist, um in Abhängigkeit von der Temperatur und dem Vakuumdruck in dem Kanalraum im maximalen Grad aufzuschäumen. Im bevorzugten Betrieb ist der Fluß des geschäumten Materials bei dem nicht-druckerzeugenden Scherelement 92 behindert, so daß, sobald mehr Material sich dem Scherelement 92 nähert, eine rückzirkulierende Materialansammlung vor dem Scherelement 92 gebildet wird. Diese Rückzirkulation bewirkt eine Scherung in dem Material, um eine wirkungsvolle Oberflächenerneuerung und ein Blasenzerreißen zu fördern, aber ergibt keinen wesentlichen Druckanstieg in dem Material. Wenn mehr Material zu dem Scherelement 92 gefördert wird, überläuft das Material das Scherelement 92 und wird wieder in Art einer Propfströmung zu der Abschlußwand 44 transportiert.

An der Abschlußwand 44 wird das geschäumte Material als schnell rückzirkulierende Materialansammlung gesammelt, wodurch ein hoher Grad an Scherung in dem Material für die Oberflächenerneuerung und für das Blasenzerreißen erzeugt wird. Das Material wird aus dem Kanalraum 24 durch die Auslaßöffnung 52a ausgebracht und zum letzten Verflüchtigungs- Kanalraum 28 durch die Übertragungsnut 52 übertragen. Wie erwähnt, schafft die Übertragungsnut 52 (Fig. 4) eine Übertragungsvolumen- Kapazität, welche größer als das expandierte Volumen des geschäumen Materials ist, welches von dem Kanalraum 24 zu dem nächsten benachbarten Verflüchtigungs- Kanalraum 28 übertragen wird (Fig. 1 und 4). Es gibt deshalb keinen wesentlichen Druckanstieg in der Übertragungsnut 52, wenn das Material von dem Kanalraum 24 zum Kanalraum 28 gefördert wird. Dementsprechend ist der Druck, welcher vor der nicht-druckerzeugenden Übertragungsnut 92 in der rückzirkulierenden Materialansammlung an der Abschlußwand 44 erzeugt wird, nicht wesentlich größer als erforderlich ist, um das Material aus dem Kanalraum 24 auszubringen. Zusätzlich ergibt die nicht-druckerzeugende Übertragungsnut 52 eine Übertragungsvolumen-Kapazität, die groß genug ist, um eine schnelle Rotation des Materials in der Übertragungsnut 52 zu ermöglichen, da die Rotoroberfläche 20 hinter der Nut rotiert, durch Scherung eingeleitet wird und ein weiterer Zusammenbruch des Schaums während der Übertragung mit minimalem Druckanstieg in der Übertragungsnut 52 verursacht wird.

Dieser Zyklus, bei dem das Material während seiner pfropfartigen Passage durch den Verflüchtigungskanal einem Vakuum für ungehinderte Blasenentstehung und ungehindertes Blasenwachstum und einem nicht-druckerzeugenden Scheren und einer Oberflächenerneuerung für das Zerreißen der Blasen und für das Freisetzen der flüchtigen Bestandteile in den Scherzonen, sowie der Übertragung des Materials zum nächsten benachbarten Verflüchtigungs-Kanalraum durch eine nicht-druckerzeugende Übertragungsnut ausgesetzt wird, wodurch sich eine zusätzliche Scherzone ergibt, die sich in den Zwischen-Verflüchtigungs-Kanalräumen (vorstehend beschrieben) fortsetzt, soweit diese vorhanden sind, bis das Material in den letzten Verflüchtigungs-Kanalräumen 28 durch die Einlaßöffnung 52b (Fig. 3 und 4) eintritt.

Im Kanalraum 28 wird das Material durch die Rotation des Rotors 12 vorwärtstransportiert und einer Scherwirkung für das Zerreißen der Blasen am nicht-druckerzeugenden Scherelement 92 ausgesetzt, so daß sich das Material der Abschlußwand 44 des letzten Verflüchtigungs-Kanalraums 28 nähert, um gesammelt aus der Verflüchtigungsstufe durch die Übertragungsnut 56 (Fig. 4) ausgebracht zu werden, welche die Auslaßöffnung 56a der Stufe darstellt. Die Übertragungsnut 56 ist keine nicht-druckerzeugende Übertragungsnut. Dadurch wird der Druck, bei welchem das Material aus der Verflüchtigungsstufe ausgebracht wird, teilweise durch die Querschnittsgröße der Auslaßöffnung 56a bestimmt, und kann präzise durch eine Kontrollvorrichtung (nicht dargestellt) kontrolliert werden, die an der Einlaßöffnung des nächsten strömungsabwärts gelegenen Kanalraums (nicht dargestellt) positioniert ist, und zwar in einer ähnlichen Weise, wie dies vorstehend für die Kontrollvorrichtung 84 (Fig. 2) beschrieben wurde. Dementsprechend bleibt die Auslaßöffnung 56a während des Betriebes vollständig mit Material gefüllt und ergibt eine Material-Barriere, welche als Vakuumdichtung an der Auslaßöffnung der Verflüchtigungsstufe wirkt, und zwar in einer Weise, die ähnlich derjenigen ist, wie für die Einlaßöffnung 50b beschrieben. Die Auslaßkontrollvorrichtung kann auch verwendet werden, um die Größe der rückzirkulierenden Materialansammlung an der Abschlußwand 44 des Kanalraums 28 zu kontrollieren.

Wenn die Auslaßöffnung 56a während des Betriebes im wesentlichen mit Material gefüllt ist, wird Druck in der rückzirkulierenden Materialansammlung, welche an der Abschlußwand 44 des letzten Verflüchtigungs-Kanalraums 28 gesammelt wird, erzeugt, wobei ein weiterer Zusammenbruch von Blasen hervorgerufen wird, die in dem Material verblieben sind, und zwar durch die erneute Lösung der übriggebliebenen flüchtigen Bestandteile in dem Material. Der erzeugte Druck trägt ebenso zum Ausbringen des Materials von der Verflüchtigungsstufe durch die relativ enge Öffnung der Auslaßöffnung 56a bei.

Die besonderen Vorteile einer Verflüchtigungsstufe gemäß der vorliegenden Erfindung können im Zusammenhang mit den folgenden Beispielen besser verstanden werden. Testläufe wurden durchgeführt, bei denen die Effizienz (oder der Wirkungsgrad) einer Verarbeitungsvorrichtung mit druckerzeugenden Übertragungsnuten und mit nicht-druckerzeugenden Übertragungsnuten unter verschiedenen Verfahrensbedingungen verglichen wurde, und wobei verschiedene Materialien in der Verarbeitungsvorrichtung behandelt wurden. Unter den verarbeiteten Materialien war:

Verarbeitetes Material
Entfernte flüchtige Bestandteile
Polystyrol
Styrol, Ethylbenzol
Styrol-Acrylnitril (SAN)-Copolymerisat	Styrol, Acrylnitril
Polyethylen (mit geringer Dichte) @	(LDPE)-Copolymere	Comonomere

Die Parameter des Testbetriebs-Bereiches der Verarbeitungsvorrichtung waren folgende:

Verarbeitungsvorrichtung
Strömungsgeschwindigkeit:
22,6-90,7 kg/h (50-200 lb/hr)
Rotorgeschwindigkeit:	20-200 min^-1
Druck des Vakuums:	1-760 mm Hg
Verarbeitungstemperatur:	176,6-288°C (350-550°F)

Zuführung
Materialtemperatur:
176,6-288°C (350-550°F)
Konzentration der flüchtigen Bestandteile:	40 ppm-10%
Viskosität (bei Zuführtemperatur):	1-400 MFI

Produkt
Materialtemperatur:
176,6-288°C (350-550°F)
Konzentration der flüchtigen Bestandteile	10 ppm-1%
Viskosität (bei Austrittstemperatur):	1-400 MFI

Es wurde beobachtet, daß die geprüften Materialien sich unter Vakuum in der Verflüchtigungsstufe um das ein- bis fünffache ihres Zuführvolumens ausdehnten. Die Materialien, die Parameterbereiche und die Verarbeitungsvorrichtungs- Dimensionen, die oben und in den Beispielen aufgeführt sind, sollen dazu dienen, die erreichbare Effizienz mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu illustrieren und sollen nicht als begrenzende Werte angesehen werden. Die Ergebnisse dieser Testläufe sind in den Beispielen 1 bis 4 nachstehend beschrieben und in den Fig. 7 bis 10 gezeichnet.

Beispiel 1

Eine Rotations-Verarbeitungsvorrichtung des vorstehend beschriebenen Typs wurde verwendet, um Polystyrol zu verarbeiten, welches Styrol und Ethylbenzol als Verunreinigungen enthielt, und zwar mit einer anfänglichen Konzentration der flüchtigen Bestandteile, C_o von 2.612 ppm, 2.673 ppm und 3.217 ppm. Die Verarbeitungsvorrichtung beinhaltete einen Rotor, der einen Radius R_d (wie in Fig. 2) von 95,25 mm (3.15 in) aufwies und eine einzelne Verflüchtigungsstufe mit fünf Verflüchtigungs-Kanälen trug, welche jeweils eine Breite W (wie in Fig. 1) von 7,46 mm (0.6875 in) hatten und eine Pumpstufe mit einem Kanalraum, welcher eine Breite W von 6,35 mm (0.25 in) aufwies. Der Radius R_S der Kanalraumgrundfläche (wie in Fig. 2) der Verflüchtigungskanäle war 53,98 mm (2,125 in), der des Pumpkanals war 66,68 mm (2.625 in). die Zuführgeschwindigkeit wurde durch einen Extruder kontrolliert, der das Material der Einlaßöffnung der Verflüchtigungsstufe mit einer Zwangszuführung mit 45,36 kg/h (100 lb/hr) zuführte. Die Temperatur des Materials wurde bei 232,2°C (450 Grad Fahrenheit) gehalten. Eine Vakuumeinrichtung wurde verwendet, um die flüchtigen Bestandteile aus der Verflüchtigungsstufe abzuziehen und um ein Vakuum P_v in der Stufe von 5-12 mm Hg aufrechtzuerhalten.

Die anfänglichen Testserien wurden mit engen, druckerzeugenden Übertragungsnuten als Ersatz für die nicht-druckerzeugenden Übertragungsnuten der vorliegenden Erfindung gefahren. Dadurch war es dem Material ermöglicht, zu schäumen, aber es wurde bei jeder Abschlußwand und in den Übertragungsnuten Druck eingeleitet, was zumindest zu einer teilweisen Wiederauflösung der getrennten flüchtigen Bestandteile an einigen Punkten in der Verflüchtigungsstufe führte und die Effizienz (oder den Wirkungsgrad) der Stufe, wie in Fig. 7 gezeigt, herabsetzte. Die Übertragungsnuten in der Verflüchtigungsstufe hatten eine durchschnittliche radiale Höhe von 19,95 mm (0.75 in) und eine durchschnittliche Nutbreite W_t (wie in Fig. 4) von 17,46 mm (0.6875 in); der Winkel Φ wie in Fig. 4 war 30 Grad. Die Effizienz der Trennung E′_f (=1-C_f/C_o), wobei C_f die Endkonzentration der flüchtigen Bestandteile und C_o die Anfangskonzentration der flüchtigen Bestandteile ist) bei verschiedenen Rotationsgeschwindigkeiten ist als unterbrochene Linie in Fig. 7 gezeichnet.

