KR20230161493A - 열가소성 플라스틱 용융물의 열처리를 위한 장치 및 방법 - Google Patents

열가소성 플라스틱 용융물의 열처리를 위한 장치 및 방법 Download PDF

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KR20230161493A
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shaft
heat treatment
shafts
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마르쿠스 펠링거
게르하르트 브레우어
Original Assignee
스타링거 운트 콤파니 게젤샤프트 엠 베하
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Publication date
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Abstract

열가소성 플라스틱 용융물을 처리하기 위한 장치(10)는 제1 및 제2 회전 구동 샤프트(15, 16)가 배치된 하우징(12)을 갖고, 복수의 혼합 요소(17, 19)는 각 샤프트(15)에 축방향으로 이격되어 있다. 제1 샤프트(15)의 혼합 요소(17)는 제2 샤프트(16)의 혼합 요소(19)로부터 축방향으로 오프셋되어 제2 샤프트(16)의 혼합 요소(19) 사이의 갭(22)과 마주하게 된다. 제2 샤프트(16)의 혼합 요소(19)는 제1 샤프트(15)의 혼합 요소(17)로부터 축방향으로 오프셋되어 제1 샤프트(15)의 혼합 요소(17) 사이의 갭(21)과 마주하게 된다. 서로에 대한 제1 및 제2 샤프트(15, 16)의 거리(A)와 혼합 요소(17, 19)의 최대 방사상 길이(R)는 상기 혼합 요소가 그 반대편의 공간(22, 21)에 맞물리도록 치수가 지정된다.

Description

열가소성 플라스틱 용융물의 열처리를 위한 장치 및 방법
본 발명은 청구항 1의 전문에 따른 열가소성 플라스틱 용융물(thermoplastic melts)의 열처리 장치 및 청구항 14 또는 17의 전문에 따른 열가소성 플라스틱 용융물의 열처리 방법에 관한 것이다.
본 발명은 일반적으로 다양한 용도의 열가소성 플라스틱 용융물을 위한 안정적이고 비용 효율적이며 견고한 열처리 장치를 제공하는 과제를 기반으로 하며, 처리된 플라스틱 용융물은 정의된 온도에서 정의된 체류 시간 동안 열처리 장치에 남아 있다.
플라스틱 용융물에는 열처리 과정에서 용융물에서 방출되는 휘발성 물질이 존재할 수 있는 것으로 알려져 있다. 이러한 물질은 재활용 공정에서 발생하는 불순물, 원래 플라스틱에 분자로 존재하지 않았던 플라스틱을 녹일 때 발생하는 부산물, 사용하는 동안에 충전재에서 플라스틱 소재로 옮겨지는 물질, 플라스틱 소재에서 반응하여 생성되는 부산물 등일 수 있다.
따라서 본 발명은 일반적으로 다양한 응용 분야에서 열가소성 플라스틱 용융물로부터 휘발성 물질을 효율적으로 제거하는 것에 관한 것이다.
열가소성 플라스틱 용융물에서 휘발성 물질을 제거하기 위한 본 발명의 적용 가능한 분야는 플라스틱 재활용의 광범위한 적용 분야이다. 플라스틱은 사용 중에 이물질에 의해 오염될 수 있는데, 예를 들어 제품을 플라스틱 포장재에 채울 때 충전재에서 이물질이 이동하여 포장재가 오염될 수 있다. 예를 들어 헤어 샴푸에 함유된 톨루엔(toluene)이 헤어 샴푸의 포장재(예를 들어, PP 중공체(hollow body))로 이동하는 것이 이에 해당된다. 또한 재활용 과정에서 원래 충전재를 비운 후 포장재를 오용하는 경우(예를 들어, 플라스틱 음료수병에 휘발유와 윤활유 혼합물을 1:25 또는 1:50의 비율로 채우는 경우)에는 포장재가 오염될 수 있다. 예를 들어, 유럽식품안전청(EFSA)과 미국식품의약국(FDA)에서는 이러한 오염된 용기를 식품 포장에 다시 사용할 수 있도록 오염에 대한 기본 한도를 지정하고 있으며, 그 이하에서는 소비자가 이미 사용한 플라스틱 소재를 식품 포장으로 다시 사용할 수 있도록 허용하고 있다. 그러나 재활용 회사와 재활용 공정에 따라 이러한 제한이 확실하게 낮아지는지 확인해야 한다.
또한 재활용 시 플라스틱 소재를 압력과 온도에서 고온 처리하면 다양한 화학 반응으로 인한 분해 산물이 발생할 수 있다. 예를 들어, PET를 압출하는 과정에서 휘발성 물질인 아세트알데히드가 생성될 수 있으며, 이는 재활용 PET 병에 장기간 보관할 경우 음료의 맛에 원치 않는 변화를 일으킬 수 있다. 플라스틱 용융물에서 방향족 물질의 냄새를 감소시킬 수도 있다(아래 참조).
이러한 모든 휘발성 물질은 재활용 과정에서 법적 기준치 이하로 줄여야 한다.
본 발명의 또 다른 적용 분야는 플라스틱 용융물로부터 방향족 물질을 감소시키는 것인데, 이러한 물질은 제조 공정 중에 이러한 물질의 초기 첨가로 인해 첨가제 형태로 플라스틱 재료에 들어가거나 제조 공정 중에 다양한 물질의 화학 반응에 의해 또는 플라스틱 재료의 분해 산물로 생성된다. 이러한 물질은 플라스틱 소재를 사용하는 동안 방출되어 일부 사람들에게는 악취를 유발하거나 최악의 경우 독성을 유발할 수 있다. 따라서 이러한 방향성 물질은 제조 과정에서 이미 최소로 줄이는 것이 바람직하다. 하나의 예로 새 차의 냄새를 들 수 있다.
PET, PC 또는 PA와 같은 중축합물의 용융 중축합물도 본 발명의 가능한 적용 분야를 나타낸다. PET의 중축합물에서, 주로 에틸렌 글리콜과 물은 두 개의 분자 사슬이 결합하여 더 긴 분자를 형성할 때 PET의 용융 단계에서 고온에서 갈라진다. 이러한 분리 생성물은 중축합 용융물(polycondensate melt)의 점도를 높이기 위해 중축합 용융물에서 안정적이고 신속하게 제거되어야 한다.
본 발명은 상기에서 언급한 세 가지 응용 분야의 조합에도 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명을 통해 병 또는 호일 폐기물로부터 재활용 PET의 오염을 제거하여 이물질로부터 정화하고, 동일한 작업 단계에서 용융상 중축합을 통해 용융물의 점도를 높이고 동시에 방향족 물질을 제거할 수 있다.
