CN120303095A - 用于加工聚合物材料的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于加工或处理聚合物材料的方法和装置，所述聚合物材料特别是用于回收目的的热塑性废塑料，其中，待加工的聚合物材料在容器(1)或切割压实机中通过至少一个能转动或旋转的工具(3a、3b)，必要时多个能转动或旋转的工具(3a、3b)移动、混合、加热以及必要时破碎，且其中，块状或颗粒状的聚合物材料紧接着从容器(1)中排出并被送入输送机(6)，特别是挤出机(6)、优选双螺杆或多螺杆挤出机中，以便特别是在此进行压实和熔融或团聚。根据本发明，测量输送机(6)的扭矩，并且根据输送机(6)的扭矩来控制或改变所述工具或所述多个工具(3a、3b)中的至少一个工具的转速。

Description

用于加工聚合物材料的方法和装置

技术领域

本发明涉及根据权利要求1和权利要求16前序部分所述的用于加工或处理聚合物材料的方法和装置，所述聚合物材料特别是用于回收目的的热塑性废塑料。

背景技术

使用容器或预处理单元(PCU)和与其连接的输送机(特别是挤出机)的组合来处理聚合物废料(特别是不同的热塑性塑料)的方法和装置是众所周知的。

通常在挤出系统之前连接有用于预处理待加工材料的装置，例如已知的切割压实机或预处理单元(PCU)，其大多为直接连接到挤出机并具有回转工具的容器。在挤出过程上游，在PCU中的处理步骤的目的尤其是相应改变聚合物材料的形状和特性。在此需有目的地将能量引入材料中。热塑性材料在预处理单元中尤其是被混合、加热、软化、压实、预脱气、干燥、除湿、切割、破碎、结晶和/或均匀化，并增加其体积密度。

然后将以这种方式预处理的聚合物被排出至挤出机中，以进行压实，特别是熔融。这种组合装置早已公知，例如从EP2558263或EP2689908中公知。

连接到容器的输送机或挤出机的填充过程或装料过程还受到容器或PCU中回转的混合和破碎工具的辅助。当螺杆的填充程度保持恒定且足够高时，输送过程和挤出过程通常都特别有效。因此，输送机或挤出机的装料区域较为敏感，并且对于最终结果或回收物的品质具有重大影响。在这方面，例如，混合和破碎工具与输送机或挤出机螺杆的距离、装料开口的形状和尺寸、混合工具相对于输送机或挤出机输送方向的转动方向等发挥一定的作用，当然，输送机或挤出机一侧尤其是螺杆牙的轮廓、螺杆底座的形状以及螺杆螺槽的自由敞开面也起到一定的作用。如果输送机或挤出机的进料行为不佳，则可能例如会出现体积产量的泵送现象，也就是说，产量随时间发生变化，这不利于可靠的运行和回收物的品质。

因此，现有技术中不乏尝试在结构上调整输送机或挤出机的装料或进料敏感区域或者这样设计，即以尽可能最好的方式辅助螺杆的进料行为和喂料，并且例如还提高对由运行条件引起的材料差异的耐受性。

特别是，为了获得特殊的材料品质并复合这些材料，除了单螺杆挤出机之外，还使用双螺杆或多螺杆挤出机。这些挤出机系统同样直接连接到PCU。在此，容器的最下部工具平面将预处理后的材料送入挤出装置，最下部工具平面优选由其上可安装工具的盘所形成并位于挤出机开口的区域中。

输送机开口或挤出机开口区域中最下部工具平面的工具的填充循环数通常对输送机或挤出机的填充程度有特殊的影响。此外，PCU(特别是在PCU的最下部区域)中材料的平均堆积密度，对应于平均压实度，也一同影响填充程度。在此，输送机或挤出机是从侧面还是在双螺杆角撑板区域进行填充，或是以工具的哪个转动方向对输送机开口或挤出机开口进行填充，相对而言都无关紧要。

被送入输送机或挤出机的材料会立即被继续输送，由此产生输送机或挤出机的驱动器的与填充程度相关的扭矩变化曲线。原则上尝试将输送机或挤出机的扭矩变化曲线或输送机或挤出机的填充程度尽可能保持恒定。由此产生聚合物的高品质熔融，而不会出现可能导致聚合物熔体温度过高的剪切峰值。若输送机或挤出机喂料太少，即填充程度太低，则可能会导致产量损失和剪切峰值，但也可能导致聚合物均匀化不良。因此，保持输送机或挤出机的填充程度恒定对于回收物的品质和经济性是有利的。

图4举例示出了挤出机的与工具转速相关的不利的扭矩变化。在此，例如为了尝试满足PCU中输入材料的湿度、压实度和材料温度等方面的需求，改变了工具的转速，这导致了挤出机扭矩和工具转速的显著波动，这尤其是不利于喂料行为和材料品质。