Die Verarbeitungsvorrichtung wurde dann geändert, um nicht- druckerzeugende Übertragungsnuten in der Verflüchtigungsstufe gemäß der vorliegenden Erfindung zu schaffen. Die Dimensionen der Verflüchtigungs-Kanalräume blieben unverändert. Testläufe wurden mit nicht-druckerzeugenden Übertragungsnuten von W_t = 20,63 mm (1.8125 in), 47,62 mm (1.875 in), 41,27 mm (1,625 in) und 38,10 mm (1.5 in) entsprechend durchgeführt. Die durchschnittliche radiale Höhe der Nuten war 17,15 mm (0.675 in) und wurde dann zu 23,8 mm (0.9375 in) verändert, wodurch sich Übertragungsnuten von ungefähr dem Doppelten der Querschnittsfläche oder größer ergaben. Als die radiale Höhe 23,8 mm (0.9375 in) war, wurden nicht-druckerzeugende Scherelemente (vorstehend beschrieben) in die ersten vier Verflüchtigungs-Kanäle eingebracht. Der Winkel der Übertragungsnut Φ war wieder 30°. Die anfängliche Konzentration der flüchtigen Bestandteile war 2352 ppm, als die Übertragungsnuten mit 17,15 mm radialer Höhe verwendet wurden, und 2322 ppm mit einer Höhe von 23,8 mm. Die Trenneffizienz E′_f bei verschiedenen Rotationsgeschwindigkeiten ist als durchgehende Linie in Fig. 7 gezeichnet.

Beispiel 2

Die vorstehend bei Beispiel 1 beschriebene Verarbeitungsvorrichtung wurde verwendet, um den Effekt der Variation des Vakuumdrucks auf die Effizienz der Trennung bei konstanter Rotorgeschwindigkeit von 60 min^-1 zu bestimmen. Polystyrol (wie in Beispiel 1) mit einer anfänglichen Konzentration der flüchtigen Bestandteile von 3217 ppm wurde verarbeitet, wobei die druckerzeugenden Übertragungsnuten, welche in Beispiel 1 beschrieben sind, verwendet wurden. Bei Verwendung der niedrigeren (radiale Höhe gleich 17,15 mm (0.675 in)) nicht-druckerzeugenden Übertragungsnuten waren C_o des Materials 2352 ppm, als die tieferen Nuten (23,80 mm) mit nicht-druckerzeugenden Scherelementen verwendet wurden, war C_o 2322 ppm. Beide Typen der nicht-druckerzeugenden Übertragungsnuten sind in Beispiel 1 beschrieben. Der Vakuumdruck in der Verflüchtigungsstufe wurde von ungefähr 5 bis 760 mm Hg variiert. Alle anderen Bedingungen waren dieselben wie die, die in Beispiel 1 beschrieben sind. Die Trenneffizienz, ausgedrückt als dimensionsloses Konzentrationsverhältnis = C_f/C_o (Endkonzentration/ Anfangskonzentration der flüchtigen Bestandteile) ist in Fig. 8 aufgetragen. Wie in Fig. 7 und 8 gesehen werden kann, ist die Trenneffizienz trotz der niedrigen Anfangskonzentration bei unterschiedlichen Vakuumdrücken und Rotorgeschwindigkeiten stark verbessert, wenn die nicht-druckerzeugenden Transportnuten der vorliegenden Erfindung verwendet werden, wodurch Scherzonen in der Verflüchtigungsstufe geschaffen werden, welche ein Zerreißen der Blasen und ein Befreien der flüchtigen Bestandteile ohne wesentliche Drucksteigerung bewirken. Die Verbesserung ist besonders dramatisch bei den getesteten niedrigen Rotorgeschwindigkeiten und Vakuumdrücken. Wie in Fig. 7 zu sehen, ist die Trenneffizienz bei Verwendung von druckerzeugenden Übertragungsnuten bei niedrigen Rotorgeschwindigkeiten um 0,37 bis 25 min^-1 sehr niedrig und nähert sich einem Maximum von 0,7 bis 150 min^-1. Bei Änderung der Verarbeitungsvorrichtung, um nicht-druckerzeugende Transportnuten gemäß der vorliegenden Erfindung zu verwenden, ist die Trenneffizienz wesentlich verbessert und bleibt bei ungefähr 0,75 bei allen getesteten Rotorgeschwindigkeiten nahezu konstant. Diese Verbesserung kann besonders dann wichtig sein, wenn scherungsempfindliche Materialien von flüchtigen Bestandteilen befreit werden sollen, die nun bei geringeren Rotorgeschwindigkeiten entsprechend verarbeitet werden können. Zusätzlich kann für viele andere Materialien das Absenken der Rotorgeschwindigkeit eine wesentliche Einsparung des Energieverbrauches mit keinem wesentlichen Effekt auf die Effizienz der Trennung der flüchtigen Bestandteile bewirken. In Fig. 8 nähert sich bei niedrigen Vakuumdrücken einem konstanten Minimum von ungefähr 0,4 (E′_f = ungefähr 0,6), wenn druckerzeugende Übertragungsnuten verwendet werden. Die Verwendung von nicht-druckerzeugenden Nuten verringert wesentlich und erreicht bei 6 mm Hg Druck ungefähr 0,24 (E′_f = ungefähr 0.76). Des weiteren zeigt kein konstantes Minimum bei denselben niedrigen Vakuumdrücken, was bedeutet, daß niedrigere Endkonzentrationen der flüchtigen Bestandteile erreicht werden können, falls dies gewünscht ist.

Beispiel 3

Die Wirkung der Viskosität des der Verarbeitungsvorrichtung zugeführten Materials auf die Trenneffizienz bei unterschiedlichen Rotorgeschwindigkeiten wurde getestet, indem die Verarbeitungsvorrichtung von Beispiel 1 mit nicht- druckerzeugenden Übertragungsnuten verwendet wurde, um Comonomere aus LDPE-Copolymeren zu entfernen. Zwei ähnliche Zusammensetzungen wurden verarbeitet, Zusammensetzung A mit einer Viskosität von 2 MFI (C_o = 3460 ppm) und Zusammensetzung B mit einer Viskosität von 400 MFI (C_o = 8400 ppm). Wie in Fig. 9 gezeigt wird, ist die Trenneffizienz E′_f ungefähr 0,99 für das geringer viskose Copolymer B und reicht von 0,60 bis 0,83 für das höher viskose Copolymer A. Die relativ hohe Trenneffizienz für das hoch viskose Copolymer, insbesondere bei hohen Rotorgeschwindigkeiten, wurde trotz einer niedrigeren Anfangskonzentration der flüchtigen Bestandteile erreicht. So ist, wie in Fig. 9 gesehen werden kann, eine höchst wirkungsvolle Entfernung von flüchtigen Bestandteilen sowohl für hoch als auch für niedrig viskose Materialien erreichbar, wenn die erfindungsgemäße Verarbeitungsvorrichtung verwendet wird.

Beispiel 4

Fig. 10 beschreibt die Wirkung auf die Trenneffizienz E′_f, wenn die Verarbeitungsgeschwindigkeit von SAN-Copolymer in der Verarbeitungsvorrichtung gemäß Beispiel 1 verarbeitet wird, wobei nicht-druckerzeugende Übertragungsnuten verwendet werden. Es werden nur sehr kleine Änderungen der Effizient für Verarbeitungsgeschwindigkeiten von 45,35 kg/h (100 lb/hr), 64,86 kg/h (143 lb/hr) und 89,81 kg/h (198 lb/hr) festgestellt. Somit kann die Verarbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zur Verarbeitung von Materialien in einem weiten Bereich von Verarbeitungsgeschwindigkeiten verwendet werden, vorausgesetzt, daß die volumetrische Verarbeitungsgeschwindigkeit des geschäumten Materials, welches durch die Übertragungsnuten übertragen wird, kleiner ist, als die Übertragungsvolumen- Kapazität der Nuten.

Die vorstehenden Beispiele und Fig. 7 bis 10 zeigen deutlich die Vielseitigkeit und die Effizienz der erfindungsgemäßen Verarbeitungsvorrichtung.

Die Fig. 11 bis 20 zeigen eine besonders bevorzugte Mehrstufen-Rotations-Verarbeitungsvorrichtung, welche die neue, verbesserte Verflüchtigungsstufe enthält. Wie in Fig. 11 gezeigt ist, trägt der Rotor 212 eine Vielzahl von ringförmigen Kanälen, die von der Abdeckfläche 218 des Gehäuses 216 umschlossen werden, um Kanalräume zu bilden, die so angeordnet sind, daß sich mehrere Stufen in der Verarbeitungsvorrichtung ergeben, um unterschiedliche Verarbeitungsfunktionen zu erfüllen. Der Verarbeitungskanal 222, der mit dem Kanal 221 gebildet wird, ergibt die Zuführstufe, welche dafür ausgelegt ist, flüssiges Material, das der Verarbeitungsvorrichtung zugeführt wird, aufzunehmen. Die Verflüchtigungs-Kanalräume 224, 226 und 228, die mit den Kanälen 221, 225 und 227 entsprechend gebildet werden, ergeben die erste Verflüchtigungsstufe.

Die Verflüchtigungs-Kanalräume 232, 234, 236, welche mit den Kanälen 231, 233 und 235 gebildet werden, ergeben die zweite Verflüchtigungsstufe. Der Kanalraum 230 (Kanal 229) bildet eine Mischstufe, welche die Verflüchtigungsstufen voneinander trennt.

Der Kanalraum 238 (Kanal 237) bildet eine Pumpstufe, während der Kanalraum 240 (Kanal 239) außerhalb des Kanalraums 238 eine Homogenisierungsstufe bildet.

Wie schematisch in Fig. 12 dargestellt, sind die Kanalräume durch Material-Übertragungsnuten verbunden (welche in der Abdeckfläche 218 des Gehäuses 216 gebildet sind), die so angeordnet sind, daß das in einem Kanalraum verarbeitete Material zu einem weiteren Kanalraum für die weitere Verarbeitung übertragen werden kann. Die Übertragungsnuten und die Einlaß- und Auslaßöffnungen, die hiermit verbunden sind, können direkt in der Abdeckfläche gebildet werden. Alternativ dazu können sie wie auch die Blockierelemente, die nachstehend beschrieben werden, durch eine oder mehrere bewegliche Übertragungsplatten gebildet werden, welche mit dem Gehäuse 216 verbunden sind, wie dies in der US-PS 42 27 816 beschrieben ist.

In der in Fig. 11 dargestellten Verarbeitungsvorrichtung steht die erste Verflüchtigungsstufe mit einer Vakuumeinrichtung 276 durch die Öffnung 217 im Gehäuse 216 in Verbindung. Die Öffnung 217 erstreckt sich über die benachbarten Verflüchtigungs-Kanalräume 224, 226 und 228. Die bevorzugte Positionierung der Vakuumeinrichtung 276 über dem Umfang der Kanalräume ist am deutlichsten in den Fig. 12, 14, 15 und 16 gezeigt. Die Vakuumeinrichtung 276 steht des weiteren mit einer Vakuumquelle (nicht dargestellt) durch die Öffnung 275 in Verbindung, um die Kanalräume der Verflüchtigungsstufe zu evakuieren. Die Vakuumeinrichtung 276 kann außerdem mit einer Vakuum- Meßeinrichtung (nicht dargestellt) durch die Öffnung 277 in Verbindung stehen. Eine zweite Vakuumeinrichtung 276 steht ebenfalls in gleicher Weise mit der zweiten Verflüchtigungsstufe in Verbindung, wie dies in den Fig. 11 und 12 dargestellt ist. Die Verflüchtigungsstufen können den gleichen oder einen unterschiedlichen Vakuumdruck aufweisen.

Wie in Fig. 11 gezeigt ist, ist die Oberfläche 220 des Rotors 212 von der Abdeckfläche 218 des Gehäuses 216 durch einen engen Spalt 219 getrennt. Dieser enge Spalt jedoch ist normalerweise selbst nicht ausreichend, um eine Vakuumleckage in den Verflüchtigungsstufen zu verhindern. Dementsprechend sind die Rotoroberflächen 220 zwischen Kanälen mit unterschiedlichem Druckniveau mit Dichteinrichtungen versehen, wie die Vakuumdichteinrichtungen 278, welche in Fig. 11 zwischen den Kanälen 221 und 223, 227 und 229, 229 und 231 dargestellt ist, sowie zwischen den Kanalräumen 235 und 237. Zusätzliche Dichtungen 279 (Fig. 11) sind an den Enden des Rotors und zwischen den Kanalräumen 237 und 239 angeordnet, um die Leckage des flüssigen Materials über der Rotoroberfläche 220 zu kontrollieren. Diese Dichtungen sind vollständiger in der vorstehend genannten US-PS 43 00 842 beschrieben. Es ist keine Dichtung zwischen den Kanalräumen jeder Verflüchtigungsstufe dargestellt, kann aber, falls gewünscht, vorgesehen werden.

Umfangsrippen 280 (Fig. 11 und 12) sind mit dem Gehäuse 216 verbunden und am Rand der Verflüchtigungsstufe angeordnet, um ein Verstopfen der Vakuumleitung zu verhindern. Temperaturkontrolleinrichtungen 282, die in Fig. 11 dargestellt sind, sind eine Reihe von Kammern, wie für die Temperaturkontrolleinrichtungen 82 (wie in Fig. 1 beschrieben ist), durch welche Wärmeübertragungsflüssigkeit in bekannter Weise zirkulieren kann, um die Kanalraumwände der Verarbeitungseinrichtung zu erwärmen oder zu kühlen, um eine Kontrolle der Temperatur des Materials während der Verarbeitung zu ermöglichen. Die Abdeckfläche kann ebenfalls mit einer ähnlichen Temperaturkontrolleinrichtung (nicht dargestellt) versehen werden, wenn dies gewünscht wird. Fig. 13 zeigt den Kanalraum 222 der Einführungsstufe. Der Kanalraum 222 beinhaltet eine Einlaßöffnung 248, eine Auslaßöffnung 250a und ein Blockierelement 241, welches die Abschlußwand 242 für den Kanalraum 222 ergibt. Die Abschlußwand 242 ist von der Einlaßöffnung 248 um den größeren Teil der Umfangsentfernung über dem Kanalraum getrennt und ist nahe der Auslaßöffnung 250a angeordnet. Im Betrieb wird flüssiges Material durch Schwerkraft oder durch Zwangszuführung der Verarbeitungsvorrichtung durch die Einlaßöffnung 248 zugeleitet und wird in den Kanal 221 aufgenommen. Das Material wird durch die rotierenden Wände 221a des Kanals 221 gegen die Abschlußwand 242 (Fig. 11) geschleppt. Der Hauptteil des Materials wird durch die Abschlußwand festgehalten, so daß eine Relativbewegung zwischen dem zurückgehaltenen Hauptteil des Materials und dem an den rotierenden Wänden 221a des Kanals anliegenden Material entsteht. Diese Relativbewegung führt zu einem Anstieg der Temperatur und des Drucks in dem Material, wenn es sich der Abschlußwand 242 nähert, wie dies in der zuvor genannten US-PS 41 94 841 beschrieben ist. An der Abschlußwand 242 wird das Material zum Ausbringen durch die Auslaßöffnung 250a gesammelt und mittels einer Übertragungsnut 250 (Fig. 12) zu der Verflüchtigungsstufe übertragen, welche die Auslaßöffnung 250a für den Kanalraum 222 und die Einlaßöffnung 250b für den Kanalraum 224 bildet, welcher der erste Kanalraum der ersten Verflüchtigungsstufe ist, wie dies in Fig. 12 und 14 dargestellt ist. Die Einlaßöffnung 250b, die in den Fig. 12 und 14 dargestellt ist, ist relativ eng im Querschnitt und erzeugt einen Druck- und Temperaturanstieg vor der Einlaßöffnung 250b im Kanalraum 222, wodurch eine komplette Füllung der Einlaßöffnung 250b erreicht und eine Vakuum- Leckage durch die Einlaßöffnung 250b verhindert wird. Des weiteren wird eine präzise Kontrolle der Einlaßtemperatur, des Einlaßdruckes und der Vakuumdichtung während des Betriebes erreicht, indem eine Einlaßkontrollvorrichtung 284 bei der Einlaßöffnung 250b der ersten Verflüchtigungsstufe vorgesehen wird (Fig. 14). Die Kontrollvorrichtung 284 kann so angeordnet sein, daß sie von außerhalb der Verarbeitungsvorrichtung einstellbar ist und die Einlaßöffnung 250b bis zu einem vorbestimmten Grad verengt, wie dies für die Kontrollvorrichtung 84 (Fig. 2) vorstehend beschrieben ist.

Die Fig. 11, 12, 14, 15 und 16 zeigen die erste Verflüchtigungsstufe, welche drei Verflüchtigungs-Kanalräume aufweist: Einen ersten Verflüchtigungs-Kanalraum 224, einen Zwischen-Verflüchtigungs-Kanalraum 226 und einen letzten Verflüchtigungs-Kanalraum 228. Die Geometrie jedes Verflüchtigungs- Kanalraumes ergibt eine Verarbeitungsvolumen- Kapazität, welche, wie vorstehend beschrieben, in Abstimmung mit den anderen Verarbeitungsvariablen gew 35062 00070 552 001000280000000200012000285913495100040 0002003433830 00004 34943ählt ist.

Jeder Verflüchtigungs-Kanalraum beinhaltet ein Blockierelement 243, das die Abschlußwand 244 für den Kanalraum bildet, um das Material für das Ausbringen aus dem Kanalraum zu sammeln. Die räumliche Anordnung jedes Blockierelementes 243 über dem Umfang der Verflüchtigungsstufe ist gewählt, um eine optimale konstruktive Auslegung für die Übertragungsnuten 252 und 254 zu erlauben. Wie erwähnt, können die Transportnuten und die Blockierelemente als bewegliche Übertragungsplatten ausgeführt werden. Da das Umfangsmaß der Übertragungsplatte von der Anordnung der damit verbundenen Blockierelemente und Übertragungsnuten abhängt, war in der Vergangenheit die Staffelungsdistanz der Blockierelemente in Umfangsrichtung, wenn diese von einzelnen Übertragungsplatten getragen wurden, auf ein Minimum beschränkt. Die bevorzugte Ausführungsform der ersten Verflüchtigungsstufe von Fig. 12 weist jedoch Blockierelemente 243 auf, die fortschreitend voneinander durch eine deutliche Winkeldistanz getrennt sind. Dieser Abstand oder diese Staffelung kann eine wesentliche Steigerung der Breite der Übertragungsnuten 252 und 254 ohne eine unerwünschten hohen Anstieg in der axialen Entfernung über die Rotoroberfläche 220 zwischen den Verflüchtigungskanälen ermöglichen, welche andererseits eine erhebliche Steigerung der axialen Länge des Rotors 212 ergeben kann. Dementsprechend wird die Kontrolle der Querschnittsflächen und damit die Kontrolle der Übertragungsvolumen-Kapazität der Übertragungsnuten 252 und 254 zumindest teilweise durch die Winkelstaffelung der Blockierelemente 243 bewirkt. So haben z. B. bei einer Rotations- Verarbeitungsvorrichtung mit einem Rotordurchmesser von 190,5 mm (7.5 in), einer axialen Rotoroberflächenbreite von 12,7 mm (0.5 in) zwischen den Verflüchtigungs- Kanälen und einer Winkelverlagerung von 33,5° zwischen den Blockierelementen die Übertragungsnuten, die in einem Winkel Φ (Fig. 4) von 30° zur Umfangsrichtung angeordnet sind, eine Breite W_t (Fig. 4) von 269,87 mm (1.625 in).

Der Strömungsumlenker 286 (Fig. 14, 15 und 16) ist am Umfang jedes Verflüchtigungs-Kanalraums vorgesehen, um Material zu der Grundfläche des Verflüchtigungs-Kanals umzulenken, um ein Verstopfen der Vakuumleitung zu minimieren. Die dargestellten Strömungsumlenker 286 sind Teil einer Strömungsumlenkeinheit 285 (Fig. 11), aber es können auch getrennte Strömungsablenker für jeden Verflüchtigungs-Kanalraum verwendet werden.

Wie in Fig. 16 gezeigt ist, beinhaltet der letzte Verflüchtigungs- Kanalraum 228 wahlweise ein nicht-druckerzeugendes Scherelement 292, welches in einer Weise wirkt, die ähnlich zu der der Scherelement 92 (Fig. 1 bis 4) ist, um eine zusätzliche nicht-druckerzeugende Scherzone für die Verflüchtigungsstufe zu schaffen. Scherelemente 292 können ebenfalls in den ersten und in den Zwischenkanalraum der Stufe angeordnet sein, und es kann auch mehr als ein Scherelement pro Kanalraum vorgesehen werden, wenn dies gewünscht ist.

Verhältnismäßig breite nicht-druckerzeugende Übertragungsnuten 252 und 254 verbinden die Kanalräume der ersten Verflüchtigungsstufe, wie dies in Fig. 12 gezeigt ist. Die Geometrie der Übertragungsnuten 252 und 254 ergibt Übertragungsvolumen-Kapazitäten, die in Abstimmung mit den anderen Verarbeitungsvariablen gewählt werden, wie dies vorstehend für die nicht-druckerzeugende Übertragungsnut 52 erläutert wurde.

Die relativ enge Übertragungsnut 256, die in Fig. 12 dargestellt ist, ergibt die Auslaßöffnung 256a für die erste Verflüchtigungsstufe und die Einlaßöffnung 256b für den Kanalraum 230 der Mischstufe. Die Übertragungsnut 256 ermöglicht die Kontrolle des Auslaßdruckes und der Vakuumdichtung der ersten Verflüchtigungsstufe. Eine präzise Kontrolle des Auslaßdruckes und der Vakuumdichtung während des Betriebes wird erreicht, indem eine Auslaßvolumen- Kontrollvorrichtung 288 bei der Einlaßöffnung 256 des Verarbeitungskanalraums 230 angeordnet wird, wie dies in Fig. 17 gezeigt ist. Die Auslaßvolumen-Kontrollvorrichtung 288 kann so angeordnet werden, daß sie von außerhalb der Verarbeitungsvorrichtung einstellbar ist und die Einlaßöffnung 256b bis zu einem vorbestimmten Grad verengt, wodurch sowohl der Auslaßdruck des Materials stromaufwärts von der Auslaßöffnung 256a als auch die Vakuumdichtung der Stufe kontrolliert wird.

Im Betrieb tritt flüssiges Material in den Verflüchtigungs- Kanalraum 224 der ersten Verflüchtigungsstufe bei der Einlaßöffnung 250b mit einer Temperatur und einem Druck ein, der durch die Geometrie der Einlaßöffnung 250b und durch die Einlaßvolumen-Kontrollvorrichtung 284 (Fig. 12 und 14) kontrolliert wird, und wird zu dem Grund des Kanals 223 durch den Strömungsumlenker 286 abgelenkt. Wenn das Material die strömungsabwärts gelegene Ecke des Strömungsumlenkers 286 (oder alternativ, wenn es in den ersten Verflüchtigungs-Kanalraum 224 durch die Einlaßöffnung 250b eintritt) wird es einem Vakuum ausgesetzt, das durch eine Vakuumquelle (nicht dargestellt) durch die Vakuumeinrichtung 276 erzeugt wird. Der plötzliche Druckabfall verursacht ein blitzartiges Schäumen in dem nun überhitzten Material, da die flüchtigen Bestandteile, welche in dem Material vorhanden sind, verdampfen, wodurch Blasen überall in dem Materialvolumen entstehen. Aufgrund der Abstimmung der Fließgeschwindigkeit des Materials, welches in den Kanalraum 224 eintritt und der Verarbeitungsvolumen-Kapazität des Kanalraums mit anderen Verarbeitungsvariablen, welche vorstehend beschrieben sind, erfährt das geschäumte Material keine wesentliche Scherung oder Druckanstieg, wenn es vorwärts durch den Kanalraum gefördert wird und ist frei dazu in der Lage, in Abhängigkeit von der Temperatur und dem Vakuumdruck in dem Kanalraum zu einem maximalen Grad aufzuschäumen.

An der Abschlußwand 244 wird das geschäumte Material gesammelt, um aus dem Kanalraum 224 durch die Auslaßöffnung 252a ausgebracht zu werden und wird zu dem Zwischen-Verflüchtigungs- Kanalraum 226 durch die nicht-druckerzeugende Übertragungsnut 252 gefördert. Die Koordination des Volumens des geschäumten Materials, welches in der ersten Verflüchtigungsstufe verarbeitet wird und die Übertragungsvolumen- Kapazität der Übertragungsnut 252 mit anderen Verarbeitungsvariablen, wie zuvor beschrieben, ergibt eine Ansammlung von geschäumtem Material, welches an der Abschlußwand 244 des Kanalraumes 224 gesammelt wird, welche eine relativ kleine, schnell rückzirkulierende Ansammlung ist, um eine hohe Scherung und eine konstante Oberflächenerneuerung zu erzeugen. Dadurch werden die Blasen aus den flüchtigen Bestandteilen in dem Material zerrissen, wodurch der Schaum zusammenbricht und die flüchtigen Bestandteile mit minimalem Druckanstieg in der Materialansammlung freigesetzt werden. Die Übertragungsnut 252 ergibt ebenfalls eine Übertragungsvolumen-Kapazität, die ausreichend ist, um eine schnelle Rotation des Materials in der Übertragungsnut 252 zu ermöglichen, da die Rotoroberfläche 220 hinter der Nut rotiert, wodurch ein weiterer Zusammenbruch des Schaums während der Übertragung verursacht wird. Etwas von der Wärme, welche mit dem Material verloren geht, wenn die flüchtigen Bestandteile verdampfen, kann ersetzt werden, da das geschäumte Material die Wände der Verarbeitungsvorrichtung berührt, welche durch die Temperaturkontrolleinrichtungen 282 entweder erwärmt oder gekühlt werden, wie vorstehend beschrieben ist. Des weiteren ergibt die viskose Dissipation in den Scherzonen eine weitere Erwärmung des Materials, da durch die Antriebswelle zugeführte Energie in Wärmeenergie umgewandelt wird. Dadurch kann die Temperatur des Materials kontrolliert und auf einer im wesentlichen konstanten Höhe gehalten werden.

Von der Übertragungsnut 252 tritt das Material in den Zwischen-Verflüchtigungs-Kanalraum 226 durch die Einlaßöffnung 252b (Fig. 12 und 15) ein, fließt unter dem Strömungsumlenker 286 vorbei, wird dem Vakuum ausgesetzt und wird vorwärts in einer Art Propfströmung zu der Abschlußwand 244 für nicht-druckerzeugendes Scheren und für das Ausbringen durch die Auslaßöffnung 254a gefördert. Das Material läuft in die nicht-druckerzeugende Übertragungsnut 254 (Fig. 12), wo es geschert wird, tritt in den letzten Verflüchtigungs-Kanalraum 228 durch die Einlaßöffnung 254b ein und strömt an dem Strömungsumlenker 286 (Fig. 16) vorbei. Das geschäumte Material wird durch den Kanalraum 228 in einer Art Propfströmung zu dem Scherelement 292 gefördert, wo sein Fluß behindert ist, so daß eine rückzirkulierende Materialansammlung vor dem Scherelement 292 gebildet wird, und zwar in einer Art und Weise, die ähnlich derjenigen ist, die für das Scherelement 92 (Fig. 1 bis 4) beschrieben ist. Eine Scherbeanspruchung wird in das Material in die Materialansammlung eingeleitet, wodurch die Blasen zerrissen werden und die flüchtigen Bestandteile freigesetzt werden, um durch die Vakuumeinrichtung 276 abgeführt zu werden. Wenn mehr Material zu dem Scherelement zugeführt wird, überläuft die Materialansammlung das Scherelement, um vorwärts zu der Abschlußwand 244 des letzten Verflüchtigungs-Kanalraumes 228 gefördert zu werden.

Wenn das Material durch und zwischen den Verflüchtigungs- Kanalräumen gefördert und übertragen wird, ist es fortgesetzt einem Vakuum unterworfen und erfährt keinen wesentlichen Anstieg im Druck. Dementsprechend entstehen weiterhin Blasen aus flüchtigen Bestandteilen in dem Material, Wachsen und Zerreißen wie zuvor beschrieben, bis das Material die Abschlußwand 244 des letzten Verflüchtigungs-Kanalraums 228 (Fig. 12 und 16) erreicht. Die durch das Zerreißen der Blasen freigesetzten flüchtigen Bestandteile werden durch die Vakuumeinrichtung 276 abgezogen, die mit allen Kanalräumen der ersten Verflüchtigungsstufe in Verbindung steht. An der Abschlußwand 224 des Kanalraumes 228 wird das Material zum Ausbringen aus der Verflüchtigungsstufe durch die Übertragungsnut 256 (Fig. 16) gesammelt, wobei die Übertragungsnut die Auslaßöffnung 256a aus der Stufe bildet.

Wie vorstehend beschrieben ist die Übertragungsnut 256 keine nicht-druckerzeugende Übertragungsnut. Der Druck, bei welchem das Material aus der Verflüchtigungsstufe ausgebracht wird, ist zum Teil durch den Querschnitt der Auslaßöffnung 256a bestimmt und kann präzise durch die Kontrollvorrichtung 288 (Fig. 17) kontrolliert werden, welche nachstehend beschrieben wird. Dementsprechend bleibt die Auslaßöffnung 256a im wesentlichen während des Betriebes vollständig mit Material gefüllt, um eine Vakuumdichtung bei der Auslaßöffnung der Stufe zu ergeben, wie dies vorstehend für die Auslaßöffnung 56a (Fig. 3 und 4) beschrieben ist. Wenn die Auslaßöffnung 256a der ersten Verflüchtigungsstufe im wesentlichen mit Material während des Betriebes gefüllt ist, wird ein Druck in dem Material erzeugt, welches an der Abschlußwand 244 des letzten Verflüchtigungs- Kanalraums 228 gesammelt wird, um ein weiteres Zusammenbrechen des Schaums zu bewirken, wie dies vorstehend für die Auslaßöffnung 56a (Fig. 3 und 4) beschrieben ist, und um das Material durch die relativ enge Auslaßöffnung 256a zur Übertragung durch die Übertragungsnut 256 (Fig. 12) von der Verflüchtigungsstufe zum Kanalraum 230 der Mischstufe (Fig. 17) auszubringen. Die erste Verflüchtigungsstufe, welche vorstehend beschrieben ist, hat drei Verflüchtigungs-Kanalräume, welche fünf nicht-druckerzeugende Scherzonen ergeben und durch zwei nicht-druckerzeugende Übertragungsnuten verbunden sind, aber es können mehr Kanalräume vorgesehen werden, entsprechend den Verarbeitungsbedingungen und dem zu verarbeitenden Material.

Der Kanalraum 230 der Mischstufe, der in Fig. 12 und 17 dargestellt ist, beinhaltet ein Blockierelement 245, welches die Abschlußwand 246 des Kanalraums ergibt. Die Abschlußwand ist von der Einlaßöffnung 256b um den größeren Teil der Umfangsentfernung über dem Kanalraum entfernt und ist nahe der Auslaßöffnung 258a angeordnet, welche durch die Übertragungsnut 258 entsteht. Im Betrieb wird das von flüchtigen Bestandteilen zu befreiende, im wesentlichen ungeschäumte Material, welches in den Kanalraum 230 eintritt, durch die rotierenden Wände des Kanals 222 zu der Abschlußwand 246 geschleppt. Der Hauptteil des Materials wird durch die Abschlußwand festgehalten, so daß die Temperatur unter Druck des Materials zunimmt, wenn es durch den Kanalraum läuft, und zwar in einer ähnlichen Weise wie dies für den Kanalraum 222 der Zuführstufe beschrieben ist. Wenn das Material weiterhin in Richtung der Abschlußwand geschleppt wird, entsteht eine starke Zirkulationsbewegung in dem Material, welches an der Abschlußwand gesammelt wird, die zu einem kräftigen Mischvorgang in dem Material führt. Die Übertragungsnut 258 (Fig. 12) ergibt die Auslaßöffnung 258a für den Kanalraum 230 und die Einlaßöffnung 258b für die letzte Verflüchtigungsstufe und kann von der gleichen oder von einer unterschiedlichen Geometrie sein wie die Übertragungsnut 250 (welche die Einlaßöffnung 250b für die erste Verflüchtigungsstufe ergibt), was von der Größe, welche für die rückzirkulierende Materialansammlung an der Abschlußwand 246 und dem Ausbringdruck, welcher für die Mischstufe gewählt wird, abhängt.

Wenn gewünscht, kann die Mischstufe modifiziert werden, um in den Kanalraum zusätzliches Material einzuführen und/oder Substanzen aufzunehmen, welche den Partialdruck der flüchtigen Bestandteile erniedrigen, welche in dem Material enthalten sind, bevor es in die nächste Verflüchtigungsstufe übertragen wird. Diese können dann vollständig an der Abschlußwand 246 des Kanalraums 230 mit dem Material, welches in den Kanalraum aus der Verflüchtigungsstufe eintritt, vermischt könnte in dem Mischkanal eine Mischstruktur und einen Zu- bzw. Abfluß beinhalten, welcher ähnlich ist wie diejenigen, welche in der vorgenannten US-PS 41 94 841 illustriert und beschrieben sind (Fig. 5 und Spalte 8, Zeile 60 bis Spalte 9, Zeile 11).

Wie erwähnt, beinhaltet die dargestellte Verarbeitungsvorrichtung zwei Verflüchtigungsstufen, welche durch eine Mischstufe getrennt sind, aber es können auch mehr oder weniger Stufe notwendig sein, was von dem verarbeiteten Material und der Konzentration und den Eigenschaften der darin enthaltenen flüchtigen Bestandteile abhängt.

Des weiteren kann jede Mischstufe mehr als einen Kanalraum aufweisen, oder es können alle Mischstufen fortgelassen werden.

Die Kanalräume und die Übertragungsnuten der aufeinanderfolgenden Verflüchtigungsstufen und die Mischstufen, die sie, falls vorhanden, trennen, sowie der erste entsprechende Kanalraum 232 und der Zwischen-Kanalraum 234 sowie die entsprechenden Verflüchtigungs-Übertragungsnuten 260 und 262 der letzten Verflüchtigungsstufe sind in ihren Merkmalen ähnlich wie die der bereits beschriebenen Gegenstücke. Die spezifische Geometrie jeder Stufe und die Verarbeitungsbedingungen in jeder Stufe ergeben jedoch die optimale Verarbeitungs-Effizienz für das Material, welches der Stufe zugeführt wird. Darum hat das Material, wenn es die Verarbeitungsvorrichtung durchlaufen hat und aus den aufeinanderfolgenden Verflüchtigungsstufen ausgebracht wird, eine fortschreitend geringere Konzentration von flüchtigen Bestandteilen. Die End-Verflüchtigungsstufe - in der dargestellten Verarbeitungsvorrichtung die zweite Verflüchtigungsstufe - kann einen letzten Kanalraum 236 (Fig. 12 und 18) aufweisen, der in der Gestaltung von dem letzten Kanalraum 228 der davor gelegenen ersten Verflüchtigungsstufe abweicht, indem das Blockierelement 269, welches die Abschlußwand 270 für den Kanalraum darstellt, vorzugsweise von der Einlaßöffnung 262b um ungefähr 270° oder weniger von dem Umfang des Verflüchtigungs-Kanalraumes entfernt ist. Dadurch können die Drücke, welche an der Abschlußwand 270 und an den Abschlußwänden der verbleibenden strömungsabwärts gelegenen Kanalräume der Verarbeitungsvorrichtung so vorgesehen werden, daß zumindest teilweise ausgeglichene Drücke in den strömungsaufwärts gelegenen Kanalräumen 222, 228 und 230 entstehen. Dieses Ausbalancieren der Drücke kann die Verformung der Welle und die Wellenlast wesentlich vermindern, wie dies in der erwähnten US-PS 42 27 816 beschrieben ist. Diese Positionierung der Abschlußwand des stromabwärts gelegenen Kanalraumes der Verarbeitungsvorrichtung kann ebenfalls eine entsprechende Position für den Auslaß der Pumpstufe ergeben, die nachstehend beschrieben ist.

