生产填充聚合物复合材料的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于生产填充聚合物复合材料(7)的方法和装置，填充聚合物复合材料(7)包含聚合物载体材料(2)和作为填充材料的纤维材料(2)，聚合物载体材料(2)的主要部分优选地为回收聚合物废物(3)。装置(1)包括：第一挤出装置(10)，第一挤出装置(10)具有用于聚合物载体材料的入口(11)和用于熔化的聚合基质材料的出口(12)；用于纯化熔化的聚合物载体材料的熔体制备装置(40)，熔体制备装置(40)连接到第一挤出装置(10)的出口(12)；以及第二挤出装置(20)。第二挤出装置(20)具有连接到熔体制备装置(40)的出口(42)的熔体入口(26)和用于纤维材料(5)的纤维材料入口(27)，纤维材料入口(27)布置在熔体入口(26)的上游。第二挤出装置(20)包括至少一个脱气装置(31，32)。

Apparatus and method for producing filled polymer composites

The present invention relates to the production of filled polymer composites (7) method and apparatus (7) filled polymer composites containing polymer carrier materials (2) and as a fibrous material filling material (2), polymer carrier materials (2) the main part is preferably recycling waste polymer (3). Device (1) comprises a first extrusion device (10), the first extrusion device (10) is used for the entrance of polymer carrier materials (11) and is used for melting of polymeric matrix materials for export (12); for the melt preparation device of polymer carrier materials and purification of melting (40), the melt preparation device (40) connected to the first extrusion device (10) exports (12); second (20) and extrusion device. Second extrusion device (20) is connected to the melt preparation device (40) exports (42) (26) and the melt entrance for fibre material (5) fiber material entrance (27), entrance (27) fiber materials are arranged in the melt (26) upstream of the entrance. The second extrusion device (20) includes at least one degassing device (31, 32).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】生产填充聚合物复合材料的装置和方法
本专利技术涉及一种用于生产填充聚合物复合材料的方法和装置，填充聚合物复合材料包含聚合基质材料和作为填充材料的纤维材料，聚合基质材料的主要部分优选地为回收聚合物废物。装置包括用于熔化聚合基质材料的第一挤出装置，第一挤出装置具有用于聚合基质材料的入口和用于熔化的聚合基质材料的出口。用于纯化熔化的聚合基质材料的熔体制备装置具有连接到第一挤出装置的出口的进口，以及用于纯化的聚合基质材料且连接到第二挤出装置的出口。
技术介绍
生产填充有纤维的聚合物的方法是从现有技术中已知的。例如，在文献EP2525951B1中，分别来自木材加工或纸和纸浆转换的纤维材料作为填充材料分别在反应器或切割压实机中与未熔化的基质材料混合并被传送到卸料装置中。为此目的，丝状的填充材料在低于熔点范围的温度下被掺入尚未被熔化的基质材料，例如，天然或合成的聚合物。在印刷出版物US5,916,932A中，描述了使用回收材料从诸如高密度聚乙烯(HDPE)和纤维材料(例如玻璃纤维)的聚合物的挤出混合物生产复合材料。如上所述的复合材料可以用于制造例如铁路枕木。在制造工艺过程中既没有设想过聚合物的制备，也没有设想过聚合物的纯化。进一步地，在文献DE102011117760A1中，描述了一种由回收聚烯烃和玻璃纤维束生产的材料，该材料同时也用于制造诸如铁路枕木的高负载成型体。对于材料的生产，合成材料先被粉碎，优选地与玻璃纤维混合，并且被造粒或凝聚。然后，混合物在例如170摄氏度和230摄氏度之间的温度下被挤出和再制粒。