Способ и установка для получения полимерных частиц
Изобретение относится к способу и установке для получения вспененных или способных вспениваться полимерных частиц. Вспененные или способные вспениваться полимерные частицы (10) получают из полимерного расплава (11) и расплава (12) рециклового полимера. По меньшей мере часть расплава (12) рециклового полимера получена из рецикловых, содержащих вспенивающий агент полимерных частиц (5). Расплав (12) рециклового полимера получают на стадии расплавления рецикловых, содержащих вспенивающий агент полимерных частиц (5) в боковом экструдере (6) с помощью нагревательного устройства (19). При этом вспенивающий агент удаляют из расплава (12) рециклового полимера в устройстве дегазации (13). После чего расплав (12) рециклового полимера и полимерный расплав (11), в который введен жидкий вспенивающий агент (2), соединяют в один полимерный расплав (24), диспергируют и гомогенизируют в смесительном устройстве (7) и затем перерабатывают до получения вспененных или способных вспениваться полимерных частиц. Способ позволяет более экономично повторно использовать полимерные частицы, содержащих вспенивающий агент, независимо от их размера и формы, для нового получения способных вспениваться полимерных частиц, которые имеют распределение частиц по размерам, соответствующее желаемым техническим условиям. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к способу получения вспененных или способных вспениваться полимерных частиц. Изобретение относится также к установке для получения вспененных или способных вспениваться полимерных частиц.
Способ, соответственно, оборудование для получения вспененных или способных вспениваться полимерных частиц известны из документа EP-A-0668139. Согласно этому способу, жидкий вспенивающий агент диспергируется в расплаве полимера, причем диспергирование осуществляется посредством статических смесительных устройств при высоких сдвигах расплава с образованием мелких капель вспенивающего агента, и смесь на следующем технологическом этапе подвергается меньшим сдвиговым усилиям посредством других смесительных устройств, причем вспенивающий агент растворяется в расплаве. Затем проводится охлаждение смеси, вслед за чем смесь экструдируется через фильеры, так что образуются стренги, которые быстро охлаждают после фильер. Этим предотвращается инициирование вспенивающим агентом процесса вспенивания в стренгах. В грануляторе стренги измельчают до гранул. Таким образом, полученный этим способом гранулят содержит известное количество жидкого вспенивающего агента, в соответствии с чем говорят о вспененных или способных вспениваться полимерных частицах. При хранении вспенивающий агент со временем диффундирует из полимерных частиц, так что после длительного хранения гранулята все полимерные частицы содержат разное остаточное количество жидкого вспенивающего агента, из-за чего технические условия для дальнейшей переработки гранулята в изделие из вспененного полимера больше не соблюдаются. Подобный гранулят до настоящего времени нельзя было использовать повторно, так как нельзя было определить остаточное количество жидкого вспенивающего агента.
Проблемой при получении способных вспениваться полимерных частиц, как, например, пенополистирол, суспензионным способом является накопление фракции продуктов, которые не соответствуют техническим условиям, так называемых "некондиционных" фракций продукта. В зависимости от технологических параметров эти невозвращаемые (например, из-за размера их частиц) фракции продукта могут составлять от 5 до 20% продукта, получаемого суспензионным способом. Как правило, эти некондиционные фракции продукта отделяют просеиванием и утилизуют термически, что имеет существенное отрицательное влияние на экономическую эффективность процесса в целом.
Другой проблемой, возникающей при получении способных вспениваться полимерных частиц суспензионным способом, является также ограниченная устойчивость полимерных частиц при хранении. Хранившиеся слишком долго полимерные частицы, содержащие вспенивающий агент, из-за описанного ранее процесса диффузии в процессе хранения непрерывно теряют вспенивающий агент, что ведет к слишком большим количествам более не пригодного к продаже продукта, так как последний содержит слишком мало вспенивающего агента.
Рецикл фракций продукта, которые не соответствуют техническим условиям на дальнейшую переработку во вспененные полимерные частицы, из-за технологических характеристик суспензионного способа, а также описанных ранее способов, которые основаны на экструзии (WO 03106544 A2), возможен лишь в ограниченной степени. Проблемой является часто неоднородное остаточное количество вспенивающего агента в частицах такой фракции продукта.
Способ обработки полимерного рециклата известнее из EP0638017 B1. Этот полимерный рециклат образуется из так называемого насыщенного газом синтетического материала, как, например, пенополистирола. В соответствующей установке заранее измельченный и компактированный полимерный рециклат расплавляют, фильтруют, дегазируют, гранулируют и снова насыщают смесью с расширяющим газом. Повторное насыщение газом прошедшего дегазацию синтетического материала проводится перед этапом гранулирования с газообразным вспенивающим агентом. Вспенивающий агент подводится к расплаву дегазированного полимерного рециклата сразу после насоса для расплава перед или в смесителе. Тем самым можно контролировать количество синтетического материала, перемещаемого в единицу времени насосом для расплава, и в соответствии с количеством перемещенного синтетического материала дозировать расширяющий газ. Для соответствующей дозировки расширяющего газа требуется, чтобы объем газа, вводимого в единицу времени в синтетический материал, и объем смеси, обрабатываемый при смешении в единицу времени, устанавливались пропорционально объему синтетического материала, подводимого в единицу времени на насыщение газом. Хотя установка согласно EP0638017 дает возможность обрабатывать полимерный рециклат с уменьшенным по сравнению с уровнем техники числом компонентов установки, однако из-за более дорогого управления она является, соответственно, более дорогой. Чтобы можно было устранить эти недостатки и более универсально использовать установку, а также перерабатывать на этой установке, помимо расплавов полимера, содержащие вспенивающий агент полимерные рециклаты и одновременно примешивать другие добавки, вроде маточной смеси, способ можно применять только при дополнительных расходах на регулирование.
Настоящее изобретение относится к способу повторного использования содержащих вспенивающий агент полимерных частиц, независимо от их размера и формы, для нового получения способных вспениваться полимерных частиц, которые имеют распределение частиц по размерам, соответствующее желаемым техническим условиям. Насыщение вспенивающим агентом в контексте изобретения означает, что речь идет об уплотненных, еще не обработанных дополнительно в процессе предварительного вспенивания полимерных частицах, имеющих содержание вспенивающего агента от примерно 0,1 до 10 весовых процентов. Под такими используемыми повторно частицами могут подразумеваться либо некондиционные фракции продукта, например из суспензионной полимеризации, или слишком долго хранившиеся полимерные частицы, содержащие вспенивающий агент, из которых диффундировала существенная часть вспенивающего агента, и которые из-за этого более не пригодны к продаже или применению.
Задачей изобретения является улучшение указанного способа, чтобы полимерные частицы с неизвестным содержанием вспенивающего агента могли применяться для получения вспененных или способных вспениваться полимерных частиц. Кроме того, задачей изобретения является переналадить апробированную установку получения способных вспениваться полимерных частиц, в частности частиц пенополистирола, так чтобы по меньшей мере часть используемого полимера подавалась как полимерный рециклат, который помимо регулируемого содержания вспенивающего агента содержит также добавки. Эти добавки добавляются к дегазированному до этого полимерному рециклату и смешиваются с ним, так что в боковом потоке получается содержащий добавки полимерный рециклат, который подается в полимерный расплав как маточная смесь.
Эта задача решена определяемым далее способом в соответствующей ему установке. С помощью этого способа можно получить вспененные или способные вспениваться полимерные частицы, которые соответствуют желательным техническим условиям.
В способе получения вспененных или способных вспениваться полимерных частиц из полимерного расплава и расплава рециклового полимера по меньшей мере часть расплава рециклового полимера получается из рецикловых полимерных частиц, содержащих вспенивающий агент.
Согласно этому способу, рецикловые, содержащие вспенивающий агент полимерные частицы расплавляются в экструдере, в частности двухшнековом экструдере или экструдере с большим числом шнеков, с получением расплава рециклового полимера. Вспенивающий агент, содержащийся в рецикловых полимерных частицах, при необходимости удаляется из расплава рециклового полимера в устройстве дегазации. К расплаву рециклового полимера добавляется по меньшей мере одна добавка (например, огнезащитное средство, зародышеобразователь, пластификатор, средство защиты от УФ или препарат для отпугивания насекомых, вспенивающий агент, смазка, пигмент, частицы графита или сажи, металлические частицы или смесь указанных веществ) ниже устройства дегазации, либо в жидкой или твердой форме, либо в форме маточной смеси. Это имеет то преимущество, что добавку или добавки применяют напрямую, т.е. в чистой или концентрированной форме, и можно отказаться от использования больших количеств маточной смеси. Благодаря этому способ становится заметно более экономичным, так как маточные смеси, как правило, требуют больших затрат. Введением добавок в расплав рециклового полимера можно, так сказать, производить "in situ" собственную маточную смесь на основе рециклата.
Полимерный расплав создается либо напрямую в установке полимеризации, которая включает реактор и устройство дегазации, либо путем расплавления полимерного гранулята в плавильном устройстве. Полимерный расплав насыщают жидким вспенивающим агентом, так что образуется содержащий вспенивающий агент полимерный расплав, причем вспенивающий агент диспергируется и гомогенизируется в следующем смесительном устройстве. Охлаждение содержащего вспенивающий агент полимерного расплава проводится в охлаждающем устройстве. Содержащий вспенивающий агент полимерный расплав и содержащий добавки расплав рециклового полимера сводятся вместе и в следующем смесительном устройстве диспергируются и гомогенизируются.
Содержащий вспенивающий агент полимерный расплав и расплав рециклового полимера на этапе грануляции, который осуществляется с помощью гранулятора, в частности, гранулятора подводной рубки, обрабатывается вместе с получением вспененных или способных вспениваться полимерных частиц. Благодаря гранулятору получаются преимущественно сферические или эллипсоидные частицы.
Установка для получения вспененных или способных вспениваться полимерных частиц снабжена оборудованием для обработки рецикловых, содержащих вспенивающий агент полимерных частиц. Оборудование включает экструдер, который содержит нагревательное устройство для образования расплава рециклового полимера из рецикловых, содержащих вспенивающий агент полимерных частиц. Для удаления газа из расплава рециклового полимера предусмотрено устройство дегазации. Смесительное устройство предусмотрено для перемешивания расплава рециклового полимера, так что можно получить по существу гомогенный расплав рециклового полимера. Экструдер выполнен как боковой экструдер. Ниже устройства дегазации предусмотрено дозирующее устройство для смешения расплава рециклового полимера с по меньшей мере одной добавкой (например, огнезащитным средством, зародышеобразователем, пластификатором, средством защиты от УФ или препаратом для отпугивания насекомых, вспенивающим агентом, смазкой, пигментом, частицами графита или сажи, металлическими частицами или смесью указанных веществ). Установка включает полимеризационную установку для получения полимерного расплава, причем полимеризационная установка имеет реактор и устройство дегазации, или плавильное устройство для получения полимерного расплава путем расплавления полимерного гранулята. Ниже полимеризационной установки или плавильного устройства предусмотрены устройство питания, а также смесительное устройство и/или охлаждающее устройство для дозировки вспенивающего агента, причем смесительное устройство включает статический смеситель, а охлаждающее устройство включает статический смеситель-теплообменник. Статический смеситель-теплообменник является аппаратом, который выполнен в принципе похожим на обычный кожухотрубный теплообменник, но встроенные детали которого отличаются усиленным смесительным действием охлаждающей среды. Этого можно достичь, например, формой и расположением содержащих охлаждающую среду труб или дополнительными направляющими перегородками. Типичные представители таких смесителей-теплообменников описаны, например, в описаниях к патентам EP1067352B1, EP0009638 и EP1268026.
Предусмотрено смесительное и/или охлаждающее устройство, на которое могут вместе подаваться и перемешиваться содержащий добавки расплав рециклового полимера и содержащий вспенивающий агент полимерный расплав. Смесительное устройство содержит статический смеситель, охлаждающее устройство содержит статический смеситель-теплообменник.
Вспененные или способные вспениваться полимерные частицы, получаемые по вышеописанному способу, состоят из смеси расплава рециклового полимера из рецикловых, содержащих вспенивающий агент полимерных частиц и полимерного расплава, содержащего вспенивающий агент, причем доля расплава рециклового полимера составляет от 0,5 до 100%. Расплав рециклового полимера состоит из чистосортного содержащего вспенивающий агент полимера. Расплав рециклового полимера и/или расплав содержащего вспенивающий агент полимера содержит добавку. Добавка включает огнезащитное средство, смазку, зародышеобразователь, пластификатор, средство защиты от УФ, препарат для отпугивания насекомых, пигмент и/или частицы графита и/или сажи, и/или металлические частицы, маточную смесь или смесь указанных веществ.
Далее изобретение поясняется посредством чертежа, где показан схематический вид установки для получения вспененных или способных вспениваться полимерных частиц.
С установкой согласно изобретению, которая схематически изображена на чертеже, реализуется следующий способ.
В способе получения вспененных или способных вспениваться полимерных частиц 10 из полимерного расплава 11 и расплава 12 рециклового полимера по меньшей мере часть расплава 12 рециклового полимера получена из рецикловых, содержащих вспенивающий агент полимерных частиц 5. Для осуществления технологического этапа предусмотрено устройство обработки рецикловых, содержащих вспенивающий агент полимерных частиц 5. В соответствии с выгодным протеканием процесса рецикловые, содержащие вспенивающий агент полимерные частицы 5 расплавляются в экструдере 6, в частности двух- или многошнековом экструдере, с получением расплава 12 рециклового полимера. Вспенивающий агент, содержащийся в рецикловых полимерных частицах 5, при необходимости удаляют из расплава рециклового полимера в устройстве дегазации 13. В расплав 12 рециклового полимера за устройством дегазации 13 добавляют добавку 14 в жидкой или твердой форме или в форме маточной смеси.
Согласно следующему варианту способа, устройство включает транспортирующее устройство (не показано), с помощью которого можно повторно использовать компактированный гранулят уже вспененного синтетического материала, который находится в виде вспененных полимерных частиц. Компактированный гранулят получают дроблением вспененных полимерных частиц. В результате технологического этапа дробления получаются рецикловые полимерные частицы 5, которые могут компактироваться на последующем технологическом этапе. Плотность повышается, так что рецикловые полимерные частицы 5 находятся в виде компактированного гранулята. Компактированный гранулят проводится в транспортирующем устройстве на экструдер 6, в котором проходят следующие, описанные выше технологические этапы.
Согласно другому варианту способа, устройство включает устройство транспортировки полимерного рециклата, который растворен в растворителе. Рецикловые полимерные частицы 5 в этом случае уже находятся в виде жидкого раствора, так что этап расплавления можно опустить. Вспенивающий агент, содержащийся в рецикловых полимерных частицах 5, при необходимости удаляется вместе с растворителем из расплава рециклового полимера в устройстве дегазации 13, которое подходит для обработки растворов, содержащих рецикловые, содержащие вспенивающий агент полимерные частицы 5.
Разумеется, указанные выше варианты способа можно комбинировать, так что можно переработать любую смесь рецикловых, содержащих вспенивающий агент полимерных частиц 5, уплотненного гранулята из уже вспененного синтетического материала, а также полимерного рециклата, растворенного в растворителе.
С помощью устройства дегазации 13 из расплава рециклового полимера или раствора с рецикловыми, содержащими вспенивающий агент полимерными частицами, удаляется вспенивающий агент и/или растворитель. Преимущественно, давление в расплаве рециклового полимера снижают, так что содержащийся в расплаве рециклового полимера вспенивающий агент, находящийся в растворенной форме, образует зародыши и пузырьки. В частности, устройство дегазации 13 работает в условиях вакуума при давлениях в диапазоне от 30 до 100 мбар.
Полимерный расплав 11 получают либо напрямую в полимеризационной установке 1, которая включает реактор 15 и устройство дегазации 16, либо путем расплавления полимерного гранулята в плавильном устройстве 17. В полимерный расплав 11 вводят жидкий вспенивающий агент 2, так что получается содержащий вспенивающий агент полимерный расплав 18, причем вспенивающий агент 2 диспергируется и гомогенизируется в следующем смесительном устройстве 3. Охлаждение содержащего вспенивающий агент полимерного расплава происходит в охлаждающем устройстве 4. Содержащий вспенивающий агент полимерный расплав 18 и расплав 12 рециклового полимера соединяют и в следующем смесительном устройстве 7 диспергируют и гомогенизируют.
Содержащий вспенивающий агент полимерный расплав 18 и расплав 12 рециклового полимера обрабатывают вместе на этапе грануляции, который проводится с помощью гранулятора 9, в частности гранулятора подводной рубки, с получением вспененных или способных вспениваться полимерных частиц 10. В грануляторе 9 создаются преимущественно сферические или эллипсоидные частицы. При этом частица с по меньшей мере приблизительно эллипсоидальной геометрией называется эллипсоидом, если в ортогональной системе координат, проходящей через центр тяжести частицы, в предположении гомогенного распределения массы, по первой оси (оси x) она имеет размер a, по второй оси (оси y) размер b и по третьей оси (оси z) размер c, и отношение самого большего размера a к самому меньшему размеру (b или c) больше, чем 1,25. Размеры a, b, c называются также полуосями эллипсоида. Если отношения наибольшего размера a к наименьшему размеру (b или c) меньше или равно 1,25, частицы считаются сферическими. Преимущественно сферические или эллипсоидные частицы, полученные на грануляторе подводной рубки согласно изобретению, отличаются от частиц, полученных другими способами, в частности, суспензионной полимеризацией, тем, что они имеют обрезной край, который является следствием процесса резки и который можно наблюдать, например, в микроскоп.
Чтобы удалить эти обрезные края, а также улучшить округлость частиц, за этапом грануляции может следовать термообработка частиц. Эта термообработка может также иметь благоприятное влияние на последующую пенную структуру. Термообработка состоит по существу в выдерживании частиц при определенной температуре и определенном давлении, чтобы предотвратить вспенивание частиц, которые насыщены вспенивающим агентом. Температура должна находиться в интервале от 50 до 150°C, предпочтительно 70-120°C. В зависимости от применяющейся температуры требуется давление от 10 до 20 бар, чтобы не допустить вспенивания частиц. Длительность термообработки составляет от 1 до 60 минут, предпочтительно от 1 до 30 минут, особенно предпочтительно от 5 до 20 минут. Обработка может проводиться либо порциями в емкости с мешалкой, либо непрерывно сразу после грануляции, в случае грануляции с подводной рубкой предпочтительно также в том же контуре циркуляции воды, и перед сушкой. В воду могут примешиваться определенные поверхностно-активные добавки, например поливиниловый спирт, чтобы предотвратить слипание частиц во время термообработки. Содержание твердой фазы при термообработке должно составлять примерно 30-50%.
Установка для получения вспененных или способных вспениваться полимерных частиц 10 снабжена устройством обработки рецикловых, содержащих вспенивающий агент полимерных частиц 5. Устройство включает экструдер 6, который содержит нагревательное устройство 19 для получения расплава 12 рециклового полимера из рецикловых, содержащих вспенивающий агент полимерных частиц 5. Предусмотрено устройство дегазации 13 для факультативного удаления газа из расплава 12 рециклового полимера. Предусмотрено смесительное устройство 21 для перемешивания расплава 12 рециклового полимера, так что может быть получен по существу гомогенный расплав 22 рециклового полимера. Экструдер 6 выполнен как боковой экструдер.
Экструдер 6 факультативно включает устройство дегазации 13, посредством которого осуществляется уже описанный выше технологический этап дегазации. Он может потребоваться, если количество вспенивающего агента, которое подается с боковым потоком 22 полимерного расплава 11, будет в целом слишком большим и/или будет меняться по концентрации, чтобы не происходило таких колебаний концентрации вспенивающего агента в полимерном расплаве 24, которые уже не могут считаться пренебрежимо малыми. После дегазации расплав рециклового полимера по существу не содержит вспенивающего агента.
Ниже устройства дегазации 13 предусмотрено дозирующее устройство 20 для смешения расплава 12 рециклового полимера с добавкой 14. Особенно выгодно применение двух- или многошнекового экструдера как бокового экструдера 6, так как добавка 14 (причем тут речь может идти также и о смеси добавок) может напрямую смешиваться с расплавом рециклового полимера, благодаря чему облегчается ввод добавки 14 или самой смеси. Этот способ является заметно экономичнее, чем использование покупной маточной смеси, так как последняя, как правило, была бы слишком разорительный для экономически выгодной реализации способа по изобретению.
Устройство содержит полимеризационную установку 1 для получения полимерного расплава 11, причем полимеризационная установка 1 включает реактор 15 и устройство дегазации 16, или плавильное устройство 17 для получения полимерного расплава 11 путем расплавления полимерного гранулята. Ниже полимеризационной установки 1 или плавильного устройства 17 предусмотрены устройство питания 23, а также смесительное устройство 3 и/или охлаждающее устройство 4 для дозировки вспенивающего агента 2. Блоком управления установкой можно так автоматически подбирать количество вспенивающего агента 2, чтобы содержание вспенивающего агента в расплаве полимера 24 (сумма полимерного расплава 11 и расплава 12 рециклового полимера) соответствовало желательному содержанию вспенивающего агента. Смесительное устройство 3 содержит статический смеситель, охлаждающее устройство 4 содержит статический смеситель-теплообменник. Предусмотрено смесительное устройство 7 и/или охлаждающее устройство 8, в которые можно подавать и смешивать вместе содержащий добавки расплав 22 рециклового полимера и содержащий вспенивающий агент полимерный расплав 18. Смесительное устройство 7 содержит статический смеситель, с помощью которого образуется полимерный расплав 24, состоящий из содержащего вспенивающий агент полимерного расплава 18 и расплава 22 рециклового полимера, который имеет по существу однородное распределение вспенивающего агента 2, а также содержит добавку(и) 14. При этом упоминание статического смесителя не должно пониматься как ограничение одним статическим смесителем, но оно может также относиться к нескольким включенным параллельно или последовательно статическим смесителям. Благодаря статическому смесителю или смесителям к полимерному расплаву и/или расплаву рециклового полимера должны прикладываться минимальные сдвиговые усилия.
После смесительного устройства 7 проводится охлаждение полимерного расплава 24, который состоит из полимерного расплава 18 и расплава 22 рециклового полимера, в охлаждающем устройстве 8, содержащем статический смеситель-теплообменник. После охлаждающего устройства 8 полимерный расплав 24 в грануляторе 9, например, грануляторе подводной рубки, преобразуется во вспененные или способные вспениваться полимерные частицы 10, в частности, в сферический или эллипсоидальный гранулят. Полимерный расплав 24 проводится через пластину с фильерами, которая в большинстве случаев имеет несколько отверстий. При прохождении через такое отверстие образуется полимерная стренга. Блок управления установкой для проведения этапа грануляции управляет устройством резки, которое установлено непосредственно за пластиной с фильерами и которым полимерная стренга может периодически отсекаться, так чтобы из полимерной стренги можно было получить вспененные или способные вспениваться полимерные частицы 10. Этап грануляции проводится в грануляторе подводной рубки с жидкостью (предпочтительно водой, но, например, также с рассолами), которая в грануляторе подводной рубки применяется в качестве охлаждающего и транспортного средства для гранулята. Применяющейся при грануляции жидкостью может также оказываться повышенное давление, чем можно подавить, по меньшей мере частично, вспучивание вспенивающего агента в еще не затвердевшем грануляте. Одновременно полимерная стренга, а также гранулят испытывают охлаждение, так что присутствующая в виде расплава полимерная стренга затвердевает, и распределение добавок в полимерной стренге и в находящихся в виде гранулята вспененных или способных вспениваться полимерных частицах "замораживается".
Блоком управления установкой устанавливается, кроме того, вязкость расплава как параметр полимерного расплава 24, а также заданный профиль температуры и давления в смесительном устройстве 7, а также охлаждающем устройстве 8, а также в находящихся ниже компонентах установки для образования полимерного расплава 18 и расплава 22 рециклового полимера. Эти параметры полимерного расплава 24, а также описанных до этого компонентов установки служат для оптимизации однородности вспенивающего агента и добавок в полимерном расплаве 24, а также для идеальной способности к грануляции.
При использовании грануляции с подводной рубкой в качестве способа грануляции часто возникают проблемы нестабильности перфорированной пластины, которые состоят в том, что из-за сильного охлаждения на стороне жидкости полимерный расплав 24 затвердевает в одном или более отверстий. Как следствие, вспененные или способные вспениваться полимерные частицы 10 имеют неодинаковые размеры и больше не соответствуют желаемым техническим условиям. Чтобы воспрепятствовать такому "замораживанию" отверстий, нужно, с одной стороны, заботиться о том, чтобы для всех фильер температуры (температурные поля) были одинаковы. Это получается с помощью точно контролируемого блоком 1 управления нагрева перфорированной пластины, который может включать масляный нагрев, электрический нагрев или комбинацию того и другого. В случае электронагрева через перфорированную пластину проходит большое число нагревательных патронов, которые способствуют однородному температурному профилю.
Дополнительно можно так покрыть перфорированную пластину со стороны воды, чтобы можно было предотвратить или по меньшей мере минимизировать охлаждение перфорированной пластины на поверхности и тем самым потери тепла, которые ведут к замораживанию. Это покрытие может быть выполнено, например, из керамики или комбинации различных металлов или оксидов металлов.
С другой стороны, полимерный расплав при входе в перфорированную пластину должен принимать температуру и давление, значения которых должны устанавливаться в соответствии с режимом работы установки. Блоком 1 управления установкой так воздействуют на температуру T и давление p на входе в перфорированную пластину, чтобы эти параметры принимали значения, максимально близкие к требуемым значениям.
Циркуляция воды в грануляторе подводной рубки может осуществляться так, чтобы частицы, образующиеся на этапе грануляции, еще перед сушкой выдерживались при определенной температуре определенное время, что способствует термообработке частиц для улучшения формы или пенообразующих свойств. Этого результата можно достичь либо увеличением площади сечения, либо более длинным, прямым или изогнутым трубопроводом. Чтобы довести температуру до желаемого уровня, можно встроить теплообменник в трубопровод, или упомянутое увеличение площади сечения можно предусмотреть в форме реакционных труб с находящимися внутри трубами теплообменника, например, реактор Sulzer SMR™. Возможен также прямой обогрев, например, путем подвода пара через сопло.
В зависимости от диаметра и числа отверстий, скорости вращения и числа устройств резки и давления жидкости на выходе из отверстий можно получать различные вспененные или способные вспениваться полимерные частицы 10, причем можно получить, в частности, гранулят в виде "таблеток" или "шариков" или как частично вспененный гранулят. Путем оптимизации указанной установки параметров можно получить вспененные или способные вспениваться полимерные частицы предпочтительно по меньшей мере приблизительно сферической или эллиптической формы.
При применении газообразных или сверхкритических вспенивающих агентов, как, например, азот или диоксид углерода, вспененные или способные вспениваться полимерные частицы 10 могут также быть частично или полностью вспененными сразу на выходе из перфорированной пластины. Технологические параметры при гранулировании и последующей сушке должны подбираться соответствующим образом.
Помимо полистирола, для получения вспененных или способных вспениваться полимерных частиц 10 могут применяться также другие синтетические материалы. Примерами являются стирольные сополимеры, ударопрочный полистирол, полиолефины, в частности полиэтилен, а также полипропилен, биологически разлагаемые полимеры или смесь этих веществ.
Вспененные или способные вспениваться полимерные частицы 10, получаемые вышеописанным способом, состоят из смеси расплава рециклового полимера (12, 22) из рецикловых, содержащих вспенивающий агент полимерных частиц 5 и содержащего вспенивающий агент полимерного расплава 18, причем доля расплава рециклового полимера составляет от 0,5 до 100%. Расплав рециклового полимера (12, 22) состоит из чистосортного полимера, содержащего вспенивающий агент. Расплав рециклового полимера (12, 22) и/или содержащий вспенивающий агент полимерный расплав 18 содержит добавку 14. Добавка 14 включает огнезащитное средство, смазку, зародышеобразователь, пластификатор, средство защиты от УФ, препарат для отпугивания насекомых, пигмент и/или частицы графита и/или сажи, и/или металлические частицы, маточную смесь, а также смесь указанных веществ. Добавки могут добавляться в высококонцентрированной, в чистой форме или в форме маточной смеси.
Если в рецикловых, содержащих вспенивающий агент полимерных частицах 5 имеется содержащее бром огнезащитное средство или другие термически нестойкие добавки или если такие добавки 14 добавляются позднее, то температура процесса в экструдере 6, а также во всех следующих компонентах установки, а также время пребывания не должны превышать предельные значения, которые определяются термической стабильностью вещества.
Вспененные или способные вспениваться полимерные частицы согласно изобретению имеют более или менее явный обрезной край, возникший в процессе резки при грануляции с подводной рубкой. Чтобы удалить такой обрезной край и вообще улучшить округлость частиц, можно подвергнуть содержащие вспенивающий агент частицы термообработке. Эта термообработка способствует также улучшению способности частиц к вспениванию.
1. Способ получения вспененных или способных вспениваться полимерных частиц (10) из полимерного расплава (11) и расплава (12) рециклового полимера, при котором по меньшей мере часть расплава (12) рециклового полимера получена из рецикловых, содержащих вспенивающий агент полимерных частиц (5), включающий стадии расплавления рецикловых, содержащих вспенивающий агент полимерных частиц (5) в экструдере (6), в частности в двух- или многошнековом экструдере, с помощью нагревательного устройства (19) с получением расплава (12) рециклового полимера, удаление вспенивающего агента, содержащегося в рецикловых полимерных частицах (5), из расплава (12) рециклового полимера в устройстве дегазации (13), причем полимерный расплав (11) получают либо напрямую в полимеризационной установке (1), которая содержит реактор (15) и устройство дегазации (16), либо расплавлением полимерного гранулята в плавильном устройстве (17), причем в полимерный расплав (11) вводят жидкий вспенивающий агент (2), так что получается содержащий вспенивающий агент полимерный расплав (18), причем вспенивающий агент (2) в следующем смесительном устройстве (3) диспергируется и гомогенизируется, и охлаждение содержащего вспенивающий агент полимерного расплава проводится в охлаждающем устройстве (4), отличающийся тем, что экструдер выполнен как боковой экструдер, так что после этого расплав (12) рециклового полимера и полимерный расплав (11) соединяются в один полимерный расплав (24), диспергируются и гомогенизируются в следующем смесительном устройстве (7) и затем перерабатываются дальше до получения вспененных или способных вспениваться полимерных частиц.
2. Способ по п.1, где в расплав (12) рециклового полимера ниже устройства дегазации (13) вводится добавка (14) либо в жидкой или твердой форме, либо в форме маточной смеси.
3. Способ по п.1 или 2, где содержащий вспенивающий агент полимерный расплав (18) и расплав (12) рециклового полимера вместе проводятся на стадию грануляции, которая осуществляется с помощью гранулятора (9), в частности с помощью гранулятора подводной рубки, с получением вспененных или способных вспениваться полимерных частиц (10).
4. Способ по п.3, где в грануляторе (9) получаются преимущественно сферические или эллипсоидные частицы.
5. Способ по п.4, где сферические или эллипсоидные частицы имеют обрезной край.
6. Способ по одному из пп.1, 2 или 4, включающий проводимую непрерывно или периодически стадию термообработки полученных частиц, чтобы улучшить округлость частиц, а также способность к пенообразованию.
7. Устройство для получения вспененных или способных вспениваться полимерных частиц (10), включающее экструдер (6) для обработки рецикловых, содержащих вспенивающий агент полимерных частиц (5), который содержит нагревательное устройство (19) для получения расплава (12) рециклового полимера из рецикловых, содержащих вспенивающий агент полимерных частиц (5) и устройство дегазации (13) для удаления газа из расплава (12) рециклового полимера, причем предусмотрено смесительное устройство (21) для перемешивания расплава (12) рециклового полимера, так что может быть получен, по существу, гомогенный расплав рециклового полимера (22), а также полимеризационную установку (1) для получения полимерного расплава (11), причем полимеризационная установка (1) включает реактор (15) и устройство дегазации (16), или плавильное устройство (17) для получения полимерного расплава (11) путем расплавления полимерного гранулята, а также смесительное устройство (3) и охлаждающее устройство (4), причем ниже полимеризационной установки (1) или плавильного устройства (17) предусмотрено устройство питания (23) для дозировки вспенивающего агента (2), отличающееся тем, что экструдер (6) выполнен как боковой экструдер, и ниже бокового экструдера предусмотрено смесительное устройство (7) и/или охлаждающее устройство (8), на которые могут вместе подаваться содержащий добавки расплав рециклового полимера (22) и содержащий вспенивающий агент полимерный расплав (18).
8. Устройство по п.7, где ниже устройства дегазации (13) предусмотрено дозирующее устройство (20) для добавления в расплав (12) рециклового полимера добавки (14).
9. Устройство по п.7 или 8, где смесительное устройство (3) и/или смесительное устройство (7) включает статический смеситель или охлаждающее устройство (4) и/или охлаждающее устройство (8) включает статический смеситель-теплообменник.
