在行星辊式挤出机中引入固体以制造热敏聚合物的方法技术

在行星辊式挤出机中引入固体以制造热敏聚合物的方法，其中所述行星辊式挤出机由以下组成：常压运行的填充和分散区，其由至少一个辊筒组成；位于下游的在真空下运行的脱气和冷却区，其由至少一个另外的辊筒组成，其中填充和分散区的至少一个辊筒通过位于辊筒之间的挡环与脱气和冷却区的至少一个辊筒分隔开，其中将经增塑的聚合物送入填充和分散区的辊筒的前三分之一内，其中在填充和分散区的下游通过至少一个辊筒的开口向经增塑的聚合物添加固体，其中所述固体至少包含热交联剂，其中将填充和分散区内的中心轴和至少一个辊筒的进给温度设定为，使得与热交联剂混合的经增塑的聚合物不发生胶凝，以及其中将混合物进料至涂覆单元。

A method of manufacturing thermosensitive polymer by introducing solid into planetary roller extruder

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在行星辊式挤出机中引入固体以制造热敏聚合物的方法本专利技术涉及在行星辊式挤出机中引入固体以制造热敏聚合物的方法。已知许多用于连续制造和加工无溶剂和/或可热交联的聚合物体系的单元。通常使用各种加工长度和组装方式(Bestückung)的螺杆机，例如单螺杆挤出机、双螺杆挤出机或行星辊式挤出机(Planetwalzenextruder)。然而，各种设计方式的连续工作的捏合机例如捏合机和螺杆机的组合也用于该任务。挤出机(单螺杆和双螺杆挤出机、行星辊式挤出机)特别用于塑料加工。在此，塑料通常以颗粒(或料粒)形式使用，并通过挤出机进行塑化并通过喷嘴排出，所述喷嘴将经塑化的塑料制成所需的形状。在塑料加工中，塑化被理解为是指粉末状或颗粒状塑料通过温度和压力而进行的转化，也就是说，材料粘度的降低。在此，在加工机器例如挤出机中，将塑料加热到高于其特定的熔化温度，以使它们形成热的均匀的塑料物料(Kunststoffmasse)。如果塑料随后被塑化，则可在进一步的工艺中将其成形为例如管、板、箔或注塑件。也可在基底例如载体材料上进行涂覆。另外，塑化是在塑料中添加增塑剂(或塑化剂)，即影响材料弹性的化学物质。此外，通常可将固体和/或液体添加到经塑化的塑料中。除塑化外，挤出机的任务是将熔体均质化。在大多数情况下，必须将添加剂和掺和物引入(或掺入)塑料基质中。在这种情况下，挤出机的任务是使添加剂和掺和物均匀地分布。单螺杆挤出机由旋转螺杆和周围的壳体组成。使用单螺杆挤出机可实现高的增压和大的输送作用。然而，单螺杆挤出机中的均质化和分散性差。但是，单螺杆挤出机仍然是使用最广泛的挤出机。双螺杆挤出机由两个彼此平行并相互啮合的螺杆以及周围的壳体组成。使用双螺杆挤出机同样可实现高的增压和高的输送作用。双螺杆挤出机的混合效果远大于单螺杆挤出机中的情形，但是由于双螺杆挤出机中的机械应力，塑料的分子链或多或少地发生大的改变。存在其中可忽略这一点的应用。对于其他应用，分子链的保持很重要。那么，行星辊式挤出机是正确的选择。行星辊式挤出机(或行星辊筒挤出机)由更多个部件组成，即旋转的中心轴(主轴)、以一定距离包围中心轴的带有内齿的壳体和在中心轴与带有内齿的壳体之间的空腔中像行星一样围绕中心轴旋转的行星轴。就下文中提到的壳体的内齿而言，这还包括具有衬套的多件式壳体，该衬套形成壳体的内齿。在行星辊式挤出机中，行星轴既与中心轴又与带有内齿的壳体啮合。同时，行星主轴以指向输送方向的端部在止推环(Anlaufring)上滑动。与所有其他类型的挤出机相比，行星辊式挤出机具有极佳的混合效果，但输送作用却低得多。行星辊式挤出机最初用于加工热塑性材料例如PVC，其中它们主要用于为下游单元例如压延机或辊磨机供料。由于它们的优点在于用于材料和热交换的大面积的表面更新，利用所述交换能够快速且有效地消散通过摩擦引入的能量，以及短的停留时间和窄的停留时间范围，它们最近已经将其使用领域扩展至尤其包括需要特别温度受控的运行方式的配混过程。根据制造商，行星辊式挤出机在尺寸和设计上不同。取决于所需的产量(或通过量)，辊筒的直径通常在70mm和400mm之间。对于塑料的加工，行星辊式挤出机通常具有填充部和配混部。填充部由输送螺杆组成，待塑化的聚合物以及任选地至少一部分其他固体组分被连续地计量添加至所述输送螺杆上。然后，输送螺杆将材料转移至配混部。如有必要，可向配混部内添加其他固体，这优选通过侧螺杆给料器完成，该侧螺杆给料器通过辊筒外壳上的开口将材料输送到行星辊式挤出机中并防止已经增塑的(经塑化的)聚合物溢出。液体配方组分的添加通常不是通过行星辊式挤出机的填充部进行，而是在下游在配混部中进行，因为液体通常不利地影响聚合物的塑化过程。液体组分的添加在此可通过辊筒之间的开口或辊筒套中的特定孔进行。优选地冷却具有螺杆的填充部的区域以避免在螺杆上的材料结块。但是，也有一些实施方式没有螺杆段，其中直接在中心轴和行星轴之间进给材料。配混部由驱动中心轴和多个行星轴组成，所述行星轴在一个或多个具有内部螺旋齿轮的辊筒内围绕中心轴旋转。中心轴的转速以及因此行星轴的旋转速度可变化，并因此是用于控制配混过程的重要参数。周围的壳体在当代设计中具有双夹套。内夹套由衬套形成，所述衬套设有内齿。在内夹套和外夹套之间设置行星辊式挤出机的重要的冷却部。行星轴不需要沿圆周方向的任何引导。通过齿轮来确保行星轴之间的距离在圆周方向上保持相同。可以说，它们是自引导的。材料在中心轴和行星轴之间或在行星轴和辊段的螺旋齿轮之间循环，使得在剪切能量和外部加热的影响下将材料分散成均匀的配混物。在各辊筒中旋转的行星轴的数量可变化并因此适应过程要求。轴数量影响行星辊式挤出机内的自由体积和材料在过程中的停留时间，并且还决定用于热交换和材料交换的面积大小。行星轴的数量通过引入的剪切能量对配混结果产生影响。在恒定的辊筒直径下，可使用更多数量的轴来获得更好的均质化和分散性能或更高的产量。可安装在中心轴和辊筒之间的行星轴的最大数量取决于辊筒的直径和使用的行星轴的直径。在使用较大的辊筒直径的情况下，如在生产规模上为实现生产率所必需的那种，或者在使用较小的行星轴的直径的情况下，辊筒可装配有更多数量的行星轴。通常，在D＝70mm的辊筒直径下，使用最多达7个行星轴，而在D＝200mm的辊筒直径下，使用例如10个行星轴，并且在D＝400mm的辊筒直径下，例如可使用24个行星轴。行星辊式挤出机相对于上述其他挤出机具有极大的塑化效果。这为加工在其他挤出机中根本无法使用或只能少量使用的原料提供了可能性。然而，行星辊式挤出机也可用于显著提高产量。合适的行星辊式挤出机例如描述于EP2098354A1、WO2017/050400A1、WO2016/124310A1和WO2014/056553A1中。所有的挤出机都具有如下的问题，即在熔体中会出现气态成分，该气态成分是不希望的或者在进一步的加工过程中会对待制造的产品的品质产生不利影响。这样的成分可以是例如水、空气或(残留)溶剂。一些聚合物或填料吸收水。要么必须将这些聚合物或填料预干燥，要么必须排出挤出机中产生的蒸汽。在开始时需要的并且在进一步的加工操作中不需要的气态成分可以是有机溶剂、水、空气、反应促进剂或反应抑制剂或者惰性气体，例如氮气、氩气或二氧化碳。如果这些气体没有完全化学转化，则残留有单体、低聚的降解产物和分解产物。行星辊式挤出机在模块化设计中由单个辊筒组成。每个模块均由所有模块共有的中心轴、围绕中心轴旋转的行星轴和外壳组成。在每个模块中，行星轴的数量和类型可不同，并且可适应模块的特定过程任务。模块的外壳在端部设有法兰，通过该法兰可将模块彼此连接在一起。模块的端面通过中间环相互连接，该中间环有不同的实施方式。例如，存在一些中间环，其可减小辊筒端部的自由横截面，从而影响在上游辊筒中的停留时间并因此对分散过程产生影响。还存在如下的中间环的实施方式，其不影响行星辊式挤出机内的材料的输送特性。为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.在行星辊式挤出机中引入固体以制造热敏聚合物的方法，其特征在于/na)所述行星辊式挤出机由以下组成：常压运行的填充和分散区，其由至少一个辊筒组成；和位于下游的在真空下运行的脱气和冷却区，其由至少一个另外的辊筒组成，/nb)所述填充和分散区的至少一个辊筒通过位于辊筒之间的挡环与所述脱气和冷却区的至少一个辊筒分隔开，所述挡环的自由横截面被选择成，使得在那里聚集的熔体将所述填充和分散区与所述脱气和冷却区气密地分隔开，将聚合物在经塑化的状态下进料到所述行星辊式挤出机中，/nc)将聚合物在经塑化的状态下进料到所述行星辊式挤出机中，/nd)将经增塑的聚合物送入所述填充和分散区的至少一个辊筒中，特别是在所述辊筒的前三分之一内，/ne)在添加经增塑的聚合物的下游，在所述填充和分散区中将固体如热交联剂特别地借助于侧螺杆计量器经由至少一个辊筒的开口添加到经增塑的聚合物中，/nf)在所述填充和分散区中将所述固体分散在经增塑的聚合物中，/ng)所述固体至少包含热交联剂，其可使经增塑的聚合物交联以增加聚合物的分子量,/nh)将所述填充和分散区内的中心轴和至少一个辊筒的进给温度设定为，使得与热交联剂混合的经增塑的聚合物不出现胶凝，/ni)所述脱气和冷却区的至少一个辊筒在外壳中具有至少一个开口，借助该开口使与固体、优选地热交联剂混合的经增塑的聚合物在真空的作用下排出空气和任选其他挥发性物质，/nj)用于在所述脱气和冷却区中施加真空的至少一个开口的面积是该区域内的被行星轴辊压的面积的至少5％，/nk)将经增塑的聚合物和固体、优选热交联剂的混合物进料至涂覆单元，进一步优选地以联机的方式。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170824 DE 102017214850.01.在行星辊式挤出机中引入固体以制造热敏聚合物的方法，其特征在于
a)所述行星辊式挤出机由以下组成：常压运行的填充和分散区，其由至少一个辊筒组成；和位于下游的在真空下运行的脱气和冷却区，其由至少一个另外的辊筒组成，
b)所述填充和分散区的至少一个辊筒通过位于辊筒之间的挡环与所述脱气和冷却区的至少一个辊筒分隔开，所述挡环的自由横截面被选择成，使得在那里聚集的熔体将所述填充和分散区与所述脱气和冷却区气密地分隔开，将聚合物在经塑化的状态下进料到所述行星辊式挤出机中，
c)将聚合物在经塑化的状态下进料到所述行星辊式挤出机中，
d)将经增塑的聚合物送入所述填充和分散区的至少一个辊筒中，特别是在所述辊筒的前三分之一内，
e)在添加经增塑的聚合物的下游，在所述填充和分散区中将固体如热交联剂特别地借助于侧螺杆计量器经由至少一个辊筒的开口添加到经增塑的聚合物中，
f)在所述填充和分散区中将所述固体分散在经增塑的聚合物中，
g)所述固体至少包含热交联剂，其可使经增塑的聚合物交联以增加聚合物的分子量,
h)将所述填充和分散区内的中心轴和至少一个辊筒的进给温度设定为，使得与热交联剂混合的经增塑的聚合物不出现胶凝，
i)所述脱气和冷却区的至少一个辊筒在外壳中具有至少一个开口，借助该开口使与固体、优选地热交联剂混合的经增塑的聚合物在真空的作用下排出空气和任选其他挥发性物质，
j)用于在所述脱气和冷却区中施加真空的至少一个开口的面积是该区域内的被行星轴辊压的面积的至少5％，
k)将经增塑的聚合物和固体、优选热交联剂的混合物进料至涂覆单元，进一步优选地以联机的方式。


2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
所述填充和分散区由优选地至少两个连接的辊筒组成，所述辊筒经由带齿的中间环彼此连接。


3.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
所述填充和分散区的至少一个辊筒的行星轴以及位于下游的所述脱气和冷却区的至少一个辊筒的行星轴由共同的中心轴驱动。


4.根据权利要求1至3之一所述的方法，
其特征在于，
所述填充和分散区的至少一个辊筒、特别是所有辊筒配备有占最大可能的行星轴数量的70％以上、优选80％以上的数量的行星轴。


5.根据前述权利要求之一所述的方法，
其特征在于，
所述脱气和冷却区的至少一个辊筒、特别是所有辊筒配备有占最大可能的行星轴数量的75％以下、优选60...

【专利技术属性】
技术研发人员：K马索，
申请(专利权)人：德莎欧洲股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE