專(zhuān)利名稱：制造聚合物顆粒的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造發(fā)泡或可發(fā)泡聚合物顆粒的方法并也涉及 其設(shè)備。本發(fā)明還涉及制造發(fā)泡或可發(fā)泡聚合物顆粒的設(shè)備。
背景技術(shù)：
從歐洲專(zhuān)利EP-A-0668139已知制造發(fā)泡或可發(fā)泡聚合物顆粒的 一種方法或裝置。按照這種方法將流體推進(jìn)劑(propellant)(在現(xiàn) 有技術(shù)中也稱為發(fā)泡齊寸(expanding agent)或起泡劑(foaming agent) 散布到聚合物的熔融體中。通過(guò)靜態(tài)混合部件用熔融體的高剪切力和 形成推進(jìn)劑細(xì)滴實(shí)行該散布。在接著的方法步驟中通過(guò)另一個(gè)靜態(tài)混 合部件將混合物處在小的剪切力下，使推進(jìn)劑溶解在熔融體中。然后 使混合物冷卻，接著通過(guò)噴嘴擠壓該混合物，從而生成聚合物線條， 它是在從噴嘴出來(lái)后快速冷卻而成。這樣防止推進(jìn)劑在該線條內(nèi)開(kāi)始 發(fā)泡過(guò)程。通過(guò)成粒機(jī)將該線條分割成顆粒狀。因此用這種方法制造 的顆粒含有已知量的流體推進(jìn)劑，所以是一種發(fā)泡或可發(fā)泡的聚合物 顆粒。在儲(chǔ)藏中推進(jìn)劑隨著時(shí)間逐漸擴(kuò)散出聚合物顆粒。因此在顆粒 長(zhǎng)期儲(chǔ)藏之后，每個(gè)聚合物顆粒含有不均勻的殘余流體推進(jìn)劑量，由 于這個(gè)原因可能不再滿足將該顆粒進(jìn)一步加工成發(fā)泡聚合物制品的 各項(xiàng)指標(biāo)，這種類(lèi)型的顆粒至今不能回收再利用因?yàn)椴豢赡苡?jì)算出剩 余的流體推進(jìn)劑的量。
在制造可發(fā)泡聚合物顆粒，例如用懸浮法生產(chǎn)EPS (可發(fā)泡聚苯 乙烯)的過(guò)程中產(chǎn)生的一個(gè)問(wèn)題是不滿足指標(biāo)的產(chǎn)品比例，即所謂產(chǎn) 品"偏離指標(biāo)"的比例。取決于過(guò)程的參數(shù)，這種無(wú)用產(chǎn)品的比例例 如基于它們的顆粒尺寸，可以占用懸浮法所制造產(chǎn)品的5%到20%。 通常通過(guò)篩選將產(chǎn)品偏離指標(biāo)的這種部分分離出來(lái)并除去熱量，很顯 然這對(duì)整個(gè)工序的經(jīng)濟(jì)性有負(fù)面的影響。
含有推進(jìn)劑的聚合物顆粒有限的存儲(chǔ)能力是通過(guò)懸浮法制造可 發(fā)泡聚合物顆粒中存在的另一個(gè)問(wèn)題。已經(jīng)存儲(chǔ)太長(zhǎng)時(shí)間的聚合物顆 粒通過(guò)上述的擴(kuò)散過(guò)程在存儲(chǔ)期間連續(xù)損失掉推進(jìn)劑，由于推進(jìn)劑含 量太低導(dǎo)致產(chǎn)生大量不再可以銷(xiāo)售的產(chǎn)品。
不再滿足進(jìn)一步加工成發(fā)泡聚合物制品的指標(biāo)的這部分產(chǎn)品的 回收在懸浮法中由于方法的特性是不可能的，在至今描述的根據(jù)擠壓
法的方法(WO 03106544 A2 )中也僅不用有限的數(shù)量。 一個(gè)問(wèn)題是 在這部分產(chǎn)品的顆粒中推進(jìn)劑通常不均勻的殘留量。
從歐洲專(zhuān)利EP 0638017 Bl已知加工回收聚合物的一種方法.由 所謂的加氣塑料，例如發(fā)泡聚苯乙烯產(chǎn)生這種回收聚合物。在相關(guān)的 設(shè)備中將先前分割的、顆粒的和壓實(shí)的回收聚合物熔化、過(guò)濾、脫氣 和通過(guò)與推進(jìn)劑氣體混合再加氣。在造粒步驟之前對(duì)脫氣的塑料用氣 態(tài)推進(jìn)劑進(jìn)行再加氣。將推進(jìn)劑送料到混合器內(nèi)或混合器前由熔融體 泵打來(lái)的脫氣的回收聚合物熔融體中。在這種方法中可以監(jiān)測(cè)每單位 時(shí)間由熔融體泵輸送的塑料量和可以與輸送的塑料量對(duì)應(yīng)地計(jì)量供 給推進(jìn)劑到熔融體中。為了相應(yīng)地計(jì)量推進(jìn)劑氣體，必須相對(duì)每單位 氣化時(shí)間供給的塑料體積成比例地調(diào)節(jié)每單位時(shí)間引入到塑料中的 推進(jìn)劑氣體的體積和在混合時(shí)每單位時(shí)間處理的混合體積。按照EP 0638017的設(shè)備顯然提供了用比現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備部件數(shù)目減少的設(shè)備處 理回收聚合物的一種可能性，但是相應(yīng)地增加了控制的復(fù)雜性。為了 克服這些缺點(diǎn)和能夠以更加通用的方式使用該套設(shè)備，以及在這套設(shè) 備中除了聚合物熔融體也處理含有推進(jìn)劑的回收聚合物并以母料 (master batch )的方式同時(shí)混合加入添加劑，但是只有在控制領(lǐng)域 進(jìn)一步增加投資的情況下才能使用該方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及再加工含有推進(jìn)劑的聚合物顆粒的 一種方法，與它們 的顆粒尺寸和形狀無(wú)關(guān)，用于重新制造可發(fā)泡的聚合物顆粒，該顆粒 具有按照所需指標(biāo)的顆粒尺寸分布。在本發(fā)明的意義上含有推進(jìn)劑， 它涉及壓實(shí)的聚合物顆粒，它們已經(jīng)不再承受進(jìn)一步加工的預(yù)發(fā)泡過(guò) 程，它的推進(jìn)劑含量約在0.1到IO重量百分比。這些要回收的顆粒 可以是，或者例如由懸浮聚合生產(chǎn)的偏離指標(biāo)的產(chǎn)品部分，或者已經(jīng) 儲(chǔ)藏太長(zhǎng)時(shí)間很大部分的推進(jìn)劑已經(jīng)擴(kuò)散掉因此不可能再銷(xiāo)售或工 業(yè)使用的含有推進(jìn)劑的聚合物顆粒。
本發(fā)明的一個(gè)目的是對(duì)所述的方法進(jìn)行改進(jìn)，從而可以使用有未 知含量推進(jìn)劑的聚合物顆粒來(lái)制造發(fā)泡或可發(fā)泡的聚合物顆粒。還 有，本發(fā)明的一個(gè)目的是以這樣的方式采用校驗(yàn)過(guò)的設(shè)備制造可發(fā)泡
的聚合物顆粒，特別是EPS顆粒，以便將至少一部分用過(guò)的聚合物 作為回收聚合物加入，該回收聚合物除了可調(diào)的推進(jìn)劑含量之外還有 添加劑。將這些添加劑加到先前脫氣的回收聚合物中并與其混合，從 而在旁流中獲得含有添加劑的回收聚合物，按照母料的原則將它送料 到聚合物熔融體中。
通過(guò)下面相關(guān)聯(lián)的設(shè)備所限定的方法達(dá)到了這個(gè)目的。因此，采 用這個(gè)方法可以得到發(fā)泡或可發(fā)泡的聚合物顆粒，它滿足所需的指標(biāo) 規(guī)格。
在用聚合物熔融體和回收聚合物熔融體制造發(fā)泡或可發(fā)泡聚合 物顆粒的方法中，由回收的含有推進(jìn)劑的聚合物顆粒生產(chǎn)至少一部分 的回收聚合物熔融體。
按照該方法，在擠壓機(jī)中，特別是在雙螺桿擠壓機(jī)或多螺桿擠壓 機(jī)中將回收的、含有發(fā)泡的聚合物顆粒熔化成回收聚合物熔融體。在 回收的含有推進(jìn)劑的聚合物顆粒中所含的推進(jìn)劑，如果需要，在脫氣 裝置中將其從回收聚合物熔融體中除去。將至少一種添加劑(例如， 阻燃劑、成核劑、軟化劑、防紫外線劑或殺蟲(chóng)劑、推進(jìn)(發(fā)泡)劑、 潤(rùn)滑劑、顏料、石墨或碳黑顆粒、金屬顆粒或所迷物質(zhì)的混合物)以 計(jì)量的方式加入到脫氣裝置下游的回收聚合物熔融體中，或者以液體 或固體的形式或者以母料的形式。這有個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即能直接以純的濃縮 的形式使用一種或多種添加劑，而無(wú)需使用大量的母料進(jìn)行。以這種 方式該方法明顯地變得更加經(jīng)濟(jì)。通過(guò)將添加劑加入到回收聚合物熔 融體中，可以用回收材料作基礎(chǔ)"現(xiàn)場(chǎng)"制造所謂自有的母料。