仅在PCU中进行材料的混合就可以在一定(较小)程度上对输入材料的堆积密度的任何波动进行缓冲。然而在一些情况下，仅靠混合以及通常在PCU中对材料进行强化预处理是不够的，并且不可能在所有情况下都能长时间保持堆积密度足够恒定。相反，处理过的材料的堆积密度会随着时间的推移在平均值上下波动。这是不利的，且会产生所述的缺点。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种开头提到的类型的用于加工聚合物材料的方法和装置，利用该方法和装置，能够将输送机或挤出机的填充程度尽可能保持恒定。

根据该方法，所述目的通过权利要求1的特征部分的特征实现。相应地，提供一种用于加工或处理聚合物材料的方法，该聚合物材料特别是用于回收目的的热塑性废塑料，其中，待加工的聚合物材料在容器或切割压实机或预处理单元(PCU)中通过至少一个可转动或旋转的工具、必要时多个可转动或旋转的工具移动、混合、加热以及必要时破碎，紧接着将块状或颗粒状聚合物材料从容器中排出并送入输送机或挤出机中，特别是为了在那里进行进一步的压实和熔融或团聚(agglomeriert)。

根据本发明，测量输送机或挤出机的扭矩，并根据测量到的输送机或挤出机的扭矩来控制或改变所述工具或所述多个工具中的至少一个工具的转速。

根据该装置，所述目的通过权利要求16的特征部分的特征实现。相应地，提供一种用于加工或处理聚合物材料(特别是用于回收目的的热塑性废塑料)的装置，该装置尤其适合于执行上述方法，该装置具有至少一个用于待加工材料的容器或切割压实机或预处理单元(PCU)，其中，在容器中布置至少一个围绕转轴可转动或旋转的工具、必要时多个可转动或旋转的工具，用于移动、混合、加热以及必要时破碎材料，其中，在容器中形成有容器开口，经过预处理的材料可通过该容器开口从容器内部排出。该容器开口特别是形成在容器的侧壁中，特别是在最下部或最接近底面的工具的区域中或高度上。此外，设置有至少一个输送机或挤出机，用于接收从容器中经由容器开口排出的材料。

根据本发明，提供一种用于测量输送机或挤出机扭矩的测量装置并且提供一种与该测量装置通信连接或数据通信的控制装置，该控制装置用于控制所述工具或所述多个工具中的至少一个工具的转速，其中，该控制装置被构造和/或设置为，根据输送机或挤出机的扭矩来控制工具的转速。因此，该控制装置根据由测量装置测量到的输送机或挤出机的扭矩来控制工具的转速。

因此，根据本发明，通过输送机或挤出机的扭矩直接影响、控制或改变在PCU或容器中旋转的所述工具或所述多个工具的转速。通过以这种方式调整的工具转速，将直接影响输送机系统或挤出机系统的填充循环(Stopfzyklen)，并且相应地输送机或挤出机的螺杆螺槽的填充程度会发生改变，接下来又会改变输送机或挤出机的扭矩。通过这种方式，输送机或挤出机的填充程度可以保持恒定。螺杆的喂料行为得以改善且产量和产量稳定性也得以改善。由此使得由切割压实机和输送机或挤出机组成的整个系统更加稳定且性能更强。此外还可以提升所获得的聚合物材料的品质并提高运行中的经济性。

原则上，所提到的效果对于所有输送机或挤出机而言都是相关且存在的，也就是说，不仅适用于挤出机或造粒机的压实螺杆，而且适用于主要具有或仅具有输送功能的无压实或压实程度较低的螺杆。

通用术语“输送机”在本文中既可以理解为具有无压实或减压实螺杆的设备，也可以理解为具有压实螺杆的设备，即具有团聚或塑化作用的挤出机螺杆。

术语“挤出机”或“挤出机螺杆”在本文中既可以理解为可将材料完全或部分熔融的输送机或输送螺杆，即传统的挤出机，又可以理解为可将软化材料仅团聚而不熔融的输送机或输送螺杆。使用这种用于团聚的螺杆或团聚螺杆，材料仅被短时间剧烈压实和剪切，但不会被塑化。因此，团聚螺杆在其出口处提供的材料并非完全熔融，而是由仅在其表面熔融的颗粒组成，这些颗粒类似通过烧结粘合在一起。但在两种情况下，材料在通过螺杆输送时均会受到压力并被压实。

用于测量输送机或挤出机扭矩的系统是已知的。例如，在挤出机中，扭矩检测单元可以布置在传动装置输出轴与挤出机轴之间的连接区域中，用于非接触式地检测可通过传动装置输出轴和连接区域传输到挤出机轴上的扭矩。用于连续监测输送机或挤出机扭矩的其他系统也是已知的，例如基于磁致伸缩原理的扭矩传感器。这类系统主要用于识别和排除可能的过载情况，从而能够使挤出机例如在更接近负载极限的情况下运行，以提高驱动功率或扭矩密度。

有利地，以限定的、特别是规律的时间间隔连续地测量输送机或挤出机的扭矩。一个有利装置的相应特征在于，测量装置被构造和设置为，以限定的、特别是规律的时间间隔连续地测量输送机或挤出机的扭矩。

这意味着在该方法持续期间，要么在预先限定的时间点要么以限定的时间间隔测量扭矩，并将数据传输至控制装置，以便能够快速且连续地对变化做出反应并调节工具的转速。

有利地，输送机或挤出机以固定的转速运行。一个有利装置的相应特征在于，控制装置被构造和设置为，以固定的转速运行输送机或挤出机。

如果输送机或挤出机以固定的转速nEx＝常数[rpm]运行，则在变化的工具转速nW[rpm]的情况下，每一转速nEx都会产生不同的填充循环。由此改变了螺杆螺槽的填充程度，进而改变了输送机或挤出机扭矩MEx[Nm]。

有利地，当输送机或挤出机的扭矩增大时降低工具的转速，或当输送机或挤出机的扭矩减小时提高工具的转速。一个有利装置的相应特征在于，控制装置被构造和设置为，当输送机或挤出机的扭矩增大时降低工具的转速，和/或当输送机或挤出机的扭矩减小时提高工具的转速。

PCU中工具的转速nWE[rpm]被定义为输送机或挤出机扭矩MEx[Nm]的函数。相应地，如果随着输送机或挤出机的扭矩增加而降低工具的转速，将导致填充循环减少，从而导致输送机或挤出机的填充程度或者输送机或挤出机的螺杆螺槽的填充程度较低。这又导致输送机或挤出机的扭矩下降。这种情况可以通过PID控制器进行相应调节。

有利地，将工具的转速控制为，使输送机或挤出机的扭矩保持恒定或使扭矩的波动小于+/-5％，优选小于+/-3％。一个有利装置的相应特征在于，控制装置被构造为，调节工具的转速，使得输送机或挤出机的扭矩保持恒定或处于半载状态(halbbar)，或使扭矩的波动小于+/-5％，优选小于+/-3％。

通过这种方式可以实现，输送机或挤出机的扭矩变化曲线尽可能保持恒定并且避免峰值或较大的变化。

有利地，将工具的转速控制为，使输送机或挤出机的填充程度保持恒定或使填充程度的波动较小/小于+/-10％，优选小于+/-5％。一个有利装置的相应特征在于，控制装置被构造和设置为，调节工具的转速，使得输送机或挤出机的填充程度保持恒定或处于半填充状态，或使填充程度的波动较小/小于+/-10％，优选小于+/-5％。

如开篇所述，就最终产品的品质和经济性而言，保持输送机或挤出机或者输送机或挤出机的螺杆的填充程度(以千克/转数定义)尽可能恒定也是有意义的。输送机或挤出机的填充程度可以以实际可行的方式确定或计算出，或者可以例如通过螺杆中的压力测量或超声波测量来完成，如AT505618B1中所述。

然而，有时候材料处理或预处理遵循着与输送机或挤出机装料不同的规则。例如输入材料中的不同参数(如变化很大的湿度)可能使得有必要保持相对较高的工具转速，以便针对预设的工具设置将足够的能量引入材料中，以例如同时维持水分蒸发并实现压实。因此，工具转速的自由度可能会受到限制。

有利地，将工具的转速控制为，使得工具的转速不低于确定的最小转速。一个有利装置的相应特征在于，控制装置被构造为，使得工具的转速不低于确定的最小转速。

通过这种方式，确保了输送机或挤出机的扭矩尽可能保持恒定，但同时又可以将足够的能量引入待加工的材料中。为了补偿输入材料中的不同参数并确保良好的加工，有利的是，工具的转速也可以独立于输送机或挤出机的扭矩进行调节，特别是提高。一个有利装置的相应特征在于，工具的转速也可以独立于输送机或挤出机的扭矩进行调节，特别是提高。

因此可以在加工中实现更大的灵活性，并且例如可以对待加工材料的差异性做出反应。特别是在某些要求下，工具的转速必须更高且不能降低，因为否则引入到材料中的能量会太少。

有利地，容器中的工具布置在至少两个上下叠置的工具平面中。一个有利装置的相应特征在于，在容器中多个(至少两个)工具布置在不同的工具平面中，或布置在离底面不同的距离处或容器的最下部区域中，且容器中的工具布置在至少两个上下叠置的工具平面中。

通常，待加工材料从上方被送入容器，在一定的停留时间内自上向下穿过容器，并在此过程中被加热、软化和混合，然后从下方被排出到输送机或挤出机中。设置离底面不同高度或距离的多个工具便于有利的处理并提高灵活性。

有利地，最下部工具平面设置在输送机或挤出机进料开口的区域中或高度上。一个有利装置的相应特征在于，最下部工具平面布置在容器开口或输送机或挤出机的连接至容器开口的进料开口的区域中或高度上。