Die Übertragungsnut 264, welche in Fig. 12 gezeigt ist, ergibt die Auslaßöffnung 264a für die letzte Verflüchtigungsstufe und die Einlaßöffnung 264b für eine im Außenbereich liegende Homogenisierungsstufe, welche durch den Kanalraum 240 gegeben ist. Die Auslaßöffnung 264a und die Übertragungsnut 264 sind relativ eng im Querschnitt und sind so ausgelegt, daß sie eine Kontrolle des Auslaßdrucks der End-Verflüchtigungsstufe ermöglichen, und zwar in einer ähnlichen Weise wie die Kontrolle, welche für die erste Verflüchtigungsstufe durch die Auslaßöffnung 256a und die Übertragungsnut 256 gegeben ist. Des weiteren wird eine präzise Kontrolle des Auslaßdrucks während des Betriebes durch eine Auslaßvolumen-Kontrollvorrichtung 290 (in Fig. 19 gezeigt) bei dem Einlaß 264b des Kanalraumes 240 mit der Homogenisierungsstufe gegeben. Alternativ dazu kann die Kontrollvorrichtung 290 irgendwo in der Übertragungsnut 256 positioniert werden. Die Auslaßvolumen-Kontrollvorrichtung 290 kann so ausgelegt sein, daß sie von außerhalb der Verarbeitungsvorrichtung eingestellt werden kann, und sie ist vorgesehen, um die Einlaßöffnung 264b bis zu einem vorbestimmten Grad zu verengen, und zwar in einer ähnlichen Weise wie dies bei der Kontrollvorrichtung 288 geschieht.

Der relativ enge Querschnitt der Übertragungsnuten 258 und 264 und die Kontrolle der Einlaß- und Auslaßdrücke der Verflüchtigungsstufe ergibt eine im wesentlichen vollständige Füllung der Übertragungsnuten 258 und 264, wodurch der Vakuumleckstrom durch die Einlaßöffnung 258b und die Auslaßöffnung 264a der End-Verflüchtigungsstufe kontrolliert wird.

Im Betrieb unterliegt das Material in der End-Verflüchtigungsstufe Perioden eines Durchlaufens der Verflüchtigungs- Kanalräume in Art einer Propfströmung und ist durch die Vakuumeinrichtung 276 einem Vakuum unterworfen (Fig. 11), um eine unbehinderte Entstehung und ein unbehindertes Wachstum von Blasen zu ermöglichen, und wird das Material in nicht-druckerzeugenden Scherzonen geschert, um die Blasen zu zerreißen, und zwar in einer Weise, die ähnlich der ist, die für die erste Verflüchtigungsstufe beschrieben ist, bis es die Abschlußwand 270 des letzten Verflüchtigungs-Kanalraums der Stufe (Fig. 18) erreicht. Im bevorzugten Betrieb wird jede nachgeordnete Verflüchtigungsstufe mit einer höheren Temperatur und mit einem niedrigeren Absolutdruck betrieben als die vorhergehende erste Verflüchtigungsstufe. Dieses stellt sicher, daß der Schäumungsmechanismus zur Befreiung des Materials von flüchtigen Bestandteilen in dem Material welches der End-Verflüchtigungsstufe zugeführt wird, trotz der geringeren Konzentration der flüchtigen Bestandteile auftritt. Wenn die Querschnittsfläche der Auslaßöffnung 264a der End-Verflüchtigungsstufe kontrolliert wird, wird genügend Druck in dem Material erzeugt, welches an der Abschlußwand 270 des letzten Verflüchtigungs-Kanalraums 236 gesammelt wird, um ein Zusammenbrechen des Schaums und ein Ausbringen des Materials durch die im wesentlichen gefüllte Auslaßöffnung 264a und Übertragungsnut 264 von der End-Verflüchtigungsstufe zu dem außenliegenden Kanalraum 240 der Homogenisierungsstufe zu unterstützen. Die End-Verflüchtigungsstufe, welche vorstehend beschrieben ist, hat drei Kanalräume, aber es können auch mehr oder weniger Kanalräume vorgesehen werden, und die Zahl der Kanalräume kann die gleiche sein oder anders sein als die der ersten Verflüchtigungsstufe.

Die Anordnung und die Vorteile eines außenliegenden Homogenisierungs- Kanalraums und eines Hochdruck-Pumpkanals innerhalb des Niederdruck-Homogenisierungskanals sind im Detail in der US-PS 44 11 532 beschrieben. Wie schematisch durch die größeren Pfeile in der Fig. 12 angezeigt ist, wird das in dem Verflüchtigungs-Kanalraum 236 verarbeitete Material zu dem außenliegenden Homogenisierungskanal 240 durch die Übertragungsnut 264 übertragen, welche quer läuft und zu dem Hochdruck-Pumpkanal 238 offen ist. Der Pumpkanal 238 ist ausgelegt, um genügend gefüllt zu sein und um hohe Drücke zu erzeugen, so daß ein Leckstrom des Materials von der Übertragungsnut 264 in den Kanalraum 238 minimal ist. Diese Anordnung der Homogenisierungs- und Pump-Kanalräume ergibt spezielle Vorteile bei der Minimierung des externen Leckstrompotentials, indem die Drücke, welche an dem äußeren Ende der Verarbeitungsvorrichtung erzeugt werden, gesenkt werden. Zusätzlich ergibt diese Anordnung eine im wesentlichen konstante Ausbringungsgeschwindigkeit und Ausbringungstemperatur und einen im wesentlichen konstanten Ausbringungsdruck für das Material, das aus der Verarbeitungsvorrichtung gepumpt wird, wie dies in der vorgenannten US-PS 44 11 532 beschrieben ist.

Wie Fig. 19 zeigt, beinhaltet der Kanalraum 240 der außenliegenden Homogenisierungsstufe ein Blockierelement 273, welches die Abschlußwand 274 für den Kanalraum ergibt. Die Abschlußwand ist vorzugsweise von der Einlaßöffnung 264b und dem größeren Teil der Umfangsentfernung über dem Kanalraum entfernt und ist nahe der Auslaßöffnung 266a, welche durch die Übertragungsnut 266 (Fig. 12) gegeben ist, angeordnet. Im Betrieb wird das von flüchtigen Bestandteilen zu trennende Material durch die rotierenden Wände des Kanalraumes 240 von der Einlaßöffnung 264b und der Kontrollvorrichtung 290 zu der Abschlußwand 274 gezogen. Der Hauptteil des Materials wird von der Abschlußwand gehalten, und zwar in ähnlicher Weise wie dies für den Kanalraum 222 der Zuführungssstufe und dem Kanalraum 230 der Mischstufe beschrieben wurde. Da weiterhin Material nach vorne zu der Abschlußwand gezogen wird, entsteht eine stark zirkulierende Bewegung in dem Material, das an der Abschlußwand gesammelt wird, woraus sich ein kräftiger Mischvorgang in dem Material ergibt. Dieser Vorgang liefert ein hoch qualitatives, einheitliches Produkt zum Übertragen zu der Pumpstufe, um aus der Verarbeitungsvorrichtung ausgebracht zu werden. Der Kanalraum 240 ist im Verhältnis zu dem Zuführ-, Misch- und Verflüchtigungs-Kanalraum eng ausgelegt, so daß er einen ausreichenden Druck in dem Material erzeugen kann, um das Ausbringen des Materials durch die Auslaßöffnung 266a für die Übertragung durch die Übertragungsnut 266 zum Pumpkanal 238 der Pumpstufe zu unterstützen.

Der Pumpkanal 238 (der in Fig. 20 dargestellt wird) ist ausgelegt, um als Preß- oder Pumpstufe für das Material zu dienen, welches in der Rotations-Verarbeitungsvorrichtung verarbeitet wurde und beinhaltet die Einlaßöffnung 266b und das Blockierelement 271, welches die Abschlußwand 272 für den Kanalraum bildet. Die Abschlußwand 272 ist vorzugsweise von der Einlaßöffnung 266b um den größeren Teil der Umfangsentfernung über dem Kanalraum entfernt und ist nahe der Auslaßöffnung 268 angeordnet, welche als Pumpenausgang für die Verarbeitungsvorrichtung dient. Der Kanal 237 des Kanalraumes 238 ist sehr eng im Verhältnis zu den anderen Verarbeitungskanalräumen der Verarbeitungsvorrichtung (Fig. 11) und ist ausgelegt, um einen hohen Druck in dem Material zu entwickeln, welches durch den Kanalraum zu der Abschlußwand 272 gefördert wird, und zwar in der Weise, wie dies im Detail in der zuvor genannten US-PS 41 94 841 beschrieben ist. Im Betrieb tritt das Material in den Pumpkanal durch die Einlaßöffnung 266b ein und wird durch die rotierenden Wände 237a des Kanals 237 mit einem graduellen Anstieg des Druckes über dem Umfang des Kanalraumes 238 zu der Abschlußwand 272 gezogen, wobei ein maximaler Druck an der Abschlußwand erreicht wird, wo es aus der Verarbeitungsvorrichtung durch die Auslaßöffnung 268 ausgebracht wird. Falls dies gewünscht wird, können Auslaß-Kontrolleinrichtungen, wie ein Ventil (nicht dargestellt) an der Auslaßöffnung 268 vorgesehen werden, um eine Kontrolle über das Ausbringen aus der Verarbeitungsvorrichtung und über die Verarbeitungsbedingungen im Kanalraum 238 zu ermöglichen, wie dies in der vorgenannten US-PS 44 11 532 beschrieben ist.

Obwohl die vorstehend beschriebene Verarbeitungsvorrichtung eine besonders bevorzugte Anordnung von Verarbeitungsstufen darstellt, sind andere Anordnungen möglich und liegen im Rahmen der vorliegenden Erfindung. Zum Beispiel kann eine Schmelzstufe vorgesehen werden, um die Zufuhr von getrennten Materialien zu der Verarbeitungsvorrichtung zum Befreien von teilchenförmigen Materialien zu ermöglichen. Die Mischstufe kann von dem Typ sein, der im Detail in der US- PS 43 89 119, welche vorstehend erwähnt wurde, beschrieben ist.

Sowohl die Verarbeitungsvorrichtung, welche in Fig. 1 bis 4 gezeigt wird, als auch die in Fig. 11 bis 20 gezeigte, verwendet Einlaß-Kontrollvorrichtungen, um eine präzise Kontrolle des Drucks am Eingang der Verflüchtigungsstufe zu ermöglichen, wie vorstehend beschrieben. Es können jedoch auch andere Einrichtungen zur Ermöglichung einer Kontrolle der Eingangsbedingungen verwendet werden. Fig. 21 zeigt z. B. eine schematische Darstellung einer Abdeckfläche 318 eines Gehäuses 316 einer Rotations-Verarbeitungsvorrichtung des vorstehend beschriebenen Typs. Fig. 21 zeigt die Bewegung des Materials in der Verflüchtigungsstufe mittels Pfeilen, wobei die Übertragungsnut mit 352 bezeichnet ist. Die unterbrochenen Linien werden verwendet, um die Beziehung der Verflüchtigungs-Kanalräume 324 und 328 zu der Abdeckfläche 318 zu zeigen. Ein Blockierelement 351 ist nahe der Einlaßöffnung 350b an der Verflüchtigungsstufe angeordnet, um zumindest teilweise den Materialfluß zu blockieren, welcher in den ersten Verflüchtigungs-Kanalräumen 324 eintritt und um einen Druckanstieg in dem Material beim Einlaß herbeizuführen. Das Blockierelement 351 ist mit dem Gehäuse 316 verbunden und kann so ausgelegt sein, daß es das Schleppen von etwas Material hinter das Blockierelement 351 durch die rotierenden Kanalraumoberflächen ermöglicht, entweder an der Kanalraumgrundfläche wie in Fig. 22 gezeigt oder an den Seitenwänden des Kanalraumes, und zwar in einer Weise, die der ähnlich ist, die für den Verteilblock der vorstehend genannten US-PS 43 29 065 ähnlich ist. Der Druckaufbau hinter dem Blockierelement 351 drängt Material in den Spalt 319 (Fig. 22) zwischen die Rotoroberfläche 320 und die Abdeckfläche 318, wie dies durch die Pfeile in Fig. 21 gezeigt wird. Die Rotation der Rotoroberfläche 320 drängt das Material in den Spalt 319 zu den Diagonalnuten 353, welche in der Abdeckfläche 318 gebildet sind, wo es gesammelt, durch die Bewegung der Rotorfläche 320 nach Diagonalnuten 353 geschert und durch die Bewegung der Rotoroberfläche 320 zu dem Kanalraum 324 gedrängt wird. Der Druckaufbau hinter dem Blockierelement 351 und/oder die Scherung in den Diagonalnuten 353 ergeben für gewöhnlich einen Anstieg der Temperatur des Materials. Das Material aus den Diagonaluten 353 tritt in den Kanalraum 324 in Form von dünnen Materialsträngen (Fig. 21 und 22) ein, welche unmittelbar einem blitzartigen Schäumen unterliegen, wenn sie dem Vakuum im Kanalraum 324, welches durch die Vakuumeinrichtungen V (Fig. 22) geschaffen ist, ausgesetzt werden. Die Einlaßöffnung 350b, das Blockierelement 351, die Diagonalnuten 353 und die Vakuumeinrichtung V können so im Kanalraum 324 angeordnet werden, daß die Materialstränge, welche in den Kanalraum 324 eintreten, durch die Schwerkraft um eine vorbestimmte Distanz fallen, bevor sie irgendeine Oberfläche des Verflüchtigungs- Kanals oder anderes Material berühren, dies in einer ähnlichen Weise wie bei einer mit fallenden Strängen arbeitenden Vorrichtung zum Befreien von Material von flüchtigen Bestandteilen. Eine solche Anordnung ist in Fig. 22 dargestellt. Da die fallenden Stränge des Materials die rotierenden Oberflächen des Kanalraumes berühren, werden sie zur Abschlußwand 344 und zur Auslaßöffnung 352a in der vorstehend beschriebenen Weise gefördert, und zwar für ein nichtdruckerzeugendes Scheren und für ein Ausbringen aus dem Kanalraum. Ein zusätzlicher Vorteil dieser Anordnung ist die Minimierung von sogenannten "Barrel Hangings", kleinen Ansammlungen von Material, welche in den Verflüchtigungs- Kanalräumen für gewöhnlich in der Nähe der Einlaßöffnung entstehen, und zwar durch die Vakuumeinrichtung V, wobei diese Materialansammlungen auf der Abdeckfläche des Kanalraumes gesammelt werden und von ihr herunterhängen, bis das Gewicht des gesammelten Materials eine Trennung von der Abdeckfläche bewirkt. Diese "Barrel Hangings" können die Produktqualität beeinträchtigen, da die erhöhte Verweilzeit in der Verarbeitungsvorrichtung zu einer Polymer- Degradierung führen kann. Des weiteren kann ein Verstopfen der Vakuumeinrichtungen auftreten, wenn die "Barrel Hangings" in die Vakuumeinrichtungen gezogen werden. Die kontinuierliche Bewegung des Materials durch den Spalt 319, in den Diagonalnuten 353 und weiterhin in dem Kanalraum 324 bewirkt eine selbstreinigende Wirkung in dem Spalt 319 und auf der Abdeckfläche nahe der Einlaßöffnung 352b, um diese Probleme zu minimieren.

Fig. 23 zeigt eine andere Einrichtung, um eine Kontrolle des Einlaßdruckes zu ermöglichen und um einen Verflüchtigungsmechanismus zu schaffen, der ähnlich dem einer Vorrichtung mit fallenden Strängen ist. In einer Verflüchtigungsstufe, die ähnlich zu der vorstehend beschriebenen ist, wird ein Strangformer (strand die) 455 in die Einlaßöffnung 450b der Stufe eingeführt. Diese Behinderung des Materialflusses im ersten Verflüchtigungs-Kanalraum 424 bewirkt einen Druckanstieg hinter dem Strangformer 455, welcher dann das Material durch die Formöffnungen (die orifices) 455a drängt. Die Einlaßöffnung 450b der Stufe, der Strangformer 455 und die Vakuumeinrichtungen V können so in dem Kanalraum angeordnet werden, daß die Materialstränge in Folge der Schwerkraft fallen, einem blitzartigen Schäumen unterworfen werden, wenn sie dem Vakuum ausgesetzt sind, welches durch die Vakuumeinrichtungen V geschaffen wird, und dann durch die rotierenden Oberflächen des Kanalraumes zu der Abschlußwand 444 und zur Auslaßöffnung 452a transportiert wird, und zwar für die nicht-druckerzeugende Scherung und für das Ausbringen aus dem Kanalraum, wie dies vorstehend für das Material im Kanalraum 324 beschrieben ist.

Wie aus den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ersichtlich wird, bereichert die Erfindung die Technik um neue Rotations-Verarbeitungsvorrichtungen, welche unerwartete, verbesserte Eigenschaften hinsichtlich der Befreiung von Materialien von flüchtigen Bestandteilen und eine herausragende Verarbeitungsleistung aufweisen, wenn sie mit den Rotations-Verarbeitungsvorrichtungen verglichen werden, die dem Stand der Technik bekannt waren, als diese Erfindung gemacht wurde.

Claims

1. Verfahren zur Verarbeitung von viskosen und viskoelatischen flüssigen Materialien mit darin dispergierten flüchtigen Bestandteilen, welches folgende Verfahrensschritte aufweist:

a) Einführung des Materials mit einer Verarbeitungsgeschwindigkeit an einem Verarbeitungspunkt in eine Verflüchtigungszone, welche (i) zumindest zwei im wesentlichen ringförmige Verarbeitungszonen aufweist, welche jeweils durch zwei rotierende, im wesentlichen kreisförmige Wände definiert sind, sowie durch eine konzentrische, drehbare, im wesentlichen ringförmige Grundfläche, die die Wände an ihrem radial einwärts gelegenen Teil verbindet, und durch eine konzentrische, feststehende Fläche, welche die Verarbeitungszone umschließt, und durch eine stationäre Abschlußwand der Verarbeitungszone, wobei jede Verarbeitungszone einen Einlaßpunkt aufweist, wobei der Einlaßpunkt der am meisten strömungsaufwärts gelegenen Verarbeitungszone den Zuführpunkt der Verflüchtigungszone ergibt, sowie einen Auslaßpunkt nahe der Abschlußwand und von dem Einlaßpunkt räumlich getrennt, wobei der Auslaßpunkt der am meisten strömungsabwärts gelegenen Verarbeitungszone einen Ausbringpunkt für die Verflüchtigungszone ergibt, wobei die Verflüchtigungszone des weiteren eine (ii) nicht-druckerzeugende Übertragungszone aufweist, welche die benachbarten Paare von Verarbeitungszonen verbindet, und durch einen stationären Nut und eine ringförmige Abdeckfläche gebildet ist, die in einem Winkel relativ zu der Nut drehbar ist, und wobei das strömungsaufwärts gelegene Ende jeder Nut zu der mehr strömungsaufwärts gelegenen Verarbeitungszone von dem verbundenen Paar von Verarbeitungszonen an deren Auslaßpunkt geöffnet ist, und das strömungsabwärts gelegene Ende der Nut zu der mehr strömungsabwärts gelegenen Verarbeitungszone des verbundenen Paars von Verarbeitungszonen an deren Einlaß geöffnet ist, und wobei die Verarbeitungsvolumen- Kapazität von jeder Verarbeitungszone und die Übertragungsvolumen- Kapazität von jeder Übertragungszone mit anderen Verarbeitungsbedingungen abgestimmt werden können, wobei das Material, welches die flüchtigen Bestandteile enthält, nicht mehr als einen vorbestimmten Teil der Verarbeitungsvolumen- Kapazität von jeder Verarbeitungszone und von der Übertragungsvolumen-Kapazität von jeder Übertragungszone in Anspruch nimmt;
b) Aufrechterhaltung eines Vakuums in der Verflüchtigungszone, welches in der Lage ist, eine Schäumung zu bewirken, indem Blasen, die flüchtige Bestandteile enthalten, in dem Material gebildet werden;
c) Drehung der Wände und der Grundflächen der Verarbeitungszonen mit im wesentlichen gleichen Geschwindigkeiten, in der gleichen Richtung von dem Zuführpunkt zu der Abschlußwand, wobei das Material vorwärts durch jede Verarbeitungszone gefördert wird, und wobei die Rotationsgeschwindigkeit mit der Verarbeitungsvolumen-Kapazität, dem Vakuumdruck, der Verarbeitungsgeschwindigkeit und den Merkmalen des Materials in der Verarbeitungszone abgestimmt wird, wobei für einen Teil seiner Verweilzeit in jeder Verarbeitungszone das Material nach Art einer ungestörten Pfropfströmung strömt, wodurch eine im wesentlichen unbeschränkte Bildung und ein Wachstum der Blasen in dem Material ermöglicht wird;
d) Sammeln des Materials als schnell rückzirkulierende Materialsammlung einer Abschlußwand jeder Verarbeitungszone, mit Ausnahme der am meisten strömungsabwärts gelegenen Verarbeitungszone;
e) Ausbringen des Materials von jeder Verarbeitungszone mit Ausnahme der am meisten strömungsabwärts gelegenen Verarbeitungszone an ihrem Auslaßpunkt zu der Übertragungszone, welche die Verarbeitungszone mit der am nächsten benachbarten strömungsabwärts gelegenen Verarbeitungszone verbindet;
f) Rotieren der Abdeckfläche von jeder Übertragungszone relativ zu der stationären Nut, wobei das Material strömungsabwärts durch jede Übertragungszone zu dem Einlaßpunkt der nächsten benachbarten strömungsabwärts gelegenen Verarbeitungszone gefördert wird, wobei die Rotationsgeschwindigkeit mit der Übertragungsvolumen-Kapazität, dem Vakuumdruck, der Verarbeitungsgeschwindigkeit und den Merkmalen des Materials in der Übertragungszone abgestimmt ist, so daß eine Scherung in das Material in jeder Übertragungszone und an der Abschlußwand von jeder Verarbeitungszone eingeleitet wird, mit Ausnahme der am meisten strömungsabwärts gelegenen Verarbeitungszone, mit einer minimalen Druckerzeugung für das Zerreißen der Blasen und für das Freisetzen der flüchtigen Bestandteile;
g) präzises Steuern des Zufuhrdruckes der Verflüchtigungszone im Betrieb einschließlich eines zumindest partiellen Blockierens des Materials, welches in die Verflüchtigungszone eintritt, so daß zumindest ein Teil des Materials in die Verflüchtigungszone in der Form eines Materialstranges eingeführt wird;
h) Fallenlassen der Materialstränge durch die Schwerkraft um eine vorbestimmte Entfernung vor Kontaktieren jeglichen zusätzlichen Materials der rotierenden Verarbeitungszonenwände oder Grundflächen;
i) Entfernen der freigesetzten flüchtigen Bestandteile aus der Verflüchtigungszone;
j) Sammeln des Materials als schnell rückzirkulierende Materialansammlung von kontrollierter Größe und kontrolliertem Druck an der Abschlußwand der am meisten strömungsabwärts gelegenen Verarbeitungszone; und
k) Ausbringen des von flüchtigen Materialien befreiten Materials aus dem Ausbringpunkt der Verflüchtigungszone.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, das weiterhin den Verfahrensschritt des Scherens des Materials mit minimaler Druckerzeugung an einem oder mehreren zusätzlichen Punkten in der Verflüchtigungszone enthält.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, das weiterhin den Schritt einer präzisen Kontrolle des Zuführ- und Ausbringdrucks der Verflüchtigungszone während des Betriebs enthält.

4. Verfahren zum Befreien flüssiger Materialien von darin enthaltenen dispergierten flüchtigen Bestandteilen, welches folgende Schritte aufweist:

a) Einführen des Materials mit einer Verarbeitungsgeschwindigkeit bei einem Zufuhreinlaß in eine Verflüchtigungsvorrichtung mit im wesentlichen zwei ringförmigen Kanälen, welche im wesentlichen gegenüberliegende Seitenwände und eine Grundfläche haben, wobei die Kanäle durch einen Rotor getragen und durch eine Verschlußoberfläche eines Gehäuses umschlossen werden, um ringförmige Durchgänge zum Befreien des Materials von flüchtigen Bestandteilen zu bilden, wobei jeder Durchgang einen Einlaß, einen Auslaß und ein Blockierelement hat, wodurch eine der Verschlußfläche zugeordnete Abschlußwand bereitgestellt wird, wobei der Einlaß des am weitesten stromaufwärts gelegenen Durchgangs den Zufuhreinlaß darstellt und der Auslaß des am weitesten stromabwärts gelegenen Durchgangs einen Entladeauslaß darstellt, wobei die Vorrichtung zum Befreien des Materials von flüchtigen Bestandteilen ebenfalls eine jedes benachbarte Paar von Durchgängen verbindende Übertragungsnut aufweist, wobei jede Übertragungsnut in der Verschlußoberfläche ausgebildet ist und den Auslaß eines weiter stromaufwärts gelegenen Durchgangs und den Einlaß eines weiter stromabwärts gelegenen Durchgangs darstellt, so daß die Durchgänge miteinander in Reihe verbunden sind für eine Übertragung des Materials von dem am weitesten stromaufwärts gelegenen zu dem am weitesten stromabwärts gelegenen Durchgang;
b) Befördern des Materials durch jeden Durchgang, indem man den Rotor rotiert;
c) Sammeln des Materials an jeder Abschlußwand als eine rückzirkulierende Materialsammlung;
d) serielles Übertragen des Materials von dem am weitesten stromaufwärts gelegenen zu dem am weitesten stromabwärts gelegenen Durchgang durch die Übertragungsnuten;
e) Aufrechterhalten eines Vakuumniveaus in zumindest den zum Befreien des Materials von flüchtigen Bestandteilen bestimmten Durchgängen;
f) Entladen des Materials durch den Entladeauslaß und

gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

g) Unterstützen einer im wesentlichen unbeschränkten Bildung und eines Wachstums von Blasen flüchtiger Stoffe innerhalb des Materials durch Koordinieren der Verarbeitungs-Volumenkapazität jedes Durchgangs zum Befreien des Materials von flüchtigen Stoffen, der Rotationsgeschwindigkeit des Rotors, des Vakuumniveaus, der Verarbeitungsgeschwindigkeit und der charakteristischen Merkmale des Materials derart, daß jeder Durchgang nur teilweise mit Material gefüllt ist, so daß das Material sich im Vakuum in einer im wesentlichen ungestörten, nicht unter Druck stehenden Pfropfströmungsart für einen Teil seiner Verweilzeit in jedem Verarbeitungsdurchgang fortbewegt; und
h) Veranlassen einer nicht druckerzeugenden Scherung innerhalb des Materials in jeder Übertragungsnut und an der Abschlußwand jedes Durchgangs mit Ausnahme des am weitesten stromabwärts gelegenen Durchgangs durch Koordinieren der Übertragungs-Volumenkapazität jeder Übertragungsnut, der Rotationsgeschwindigkeit des Rotors, des Vakuumniveaus, der Verarbeitungsgeschwindigkeit und den charakteristischen Merkmalen des Materials derart, daß jede Übertragungsnut nur teilweise mit Material gefüllt ist, so daß die Blasen zum Platzen gebracht werden und die flüchtigen Bestandteile mit einem minimalen Druckanstieg des Materials und einer minimalen Wiederauflösung der flüchtigen Bestandteile freigesetzt werden.

5. Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei das Material der Verflüchtigungszone bei einer Verarbeitungsgeschwindigkeit von 22,68 bis 90,72 kg/h (50-200 lb/hr) zugeführt wird, wobei das Vakuum bei 1 bis 760 mm Hg gehalten wird, und wobei die Wände und die Grundflächen jeder Verarbeitungszone und der Abdeckfläche jeder Übertragungszone mit einer Geschwindigkeit von 20 bis 200 min^-1 rotieren.

6. Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei das Material, welches der Verflüchtigungszone zugeführt wird, eine Temperatur von 196,6 bis 288°C (350-550°F) aufweist und eine Viskosität von 1-400 MIF und eine Konzentration der flüchtigen Bestandteile von 400 ppm - 10% aufweist.

7. Verfahren gemäß Anspruch 4, das weiterhin den Verfahrensschritt aufweist, daß die Temperatur des Materials in der Verflüchtigungszone bei oder nahe der Temperatur des Materials im Zuführpunkt gehalten wird.

8. Rotations-Verarbeitungsvorrichtung zur Verarbeitung von viskosen und viskoelastischen flüssigen Materialien, welche dispergierte flüchtige Bestandteile enthalten, gemäß dem Verfahren der Ansprüche 1 bis 7, welche eine Verflüchtigungsstufe mit zwei oder mehr ringförmigen Verflüchtigungs-Kanälen aufweist, die von einem rotierenden Element getragen werden, von denen jedes gegenüberliegende Seitenwände hat, die sich radial nach innen von der Oberfläche des rotierenden Elementes aus erstrecken und durch eine konzentrische Abdeckfläche umschlossen werden, die von einem stationären Element gebildet wird, um zwei oder mehr ringförmige Verflüchtigungs- Kanalräume zu schaffen, welche Vorrichtung ein Blockierelement für jeden Verflüchtigungs-Kanalraum aufweist, welches mit dem stationären Element verbunden ist und sich einwärts in den Kanal erstreckt, um eine materialsammelnde Abschlußwand für den Kanalraum zu bilden, welche Vorrichtung eine Einlaßöffnung für jeden Verflüchtigungs-Kanalraum aufweist, welcher mit dem stationären Element verbunden ist, und um den größeren Teil der Umfangsentfernung über dem Kanalraum von der Abschlußwand entfernt ist, wobei die Einlaßöffnung des am meisten strömungsaufwärts gelegenen Kanalraumes die Einlaßöffnung für die Verflüchtigungsstufe ergibt, welche Vorrichtung Auslaßöffnung für jeden Verflüchtigungs-Kanalraum aufweist, welcher mit dem stationären Element verbunden ist und nahe der Abschlußwand angeordnet ist, wobei die Auslaßöffnung des am meisten strömungsabwärts gelegenen Kanalraumes die Auslaßöffnung für die Verflüchtigungsstufe ergibt, welche eine Vorrichtung nicht-druckerzeugende Zwischenstufen-Übertragungsnut aufweist, welche in der Abdeckfläche gebildet ist, um jedes benachbarte Paar von Verflüchtigungs-Kanalräumen zu verbinden, wobei das strömungsaufwärts gelegene Ende der Übertragungsnut die Auslaßöffnung für den mehr strömungsaufwärts gelegenen der benachbarten Paare von Kanalräumen ergibt und das strömungsabwärts gelegene Ende der Übertragungsnut die Einlaßöffnung für den mehr strömungsabwärts gelegenen der benachbarten Paare von Kanalräumen ergibt, wobei Material, welches dem Kanalraum durch seinen Einlaß zugeführt wird, durch die rotierenden Kanalseitenwände zu der Abschlußwand gefördert wird, zum Sammeln, Scheren und zum Ausbringen aus der Auslaßöffnung, wobei das von flüchtigen Bestandteilen befreite Material, welches von jedem Verflüchtigungs-Kanalraum mit Ausnahme des am meisten strömungsabwärts gelegenen Kanalraums ausgebracht ist, durch die damit verbundene Übertragungsnut zu dem nächsten benachbarten strömungsabwärts gelegenen Kanalraum für die weitere Befreiung von flüchtigen Bestandteilen gefördert werden kann, wodurch sich ein In-Serie-Betrieb der Kanalräume der Verflüchtigungsstufe ergibt, gekennzeichnet durch Vakuumeinrichtungen (V), welche betriebsmäßig vorgesehen sind, um flüchtige Bestandteile aus der Verflüchtigungsstufe (24, 28) zu entfernen und einen vorbestimmten Vakuumdruck in der Verflüchtigungsstufe (24, 28) aufrechtzuerhalten, sowie durch Dichteinrichtungen (78), die helfen, den Vakuumdruck in der Stufe (24, 28) aufrechtzuerhalten, wobei der Vakuumdruck in der Verflüchtigungsstufe (24, 28) in der Lage ist, eine Schäumung zu bewirken, indem Blasen, welche flüchtige Bestandteile enthalten, in dem in der Verflüchtigungsstufe verarbeiteten Material gebildet werden, wobei die Verarbeitungsvolumen- Kapazität jeder Verflüchtigungsstufe (24, 28) und die Übertragungsvolumen-Kapazität in jeder Zwischenstufen- Übertragungsnut (52) mit der Verarbeitungsgeschwindigkeit abgestimmt werden können, so wie mit der Rotationsgeschwindigkeit des rotierenden Elementes (12) und mit dem Vakuumdruck, wobei das geschäumte Material nicht mehr als den vorbestimmten Teil der Verarbeitungsvolumen- Kapazität von jedem Verflüchtigungs-Kanalraum (24, 28) und von der Übertragungsvolumen-Kapazität von jeder Zwischenstufen- Übertragungsnut (52) in Anspruch nimmt, so daß dem Material erlaubt ist, durch jeden Teil von jedem Kanalraum (24, 28) im wesentlichen nach Art einer Pfropfströmung durchzulaufen, um eine im wesentlichen unbeschränkte Bildung und ein unbeschränktes Wachstum der Blasen in dem Material zu erzeugen, wobei eine Scherung des geschäumten Materials zum Zerreißen von Blasen und zum Freisetzen von den flüchtigen Bestandteilen ermöglicht wird, wobei dabei eine minimale Druckerhöhung in dem Material an nicht-druckerzeugenden Scherzonen (44) an der Abschlußwand von jedem Verflüchtigungs- Kanalraum (24, 28) mit Ausnahme des am meisten strömungsabwärts gelegenen Kanalraums (28) und in jeder Zwischenstufen-Übertragungsnut (52) ermöglicht wird.

9. Rotations-Verarbeitungsvorrichtung zur Verarbeitung von Material mit darin dispergierten flüchtigen Bestandteilen, gemäß dem Verfahren von Anspruch 1 bis 7, welches aufweist:

a) ein rotierbares Element, welches eine Vielzahl von ringförmigen Verarbeitungskanälen trägt, wobei jeder Kanal gegenüberliegende Seitenwände hat, die sich radial einwärts von der Oberfläche des rotierbaren Elementes aus erstrecken;
b) ein stationäres Element, welches eine konzentrische Abdeckfläche schafft, die vorgesehen ist, um mit den Kanälen zusammenzuwirken, um einen abgeschlossenen ringförmigen Verarbeitungs-Kanalraum zu schaffen, wobei jeder Kanalraum eine Einlaßöffnung, eine Auslaßöffnung und ein Kanal-Blockierelement aufweist, welches eine Abschlußwand ergibt, und wobei dieses Blockierelement mit dem stationären Element verbunden ist und in der Nähe des Auslasses vorgesehen ist, wobei Material, welches dem Kanalraum bei der Einlaßöffnung zugeführt wird, durch die rotierenden Kanalwände vorwärts zu der Abschlußwand gefördert wird, welche durch das Blockierelement gebildet wird, um aus der Auslaßöffnung ausgebracht zu werden; und
c) nicht-druckerzeugende Materialübertragungsnuten, welche in der Abdeckfläche gebildet sind, die die Verarbeitungs-Kanalräume verbinden und so angeordnet sind, daß Material, welches von dem Auslaß von einem oder mehreren Kanalräumen ausgebracht wird, zu der Einlaßöffnung eines weiteren Kanalraumes gefördert werden kann; und wobei die Verarbeitungskanalräume eine Vielzahl von miteinander verbundenen Verarbeitungsstufen bilden, welche beinhalten:
- i) eine Zuführstufe, wobei zumindest ein Kanalraum Material aufnimmt, welches der Verarbeitungsvorrichtung zugeführt wird;
- ii) zumindest eine Verflüchtigungsstufe zum Befreien des Materials von flüchtigen Bestandteilen, welches von einer strömungsaufwärts gelegenen Stufe übertragen wird, und wobei zwei oder mehr der Verarbeitungs- Kanalräume Kanalräume zur Befreiung des Materials von flüchtigen Bestandteilen sind, die betriebsmäßig mit Vakuumeinrichtungen verbunden sind, um flüchtige Bestandteile aus der Verflüchtigungsstufe zu entfernen;
- iii) eine Homogenisierungsstufe, wobei zumindest ein Kanalraum ein kräftiges Mischen in dem Material ermöglicht, welches von der Verflüchtigungsstufe übertragen wurde, wobei ein gleichförmiges Produkt für das Ausbringen aus der Verarbeitungsvorrichtung vorbereitet werden kann; und
- iv) eine Pumpstufe, wobei zumindest ein Kanalraum hohe Drücke in dem von der Homogenisierungsstufe übertragenen Material entwickelt, und das Material aus der Rotations-Verarbeitungsvorrichtung ausbringt, dadurch gekennzeichnet, daß diese Vakuumeinrichtungen (V; 276) vorgesehen sind, um einen vorbestimmten Vakuumdruck in der Verflüchtigungsstufe (224, 226, 228) zu ergeben, welcher in der Lage ist, ein Schäumen zu bewirken, indem Blasen, welche flüchtige Bestandteile enthalten, in dem in der Verflüchtigungsstufe (224, 226, 228) verarbeiteten Material gebildet werden, wobei die Einlaßöffnung (250b) des am meisten strömungsaufwärts gelegenen Verflüchtigungs-Kanalraumes (224) die Einlaßöffnung zu der Stufe (224, 226, 228) bildet und die Auslaßöffnung (256a) von dem am meisten strömungsabwärts gelegenen Verflüchtigungs-Kanalraum (228) die Auslaßöffnung aus der Stufe (224, 226, 228) ergibt, wobei Dichteinrichtungen (278) die Aufrechterhaltung des Vakuumdrucks in der Verflüchtigungsstufe (224, 226, 228) unterstützen, wobei die Verarbeitungsvolumen- Kapazität von jedem Verflüchtigungs-Kanalraum und die Übertragungsvolumen-Kapazität von jeder Material-Übertragungsnut (252, 254), welche die Verflüchtigungs-Kanalräume (224, 226, 228) verbindet, mit der Verarbeitungsgeschwindigkeit sowie mit der Rotationsgeschwindigkeit des rotierenden Elementes (212) und mit dem Vakuumdruck abgestimmt werden können, so daß das geschäumte Material in der Verflüchtigungsstufe (224, 226, 228) nicht mehr als einen vorbestimmten Teil der Verarbeitungsvolumen- Kapazität von jedem Verflüchtigungs-Kanalraum (224, 226, 228) und von der Übertragungsvolumen-Kapazität von jeder Übertragungsnut (252, 254), welche die Verflüchtigungs- Kanalräume verbindet, einnimmt, so daß es dem Material möglich ist, durch einen Teil von jedem Kanalraum im wesentlichen nach Art einer Pfropfströmung gefördert zu werden, für eine im wesentlichen unbehinderte Bildung und für ein im wesentlichen unbehindertes Wachstum der Blasen in dem Material, und wobei eine Scherung des geschäumten Materials ermöglicht wird, um die Blasen zu zerreißen und die flüchtigen Bestandteile freizusetzen mit einem minimalen Druckanstieg in dem Material in nicht-druckerzeugenden Scherzonen in jeder Übertragungsnut (252, 254), welche die Verflüchtigungs-Kanalräume (224, 226, 228) verbinden, sowie an der Abschlußwand (244) von jedem Verflüchtigungs- Kanalraum (224, 226) mit Ausnahme des am meisten strömungsabwärts gelegenen Kanalraums (228).

10. Vorrichtung gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin ein oder mehrere nicht-druckerzeugende Scherelemente (92; 94a, b, c; 96; 292) aufweist, welche mit dem stationären Element (16; 216) verbunden sind, und sich in einen oder mehrere Verflüchtigungs-Kanäle (23, 27; 224, 225, 227) erstrecken, um zusätzliche, nicht- druckerzeugende Scherzonen vor den Abschlußwänden (44, 244; 344; 444) der Verflüchtigungs-Kanalräume (24, 28; 224, 226, 228) zu ergeben, so daß die Scherung des Materials mit minimaler Druckerhöhung stattfindet in der einen oder in den mehreren zusätzlichen nicht-druckerzeugenden Scherzonen.

11. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Blockierelemente (43, 243) der Verflüchtigungs-Kanalräume (24, 28; 224, 226, 228) fortschreitend voneinander durch eine deutliche Winkelentfernung in Umfangsrichtung entfernt sind, um die Kontrolle der Übertragungsvolumen-Kapazität (Kapazitäten) der Übertragungsnut (Übertragungsnuten) (52; 252), welche die Verflüchtigungs- Kanalräume (24, 28; 224, 226, 228) verbindet, zu ermöglichen.

12. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin Einrichtungen (84; 284; 288) vorgesehen sind, um die Kontrolle des Einlaß- und/oder Auslaßdrucks (Drücke) der Verflüchtigungsstufe (24, 28; 224, 226, 228; 232, 234, 236) während des Betriebes zu ermöglichen.

13. Vorrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Kontrolle des Drucks (Drücke) einstellbare Vorrichtung (-en) (84; 284; 288) enthalten, die an dem Übertragungskanal (Kanälen) (52; 252) positioniert sind, welche die Einlaß- und/oder Auslaßöffnung (50b; 56a; 250b, 256a; 258b; 264a) der Stufe ergeben, und sich in einen Verarbeitungskanal (Kanäle) erstrecken sowie von außerhalb der Verarbeitungsvorrichtung einstellbar sind, um eine präzise Kontrolle während des Betriebes entlang des Abschnitts, über welchen sich die Vorrichtung (-en) (84; 284; 288) in den Kanal (die Kanäle) erstreckt/erstrecken, zu ermöglichen.

14. Vorrichtung gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß Spaltöffnungen (219; 319) zwischen den Teilen des rotierenden Elementes (320), das den Kanal-Seitenwänden des am meisten stromaufwärts gelegenen Kanalraums (24; 224; 324; 424) der Verflüchtigungsstufe benachbart ist, und der Abdeckfläche (18; 218; 318) vorgesehen sind, und daß weiterhin Einrichtungen vorgesehen sind, um den Einlaßdruck zu kontrollieren, welche ein Blockierelement (84; 284; 351; 455) aufweisen, welches mit dem stationären Element (16; 216; 316) verbunden ist und sich in den am meisten strömungsaufwärts gelegenen Kanalraum (24; 224; 324; 424) der Stufe nahe der Einlaßöffnung (50b; 350b; 450b) erstreckt, und zwar zu einem mindestens teilweisen Blockieren und zu einer Einleitung eines Druckanstiegs in dem Material, welches der Stufe zugeführt wird, wodurch zumindest ein Teil des Materials in die Spaltöffnungen (219; 319) und in die Diagonalnuten (353) gedrängt wird, welche in Teilen der Abdeckfläche (18; 218; 318) gebildet werden, die den Spaltöffnungen benachbart sind und strömungsabwärts von und nahe der Einlaßöffnung (50b; 52b; 350b; 450b) liegen, so daß das Material, welches in die Spaltöffnungen eintritt, zu den Diagonalnuten (353) durch die rotierende Oberfläche (20; 220; 320) des rotierenden Elementes (12; 212) geschleppt wird, in den Diagonalnuten (353) gesammelt wird und durch das Zusammenwirken der Diagonalnuten (353) und der rotierenden Oberfläche (20; 220; 320) des rotierenden Elementes zu dem am meisten strömungsaufwärts gelegenen Verflüchtigungs-Kanalraum (24; 224; 324; 424) gerichtet wird und in dem am meisten strömungsaufwärts gelegenen Verflüchtigungs-Kanalraum vor den Blockiereinrichtungen (84; 284; 351; 455) in der Form von Materialsträngen zugeführt wird.

15. Vorrichtung gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (50b; 250b; 350b; 450b) der Verflüchtigungsstufe, die Blockiereinrichtungen (84; 284; 351; 455) der Diagonalnuten (353) und die Vakuumeinrichtung (V) so um den Umfang des am meisten stromaufwärts gelegenen Verflüchtigungs- Kanalraums liegen, daß es den Materialsträngen möglich ist, aufgrund der Scherkraft um eine vorbestimmte Distanz zu fallen, bevor sie irgendein anderes Material oder die rotierenden Kanaloberflächen berühren.

16. Vorrichtung gemäß Anspruch 8 oder 9, bei welcher zumindest zwei Verflüchtigungsstufen (24-26; 224-228; 232-236) durch eine Mischstufe (229, 230) getrennt sind, welche in einer In-Serien-Beziehung mit ihnen verbunden sind, wobei zumindest ein Kanalraum (230) ein Mischen des Materials ermöglicht, welches von der strömungsaufwärts gelegenen benachbarten Verflüchtigungsstufe (224-228) übertragen wird und das gemischte Material in die strömungsabwärts gelegene benachbarte Verflüchtigungsstufe transportiert (232-236).

17. Vorrichtung gemäß Anspruch 16, bei welcher zumindest eine Mischstufe (229, 230) vorgesehen ist, um Additive aufzunehmen und um die Additive gleichförmig mit dem zu der Mischstufe übertragenen Material zu vermischen.

18. Vorrichtung gemäß Anspruch 8 oder 9, welche weiterhin Temperatur-Kontrolleinrichtungen für mindestens einen der Kanäle der Verflüchtigungsstufe (Stufen) (24-26; 224-228; 223-236) enthält.

19. Vorrichtung gemäß Anspruch 9, bei welcher zumindest ein Kanalraum (240) der Homogenisierungsstufe (239, 240) außenliegend an der Pumpstufe (237, 238) angeordnet ist.