利用一种或多种添加剂连续改性由未萃取的聚酰胺6形成的聚合物熔体的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于将添加剂掺合到由未萃取的聚酰胺6形成的聚合物熔体中的方法和装置，该聚合物熔体作为高浓缩物与未加有添加剂的另外的熔体流汇聚在一起且混合。为此从主熔体流(3)中分支熔体的一部分，将熔体子流(4)运输到分散装置(5)中，一种或多种添加剂供应(12)并混合，加了添加剂的熔体分流(4)此后再次引回到主熔体流(3)中、在该处混合且接着供应以进行继续加工。

Method and apparatus for continuous modification of polymer melts formed from unprocessed polyamide 6 with one or more additives

The present invention relates to a method and apparatus for mixing additives into a polymer melt formed by unplugged polyamide 6, which is a high concentration and is mixed with another melt without additives. For this purpose, a part of the branched melt from the main melt flow (3) is transported to the dispersing device (5) with one or more additives supplied (12) and mixed. The melt with additives is then diverted back into the main melt flow (3) where it is mixed and then supplied for further processing.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用一种或多种添加剂连续改性由未萃取的聚酰胺6形成的聚合物熔体的方法和装置本专利技术涉及用于将添加剂混合到聚合物熔体中的方法和装置，该聚合物熔体作为高浓缩物与未加有添加剂的另外的熔体流汇聚在一起且混合。返混(rückgemischt)成所需的最终浓度的熔体最后供应给不同的最终应用。本专利技术的
技术介绍
在于聚合物大型设备的不足的灵活性，如例如在聚酰胺6(PA6)领域中可找到这些聚合物大型设备。对于某些最终应用聚合物针对性地设有功能和/或颜色添加剂，以为了给聚合物赋予期望的着色、影响聚合物的机械、视觉或触觉性能、产生阻燃或抗静电的性能等等。聚合物为此例如被掺以TiO2颜料或利用炭黑染为黑色。如果这些添加剂如常见的那样已经在聚合物制造工序中增添，则因此毫无疑问生产设备的所有引导熔体的部件被相应的添加剂污染。转换到另外的添加剂或者以不同方式加有添加剂的产品造成整个生产设备的大范围的且费时的清洁过程，由此这样的通常具有非常高的产出能力的设备是非常不灵活的。因此这样的方法是值得期望的，即该方法实现了在结束聚合之后才加添加剂且由此保证添加不同添加剂的最终产品的灵活性同时保证快速的产品更换。通过聚合工序制造的聚酰胺6直接在聚合结束之后还具有大约10个重量百分比的低分子量物质，称为萃取物。为了获得可加工的产品以用于继续加工，这些低分子量的物质必须尽可能去除，即萃取。离开聚合工序的未萃取的(unextrahiert)PA6因此是在增值链中的中间产品。在现有技术中找到各种方法以用于使大型设备灵活化。文件DE1604368A1描述了将母料增添到熔体流中。但是该方法的缺点是，材料经受一定的处理且由此一直产生污染的危险并且再熔化导致由于聚合物降解引起的品质下降。此外产生用于干燥颗粒的附加成本和用于母料单独制造的较高成本。在另一方法(ChemicalEng.Progress78(1982)1,62ff.)中将聚合物颗粒以及添加剂如TiO2共同地提供到第一挤压机区域中。在此一直产生问题：可能在颗粒体之间压缩添加剂。在分散工序中溶解压缩物通常困难地发展且通常由于高的必要的剪切速度导致基体聚合物的不期望的分子量减小。此外在该进程中通常使用各种物质的预混合。但是在预混合时一直产生包含在预混合物中的物质的不混合的危险。在另一方法中来自聚合工序的熔体引导到熔体管路中，从该熔体管路中分支出侧流到分散挤压机。熔体侧流在添加剂加入之后再次引回到熔体主流中且在该处混合(Chemiefaser/Textilindustrie1(1986)24ff.)。在时间和位置方面，在将熔体供应到挤压机中之后将添加剂(包括TiO2)直接从上方增添到熔体中。但是在此来自熔体的热升流(Thermik)或者上升的脱气产物(Ausgasungsprodukt)起负面作用。供应的添加剂成胶状且流动性恶化。因此在最终产品中出现在位置上和时间上的添加剂分布方面的不均匀性且产生添加剂结块，该添加剂结块然后堵塞熔体过滤器且还在接着的纺纱过程中引起提高的纱线断裂率。文件DE4039857A1描述了在“Chemiefaser/Textilindustrie1(1986)24ff.”中描述的方法的进一步改进。为了避免通过在添加剂的所在区域中的热升流引起的胶粘和由此在最终产品中的不均匀性，将添加剂如例如TiO2从上方经由竖管配量到第一挤压机壳体中。在下游经由熔体泵增添优选由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或PA6制成的聚合物熔体。聚合物熔体之前从主熔体管路中分支。添加剂在双螺杆挤压机中分散，加载有添加剂的熔体引回到主熔体管路、在主熔体管路中与主熔体流混合且稀释到期望的最终浓度。在添加剂配量区域中的螺杆元件被磨削以用于防止压缩效果。在文件DE4039857A1中公开的专利技术的目的是，实现熔体的无结块的改性且由此延长的过滤器寿命。根据文件DE4039857A1的描述，为此相比于现有技术，根据本专利技术需要明显更小的螺杆转速。因此由于更小的剪切力，只发生聚合物熔体的最小的且恒定的粘度减小且此外不出现热升流问题，由此不应发生限制添加剂增添量。在文件WO2012/168252A1中发现相同的论证。因此根据文件DE4039857A1和WO2012/168252A1的专利技术的优点是，能够分散例如TiO2，而不必依赖高转速。按照描述内容，高转速导致聚合物降解或者聚合物的粘度减小直至完全无用。那么因此对于聚酯使用250min-1的螺杆转速且对于PA6使用甚至仅150min-1的螺杆转速。更高的转速出于维持粘度原因不考虑。由于所使用的且对于所描述的工序必要的低的转速因此机器产出率低或者比当转速可在没有品质损失的情况下提高时可实现的机器产出率低。因此在维持或在理想情况下改进产品性能的情况下尽可能高的转速是值得期望的。此外文件DE4039857A1完全没有给出任何关于最终产品品质如例如全消光添加剂的暗示，该全消光添加剂例如在PA6的情况下相应于1.7至1.8个重量百分比的TiO2最终产品浓度。对于PET在示例3中描述了最大16个重量百分比的TiO2侧流浓度，但是熔体稀释到0.4个重量百分比的半消光最终浓度。完全缺少关于明显要求更高的全消光最终产品的信息。但是返稀释(Rückverdünnung)众所周知是工序的极其重要的点。颗粒状添加剂如TiO2通常在分散机组中分散直至一定的均匀度或者直至一定的粒度。但是一旦添加剂离开共混器的分散区，添加剂如TiO2就刚好倾向于，由于其极性形成再次较大的凝聚在一起的颗粒积聚物，也就是说出现再结块。在熔体中添加剂浓度越高，再结块就越强烈并且通常表示大问题。因此经验表明，15个重量百分比和更大的侧流浓度结合全消光最终产品形成如此大的再结块，使得必须提前更换熔体过滤器和/或在继续加工中出现问题。因此当再结块不被滤出时，再结块例如导致在纺纱中的增强的纱线裂开。但是如果再结块以大的数量出现且被滤出，则得到过滤器寿命的强烈的缩短。再结块直接在共混器中的实际的分散过程之后开始且在接着的机组和管路中出现。由侧流形成的高浓缩物与主流的混合虽然得到再结块的侧向分布，但是在静态混合器中不发生分开。一旦形成，再结块便会维持其尺寸且必须被滤出，这对工序的经济性非常迅速地产生负面影响。此外使用的低转速由于与此关联的低的产出同样不利于工序的经济性。但是根据文件DE4039857A1出于品质原因，使得低转速是必要的。另外，尤其对于PA6按照示例2仅仅建议4个重量百分比的侧流浓度，该侧流浓度还仅仅稀释到0.6个重量百分比的最终浓度，这使得整个挤压系统以及所属的外围装置如熔体管路、泵等变得非常大且昂贵。为了良好的分散，聚合物熔体尤其与高剪切速度的产生者如捏合块的相互作用时间扮演重要角色，而且通过螺杆旋转频率调整的剪切速度也扮演重要角色。因此可行的是，通过合适的螺杆结构即使在低转速时也实现高的剪切速度。这与螺杆轴的旋转频率叠加。在文件DE4039857A1以及文件WO2012/168252A1的范围中，未实现通过调整可能的参数即使在高的机器产出的情况下也生产出可接受的最终产品。文件WO2012/168252A1全面采纳文件DE4039857A1的内容。分散和降解特性的进一步改进照此在文件WO2012/168252A1的范本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.利用一种或多种添加剂连续改性由未萃取的聚酰胺6(PA6)形成的聚合物熔体的方法，其中从主熔体流(3)中分支熔体的一部分，熔体分流(4)运输到分散装置(5)中，一种或多种添加剂供应并混合，加了添加剂的熔体分流(4)此后再次引回到所述主熔体流(3)中，在该处混合且接着供应以进行继续加工，其特征在于，‑供应给所述分散装置(5)的熔体运输到第一区域中且从该处利用运输元件运输到第二区域中；‑在所述第二区域中一种或多种添加剂通过侧向喂料装置供应且利用熔体润湿；‑所述添加剂在第三区域中分散并混合，其中为了最佳分散，交替使用捏合块和运输元件继之以运输元件和部分渗透的运输元件，其能够设计成向前转动和/或向后转动；‑在装备有可封闭的脱气区段的第四区域中要么执行脱气要么只运输所述熔体；‑在具有向后转动和/或向前转动和/或空转的混合元件的第五区域中，进行所述添加剂与所述熔体的另一混合且接着经由运输元件将加载有添加剂的熔体从所述分散装置(5)中排出；以及‑从所述分散装置(5)中排出的熔体再次导引返回到所述主熔体流(3)中，在该处静态混合且稀释到最终浓度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.01 DE 102015116724.71.利用一种或多种添加剂连续改性由未萃取的聚酰胺6(PA6)形成的聚合物熔体的方法，其中从主熔体流(3)中分支熔体的一部分，熔体分流(4)运输到分散装置(5)中，一种或多种添加剂供应并混合，加了添加剂的熔体分流(4)此后再次引回到所述主熔体流(3)中，在该处混合且接着供应以进行继续加工，其特征在于，-供应给所述分散装置(5)的熔体运输到第一区域中且从该处利用运输元件运输到第二区域中；-在所述第二区域中一种或多种添加剂通过侧向喂料装置供应且利用熔体润湿；-所述添加剂在第三区域中分散并混合，其中为了最佳分散，交替使用捏合块和运输元件继之以运输元件和部分渗透的运输元件，其能够设计成向前转动和/或向后转动；-在装备有可封闭的脱气区段的第四区域中要么执行脱气要么只运输所述熔体；-在具有向后转动和/或向前转动和/或空转的混合元件的第五区域中，进行所述添加剂与所述熔体的另一混合且接着经由运输元件将加载有添加剂的熔体从所述分散装置(5)中排出；以及-从所述分散装置(5)中排出的熔体再次导引返回到所述主熔体流(3)中，在该处静态混合且稀释到最终浓度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分散装置(5)是同向的双螺杆挤压机。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述第五区域中的混合元件是齿盘和/或部分渗透的运输元件。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述添加剂为TiO2。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述侧向喂料装置的螺杆在其转速方面可独立于所述分散装置(5)的转速被调整。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在与所述主熔体流(3)返混之前在所述熔体分流(4)中的添加剂浓度为10-30个重量百分比。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在混入所述熔体分流(4)之后在所述主熔体流(3)中的添加剂浓度为0.03至3％。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述分散装置(5)中使用150至1800sec-1的剪切速度。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在返混的最终产品中添加剂颗粒的最大尺寸为5μm。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述分散装置(5)的转矩密度不超过10Nm/cm3。11.利用一种或多种添加剂连续改性由未萃取的聚酰胺6(PA6)形成的聚合物熔体的装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·施瓦茨，R·萨尔班迪，
申请(专利权)人：特尼吉玛有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE