JPH10509911A - プラズマ・プラント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、処理反応装置と当該処理反応装置に付設されたプラズマの発生のための装置とを有する、特に低温プラズマでアルキル基含有固体物質を処理するためのプラズマ・プラントに関する。前記処理反応装置（１２）には、処理すべき固体物質（２４）の溶融体の発生のための装置（１４）が付設されている。

Description

【発明の詳細な説明】 プラズマ・プラント 本発明は、処理反応装置及び当該処理反応装置に付設されたプラズマの発生の ための装置を有する、特に低温プラズマでのアルキル基含有固体物質の処理のた めのプラズマ・プラントに関する。 このようなプラズマ・プラントは周知である。処理反応装置及び当該処理反応 装置に付設されたプラズマの発生のための装置を有する種々の構造形態のプラズ マ・プラントが知られている。前記処理反応装置は、適当に密封可能な開口部を もっている。当該開口部を通して処理反応装置内へ、処理すべき対象物を入れる ことができる。例えば、ドイツ特許出願公開第４１４１８０５号公報により、低 温プラズマを使って熱可塑性合成物質部品（熱可塑性プラスチック部品）を製造 するための装置が知られている。当該装置は、真空ボンプと連通した真空室を有 する。当該真空室内へ、室出入口を介して、熱可塑性合成物質が低温プラズマ処 理のために粒子形状(Granulatform)で運び込まれ得る。さらに、低温プラズマに よる表面処理を達成するために、このような処理反応装置へアルキル基含有固体 物質、例えばポリオレフィンを、粉末、繊維、フォイルあるいは全部のプリフォ ーム(ganze Formtei1e)の形で入れることが知られている。 全ての公知のプラズマ・プラントの場合、これらが、処理すべきアルキル基含 有固体物質の、浸透し(durchdringend)長時間安定なモディフィケーション(改良 、変態、修飾、M0difizierUng)を保障することに適していないことが不都合であ る。 従って、本発明の課題は、簡単に組み立てられており且つそれによって均質な 、すなわち処理すべき固体物質の立体的な広がり(Raumausdehnung)全体にわたる 化学的な改良が可能である、初めに述べた種類のプラズマ・プラントを構成する ことである。 本発明により、前記課題は、請求項１に記載された特徴的構成を有するプラズ マ・プラントによって解決される。処理反応装置に、処理すべき固体物質の溶融 体の発生のための装置が付設されていることによって、当該固体物質を低温プラ ズマ処理の前に及び（あるいは）その進行中に溶融体に変えることが、簡単に可 能である。驚くべきことではあるが、溶融体に変えられた固体物質、特にアルキ ル基含有固体物質が適切に質的に且つ量的に高価値の化学的な改良を受け得るこ とが判明した。特に、アルキル基含有固体物質の単なる表面処理をはるかに越え た化学的な改良が可能になる。 本発明の有利な構成では、処理反応装置及び溶融体の発生のための装置が、プ ラズマ・プラントの、分離され且つ互いに連結されたモジュールを形成する。こ れによって、前記モジュールのそれぞれがその用途目的のために最善の状態にさ れ得ることが有利 であり、その結果、全体で、可変の適応力のあるプラズマ・プラントが作り出さ れる。 本発明の別の有利な構成では、処理反応装置が、プラズマ処理の進行中に溶融 体を動かすための手段を有する。これによって、均質な完全混合、詳しく言えば つまり、溶融体に変えられたアルキル基含有固体物質の均一な処理を低温プラズ マによって達成することが可能である。その結果、ほぼ完全で均等な、化学的な 改良が達成される。 本発明の別の有利な構成は、従属項に記載されたその他の特徴的な構成からわ かる。 本発明を、次に実施の形態において、図式的にプラズマ・プラントを示した添 付の図面をもとにして詳細に説明する。 図には、全体として符号１０を付されたプラズマ・プラントが図示されている 。