RU2792688C2 - Method for processing solid polycondensate polymeric particles using a multi-rotation system - Google Patents
Method for processing solid polycondensate polymeric particles using a multi-rotation system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2792688C2 RU2792688C2 RU2021117341A RU2021117341A RU2792688C2 RU 2792688 C2 RU2792688 C2 RU 2792688C2 RU 2021117341 A RU2021117341 A RU 2021117341A RU 2021117341 A RU2021117341 A RU 2021117341A RU 2792688 C2 RU2792688 C2 RU 2792688C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- extruder
- zone
- screw
- section
- housing
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к способу обработки твердых полимерных частиц поликонденсата с использованием мультиротационной системы.The invention relates to a method for processing solid polymer particles of polycondensate using a multi-rotation system.
Основная проблема при обработке поликонденсатов, в частности, гидролизующихся пластиков, таких как PET, в процессе экструзии заключается в том, что для получения однородного полимерного расплава, который можно обрабатывать дальше, требуется определенное время пребывания и определенное внесение тепла в единицу времени, но, с другой стороны, именно внесение тепла во время цикла обработки вызывает гидролитическое разложение пластика, если он содержит влагу. Однако именно в процессах вторичной переработки полная сушка твердого вещества перед введением в процесс экструзии была бы экономически невыгодной, поэтому PET, возвращаемый на вторичную переработку, всегда является влажным. Поэтому твердый пластик, имеющий остаточную влагу, вводят в экструдер, расплавляют и дегазируют, чтобы удалить воду в виде конденсата и тем самым остановить гидролитическое разложение или даже запустить обратную реакцию, повышающую вязкость.The main problem in the processing of polycondensates, in particular hydrolysable plastics such as PET, in the extrusion process is that a certain residence time and a certain heat input per unit of time are required to obtain a homogeneous polymer melt that can be further processed, but, with on the other hand, it is the introduction of heat during the processing cycle that causes the hydrolytic decomposition of the plastic if it contains moisture. However, it is in recycling processes that it would be economically uneconomical to completely dry the solid prior to introduction into the extrusion process, so PET that is recycled is always wet. Therefore, a hard plastic having residual moisture is introduced into the extruder, melted and degassed to remove water in the form of condensate and thereby stop hydrolytic decomposition or even start a reverse reaction that increases viscosity.
Значительное улучшение в этой связи представляет собой мультиротационная система, описанная в WO 2003/033240 A1, которая содержит шнек, который между зоной подачи дозирования для введения и расплавления пластика и зоной выгрузки содержит так называемое мультиротационное устройство. Эта зона имеет заметно больший диаметр, чем другие зоны, и, кроме того, содержит несколько вращающихся вспомогательных шнеков. С мультиротационной системой достигается значительное повышение эффективности дегазации по сравнению с одношнековыми и двухшнековыми системами. Как результат, время пребывания полимерного расплава в полиротационном устройстве может удерживаться очень коротким.A significant improvement in this regard is the multi-rotation system described in WO 2003/033240 A1, which comprises a screw which, between the dosing feed zone for introducing and melting the plastic and the discharge zone, contains a so-called multi-rotation device. This zone has a noticeably larger diameter than the other zones and, in addition, contains several rotating auxiliary screws. With a multi-rotary system, a significant increase in degassing efficiency is achieved compared to single screw and twin screw systems. As a result, the residence time of the polymer melt in the polisher can be kept very short.
Однако остается проблема в том, что при повышенном влагосодержании уже в зоне дозирования начинается активное гидролитическое разложение, которое позже часто невозможно компенсировать в полиротационном устройстве. Во всяком случае, потенциал, которым обладает полиротационное устройство в отношении повышения характеристической вязкости, может использоваться в процессе в целом лишь для полного или частичного устранения предшествующего ущерба, но без какого-либо улучшения свойств обработанного пластика по сравнению с исходными свойствами.However, the problem remains that with an increased moisture content, an active hydrolytic decomposition already begins in the dosing zone, which later often cannot be compensated in the polyrotary device. In any case, the potential of the polishing device to increase the intrinsic viscosity can be used in the process as a whole only to completely or partially eliminate the previous damage, but without any improvement in the properties of the treated plastic compared to the original properties.
Чтобы уменьшить время пребывания пластика в зоне дозирования, шнеки должны вращаться быстрее, что, с другой стороны, приводит к увеличению сдвиговых усилий и повышает внесение тепла в единицу времени. Это, в свою очередь, способствует процессу химического разложения и дополнительно повреждает пластик из-за действия сдвига. Правда, теоретически можно было поддерживать число оборотов шнека низким и сделать зону дозирования короткой. Однако в таком случае внешняя мощность нагрева в секции экструдера должна быть значительно увеличена, чтобы пластик вообще мог расплавиться, чтобы могли войти даже продукты краевого подгорания пластика. Единственный известный выход из описанной дилеммы состоит в более интенсивной поточной предварительной сушке вводимого твердого материала перед его подачей в экструдер с соответствующими нежелательными затратами времени и средств.To reduce the residence time of the plastic in the dosing zone, the screws must rotate faster, which, on the other hand, leads to an increase in shear forces and increases the heat input per unit time. This in turn promotes the chemical degradation process and further damages the plastic due to shear action. However, it was theoretically possible to keep the speed of the screw low and make the dosing zone short. However, in such a case, the external heating power in the extruder section must be increased significantly so that the plastic can be melted at all, so that even edge burns of the plastic can enter. The only known way out of the described dilemma is more intensive in-line pre-drying of the introduced solid material before it is fed into the extruder, with a corresponding undesirable expenditure of time and money.
Таким образом, задача изобретения состоит в том, чтобы разработать способ обработки твердых полимерных частиц поликонденсата с помощью мультиротационной системы, который тормозит или предотвращает снижение характеристической вязкости в процессе обработки или даже повышает характеристическую вязкость.Thus, it is an object of the invention to provide a process for treating solid polymeric polycondensate particles with a multi-rotation system that retards or prevents the reduction in intrinsic viscosity during the treatment, or even increases the intrinsic viscosity.
Согласно настоящему изобретению, указанная задача решена способом с признаками пункта 1 формулы изобретения. Для осуществления способа предлагается усовершенствованная мультиротационная система по пункту 8.According to the present invention, this problem is solved by a method with the features of
Согласно изобретению, неожиданно было установлено, что заметное улучшение в отношении описанной проблемы достигается за счет отступления от традиционных представлений специалиста о процессе дозирования в экструдере. В соответствии с обычными профессиональными представлениями, важным параметром является, например, давление в экструдере, которое влияет на характеристики плавления. Кроме того, до сих пор всегда ставилась цель переводить на следующую стадию обработки только полностью расплавленный и гомогенизированный полимерный расплав.According to the invention, it has surprisingly been found that a marked improvement in relation to the described problem is achieved by departing from the traditional ideas of the specialist about the dosing process in the extruder. According to the usual professional understanding, an important parameter is, for example, the pressure in the extruder, which affects the melting characteristics. In addition, until now it has always been the aim to transfer only completely melted and homogenized polymer melt to the next processing stage.
Изобретение идет здесь совсем иным путем. Ключевой особенностью способа согласно изобретению является то, что полимерный расплав при переходе из зоны загрузки и дозирования еще содержит заметную долю нерасплавленных полимерных частиц. Доля твердых веществ составляет по меньшей мере 5%, предпочтительно даже более 10%. Верхнюю границу содержания твердых веществ следует выбирать на уровне от 40% до 50%. Поскольку согласно изобретению допускается неполное расплавление и гомогенизация пластика перед его дегазацией, можно уменьшить внесение тепла в зону дозирования, например, за счет уменьшения внешнего обогрева, более медленного вращения шнека, более короткой конструкции первой секции экструдера и/или внутреннего охлаждения шнека.The invention goes here in a completely different way. A key feature of the method according to the invention is that the polymer melt, when passing from the loading and dosing zone, still contains a significant proportion of unmelted polymer particles. The proportion of solids is at least 5%, preferably even more than 10%. The upper limit of the solids content should be chosen between 40% and 50%. Since the invention allows for incomplete melting and homogenization of the plastic before it is degassed, heat input to the dosing zone can be reduced, for example, by reducing external heating, slower screw rotation, shorter extruder first section design, and/or internal screw cooling.
Следующее преимущество состоит в том, что расплавление еще твердых полимерных частиц происходит в основном путем ударного нагрева во второй секции экструдера, в частности, непосредственно перед отверстиями корпуса, к которым подсоединен вакуумный отсос. Ударный нагрев достигается путем направления полимерного расплава с еще твердыми частицами через приводные валы вспомогательных шнеков. Они входят в зубчатое зацепление в полости корпуса. В результате прохождения твердых частиц через зацепление создается высокое локальное трение и сплющивание, что не только очень быстро пластифицирует оставшиеся твердые частицы, но и дополнительно нагревает уже расплавленную часть массы, находящуюся вблизи. Поскольку зубья не покрывают всю окружность полиротационного устройства, через зубчатые зацепления проходит не весь объем полимерного расплава, но образуются также потоки через байпасы. Однако действие локального ударного нагрева распространяется и на соседние участки зубчатого зацепления.A further advantage is that the melting of the still solid polymer particles takes place mainly by impact heating in the second section of the extruder, in particular just before the openings of the body, to which the vacuum suction is connected. Impact heating is achieved by directing the polymer melt with still solid particles through the auxiliary screw drive shafts. They engage in gearing in the housing cavity. As a result of the passage of solid particles through the engagement, high local friction and flattening are created, which not only plasticizes the remaining solid particles very quickly, but also additionally heats the already melted part of the mass located nearby. Since the teeth do not cover the entire circumference of the polishing device, not the entire volume of the polymer melt passes through the gears, but flows through the bypasses are also formed. However, the action of local shock heating extends to adjacent sections of the gearing.
Устанавливая длину ведущих шестерен, в частности, по отношению к общей длине полиротационного устройства или зоны дегазации как его важной технологической части, можно влиять на степень ударного нагрева. Таким образом, согласно изобретению предпочтительно используется полиротационный экструдер, у которого передаваемый на вспомогательный шнек вращательный момент образует лишь нижнюю границу длины шестерни, длина шестерни может быть выбрана значительно большей, чем требуется, чтобы достичь и усилить вышеописанные эффекты. Особенно подходящими оказались соотношения длин от 1:40 до 1:6, при этом длина шестерни относится к длине следующей непосредственно за приводом зоны дегазации.By setting the length of the drive gears, in particular, in relation to the total length of the polishing device or the degassing zone as its important technological part, it is possible to influence the degree of shock heating. Thus, according to the invention, a polyrotary extruder is preferably used, in which the torque transmitted to the auxiliary screw forms only the lower limit of the gear length, the gear length can be chosen significantly longer than required in order to achieve and enhance the above-described effects. Length ratios of 1:40 to 1:6 have proven to be particularly suitable, with the gear length referring to the length of the degassing zone immediately downstream of the drive.
Ударный нагрев имеет место непосредственно перед входом полимерного расплава в зону вакуумной дегазации. Это означает, что время пребывания существенно нагретого и теперь полностью расплавленного пластика, который все еще содержит влагу до входа в зону дегазации, пренебрежимо мало, так что время воздействия влаги на полимерный расплав сокращается до минимума.Impact heating takes place immediately before the polymer melt enters the vacuum degassing zone. This means that the residence time of the substantially heated and now completely melted plastic, which still contains moisture before entering the degassing zone, is negligible, so that the time the polymer melt is exposed to moisture is reduced to a minimum.
Наконец, изобретение отступает от взглядов, что плавление и гомогенизация пластика в экструдере должны всегда производиться при высоком давлении. Фактически в способе согласно изобретению высокое давление имеется только в области переходного конуса между первой и второй секциями экструдера. За ней в непосредственной близости находится область зубчатой передачи и примыкающая к ней, в свою очередь, зона воздействия вакуума. Это означает, что относительно высокое противодавление, которое все еще имеется в переходном конусе, уже будет полностью сброшено после короткого пути вдоль оси шнека, составляющего значительно меньше половины, в частности, менее 20% длины полиротационного устройства. Уже в области зубчатого привода вспомогательных шнеков, где происходит ударный нагрев, давление полимерного расплава почти полностью сброшено; оно снижено там по меньшей мере до такого остаточного давления, которое уже не имеет никакого значения для процесса пластификации. В этом контексте в способе согласно изобретению "пластификация без давления" твердых частиц, увлеченных с полимерным расплавом, действует в области зубчатого зацепления вспомогательных шнеков и на последующих участках длины до входа в вакуумное окно.Finally, the invention departs from the view that the melting and homogenization of the plastic in the extruder must always be carried out at high pressure. In fact, in the method according to the invention, high pressure is only present in the region of the transition cone between the first and second sections of the extruder. Behind it in close proximity is the area of the gear train and adjacent to it, in turn, the vacuum impact zone. This means that the relatively high back pressure that is still present in the transition cone will already be completely relieved after a short path along the screw axis of significantly less than half, in particular less than 20%, of the length of the polishing device. Already in the area of the gear drive of the auxiliary screws, where shock heating occurs, the pressure of the polymer melt is almost completely relieved; it is reduced there at least to such a residual pressure that it no longer has any significance for the plasticizing process. In this context, in the process according to the invention, "plasticizing without pressure" of the solid particles entrained with the polymer melt operates in the toothing area of the auxiliary screws and in the subsequent length sections up to the entrance to the vacuum window.
Если говорить в двух словах, в первой секции экструдера создается квазипереохлажденный полимерный расплав, так как там еще не весь объем был нагрет до температуры выше температуры плавления обрабатываемого пластика. Переохлажденный полимерный расплав дополнительно нагревается очень короткое время перед входом в зону вакуума настолько, чтобы оставшиеся частицы расплавились и при этом выделили запасенную остаточную влагу. Вода, испаряющаяся из оставшихся частиц, всасывается сразу после этого в зону вакуума еще до того, как она сможет проявить свой гидролизующий эффект.In a nutshell, a quasi-supercooled polymer melt is created in the first section of the extruder, since not the entire volume there has yet been heated to a temperature above the melting temperature of the processed plastic. The supercooled polymer melt is additionally heated for a very short time before entering the vacuum zone so that the remaining particles melt and release the stored residual moisture. The water evaporating from the remaining particles is sucked immediately thereafter into the vacuum zone, before it can exert its hydrolyzing effect.
В результате достигаются следующие существенные эффекты, которые при реализации способа согласно изобретению значительно снижают гидролитическое разложение полимерного расплава и повреждение полимерного расплава из-за сдвиговых усилий во время обработки:As a result, the following significant effects are achieved, which significantly reduce the hydrolytic decomposition of the polymer melt and damage to the polymer melt due to shear forces during processing when implementing the method according to the invention:
- если вода выделяется при расплавлении в первой секции экструдера, она может проявлять свое негативное действие только при низком уровне температур, поскольку температура там намеренно поддерживается вблизи температуры плавления. Таким образом, гидролиз по меньшей мере замедляется;- if water is released during melting in the first section of the extruder, it can only show its negative effect at low temperatures, since the temperature there is deliberately maintained near the melting temperature. Thus, hydrolysis is at least slowed down;
- чтобы уменьшить внесение тепла, можно поддерживать низкую скорость вращения шнека в первой секции экструдера; это также снижает отрицательное влияние сдвига;- to reduce the introduction of heat, you can maintain a low speed of rotation of the screw in the first section of the extruder; it also reduces the negative impact of shear;
- часть содержащейся в полимерных частицах влаги еще не выделяется в первой секции экструдера, но переносится с оставшимся твердым материалом как носителем в следующую секцию. Там выделение и отсасывание происходят почти одновременно;- part of the moisture contained in the polymer particles is not yet released in the first section of the extruder, but is transferred with the remaining solid material as a carrier to the next section. There, excretion and suction occur almost simultaneously;
- хотя полимерный расплав при прохождении через зубчатый привод также испытывает сильный сдвиг, но поскольку сразу за этим начинается влияние вакуума, из-за чего вода удаляется в виде конденсата, и поскольку, кроме того, температура является достаточно высокой, может начаться реакция поликонденсации, что ведет к повышению молекулярного веса, и повреждения снова устраняются.- although the polymer melt also experiences a strong shear when passing through the gear drive, but since immediately after this the influence of vacuum begins, due to which water is removed in the form of condensate, and since, in addition, the temperature is high enough, a polycondensation reaction can begin, which leads to an increase in molecular weight, and the damage is repaired again.
Чтобы способ согласно изобретению мог быть реализован описанным образом и были достигнуты полезные эффекты, имеется, в частности, управляющий параметр, который необходимо целенаправленно контролировать и, при необходимости, корректировать. Речь идет о ширине зазора на переходном конусе или связанном с ним противодавлении. Если зазор слишком узкий, противодавление возрастает настолько, что пропускная способность шнека экструдера в первой секции экструдера недостаточна для проведения постоянного объемного потока во вторую секцию экструдера. В этом случае время пребывания в первой секции экструдера резко увеличится, чего как раз и следует избегать.In order for the method according to the invention to be carried out in the manner described and beneficial effects to be achieved, there is in particular a control parameter which must be purposefully monitored and, if necessary, corrected. This refers to the width of the gap at the transition cone or the back pressure associated with it. If the gap is too narrow, the back pressure increases so much that the capacity of the extruder screw in the first section of the extruder is insufficient to conduct a constant volumetric flow into the second section of the extruder. In this case, the residence time in the first section of the extruder will increase dramatically, which is exactly what should be avoided.
С другой стороны, слишком широкий зазор повышает скорость течения в первой секции экструдера. Однако это могло бы привести к смыванию слишком большой доли твердых фракций в следующую секцию, что может вызвать перегрузку привода вспомогательного шнека и привести к засорению или даже повреждению зубчатых шестерен.On the other hand, too wide a gap increases the flow rate in the first section of the extruder. However, this could cause too much solids to be flushed into the next section, which could overload the auxiliary auger drive and cause clogging or even damage to the gears.
Таким образом, целью реализации способа согласно изобретению является, с одной стороны, перенос как можно большего количества твердых веществ, чтобы содержащаяся в них влага транспортировалась квазигерметично в следующую секцию и выделялась лишь намного позднее, около отсасывающего отверстия. С другой стороны, долю твердых веществ следует поддерживать на достаточно низком уровне, чтобы не блокировались шестерни или чтобы через них могли проходить даже нерасплавленные частицы и покидать мультиротационную систему на стороне выгрузки.Thus, the aim of the method according to the invention is, on the one hand, to carry as much solids as possible, so that the moisture they contain is transported quasi-hermetically into the next section and is released only much later, near the suction opening. On the other hand, the proportion of solids should be kept low enough so that the gears do not become blocked or even unmelted particles can pass through them and leave the multi-rotary system on the discharge side.
Подходящая ширина конического зазора может задаваться конструктивно в зависимости от ожидаемой вязкости полимерного расплава на переходном конусе или устанавливаться неизменной перед проведением процесса.A suitable width of the conical gap can be set by design, depending on the expected viscosity of the polymer melt on the transition cone, or set unchanged before the process.
В предпочтительной для осуществления способа мультиротационной системе с признаками по п. 8 ширина зазора может регулироваться в ходе процесса через осевое смещение шнека относительно корпуса с помощью регулировочного устройства.In the preferred multi-rotary system for carrying out the method with the features according to claim 8, the gap width can be adjusted during the process through the axial displacement of the screw relative to the housing using an adjusting device.
Для этого можно предусмотреть активный блок управления, который в зависимости от давления перед переходным конусом, измеренного по меньшей мере одним размещенным перед переходным конусом в зоне дозирования датчиком давления, управляет исполнительным механизмом, таким как гидроцилиндр, и сдвигает шнек. При высоком давлении шнек немного сдвигается вперед в направлении течения, так что зазор расширяется. Если давление падает слишком сильно, происходит принудительное перемещение в обратном направлении.For this, an active control unit can be provided, which, depending on the pressure in front of the transition cone, measured by at least one pressure sensor located in front of the transition cone in the dosing zone, controls the actuator, such as a hydraulic cylinder, and shifts the screw. At high pressure, the screw moves forward slightly in the direction of flow, so that the gap widens. If the pressure drops too much, a forced movement in the opposite direction occurs.
На практике давление на переходном конусе мультиротационной системы сильно колеблется и достигает значений от 20 бар до 150 бар. В желаемом нормальном режиме давление предпочтительно составляет от 40 бар до 60 бар.In practice, the pressure on the transition cone of a multi-rotary system fluctuates greatly and reaches values from 20 bar to 150 bar. In the desired normal mode, the pressure is preferably between 40 bar and 60 bar.
Например, для мультиротационной системы с диаметром загрузочного шнека 130 мм и диаметром ротора 225 мм ширина зазора в полиротационном устройстве типично составляет, например, 5-10 мм, при этом предусмотрено дополнительное регулирующее перемещение к обеим сторонам, чтобы можно было отреагировать на динамически изменяющиеся рабочие условия.For example, for a multi-rotary system with a 130 mm loading auger diameter and a 225 mm rotor diameter, the gap width in the polisher is typically 5-10 mm, for example, with additional control movement to both sides to be able to respond to dynamically changing operating conditions. .
