RU2411072C1 - Способ и устройство для введения присадок - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к способу и устройству для введения присадок. Способ включает введение или подачу несухих гранулированных, в частности несухих порошкообразных, присадок или материалов покрытия с жидкой, твердой, полутвердой или пастообразной консистенцией, в частности с повышенной вязкостью в виде пероксидов, жиров, воска или тому подобное, к перемещаемому в приемном резервуаре материалу в виде кусочков или гранул. Присадки подают ниже уровня находящегося в резервуаре материала и в ту зону или на той высоте резервуара, на которой, в частности, вращающиеся в резервуаре частицы материала оказывают максимальное давление на боковую стенку резервуара. Устройство для осуществления способа включает приемный резервуар, в котором расположен, по меньшей мере, один смесительный инструмент, подающее устройство, установленное ниже уровня находящегося в процессе работы в резервуаре материала. Технический результат: равномерное и однородное нанесение присадок. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к способу в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения, а также к устройству для осуществления способа в соответствии с ограничительной частью пункта 10 формулы изобретения.

Из уровня техники известны многочисленные способы и устройства, в которых жидкие присадки либо сверху напыляются на полимерный материал, либо их подача производится способом псевдоожижения.

Из US 4522957 известен способ добавления жидких присадок к полимерному грануляту в миксере.

В WO 00/38895 такого рода способ, с целью уменьшения воздействия пыли или образования пыли, усовершенствован за счет того, что на первом этапе жидкая присадка способом противотока в разбрызгивающей камере распыляется на полимерный гранулированный продукт, а затем осуществляется статическое смешивание.

В ЕР 7624 жидкая присадка добавляется к полимерному гранулированному продукту, причем в инертном газовом потоке.

В WO 84/02530 полимерный гранулированный продукт сначала подвергается заменяющей кручение пневмообработке в проточном смесителе и в этом закрученном состоянии орошается в газовом потоке нагретой до высокой температуры жидкой присадкой.

Из WO 9425509 известен способ, при котором полимерный гранулированный продукт в перемешивающем устройстве орошается жидкой присадкой через впрыскивающее сопло, причем для лучшего смачивания поверхность полимерного гранулированного продукта неравномерно структурирована или на ней выполнены насечки.

В WO 2006/010291 описывается способ и перемешивающее устройство, где жидкая присадка через впрыскивающее приспособление в перемешивающем устройстве впрыскивается в полимерный гранулированный продукт, а вслед за этим происходит смешивание в экструдере.

Из ЕР 9817 известен способ, в котором полимерный гранулированный продукт сначала орошается посредством «coupling agent» (связующего вещества) или основы, которая должна обеспечить улучшенное распределение жидкой присадки по поверхности полимерного гранулированного продукта. В качестве связующего вещества используются, в частности, парафины или парафинообразные субстанции.

Из US 4703093 известен способ, при котором жидкая присадка добавляется к уже предварительно нагретому полимерному гранулированному продукту.

DE 2631622 описывает способ одновременной и непрерывной подачи порошкообразных твердых веществ и жидкостей в машины для обработки. Это происходит через кольцевое сопло, причем жидкости придается форма рукавообразной оболочки, в центр которой подаются твердые вещества.

Такого рода способы подходят, однако, в первую очередь только для маловязких, мелко распыляемых присадок, и функционируют неудовлетворительным образом для высоковязких, тягучих присадок или для присадок твердой или полутвердой консистенции. В большинстве случаев полимерный материал смачивается не полностью и неравномерно.

Если присадки с высокой вязкостью нагреваются до более высоких температур, чтобы все же иметь возможность осуществить подачу в маловязкой форме, то в более прохладных местах или на более холодных поверхностях устройства часто образуются отложения от присадок или осадок от них.

Это приводит к сложностям и погрешностям при дозировке, а также к загрязнению устройств.

Задачей изобретения является создание способа и устройства, посредством которых не сухие гранулированные присадки с высокой вязкостью могут легко и равномерно добавляться к гранулированному материалу, в частности синтетическому материалу или материалу из полимерных частиц. Поверхность материала должна быть при этом по возможности полностью и равномерно смочена присадками, и присадки должны быть равномерно распределены или диспергированы внутрь частиц материала. Кроме того, присадки должны подаваться в корректной дозировке, и отложения, а тем самым загрязнения в нежелательных местах могли бы быть предотвращены.

Эти задачи решаются посредством отличительных признаков пунктов 1 или 10 формулы изобретения.

Посредством способа в соответствии с изобретением или посредством устройства в соответствии с изобретением предоставляется возможность наносить присадки или материалы покрытия предпочтительным образом на представленные в кусковой или в гранулированной форме материалы очень равномерно и однородно, так что имеет место полное смачивание поверхности частиц материала.

Кроме того, таким образом могут также точно дозироваться минимальные количества присадок, так как все количество использованных присадок вводится непосредственно в частицы материала, и не существует возможности для отложения присадок. Это обеспечивается, в частности, за счет того, что присадки не соприкасаются ни с какими более холодными конструктивными элементами резервуара или реактора. Не происходит загрязнения или отложения материала за счет конденсации или отверждения присадок в нежелательных местах реактора, вследствие чего не существует более необходимости в частой уборке. Осадок от присадок или пыли с присадками в более прохладных местах, по сравнению с известной из уровня техники подачей посредством распыления присадок сверху на частицы материала, значительно уменьшается или даже полностью предотвращается.

Динамическое движение или вращение частиц материала в резервуаре облегчает введение присадок, нанесение на поверхности частиц материала и способствует равномерному распределению или диспергированию присадок на частицы материала. Это обеспечивается посредством того, что частицы материала проскальзывают или вращаются вдоль внутренней стороны боковой стенки резервуара и, таким образом, захватывают или увлекают за собой выходящие в этом месте присадки.

Посредством способа в соответствии с изобретением осуществляется таким образом смачивание всей поверхности, и присадки оптимальным образом распределяются в смеси частиц.

Другие преимущества изобретения представлены в зависимых пунктах формулы изобретения.

Может быть предусмотрено одно или несколько подающих устройств. Эти подающие устройства расположены на внутренней стороне боковой стенки резервуара или входят в резервуар на внутренней поверхности боковой стенки резервуара.

Для установки и расположения подающих устройств предусмотрены различного рода возможности. Особо предпочтительным является предусмотреть несколько подающих устройств, которые расположены, к примеру, на одинаковой высоте над днищем резервуара или смесительного инструмента и предпочтительно равномерно распределены по периферии внутренней стенки резервуара.

Другая возможность состоит в том, чтобы расположить отдельные подающие устройства в прямом вертикальном ряду или в ряду, проходящем с наклоном вверх, друг за другом, в случае необходимости, со смещением или спиралеобразно. Также подающие устройства могут быть распределены в резервуаре, в частности, статистически или равномерно, или может быть предусмотрено только одно единственное подающее устройство.

Подающие устройства установлены в резервуаре таким образом, что они, в частности, постоянно и неизменно располагаются ниже уровня находящегося в резервуаре материала, так что подача присадок производится исключительно непосредственно в массу вращающихся частиц материала. В большинстве случаев за счет движения частиц материала внутри резервуара образуется вихрь смеси, который схематично также изображен на чертеже. Край или верхний уровень вихря смеси должен располагаться предпочтительным образом в процессе осуществления всего способа выше подающих устройств.

Подающие устройства располагаются предпочтительным образом на высоте средней трети уровня наполнения материала в резервуаре или вихря смеси, вследствие чего происходит равномерное диспергирование присадок на частицы материала.

