DE19841376A1 - Verfahren zur Einspeisung von Additiven in einen Polymerschmelzestrom - Google Patents
Verfahren zur Einspeisung von Additiven in einen PolymerschmelzestromInfo
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Abstract
Verfahren zur Einspeisung von Additiven (4) in einen Polymerschmelzestrom (1), bei dem dem Polymerschmelzestrom (1) ein Teilstrom (2) entnommen und dieser Teilstrom (2) mit Additiven (4) vermischt wird und der mit den Additiven (4) vermischte Teilstrom (5) dem Polymerschmelzestrom (1) erneut zugeführt wird. DOLLAR A Bei diesem Verfahren wird der unvermischte Teilstrom (2) vollständig oder in maximal (n-1) weiteren Teilströmen (2a, 2b, 2c) jeweils direkt einem bis maximal (n-1) Pumpenzahnrädern (3a, 3b, 3c) einer Planetenradpumpe (3) mit n Pumpenzahnrädern (3a, 3b, 3c, 3d) zugeführt, die Additive (4) gleichzeitig jeweils unvermischt mindestens einem Pumpenzahnrad (3d) der Planetenradpumpe (3) direkt zugeführt, der mit den Additiven vermischte Teilstrom (5) am Eintritt (3f) der Planetenradpumpe (3) mittig aus der Planetenradpumpe (3) abgeführt und in den Polymerschmelzestrom (1) eingebracht.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Einspeisung von
Additiven in einen Polymerschmelzestrom, bei dem dem
Polymerschmelzestrom ein Teilstrom entnommen und dieser Teilstrom mit
Additiven vermischt wird und der mit den Additiven vermischte Teilstrom
dem Polymerschmelzestrom erneut zugeführt wird.
Die Einspeisung von Additiven in einen Polymerschmelzestrom ist
bekannt. In Chemiefasern/Textilindustrie, 36./88. Jahrgang, Januar
1986, Seiten 24 bis 29, wird ein Verfahren zur Einspeisung von
Additiven in einen Polymerschmelzestrom beschrieben, bei dem einem aus
einem Endreaktor oder Extruder austretenden unmodifizierten
Hauptschmelzestrom ein Teilstrom von ca. 5 bis 10% entnommen und über
einen, mit speziellen Knetelementen ausgerüsteten Zweiwellenextruder
geleitet wird. Mit einem kontinuierlichen Dosiersystem werden geeignete
Additive dem Zweiwellenextruder eingeführt und homogen in der Schmelze
eingearbeitet. Anschließend wird die mit Additiven beladene Schmelze
wieder in den Hauptschmelzestrom rückvermischt, wobei eine gleichmäßige
Verteilung der Additive durch statische Mischelemente erreicht wird.
In der DE-PS 40 39 857 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
direkten, kontinuierlichen Modifizierung von Polymerschmelzen
beschrieben. Dabei wird einem Hauptschmelzestrom ein wahlweise zu
modifizierender Teilschmelzestrom entnommen und in einen
Doppelwellenextruder geleitet. Die Additive gelangen über eine
Förderpumpe in den Doppelwellenextruder. Der modifizierte
Teilschmelzestrom wird anschließend dem Hauptschmelzestrom wieder
zugeführt.
In der EP-B-0 532 988 wird ein Verfahren zur Herstellung statistischer
Copolyester beschrieben. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist
es dabei vorgesehen, daß ein Polyester (B) und 10 bis 50 Gew.-% eines
Polyesters (A) einem Mischextruder zugeführt werden, und das Extrudat
anschließend in einem statischen Mischer mit den restlichen
90 bis 50 Gew.-% des Polyesters (A) vermischt wird.
Aus Franz Fourné, Synthetische Fasern, Seiten 316 bis 318, ist es
bekannt, Planetenradspinnpumpen zum Transport von Polymerschmelzen
einzusetzen. Diese Planetenradpumpen besitzen in der Regel 3 bis 8
Pumpenzahnräder, die in einer Ebene um ein Planetenzahnrad, das als
Antrieb dient, angeordnet sind. Der einzige Schmelzeeintritt liegt in
Form eines Strömungskanals in der Mitte und jeder der n-Ausgänge in je
einem Zahnradzwickel.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Einspeisung
von Additiven in einen Polymerschmelzestrom zu schaffen, bei dem
bereits eine homogene Vormischung von Additiven und einem Teil der
Polymerschmelze erreicht wird. Dies soll auch dann sichergestellt sein,
wenn die Additive andere rheologische Eigenschaften als die
Polymerschmelze aufweisen.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der
unvermischte Teilstrom vollständig oder in maximal (n-1) weiteren
Teilströmen jeweils direkt einem bis maximal (n-1) Pumpenzahnrädern,
einer Planetenradpumpe mit n Pumpenzahnrädern zugeführt wird, die
Additive gleichzeitig jeweils unvermischt mindestens einem
Pumpenzahnrad der Planetenradpumpe direkt zugeführt werden, der mit den
Additiven vermischte Teilstrom am Eintritt der Planetenradpumpe mittig
aus der Planetenradpumpe abgeführt und in den Polymerschmelzestrom
eingebracht wird. Als Polymere werden dabei beispielsweise Polyester,
Polyamide, Polyurethane oder Polyolefine eingesetzt. Als Additive
kommen beispielsweise Wärme- und UV-Stabilisatoren, Gleitmittel,
Mischpolymere oder Farbkonzentrate zum Einsatz. n liegt im Bereich von
2 bis 10. Die Menge des Teilstroms umfaßt in der Regel 2 bis 10% vom
Polymerschmelzestrom. Der mit den Additiven vermischte Teilstrom wird
am Eintritt der Planetenradpumpe abgeführt, die Planetenradpumpe wird
somit entgegen der sonst üblichen Strömungsrichtung von den Austritten
zum Eintritt hin betrieben. Es hat sich in überraschender Weise
gezeigt, daß die Additive homogen am Austritt der Planetenradpumpe mit
dem Teilstrom des Polymerschmelzestroms gut vermischt werden. Dabei ist
es möglich, verschiedene Additive den Pumpenzahnrädern der
Planetenradpumpe zuzuführen und in den aufgeteilten Teilstrom des
Polymerschmelzestroms homogen einzubringen. Dies ist auch dann in
vorteilhafter Weise möglich, wenn zwischen den Additiven untereinander
oder zwischen den Additiven einerseits und der Polymerschmelze
andererseits große Unterschiede in den rheologischen Eigenschaften
bestehen. Der mit den Additiven vermischte Teilstrom wird anschließend
in den Polymerschmelzestrom zurückgeführt. Dieser kann danach in
besonders vorteilhafter Weise durch einen statischen Mischer geleitet
werden. Die homogen mit dem Teilstrom vermischten Additive werden
relativ schnell im Polymerschmelzestrom homogen verteilt, was durch die
vorteilhafte Vormischung von Additiven und dem Teilstrom des
Polymerschmelzestroms erreicht wird. Aufgrund dieser Vormischung ist es
auch in vorteilhafter Weise möglich, die Mischstrecke des
gegebenenfalls angeordneten statischen Mischers relativ kurz zu wählen.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß n
3 bis 8 beträgt. Dadurch läßt sich die homogene Vermischung in
besonders vorteilhafter Weise auch dann realisieren, wenn mehrere
Additive zum Einsatz kommen, wobei der konstruktive Aufwand relativ
gering ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der
mit den Additiven vermischte Teilstrom nach dem Austritt aus der
Planetenradpumpe durch einen statischen Mischer geleitet und danach in
den Polymerschmelzestrom eingebracht. Durch diese Maßnahme wird die
homogene Vermischung auf relativ einfache Weise verstärkt, was sich
vorteilhaft auf das homogene Einbringen in den Polymerschmelzestrom
auswirkt.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist
vorgesehen, daß die gleichzeitig unvermischt mindestens einem
Pumpenzahnrad zugeführten Additive in der Planetenradpumpe dem Eintritt
zentrisch zugeführt werden. Die homogene Vermischung erfolgt auf diese
Weise relativ schnell auf kurzer Strecke.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung (Figur) näher und
beispielhaft erläutert.
Figur zeigt ein vereinfachtes, schematisches Verfahrensfließbild des
Verfahrens zur Einspeisung von Additiven in einen Polymerschmelzestrom.
In Figur ist das Verfahren zur Einspeisung von Additiven (4) in einen
Polymerschmelzestrom (1) vereinfacht schematisch dargestellt. Dem
Polymerschmelzestrom (1) wird ein Teilstrom (2) entnommen und in drei
weitere Teilströme (2a, 2b, 2c) aufgeteilt. Jeder weitere Teilstrom
(2a, 2b, 2c) wird jeweils einem Pumpenzahnrad (3a, 3b, 3c) einer
Planetenradpumpe (3) zugeführt. Die Planetenradpumpe (3) weist vier
Pumpenzahnräder (3a, 3b, 3c, 3d) auf. Die Additive (4) werden dem einen
Pumpenzahnrad (3d) zugeführt. In der Planetenradpumpe (3) kommt es zu
einer homogenen Vormischung der Additive (4) mit dem auftgeteilten
Teilstrom (2). Der mit den Additiven vermischte Teilstrom (5) wird am
Eintritt (3f) der Planetenradpumpe (3) mittig aus der Planetenradpumpe
(3) abgeführt und in den Polymerschmelzestrom (1) eingebracht. Vor dem
Einbringen des mit den Additiven vermischten Teilstroms (5) in den
Polymerschmelzestrom (1), wird dieser mit den Additiven vermischte
Teilstrom (5) durch einen statischen Mischer (6) geleitet, was sich
zusätzlich vorteilhaft auf die homogene Vormischung auswirkt. Das
Einbringen des mit den Additiven (4) vermischten Teilstroms (5) in den
Polymerschmelzestrom (1) erfolgt über eine Düse (7). Weitere statische
Mischer (8) verstärken die homogene Einmischung des mit den Additiven
vermischten Teilstroms (5) in den Polymerschmelzestrom (1).
Nach einer Variante des Verfahrens ist es möglich, verschiedene
Additive (4) zwei Pumpenzahnrädern (3c, 3d) zuzuführen und den
Teilstrom (2) nur in zwei weitere Teilströme (2a, 2b) aufzuteilen. Der
aufgeteilte Teilstrom (2) kann dabei gleichzeitig vorteilhaft mit zwei
verschiedenen Additiven (4) homogen vermischt werden (nicht
dargestellt).
Claims (4)
1. Verfahren zur Einspeisung von Additiven (4) in einen
Polymerschmelzestrom (1), bei dem dem Polymerschmelzestrom (1) ein
Teilstrom (2) entnommen und dieser Teilstrom (2) mit Additiven (4)
vermischt wird und der mit den Additiven (4) vermischte Teilstrom
(5) dem Polymerschmelzestrom (1) erneut zugeführt wird, dadurch
gekennzeichnet, daß der unvermischte Teilstrom (2) vollständig
oder in maximal (n-1) weiteren Teilströmen (2a, 2b, 2c) jeweils
direkt einem bis maximal (n-1) Pumpenzahnrädern (3a, 3b, 3c) einer
Planetenradpumpe (3) mit n Pumpenzahnrädern (3a, 3b, 3c, 3d)
zugeführt wird, die Additive (4) gleichzeitig jeweils unvermischt
mindestens einem Pumpenzahnrad (3d) der Planetenradpumpe (3)
direkt zugeführt werden, der mit den Additiven vermischte
Teilstrom (5) am Eintritt (3f) der Planetenradpumpe (3) mittig aus
der Planetenradpumpe (3) abgeführt und in den Polymerschmelzestrom
(1) eingebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß n 3 bis 8
beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der mit den Additiven (4) vermischte Teilstrom (5) nach dem
Austritt aus der Planetenradpumpe (3) durch einen statischen
Mischer (6) geleitet und danach in den Polymerschmelzestrom (1)
eingebracht wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die gleichzeitig unvermischt mindestens einem
Pumpenzahnrad (3d) zugeführten Additive (4) in der
Planetenradpumpe (3) dem Eintritt (3f) zentrisch zugeführt werden.
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