JP2024512599A - 熱可塑性溶融物の熱処理のための装置および方法 - Google Patents

Abstract

熱可塑性物質の溶融物を処理するための装置（１０）は、第１および第２の回転駆動シャフト（１５、１６）が配置されたハウジング（１２）を有し、多数の混合要素（１７、１９）が各シャフト（１５、１６）上で軸方向に互いに離隔している。第１のシャフト（１５）上の混合要素（１７）は、それらが第２のシャフト（１６）上の混合要素（１９）の間の対向する隙間（２２）であるように、第２のシャフト（１６）上の混合要素（１９）に対して軸方向にオフセットされている。第２のシャフト（１６）上の混合要素（１９）は、それらが第２のシャフト（１５）上の混合要素（１７）の間の対向する隙間（２１）であるように、第１のシャフト（１５）上の混合要素（１７）に対して軸方向にオフセットされている。第１および第２のシャフト（１５、１６）間の距離（Ａ）および混合要素（１７、１９）の最大半径方向長さ（Ｒ）は、混合要素（１７、１９）が対向する隙間（２２、２１）に噛み合うような寸法である。

Description

本発明は、請求項１のプリアンブルによる熱可塑性溶融物の熱処理のための装置、および請求項１４または１７のプリアンブルによる熱可塑性溶融物の熱処理のための方法に関する。

本発明は、一般に、様々な用途のための熱可塑性溶融物用の信頼性が高く、費用効果が高く、堅牢な熱処理装置を提供するという課題に基づいており、処理されるプラスチック溶融物は、規定の温度で規定の滞留時間にわたって熱処理装置内に留まる。

揮発性物質は、熱処理の過程で溶融物から放出されるプラスチック溶融物中に存在し得ることが知られている。これらは、例えばリサイクルプロセスからの不純物、プラスチック中に分子として元々存在しなかったプラスチックの溶融からの副生成物、使用中に充填材料からプラスチック材料に移動する物質、またはプラスチック材料中の反応によって発生する副生成物であり得る。

したがって、本発明は、一般に、様々な適用分野における熱可塑性溶融物からの揮発性物質の効率的な除去に関する。

熱可塑性溶融物から揮発性物質を除去するための本発明の可能な適用分野は、プラスチックリサイクルの広い適用分野である。プラスチックは、例えば、製品がプラスチック包装容器に充填され、充填材料からの移動が包装容器の汚染をもたらす場合、使用中に異物によって汚染される可能性がある。この例は、ヘアシャンプー中に存在するトルエンの、ヘアシャンプーの包装容器（例えばＰＰ中空体）中への移動である。さらに、リサイクル周期では、元の充填材料を空にした後の包装容器の誤用、例えば、誰かがプラスチック飲料ボトルに１：２５または１：５０の比でガソリン潤滑油混合物を充填した場合、包装容器の汚染につながる可能性がある。このような汚染された容器を食品包装容器に再び使用できるようにするために、例えば、欧州食品安全局（ＥＦＳＡ）および米国ＦＤＡ（食品医薬品局）は、消費者によって既に使用されたプラスチック材料が食品包装容器として再び許容される汚染の基本的な限界を指定している。しかしながら、これらの制限は、リサイクル会社および使用されるリサイクルプロセスによって確実にアンダーカットされることが保証されなければならない。

さらに、リサイクルにおいて、圧力および温度下でのプラスチック材料の高温処理は、様々な化学反応からの分解生成物をもたらす可能性がある。例えば、ＰＥＴの押出中に、アセトアルデヒドは揮発性物質として発生する可能性があり、これは、飲料が再生ＰＥＴボトルに長期間保存されたときに飲料の味の望ましくない変化をもたらす可能性がある。プラスチック溶融物中の芳香族物質の臭気低減も可能である（下記参照）。

これらの揮発性物質はすべて、リサイクルプロセス中に法定限度未満まで低減されなければならない。

本発明のさらなる適用分野は、例えば、製造プロセス中のこれらの物質の最初の添加により添加剤の形態でプラスチック材料に入るか、または製造プロセス中の様々な物質の化学反応によって、またはプラスチック材料の分解生成物として発生する、プラスチック溶融物からの芳香族物質の低減である。これらの物質は、プラスチック材料の使用中に放出され、一部の人々にとって悪臭公害を構成し、または最悪の場合、有毒である。したがって、製造プロセス中に既にそのような芳香族物質を絶対最小値に低減することが望ましい。これの一例は、新しい車の匂いである。

ＰＥＴ、ＰＣまたはＰＡなどの重縮合物の溶融重縮合もまた、本発明の可能な適用分野を表す。ＰＥＴの重縮合において、２つの分子鎖が結合してより長い分子を形成すると、主にエチレングリコールと水がＰＥＴの溶融相中で高温下で開裂する。これらの分離生成物は、重縮合物溶融物の粘度を高めるために、重縮合物溶融物から確実かつ迅速に除去されなければならない。

本発明は、上述の３つの応用分野の組み合わせにも使用することができる。例えば、本発明によってボトルまたは箔廃棄物からリサイクルＰＥＴを除染し、したがって異物からそれを精製し、同じ作業ステップで溶融相重縮合によって溶融物の粘度を増加させ、同時に任意の芳香族物質を除去することが可能である。

一態様では、本発明は、熱可塑性材料の溶融物を処理するための装置に関し、この装置では、プラスチック溶融物が入口から出口に連続的に輸送され、任意選択的に、同時に脱気され、したがって負圧を加えることによって揮発性物質から精製される。