由此确保了输送机或挤出机的有效填充。

有利地，各工具平面中的工具可以彼此独立地以不同的转速进行旋转，特别是通过单独的驱动器旋转。一个有利装置的相应特征在于，各工具平面中的工具可以彼此独立地以不同的转速进行旋转，特别是通过单独的驱动器旋转。

由此也提高了加工的灵活性。为此目的，可以使用两个或更多个不同的驱动器，其转速可相应地受到影响。在此，可以从上方、下方或从周边来驱动工具。

有利地，根据输送机或挤出机的扭矩来控制最下部工具平面中的工具转速。一个有利装置的相应特征在于，通过控制装置根据输送机或挤出机的扭矩来控制最下部工具平面中的工具转速。

通过这种方式，可以根据输送机或挤出机的扭矩来控制最下部工具平面中(即输送机或挤出机的填充开口区域中)的工具转速。而其他更高的工具平面中的工具转速可以根据输送机或挤出机的扭矩来控制，但这不是必须的，也就是说，这些工具也可以利用限定的或可调节的转速进行旋转，该转速与输送机或挤出机的扭矩无关，或不通过控制装置进行扭矩控制。

通过这种方式，例如容器上部区域中的聚合物材料可以利用更高的转速和相应更高的能量输入(即，在更高的温度下)加工。而在PCU下部区域中相应地调整工具的转速，以将输送机或挤出机的扭矩或填充程度保持恒定。由此使得容器中的材料预处理与输送装置或挤出机的装料之间实现了自由度或解耦。

有利地还可以是，仅最下部工具平面中的工具转速根据输送机或挤出机的扭矩进行控制，而其他上方的一个或多个工具平面中的一个或多个工具的转速则独立于输送机或挤出机的扭矩进行控制或调节。一个有利装置的相应特征在于，仅最下部工具平面中工具的转速根据输送机或挤出机的扭矩进行控制，而其他上方的一个或多个工具平面中的一个或多个工具的转速则独立于输送机或挤出机的扭矩进行控制或调节。

在此，其他上方的工具平面中的工具转速不根据输送机或挤出机的扭矩进行控制，而是以其他方式进行控制，并非可选而是强制性的。有利地，还可以根据输送机或挤出机的扭矩彼此独立地分开控制每个工具平面中所有工具的转速。一个有利装置的相应特征在于，根据输送机或挤出机的扭矩彼此独立地分开控制每个工具平面中所有工具的转速。

因此，所有工具平面中所有工具的转速都是通过扭矩控制的，但可以分别彼此独立地或个别地进行调节。

有利地，还可以将其他上方的一个或多个工具平面中的一个或多个工具的转速调节为，使得在该区域中达到确定的材料温度。同样有利地，在该区域中测量材料的温度，并根据材料温度来控制或改变其他上方的一个或多个工具平面中的一个或多个工具的转速。一个有利装置的相应特征在于，将其他上方的一个或多个工具平面中的一个或多个工具的转速调节为，使得在该区域中达到确定的材料温度，和/或根据材料温度控制或改变其他上方的一个或多个工具平面中的一个或多个工具的转速。

这些工具有利地为盘、杆或梁，特别是其上布置有刀具。

如果这些工具布置在多个工具平面中，特别是多个盘上下叠置，则它们可以但不必大小相同，因此这些工具也可以具有不同的尺寸或直径。

一个有利装置的特征在于，输送机具有至少一个压实螺杆并被构造为单螺杆挤出机。有利的是，输送机尤其是具有多个压实螺杆。特别有利的是，输送机为双螺杆挤出机，特别是同向旋转的双螺杆挤出机。因此，在实践中，为实现良好填充度的效果尤其在双螺杆挤出机或多螺杆挤出机中表现得尤为有利。特别是对于同向、啮合的双轴或多轴挤出机(无论在进料区域中螺杆是平行走向还是锥形走向)，挤出机开口区域中最下部工具平面的填充循环数对挤出机系统的填充程度具有特殊影响，因而导致挤出机驱动器的扭矩变化曲线取决于填充程度。

对于进料行为而言尤其有利的还有，切割压实机的工具将预处理材料送入输送机或挤出机的进料开口，或对该过程进行辅助。这尤其取决于螺杆的转动方向以及工具的转动方向。在这一点上已证明有利的是，在容器开口前方的区域中或在输送机或挤出机的进料开口或喂料开口前方的区域中，最下部平面中的工具转动方向基本上与输送机或挤出机的输送方向相反或逆向。这样的布置基本上是已知的，例如从文献EP2558263B1或文献EP2689908B1中已知，并已通过引用并入本公开文件中。

特别有利地，输送机或螺杆的纵轴线或最靠近进料开口的螺杆的纵轴线或壳体内壁或螺杆外壳与容器侧壁的内侧面相切，其中优选地，螺杆在其端面与驱动器连接，并且在其相对的端头向布置在壳体端头的出料开口(尤其是挤出机头)运送。

