[发明专利]通过多旋转系统加工缩聚物的固体聚合物颗粒的方法

说明书

一种通过多旋转系统(100)处理缩聚物的固体聚合物颗粒的方法，包括：a)在第一挤出机部分(1)中引入并部分熔化聚合物颗粒，第一挤出机部分(1)具有在壳体(50)的壳体凹槽(51)内旋转的挤出机螺杆(101)；b)将含有5％体积至50％体积的未熔化聚合物颗粒的部分熔化聚合物通入第二挤出机部分(2)，该第二挤出机部分(2)为多螺杆挤出机部分(2)的形式，该多螺杆挤出机部分具有多旋转单元(20)和在其中旋转的多个行星螺杆(26)，其中，与第一挤出机部分(1)的螺杆直径相比，多旋转单元(20)的直径增大，并且其中在挤出机部分(1、2)之间形成过渡锥(21)，并且相对于壳体(50)形成锥形间隙(52)；c)通过穿过驱动区(23、24)的方式对剩余聚合物颗粒进行环境压力塑化，驱动区(23、24)在流动方向上位于过渡锥(21)之外，并且具有行星螺杆(26)的外露驱动小齿轮(23)；d)引导在驱动区(23、24、25)中完全熔化的聚合物块在减压下向前通过脱气区；e)从脱气区的聚合物熔体中去除挥发性成分；以及f)将聚合物熔体转移到排出挤出机部分(3)。

技术领域

本发明涉及一种通过多旋转系统从缩聚物中加工固体塑料颗粒的方法。

背景技术

在挤出过程中处理缩聚物（特别是可水解塑料，如PET）时的一个基本问题是，需要一定的停留时间和单位时间内一定的热量输入，以获得可进一步处理的均匀塑料熔体，但另一方面，正是在停留时间内的这种热量输入，如果塑料中含有水分，则会导致塑料发生水解降解。然而，尤其是在循环过程中，在将固体物质送入挤出过程之前将其完全干燥是不经济的，因此必须始终将PET循环材料视为潮湿的。因此，含有残留水分的固体塑料吸入挤出机，进行熔化和脱气，以去除冷凝水，从而停止水解降解，甚至开始一个使粘度增加的逆反应。

在这方面的一个显著改进是WO2003033240A1中描述的多旋转系统，所述多旋转系统包含挤出机螺杆，所述挤出机螺杆包括用于吸入和熔化塑料的进料和计量区与排出区之间的所谓多旋转单元（poly-rotation unit）。所述多旋转单元具有明显大于其它区域的直径，并且还具有多个旋转行星螺杆。与单螺杆和双螺杆系统相比，多旋转系统的脱气性能得到了显著提高。因此，塑料熔体在多旋转单元中的停留时间可以很短。

问题仍然是，随着水分含量的增加，计量区内已经发生了大量的水解降解，这通常不再能够在多旋转单元中得到补偿。在任何情况下，多旋转单元的增加特性粘度的潜力只能在整个过程中用于完全或部分消除先前的损害，而不实现加工塑料的初始性能以外的任何改进。

为了减少塑料在计量区内的停留时间，螺杆必须旋转得更快，因此另一方面会施加更多的剪切力，单位时间内的热量输入增加。这反过来又有利于化学降解过程，并通过剪切效应破坏塑料。从理论上讲，尽管可以将螺杆转速保持在较低的水平并缩短计量区，但挤出机部分的外部加热功率必须显著增加，以便塑料首先熔化，这样塑料甚至有可能在边缘燃烧。唯一已知的摆脱上述困境的方法是，在将吸入的固体物质送入挤出机之前，对其进行更密集的在线预干燥，相应地，时间和成本的消耗是不利的。

发明内容

因此，本发明的目的是提出一种通过多旋转系统从缩聚物中加工固体塑料颗粒的方法，利用该方法可以减缓或避免加工过程中特性粘度的降低，或者甚至可以增加特性粘度。

令人惊讶的是，根据本发明发现，通过忽略本领域技术人员关于挤出机中的计量过程的常规思想，在所描述的问题中实现了显著的改进。根据专家的意见，例如挤出机中的压力是影响熔化表现的重要变量。此外，迄今为止，目标一直是将完全熔化和均匀化的塑料熔体转移到下一个加工阶段。

本发明采取一种截然不同的方式。根据本发明的方法的一个关键特征是，当塑料熔体从进料和计量区转移时，其仍包含明显可见比例的未熔塑料颗粒。固体物质的比例至少为5%，优选甚至大于10%。固体含量的上限应选择为40%至50%。由于根据本发明，允许在脱气前不完全熔化和不完全均匀化塑料，因此可以通过例如减少外部加热、放慢螺杆旋转、第一挤出机部分的较短设计和/或挤出机螺杆的内部冷却，减少计量区的热量输入。