用于聚合材料的干燥和固态缩聚的设备和方法技术

用于干燥和固态缩聚颗粒形式的、含水分的聚合材料(M)的设备(1)，包括：用于在纵向方向(L)上进给待处理的材料的管道(2)，用于处理聚合材料的至少一个处理区域(7)，用于将惰性气体吹入管道中的装置(6)，以及辐射装置(8)，所述辐射装置用于发射处于射频频带的交变电磁场并且包括对应于所述处理区域且在管道的外部定位于纵向上的偏置位置中的多个施加器(9)；所述施加器连接至电磁波发生器(10)的端子，并且包括相对的辐射元件(11、11’)的对，所述辐射元件的对适配于在管道中产生交变电磁场；辐射元件的对沿着管道限定具有相反极性的磁偶极子。进一步要求保护的是使用设备来干燥和固态缩聚通过缩聚作用获得的颗粒形式的聚合材料的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于聚合材料的干燥和固态缩聚的设备和方法
本专利技术一般可用于聚合材料的处理领域，并且特别地涉及一种用于对颗粒形式的聚合材料进行干燥和固态缩聚的设备。本专利技术进一步涉及一种用于干燥和固态缩聚上述聚合材料的处理方法。
技术介绍
已知用于模制塑料材料的某些原始和/或回收的聚合材料需要在合适的设备中进行处理，以进行干燥、升级和可能的结晶。特别地，为此目的选择的材料是通过缩聚反应获得的聚合物，并且通常选自包括缩聚物的组，诸如：聚酰胺、弹性聚酯和PET，并且下文中使用的术语“升级”意在表示通过在固态中发生的重复缩聚反应来形成较大聚合链的工艺，以提高聚合物的分子量并且由此增加材料的固有粘度。处理设备通常使用多个处理工作站，其中热空气流流过聚合材料，以促进将其加热至预定温度。处理设备的第一个缺点在于，用于热处理聚合物的热空气引起氧化反应，而氧化反应改变材料的结构或美学特征。此外，使用沿着产品进给管线级联的多个不同的热力站来加热材料，并且这最终增加了设备的复杂性和整体尺寸。为了至少部分地消除上述缺点，已经开发了许多设备，用于通过施加通常处于射频(RF)频带的电磁场来热处理聚合物。这些设备特别地适合于处理通过缩合而聚合的材料，其中通过调整电磁场的电气参数(特别是频率和/或功率)或者通过调整场的施加时间来控制温度。通过RF电磁场的聚合物的热处理具有去除材料中自然包含的水以提高其分子量并且提供高强度、高粘度的聚合物的效果。US6316518公开了一种用于聚合物(例如聚酯、聚酰胺和聚氨酯)的热处理的设备，包括用于待处理的聚合材料的进给管道和两个沿着进给管道的处理站。每个站都包括用于发射预定功率的射频电磁场的施加器，其适配用于将聚合材料加热至190℃到205℃的范围的温度。特别地，由电极产生的电磁场具有约40MHz的频率，并且其施加时间为每千克被处理的材料约30分钟。此外，该设备包括用于将氮气吹入处理站的装置，以便去除材料聚合反应期间形成的水分。该布置的第一个缺点在于，由施加器产生的电磁场不均匀并且不能确保通过管道的聚合材料的最佳加热。这一缺点阻碍干燥和固态缩聚过程，由此发现被处理的聚合材料具有非常低的分子量。进一步的缺点在于，由于电磁磁通线相对于管道内的材料进给是横向的，所以材料的流速应非常低，以便确保被进给于其中的聚合材料的处理，这可以通过减小管道的直径来获得。这一缺点会进一步增加热处理聚合材料所需的总时间。此外，由于所使用的电磁场的特定构造，该设备具有非常低的热效率和非常高的总体消耗。技术问题鉴于现有技术，通过本专利技术解决的技术问题在于，提供通过缩聚作用获得的颗粒形式的聚合材料的热处理，以便在非常短的时间内，以高热效率促进其均匀的干燥和固态缩聚。
技术实现思路
本专利技术的一般目的在于通过消除现有技术的缺点，解决上文中讨论的技术问题。特别的目的在于，提供一种用于干燥和固态缩聚颗粒形式的聚合材料的设备，该设备是高效率的且比较有成本效益的。本专利技术的另一特别目的在于，提供一种如上所述的设备，其可以确保聚合材料的均匀的热处理。本专利技术的进一步的目的在于，提供一种用于干燥和固态缩聚聚合材料的设备，其确保高的热效率。本专利技术的另一目的在于，提供一种如上所述的设备，其具有简单的结构且能够轻松管理。本专利技术的另外一个目的在于，提供一种干燥和固态缩聚聚合材料的方法，其具有非常短的总处理时间。下文中更好地解释的这些和其它目的通过一种如在权利要求1中限定的、用于干燥和固态缩聚通过缩聚作用获得的颗粒形式的聚合材料的设备来实现，该设备包括用于待处理的材料的进给管道、用于将惰性气体吹入管道的装置和用于发射处于射频频带的交变电磁场的多个辐射装置。辐射装置包括在相应处理站处沿着管道且在管道外部布置的多个施加器，每个施加器都包括一对相对的辐射元件，所述辐射元件用于在管道中产生射频电磁场，其中场力线至少部分地平行于材料的进给方向。在进一步的方面中，本专利技术涉及一种如在权利要求11中限定的、干燥和固态缩聚此类聚合材料的方法。本专利技术的有利的实施方式会在从属权利要求中限定。附图说明在读到根据本专利技术的用于干燥和固态缩聚颗粒形式的聚合材料的设备和方法的优选的、非排他性的实施方式的详细描述时，本专利技术的进一步的特征和优点会更明显，其中借助于附图，该实施方式被描述为非限制性实例，图中示出：图1是根据第一实施方式的、本专利技术的用于干燥和固态缩聚固体聚合材料的设备的示意性立体图；图2是图2的第一细节的侧面剖视图；图3是根据第二实施方式的、用于干燥和固态缩聚聚合材料的设备的示意性立体图；图4是根据第三实施方式的、用于干燥和固态缩聚聚合材料的设备的示意性立体图；图5至图7是设备在其三种实施方式中的侧面剖视图，其包括已经产生的电磁场的磁通线；图8是根据本专利技术的、干燥和固态缩聚固体聚合材料的方法的框图。具体实施方式参考上文中提及的附图，示出了一种用于干燥和固态缩聚含水分的聚合材料M的设备，并且该设备一般用数字1标记。能够用设备1处理的材料属于可通过缩合聚合而聚合的聚合物的组，诸如聚酰胺和聚酯。特别地，如下在表I中所示，在干燥时表现出高度降低的固有水分以及在固态缩聚时表现出显著提高的粘度的聚合物是通过开环缩聚作用获得的聚酰胺6、通过二羧酸的酯的缩聚作用获得的弹性聚酯和软链段(诸如PTMG、PET以及其它类似的聚合物)。待处理的聚合材料M可以进一步地为颗粒形式，这会增加用于热处理的交换表面。在本专利技术的优选实施方式中，设备1包括进给管道2，其用于在预定纵向方向L上进给待处理材料M并且定位于入口站和出口站之间(未示出)。有利地，如图1所示，管道2可以包括由介电材料制成的壁3，并且可以在基本上竖直的方向L上延伸，以便于材料M的自然重力进给。可选地，可以提供装置4用于强制进给材料M，该装置定位于管道2中并且选自包括螺旋推运器或者阿基米德螺线(Archimedeanscrew)(未示出)或者如图3和图4所示的带式运输机5的组。此外，管道2可以具有20mm到60mm的范围内，优选是约40mm的内径，从而担负得起4到11kg/h范围内的聚合材料的进料流量。根据本专利技术的未示出的进一步实施方式，管道2可以包括位于其中的、在纵向方向上布置的多个基本上径向的翼，以引起聚合材料M在进给过程中的混合。方便地，可以在入口站处提供装载装置(未示出)，用于引入聚合材料M，该装置可以包括具有连通入口站的排放通道水平的加料斗以及用于控制材料进入管道的流速的装置。也可以提供鼓风机装置6，用于将惰性气体吹入管道2，以便于去除在干燥时已经从聚合材料M中逸出的水分。惰性气体可以选自包括氩气和氮气的组，并且管道2、装载站和卸载站都必须明显与外部环境隔离，用于保持其中的受控气氛。因此，在材料M被进给至管道2中时，从中去除的水分将不会被再引入聚合物中并且缩合过程的反应动力将是不可逆的。设备1进一步包括沿着管道2设置的至少一个处理区域7以及用于发射处于射频频带的交变电磁场的辐射装置8，用于热处理聚合材料M，使得其可以被干燥和缩聚，如图1至图4中最佳所示。电磁场可以具有5MHz到50MHz范围内，优选地处于25MHz到29MHz，更优选地约27.12MHz的固定频率。