CN113260493B - 借助聚合作用由交酯混合物制造聚丙交酯(pla)的方法和设备 - Google Patents

借助聚合作用由交酯混合物制造聚丙交酯(pla)的方法和设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及借助聚合作用制造聚丙交酯(PLA)的方法和设备，将待加工的交酯混合物连同掺入的至少一种催化剂引入到行星辊子挤出机中且在结束时取出制成的PLA。交酯混合物连续地穿过模块化构造的行星辊子挤出机的多个部段。在部段中测量和有针对性地控制在行星辊子挤出机中进行的反应过程，使得能够借助加热和/或冷却来调节温度。根据待检测的压力值，能通过可控制的排气和/或可控制的挤出机速度和/或行星辊子的静态可变性和/或交酯混合物的可变计量速度和/或交酯混合物的可变混合比来调节压力。至少在行星辊子挤出机的一部分区域中，在防爆区段中进行具有火灾危险的气体的排气。在辊压过程期间将催化剂和添加剂直接输送到行星辊子挤出机中。

Description

借助聚合作用由交酯混合物制造聚丙交酯(PLA)的方法和 设备
技术领域
本发明涉及借助聚合作用制造聚丙交酯(PLA)的方法和设备，其中，这样连续生产符合质量要求的PLA，其中由初始组分能够连续地在精确受控制的过程中必要时在添加其它材料的情况下制造符合环境和客户要求的具有精确定义的特性的材料。
背景技术
通常也称为聚乳酸的聚丙交酯(PLA)是合成聚合物，其属于聚酯。它们由许多彼此化学结合的乳酸分子组成。这些由于不对称的碳原子而光学活性的聚合物大多以D-丙交酯或L-丙交酯的形式出现。
聚丙交酯尤其是能够通过丙交酯(两个乳酸分子的环状缩合物)的离子聚合作用获得。聚丙交酯通过开环聚合作用产生。在140℃至180℃的温度下以及催化的锡化合物(例如辛酸锡)的作用下，发生开环聚合作用。因此产生具有高分子量和强度的塑料。丙交酯本身可以通过借助各种细菌的糖蜜发酵或葡萄糖发酵来制造。此外，高分子量且纯的聚丙交酯可以借助所谓的缩聚直接由乳酸产生。然而在工业生产中，溶剂的清理存在问题。
已知将二丙交酯开环聚合成聚丙交酯。乳酸聚合成高分子量乳酸是次要的。通常使用有机锡化合物(二辛酸盐)，因为它们易溶于单体和聚合物中并且例如被FDA(美国食品和药品管理局)所允许。聚合作用在所谓的熔化槽(Schmelzekessel)中以约2至5小时的反应时间开始。根据制造商，温度和剪切敏感的PLA在高达约220℃的加工时在不同的时刻被转移到双轴挤出机中。在所述挤出机中去除或中和催化剂。导出存在的残留单体，以获得加工稳定的PLA。
在由内卡河畔埃斯林根的Sven Jacobsen于1999年12月22日提交的实验报告“Darstellung von Polylactiden reative Extrusion”(斯图加特大学工艺流程与技术控制学院，2000年)中首次尝试目前可行的制造工艺。在当前研究中，将本身已知的反应挤出技术首次应用于缓慢进行的聚合反应。该出版物描述了一种由乳酸的环状二聚体、即丙交酯替代地制备聚丙交酯的工艺设计，借助该工艺设计应制造聚丙交酯。在此，使用紧密啮合的、同向旋转的双螺杆挤出机作为聚合设备。
可惜的是，所述设计已经被证明对于PLA的连续产出而言是不足的，这导致挤出机几乎没有产出。在该过程中，产生少量的不受控制的PLA，但是具有不可控制的不均匀的质量。
在EP0786485B1描述了一种用于活化的阴离子型内酰胺聚合的连续方法。各个方法步骤是：将内酰胺以及用于阴离子型内酰胺聚合的催化剂和活化剂在无水条件下输送至可加热的连续工作的混合和输送装置。在连续混合熔体和至少部分地聚合的情况下将内酰胺加热到工艺温度。随后将熔体在模具中进行连续成型或作为挤出物排出、冷却并且使其形成颗粒。通过液相体系的连续计量加入将活化剂和催化剂输送到无水内酰胺熔体中，在所述液相体系中共同包含活化剂和催化剂并且该液相体系在室温下为液态的，所述液相体系能通过特定混合物的转换来获得。在所描述的方法中，连续地将纯的无水内酰胺不熔化地或作为熔体从储备容器中取出并且输送给具有多个处理区的连续工作的输送和熔体混合装置、优选具有同步螺杆的双轴挤出机。因此，连续地混合和输送内酰胺的熔体，或者首先连续地熔化、混合和输送内酰胺。
在EP737219B1中应当获得具有良好的熔体强度和伸长率的聚丙交酯组合物。应当给出一种组合物，其具有足够高的熔体强度，以便薄膜本身可以通过常规加工方法、尤其是通过吹塑薄膜方法来制造。给出一种数均分子量为至少10000的可加工的聚丙交酯组合物，其中，其能通过用有机过氧化物来反应挤出聚丙交酯而获得。这应当能够在使用常规商业吹膜设备的情况下实现对聚丙交酯的吹膜。在使用Brabender混合器的情况下研究聚乳酸的稳定，借助所述混合器已能够实现从机器的旋转中直接记录化合物的熔体粘度。通过螺杆直径为19mm、长度为25D的Brabender挤出机制造具有聚丙交酯等级不同的吹塑薄膜。挤出机设有直径为25mm的吹塑薄膜喷嘴和1.0mm的喷嘴空隙。温度曲线在挤出机中被设定为170-180-190℃并且在喷嘴中被设定为190℃。螺杆速度被设定为30Upm。在给出的挤出机中混合并且进一步加工所制造的PLA。
EP2209832B1描述了一种通过选择性催化来制造具有高摩尔质量和高光学纯度的聚乳酸的方法。至少在一个方法阶段中，在不均一的反应混合物中使用分别具有1至100nm的平均颗粒直径的颗粒催化剂和/或颗粒稳定剂。对于以反应挤出工艺形式的L，L-二丙交酯的连续本体聚合，使用紧密啮合的同向旋转的双螺杆挤出机，其具有内部温度调节和转矩调节，所述双螺杆挤出机具有模块化构造的螺杆，以便能够灵活地使螺杆配置在运输元件、捏合元件和阻挡元件(Stauelement)方面最佳地匹配工艺条件和最终产品参数。
在实际运行中，已经被证明的是，双螺杆挤出机不适合用于有效地制造PLA，因为它们仅引起待加工的混合物熔化。在此，实际的聚合作用过程通过所用的原材料和添加剂进行，而不是通过挤出机本身进行。单螺杆或双螺杆挤出机的工作原理、其通过时间以及在通过时可调节的压力对于有效的PLA制造是不适合的。
根据已知方法制造的PLA在其特性方面波动明显。已知的方法不能在所有阶段被充分控制以连续且安全地制造符合质量要求的PLA。因此，这样制造的产品仅能极其有限地使用。所述制造通常以不经济的间歇方法、即以分批方法(Bulk-Verfahren)进行。在制造过程期间仅能非常不理想地影响或根本不能影响材料特性。一次性产生的大量产品必须立即被进一步加工。
在制造PLA时进行所谓的开环过程。在处理开始时，乳酸盐环打开。也就是说，在打开部位处可以发生化学反应。这种打开发生在所谓的时间窗中。在例如在双螺杆挤出机中的较长停留时间中，打开过程开始逆转。这意味着，再次产生原材料。
而行星辊子挤出机迄今仅在塑料工业中、在用于制造颜料混合物的颜料工业中、在用于制造具有吸热和放热反应的混合物的化学工业中、在用于制造敏感配方的食品工业中被使用或被用于其它混合过程。利用行星辊子挤出机自身能够毫无问题地加工具有高粘度差异的材料混合物。
一个特点是行星辊子挤出机的可行的模块化结构方式。在模块化结构方式中，多个辊筒依次相继地联接并且因此使工艺路径倍增或者使工艺技术匹配于相应的要求。由此，与其它常规预处理挤出机不同，行星辊子挤出机能够实现依次相继地切换整个过程链。在一个过程中，可以依次相继地进行多个反应，例如脱气、液体注入或填料和固体组分添加。
已知的行星辊子挤出机被用于混合并且“普通”的挤出机略微熔化。例如，在常规行星辊子挤出机的端部上的物料压力不足以使得用其来运行挤吹成型。
例如在DE19720916A1中描述一种行星辊子挤出机，其具有用于压力和温度测量的传感器以及用于控制在挤出机中进行的反应的冷却和加热装置。所描述的行星辊子挤出机用于加工塑料，其中，该塑料以颗粒形式与添加剂一起被引入到挤出机中。将进料混合物塑化、均化，随后冷却至挤出温度并且在熔化状态下再次排出。
在DE102017005998A1中描述一种用于在行星辊子挤出机中能流动的进料的化学过程引导装置。为了延长停留时间而提出，在各带齿部件之间设定至少3mm的固定运动间隙或者延长挤出机，其中，所述延长由至少一个另外的行星辊子挤出机部段或者行星辊子挤出机模块构成。停留时间延长也应当可以通过如下方式实现，即，产生与挤出机的输送方向相反指向的流动。
发明内容
本发明的任务是开发一种方法和一种设备，所述方法的方法步骤能被这样控制并且所述设备的设备部件能被这样设置，使得确保了PLA的连续生产。制造过程应当在所有阶段中能够在所有对于质量关键的参数的方面被精确地影响。此外，应当能够保证高质量的且随时能在客户要求的特性方面匹配的产品。
此外，本发明的目的是通过流程的优化设计来节省初级能源。通过提供可纺PLA，应减少对天然资源(如需水量高的棉花)的过度消耗。此外，应该能够制造特别是用于食品的包装，其能够不受限制地以通常的费用、理想地以工业的方式堆肥。根据本发明制造的PLA应该能够在基本上常规的机器和设备上被进一步加工。
根据本发明，所述任务通过按照本发明的特征来解决。
合适的行星辊子挤出机的选择由关于PLA的反应过程的知识产生。在行星辊子挤出机中依次进行多个化学过程。在将以液态形式的PLA注入到反应室中之后，环结构的化学反应在所谓的反应窗口内在多个步骤中进行。首先，PLA的环结构打开。所述打开持续一定时间。然后，所述结构再次闭合成环。亦即进行所谓的可逆反应。反应窗口的大小、即其持续时间以及窗口边缘的陡度确定可供使用的反应时间。
在开环之后，需要在所述窗口内中断反应。为了确定合适的时刻，可在行星辊子挤出机中的尽可能多的位置上检测所有相关的参数，如PLA的压力、温度和稠度。这仅当在行星辊子挤出机上和在其内部实施有相应的测量仪和调节可能性时才实现。在***中对PLA的停留时间的调节可以经由中央辊子的转速的可变性来实现。
行星辊子挤出机的中央辊子被多级地并且螺旋形地制齿。行星轮设有配合的齿部并且设有与中央辊子的直径相比小得多的直径。最后，在行星辊子挤出机的壳体外罩的内侧中存在配合的齿部，行星轮滚动到所述内侧的齿部中并且在那里嵌入。随着中央辊子旋转运动，经由中央辊子的齿部将行星轮置于旋转中。在所述旋转运动期间，行星轮在壳体外罩的齿部中与中央辊子的旋转运动同向地移动。行星轮的运动速度取决于中央辊子与行星轮的直径之比。
按照使用目的，螺旋齿(Zahnwendelung)的形状被设计成使得，在中央辊子旋转运动时，位于各行星轮之间的材料受方向约束地(沿特定方向，richtungsgebunden)被输送。
因为在所描述的设备中，在用于交酯混合物的到行星辊子挤出机的输送管路上，反应材料以液态形式被引入并且在反应链的末端在最广泛的意义上被糊状地排出，所以在各部段中的齿隙必须不同地构造。因此，在第一部段中在注入行星辊子挤出机中之后可以将在螺旋齿之间的间隙选择得小，以便使搅动损失(Panschverluste)最小化。随着反应材料的粘度增加，在接着的部段中可以增大这些间隙。由于粘合效应，齿更容易携带材料。特别是，间隙尺寸在该区域内应选择为使得要花费的挤压工作(Walkarbeit)不会变得太大。由于强烈的挤压工作、也就是说在进料材料中和在齿面上的内摩擦而产生热量。所述热量和同时从PLA的进行中的开环过程所产生的热量必须以合格的方式从行星辊子挤出机中被导出。
为了实现在热方面尽可能协调的、对于预期反应所需要的过程流程，在行星辊子挤出机的外壳体中，在部段的区段中的适合于影响温度的位置上安装冷却装置或加热装置。在中央辊子中，为了相同的作用也设置加热装置或冷却装置。
但因为温度变化自然也引起压力变化，所以也可以实施主动的、灵活响应的压力控制。在此要注意，由于PLA的糊状稠度在齿面上产生一定的密封效果，从而在一个部段或一个区段之内至少暂时地在那里运动的行星轮之间产生封闭的空间，该封闭的空间能在压力技术上被影响。
在第一部段的区域中的加热装置是必要的，以便与催化剂配合作用地开始在交酯混合物中的预期反应。
影响反应速度的有利可能性在于：在中央辊子的齿部、壳体齿部和行星轮之间的间隙尺寸的选择。在那里，为了避免液体的搅动损失和汲取损失
Figure GDA0003877157740000061
间隙尺寸应当在大约0.1mm至0.5mm之间调节并且应该在流动方向上向后与产品有关地根据稠度调节得越来越大。气体能够容易地从在那里所产生的这样薄的材料厚度中逸出并且催化剂优化地均匀地分布在PLA中。齿部的大小以及因此其在***中相对于轮周边的数量确定可供使用的反应面大小。与在各轴之间仅具有仅一个捏合和挤压区域的双轴挤出机不同，行星辊子挤出机具有与行星轮的数量对应的多个捏合和挤压区域。
因此，例如在可比的直径、齿尺寸和长度中，表面积差异是明显的。在***直径为约100mm和长度为500mm的双轴挤出机中有效表面积为约200m2，在例如具有八个行星轮的行星辊子挤出机中有效表面积为大约440m2。该比较清楚地示出差异。此外，在行星辊子挤出机中，行星轮彼此间的间距显著地减小。行星辊子之间的轴间距被减小到最小程度，更确切地说被减小到使得辊子恰好仍然能够自由地旋转经过彼此。这种设计保证了在行星辊子挤出机的所有区域中乳酸盐强烈混匀。因为在行星辊子挤出机中行星辊子能够经由其齿部支撑在挤出机壳体的内齿部上并且由此使中央辊子定心，所以力在几何***中均匀地分布。由此使得能精确地调节在齿对的所有区域中的间隙尺寸。
在用于借助聚合作用由交酯混合物(主要包括D-丙交酯和L-丙交酯)制造聚丙交酯(PLA)的方法中，将待加工的交酯混合物引入到行星辊子挤出机中、掺入催化剂并且在结束时取出制成的PLA。交酯混合物连续地穿过模块化构造的行星辊子挤出机的多个部段。在所述部段中，这样测量和有针对性地控制在行星辊子挤出机中进行的反应过程，使得能够根据要经由传感器检测的温度值借助加热和/或冷却来调节温度。根据要经由传感器检测的压力值，能够经由可控制的排气和/或可控制的挤出机速度和/或行星辊子的静态可变性和/或交酯混合物的可变计量速度和/或交酯混合物的可变混合比来调节压力。至少在行星辊子挤出机的一部分区域中，在防爆区段中进行具有火灾危险的气体的排气。在辊压过程期间，将至少一种催化剂直接输送到行星辊子挤出机中。在辊压过程期间，也将用于影响最终特性的添加剂直接输送到行星辊子挤出机中。
行星辊子的几何结构、在行星辊子挤出机中的压力和温度必须根据反应窗口在继续进行的处理过程中这样匹配，使得能够发生可控制的环聚合。
在一种特别的实施方式中，所述交酯混合物沿行星辊子挤出机的纵向方向穿过行星辊子挤出机的一个部段的多个在纵向方向上的区段。在这些在纵向方向上的区段中这样测量和有针对性地控制在行星辊子挤出机中进行的反应过程，使得能够根据要经由传感器检测的温度值借助加热和/或冷却来调节温度和/或能够经由可控制的排气和/或行星辊子的改变的尺寸来调节压力。根据在行星辊子挤出机中的预期的压力走向，行星辊子在此在其直径方面被这样匹配，使得随着在材料的流动方向上继续进行的处理持续时间，在行星辊子与容器壁之间的间隙选择得更大或更小。
在另一种实施方式中，所述交酯混合物在行星辊子挤出机的周向上穿过行星辊子挤出机的一个部段的多个在周向上的区段。在各个在周向上的区段中，这样测量和有针对性地控制在行星辊子挤出机中进行的反应过程，使得能够根据要经由传感器检测的温度值借助加热和/或冷却来调节温度。对反应过程的控制也可以通过以下方式进行，即，能够根据要经由传感器检测的压力值经由可控制的排气来调节压力。
在输送一种或多种催化剂之后，可以添加颜料和/或填料(例如滑石粉、纤维)作为用于影响最终特性的添加剂。
优选应在临近过程结束时将中和剂直接输送到行星辊子挤出机中。
来自抽吸的具有火灾危险的气体被输送去进行清理或进一步使用。所述防爆区段可以被加载有干燥的惰性气体。也可以施加真空或至少较小的空气压力。因此，***性气体在该空间内的被稀释到其着火极限之下。
在用于实施根据本发明的方法的设备中，具有交酯混合物的至少一个储备容器经由输送管路与行星辊子挤出机连接。行星辊子挤出机被模块化地构造成使得其被划分成多个部段，这些部段分别具有多个环绕中央辊子的行星辊子。在此，在各个部段之间存在中间空间并且在行星辊子与挤出机壳体之间以及在行星辊子与中央辊子之间分别存在有间隙，用于催化剂的至少一个输送部和/或添加剂的至少一个输送部和/或中和剂的至少一个输送部和/或用于具有火灾危险的气体的至少一个排气部可选地通入到所述间隙中。在待处理材料的流动方向上，所述间隙从部段至部段增大。
行星辊子挤出机的至少一个子区域具有防爆区段，从该防爆区段进行具有火灾危险的气体从中间空间和/或间隙中出来的排气。防爆区段覆盖如下区域，具有火灾危险的气体在该区域中产生并且被抽出。