聚合物熔融體或者直接在包括反應(yīng)器和脫氣裝置的聚合設(shè)備中 生產(chǎn)，或者在熔化裝置中通過(guò)熔化聚合物顆粒獲得。用流體推進(jìn)劑裝 填聚合物熔融體，從而得到含推進(jìn)劑的聚合物熔融體，在接著的混合 裝置中分散推進(jìn)劑和使其均勻化。在冷卻裝置中冷卻含推進(jìn)劑的聚合 物熔融體。在接著的混合裝置中混合和分散含推進(jìn)劑的聚合物熔融體 和含添加劑的回收聚合物溶融體和使其均勻化。
通過(guò)造粒機(jī)，特別是水下造粒機(jī)進(jìn)行的造粒步驟中將含推進(jìn)劑的 聚合物熔融體和回收聚合物熔融體聯(lián)合加工成發(fā)泡或可發(fā)泡的聚合 物顆粒。通過(guò)造粒裝置生產(chǎn)出主要為球形的或橢球形的顆粒。
制造發(fā)泡或可發(fā)泡聚合物顆粒的設(shè)備裝設(shè)有加工回收的含推進(jìn)
劑的聚合物顆粒的裝置。該裝置包括含有加熱裝置的擠壓機(jī)，該加熱 裝置用于由回收的含推進(jìn)劑的聚合物顆粒生產(chǎn)回收聚合物熔融體。裝 設(shè)脫氣裝置用于回收聚合物熔融體的脫氣。裝設(shè)混合裝置用于回收聚 合物熔融體的充分混合，從而可以獲得基本均化的回收聚合物熔融 體。設(shè)計(jì)的擠壓機(jī)為側(cè)向擠壓機(jī)。裝設(shè)計(jì)量裝置用于回收聚合物熔融 體與至少一種添加劑(例如阻燃劑、成核劑、軟化劑、防紫外線劑或 殺蟲(chóng)劑、推進(jìn)劑、潤(rùn)滑劑、顏料、石墨或碳黑顆粒、金屬顆?；蛩?物質(zhì)的混合物)的摻和混合。該設(shè)備包括用于制造聚合物熔融體的聚 合設(shè)備，其中聚合設(shè)備有反應(yīng)器和用于通過(guò)熔化聚合物顆粒制造聚合 物熔融體的脫氣裝置。在聚合設(shè)備或熔化裝置的下游裝設(shè)供料裝置、 和混合裝置和/或冷卻裝置用于計(jì)量推進(jìn)劑，混合裝置包括靜態(tài)混合 器和冷卻裝置包括靜態(tài)混合器/熱交換器。靜態(tài)混合器/熱交換器是一 種裝置，它基本上是以常用的管來(lái)熱交換器相同的方式構(gòu)造，但是它 的安裝部件有增加混合效果的冷卻介質(zhì)。例如，通過(guò)設(shè)計(jì)和設(shè)置含有 冷卻介質(zhì)的管子或者通過(guò)附加的片金屬導(dǎo)管可以達(dá)到這個(gè)目的。例如
在專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)EP 1067352 Bl、 EP 0009638、 EP 1268026中描述了這
樣的混合器/熱交換器的典型代表。
裝設(shè)混合裝置和/或冷卻裝置，可將含有添加劑的回收聚合物熔 融體和含推進(jìn)劑的聚合物熔融體傳送到該裝置并通過(guò)該裝置將它們
混合在一起。混合裝置包括靜態(tài)混合器，而冷卻裝置包括靜態(tài)混合器 /熱交換器。
通過(guò)上述方法得到的發(fā)泡或可發(fā)泡的聚合物顆粒包括回收的含 推進(jìn)劑的聚合物顆粒的回收聚合物熔融體與含推進(jìn)劑聚合物熔融體 的混合物，其中回收聚合物熔融體的比例在0.5到100%之間?；厥?聚合物熔融體由典型的含推進(jìn)劑聚合物組成?；厥站酆衔锶廴隗w和/ 或含推進(jìn)劑聚合物熔融體含有添加劑。該添加劑包括阻燃劑、潤(rùn)滑 劑、成核劑、軟化劑、防紫外線劑、殺蟲(chóng)劑、顏料和/或石墨和/或碳 黑顆粒和/或金屬顆粒、母料或所述物質(zhì)的混合物。


下面將依靠附圖的幫助解釋本發(fā)明，附圖有
圖l是用于制造發(fā)泡或可發(fā)泡聚合物顆粒的設(shè)備的示意圖。
使用按照本發(fā)明的設(shè)備，如在圖1中示意說(shuō)明那樣，執(zhí)行下述的 方法。
具體實(shí)施例方式