하나의 양태에서, 본 발명은 열가소성 재료의 용융물을 처리하기 위한 장치에 관한 것으로, 여기서 플라스틱 용융물은 입구에서 출구로 연속적으로 이송되고, 선택적으로 동시에 탈기되어(degassed) 음압(negative pressure)을 적용함으로써 휘발성 물질로부터 정제된다.
이러한 장치는 예를 들어 DE 10 2018 216 250 A1 또는 AT 516967 A1에서 알려져 있다.
공지된 두 장치 모두에서, 중축합 용융물은 하우징에 회전 가능하게 장착된 디스크 또는 혼합 요소에 의해 입구에서 출구로 운반되고, 혼합 요소를 담그면 용융물이 일시적으로 부착되는 표면이 생성된다. 두 장치 모두 용융물이 얇을수록 더 안정적으로 작동한다. 그러나 용융물의 중축합 정도가 증가함에 따라 용융물의 인성이 증가하면 플라스틱 용융물이 혼합 요소에 달라붙어 설계상 중축합 용융물을 강제 이송할 수 없기 때문에 반응기 내에서 용융물의 일정한 체류 시간이 더 이상 보장되지 않게 된다. 최악의 경우, 플라스틱 용융물이 몇 시간 동안 혼합 요소에 달라붙으면 코킹이 발생할 수 있다. 혼합 요소에서 분리된 후 이러한 코킹으로 인해 제품을 사용할 수 없게된다.
또한, 두 개의 압출 스크류가 서로 맞물려 같은 방향 또는 반대 방향으로 작동하는 트윈-스크류 압출기(twin-screw extruder) 또는 니더(kneader)가 알려져 있으며, 이로 인해 서로 깎여 용융물이 접착할 수 없게된다. 그러나, 이러한 압출기는 스크류 요소를 매우 정밀하게 제조해야 하며, 본 발명에 따른 반응 챔버 내 용융물의 상대적으로 긴 체류 시간 및 관련 제조 비용으로 인해 본 발명의 의도된 적용 분야에 경제적으로 사용될 수 없다. 이러한 트윈-스크류 압출기는 WO 2018/215028 A1에 공지되어 있다.
또한, 다중-스크류 반응 압출기(multi-screw reaction extruder)는 WO 03033240 A1 및 WO 2020/099684 A1에서 알려져 있으나, 그 설계로 인해 본 발명에 따라 목표하는 체류 시간 동안 경제적으로 사용할 수 없다.
상기에서 언급한 DE 102018216250 A1에 개시된 플라스틱 용융물 열처리 장치는 디스크 반응기(disc reactor)로서, 축 방향으로 오프셋되고 구동 샤프트에 장착된 여러 개의 디스크가 원통형 튜브 내에서 회전한다. 이 경우 플라스틱 용융물로 튜브의 충전 수준은 부피의 최대 절반으로 제한된다. 상기 디스크가 회전하고 플라스틱 용융물에 잠겨 있기 때문에 플라스틱 용융물의 일부가 디스크와 함께 위쪽으로 끌어올려지고 표면의 용융물이 없는 공간에서 저압에 노출된다. 결과적으로, PET의 경우 주로 에틸렌 글리콜이나 수증기 형태의 물과 같은 플라스틱 용융물의 휘발성 성분이 플라스틱 용융물 밖으로 이동하고 입구에 우세한 음압에 의해 운반된다. 그러나 처리할 플라스틱 용융물에는 플라스틱 물질을 제조하는 동안 또는 다양한 플라스틱 성분의 온도 및/또는 압력으로 인해 반응 생성물로 용융되는 동안 생성되거나 플라스틱 제품을 사용하는 동안 또는 플라스틱 폐기물을 재-용융하기 전에 세척제 또는 세척 첨가제와 같이 플라스틱 재료로 정화하는 동안 불순물로 이동하는 방향제 또는 기타 화학 물질과 같은 다른 원하지 않는 휘발성 성분이 포함될 수도 있다. 이러한 불순물은 특히 식품 포장과 같이 악취 오염이나 독성 오염으로 인해 재활용 플라스틱을 사용할 때 원치 않는 악재이다.
원통형 튜브의 기존 용융상 또는 디스크 반응기의 단점은 특히 이러한 반응기의 사용이 "저-점도(low-viscosity)" 플라스틱 용융물로 제한된다는 점이다. 이는 디스크를 플라스틱 욕조에 담그는 경우에만 표면이 재생되는 반면 점성이 있는 용융물은 디스크에 달라붙기 때문이고, 이로 인해 반응기 내 플라스틱 용융물의 정의되지 않은 체류 시간이 발생하고 소위 플라스틱 용융물의 코킹(coking)이 발생할 수도 있다. 예를 들어, 이러한 반응기는 용융상 축중합 반응기(melt phase polycondensation reactor)로 사용되고 입구의 플라스틱 용융물은 ASTM D445, DIN EN ISO 1628-5에 따른 고유 점도가 0.2 - 0.65 dl/g이며, 상업용 응용 분야에서는 출구 점도가 약 0.75-0.8dl/g으로 제한되며, 이는 PET 프로세싱에서 주요 문제이다. 점도가 높은 플라스틱 재료와 PET >0.8 dl/g의 경우 디스크가 서로 달라붙으며, 이는 일정 시간 후에 발생하는 코킹 외에도 플라스틱 용융물의 표면적을 감소시켜 용융물에서 휘발성 성분이 이동하는 결정적인 요인 중 하나이다. 이러한 용융물 반응기의 또 다른 문제는 디스크 사이 또는 공급 및 배출 영역의 데드 스페이스(dead space)이며, 여기서 정의되지 않은 체류 시간과 용융물의 물질적 손상이 발생할 수 있다. 상기에서 설명한 단점 외에도 점성 용융물의 경우 빈 반응기를 작동하는 것도 매우 불만족스러운데, 그 이유는 새로운 용융물에 의한 디스크의 연속적인 세척이 불가능하기 때문이다. 빈 반응기를 가동하는 문제를 회피하기 위해, WO 2008/043548 A1에 제안된 바와 같이 중합체의 배치식 중축합을 위한 선행 기술 장치가 설계되었다. 그러나 이 접근법은 점성 용융물에도 실패한다. 반면, 상기 반응기의 온도를 균일하게 하기위해 새로운 용융 배치를 시작하는 경우 추가적인 문제도 발생한다. 반응기 내 고점도 플라스틱 용융물의 처리를 위해, WO 2006/050799에서는 파티션 벽에 의해 용융물 섬프 영역의 원통형 용기에 챔버를 형성하는 것이 제안되었으며, 환형 디스크(annular disc)는 교반 요소의 역할을 하고 스포크(spoke)에 의해 샤프트에 부착되며, 스크래퍼(scraper)는 서로 반대편에 배열되고 용기 내부에 고정적으로 연결되는 환형 디스크 사이의 공간에 배열된다. 회전 디스크(rotating disc)와 그 사이에 배열된 고정 스크래퍼 요소를 갖는 유사한 개념은 상기에서 언급한 DE 10 2018 216 250 A1뿐만 아니라 WO 2007/140926 A1 및 EP 0 320 586 B1에서도 알려져 있다. 이러한 장치는 디스크에 부착되는 플라스틱 용융물의 코킹 문제를 해결할 수 있지만, 이는 고-점도 플라스틱 용융물의 정의된 체류 시간을 보장할 수 없으며, 상기 디스크에 형성되는 고-점도 플라스틱 용융물의 표면이 부족하여 성능이 낮다는 단점도 있다.