Одной простой, но эффективной мерой является поддерживать шнек на корпусе с помощью по меньшей мере одного пружинного элемента, в частности, тарельчатой пружины. Пружинный элемент испытывает растягивающую нагрузку, потому что шнек в мультиротационной системе из-за давления на конце зоны дозирования, которое действует на конус, всегда опирается на вход. В результате шнек прижимается не ко входу, как это обычно имеет место в одношнековых экструдерах, а к выходу. Кроме того, следует учитывать, что пружинный элемент может находиться только снаружи деталей, проводящих полимерный расплав, и поэтому не может быть размещен на стороне выгрузки. Напротив, пружинный элемент должен располагаться у привода для вращения шнека и, так сказать, удерживать его у корпуса, в результате чего он подвергается растяжению. Пружинный элемент находится между стационарной частью и совместно вращающейся частью. Стационарная часть посредством резьбы соединена с приводом, при этом резьба позволяет перемещаться по оси всей конструкции шнека. Если противодавление на переходном конусе между первой и второй секциями экструдера увеличивается слишком сильно, шнек экструдера смещается вперед в осевом направлении, так что удерживающий зазор расширяется. Напротив, снижение противодавления снова ведет к сужению зазора из-за силы натяжения пружины. В результате устанавливается равновесие между силой натяжения пружины и движущей силой, вызванной противодавлением, действующим на переходный конус. Из-за большой массы и вязкости полимерного расплава образуется пружинно-демпферная система, не требующая дополнительных демпфирующих элементов и достаточно инертная, чтобы избежать вибраций.One simple but effective measure is to support the auger on the body with at least one spring element, in particular a belleville spring. The spring element experiences a tensile load because the screw in a multi-rotation system always rests on the inlet due to the pressure at the end of the dosing zone, which acts on the cone. As a result, the screw is not pressed against the inlet, as is usually the case in single-screw extruders, but against the outlet. In addition, it should be taken into account that the spring element can only be located on the outside of the parts carrying the polymer melt and therefore cannot be placed on the discharge side. On the contrary, the spring element must be located at the drive for rotating the screw and, so to speak, hold it against the housing, as a result of which it is subjected to tension. The spring element is located between the stationary part and the co-rotating part. The stationary part is connected to the drive by means of a thread, while the thread allows you to move along the axis of the entire screw structure. If the back pressure on the transition cone between the first and second extruder sections increases too much, the extruder screw moves forward in the axial direction so that the holding gap widens. On the contrary, a decrease in back pressure again leads to a narrowing of the gap due to the force of the spring tension. As a result, a balance is established between the tension force of the spring and the driving force caused by the back pressure acting on the transition cone. Due to the large mass and viscosity of the polymer melt, a spring-damper system is formed that does not require additional damping elements and is inert enough to avoid vibrations.
Далее изобретение подробнее поясняется на чертежах. На чертежах показано, в частности:Further, the invention is explained in more detail in the drawings. The drawings show, in particular:
фиг. 1: фрагмент вида в сечении мультиротационной системы иfig. 1: fragment of a sectional view of a multi-rotation system and
фиг. 2: шнек в виде сбоку, а также кривая изменения давления и температуры по его длине.fig. 2: side view of the screw, as well as the pressure and temperature curve along its length.
На фиг. 1 показан фрагмент известной мультиротационной системы 100. В полости 51 корпуса 50 находится шнек, который разделен на различные зоны. Между зоной 12 дозирования, служащей для гомогенизации введенных ранее и по меньшей мере частично расплавленных полимерных частиц, и зоной 30 выгрузки, из которой отводится полностью обработанный полимерный расплав, находится полиротационное устройство 20. Оно имеет следующие существенные признаки:In FIG. 1 shows a fragment of the known
- на переходе от зоны 12 дозирования образован переходный конус 21; в направлении корпуса 50 образуется конический зазор 52;- at the transition from the
- далее следует приводная зона, в которой шестерни 23 вспомогательных шнеков 26 движутся в соединенном с корпусом поворотном круге 24 с внутренними зубьями 24. Между шестернями 23 имеются проходы 25;- this is followed by a drive zone in which the
- вспомогательные шнеки 26 вращаются сами по себе, когда шнек экструдера как целое поворачивается и, следовательно, поворачивается также ротор, на котором они установлены. Они проходят на существенной части длины полиротационного устройства 20 и проходят мимо отверстий 54 в корпусе, через которые прикладывается вакуум;- the
- вспомогательные шнеки 26 своими передними концами установлены в опоре 27 подшипника, где также предусмотрен конус, чтобы привести в соответствие увеличенный диаметр полиротационного устройства 20 с меньшим диаметром зоны 30 выгрузки. Соответственно, здесь образуется еще один конический зазор 53.- the
Конструктивная схема мультиротационной системы 100, вообще говоря, известна, она отличается от предлагаемой в изобретении тем, что ширина конического зазора 52 может регулироваться путем смещения по оси всего шнека экструдера относительно корпуса 50, чтобы целенаправленно использовать ширину зазора для регулирования давления и, кроме того, чтобы влиять на долю твердой фракции, которая еще не расплавилась и смывается через переходный конус 21.The design of the
Для понимания способа согласно изобретению на фиг. 2 показан качественный ход изменения давления p и температуры T в осевом направлении шнека 101 с различными секциями 1, 2, 3.To understand the method according to the invention in FIG. 2 shows the qualitative behavior of pressure p and temperature T in the axial direction of the
В секции 1 подачи и дозирования сначала в зоне 11 подачи вводится твердое вещество. В зоне 13 сжатия создается давление. В следующей зоне 12 дозирования введенный пластик по меньшей мере частично расплавляется и гомогенизируется. Однако согласно изобретению, расплавляется и гомогенизируется только часть твердого материала, а другая часть, составляющая от 5% до 50%, в частности, от 10% до 40%, остается в полимерном расплаве в виде твердого вещества.In the feed and
На температурной кривой с фиг. 2 представлена средняя температура расплава, то есть приблизительно средняя температура фракций расплавленного пластика, которые находятся в прямом контакте со шнеком, и фракций, которые контактируют с внутренними стенками корпуса. Однако согласно изобретению, там еще имеются твердые фракции с соответствующей более низкой температурой ядра, так что в результате средняя температура расплава обработанного пластика в секции 1 подачи и дозирования экструдера лежит ниже температуры плавления TS.On the temperature curve in Fig. 2 shows the average melt temperature, that is, approximately the average temperature of the fractions of the melted plastic that are in direct contact with the screw and the fractions that are in contact with the inner walls of the housing. However, according to the invention, there are still solid fractions with a corresponding lower core temperature, so that as a result the average melt temperature of the processed plastic in the feeding and
Этот способ особенно выгоден для обработки сложных полиэфиров. При этом температура плавления составляет, в зависимости от степени кристаллизации, от 235°C до 260°C.This method is particularly advantageous for the processing of polyesters. The melting temperature is, depending on the degree of crystallization, from 235°C to 260°C.
Чтобы получить настолько переохлажденный полимерный расплав, шнек 101 охлаждается по меньшей мере в секции 1 подачи и дозирования экструдера. Для этого в качестве теплоносителя используется, в частности, масло с начальной температурой от 90° до 130°C. Одновременно обогреваются стенки корпуса, не показанные на фиг. 2, например, до 280°C. Одновременные нагрев и охлаждение в одной и той же секции 1 не противоречат друг другу. Внутреннее охлаждение служит для отвода части вносимой вращением шнека 101 теплой энергии, которой в этом месте аккумулируется больше, чем требуется для процесса. Это связано с тем, что скорость вращения шнека должна соответствовать необходимому числу оборотов секции 2 мультишнекового экструдера, и поэтому не может уменьшаться в секции 1 экструдера. Напротив, обогрев корпуса служит, независимо от доли твердого материала в перемещаемом полимерном расплаве, для образования слоя смазки из расплавленного пластика.In order to obtain such a supercooled polymer melt, the
При переходе в мультишнековую секцию 2 экструдера температура немного повышается из-за внесения тепла за счет вращения шнека 101, но при этом средняя температура продвигаемого объема пластика предпочтительно все еще всегда лежит чуть ниже температуры плавления TS. Только в приводной зоне, то есть при прохождении через область 23 ведущих шестерен, температура резко повышается, а именно, становится значительно выше температуры TS плавления полимера. Таким образом, пластик полностью расплавляется именно здесь и доводится до уровня температуры, при которой влага и загрязнения могут быть удалены посредством приложения вакуума, а за счет стимулирования реакции поликонденсации может повыситься характеристическая вязкость.When moving into the
Дальнейший профиль температуры в секции 3 выгрузки экструдера, за мультишнековой секцией 2 экструдера, не важен для качества обработки, но температура все же всегда выше температуры плавления TS.The further temperature profile in the
Кроме того, на фиг. 2 показана кривая изменения давления полимерного расплав в экструдере по длине шнека 101. В показанном примере шнека 101 в зоне 11 подачи не имеется канавок, так что в результате давление только постепенно повышается к переходному конусу 21.In addition, in FIG. 2 shows the pressure curve of the polymer melt in the extruder along the length of the
За переходным конусом 21 на шнеке 101 больше не имеется пружинных элементов, так что сразу же происходит падение давления. В зоне вспомогательных шнеков 26 давление падает до почти нулевого уровня вакуума. Таким образом, в находящейся в направлении потока непосредственно перед ними приводной зоне 23 с шестернями больше не имеется существенного давления, так что ударный нагрев полимерной массы, который имеет там место и который приводит к пластификации оставшихся твердых компонентов, протекает почти без давления.Behind the
Claims (17)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102018130102.2 | 2018-11-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2021117341A RU2021117341A (en) | 2022-12-28 |
| RU2792688C2 true RU2792688C2 (en) | 2023-03-23 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0113573A1 (en) * | 1982-12-30 | 1984-07-18 | Mobil Oil Corporation | System and method for producing products from a mix of reclaimed plastic material and virgin plastic resin |
| WO2003033240A1 (en) * | 2001-10-12 | 2003-04-24 | Gneuss Kunststofftechnik Gmbh | Extruder for producing molten plastic materials |
| DE102005051341A1 (en) * | 2005-10-25 | 2007-04-26 | Battenfeld Extrusionstechnik Gmbh | Processing method for polyethylene terephthalate comprises feeding PET from hopper to extruder, melting it and applying pressure and filling reaction chamber at end of extruder which is kept under vacuum, water being removed from process |
| RU2441752C2 (en) * | 2007-08-14 | 2012-02-10 | Эрема Энджиниринг Рисайклинг Машинен Унд Анлаген Гезелльшафт М.Б.Х. | Method and device for processing polymer material |
| DE102013003380B3 (en) * | 2013-03-01 | 2014-04-24 | Gneuss Gmbh | Extruder for production of plastic melts, has satellite-screw that is configured to accommodate respective gears and is removably connected with each other, and sprocket that is configured to receive evacuation drum |