在由聚合物熔融體11和回收聚合物熔融體12制造發(fā)泡或可發(fā)泡 聚合物顆粒10的方法中，至少一部分回收聚合物熔融體12是由回收 的含推進(jìn)劑的聚合物顆粒5生產(chǎn)的。裝設(shè)用于處理回收的含推進(jìn)劑的 聚合物顆粒5的裝置以便執(zhí)行該方法的步驟。按照該方法有利的順 序，在擠壓機(jī)6中，特別是在雙螺桿擠壓機(jī)或多螺桿擠壓機(jī)中將回收 的含推進(jìn)劑的聚合物顆粒5熔化成回收聚合物熔融體12。在回收的 含推進(jìn)劑的聚合物顆粒中所含的推進(jìn)劑，如果需要，在脫氣裝置13 中將其從回收聚合物熔融體中除去。在脫氣裝置13的下游將添加劑
14計(jì)量加入到回收聚合物熔融體12中，或者以液體或固體的形式或 者以母料的形式加入。
按照另一個(gè)方法的變型，該設(shè)備包括傳送裝置(在圖中沒(méi)有表 示)通過(guò)它可以回收已經(jīng)作為發(fā)泡聚合物制品存在的發(fā)泡塑料的壓實(shí) 的顆粒。通過(guò)粉碎發(fā)泡聚合物制品得到壓實(shí)的顆粒。通過(guò)粉碎步驟生 產(chǎn)回收的聚合物顆粒5，在接著的步驟將該顆粒壓實(shí).密度增加從而 使回收的聚合物顆粒5是以壓實(shí)的顆粒存在。在傳送裝置中將壓實(shí)的 顆粒傳送到擠壓機(jī)6，在擠壓機(jī)中進(jìn)行上述后續(xù)的方法步驟。
按照另一個(gè)方法的變型，該設(shè)備包括傳送回收聚合物的裝置，回 收聚合物被溶解在熔劑中。在這種情況下回收的聚合物顆粒5已經(jīng)作 為液體溶液存在，所以可以省略熔化的步驟。在回收的聚合物顆粒5 中所含的推進(jìn)劑，如果需要，在脫氣裝置13中與溶劑一起從回收聚 合物熔融體中除去，該脫氣裝置適合處理含有回收的含推進(jìn)劑的聚合 物顆粒5的溶液。
無(wú)需說(shuō)明上述方法的各個(gè)變型也可以組合，從而可以加工回收的 含推進(jìn)劑的聚合物顆粒5、已經(jīng)是發(fā)泡塑料的壓實(shí)的顆粒和溶解在溶 劑中的回收聚合物的所需混合物。
通過(guò)脫氣裝置13從有回收的含推進(jìn)劑的聚合物顆粒的回收聚合 物熔融體或溶液中除去推進(jìn)劑和/或溶劑。降低在回收聚合物熔融體 中的壓力是有利的，從而使在回收聚合物熔融體中存在的推進(jìn)劑以溶 解的形式集結(jié)并形成氣泡。特別是在真空條件下操作脫氣裝置13,
其壓力范圍在30到100毫巴(mbar)。
聚合物熔融體11或者直接由包括反應(yīng)器15和脫氣裝置16的聚 合設(shè)備生產(chǎn)，或者在熔化裝置17中由熔化聚化物顆粒生成，用流體 推進(jìn)劑充裝聚合物熔融體11，從而得到含推進(jìn)劑的聚合物熔融體 18，在接著的混合裝置3中分散和均化推進(jìn)劑2。在冷卻裝置4中冷 卻含推進(jìn)劑的聚合物熔融體。將含推進(jìn)劑的聚合物熔融體18和回收 聚合物熔融體12送到一起接著在混合裝置7中被分散和均化。
在通過(guò)造粒裝置9特別是通過(guò)水下造粒機(jī)實(shí)行的成粒步驟中將 含推進(jìn)劑的聚合物熔融體18和回收聚合物熔融體12—起加工成發(fā)泡 或可發(fā)泡聚合物顆粒10。通過(guò)造粒裝置9生產(chǎn)出主要是球形或橢球 形顆粒。在這種結(jié)構(gòu)中有至少近似為橢球幾何形狀的顆粒被稱為橢 球，當(dāng)假設(shè)有均勻的質(zhì)量分布將它的重心放在直角坐標(biāo)系統(tǒng)中時(shí)，可 以測(cè)量在第l軸(X軸)的尺寸a、在第2軸(Y軸)的尺寸b和在 第3軸(Z軸)的尺寸c，最長(zhǎng)的尺寸a對(duì)最短尺寸(b或c)的比是 大于1.25。尺寸a、 b、 c也被稱為橢球的半軸。如果最長(zhǎng)尺寸a對(duì)最 短尺寸(b或c)的比是小于或等于1.25，那么稱顆粒是球形的。主 要是球形或橢球顆粒與由其他制造方法如懸浮聚合生產(chǎn)的顆粒不 同，如果按照本發(fā)明使用下水造粒機(jī)，那么顆粒就有切割工序產(chǎn)生的 切割邊緣，如在顯微鏡下可以見(jiàn)到切割邊緣。
如杲要使這些切割邊緣消失和改善顆粒的圓粒度，可在造粒步驟 之后對(duì)顆粒進(jìn)行熱處理。這種熱處理對(duì)得到的泡沫結(jié)構(gòu)可能也有好的 效果 熱處理基本上是將顆粒保持在限定的溫度和限定的壓力下，從 而避免含有推進(jìn)劑的顆粒發(fā)泡。溫度應(yīng)在攝氏50到150度之間，優(yōu) 選地在攝氏70到120度之間。取決于所用的溫度，需要10到20巴 的壓力來(lái)防止顆粒的發(fā)泡。熱處理的時(shí)間在1到60分鐘之間，優(yōu)選 的在1到30分鐘之間，特別優(yōu)選的在5到20分鐘之間.該處理可以 是在混合容器中以批處理的模式或者是緊接著造粒連續(xù)進(jìn)行，在水下 造粒的情況下優(yōu)選地仍然在同一水循環(huán)中和在干燥階段之前?？蓪⑻?定的表面活性劑加到水中，例如聚乙烯醇，以便避免在熱處理時(shí)顆粒 的膠合。處理期間固體部分應(yīng)占約30-50%。
制造發(fā)泡或可發(fā)泡聚合物顆粒10的設(shè)備裝設(shè)加工回收的含推進(jìn) 劑的聚合物顆粒5的裝置。該裝置包括含有加熱裝置19的擠壓機(jī)6，
加熱裝置19用于由回收的含推進(jìn)劑的聚合物顆粒5生產(chǎn)回收聚合物 熔融體12。裝設(shè)脫氣裝置13用于回收聚合物熔融體12的最優(yōu)脫氣。 裝設(shè)用于充分混合回收聚合物熔融體12的混合裝置21，從而可以得 到基本均勻的回收聚合物熔融體22。將擠壓機(jī)6設(shè)計(jì)為側(cè)向擠壓機(jī) (side extruder)。
擠壓機(jī)6可選擇地包括脫氣裝置13，通過(guò)它執(zhí)行前面已經(jīng)描述 的方法的脫氣步驟。如果以側(cè)向流形式供給聚合物熔融體11的推進(jìn)
劑其總量和/或其濃度的改變是這樣大，以致使推進(jìn)劑在聚合物熔融 體24中濃度的波動(dòng)不再是可忽略的因素，那么這可能是需要的。回 收聚合物熔融體脫氣之后基本上沒(méi)有推進(jìn)劑。在脫氣裝置13的下游 裝設(shè)計(jì)量裝置20用于回收聚合物熔融體12與添加劑14的混合。使 用雙螺桿擠壓機(jī)或多螺桿擠壓機(jī)作為側(cè)向擠壓機(jī)6是特別有利的，因 為可將添加劑14，它也可以是各種添加劑的混合物，直接與回收聚 合物熔融體混合，結(jié)果使加入添加劑14或添加劑混合物變得更容 易。這種程序性的方法顯然要比使用母料來(lái)得經(jīng)濟(jì)，因?yàn)楹笳邔?huì)太 貴， 一般是按照本發(fā)明方法的經(jīng)濟(jì)性好的操作。
該設(shè)備包括制造聚合物熔融體11的聚合設(shè)備l,聚合設(shè)備1有反 應(yīng)器15和脫氣裝置16或者通過(guò)熔化聚合物顆粒制造聚合物熔融體的 熔化裝置17。在聚合設(shè)備1或熔化裝置17的下游裝設(shè)供給裝置23 和混合裝置3和/或冷卻裝置4用于計(jì)量推進(jìn)劑2。通過(guò)系統(tǒng)控制，以 這樣的方式可以自動(dòng)地抽取推進(jìn)劑2的數(shù)量，使在聚合物熔融體24 (聚合物熔融體11和回收聚合物熔融體12的和)中裝填的推進(jìn)劑對(duì) 應(yīng)于所需的推進(jìn)劑裝填量。混合裝置3包含靜態(tài)混合器，冷卻裝置4 包含靜態(tài)混合器/熱交換器。裝設(shè)混合裝置7和/或冷卻裝置8,可將 含有添加劑的回收聚合物熔融體22和含有推進(jìn)劑的聚合物熔融體18 供給它們并將各熔融體混合在一起。混合裝置7包括靜態(tài)混合器，通 過(guò)它生產(chǎn)出由含推進(jìn)劑的聚合物熔融體18和回收聚合物熔融體22組 成的聚合物熔融體24，它有基本均勻分布的推進(jìn)劑2還有添加劑14。 在這種連接中，靜態(tài)混合器的意思不應(yīng)理解為僅限于單個(gè)靜態(tài)混合 器，而是也可以包括并聯(lián)或串聯(lián)的多個(gè)靜態(tài)混合器。通過(guò)靜態(tài)混合器 或多個(gè)混合器將盡可能低的剪切力傳給聚合物熔融體和/或回收聚合 物炫融體。