除了给予聚合材料M的有效干燥和固态缩聚之外，与使用不同电磁场(例如处于微波波段内)的设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于干燥和固态缩聚颗粒形式的含水分的聚合材料(M)的设备(1)，所述设备(1)包括：‑管道(2)，所述管道用于在纵向方向(L)上进给待处理的材料(M)；‑用于处理所述聚合材料(M)的至少一个处理区域(7)，所述处理区域沿着所述管道(2)定位；‑鼓风机装置(6)，所述鼓风机装置用于将惰性气体吹入所述管道(2)；‑辐射装置(8)，所述辐射装置用于发射处于射频频带的交变电磁场，用于所述聚合材料(M)的热处理，使得所述聚合材料能够被干燥和升级；其中所述辐射装置(8)包括对应于所述处理区域(7)且在所述管道(2)的外部、定位于纵向上的偏置位置中的多个施加器(9)，所述施加器(8)连接至电磁波发生器(10)的端子；其特征在于，所述施加器(9)包括相对的辐射元件(11、11’)的对，所述辐射元件的对适配于在所述管道(2)中产生交变电磁场，其中场力线(F)至少部分地平行于所述材料(M)的进给方向(L)，其中，所述辐射元件(11、11’)的对沿着所述管道(2)限定具有相反极性的磁偶极子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.13 IT VI2015A0000701.一种用于干燥和固态缩聚颗粒形式的含水分的聚合材料(M)的设备(1)，所述设备(1)包括：-管道(2)，所述管道用于在纵向方向(L)上进给待处理的材料(M)；-用于处理所述聚合材料(M)的至少一个处理区域(7)，所述处理区域沿着所述管道(2)定位；-鼓风机装置(6)，所述鼓风机装置用于将惰性气体吹入所述管道(2)；-辐射装置(8)，所述辐射装置用于发射处于射频频带的交变电磁场，用于所述聚合材料(M)的热处理，使得所述聚合材料能够被干燥和升级；其中所述辐射装置(8)包括对应于所述处理区域(7)且在所述管道(2)的外部、定位于纵向上的偏置位置中的多个施加器(9)，所述施加器(8)连接至电磁波发生器(10)的端子；其特征在于，所述施加器(9)包括相对的辐射元件(11、11’)的对，所述辐射元件的对适配于在所述管道(2)中产生交变电磁场，其中场力线(F)至少部分地平行于所述材料(M)的进给方向(L)，其中，所述辐射元件(11、11’)的对沿着所述管道(2)限定具有相反极性的磁偶极子。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述辐射元件(11、11’)由环(12)构成，所述环由传导材料制成，并且基本上垂直于所述管道(2)的轴线(L)。3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述环(12)包括平行地连接至所述发生器(10)的其中一个端子(14)的第一系列(13)的环(12)和平行地连接至所述发生器(10)的另一端子(16)的第二系列(15)的环(12)，所述系列(13、15)交替地布置。4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述辐射元件(11、11’)由杆(19)的对(22)构成，所述杆的对由导电材料制成并且在沿直径方向上相对的位置上基本上横向于所述管道(2)延伸。5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述杆(19)的对(22)包括彼此平行地连接至所述发生器(10)的一个端子(14)的第一系列的对(22)和彼此平行地连接至所述发生器(10)的另一端子(16)的第二系列的对(22’)，所述杆(19)的对(22、22)交替地布置并且在纵向上的偏置位置中。6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述辐射元件(11)由杆(19)构成，所述杆由导电材料制成，交替布置地放置在所述管道(...

【专利技术属性】
技术研发人员：安东尼奥·波拉托，
申请(专利权)人：卡尔蒂格利诺·奥菲希恩公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT