JPH09122465A - 低粘性流体を高粘性流体に混合する装置及び方法 - Google Patents
低粘性流体を高粘性流体に混合する装置及び方法Info
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Abstract
をポリマー溶融物中へ均質に混合し得る混合装置及び混
合方法を提供すること。 【解決手段】混合装置は、高粘性流体を移送するととも
に、主混合装置1の組込み式混合ユニット1aを有する主
管路2aと、同主管路2aから分岐して主混合装置の入口ま
で流れる分流のための分岐管路2bとを備える。主混合装
置の分岐管路2b及び主管路2aは互いにほぼ平行に延びる
軸を有するパイプ部分24,25からそれぞれ形成されてい
る。混合装置は分岐管路2b内に配置されたポンプ3と、
分岐管路2bの端部に配置された静的補助混合装置5と、
低粘性流体を供給すべく補助混合装置5の入口に配置さ
れたノズル40とを有する。
Description
流体に混合する装置及び方法に関する。前記の高粘性流
体は主にポリマー溶融物である。更に、低粘性流体は主
に添加物であり、同添加物はポリマー溶融物に混合され
る。また、添加物は溶融物中へ溶解可能または溶解不能
である。高粘性流体及び低粘性流体の粘性差は一般的に
大きく、両流体の粘性は2倍以上異なり得る。低粘性流
体として液体及び気体を使用し得る。高粘性流体は固体
を含み得る。
特許第2315114号は互いに大きく異なる粘性を有
する複数の液体を混合する方法を開示している。この方
法では、低粘性流体を動的混合装置(dynamischen Misc
her)を使用して高粘性流体の分流と予備混合する。こ
れによって形成された予備混合物は高粘性流体の非分流
部分と混合される。次いで、これによって混合された流
体全体を静的混合装置内において更に混合する。低粘性
添加物をポリマー溶融物に混合する際、同添加物を均
質、かつ静かに混合し得る。即ち、ポリマーの大きな剪
断応力を伴うことなく低粘性添加物をポリマー溶融物に
混合可能である。このため、低粘性添加物をポリマー溶
融物に混合する際に従来の方法を効果的に使用し得る。
ドイツ特許第2315114号は静的混合装置(statis
chen Mischern)のみを使用する混合方法から得られた
結果が満足できない点を開示している。
き上げるとともに、頻繁なメンテナンスを必要とする。
更に、攪拌動作に起因する剪断作用及び加熱作用による
ある程度のポリマーの分解を同混合装置内において許容
する必要がある。本発明は前述した事情に鑑みてなされ
たものであって、その目的は、動的混合装置を使用する
ことなく低粘性添加物をポリマー溶融物に均質に混合し
得る混合装置及び混合方法を提供することにある。
流体を高粘性流体内へ混合する混合装置であって、高粘
性流体を輸送するとともに、主混合装置の組込み式静的
混合ユニットを有する主管路と、同主管路から分岐して
主混合装置の入口まで流れる分流のための分岐管路と、
主混合装置の分岐管路及び主管路は互いにほぼ平行に延
びる軸を有するパイプ部分からそれぞれ形成されている
ことと、分岐管路内に配置されたポンプと、分岐管路の
端部に配置された静的補助混合装置と、低粘性流体を供
給すべく補助混合装置の入口に配置されたノズルとを有
する混合装置によって実現し得る。
との間の距離は補助混合装置の組込み式混合ユニットの
直径の2倍未満の長さである。分岐管路は主混合装置の
上流において主管路から分岐している。主混合装置の前
に位置する主管路は膝形をしており、補助混合装置は膝
の領域内に位置する。補助混合装置は熱交換器として形
成し得る。低粘性流体の供給ノズルは高粘性流体の流動
方向に直交する方向に延びている。供給ノズルの先端部
は高粘性流体の流動方向にほぼ平行に延びており、開口
はノズル及び補助混合装置の間に配置されている。主混
合装置は前置混合装置及び後置混合装置を有することが
でき、同後置混合装置の組込み式ユニットは前置混合装
置より更に大きい直径を有する。
粘性比率を有する2つの流体を本発明の混合装置を使用
して混合する方法であって、両流体のうち高い粘性を有
する流体の50%未満、好ましくは10〜15%を主管
路から分岐管路内へ分岐させることを含む方法によって
実現される。流体混合物の更に高い剪断作用は主混合装
置より寧ろ補助混合装置内において発生する。高粘性流
体は溶融物であり、低粘性流体は液体添加物または気体
添加物であり、同添加物は補助混合装置内において液滴
または気泡の形態にて分岐管路の高粘性流体中へ分散さ
れ、形成された分散物は主混合装置内において主管路内
の流体と混合され、液滴または気泡からの拡散の結果と
して高粘性流体内への添加物の少なくとも部分的な溶解
を可能とすべく休止時間を主混合装置内に提供する。主
混合装置は20〜60バールの圧力差をともなって駆動
され、さらに分岐管路内のポンプを使用して補助混合装
置に対して80〜200バールの駆動圧力差を形成す