そのような装置は、例えば、独国特許出願公開第１０ ２０１８ ２１６ ２５０号明細書または墺国特許出願公開第５１６９６７号明細書から知られている。

両方の公知の装置において、重縮合溶融物は、ハウジング内に回転可能に取り付けられたディスクまたは混合要素によって入口から出口に搬送され、混合要素の浸漬は、溶融物が一時的に付着する表面を作り出す。両方の装置は、溶融物が薄いほどより確実に機能する。しかしながら、溶融物の重縮合の程度が増加するにつれて溶融物の靭性が増加する場合、プラスチック溶融物は混合要素に付着し、これは、設計による重縮合溶融物の強制搬送がないため、反応器内の溶融物の一定の滞留時間がもはや保証されないことを意味する。最悪の場合、プラスチック溶融物が混合要素に数時間付着すると、コークス化が発生する可能性がある。混合要素から分離した後、このコークス化は使用不可能な生成物をもたらす。

さらに、二軸スクリューが噛み合って同方向または逆方向に走行し、互いに剪断して融液が付着できない二軸押出機や混練機が知られている。しかしながら、そのような押出機は、スクリュー要素の非常に正確な製造を必要とし、本発明に従って目的とする反応チャンバ内の溶融物の比較的長い滞留時間および関連する製造コストのためだけに、本発明の意図された適用分野に経済的に使用することができない。このような二軸押出機は、国際公開第２０１８／２１５０２８号パンフレットから知られている。

さらに、多軸反応押出機は、国際公開第０３０３３２４０号パンフレットおよび国際公開第２０２０／０９９６８４号パンフレットから知られているが、それらの設計のために、本発明に従って目標とする滞留時間の間経済的に使用することはできない。

上述の独国特許出願公開第１０２０１８２１６２５０号明細書に開示されているプラスチック溶融物用の熱処理装置は、ディス反応器であり、軸方向にオフセットされ、駆動シャフトに取り付けられたいくつかのディスクが円筒管内で回転する。この場合、プラスチック溶融物による管の充填レベルは、体積の最大半分に制限される。ディスクが回転してプラスチック溶融物に浸漬することにより、プラスチック溶融物の一部はディスクと共に上方に引き出され、表面の無溶融空間内で負圧にさらされる。結果として、プラスチック溶融物の揮発性成分、例えばＰＥＴ、主にエチレングリコールまたは水蒸気の形態の水の場合、プラスチック溶融物から移動し、開口部で優勢な負圧によって輸送される。しかしながら、処理されるプラスチック溶融物はまた、芳香族化合物または他の化学物質などの他の望ましくない揮発性成分を含有してもよく、これらは、様々なプラスチック成分の温度および／または圧力に起因して、プラスチック物質の製造中または溶融中に反応生成物として生成されるか、またはプラスチック生成物の使用中または再溶融前のプラスチック廃棄物、例えば洗浄剤または洗浄添加剤の精製中に不純物として移動する。このような不純物は、特に、例えば食品包装容器における臭気汚染または毒性汚染のためにリサイクルプラスチックを使用する場合、望ましくない害である。

円筒管内の従来の溶融相またはディスク反応器の欠点は、特に、そのような反応器の使用が「低粘度」プラスチック溶融物に限定されることである。これは、ディスクがプラスチック浴に浸漬されたときにのみ表面が更新されるが、粘性溶融物がディスクに付着し、これが反応器内のプラスチック溶融物の不明確な滞留時間をもたらし、プラスチック溶融物のいわゆるコークス化さえももたらし得るという事実に起因する。これは、例えば、そのような反応器が溶融相重縮合反応器として使用され、入口のプラスチック溶融物が０．２～０．６５ｄｌ／ｇのＡＳＴＭ Ｄ４４５、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ １６２８－５による固有粘度にあり、商業用途では約０．７５～０．８ｄｌ／ｇの出口粘度に制限されるＰＥＴの加工において、大きな問題である。より高粘度のプラスチック材料およびＰＥＴ＞０．８ｄｌ／ｇでは、ディスクは互いに粘着し、これは、しばらく後に起こるコークス化に加えて、プラスチック溶融物の表面積、したがって溶融物からの揮発性成分の移動の決定的要因の１つも減少させる。これらの溶融反応器に関する別の問題は、ディスク間または供給および排出領域内のデッドスペースであり、ここでも不明確な滞留時間および溶融物の材料損傷が発生する可能性がある。上記の欠点に加えて、粘性溶融物の場合にそのような反応器を空にして運転することも非常に不十分であり、これは、新鮮な溶融物によるディスクの連続的な洗浄が不可能であるためである。反応器を空にして運転するという問題を回避するために、国際公開第２００８／０４３５４８号パンフレットで提案されているように、ポリマーのバッチ式重縮合のための従来技術の装置が設計されている。しかしながら、この手法は粘性溶融物についてもうまくいかない。他方では、それは、反応器内の均一な温度にするために新鮮な溶融バッチで開始するときにさらなる問題を引き起こすことさえある。反応器内の高粘性プラスチック溶融物を処理するために、国際公開第２００６／０５０７９９号パンフレットでは、隔壁によって溶融サンプの領域内の円筒容器内にチャンバを形成することが提案されており、環状ディスクは攪拌要素として機能し、スポークによってシャフトに取り付けられ、スクレーパは、互いに対向して配置され、容器の内側に固定的に接続された環状ディスク間の空間に配置されている。回転ディスクおよびそれらの間に配置された固定スクレーパ要素を有する同様の概念は、上述の独国特許出願公開第１０ ２０１８ ２１６ ２５０号明細書ならびに国際公開第２００７／１４０９２６号パンフレットおよび欧州特許第０ ３２０ ５８６号明細書からも知られている。これらの装置は、ディスクに付着するプラスチック溶融物のコークス化の問題を解決することができるが、これらは高粘度プラスチック溶融物の規定の滞留時間を保証することができず、ディスク上に形成される高粘度プラスチック溶融物の表面が不十分であるために性能が低いという欠点も有する。