В частности, для присадок с очень высокой вязкостью предпочтительным является, если подающие устройства расположены в той же зоне или на той же высоте внутренней стороны резервуара, на которую движущиеся или вращающиеся частицы материала оказывают наибольшее давление. За счет этого обеспечивается хорошее распределение материала. Эта зона или воздействующее со стороны материала на боковую стенку давление определяется в зависимости от числа оборотов, типа, количества и формы смесительных инструментов.

Подающие устройства могут быть выполнены как простые подающие насадки или подающие отверстия в боковой стенке резервуара или же могут иметь форму подающих сопел. Дозировка или загрузка присадок производится предпочтительным образом через дозировочные насосы, к примеру шестереночные насосы или мембранные насосы. Они направляют массы поданных присадок. В результате того, как описано выше, что все присадки могут вводиться непосредственно в частицы материала, дозировка может осуществляться очень точно и без потерь. Потери в результате отложений или нечто подобного практически исключены.

Чтобы не мешать движению частиц материала внутри резервуара, предпочтительным является, когда подающие устройства прочно присоединены к внутренней стенке резервуара и не выступают во внутреннее пространство резервуара или не отстоят от него.

В большинстве случаев присадка, которая должна быть введена в материал, выходит из подающих устройств в капельной форме или в пастообразной форме. Частицы материала за счет движения, вызванного смесительными инструментами, перемещаются вдоль внутренней стенки резервуара, соприкасаются с ней и трутся о нее. Вследствие этого выходящие через подающее устройство присадки непосредственно и напрямую увлекаются за собой частицами материала и тем лучше распределяются в смеси.

Для некоторых присадок может быть предпочтительным смачивание стенки резервуара присадками, чтобы посредством этого способствовать улучшенному диспергированию присадок с частицами материала. Для осуществления этого может быть предусмотрено дополнительное отдельное нагревательное устройство, которое нагревает лишь внутреннюю сторону боковой стенки резервуара или боковую стенку резервуара. Это нагревательное устройство в предпочтительном варианте не зависит от темперируемых или нагреваемых смесительных инструментов или других нагревательных устройств для разогрева материала в резервуаре. Таким образом, уменьшается вязкость присадок, вследствие чего улучшается текучесть присадок, и внутренняя стенка резервуара смачивается лучше. Вследствие этого происходит еще более качественное распределение присадок на частицы материала.

Для предотвращения закупорки пастообразных или высоковязких присадок сами подающие устройства, а также их подводящие линии или накопительные бункеры могут быть также выполнены с возможностью нагрева. Таким образом, к примеру, при комнатной температуре может осуществляться подача твердого или пастообразного воска в достаточно псевдоожиженной форме. Давление, которое воздействует на присадки или с которым подводятся присадки, может быть отрегулировано соответствующим образом, в частности может быть выбрано соответствующее значение этого давления, чтобы иметь возможность осуществлять подачу присадок с высокой вязкостью.

В принципе, предпочтительным является обработка материала при повышенной температуре или удержание температуры материала на более высоком уровне, так как вследствие этого вязкость присадок снижается и происходит улучшенное распределение и однородное диспергирование частиц материала.

Далее предпочтительным может являться предотвращение или уменьшение смачивания внутренней стенки резервуара посредством присадок. Это может осуществляться, к примеру, посредством особых покрытий или же посредством особых тиснений стенки резервуара. Таким образом, приставшие к внутренней стенке резервуара капельки присадки могут лучше удаляться с боковой стенки и легче захватываться материалом или движущимися частицами материала, и смачивания стенки резервуара не происходит.

Другие преимущества и варианты выполнения изобретения поясняются последующим описанием и приложенным чертежом, который демонстрирует схематичный вид устройства в соответствии с изобретением.

На чертеже представлено устройство в соответствии с изобретением в схематичном разрезе. Такого рода устройства известны из уровня техники в различных вариантах выполнения.