接著混合裝置7，由包括靜態(tài)混合器/熱交換器的冷卻裝置8冷卻 聚合物熔融體18和回收聚合物熔融體22制成的聚合物熔融體24。 接著冷卻裝置8，在造粒機(jī)9中，例如在水下造粒機(jī)中聚合物熔融體 24形成發(fā)泡或可發(fā)泡的聚合物顆粒10，特別是球形或橢球形顆粒， 通過(guò)主要含有許多孔的噴嘴板傳送聚合物熔融體24。在穿過(guò)這類(lèi)孔 時(shí)生成聚合物的線條?？刂葡到y(tǒng)控制切割裝置實(shí)行造粒步驟，切割裝 置直接布置在噴嘴板之后和通過(guò)它可以周期性地切割聚合物線，從而 可由聚合物線生產(chǎn)出發(fā)泡或可發(fā)泡的聚合物顆粒10。在水下造粒機(jī) 中與液體(最好是水，但也可以是鹽水) 一起執(zhí)行造粒步驟，在水下 造粒機(jī)中使用液體作為冷卻劑和顆粒的傳送介質(zhì)。也可以用造粒步驟 中的流體施加升高的壓力，造成至少部分壓制在尚未固化的顆粒中推 進(jìn)劑的吹脹效應(yīng)。同時(shí)冷卻聚合物線和顆粒，從而使以熔融體固化物 存在的聚合物線或條以及在聚合物線中和以顆粒狀態(tài)存在的發(fā)泡或 可發(fā)泡聚合物顆粒中添加劑的分布被"凍結(jié)"。
還有，通過(guò)系統(tǒng)控制，調(diào)節(jié)作為聚合物熔融體24參數(shù)的熔融轉(zhuǎn) 度，以及調(diào)節(jié)在混合裝置7內(nèi)還有在冷卻裝置8內(nèi)，和在用于生產(chǎn)聚 合物熔融體18和回收聚合物熔融體22的設(shè)備的上游部分內(nèi)的預(yù)定的 溫度和壓力分布。聚合物熔融體24以及前面描述的設(shè)備的各部分的 各種參數(shù)用于聚合物熔融體24中推進(jìn)劑和添加劑均勻化的最優(yōu)化， 也用于獲得理想的造粒能力。
當(dāng)使用水下造粒作為造粒方法時(shí)在穿孔板處有不穩(wěn)定的問(wèn)題，這 是由在液體側(cè)冷卻增加導(dǎo)致在一個(gè)或多個(gè)孔中聚合物熔融體24固化
所造成。這導(dǎo)致發(fā)泡或可發(fā)泡聚合物顆粒IO有不均勻的尺寸并不再 滿足所需的指標(biāo)。為了防止這種孔被"凍住，，的現(xiàn)象，必須保證，在 一方面，所有噴嘴的溫度(溫度場(chǎng))是相同的。藉助穿孔板加熱裝置 的幫助可以做到這一點(diǎn)，加熱裝置由系統(tǒng)控制精確調(diào)節(jié)和它可以包括 油加熱器、電加熱器，或者兩者的組合。在電加熱器的情況下用許多 加熱盒預(yù)熱穿孔板以保證均勻的溫度。
穿孔板在水的一側(cè)可用這樣的方式另外加上涂層，使得由于穿孔
板表面冷卻而損失熱量造成孔的凍結(jié)可以避免或者至少最小化。
另一方面，在進(jìn)入穿孔板時(shí)，聚合物熔融體必須選用這樣的溫度 和壓力，其值必須相對(duì)該設(shè)備的操作狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過(guò)系統(tǒng)控制，
使進(jìn)入穿孔板時(shí)其溫度T和壓力P這樣波動(dòng)，造成這些參數(shù)采用的 值盡可能接近所需的值。
可以這樣構(gòu)造水下造粒機(jī)的水循環(huán)，使在造粒步驟中生產(chǎn)的顆粒 在干燥前均勻地經(jīng)受在限定溫度下限定的停留時(shí)間，該溫度是為了改 善顆粒形狀或發(fā)泡性能而進(jìn)行的顆粒熱處理所需的溫度?；蛘咄ㄟ^(guò)擴(kuò) 大的橫截面或者通過(guò)更長(zhǎng)的直線或曲線的管形導(dǎo)管可以獲得這種結(jié) 果。為了將溫度設(shè)置在所需的水平，在管形導(dǎo)管中可以埋入熱交換器 或者可以預(yù)見(jiàn)上述擴(kuò)大的橫截面作為其內(nèi)部排列熱交換器管的反應(yīng) 管，如SulzerSMRTM反應(yīng)器。另 一種是可以預(yù)見(jiàn)采用直接加熱，如 通過(guò)噴嘴加入蒸汽。
可以生產(chǎn)出各種不同的發(fā)泡或可發(fā)泡聚合物顆粒10 (取決于孔 的直徑和數(shù)目、切割裝置的轉(zhuǎn)速和數(shù)目、和在孔出口的液體壓力)， 可以生產(chǎn)有特殊形狀如片狀或滴珠狀的顆?；虿糠职l(fā)泡的顆粒。通過(guò) 優(yōu)化上述的參數(shù)給定值，可以優(yōu)選地生產(chǎn)出至少近似球形或橢球形的 發(fā)泡或可發(fā)泡的聚合物顆粒。