独国特許出願公開第１０ ２０１８ ２１６ ２５０号明細書 墺国特許出願公開第５１６９６７号明細書 国際公開第２０１８／２１５０２８号パンフレット 国際公開第０３０３３２４０号パンフレット 国際公開第２０２０／０９９６８４号パンフレット 独国特許出願公開第１０２０１８２１６２５０号明細書 国際公開第２００８／０４３５４８号パンフレット 国際公開第２００６／０５０７９９号パンフレット 国際公開第２００７／１４０９２６号パンフレット 欧州特許第０ ３２０ ５８６号明細書

本発明は、一軸ディスク反応器の上記の欠点を改善し、ＨＤＰＥ、ＬＤＰＥ、ＬＬＤＰＥ、ＰＰ、ＰＳ、ＰＡ、およびＰＥＴなどの新規およびリサイクルプラスチックの除染のための、とりわけ、ＤＩＮＥＮ ＩＳＯ １１３３（ＭＦＩ測定）に従ってＨＤＰＥの場合は０．１ｇ／１０分からＰＰの場合は１０００ｇ／１０分までの溶融物中のＭＦＩ値で、またはＰＡ、ＰＥＮ、またはＰＥＴなどの重縮合物の除染および重縮合のための、熱処理反応器に入るときの溶融物の固有粘度値が０．２～０．７５ｄｌ／ｇであり、熱処理反応器から出るときの溶融物の固有粘度値が０．６～１．２ｄｌ／ｇである、より費用効果が高く信頼性の高い装置を提供することを目的とする。さらに、本発明は、最初に述べた従来技術の問題を克服することができる熱可塑性溶融物の熱処理方法を提案する。

本発明は、請求項１の特徴を有する熱可塑性物質の溶融物を処理するための装置、ならびに請求項１４および請求項１７の特徴を有する熱可塑性物質の溶融物を処理するための方法によって提起される課題を解決する。本発明の有利な実施形態は、従属請求項ならびに以下の説明および図面に記載されている。

熱可塑性物質の溶融物を処理するための本発明による装置は、溶融物入口開口部、溶融物出口開口部、およびプラスチック溶融物の揮発性成分用の引き出し開口部を有するハウジングを有する。この装置は、少なくとも第１の回転可能に駆動されるシャフトおよび第２の回転可能に駆動されるシャフトを備え、複数の混合要素が、互いに軸方向に離隔してシャフトと共に回転する各シャフト上に配置される。第１のシャフトの混合要素は、第１のシャフトの混合要素が第２のシャフトの軸方向に離隔した混合要素の間に形成された空間に面するように、第２のシャフトの混合要素から軸方向にオフセットされる。第２のシャフトの混合要素は、第２のシャフトの混合要素が第１のシャフトの軸方向に離隔した混合要素間に形成された隙間に面するように、第１のシャフトの混合要素から軸方向にオフセットされ、第１および第２のシャフトの互いからの距離および混合要素の最大半径方向長さは、混合要素がそれらに面する隙間に係合するように寸法決めされる。

熱可塑性物質の溶融物を処理するための装置のこの設計は、一方では、熱可塑性物質が混合要素上に大きな表面を形成し得、したがって、プラスチック溶融物からの望ましくない物質の排出が迅速に進行し得ることを確実にする。他方で、これはまた、混合要素上のプラスチック溶融物の制御されない長い滞留時間を確実に防止し、したがって不明確な粘度が増加し、または混合要素に付着したプラスチック溶融物のコークス化さえも防止する。

本発明による装置の好ましい実施形態では、混合要素の軸方向の厚さは、混合要素が隙間を画定した状態で隙間に係合するときに０．５～５ｍｍのギャップを形成するように寸法決めされる。結果として、本発明による装置の製造精度、したがって製造コストに過度に高い要求を課すことなく、混合要素の表面からプラスチック溶融物を確実に剪断除去することが達成される。

混合要素間に間隙を形成するために、本発明の一実施形態では、混合要素の軸方向距離は、混合要素間にスペーサを配置することによって規定され、スペーサは、混合要素よりも小さい半径方向範囲を有する。スペーサは、それぞれのシャフトに押し付けることができ、好ましくは交換可能なディスクとして構成することができる。

混合要素からのプラスチック溶融物の剪断をさらに改善するために、本発明による装置の一実施形態では、混合要素の最大半径方向長さは、それらが間隙に係合するとき、それらとは反対側のシャフトの周面から、またはそれらとは反対側のシャフト上に配置された任意のスペーサの周面から０．５～５ｍｍの距離にあるように寸法決めされる。

本発明による装置の構造的に単純な設計は、第１および第２のシャフトが互いに平行に位置合わせされる場合に生じる。

混合要素が少なくとも２つのブレードを有するブレード要素またはディスクとして構成されている場合、プラスチック溶融物の滞留時間およびプラスチック溶融物からの望ましくない物質の排出が特に良好に制御され得ることが示されている。

溶融物出口開口部に向かうプラスチック溶融物の輸送効果を達成するために、混合要素には、それらの周囲に面取り部が設けられることが好ましい。この手段は実際の強制搬送ではないが、面取り部の効果は、プラスチック溶融物の強制搬送に匹敵する。

処理されるプラスチックの種類および適用分野に応じて本発明による装置の大きな変動性を達成するために、本発明によれば、第１および第２のシャフトは、異なる速度で同じ方向または反対方向に回転可能であるように設計されてもよく、加えてまたは代替として、第１および／または第２のシャフトは、その回転方向に可逆的であってもよい。

本発明による装置の好ましい実施形態では、第１または／および第２のシャフトは軸方向に変位可能であり、変位は好ましくは脈動するものである。第１および第２のシャフトの共通の軸方向変位は、ハウジングの前面内壁を掻き取るのに役立つ。２つのシャフトのうちの一方のわずかな軸方向変位、または互いに対する２つのシャフトの反対の変位は、間隙のギャップ幅を変化させるのに役立つ。

ハウジングの溶融物出口開口部への溶融物輸送を支持するために、本発明によれば、装置のハウジング内の底部領域において、第１のシャフトの混合要素と第２のシャフトの混合要素との間にスクリューコンベアが形成されることが提供され得る。

本発明による装置のさらなる実施形態では、各場合において装置内のプラスチック溶融物の処理に最適な温度を確保するために、ハウジングおよび／またはシャフトの少なくとも１つを温度制御、すなわち加熱または冷却することができる。加熱は、ハウジングの壁の中または周囲に、および／またはシャフト内に設置された電気加熱要素または温度制御媒体ラインによって実現されてもよく、冷却は、前記温度制御媒体ラインによって実現されてもよい。

真空に接続することができる溶融物入口開口部、溶融物出口開口部、およびプラスチック溶融物の揮発性成分用の引き出し開口部を有するハウジングを有する熱処理装置内の熱可塑性材料の溶融物の熱処理、好ましくは除染のための本発明による方法は、溶融物を、処理されるプラスチックの溶融物温度より高い熱処理温度、および任意選択で０．１～９００ｍｂａｒの間、好ましくは１～１０ｍｂａｒの間の真空で、１～１２０分間の熱処理時間にわたって熱処理装置内に残すことを可能にすることを特徴とする。空気またはガスによって熱処理装置を洗浄し、したがって揮発性成分を容器から輸送することも考えられる。さらに、熱処理容器を過圧（例えば、窒素またはＣＯ_２などの不活性ガスを用いて）下に置き、したがってプラスチック溶融物を刺激して気泡を形成（発泡）するか、またはプラスチック溶融物をガスと混合し、それぞれ再加熱によって冷却された後にプラスチックを膨張させることが考えられる。

このプロセスを実行するために、上記で説明した本発明による装置は、熱可塑性材料の溶融物を処理するために使用することができる。
本発明は、図面を参照して実施形態の例によって以下により詳細に説明される。

熱可塑性物質の溶融物を処理するための本発明による装置を用いて熱可塑性溶融物を処理するためのプラントを概略的に示す。 熱可塑性材料の溶融物を処理するための本発明による装置の第１の実施形態の概略側面図を示す。 熱可塑性材料の溶融物を処理するための本発明による装置の第１の実施形態の概略上面図を示す。 熱可塑性材料の溶融物を処理するための本発明による装置の変形例の詳細を示す。 熱可塑性材料の溶融物を処理するための本発明による装置のさらなる詳細を示す。 本発明による装置に使用される混合要素の様々な実施形態を示す。 本発明による装置に使用される混合要素の様々な実施形態を示す。 本発明による装置に使用される混合要素の様々な実施形態を示す。 本発明による装置に使用される混合要素の様々な実施形態を示す。 本発明による装置に使用されるシャフトの異なる断面形状を示す。 本発明による装置に使用されるシャフトの異なる断面形状を示す。 本発明による装置に使用されるシャフトの異なる断面形状を示す。 側面図で、螺旋の形態のシャフト１５、１６上のブレードとして構成された混合要素の配置を示す。 正面図で、螺旋の形態のシャフト１５、１６上のブレードとして構成された混合要素の配置を示す。 斜視図で、螺旋の形態のシャフト１５、１６上のブレードとして構成された混合要素の配置を示す。 熱可塑性材料の溶融物を処理するための本発明による装置の第２の実施形態を断面図で示す。 熱可塑性材料の溶融物を処理するための本発明による装置の第２の実施形態の縦断面図を示す。 熱可塑性物質の溶融物を処理するための本発明による装置の第２の実施形態で使用するための二軸スクリューを示す。

図１を参照して、熱可塑性溶融物を処理するためのプラントが最初に説明され、熱可塑性物質の溶融物を処理するための本発明による装置１０が使用され、熱可塑性物質の溶融物の熱処理、好ましくは除染のための本発明による方法が実行される。

この例示的なプラント１は、新しいプラスチック材料の使用と、プラスチック廃棄物、特に消費後のプラスチック廃棄物の処理との両方に適しており、また、新しいプラスチック材料とプラスチック廃棄物との共同処理にも適している。記載されたプラント構成要素のいくつかは任意選択であり、他のプラント構成要素は他の装置に置き換えられてもよい。

第１のプラント分岐において、プラスチック材料を処理するためのプラント１は、プラスチック製造反応器２を備え、プラスチック製造反応器２には、プラスチック原料および添加剤が供給され、プラスチック製造反応器２内で互いに混合される。プラスチック材料の出発生成物は、ＰＴＡからのＰＥＴ、ＥＧ、およびアンチモンなどの触媒などの原料の形態で存在してもよい。

