DE3433830C2 - Verfahren und Rotations-Verarbeitungsvorrichtung zur Verarbeitung von viskosen und viskoseelastischen flüssigen Materialien - Google Patents
Verfahren und Rotations-Verarbeitungsvorrichtung zur Verarbeitung von viskosen und viskoseelastischen flüssigen MaterialienInfo
- Publication number
- DE3433830C2 DE3433830C2 DE3433830A DE3433830A DE3433830C2 DE 3433830 C2 DE3433830 C2 DE 3433830C2 DE 3433830 A DE3433830 A DE 3433830A DE 3433830 A DE3433830 A DE 3433830A DE 3433830 C2 DE3433830 C2 DE 3433830C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- volatilization
- processing
- channel
- stage
- channel space
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B7/00—Mixing; Kneading
- B29B7/80—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29B7/84—Venting or degassing ; Removing liquids, e.g. by evaporating components
- B29B7/845—Venting, degassing or removing evaporated components in devices with rotary stirrers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
- B01F27/27—Mixers with stator-rotor systems, e.g. with intermeshing teeth or cylinders or having orifices
- B01F27/272—Mixers with stator-rotor systems, e.g. with intermeshing teeth or cylinders or having orifices with means for moving the materials to be mixed axially between the surfaces of the rotor and the stator, e.g. the stator rotor system formed by conical or cylindrical surfaces
- B01F27/2721—Mixers with stator-rotor systems, e.g. with intermeshing teeth or cylinders or having orifices with means for moving the materials to be mixed axially between the surfaces of the rotor and the stator, e.g. the stator rotor system formed by conical or cylindrical surfaces provided with intermeshing elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
- B01F27/27—Mixers with stator-rotor systems, e.g. with intermeshing teeth or cylinders or having orifices
- B01F27/272—Mixers with stator-rotor systems, e.g. with intermeshing teeth or cylinders or having orifices with means for moving the materials to be mixed axially between the surfaces of the rotor and the stator, e.g. the stator rotor system formed by conical or cylindrical surfaces
- B01F27/2722—Mixers with stator-rotor systems, e.g. with intermeshing teeth or cylinders or having orifices with means for moving the materials to be mixed axially between the surfaces of the rotor and the stator, e.g. the stator rotor system formed by conical or cylindrical surfaces provided with ribs, ridges or grooves on one surface
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B13/00—Conditioning or physical treatment of the material to be shaped
- B29B13/02—Conditioning or physical treatment of the material to be shaped by heating
- B29B13/022—Melting the material to be shaped
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
- B29C48/465—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using rollers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
- B29C48/50—Details of extruders
- B29C48/76—Venting, drying means; Degassing means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
- Extraction Or Liquid Replacement (AREA)
- Degasification And Air Bubble Elimination (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung hat
Verfahren
und eine Rotations-Verarbeitungsvorrichtung
zur Verarbeitung von
Viskosen und viskoseelastischen flüssigen Materialien nach
Patentanspruch 1, 4 bzw. 8 zum Gegenstand.
Rotations-Verarbeitungsvorrichtungen sind im Stand der
Technik bekannt. Einzelheiten dieser Vorrichtungen sind
folgenden Druckschriften zu entnehmen: US-PS 4 142 805;
4 194 841; 4 207 004; 4 213 709; 4 227 816; 4 255 059;
4 289 319; 4 300 842 (entsprechend DE 29 47 991 A1); 4 329 065; 4 389 119 (entsprechend DE 33 00 147 A1); 4 402 616;
4 411 532 (entsprechend DE 33 00 116 A1); 4 413 913; 4 421 412.
Wesentliche Elemente des grundlegenden individuellen Verarbeitungs-Ablaufes
von Rotations-Verarbeitungsvorrichtungen,
welche in den vorstehend genannten Patentschriften offenbart
sind, weisen ein rotierendes Element auf, welches
zumindest mit einem Verarbeitungskanal versehen ist und ein
stationäres Element, welches eine konzentrische Abdeckfläche
schafft, die so angeordnet ist, daß sie mit dem Kanal
einen geschlossenen Verarbeitungskanalraum bildet. Das
stationäre Element hat eine Einlaßöffnung, um dem Kanalraum
Material zuzuführen und eine Auslaßöffnung, um Material aus
dem Kanalraum herauszubringen. Ein Bauteil, welches eine
Abschlußwandfläche zum Blockieren und Sammeln des Materials
bildet, ist an dem stationären Element befestigt und nahe
der Auslaßöffnung angeordnet. Die Abschlußwandfläche ist
geeignet, die Bewegungen des Materials, welches dem Kanalraum
zugeführt wird, zu blockieren und mit den beweglichen
Kanalwänden zusammenzuwirken, um eine Relativbewegung zwischen
dem blockierten Material und den bewegten Kanalwänden
zu schaffen. Dieses Zusammenwirken führt dazu, daß das
Material, welches in Kontakt mit den beweglichen Wänden
steht, nach vorne zu der Abschlußwandfläche geschleppt
wird, um gesammelt und/oder kontrolliert verarbeitet
und/oder ausgebracht zu werden.
Wie die vorstehend genannten Patentschriften offenbaren,
bieten die Verarbeitungskanalräume ein höchst anpassungsfähiges
Verarbeitungsvermögen. Die Kanalräume sind geeignet,
unter anderem solche Verfahrensschritte, wie Mischen,
Pressen, Pumpen, Befreien des Materials von flüchtigen
Bestandteilen, Homogenisieren sowie das Einbringen von
Zusatzstoffen bzw. das Ausbringen von Bestandteilen des
Materials, welches in dem Kanalraum verarbeitet wird, zu
leisten.
Die US-Patentschriften 4 227 816; 4 213 709; 4 389 119;
4 402 616 und 4 411 532 beziehen sich auf Mehrstufen-Rotations-
Verarbeitungsvorrichtungen, welche eine Vielzahl von
Verarbeitungsstufen beinhalten, wobei jede einen oder mehrere
Verarbeitungskanalräume aufweist. Material-Übertragungskanalräume
oder -Nuten sind in der Abdeckfläche des
stationären Elements ausgebildet und vorgesehen, um das
Material von einem Kanalraum (oder Kanalräumen) von einer
Stufe zu einem Kanalraum (oder Kanalräumen) einer anderen
Stufe zu transportieren.
US-PS 4 329 065 und 4 413 913 beziehen sich auf eine entsprechende
Vorrichtung und ein Verfahren zum Befreien des
Materials von flüchtigen Bestandteilen. Entsprechend den
darin offenbarten Vorrichtungen und Verfahren wird Material
den Verarbeitungskanalräumen zugeführt und in der Nähe der
Einlaßöffnung wird das Material bei einem Verteil-Element
gesammelt, wobei ein Druckaufbau entsteht und wird als
dünner Film auf die Seiten der rotierenden Kanalraumwände
verteilt. Hinter dem Verteilungselement ist ein Freiraum
geschaffen, und eine Vakuumquelle ist vorgesehen, die mit
dem Freiraum in Verbindung steht, so daß flüchtige Materialien
von den Oberflächen der dünnen Filme, die durch den
Freiraum transportiert werden, abgezogen werden können. Die
Filme können an ausgewählten Positionen über dem Umfang des
Kanalraums erneut auf die Kanalraumwände verteilt werden,
um mehr als einen Freiraum zu schaffen, wo die erneuten
Oberflächen des neu verteilten Films dem Vakuum ausgesetzt
werden können. Die dünnen Filme werden vorwärts durch den
Kanalraum zu der materialsammelnden Abschlußwandfläche gefördert,
wo die Filme von den Wänden geschabt werden,
gesammelt und zum Ausbringen gepreßt werden. Für gewöhnlich
wird das Material in einen weiteren Verflüchtigungs-Kanalraum
ausgebracht, wo es wiederum an die Wände verteilt und
einem Vakuum ausgesetzt wird, und zwar in der vorstehend
beschriebenen Weise, um den gewünschten Grad des Befreiens
von flüchtigen Materialien zu erreichen.
Eine wirkungsvolle Befreiung der flüchtigen Bestandteile
aus dem Material wird durch das Verfahren und die Vorrichtung
erreicht, die durch die oben genannten Druckschriften
US-PS 4 329 065 und 4 413 913 offenbart sind. Der
Massenübertragungs-Mechanismus, welcher in den genannten
Patentschriften verwendet wird, beinhaltet zuerst die Diffusion
der flüchtigen Bestandteile aus den Filmoberflächen
während es dem Vakuum ausgesetzt ist, oder zu der inerten
Atmosphäre in dem Freiraum. Andererseits ist die Diffusionsrate
der flüchtigen Bestandteile von der Filmoberfläche
- oder die Effizienz der Massenübertragung der
flüchtigen Bestandteile - von solchen Faktoren abhängig und
beeinflußt wie der Diffusionsfähigkeit der flüchtigen Bestandteile,
der Filmdicke und der Aufenthaltszeit im
Vakuum. Dünne Schichten von flüchtigen Materialien mit
niedriger Viskosität ergeben eine besonders wirkungsvolle
Massenübertragung von flüchtigen Bestandteilen von der
Oberfläche der Schichten. Die Massenübertragungs-Effizienz
nimmt jedoch ab, wenn die effektive Diffusionsfähigkeit des
Materials abnimmt, wie dies normalerweise bei Materialien
mit hoher Viskosität der Fall ist. Zusätzlich begrenzt die
Schwierigkeit, kontinuierliche dünne Filme mit hoch viskoelastischer
Materialien bei hohen Geschwindigkeiten zu
bilden, weiterhin die Massenübertragungs-Effizienz. Diese
reduzierte Massenübertragungs-Effizienz mit hochviskosen,
viskoelastischen Materialien kann zu größeren Anforderungen
an die Anlagen führen, um den gewünschten Grad der Entfernung
von flüchtigen Bestandteilen zu erreichen, bei den
hohen Durchsatzraten, die für kommerzielle Anwendungen
gefordert werden.
Diese Erfindung ist darauf gerichtet, neue verbesserte
Rotations-Verarbeitungsvorrichtungen und Verflüchtigungsverfahren
zu schaffen, welche spezielle Vorteile in Bezug
auf die erhöhte Verflüchtigungs-Effizienz, eine
gesteigerte Qualität des Produkts und eine besonders wirkungsvolle
gesamte Verarbeitungs-Leistungscharakteristik aufweisen.
Die neuen Rotations-Verarbeitungsvorrichtungen und Verflüchtigungsverfahren
gemäß der vorliegenden Erfindung
beinhalten eine Verflüchtigungsstufe, welche ein rotierendes
Element aufweist, das zumindest zwei ringförmige
Kanäle trägt, sowie ein stationäres Element, das eine konzentrische
Abdeckfläche ergibt, die derart mit den Kanälen
zusammenwirkt, daß sich zumindest ein erster und letzterer
geschlossener Verflüchtigungs-Kanalraum ergibt. Der
erste Verflüchtigungs-Kanalraum der Stufe weist eine Einlaßöffnung
auf, welche mit dem stationären Element verbunden
ist, um zu verarbeitendes Material der Stufe zuzuführen.
Der letzte Verflüchtigungs-Kanalraum der Stufe hat einen
Auslaß, welcher mit dem stationären Element zum Ausbringen
des verarbeitenden Materials aus der Stufe verbunden ist.
Jeder Verflüchtigungs-Kanalraum der Stufe beinhaltet ein
Blockierelement, welches mit dem stationären Element
verbunden ist und welches eine Abschlußwandfläche für den
Kanalraum ergibt. Die Blockierelemente sind so gestaltet
und angeordnet, daß Material, welches den Kanalräumen der
Verflüchtigungsstufe zugeführt wird, durch die rotierenden
Kanalraumwände vorwärts zu den Abschlußwandflächen bewegt
wird, wo das vorwärts geförderte Material blockiert wird
und das blockierte Material für das Ausbringen aus dem
Kanalraum gesammelt wird. Eine oder mehrere Übertragungsnuten
sind in der Abdeckfläche des stationären Elementes
gebildet und nahe dem Ende der Abschlußwandfläche positioniert.
Die Transportnuten sind so angeordnet, daß sie die
benachbarten Verflüchtigungskanäle verbinden, so daß das
Material, das in einem Kanalraum blockiert und gesammelt
wird zu einem benachbarten Verflüchtigungs-Kanalraum gefördert
werden kann. Zusätzlich kann die Verflüchtigungsstufe
eine Vakuumquelle enthalten, die gestaltet angeordnet
ist, um mit den Verflüchtigungskanälen betrieben
zu werden.
Die neuen Rotations-Verarbeitungsvorrichtungen und Verflüchtigungsverfahren
gemäß der vorliegenden Erfindung
beinhalten verbesserte Verflüchtigungsstufen, welche ausgelegt
sind, um eine Verflüchtigung durch einen Mechanismus
zu erreichen, der drei Schritte beinhaltet:
1. Die Entstehung von Blasen von flüchtigem Material innerhalb
des verarbeiteten Materials, 2. Wachsen der Blasen, 3.
Das Zerreißen der Blasen. Dieser Mechanismus erfordert
nicht das Verteilen des Materials auf den Kanalraumwänden
als dünne Schichten, ergibt aber nichtsdestoweniger eine
extreme Massenübertragungs-Effizienz von flüchtigen Bestandteilen
aus dem verarbeiteten Material, eingeschlossen
viskose, viskoelastische Materialien. Dieser Mechanismus
wird im wesentlichen erreicht durch eine individuelle Integration
von Merkmalen, welche die Kontrolle des verarbeiteten
Volumens, welches in den Verflüchtigungsstufen-Kanalräumen
zur Verfügung steht, beinhaltet sowie die Kontrolle
des zur Verfügung stehenden Übertragungsvolumens in den
Übertragungsnuten, welche die Kanalräume der Stufe verbinden.
Die integrierte Kontrolle dieser Merkmale ergibt eine
Verflüchtigungsstufen-Anordnung, welche mit der Verarbeitungsgeschwindigkeit,
der Größe des Vakuums und den Merkmalen
des verarbeiteten Materials koordiniert werden kann.
Diese Koordination ergibt eine besonders wirkungsvolle und
dynamische Schaum-Verflüchtigungswirkung, in welchem Material,
das jedem teilweise gefüllten Verflüchtigungs-Kanalraum
zugeführt wird, unmittelbar eine wesentliche Expansion
im Volumen und in der Schäumung erfährt, welche durch
extrem schnelle Blasenbildung und Blasenwachstum verursacht
wird und zwar am oder sehr nahe an dem Einführungspunkt.
Einige dieser Blasen können unmittelbar nach der Bildung
zerreißen und die flüchtigen Bestandteile werden aus dem
Material freigesetzt und durch das Vakuum abgezogen.
Die Entstehung, das Wachsen und das Zerreißen der Blasen
sowie der Abzug der freigesetzten flüchtigen Bestandteile
setzt sich fort, wenn das Material vorwärts durch den
Kanalraum in Form eines im wesentlichen kontinuierlichen
Stranges oder als diskontinuierlichen Materialklumpens
vorwärts gefördert wird. Das Material wird dann an der
Abschlußwand gesammelt, um aus dem Kanalraum ausgebracht zu
werden. Im Betrieb wird das Material durch jeden Kanalraum
im wesentlichen in Art einer "Pfropfströmung" (plug-flow,
eine Strömung ohne wesentliche Scherbeanspruchung und
Druckunterschied) gefördert, d. h. als direktes Ergebnis
der Koordination, die vorstehend beschrieben wurde, und es
gibt keine wesentliche innere Scher- oder Druckbeanspruchung
des Materials während seines Durchlaufes durch den
Kanalraum unter dem Vakuum. Dieser Pfropf-Strömungs-Durchlauf
ergibt Zeitperioden, während denen Blasenentstehung und
-wachstum frei auftritt, wobei das Abtrennen von flüchtigen
Bestandteilen sich fortsetzt. Wenn das Material weiter
vorwärts befördert wird, tritt eine fortgesetzte Expansion
und/oder Schäumung des verarbeiteten Materials auf. Eine
oder mehrere Scher-Zonen sind vorgesehen innerhalb der
Verflüchtigungsstufe, wo eine Scherwirkung erzeugt wird,
welche das Zerreißen der Blasen in dem Material fördert.
Innerhalb der Scherzone oder den Scherzonen entsteht jedoch
keine wesentliche Erhöhung des Drucks in dem Material und
die Wiederauflösung der Blasen aus flüchtigen Materialien
in das Material ist wirkungsvoll verhindert, wodurch sich
eine hohe Effektivität der Schaumverflüchtigung von Materialien,
inklusive hochviskoser, viskoelastischer Materialien
ergibt. Das Vorhandensein nicht-druckerzeugender Scherzonen
stellt eine Verarbeitung hochviskoser oder viskoelastischer
Materialien sicher. Näheres hierzu ist unter anderem in
den Fig. 7 und 8 dargestellt.
Die Details, die sich auf die neue Rotations-Verarbeitungsvorrichtung
und auf das Verflüchtigungsverfahren gemäß
der vorliegenden Erfindung beziehen, sowie die Vorteile,
die sich aus diesen Verarbeitungsvorrichtungen und -Verfahren
ergeben, ergeben sich aus der detailierten Beschreibung
von bevorzugten Ausführungsformen, in Verbindung
mit der Zeichnung.
Darin zeigt:
Fig. 1 einen vereinfachten Querschnitt einer Rotations-Verarbeitungsvorrichtung
der Erfindung, welche eine neue Verflüchtigungsstufe
enthält;
Fig. 2 einen vereinfachten Querschnitt eines ersten Verflüchtigungs-Kanalraums
der Rotations-Verarbeitungsvorrichtung von
Fig. 1 entlang der Linie II-II der Fig. 1;
Fig. 3 einen vereinfachten Querschnitt eines letzten Verflüchtigungs-Kanalraums
einer Rotations-Verarbeitungsvorrichtung
gemäß Fig. 1 entlang der Linie III-III der Fig. 1;
Fig. 4 eine vereinfachte schematische Ansicht der Verbindung der
Verflüchtigungs-Kanalräume der Rotations-Verarbeitungsvorrichtung
von Fig. 1 mittels einer Übertragungsnut, wobei
größere Pfeile die Flußrichtung des Materials von einem
Kanalraum zum anderen anzeigen und kleinere Pfeile die
Rückzirkulation von Material in der nicht unter Druck stehenden
Scherzone;
Fig. 5a einen vereinfachten Querschnitt eines Teiles eines ersten
Verflüchtigungs-Kanalraums gemäß der vorliegenden Erfindung,
der im wesentlichen mit dem Kanalraum von Fig. 2
identisch ist, aber alternative Verarbeitungselemente
zeigt, welche in dem Kanalraum vorgesehen sind;
Fig. 5b eine vereinfachte schematische Ansicht des Kanalraums von
Fig. 5a, wobei größere Pfeile die Flußrichtung des Materials
in dem Kanalraum zeigen und kleinere Pfeile die
Rückzirkulation von Material innerhalb der nicht unter
Druck stehenden Scherzonen zeigen;
Fig. 6a einen vereinfachten Querschnitt eines Teils eines ersten
Verflüchtigungs-Kanalraums gemäß der vorliegenden Erfindung,
der im wesentlichen mit dem Kanalraum von Fig. 2 und
5a identisch ist, aber ein alternatives Verfahrenselement
zeigt, das in dem Kanalraum vorgesehen ist;
Fig. 6b einen vereinfachten Querschnitt des Kanalraums von Fig. 6,
der weiterhin das alternative Verfahrenselement von Fig. 6
darstellt;
Fig. 7 bis 10 graphische Darstellungen der Daten, die während des Betriebs
einer Rotations-Verarbeitungsvorrichtung gemäß der
Erfindung aufgenommen wurden;
Fig. 11 einen vereinfachten Querschnitt einer Mehrstufen-Rotations-Verarbeitungsvorrichtung
gemäß der Erfindung, welcher eine
Anordnung von Verarbeitungskanalräumen zeigt, welche eine
Zuführstufe, die neuen Verflüchtigungsstufen, eine
Mischstufe, eine Homogenisierungsstufe und eine Pumpstufe
ergeben;
Fig. 12 eine vereinfachte schematische Darstellung der Verbindung
der Kanalräume von Fig. 11 mittels Übertragungsnuten, mit
größeren Pfeilen, welche die Flußrichtung des Materials von
einem Kanalraum zum anderen darstellen, und mit kleineren Pfeilen,
welche die Rückzirkulation des Materials in den nicht
unter Druck stehenden Scherzonen zeigen;
Fig. 13 einen vereinfachten Querschnitt eines Zuführkanalraums der
Fig. 11 entlang der Linie XIII-XIII der Fig. 11;
Fig. 14 einen vereinfachten Querschnitt eines ersten Verflüchtigungs-Kanalraums
gemäß Fig. 11 entlang der Linie XIV-XIV
der Fig. 11.