る。流体添加物をポリマー溶融物内へ混合するために本
発明の混合方法を使用し得る。
重要な利点としては、補助混合装置を熱交換器として形
成し得る点にある。混合中に放散されたエネルギーはク
ーラントを通じて連続的に回収し得る。この結果、ポリ
マーの分解を大幅に回避し得る。
の構造エレメントを形成するインターメッシュ十字交差
プレート(Ineinandergreifenden, sich kreuzenden St
egen)15,16からなる構造を有する。更に、各群を
構成する複数の構造エレメントは互いに平行に配置され
ている。隣接する混合エレメント11は一点鎖線を用い
て示す。楕円線13,14はプレート(図示略)によっ
て境界づけられた面を示す。楕円線13,14によって
境界づけられた面は互いに交差している。一方の混合エ
レメントを、長さ方向に延びる軸の周りに他方の混合エ
レメントに対して90度回動した位置に配置した点を除
いて2つの混合エレメント10,11は同一である。長
さ方向に延びる軸は矢印12の方向に延びており、同矢
印12は流動の主方向を示す。複数の順序よく適切に配
列された混合エレメント11,10は静的混合装置の混
合バッフル(Mischeinbauten)1’を形成している。混
合エレメントの直径をDで表す。
aを形成するパイプ21と、複数のパイプ部分22,2
3,25及びポンプ3から構成された分岐管路2bと、
前記のポンプ3がギヤ・ポンプであることが好ましく、
さらには高粘性流体を輸送すべく提供されていること
と、組込み式静的混合ユニット1a(混合エレメント1
0,11)を含む主管路2a内に配置された主混合装置
1と、第2の管路2bの端部に配置され、かつパイプ部
分25及び組込み式静的混合ユニット1b(混合エレメ
ント10’,11’)を有する補助混合装置5と、補助
混合装置5の入口に位置する供給ノズル40及び供給管
路40’を有する低粘性流体のための定量ポンプ4とを
有する。主混合装置1は熱交換器として形成可能であ
り、この際、メイン・パイプ21は混合ユニット1aの
領域内においてダブル・ジャケット(Doppelmantel)
(図示略)の形態をなす。
部を形成するパイプ側部24内に同パイプ側部24と同
軸をなすよう配置されている。パイプ部分25はパイプ
部分24に対して偏心して配置し得る。しかし、パイプ
部分25は一般に平行軸に沿って配置されている。メイ
ン・パイプ21から分岐するパイプ部分22は主管路2
aに直交する方向へ延びる平面内に位置する曲管を形成
している。高粘性流体の50%未満、好ましくは10〜
15%は主管路2aから分岐管路2b内へ分岐して流入
する。
するパイプ部分23はポンプ3をメイン・パイプ21の
壁を通じて補助混合装置5に連通している。補助混合装
置5は主混合装置1より更に大きな流体混合物の剪断作
用を提供する。従って、補助混合装置5内の流速は2つ
のパイプ部分24,25間の主流内の流速より一般的に
更に速い。この場合、第2の混合装置5から流出する流
体の流れは主混合装置1内へ通過する際に拡大される
(拡大の様子を破線で示す)。
は低粘性流体を供給すべく使用され、かつ高粘性流体の
流動方向に直交する方向に配置されている。例えば、高
粘性流体はポリマー溶融物であり得る。低粘性流体は液
体添加物または気体添加物であり得る。同添加物は補助
混合装置5内において液滴または気泡の形態にて分岐管
路2bの高粘性流体中へ分散される。補助混合装置5の
出口と、主混合装置1の入口との間の距離aは可能な限
り小さくする必要がある。即ち、同距離aは補助混合装
置5内の組込み式混合ユニット1bの直径Dの2倍未満
の長さを有する必要がある。距離aが長過ぎる場合、混
合物は分離し、液滴または気泡のうちの一部は再凝集す
る。
混合装置1内において主管路2aの流体と混合される。
高粘性流体内への低粘性添加物の少なくとも部分的な溶
解を液滴または気泡からの拡散により促進すべく、休止
時間が主混合装置1内において提供される。
づく混合装置2が図2に示す装置と相違する第1の点と
しては、図3の装置のメイン・パイプ21が膝形をなす
点にある。第2の相違点としては、補助混合装置5がク
ーラント(矢印55)のための接続パイプ52a,52
b及び導管系52を有する熱交換器として形成されてい
る点にある。第2の管路2b及び主管路2aは共通平面
内に配置されている。
合装置1a’及び後置混合装置からなる2段式主混合装
置1を有する。後置混合装置の組込み式ユニット1aは
前置混合装置1a’の組込み式ユニットより更に大きい
直径を有している。この種の2段式混合装置は欧州特許
第0472491号に開示されている(1990年に発
行された化学的添加技術(Chem.-Ing. Tech.)の650
〜654頁に記載されているエム.フライシュリ他によ
る“静的攪拌装置内における大きな粘性差をともなう複
数の流体の混合及び分散における新たな発見”を参
照)。添加物の微小液滴または微小気泡は剪断作用の増
大により前置混合装置1a’内で形成される。添加物は
後置混合装置内において溶解し、かつ比較的長い混合時
間にわたって混合される。供給ノズル40の先端部41
は高粘性流体の流動方向にほぼ平行に延びている。開口
42は低粘性流体を供給すべく使用されるノズル40
と、補助混合装置5との間に形成されている。ノズル先
端部41にはテーパーが付けられている。この種の開口
で終わる混合装置は欧州特許第0472491号にも開
示されている。
した混合装置2を示す。本実施の形態では、メイン・フ
ローの20%を越す量を分岐させることが効果的であ
る。リターン・フローの使用により、前記の実施の形態
の場合と比較して更に少ない量の低粘性流体(添加物)
を補助混合装置5内へ添加すればよい。これは補助混合
装置5の出口において混合物が分離する傾向が更に低い
ため効果的な混合を可能にする。
バールの圧力差(Druckdifferenz)が主混合装置1内に
形成される。分岐管路2bのポンプ3は80〜200バ
ールの駆動圧力差(treibende Druckdifferenz)を補助
混合装置5に対して形成する。
動的混合装置を使用することなく低粘性添加物をポリマ
ー溶融物中へ均質に混合し得るという優れた効果を発揮
する。
図。
図。
断面図。
ット、1a’…前置混合装置、2…混合装置、2a…主
管路、2b…分岐管路、24,25…パイプ部分、3…
ポンプ、5…静的補助混合装置、40…供給ノズル、4
1…供給ノズルの先端部、42…開口。
Claims (13)
- 【請求項1】 低粘性流体を高粘性流体に混合する混合
装置(2)であって、高粘性流体を移送するとともに、
主混合装置(1)の組込み式混合ユニット(1a)を有
する主管路(2a)と、同主管路(2a)から分岐して
主混合装置の入口まで流れる分流のための分岐管路(2
b)と、前記主混合装置の分岐管路(2b)及び主管路
(2a)は互いにほぼ平行に延びる軸を有するパイプ部
分(24,25)からそれぞれ形成されていることと、
分岐管路(2b)に配置されたポンプ(3)と、前記分
岐管路(2b)の端部に配置された静的補助混合装置
(5)と、低粘性流体を供給すべく前記補助混合装置
(5)の入口に配置されたノズル(40)とを有する混
合装置。 - 【請求項2】 補助混合装置(5)の出口と、主混合装
置(1)の入口との間の距離は補助混合装置の組込み式
混合ユニット(1b)の直径(D)の2倍未満の長さで
ある請求項1に記載の装置。 - 【請求項3】 前記分岐管路(2b)は主混合装置
(1)の上流において主管路(2a)から分岐している
請求項1または2に記載の装置。 - 【請求項4】 主混合装置(1)の前に位置する主管路
(2a)は膝形をしており、前記補助混合装置(5)は
膝の領域内に位置する請求項1乃至3のいづれか一項に
記載の装置。 - 【請求項5】 前記補助混合装置(5)は熱交換器とし
て形成されている請求項1乃至4のいづれか一項に記載
の装置。 - 【請求項6】 低粘性流体の供給ノズル(40)は高粘
性流体の流動方向に直交する方向に延びている請求項1
乃至5のいづれか一項に記載の装置。 - 【請求項7】 前記供給ノズル(40)の先端部(4
1)は高粘性流体の流動方向にほぼ平行に延びており、
開口(42)はノズル(40)及び補助混合装置(5)
の間に配置されている請求項1乃至6のいづれか一項に
記載の装置。 - 【請求項8】 主混合装置(1)は前置混合装置(1
a’)及び後置混合装置を有し、同後置混合装置の組込
み式ユニット(1a)は前置混合装置より更に大きい直
径を有する請求項1乃至7のいづれか一項に記載の装
置。 - 【請求項9】 少なくとも2倍の粘性比率を有する2つ
の流体を請求項1乃至8のいづれか一項に記載の装置を
使用して混合する方法であって、両流体のうち高い粘性
を有する流体の50%未満、好ましくは10〜15%を
主管路から分岐管路内へ分岐させることを含む方法。 - 【請求項10】 流体混合物の更に高い剪断作用は主混
合装置より寧ろ補助混合装置内において発生する請求項
9に記載の方法。 - 【請求項11】 前記高粘性流体は溶融物であり、低粘
性流体は液体添加物または気体添加物であり、同添加物
は補助混合装置内において液滴または気泡の形態にて分
岐管路の高粘性流体中へ分散され、形成された分散物は
主混合装置内において主管路内の流体と混合され、液滴
または気泡からの拡散の結果として高粘性流体内への添
加物の少なくとも部分的な溶解を可能とすべく休止時間
を主混合装置内に提供する請求項9または10に記載の
方法。 - 【請求項12】 前記主混合装置は20〜60バールの
圧力差をともなって駆動され、さらに分岐管路内のポン
プを使用して補助混合装置に対して80〜200バール
の駆動圧力差を形成する請求項9乃至11のいづれか一
項に記載の方法。 - 【請求項13】 流体添加物をポリマー溶融物に混合す
るために使用する請求項9乃至12のいづれか一項に記
載の方法。
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