プラスチック原料と添加剤との混合物は溶融相反応器３に供給され、そこで均質化され、例えばＰＥＴの場合には重縮合される。このように均質化されたプラスチック溶融物は、溶融ポンプ４の第１の入口に供給される。

プラスチック材料を処理するためのプラント１はまた、プラスチック廃棄物を処理するように構成された第２の分岐を備える。この第２の分岐は、プラスチック廃棄物がさらなる処理のために準備される、概略的に示された前処理装置５を備える。前処理施設で行われるステップは、例えば、熱可塑性廃棄物の洗浄、集中的な洗浄、前乾燥および粉砕を備える。前処理が完了した後、プラスチック廃棄物は押出機６に供給され、そこでプラスチック廃棄物が溶融される。押出機６は、一軸スクリュー押出機、共回転スクリューまたは逆回転スクリューを有する二軸スクリュー押出機、または円錐二軸スクリュー押出機または多軸スクリュー押出機であってもよい。押出機６は、プラスチック溶融物から異物が濾別される第１のフィルタ装置６ａを備えてもよい。押出機６には、プラスチック溶融物から揮発性成分を排出するための開口部を備える脱気装置６ｂが設けられてもよい。このプロセスでは、プラスチック溶融物は最初に実質的に常圧状態に置かれ、モノマー、水、またはＰＥＴの場合はエチレングリコールなどのプラスチック溶融物の揮発性成分は、任意選択的に真空発生器によって引き出される。任意選択的に、第２のフィルタ装置６ｃが押出機６の出口に配置され、プラスチック溶融物に依然として含まれる異物を除去する。第１のフィルタ装置６ａに代えて、第２のフィルタ装置６ｃを設けてもよい。これらのフィルタ装置の場合、バックフラッシング装置の有無にかかわらず、連続または不連続のワイヤメッシュフィルタなど、すべての市販の装置が適している。押出機６または第２のフィルタ装置６ｃのそれぞれの出口から、こうして均質化され、洗浄され、濾過されたプラスチック廃棄物の溶融物は、溶融ポンプ４の第２の入口に供給される。溶融ポンプ４は、圧力を発生させることによってプラスチック溶融物用の強制搬送システムを形成する。溶融ポンプ４はまた、プラント１の両方の分岐にプラスチック材料またはプラスチック廃棄物が供給される場合に、プラスチック溶融流用の混合装置を構成する。各分岐の端部に別個の溶融ポンプを設け、次いで溶融ポンプの出力後にプラスチック溶融物流をミキサーに供給することも可能である。従来技術で知られているように、溶融ポンプ４は、ギヤポンプとして構成されてもよい。あるいは、押出機スクリューの延長部を使用して圧力を発生させてもよい。これまで説明してきたように、プラント１は、当業者に周知であり、したがってより詳細な説明を必要としない装置を備える。

溶融ポンプ４から、プラスチック溶融物は、任意選択的に溶融フィルタ装置を介在させて、以下に詳細に説明する熱可塑性物質の溶融物を処理するための本発明による装置１０の溶融物入口開口部１３に供給される。熱可塑性物質の溶融物を処理するための装置１０で生成されたプラスチック溶融物の揮発性成分は、引き出し開口部１１を介して装置１０から排出される。熱可塑性物質の溶融物を処理するための装置１０内のプラスチック溶融物の熱処理後、プラスチック溶融物は、装置１０の溶融物出口開口部１４から、例えばギヤポンプであってもよい排出装置７に案内される。排出装置７から、プラスチック溶融物は、概略的に示された後処理装置８に入る。この後処理装置８は、異なるステーション、例えば、造粒装置、異形押出装置、射出成形機、シートおよび箔の製造のための円形または幅広スロットダイなどの成形装置を備えてもよい。後処理装置８では、プラスチック溶融物の例えば色または混合装置での添加などのさらなる方法ステップが実行されてもよい。後処理は本発明の一部ではない。

プラスチックまたはプラスチック廃棄物の既に説明した処理および本発明による熱可塑性物質の溶融物を処理するための装置１０へのそれらの供給に加えて、または代替として、本発明による装置１０で処理されるプラスチック溶融物はまた、新しいプラスチックの製造のために反応器から直接取り出され、装置１０でさらに処理されてもよい。熱可塑性物質の溶融物を処理するための本発明による装置１０はまた、プラスチック溶融物の前処理またはさらなる処理のための溶融相反応器の上流または下流に配置されてもよい。

図２および図３を参照して、熱可塑性材料の溶融物を処理するための本発明による装置１０の第１の実施形態をここでより詳細に説明する。この装置１０は、溶融物入口開口部１３、溶融物出口開口部１４、およびプラスチック溶融物の揮発性成分用の引き出し開口部１１を有するハウジング１２を有する。揮発性物質用の引き出し開口部１１はまた、図４に示すように、ハウジング１２の入口側に、および／またはその出口側に配置することができる。ハウジング１２内には、第１の電気モータＭ１によって回転駆動される第１のシャフト１５と、第２の電気モータＭ２によって回転駆動される第２のシャフト１６とが配置されている。２つのシャフト１５、１６の各々には、いくつかの混合要素１７、１９が互いに軸方向に離隔して配置され、シャフト１５、１６と共に回転する。２つのシャフト１５、１６は、トルクを伝達するためのカップリングまたはギアなどの着脱可能な接続部を介して、それらのそれぞれの駆動モータＭ１、Ｍ２に接続される。シャフト１５、１６は、それぞれベアリング１５ａ、１５ｂおよび１６ａ、１６ｂを有し、これらは、用途に応じて、必要に応じて、シャフトシールリング、リターンスレッド、スタッフィングボックスを介してシールされ、保護されて、プラスチック溶融物またはダストおよび／または真空（図示せず）の侵入を防ぐ。混合要素１７、１９は、ハウジング１２によってそれらの包囲形態で収容される。ハウジング１２は、ハウジング１２の内壁と混合要素１７、１９の包囲形態との間に０．５ｍｍ～５ｍｍのギャップが形成されるように構成される。シャフト１５、１６は、それぞれの電気モータＭ１、Ｍ２、および必要に応じて中間ギアによって、１ｒｐｍ～５０ｒｐｍの速度で駆動される。駆動モータＭ（図４参照）と、シャフト１５、１６用の２つの出力駆動部（図示せず）を有するギアボックスとによる構成も考えられる。前方および端部領域でシャフト１５、１６に着座した混合要素１７、１９は、装置１０の代替実施形態では、シャフト１５、１６上の送りねじ山２４（図４参照）または戻り送りねじ山によって駆動されてもよく、揮発性物質用の引き出し開口部１１は、送りねじ山２４のそれぞれの始まりに配置されてもよく、図４を参照されたい。ハウジング１２は、例えば、オイル、赤外線放射体または個々の電気加熱素子による加熱によって加熱される。シャフト１５、１６はまた、加熱されてもよく、または特定の用途では冷却されてもよい。

第１のシャフト１５の混合要素１７は、第１のシャフト１５の混合要素１７が第２のシャフト１６の軸方向に離隔した混合要素１９の間に形成された隙間２２に面するように、第２のシャフト１６の混合要素１９から軸方向にオフセットされ、第２のシャフト１６の混合要素１９は、第２のシャフト１６の混合要素１９が第１のシャフト１５の軸方向に離隔した混合要素１７の間に形成された隙間２１に面するように、第１のシャフト１５の混合要素１７から軸方向にオフセットされる。第１および第２のシャフト１５、１６の互いからの距離Ａおよび混合要素１７、１９の最大径方向長さＲ（図６Ａ～図６Ｄ参照）は、混合要素１７、１９がそれらに対向する間隙２２、２１に係合するように寸法決めされる。本発明による装置１０のこの実施形態の例では、第１および第２のシャフト１５、１６は互いに平行に整列されている。しかしながら、第１のシャフト１５の混合要素１７および／または第２のシャフト１６の混合要素１９が異なる半径方向長さＲを有する場合、それらは互いにある角度を成してもよい。

図５に示すように、混合要素１７、１９の軸方向の厚さＤは、混合要素１９、１７が隙間２２、２１を画定する状態で隙間２２、２１に係合するときに０．５ｍｍ～５ｍｍの幅を有するギャップＳを形成するように寸法決めされる。一方では、この寸法設定は、混合要素１７、１９に接着するプラスチックが確実に剪断されることを保証し、他方では、特定の製造公差を可能にする。

第１のシャフト１５の隣接する混合要素１７の間に隙間２１を形成するために、混合要素１７よりも小さい半径方向範囲を有するスペーサ１８が設けられる。同様に、第２のシャフト１６の隣接する混合要素１９の間に隙間２２を形成するために、混合要素１８よりも小さい半径方向範囲を有するスペーサ２０が設けられる。装置１０の図示の実施形態では、スペーサ１８、２０は、それぞれのシャフト１５、１６に押し付けることができるディスクの形態で構成される。スペーサ１８、２０は、混合要素の機能も果たす。スペーサ１８、２０がそれらのそれぞれのシャフト１５、１６と共に回転することを確実にするために、スペーサ１８、２０に非円形の中心孔、例えば多角形断面を有する孔を設けることによって、およびシャフト１５、１６に対向する断面を設けることによって、形状嵌合接続が実現される。シャフト１５、１６と混合要素１７、１９との間に形状嵌合接続をもたらすために、混合要素１７、１９はまた、図６Ｃおよび図６Ｄに見られるように、対応する非円形断面を有する中心孔１７ｂ、１９ｂを備えてもよい。このような実施形態では、混合要素１７、１９およびスペーサ１８、２０をシャフト１５、１６に交互に嵌合することによって装置１０を組み立てることが可能である。この設計では、個々の混合要素１７、１９またはスペーサ１８、２０も交換することができる。

図６Ａ～図６Ｄは、混合要素１７、１９の様々な実施形態を示す。図６Ａは、２つのブレードを有するように構成された混合要素１７、１９を示す。図６Ｂは、混合要素１７、１９の面取り部１７ａ、１９ａを示し、混合要素１７、１９は、円形ディスク形状であってもよく、またはブレードを有してもよい。図６Ａは、４つのブレードを有する混合要素１７、１９を示す。図６Ｄは、８ブレード混合要素１７、１９を示す。図６Ａ～図６Ｄには、混合要素１７、１９のそれぞれの最大半径方向長さＲが描かれている。図６Ｃおよび図６Ｄは、六角形の中心孔１７ｂ、１９ｂを示す。図６Ｂに示す混合要素１７、１９の周囲の面取り部１７ａ、１９ａは、溶融物入口開口部１３から溶融物出口開口部１４へのプラスチック溶融物の輸送を支持し、したがって規定の滞留時間を確保するのに役立つ。面取り部１７ａ、１９ａは、わずかなプロペラ効果、したがって粘性プラスチック溶融物に対して推進力を及ぼす。また、ブレードとしての混合要素１７、１９の設計、および任意選択でブレードまたはブレードのねじれとして構成された混合要素１７、１９のオフセット配置は、特に粘性プラスチック溶融物を伴う溶融物入口開口部１３と溶融物出口開口部１４との間のプラスチック溶融物の流れを支持する。図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃは、混合要素１７、１９が互いにある角度でオフセットされているという点で、螺旋形態のシャフト１５、１６上のブレード形態の混合要素１７、１９の配置を示している。

図７Ａ～図７Ｃは、混合要素１７、１９の対向して構成された中心孔１７ｂ、１９ｂおよびスペーサ１８、２０の中心孔への形状嵌合接続のために本発明による装置１０で使用されるシャフト１５、１６の様々な断面形状をそれぞれ示す。図７Ａは、シャフト１５、１６の前述の六角形の断面形状を示す。図７Ｂは、シャフト１５、１６のスプライン形状を示す。図７Ｃは、形状嵌合接続を生成するために、長手方向溝および嵌合キー２５が挿入された円形シャフト１５、１６を示す。

混合要素１７、１９の最大半径方向長さＲは、それらが間隙２２、２１に係合するときに、それらに対向するシャフト１６、１５の外面まで、または図５に示すように、それらに対向するシャフト１６、１５上に配置されたスペーサ２０、１８の外面まで０．５～５ｍｍの距離Ｔを有するように寸法決めされる。これは、スペーサ１８、２０またはシャフト１５、１６の表面に付着したプラスチック溶融物も混合要素１９、１７によって剪断されることを確実にする。

モータＭ１、Ｍ２は、第１および第２のシャフト１５、１６を同じ方向または反対方向に異なる速度で回転させることができるように制御されてもよい。好ましくは、モータＭ１、Ｍ２はまた、それらの回転方向において可逆的であり、それによって、第１および第２のシャフト１５、１６もまた、それらの回転方向において可逆的である。最初に２つのシャフト１５、１６の一方のみがその回転方向に反転され、その後に第２のシャフト１６、１５がその回転方向に反転される装置１０の動作を実現することが可能である。これは定期的に繰り返されてもよい。

さらに、本装置１０では、第１または／および第２のシャフト１５、１６は、軸方向に、すなわちそれらの回転軸の方向に変位可能であり、変位は好ましくは脈動的に行われることがもたらされる。シャフト１５、１６のそのような軸方向変位は、例えば、リンクガイド、カムドライブ、または油圧／空気圧シリンダによって実現することができる。２つのシャフト１５、１６の共通の軸方向変位は、ハウジング１２の前面内壁を掻き取るのに役立つ。間隙２１、２２内のギャップ幅を変化させるために、一方のシャフト１５、１６のわずかな軸方向変位、または２つのシャフト１５、１６の反対の変位がもたらされる。

図９および図１０は、熱可塑性材料の溶融物を処理するための本発明による装置１０のさらなる実施形態を示す。この実施形態は、第１のシャフト１５の混合要素１７と第２のシャフト１６の混合要素１９との間のハウジング１２内の底部領域にスクリューコンベア２３が構成され、それにより、ハウジング１２内の底部領域に蓄積されたプラスチック溶融物もまた、規定の滞留時間内にハウジング１２から排出されるという点においてのみ、本質的に図２および図３に示される実施形態とは異なる。図９および図１０では、スクリューコンベア２３は単一のスクリューとして示されている。あるいは、図１１に示す二軸スクリューを用いてもよい。このスクリューコンベアは、第３のモータＭ３によって駆動されてもよく、反応器１０からプラスチック溶融物を排出する（１４ａ）ために使用されてもよい。

提示された装置１０を使用して、熱可塑性材料の溶融物の熱処理、好ましくは除染のための方法を実行することができ、これは、溶融物を、処理されるプラスチックの溶融物温度より高い熱処理温度、および任意選択で０．１～９００ｍｂａｒの間、好ましくは１～１０ｍｂａｒの間の真空で、１～１２０分間の熱処理時間にわたって熱処理装置に残存させることによって達成される。熱処理は、溶融相重縮合の形態で実施することができ、それによってＰＥＴ、ＰＡまたはＰＣなどの重縮合物が処理され、それによって処理温度、圧力および滞留時間またはそれらの進行を調整することによって重縮合物の粘度が変化する。

さらに、熱処理は、プラスチック溶融物が溶融物入口開口部１３から溶融物出口開口部１４に先入れ先出しで連続的に輸送されるようなものであってもよい。図面には示されていないが、ハウジング１２は、異なる特性を有するおよび／または他の供給源からのプラスチック溶融物がハウジング１２の内部に供給される追加の入口を有することができる。動作中、ハウジング１２はプラスチック溶融物で完全には充填されず、むしろプラスチック溶融物で半分以上充填されてもよい。

Claims (18)