此外有利的是，PCU中的开口在无较长的间距或(例如输送螺杆的)转交路段的情况下非间接地且直接地与进料开口连接。由此可以实现有效且温和的材料转交。

一个有利装置的特征还在于，容器为柱形或锥形。不过，容器不必一定具有圆柱形状，尽管出于实用和制造技术的原因，这种形状是有利的。对于偏离圆柱形状的容器形状(例如截锥形容器或底面为椭圆形/卵形的柱形容器)，在假设虚拟容器的高度等于其直径的情况下，可将其换算为具有相同捕获容积的圆柱形容器。在此情况下，若容器高度(在考虑安全间距的前提下)显著超过所形成的混合旋流，则该容器高度不予考虑，因为这种过高的容器高度未被利用，因此对材料加工不再产生影响。

一个有利装置的特征在于，输送机或挤出机与容器相切地连接和/或输送机或挤出机的壳体具有位于其端面上或其壳壁中的进料开口，用于待由输送机或挤出机的一个螺杆或多个螺杆捕获的材料，该进料开口与容器开口相连。

在另一有利的设计方案中，接收容器可以基本上为柱形并具有平坦的底面和与其垂直取向的柱壳状侧壁。此外，若一个或多个工具的转轴与接收容器的中心轴线重合，则可以简化结构。在另一有利的实施例中，一个或多个工具的转轴或容器的中心轴线垂直于和/或正交于底面取向。这也适用于锥形容器。通过这些特殊的几何结构可以在结构稳定且构造简单的装置中优化进料行为。

在这一点上还有利的是，该工具(或者如果是上下叠置的多个工具中，则为最靠近底面的最下部工具)以及开口与底面距离较小，特别是布置在接收容器高度的最下方四分之一的区域中。该距离在此被限定和测量为容器边缘区域中从开口或进料开口的最下部边缘到容器底部的距离。由于棱角边缘通常设计成倒圆的，因此该距离是从开口的最下部边缘沿着侧壁的假想延伸部向下，直到容器底部的假想延伸部向外测量的距离。合适的距离为10至400mm。

此外，如果工具的径向最外边缘贴近容器的侧壁，则对于加工是有利的。

特别有利的是一种具有切割压实机或预处理单元(PCU)的装置，该切割压实机或预处理单元具有至少一个围绕转轴可转动的或旋转的混合破碎工具并且具有在切割压实机的侧壁中在最接近底面的最下部工具的高度区域中形成的容器开口。双螺杆挤出机与该容器开口相切地连接，并将预处理材料输送到其中。

本发明的其他优点和设计方案可从说明书及附图中得出。在附图中，本发明通过非限制性实施例以示意图形式示出，并将在下文结合附图进行示例性描述。

附图说明

图1示出了根据本发明的装置的第一种实施方式；

图2示出了根据本发明的装置的另一种实施方式；

图3示出了根据本发明的装置的又一种实施方式；

图4示出了非根据本发明的对比试验的结果；

图5示出了对比试验的结果。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的用于加工或处理聚合物材料的装置的第一种有利的实施方式，该聚合物材料特别是用于回收目的的热塑性废塑料。这种切割压实机-挤出机组合的基本结构和基本功能是众所周知的，例如从文献EP2558263或EP2689908中已知，以下对此简要描述。此外应注意的是，图1至图3的图示仅是示意性的。

图1所示的装置包括柱形的容器或切割压实机或预处理单元(PCU)1，用于接收待加工的聚合物材料。这种容器1例如从文献EP123771众所周知。容器1为柱形并具有平坦的底面和与其垂直取向的柱壳状侧壁4。

在容器1中布置有可转动的或旋转的工具3a。在此，工具3a是与底面以较小间距布置的、围绕转轴旋转的、平行于底面取向的平坦的承载盘，具有安装在其上侧面上的刀具7。承载盘通过马达300a经轴2a驱动旋转，其中，马达300a位于容器1的下方。此处，转轴或轴2a布置在容器1的中心纵轴或中轴上。工具3a主要用于使容器1中的材料运动、混合、加热和破碎。相应地，热塑性材料在容器1中尤其是被混合、加热、软化、压实、预脱气、干燥、除湿、切割、破碎、结晶和/或均匀化，并且其堆积密度会提高。通过工具3a的旋转，在材料中形成混合旋流，并且材料会在容器1中停留一定的时间，并在那里进行相应的预处理。

在容器1的侧壁4中，在当前情况下唯一的工具3a的高度上或在最下部工具平面30a的高度上形成容器开口5。输送机6(在此为压实双螺杆挤出机6)的壳体或喂料开口与容器开口5相切地连接。尤其是对于多螺杆挤出机而言，进料或喂料特别敏感，因此在尽可能恒定的水平上的恒定的喂料量至关重要。

工具3a的外边缘距侧壁4相当近，大约相距半径的5％。挤出机6的靠近容器的螺杆在容器开口5的区域中适配容器1的内壁4的轮廓并向回缩。挤出机6的任何部分都没有伸入容器1的内部空间。这些工具3a或刀具7位于与挤出机6的中心纵轴线大致相同的高度或平面上。