Представленное на чертеже устройство в виде компрессора имеет приемный резервуар 1, в зоне днища которого предусмотрен выполненный с возможностью вращения вокруг почти вертикальной оси дробильный или смесительный инструмент 4, который приводится в движение от приводного двигателя 5. На высоте данного дробильного и смесительного инструмента 4 в боковой стенке приемного резервуара 1 выполнено отверстие, к которому присоединен корпус 2 шнекового экструдера. В корпусе 2 расположен шнек 3 экструдера, который приводится в движение от приводного двигателя 6. Перемещенный посредством шнекового экструдера, измельченный и смешанный материал, в частности полимерный продукт, через выходное отверстие 7 выходит из шнекового корпуса. При переработке полимерного материала расплавление или пластификация материала происходит только в экструдере. Резервуар 1 может быть также заполнен вакуумом.

В приемном резервуаре 1 выкладывается предназначенный для обработки материал. Материал располагается в приемном резервуаре 1 в форме кусочков или в гранулированной форме и имеет поэтому по сравнению со своим объемом большую поверхность. Материалом может быть, к примеру, термопластичный полимерный материал в форме кусочков, гранулятов, отходов пленки или нечто подобного. Возможны также древесные волокна, газетная бумага или нечто подобное. За счет обусловленного смесительным инструментом 4 постоянного динамического движения или вращения частиц материала в приемном резервуаре 1 происходит перемешивание отдельных частиц, а также, в случае необходимости, в зависимости от исполнения смесительного инструмента 4, также и дробление и/или предварительное сжатие, а, в случае необходимости, и нагрев материала, или сушка, или кристаллизация. Движение частиц материала в приемном резервуаре 1, в частности, у полимерных материалов служит для того, чтобы при нагревании отдельные полимерные частицы не склеивались друг с другом и чтобы гранулированный характер материала сохранялся.

В нижней зоне боковой стенки резервуара 1 далее предусмотрено подающее устройство 10 в форме подающего штуцера, который через отверстие выходит в резервуар 1, причем отверстие выполнено заподлицо с внутренней поверхностью боковой стенки, и никакая часть подающего устройства 10 не выступает во внутреннее пространство резервуара. Через это подающее устройство 10 в приемный резервуар 1 могут добавляться одна или несколько присадок или материал покрытия.

Подающее устройство 10 выполнено таким образом, что оно пригодно для подачи либо не сухих гранулированных присадок, либо не сухих порошкообразных присадок, либо не сухих кристаллических присадок. Сухие порошкообразные или гранулированные присадки, такие, к примеру, как пигменты, наполнители или нечто подобное, подаются в большинстве случаев сверху через простые подающие воронки. Через подающее устройство 10 добавляются, таким образом, способные транспортироваться посредством насоса жидкие или вязкие, твердые, полутвердые или пастообразные присадки, в частности, обладающие повышенной вязкостью. Подающее устройство 10 пригодно, к примеру, для подачи жидких присадок, таких как пластификаторы, пероксиды и прочие, вязких добавок или же пастообразных, более твердых присадок с кремообразной или тестообразной консистенцией, таких, к примеру, как жиры, или воск, или же полимеры. Под термином «твердые присадки» объединяются, к примеру, воск или жиры, которые при комнатной температуре хотя и стабильны по форме, однако, все еще пластичны и способны к деформации. Также изначально порошкообразные добавки или присадки, такие как пигменты, наполнители или нечто подобное, при помощи раствора-носителя могут также подаваться таким образом в виде дисперсии или взвеси, в случае необходимости, в виде суспензии или эмульсии.

Подающее устройство 10 в соответствии с чертежом расположено ниже уровня находящихся в резервуаре 1 вращающихся частиц материала или ниже верхнего края вихря смеси. Подача присадок производится, таким образом, не сверху, к примеру, посредством напыления или разбрызгивания, а осуществляется через боковую стенку резервуара 1. При этом подающее устройство 10 или подающее отверстие постоянно покрываются продвигающимся мимо них материалом, выходящие присадки захватываются материалом и, таким образом, наносятся на частицы материала и диспергируются или распределяются внутри частиц материала.

Диспергирование присадок функционирует тем лучше, чем больше поверхность частиц материала.

Присадки, в частности реактивные присадки, в зависимости от степени разбавления подаются посредством возможного носителя присадок, в количествах от 0,01 до 20% массы. К примеру, при использовании полиэтиленовых кусочков в качестве материала образца наносится от 0,2 до 0,6% массы присадки.

Максимальное количество, в котором должны использоваться присадки, это то количество, которое необходимо для орошения всей поверхности находящегося в резервуаре 1 материала или всей поверхности частиц материала.

В зависимости от типа использованной присадки и ее реактивности реакция присадки с материалом при определенных условиях происходит лишь в экструдере или в расплаве.

На завершающей стадии материал полностью расплавляется в экструдере и, в случае необходимости, фильтруется и/или дегазируется.

Способ в соответствии с изобретением может быть осуществлен за один этап, однако, может быть сведен к двухступенчатому или многоступенчатому процессу. Присадки подаются при этом предпочтительным образом уже на первом этапе в предвключенном резервуаре предварительной обработки или в первом приемном резервуаре 1. С этой целью подающие устройства расположены в данном резервуаре предварительной обработки. Последующая обработка материала, и/или подача других присадок, или возможная сушка или кристаллизация осуществляется затем в последующих резервуарах 1.

Claims (18)

1. Способ для введения или подачи несухих гранулированных, в частности, несухих порошкообразных присадок или материалов покрытия с жидкой, твердой, полутвердой или пастообразной консистенцией, при необходимости, в суспендированной или эмульгированной форме, в частности, с повышенной вязкостью в виде пероксидов, жиров, воска, средств, улучшающих инверсионную способность, полимеров или тому подобное, к перемещаемому в приемном резервуаре (1) или в компрессоре, смешанному при необходимости, нагретому и раздробленному материалу в виде кусочков или гранул, в частности, полимерных частиц или полимерных кусочков, древесных волокон, бумажных обрезков и т.п., причем присадки подают ниже уровня находящегося в резервуаре (1) материала или частиц материала, отличающийся тем, что присадки, в частности, присадки с очень высокой вязкостью подают в ту зону или на той высоте резервуара (1), на которой, в частности, вращающиеся в резервуаре (1) частицы материала оказывают максимальное давление на боковую стенку резервуара (1).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что присадки подают в область средней трети уровня заполнения материала в резервуаре (1) или сформированного посредством вращения вихря смеси.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что присадки подают через одно или множество подающих устройств (10), расположенных на внутренней стороне боковой стенки резервуара (1) или входящих через боковую стенку, в частности, распределенных по периферии на одной и той же высоте или расположенных в ряд друг за другом, выполненных в виде подающих отверстий или сопел, при необходимости, загруженных через дозировочные насосы, в частности, шестереночные насосы или мембранные насосы.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что уровень частиц материала или образованного посредством движения вихря смеси в резервуаре (1) удерживается таким, что он постоянно располагается выше подающего устройства / подающих устройств (10).

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что присадки посредством проходящих вдоль или мимо внутренней стороны боковой стенки резервуара (1) и подающих устройств (10) или вращающихся частиц материала увлекаются в движение или захватываются частицами материала и наносятся на частицы материала.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед или во время подачи присадок вне зависимости от температуры находящегося в резервуаре (1) материала внутреннюю сторону или боковую стенку резервуара (1) дополнительно и отдельно нагревают для уменьшения вязкости подведенных присадок и повышения смачиваемости.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что присадки, в частности реактивные присадки, в зависимости от степени разбавления подают посредством возможного носителя присадок в количествах от 0,01 до 20% массы по отношению к общей массе конечного продукта.

8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что присадки добавляют максимально до того количества, которое необходимо для увлажнения всей поверхности находящегося в резервуаре (1) материала или частиц материала.