在行星辊子挤出机上和/或中，在每个部段中分别设置有用于获取数据的传感装置。在此，用于检测温度值的传感装置能够实现这样影响行星辊子挤出机中的温度，使得能够借助加热和/或冷却来调节在行星辊子挤出机的部段中的温度。用于检测压力值的传感装置能够实现这样影响行星辊子挤出机中的压力，使得能够借助可控制的气体抽吸和/或可控制的挤出机速度和/或行星辊子的静态可变性和/或交酯混合物的可变计量速度和/或交酯混合物的可变混合比来可变地调节行星辊子挤出机的部段中的压力。
行星辊子挤出机被构造成液体密封的和气密的。所产生的聚丙交酯能从排出开口被取出。
在一种特别的实施方式中，所述部段中的至少一个部段沿行星辊子挤出机的纵向方向被划分成多个在纵向方向上的区段。在每个在纵向方向上的区段中设置用于获取数据的传感装置。用于检测温度值的传感器能够实现这样影响温度，使得能够借助加热和/或冷却调节各个在纵向方向上的区段中的温度。用于检测压力值的传感装置能够实现这样影响压力，使得能够借助可控制的排气和/或行星辊子的静态可变性可变地调节行星辊子挤出机的部段中的压力。
在另一种实施方式中，所述部段中的至少一个部段在行星辊子挤出机的周向上被划分成多个在周向上的区段。在每个在周向上的区段中可以设置用于获取数据的传感装置，其中，用于检测温度值的传感装置能够实现这样影响温度，使得能够借助加热和/或冷却来调节各个在周向上的区段中的温度。另外的用于检测压力值的传感装置能够实现这样影响压力，使得能够借助可控制的排气可变地调节行星辊子挤出机的在周向上的区段中的压力。
防爆区段可以由单独的包封外壳构成。在防爆区段内所有包含的部件(例如加热装置、测量装置或抽吸装置)都应当被实施成防爆的。
重新安排所述方法步骤、协调过程并且相应地使用合适的设备。首次借助在设备上和设备中的不同但关键的位置处的多个合适的传感器来获得所有与过程和质量相关的参数和数据。将这些数据集中处理并且用于控制整个设备。因此，通过灵敏且灵活的控制能够经济地制造可销售的产品。由于设备技术耗费和能耗与迄今为止已知的方法相比非常低，因此能够容易且成本有利地通过倍增设备来实现扩展。
根据本发明，首次能够实现连续地在持续的过程中节能地制造具有精确定义的特性的PLA。通过有针对性地改变过程参数或添加其它材料能够在制造过程期间临时改变特性。通过这样实现的产品灵活性和生产灵活性保证了设备的经济性并且节省了能量。
附图说明
下面借助实施例详细解释本发明。在附图中：
图1示出用于制造PLA的设备；
图2示出行星辊子挤出机；
图3示出示意性的剖面图A-A；
图4示出剖面图B-B。
具体实施方式
所述设备设计用于，借助羟基自由基、臭氧和其他与水相具有不成对键的物质的现场生成和转移来降解在制造PLA时难以降解的有机痕量材料。该设备针对从500至1000吨的年产量被确定尺寸。该从-至的范围(Von-Bis-Spanne)描述了制造不同使用特性的最终产品的可能性。与此相应地确定单组分的尺寸。
图1以侧视图示意性地示出具有用于制造PLA的材料路径和工艺步骤的设备。在图2中以侧视图示出所使用的行星辊子挤出机1的构件和技术组分。图3和图4以剖面图示出行星辊子挤出机的示意性构造。
处理的出发点是属于该设备的两个集成有冷却装置的储备容器24，借助构造成泵的计量装置23将储备容器11中的D-丙交酯和储备容器12中的L-丙交酯引入到该冷却装置中。此外，设置有具有催化剂27的储备容器13，其中，在本示例中，具有催化剂27的一个管路通至具有交酯混合物的储备容器24的下游，并且具有催化剂27的多个管路直接通入到行星辊子挤出机1的不同部段35中。运输路径中的每个输送泵辅助催化剂的混合过程和交酯混合物的均匀化。
为了制造PLA，使用下文也称为PWE的行星辊子挤出机1作为设备的核心，在该行星辊子挤出机中，多个行星辊子3围绕借助驱动装置4驱动的中央辊子2运动。在中央辊子2上设置有用于加热9和用于冷却10或调温的机构，该机构也可以在PWA1的进一步延伸上延续。具有其集成的加热装置9和冷却装置10的中央辊子2的几何尺寸根据所产生的扭转力和摩擦力以及驱动装置4(通常为电马达)的力来配置。由此实现了极好的转速同步。因此，针对所述尺寸，需要50kW至60kW的驱动功率用于驱动中央轴，以便稳定地确保例如200U/min的恒定转速。
中央辊子2的直径在此确定为800mm。这里二十四个行星辊子的直径分别具有100mm的直径。由此使作用表面最大化并且使得在各行星辊子3之间的中间空间17保持小。在中央轴2的齿与行星辊子3的齿之间的间隙32在第一部段中确定为0.1mm，以便提高效率。在其它部段中，所述间隙宽度根据计划的稠度和粘度在0.2至0.5mm之间变化。
集成的加热装置9和冷却装置10与在挤出机壳体29中的热调节器配合作用，以确保在处理过程中能尽可能精细地控制的温度走向。该控制还间接地调节或协调***中的局部压力。温度测量借助数字测量进行直至400℃。所述设备的调温以25-30KW实现加热并且以60-80KW实现冷却。温度高达200℃且压力高达10巴的压水用作调温介质。这确保了加热和冷却设备的高效率和高反应速度。
所述行星辊子挤出机1在所示出的示例中具有三个部段。在环绕的行星辊子3之间存在中间空间17，其中的至少两个中间空间用于借助抽吸泵7将具有火灾危险气体从防爆区段5中排气6。在防爆区段5中(这里是第一部段)，使用大约80-100m3/h的适当确定尺寸的泵来进行排气6。该泵的驱动装置的尺寸被充分地确定为2.0kW。因此，确保了安全的排气和足够的气体稀释。
用于来自储备容器24的待处理交酯混合物的输送管路31直接通入在环绕的辊子3与挤出机壳体29的壁之间的第一中间空间28中。
在中间空间17中也安装有用于获取数据的传感装置16。另外的中间空间17能够实现输送15改变特性的添加剂26(例如催化剂27、中和剂30或特殊填料)以及能够实现受控制地压缩和解压缩PLA。
行星辊子挤出机1的壳体壁具有加热区段和冷却区段，它们可以影响处理过程并且分别提供必要的条件。在中央辊子2的内部同样存在加热区段和冷却区段。行星辊子挤出机1的至少一部分防爆地设有包封外壳14。该区域用干燥的惰性气体覆盖。
重要的是，精确地控制中和剂30的添加，以终止催化剂27的作用。这种在量和正确时刻上敏感的计量决定性地影响最终产品的质量。
沿材料的流动方向25在行星辊子挤出机1的排出开口18的下游设置有用于将PLA进一步运输去进行立即的进一步加工21的泵19或设置有粉碎装置20、例如具有冷却装置用于所谓冷切(Kaltabschlag)的剪切机，即，用于制造随后进行存放22的颗粒。
所有技术设计都考虑到在该方法的流程中在正常运行中会产生高达大约40巴的压力。所有设备部件都以4-5的安全系数针对高达200bar来设计。
工作原理
从每个具有D-丙交酯的储备容器11和具有L-丙交酯的储备容器12中，以定义的比例将D-丙交酯和L-丙交酯引入到储备容器24中并且在那里混合成交酯混合物。混合比例取决于所计划的最终产品。储备容器中的温度水平不允许超过220℃的极限。将储备容器13中的催化剂27的至少一部分在交酯混合物的储备容器24下游提供到交酯混合物的输送管路31中。催化剂27易溶于单体和聚合物中。
从储备容器24中将交酯混合物经由输送管路31转移到行星辊子挤出机1的第一中间空间28中。在该区域中，所有引入的组分在均匀化的意义上被全面混合并且尽可能均匀地分布。入口区域被实施成水密封的或液体密封的。所引入的交酯混合物以稀液状的稠度存在。催化剂的稠度可以是例外。由于催化剂在总体积中的份额小，因此这种偏离的粘度对总质量的总粘度仅具有极不显著的影响。在随后的部分过程中产生可燃气体。因此，这在防爆区段5中进行。借助惰性气体、氮气或CO2的输送来支持防爆。在另一种实施方式中，可以设定低于大气的负压。由此，危险气体被稀释到其不能形成可燃混合物的程度。具有火灾危险的气体经由排气6被吸出并且被输送以便在能量方面进一步使用或清理8。
因为中央辊子2和行星辊子3的轮廓被设计成使得它们也受方向约束地沿流动方向25运输材料，所以PLA始终从一个辊子***通过中间空间17输送到下一个辊子***。
在第一区域中，传动装置***中的齿部设有窄的公差，以便使搅动损失和汲取损失最小化。在各齿部36之间的齿隙优选地根据中央辊子2的直径以约1：1000的比例选择。这样窄地选择的间隙尺寸满足另一个目的。它们实现进料的非常大并且薄的表面。这些能薄膜状地呈现的表面因此能够很容易地受到热影响并且可以很容易被脱气。这些几何上这样紧地确定尺寸的空腔(如辊子与壳体壁之间的第一中间空间)引起交酯混合物在挤出机壳体29的范围内的多个地点处输送到防爆区段5中。因此，已经在该第一部段35中发生强烈的混合和均匀化。
在第一部段亦及随后的部段35中，在设备中产生可燃气体。该可燃气体通过所谓的排气6被安全地导出，所述排气有利地分布在部段35的周向上并且在PWE的壳体中沿纵向延伸分布。附加地，为了确保无危险的运行，至少第一部段35、通常两个部段被实施成防爆的。
在第一部段上连接有另外的部段35。所述另外的部段用于多个不同的目的。为此，在齿部36之间的间隙尺寸根据进料材料的增加的粘度而增大到约1：500的比例。***中的内摩擦程度随着粘度的增加而增加。这不允许导致过热。如果该所产生的摩擦热不是均匀分布的，那么化学反应至少在多个区域中可能以不同速度进行。这种情况是不期望的并且要避免。在这些部段中，所谓的开环过程在约3至15分钟内完成。精确的反应持续时间取决于所使用的催化剂27。所述开环过程是可逆的，也就是说必须有针对性地中断该开环过程。这通过添加结合催化剂27的中和剂30来实现。在部段35中或在各个部段35之间设置有中间空间17作为松弛区段。在所述松弛区段中设有用于获取数据的传感装置16以用于测量温度和压力以及用于冷却装置或加热装置的连接部以及作为添加剂26的输送部15的连接部。
在PWE的该区域中的部段35的数量还取决于添加剂26的类型和它们占总体积的份量。在初次的时候将催化剂27首先精细计量地添加到PWE的第一部段35中。
最后的部段35主要用于协调交酯。在该部段中或在该部段前面的中间空间17中，开环反应结束。产品被稳定化。这主要借助在围绕中间空间17和围绕所述最后的部段35的区段33和34中的冷却装置来实现。在所述最后的部段35的下游设置有计量装置23。该计量装置收集排出的单股挤出物(Einzelstrang)并且将其输送去进行适合的进一步加工21或进行存放22。
中间空间17对于工艺过程的控制和对产品质量的影响也是必要的。在这些地方导出用于控制的过程数据并且添加所期望的附加的材料组分。所述中间空间17用作压缩和解压缩区段。此外，所述中间空间这样结构化和划分，使得所述中间空间的各个部段可以被非常精确地调温。经由过程控制部对调温进行控制。所述控制能够实现以编程的顺序有针对性地加热或冷却各个中间空间部段。
多个轴在行星辊子挤出机1中环绕。其尺寸允许它们用于冷却反应室。同时，多样地结构化的内件延长了反应室中的路径和反应时间。挤压力和剪切力因此显著降低。
为了保证所选择的产品质量，可以彼此成列地使用一个或多个行星辊子挤出机1。借助该技术能够详细选择和设定所有必要的过程参数，例如压缩和解压缩区段的布置结构。借助抽吸泵7对所产生的易爆易燃气体的排气6的精确控制确保了必要的过程可靠性。对行星辊子挤出机1中反应材料的停留时间的控制是最重要的并且是过程关键的。因此，对质量而言关键的是，将停留时间受控地延长到在集成的冷却和调温区段之间的至今常见的停留时间的10到15倍。聚合过程至少在设备的多个子区域中在时间和空间上错开地进行。这些条件利用设备的特殊设计得以满足。过程条件的这种高度灵活的可变性能够首次实现PLA的根据本发明的符合质量要求的制造。
温度和剪切敏感性可以通过合适的多级冷却装置10和许多行星辊子3的更大内部运输面来满足，所述运输面具有较低的特定挤压力和摩擦。基于行星辊子挤出机1中更长的路径以及因此延长的停留时间和明显更大的内表面，能够实现更快且更好地分离残留单体。在PWE中产生在几何上明显更多用于取出残留单体的位置。多种取出可能性能够实现非常温和地取出单体，特别是非常彻底地移除单体。为此，在每个部段和每个区段中设置至少一个排出部。
如果期望，可以将形成的产品立即例如借助泵19输送给进一步的后续工艺。一种可能性在于，借助冷却的剪切机进行粉碎20并且将被切碎的小块输送去存放22。
这种类型的生产确保持续的产品质量和监控。尤其是，合格的连续的温度控制与挤出机上游的预反应器相结合连续地确保高产品质量。行星辊子挤出机1和用于交酯混合物的储备容器24可实施成防爆的，因为所产生的可燃且***性的气体必须合格地被分离并且被导出。由惰性气体(CO2、N2或Ar)构成的保护气罩提高了工艺安全性。
具有所有设置在上游的和设置在下游的构件的整个设备由常见的控制器来控制。该过程控制装置以必要的速度检测所有与过程相关的数据，对它们进行分析并且根据程序控制制造制度的细节。与此对应地，所有控制单元如温度计、压力计、输送泵和阀针对数字控制来设计。所有相关的过程数据都清楚地显示在中央显示器上。过程流程、数据和参数的有利的可视化显示使得易于理解该技术并且提高操作安全性。
利用在此所描述的连续的方法方式显著缩短了在衍生物变化时的转换时间，并且也能够经济地生产出比在分批方法中小得多的批量大小，在所述分批方法中必须已经在储备容器24中添加催化剂。通过其特定的内部几何结构以及内表面增加和多个环绕的行星辊子，延长停留时间并且材料被更温和地处理。
附图标记列表
1 行星辊子挤出机(PWA)
2 中央辊子
3 行星辊子
4 中央辊子的驱动装置
5 防爆区段
6 排气
7 抽吸泵
8 进一步使用气体或清理气体
9 加热中央辊子并且调温
10 冷却中央辊子并且调温
11 D-丙交酯的储备容器
12 L-丙交酯的储备容器
13 催化剂的储备容器
14 包封外壳
15 添加剂的输送
16 用于获取数据的传感装置
17 中间空间
18 排出开口
19 泵
20 带冷却的粉碎(剪切机)
21 进一步加工
22 存放(颗粒)
23 计量装置
24 具有交酯混合物的储备容器
25 材料的流动方向
26 添加剂
27 催化剂
28 辊与壳体壁之间的第一中间空间
29 挤出机壳体
30 中和剂
31 用于交酯混合物的输送管路
32 间隙
33 在纵向方向上的区段
34 在周向上的区段
35 部段
36 齿部

Claims (10)

1.一种借助聚合作用由交酯混合物制造聚丙交酯的方法，在该方法中，将待加工的交酯混合物引入到行星辊子挤出机中、掺入至少一种催化剂并且在结束时取出制成的聚丙交酯，
其特征在于，
使交酯混合物连续地穿过模块化构造的行星辊子挤出机(1)的多个部段(35)，其中，在所述部段(35)中这样测量并且有针对性地控制在行星辊子挤出机(1)中进行的反应过程，使得能够根据要经由传感器检测的温度值借助加热和/或冷却来调节温度，并且能够根据要经由传感器检测的压力值经由可控制的排气和/或可控制的挤出机速度和/或行星辊子的静态可变性和/或交酯混合物的可变计量速度和/或交酯混合物的可变混合比来调节压力，
至少在行星辊子挤出机(1)的部分区域中，在防爆区段(5)中进行具有火灾危险的气体的排气(6)，
将至少一种催化剂(27)在辊压过程期间直接输送到行星辊子挤出机(1)中，
将用于影响最终特性的添加剂(26)在辊压过程期间直接输送到行星辊子挤出机中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述交酯混合物沿行星辊子挤出机(1)的纵向方向穿过行星辊子挤出机(1)的一个部段(35)的多个在纵向方向上的区段(33)，并且在这些在纵向方向上的区段中这样测量并且有针对性地控制在行星辊子挤出机(1)中进行的反应过程，使得能够根据要经由传感器检测的温度值借助加热和/或冷却来调节温度，和/或能够经由可控制的排气(6)和/或行星辊子(3)的改变的尺寸来调节压力。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述交酯混合物在行星辊子挤出机(1)的周向上穿过行星辊子挤出机(1)的一个部段(35)的多个在周向上的区段(34)，并且在这些在周向上的区段(34)中这样测量并且有针对性地控制在行星辊子挤出机(1)中进行的反应过程，使得能够根据要经由传感器检测的温度值借助加热和/或冷却来调节温度，和/或根据要经由传感器检测的压力值经由可控制的排气(6)来调节压力。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在输送所述催化剂(27)之后添加颜料和/或填料作为用于影响最终特性的添加剂(26)。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，将中和剂(30)在临近过程结束时直接输送到行星辊子挤出机(1)中。
6.用于实施根据权利要求1至5中任一项所述的方法的设备，该设备具有下列特征：
具有交酯混合物的至少一个储备容器(24)经由输送管路(31)与行星辊子挤出机(1)连接，
所述行星辊子挤出机(1)模块化地构造成，使得该行星辊子挤出机被划分成多个部段(35)，这些部段分别具有多个环绕中央辊子的行星辊子(3)，其中，在各个部段(35)之间存在中间空间(17)并且在行星辊子(3)与挤出机壳体(29)之间以及在行星辊子(3)与中央辊子(2)之间分别存在间隙(32)，用于催化剂(27)的至少一个输送部和添加剂(26)的至少一个输送部(15)和中和剂(30)的至少一个输送部和用于具有火灾危险的气体的至少一个排气(6)部可选地通入到所述间隙中，
在待处理材料的流动方向(25)上，间隙(32)从部段(35)至部段(35)根据待运输材料的可预期的稠度增大，
行星辊子挤出机(1)的至少一个子区域具有防爆区段(5)，从该防爆区段进行具有火灾危险的气体从中间空间(17)和/或间隙(32)中出来的排气(6)，
在行星辊子挤出机(1)上和/或中的每个部段(35)中分别设置有用于获取数据的传感装置(16)，其中，
用于检测温度值的传感装置能够这样影响在行星辊子挤出机(1)中的温度，使得能够借助加热(9)和/或冷却(19)来调节在行星辊子挤出机(1)的部段(35)中的温度，并且
用于检测压力值的传感装置能够这样影响在行星辊子挤出机(1)中的压力，使得能够借助可控制的气体抽吸和/或可控制的挤出机速度和/或行星辊子(3)的静态可变性和/或交酯混合物的可变计量速度和/或交酯混合物的可变混合比可变地调节在行星辊子挤出机(1)的部段(35)中的压力，
行星辊子挤出机液体密封地并且气密地构造，
所产生的聚丙交酯能从排出开口(18)被取出。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述部段(35)中的至少一个部段在行星辊子挤出机(1)的纵向方向上被划分成多个在纵向方向上的区段(33)，并且在每个在纵向方向上的区段(33)中设置有用于获取数据的传感装置(16)，其中，
用于检测温度值的传感器能够这样影响温度，使得能够借助加热(9)和/或冷却(19)来调节在各个在纵向方向上的区段(33)中的温度，并且
用于检测压力值的传感装置能够这样影响压力，使得能够借助可控制的排气(6)和/或行星辊子(3)的静态可变性来可变地调节在行星辊子挤出机(1)的部段(35)中的压力。
8.根据权利要求6或7所述的设备，其特征在于，所述部段(35)中的至少一个部段在行星辊子挤出机(1)的周向上被划分成多个在周向上的区段(34)，并且在每个在周向上的区段(34)中设置有用于获取数据的传感装置(16)，其中，
用于检测温度值的传感装置能够这样影响温度，使得能够借助加热(9)和/或冷却(19)调节在各个在周向上的区段(34)中的温度，并且
用于检测压力值的传感装置能够这样影响压力，使得能够借助可控制的排气(6)可变地调节在行星辊子挤出机(1)的在周向上的区段(34)中的压力。
9.根据权利要求6或7所述的设备，其特征在于，所述防爆区段(5)由包封外壳(14)构成。
10.根据权利要求6或7所述的设备，其特征在于，在防爆区段(5)内所有包含的部件都被实施成防爆的。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117283852B (zh) * 2023-11-24 2024-02-09 江苏君华特种高分子材料股份有限公司 一种peek挤出机挤出压力检测装置

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19720916A1 (de) * 1997-05-17 1998-11-19 Rust & Mitschke Entex Planetwalzenextruder mit Anlaufring
CN101309935A (zh) * 2006-01-24 2008-11-19 居间胶带聚合物公司 在行星式辊筒挤出机内连续本体聚合
CN201217266Y (zh) * 2008-04-01 2009-04-08 恩太思国际贸易(上海)有限公司 带启动环的行星辊轮挤出机
WO2013159801A1 (de) * 2012-04-26 2013-10-31 Entex Rust & Mitschke Gmbh Planetwalzenextruder mit planetspindeln und anlaufring
CN104040040A (zh) * 2012-05-31 2014-09-10 莫和克工业公司 用于制造膨体连续丝的***和方法
WO2015054576A2 (en) * 2013-10-11 2015-04-16 Intercontinental Great Brands Llc System and method for manufacturing encapsulate compositions