使用氣相和或超臨界的推進(jìn)劑，如氮?dú)饣蚨趸?，發(fā)泡或可發(fā) 泡的聚合物顆粒10可以直接在孔板的出口部分或全部發(fā)泡。應(yīng)該相 應(yīng)地采用造粒和接著干燥的過(guò)程參數(shù)。
除了聚苯乙烯，也可使用其他的塑料制造發(fā)泡或可發(fā)泡的聚合物 顆粒10。例子有苯乙烯共聚物、抗沖擊聚苯乙烯、聚烯烴，特別 是聚乙烯還有聚丙蹄、生物可降解的聚合物或這些物質(zhì)的混合物。
由前述方法獲得的發(fā)泡或可發(fā)泡的聚合物顆粒10包括回收的含 推進(jìn)劑的聚合物顆粒5的回收聚合物熔融體(12、 22 )和含推進(jìn)劑的 聚合物熔融體18的混合物，其中回收聚合物熔融體的比例是在0.5% 到100%之間?；厥站酆衔锶廴隗w(12、 22)包括典型的含推進(jìn)劑的 聚合物，即一種類(lèi)型的舍推進(jìn)劑的聚合物?；厥站酆衔锶廴隗w(12、 22)和/或含推進(jìn)劑的聚合物熔融體18都含有添加劑14。添加劑14 包括阻燃劑、潤(rùn)滑劑、成核劑、軟化劑、防紫外線劑、殺蟲(chóng)劑、顏料 和/或石墨和/或碳黑顆粒和/或金屬顆粒、母料和所述物質(zhì)的混合物。
可用高濃縮形式、純的形式或母料的形式加入各種添加劑。
如果在回收的含推進(jìn)劑的聚合物顆粒5中存在含溴化物的阻燃 劑或其他熱不穩(wěn)定的添加劑，或者如果這樣的添加劑14較晚加入，
那么在擠壓機(jī)6中和所有接著的系統(tǒng)部件中的加工溫度不可以超過(guò) 由該物質(zhì)熱穩(wěn)定性所規(guī)定的溫度和限定的停留時(shí)間。
按照本發(fā)明的可發(fā)泡或發(fā)泡的聚合物顆粒帶有或多或少明顯的 切割邊緣，這是在水下造粒時(shí)由切割方法造成的。 一般為了消除切割 邊緣和改善顆粒的圓粒度，對(duì)含推進(jìn)劑的顆粒進(jìn)行熱處理，應(yīng)用這樣 的熱處理也可改善顆粒的發(fā)泡特性。
權(quán)利要求
1.用聚合物熔融體(11)和回收聚合物熔融體(12)制造發(fā)泡或可發(fā)泡的聚合物顆粒(10)的方法，其中至少一部分回收聚合物熔融體(12)是由回收的含推進(jìn)劑的聚合物顆粒(5)生產(chǎn)，該方法包括如下各步驟在擠壓機(jī)(6)中，特別是在雙螺桿擠壓機(jī)或多螺桿擠壓機(jī)中，熔化回收的含推進(jìn)劑的聚合物顆粒(5)，通過(guò)加熱裝置(19)生成回收聚合物熔融體(12)，在脫氣裝置(13)中從回收聚合物熔融體(12)除去回收的含推進(jìn)劑的聚合物顆粒(5)中所含的推進(jìn)劑，和直接由包括反應(yīng)器(15)和脫氣裝置(16)的聚合設(shè)備(1)生產(chǎn)或者在熔化裝置(17)中通過(guò)熔化聚合物顆粒生產(chǎn)的聚合物熔融體(11)，其中用流體推進(jìn)劑(2)充裝聚合物熔融體(11)，從而獲得含推進(jìn)劑的聚合物熔融體(18)，在接著的混合裝置(3)中將推進(jìn)劑(2)分散和均化，和在冷卻裝置(4)中冷卻含推進(jìn)劑的聚合物熔融體，其特征在于設(shè)計(jì)擠壓機(jī)為側(cè)向擠壓機(jī)，從而使回收聚合物熔融體(12)和聚合物熔融體(11)接著組合成聚合物熔融體(24)，在接著的混合裝置(7)中被分散和均化，和接著處理加工成發(fā)泡或可發(fā)泡的聚合物顆粒。
2. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在脫氣裝置(13) 的下游將添加劑(14)計(jì)量加入到回收聚合物熔融體(12)中，或者 以液體或固體的形式或者以母料的形式加入。
3. 按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于在造粒步驟中 一起加工含推進(jìn)劑的聚合物熔融體(18 )和回收聚合物熔融體(12 )， 通過(guò)造粒裝置(9)，特別是水下造粒機(jī)實(shí)行造粒步驟生成發(fā)泡或可 發(fā)泡的聚合物顆粒(10)。
4. 按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于通過(guò)造粒裝置(9) 生產(chǎn)主要為球形或橢球形的顆粒。