Fig. 15 einen vereinfachten Querschnitt eines Zwischen-Verflüchtigungs-Kanalraums
von Fig. 11 entlang der Linie XV-XV der
Fig. 11;
Fig. 16 einen vereinfachten Querschnitt eines letzten Verflüchtigungs-Kanalraums
gemäß Fig. 11 entlang der Linie XVI-XVI
von Fig. 11;
Fig. 17 einen vereinfachten Querschnitt eines Mischkanalraums gemäß
Fig. 11 entlang der Linie XVII-XVII der Fig. 11;
Fig. 18 einen vereinfachten Querschnitt seines letzten Verflüchtigungskanalraums
einer letzten Verflüchtigungsstufe von Fig. 11
entlang der Linie XVIII.-XVIII. der Fig. 11;
Fig. 19 einen vereinfachten Querschnitt eines Homogenisierungskanalraums
gemäß Fig. 11 entlang der Linie XIX-XIX von Fig. 11;
Fig. 20 ein vereinfachter Querschnitt eines Pump-Kanalraums gemäß Fig. 11
entlang der Linie XX-XX von Fig. 11;
Fig. 21 eine vereinfachte schematische Ansicht eines Teils der
Abdeckfläche, welche die Verflüchtigungsstufe umschließt,
die eine alternative Anordnung einer Einlaßöffnung zu der
Stufe mit Pfeilen, welche die Bewegung des Materials in der
Stufe kennzeichnen, zeigt;
Fig. 22 ein vereinfachter Querschnitt der Abdeckfläche von Fig. 21,
welche einen ersten Verflüchtigungs-Kanalraum umgibt, mit
größeren Pfeilen, welche die Bewegung von Material in dem
Kanalraum anzeigen;
Fig. 23 einen vereinfachten Querschnitt einer ersten Verflüchtigungsstufe,
welcher eine alternative Anordnung einer Einlaßöffnung
in die Verflüchtigungsstufe zeigt, mit Pfeilen,
welche die Bewegung des Materials in der Stufe anzeigen.
Wie sich aus Fig. 1 ergibt, weist die neue erfindungsgemäße
Verflüchtigungsstufe ein rotierendes Element auf, welches
einen Rotor 12 aufweist, der auf eine Antriebswelle 14 zur
Rotation innerhalb eines stationären Elementes montiert
ist, welches ein Gehäuse 16 aufweist. Der Rotor 12 trägt
zumindest zwei ringförmige Verflüchtigung-Kanäle 23 und
27, welche jeweils entsprechende gegenüberliegende Seitenwände
23a und 27a haben, und die sich von der Rotoroberfläche
20 aus nach innen erstrecken und jeweils eine entsprechende
Grundfläche 23b und 27b haben, die im wesentlichen
parallel zur Rotoroberfläche ist. Einrichtungen zum
Drehen des Rotors 12 sind mit dem Buchstaben M bezeichnet,
da solche Einrichtungen von jedem geeigneten Typ sein
können, der für gewöhnlich verwendet wird, um Extruder oder
ähnliche Vorrichtungen zum Verarbeiten von viskosen oder
plastifizierbaren Materialien anzutreiben und im Stand der
Technik wohl bekannt ist. Das Gehäuse 16 des Elementes ergibt
eine konzentrische Abdeckfläche 18, die so umgestaltet ist,
daß sie mit der Oberfläche 20 des Rotors 12 zusammenwirkt um
mit den Kanälen 23 und 27 geschlossene Verflüchtigungs-Kanalräume
24 und 28 zu schaffen, die entsprechend dargestellten
ersten und letzten Verflüchtigungs-Kanalräume der
Stufe. Die Vakuumquelle zum Aufrechterhalten eines Vakuums
in der Verflüchtigungsstufe ist als V bezeichnet. Geeignete
Quellen beinhaltet jene des Typs, die verwendet werden, um
ein Vakuum in Verflüchtigungs-Vorrichtungen zu erzeugen,
wie in den Verflüchtigungs-Abschnitten von Schneckenextrudern
und Rotations-Verarbeitungsvorrichtungen wie jenen, die in
den vorgenannten US-PS 4 329 065 und 4 413 913 beschrieben
sind. Dichteinrichtungen 78 (Fig. 1) sind zwischen der Oberfläche
20 des Rotors 12 und der Abdeckfläche 18 des Gehäuses 16
an der axialen Peripherie der Verflüchtigungsstufe vorgesehen,
um dazu beizutragen, das Vakuum in der Stufe aufrecht
zu erhalten.
Wie nachfolgend im Detail beschrieben wird, sind die Kanalräume
24 und 28 der Verflüchtigungs-Stufe durch eine Übertragungsnut
52 (Fig. 4) verbunden, die in der Abdeckfläche 18
gebildet wird und so gestaltet ist, daß Material, welches
in dem Verflüchtigungs-Kanalraum 24 verarbeitet wurde, zum
Kanalraum 28 gefördert werden kann. Da das Verdampfen der
flüchtigen Bestandteile in dem Material dazu führt, daß die
Temperatur des Materials erniedrigt wird, wird die Verflüchtigungs-Effizienz
der Verarbeitungsvorrichtung erhöht,
indem die Wärme, die durch das Verdampfen verloren geht,
ersetzt wird, indem Erwärmungsvorrichtungen vorgesehen
sind, um zumindest die Seitenwände der Verflüchtigungs-Kanalräume
und vorzugsweise auch das Gehäuse der
Verarbeitungsvorrichtung zu erwärmen. Eine Temperaturkontrolleinrichtung
82, welche in Fig. 1 dargestellt ist, ist eine
Reihe von Kammern, die in dem Rotor gebildet wird, durch
welche Wärmeübertragungsflüssigkeit in bekannter Weise
zirkulieren kann; es können aber auch andere geeignete
Einrichtungen zur Kontrolle der Temperatur des Materials
während der Verarbeitung verwendet werden. Die vollständige
Verflüchtigungsstufe, die in Fig. 1 dargestellt ist, zeigt
zwei Kanalräume, aber es können mehr als zwei Kanalräume
vorgesehen werden, wobei die Kanalräume zwischen dem ersten
und dem letzten Kanalraum als Zwischen-Verflüchtigungs-Kanalräume
bezeichnet werden und so angeordnet sind, daß
alle benachbarten Verflüchtigungs-Kanalräume der Stufe in
einer Reihenschaltung mit Übertragungsnuten verbunden sind.
Fig. 2 und 3 zeigen den ersten und letzten Verflüchtigungs-Kanalraum
gemäß der Verflüchtigungsstufe von Fig. 1, wobei
jeder mit Vakuumeinrichtungen V verbunden ist. Der erste
Verflüchtigungs-Kanalraum 24 (Fig. 2) beinhaltet eine Einlaßöffnung
50b und eine Auslaßöffnung 52a, die beide in dem
Gehäuse 16 gebildet sind. Der letzte Verflüchtigungs-Kanalraum
28 (Fig. 3) beinhaltet eine Einlaßöffnung 52b und eine
Auslaßöffnung 56a, die ebenfalls in dem Gehäuse 16 gebildet
sind. Die Auslaßöffnungen 52a und 56a sind vorzugsweise von
den Einlaßöffnungen um den größten Teil der Umfangsentfernung
über den Verflüchtigungs-Kanalraum getrennt. Jeder Kanalraum
(Fig. 2 und 3) beinhaltet eine Abschlußwand 44, die
sich durch das Blockierelement 43 (welches mit dem Gehäuse
16 verbunden ist) ergibt und nahe der Auslaßöffnung 52a
oder 56a angeordnet ist, um das in dem Kanalraum verarbeitete
Material zum Ausbringen aus dem Kanalraum zu sammeln. Die
Einlaßöffnung 50b des ersten Verflüchtigungs-Kanalraums 24 und
die Auslaßöffnung 56a des letzten Verflüchtigungs-Kanalraums 28
ergeben den entsprechenden Einlaß und Auslaß für die Verflüchtigungsstufe.
Die Einlaßöffnung 50b des Kanalraums 24 (Fig. 2) ist im
Querschnitt relativ eng und erzeugt einen Druck- und Temperaturanstieg
strömungsaufwärts von der Einlaßöffnung und ergibt
so eine vollständige Füllung der Einlaßöffnung 50b und verhindert
eine Vakuumleckage durch die Einlaßöffnung 50b. Des weiteren
kann eine präzise Kontrolle der Temperatur, des Drucks
und der Vakuumdichtung bei der Einlaßöffnung 50b während des
Betriebes erreicht werden, in dem eine Einlaßkontrollvorrichtung
84 bei der Einlaßöffnung 50b der Verflüchtigungsstufe (Fig. 2)
vorgesehen wird. Die Kontrollvorrichtung 84 erstreckt
sich radial in die Einlaßöffnung 50b und kann ausgelegt
werden, um von außerhalb der Verarbeitungsvorrichtung eingestellt
zu werden, um die Einlaßöffnung 50b bis zu einem
vorbestimmten Grad zu verengen. Dadurch versieht die Kontrollvorrichtung
84 die Einlaßöffnung 50b mit der Fähigkeit,
die Temperatur und den Druck am Einlaß der Verflüchtigungsstufe
vor und während des Betriebes im einzelnen
einzustellen. Die Kontrollvorrichtung 84 paßt durch die
Öffnung 16a im Gehäuse 16 und erstreckt sich radial in die
Einlaßöffnung 50b und zwar so weit, wie dies in bekannter
Weise durch eine Justierschraube 84a gewählt werden kann,
die somit eine präzise Kontrolle des Drucks und der Temperatur
des Materials, welches in die Verflüchtigungsstufe
eintritt, ermöglicht. Eine ähnliche Kontrollvorrichtung
(nicht dargestellt) kann vorgesehen werden, um eine präzise
Kontrolle während des Betriebes der Temperatur, des Drucks
und der Vakuumdichtung des Auslasses bei der Auslaßöffnung 56a (Fig. 3)
der Stufe zu erreichen. Die zu bevorzugende Anordnung
und die Wirkung einer Auslaßkontrollvorrichtung für die
Verflüchtigungsstufe und
deren Vorteile werden im Detail nachstehend für die Auslaß-Kontrollvorrichtung
288 (Fig. 17) beschrieben.
Fig. 4 zeigt schematisch die Bewegung des Materials in der
Verflüchtigungsstufe. In Fig. 4 sind die Kanalräume 24 und
28 durch eine Zwischenstufen-Übertragungsnut 52 (welche in
der Abdeckfläche 18 des Gehäuses 16 gebildet ist) verbunden, welche
so gestaltet ist, daß das im Kanalraum 24 verarbeitete
Material für die weitere Verflüchtigung dem Kanalraum 28
zugeführt werden kann.
Die Übertragungsnut 52 schafft die Auslaßöffnung 52a für
den Kanalraum 24 und die Einlaßöffnung 52b für den Kanalraum
28. In der in Fig. 4 gezeigten zu bevorzugenden
Ausführungsform, verbindet die Übertragungsnut 50 den
Kanalraum 24 mit einem strömungsaufwärts gelegenen Kanalraum
oder Stufe (nicht dargestellt) der Verarbeitungsvorrichtung
und schafft die Einlaßöffnung 50b, um das Material der
Verflüchtigungsstufe zuzuführen. Des weiteren verbindet in
der in Fig. 4 gezeigten bevorzugten Ausführungsform
die Übertragungsnut 56 den Kanalraum 28 mit einem strömungsabwärts
gelegenen Kanalraum oder Stufe (nicht gezeigt)
der Verarbeitungsvorrichtung und schafft die Auslaßöffnung
56a zum Ausbringen des Materials aus der Verflüchtigungsstufe.
Es können jedoch auch andere Formen der Einlaß-
und/oder Auslaßanordnungen für die Stufe verwendet werden,
wie eine Schwerkraft- oder Zwangszuführung direkt in die
Verflüchtigungsstufe von außerhalb der Verarbeitungsvorrichtung
oder ein direktes Ausbringen des Materials von
der Stufe aus der Verarbeitungsvorrichtung heraus durch die
Auslaßöffnung 56a der Verflüchtigungsstufe (die Übertragungsnut
50 und 56 zur Zuführung und zum Ausbringen des
Materials aus der Verflüchtigungsstufe sind ebenfalls in
der Fläche 18 des Gehäuses 16 gebildet).
Die neue Verflüchtigungsstufe ist
durch Merkmale gekennzeichnet, welche eine effektive Befreiung
von viskosen - inklusive viskoelastischen - Materialien
ermöglicht. Die Verflüchtigungsstufe ergibt eine
räumlich-geometrische Anordnung, welche eine integrierte
Kontrolle ermöglicht von 1) dem zur Verfügung stehenden
Verarbeitungsvolumen in den Verflüchtigungs-Kanalräumen der
Stufe (die Verarbeitungs-Volumenkapazität) z. B. in dem
Kanalraum 24 und 28 der dargestellten Verarbeitungsvorrichtung,
und 2) eine Kontrolle des Übertragungsvolumens ermöglicht, das in
den Übertragungsnuten zur Verfügung steht, welche die benachbarten
Verflüchtigungs-Kanalräume in der Stufe verbinden
(die Übertragungs-Volumenkapazitäten), z. B. in der Übertragungsnut
52 der dargestellten Verarbeitungsvorrichtung.
Die integrierte Kontrolle dieser Merkmale und Kapazitäten
ergibt eine Verflüchtigungsstufen-Anordnung, welche mit der
volumetrischen Verarbeitungsgeschwindigkeit und dem Vakuumlevel
koordiniert werden kann, sowie mit den Merkmalen des
Materials, das verarbeitet wird, um eine wirkungsvolle
Trennung der flüchtigen Bestandteile von dem verarbeiteten
Material in der Verflüchtigungsstufe zu erreichen bei voller
Ausnutzung des Schäumungs-Verflüchtigungsmechanismus,
der nachstehend beschrieben wird.
Der Schäumungs-Verflüchtigungsmechanismus, der in der Verflüchtigungsstufe
erreicht
wird, beinhaltet drei Schritte: Die Entstehung von Blasen,
welche die flüchtigen Bestandteile enthalten, das Wachsen
dieser Blasen, und das Zerreißen der Blasen. Das Material,
welches der Verflüchtigungsstufe bei einer Temperatur unter
einem Druck, der durch die Querschnittsgröße der Einlaßöffnung
50b und durch die Kontrollvorrichtung 84 kontrolliert wird,
wird plötzlich einem Druckniveau ausgesetzt, das unterhalb
des Dampfdrucks der flüchtigen Bestandteile im Material ist,
wodurch eine unstabile, überhitzte Mischung des viskosen
Materials und der darin befindlichen flüchtigen Bestandteile
erzeugt wird. Um das thermodynamische Gleichgewicht
mit dem Druck in dem Kanalraum über und um das Material
wieder herzustellen, findet ein spontanes Verdampfen
der flüchtigen Bestandteile statt, wodurch Blasen von
flüchtigen Bestandteilen in dem Material gebildet werden.
In viskosen Materialien ergibt die Bildung von Blasen von
flüchtigen Bestandteilen ein Schäumen des Materials, wobei
die Stabilität des Schaumes von den rheologischen Eigenschaften
des verarbeiteten Materials abhängt. Die Bildung
dieser Blasen in dem Material ergibt eine dramatische Zunahme
der Oberfläche durch welche die flüchtigen Bestandteile
durch Diffusion durchtreten können und in der Zugänglichkeit
dieser Oberfläche für die flüchtigen Bestandteile.
Die Übertragung von Masse durch diese Oberfläche
kann gesteigert werden, indem eine Zeitperiode geschaffen
wird, während der das Material unter dem Vakuum weder einem
wesentlichen Anstieg von Druck noch einem wesentlichen
Anstieg von Scherung unterworfen wird, was ein freies
Wachstum der Blasen und eine fortgesetzte Blasenbildung
erlaubt, da das Abtrennen der flüchtigen Bestandteile sich
fortsetzt. Während dieser Zeit, können einige der Blasen,
welche am nächsten an der Oberfläche sind, spontan zerreißen.
Aber für höher viskose Materialien ist die Bewegung
der Blasen durch das Material zu der exponierten
Oberfläche zum Zerreißen und Befreien der flüchtigen Bestandteile
behindert, und es muß innerhalb der Verflüchtigungsstufe in das Material an einem
oder mehreren Punkten eine Scherbeanspruchung eingeleitet
werden, um die Oberflächenerneuerung
und das Zerreißen der Blasen zu erleichtern.
Die durch das Zerreißen der Blasen freigesetzten
flüchtigen Bestandteile werden ebenfalls ständig
aus dem Kanalraum entfernt, so daß ein niedriger Druck
aufrechterhalten wird, um das fortgesetzte Wachstum von
Blasen zu fördern und die erneute Lösung von flüchtigen
Bestandteilen in dem Material zu verhindern.
In der neuen Verflüchtigungsstufe
sind die Verflüchtigungs-Kanalräume und die Übertragungsnuten,
welche diese Kanalräume verbinden, so gestaltet,
daß sie Platz für eine unbeschränkte Schäumung des
Materials, welches in der Stufe verarbeitet wird, schaffen.
"Platz für unbeschränkte Schäumung" bedeutet, daß die Geometrie
dieser Kanalräume und die der Übertragungsnut bzw.
der Übertragungsnuten, die sie verbindet, eine teilweise
gefüllte Ausdehnungskammer von genügend großer Kapazität
für im wesentlichen unbehinderte(s) Blasenbildung und -wachstum
ermöglicht, welche(s) stattfindet ohne irgendeinen
wesentlichen Anstieg des Drucks in dem in der Stufe verarbeiteten
Material. Des weiteren ist die Verflüchtigungsstufe
mit Ausnahme der speziellen Scherzonen (die
nachfolgend beschrieben werden) so ausgelegt, daß das
Material durch jeden teilweise gefüllten Verflüchtigungs-Kanalraum
in einer im wesentlichen Pfropf-Strömungsart
(plug-flow-fashion) gefördert wird, welche Zeitperioden
schafft, während denen das Material im Vakuum im wesentlichen
ungestört ist, ohne daß eine wesentliche Scher- oder
Druckbeanspruchung eingeleitet wird, so daß die Massenübertragung
der flüchtigen Bestandteile bedeutend erhöht wird.
Ein weiteres Merkmal der neuen Verflüchtigungsstufe
sind eine oder mehrere nichtdruckerzeugende
Scherzonen in der Stufe, um einen hohen
Grad von Scherung in das Material einzuleiten, um eine
Oberflächenerneuerung sowie das Zerreißen der
Blasen für das Freisetzen der flüchtigen Bestandteile zu fördern.
Am wichtigsten ist, daß die unterschiedlichen Teile der
Verflüchtigungsstufe, welche diese Scherzonen vorsehen,
speziell ausgelegt sind, um diese Scherung einzuleiten, ohne
irgendeinen wesentlichen Druckanstieg zu verursachen, so
daß die Wiederauflösung der flüchtigen Bestandteile in dem
Material in Folge eines Druckanstieges minimiert wird.
Diese Merkmale ergeben eine höchst effiziente Befreiung des
Materials von flüchtigen Bestandteilen, wobei hoch viskose,
viskoelastische Materialien eingeschlossen sind, bei welchen
in der Vergangenheit Schwierigkeiten beim Befreien
von flüchtigen Bestandteilen aufgetreten sind.
Der Zusammenhang der Kontrolle des Verarbeitungsvolumens,
das in den Verflüchtigungs-Kanalräumen zur Verfügung steht
und die Kontrolle des Übertragungsvolumens, das in der
Übertragungsnut oder in den Übertragungsnuten zur Verfügung
steht, mit der volumetrischen Verarbeitungsgeschwindigkeit
ist das kritische Merkmal, welches die nicht unter Druck
stehenden Scherzonen in der Stufe ergibt. Der Kanalraum 24,
welcher in den Fig. 1, 2 und 4 gezeigt ist, hat eine Verarbeitungsvolumen-
Kapazität, welche Raum für ein unbehindertes
Schäumen des Materials, welches in dem Kanalraum verarbeitet
wird, schafft. Wie in der Fig. 4 gezeigt ist, ist
die Abschlußwand 44 des Kanalraums 24 ausgelegt, um das
geschäumte Material zu sammeln, um es von dem Kanalraum 24
durch die Auslaßöffnung 52a auszubringen und um es zu dem
letzten Verflüchtigungs-Kanalraum 28 durch die Übertragungsnut
52 zu übertragen. Die Übertragungsnut 52 schafft
eine Übertragungs-Volumenkapazität, welche größer ist als
das expandierte Volumen des übertragenen geschäumten Materials.
Aus diesem Grund tritt das Material in eine teilweise
gefüllte Übertragungsnut 52 ein und durchläuft sie,
ohne irgendeinen Druckanstieg in der Übertragungsnut 52 zu
erzeugen. Dementsprechend ist der Druck, der strömungsaufwärts
von der nicht-druckerzeugenden Übertragungsnut 52 in
dem gesammelten Material bei der Abschlußwand 44 erzeugt
wird, nicht wesentlich größer, als der der erforderlich
ist, um das Material aus dem Kanalraum 24 auszubringen. Die
Koordination der Übertragungsvolumen-Kapazität der nicht-druckerzeugenden
Übertragungsnut 52 mit der volumetrischen
Verarbeitungsgeschwindigkeit mit anderen Verarbeitungsvariablen,
welche vorstehend erwähnt wurden, ergibt eine
nicht-druckerzeugende Scherzone, strömungsaufwärts von der
Übertragungsnut 52 an der Abschlußwand 44 des Kanalraums 24,
in dem eine relativ kleine, schnell rückzirkulierende Ansammlung
von Material gesammelt wird, welche hohe Scherkräfte
und konstante Oberflächenerneuerung erzeugt. Dadurch
werden die Blasen aus flüchtigen Bestandteilen in dem Material
zerrissen, wodurch der Schaum zusammenbricht und die
flüchtigen Bestandteile in dem Kanalraum freisetzt, um sie
durch die Vakuumvorrichtung V zu entfernen. Dieses Sammeln,
Blasenzerreißen und Übertragen des Materials findet mit
einem minimalen Druckanstieg in der Ansammlung statt, wodurch
die Wiederauflösung der flüchtigen Bestandteile aus
den Blasen in das Material minimiert wird.
Die nicht-druckerzeugende Übertragungsnut 52 schafft ebenso
eine nicht-druckerzeugende Scherzone. Die Übertragungs-
Volumenkapazität der Übertragungsnut 52 ist genügend groß,
um eine schnelle Rotation des Materials in der Übertragungsnut
52 zu ermöglichen, wenn die Rotoroberfläche 20 hinter
der Nut rotiert, wodurch ein weiteres Zusammenbrechen des
Schaums, verursacht durch die Oberflächenerneuerung und das
Zerreißen der Blasen, während des Übertragens hervorgerufen
wird. Die durch das Zerreißen der Blasen in der Übertragungsnut
52 freigesetzten flüchtigen Bestandteile durchlaufen
die Übertragungsnut und den Verflüchtigungs-Kanalraum
und werden durch die Vakuumeinrichtungen V abgezogen. Ein
weiterer Vorteil wird durch den minimalen Druck in der
nicht-druckerzeugenden Scherzone geschaffen. Blasen aus
flüchtigen Bestandteilen können weiterhin entstehen und
wachsen während der schnellen Rotation des Materials in
jeder der nicht-durckerzeugenden Scherzonen, was die Effizienz
der Massenübertragung weiter erhöht. Des weiteren
kann ein Anstieg der Zahl der Blasen (und der Oberfläche)
stattfinden, wenn die Scherung eine Teilung der Blasen
verursacht.
Nicht-druckerzeugende Scherzonen zusätzlich zu jenen in der
Übertragungsnut 52 und an der Abschlußwand 44 werden durch
die Einführung in einen oder mehrere Verflüchtigungs-Kanäle
durch ein oder mehrere nicht-druckerzeugenden Scherelemente
geschaffen. Ein Typ eines Scherelementes 92 ist in
dem Kanalraum 24, wie in den Fig. 1, 2 und 4 gezeigt wird,
angeordnet. Das Scherelement 92 ist rechteckig im Querschnitt
und ist positioniert, um den glatten Fluß des
geschäumten Materials an der Grundfläche 23b (Fig. 1) des
Kanalraums 24 zu verhindern, indem er eine kleine schnell
rückzirkulierende Ansammlung von Material strömungsaufwärts
vor dem Scherelement 92 sammelt, wie dies durch einen
kleinen Pfeil in Fig. 4 gezeigt wird, bis diese Materialansammlung
groß genug ist, um das Scherelement 92 zu überlaufen,
und seinen Fluß bis zur Abschlußwand 44 fortzusetzen.
Die Geometrie des Scherelementes 92 ist mit der Geometrie
des Verflüchtigungs-Kanalraumes und weiterhin
mit der volumetrischen Fließgeschwindigkeit und Rotorgeschwindigkeit
koordiniert, so daß die Querschnittsfläche, die für den
Fluß des geschäumten Materials nach dem Scherelement 92 zur
Verfügung steht, größer ist als diejenige, die jeweils von
dem Material in Anspruch genommen wird. Dadurch wird eine
Scherung im Material erzeugt, um die Blasen
ohne bedeutenden Druckanstieg in dem Material zu zerreißen, so daß
die erneute Lösung der flüchtigen Bestandteile in dem
Material minimal ist.
Ein weiteres Scherelement 92 ist in dem Verflüchtigungs-Kanalraum
28 (Kanal 27) positioniert, um eine zusätzliche
nicht unter Druck stehende Scherzone in diesem Kanalraum
zu schaffen (Fig. 1, 3 und 4). Die Fig. 1 bis 4 zeigen
ein einzelnes Scherelement in jedem Kanalraum, aber es
können auch mehr als ein Scherelement in jedem Kanalraum
angeordnet werden, und es sind auch andere geometrische
Formen möglich. Die Fig. 5a und 5b zeigen z. B. drei nicht-druckerzeugende
Scherelemente 94a, 94b und 94c, die sich
radial in den Kanalraum 24 erstrecken, um die glatte
Strömung des geschäumten Materials zu verhindern, und zwar
an verschiedenen Seiten des Kanales, wodurch eine schnell
rückzirkulierende Materialansammlung erzeugt wird, welche
sich strömungsaufwärts von jedem Scherelement ansammelt
(angezeigt durch die kleineren Pfeile in Fig. 5b), wodurch
eine Scherung zum Zerreißen der Blasen und zur Freisetzung
der flüchtigen Bestandteile erzeugt wird. Wenn mehr Matrerial
in jede Scherzone geführt wird, verläßt etwas Material
die Zone, um zur nächsten Scherzone transportiert zu werden;
z. B. das Material, das oberhalb des Scherelementes 94a
geschert und gesammelt wird, wird zu der gegenüberliegenden
Seite des Kanals nach dem Scherelement 94a transportiert und
wird strömungsaufwärts von dem Scherelement 94b für ein weiteres
Scheren gesammelt, usw., bis das Material weiterfließt und
wird in der nicht-druckerzeugenden Scherzone an der Abschlußwand
44 gesammelt, wie dies vorstehend beschrieben
wurde. Die geometrische Ausgestaltung der Scherelemente
94a, 94b, 94c ist ebenfalls ausgelegt, um eine für den
Materialfluß zur Verfügung stehende Querschnittsfläche
nach jedem Element zu schaffen, welche größer als die von
dem Material in Anspruch genommene ist, so daß Scherung
ohne einen nennenswerten Anstieg des Drucks in dem
Material erzeugt wird. Eine weitere Form eines nicht-druckerzeugenden
Scherelementes ist in Fig. 6a und 6b dargestellt. Das
Scherelement 96 erstreckt sich radial in den Kanal 23 und
ist so profiliert, daß es eng mit dem Querschnittsprofil
des Kanals übereinstimmt. Umfangsnuten 96a sind in den
Teilen des Scherelementes 96 gebildet, welche den Seitenwänden
23a des Kanals zugewandt sind. Die Summe der Querschnittsflächen
dieser Nuten ist so ausgelegt, daß sie
größer als die Fläche ist, die jeweils von dem Materialfluß
nach dem Scherelement 96 in Anspruch genommen wird. Dadurch wird
das Material strömungsaufwärts vor dem Scherelement 96 als
schnell rückzirkulierende Materialansammlung gesammelt,
wobei eine Scherung in dem Material erzeugt wird. Wenn mehr
Material in die Scherzone eintritt, wird etwas
Material von den rotierenden Seitenwänden 23a durch die
Nuten 96a nach dem Scherelement 96 mittransportiert. Aufgrund
der für den Materialfluß hinter dem Scherelement 96 zur Verfügung
stehenden Querschnittsfläche kann eine wirkungsvolle
Scherung ohne einen wesentlichen Druckanstieg
im Material eingeleitet werden.
Die Einführung der zusätzlichen nicht-druckerzeugenden
Scherzonen in der Verflüchtigungsstufe, welche durch die
nicht-druckerzeugenden Scherelemente gegeben ist, wie vorstehend
beschrieben, kann eine höchst wirkungsvolle Befreiung
von flüchtigen Bestandteilen bei bestimmten Materialien
ergeben. Diese Elemente sind besonders wirkungsvoll,
wenn Viskose, viskoelastische Materialien verarbeitet
werden, welche höchst stabile Schäume bilden, die
eine hohe Schergeschwindigkeit für einen wirkungsvollen
Zusammenbruch des Schaums erfordern.
Im Betrieb tritt das Material, welches die flüchtigen Bestandteile
enthält, mit einer kontrollierten Geschwindigkeit
und mit einem Temperatur- und Druckniveau in die Verflüchtigungsstufe
ein, welche durch die Querschnittsgröße
der Einlaßöffnung 50b der Stufe bestimmt wird, welche präzise
durch die Kontrollvorrichtung 84 (Fig. 2 und 4) kontrolliert
wird. Normalerweise wird das Material der Verflüchtigungsstufe
zugeführt und
in Form eines im wesentlichen kontinuierlichen
Strangs durch die Stufe transportiert. Wenn jedoch Materialien mit geringerer Elastizität
bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten verarbeitet werden,
kann ein kontinuierlicher Strang nicht geformt werden.
Ziemlich diskontinuierliche "Klumpen" von Material können
geformt werden, wenn die schnell rotierenden Kanaloberflächen
Teile des Materials vom Einlaß hinweg fördern, wodurch
der Strang unterbrochen wird. Wenn das Material in den
Kanalraum 24 der Stufe eintritt, erfährt das erhitzte,
unter Druck stehende Material einen plötzlichen Abfall im
Druck und unterliegt einer schnellen Expansion im Volumen,
da die flüchtigen Bestandteile, die im nun überhitzten
Material verdampfen, Blasen überall in dem Volumen des
Materials erzeugen. Weil der erste Verflüchtigungs-Kanalraum
eine Verarbeitungs-Volumenkapazität ergibt, welche
größer ist als das expandierte Volumen des geschäumten
Materials, ist diese Blasenerzeugung und das Blasenwachstum
im wesentlichen unbehindert und bleibt im wesentlichen
unbehindert, da das Material unter dem Vakuum im wesentlichen
in Art einer Pfropfströmung vorwärts transportiert
wird. Dadurch kann eine effektive Blasenerzeugung und ein
Blasenwachstum weiter auftreten, wenn das geschäumte Material
zu der Abschlußwand 44 zum Sammeln, Scheren und
Ausbringen von dem Kanalraum 24 durch die Einlaßöffnung 52a
transportiert wird. Die Koordination des Materialvolumens,
welches in den Kanalraum eintritt (die volumetrische Verarbeitungsgeschwindigkeit)
und die Verarbeitungs-Volumenkapazität
des Kanalraums mit anderen Verarbeitungsvariablen,
welche vorstehend beschrieben wurden, erlaubt dem geschäumten
Material ein Volumen anzunehmen, welches kleiner
als die Volumenkapazität des Kanalraums 24 ist, so daß das
Material keinen wesentlichen Anstieg im Druck erfährt, wenn
es vorwärts durch den Kanalraum bewegt wird, sondern frei
ist, um in Abhängigkeit von
der Temperatur und dem Vakuumdruck in dem Kanalraum im maximalen Grad aufzuschäumen. Im
bevorzugten Betrieb ist der Fluß des geschäumten Materials
bei dem nicht-druckerzeugenden Scherelement 92 behindert,
so daß, sobald mehr Material sich dem Scherelement 92
nähert, eine rückzirkulierende Materialansammlung vor dem
Scherelement 92 gebildet wird. Diese Rückzirkulation bewirkt
eine Scherung in dem Material, um eine wirkungsvolle Oberflächenerneuerung
und ein Blasenzerreißen zu fördern, aber
ergibt keinen wesentlichen Druckanstieg in dem Material.
Wenn mehr Material zu dem Scherelement 92 gefördert wird,
überläuft das Material das Scherelement 92 und wird wieder
in Art einer
Propfströmung zu der Abschlußwand 44 transportiert.
An der Abschlußwand 44 wird das geschäumte Material als
schnell rückzirkulierende Materialansammlung gesammelt,
wodurch ein hoher Grad an Scherung in dem Material für die
Oberflächenerneuerung und für das Blasenzerreißen erzeugt
wird. Das Material wird aus dem Kanalraum 24 durch die
Auslaßöffnung 52a ausgebracht und zum letzten Verflüchtigungs-
Kanalraum 28 durch die Übertragungsnut 52 übertragen. Wie
erwähnt, schafft die Übertragungsnut 52 (Fig. 4) eine Übertragungsvolumen-
Kapazität, welche größer als das expandierte
Volumen des geschäumen Materials ist, welches von
dem Kanalraum 24 zu dem nächsten benachbarten Verflüchtigungs-
Kanalraum 28 übertragen wird (Fig. 1 und 4). Es gibt
deshalb keinen wesentlichen Druckanstieg in der Übertragungsnut
52, wenn das Material von dem Kanalraum 24 zum
Kanalraum 28 gefördert wird. Dementsprechend ist der Druck,
welcher vor der nicht-druckerzeugenden Übertragungsnut 92
in der rückzirkulierenden Materialansammlung an der Abschlußwand
44 erzeugt wird, nicht wesentlich größer als
erforderlich ist, um das Material aus dem Kanalraum 24
auszubringen. Zusätzlich ergibt die nicht-druckerzeugende
Übertragungsnut 52 eine Übertragungsvolumen-Kapazität, die
groß genug ist, um eine schnelle Rotation des Materials in
der Übertragungsnut 52 zu ermöglichen, da die Rotoroberfläche
20 hinter der Nut rotiert, durch Scherung eingeleitet wird
und ein weiterer Zusammenbruch des Schaums während der
Übertragung mit minimalem Druckanstieg in der Übertragungsnut
52 verursacht wird.
Dieser Zyklus, bei dem das Material während seiner pfropfartigen
Passage durch den Verflüchtigungskanal einem Vakuum
für ungehinderte Blasenentstehung und ungehindertes Blasenwachstum
und einem nicht-druckerzeugenden
Scheren und einer Oberflächenerneuerung für das Zerreißen
der Blasen und für das Freisetzen der flüchtigen
Bestandteile in den Scherzonen, sowie der Übertragung des
Materials zum nächsten benachbarten Verflüchtigungs-Kanalraum
durch eine nicht-druckerzeugende Übertragungsnut ausgesetzt wird,
wodurch sich eine zusätzliche Scherzone ergibt, die sich in den
Zwischen-Verflüchtigungs-Kanalräumen (vorstehend beschrieben)
fortsetzt, soweit diese vorhanden sind, bis das Material
in den letzten Verflüchtigungs-Kanalräumen 28 durch die
Einlaßöffnung 52b (Fig. 3 und 4) eintritt.
Im Kanalraum 28 wird das Material durch die Rotation des
Rotors 12 vorwärtstransportiert und einer Scherwirkung für
das Zerreißen der Blasen am nicht-druckerzeugenden Scherelement
92 ausgesetzt, so daß sich das Material der Abschlußwand 44
des letzten Verflüchtigungs-Kanalraums 28 nähert, um gesammelt
aus der Verflüchtigungsstufe durch die Übertragungsnut 56
(Fig. 4) ausgebracht zu werden, welche die Auslaßöffnung
56a der Stufe darstellt. Die Übertragungsnut 56 ist keine
nicht-druckerzeugende Übertragungsnut. Dadurch wird der
Druck, bei welchem das Material aus der Verflüchtigungsstufe
ausgebracht wird, teilweise durch die Querschnittsgröße
der Auslaßöffnung 56a bestimmt, und kann präzise
durch eine Kontrollvorrichtung (nicht dargestellt) kontrolliert
werden, die an der Einlaßöffnung des nächsten strömungsabwärts
gelegenen Kanalraums (nicht dargestellt) positioniert
ist, und zwar in einer ähnlichen Weise, wie dies vorstehend
für die Kontrollvorrichtung 84 (Fig. 2) beschrieben wurde.
Dementsprechend bleibt die Auslaßöffnung 56a während des
Betriebes vollständig mit Material gefüllt und ergibt eine
Material-Barriere, welche als Vakuumdichtung an der Auslaßöffnung
der Verflüchtigungsstufe wirkt, und zwar in einer Weise,
die ähnlich derjenigen ist, wie für die Einlaßöffnung 50b
beschrieben. Die Auslaßkontrollvorrichtung kann auch verwendet
werden, um die Größe der rückzirkulierenden Materialansammlung
an der Abschlußwand 44 des Kanalraums 28 zu
kontrollieren.
Wenn die Auslaßöffnung 56a während des Betriebes im
wesentlichen mit Material gefüllt ist, wird Druck in der
rückzirkulierenden Materialansammlung, welche an der Abschlußwand
44 des letzten Verflüchtigungs-Kanalraums 28
gesammelt wird, erzeugt, wobei ein weiterer Zusammenbruch
von Blasen hervorgerufen wird, die in dem Material verblieben
sind, und zwar durch die erneute Lösung der übriggebliebenen
flüchtigen Bestandteile in dem Material. Der
erzeugte Druck trägt ebenso zum Ausbringen des Materials
von der Verflüchtigungsstufe durch die relativ enge Öffnung
der Auslaßöffnung 56a bei.
Die besonderen Vorteile einer Verflüchtigungsstufe gemäß
der vorliegenden Erfindung können im Zusammenhang mit den
folgenden Beispielen besser verstanden werden. Testläufe
wurden durchgeführt, bei denen die Effizienz (oder der Wirkungsgrad)
einer Verarbeitungsvorrichtung mit druckerzeugenden
Übertragungsnuten und mit nicht-druckerzeugenden
Übertragungsnuten unter verschiedenen Verfahrensbedingungen
verglichen wurde, und wobei verschiedene Materialien in
der Verarbeitungsvorrichtung behandelt wurden. Unter den
verarbeiteten Materialien war:
Verarbeitetes Material | ||
Entfernte flüchtige Bestandteile | ||
Polystyrol | ||
Styrol, Ethylbenzol | ||
Styrol-Acrylnitril (SAN)-Copolymerisat | Styrol, Acrylnitril | |
Polyethylen (mit geringer Dichte) @ | (LDPE)-Copolymere | Comonomere |
Die Parameter des Testbetriebs-Bereiches der
Verarbeitungsvorrichtung waren folgende:
Verarbeitungsvorrichtung | |
Strömungsgeschwindigkeit: | |
22,6-90,7 kg/h (50-200 lb/hr) | |
Rotorgeschwindigkeit: | 20-200 min-1 |
Druck des Vakuums: | 1-760 mm Hg |
Verarbeitungstemperatur: | 176,6-288°C (350-550°F) |
Zuführung | |
Materialtemperatur: | |
176,6-288°C (350-550°F) | |
Konzentration der flüchtigen Bestandteile: | 40 ppm-10% |
Viskosität (bei Zuführtemperatur): | 1-400 MFI |
Produkt | |
Materialtemperatur: | |
176,6-288°C (350-550°F) | |
Konzentration der flüchtigen Bestandteile | 10 ppm-1% |
Viskosität (bei Austrittstemperatur): | 1-400 MFI |
Es wurde beobachtet, daß die geprüften Materialien sich
unter Vakuum in der Verflüchtigungsstufe um das ein- bis
fünffache ihres Zuführvolumens ausdehnten. Die Materialien,
die Parameterbereiche und die Verarbeitungsvorrichtungs-
Dimensionen, die oben und in den Beispielen aufgeführt
sind, sollen dazu dienen, die erreichbare Effizienz mit
einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu
illustrieren und sollen nicht als begrenzende Werte angesehen
werden. Die Ergebnisse dieser Testläufe sind in den
Beispielen 1 bis 4 nachstehend beschrieben und in den Fig. 7
bis 10 gezeichnet.
Eine Rotations-Verarbeitungsvorrichtung des vorstehend beschriebenen
Typs wurde verwendet, um Polystyrol zu verarbeiten,
welches Styrol und Ethylbenzol als Verunreinigungen
enthielt, und zwar mit einer anfänglichen Konzentration der
flüchtigen Bestandteile, Co von 2.612 ppm, 2.673 ppm und
3.217 ppm. Die Verarbeitungsvorrichtung beinhaltete einen
Rotor, der einen Radius Rd (wie in Fig. 2) von 95,25 mm
(3.15 in) aufwies und eine einzelne Verflüchtigungsstufe
mit fünf Verflüchtigungs-Kanälen trug, welche jeweils eine
Breite W (wie in Fig. 1) von 7,46 mm (0.6875 in) hatten und
eine Pumpstufe mit einem Kanalraum, welcher eine Breite W
von 6,35 mm (0.25 in) aufwies. Der Radius RS der Kanalraumgrundfläche
(wie in Fig. 2) der Verflüchtigungskanäle war
53,98 mm (2,125 in), der des Pumpkanals war 66,68 mm (2.625 in).
die Zuführgeschwindigkeit wurde durch einen Extruder
kontrolliert, der das Material der Einlaßöffnung der Verflüchtigungsstufe
mit einer Zwangszuführung mit 45,36 kg/h
(100 lb/hr) zuführte. Die Temperatur des Materials wurde
bei 232,2°C (450 Grad Fahrenheit) gehalten. Eine Vakuumeinrichtung
wurde verwendet, um die flüchtigen Bestandteile
aus der Verflüchtigungsstufe abzuziehen und um ein Vakuum
Pv in der Stufe von 5-12 mm Hg aufrechtzuerhalten.
Die anfänglichen Testserien wurden mit engen, druckerzeugenden
Übertragungsnuten als Ersatz für die nicht-druckerzeugenden
Übertragungsnuten der vorliegenden Erfindung gefahren.
Dadurch war es dem Material ermöglicht, zu schäumen,
aber es wurde bei jeder Abschlußwand und in den Übertragungsnuten
Druck eingeleitet, was zumindest zu einer teilweisen
Wiederauflösung der getrennten flüchtigen Bestandteile
an einigen Punkten in der Verflüchtigungsstufe
führte und die Effizienz (oder den Wirkungsgrad) der Stufe,
wie in Fig. 7 gezeigt, herabsetzte. Die Übertragungsnuten
in der Verflüchtigungsstufe hatten eine durchschnittliche
radiale Höhe von 19,95 mm (0.75 in) und eine durchschnittliche
Nutbreite Wt (wie in Fig. 4) von 17,46 mm
(0.6875 in); der Winkel Φ wie in Fig. 4 war 30 Grad. Die
Effizienz der Trennung E′f (=1-Cf/Co), wobei Cf die
Endkonzentration der flüchtigen Bestandteile und Co die
Anfangskonzentration der flüchtigen Bestandteile ist) bei
verschiedenen Rotationsgeschwindigkeiten ist als unterbrochene
Linie in Fig. 7 gezeichnet.
Die Verarbeitungsvorrichtung wurde dann geändert, um nicht-
druckerzeugende Übertragungsnuten in der Verflüchtigungsstufe
gemäß der vorliegenden Erfindung zu schaffen.
Die Dimensionen der Verflüchtigungs-Kanalräume blieben
unverändert. Testläufe wurden mit nicht-druckerzeugenden
Übertragungsnuten von Wt = 20,63 mm
(1.8125 in), 47,62 mm (1.875 in), 41,27 mm (1,625 in) und
38,10 mm (1.5 in) entsprechend durchgeführt. Die durchschnittliche
radiale Höhe der Nuten war 17,15 mm (0.675 in) und wurde
dann zu 23,8 mm (0.9375 in) verändert, wodurch sich Übertragungsnuten
von ungefähr dem Doppelten der Querschnittsfläche
oder größer ergaben. Als die radiale Höhe
23,8 mm (0.9375 in) war, wurden nicht-druckerzeugende
Scherelemente (vorstehend beschrieben) in die ersten vier
Verflüchtigungs-Kanäle eingebracht. Der Winkel der Übertragungsnut
Φ war wieder 30°. Die anfängliche Konzentration
der flüchtigen Bestandteile war 2352 ppm, als die Übertragungsnuten
mit 17,15 mm radialer Höhe verwendet wurden, und
2322 ppm mit einer Höhe von 23,8 mm. Die Trenneffizienz
E′f bei verschiedenen Rotationsgeschwindigkeiten ist als
durchgehende Linie in Fig. 7 gezeichnet.
Die vorstehend bei Beispiel 1 beschriebene Verarbeitungsvorrichtung
wurde verwendet, um den Effekt der Variation
des Vakuumdrucks auf die Effizienz der Trennung bei konstanter
Rotorgeschwindigkeit von 60 min-1 zu bestimmen.
Polystyrol (wie in Beispiel 1) mit einer anfänglichen Konzentration
der flüchtigen Bestandteile von 3217 ppm wurde
verarbeitet, wobei die druckerzeugenden Übertragungsnuten,
welche in Beispiel 1 beschrieben sind, verwendet wurden.
Bei Verwendung der niedrigeren (radiale Höhe gleich 17,15 mm
(0.675 in)) nicht-druckerzeugenden Übertragungsnuten
waren Co des Materials 2352 ppm, als die tieferen Nuten
(23,80 mm) mit nicht-druckerzeugenden Scherelementen verwendet
wurden, war Co 2322 ppm. Beide Typen der nicht-druckerzeugenden
Übertragungsnuten sind in Beispiel 1 beschrieben.
Der Vakuumdruck in der Verflüchtigungsstufe
wurde von ungefähr 5 bis 760 mm Hg variiert. Alle anderen
Bedingungen waren dieselben wie die, die in Beispiel 1
beschrieben sind. Die Trenneffizienz, ausgedrückt als
dimensionsloses Konzentrationsverhältnis = Cf/Co (Endkonzentration/
Anfangskonzentration der flüchtigen Bestandteile)
ist in Fig. 8 aufgetragen. Wie in Fig. 7 und 8
gesehen werden kann, ist die Trenneffizienz trotz der niedrigen
Anfangskonzentration bei unterschiedlichen Vakuumdrücken
und Rotorgeschwindigkeiten stark verbessert, wenn
die nicht-druckerzeugenden Transportnuten der vorliegenden
Erfindung verwendet werden, wodurch Scherzonen in der Verflüchtigungsstufe
geschaffen werden, welche ein Zerreißen
der Blasen und ein Befreien der flüchtigen Bestandteile
ohne wesentliche Drucksteigerung bewirken. Die Verbesserung
ist besonders dramatisch bei den getesteten niedrigen
Rotorgeschwindigkeiten und Vakuumdrücken. Wie in Fig. 7
zu sehen, ist die Trenneffizienz bei Verwendung von druckerzeugenden
Übertragungsnuten bei niedrigen
Rotorgeschwindigkeiten um 0,37 bis 25 min-1 sehr niedrig und nähert
sich einem Maximum von 0,7 bis 150 min-1. Bei Änderung der
Verarbeitungsvorrichtung, um nicht-druckerzeugende Transportnuten
gemäß der vorliegenden Erfindung zu verwenden,
ist die Trenneffizienz wesentlich verbessert und bleibt
bei ungefähr 0,75 bei allen getesteten Rotorgeschwindigkeiten
nahezu konstant. Diese Verbesserung kann besonders
dann wichtig sein, wenn scherungsempfindliche Materialien
von flüchtigen Bestandteilen befreit werden sollen, die nun
bei geringeren Rotorgeschwindigkeiten entsprechend verarbeitet
werden können. Zusätzlich kann für viele andere
Materialien das Absenken der Rotorgeschwindigkeit eine
wesentliche Einsparung des Energieverbrauches mit keinem
wesentlichen Effekt auf die Effizienz der Trennung der
flüchtigen Bestandteile bewirken. In Fig. 8 nähert sich bei niedrigen
Vakuumdrücken
einem konstanten Minimum von ungefähr 0,4 (E′f = ungefähr
0,6), wenn druckerzeugende
Übertragungsnuten verwendet werden. Die Verwendung von
nicht-druckerzeugenden Nuten verringert wesentlich und
erreicht bei 6 mm Hg Druck ungefähr 0,24 (E′f = ungefähr 0.76).
Des weiteren zeigt kein konstantes Minimum bei
denselben niedrigen Vakuumdrücken, was bedeutet, daß niedrigere
Endkonzentrationen der flüchtigen Bestandteile erreicht
werden können, falls dies gewünscht ist.
Die Wirkung der Viskosität des der Verarbeitungsvorrichtung
zugeführten Materials auf die Trenneffizienz bei unterschiedlichen
Rotorgeschwindigkeiten wurde getestet, indem
die Verarbeitungsvorrichtung von Beispiel 1 mit nicht-
druckerzeugenden Übertragungsnuten verwendet wurde, um
Comonomere aus LDPE-Copolymeren zu entfernen. Zwei ähnliche
Zusammensetzungen wurden verarbeitet, Zusammensetzung A
mit einer Viskosität von 2 MFI (Co = 3460 ppm) und Zusammensetzung B
mit einer Viskosität von 400 MFI (Co = 8400 ppm).
Wie in Fig. 9 gezeigt wird, ist die Trenneffizienz
E′f ungefähr 0,99 für das geringer viskose Copolymer B und
reicht von 0,60 bis 0,83 für das höher viskose Copolymer A.
Die relativ hohe Trenneffizienz für das hoch viskose
Copolymer, insbesondere bei hohen Rotorgeschwindigkeiten,
wurde trotz einer niedrigeren Anfangskonzentration der
flüchtigen Bestandteile erreicht. So ist, wie in Fig. 9
gesehen werden kann, eine höchst wirkungsvolle Entfernung
von flüchtigen Bestandteilen sowohl für hoch als auch für
niedrig viskose Materialien erreichbar, wenn die erfindungsgemäße
Verarbeitungsvorrichtung verwendet wird.
Fig. 10 beschreibt die Wirkung auf die Trenneffizienz E′f,
wenn die Verarbeitungsgeschwindigkeit von SAN-Copolymer in
der Verarbeitungsvorrichtung gemäß Beispiel 1 verarbeitet
wird, wobei nicht-druckerzeugende Übertragungsnuten verwendet
werden. Es werden nur sehr kleine Änderungen der Effizient
für Verarbeitungsgeschwindigkeiten von 45,35 kg/h
(100 lb/hr), 64,86 kg/h (143 lb/hr) und 89,81 kg/h (198 lb/hr)
festgestellt. Somit kann die Verarbeitungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung zur Verarbeitung
von Materialien in einem weiten Bereich von Verarbeitungsgeschwindigkeiten
verwendet werden, vorausgesetzt, daß
die volumetrische Verarbeitungsgeschwindigkeit des geschäumten
Materials, welches durch die Übertragungsnuten
übertragen wird, kleiner ist, als die Übertragungsvolumen-
Kapazität der Nuten.
Die vorstehenden Beispiele und Fig. 7 bis 10 zeigen deutlich
die Vielseitigkeit und die Effizienz der erfindungsgemäßen
Verarbeitungsvorrichtung.
Die Fig. 11 bis 20 zeigen eine besonders bevorzugte
Mehrstufen-Rotations-Verarbeitungsvorrichtung, welche die
neue, verbesserte Verflüchtigungsstufe
enthält. Wie in Fig. 11 gezeigt ist, trägt der Rotor 212
eine Vielzahl von ringförmigen Kanälen, die von der Abdeckfläche
218 des Gehäuses 216 umschlossen werden, um
Kanalräume zu bilden, die so angeordnet sind, daß sich
mehrere Stufen in der Verarbeitungsvorrichtung ergeben, um
unterschiedliche Verarbeitungsfunktionen zu erfüllen. Der
Verarbeitungskanal 222, der mit dem Kanal 221 gebildet
wird, ergibt die Zuführstufe, welche dafür ausgelegt ist,
flüssiges Material, das der Verarbeitungsvorrichtung zugeführt
wird, aufzunehmen. Die Verflüchtigungs-Kanalräume
224, 226 und 228, die mit den Kanälen 221, 225 und 227
entsprechend gebildet werden, ergeben die erste Verflüchtigungsstufe.
Die Verflüchtigungs-Kanalräume 232, 234, 236, welche mit
den Kanälen 231, 233 und 235 gebildet werden, ergeben die
zweite Verflüchtigungsstufe. Der Kanalraum 230 (Kanal 229)
bildet eine Mischstufe, welche die Verflüchtigungsstufen
voneinander trennt.
Der Kanalraum 238 (Kanal 237) bildet eine Pumpstufe,
während der Kanalraum 240 (Kanal 239) außerhalb des Kanalraums
238 eine Homogenisierungsstufe bildet.
Wie schematisch in Fig. 12 dargestellt, sind die Kanalräume
durch Material-Übertragungsnuten verbunden (welche in der
Abdeckfläche 218 des Gehäuses 216 gebildet sind), die so
angeordnet sind, daß das in einem Kanalraum verarbeitete
Material zu einem weiteren Kanalraum für die weitere Verarbeitung
übertragen werden kann. Die Übertragungsnuten und
die Einlaß- und Auslaßöffnungen, die hiermit verbunden
sind, können direkt in der Abdeckfläche gebildet werden.
Alternativ dazu können sie wie auch die Blockierelemente,
die nachstehend beschrieben werden, durch eine oder mehrere
bewegliche Übertragungsplatten gebildet werden, welche mit
dem Gehäuse 216 verbunden sind, wie dies in der US-PS 42 27 816
beschrieben ist.
In der in Fig. 11 dargestellten Verarbeitungsvorrichtung
steht die erste Verflüchtigungsstufe mit einer Vakuumeinrichtung
276 durch die Öffnung 217 im Gehäuse 216
in Verbindung. Die Öffnung 217 erstreckt sich über die
benachbarten Verflüchtigungs-Kanalräume 224, 226 und 228.
Die bevorzugte Positionierung der Vakuumeinrichtung 276
über dem Umfang der Kanalräume ist am deutlichsten in den
Fig. 12, 14, 15 und 16 gezeigt. Die Vakuumeinrichtung
276 steht des weiteren mit einer Vakuumquelle
(nicht dargestellt) durch die Öffnung 275 in Verbindung, um
die Kanalräume der Verflüchtigungsstufe zu evakuieren. Die
Vakuumeinrichtung 276 kann außerdem mit einer Vakuum-
Meßeinrichtung (nicht dargestellt) durch die Öffnung 277 in
Verbindung stehen. Eine zweite Vakuumeinrichtung 276
steht ebenfalls in gleicher Weise mit der zweiten Verflüchtigungsstufe
in Verbindung, wie dies in den Fig. 11
und 12 dargestellt ist. Die Verflüchtigungsstufen können
den gleichen oder einen unterschiedlichen Vakuumdruck aufweisen.
Wie in Fig. 11 gezeigt ist, ist die Oberfläche 220 des
Rotors 212 von der Abdeckfläche 218 des Gehäuses 216 durch einen
engen Spalt 219 getrennt. Dieser enge Spalt jedoch ist
normalerweise selbst nicht ausreichend, um eine Vakuumleckage
in den Verflüchtigungsstufen zu verhindern. Dementsprechend
sind die Rotoroberflächen 220 zwischen Kanälen
mit unterschiedlichem Druckniveau mit Dichteinrichtungen
versehen, wie die Vakuumdichteinrichtungen 278, welche in
Fig. 11 zwischen den Kanälen 221 und 223, 227 und 229, 229
und 231 dargestellt ist, sowie zwischen den Kanalräumen 235
und 237. Zusätzliche Dichtungen 279 (Fig. 11) sind an den
Enden des Rotors und zwischen den Kanalräumen 237 und 239
angeordnet, um die Leckage des flüssigen Materials über der
Rotoroberfläche 220 zu kontrollieren. Diese Dichtungen sind
vollständiger in der vorstehend genannten US-PS 43 00 842
beschrieben. Es ist keine Dichtung zwischen den Kanalräumen
jeder Verflüchtigungsstufe dargestellt, kann aber, falls
gewünscht, vorgesehen werden.
Umfangsrippen 280 (Fig. 11 und 12) sind mit dem Gehäuse 216
verbunden und am Rand der Verflüchtigungsstufe angeordnet,
um ein Verstopfen der Vakuumleitung zu verhindern. Temperaturkontrolleinrichtungen
282, die in Fig. 11 dargestellt
sind, sind eine Reihe von Kammern, wie für die Temperaturkontrolleinrichtungen
82 (wie in Fig. 1 beschrieben ist),
durch welche Wärmeübertragungsflüssigkeit in bekannter
Weise zirkulieren kann, um die Kanalraumwände der Verarbeitungseinrichtung
zu erwärmen oder zu kühlen, um eine Kontrolle
der Temperatur des Materials während der Verarbeitung
zu ermöglichen. Die Abdeckfläche kann ebenfalls mit
einer ähnlichen Temperaturkontrolleinrichtung (nicht dargestellt)
versehen werden, wenn dies gewünscht wird. Fig. 13
zeigt den Kanalraum 222 der Einführungsstufe. Der Kanalraum
222 beinhaltet eine Einlaßöffnung 248, eine Auslaßöffnung
250a und ein Blockierelement 241, welches die Abschlußwand
242 für den Kanalraum 222 ergibt. Die Abschlußwand
242 ist von der Einlaßöffnung 248 um den größeren
Teil der Umfangsentfernung über dem Kanalraum getrennt
und ist nahe der Auslaßöffnung 250a angeordnet. Im Betrieb wird
flüssiges Material durch Schwerkraft oder durch Zwangszuführung
der Verarbeitungsvorrichtung durch die Einlaßöffnung
248 zugeleitet und wird in den Kanal 221 aufgenommen.
Das Material wird durch die rotierenden Wände 221a
des Kanals 221 gegen die Abschlußwand 242 (Fig. 11)
geschleppt. Der Hauptteil des Materials wird durch die
Abschlußwand festgehalten, so daß eine Relativbewegung
zwischen dem zurückgehaltenen Hauptteil des Materials
und dem an den rotierenden Wänden 221a des Kanals
anliegenden Material entsteht. Diese Relativbewegung führt
zu einem Anstieg der Temperatur und des Drucks in dem
Material, wenn es sich der Abschlußwand 242 nähert,
wie dies in der zuvor genannten US-PS 41 94 841 beschrieben
ist. An der Abschlußwand 242 wird das Material zum
Ausbringen durch die Auslaßöffnung 250a gesammelt und mittels einer Übertragungsnut 250 (Fig. 12) zu der
Verflüchtigungsstufe
übertragen, welche die Auslaßöffnung 250a für den
Kanalraum 222 und die Einlaßöffnung 250b für den Kanalraum
224 bildet, welcher der erste Kanalraum der ersten Verflüchtigungsstufe
ist, wie dies in Fig. 12 und 14 dargestellt
ist. Die Einlaßöffnung 250b, die in den Fig. 12 und
14 dargestellt ist, ist relativ eng im Querschnitt und
erzeugt einen Druck- und Temperaturanstieg vor der Einlaßöffnung
250b im Kanalraum 222, wodurch eine komplette
Füllung der Einlaßöffnung 250b erreicht und eine Vakuum-
Leckage durch die Einlaßöffnung 250b verhindert wird. Des
weiteren wird eine präzise Kontrolle der Einlaßtemperatur,
des Einlaßdruckes und der Vakuumdichtung während des Betriebes
erreicht, indem eine Einlaßkontrollvorrichtung 284
bei der Einlaßöffnung 250b der ersten Verflüchtigungsstufe
vorgesehen wird (Fig. 14). Die Kontrollvorrichtung 284 kann
so angeordnet sein, daß sie von außerhalb der Verarbeitungsvorrichtung
einstellbar ist und die Einlaßöffnung
250b bis zu einem vorbestimmten Grad verengt, wie dies für
die Kontrollvorrichtung 84 (Fig. 2) vorstehend beschrieben
ist.
Die Fig. 11, 12, 14, 15 und 16 zeigen die erste Verflüchtigungsstufe,
welche drei Verflüchtigungs-Kanalräume aufweist:
Einen ersten Verflüchtigungs-Kanalraum 224, einen
Zwischen-Verflüchtigungs-Kanalraum 226 und einen letzten
Verflüchtigungs-Kanalraum 228. Die Geometrie jedes Verflüchtigungs-
Kanalraumes ergibt eine Verarbeitungsvolumen-
Kapazität, welche, wie vorstehend beschrieben, in Abstimmung
mit den anderen Verarbeitungsvariablen gew 35062 00070 552 001000280000000200012000285913495100040 0002003433830 00004 34943ählt ist.
Jeder Verflüchtigungs-Kanalraum beinhaltet ein Blockierelement
243, das die Abschlußwand 244 für den Kanalraum
bildet, um das Material für das Ausbringen aus dem
Kanalraum zu sammeln. Die räumliche Anordnung jedes
Blockierelementes 243 über dem Umfang der Verflüchtigungsstufe
ist gewählt, um eine optimale konstruktive Auslegung
für die Übertragungsnuten 252 und 254 zu erlauben.
Wie erwähnt, können die Transportnuten und die Blockierelemente
als bewegliche Übertragungsplatten ausgeführt werden.
Da das Umfangsmaß der Übertragungsplatte von der Anordnung
der damit verbundenen Blockierelemente und Übertragungsnuten
abhängt, war in der Vergangenheit die Staffelungsdistanz der
Blockierelemente in Umfangsrichtung, wenn diese von einzelnen
Übertragungsplatten getragen wurden, auf ein Minimum beschränkt. Die
bevorzugte Ausführungsform der ersten Verflüchtigungsstufe
von Fig. 12 weist jedoch Blockierelemente 243 auf, die
fortschreitend voneinander durch eine deutliche Winkeldistanz
getrennt sind. Dieser Abstand oder diese Staffelung
kann eine wesentliche Steigerung der Breite der Übertragungsnuten
252 und 254 ohne eine unerwünschten
hohen Anstieg in der axialen Entfernung über die
Rotoroberfläche 220 zwischen den Verflüchtigungskanälen ermöglichen, welche
andererseits eine erhebliche Steigerung der axialen Länge
des Rotors 212 ergeben kann. Dementsprechend wird die Kontrolle
der Querschnittsflächen und damit die Kontrolle der
Übertragungsvolumen-Kapazität der Übertragungsnuten 252 und
254 zumindest teilweise durch die Winkelstaffelung der
Blockierelemente 243 bewirkt. So haben z. B. bei einer Rotations-
Verarbeitungsvorrichtung mit einem Rotordurchmesser
von 190,5 mm (7.5 in), einer axialen Rotoroberflächenbreite
von 12,7 mm (0.5 in) zwischen den Verflüchtigungs-
Kanälen und einer Winkelverlagerung von 33,5° zwischen den
Blockierelementen die Übertragungsnuten, die in einem
Winkel Φ (Fig. 4) von 30° zur Umfangsrichtung angeordnet sind,
eine Breite Wt (Fig. 4) von 269,87 mm (1.625 in).
Der Strömungsumlenker 286 (Fig. 14, 15 und 16) ist am
Umfang jedes Verflüchtigungs-Kanalraums vorgesehen, um Material
zu der Grundfläche des Verflüchtigungs-Kanals umzulenken,
um ein Verstopfen der Vakuumleitung zu minimieren. Die
dargestellten Strömungsumlenker 286 sind Teil einer Strömungsumlenkeinheit
285 (Fig. 11), aber es können auch getrennte
Strömungsablenker für jeden Verflüchtigungs-Kanalraum
verwendet werden.
Wie in Fig. 16 gezeigt ist, beinhaltet der letzte Verflüchtigungs-
Kanalraum 228 wahlweise ein nicht-druckerzeugendes
Scherelement 292, welches in einer Weise wirkt, die
ähnlich zu der der Scherelement 92 (Fig. 1 bis 4) ist, um
eine zusätzliche nicht-druckerzeugende Scherzone für die
Verflüchtigungsstufe zu schaffen. Scherelemente 292 können
ebenfalls in den ersten und in den Zwischenkanalraum der
Stufe angeordnet sein, und es kann auch mehr als ein
Scherelement pro Kanalraum vorgesehen werden, wenn dies
gewünscht ist.
Verhältnismäßig breite nicht-druckerzeugende Übertragungsnuten
252 und 254 verbinden die Kanalräume der ersten
Verflüchtigungsstufe, wie dies in Fig. 12 gezeigt ist. Die
Geometrie der Übertragungsnuten 252 und 254 ergibt Übertragungsvolumen-Kapazitäten,
die in Abstimmung mit den anderen
Verarbeitungsvariablen gewählt werden, wie dies vorstehend
für die nicht-druckerzeugende Übertragungsnut 52 erläutert
wurde.
Die relativ enge Übertragungsnut 256, die in Fig. 12 dargestellt
ist, ergibt die Auslaßöffnung 256a für die erste
Verflüchtigungsstufe und die Einlaßöffnung 256b für den
Kanalraum 230 der Mischstufe. Die Übertragungsnut 256 ermöglicht
die Kontrolle des Auslaßdruckes und der Vakuumdichtung
der ersten Verflüchtigungsstufe. Eine präzise
Kontrolle des Auslaßdruckes und der Vakuumdichtung während
des Betriebes wird erreicht, indem eine Auslaßvolumen-
Kontrollvorrichtung 288 bei der Einlaßöffnung 256 des Verarbeitungskanalraums
230 angeordnet wird, wie dies in Fig. 17
gezeigt ist. Die Auslaßvolumen-Kontrollvorrichtung 288
kann so angeordnet werden, daß sie von außerhalb der Verarbeitungsvorrichtung
einstellbar ist und die Einlaßöffnung
256b bis zu einem vorbestimmten Grad verengt, wodurch
sowohl der Auslaßdruck des Materials stromaufwärts von der
Auslaßöffnung 256a als auch die Vakuumdichtung der Stufe
kontrolliert wird.
Im Betrieb tritt flüssiges Material in den Verflüchtigungs-
Kanalraum 224 der ersten Verflüchtigungsstufe bei der Einlaßöffnung
250b mit einer Temperatur und einem Druck ein,
der durch die Geometrie der Einlaßöffnung 250b und durch
die Einlaßvolumen-Kontrollvorrichtung 284 (Fig. 12 und 14)
kontrolliert wird, und wird zu dem Grund des Kanals 223
durch den Strömungsumlenker 286 abgelenkt. Wenn das Material
die strömungsabwärts gelegene Ecke des Strömungsumlenkers
286 (oder alternativ, wenn es in den ersten Verflüchtigungs-Kanalraum
224 durch die Einlaßöffnung 250b
eintritt) wird es einem Vakuum ausgesetzt, das durch eine
Vakuumquelle (nicht dargestellt) durch die Vakuumeinrichtung
276 erzeugt wird. Der plötzliche Druckabfall
verursacht ein blitzartiges Schäumen in dem nun überhitzten
Material, da die flüchtigen Bestandteile, welche in dem
Material vorhanden sind, verdampfen, wodurch Blasen überall
in dem Materialvolumen entstehen. Aufgrund der Abstimmung
der Fließgeschwindigkeit des Materials, welches in den
Kanalraum 224 eintritt und der Verarbeitungsvolumen-Kapazität
des Kanalraums mit anderen Verarbeitungsvariablen,
welche vorstehend beschrieben sind, erfährt das geschäumte
Material keine wesentliche Scherung oder Druckanstieg, wenn
es vorwärts durch den Kanalraum gefördert wird und ist frei
dazu in der Lage, in
Abhängigkeit von der Temperatur und dem Vakuumdruck in dem
Kanalraum zu einem maximalen Grad aufzuschäumen.
An der Abschlußwand 244 wird das geschäumte Material gesammelt,
um aus dem Kanalraum 224 durch die Auslaßöffnung 252a
ausgebracht zu werden und wird zu dem Zwischen-Verflüchtigungs-
Kanalraum 226 durch die nicht-druckerzeugende Übertragungsnut
252 gefördert. Die Koordination des Volumens
des geschäumten Materials, welches in der ersten Verflüchtigungsstufe
verarbeitet wird und die Übertragungsvolumen-
Kapazität der Übertragungsnut 252 mit anderen Verarbeitungsvariablen,
wie zuvor beschrieben, ergibt eine
Ansammlung von geschäumtem Material, welches an der Abschlußwand
244 des Kanalraumes 224 gesammelt wird, welche
eine relativ kleine, schnell rückzirkulierende Ansammlung
ist, um eine hohe Scherung und eine konstante Oberflächenerneuerung
zu erzeugen. Dadurch werden die Blasen aus den
flüchtigen Bestandteilen in dem Material zerrissen, wodurch
der Schaum zusammenbricht und die flüchtigen Bestandteile
mit minimalem Druckanstieg in der Materialansammlung freigesetzt
werden. Die Übertragungsnut 252 ergibt ebenfalls
eine Übertragungsvolumen-Kapazität, die ausreichend ist, um
eine schnelle Rotation des Materials in der Übertragungsnut
252 zu ermöglichen, da die Rotoroberfläche 220 hinter der
Nut rotiert, wodurch ein weiterer Zusammenbruch des Schaums
während der Übertragung verursacht wird. Etwas von der
Wärme, welche mit dem Material verloren geht, wenn die
flüchtigen Bestandteile verdampfen, kann ersetzt werden, da
das geschäumte Material die Wände der Verarbeitungsvorrichtung
berührt, welche durch die Temperaturkontrolleinrichtungen
282 entweder erwärmt oder gekühlt werden, wie
vorstehend beschrieben ist. Des weiteren ergibt die viskose
Dissipation in den Scherzonen eine weitere Erwärmung des
Materials, da durch die Antriebswelle zugeführte Energie in
Wärmeenergie umgewandelt wird. Dadurch kann die Temperatur
des Materials kontrolliert und auf einer im wesentlichen
konstanten Höhe gehalten werden.
Von der Übertragungsnut 252 tritt das Material in den
Zwischen-Verflüchtigungs-Kanalraum 226 durch die Einlaßöffnung
252b (Fig. 12 und 15) ein, fließt unter dem Strömungsumlenker
286 vorbei, wird dem Vakuum ausgesetzt und
wird vorwärts in einer Art Propfströmung zu der Abschlußwand
244 für nicht-druckerzeugendes Scheren und für das
Ausbringen durch die Auslaßöffnung 254a gefördert. Das
Material läuft in die nicht-druckerzeugende Übertragungsnut
254 (Fig. 12), wo es geschert wird, tritt in den letzten
Verflüchtigungs-Kanalraum 228 durch die Einlaßöffnung 254b
ein und strömt an dem Strömungsumlenker 286 (Fig. 16)
vorbei. Das geschäumte Material wird durch den Kanalraum
228 in einer Art Propfströmung zu dem Scherelement 292
gefördert, wo sein Fluß behindert ist, so daß eine rückzirkulierende
Materialansammlung vor dem Scherelement 292
gebildet wird, und zwar in einer Art und Weise, die ähnlich derjenigen
ist, die für das Scherelement 92 (Fig. 1 bis 4)
beschrieben ist. Eine Scherbeanspruchung wird in das Material
in die Materialansammlung eingeleitet, wodurch die
Blasen zerrissen werden und die flüchtigen Bestandteile
freigesetzt werden, um durch die Vakuumeinrichtung
276 abgeführt zu werden. Wenn mehr Material zu dem Scherelement
zugeführt wird, überläuft die Materialansammlung
das Scherelement, um vorwärts zu der Abschlußwand 244 des
letzten Verflüchtigungs-Kanalraumes 228 gefördert zu werden.
Wenn das Material durch und zwischen den Verflüchtigungs-
Kanalräumen gefördert und übertragen wird, ist es fortgesetzt
einem Vakuum unterworfen und erfährt keinen wesentlichen
Anstieg im Druck. Dementsprechend entstehen weiterhin
Blasen aus flüchtigen Bestandteilen in dem Material, Wachsen
und Zerreißen wie zuvor beschrieben, bis das Material
die Abschlußwand 244 des letzten Verflüchtigungs-Kanalraums
228 (Fig. 12 und 16) erreicht. Die durch das Zerreißen der
Blasen freigesetzten flüchtigen Bestandteile werden durch
die Vakuumeinrichtung 276 abgezogen, die mit allen
Kanalräumen der ersten Verflüchtigungsstufe in Verbindung
steht. An der Abschlußwand 224 des Kanalraumes 228 wird das
Material zum Ausbringen aus der Verflüchtigungsstufe durch
die Übertragungsnut 256 (Fig. 16) gesammelt, wobei die Übertragungsnut
die Auslaßöffnung 256a aus der Stufe bildet.
Wie vorstehend beschrieben ist die Übertragungsnut 256
keine nicht-druckerzeugende Übertragungsnut. Der Druck, bei
welchem das Material aus der Verflüchtigungsstufe ausgebracht
wird, ist zum Teil durch den Querschnitt der Auslaßöffnung
256a bestimmt und kann präzise durch die Kontrollvorrichtung
288 (Fig. 17) kontrolliert werden, welche
nachstehend beschrieben wird. Dementsprechend bleibt die
Auslaßöffnung 256a im wesentlichen während des Betriebes
vollständig mit Material gefüllt, um eine Vakuumdichtung
bei der Auslaßöffnung der Stufe zu ergeben, wie dies vorstehend
für die Auslaßöffnung 56a (Fig. 3 und 4) beschrieben
ist. Wenn die Auslaßöffnung 256a der ersten Verflüchtigungsstufe
im wesentlichen mit Material während des Betriebes
gefüllt ist, wird ein Druck in dem Material erzeugt,
welches an der Abschlußwand 244 des letzten Verflüchtigungs-
Kanalraums 228 gesammelt wird, um ein weiteres
Zusammenbrechen des Schaums zu bewirken, wie dies vorstehend
für die Auslaßöffnung 56a (Fig. 3 und 4) beschrieben ist, und
um das Material durch die relativ enge Auslaßöffnung 256a zur
Übertragung durch die Übertragungsnut 256 (Fig. 12) von der
Verflüchtigungsstufe zum Kanalraum 230 der Mischstufe (Fig. 17)
auszubringen. Die erste Verflüchtigungsstufe, welche
vorstehend beschrieben ist, hat drei Verflüchtigungs-Kanalräume,
welche fünf nicht-druckerzeugende Scherzonen ergeben
und durch zwei nicht-druckerzeugende Übertragungsnuten
verbunden sind, aber es können mehr Kanalräume
vorgesehen werden, entsprechend den Verarbeitungsbedingungen
und dem zu verarbeitenden Material.
Der Kanalraum 230 der Mischstufe, der in Fig. 12 und 17
dargestellt ist, beinhaltet ein Blockierelement 245, welches
die Abschlußwand 246 des Kanalraums ergibt. Die Abschlußwand
ist von der Einlaßöffnung 256b um den größeren Teil
der Umfangsentfernung über dem Kanalraum entfernt und ist
nahe der Auslaßöffnung 258a angeordnet, welche durch die
Übertragungsnut 258 entsteht. Im Betrieb wird das von
flüchtigen Bestandteilen zu befreiende, im wesentlichen
ungeschäumte Material, welches in den Kanalraum 230 eintritt,
durch die rotierenden Wände des Kanals 222 zu der
Abschlußwand 246 geschleppt. Der Hauptteil des Materials
wird durch die Abschlußwand festgehalten, so
daß die Temperatur unter Druck des Materials zunimmt, wenn
es durch den Kanalraum läuft, und zwar in einer ähnlichen Weise wie
dies für den Kanalraum 222 der Zuführstufe beschrieben ist.
Wenn das Material weiterhin in Richtung der Abschlußwand
geschleppt wird, entsteht eine starke Zirkulationsbewegung
in dem Material, welches an der Abschlußwand
gesammelt wird, die zu einem kräftigen Mischvorgang in dem
Material führt. Die Übertragungsnut 258 (Fig. 12) ergibt
die Auslaßöffnung 258a für den Kanalraum 230 und die Einlaßöffnung
258b für die letzte Verflüchtigungsstufe und
kann von der gleichen oder von einer unterschiedlichen
Geometrie sein wie die Übertragungsnut 250 (welche die
Einlaßöffnung 250b für die erste Verflüchtigungsstufe ergibt),
was von der Größe, welche für die rückzirkulierende
Materialansammlung an der Abschlußwand 246 und dem
Ausbringdruck, welcher für die Mischstufe gewählt wird,
abhängt.
Wenn gewünscht, kann die Mischstufe modifiziert werden, um
in den Kanalraum zusätzliches Material einzuführen und/oder
Substanzen aufzunehmen, welche den Partialdruck der flüchtigen
Bestandteile erniedrigen, welche in dem Material
enthalten sind, bevor es in die nächste Verflüchtigungsstufe
übertragen wird. Diese können dann vollständig an der
Abschlußwand 246 des Kanalraums 230 mit dem Material, welches
in den Kanalraum aus der Verflüchtigungsstufe eintritt,
vermischt könnte in dem Mischkanal eine Mischstruktur
und einen Zu- bzw. Abfluß beinhalten, welcher ähnlich ist
wie diejenigen, welche in der vorgenannten US-PS 41 94 841
illustriert und beschrieben sind (Fig. 5 und Spalte 8, Zeile
60 bis Spalte 9, Zeile 11).
Wie erwähnt, beinhaltet die dargestellte Verarbeitungsvorrichtung
zwei Verflüchtigungsstufen, welche durch eine
Mischstufe getrennt sind, aber es können auch mehr oder
weniger Stufe notwendig sein, was von dem verarbeiteten
Material und der Konzentration und den Eigenschaften der
darin enthaltenen flüchtigen Bestandteile abhängt.
Des weiteren kann jede Mischstufe mehr als einen Kanalraum
aufweisen, oder es können alle Mischstufen fortgelassen
werden.
Die Kanalräume und die Übertragungsnuten der aufeinanderfolgenden
Verflüchtigungsstufen und die Mischstufen, die
sie, falls vorhanden, trennen, sowie der erste entsprechende
Kanalraum 232 und der Zwischen-Kanalraum 234 sowie die
entsprechenden Verflüchtigungs-Übertragungsnuten 260 und
262 der letzten Verflüchtigungsstufe sind in ihren Merkmalen
ähnlich wie die der bereits beschriebenen Gegenstücke.
Die spezifische Geometrie jeder Stufe und die Verarbeitungsbedingungen
in jeder Stufe ergeben jedoch die optimale
Verarbeitungs-Effizienz für das Material, welches der Stufe
zugeführt wird. Darum hat das Material, wenn es die Verarbeitungsvorrichtung
durchlaufen hat und aus den aufeinanderfolgenden
Verflüchtigungsstufen ausgebracht wird, eine
fortschreitend geringere Konzentration von flüchtigen Bestandteilen.
Die End-Verflüchtigungsstufe - in der dargestellten
Verarbeitungsvorrichtung die zweite Verflüchtigungsstufe -
kann einen letzten Kanalraum 236 (Fig. 12 und
18) aufweisen, der in der Gestaltung von dem letzten Kanalraum
228 der davor gelegenen ersten Verflüchtigungsstufe
abweicht, indem das Blockierelement 269, welches die Abschlußwand
270 für den Kanalraum darstellt, vorzugsweise
von der Einlaßöffnung 262b um ungefähr 270° oder
weniger von dem Umfang des Verflüchtigungs-Kanalraumes
entfernt ist. Dadurch können die Drücke, welche an der
Abschlußwand 270 und an den Abschlußwänden der
verbleibenden strömungsabwärts gelegenen Kanalräume der
Verarbeitungsvorrichtung so vorgesehen werden, daß
zumindest teilweise ausgeglichene Drücke in den strömungsaufwärts
gelegenen Kanalräumen 222, 228 und 230 entstehen.
Dieses Ausbalancieren der Drücke kann die Verformung
der Welle und die Wellenlast wesentlich vermindern,
wie dies in der erwähnten US-PS 42 27 816 beschrieben ist.
Diese Positionierung der Abschlußwand des stromabwärts
gelegenen Kanalraumes der Verarbeitungsvorrichtung
kann ebenfalls eine entsprechende Position für den Auslaß
der Pumpstufe ergeben, die nachstehend beschrieben ist.
Die Übertragungsnut 264, welche in Fig. 12 gezeigt ist,
ergibt die Auslaßöffnung 264a für die letzte Verflüchtigungsstufe
und die Einlaßöffnung 264b für eine im Außenbereich
liegende Homogenisierungsstufe, welche durch den
Kanalraum 240 gegeben ist. Die Auslaßöffnung 264a und die
Übertragungsnut 264 sind relativ eng im Querschnitt und
sind so ausgelegt, daß sie eine Kontrolle des Auslaßdrucks
der End-Verflüchtigungsstufe ermöglichen, und zwar in einer ähnlichen
Weise wie die Kontrolle, welche für die erste Verflüchtigungsstufe
durch die Auslaßöffnung 256a und die
Übertragungsnut 256 gegeben ist. Des weiteren wird eine
präzise Kontrolle des Auslaßdrucks während des Betriebes
durch eine Auslaßvolumen-Kontrollvorrichtung 290 (in Fig. 19
gezeigt) bei dem Einlaß 264b des Kanalraumes 240 mit der
Homogenisierungsstufe gegeben. Alternativ dazu kann die
Kontrollvorrichtung 290 irgendwo in der Übertragungsnut 256
positioniert werden. Die Auslaßvolumen-Kontrollvorrichtung
290 kann so ausgelegt sein, daß sie von außerhalb der
Verarbeitungsvorrichtung eingestellt werden kann, und sie
ist vorgesehen, um die Einlaßöffnung 264b bis zu einem
vorbestimmten Grad zu verengen, und zwar in einer ähnlichen Weise
wie dies bei der Kontrollvorrichtung 288 geschieht.
Der relativ enge Querschnitt der Übertragungsnuten 258 und
264 und die Kontrolle der Einlaß- und Auslaßdrücke der
Verflüchtigungsstufe ergibt eine im wesentlichen vollständige
Füllung der Übertragungsnuten 258 und 264, wodurch der
Vakuumleckstrom durch die Einlaßöffnung 258b und die Auslaßöffnung
264a der End-Verflüchtigungsstufe kontrolliert
wird.
Im Betrieb unterliegt das Material in der End-Verflüchtigungsstufe
Perioden eines Durchlaufens der Verflüchtigungs-
Kanalräume in Art einer Propfströmung und ist
durch die Vakuumeinrichtung 276 einem Vakuum
unterworfen (Fig. 11), um eine unbehinderte Entstehung und
ein unbehindertes Wachstum von Blasen zu ermöglichen, und wird das Material in
nicht-druckerzeugenden Scherzonen geschert, um die Blasen
zu zerreißen, und zwar in einer Weise, die ähnlich der ist, die für
die erste Verflüchtigungsstufe beschrieben ist, bis es die
Abschlußwand 270 des letzten Verflüchtigungs-Kanalraums der
Stufe (Fig. 18) erreicht. Im bevorzugten Betrieb wird jede
nachgeordnete Verflüchtigungsstufe mit einer höheren Temperatur
und mit einem niedrigeren Absolutdruck betrieben als die
vorhergehende erste Verflüchtigungsstufe. Dieses stellt
sicher, daß der Schäumungsmechanismus zur Befreiung des
Materials von flüchtigen Bestandteilen in dem Material
welches der End-Verflüchtigungsstufe zugeführt
wird, trotz der geringeren Konzentration der flüchtigen
Bestandteile auftritt. Wenn die Querschnittsfläche der Auslaßöffnung
264a der End-Verflüchtigungsstufe kontrolliert
wird, wird genügend Druck in dem Material erzeugt, welches
an der Abschlußwand 270 des letzten Verflüchtigungs-Kanalraums
236 gesammelt wird, um ein Zusammenbrechen des
Schaums und ein Ausbringen des Materials durch die im
wesentlichen gefüllte Auslaßöffnung 264a und Übertragungsnut
264 von der End-Verflüchtigungsstufe zu dem außenliegenden
Kanalraum 240 der Homogenisierungsstufe zu unterstützen.
Die End-Verflüchtigungsstufe, welche vorstehend
beschrieben ist, hat drei Kanalräume, aber es können auch
mehr oder weniger Kanalräume vorgesehen werden, und die
Zahl der Kanalräume kann die gleiche sein oder anders sein
als die der ersten Verflüchtigungsstufe.
Die Anordnung und die Vorteile eines außenliegenden Homogenisierungs-
Kanalraums und eines Hochdruck-Pumpkanals innerhalb
des Niederdruck-Homogenisierungskanals sind im
Detail in der US-PS 44 11 532 beschrieben. Wie schematisch
durch die größeren Pfeile in der Fig. 12 angezeigt ist,
wird das in dem Verflüchtigungs-Kanalraum 236 verarbeitete
Material zu dem außenliegenden Homogenisierungskanal 240
durch die Übertragungsnut 264 übertragen, welche quer läuft
und zu dem Hochdruck-Pumpkanal 238 offen ist. Der Pumpkanal
238 ist ausgelegt, um genügend gefüllt zu sein und um hohe
Drücke zu erzeugen, so daß ein Leckstrom des Materials von
der Übertragungsnut 264 in den Kanalraum 238 minimal ist.
Diese Anordnung der Homogenisierungs- und Pump-Kanalräume
ergibt spezielle Vorteile bei der Minimierung des externen
Leckstrompotentials, indem die Drücke, welche an dem äußeren
Ende der Verarbeitungsvorrichtung erzeugt werden, gesenkt
werden. Zusätzlich ergibt diese Anordnung eine im
wesentlichen konstante Ausbringungsgeschwindigkeit und
Ausbringungstemperatur und einen im wesentlichen konstanten Ausbringungsdruck
für das Material, das aus der Verarbeitungsvorrichtung
gepumpt wird, wie dies in der vorgenannten
US-PS 44 11 532 beschrieben ist.
Wie Fig. 19 zeigt, beinhaltet der Kanalraum 240 der außenliegenden
Homogenisierungsstufe ein Blockierelement 273,
welches die Abschlußwand 274 für den Kanalraum ergibt.
Die Abschlußwand ist vorzugsweise von der Einlaßöffnung
264b und dem größeren Teil der Umfangsentfernung
über dem Kanalraum entfernt und ist nahe der Auslaßöffnung
266a, welche durch die Übertragungsnut 266 (Fig. 12) gegeben
ist, angeordnet. Im Betrieb wird das von flüchtigen
Bestandteilen zu trennende Material durch die rotierenden
Wände des Kanalraumes 240 von der Einlaßöffnung 264b und der Kontrollvorrichtung
290 zu der Abschlußwand 274 gezogen.
Der Hauptteil des Materials wird von der Abschlußwand
gehalten, und zwar in ähnlicher Weise wie dies für den Kanalraum 222
der Zuführungssstufe und dem Kanalraum 230 der Mischstufe
beschrieben wurde. Da weiterhin Material nach vorne zu der
Abschlußwand gezogen wird, entsteht eine stark zirkulierende
Bewegung in dem Material, das an der Abschlußwand
gesammelt wird, woraus sich ein kräftiger Mischvorgang
in dem Material ergibt. Dieser Vorgang liefert ein
hoch qualitatives, einheitliches Produkt zum Übertragen zu
der Pumpstufe, um aus der Verarbeitungsvorrichtung ausgebracht
zu werden. Der Kanalraum 240 ist im Verhältnis zu
dem Zuführ-, Misch- und Verflüchtigungs-Kanalraum eng
ausgelegt, so daß er einen ausreichenden Druck in dem
Material erzeugen kann, um das Ausbringen des Materials
durch die Auslaßöffnung 266a für die Übertragung durch die
Übertragungsnut 266 zum Pumpkanal 238 der Pumpstufe zu
unterstützen.
Der Pumpkanal 238 (der in Fig. 20 dargestellt wird) ist
ausgelegt, um als Preß- oder Pumpstufe für das Material zu
dienen, welches in der Rotations-Verarbeitungsvorrichtung
verarbeitet wurde und beinhaltet die Einlaßöffnung 266b und
das Blockierelement 271, welches die Abschlußwand 272
für den Kanalraum bildet. Die Abschlußwand 272 ist
vorzugsweise von der Einlaßöffnung 266b um den größeren
Teil der Umfangsentfernung über dem Kanalraum entfernt und
ist nahe der Auslaßöffnung 268 angeordnet, welche als Pumpenausgang
für die Verarbeitungsvorrichtung dient. Der
Kanal 237 des Kanalraumes 238 ist sehr eng im Verhältnis zu
den anderen Verarbeitungskanalräumen der Verarbeitungsvorrichtung
(Fig. 11) und ist ausgelegt, um einen hohen Druck
in dem Material zu entwickeln, welches durch den Kanalraum
zu der Abschlußwand 272 gefördert wird, und zwar in der Weise,
wie dies im Detail in der zuvor genannten US-PS 41 94 841
beschrieben ist. Im Betrieb tritt das Material in den
Pumpkanal durch die Einlaßöffnung 266b ein und wird durch
die rotierenden Wände 237a des Kanals 237
mit einem graduellen Anstieg des
Druckes über dem Umfang des Kanalraumes 238 zu der Abschlußwand 272 gezogen, wobei ein
maximaler Druck an der Abschlußwand erreicht wird, wo
es aus der Verarbeitungsvorrichtung durch die Auslaßöffnung
268 ausgebracht wird. Falls dies gewünscht wird, können
Auslaß-Kontrolleinrichtungen, wie ein Ventil (nicht dargestellt)
an der Auslaßöffnung 268 vorgesehen werden, um eine
Kontrolle über das Ausbringen aus der Verarbeitungsvorrichtung
und über die Verarbeitungsbedingungen im Kanalraum
238 zu ermöglichen, wie dies in der vorgenannten US-PS 44 11 532
beschrieben ist.
Obwohl die vorstehend beschriebene Verarbeitungsvorrichtung
eine besonders bevorzugte Anordnung von Verarbeitungsstufen
darstellt, sind andere Anordnungen möglich und liegen
im Rahmen der vorliegenden Erfindung. Zum Beispiel kann eine
Schmelzstufe vorgesehen werden, um die Zufuhr von getrennten
Materialien zu der Verarbeitungsvorrichtung zum Befreien
von teilchenförmigen Materialien zu ermöglichen. Die
Mischstufe kann von dem Typ sein, der im Detail in der US-
PS 43 89 119, welche vorstehend erwähnt wurde, beschrieben
ist.
Sowohl die Verarbeitungsvorrichtung, welche in Fig. 1 bis 4
gezeigt wird, als auch die in Fig. 11 bis 20 gezeigte,
verwendet Einlaß-Kontrollvorrichtungen, um eine präzise
Kontrolle des Drucks am Eingang der Verflüchtigungsstufe zu
ermöglichen, wie vorstehend beschrieben. Es können jedoch
auch andere Einrichtungen zur Ermöglichung einer Kontrolle
der Eingangsbedingungen verwendet werden. Fig. 21 zeigt z.
B. eine schematische Darstellung einer Abdeckfläche 318
eines Gehäuses 316 einer Rotations-Verarbeitungsvorrichtung
des vorstehend beschriebenen Typs. Fig. 21 zeigt die Bewegung
des Materials in der Verflüchtigungsstufe mittels
Pfeilen, wobei die Übertragungsnut mit 352 bezeichnet ist. Die unterbrochenen Linien werden verwendet, um die
Beziehung der Verflüchtigungs-Kanalräume 324 und 328 zu der
Abdeckfläche 318 zu zeigen. Ein Blockierelement 351 ist
nahe der Einlaßöffnung 350b an der Verflüchtigungsstufe
angeordnet, um zumindest teilweise den Materialfluß zu
blockieren, welcher in den ersten Verflüchtigungs-Kanalräumen
324 eintritt und um einen Druckanstieg in dem Material
beim Einlaß herbeizuführen. Das Blockierelement 351 ist
mit dem Gehäuse 316 verbunden und kann so ausgelegt sein,
daß es das Schleppen von etwas Material hinter das
Blockierelement 351 durch die rotierenden Kanalraumoberflächen
ermöglicht, entweder an der Kanalraumgrundfläche
wie in Fig. 22 gezeigt oder an den Seitenwänden des
Kanalraumes, und zwar in einer Weise, die der ähnlich ist, die für
den Verteilblock der vorstehend genannten US-PS 43 29 065
ähnlich ist. Der Druckaufbau hinter dem Blockierelement
351 drängt Material in den Spalt 319 (Fig. 22) zwischen
die Rotoroberfläche 320 und die Abdeckfläche 318, wie dies
durch die Pfeile in Fig. 21 gezeigt wird. Die Rotation der
Rotoroberfläche 320 drängt das Material in den Spalt
319 zu den Diagonalnuten 353, welche in der Abdeckfläche
318 gebildet sind, wo es gesammelt, durch die Bewegung
der Rotorfläche 320 nach Diagonalnuten 353 geschert und durch
die Bewegung der Rotoroberfläche 320 zu dem Kanalraum 324
gedrängt wird. Der Druckaufbau hinter dem Blockierelement
351 und/oder die Scherung in den Diagonalnuten 353 ergeben
für gewöhnlich einen Anstieg der Temperatur des Materials.
Das Material aus den Diagonaluten 353 tritt in den Kanalraum
324 in Form von dünnen Materialsträngen (Fig. 21 und
22) ein, welche unmittelbar einem blitzartigen Schäumen
unterliegen, wenn sie dem Vakuum im Kanalraum 324, welches
durch die Vakuumeinrichtungen V (Fig. 22) geschaffen ist,
ausgesetzt werden. Die Einlaßöffnung 350b, das Blockierelement
351, die Diagonalnuten 353 und die Vakuumeinrichtung
V können so im Kanalraum 324 angeordnet werden,
daß die Materialstränge, welche in den Kanalraum 324 eintreten,
durch die Schwerkraft um eine vorbestimmte Distanz
fallen, bevor sie irgendeine Oberfläche des Verflüchtigungs-
Kanals oder anderes Material berühren, dies in einer
ähnlichen Weise wie bei einer mit fallenden Strängen arbeitenden
Vorrichtung zum Befreien von Material von flüchtigen
Bestandteilen. Eine solche Anordnung ist in Fig. 22 dargestellt.
Da die fallenden Stränge des Materials die rotierenden
Oberflächen des Kanalraumes berühren, werden sie zur
Abschlußwand 344 und zur Auslaßöffnung 352a in der
vorstehend beschriebenen Weise gefördert, und zwar für ein nichtdruckerzeugendes
Scheren und für ein Ausbringen aus dem
Kanalraum. Ein zusätzlicher Vorteil dieser Anordnung ist
die Minimierung von sogenannten "Barrel Hangings", kleinen
Ansammlungen von Material, welche in den Verflüchtigungs-
Kanalräumen für gewöhnlich in der Nähe der Einlaßöffnung
entstehen, und zwar durch die Vakuumeinrichtung V,
wobei diese Materialansammlungen auf der Abdeckfläche des
Kanalraumes gesammelt werden und von ihr herunterhängen,
bis das Gewicht des gesammelten Materials eine Trennung von
der Abdeckfläche bewirkt. Diese "Barrel Hangings" können
die Produktqualität beeinträchtigen, da die erhöhte Verweilzeit
in der Verarbeitungsvorrichtung zu einer Polymer-
Degradierung führen kann. Des weiteren kann ein Verstopfen
der Vakuumeinrichtungen auftreten, wenn die "Barrel
Hangings" in die Vakuumeinrichtungen gezogen werden. Die
kontinuierliche Bewegung des Materials durch den Spalt
319, in den Diagonalnuten 353 und weiterhin in dem Kanalraum 324
bewirkt eine selbstreinigende Wirkung in dem Spalt 319 und
auf der Abdeckfläche nahe der Einlaßöffnung 352b, um diese
Probleme zu minimieren.
Fig. 23 zeigt eine andere Einrichtung, um eine Kontrolle
des Einlaßdruckes zu ermöglichen und um einen Verflüchtigungsmechanismus
zu schaffen, der ähnlich dem einer Vorrichtung
mit fallenden Strängen ist. In einer Verflüchtigungsstufe,
die ähnlich zu der vorstehend beschriebenen
ist, wird ein Strangformer (strand die) 455 in die Einlaßöffnung
450b der Stufe eingeführt. Diese Behinderung des
Materialflusses im ersten Verflüchtigungs-Kanalraum 424
bewirkt einen Druckanstieg hinter dem Strangformer 455, welcher
dann das Material durch die Formöffnungen (die orifices)
455a drängt. Die Einlaßöffnung 450b der Stufe, der
Strangformer 455 und die Vakuumeinrichtungen V können so in
dem Kanalraum angeordnet werden, daß die Materialstränge in
Folge der Schwerkraft fallen, einem blitzartigen Schäumen
unterworfen werden, wenn sie dem Vakuum ausgesetzt sind,
welches durch die Vakuumeinrichtungen V geschaffen wird,
und dann durch die rotierenden Oberflächen des Kanalraumes
zu der Abschlußwand 444 und zur Auslaßöffnung 452a transportiert
wird, und zwar für die nicht-druckerzeugende Scherung
und für das Ausbringen aus dem Kanalraum, wie dies
vorstehend für das Material im Kanalraum 324 beschrieben
ist.
Wie aus den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen
ersichtlich wird, bereichert die Erfindung die Technik um
neue Rotations-Verarbeitungsvorrichtungen, welche unerwartete,
verbesserte Eigenschaften hinsichtlich der Befreiung
von Materialien von flüchtigen Bestandteilen und eine herausragende
Verarbeitungsleistung aufweisen, wenn sie mit
den Rotations-Verarbeitungsvorrichtungen verglichen werden,
die dem Stand der Technik bekannt waren, als diese Erfindung
gemacht wurde.
Claims (20)
1. Verfahren zur Verarbeitung von viskosen und viskoelatischen flüssigen Materialien mit
darin dispergierten flüchtigen Bestandteilen, welches folgende
Verfahrensschritte aufweist:
- a) Einführung des Materials mit einer Verarbeitungsgeschwindigkeit an einem Verarbeitungspunkt in eine Verflüchtigungszone, welche (i) zumindest zwei im wesentlichen ringförmige Verarbeitungszonen aufweist, welche jeweils durch zwei rotierende, im wesentlichen kreisförmige Wände definiert sind, sowie durch eine konzentrische, drehbare, im wesentlichen ringförmige Grundfläche, die die Wände an ihrem radial einwärts gelegenen Teil verbindet, und durch eine konzentrische, feststehende Fläche, welche die Verarbeitungszone umschließt, und durch eine stationäre Abschlußwand der Verarbeitungszone, wobei jede Verarbeitungszone einen Einlaßpunkt aufweist, wobei der Einlaßpunkt der am meisten strömungsaufwärts gelegenen Verarbeitungszone den Zuführpunkt der Verflüchtigungszone ergibt, sowie einen Auslaßpunkt nahe der Abschlußwand und von dem Einlaßpunkt räumlich getrennt, wobei der Auslaßpunkt der am meisten strömungsabwärts gelegenen Verarbeitungszone einen Ausbringpunkt für die Verflüchtigungszone ergibt, wobei die Verflüchtigungszone des weiteren eine (ii) nicht-druckerzeugende Übertragungszone aufweist, welche die benachbarten Paare von Verarbeitungszonen verbindet, und durch einen stationären Nut und eine ringförmige Abdeckfläche gebildet ist, die in einem Winkel relativ zu der Nut drehbar ist, und wobei das strömungsaufwärts gelegene Ende jeder Nut zu der mehr strömungsaufwärts gelegenen Verarbeitungszone von dem verbundenen Paar von Verarbeitungszonen an deren Auslaßpunkt geöffnet ist, und das strömungsabwärts gelegene Ende der Nut zu der mehr strömungsabwärts gelegenen Verarbeitungszone des verbundenen Paars von Verarbeitungszonen an deren Einlaß geöffnet ist, und wobei die Verarbeitungsvolumen- Kapazität von jeder Verarbeitungszone und die Übertragungsvolumen- Kapazität von jeder Übertragungszone mit anderen Verarbeitungsbedingungen abgestimmt werden können, wobei das Material, welches die flüchtigen Bestandteile enthält, nicht mehr als einen vorbestimmten Teil der Verarbeitungsvolumen- Kapazität von jeder Verarbeitungszone und von der Übertragungsvolumen-Kapazität von jeder Übertragungszone in Anspruch nimmt;
- b) Aufrechterhaltung eines Vakuums in der Verflüchtigungszone, welches in der Lage ist, eine Schäumung zu bewirken, indem Blasen, die flüchtige Bestandteile enthalten, in dem Material gebildet werden;
- c) Drehung der Wände und der Grundflächen der Verarbeitungszonen mit im wesentlichen gleichen Geschwindigkeiten, in der gleichen Richtung von dem Zuführpunkt zu der Abschlußwand, wobei das Material vorwärts durch jede Verarbeitungszone gefördert wird, und wobei die Rotationsgeschwindigkeit mit der Verarbeitungsvolumen-Kapazität, dem Vakuumdruck, der Verarbeitungsgeschwindigkeit und den Merkmalen des Materials in der Verarbeitungszone abgestimmt wird, wobei für einen Teil seiner Verweilzeit in jeder Verarbeitungszone das Material nach Art einer ungestörten Pfropfströmung strömt, wodurch eine im wesentlichen unbeschränkte Bildung und ein Wachstum der Blasen in dem Material ermöglicht wird;
- d) Sammeln des Materials als schnell rückzirkulierende Materialsammlung einer Abschlußwand jeder Verarbeitungszone, mit Ausnahme der am meisten strömungsabwärts gelegenen Verarbeitungszone;
- e) Ausbringen des Materials von jeder Verarbeitungszone mit Ausnahme der am meisten strömungsabwärts gelegenen Verarbeitungszone an ihrem Auslaßpunkt zu der Übertragungszone, welche die Verarbeitungszone mit der am nächsten benachbarten strömungsabwärts gelegenen Verarbeitungszone verbindet;
- f) Rotieren der Abdeckfläche von jeder Übertragungszone relativ zu der stationären Nut, wobei das Material strömungsabwärts durch jede Übertragungszone zu dem Einlaßpunkt der nächsten benachbarten strömungsabwärts gelegenen Verarbeitungszone gefördert wird, wobei die Rotationsgeschwindigkeit mit der Übertragungsvolumen-Kapazität, dem Vakuumdruck, der Verarbeitungsgeschwindigkeit und den Merkmalen des Materials in der Übertragungszone abgestimmt ist, so daß eine Scherung in das Material in jeder Übertragungszone und an der Abschlußwand von jeder Verarbeitungszone eingeleitet wird, mit Ausnahme der am meisten strömungsabwärts gelegenen Verarbeitungszone, mit einer minimalen Druckerzeugung für das Zerreißen der Blasen und für das Freisetzen der flüchtigen Bestandteile;
- g) präzises Steuern des Zufuhrdruckes der Verflüchtigungszone im Betrieb einschließlich eines zumindest partiellen Blockierens des Materials, welches in die Verflüchtigungszone eintritt, so daß zumindest ein Teil des Materials in die Verflüchtigungszone in der Form eines Materialstranges eingeführt wird;
- h) Fallenlassen der Materialstränge durch die Schwerkraft um eine vorbestimmte Entfernung vor Kontaktieren jeglichen zusätzlichen Materials der rotierenden Verarbeitungszonenwände oder Grundflächen;
- i) Entfernen der freigesetzten flüchtigen Bestandteile aus der Verflüchtigungszone;
- j) Sammeln des Materials als schnell rückzirkulierende Materialansammlung von kontrollierter Größe und kontrolliertem Druck an der Abschlußwand der am meisten strömungsabwärts gelegenen Verarbeitungszone; und
- k) Ausbringen des von flüchtigen Materialien befreiten Materials aus dem Ausbringpunkt der Verflüchtigungszone.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, das weiterhin den Verfahrensschritt
des Scherens des Materials mit minimaler
Druckerzeugung an einem oder mehreren zusätzlichen Punkten
in der Verflüchtigungszone enthält.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, das weiterhin den Schritt einer
präzisen Kontrolle des Zuführ- und Ausbringdrucks der Verflüchtigungszone
während des Betriebs enthält.
4. Verfahren zum Befreien flüssiger Materialien von darin enthaltenen dispergierten
flüchtigen Bestandteilen, welches folgende Schritte aufweist:
- a) Einführen des Materials mit einer Verarbeitungsgeschwindigkeit bei einem Zufuhreinlaß in eine Verflüchtigungsvorrichtung mit im wesentlichen zwei ringförmigen Kanälen, welche im wesentlichen gegenüberliegende Seitenwände und eine Grundfläche haben, wobei die Kanäle durch einen Rotor getragen und durch eine Verschlußoberfläche eines Gehäuses umschlossen werden, um ringförmige Durchgänge zum Befreien des Materials von flüchtigen Bestandteilen zu bilden, wobei jeder Durchgang einen Einlaß, einen Auslaß und ein Blockierelement hat, wodurch eine der Verschlußfläche zugeordnete Abschlußwand bereitgestellt wird, wobei der Einlaß des am weitesten stromaufwärts gelegenen Durchgangs den Zufuhreinlaß darstellt und der Auslaß des am weitesten stromabwärts gelegenen Durchgangs einen Entladeauslaß darstellt, wobei die Vorrichtung zum Befreien des Materials von flüchtigen Bestandteilen ebenfalls eine jedes benachbarte Paar von Durchgängen verbindende Übertragungsnut aufweist, wobei jede Übertragungsnut in der Verschlußoberfläche ausgebildet ist und den Auslaß eines weiter stromaufwärts gelegenen Durchgangs und den Einlaß eines weiter stromabwärts gelegenen Durchgangs darstellt, so daß die Durchgänge miteinander in Reihe verbunden sind für eine Übertragung des Materials von dem am weitesten stromaufwärts gelegenen zu dem am weitesten stromabwärts gelegenen Durchgang;
- b) Befördern des Materials durch jeden Durchgang, indem man den Rotor rotiert;
- c) Sammeln des Materials an jeder Abschlußwand als eine rückzirkulierende Materialsammlung;
- d) serielles Übertragen des Materials von dem am weitesten stromaufwärts gelegenen zu dem am weitesten stromabwärts gelegenen Durchgang durch die Übertragungsnuten;
- e) Aufrechterhalten eines Vakuumniveaus in zumindest den zum Befreien des Materials von flüchtigen Bestandteilen bestimmten Durchgängen;
- f) Entladen des Materials durch den Entladeauslaß und
gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
- g) Unterstützen einer im wesentlichen unbeschränkten Bildung und eines Wachstums von Blasen flüchtiger Stoffe innerhalb des Materials durch Koordinieren der Verarbeitungs-Volumenkapazität jedes Durchgangs zum Befreien des Materials von flüchtigen Stoffen, der Rotationsgeschwindigkeit des Rotors, des Vakuumniveaus, der Verarbeitungsgeschwindigkeit und der charakteristischen Merkmale des Materials derart, daß jeder Durchgang nur teilweise mit Material gefüllt ist, so daß das Material sich im Vakuum in einer im wesentlichen ungestörten, nicht unter Druck stehenden Pfropfströmungsart für einen Teil seiner Verweilzeit in jedem Verarbeitungsdurchgang fortbewegt; und
- h) Veranlassen einer nicht druckerzeugenden Scherung innerhalb des Materials in jeder Übertragungsnut und an der Abschlußwand jedes Durchgangs mit Ausnahme des am weitesten stromabwärts gelegenen Durchgangs durch Koordinieren der Übertragungs-Volumenkapazität jeder Übertragungsnut, der Rotationsgeschwindigkeit des Rotors, des Vakuumniveaus, der Verarbeitungsgeschwindigkeit und den charakteristischen Merkmalen des Materials derart, daß jede Übertragungsnut nur teilweise mit Material gefüllt ist, so daß die Blasen zum Platzen gebracht werden und die flüchtigen Bestandteile mit einem minimalen Druckanstieg des Materials und einer minimalen Wiederauflösung der flüchtigen Bestandteile freigesetzt werden.
5. Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei das Material der Verflüchtigungszone
bei einer Verarbeitungsgeschwindigkeit von
22,68 bis 90,72 kg/h (50-200 lb/hr) zugeführt wird, wobei
das Vakuum bei 1 bis 760 mm Hg gehalten wird, und wobei die
Wände und die Grundflächen jeder Verarbeitungszone und der
Abdeckfläche jeder Übertragungszone mit einer Geschwindigkeit
von 20 bis 200 min-1 rotieren.
6. Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei das Material, welches der
Verflüchtigungszone zugeführt wird, eine Temperatur von
196,6 bis 288°C (350-550°F) aufweist und eine Viskosität
von 1-400 MIF und eine Konzentration der flüchtigen Bestandteile
von 400 ppm - 10% aufweist.
7. Verfahren gemäß Anspruch 4, das weiterhin den Verfahrensschritt
aufweist, daß die Temperatur des Materials in
der Verflüchtigungszone bei oder nahe der Temperatur des
Materials im Zuführpunkt gehalten wird.
8. Rotations-Verarbeitungsvorrichtung zur Verarbeitung von viskosen und viskoelastischen
flüssigen Materialien, welche dispergierte flüchtige Bestandteile
enthalten, gemäß dem Verfahren der Ansprüche 1 bis 7,
welche eine Verflüchtigungsstufe mit zwei oder mehr
ringförmigen Verflüchtigungs-Kanälen aufweist, die von
einem rotierenden Element getragen werden, von denen jedes
gegenüberliegende Seitenwände hat, die sich radial nach
innen von der Oberfläche des rotierenden Elementes aus
erstrecken und durch eine konzentrische Abdeckfläche umschlossen
werden, die von einem stationären Element gebildet
wird, um zwei oder mehr ringförmige Verflüchtigungs-
Kanalräume zu schaffen, welche Vorrichtung ein Blockierelement
für jeden Verflüchtigungs-Kanalraum aufweist, welches mit dem stationären
Element verbunden ist und sich einwärts in den
Kanal erstreckt, um eine materialsammelnde Abschlußwand für
den Kanalraum zu bilden, welche Vorrichtung eine Einlaßöffnung
für jeden Verflüchtigungs-Kanalraum aufweist, welcher mit dem stationären
Element verbunden ist, und um den größeren Teil der
Umfangsentfernung über dem Kanalraum von der Abschlußwand
entfernt ist, wobei die Einlaßöffnung des am meisten
strömungsaufwärts gelegenen Kanalraumes die Einlaßöffnung
für die Verflüchtigungsstufe ergibt, welche Vorrichtung
Auslaßöffnung für jeden Verflüchtigungs-Kanalraum aufweist, welcher
mit dem stationären Element verbunden ist und nahe der
Abschlußwand angeordnet ist, wobei die Auslaßöffnung des am
meisten strömungsabwärts gelegenen Kanalraumes die Auslaßöffnung
für die Verflüchtigungsstufe ergibt, welche
eine Vorrichtung nicht-druckerzeugende Zwischenstufen-Übertragungsnut aufweist, welche in der
Abdeckfläche gebildet ist, um jedes benachbarte Paar von
Verflüchtigungs-Kanalräumen zu verbinden, wobei das strömungsaufwärts
gelegene Ende der Übertragungsnut die Auslaßöffnung
für den mehr strömungsaufwärts gelegenen der
benachbarten Paare von Kanalräumen ergibt und das strömungsabwärts
gelegene Ende der Übertragungsnut die Einlaßöffnung
für den mehr strömungsabwärts gelegenen der benachbarten
Paare von Kanalräumen ergibt, wobei Material,
welches dem Kanalraum durch seinen Einlaß zugeführt wird,
durch die rotierenden Kanalseitenwände zu der Abschlußwand
gefördert wird, zum Sammeln, Scheren und zum Ausbringen aus
der Auslaßöffnung, wobei das von flüchtigen Bestandteilen
befreite Material, welches von jedem Verflüchtigungs-Kanalraum
mit Ausnahme des am meisten strömungsabwärts gelegenen
Kanalraums ausgebracht ist, durch die damit verbundene
Übertragungsnut zu dem nächsten benachbarten strömungsabwärts
gelegenen Kanalraum für die weitere Befreiung von
flüchtigen Bestandteilen gefördert werden kann, wodurch
sich ein In-Serie-Betrieb der Kanalräume der Verflüchtigungsstufe
ergibt, gekennzeichnet durch Vakuumeinrichtungen
(V), welche betriebsmäßig vorgesehen sind, um
flüchtige Bestandteile aus der Verflüchtigungsstufe (24,
28) zu entfernen und einen vorbestimmten Vakuumdruck in der
Verflüchtigungsstufe (24, 28) aufrechtzuerhalten, sowie durch
Dichteinrichtungen (78), die helfen, den Vakuumdruck in der
Stufe (24, 28) aufrechtzuerhalten, wobei der Vakuumdruck
in der Verflüchtigungsstufe (24, 28) in der Lage ist,
eine Schäumung zu bewirken, indem Blasen, welche flüchtige
Bestandteile enthalten, in dem in der Verflüchtigungsstufe
verarbeiteten Material gebildet werden, wobei die Verarbeitungsvolumen-
Kapazität jeder Verflüchtigungsstufe (24,
28) und die Übertragungsvolumen-Kapazität in jeder Zwischenstufen-
Übertragungsnut (52) mit der Verarbeitungsgeschwindigkeit
abgestimmt werden können, so wie mit der
Rotationsgeschwindigkeit des rotierenden Elementes (12) und
mit dem Vakuumdruck, wobei das geschäumte Material nicht
mehr als den vorbestimmten Teil der Verarbeitungsvolumen-
Kapazität von jedem Verflüchtigungs-Kanalraum (24, 28) und
von der Übertragungsvolumen-Kapazität von jeder Zwischenstufen-
Übertragungsnut (52) in Anspruch nimmt, so daß dem
Material erlaubt ist, durch jeden Teil von jedem Kanalraum
(24, 28) im wesentlichen nach Art einer Pfropfströmung
durchzulaufen, um eine im wesentlichen unbeschränkte Bildung
und ein unbeschränktes Wachstum der Blasen in dem
Material zu erzeugen, wobei eine Scherung des geschäumten Materials
zum Zerreißen von Blasen und zum Freisetzen von den flüchtigen
Bestandteilen ermöglicht wird, wobei dabei eine minimale
Druckerhöhung in dem Material an nicht-druckerzeugenden
Scherzonen (44) an der Abschlußwand von jedem Verflüchtigungs-
Kanalraum (24, 28) mit Ausnahme des am meisten
strömungsabwärts gelegenen Kanalraums (28) und in jeder
Zwischenstufen-Übertragungsnut (52) ermöglicht wird.