可选地，加工可以通过冷却型材工具直接产生固体型材，即无需再制粒。在这种情况下，同样既没有设想过起始材料的制备，也没有设想过起始材料的纯化。为了能够从聚合物废物中去除例如金属碎片或类似杂质，在制备过程中通常必须清理被污染的固体聚合物废料。如果丝状的填充材料已经掺入尚未被熔化的聚合物废物，即文献EP2525951B1中的情况，那么之后，混合物在熔化后就不能再通过过滤来纯化，因为掺入的纤维会停留在过滤装置处，而过滤装置将很快堵塞。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种装置，在装置内可以分别制备和纯化聚合基质材料，特别是当聚合基质材料的主要部分为回收聚合物废物时，并且丝状的填充材料可以被引入聚合基质材料。进一步地，本专利技术的目的之一是提供一种填充聚合物复合材料的制造方法，填充聚合物复合材料包含聚合基质材料和作为填充材料的纤维材料，聚合基质材料的主要部分优选地为回收聚合物废物，其中聚合基质材料的制备和纤维的引入能够以结合的制造方法共同进行。所述目的通过具有权利要求1中特征的装置和具有权利要求13中特征的方法实现。本专利技术的有利实施例在子权利要求中限定。根据本专利技术的装置用于生产填充聚合物复合材料，填充聚合物复合材料包含聚合基质材料和作为填充材料的纤维材料，聚合基质材料的主要部分优选地为回收聚合物废物。根据本专利技术的装置包括：用于熔化聚合基质材料的第一挤出装置，用于纯化熔化的聚合基质材料的熔体制备装置，以及第二挤出装置，其中第一挤出装置具有用于聚合基质材料的入口和用于熔化的聚合基质材料的出口，熔体制备装置具有连接到第一挤出装置的出口的进口和用于纯化的聚合基质材料的出口。第二挤出装置包括连接到熔体制备装置的出口的熔体入口和布置在熔体入口上游的用于纤维材料的纤维材料入口，第二挤出装置具备至少一个脱气装置。通过熔体制备装置，诸如金属碎片的固体杂质能够从熔化的聚合基质材料中被纯化掉。优选地，熔体制备装置包括过滤装置，例如，举例来说，旋转过滤器和/或可逆流动活塞过滤器。在熔体制备装置中的纯化之后，聚合物熔体由具有可选的熔体泵的供应管线引导至第二挤出装置中。纤维材料在聚合物熔体的上游被引入第二挤出装置，由此纤维材料与聚合基质材料混合而没有破碎成小块，尽可能长地保持了纤维长度。进一步地，根据本专利技术的装置包含此优势：纤维材料仅在熔体制备装置的下游被添加到熔化的聚合基质材料。否则，混合有纤维的聚合物的纯化是不可能的。聚合基质材料与供应的纤维材料的混合物还在第二挤出装置中脱气，因而提高了生产的复合材料的质量。在本专利技术的范围内，各种合成材料可以分别被使用并加工为聚合基质材料。本专利技术特别适于下面类型的合成材料作为聚合基质材料：-聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，-聚丙烯(PP)，-聚乙烯(PE)，-聚酰胺(PA)，-聚苯乙烯(PS)。基本上，在本专利技术的范围内，各式各样的纤维材料均能够作为填充材料被引入聚合基质材料。无机和/或有机纤维，例如玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺纤维和/或诸如来自亚麻的纤维的天然纤维，均可以被混合进聚合基质材料中。纤维材料能够分别以织物、铺网、垫子以及绒、带、粗纱、纤维长度为例如3mm的纤维片、和/或纤维长度为例如0.2mm的磨碎纤维的形式被供应到装置中。同样地，纤维材料可以由短纤维(纤维长度从0.1mm到1mm)，长纤维(纤维长度从1mm到50mm)、连续纤维(纤维长度大于50mm)或其结合组成。为此，纤维可以是纯净的或者已经与基质材料混合。由此，在本专利技术的范围内，举例来说，纤维增强的塑料废料也可以用作纤维材料。通过本专利技术，特别是玻璃纤维绒也可以作为纤维材料进行加工。如文献DE19503632C1已经描述的，玻璃纤维绒含有对生产的复合材料具有积极效果的乙酸酯(acetate)和丙烯酸酯。玻璃纤维绒中包含的除玻璃纤维以外的那些成分在授予混溶性、增强刚度、提高断裂伸长率和/或提高抗冲击性等方面为生产的复合材料带来了具体积极的改性。根据本专利技术的装置的特别有利之处在于，无论是对于聚合基质材料还是对于添加的纤维材料，均可以使用高比例的回收材料，由于该原因，使用根据本专利技术的装置可生产极其资源高效的复合材料。通过根据本专利技术的装置，可以加工回收聚合物废物含量高达且包括100％的聚合基质材料以及回收纤维废物含量高达且包括100％的纤维材料。进一步地，根据本专利技术的装置既适于颗粒的生产，也适于复合材料的直接挤出。而且，在本专利技术的范围内，使作为起始材料的聚合基质材料在被供应到第一挤出装置之前可选地经受进一步的制备步骤是可能的。为此目的，例如，可以在第一挤出装置的上游布置用于预处理聚合基质材料的至少一个凝聚器和/或至少一个切割压实机和/或至少一个SSP反应器(SSP：SolidStatePolycondensation，即固相缩聚的简写)。在至少一个凝聚器和/或至少一个切割压实机和/或至少一个SSP反应器中，起始材料在真空下经受热处理。为了提高所生产的复合材料的质量，根据本专利技术可以设置几个脱气装置，其中第二挤出装置包括位于布置在熔体入口下游的长度段内的第一脱气装置。第一脱气装置在熔化的聚合基质材料与纤维材料混合时使熔化的聚合基质材料脱气。另外，在第一脱气装置的下游设置第二脱气装置，第二脱气装置优选地布置在位于挤出机的区域内的位置处，该区域由第二挤出机的螺杆的长度和螺杆的直径的比值限定，其中螺杆的直径从上游的第一脱气装置处测量，而比值为15至20。所述第二脱气装置在聚合基质材料和纤维材料的混合物从第二挤出机装置卸料之前使聚合基质材料和纤维材料的混合物脱气，并且所述第二脱气装置特别是在重污染起始材料的情形下应用。如果必要的话，可以特别为特别重污染的或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产填充聚合物复合材料(7)的装置，所述填充聚合物复合材料(7)包含聚合基质材料(2)和作为填充材料的纤维材料(5)，所述聚合基质材料(2)的主要部分优选地为回收聚合物废物(3)，或者所述纤维材料(5)的主要部分优选地为回收纤维材料(5a)，所述装置包括：用于熔化所述聚合基质材料(2)的第一挤出装置(10)，所述第一挤出装置(10)具有用于所述聚合基质材料(2)的入口(11)和用于熔化的所述聚合基质材料(2)的出口(12)；用于纯化熔化的所述聚合基质材料(2)的熔体制备装置(40)，所述熔体制备装置(40)具有连接到所述第一挤出装置(10)的出口(12)的进口(41)和用于纯化的聚合基质材料(4)的出口(42)；以及第二挤出装置(20)，其特征在于，所述第二挤出装置(20)包括连接到所述熔体制备装置(40)的出口(42)的熔体入口(26)和布置在所述熔体入口(26)下游的用于所述纤维材料(5)的纤维材料入口(27)，所述第二挤出装置(20)具备至少一个脱气装置(31，32)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.10 EP 14184300.31.一种用于生产填充聚合物复合材料(7)的装置，所述填充聚合物复合材料(7)包含聚合基质材料(2)和作为填充材料的纤维材料(5)，所述聚合基质材料(2)的主要部分优选地为回收聚合物废物(3)，或者所述纤维材料(5)的主要部分优选地为回收纤维材料(5a)，所述装置包括：用于熔化所述聚合基质材料(2)的第一挤出装置(10)，所述第一挤出装置(10)具有用于所述聚合基质材料(2)的入口(11)和用于熔化的所述聚合基质材料(2)的出口(12)；用于纯化熔化的所述聚合基质材料(2)的熔体制备装置(40)，所述熔体制备装置(40)具有连接到所述第一挤出装置(10)的出口(12)的进口(41)和用于纯化的聚合基质材料(4)的出口(42)；以及第二挤出装置(20)，其特征在于，所述第二挤出装置(20)包括连接到所述熔体制备装置(40)的出口(42)的熔体入口(26)和布置在所述熔体入口(26)下游的用于所述纤维材料(5)的纤维材料入口(27)，所述第二挤出装置(20)具备至少一个脱气装置(31，32)。2.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述熔体制备装置(40)包括过滤装置(45)。3.根据权利要求1或2所述的装置(1)，其特征在于，所述第二挤出装置(20)包括位于第一脱气装置(31)下游的第二脱气装置(32)，所述第二脱气装置(32)优选地布置在位于挤出机的区域内的位置(23)处，所述区域由所述第二挤出装置(20)的螺杆(24)的长度(L)和所述螺杆(24)的直径(D)的比值限定，其中所述螺杆(24)的直径(D)从所述第一脱气装置(31)处测量，所述比值为15-20。4.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述第一挤出装置(10)包括脱气装置(30)。5.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，用于将所述纤维材料(5)供应到所述第二挤出装置(20)的所述纤维材料入口(27)的强制装料系统(55)。6.根据权利要求5所述的装置(1)，其特征在于，所述强制装料系统(55)包括桥破碎装置(56)和/或纤维粉碎装置(57)和/或干燥装置(58)。7.根据权利要求5或6所述的装置(1)，其特征在于，所述强制装料系统(55)通过使用粉末冶金钢和/或硬化的、装甲的或具有斜脊的表面而配备有磨损保护。8.根据权利要求5至7中任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述强制装料系统(55)设有通过量控制器(60)，其中熔化且纯化的聚合基质材料(4)的实际通过量可由通过量检测装置确定，所述通过量控制器(60)将实际通过量与可选择的期望通过量进行比较并调节所述强制装料系统(55)的材料通过量，以使实际通过量相对于期望通过量的偏差最小。9.根据权利要求5至8中任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述强制装料...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯汀·洛夫拉尼基，安德里亚斯·佩希哈克尔，马丁·瓦尔纳，克里斯托弗·韦伯霍弗，斯蒂芬·奥伯米勒，
申请(专利权)人：史太林格有限责任公司，
类型：发明
国别省市：奥地利,AT