5. 按照權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于球形或橢球形顆粒 有切割邊緣。
6. 按照前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，包括對(duì)所生產(chǎn)的顆 粒進(jìn)行連續(xù)或批處理型的熱處理，用于改善顆粒的圓粒度以及發(fā)泡特 性。
7. 制造發(fā)泡或可發(fā)泡聚合物顆粒(10)的設(shè)備，包括加工回收 的含推進(jìn)劑的聚合物顆粒(5)的擠壓機(jī)(6),該機(jī)有加熱裝置(19) 用于由回收的含推進(jìn)劑的聚合物顆粒(5)生產(chǎn)回收聚合物熔融體 (12 )，和包括用于回收聚合物熔融體(12 )脫氣的脫氣裝置(13 )， 其中裝設(shè)混合裝置(21)用于充分混合回收聚合物熔融體(12)，從 而可以獲得基本均勻的回收聚合物熔融體(22),還包括用于制造聚 合物熔融體(11)的聚合設(shè)備(1)，其中聚合設(shè)備(1)有反應(yīng)器(15 ) 和脫氣裝置(16)，或者有用于熔化聚合物顆粒制造聚合物熔融體 (11)的熔化裝置(17),還裝設(shè)混合裝置(3)和冷卻裝置，其中 在聚合設(shè)備(1)或熔化裝置(7)的下游裝設(shè)用于計(jì)量推進(jìn)劑(2) 的供給裝置(23)，其特征在于將擠壓機(jī)(6)設(shè)計(jì)成側(cè)向擠壓機(jī)和 在它的下游裝設(shè)混合裝置(7)和/或冷卻裝置(8)，可將含有添加 劑的回收聚合物熔融體(22)和含有推進(jìn)劑的聚合物熔融體(18) — 起送料到擠壓機(jī)中。
8. 按照權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于在脫氣裝置(13) 的下游裝設(shè)計(jì)量裝置用于回收聚合物熔融體(12)與添加劑(14)的 混合。
9. 按照權(quán)利要求7或8所述的設(shè)備，其特征在于混合裝置(3 ) 和/或混合裝置(7)是靜態(tài)混合器，或者冷卻裝置(4)和/或冷卻裝 置(8)包含靜態(tài)混合器/熱交換器。 )
10. 通過(guò)按照權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的方法得到的發(fā)泡或可 發(fā)泡的聚合物顆粒(10),是由回收的含推進(jìn)劑的聚合物顆粒(5) 的回收聚合物熔融體(12、 22)和含推進(jìn)劑的聚合物熔融體(18)的 混合物組成，其特征在于回收聚合物熔融體的比例是在0.5%到100% 之間，包括特別是在水下造粒時(shí)由切割方法造成的切割邊緣。
11. 按照權(quán)利要求10所述的聚合物顆粒，其特征在于回收聚合 物熔融體(12、 22)包括典型的含推進(jìn)劑的聚合物。
12. 按照權(quán)利要求10或11所述的聚合物顆粒，其特征在于回收 聚合物熔融體(12、 22)和/或含推進(jìn)劑聚合物熔融體(18)都含有 添加劑(14)。
13. 按照權(quán)利要求12所述的聚合物顆粒，其特征在于添加劑(14 ) 包括阻燃劑、潤(rùn)滑劑、成核劑、軟化劑、防紫外線劑、殺蟲(chóng)劑、顏料 和/或石墨和/或碳黑顆粒和/或金屬顆粒、母料、和還有上述物質(zhì)的混 合物。
全文摘要
在由聚合物熔融體(11)和回收聚合物熔融體(12)制造發(fā)泡或可發(fā)泡的聚合物顆粒(10)的方法中，至少一部分回收聚合物熔融體(12)是由回收的含推進(jìn)劑的聚合物顆粒(5)生產(chǎn)。在制造發(fā)泡或可發(fā)泡的聚合物顆粒(10)的相關(guān)設(shè)備中裝設(shè)一種用于加工處理回收的含推進(jìn)劑的聚合物顆粒(5)的裝置。
文檔編號(hào)B29B9/00GK101186084SQ20071019364
公開(kāi)日2008年5月28日 申請(qǐng)日期2007年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月23日
發(fā)明者P·尼辛 申請(qǐng)人:蘇舍化學(xué)技術(shù)有限公司