在实际运行中，待处理的塑料材料通常以塑料废料、瓶子或薄膜的形式被送入容器1中。送入的塑料材料尤其是被回转的工具3a破碎和混合，并同时通过引入的机械摩擦能加热和软化，但不熔融。软化但未熔融的材料在容器1中停留一定时间后通过容器开口5从容器1中排出，并输送至挤出机6或以这种方式向挤出机6喂料。

在本实施例中，挤出机6为已知的常规同向双螺杆挤出机，其中，软化的塑料材料在第一区中被熔融，紧接着进行压实，然后聚合物熔体在相对的侧面被排出或制成颗粒。

根据本发明，设置有测量装置(在这里未示出)，用于测量挤出机6或两个挤出机螺杆的扭矩。这种用于挤出机的扭矩测量装置是已知的。此外，设置有与测量装置通信连接或数据通信的控制装置(同样未示出)，用于控制工具3a的转速。该控制装置根据由测量装置测量到的挤出机6的扭矩来控制工具3a的转速，在此以限定的、合适的减小的时间间隔连续地测量挤出机6的扭矩，并将数据传输至控制装置，以便能够快速且连续地对变化做出反应并调节工具3a的转速。

在此，工具3a的转速被控制为，使得挤出机6的扭矩基本保持恒定，且扭矩的波动小于+/-5％。

通过以上述方式调整工具3a的转速，直接影响挤出机6中的填充循环，且挤出机6的螺杆螺槽的填充程度相应发生改变，进而挤出机6的扭矩相应发生改变。通过这种方式，挤出机6的填充程度可以保持非常恒定(参见下面的示例1)。

图2的装置与图1的装置在构造上非常类似，只不过在容器1中具有两个工具3a、3b，它们位于两个上下叠置的工具平面30a、30b中，具体而言，位于两个彼此平行布置并带有刀具的承载盘中。

下部工具3a或最下部工具平面30a布置在容器开口5或双螺杆挤出机6的进料开口的区域中或高度上。上部工具3b或上工具平面30b布置在容器1的中部至上部区域中。

这两个工具平面30a、30b中的工具3a、3b可以通过布置在容器1下方和上方的两个单独的驱动器300a、300b彼此独立并以不同的转速旋转。

根据本发明，根据挤出机6的扭矩来控制最下部工具平面30a中的下部工具3a的转速。

为了补偿输入材料中的不同参数并确保良好的加工，有利地可以是，位于上方的另一工具3b的转速可以独立于挤出机6的扭矩进行调节。这些工具3b可以例如以固定限定的或可自由调节的转速进行旋转，或以取决于其他参数的转速进行旋转，该转速与输送机或挤出机的扭矩无关或不通过控制装置进行扭矩控制。

这在根据图2的示例性实施方式中体现，并且在位于上方的工具平面30b中的上部工具3b的转速独立于或不根据挤出机6的扭矩进行控制或调节。在此，在上工具平面30b的区域中测量材料的温度，并根据材料温度控制或改变上部工具3b的转速。然而，这仅应被理解为示例性选项(参见下面的示例2)。

根据图3的装置又与图2的装置类似。唯一的区别在于图3中的两个工具3a和3b都从下方驱动，也就是通过布置在容器1下方的两个马达或驱动器300a、300b进行驱动。转轴或驱动轴2a、2b彼此同心。

试验：

以下试验均在根据本发明的示例性试验设备上进行。在此是PCU(PreconditioningUnit，预处理单元)/双螺杆挤出机的组合，并根据如下所示的设备配置(PCU配置1或2)配备熔体过滤器SW4/134。

分别使用高密度聚乙烯(HD-PE)瓶粉碎料作为试验材料。该材料是从卫生领域的废旧容器(如洗发水瓶)或清洁领域(如家用清洁剂瓶)取得的。该材料首先被破碎，紧接着在清洗设备中进行预清洗。这种材料的基本特性或参数是流动性良好，但具有不同的堆积密度和不同的水分含量。

每台试验设备均配备有用于测量挤出机扭矩的测量装置和与该测量装置连接并用于控制工具转速的控制装置。控制装置经过编程、训练和设置，以根据输送机或挤出机的扭矩来控制工具的转速。

示例1：

在PCU配置1(类似根据图1的装置)中使用预处理单元(PCU)或容器或切割压实机，其具有工具，该工具带有转速可变的驱动器。在此创建了唯一一个(下部)工具平面，该工具平面布置在容器开口区域或挤出机进料区域中。根据本发明，工具的转速是根据挤出机的扭矩控制的。

PCU配置1：

通过以上述方式调整工具的转速，配置1中挤出机的填充程度可以保持恒定。挤出机的喂料行为、产量和产量稳定性也得以改善，所获得的PE聚合物材料的品质非常高。

示例2：

在PCU配置2(类似根据图2或图3的装置)中使用PCU，其具有两个转速可变的驱动器。

第一下部工具平面(填充平面)布置在挤出机的进料区域中，并且该工具平面的工具转速受到挤出机扭矩的影响和控制。因此，根据本发明，工具的转速是根据挤出机的扭矩控制的。

在第一工具平面或填充平面上方布置有位于其上的第二工具平面。其配备有第二转速可变的驱动器。第二工具平面(也可以由多个上下叠置的工具平面组成)负责对输入的材料做有利的准备。这些工具平面的工具转速被调节为，将能量输入到材料中，从而达到确定的材料温度。使用伸入材料中的或是无需接触即可从侧面或上方检测到温度的测量系统来测量材料温度。温度基本上由送入的聚合物决定。应确保输入的材料切片达到确定的温度，该温度接近聚合物的软化温度。由此确保一定程度的预压实，即确保堆积密度得以均匀化，此外，由于材料被加热到接近软化点，因此挤出机中的熔融过程变得更加容易。由于此处使用的热塑性聚合物的软化温度处于水蒸发的温度范围内，因此也可以除去所输入材料的残余水分。

PCU配置2：

结果如图5所示，挤出机的扭矩作为工具转速的函数示出。

从图5中可以看出，挤出机扭矩的变化取决于PCU最下部工具平面中工具的转速。在此试验中，PCU最下部工具平面中工具的转速是根据挤出机扭矩而变化的。在此无需担心输入材料的需求，例如PCU中的湿度、压实度和材料温度等，因为这些都可以由上部工具平面中的上部工具通过其自身的驱动器来进行处理。

图5中可以清楚地看出挤出机的有利的均匀扭矩，几乎没有波动或波动很小。通过这种方式，挤出机的填充程度可以保持极其恒定且足够高。双螺杆挤出机的喂料行为、产量和产量稳定性均得以改善。以这种方式获得的HD-PE颗粒的品质非常令人满意。

Claims (31)

1.用于加工或处理聚合物材料的方法，所述聚合物材料特别是用于回收目的的热塑性废塑料，

其中，待加工的聚合物材料在容器(1)或切割压实机中通过至少一个能转动或旋转的工具(3a、3b)，必要时多个能转动或旋转的工具(3a、3b)移动、混合、加热以及必要时破碎，

且其中，块状或颗粒状的聚合物材料紧接着从所述容器(1)中排出并被送入输送机(6)，特别是挤出机(6)，优选双螺杆或多螺杆挤出机，以便特别是在此进行压实和熔融或团聚，

其特征在于，测量所述输送机(6)的扭矩，并且根据所述输送机(6)的扭矩来控制或改变所述工具或所述多个工具(3a、3b)中的至少一个工具的转速。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以限定的、特别是规律的时间间隔连续地测量所述输送机(6)的扭矩。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，以固定的转速运行所述输送机(6)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，当所述输送机(6)的扭矩增大时降低所述工具(3a、3b)的转速，和/或当所述输送机(6)的扭矩减小时提高所述工具(3a、3b)的转速。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，对所述工具(3a、3b)的转速进行控制，使得所述输送机(6)的扭矩保持恒定或使所述扭矩的波动小于+/-5％。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，对所述工具(3a、3b)的转速进行控制，使得所述输送机(6)的填充程度保持恒定或使所述填充程度的波动较小/小于+/-10％。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，对所述工具(3a、3b)的转速进行控制，使得所述工具(3a、3b)的转速不低于确定的最小转速。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述工具(3a、3b)的转速还能独立于所述输送机(6)的扭矩进行调节，特别是提高。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述容器中的工具(3a、3b)布置在至少两个上下叠置的工具平面(30a、30b)中。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，工具(3a)或最下部工具平面(30a)布置在所述输送机(6)的进料开口或容器开口(5)的区域中或高度上。

11.根据权利要求9至10中任一项所述的方法，其特征在于，各工具平面(30a、30b)中的工具(3a、3b)能彼此独立并以不同的转速进行旋转，特别是通过单独的驱动器(300a、300b)驱动旋转。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其特征在于，根据所述输送机(6)的扭矩来控制所述最下部工具平面(30a)中的工具(3a)的转速。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的方法，其特征在于，根据所述输送机(6)的扭矩来控制所述最下部工具平面(30a)中的工具(3a)的转速，而位于上方的一个或多个其他工具平面(30b)中的一个或多个工具(3b)的转速则独立于所述输送机(6)的扭矩进行控制或调节。

14.根据权利要求9至13中任一项所述的方法，其特征在于，根据所述输送机(6)的扭矩，相互独立地分开控制每个工具平面(30a、30b)中的所有工具(3a、3b)的转速。

15.根据权利要求9至14中任一项所述的方法，其特征在于，调节位于上方的一个或多个其他工具平面(30b)中的一个或多个工具(3b)的转速，使得在该区域中达到确定的材料温度，和/或在该区域中测量所述材料的温度，并根据所述材料温度来控制或改变位于上方的一个或多个其他工具平面(30b)中的一个或多个工具(3b)的转速。

16.用于加工或处理聚合物材料的装置，所述聚合物材料特别是用于回收目的的热塑性废塑料，所述装置特别是用于执行根据权利要求1所述的方法，

所述装置具有至少一个用于待加工材料的容器(1)或切割压实机，其中，在所述容器(1)中布置有至少一个围绕转轴(2)能转动或旋转的工具(3a、3b)，必要时多个能转动或旋转的工具(3a、3b)，用于移动、混合、加热以及必要时破碎所述材料；

其中，在所述容器(1)中，特别是在所述容器(1)的侧壁(4)中，特别是在最下部或最接近底面的工具(3a)的区域中或高度上，形成容器开口(5)，预处理过的材料能通过所述容器开口从所述容器(1)的内部排出；

其中，设置有至少一个输送机(6)，特别是挤出机(6)，用于接收从所述容器(1)中排出的材料；

其特征在于，设置有用于测量所述输送机(6)的扭矩的测量装置，并且设置有与所述测量装置通信连接的控制装置，所述控制装置用于控制所述工具(3a、3b)或所述多个工具(3a、3b)中的至少一个工具的转速，其中，所述控制装置被构造或设置为，根据所述输送机(6)的扭矩来控制所述工具(3a、3b)的转速。

17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述测量装置被构造为，以限定的、特别是规律的时间间隔连续地测量所述输送机(6)的扭矩。

18.根据权利要求16至17中任一项所述的装置，其特征在于，所述控制装置被构造为，以固定的转速运行所述输送机(6)。

19.根据权利要求16至18中任一项所述的装置，其特征在于，所述控制装置被构造为，当所述输送机(6)的扭矩增大时降低所述工具(3a、3b)的转速，和/或当所述输送机(6)的扭矩减小时提高所述工具(3a、3b)的转速。

20.根据权利要求16至19中任一项所述的装置，其特征在于，所述控制装置被构造为，调节所述工具(3a、3b)的转速，使得所述输送机(6)的扭矩保持恒定或处于半载状态，或使所述扭矩的波动小于+/-5％。

21.根据权利要求16至20中任一项所述的装置，其特征在于，所述控制装置被构造为，调节所述工具(3a、3b)的转速，使得所述输送机(6)的填充程度保持恒定或处于半填充状态，或使所述填充程度的波动较小/小于+/-10％。

22.根据权利要求16至21中任一项所述的装置，其特征在于，所述控制装置被构造为，调节所述工具(3a、3b)的转速，使得所述工具(3a、3b)的转速不低于确定的最小转速。

23.根据权利要求16至22中任一项所述的装置，其特征在于，所述工具(3a、3b)的转速还能独立于所述输送机(6)的扭矩进行调节，特别是提高。

24.根据权利要求16至23中任一项所述的装置，其特征在于，在所述容器(1)中，多个、至少两个工具(3a、3b)布置在不同的工具平面(30a、30b)中或布置在距所述容器(1)的底面或最下部区域不同的距离处，并且所述容器(1)中的工具(3a、3b)布置在至少两个上下叠置的工具平面(30a、30b)中。

25.根据权利要求16至24中任一项所述的装置，其特征在于，工具(3a)或最下部工具(3a)或最下部工具平面(30a)布置在所述容器开口(5)或连接到所述容器开口(5)的输送机(6)的进料开口的区域中或高度上。

26.根据权利要求24至25中任一项所述的装置，其特征在于，各工具平面(30a、30b)中的工具(3a、3b)能够彼此独立地以不同的转速进行旋转，特别是通过单独的驱动器(300a、300b)驱动旋转。

27.根据权利要求24至26中任一项所述的装置，其特征在于，最下部工具平面(30a)中的工具(3a)的转速能通过所述控制装置根据所述输送机(6)的扭矩来控制。

28.根据权利要求24至27中任一项所述的装置，其特征在于，最下部工具平面(30a)中的工具(3a)的转速能通过所述控制装置根据所述输送机(6)的扭矩来控制，而位于上方的一个或多个其他工具平面(30b)中的一个或多个工具(3b)的转速则能独立于所述输送机(6)的扭矩进行控制或调节。

29.根据权利要求24至28中任一项所述的装置，其特征在于，每个工具平面(30a、30b)中的所有工具(3a、3b)的转速能通过所述控制装置分别根据所述输送机(6)的扭矩彼此独立地分开控制。

30.根据权利要求24至29中任一项所述的装置，其特征在于，位于上方的一个或多个其他工具平面(30b)中的一个或多个工具(3b)的转速被调节为，使得在该区域中达到确定的材料温度，和/或位于上方的一个或多个其他工具平面(30b)中的一个或多个工具(3b)的转速能根据所述材料温度进行控制或改变。

31.根据权利要求16至30中任一项所述的装置，其特征在于，所述输送机(6)是具有至少两个螺杆的挤出机(6)，特别是双螺杆挤出机。