[发明专利]用于制造聚合物颗粒的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造聚合物颗粒的方法。本发明还涉及一种用于制造聚合物颗粒的装置。

背景技术

长期以来便采用有膨胀能力的或已膨胀的聚合物颗粒来制造泡沫材料成型件。其中有膨胀能力的聚合物颗粒大多由聚苯乙烯制成，而已膨胀的聚合物颗粒大多由聚丙烯制成。聚合物颗粒的膨胀能力或膨胀通过发泡剂/促进剂来实现。

用已知的聚合方法制造有膨胀能力的聚合物颗粒，其中在聚合反应时便已添加发泡剂和添加剂。这种方法的缺点是，在可用的发泡剂和添加剂方面灵活性较小，特别是所用的添加剂不利地影响聚合反应。此外，这样制造的聚合物颗粒的尺寸分布较宽，因此必须在制造后复杂地将这些(尺寸不同的)颗粒分开。

由EP 1 517 947 B1已知一种用于制造有膨胀能力的聚苯乙烯的方法。在这种方法中，借助于静态或动态的混合器将发泡剂混入聚苯乙烯熔体中。然后，使含发泡剂的聚苯乙烯熔体冷却并形成颗粒。在这种方法中优选采用静态混合器，原因是应使对聚苯乙烯熔体的机械和热能输入保持得尽可能小。其缺点是，在这种方法中在可用的发泡剂和添加剂方面的灵活性也较小。

发明内容

因此本发明的目的是，提供用于制造聚合物颗粒的方法和装置，从而实现在高的聚合物产量下简单、灵活地将添加剂和发泡剂混入聚合物中。

根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的方法来实现。通过在添加至少一种添加剂之前对聚合物熔体进行第一冷却，可以合适地将所述至少一种添加剂混入聚合物熔体内。特别是实现了在添加至少一种发泡剂之前柔和地混入至少一种添加剂。因此，也可以将温度敏感的添加剂、例如阻燃剂或晶胞改性剂(Zellmodifikatoren)混入聚合物熔体内。在第一冷却后，聚合物熔体具有低于240℃、特别是低于220℃、特别是低于200℃的温度。通过静态熔体冷却器实现聚合物熔体的均匀冷却和统一的温度分布。通过仅借助于一螺旋式机器/螺杆机(Schneckenmaschine)、亦即一动态混合器来进行至少一种添加剂和至少一种发泡剂的混入，使至少一种添加剂和至少一种发泡剂被非常均匀地混入聚合物熔体中。因为所述至少一种添加剂和至少一种发泡剂被添加到螺旋式机器中，所以能够以比已知的聚合方法更简单、迅速的方式改变添加剂和发泡剂的添加。

通过在混入所述至少一种添加剂和至少一种发泡剂之前使聚合物熔体冷却，使得在通过螺旋式机器进行混入时由引入剪切能量造成的升温不会不利地作用。通过对含添加剂和发泡剂的聚合物熔体的第二冷却来平衡在混入至少一种添加剂和至少一种发泡剂时的升温。此外，通过第二冷却来平衡由添加至少一种发泡剂造成的聚合物熔体的粘度下降，其中聚合物熔体被冷却到造粒所需要的温度。在第二冷却后，聚合物熔体具有低于220℃、特别是低于200℃、尤其是低于170℃的温度。静态熔体冷却器再次实现了聚合物熔体的均匀冷却和统一的温度分布。

可以采用例如聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯以及这些聚合物的混合物作为所述聚合物。此外，也可以采用基于可重复利用的原料、例如聚交酯以及可降解()的聚合物、例如乙酸纤维素的聚合物。作为添加剂可以向聚合物熔体中混入例如阻燃剂、晶胞改性剂、石墨或颜料。作为发泡剂可以向聚合物熔体中混入碳氢化合物例如正戊烷(n-Pentan)或异戊烷(iso-Pentan)、乙醇、二氧化碳、氮或这些复合物的混合物。根据聚合物和至少一种发泡剂的选择，依照造颗方法既可以制造出有膨胀能力的聚合物颗粒，也可以制造出已膨胀的聚合物颗粒。为制造出有膨胀能力的聚合物颗粒优选采用水下造粒工艺，而为制造出已膨胀的聚合物颗粒优选采用水环造粒工艺。通过根据本发明的连续方法可以以高聚合物产量制造出有膨胀能力的或已经膨胀的聚合物颗粒。

通过根据权利要求2进行冷却，可以使聚合物熔体的温度在混入至少一种添加剂和/或混入至少一种发泡剂期间保持不变。这对聚合物颗粒的质量起有利作用。

通过根据权利要求3产生一阻滞区/蓄积区(Stauzone)，防止了至少一种发泡剂朝向用于混入至少一种添加剂的混合区的方向选出。

通过根据权利要求4的压力，避免了至少一种发泡剂由于压降而从聚合物熔体中析出。为了避免析出，在混入至少一种发泡剂期间可使压力保持不变或提高。

通过根据权利要求5提高压力，一方面产生后续方法步骤所需的压力，另一方面在最大程度上解除了螺旋式机器的提高压力的功能，由此避免在螺旋式机器内聚合物熔体的升温。

通过根据权利要求6制备聚合物熔体可实现本方法的高经济性，其原因是，可以直接从聚合物反应器取出聚合物熔体，而不需要附加能量来产生聚合物熔体。