(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマー基材と充填材としての繊維材料とを含む充填材入りポリマー複合材料を生産するデバイスであって、前記ポリマー基材を溶融する第１の押出しデバイスであり、前記ポリマー基材の注入口および溶融された前記ポリマー基材の放出口を有する第１の押出しデバイスと、溶融された前記ポリマー基材を精製する溶融物調製デバイスであり、前記第１の押出しデバイスの前記出口に接続された入口を有し、精製された前記ポリマー基材の出口を有する溶融物調製デバイスと、第２の押出しデバイスと、を備えるデバイスにおいて、前記第２の押出しデバイスが、前記溶融物調製デバイスの前記出口に接続された溶融物注入口を有し、前記溶融物注入口の上流に配置された前記繊維材料の繊維材料注入口を有し、前記第２の押出しデバイスが、少なくとも１つの脱気デバイスを提示する、ことを特徴とするデバイス。
【請求項２】
前記溶融物調製デバイスがフィルタデバイスを有する、ことを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記第２の押出しデバイスが、第１の脱気デバイスの下流に第２の脱気デバイスを有する、ことを特徴とする請求項１または２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記第１の押出しデバイスが脱気デバイスを備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のデバイス。
【請求項５】
前記第２の押出しデバイスの前記繊維材料注入口に前記繊維材料を供給する強制装入システムを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のデバイス。
【請求項６】
前記強制装入システムが、ブリッジ破壊デバイスおよび／または繊維細断デバイスおよび／または乾燥デバイスを有する、ことを特徴とする請求項５に記載のデバイス。
【請求項７】
前記強制装入システムが、粉末冶金鋼および／または硬化された表面、外装された表面もしくはヒップが付けられた表面を使用することによる摩耗保護を有する、ことを特徴とする請求項５または６に記載のデバイス。
【請求項８】
前記強制装入システムが流量制御機構を有し、溶融され精製された前記ポリマー基材の実際の流量が、流量検出デバイスによって決定可能であり、前記流量制御機構が、前記実際の流量を選択可能な所望の流量と比較し、前記強制装入システムの材料流量を、前記所望の流量からの前記実際の流量の偏差が最小になるように調整する、ことを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載のデバイス。
【請求項９】
前記強制装入システムが流量制御機構を有し、前記流量制御機構が、前記充填材入りポリマー複合材料の実際の密度の測定を実施し、測定された前記実際の密度を選択可能な所望の密度と比較し、前記強制装入システムの材料流量を、前記所望の密度からの前記実際の密度の偏差が最小になるように調整する、ことを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載のデバイス。
【請求項１０】
前記第２の押出しデバイスの下流端に配置された動的溶融物ミキサであり、それによってクリアランスが調整可能である動的溶融物ミキサを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のデバイス。
【請求項１１】
前記動的溶融物ミキサにおける前記クリアランスを選択することによって前記繊維材料の最大繊維長が調整される、ことを特徴とする請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１２】
顆粒化ユニット内または他の吐出デバイス内への溶融され精製された前記ポリマー基材と前記繊維材料との混合物の供給部の前に、安全濾過ユニットが設けられており、前記濾過ユニットが開口を有し、前記開口が、一方では、続いて配置された顆粒化ダイの穴または他の吐出開口よりも小さく、他方では、少なくとも０．５ｍｍのサイズを有する、ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のデバイス。
【請求項１３】
ポリマー基材および充填材としての繊維材料を含む充填材入りポリマー複合材料を生産する方法において、
−  前記ポリマー基材を第１の押出しデバイスに導入すること、
−  前記第１の押出しデバイス内の前記ポリマー基材を溶融し、任意選択で脱気すること、
−  溶融物調製デバイスによって、溶融された前記ポリマー基材を精製すること、
−  溶融され精製された前記ポリマー基材を第２の押出しデバイス内にフィードすること、
−  溶融され精製された前記ポリマー基材の供給部の上流で前記第２の押出しデバイス内に繊維材料を導入すること、
−  前記第２の押出しデバイス内で、前記繊維材料と溶融され精製された前記ポリマー基材とを混合すること、
−  前記第２の押出しデバイス内で、溶融され精製された前記ポリマー基材と前記繊維材料との混合物を脱気すること
を特徴とする方法。
【請求項１４】
前記第２の押出しデバイス内で、
−  供給された前記繊維材料が、溶融され精製された前記ポリマー基材の供給部の上流で脱気され、かつ／または
−  前記溶融され精製されたポリマー基材と前記繊維材料との混合物が脱気される、
ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
強制装入システムによって前記第２の押出しデバイスに前記繊維材料が供給され、前記強制装入システムが任意選択で流量制御機構を有し、前記流量制御機構が、
−  溶融され精製された前記ポリマー基材の実際の流量を決定し、前記実際の流量を選択可能な所望の流量と比較し、前記強制装入システムの材料流量を、前記所望の流量からの前記実際の流量の偏差が最小になるように調整し、かつ／または
−  前記複合材料の実際の密度の測定を実施し、測定された前記実際の密度を選択可能な所望の密度と比較し、前記強制装入システムの材料流量を、前記所望の密度からの前記実際の密度の偏差が最小になるように調整する、
ことを特徴とする請求項１３または１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリマー基材と充填材としての繊維材料とを含む充填材入りポリマー複合材料を生産するデバイスおよび方法であって、好ましくは、このポリマー基材がリサイクリングポリマー廃棄物からなる主要部分を含むデバイスおよび方法に関する。このデバイスは、ポリマー基材を溶融する第１の押出しデバイスを備え、この第１の押出しデバイスは、ポリマー基材の注入口および溶融されたポリマー基材の放出口を備える。溶融されたポリマー基材を精製する溶融物調製デバイスは、第１の押出しデバイスの出口に接続された入口および精製されたポリマー基材の出口を有し、この出口は、第２の押出しデバイスに接続されている。
【背景技術】
【０００２】
繊維が充填されたポリマーを生産する方法は既に先行技術から知られている。例えば、文献ＥＰ  ２  ５２５  ９５１  Ｂ１では、反応器内またはカッタコンパクタ（ｃｕｔｔｅｒ  ｃｏｍｐａｃｔｏｒ）内で、木材加工からの繊維材料または紙およびパルプ転化からの繊維材料が、充填材として、溶融されていない基材と混合され、吐出デバイス内に運ばれる。この目的のため、フィラメント状充填材が、まだ溶融されていない基材、例えば溶融温度範囲よりも低い温度の天然または合成ポリマーに混入される。
【０００３】
印刷された刊行物ＵＳ５，９１６，９３２Ａには、ポリマー、例えば高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）と繊維材料、例えば繊維ガラスとの押出し処理された混合物から複合材料を生産する目的に、リサイクリング材料を使用することが記載されている。記載された複合材料は例えば、鉄道の枕木の製造に使用することができる。この製造工程中には、ポリマーの調製もまたはポリマーの精製も想定されていない。
【０００４】
さらに、文献ＤＥ  １０  ２０１１  １１７  ７６０  Ａ１にも、リサイクリングポリオレフィンとガラス繊維束とから生産された材料が記載されており、この材料も、枕木などの非常に密な成形体の生産に対して使用することができる。この材料の生産では、合成材料を最初に細断し、好ましくはガラス繊維と混合し、次いでペレット化しまたは凝集させる。続いて、この混合物を、例えば１７０℃から２３０℃の間の温度で押出し処理にかけ、再顆粒化する。あるいは、この処理を、直接に、すなわち再顆粒化なしで、冷却されたプロファイルツールによって、固体プロファイルにつなげることもできる。この場合も、出発材料の調製もまたは出発材料の精製も想定されていない。
【０００５】
ポリマー廃棄物から例えば金属片または類似の不純物を除去することができるようにするため、汚れたポリマースクラップは通常、調製時にきれいにされなければならない。文献ＥＰ  ２  ５２５  ９５１  Ｂ１に基づく場合のように、まだ溶融されていないポリマー廃棄物にフィラメント状充填材が既に混入されている場合には、続いて、溶融後の混合物を、濾過によってそれ以上精製することはできない。これは、混入された繊維が濾過デバイスに留まり、濾過デバイスがすぐに詰まってしまうためである。
【発明の概要】
【０００６】
したがって、本発明の目的は、特にリサイクリングポリマー廃棄物からなる主要部分をポリマー基材が含む場合に、ポリマー基材を調製および精製することができ、ポリマー基材にフィラメント状充填材を導入することができるデバイスを提供することにある。さらに、本発明の目的の１つは、ポリマー基材と充填材としての繊維材料とを含む充填材入りポリマー複合材料の製造方法であって、好ましくは、このポリマー基材が、リサイクリングポリマー廃棄物からなる主要部分を含み、結合された製造方法においてポリマー基材の調製と繊維の導入とを共同で実行することができる製造方法を提供することである。
【０００７】
前記目的は、請求項１に記載の特徴を有するデバイスおよび請求項１３に記載の特徴を有する方法によって達成される。本発明の有利な実施形態は従属請求項に定義されている。
【０００８】
ポリマー基材と充填材としての繊維材料とを含む充填材入りポリマー複合材料を生産する本発明に基づくデバイスであって、好ましくは、このポリマー基材がリサイクリングポリマー廃棄物からなる主要部分を含む、本発明に基づくデバイスは、ポリマー基材を溶融する第１の押出しデバイスであり、ポリマー基材の注入口および溶融されたポリマー基材の放出口を有する第１の押出しデバイスと、溶融されたポリマー基材を精製する溶融物調製デバイスであり、第１の押出しデバイスの出口に接続された入口を有し、精製されたポリマー基材の出口を有する溶融物調製デバイスと、第２の押出しデバイスと、を備える。第２の押出しデバイスは、溶融物調製デバイスの出口に接続された溶融物注入口を有し、溶融物注入口の上流に配置された繊維材料の繊維材料注入口を有し、第２の押出しデバイスは、少なくとも１つの脱気デバイスを提示する。
【０００９】
この溶融物調製デバイスによって、例えば金属片などの固体不純物を除去し、溶融されたポリマー基材を精製することができる。好ましくは、溶融物調製デバイスが、例えば回転フィルタおよび／または可逆流ピストンフィルタなどのフィルタデバイスを有する。
【００１０】
溶融物調製デバイスでの精製の後、ポリマー溶融物は、任意選択で溶融物ポンプを有する供給管路を介して第２の押出しデバイス内に導かれる。繊維材料は、ポリマー溶融物の上流で第２の押出しデバイス内に導入され、このことによって、繊維材料は、より小さな破片に破壊されることなくポリマー基材と混合され、可能な限り長い繊維長を維持することができる。さらに、本発明に基づくデバイスは、溶融物調製デバイスの下流でのみ繊維材料が溶融されたポリマー基材に加えられるという利点を有する。そうでない場合、繊維と混合されたポリマーの精製は不可能であろう。
【００１１】
ポリマー基材と供給された繊維材料との混合物はさらに、第２の押出しデバイス内で脱気され、それによって生産される複合材料の品質は向上する。
【００１２】
本発明の範囲内で、さまざまな合成材料をポリマー基材として使用し、処理することができる。本発明は特に、ポリマー基材として以下のタイプの合成材料に適している。
−  ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）
−  ポリプロピレン（ＰＰ）
−  ポリエチレン（ＰＥ）
−  ポリアミド（ＰＡ）
−  ポリスチレン（ＰＳ）
【００１３】
基本的に、本発明の範囲内で、種々の繊維材料を、充填材としてポリマー基材に導入することができる。ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維および／または天然繊維、例えば麻の繊維などの無機および／または有機繊維を、ポリマー基材に混入することができる。繊維材料は、織物（ｗｏｖｅｎ  ｆａｂｒｉｃ）、レイドウェブ（ｌａｉｄ  ｗｅｂ）、マット（ｍａｔ）およびフリース（ｆｌｅｅｃｅ）、バンド（ｂａｎｄ）、ロービング（ｒｏｖｉｎｇ）、例えば繊維長３ｍｍの繊維チップ（ｆｉｂｒｅ  ｃｈｉｐ）、ならびに／または例えば繊維長０．２ｍｍの粉砕された繊維（ｇｒｏｕｎｄ  ｆｉｂｒｅ）の形態でデバイスに供給することができる。同様に、繊維材料は、短繊維（繊維長０．１ｍｍから１ｍｍ）、長繊維（繊維長１ｍｍから５０ｍｍ）、連続繊維（繊維長５０ｍｍ超）またはこれらの組合せからなることができる。そのために、この繊維は、純粋な繊維または既に基材と混合された繊維とすることができる。したがって、本発明の範囲内で、例えば繊維強化プラスチックスクラップを繊維材料として使用することもできる。
【００１４】
本発明によって、特にガラス繊維フリースを繊維材料として処理することもできる。既に文献ＤＥ  １９５  ０３  ６３２  Ｃ１に記載されているように、ガラス繊維フリースはアセテートさらにはアクリレートを含み、これらは、生産される複合材料に対して肯定的な効果を有する。ガラス繊維フリースに含まれるこれらの成分は、ガラス繊維だけでなく、混和性（ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）の付与、剛性（ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）の強化、破壊時の伸び（ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ）の増大および／または耐衝撃性（ｉｍｐａｃｔ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）の増大に関して、生産される複合材料の特定の肯定的な特性変更をもたらす。
【００１５】
本発明に基づくデバイスは、ポリマー基材と加えられる繊維材料の両方に対してリサイクリング材料を高い比率で使用することができ、そのため、本発明に基づくデバイスを用いると、資源効率が特によい複合材料を生産することができるという点で特に有利である。本発明に基づくデバイスによって、リサイクリングポリマー廃棄物の含有量が１００％以下のポリマー基材およびリサイクリング繊維廃棄物の含有量が１００％以下の繊維材料を処理することができる。
【００１６】
さらに、本発明に基づくデバイスは、顆粒の生産と複合材料の直接押出しの両方に適している。
【００１７】
その上、本発明の範囲内で、出発材料としてのポリマー基材を、任意選択で、第１の押出しデバイスに供給する前に追加の調製ステップにかけることが可能である。この目的のため、例えば、少なくとも１つのアグロメレータ（ａｇｇｌｏｍｅｒａｔｏｒ）、および／または少なくとも１つのカッタコンパクタ、および／または出発材料が真空下で熱処理にかけられる少なくとも１つのＳＳＰ反応器（ＳＳＰは固体状態重縮合（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｐｏｌｙｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ）の略語である）を、ポリマー基材の前処理のために、第１の押出しデバイスの上流に配置することができる。
【００１８】
生産される複合材料の品質を向上させるため、本発明に従っていくつかの脱気デバイスを設けることができ、第２の押出しデバイスは、溶融物注入口の下流に配置された長さセクションに第１の脱気デバイスを有する。この第１の脱気デバイスは、溶融されたポリマー基材が繊維材料と混合されている間にポリマー基材から気体を除去する。加えて、第１の脱気デバイスの下流に第２の脱気デバイスを設けることができ、好ましくは、第２の脱気デバイスが、上流の第１の脱気デバイスから測定された、１５〜２０である第２の押出機のスクリューの長さとスクリューの直径の比によって画定されたこの押出機のエリア内に位置する位置に配置されている。前記第２の脱気デバイスは、ポリマー基材と繊維材料との混合物が第２の押出機デバイスから吐出される前にこの混合物から気体を除去し、特に、ひどく汚染された出発材料の場合に使用される。必要な場合、特に、特にひどく汚染された出発材料または吸湿性の出発材料に対しては、追加の脱気デバイスを設けることができる。本発明の一実施形態では、第１の押出しデバイスも脱気デバイスを有し、この脱気デバイスによって、第１の押出しデバイス内での溶融中に既にポリマー基材から気体が除去され、それによって、ポリマー溶融物のその後の処理、特に溶融物調製デバイス内での精製中のポリマー溶融物の処理がより容易になる。
【００１９】
第２の押出しデバイスは別個の駆動機構を有することが好ましく、第２の押出しデバイスは、例として、一軸押出機として設計することができ、また、平行な押出機スクリューまたはテーパが付けられた押出機スクリューが同じ方向にまたは反対方向に走る二軸押出機として設計することができる。
【００２０】
本発明の他の有利な設計変形実施形態では、デバイスがさらに、それによって繊維材料を第２の押出しデバイスに供給することができる強制装入システム（ｆｏｒｃｅｄ  ｃｈａｒｇｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）を備える。繊維材料の計量された最適な追加を保証することができるようにするため、このような供給は、いわゆる強制フィーディングによって達成することができる。例えば、この強制装入システムは、１つまたはいくつかのツインスクリューを備えることができ、そのスクリューの助けを借りて、繊維材料を第２の押出しデバイスに一貫して供給することができる。
【００２１】
本発明に基づくデバイス内の強制装入システムが、ブリッジ破壊デバイス（ｂｒｉｄｇｅ  ｂｒｅａｋｅｒ  ｄｅｖｉｃｅ）および／または繊維細断デバイスおよび／または乾燥デバイスを有すると特に有利である。リサイクリング繊維スクラップを使用するときには特に、供給される繊維の長さが均一であることを保証することができない。繊維の長さが異なるため、この材料は、計量された追加のエリアにおける望ましくないブリッジ形成を特に引き起こしやすい。ブリッジ破壊デバイスは、計量によって加えられた繊維材料のブリッジ形成を防ぐのに役立ち、したがって機能不良を防ぐのに役立つ。繊維材料の最適な供給を保証することができるようにするために、繊維材料が供給される第２の押出しデバイスの上流長さセクションにおける押出機スクリューの形状寸法またはねじ山の高さを、第２の押出しデバイスの残りの長さセクションにおけるものとは異なる構成にすることが好適であることもある。
【００２２】
さらに、繊維材料が供給される前に、繊維材料をさらに調製する必要があることもある。この目的のため、このデバイスは、例えば細断デバイスおよび／または乾燥デバイスなどの追加の調製デバイスを備えることができる。
【００２３】
例えば粉砕機、断裁機などの細断デバイスは、繊維マット、繊維フリース、織物などのリサイクリング繊維スクラップを使用する場合に、または繊維強化合成材料に対して特に有利である。これは、これらの材料が、例えば風車の製造中に廃棄物としてかなり大量に蓄積するためである。繊維材料の予備乾燥は、吸湿性の材料または湿った繊維材料に対して特に有利である。
【００２４】
本発明の特に頑丈な設計変形実施形態では、強制装入システムには、１つのデバイスにおける摩耗保護が設けられている。強制装入システムの摩耗保護された実施形態は、粉末冶金処理された鋼を使用することによって、および／または硬化され（ｈａｒｄｅｎｅｄ）、外装され（ａｒｍｏｕｒｅｄ）かつ／もしくはヒップが付けられた（ｈｉｐｐｅｄ）表面を設けることによって実現することができ、強制装入システムには、これらの表面が、少なくとも特にニューラルジックな（ｎｅｕｒａｌｇｉｃ）表面セクションにおいて設けられ、でなければ全ての表面セクションにおいて設けられる。
【００２５】
本発明に基づくデバイスでは、有利には、強制装入システムが、流量制御機構（ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ  ｃｏｎｔｒｏｌ）を有し、供給される繊維材料の実際の流量が、流量検出デバイスによって決定可能であり、流量制御機構が、実際の流量を選択可能な所望の流量と比較し、強制装入システムの材料流量を、所望の流量からの実際の流量の偏差が最小になるように調整する。材料の強制輸送のためにスクリュー、例えばツインスクリューが設けられている場合、材料流量のこの調整は、装入速度を制御することによって達成することができる。
【００２６】
本発明に基づくデバイスの他の有利な実施形態では、強制装入システムが流量制御機構を有し、この流量制御機構が、複合材料の実際の密度の測定を実施し、測定された実際の密度を選択可能な所望の密度と比較し、強制装入システムの材料流量を、所望の密度からの実際の密度の偏差が最小になるように調整する。
【００２７】
本発明の好適な先進の実施形態では、第２の押出しデバイスの下流端に動的溶融物ミキサが配置されており、それによってクリアランスが調整可能である。したがって、有利には、この動的溶融物ミキサによって、下流の後続の顆粒化デバイスの後続の顆粒化ヘッドの直前での第２の押出しデバイスの延長が達成される。動的溶融物ミキサにおけるクリアランスを選択することによって、繊維材料の最大繊維長が調整可能である。
【００２８】
このデバイスの他の実施形態では、顆粒化ユニット内または他の吐出デバイス内への溶融され精製されたポリマー基材と繊維材料との混合物の供給部の前に、安全濾過ユニットが設けられており、前記濾過ユニットの開口は、続いて配置された顆粒化ダイの穴または他の吐出開口よりも小さい。しかしながら、混入された繊維が混合物から濾別されないように、安全濾過ユニットの開口は、少なくとも０．５ｍｍのサイズを有するべきである。前記安全濾過ユニットによって、リサイクリング繊維材料の処理に由来する塊またはこの処理中に押出機内で形成した塊がポリマー−繊維混合物から濾別され、したがって生産安定性を増大させる。
【００２９】
さらに、本発明による上記の目的は、ポリマー基材および充填材としての繊維材料を含む充填材入りポリマー複合材料を生産する方法であって、好ましくは、ポリマー基材がリサイクリングポリマー廃棄物（３）からなる主要部分を含む方法であって、
−  ポリマー基材を第１の押出しデバイスに導入するステップと、
−  第１の押出しデバイス内のポリマー基材を溶融し、任意選択で脱気するステップと、
−  溶融物調製デバイス、好ましくはフィルタデバイスを有する溶融物調製デバイスによって、溶融されたポリマー基材を精製するステップと、
−  溶融され精製されたポリマー基材を第２の押出しデバイス内にフィードするステップと、
−  溶融され精製されたポリマー基材の供給部の上流で第２の押出しデバイス内に繊維材料を導入するステップと、
−  第２の押出しデバイス内で、繊維材料と溶融され精製されたポリマー基材とを混合するステップと、
−  第２の押出しデバイス内で、溶融され精製されたポリマー基材と繊維材料との混合物を脱気するステップと
を含む方法によって達成される。
【００３０】
本発明に基づくデバイスの上記の利点は、本発明に基づくこの製造方法にも同様に当てはまる。
【００３１】
本発明に基づくこの方法では、第２の押出しデバイス内で、供給された繊維材料が、溶融され精製されたポリマー基材の供給部の上流で好適に脱気され、かつ／または溶融され精製されたポリマー基材と繊維材料との混合物が好適に脱気される。
【００３２】
この方法の他の有利な変形実施形態では、強制装入システムによって第２の押出しデバイスに繊維材料が供給され、この強制装入システムが任意選択で流量制御機構を有する。この流量制御機構は、溶融され精製されたポリマー基材の実際の流量を決定することができ、実際の流量を選択可能な所望の流量と比較することができ、強制装入システムの材料流量を、所望の流量からの実際の流量の偏差が最小になるように調整することができる。その代わりにまたはそれに加えて、この流量制御機構は、複合材料の実際の密度の測定を実施することができ、測定された実際の密度を選択可能な所望の密度と比較することができ、強制装入システムの材料流量を、所望の密度からの実際の密度の偏差が最小になるように調整することができる。
【００３３】
強制装入システムに流量制御機構を設けることによって、繊維材料のかさ密度が分かっていない場合でも、供給される繊維材料の量がそれぞれ、予め設定された処方に従うことが保証される。
【００３４】
本発明のその他の詳細、特徴および利点は、図面に概略的に示された例示的な実施形態の以下の説明から明白になる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、繊維材料が充填されたポリマー基材を含む複合材料を生産する本発明に基づくデバイスを示す工程流れ図である。
【図２】図２は、追加の設計変形実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１は、ポリマー基材４と繊維材料５とから複合材料７を生産する本発明に基づくデバイス１を示す。この目的のため、ポリマー基材２、特に、リサイクリングポリマー廃棄物３からなる主要部分を含むポリマー基材２が出発材料として使用され、このポリマー基材は、適切な調製または精製の後に、精製されたポリマー基材４として繊維材料５と混合されて、混合物６を形成する。
【００３７】
デバイス１は、第１の押出しデバイス１０を備え、第１の押出しデバイス１０は、ポリマー基材２の注入口１１を有し、第１の押出しデバイス１０内ではポリマー基材２が溶融され、第１の押出しデバイス１０はさらに、溶融されたポリマー基材２の放出口１２を有する。放出口１２は、溶融物調製デバイス４０の入口４１に接続されており、溶融物調製デバイス４０内では、溶融されたポリマー基材２が精製される。前記実施形態では、溶融物調製デバイス４０がフィルタデバイス４５を有し、例として、可逆流単一ピストンフィルタ４６（図２参照）および／または連続回転フィルタ４７をフィルタデバイス４５として使用することができる。溶融物調製デバイス４０の出口４２は、直接にまたは管路を介して、第２の押出しデバイス２０の溶融物注入口２６に接続されている。第２の押出しデバイス２０の溶融物注入口２６の上流には、繊維材料５の繊維材料注入口２７が設けられている。第２の押出しデバイス２０は、溶融物注入口２６の下流に配置された第２の押出しデバイスの長さセクション２２に、第１の脱気デバイス３１を有する。この下流長さセクション２２では、ポリマー基材２と繊維材料５とが互いに混合されて、複合材料７の混合物６を形成する。複合材料７は、第２の押出しデバイス２０の下流端２５から吐出され、任意選択で、複合材料７をさらに処理することができる。
【００３８】
図２の設計変形実施形態ではさらに、第２の押出しデバイス２０の第１の脱気デバイス３１の下流に第２の脱気デバイス３２が設けられており、第２の脱気デバイス３２は、第１の脱気デバイス３１から測定された、１５〜２０である第２の押出しデバイス２０のスクリュー２４の長さＬとスクリュー２４の直径の比によって画定されたこの押出機のエリア内に位置する。その結果、特にひどく汚染されたリサイクリングスクラップをも処理することができる。本明細書では、脱気デバイス３１、３２が基本的に全く同じに構築されている。
【００３９】
第１の押出しデバイス１０にも、後続の溶融物調製デバイス４０の上流に脱気デバイス３０が設けられている。
【００４０】
産業廃棄物および／または家庭廃棄物を含むポリマー廃棄物３を高い含有量で有するポリマー基材２が、矢印の方向に、貯蔵器８から第１の押出しデバイス１０の注入口１１に供給され、このポリマー基材２は、第１の押出しデバイス１０内で溶融される。フィルタデバイス４５内で精製された後、ポリマー溶融物４、すなわち溶融されているだけでなく既に精製されたポリマー基材２は、続いて、第２の押出しデバイス２０内に導かれる。この目的のため、必要な場合には、図２に概略的に示されているように、第２の押出しデバイス２０へ通じる供給管路内に、１つまたはいくつかの溶融物ポンプＰが設けられる。第２の押出しデバイス２０にポリマー溶融物４が導入される溶融物注入口２６の上流の第２の押出しデバイス２０の上流長さセクション２１において、繊維材料５が、第２の押出しデバイス２０に導入される。第２の押出しデバイス２０の下流長さセクション２２では、ポリマー溶融物４と繊維材料５とがブレンドされて混合物６となり、脱気デバイス３１、３２によって脱気される。第２の押出しデバイス２０に繊維材料５を導入することには、第１の押出しデバイス１０の中を繊維が運ばれず、それによって、繊維が、よりいっそう小さな破片に破壊されることがなく、よりいっそう短くされることがないという利点がある。
【００４１】
本明細書では、２つの押出しデバイス１０および２０がモータ駆動機構Ｍを備え、モータ駆動機構Ｍは、それぞれの場合に互いに独立している。
【００４２】
計量ユニット５０は、選択可能な処方または予め設定された処方に従って計量して第２の押出しデバイス２０に供給することにより、繊維材料５を精確に加えることができることを可能にする機能を果たす。この目的のため、強制装入システム５５が設けられており、この場合、強制装入システム５５は、間違って計量された繊維材料５の結果としての可能な閉塞または故障を防ぐために、ブリッジ破壊デバイス５６、繊維細断デバイス５７および乾燥デバイス５８を有する。
【００４３】
さらに、流量制御機構６０が設けられており、この場合、溶融され精製されたポリマー基材４の実際の流量が流量検出デバイスによって決定され、流量制御機構６０は、実際の流量を選択可能な所望の流量と比較し、それに応じて強制装入システム５５の装入速度を調整する。
【００４４】
さらに、第２の押出しデバイス２０の下流端２５に、動的溶融物ミキサ７０が設けられており、それによって、隣接する顆粒化デバイス８０の顆粒化ヘッドの直前での第２の押出しデバイス２０の延長が達成される。動的溶融物ミキサ７０におけるクリアランス７１を調整することによって、繊維材料５の最大繊維長を決定することができる。
【００４５】
記載されたデバイス１およびデバイス１を用いて実現可能な製造方法は、複合材料７の直接押出しと顆粒の形態の複合材料７の生産の両方に適している。顆粒化デバイス８０の代替として、例えば本明細書に図示された水リングペレット化（ｗａｔｅｒ  ｒｉｎｇ  ｐｅｌｌｅｔｉｚｉｎｇ）の代替として、ストランドペレット化（ｓｔｒａｎｄ  ｐｅｌｌｅｔｉｚｉｎｇ）デバイス８５、好ましくは自動化されたストランドペレット化デバイス８５をこの目的に使用することもできる。
【００４６】
加えて、既に述べたとおり、出発材料としてのポリマー基材２を、必要な場合に、第１の押出しデバイス１０に供給する前に追加の調製ステップにかけること、および、この目的のために、ポリマー基材２を、例えばアグロメレータ、カッタコンパクタおよび／またはＳＳＰ反応器内で処理することも可能である。これらの図にこれらの追加のユニットは明示的には示されていない。
【００４７】
同様に、必要な場合には、繊維材料５を追加の調製ステップにかけることもでき、例えば、繊維材料５を第２の押出しデバイス２０に供給する前に、ブリッジ破壊デバイス５６、繊維細断デバイス５７および／または乾燥デバイス５８によって繊維材料５を乾燥させかつ／またはさらに細断することもできる。
【００４８】
位置符号のリスト：
１  デバイス
２  ポリマー基材
３  リサイクリングポリマー廃棄物
４  精製されたポリマー基材のポリマー溶融物
５  繊維材料
５ａ  リサイクリング繊維材料
６  ポリマー基材と繊維材料との混合物
７  複合材料
８  貯蔵器
１０  第１の押出しデバイス
１１  第１の押出しデバイスの注入口
１２  第１の押出しデバイスの放出口
２０  第２の押出しデバイス
２１  第２の押出しデバイスの上流長さセクション
２２  第２の押出しデバイスの下流長さセクション
２３  脱気デバイスの位置
２４  押出機スクリュー
２５  第２の押出しデバイスの下流端
２６  溶融物注入口
２７  繊維材料注入口
２８  複合材料放出口
３０  脱気デバイス（または３１、３２）
４０  溶融物調製デバイス
４１  溶融物調製デバイスの入口
４２  溶融物調製デバイスの出口
４５  フィルタデバイス
４６  可逆流単一ピストンフィルタ
４７  連続回転フィルタ
５０  計量ユニット
５５  強制装入システム
５６  ブリッジ破壊デバイス
５７  繊維細断デバイス
５８  乾燥デバイス
６０  流量制御機構
７０  溶融物ミキサ
７１  クリアランス
８０  顆粒化デバイス
８５  ストランドペレット化デバイス
９０  安全濾過ユニット
Ｌ  押出機スクリュー２４の長さ
Ｄ  押出機スクリュー２４の直径
Ｍ  モータ駆動機構
Ｐ  溶融物ポンプ
【図１】
0006746565.tif 000002
【図２】
0006746565.tif 000003