9. Устройство для осуществления способа по любому из пп.1-8, по меньшей мере, с одним приемным резервуаром (1) или компрессором, в котором расположен, по меньшей мере, один смесительный инструмент, выполненный, в частности, с возможностью вращения вокруг вертикальной оси для перемещения или приведения во вращение, смешивания, нагревания или, при необходимости, дробления обрабатываемого материала в форме кусочков или гранул, в частности, полимерного материала в виде нерасплавленных полимерных частиц, древесных волокон, бумажных обрезков или т.п., причем установлено, по меньшей мере, одно подающее устройство (10) для несухих гранулированных присадок с жидкой, твердой, полутвердой или пастообразной консистенцией, при необходимости, в суспендированной или эмульгированной форме, в частности, с повышенной вязкостью в виде пероксидов, жиров, воска, веществ, улучшающих инверсионную способность, полимеров или т.п., в частности, для осуществления способа по любому из пп.1-8, причем подающее устройство (10) установлено ниже уровня находящегося в процессе работы в резервуаре (1) материала или частиц материала, отличающееся тем, что подающие устройства (10) расположены в той зоне резервуара (1), в которой предпочтительно подвижные, в частности, вращающиеся в резервуаре (1) частицы материала оказывают максимальное давление на боковую стенку резервуара (1).

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что подающие устройства (10) расположены на внутренней стороне боковой стенки резервуара (1), или введены в резервуар, или выполнены в боковой стенке резервуара (1).

11. Устройство по п.9, отличающееся тем, что подающие устройства (10) расположены на одной и той же высоте по периферии внутренней стенки резервуара (1), предпочтительно распределены равномерно или расположены в ряд друг за другом.

12. Устройство по п.9, отличающееся тем, что подающие устройства (10) расположены в резервуаре (1) на высоте или на расстоянии от днища или смесительного инструмента (4), на которой/котором подающие устройства (10) постоянно располагаются ниже обусловленного способом заданного уровня наполнения находящихся в резервуаре (1) или вращающихся частиц материала или уровня образованного при движении или вращении частиц материала вихря смеси.

13. Устройство по п.9, отличающееся тем, что подающие устройства (10) расположены на высоте средней трети обусловленного способом заданного уровня наполнения материала в резервуаре (1) или вихря смеси.

14. Устройство по п.9, отличающееся тем, что подающие устройства (10) выполнены в виде выходных отверстий или сопла с возможностью загрузки, предпочтительно, посредством дозировочных насосов, в частности, шестереночных насосов или мембранных насосов, и с возможностью подачи присадок в капельной форме.

15. Устройство по п.9, отличающееся тем, что подающие устройства (10) заканчиваются заподлицо с внутренней стенкой резервуара (1) и, в частности, не выступают за внутреннюю стенку резервуара (1) во внутреннее пространство резервуара (1) или не отстоят от этой внутренней стенки.

16. Устройство по п.9, отличающееся тем, что вне зависимости от нагрева материала или дополнительно к нагреву материала посредством, в частности, смесительного инструмента (4) или других разогревающих материал нагревательных устройств установлено, по меньшей мере, одно отдельное нагревательное устройство, посредством которого, в частности, лишь внутренняя сторона или боковая стенка резервуара (1), а при необходимости и подающие устройства (10) и/или их подводящие линии или запасные резервуары выполнены с возможностью сепаратного обогрева для уменьшения вязкости поданных присадок и повышения смачиваемости на боковой стенке резервуара (1).

17. Устройство по п.9, отличающееся тем, что поверхность внутренней стороны резервуара (1), в частности, за счет нанесения антиадгезионного покрытия, тиснения и т.д., выполнена в виде несмачиваемой поверхности или сформирована таким образом, что способность к смачиванию сведена к минимуму для предотвращения увлажнения внутренней стороны добавленными присадками.

18. Устройство по любому из пп.9-17, отличающееся тем, что содержит множество приемных резервуаров (1), в частности, следующих друг за другом, а подающие устройства (10) расположены, по меньшей мере, в первом приемном резервуаре (1).

Images