본 발명은 상기에서 단일-샤프트 디스크 반응기의 단점을 개선하고, HDPE, LDPE, LLDPE, PP, PS, PA, 및 PET와 같은 신규 및 재활용 플라스틱의 오염 제거를 위한 더 비용 효율적이고 신뢰할 수 있는 장치를 제공하는 것을 목표로 하며, 무엇보다도, DIN EN ISO 1133(MFI 측정)에 따라 용융물의 MFI 값은 각각 HDPE의 경우 0.1g/10분부터 PP의 경우 최대 1000g/10분이거나, PA, PEN 또는 PET와 같은 중축합물의 오염 제거 및 중축합을 위해, 열처리 반응기로 유입될 때 용융물의 고유 점도 값이 0.2 - 0.75 dl/g이고, 열처리가 종료될 때 용융물의 고유 점도 값이 0.6 - 1.2 dl/g이다. 또한, 본 발명은 처음에 언급한 선행 기술의 문제점을 극복할 수 있는 열가소성 플라스틱 용융물의 열처리 방법을 제안한다.
본 발명은 청구항 1의 특징을 갖는 열가소성 플라스틱 용융물을 처리하는 장치 및 청구항 14 및 17의 특징을 갖는 열가소성 플라스틱 용융물을 처리하는 방법에 의해 제기된 과제를 해결한다. 본 발명의 유리한 실시양태는 종속항뿐만 아니라 다음의 설명과 도면에 설명되어 있다.
본 발명에 따른 열가소성 플라스틱 용융물 처리 장치는 용융물 유입구, 용융물 배출구 및 플라스틱 용융물의 휘발성 성분을 위한 인출구를 갖는 하우징(housing)을 갖는다. 이 장치는 적어도 제1 회전 구동 샤프트(rotatably driven shaft)과 제2 회전 구동 샤프트를 포함하며, 복수의 혼합 요소(mixing elements)가 축 방향으로 서로 이격되어 상기 샤프트와 함께 회전하는 각 샤프트에 배치된다. 제1 샤프트의 혼합 요소는 제1 샤프트의 혼합 요소가 제2 샤프트의 축방향으로 이격된 혼합 요소 사이에 형성된 공간과 마주하도록 제2 샤프트의 혼합 요소로부터 축방향으로 오프셋되어 있다. 상기 제2 샤프트의 혼합 요소는 제2 샤프트의 혼합 요소가 제1 샤프트의 축방향으로 이격된 혼합 요소 사이에 형성된 간극과 마주하도록 제1 샤프트의 혼합 요소로부터 축방향으로 오프셋되어 있으며, 여기서, 제1 샤프트와 제2 샤프트의 서로의 거리와 혼합 요소의 최대 방사상 길이는 혼합 요소가 그들을 마주하는 간극에 맞물리는 방식으로 치수가 결정된다.
열가소성 플라스틱 용융물을 처리하기 위한 장치의 이러한 설계는 한편으로는 열가소성 플라스틱이 혼합 요소에서 큰 표면을 형성할 수 있으므로 플라스틱 용융물에서 원하지 않는 물질의 배출이 빠르게 진행될 수 있도록 보장한다. 한편, 이는 또한 상기 혼합 요소에 플라스틱 용융물의 제어되지 않은 긴 체류 시간을 확실하게 방지하여 정의되지 않은 점도 증가 또는 심지어 혼합 요소에 부착된 플라스틱 용융물의 코킹을 방지한다.
본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시양태에서, 혼합 요소의 축방향 두께는 간극을 정의하는 혼합 요소와 간극에 맞물릴 때 0.5 내지 5 mm의 간격을 형성하는 방식으로 치수가 정해진다. 결과적으로, 제조 정확도 및 그에 따른 장치의 제조 비용에 대해 지나치게 높은 요구를 두지 않고 혼합 요소의 표면으로부터 플라스틱 용융물을 신뢰성 있게 전단하는 것이 달성된다.
혼합 요소들 사이에 간격(interspaces)을 형성하기 위해, 본 발명의 하나의 실시양태에서, 상기 혼합 요소들의 축방향 거리는 상기 혼합 요소들 사이에 스페이서(spacer)를 배열함으로써 정의되며, 여기서 스페이서는 혼합 요소보다 더 작은 반경 방향 범위를 갖는다. 상기 스페이서는 각의 샤프트에 밀어 넣을 수 있고, 바람직하게는 교체 가능한 디스크로 구성될 수 있다.
상기 혼합 요소에서 플라스틱 용융물을 전단하는 현상을 더욱 개선하기 위해, 본 발명에 따른 장치의 하나의 실시양태에서 상기 혼합 요소의 최대 방사상 길이가 다음과 같은 방식으로 치수화되는 것이 제공되며, 상기 간격에 맞물릴 때, 반대쪽 샤프트의 원주면(circumferential surface) 또는 반대편 샤프트에 배열된 임의의 스페이서의 원주면으로부터 0.5 ~ 5mm 거리에 있다.
본 발명에 따른 장치의 구조적으로 단순한 설계는 제1 샤프트와 제2 샤프트가 서로 평행하게 정렬되는 경우의 결과일 것이다.
상기 혼합 요소가 적어도 2개 이상의 블레이드(blades)를 갖는 블레이드 요소 또는 디스크로 구성되는 경우 플라스틱 용융물의 체류 시간 및 플라스틱 용융물로부터의 원하지 않는 기질의 배출이 특히 잘 제어될 수 있는 것으로 나타났다.
상기 용융물 출구 개구를 향한 플라스틱 용융물의 수송 효과(transport effect)를 달성하기 위해, 상기 혼합 요소의 주변에 모따기(chamfers)가 제공되는 것이 바람직하다. 이 방법은 실제 강제 이송은 아니지만, 상기 모따기 효과는 플라스틱 용융물의 강제 이송과 비슷하다.
처리될 플라스틱의 유형 및 적용 분야에 따라 본 발명에 따른 장치의 큰 가변성을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 제1 및 제2 샤프트는 서로 다른 속도에서 동일한 방향 또는 반대 방향으로 회전 가능하도록 설계될 수 있으며, 추가로 또는 대안적으로, 제1 및/또는 제2 샤프트는 상기 회전의 방향으로 반전될 수 있다.
본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시양태에서, 제1 샤프트 및/또는 제2 샤프트는 축방향으로 변위 가능하며, 상기 변위(displacement)는 바람직하게는 맥동식(pulsating one)이다. 제1 및 제2 샤프트의 공통 축 변위(common axial displacement)는 상기 하우징의 전면 내벽(front-face inner wall)을 긁어내는 역할을 한다. 상기 두 샤프트 중 하나의 약간의 축 방향 변위 또는 서로에 대한 두 샤프트의 반대 방향 변위는 간격의 갭(gap) 너비를 변경하는 역할을 한다.
상기 하우징의 용융물 배출구로의 용융물 이송을 지지하기 위해, 본 발명에 따르면 상기 장치의 하우징 내부 바닥 영역에 제1 샤프트의 혼합 요소와 제2 샤프트의 혼합 요소 사이에 스크류 컨베이어가 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 장치의 추가 실시양태에서, 상기 하우징 및/또는 샤프트 중 적어도 하나는 각 경우에 장치 내부의 플라스틱 용융물의 처리를 위한 최적의 온도를 보장하기 위해 온도 제어, 즉, 가열 또는 냉각될 수 있다. 가열은 상기 하우징의 벽 및/또는 샤프트 내부 또는 주위에 설치된 전기 가열 요소 또는 온도 제어 매체 라인을 통해 실현될 수 있으며, 냉각은 상기 온도 제어 매체 라인을 통해 실현될 수 있다.
용융물 입구 개구, 용융물 출구 개구 및 플라스틱 용융물의 휘발성 성분을 위한 배출 개구를 갖춘 하우징을 갖는 열처리 장치에서 열가소성 플라스틱 물질의 용융물의 열처리, 바람직하게는 오염 제거를 위한 본 발명의 다른 방법은, 진공에 연결될 수 있으며, 처리할 플라스틱의 용융 온도보다 높은 열처리 온도와 선택적으로 0.1~900mbar 사이, 바람직하게는 1~100 mbar 사이의 진공에서 1~120분의 열처리 시간 동안 용융물을 열처리 장치에 잔류시키는 것을 특징으로 한다. 공기 또는 가스의 열처리 장치를 플러시(flush)하여 휘발성 성분을 컨테이너 밖으로 운반하는 것도 생각할 수 있다. 또한, 열처리 컨테이너에 과압을 가하여(예를 들어, 질소 또는 CO2와 같은 불활성 가스를 사용하여) 플라스틱 용융물을 자극하여 기포(bubble)(거품(foaming))를 형성하거나 플라스틱 용융물을 가스와 혼합하고 재가열을 통해 플라스틱이 냉각된 후 강제로 팽창하도록 하는 것도 생각할 수 있다.
이 프로세스를 수행하기 위해, 상술한 본 발명에 따른 장치는 열가소성 재료의 용융물을 처리하는 데 사용될 수 있다.
본 발명은 도면을 참조하여 실시양태를 통해 이하에서 보다 상세히 설명한다.
도 1은 열가소성 플라스틱 용융물을 처리하기 위한 본 발명에 따른 장치를 사용하여 열가소성 플라스틱 용융물을 처리하는 플랜트를 개략적으로 도시한다.
도 2는 열가소성 플라스틱 물질의 용융물을 처리하기 위한 본 발명에 따른 장치의 하나의 실시양태의 개략적인 측면도를 도시한 도면이다.
도 3은 열가소성 플라스틱 물질의 용융물을 처리하기 위한 본 발명에 따른 장치의 제1 실시양태의 개략적인 평면도를 도시한다.
도 4는 열가소성 플라스틱 물질의 용융물을 처리하기 위한 본 발명에 따른 장치의 변형된 세부사항을 도시한다.
도 5는 열가소성 플라스틱 물질의 용융물을 처리하기 위한 본 발명에 따른 장치의 추가 세부사항을 도시한다.
도 6A 내지 6D는 본 발명에 따른 장치에 사용되는 혼합 요소의 다양한 실시양태를 도시한다.
도 7A 내지 7C는 본 발명에 따른 장치에 사용되는 샤프트(shaft)의 다양한 단면 형상을 도시한다.
도 8A, 8B, 8C는 나선 형태의 샤프트(15, 16)에 블레이드(blades)로서 구성된 혼합 요소의 배열을 측면도, 정면도 및 사시도로 도시한다.
도 9는 열가소성 재료의 용융물을 처리하기 위한 본 발명에 따른 장치의 제2 실시예를 단면도로 도시한다.
도 10은 열가소성 플라스틱 물질의 용융물을 처리하기 위한 본 발명에 따른 장치의 제2 실시양태의 단면도를 도시한다.
도 11은 열가소성 플라스틱 용융물을 처리하기 위한 본 발명에 따른 장치의 제2 실시양태에 사용되는 트윈 스크류(twin screw)를 도시한다.
도 1을 참조하여, 열가소성 플라스틱 용융물을 처리하기 위한 본 발명에 따른 장치(10)가 사용되고, 열가소성 플라스틱 용융물의 열처리, 바람직하게는 오염 제거를 위한 본 발명에 따른 방법이 수행되는 열가소성 플라스틱 용융물 프로세싱 플랜트(plant for processing thermoplastic melts)를 먼저 설명한다.
이 예시적인 플랜트(1)는 새로운 플라스틱 물질의 사용과 플라스틱 폐기물, 특히 소비 후 플라스틱 폐기물의 프로세싱, 및 새로운 플라스틱 물질과 플라스틱 폐기물의 결합 프로세싱(joint processing) 모두에 적합하다. 상기 설명된 플랜트 구성 요소 중 일부는 선택 사항이며, 다른 플랜트 구성 요소는 다른 장치로 대체될 수 있다.
제1 플랜트 브랜치(plant branch)에서, 플라스틱 재료를 처리하기 위한 플랜트(1)는 플라스틱 원료 및 첨가제가 공급되는 플라스틱 생산 반응기(plastic production reactor) (2)를 포함하며, 플라스틱 생산 반응기(2)에서 서로 혼합된다. 플라스틱 물질의 출발 생성물은 PTA, EG로부터의 PET와 같은 원료 및 안티모니(antimony)와 같은 촉매의 형태로 존재할 수 있다.
플라스틱 원료와 첨가제의 혼합물은 용융상 반응기(melt phase reactor)(3)로 공급되어 균질화되고, 예를 들어 PET의 경우 중축합된다. 이 방식으로 균질화된 플라스틱 용융물은 용융 펌프(melt pump) (4)의 첫 번째 입구로 공급된다.
플라스틱 물질을 프로세싱하기 위한 플랜트(1)는 또한 플라스틱 폐기물을 프로세싱하는 데 적합한 제2 브랜치를 포함한다. 이 제2 브랜치는 플라스틱 폐기물이 추가 처리를 위해 준비되는 개략도에 도시된 전-처리 장치(pre-treatment device) (5)를 포함한다. 상기 전처리 시설에서 수행되는 단계는 예를 들어 열가소성 폐기물의 세척, 집중 클리닝, 사전 건조 및 분쇄를 포함한다. 전-처리가 완료된 후, 상기 플라스틱 폐기물은 압출기(extruder) (6)로 공급되어 플라스틱 폐기물이 용융된다. 상기 압출기(6)는 단일-스크류 압출기(single-screw extruder), 공회전 또는 역회전 스크류가 있는 트윈-스크류 압출기(twin-screw extruder), 원추형 트윈-스크류 압출기(conical twin-screw extruder) 또는 다중 스크류 압출기(multi-screw extruder)일 수 있다. 상기 압출기(6)는 플라스틱 용융물로부터 이물질 입자를 걸러내는 제1 필터 장치(6a)를 구비할 수 있다. 상기 압출기(6)는 플라스틱 용융물로부터 휘발성 성분을 배출하기 위한 개구부를 포함하는 가스 제거 장치(6b)를 구비할 수 있다. 이 프로세스에서, 상기 플라스틱 용융물은 먼저 실질적으로 압력이 없는 상태가 되고, 단량체, 물 또는 PET의 경우 에틸렌 글리콜과 같은 플라스틱 용융물의 휘발성 성분이 진공 발생기를 통해 선택적으로 제거된다. 선택적으로, 상기 압출기(6)의 출구에 제2 필터 장치(6C)가 배치되어 플라스틱 용융물에 여전히 포함된 이물질 입자를 걸러낸다. 제1 필터 장치(6A) 대신 제2 필터 장치(6C)가 제공될 수도 있다. 이러한 필터 장치의 경우, 역세척 장치가 있거나 없는 연속 또는 불연속 와이어 메쉬 필터와 같이 상업적으로 이용 가능한 모든 장치가 적합하다. 상기 압출기(6) 또는 제2 필터 장치(6c)의 출구에서 각각 균질화, 세척 및 필터링된 플라스틱 폐기물의 용융물은 용융 펌프(4)의 제2 입구로 공급된다. 상기 용융 펌프(4)는 압력을 발생시켜 플라스틱 용융물을 위한 강제 이송 시스템을 형성한다. 상기 용융 펌프(4)는 또한 상기 플랜트(1)의 양쪽 브랜치에 플라스틱 물질 또는 플라스틱 폐기물이 공급되는 경우 플라스틱 용융 스트림(melt stream)을 위한 혼합 장치로 구성된다. 각 브랜치의 끝에 별도의 용융 펌프를 제공하고 용융 펌프의 출력 후 플라스틱 용융 스트림을 믹서로 공급하는 것도 가능하다. 종래 기술에서 알려진 바와 같이, 상기 용융 펌프(4)는 기어 펌프로 구성될 수 있다. 대안적으로, 상기 압출기 스크류의 연장부가 압력을 생성하는 데 사용될 수 있다. 지금까지 설명한 바와 같이, 상기 플랜트(1)는 당업자에게 잘 알려진 장치들을 포함하므로, 더 자세한 논의가 필요하지 않다.
상기 용융 펌프(4)로부터, 플라스틱 용융물은 선택적으로 용융 필터 장치의 삽입과 함께, 하기에 상세히 설명되는 열가소성 플라스틱의 용융물을 처리하기 위한 본 발명에 따라 장치(10)의 용융물 유입구(13)로 공급된다. 열가소성 플라스틱의 용융물을 처리하기 위한 장치(10)에서 생성된 플라스틱 용융물의 휘발성 성분은 인출 개구부(11)를 통해 장치(10)로부터 배출된다. 열가소성 플라스틱의 용융물을 처리하기 위한 장치(10) 내에서 상기 플라스틱 용융물의 열처리 후, 상기 플라스틱 용융물은 장치(10)의 용융물 배출구 개구부(14)로부터 배출 장치(discharge device) (7), 예를 들어 기어 펌프(gear pump)일 수 있는 배출 장치(7)로 안내된다. 상기 배출 장치(7)로부터, 상기 플라스틱 용융물은 개략적으로 도시된 후-처리 장치(post-treatment device) (8)로 전달된다. 이 후-처리 장치(8)는 다양한 스테이션, 예를 들어 과립화 장치(granulating device), 프로파일 압출 장치(profile extrusion device), 사출 몰딩 기계(injection moulding machine), 시트 및 포일 생산을 위한 원형 또는 광폭 슬롯 다이(round or wide slot dies) 등과 같은 성형 장치로 구성될 수 있다. 상기 후-처리 장치(8)에서, 예를 들어, 플라스틱 용융물의 첨가, 예를 들어 색상 또는 혼합 장치와 같은 추가 방법 단계가 수행될 수 있다. 상기 후-처리는 본 발명의 일부가 아니다.
본 발명에 따른 열가소성 플라스틱의 용융물을 처리하기 위한 플라스틱 또는 플라스틱 폐기물의 처리 및 장치(10)로의 공급에 대해 이미 설명된 처리와 더불어 또는 대안적으로, 이미 설명한 플라스틱 또는 플라스틱 폐기물 프로세싱 및 본 발명에 따른 열가소성 플라스틱의 용융물 처리 장치(10)로의 공급에 추가로 또는 대안적으로, 본 발명에 따른 장치(10)에서 처리될 플라스틱 용융물은 또한 새로운 플라스틱 생산을 위한 반응기로부터 직접 가져와서 장치(10)에서 추가로 처리될 수 있다. 열가소성 플라스틱의 용융물을 처리하기 위한 본 발명에 따른 장치(10)는 플라스틱 용융물의 사전- 또는 추가 처리를 위해 용융상 반응기의 업스트림 또는 다운스트림에 배치될 수도 있다.
도 2 및 도 3을 참조하여, 열가소성 플라스틱 물질의 용융물을 처리하기 위한 본 발명에 따른 장치(10)의 제1 실시양태가 더 자세히 설명될 것이다. 이 장치(10)는 용융물 입구 개구(melt inlet opening)(13), 용융물 출구 개구(melt outlet opening)(14) 및 플라스틱 용융물의 휘발성 성분을 위한 배출 개구(withdrawal opening)(11)를 갖는 하우징(housing)(12)을 갖는다. 상기 휘발성 기질용 배출 개구(11)는 또한 도 4에 나타낸 바와 같이, 하우징(12)의 입구 측면(inlet side) 및/또는 출구 측면(outlet side)에 배열될 수 있다. 상기 하우징(12)에는 제1 전기 모터(M1)에 의해 회전 가능하게 구동되는 제1 샤프트(15)와 제2 전기 모터(M2)에 의해 회전 가능하게 구동되는 제2 샤프트(16)가 배치된다. 두 개의 샤프트(15, 16) 각각에는 여러 개의 혼합 요소(17, 19)가 축방향으로 서로 이격되어 배열되고 상기 샤프트(15, 16)와 함께 회전한다. 상기 두 개의 샤프트(15, 16)는 토크(torque)를 전달하기 위한 커플링 또는 기어와 같은 분리 가능한 연결을 통해 각각의 구동 모터(M1, M2)에 연결된다. 상기 샤프트(15, 16)에는 각각 베어링(15a, 15b 및 16a, 16b)이 있으며, 필요한 경우 응용 분야에 따라 샤프트 실링 링(shaft sealing ring), 리턴 스레드(return threads), 스터핑 박스(stuffing box)를 통해 플라스틱 용융물 또는 먼지 및/또는 진공(도시되지 않음)의 유입을 방지하기 위해 밀봉되고 보호된다. 상기 혼합 요소(17, 19)는 하우징(12)에 의해 둘러싸는 형태로 둘러싸여 있다. 상기 하우징(12)은 하우징(12)의 내벽과 혼합 요소(17, 19)의 포위 형태 사이에 0.5 내지 5mm의 갭이 형성되도록 구성된다. 상기 샤프트(15, 16)는 각각의 전기 모터(M1, M2)에 의해 구동되고, 필요한 경우 1rpm에서 50rpm 사이의 속도를 갖는 중간 기어에 의해 구동된다. 구동 모터(M)(도 4 참조) 및 샤프트(15, 16)를 위한 2개의 출력 구동 장치(도시되지 않음)를 갖는 기어박스(gearbox)에 의한 구성도 고려될 수 있다. 전면 및 끝 영역의 샤프트(15, 16)에 장착되는 혼합 요소(17, 19)는 장치(10)의 다른 실시예에서 피드 스레드(feed thread) (24)(도 4 참조) 또는 샤프트(15, 16)의 리턴 피드 스레드에 의해 구동될 수 있으며, 휘발성 물질을 위한 인출 구멍(11)은 피드 스레드(24)의 각각의 시작 부분에 위치할 수 있다(도 4 참조). 상기 하우징(12)은 예를 들어 오일, 적외선 라디에이터 또는 개별 전기 가열 요소에 의한 가열에 의해 가열된다. 상기 샤프트(15, 16)는 또한 가열되거나 특정 용도의 경우 냉각될 수 있다.
제1 샤프트(15)의 혼합 요소(17)는 제2 샤프트(16)의 혼합 요소(19)와 축방향으로 오프셋되어, 제1 샤프트(15)의 혼합 요소(17)가 제2 샤프트(16)의 축방향으로 이격된 혼합 요소(19) 사이에 형성된 간극(22)을 향하도록 하고, 제2 샤프트(16)의 혼합 요소(19)는 제1 샤프트(15)의 혼합 요소(17)와 축방향으로 이격된 간극(21)을 향하도록 하는 방식으로 제2 샤프트(16)의 혼합 요소(17)와 축방향으로 이격되어, 제1 샤프트(15)의 혼합 요소(19) 사이의 간극을 향하도록 한다. 제1 및 제2 샤프트(15, 16)의 서로로부터의 거리(A) 및 혼합 요소(17, 19)의 가장 큰 반경 길이 (R) (도 6A 내지 6D 참조)는 혼합 요소(17, 19)가 그 반대편에 있는 간극(22, 21)에 맞물리도록 치수가 정해져 있다. 본 발명에 따른 장치(10)의 이 실시예에서, 제1 및 제2 샤프트(15, 16)는 서로 평행하게 정렬된다. 그러나, 제1 샤프트(15)의 혼합 요소(17) 및/또는 제2 샤프트(16)의 혼합 요소(19)가 서로 다른 반경 길이(R)를 갖는 경우, 이들은 서로 비스듬히 배치될 수도 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 혼합 요소(17, 19)의 축 방향 두께(D)는 간극(22, 21)을 정의하는 혼합 요소(19, 17)와 간극(22, 21)에 맞물릴 때 폭이 0.5 내지 5mm인 간극(interstice) (S)을 형성하도록 치수가 결정된다. 한편, 이러한 치수는 상기 혼합 요소(17, 19)에 부착된 플라스틱이 안정적으로 전단되도록 보장하고, 다른 한편으로는 특정 제조 공차(certain manufacturing tolerances)를 허용한다.
제1 샤프트(15)의 인접한 혼합 요소(17) 사이에 간극(21)을 형성하기 위해, 혼합 요소(17)보다 더 작은 반경 방향 범위를 갖는 스페이서(18)가 제공된다. 유사하게, 제2 샤프트(16)의 인접한 혼합 요소(19) 사이에 간극(22)을 형성하기 위해, 혼합 요소(18)보다 더 작은 반경 방향 범위를 갖는 스페이서(20)가 제공된다. 상기 장치(10)의 도시된 실시양태에서, 상기 스페이서(18, 20)는 디스크의 형태로 구성되며, 이는 각각의 샤프트(15, 16) 상에 밀어 넣을 수 있다. 상기 스페이서(18, 20)는 또한 혼합 요소의 기능을 수행한다. 상기 스페이서(18, 20)가 각각의 샤프트(15, 16)와 함께 회전하도록 하기 위해, 스페이서(18, 20)에 비-원형 중심 홀, 예를 들어 다각형 단면을 갖는 홀을 제공하고, 샤프트(15, 16)에 반대 단면을 갖는 홀을 제공함으로써 폼-핏 연결(form-fit connection)이 실현된다. 상기 샤프트(15, 16)와 혼합 요소(17, 19) 사이에 폼-핏 연결을 제공하기 위해, 도 6C 및 도 6D에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 혼합 요소(17, 19)에는 대응하는 비-원형 단면을 갖는 중심 홀(17b, 19b)이 제공될 수도 있다. 이러한 실시양태에 따르면, 혼합 요소(17, 19) 및 스페이서(18, 20)를 샤프트(15, 16) 상에 교대로 장착함으로써 장치(10)를 조립하는 것이 가능하다. 이러한 설계에 따라, 개별 혼합 요소(17, 19) 또는 스페이서(18, 20)도 교환될 수 있다.
도 6A 내지 6D는 혼합 요소(17, 19)의 다양한 실시양태를 도시한다. 도 6A는 2개의 블레이드를 갖도록 구성된 혼합 요소(17, 19)를 도시한다. 도 6B는 혼합 요소(17, 19)의 모따기(17A, 19A)를 도시하며, 여기서 상기 혼합 요소(17, 19)는 원형 디스크 형태이거나 블레이드를 가질 수 있다. 도 6A는 4개의 블레이드를 갖는 혼합 요소(17, 19)를 도시한다. 도 6D는 8개-블레이드인 혼합 요소(17, 19)를 도시한다. 도 6A 내지 6D에는 상기 혼합 요소(17, 19)의 각각의 가장 큰 반경 길이(R)가 그려져 있다. 도 6C 및 6D는 육각형 중심 구멍(17b, 19b)을 나타낸다. 도 6B에 도시된 혼합 요소(17, 19)의 주변에 있는 모따기(17A, 19A)는 용융 유입구(13)에서 용융 배출구(14)로 플라스틱 용융물의 이송을 지원하여 정의된 체류 시간을 보장하는 역할을 한다. 상기 모따기(17, 19)는 약간의 프로펠러 효과(slight propeller effect)를 발휘하여 점성이 있는 플라스틱 용융물에 추진력을 더한다. 또한, 블레이드로서 혼합 요소(17, 19)의 설계 및 선택적으로 상기 블레이드로서 구성된 혼합 요소(17, 19)의 오프셋 배열 또는 상기 블레이드의 비틀림은 특히 점성 플라스틱 용융물의 경우 용융물 유입구(13)와 용융물 배출구(14) 사이의 플라스틱 용융물의 흐름을 지지한다. 도 8A, 8B, 8C는 나선형 형태의 샤프트(15, 16)에 블레이드 형태의 혼합 요소(17, 19)의 배열을 도시하며, 혼합 요소(17, 19)는 서로에 대해 각도로 오프셋되어 있다.
도 7A 내지 도 7C는 각각 혼합 요소(17, 19)의 반대편에 구성된 중심 홀(17B, 19B) 및 상기 스페이서(18, 20)의 중심 홀에 대한 폼-핏 연결을 위해 본 발명에 따른 장치(10)에 사용되는 샤프트(15, 16)의 다양한 단면 형상을 나타낸다. 도 7A는 전술한 샤프트(15, 16)의 육각형 단면 형상을 도시한다. 도 7B는 상기 샤프트(15, 16)의 스플라인 형상(splined shape)을 도시한다. 도 7C는 종방향 홈이 있는 원형 샤프트(15, 16)와 폼-핏 연결(form-fit connection)을 생성하기 위해 내부에 삽입된 맞춤식 키(25)를 나타낸다.
상기 혼합 요소의 가장 큰 반경 길이(R)는 반대쪽 샤프트(16, 15)의 외부 표면 또는 도 5에 표시된 것처럼 간격(22, 23)에 맞물릴 때 반대쪽 샤프트(16, 15)에 배치된 스페이서(20, 18)의 외부 표면까지 0.5 ~ 5mm의 거리(T)를 갖도록 치수가 지정된다. 이렇게 하면 상기 스페이서 (18, 20) 또는 샤프트 (15, 16)의 표면에 부착된 플라스틱 용융물도 혼합 요소(19, 17)에 의해 전단될 수 있다.
상기 모터(M1, M2)는 제1 및 제2 샤프트(15, 16)를 동일한 방향 또는 반대 방향으로 상이한 속도로 회전시킬 수 있도록 제어될 수 있다. 바람직하게는, 상기 모터(M1, M2)는 회전 방향이 가역적이며, 이에 따라 제1 및 제2 샤프트(15, 16)도 회전 방향이 가역적이다. 처음에는 두 개의 샤프트(15, 16) 중 하나만 회전 방향으로 반전된 다음, 나중에 제2 샤프트(16, 15)가 회전 방향으로 반전되는 장치(10)의 작동을 실현할 수 있다. 이는 주기적으로 반복될 수 있다.
또한, 본 장치(10)에서, 제1 또는/ 및 제2 샤프트(15, 16)는 축방향으로, 즉 회전축의 방향으로 변위될 수 있고, 상기 변위는 바람직하게는 맥동 방식으로 이루어지는 것이 제공된다. 상기 샤프트(15, 16)의 이러한 축 방향 변위는 예를 들어 링크 가이드(link guides), 캠 드라이브(cam drives) 또는 유압/공압 실린더(hydraulic/pneumatic cylinders)에 의해 실현될 수 있다. 상기 두 개 샤프트(15, 16)의 공통 축 방향 변위는 상기 하우징(12)의 전면 내벽을 긁어내는 역할을 한다. 하나의 샤프트(15, 16)의 약간의 축 방향 변위 또는 두 개 샤프트(15, 16)의 반대 방향 변위는 간극(21, 22)의 간격 폭을 변경하기 위해 제공된다.
도 9 및 도 10은 열가소성 플라스틱 물질의 용융물을 처리하기 위한 본 발명에 따른 장치(10)의 추가 실시양태를 도시한다. 이 실시양태는 제1 샤프트(15)의 혼합 요소(17)와 제2 샤프트(16)의 혼합 요소(19) 사이의 하우징(12) 내부의 바닥 영역에 스크류 컨베이어(23)가 구성된다는 점에서만 도 2 및 도 3에 도시된 실시양태와 본질적으로 상이하며, 상기 하우징(12) 내부의 바닥 영역에 축적된 플라스틱 용융물이 정의된 체류 시간 내에 하우징(12)으로부터 배출되도록 한다. 도 9 및 도 10에서 상기 스크류 컨베이어(screw conveyor) (23)는 단일 스크류로 표시되어 있다. 또는, 도 11에 도시된 트윈 스크류를 사용할 수도 있다. 이 스크류 컨베이어는 제3 모터(M3)에 의해 구동될 수 있으며, 상기 반응기(10)로부터 플라스틱 용융물을 배출(14a)하는 데에도 사용될 수 있다.
제시된 장치(10)를 사용하여 열가소성 플라스틱 물질의 용융물의 열처리, 바람직하게는 오염 제거를 위한 방법이 수행될 수 있으며, 이는 상기 용융물이 처리될 플라스틱의 용융 온도보다 높은 열처리 온도 및 선택적으로 0.1 내지 900 mbar, 바람직하게는 1 내지 10 mbar 사이의 진공에서 1-120 분의 열처리 시간 동안 열처리 장치 내에 유지되도록 함으로써 달성된다. 상기 열처리는 용융상 중축합(melt phase polycondensation)의 형태로 수행될 수 있으며, PET, PA, PC와 같은 중축합물을 처리하고, 상기 중축합물의 점도를 상기 처리 온도, 상기 압력과 체류 시간 또는 그 진행을 조절하는 것으로 변경할 수 있다.
또한, 상기 열 처리는 플라스틱 용융물이 선입선출 방식으로 용융물 유입 개구(13)로부터 용융물 배출 개구(14)로 연속적으로 이송되는 방식으로 이루어질 수 있다. 도면에는 도시되어 있지 않지만, 상기 하우징(12)은 다른 특성 및/또는 다른 공급원으로부터의 플라스틱 용융물이 상기 하우징(12)의 내부로 공급되는 추가 입구를 가질 수 있다. 작동 시, 상기 하우징(12)은 플라스틱 용융물로 완전히 채워지지 않고, 오히려 플라스틱 용융물로 절반 이상 채워질 수 있다.

Claims (18)

  1. 열가소성 플라스틱 용융물의 휘발성 성분을 위한 용융물 입구 개구(melt inlet opening)(13), 용융물 출구 개구(melt outlet opening)(14) 및 배출 개구(withdrawal opening)(11)를 갖는 하우징(12)을 포함하는 열가소성 플라스틱 물질의 용융물을 처리하기 위한 장치(device)(10)로서,
    적어도 제1 회전 구동 샤프트(rotatably driven shaft)(15)과 제2 회전 구동 샤프트(16)를 포함하며,
    복수의 혼합 요소(mixing elements)(17, 19)는 각 샤프트(15, 16)에 서로 축방향으로 이격되어 상기 샤프트(15, 16)와 함께 회전하도록 배열되고,
    제2 샤프트(16)의 축방향으로 이격된 혼합 요소(19)와 제2 샤프트(16)의 혼합 요소(17) 사이에 형성된 제1 샤프트 면 간극(face interstices)(22)의 혼합 요소(17)가 서로에게서 축방향으로 이격되어 있는 방식으로, 제1 샤프트(15)의 혼합 요소(17)는 제2 샤프트(16)의 혼합 요소(19)로부터 축방향으로 오프셋(offset)되고,
    제2 샤프트(16)의 혼합 요소(19)는 제1 샤프트(15)의 축방향으로 이격된 혼합 요소(17) 사이에 형성된 간극(21)을 대향하는 방식으로, 제2 샤프트(16)의 혼합 요소(19)가 제1 샤프트(15)의 혼합 요소(17)로부터 축방향으로 오프셋되며,
    상기 제1 및 제2 샤프트(16) 사이의 거리(A)와 혼합 요소(17, 19)의 최대 반경 길이(R)는 상기 혼합 요소(17, 19)가 그 반대쪽 공간(22, 21)에 맞물리는 방식으로 치수가 정해져 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 혼합 요소(17, 19)의 축방향 두께(D)는 이러한 간극(interstices)을 정의하는 혼합 요소(19, 17)와 함께 간극(22, 21)에 결합될 때, 0.5mm와 5mm 사이의 폭을 갖는 갭(gap)(S)을 형성하는 방식으로 치수가 정해지는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 혼합 요소(17, 19)의 축방향 거리(G)는 혼합 요소(17, 19) 사이의 스페이서(18, 20)의 배열에 의해 정의되고, 상기 스페이서(18, 20)는 혼합 요소(17, 19)보다 반경 방향 범위가 더 작은 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 스페이서(18, 20)는 각각의 샤프트(15, 16) 위로 밀릴 수 있는 디스크(disc)인 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 혼합 요소(17, 19)의 가장 큰 반경 방향 길이(R)가 상기 간극(22, 21)에 맞물릴 때, 이들은 반대쪽 샤프트(16, 15)의 외부 표면 또는 반대쪽 샤프트에 배치될 수 있는 스페이서(20, 18)의 외부 표면으로부터 0.5 내지 5mm의 거리에 위치하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 샤프트(15, 16)는 서로 평행하게 배열되는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 혼합 요소(17, 19)는 적어도 2개 이상의 블레이드를 갖는 블레이드 요소 또는 디스크로서 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 혼합 요소(17, 19)에는 그 주변에 모따기(17a, 19a)가 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 및 제2 샤프트(15, 16)는 서로 상이한 속도로 동일한 방향 또는 반대 방향으로 회전 가능한 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 및/또는 제2 샤프트(15, 16)는 회전 방향으로 전환될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 및/또는 제2 샤프트(15, 16)는 축방향으로 변위 가능하고, 변위는 바람직하게는 맥동 방식으로 실현되는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스크류 컨베이어(screw conveyor) (23, 16)가 상기 하우징(12) 내부의 하부 부분에 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징(12) 및/또는 상기 샤프트(15, 16) 중 적어도 하나 이상은 온도-제어될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 열가소성 재료의 용융물의 열처리, 바람직하게는 오염 제거를 위한 방법으로서, 용융물 입구 개구(melt inlet opening)(13), 용융물 출구 개구(melt outlet opening)(14) 및 배출 개구(withdrawal opening)(11)를 갖는 하우징(12)을 갖는 열처리 장치(10)를 제공하며, 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 플라스틱 용융물의 휘발성 성분을 위해 진공에 연결될 수 있고, 상기 용융물을 열처리 장치(10)에 도입하는 단계 및 처리될 플라스틱 물질의 용융 온도보다 높은 열처리 온도에서 1~120분의 열처리 시간 동안 상기 용융물을 열처리 장치(10)에 잔류시키는 단계인 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 0.1 내지 900mbar, 바람직하게는 1 내지 10mbar의 진공 하에서 용융물을 상기 열처리 장치(10)에 잔류시키는 것을 특징으로 하는 열처리 방법.
  16. 제15항에 있어서, 가스(gas) 또는 공기 흐름(air flow)이 상기 하우징(12) 내로 추가적으로 유입되는 것을 특징으로 하는 열처리 방법.
  17. 용융물 입구 개구(melt inlet opening)(13) 및 용융물 출구 개구(melt outlet opening)(14)를 갖는 하우징(12)을 갖는 열처리 장치(10)에서 열가소성 플라스틱 물질의 용융물을 열처리하는 방법으로서, 처리될 플라스틱 물질의 용융 온도보다 높은 열처리 온도 및 상기 하우징(12) 내부의 가스 과압이 1~100bar인 상태에서 1~120분의 열처리 시간 동안 용융물을 열처리 장치(10)에 잔류시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열처리는 PET, PA 또는 PC와 같은 중축합물의 중축합을 포함하고, 상기 중축합물의 점도는 처리 온도, 압력 및 체류 시간 또는 이들의 진행을 조정함으로써 변화되는 것을 특징으로 하는 열처리 방법.
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