1. 熱可塑性材料の溶融物を処理するための装置（１０）であって、
   溶融物入口開口部（１３）、溶融物出口開口部（１４）、および、前記プラスチック溶融物の揮発性成分用の引き出し開口部（１１）を有するハウジング（１２）を備え、
   少なくとも第１の回転駆動シャフト（１５）および第２の回転駆動シャフト（１６）を特徴とし、
   複数の混合要素（１７、１９）が各シャフト（１５、１６）上に互いに軸方向に離隔して配置され、前記シャフト（１５、１６）と共に回転し、
   前記第１のシャフト（１５）の前記混合要素（１７）が前記第２のシャフト（１６）の前記軸方向に離隔した混合要素（１９）の間に形成された隙間（２２）に面し、前記第２のシャフト（１６）の前記混合要素（１７）が互いに軸方向に離隔して配置されるように、前記第１のシャフト（１５）の前記混合要素（１７）が、前記第２のシャフト（１６）の前記混合要素（１９）から軸方向にオフセットされ、
   前記第２のシャフト（１６）の前記混合要素（１９）が前記第１のシャフト（１５）の前記軸方向に離隔した混合要素（１７）の間に形成された隙間（２１）に面するように、前記第２のシャフト（１６）の前記混合要素（１９）が、前記第１のシャフト（１５）の前記混合要素（１７）から軸方向にオフセットされ、
   前記第１および第２のシャフト（１５、１６）の間の距離（Ａ）および混合要素（１７、１９）の最大半径方向長さ（Ｒ）が、前記混合要素（１７、１９）がそれらとは反対の前記空間（２２、２１）に係合するように寸法決めされる、装置。
2. 前記混合要素（１７、１９）の軸方向厚さ（Ｄ）が、前記混合要素（１９、１７）が前記隙間（２２、２１）を画定する状態で前記隙間に係合するときに、０．５ｍｍ～５ｍｍの幅を有するギャップ（Ｓ）を形成するように寸法決めされることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記混合要素（１７、１９）の軸方向距離（Ｇ）が、前記混合要素（１７、１９）間のスペーサ（１８、２０）の配置によって規定され、
   前記スペーサ（１８、２０）が、前記混合要素（１７、１９）よりも小さい半径方向範囲を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記スペーサ（１８、２０）が、前記それぞれのシャフト（１５、１６）に押し付けることができるディスクであることを特徴とする、請求項３に記載の装置。
5. 前記混合要素（１７、１９）の最大半径方向長さ（Ｒ）が、それらが前記隙間（２２、２１）に係合するときに、それらとは反対側の前記シャフト（１６、１５）の外面から、または場合によっては反対側の前記シャフト上に配置されるスペーサ（２０、１８）の外面から０．５ｍｍ～５ｍｍの距離にあるように寸法決めされることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記第１および第２のシャフト（１５、１６）が、互いに平行に位置合わせされることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記混合要素（１７、１９）が、少なくとも２つのブレードを有するブレード要素として、またはディスクとして構成されることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記混合要素（１７、１９）には、その周囲に面取り部（１７ａ、１９ａ）が設けられていることを特徴とする、請求項１～７のいずれか一項に記載の装置。
9. 前記第１および第２のシャフト（１５、１６）が、異なる速度で同じ方向または反対方向に回転可能であることを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載の装置。
10. 前記第１および／または前記第２のシャフト（１５、１６）が、それらの回転方向に切り替えられ得ることを特徴とする、請求項１～９のいずれか一項に記載の装置。
11. 前記第１または／および第２のシャフト（１５、１６）が軸方向に変位可能であり、前記変位が好ましくは脈動的に実現されることを特徴とする、請求項１～１０のいずれか一項に記載の装置。
12. スクリューコンベア（２３、１６）が、前記ハウジング（１２）の内側の前記下部に形成されることを特徴とする、請求項１～１１のいずれか一項に記載の装置。
13. 前記ハウジング（１２）および／または前記シャフト（１５、１６）の少なくとも一方が温度制御され得ることを特徴とする、請求項１～１２のいずれか一項に記載の装置。
14. 熱可塑性材料の溶融物の、好ましくは除染のための熱処理方法であって、
    請求項１～１３のいずれか一項に記載の、溶融物入口開口部（１３）、溶融物出口開口部（１４）および、引き出し開口部（１１）を有するハウジング（１２）を有する、前記プラスチック溶融物の揮発性成分のための、真空に接続され得る熱処理装置（１０）を提供することと、
    前記溶融物を前記熱処理装置（１０）に導入することと、
    前記溶融物を、処理される前記プラスチックの溶融物温度より高い熱処理温度で１～１２０分間の熱処理時間にわたって前記熱処理装置（１０）内に残すこととを特徴とする、熱処理方法。
15. 前記溶融物を０．１～９００ｍｂａｒの間、好ましくは１～１０ｍｂａｒの間の真空下で前記熱処理装置（１０）内に残すことを特徴とする、請求項１４に記載の熱処理方法。
16. ガスまたは空気流が前記ハウジング（１２）にさらに導入されることを特徴とする、請求項１５に記載の熱処理方法。
17. 溶融物入口開口部（１３）および溶融物出口開口部（１４）を有するハウジング（１２）を有する熱処理装置（１０）における熱可塑性材料の溶融物の熱処理方法であって、
    前記溶融物を、前記処理されるプラスチック材料の溶融物温度より高い熱処理温度、および、前記ハウジング（１２）内の１～１００バールのガス過圧で、１～１２０分間の熱処理時間、前記熱処理装置（１０）内に残すことを特徴とする、熱処理方法。
18. 前記熱処理が、ＰＥＴ、ＰＡまたはＰＣなどの重縮合物の重縮合を含み、
    前記重縮合物の粘度が、前記処理温度、前記圧力および前記滞留時間またはそれらの進行を調整する手段によって変更されることを特徴とする、請求項１４～１７のいずれか一項に記載の熱処理方法。