| EP2748358B1 (en) * | 2012-05-31 | 2015-03-11 | Mohawk Industries Inc. | Method for manufacturing bulked continuous filaments |
| RU156861U1 (en) * | 2015-06-15 | 2015-11-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского" | EXTRUDER FOR PROCESSING SECONDARY POLYMERS |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0113573A1 (en) * | 1982-12-30 | 1984-07-18 | Mobil Oil Corporation | System and method for producing products from a mix of reclaimed plastic material and virgin plastic resin |
| WO2003033240A1 (en) * | 2001-10-12 | 2003-04-24 | Gneuss Kunststofftechnik Gmbh | Extruder for producing molten plastic materials |
| DE102005051341A1 (en) * | 2005-10-25 | 2007-04-26 | Battenfeld Extrusionstechnik Gmbh | Processing method for polyethylene terephthalate comprises feeding PET from hopper to extruder, melting it and applying pressure and filling reaction chamber at end of extruder which is kept under vacuum, water being removed from process |
| RU2441752C2 (en) * | 2007-08-14 | 2012-02-10 | Эрема Энджиниринг Рисайклинг Машинен Унд Анлаген Гезелльшафт М.Б.Х. | Method and device for processing polymer material |
| EP2748358B1 (en) * | 2012-05-31 | 2015-03-11 | Mohawk Industries Inc. | Method for manufacturing bulked continuous filaments |
| DE102013003380B3 (en) * | 2013-03-01 | 2014-04-24 | Gneuss Gmbh | Extruder for production of plastic melts, has satellite-screw that is configured to accommodate respective gears and is removably connected with each other, and sprocket that is configured to receive evacuation drum |
| RU156861U1 (en) * | 2015-06-15 | 2015-11-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского" | EXTRUDER FOR PROCESSING SECONDARY POLYMERS |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113165248B (en) | Method for processing solid polymer particles of polycondensates by means of a multi-rotating system | |
| CN110573318B (en) | Extruder screw for a multi-screw extruder for extruding plastics | |
| AU2003278060B2 (en) | Extrusion of peroxidic cross-linkable molded plastic parts | |
| US2595455A (en) | Extruder | |
| KR101544230B1 (en) | Degassing extruder for degassing a polymer material and method for degassing a syrup consisting of polymers, solvents and/or monomers using a degassing extruder | |
| US8388216B2 (en) | Method and processing installation for devolatilizing polymer melts | |
| CN107889478B (en) | Process for processing natural rubber and non-thermoplastic elastomers | |
| JP2011500392A (en) | Polymer material processing apparatus and method | |
| JPS61144324A (en) | Extruding method of thermoplastic resin and extruding device therefor | |
| KR101608543B1 (en) | Drive arrangement in a degassing extruder | |
| WO2016113776A1 (en) | Screw for injection molding machine, injection molding machine, and injection molding method | |
| KR20020027606A (en) | Extruder Screw | |
| RU2792688C2 (en) | Method for processing solid polycondensate polymeric particles using a multi-rotation system | |
| US20100310693A1 (en) | Extruder screw for a screw extruder | |
| EP0112290B1 (en) | Screw extruder for plastic material | |
| US6488399B1 (en) | Apparatus for plasticating thermoplastics | |
| CA2454927C (en) | Method for manufacturing a packaging band | |
| JP5678179B2 (en) | Equipment for processing materials by mixing and / or plasticizing | |
| CN114126828A (en) | Extruder for the tackified preparation of meltable polymers | |
| KR100610721B1 (en) | Method for producing a compound from a flowable plastic material and a solid fiber core by means of extrusion and device for carrying out said method | |
| JPWO2020108705A5 (en) | ||
| SE519100C2 (en) | Apparatus and method for manufacturing extrudable moldings of cross-linkable polymeric materials | |
| US6699416B2 (en) | Impact modifier material and method and apparatus for the production thereof | |
| EP0311520A1 (en) | Method and machine for the maufacture of a finished product through extrusion of thermoplastic extrudable material of a hygroscopic nature | |
| CN112823089B (en) | Process for producing polymer with homogeneously distributed filler |