CN107108901A (zh) * 2014-12-22 2017-08-29 普拉克生化公司 成型聚乳酸制品及其制备方法
CN107205422A (zh) * 2015-01-29 2017-09-26 洲际大品牌有限责任公司 用于制备可食用组合物中一种或多种活性成分的传送***的方法
CN107522897A (zh) * 2016-06-16 2017-12-29 恩特克斯拉斯特及米施克有限责任公司 用于旧橡胶的脱硫的起动器

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI99125C (fi) 1993-12-31 1997-10-10 Neste Oy Polylaktidikoostumus
DE19603303C2 (de) 1996-01-25 1999-07-22 Inventa Ag Kontinuierliches Verfahren zur aktivierten anionischen Lactampolymerisation
DE19815303C1 (de) * 1998-04-06 1999-07-15 Battenfeld Extrusionstech Planetwalzenextruder
DE102005007952A1 (de) * 2004-03-04 2005-09-22 Battenfeld Extrusionstechnik Gmbh Walzenteil eines Planetwalzenextruders
AT506040B1 (de) 2007-11-14 2012-03-15 Jungbunzlauer Austria Ag Partikuläre katalysator- und katalysator/stabilisator-systeme zur herstellung hochmolekularer homo- und copolyester von l-, d- oder d,l-milchsäure
KR101326293B1 (ko) * 2008-05-22 2013-11-11 리스트 홀딩 아게 생체고분자 제조방법 및 장치
EP2532711A4 (en) * 2010-02-02 2014-03-26 Kao Corp METHOD FOR PRODUCING A POLYMILIC ACID RESIN COMPOSITION
DE102017005998A1 (de) 2017-06-23 2018-12-27 Entex Rust & Mitschke Gmbh Chemische Prozeßführung für fließfähiges Einsatzgut in einem Planetwalzenextruder
DE102017006638A1 (de) * 2017-07-13 2019-01-17 Entex Rust & Mitschke Gmbh Füllteilmodul in Planetwalzenextruderbauweise
DE102018001412A1 (de) * 2017-12-11 2019-06-13 Entex Rust & Mitschke Gmbh Entgasen beim Extrudieren von Stoffen, vorzugsweise von Kunststoffen

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19720916A1 (de) * 1997-05-17 1998-11-19 Rust & Mitschke Entex Planetwalzenextruder mit Anlaufring
CN101309935A (zh) * 2006-01-24 2008-11-19 居间胶带聚合物公司 在行星式辊筒挤出机内连续本体聚合
CN201217266Y (zh) * 2008-04-01 2009-04-08 恩太思国际贸易(上海)有限公司 带启动环的行星辊轮挤出机
WO2013159801A1 (de) * 2012-04-26 2013-10-31 Entex Rust & Mitschke Gmbh Planetwalzenextruder mit planetspindeln und anlaufring
CN104040040A (zh) * 2012-05-31 2014-09-10 莫和克工业公司 用于制造膨体连续丝的***和方法
WO2015054576A2 (en) * 2013-10-11 2015-04-16 Intercontinental Great Brands Llc System and method for manufacturing encapsulate compositions
CN107108901A (zh) * 2014-12-22 2017-08-29 普拉克生化公司 成型聚乳酸制品及其制备方法
CN107205422A (zh) * 2015-01-29 2017-09-26 洲际大品牌有限责任公司 用于制备可食用组合物中一种或多种活性成分的传送***的方法
CN107522897A (zh) * 2016-06-16 2017-12-29 恩特克斯拉斯特及米施克有限责任公司 用于旧橡胶的脱硫的起动器

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