見やすいように、図には、本発明に関して、例えば機械的な結合部、機械的な 固定部、詳細なケーシング表示等のような本質的でない部分は示さなかった。さ らに、本発明に係るプラズマ・プラントは選ばれた空間的な表示（描写）に限る ものではない。プラズマ・プラントの個々の構成要素がそれらの協働状態でアル キル基含有固体物質の所望の処理を保証するならば、個々の以下にさらに説明さ れるプラズマ・プラントの構成要素のあらゆる別の選択配置が可能である。 プラズマ・プラント１０の主構成要素は、処理反応装置１２及 び溶融体の発生のための装置１４である。当該装置１４は、主として貯蔵容器１ ６からなる。当該貯蔵容器１６には、加熱装置１８が付設されている。当該加熱 装置１８は、例えば、貯蔵容器１６に係合し、加熱媒体、例えば熱媒油の貫流す る導管であってよい。当該加熱装置１８には、加熱及び制御装置２０が付設され ている。当該加熱及び制御装置２０は加熱循環体の温度調節をそれ regime)に依存して制御する。 貯蔵容器１６は、注入装置２２を備えている。当該注入装置２２によって、貯 蔵容器１６内へのここでは単に暗示的に示されたアルキル基含有固体物質２４の 装入が行われ得る。注入装置２２には、配量装置２６及び塵埃除去装置２８が付 設されている。配量装置２６は、貯蔵容器１６への固体物質２４の単位時間あた りの例えば指定された質量あるいは指定された体積の所定供給を与える。貯蔵容 器１６は、レベルインジケーター３０をもっている。当該レベルインジケーター ３０は、例えば最大レベルのための第 の第二のレベルプローブ３４とを有する。貯蔵容器１６と注入装置２２との間に は、冷却装置３６が配置され得る。当該冷却装置３６は、貯蔵容器１６内で発生 する熱によって注入装置２２において固体物質２４が暖めらてしまうのを妨げる 。このために、冷媒が貫流する、詳しく示されていない導管とタンクとが設けら れ 得る。塵埃除去装置２８は、フィルター３８並びに換気装置４０を有している。 貯蔵容器１６は、排気装置４２を備えている。当該排気装置４２によって貯蔵 容器１６内に真空状態が発生させられ得る。 プラズマ・プラント１０には、さらに、ここでは単に暗示的に示されているだ けの供給源４４が少なくとも一種の不活性ガス及び（あるいは）少なくとも一種 の反応ガスのために付設されている。供給源４４は、第一の供給管４６を介して 貯蔵容器１６と連通している。さらに、貯蔵容器１６と連結されたガス分析器４ ８が設けられている。 処理容器１２は、貯蔵容器１６と連通管５０を介して連通させられている。連 通管５０は加熱可能である。その際、連通管５０の加熱循環部は加熱及び制御装 置２０と連通しており、その結果、加熱装置１８と共通の加熱循環部が生じるこ とが有利である。 不図示の実施形態により、貯蔵容器１６は、その排出口５２によって直接に処 理反応装置１２に装着され得る。その結果、連通管５０の長さは最小限に限定さ れる。 第二の供給管５４は、処理反応装置１２を不活性ガスまたは反応ガスのための 供給源４４と連通させる。処理反応装置１２は、同様に、処理反応装置１２内に 真空状態を発生させるための排気装置５６と連通させられている。処理反応装置 １２は、ここでは暗示的に示されているプラズマ発生装置５８、６０及び６２を 備 えている。当該発生装置５８〜６２は、これらによって処理反応装置１２におい てプラズマ励起が行われ得るように配置されている。このために、例えば処理反 応装置内に配置された少なくとも一つの電極５９が、マイクロ波発生装置５８と 連結され、高周波パワー供給装置６０と連結され、且つ別のプラズマ励起源６２ と連結されている。当該電極の具体的な構成には、本明細書の範囲では詳しく立 ち入る必要はない。これらは、例えば棒状、球状、半殻状等であってよい。処理 反応装置１２には、別の種類のプラズマ供給源が付設されていてもよい。 処理反応装置１２の内部には、撹拌装置６１が配置されている。撹拌装置６１ は、例えば駆動可能な回転軸６３に配置されたシャベル状の混合器具６４を備え ている。ここで示された撹拌装置６１の構成は、単なる例示である。従って、も ちろん、撹拌、混合等を可能にする適当な撹拌装置６１のあらゆる別の形状が考 え得る。撹拌装置６１の構造は、溶融体の粘性に適合させられ得る。 richtung)６６を備えている。当該計量装置６６は、一方では支承部７０上に載 っており、且つ他方では処理反応装置１２を支持している。 処理反応装置１２には、別の加熱装置７０が付設されている。当該加熱装置７ ０によって、処理反応装置１２の内室の温度調節が可能である。当該加熱装置７ ０は、加熱及び制御装置７２と連 通させられており、当該加熱及び制御装置７２によって、所定の熱量供給が行わ れ得る。 処理反応装置１２は、搬送ポンプ７４を有する運搬管７６と連通させられてい る。搬送ボンプ７４も運搬管７６も加熱及び制御装置７２によって供給される加 熱循環部に係合している。運搬管７４の範囲内には、分析及びコントロール器７ ８、例えばいわゆるＭＦＩコントローラーが係合している。運搬管７６は、ここ では単に図式的に示されているだけの製造装置(大量生産装置、Konfektionierun gseinrichtung)８０へ通じる。当該製造装置８０は、例えば、押し出し成形機、 造粒機、分散装置(Dispergierapparat)、射出成形機、ショッククーラー(Schock kuhler)、溶液、分散体、エマルジョン、コンパウンド及び（あるいは）ブレン ドの製造のための混合装置、浸透装置、スプレーあるいは噴射装置、及び（ある いは）結合の製造のための装置(Vorrichtung zum Herstellen von Verbunden)で あってよい。当該製造装置８０の手前には添加装置８２が設けられており、当該 添加装置８２が混合箇所８４で運搬管７６に開口している。 連通管５０及び（あるいは）運搬管７６は例えばポリオレフィン溶融体の発生 及び処理の場合にコンベヤーウォームまたはバレ を有し得る。 プラズマ・プラント１０の個々の集合体には、詳細に説明しな い配量エレメント、調整エレメント、及び駆動エレメントが付設されている。そ れらの機能は一般的に知られている。 図に示されたプラズマ・プラント１０は、次の機能を果たす： 装置１４の貯蔵容器１６へ、注入装置２２を介してアルキル基含有固体物質２ ４が注入される。これは、例えばポリオレフィンあるいはワックスであってよい 。場合によっては、注入装置２２の内部で種々のアルキル基含有固体物質が互い に予め混合されてよい。配量装置２６及び（あるいは）レベルインジケーター３ ０によって固体物質２４についての選択可能な量の装入が行われる。ひき続いて の説明からわかるように、貯蔵容器１６への固体物質２４の補充が連続的に行わ れ得る。貯蔵容器１６内では、注入された固体物質２４が加熱装置１８を用いて その融解点以上に暖められる。その結果、固体物質２４の溶融体が生じる。溶融 体の発生の進行中、貯蔵容器１６は排気装置４２によってガスを抜かれ得る。従 って、貯蔵容器１６内にある溶融体は、依然として真空中にある。供給管４６を 介して、貯蔵容器１６内へ不活性ガス、例えばヘリウム及び（あるいは）アルゴ ンが注入され得る。貯蔵容器１６内におけるガス状態は、ガス分析器４８によっ てコントロールされる。溶融体の発生の後に、これは連通管５０を介して処理反 応装置１２へ運ばれる。連通管５０は暖められており、その結果、運搬中の当該 溶融体の凝固が防止される。処理反応装置１２は同様に加熱装置７０によって加 熱可能である。その結果、 そこでも前記溶融体の状態は維持されうる。撹拌装置６１を用いて、注入された 溶融体が移動させられまたは混ぜられる。 排気装置５６によって、処理反応装置１２内に真空状態が発生させられる。溶 融体の所望の低温プラズマ処理に対応して、供給管５４を介して不活性ガス及び （あるいは）反応ガスによる作用が行われる。選択された原料に対応して、プロ セスガスの特別な組合せ、すなわち、不活性ガスプラズマ、好ましくはヘリウム 及び（あるいは）アルゴンによる第一の処理、次の、反応ガスプラズマ、好まし くは酸素及び（あるいは）窒素による処理、あるいはまた前述のガスの混合物か ら発生させられるプラズマによる処理、の種々の順序が確定され得る。プラズマ 発生装置５８、６０及び６２によって、低温プラズマの励起が行われる。その際 、選択された原料及び（あるいは）所望の処理効果に対応して、種々のプラズマ 励起状態の順序が調整され得る。従って、当該処理は、プラズマ発生装置６０〜 ６２の一つによる処理、プラズマ発生装置５８、６０及び６２の少なくとも二つ による相前後して続く処理、及び（あるいは）交代で接続状態になるプラズマ発 生装置５８、６０及び６２と組み合わされた処理（その際、例えば当該発生装置 の二つが同時にプラズマ励起のために寄与してもよい）が行われ得る。マイクロ 波発生装置、高周波パワー供給装置、あるいは別のプラズマ励起源と電極５９と の連結に対応して、処理反応装置１２内に種々の低温プラズマの連続（順序）が 発生させら れ得る。供給管５４を介しての不活性ガス、反応ガスまたは反応ガス混合物の選 択された供給に対応して、処理反応装置１２内でのプロセスパラメータの種々の 調整が行われ得る。その際、当該プロセスパラメータの調整は、一次生成物と最 終生成物の所望の使用と処理反応装置１２の選択された幾何学形状とに応じて行 われる。低温プラズマ処理中、溶融体は、撹拌装置１０を用いて絶え間なくある いは交互に運動状態に保たれ得る。その結果、一様な化学的な改良が溶融体全体 の、すなわちその立体的な広がり全体にわたっての低温プラズマ処理によって行 われ得る。従って、当該処理は本質的に均等に行われる。計量装置６６によって 、処理反応装置１２への溶融体の供給が所定の量に限定され得る。その結果、最 適な処理が可能である。 当該処理の終了の後、化学的に改良された溶融体は、運搬管７６を介して製造 装置８０に供給される。その際、分析及びコントロール器７８を用いて、連続し て、処理によって得られる結果が監視され得る。製造装置８０への処理された溶 融体の供給の前に、処理された溶融体に添加装置８２によって混和剤、例えば色 素、填料、リアクタント等を添加することが可能である。 本発明に係るプラズマ・プラント１０によって、全体で、アルキル基含有固体 物質の本質的に連続的な処理の進行を達成することが可能である。例えば処理反 応装置１２において予め溶融体へ移行させられた（変えられた）固体物質２４の 第一の装入量が処 理される間、同時に装置１４において固体物質２４の第二の装入量が溶融体に変 えられ得る。第一の装入量の処理及び製造装置８０へのその進行の後に、装置１ ４においてそのとき発生させられた溶融体が処理反応装置１２へ移される。一方 で、装置１４は、固体物質２４の次の装入量を供給され得る。 プラズマ・プラント１０の図に示された流れ図に基づいて、原理的な構成が明 らかにされる。図示された構成は本発明に結び付いておらず、これは単に可能な 例を示したものにすぎない。従って、プラズマ・プラント１０のモジュール状に 組み立てられた主構成要素、すなわち処理反応装置１２及び装置１４は、特に、 処理反応装置１２内での溶融体の発生が可能になるように互いに組み合わされて いてもよい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，Ｕ Ｇ)，ＡＭ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｎ，ＣＺ，ＥＥ，ＦＩ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＧ，ＫＰ ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ， ＭＮ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＧ，Ｓ Ｉ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 メッセルホイザー ヨハネス ドイツ連邦共和国 デー・72076 テュー ビンゲン グメリンシュトラーセ 68 (72)発明者 シェーンヘア ヴァルター ドイツ連邦共和国 デー・53773 ヘンネ フ／ジーク イルレンヴェーク 10

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．処理反応装置と当該処理反応装置に付設されたプラズマの発生のための装置 とを有する、特に低温プラズマでアルキル基含有固体物質を処理するためのプラ ズマ・プラントにおいて、前記処理反応装置（１２）に、処理すべき固体物質（ ２４）の溶融体の発生のための装置（１４）が付設されていることを特徴とする プラズマ・プラント。 ２．前記処理反応装置（１２）と前記装置（１４）とがプラズマ・プラント（１ ０）のモジュール状の構成要素であり、それらが機械的に及び（あるいは）プロ セス工学的に互いに連結されていることを特徴とする、請求項１に記載のプラズ マ・プラント。 ３．前記装置（１４）が加熱装置（１８）を用いて加熱可能な貯蔵容器（１６） を溶融体の発生のために有していることを特徴とする、上記請求項のいずれか一 項に記載のプラズマ・プラント。 ４．前記貯蔵容器（１６）内に、排気装置（４２）によって真空状態が発生させ られ得ることを特徴とする、上記請求項のいずれか一項に記載のプラズマ・プラ ント。 ５．前記貯蔵容器（１６）が少なくとも一つの供給管（４６）を介して少なくと も一種の不活性ガス及び（あるいは）少なく とも一種の反応ガスのための供給源（４４）と連通していることを特徴とする、 上記請求項のいずれか一項に記載のプラズマ・プラント。 ６．前記処理反応装置（１２）が、当該処理の前、進行中及び（あるいは）後に 溶融体を動かすための少なくとも一つの撹拌装置（６１）を有していることを特 徴とする、上記請求項のいずれか一項に記載のプラズマ・プラント。 ７．前記処理反応装置（１２）が少なくとも一つの加熱装置（７０）によって温 度調節可能であることを特徴とする、上記請求項のいずれか一項に記載のプラズ マ・プラント。 ８．前記処理反応装置（１２）に、プラズマの励起のための少なくとも一つのプ ラズマ供給源（５８、６０、６２）が付設されていることを特徴とする、上記請 求項のいずれか一項に記載のプラズマ・プラント。 ９．前記プラズマ供給源（５８、６０、６２）が、マイクロ波発生装置、高周波 パワー供給装置あるいは別の適当なプラズマ供給源であり、且つこれらが、個々 に、交代で、及び（あるいは）組み合わされて接続状態になり得ることを特徴と する、請求項８に記載のプラズマ・プラント。 10．前記処理反応装置（１２）が供給管（５４）を介して供給源（４４）と連通 させられていることを特徴とする、上記請求項のいずれか一項に記載のプラズマ ・プラント。 11．前記処理反応装置（１２）が前記装置（１４）と、前記溶融体の搬送のため の加熱可能な連通管（５０）を介して連通させられていることを特徴とする、上 記請求項のいずれか一項に記載のプラズマ・プラント。 12．前記装置（１４）が前記処理反応装置（１２）に直接に装着されている、つ まりこれと連通させられていることを特徴とする、上記請求項のいずれか一項に 記載のプラズマ・プラント。 13．前記装置（１４）が前記処理反応装置（１２）に統合されていることを特徴 とする、上記請求項のいずれか一項に記載のプラズマ・プラント。 14．前記処理反応装置（１２）の後に好ましくは加熱可能な運搬管（７６）が配 置されており、当該運搬管（７６）を介して、処理された溶融体を製造装置（８ ０）に供給可能であることを特徴とする、上記請求項のいずれか一項に記載のプ ラズマ・プラント。 15．運搬管（７６）が混合箇所（８４）を有し、当該混合箇所で添加装置（８２ ）によって、処理された溶融体が混和剤を混ぜられ得ることを特徴とする、上記 請求項のいずれか一項に記載のプラズマ・プラント。