9. Rotations-Verarbeitungsvorrichtung zur Verarbeitung von
Material mit darin dispergierten flüchtigen Bestandteilen,
gemäß dem Verfahren von Anspruch 1 bis 7, welches aufweist:
- a) ein rotierbares Element, welches eine Vielzahl von ringförmigen Verarbeitungskanälen trägt, wobei jeder Kanal gegenüberliegende Seitenwände hat, die sich radial einwärts von der Oberfläche des rotierbaren Elementes aus erstrecken;
- b) ein stationäres Element, welches eine konzentrische Abdeckfläche schafft, die vorgesehen ist, um mit den Kanälen zusammenzuwirken, um einen abgeschlossenen ringförmigen Verarbeitungs-Kanalraum zu schaffen, wobei jeder Kanalraum eine Einlaßöffnung, eine Auslaßöffnung und ein Kanal-Blockierelement aufweist, welches eine Abschlußwand ergibt, und wobei dieses Blockierelement mit dem stationären Element verbunden ist und in der Nähe des Auslasses vorgesehen ist, wobei Material, welches dem Kanalraum bei der Einlaßöffnung zugeführt wird, durch die rotierenden Kanalwände vorwärts zu der Abschlußwand gefördert wird, welche durch das Blockierelement gebildet wird, um aus der Auslaßöffnung ausgebracht zu werden; und
- c) nicht-druckerzeugende Materialübertragungsnuten, welche in der Abdeckfläche gebildet
sind, die die Verarbeitungs-Kanalräume verbinden und
so angeordnet sind, daß Material, welches von dem Auslaß
von einem oder mehreren Kanalräumen ausgebracht wird, zu
der Einlaßöffnung eines weiteren Kanalraumes gefördert
werden kann; und wobei die Verarbeitungskanalräume eine
Vielzahl von miteinander verbundenen Verarbeitungsstufen
bilden, welche beinhalten:
- i) eine Zuführstufe, wobei zumindest ein Kanalraum Material aufnimmt, welches der Verarbeitungsvorrichtung zugeführt wird;
- ii) zumindest eine Verflüchtigungsstufe zum Befreien des Materials von flüchtigen Bestandteilen, welches von einer strömungsaufwärts gelegenen Stufe übertragen wird, und wobei zwei oder mehr der Verarbeitungs- Kanalräume Kanalräume zur Befreiung des Materials von flüchtigen Bestandteilen sind, die betriebsmäßig mit Vakuumeinrichtungen verbunden sind, um flüchtige Bestandteile aus der Verflüchtigungsstufe zu entfernen;
- iii) eine Homogenisierungsstufe, wobei zumindest ein Kanalraum ein kräftiges Mischen in dem Material ermöglicht, welches von der Verflüchtigungsstufe übertragen wurde, wobei ein gleichförmiges Produkt für das Ausbringen aus der Verarbeitungsvorrichtung vorbereitet werden kann; und
- iv) eine Pumpstufe, wobei zumindest ein Kanalraum hohe Drücke in dem von der Homogenisierungsstufe übertragenen Material entwickelt, und das Material aus der Rotations-Verarbeitungsvorrichtung ausbringt, dadurch gekennzeichnet, daß diese Vakuumeinrichtungen (V; 276) vorgesehen sind, um einen vorbestimmten Vakuumdruck in der Verflüchtigungsstufe (224, 226, 228) zu ergeben, welcher in der Lage ist, ein Schäumen zu bewirken, indem Blasen, welche flüchtige Bestandteile enthalten, in dem in der Verflüchtigungsstufe (224, 226, 228) verarbeiteten Material gebildet werden, wobei die Einlaßöffnung (250b) des am meisten strömungsaufwärts gelegenen Verflüchtigungs-Kanalraumes (224) die Einlaßöffnung zu der Stufe (224, 226, 228) bildet und die Auslaßöffnung (256a) von dem am meisten strömungsabwärts gelegenen Verflüchtigungs-Kanalraum (228) die Auslaßöffnung aus der Stufe (224, 226, 228) ergibt, wobei Dichteinrichtungen (278) die Aufrechterhaltung des Vakuumdrucks in der Verflüchtigungsstufe (224, 226, 228) unterstützen, wobei die Verarbeitungsvolumen- Kapazität von jedem Verflüchtigungs-Kanalraum und die Übertragungsvolumen-Kapazität von jeder Material-Übertragungsnut (252, 254), welche die Verflüchtigungs-Kanalräume (224, 226, 228) verbindet, mit der Verarbeitungsgeschwindigkeit sowie mit der Rotationsgeschwindigkeit des rotierenden Elementes (212) und mit dem Vakuumdruck abgestimmt werden können, so daß das geschäumte Material in der Verflüchtigungsstufe (224, 226, 228) nicht mehr als einen vorbestimmten Teil der Verarbeitungsvolumen- Kapazität von jedem Verflüchtigungs-Kanalraum (224, 226, 228) und von der Übertragungsvolumen-Kapazität von jeder Übertragungsnut (252, 254), welche die Verflüchtigungs- Kanalräume verbindet, einnimmt, so daß es dem Material möglich ist, durch einen Teil von jedem Kanalraum im wesentlichen nach Art einer Pfropfströmung gefördert zu werden, für eine im wesentlichen unbehinderte Bildung und für ein im wesentlichen unbehindertes Wachstum der Blasen in dem Material, und wobei eine Scherung des geschäumten Materials ermöglicht wird, um die Blasen zu zerreißen und die flüchtigen Bestandteile freizusetzen mit einem minimalen Druckanstieg in dem Material in nicht-druckerzeugenden Scherzonen in jeder Übertragungsnut (252, 254), welche die Verflüchtigungs-Kanalräume (224, 226, 228) verbinden, sowie an der Abschlußwand (244) von jedem Verflüchtigungs- Kanalraum (224, 226) mit Ausnahme des am meisten strömungsabwärts gelegenen Kanalraums (228).
10. Vorrichtung gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet,
daß sie weiterhin ein oder mehrere nicht-druckerzeugende
Scherelemente (92; 94a, b, c; 96; 292) aufweist,
welche mit dem stationären Element (16; 216) verbunden
sind, und sich in einen oder mehrere Verflüchtigungs-Kanäle
(23, 27; 224, 225, 227) erstrecken, um zusätzliche, nicht-
druckerzeugende Scherzonen vor den Abschlußwänden (44, 244;
344; 444) der Verflüchtigungs-Kanalräume (24, 28; 224, 226,
228) zu ergeben, so daß die Scherung des Materials mit
minimaler Druckerhöhung stattfindet in der einen oder in
den mehreren zusätzlichen nicht-druckerzeugenden Scherzonen.
11. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Blockierelemente (43, 243) der
Verflüchtigungs-Kanalräume (24, 28; 224, 226, 228) fortschreitend
voneinander durch eine deutliche Winkelentfernung in Umfangsrichtung entfernt sind,
um die Kontrolle der
Übertragungsvolumen-Kapazität (Kapazitäten) der Übertragungsnut
(Übertragungsnuten) (52; 252), welche die Verflüchtigungs-
Kanalräume (24, 28; 224, 226, 228) verbindet,
zu ermöglichen.
12. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch
gekennzeichnet, daß weiterhin Einrichtungen (84; 284; 288)
vorgesehen sind, um die Kontrolle des Einlaß- und/oder
Auslaßdrucks (Drücke) der Verflüchtigungsstufe (24, 28;
224, 226, 228; 232, 234, 236) während des Betriebes zu
ermöglichen.
13. Vorrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
die Einrichtungen zur Kontrolle des Drucks (Drücke) einstellbare
Vorrichtung (-en) (84; 284; 288) enthalten, die
an dem Übertragungskanal (Kanälen) (52; 252) positioniert
sind, welche die Einlaß- und/oder Auslaßöffnung (50b; 56a;
250b, 256a; 258b; 264a) der Stufe ergeben, und sich in
einen Verarbeitungskanal (Kanäle) erstrecken sowie von außerhalb
der Verarbeitungsvorrichtung einstellbar sind, um eine
präzise Kontrolle während des Betriebes entlang des Abschnitts,
über welchen sich die Vorrichtung (-en) (84; 284; 288) in den
Kanal (die Kanäle) erstreckt/erstrecken, zu ermöglichen.
14. Vorrichtung gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet,
daß Spaltöffnungen (219; 319) zwischen den Teilen des
rotierenden Elementes (320), das den Kanal-Seitenwänden des
am meisten stromaufwärts gelegenen Kanalraums (24; 224;
324; 424) der Verflüchtigungsstufe benachbart ist, und der
Abdeckfläche (18; 218; 318) vorgesehen sind, und daß weiterhin
Einrichtungen vorgesehen sind, um den Einlaßdruck zu
kontrollieren, welche ein Blockierelement (84; 284; 351;
455) aufweisen, welches mit dem stationären Element (16;
216; 316) verbunden ist und sich in den am meisten strömungsaufwärts
gelegenen Kanalraum (24; 224; 324; 424) der
Stufe nahe der Einlaßöffnung (50b; 350b; 450b) erstreckt,
und zwar zu einem mindestens teilweisen Blockieren und zu
einer Einleitung eines Druckanstiegs in dem Material, welches
der Stufe zugeführt wird, wodurch zumindest ein Teil
des Materials in die Spaltöffnungen (219; 319) und in die
Diagonalnuten (353) gedrängt wird, welche in Teilen der
Abdeckfläche (18; 218; 318) gebildet werden, die den
Spaltöffnungen benachbart sind und strömungsabwärts von
und nahe der Einlaßöffnung (50b; 52b; 350b; 450b) liegen,
so daß das Material, welches in die Spaltöffnungen eintritt,
zu den Diagonalnuten (353) durch die rotierende
Oberfläche (20; 220; 320) des rotierenden Elementes (12;
212) geschleppt wird, in den Diagonalnuten (353) gesammelt
wird und durch das Zusammenwirken der Diagonalnuten (353)
und der rotierenden Oberfläche (20; 220; 320) des rotierenden
Elementes zu dem am meisten strömungsaufwärts gelegenen
Verflüchtigungs-Kanalraum (24; 224; 324; 424) gerichtet
wird und in dem am meisten strömungsaufwärts gelegenen
Verflüchtigungs-Kanalraum vor den Blockiereinrichtungen
(84; 284; 351; 455) in der Form von Materialsträngen zugeführt
wird.
15. Vorrichtung gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß
die Einlaßöffnung (50b; 250b; 350b; 450b) der Verflüchtigungsstufe,
die Blockiereinrichtungen (84; 284; 351; 455)
der Diagonalnuten (353) und die Vakuumeinrichtung (V) so um
den Umfang des am meisten stromaufwärts gelegenen Verflüchtigungs-
Kanalraums liegen, daß es den Materialsträngen
möglich ist, aufgrund der Scherkraft um eine vorbestimmte
Distanz zu fallen, bevor sie irgendein anderes Material
oder die rotierenden Kanaloberflächen berühren.
16. Vorrichtung gemäß Anspruch 8 oder 9, bei welcher zumindest
zwei Verflüchtigungsstufen (24-26; 224-228; 232-236) durch
eine Mischstufe (229, 230) getrennt sind, welche in einer
In-Serien-Beziehung mit ihnen verbunden sind, wobei
zumindest ein Kanalraum (230) ein Mischen des Materials
ermöglicht, welches von der strömungsaufwärts gelegenen
benachbarten Verflüchtigungsstufe (224-228) übertragen wird
und das gemischte Material in die strömungsabwärts gelegene
benachbarte Verflüchtigungsstufe transportiert (232-236).
17. Vorrichtung gemäß Anspruch 16, bei welcher zumindest eine
Mischstufe (229, 230) vorgesehen ist, um Additive aufzunehmen
und um die Additive gleichförmig mit dem zu der
Mischstufe übertragenen Material zu vermischen.
18. Vorrichtung gemäß Anspruch 8 oder 9, welche weiterhin
Temperatur-Kontrolleinrichtungen für mindestens einen der
Kanäle der Verflüchtigungsstufe (Stufen) (24-26; 224-228;
223-236) enthält.
19. Vorrichtung gemäß Anspruch 9, bei welcher zumindest ein
Kanalraum (240) der Homogenisierungsstufe (239, 240) außenliegend
an der Pumpstufe (237, 238) angeordnet ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/532,166 US4529320A (en) | 1983-09-14 | 1983-09-14 | Rotary processors and method for devolatilizing materials |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3433830A1 DE3433830A1 (de) | 1985-03-28 |
DE3433830C2 true DE3433830C2 (de) | 1994-06-01 |
Family
ID=24120626
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3433830A Expired - Fee Related DE3433830C2 (de) | 1983-09-14 | 1984-09-14 | Verfahren und Rotations-Verarbeitungsvorrichtung zur Verarbeitung von viskosen und viskoseelastischen flüssigen Materialien |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4529320A (de) |
JP (1) | JPH0653367B2 (de) |
DE (1) | DE3433830C2 (de) |
FR (1) | FR2551677A1 (de) |
GB (1) | GB2146916B (de) |
IT (1) | IT1175731B (de) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4549810A (en) * | 1984-12-20 | 1985-10-29 | Usm Corporation | Phase separating rotary processor and method |
US4692290A (en) * | 1985-11-12 | 1987-09-08 | Celanese Corporation | Process for devolatilizing molten oxymethylene polymer |
US4711581A (en) * | 1987-03-04 | 1987-12-08 | Farrel Corporation | Rotary processor for plastic and polymeric materials providing surge compensation |
US4871260A (en) * | 1987-09-15 | 1989-10-03 | Zehev Tadmor | Rotary processor apparatus and method for extensive and dispersive mixing |
US5200204A (en) * | 1991-03-11 | 1993-04-06 | Permian Research Corporation | Rotary extruder with integral auger feed assembly |
US5356208A (en) * | 1993-04-07 | 1994-10-18 | Zehev Tadmor | Screw element having shearing and scraping flights |
US7822583B2 (en) * | 2007-04-16 | 2010-10-26 | Chung Shan Institute Of Science And Technology, Armaments Bureau, M.N.D. | Method of batch falling strand devolatilizer |
Family Cites Families (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3235640A (en) * | 1960-08-10 | 1966-02-15 | Thomson Houston Comp Francaise | Method for the deaeration of plastic materials |
JPS5133143B1 (de) * | 1971-02-04 | 1976-09-17 | ||
DE2120601B2 (de) * | 1971-04-27 | 1973-08-09 | Barmag Barmer Maschinenfabrik Ag, 5600 Wuppertal | Verfahren und vorrichtung zum verarbeiten und entgasen thermisch empfindlicher pulverfoermiger thermoplaste |
US3992500A (en) * | 1974-06-07 | 1976-11-16 | Koehring Company | Vented extruder |
US4194841A (en) * | 1976-02-02 | 1980-03-25 | Zehev Tadmor | Method and apparatus for processing polymeric materials |
US4142805A (en) * | 1976-02-02 | 1979-03-06 | Usm Corporation | Method for processing polymeric material |
CA1111225A (en) * | 1977-05-11 | 1981-10-27 | Zehev Tadmor | Method and apparatus for processing polymeric material |
JPS5436182A (en) * | 1977-08-26 | 1979-03-16 | Mitsubishi Electric Corp | Manufacture for semiconductor device |
US4413913A (en) * | 1977-11-07 | 1983-11-08 | Usm Corporation | Method for processing plastic and polymeric materials |
US4329065A (en) * | 1977-11-07 | 1982-05-11 | Usm Corporation | Apparatus for processing plastic and polymeric materials |
US4227816A (en) * | 1978-08-21 | 1980-10-14 | Usm Corporation | Rotary processor |
US4289319A (en) * | 1978-08-22 | 1981-09-15 | Usm Corporation | Rotary seal construction and processor |
US4207004A (en) * | 1978-12-01 | 1980-06-10 | Usm Corporation | Seals for rotary processor |
US4213709A (en) * | 1978-12-01 | 1980-07-22 | Usm Corporation | Rotary processor |
US4300842A (en) * | 1978-12-01 | 1981-11-17 | Usm Corporation | Seals for rotary processor |
CA1142319A (en) * | 1978-12-20 | 1983-03-08 | Peter Hold | Process and apparatus for processing plastic and polymeric materials |
US4421412A (en) * | 1978-12-20 | 1983-12-20 | Usm Corporation | Process and apparatus for processing plastic and polymeric materials |
US4255059A (en) * | 1978-12-20 | 1981-03-10 | Usm Corporation | Processing element |
US4402616A (en) * | 1982-01-04 | 1983-09-06 | Usm Corporation | Rotary processors |
US4411532A (en) * | 1982-01-04 | 1983-10-25 | Usm Corporation | Rotary processor |
US4389119A (en) * | 1982-01-04 | 1983-06-21 | Usm Corporation | Rotary processors |
-
1983
- 1983-09-14 US US06/532,166 patent/US4529320A/en not_active Expired - Fee Related
-
1984
- 1984-09-11 GB GB08422890A patent/GB2146916B/en not_active Expired
- 1984-09-14 FR FR8414162A patent/FR2551677A1/fr not_active Withdrawn
- 1984-09-14 JP JP59193802A patent/JPH0653367B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1984-09-14 DE DE3433830A patent/DE3433830C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1984-09-14 IT IT8422660A patent/IT1175731B/it active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB2146916A (en) | 1985-05-01 |
FR2551677A1 (fr) | 1985-03-15 |
IT8422660A0 (it) | 1984-09-14 |
GB2146916B (en) | 1987-07-15 |
JPH0653367B2 (ja) | 1994-07-20 |
GB8422890D0 (en) | 1984-10-17 |
DE3433830A1 (de) | 1985-03-28 |
US4529320A (en) | 1985-07-16 |
JPS6087013A (ja) | 1985-05-16 |
IT1175731B (it) | 1987-07-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2759573C2 (de) | ||
DE3150719C2 (de) | Schneckenextruder | |
DE1779922A1 (de) | Vorrichtung zum Entfernen von Fluessigkeit aus Elastomeren | |
DE2304088A1 (de) | Schneckenpresse zum strangpressen (extrudieren) nicht-aufschaeumbarer harze und verfahren zu ihrem betrieb | |
DE3030541A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen herstellung hochmolekularer polymere | |
DE1729301B2 (de) | ||
DE3300116A1 (de) | Verarbeitungsvorrichtung mit einem drehbaren element | |
EP0113402B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung ein- oder mehrbasiger Treibladungspulver | |
DE2364507A1 (de) | Homogenisierungsextruder | |
DE3433830C2 (de) | Verfahren und Rotations-Verarbeitungsvorrichtung zur Verarbeitung von viskosen und viskoseelastischen flüssigen Materialien | |
DE19521713C1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen flüchtiger Bestandteile durch Einspritzen von Wasser und durch Aufschäumen | |
DE10054854B4 (de) | Extruder mit Entgasung | |
DE2732173C2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Verarbeitung von festem und viskosem Kunststoff und polymerem Material | |
DE3300135A1 (de) | Verarbeitungsvorrichtung mit einem drehbaren element | |
DE1142840B (de) | Vorrichtung zum Homogenisieren fliessfaehiger Stoffe oder Stoffgemische | |
DE2758266A1 (de) | Einrichtung zur regelung des durchsatzes eines ein- oder doppelschneckenextruders fuer die verarbeitung von kunststoffschmelzen | |
DE3433824A1 (de) | Rotations-verarbeitungsvorrichtung und verfahren zur befreiung des materials von fluechtigen bestandteilen | |
DE2830055A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur herstellung von suesswaren | |
EP0696957B1 (de) | Walzenpresse zum extrudieren eines gefüllten oder mehrlagigen stranges aus plastischen massen | |
DE3433833C2 (de) | Rotations-Verarbeitungsvorrichtung für viskose Materialien | |
DE3433832C2 (de) | Rotations-Verarbeitungseinrichtung | |
EP0092725B1 (de) | Vorrichtung zum Austragen hochviskoser Medien in der chemischen Verfahrenstechnik | |
DE3544642C2 (de) | ||
DE1729149A1 (de) | Vorrichtung mit einer oder mehreren Schnecken und Drucklager,insbesondere fuer Schnecken | |
DE2214204B2 (de) | Reaktor zur kontinuierlichen Polymerisation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: FARREL CORP., ANSONIA, CONN., US |
|
8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: PAGENBERG, J., DR.JUR., RECHTSANW. BARDEHLE, H., D |
|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |