TWI501852B - 用於製備塑料材料的裝置 - Google Patents

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Description

用於製備塑料材料的裝置
本發明涉及一種如申請專利範圍第1項前序部分所述的裝置。
由習知技術已知大量不同成形類型的類似裝置，其包括接收容器、或者用於將要回收的塑料材料粉碎、加熱、軟化以及製備的切割壓縮機，以及連接在其上之用於將以如此方式預備的材料熔化的輸送器或者擠出機。其中的目的在於，獲得品質盡可能高價值的、多為粒料形式的最終產品。
因此例如在EP 123 771或者EP 303 929中描述了具有接收容器和連接在其上的擠出機的裝置，其中被供應給接收容器的塑料材料透過粉碎和混合工具的旋轉得到粉碎並被帶入到振動循環中並透過加入的能量而得到加熱。由此形成具有足夠良好的熱均勻性的混合物。該混合物在相應的停留時間之後從接收容器移出，送到螺旋擠出機中並就此塑化或者熔化。其中螺旋擠出機近似設置在粉碎工具的高度上。利用這種方式將軟化的塑料材料碎物透過混合工具主動地壓入或者塞入到擠出機中。
而且基本上也已知的是使用雙螺旋擠出機以及將其連接到這樣的切割壓縮機上。
然而大多這些長久以來習知的設計方案卻在於螺旋件出口處接收的得到加工的塑料材料的品質方面，並且/或者在螺旋件的物料通過率方面不盡人意。首先在使用雙螺旋件的時候尤其要注意不能由在單螺旋件中的結果進行移轉。
根據其在螺旋件和其相對旋轉方向之間的軸線間隔的情況可以在同向(同轉)和反向(反轉)以及相切的並且緊密嚙合的雙螺旋輸送器或擠出機之間做出決定。
對於同向的螺旋件而言，這兩個螺旋件以相同的角速度在相同的方向上轉動。
每種這樣的類型都具有特別的應用領域和應用目的。輸送和壓力構築對於同向的雙螺旋擠出機而言，基本上透過與螺旋件一同旋轉的材料在靜止的殼體壁上的摩擦引起，輸送主要由拖曳流形成。對於反向的雙螺旋擠出機而言則偏重強制輸送的原理。
對於產品的最終品質而言具有重要意義的一方面是從切割壓縮機到達輸送器或者擠出機的、預處理的、或者軟化的聚合材料的品質，而且還在於在入料以及輸送或者可能的擠出時的情況。另外，在此，螺旋件的單個區域或者範圍的長度以及螺旋件的參數例如其厚度、螺槽深度等等也是重要的。
對於當前這裡的切割壓縮機(輸送器)組合來相應地呈現特別的關係，因為進入輸送器的材料不直接地、未經加工地以及冷卻地進入，而是已在切割壓縮機中得到過預處理，也就是得到過加熱、軟化以及/或者部分晶化等等。這對於入料以及材料的品質而言都具有決定性。
這兩種系統，即切割壓縮機和輸送器互相影響，並且入料和進一步的輸送或者可能的壓縮的結果很大程度地取決於材料的預處理和黏度。
相應於此重要的區域是切割壓縮機與輸送器之間的介面，也就是得到均勻化預處理的材料，從切割壓縮機被運送到輸送器或者擠出機中的區域。一方面，這是一種純粹在機械方面的問題情況，因為在此兩個不同工作的裝置必須相互耦合。此外，該介面對於聚合材料而言也是難題，因為該材料在此大多靠近熔化區域地存在於劇烈軟化的狀態中，而又不允許熔化。如果溫度過低，那麼通過率以及品質就會降低，如果溫度過高，那麼在某些位置上就會發生不期望的熔化，從而阻礙入料。
此外，精確的定量添加以及輸送器的餵料是困難的，因為這涉及了封閉的系統並且不存在直接的入口用於入料，而是實施從切割壓縮機出來的材料的餵料，也就是會非直接地、例如透過重量測定的定量添加器受到影響。
所以具有決定意義的是，不僅在機械方面有所考慮地、而且也要對聚合物特性有所理解地實施轉送過程，並同時關注整個工序的經濟性，也就是關注高的通過率以及相應的品質。在此要注意部分對立的前提條件。
同向的多或者雙螺旋輸送器必須原則上不飽和餵料地運行。在不飽和餵料的運行方式中，材料供應預定了擠出機的通過率，並且所帶入的材料的高穩定性是必要的。
然而對於那些輸送器或者擠出機連接在切割壓縮機上的系統而言，往雙螺旋輸送器中入料或者餵料剛好設定得完全有別於單螺旋，並且例如計量添加並不是透過測重的計量添加器進行的。相反，在切割壓縮機中，環繞的混合和粉碎工具引起被預處理的軟化的碎物的連續餵料，並且引起朝向輸送器或者擠出機的入料口的連續的材料流。
而且對於習知裝置進一步普遍的是，混合和粉碎工具的輸送或者轉動方向，並從而材料碎物在接收容器中循環的方向，以及輸送器尤其擠出機的輸送方向基本上相同或者同向。這一刻意如此選擇的設置方案源自於這樣的期望，即盡可能地將材料塞入到螺旋件中或者對其進行強制性餵料。這種將碎物沿著螺旋件輸送方向塞入到輸送器或者擠出機螺旋件中的思想也是絕對顯而易見的，且為該領域技藝人士通常的知識，因為碎物由此不必調換其運動方向並從而不需要為換向而耗費額外的力量。就此以及有源於此的進展始終都著眼於提供盡可能高的螺旋件填充度以及增強填塞效果。例如也嘗試過將擠出機的入料區域錐狀地進行擴展、或者將粉碎工具鐮形地彎曲，從而讓它們能夠將軟化的材料刮抹式地輸入到螺旋件中。透過在進入側將擠出機相對於容器從徑向位置移入切向位置，進一步增強了填塞效果並且塑料材料被環繞的工具更加用力地送入或者壓入到擠出機中。
這樣的裝置即便伴有反覆的問題，但基本能夠滿意地運行和工作。
因此，例如對於具有微小的能量含量的材料例如PET纖維或者薄膜而言，或者對於具有過早的黏性或軟化點的材料例如聚乳酸(PLA)而言，始終又要關注這樣的效果，即，塑料材料在壓力下被刻意 同向地塞入到擠出機或者輸送器的入料區域中，會導致材料直接在擠出機或者螺旋件的入料區域後亦或在入料區域內過早熔化。由此一方面降低了螺旋件的輸送效果，另外也還可能令熔化物部分地回流到切割壓縮機或者接收容器的區域中，這將導致尚未熔化的碎片黏附在熔化物上，從而令熔化物再度冷卻並部分僵化，並且以這種方式由部分僵化的熔化物以及固態塑料材料碎物形成疤瘤式的產物或者結合體。由此阻塞入料並且混合和粉碎工具黏連。作為進一步的結果，輸送器或者擠出機的通過率或者出料量降低，因為螺旋件不再有足夠的填充。另外就此而言混合以及粉碎工具會被停滯住。原則上必須在這樣的情況下將設備停機並徹底清潔。
此外，對於這樣的塑料材料而言還出現這樣的問題，即，其在切割壓縮機中已然被加熱到近似其熔化範圍。如果就此而言入料區域被裝滿，那麼材料就會熔化並且減少入料。
而且對於大多伸長的、條形的、纖維式的具有一定程度的縱向延展性和微小厚度、或者剛度的材料，即例如對於切成條的塑膠膜而言也存在問題。這首先源自於長形材料在螺旋件的入料口的逸出側末端被固定住，其中條形材料的一個端部伸入到接收容器中並且另一個端部在入料區域中。由於不僅混合工具及螺旋件都同向運轉或者施加相同的輸送方向和壓力組分給材料，所以條形材料的兩端在相同方向上被拉力以及壓力載入並且條形材料不會再鬆開。這又導致材料在該區域中聚結、入料口的橫截面變窄，並且入料行為變差並進一步導致通過率受損。此外，由於提高了該區域中的裝料壓力而會發生熔化，從而又出現先前提到的問題。
首先對於同向的雙螺旋輸送器而言這樣的堵塞效應是不利的並且避免過度餵料是非常困難的。
本發明因而基於的目的是，克服所提到的缺點並改進先前所述類型的裝置，從而即便敏感的或者條形的材料也能由螺旋件毫無問題地接收，並且對於高的材料品質而言避免了輸送器的過度餵料並且伴有高且恆定的通過率地對其加工或者處理。
該目的對於先前所述類型的裝置而言透過申請專利範圍1的特徵部分的特徵得以解決。
就此而言首先採取的措施是，在輸送器尤其擠出機僅具有一個唯一的螺旋件的情況下，輸送器尤其擠出機的中心縱軸線之逆向於輸送器的輸送方向的假想的延長部，或者在其具有多於一個的螺旋件的情況下離入料口最近的螺旋件的、逆向於輸送器的輸送方向的縱軸線在轉動軸線處不與之相交地經過，其中當輸送器具有唯一的螺旋件時，該輸送器的縱軸線或者距離入料口最近的螺旋件的縱軸線，在逸出側相對於與縱軸線平行的、由混合及/或粉碎工具的轉動軸線在輸送器的輸送方向上向外指向的容器徑向部偏移一定的距離。
因此混合工具的輸送方向和輸送器的輸送方向不再如習知技術中已知的那樣同向，而是至少略微反向，從而降低先前所提到的填塞效應。透過刻意調換混合和粉碎工具的轉動方向，與迄今習知的裝置相比降低了入料區域上的裝料壓力並且降低了裝滿的風險。多餘的材料利用這種方式不會以過度的壓力塞入或者刮抹到輸送器的入料區域中，而是相反多餘的材料順勢再度被從那裡去除，從而使材料始終足夠地處於入料區域中，但是僅被載入了微小的壓力。利用這種方式能夠將螺旋件足夠地填充並始終充足地加入材料，而不會導致螺旋件被過度填充進而導致可能令材料熔化的局部壓力峰值。
利用這種方式可以阻止材料在入料的區域中熔化，從而提高運行效率、延長保養間隔，並且縮短因可能的維修以及清潔措施引起的停機時間。
利用滑芯能夠以習知的方式調節螺旋件的填充度，透過降低裝料壓力，滑芯能夠明顯地更為敏感地反應，並且螺旋件的填充度能夠更為準確地設定。尤其是在材料較重的情況下，例如對於由高密度聚乙烯(HDPE)或者PET形成的研磨物料而言，能夠輕易地找到設備的最佳運行點。
此外作為驚奇之處已得到有利證明的是，已然要被軟化至近似熔化物的材料能夠在依照發明的反向運行中更好地加入。尤其是當材料已經處於黏軟或者軟化的狀態下，螺旋件對由來自容器壁附近的黏 軟的環形成的材料進行切割。對於沿著螺旋件的輸送方向的轉動方向而言，該環較早地被移遠，並且不會透過螺旋件實施刮平，從而減少進料。這透過依照本發明的對轉動方向的調換得以避免。
此外，在加工上述條形的或者纖維式的材料時，所形成的僵持物或者聚結物能夠輕易地除去、或者根本不會生成，因為在沿混合工具的轉動方向處於逸出側、或者下游的開口稜邊上混合工具的向量以及輸送器的向量指向幾乎相反的或者至少略微反向的方向，從而長形的條不能圍繞該稜邊彎曲並且僵持，而是被混合旋流在接收容器中再度分解。
總之，透過依照本發明的設計方案改善了入料行為並且明顯增大了通過率。包括切割壓縮機和輸送器的整個系統由此更加穩定並高效。
在這一關聯下申請人透過試驗發現並認識到，剛好這種透過改變工具的轉動方向而變得柔和的入料能夠很好地適用於同向的雙螺旋輸送器，因為缺少的堵塞效應支持了不飽和的餵料並從而避免了過度餵料。餵料受控制地、在較低壓力下進行，並且通過率提高或者運行更為順利。
利用這種系統能夠實現的是，以不飽和餵料的方式運行同向運行的雙螺旋件。可以再不同的壓縮機構中設定不同的工作點。由此可以實現的是，對於較重的散料密度而言將切割壓縮機中的壓縮度保持得較低，並且不僅生成不飽和的餵料而且生成足夠的填料。對於輕的原材料而言在提高切割壓縮機中壓縮效率的同時選取了工作點並且可以實現相同的效果。
本發明的其他有利設計方案通過下列特徵描述：
尤其有利的是，設置正好兩個螺旋件或者輸送器成形為同向運行的雙螺旋輸送器。在此實現了最為可靠的結果。
依照本發明的一種較佳改良型，螺旋件柱筒形地並且彼此平行地成形或者輸送器成形為平行的雙螺旋件(輸送器尤其成形為雙螺旋件)擠出機。
依照一種替代性的改良型態，螺旋件錐狀地成形或者輸送 器成形為錐狀的雙螺旋件(輸送器)或者擠出機。這樣的輸送器能夠特別好地適用於接收輕質散料。
當螺旋件之一比其他螺旋件更長較佳以大於等於螺旋件直徑3倍的長度比其他螺旋件長時，表現出設置熔化物壓力的有利可能性。
此外還可以讓螺旋件至少在入料口的區域中緊密嚙合地或者相切地成形，以便能夠應對待處理的材料的要求。
依照一種另外的節省空間且高效入料的有利實施形式，螺旋件的橫截面在垂向上彼此相疊並且螺旋件在入料口的鄰近區域內尤其關於入料口的中心對稱地設置，並且與入料口的平面等距間隔。
作為替代方案，螺旋件的橫截面彼此傾斜重疊或者水平並靠，並且僅僅離入料口最近的螺旋件設置在入料口的直接相鄰區域內。
在這一關聯下對於入料行為特別有利的是，螺旋件或者離入料口最近的螺旋件從入料或者容器近處觀察視情況由馬達側螺旋件的開始處視之、或者由入料口向著末端視之、或者朝輸送器的出口視之沿順時針方向轉動。
這對於研磨物料而言特別有利，因為其依照慣例非常具有散落能力。對於習知之具有常規螺旋件轉動方向的裝置而言，螺旋件僅透過重力的影響來填充並且工具僅具有微小的影響。由此難以將能量帶入到材料中，因為要經常專門將外部的工具在其高度上大大降低、或者通常也須將其省去。由此螺旋件中的熔化效率再次蒙受損失，因此切割壓縮機中的材料沒有得到充足的加熱。這對於研磨物料而言亦愈不利，因為研磨物料相比薄膜而言較厚並且更重要的是，將微粒即使在內部也進行加熱。
如果現在講螺旋件轉動方向調換，那麼螺旋件就不再自動填充並且需要工具以用於將材料輸送到螺旋件的上方區域中。由此可以實現的是，將充足的能量引入到材料中，從而使可能的後續的熔化變得容易。這在進一步的結果中引起提高的通過率以及改善的品質，因為透過較少冷卻的碎物可以減小在螺旋件中的剪切，這又有助於改善MFI值。
有利的是，螺旋件具有相同的直徑。
依照本發明之一種有利的改進，輸送器被如此設置在接收容器上，從而由切向於混合及/或粉碎工具的徑向最外部的點所定義的圓、或者切向於在開口處經過的塑料材料以及法向於接納容器徑向部地取向的，沿著混合及/或粉碎工具的轉動或者運動方向指向的方向向量(轉動方向的方向向量)，和輸送器之在各個單一點中、或者在開口的整個區域中、或者在各個單一點中、或者在整個直接沿徑向在開口之前的區域中的輸送方向的方向向量的內積為零或者負數。直接沿徑向在開口之前的區域被定義為開口前之如下的區域，即對於該區域而言，材料就要穿過開口，但是還沒有通過開口。利用這種方式能夠實現先前提到的優點並且能夠有效避免那些經由填塞效果引起之在入料口區域中的聚結物形成。就此而言尤其不能將混合工具和螺旋件在空間上相互設置，例如轉動軸線須不能法向於底面、或者輸送器或者螺旋件的縱軸線地取向。轉動方向的方向向量和輸送方向的方向向量處於一個較佳水平的平面內、或者處於一個法向於轉動軸線取向的平面內。
一種另外的有利設計方案在於，混合及/或粉碎工具的轉動方向的方向向量與輸送器的輸送方向的方向向量圍成大於或者等於90°並且小於或等於180°的角度，其中該角度在這兩個方向向量的交點中在關於轉動或者運動方向上游設置的開口邊緣上測得，尤其是在最遠地設置在上游的點中在該邊緣或者開口上測得。由此描述了這樣的角度區域，即在該角度區域中輸送器必須設置在接收容器上，以便實現有利的效果。其中在開口的整個區域中、或者在開口的各個單個的點中達成了對材料作用的力的至少略微相反的取向，或者在極端情形下達成了壓力中性的橫向取向。開口的任一點中都不會存在混合工具和螺旋件的方向向量的內積為正的情況，因此不止一次地在開口的局部區域出現過大的填塞效應。
本發明的一種另外的有利設計方案在於，轉動或者運動方向的方向向量與輸送方向的方向向量圍成170°和180°之間的角度，其在這兩個方向向量的交點中在開口的中心處測得。這樣的設置方案例如在輸送器切向地設置在切割壓縮機上時適用。
為了確保不出現過大的填塞效應，有利的是，縱軸線相對 於徑向部的間隔或者偏移，大於或者等同於輸送器或者螺旋件的殼體的半個內直徑。
另外在下面這種意義上是有利的，即縱軸線相對於徑向部的間隔或者偏移測定大於等於接納容器的半徑的7%、較佳大於等於20%。對於具有延長的入料區域、或者槽匣、或擴展的凹袋的輸送器而言可以有利的是，所述間隔或者所述偏移大於或者等於接納容器的半徑。這尤其對於下述情況適用，即輸送器切向地連接在接納容器上、或者切向於容器橫截面地延伸。
在此特別有利的是，輸送器或者螺旋件的縱軸線、或者離入料口最近的螺旋件的縱軸線、或者殼體的內壁、或者螺旋件的包殼末端切向於容器的側壁的內側面地延伸，其中較佳螺旋件在其端側與驅動器連接並且在其對置的端部處向著設置在殼體的端部處的出口，尤其擠出機頭部進行輸送。
對於沿徑向偏移而又未切向設置的輸送器而言有利的是，輸送器的縱軸線之逆向於輸送方向的假想的延長部，至少部分作為割線地穿過接收容器的內腔。
有利的是，開口不間接且直接、不帶有例如輸送螺旋件的增長的間隔部或者傳輸路徑地與入料口連接。從而能夠有效並且和順地進行材料傳輸。
在容器中環繞的混合和粉碎工具的轉動方向的調換，在任何情況下都不只是隨意性地或者不加安排地進行，並且無論是對於習知的裝置而言還是對於依照本發明的裝置而言都不能尤其因此將混合工具任意地在反向上旋轉，因為混合和粉碎工具在一定程度上不對稱地或者方向有所針對地設置，從而其僅僅在唯一的側面或者在一個方向上作用。假如將這樣的器件刻意地沿著錯誤方向轉動，那麼既不會形成良好的混合旋流，也不會將材料足夠地粉碎或者加熱。各個切割壓縮機因此具有預定不變的混合和粉碎工具轉動方向。
在這一關聯下特別有利的是，作用在塑料材料上之在轉動或者運動方向上指向的混合及/或粉碎工具前部區域或者前緣，與沿轉動或者運動方向靠後的或者後進區域相比不同地成形、彎曲、安置或者設 置。
一種有利的設置方式是，在混合及/或粉碎工具上設置工具及/或刀具，所述工具及/或刀具在轉動或者運動方向上對塑料材料加熱、粉碎並且/或者切割地作用。工具及/或刀具能夠不是直接固定在軸上，就是較佳在尤其平行於底面地設置之能夠轉動的工具支架，或者支撐板上設置或者成形在其內或者在其上，視情況一體地成型。
所提及的效果基本上不僅對於壓縮性的擠出機或者聚結設備而言意義重大，而且對於沒有或者少有壓縮性的輸送螺旋件來也具有意義。在此也避免了局部的過度餵料。
在一種另外的特別有利的設計方案中，接收容器基本柱筒形地帶有平坦的底面和垂直於其取向的柱筒圍罩形的側壁。另外，在結構方面簡單的是，轉動軸線與接收容器的中央中軸線重合。在一種另外的有利設計方案中，轉動軸線或者容器的中央中軸線垂向並且/或者法向於底面地取向。透過這種特別的幾何成形，在結構穩固以及裝置成形簡單的同時優化了入料行為。
在這一關聯下還有利的是，混合及/或粉碎工具或者在設置有多個重疊設置的混合及/或粉碎工具的情況下，最下方的離底部最近的混合及/或粉碎工具以及開口，以相對於底面微小的間距尤其設置在接收容器的高度的最下四分之一區域中。其中所述間隔從開口或者入料口的最下緣起量至容器的邊緣區域中的容器底部。由於角部邊緣大多被成形為倒圓，所以所述間距從開口的最下緣起量沿著側壁的向下假想的延長部直至容器底部的向外假想的延長部，合適的間隔是10至400mm。
此外對於加工來有利的是，混合及/或粉碎工具的徑向最外部邊緣延伸直至緊密地到達側壁。
容器不一定為具有圓柱形的形狀，即便這種形狀出於實踐以及製造技術上的緣由是有利的。與圓柱形狀不同的容器形狀，例如截錐形的容器、或者具有橢圓、或蛋形概貌的柱筒形容器必須換算成等同於圓柱形容器的容積，其中假設該虛擬的容器的高度等於其直徑。在此，將設定的混合旋流(在顧及安全間距的情況下)大大提升的容器高度不予考慮，因為過大的容器尺寸是沒用的並且因此對材料加工沒有影響。
輸送器這一概念在當前不僅理解為具有非壓縮性或者無壓縮性的螺旋件的設備即純粹的輸送螺旋件，而且也理解為具有聚結的或者塑化的作用的擠出機螺旋件。
擠出機或者擠出機螺旋件這一概念在當前文本中不僅理解為能夠以其將材料完全或者部分熔化的擠出機或者螺旋件，而且也能夠理解為以其將軟化的材料僅僅聚結而不熔化的擠出機。對於聚結螺旋件而言，材料僅僅短時間地被劇烈壓縮和剪切而不被塑化。聚積螺旋件因此給其出口發送並未徹底熔化的材料，而是該材料由僅在其表面熔化的碎物形成，所述碎物如同燒結般結合在一起。不過，在這兩種情況下都透過螺旋件將壓力施加到材料上並將其壓縮。
在後面的附圖中描述的示例始終是具有唯一的螺旋件的輸送器例如單軸或者單螺旋擠出機。作為替代當然也可以給輸送器設置多於一個的螺旋件，例如雙或者多軸輸送器或擠出機，尤其可以設置多個一致的至少具有相同直徑d的螺旋件。
1‧‧‧容器
2‧‧‧底面
3‧‧‧混合及/或粉碎工具
5‧‧‧擠出機
6‧‧‧螺旋件
7‧‧‧端面側
8‧‧‧開口
9‧‧‧側壁
10‧‧‧轉動軸線
11‧‧‧半徑/徑向部
12‧‧‧轉動方向/運動方向
13‧‧‧支撐板
14‧‧‧刀具
15‧‧‧縱軸線
16‧‧‧殼體
17‧‧‧輸送方向/方向向量
18‧‧‧間距
19‧‧‧轉動方向/方向向量
20‧‧‧點
21‧‧‧馬達
22‧‧‧前緣
30‧‧‧混合旋流
80‧‧‧入料口
α‧‧‧角度
第1圖示出帶有近似切向地連接的擠出機的依照本發明的裝置的垂直剖面，該擠出機具有重疊的螺旋件；第2圖示出一種替代實施形式的水平截面，具有近似切向連接的擠出機，該擠出機具有平行並靠的柱筒形螺旋件；第3圖示出另一種具有擠出機的最小偏移的實施形式；以及第4圖示出另一種具有擠出機的較大偏移的實施形式。
本發明的其他特徵和優點在對下面非限制性地理解的發明物件實施例的描述中給出，這些實施例在附圖中示意性地並且不是依照比例地示出：在附圖中，容器和螺旋件或者混合工具都不是按比例尺地示出的，既不是這樣的，也不是彼此成比例的。因此例如在事實中容器大多比這裡所展示的那樣大，或者螺旋件比這裡所展示的那樣長。
在第1圖和第2圖中從不同位置展示的切割壓縮機(擠出 機)組合從其結構而言非常相似並且因此在下面共同描述。它們首先透過螺旋件6彼此的設置方式來區分，於下述會詳細解釋。
在第1圖和第2圖中示出有利之用於製備或者回收塑料材料的切割壓縮機(擠出機)組合分別具有圓柱形的容器、或者切割壓縮機、或者打碎機1，其具有平坦的、水平的底面2和法向於其取向的、垂直的柱筒圍罩形的側壁9。
在與底面2間隔較小的情況下，最大約為側壁9的高度(從底面2起量直到側壁9的最上緣)的10至20%亦或更小，設置了平行於底面2取向的平坦的支撐片或者設置了工具支架，該支撐片/該工具支架能夠圍繞中央的轉動軸線10轉入到以箭頭12內記的轉動或者運動方向上，所述轉動軸線同時也是容器1的中央的中心軸線。支撐板13透過馬達21驅動，該馬達位於容器1之下。在支撐板13的頂面上設置了刀具或者工具例如切割刀，其和支撐板13一起形成混合及/或粉碎工具3。
如同示意性展示的那樣，刀具14在支撐板13上不是對稱地設置，而是在其指向轉動或者運動方向12的前緣22上特殊地成形、安置或者設置，以便能夠在機械方面特定地對塑料材料起作用。混合及/或粉碎工具3的徑向最外緣相對近地、約為容器1的半徑11的5%地來到側壁9的內表面上。
容器1在上方具有灌入口，透過其將有待加工的物料，例如由塑料材料膜形成的胚料借助於輸送設備沿著箭頭的方向投入。作為替代方案也可以將容器1關閉，並且至少抽氣到在工業上真空的程度，其中材料透過閘門系統置入。該物料被環繞的混合及/或粉碎工具3接收到並且以混合旋流30的形式捲起，其中物料沿著垂直的側壁9升高並且約在有效的容器高度H的範圍內，透過重力作用又向內部和下方回落到容器中心區域中。容器1的有效高度H約等於其內直徑D。在容器1中也形成混合旋流，其中材料不僅從上向下而且也沿著轉動方向選動。這樣的裝置因此基於混合和粉碎工具3的特殊設置而僅以預定的轉動或者運動方向12運行，並且轉動方向12不能隨意地或者在沒有採取附加的改變的情況下來回轉動。
置入的塑料材料由環繞的混合及/或粉碎工具3粉碎、混 合並且就此透過置入的機械摩擦能量得到加熱和軟化而不被熔化。在容器1中一定程度的停留時間之後，通過開口8從容器1中逸出均勻化的、軟化的、黏軟而又沒有熔化的材料，正如下述詳細研究般，該材料被置入到雙螺旋擠出機5的入料區域中並且在那裡被螺旋件6接收並在後續中熔化。
在當前唯一的混合及/或粉碎工具3的高度上，在容器1的側壁9中成形了開口8，透過其將預加工的塑料材料從容器1的內部排出。材料在切向地設置在容器1的雙螺旋件-擠出機5上傳遞，其中擠出機5的殼體6具有用於要由螺旋件6接收的材料之位於該殼體圍壁內的入料口80。這樣的實施形式具有的優點是，螺旋件6能夠從在附圖中下方的側端開始透過僅示意性示出的驅動器驅動，從而使得螺旋件6在附圖中上方的側端由驅動器形成自由端。這實現的是，用於由螺旋件6輸送、塑化或者聚結的塑料材料的出口被設置在上方的側端上，例如以未示出的擠出機頭部的形式。塑料材料能夠因此而不換向地由螺旋件6通過所述出口輸送，這對於第3圖和第4圖所示的實施形式而言並非隨意可實施的。
入料口80與開口8處於材料輸送或者傳遞連接之中，並且在當前情況下直接、非間接並且無較長中間件或者間隔地與開口8連接，僅設置了一個非常短的傳遞區域。
在殼體16中有兩個壓縮性的螺旋件6分別圍繞其縱軸線15能夠轉動地安置。作為替代方案，螺旋件也可以錐狀地成形。擠出機5將材料沿著箭頭17的方向輸送。擠出機5是本身習知的傳統的雙螺旋擠出機，其中軟化的材料得到壓縮並且由此被熔化，並且熔化物於是在對立的側面在擠出機頭部逸出。
對於依照第1圖的實施形式而言，這兩個螺旋件6在垂向上重疊設置，對於依照第2圖的實施形式而言，這兩個螺旋件6水平並靠地設置。
兩個螺旋件6在同一個方向上轉動，即同向運行。
混合及/或粉碎工具3或者刀具14處在與第1圖中最下方螺旋件6或者鄰近入料口80之螺旋件6的中央縱軸線15幾乎等同的高 度或者平面上。刀具14的最外端充分地與螺旋件6的架樑間隔開來。
在依照第1圖和第2圖的實施形式中，擠出機5如同已經提到的那樣切向地連接在容器1上或者切向於其橫截面地延伸。最下方、或者鄰近入料口80的螺旋件6的中央縱軸線15，逆向於擠出機5的輸送方向17向後的假想延長部在圖示中在轉動軸線10旁經過而不與其相交。螺旋件6的縱軸線15在逸出側相對於與縱軸線15平行的、從混合及/或粉碎工具3的轉動軸線10沿著擠出機5的輸送方向17向外指向的容器1徑向部偏移了間距18。在當前情況下，縱軸線15的向後假想的延長部不穿過容器1的內腔，而是緊鄰地在其旁邊經過。
間距18略大於容器1的半徑。擠出機5因此少許向外偏移或者入料區域略深。
概念“反向”、“相對”或者“相反”在此理解為那些並非為銳角的向量彼此的取向，正如下面詳述的那樣。
換句話，切向於混合及/或粉碎工具3的最外部的點所定義的圓、或者切向於在開口8處經過的塑料材料地取向並且沿著混合及/或粉碎工具3的轉動、或者運動方向12指向的轉動方向12方向向量19，和在輸送方向上平行於螺旋件6的中央縱軸線15延伸的擠出機5輸送方向的方向向量17的內積在開口8的各個單個的點中、或者在沿徑向位於開口8之前的區域中到處為零或者為負，無處為正。
對於第1圖和第2圖所示的入料口而言，轉動方向12的方向向量19和輸送方向的方向向量17的內積在開口8的每個點中為負。
在輸送方向的方向向量17和轉動方向19的方向向量之間的角度α在最遠地處在轉動方向12的上游的開口8處的點20中、或者在最遠地處於上游的開口8的邊緣處測量為近似最大約170°。
當沿著開口8在第2圖中向下也就是沿著轉動方向進一步行進，那麼在這兩個方向向量之間的鈍角始終變大。在開口8的中心，方向向量間的角度約為180°並且內積最大程度地為負，由此進一步往下，該角度甚至>180°並且內積又略微減小，但是始終保持為負。但是該角度不再作為角度α描述，因為它不是在點20中測得。
第2圖中沒有展示的、在開口8的中心或者中央測得的、 在轉動方向18的方向向量和輸送方向17的方向向量之間的角度β約為178°至180°。
依照第2圖的裝置表示了第一臨界情況或者極限值。對於這樣的設置方式而言可以實現非常和順的填塞效應、或者特別有利的餵料並且這樣的裝置，尤其對於在熔化區域附近加工的敏感材料或者對於長條形的物料來是有利的。
第3圖和第4圖僅僅著重於描述擠出機在工具轉動方向方面的連接可能性。用於L、B和A的值沒有示出。
在第3圖中示出了一種替換性的實施形式，其中具有兩個在垂向上重疊的同向運轉的螺旋件6的擠出機5非切向地，而是以其端面側7連接在容器1上。螺旋件6和擠出機5的殼體在開口8的區域中與容器1的內壁的輪廓匹配並且淺顯地縮回。擠出機5或者螺旋件6的任何部分都不通過開口8伸入到容器1的內腔中。
間距18在此相應於容器1的半徑11的5至10%並且約相應於殼體16的一半的內直徑d。該實施形式因此示為具有最小偏移或者間距18的第二臨界情況或者極限值，其中混合及/或粉碎工具3的轉動或者運動方向12至少少許地與擠出機5的輸送方向17相反，並更確切地在開口8的總面積的範圍內。
內積在第3圖中在那個臨界值的、最遠地處於上游的點20中正好為零，其中所述點處於開口8的最遠地處於上游的邊緣上。輸送方向的方向向量17和轉動方向19的方向向量之間的角度α在第3圖的點20中測得為正好90°。當沿著開口8向下也就是在轉動方向12上進一步行進，那麼所述方向向量之間的角度始終變大並且成>90°的鈍角，且內積同時為負。在任何的點上、或者在開口8的任何區域內內積都不為正或者角度都不小於90°。由此不會一次性地在開口8的部分區域中進行局部的過量餵料或者在開口8的任何區域內都不會發生有害的過高的填塞效應。
其中也存在與純徑向的設置方案的決定性區別，因為對於擠出機5的全徑向設置方式而言在點20中、或者在邊緣20’處會出現<90°的角度α，並且開口8之在附圖中位於徑向部11上方、或者處於上游、 或者處於進入側的區域會有正的內積。從而在這些區域中會有局部熔化的塑料物料聚集。
在第4圖中示出了另外的替代性實施形式，其中具有兩個在垂向上重疊的同向運行的螺旋件6的擠出機在逸出側相比在第3圖中略遠地偏移而又不像在第1圖和第2圖中那樣是切向的。在當前情況下，正如在第3圖中那樣，螺旋件6的縱軸線15的向下假設的延長部相割地穿過容器1的內腔。這樣的結果是，沿著容器1的周向測量，開口8比在第3圖所示的實施形式中寬。而且間距18相應地比在第3圖中大，但又略小於半徑11。在點20中測得的角度α約為150°，從而相對於第3圖中的裝置而言降低了填塞效應，這無疑對於敏感的聚合體而言更為有利。從容器1出發地觀察，右側的內部邊緣或者殼體16的內壁切向地連接在容器1上，從而與第3圖有所區別的是，未構成鈍角的過渡邊緣。在該最下游的開孔8的點中，在第4圖最左側，角度約為180°。
1‧‧‧容器
3‧‧‧混合及/或粉碎工具
6‧‧‧螺旋件
7‧‧‧端面側
8‧‧‧開口
9‧‧‧側壁
10‧‧‧轉動軸線
11‧‧‧徑向部
12‧‧‧轉動方向/運動方向
14‧‧‧刀具
15‧‧‧縱軸線
16‧‧‧殼體
17‧‧‧輸送方向/方向向量
18‧‧‧間距
19‧‧‧轉動方向/方向向量
20‧‧‧點
22‧‧‧前緣
80‧‧‧入料口
α‧‧‧角度

Claims (25)

  1. 一種用於出於回收目的對塑料材料尤其熱塑性廢料預處理及後續輸送、塑化或者聚結的裝置，該裝置具有一用於要被加工的材料的容器(1)，其中在該容器(1)中設置了至少一個能夠圍繞轉動軸線(10)轉動之環繞的混合及/或粉碎工具(3)，用以混合、加熱和視情況粉碎塑料材料，其中在容器(1)的側壁(9)中在混合及/或粉碎工具(3)、或者最下方的離底部最近的混合及/或粉碎工具(3)的高度的範圍內成形了開口(8)，通過該開口預處理的塑料材料可以從容器(1)的內部排出，其中設置了至少一個多螺旋件-輸送器，用於接納預處理的材料，具有至少兩個在殼體(16)中旋轉之進行輸送之尤其塑化的或者聚結的螺旋件(6)，其中殼體(16)具有處於其端面側(7)、或者在其圍壁內之用於要由螺旋件(6)接收的材料的入料口(80)，並且入料口(80)與開口(8)處在連接之中，其特徵在於，輸送器或者最靠近入料口(80)的螺旋件(6)的中央縱軸線(15)之逆向於輸送器的輸送方向(17)的假想的延長部在轉動軸線(10)處不與該轉動軸線相交地經過，其中輸送器或者最靠近入料口(80)的螺旋件(6)的縱軸線(15)在逸出側、或者沿著混合及/或粉碎工具(3)的轉動或者運動方向(12)相對於容器(1)之與縱軸線(15)平行的，從混合及/或粉碎工具(3)的轉動軸線(10)沿著輸送器的輸送方向(17)向外指向的徑向部(11)偏移了間距(18)，並且螺旋件(6)彼此同向運行。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中，設置了剛好兩個螺旋件(6)或者輸送器成形為同向運行的雙螺旋輸送器。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的裝置，其中，螺旋件(6)柱筒形地並且彼此平行地成形或者輸送器成形為平行的雙螺旋件-輸送器。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中，螺旋件(6)錐狀地成 形或者輸送器成形為錐狀的雙螺旋件-輸送器。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中，螺旋件(6)之一較長。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中，螺旋件(6)至少在入料口(80)的區域內是緊密嚙合的或者相切的。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中，螺旋件(6)的橫截面在垂向上重疊並且螺旋件(6)在入料口(80)的相鄰區域中尤其關於入料口(80)的中心對稱並且與入料口的平面等距間隔地設置。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的裝置，其中，螺旋件(6)的橫截面傾斜重疊或者水平並靠且僅僅離入料口(80)最近的螺旋件(6)設置在入料口(80)的相鄰區域內。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中，螺旋件(6)或者離入料口(80)最近的螺旋件(6)從入料或者容器近處螺旋件(6)的起始處視之、或者從入料口(80)向著末端視之、或者朝輸送器的出口視之沿順時針方向轉動。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中，對於與容器(1)處於連接之中的輸送器而言，由切向於混合及/或粉碎工具(3)的徑向最外部的點所定義的圓、或者切向於在開口(8)處經過的塑料材料以及法向於容器(1)的徑向部(11)地取向的沿著混合及/或粉碎工具(3)的轉動、或者運動方向(12)指向的轉動方向(19)的方向向量，與輸送器的在各個單一點中、或者在開口(8)的整個區域中、或者在直接沿徑向在開口(8)之前的區域中的輸送方向的方向向量(17)形成的內積為零或者負數。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的裝置，其中，混合及/或粉碎工具 (3)的徑向最外部的點的轉動方向(19)的方向向量，和輸送器的輸送方向的方向向量(17)圍成大於或等於90°且小於或等於180°的角度(α)，其在開口(8)之關於混合及/或粉碎工具(3)的轉動或者運動方向(12)處於上游之進入側的邊緣處，在這兩個方向向量(17、19)的交點中測得，尤其在最遠地處在上游的點(20)中在該邊緣或者開口(8)處測得。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的裝置，其中，轉動或者運動方向(12)的方向向量(19)，和輸送器的輸送方向的方向向量(17)圍成在170°和180°之間的角度(β)，其在這兩個方向向量(17、19)的交點中在開口(8)的中心測得。
  13. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中，所述間距(18)大於或者等於輸送器、或者螺旋件(6)的殼體(16)的一半的內直徑，並且/或者大於等於容器(1)的半徑的7%，或者所述間距(18)大於或等於容器(1)的半徑。
  14. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中，輸送器的縱軸線(15)之逆向於輸送方向的假想的延長部，依照與容器(1)的橫截面相割的形式設置並且至少部分地穿過容器(1)的內腔。
  15. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中，輸送器切向地在容器(1)上、或者切向於容器(1)的橫截面地延伸、或者輸送器或者螺旋件(6)的縱軸線(15)、或者離入料口(80)最近的螺旋件(6)的縱軸線、或者殼體(16)的內壁、或者螺旋件(6)的包殼末端切向於容器(1)的側壁(9)的內側面地延伸。
  16. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中，開口(8)不間接並且直接且沒有顯著間隔地，尤其沒有傳輸路徑或者輸送螺旋件地與入料口(80)連接。
  17. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中，混合及/或粉碎工具(3)包括工具及/或刀具(14)，所述工具及/或刀具沿著轉動或者運動方向(12)對塑料材料粉碎、切割並且/或者加熱地作用。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的裝置，其中，混合及/或粉碎工具(3)或者刀具(14)知對塑料材料作用之在轉動或者運動方向(12)上指向的前部區域或者前緣(22)相比，沿轉動或者運動方向(12)靠後的或者後進的區域不同地成形、安置、彎曲及/或設置。
  19. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中，容器(1)基本圓柱形地成形有平坦的底面(2)和垂直於其取向的柱筒圍罩形的側壁(9)，並且/或者混合及/或粉碎工具(3)的轉動軸線(10)與容器(1)的中央中軸線重合，並且或者轉動軸線(12)或者中央中軸線垂向並且/或者法向於底面(2)地取向。
  20. 如申請專利範圍第17項所述的裝置，其中，最下方的工具架或者最下方的混合及/或粉碎工具(3)及/或開口(8)靠近底部地，在相對於底面(2)的少許間隔中設置。
  21. 如申請專利範圍第5項所述的裝置，其中，該較長的螺旋件(6)以大於等於該螺旋件(6)直徑(d)3倍的長度加長。
  22. 如申請專利範圍第13項所述的裝置，其中，所述間距(18)大於等於容器(1)的半徑的20%。
  23. 如申請專利範圍第15項所述的裝置，其中，該螺旋件(6)在其端側(7)與一驅動器連接，並且在其對置的端部處向著設置在殼體(16)的端部處的出口，尤其擠出機頭部進行輸送。
  24. 如申請專利範圍第17項所述的裝置，其中，該工具及/或刀具(14) 在平行於底面(2)設置之能夠轉動的工具架，尤其支撐板(13)上或在該工具架處成形或者設置。
  25. 如申請專利範圍第20項所述的裝置，其中，該最下方的工具架或者最下方的混合及/或粉碎工具(3)及/或開口(8)，在容器(1)的高度的最下四分之一的範圍內在相對於底面(2)10mm至400mm的間隔中設置。
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