用于生產(chǎn)包含添加劑和發(fā)泡劑的聚合物熔體的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)包含添加劑和發(fā)泡劑的聚合物熔體、特別是聚苯乙烯熔體的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]從WO 2009/052 898 Al已知用于生產(chǎn)包含添加劑和發(fā)泡劑的聚合物熔體的方法。聚合物熔體通過聚合反應(yīng)器提供并供給到螺旋式機器中。在第一步驟中，在螺旋式機器中將至少一種添加劑并且然后將至少一種發(fā)泡劑混入/摻合進聚合物熔體。為此，螺旋式機器具有添加劑進料口和設(shè)置在添加劑進料口下游的發(fā)泡劑進料口，用于分別混入至少一種添加劑和至少一種發(fā)泡劑，發(fā)泡劑進料口和添加劑進料口各自與相應(yīng)的混合區(qū)相關(guān)聯(lián)。包含添加劑和發(fā)泡劑的聚合物熔體然后被造粒以形成可膨脹的或膨脹的聚合物顆粒。當(dāng)混入至少一種添加劑和至少一種發(fā)泡劑時，機械能被引入聚合物熔體。這樣引入的能量需要借助于螺旋式機器在復(fù)雜的過程中從聚合物熔體去除，以確保聚合物熔體的溫度保持低于至少一種添加劑的臨界分解溫度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種方法，該方法提供了一種生產(chǎn)包含添加劑和發(fā)泡劑的聚合物熔體的簡單方式。
[0004]根據(jù)本發(fā)明，該目的通過一種用于生產(chǎn)包含添加劑和發(fā)泡劑的聚合物熔體的方法實現(xiàn)，該方法包括以下步驟:提供第一聚合物熔體和第二聚合物熔體；借助于螺旋式機器將至少一種添加劑與第一聚合物熔體混合以獲得包含添加劑的聚合物熔體；將至少一種發(fā)泡劑與第二聚合物熔體混合以獲得包含發(fā)泡劑的聚合物熔體；將包含發(fā)泡劑的聚合物熔體添加到在螺旋式機器中提供的包含添加劑的聚合物熔體中；和借助于螺旋式機器將包含發(fā)泡劑的聚合物熔體與包含添加劑的聚合物熔體混合以獲得包含添加劑和發(fā)泡劑的聚合物熔體。為了生成包含添加劑和發(fā)泡劑的聚合物熔體，借助于螺旋式機器將至少一種添加劑混入第一聚合物熔體，從而在螺旋式機器中提供包含添加劑的聚合物熔體。至少一種發(fā)泡劑在螺旋式機器外部被混入第二聚合物熔體，特別是借助于混合裝置，從而在螺旋式機器外部提供包含發(fā)泡劑的聚合物熔體。聚合物熔體特別是由相同的聚合物材料組成，尤其由聚苯乙烯組成。包含發(fā)泡劑的聚合物熔體然后被添加到在螺旋式機器中提供的包含添加劑的聚合物熔體中。包含發(fā)泡劑的聚合物熔體和包含添加劑的聚合物熔體然后借助于螺旋式機器混合，以獲得包含添加劑和發(fā)泡劑的聚合物熔體。在從螺旋式機器排出后，包含添加劑和發(fā)泡劑的聚合物熔體優(yōu)選地被造粒。
[0005]在根據(jù)本發(fā)明的方法中，混入至少一種添加劑與混入至少一種發(fā)泡劑分開進行，由此允許更加容易地調(diào)節(jié)和監(jiān)控包含添加劑的聚合物熔體或包含添加劑和發(fā)泡劑的聚合物熔體的溫度?？梢栽诓槐乇O(jiān)控至少一種添加劑的臨界分解溫度的情況下將至少一種發(fā)泡劑混入第二聚合物熔體?；烊胫辽僖环N發(fā)泡劑導(dǎo)致第二聚合物熔體的溫度和粘性降低，允許容易地將包含發(fā)泡劑的聚合物熔體混入包含添加劑的聚合物熔體。較低的粘性尤其減小了摻和所需的機械能輸入，由此允許更加容易地將包含添加劑和發(fā)泡劑的聚合物熔體的溫度保持在臨界分解溫度之下。
[0006]包含發(fā)泡劑的聚合物熔體在被添加到包含添加劑的聚合物熔體中之前優(yōu)選地被冷卻。包含發(fā)泡劑的聚合物熔體能夠吸收尤其借助于熔體冷卻器引入的較高冷卻能力/冷量。如果需要的話，借助于在螺旋式機器中進行的冷卻過程調(diào)節(jié)包含添加劑的聚合物熔體或包含添加劑和發(fā)泡劑的聚合物熔體的溫度。由于包含發(fā)泡劑的聚合物熔體在被添加到包含添加劑的聚合物熔體中之前優(yōu)選被冷卻，因此在螺旋式機器中需要較少冷卻。
[0007]合適的聚合物或聚合物熔體是例如聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯和這些聚合物的混合物。其它合適的聚合物包括基于可再生資源的聚合物，如聚交酯，以及可生物降解的聚合物，例如醋酸纖維素。適于混合到聚合物熔體中的添加劑是例如阻燃劑、細(xì)胞調(diào)節(jié)劑、石墨、炭黑、滑石和/或著色劑。用于混合到聚合物熔體中的合適的發(fā)泡劑是烴類例如戊烷(特別是正戊烷或異戊烷)、醇類、二氧化碳、氮或這些化合物的混合物。
[0008]根據(jù)所選擇的聚合物和至少一種發(fā)泡劑的類型，依照造粒方法可以生產(chǎn)可膨脹的或已膨脹的聚合物顆粒?？膳蛎浀木酆衔镱w粒優(yōu)選借助于水下造粒方法生產(chǎn)，而已膨脹的聚合物顆粒優(yōu)選借助于水環(huán)造粒方法生產(chǎn)。根據(jù)本發(fā)明的連續(xù)方法允許以高聚合物產(chǎn)量生產(chǎn)可膨脹的和/或已經(jīng)膨脹的聚合物顆粒。第二聚合物熔體優(yōu)選借助于聚合反應(yīng)器提供并且借助于熔體泵供給到混合裝置，在該混合裝置中第二聚合物熔體與至少一種發(fā)泡劑混合。根據(jù)本發(fā)明的方法還可以進一步改進以具有權(quán)利要求10至15所述的特征。
[0009]一種方法——其中包含添加劑和發(fā)泡劑的聚合物熔體具有聚合物重量比(比例，配比)as，第一聚合物熔體的聚合物重量比B1使得a !<0.4.as，特別是&1〈0.3.as，并且特別是ai〈0.2.as一一提供了一種生產(chǎn)聚合物熔體的簡單方式。第一聚合物熔體具有第一聚合物重量比a-相應(yīng)地，第二聚合物熔體具有第二聚合物重量比a2。當(dāng)添加聚合物重量比B1和七時，獲得包含添加劑和發(fā)泡劑的聚合物熔體的聚合物重量比as，其中ai+a2= aSo比值%/81因此為32/&1>3/2，特別是a2/ai>7/3，并且特別是a2/ai>4。因此，至少一種添加劑以小得多的重量比B1混入，而至少一種發(fā)泡劑以較大的重量比a 2混入。重量比a s定義了沒有至少一種添加劑和沒有至少一種發(fā)泡劑的整個聚合物熔體。由于至少一種添加劑以較小的重量比例Si1混入，比較容易地保持包含添加劑的聚合物熔體的溫度低于臨界分解溫度，特別是需要較小量的冷卻。由于較低的粘性，當(dāng)混入包含發(fā)泡劑的聚合物熔體時的機械能輸入很低，使得在混入期間僅需要較小量的冷卻來保持包含添加劑和發(fā)泡劑的聚合物熔體的溫度低于臨界分解溫度。
[0010]一種方法——其中在添加至少一種添加劑(A)之前，第一聚合物熔體具有溫度T1,溫度T1是使得T ^1851，特別是I\〈175°C，并且特別是I\〈165°C—一提供了混入至少一種添加劑的簡單方式。第一聚合物熔體特別在添加至少一種添加劑之前被冷卻。第一聚合物熔體可根據(jù)不同的方法提供。在第一方法中，螺旋式機器被裝載聚合物顆粒，聚合物顆粒在混入至少一種添加劑之前在熔化區(qū)熔化。第一聚合物熔體特別是借助于冷卻單元在熔化區(qū)冷卻。在第二方法中，第一聚合物熔體被從聚合反應(yīng)器取出并借助于熔體泵輸送通過熔體冷卻器以便冷卻。經(jīng)冷卻的第一聚合物熔體然后被供給到螺旋式機器，在螺旋式機器中其被輸送到第一混合區(qū)，在該混合區(qū)將至少一種添加劑混入第一聚合物熔體中。在第三方法中，所提供的包含發(fā)泡劑的聚合物熔體被分成第一部分流和第二部分流。第一部分流借助于設(shè)置在第一混合區(qū)上游的熔體泵被供給到螺旋式機器，在第一混合區(qū)混入至少一種添加劑。在螺旋式機器中，第一部分流優(yōu)選通過后通風(fēng)(back venting)被脫去揮發(fā)份，允許混入的至少一種發(fā)泡劑逸出，從而提供的第一聚合物熔體沒有發(fā)泡劑。第一聚合物熔體的溫度優(yōu)選通過溫度傳感器測量和通過控制裝置監(jiān)控。
[0011]一種方法一一其中在借助于螺旋式機器混入至少一種添加劑之前，形成第一聚合物熔體的第一積聚區(qū)一一提供了混入至少一種添加劑的簡單方式。為了形成第一積聚區(qū)，至少一個處理元件軸設(shè)置有至少一個積聚部件。該至少一個積聚部件構(gòu)造成使得其輸送方向與螺旋式機器的輸送方向相反。這導(dǎo)致第一聚合物熔體在第一積聚區(qū)積聚，從而形成熔體密封。所述熔體密封阻止包含添加劑的聚合物熔體的揮發(fā)性成分沿上游方向流動。熔體密封特別提供了使包含添加劑的聚合物熔體脫揮發(fā)份的簡單方式，因為在一通風(fēng)口的上游形成的第一積聚區(qū)確保揮發(fā)性成分經(jīng)由該通風(fēng)口逸出。至少一種添加劑尤其是選自包括阻燃劑、細(xì)胞調(diào)節(jié)劑、石墨、炭黑、滑石和/或著色劑的組。該至少一種添加劑的臨界分解溫度Tk是使得T 240°C，特別是TK> 210°C，并且特別是1\彡180°C。
[0012]一種方法一一其中在混入至少一種添加劑期間，包含添加劑的聚合物熔體脫去揮發(fā)分一一提供了一種混入至少一種添加劑的簡單方式。在混入期間從包含添加劑的聚合物熔體逸出的揮發(fā)性成分經(jīng)由通風(fēng)口排出。該通風(fēng)口優(yōu)選形成在用于供給至少一種添加劑的進料口的上游。
[0013]一種方法——其中在添加包含發(fā)泡劑的聚合物熔體之前，包含添加劑的聚合物熔體具有溫度T2，溫度T2是使得T 2〈 195 °C，特別是T2〈185°C，并且特別是T2〈175°C—一提供了一種生產(chǎn)聚合物熔體的簡單方式。在混入至少一種添加劑期間，包含添加劑的聚合物熔體的溫度不超過臨界分解溫度。如果需要的話，包含添加劑的聚合物熔體在混入期