專利名稱：熔體斷裂的減少的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及當(dāng)聚合物通過(guò)模頭加工時(shí)用于擠出聚合物以減少擠出物變形和/或表面粗糙度的方法和裝置，和使用該方法和裝置生產(chǎn)的擠出物，特別是粒料。
背景技術(shù)：
在通過(guò)樹脂成型設(shè)備經(jīng)受高速時(shí)，許多樹脂例如包括聚乙烯的聚合物歷來(lái)易于受損而產(chǎn)生聚合物擠出物變形和表面粗糙度，特別是“鯊魚皮”。這樣的現(xiàn)象(本文稱作出口區(qū)表面熔體斷裂或“SMF”)看來(lái)在很多情況下，包括但不限于在用于造粒、擠片或吹膜的模頭中會(huì)發(fā)生。在常規(guī)樹脂成型設(shè)備例如模頭型、水浸造粒機(jī)中，SMF可能是許多例如如下的下游加工問(wèn)題的源頭聚合物細(xì)粒的產(chǎn)生、粒料干燥器結(jié)垢、不良脫水的粒料、降低的粒料堆積密度、不良的堆積固體料倉(cāng)流動(dòng)、當(dāng)在下游加工中與其它組分混合時(shí)的物理凝聚、以及不均勻有缺陷表面的成品聚合物部件。
前述現(xiàn)象比其它問(wèn)題對(duì)一些樹脂的影響更大。例如，LLDPE樹脂通常使用鈦基、Zielger-Natta(Z/N)催化劑或第IVB族基(例如Zr或Ti)金屬茂催化劑生產(chǎn)。已發(fā)現(xiàn)，金屬茂催化的LLDPE(“mLLDPE”)通常在剪切應(yīng)力水平約20％下經(jīng)受的SMF比其Z-N-型對(duì)應(yīng)物低。通常，觀察到具有熔融指數(shù)小于或等于約1.0dg/min(ASTM方法D-1238，程序B)的LLDPE樹脂(如果不另外規(guī)定，本文所用術(shù)語(yǔ)指的是Z/N和金屬茂催化的樹脂)對(duì)于SMF特別敏感。
在減少或消除聚合物SMF現(xiàn)象的特定目的下，已研發(fā)了設(shè)計(jì)為聚合物加工助劑(PPA)的添加劑，并且當(dāng)然常規(guī)上加入這樣的添加劑。例如，US專利6,187,397建議使用氟化彈性體作為加工助劑“以常規(guī)比例…通常為約500ppm”。例如，還參見，US專利6,552,129；6,017,991；和5,089,200。
已證明PPA對(duì)于二級(jí)制造商，例如薄膜加工者而言多少有用。但是，當(dāng)在常規(guī)造粒機(jī)中將初始聚合物加工成粒料時(shí)，初級(jí)聚合物制造商，即聚合物加工者并未認(rèn)識(shí)到添加劑引起的SMF的抑制同樣有利于PPA的減少。引入PPA增加了產(chǎn)品的制造成本并且在最終產(chǎn)品中可能是不可接受的。此外，添加劑方法在工業(yè)高流量加工條件下在針對(duì)SMF現(xiàn)象方面效率低，特別是對(duì)于mLLDPE樹脂而言。
已經(jīng)將模頭毛細(xì)管或模頭出口孔的微量粗糙度、模頭毛細(xì)管材料的選擇和毛細(xì)管幾何形狀假定為SMF的原因。這些影響效應(yīng)稱作“微量粗糙度效應(yīng)”并且可解釋公開文獻(xiàn)中報(bào)道的一些變化和不一致的結(jié)果。盡管對(duì)于具有大量缺陷的那些模頭而言可通過(guò)例如將?？谆蛎?xì)管拋光來(lái)獲得少量改進(jìn)，但所述改進(jìn)基本上不能改善或消除SMF。
US專利6,474,969 B1公開了與水浸造粒機(jī)結(jié)合使用的模頭和模頭組件。模頭具有由專利權(quán)人描述為來(lái)自模頭出口孔的上游(即遠(yuǎn)端)的線圈加熱元件(參見

圖1)，根據(jù)該專利，其減少或消除了模頭內(nèi)的聚合物凝固。
本發(fā)明人已令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，加熱出口表面附近或出口表面處(即最接近)的模頭孔壁減少或消除了通過(guò)成型設(shè)備擠出的聚合物內(nèi)的出口區(qū)域表面熔體斷裂。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及一種當(dāng)材料通過(guò)成型孔口加工時(shí)用于擠出材料以減少擠出物變形和/或來(lái)自出口區(qū)域表面熔體斷裂的表面粗糙度(通稱為“SMF”)的方法和裝置。
在一個(gè)實(shí)施方案中，該材料為聚合物且成型孔口為模頭。
在一個(gè)實(shí)施方案中，該方法包括加熱出口表面附近或出口表面處的?？诒谝詼p少或消除通過(guò)模頭擠出的聚合物內(nèi)的出口區(qū)域表面熔體斷裂。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，該裝置包括模頭，其中將出口處或出口附近的至少部分?？诿?xì)管壁加熱。
在又一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及一種不需要使用聚合物加工助劑添加劑以促進(jìn)減輕出口區(qū)域表面熔體斷裂現(xiàn)象的方法。
在仍然又一個(gè)實(shí)施方案中，相對(duì)于經(jīng)過(guò)模頭的本體聚合物性能而言，聚合物材料的較低粘度層通過(guò)使用加熱器局部加熱模頭壁和直接與該壁接觸的聚合物層產(chǎn)生。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，在模頭材料與加熱器之間和/或在?？谂c將聚合物擠出到冷卻介質(zhì)之間設(shè)置絕緣材料。
在還一個(gè)實(shí)施方案中，提供一種設(shè)備以將常規(guī)模頭裝置改型以便達(dá)到本發(fā)明的目的。
此外，一個(gè)實(shí)施方案包括通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的裝置和方法生產(chǎn)的聚合物擠出物，特別是粒料。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種減少或消除樹脂擠出物內(nèi)的SMF的方法和裝置。另一個(gè)目的是提供一種能提供不具有可見SMF的粒料的方法和裝置。
參考以下詳細(xì)描述、優(yōu)選的實(shí)施方案、實(shí)施例和附圖，這些目的和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見。
附圖簡(jiǎn)述圖1說(shuō)明表示根據(jù)本發(fā)明的加熱器的位置的本發(fā)明的實(shí)施方案。
圖2說(shuō)明表示根據(jù)本發(fā)明的加熱器和絕緣體的位置的本發(fā)明的實(shí)施方案。
圖3說(shuō)明具有加熱器和絕緣體的本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案。
圖4說(shuō)明具有加熱器、絕緣體和熱電偶用空腔的本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案。
圖5說(shuō)明特別適合作為改型部件的直接加熱口模圈，其為本發(fā)明的一個(gè)方面。
圖6說(shuō)明具有水箱的現(xiàn)有技術(shù)的造粒機(jī)。
圖7說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明改進(jìn)的造粒機(jī)的實(shí)施方案。
圖8說(shuō)明圖7中所用嵌件的實(shí)施方案，其包括加熱器和絕緣部件。
圖9說(shuō)明特別適合作為改型部件的直接加熱口模圈的另一個(gè)實(shí)施方案，其為本發(fā)明的一個(gè)方面。
圖10說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的改型部件。
詳細(xì)描述本發(fā)明涉及一種用于減少或消除材料內(nèi)與模頭有關(guān)的表面熔體斷裂(本文通稱為SMF)的裝置和方法，其通過(guò)在材料穿過(guò)的設(shè)備的出口孔口處或附近提供一種加熱從所述孔口排出的所述材料的至少一個(gè)表面層的裝置而完成。在一個(gè)實(shí)施方案中，將表面層材料加熱至高于接近所述出口孔口的所述材料的出口本體熔融溫度的溫度。如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“本體溫度(bulk temperatufe)”意思是指在流體的特定橫截面處測(cè)定的溫度，條件是將該橫截面處的流體收集在杯子中并使其充分混合。如本文所用的杯溫是在樹脂成型出口(例如，模頭出口、注射噴嘴等等)處測(cè)定的本體溫度。杯溫的這種定義與Whittington’sDistionary of Plastics(1993)的第三版一致。
在一個(gè)實(shí)施方案中，材料為聚合物且孔口為模頭。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，在不使用聚合物加工助劑添加劑的情況下，通過(guò)加熱聚合物經(jīng)由其擠出的模頭的至少一部分而降低了出口區(qū)域表面熔體斷裂。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，該模頭的加熱部分在來(lái)自模頭的聚合物的出口點(diǎn)附近或出口點(diǎn)處，即接近模頭出口開口處。在一個(gè)實(shí)施方案中，在模頭出口與冷卻介質(zhì)之間提供絕緣材料的薄層，如下面所詳細(xì)描述的。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，在出口表面附近或出口表面處將模口壁的有限長(zhǎng)度加熱至高于擠出產(chǎn)品本體熔融溫度的溫度，即杯溫。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，將模頭的至少一部分加熱至高于被擠出的樹脂的擠出本體熔融溫度約30℃的溫度，優(yōu)選高于擠出產(chǎn)品本體熔融溫度約30-170℃的溫度。
在又一個(gè)實(shí)施方案中，通過(guò)加熱在與模頭毛細(xì)管壁接觸的聚合物層中引起流變改性。在所述改性的實(shí)例中，聚合物材料的較低粘度層(相對(duì)于通過(guò)模頭的本體聚合物特性)通過(guò)使用加熱器局部加熱(或過(guò)度加熱)模頭壁和聚合物層直接與壁接觸而產(chǎn)生。如下面所進(jìn)一步描述的，在一個(gè)實(shí)施方案中，模頭壁材料可由加熱器本身限定，就好像在具有鉆通它的通道的筒形加熱器內(nèi)一樣；或在另一個(gè)實(shí)施方案中，加熱器可置于限定擠出通道的模頭壁材料的后面和附近。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，在與壁-層聚合物接觸時(shí)，聚合物料流的本體溫度由于很短的停留時(shí)間而相對(duì)未改變。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，加熱區(qū)僅需要在接近開口的模頭的總長(zhǎng)度的一部分上，但更優(yōu)選包括最接近?？诘拈_口部分的末端區(qū)域，提供任選的絕緣材料層。如本文所使用的，如果不另外規(guī)定，術(shù)語(yǔ)“絕緣”意思是熱絕緣和電絕緣。在下文給出了所述材料的實(shí)例。
另一個(gè)實(shí)施方案包括通過(guò)成型設(shè)備形成的擠出物，優(yōu)選通過(guò)造粒機(jī)形成的粒料(包括含有聚烯烴且可以或可以不另外包含聚合物加工助劑的聚合物組合物)，其中所述擠出物或粒料不具有可見(對(duì)于肉眼而言)的模頭出口表面熔體斷裂。具體地說(shuō)，存在多種基于氟代聚合物的PPA，并且因而在另一個(gè)實(shí)施方案中，擠出物或粒料包括含有聚烯烴且不含有氟代聚合物的聚合物組合物，其中所述擠出物或粒料不具有可見的模頭出口表面熔體斷裂。在后一個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)于除模頭出口表面熔體斷裂以外的原因，可加入添加劑例如抗靜電劑、爽滑劑等等，條件是它們不是氟代聚合物。這些添加劑可能使得表面明顯不均勻，但并不認(rèn)為其有助于模頭出口表面熔體斷裂。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，粒料主要由不含有氟代聚合物或更通常不含有聚合物加工助劑的聚合物組合物構(gòu)成且mLLDPE具有的熔融指數(shù)小于或等于約2.0dg/min，或在另一個(gè)實(shí)施方案中，小于或等于約1.0dg/min，如通過(guò)ASTM方法D-1238，程序B測(cè)定，其中所述粒料不具有可見的模頭出口表面熔體斷裂。
盡管本發(fā)明的益處可使用多種成型設(shè)備來(lái)達(dá)到，但特定的優(yōu)點(diǎn)是使用造粒機(jī)例如水浸造粒機(jī)、線材造粒機(jī)、水環(huán)式造粒機(jī)獲得的。
在線材造粒機(jī)中，熔融材料呈線材的形式離開擠出機(jī)，所述線材進(jìn)入冷卻槽。在從冷卻槽排出之后，材料線材進(jìn)入切斷機(jī)。切斷機(jī)可包括金屬唇口，材料線材的一端懸掛在金屬唇口之上直至該端被旋轉(zhuǎn)刀片切斷。
在水浸造粒機(jī)中，擠出物通過(guò)在水下的模頭面中的開口排出。擠出物的小塊或“小滴(drop)”用與模頭面接觸的具有刀口的旋轉(zhuǎn)刀片切斷。在這方面，使冷卻水循環(huán)通過(guò)封住模頭面和刀片的冷卻室以使水流過(guò)模頭面和刀片。
在水環(huán)式造粒機(jī)中，擠出物經(jīng)擠出機(jī)的圓形口模板的?？谂懦?。擠出物的小塊或“小滴”用與模頭面接觸的具有刀口的旋轉(zhuǎn)刀片切斷。熔融的擠出物“小滴”經(jīng)由刀片被投入到圍繞圓形口模板周圍流向外面的圓柱形水簾中。當(dāng)擠出物碰到水時(shí)，表面冷卻形成粒料，所述粒料在它們向下流至篩網(wǎng)分離器時(shí)進(jìn)一步冷卻，在所述篩網(wǎng)分離器中將大多數(shù)水從粒料中分離出來(lái)。
更通常地，本發(fā)明適用于任一種其中材料從孔口(例如用于擠出一張薄膜的縫型模頭)出來(lái)的設(shè)備，以及任一種成型設(shè)備(例如但不限于用于擠出吹塑薄膜的具有環(huán)狀開口的那些設(shè)備)，等等。特別是在材料呈熔融狀態(tài)從孔口排出的情況下可認(rèn)識(shí)到本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明特別適用于樹脂材料，包括烴類樹脂、松香樹脂、萜烯樹脂等等。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，樹脂為聚烯烴或聚烯烴共混物(其可進(jìn)一步包括另一種材料)。樹脂通?？捎糜诙喾N最終用途，例如薄膜、模制品、粘合劑等等。同樣，根據(jù)最終用途，組合物可包括樹脂和適合的添加劑(但特別排除了設(shè)計(jì)成減少或消除SMF的聚合物加工助劑)。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，樹脂是成膜樹脂。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，組合物包括聚烯烴組合物，更優(yōu)選選自聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯和聚丙烯的共聚物和三元共聚物及其混合物。
在一個(gè)更優(yōu)選的實(shí)施方案中，組合物可包括一種或多種本領(lǐng)域已知的各種類型的聚乙烯，包括低密度聚乙烯、線形低密度聚乙烯、中密度聚乙烯和極低密度聚乙烯。
低密度聚乙烯(“LDPE”)可在高壓下使用自由基引發(fā)劑制備并且通常具有的密度為0.916-0.940g/cm3。LDPE由于從主聚合物骨架延伸出來(lái)的較大數(shù)量的長(zhǎng)鏈支鏈還被稱作“支化”或“不均勻支化”聚乙烯。還已知在相同密度范圍內(nèi)(即0.916-0.940g/cm3)為線形且不含長(zhǎng)鏈支鏈的聚乙烯；這種“線形低密度聚乙烯”(“LLDPE”)可采用常規(guī)ziegler-Natta催化劑或采用金屬茂催化劑生產(chǎn)。較高密度LDPE，通常為0.928-0.940g/cm3，有時(shí)稱作中密度聚乙烯(“MDPE”)。具有更高密度的聚乙烯是高密度聚乙烯(“HDPE”)，即密度高于0.940g/cm3的聚乙烯并且其通常采用Ziegler-Natta催化劑制備。還已知極低密度聚乙烯(“VLDPE”)。VLDPE可通過(guò)許多產(chǎn)生具有不同性能聚合物的不同方法生產(chǎn)，但其通常可描述為密度小于0.916g/cm3，通常為0.890-0.915g/cm3或0.900-0.915g/cm3的聚乙烯。
所有的上述材料均適用于根據(jù)本發(fā)明的方法，并因此根據(jù)本發(fā)明的粒料可由這些組合物構(gòu)成。
在一個(gè)實(shí)施方案中，聚烯烴可以是均聚物，或者它可以是共聚物。就本發(fā)明而言，在共聚物的定義中包括三元共聚物以及甚至將更大數(shù)目的不同單體引入聚合物中的更高級(jí)(higher order)樹脂。
在聚乙烯的情況下，共聚物可以是例如聚乙烯和一種或多種共聚單體，所述共聚單體作為非限定實(shí)例選自一氧化碳、乙烯基酯例如醋酸乙烯酯、丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯、馬來(lái)酸酐或(甲基)丙烯酸縮水甘油酯等等。其它適合的共聚單體包括α-烯烴，其實(shí)例是1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯、1-十一碳烯、1-十二碳烯等等，以及4-甲基-1-戊烯、4-甲基-1-己烯、5-甲基-1-己烯、乙烯基環(huán)己烯、苯乙烯等等。
根據(jù)本發(fā)明的裝置還可描述為可用于任一種熱塑性聚合物，包括均聚物和具有窄和共聚單體分布(窄和寬，包括雙峰分子量分布)的共聚物，例如乙烯與一種或多種α烯烴(C3-C20)的共聚物、具有不飽和度的乙烯共聚物(EPDM或EODM，即乙烯-丙烯-二烯或乙烯-辛烯-二烯)，或其它聚合物例如上述聚合物(例如，LDPE)、乙烯醋酸乙烯酯共聚物、乙烯丙烯酸共聚物、苯乙烯類嵌段共聚物(SBS、SEBS、SIS等等，即苯乙烯/丁二烯/苯乙烯、苯乙烯/乙烯/丁烯/苯乙烯(氫化SEBS)、苯乙烯/異戊二烯/苯乙烯等等)、至少一種α-烯烴與至少一種乙烯基芳族或受阻乙烯基脂族共聚單體的基本上無(wú)規(guī)的共聚物包括乙烯-苯乙烯共聚體、間規(guī)聚苯乙烯、無(wú)規(guī)聚苯乙烯、氫化的聚乙烯基環(huán)己烯、PET(聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯))、PBT(聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯)、PEN(聚萘甲酸乙二醇酯)、聚乳酸、熱塑性聚氨酯、聚碳酸酯、尼龍、聚(甲基丙烯酸甲酯)、ABS(丙烯腈/丁烯/苯乙烯)、聚砜、聚苯醚、聚苯硫醚、聚縮醛和聚氯乙烯。
在一個(gè)實(shí)施方案中，材料還可選自或包括基本上線形的乙烯聚合物(SLEP)，其是具有長(zhǎng)鏈支化的均相聚合物，如US專利Nos.5,272,236和5,278,272中所公開的；它們可選自購(gòu)自DuPont Dow Elastomers LLC的聚烯烴彈性體(POE)；且它們可選自購(gòu)自Dow Chemical Company的聚烯烴塑性體(POP)。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，組合物是(i)乙烯和至少一種含有2-6個(gè)碳原子的飽和羧酸的乙烯基酯的共聚物、(ii)乙烯和至少一種烷基含有1-10個(gè)碳原子的丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯的共聚物、(iii)進(jìn)一步與馬來(lái)酸酐或(甲基)丙烯酸縮水甘油酯的上述共聚物、或(iv)至少兩種上述共聚物的混合物。
在又一個(gè)實(shí)施方案中，組合物包括醋酸乙烯酯作為共聚單體(即，EVA)，優(yōu)選包含10-40wt％，更優(yōu)選12-28wt％，且甚至優(yōu)選12-25wt％的醋酸乙烯酯單元的EVA。
聚烯烴組合物還可包括聚丙烯，其可以是聚丙烯均聚物或聚丙烯的無(wú)規(guī)或嵌段共聚物，或其共混物。均聚物可以是無(wú)規(guī)聚丙烯、全同立構(gòu)聚丙烯、間規(guī)聚丙烯及其共混物。這樣的共混物可包括所謂的抗沖擊共聚物、彈性體和塑性體，其任一種可以是聚丙烯和一種或多種聚丙烯共聚物的物理共混物或現(xiàn)場(chǎng)共混物。聚丙烯共聚物中的優(yōu)選共聚單體包括選自乙烯和C4-C20的α-烯烴衍生單元的單體。
在一個(gè)實(shí)施方案中，樹脂組合物可以是各種類型的聚烯烴(包括常規(guī)的成膜聚烯烴例如聚乙烯和/或聚丙烯)與通常自身不形成膜的材料(例如乙烯彈性體，其為包含乙烯和丙烯的聚合物)的混合物。組合物還可包含離聚物例如聚乙烯或乙烯共聚物離聚物。許多其它樹脂也是預(yù)期的，例如采用硼烷單體、磺?；鹊裙倌芑木郾揭蚁┖途巯N。
聚烯烴可使用生產(chǎn)聚烯烴的任一種已知催化劑體系(例如Ziegler-Natta或金屬茂催化劑)生產(chǎn)，并且可通過(guò)例如淤漿(其可利用鉻基催化劑)、溶液或氣相工藝制備。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，樹脂包括使用Ziegler-Natta催化劑生產(chǎn)的聚烯烴，并且更優(yōu)選樹脂包括使用Ziegler-Natta催化劑生產(chǎn)的聚乙烯。
更優(yōu)選的是聚烯烴為金屬茂催化的聚烯烴。如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“金屬茂催化劑”被定義為含有一個(gè)或多個(gè)取代或非取代的環(huán)戊二烯基結(jié)構(gòu)部分(Cp)與第4、5或6族過(guò)渡金屬(M)相結(jié)合的至少一種金屬茂催化劑組分。
金屬茂催化劑前體通常需要采用適合的助催化劑或活化劑活化以得到“活化的金屬茂催化劑”，即具有可使烯烴配位、插入和聚合的空配位點(diǎn)的有機(jī)金屬配合物。活化催化劑體系通常不僅包括金屬茂配合物，而且包括活化劑，例如鋁氧烷或其衍生物(優(yōu)選MAO)、離子化活化劑、路易斯酸或其組合。另外烷基鋁氧烷也適合作為催化劑活化劑。
催化劑體系優(yōu)選負(fù)載在載體，通常無(wú)機(jī)氧化物或氯化物或樹脂類材料例如聚乙烯上。
前述催化劑和工藝是本領(lǐng)域公知的，并且描述于，例如ZIEGLERCATALYSTS(Gerhard Fink，Rolf Mulhaupt和Hans H.Brintzinger，eds.，Springer-Verlag 1995)；Resconi等人，Selectivity in PropenePolymerization with Metallocene Catalysts，100 CHEM.REV.1253-1345(2000)；和I，II METALLOCENE-BASED POLYOLEFINS(Wiley& Sons，2000)，以及多個(gè)專利，例如WO 96/11961；WO 96/11960；US專利Nos.4,808,561；5,017,714；5,055,438；5,064,802；5,124,418；5,153,157；5,324,800；更近的實(shí)例是US專利Nos.6,380,122和6,376,410；和WO01/98409；”且本文將它們引入作為參考。
在一個(gè)更優(yōu)選的實(shí)施方案中，從孔口排出的材料是熔融指數(shù)小于或等于約2.0dg/min，或者在另一個(gè)更優(yōu)選的實(shí)施方案中是熔融指數(shù)小于或等于約1.0dg/min(ASTM方法D-1238，程序B)的金屬茂催化的線形低密度聚乙烯(mLLDPE)樹脂。
實(shí)施例以下實(shí)施例意在舉例說(shuō)明本發(fā)明目前優(yōu)選的實(shí)施方案，其中自始至終同樣的數(shù)字指的是同樣的部件。多種改進(jìn)和變化是可能的，”且應(yīng)該理解在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)，本發(fā)明可以不同于本文具體描述的方式進(jìn)行實(shí)施。
實(shí)施例1如圖1所示，制造具有改進(jìn)的黃銅模頭主體3的單毛細(xì)管擠出機(jī)模頭1，以便通過(guò)加熱元件5加熱部分毛細(xì)管，所述加熱元件5借助于模頭接套9包括最接近?？?的毛細(xì)管的末端區(qū)域，所述模頭接套9也由黃銅制成，可采用螺栓(未示出)連接到模頭上。內(nèi)徑(ID)為3.2mm且長(zhǎng)度L＝15.2mm的加熱器是購(gòu)自德國(guó)的Watlow GmbH的筒形加熱器。筒形加熱器與擠出孔口圖案同心，”且在接近毛細(xì)管出口處形成毛細(xì)管壁以在孔口出口的整個(gè)周圍保持均勻的加熱。模頭接套9中的狹縫允許電線(未示出)通過(guò)，其安裝在自耦變壓器上以控制電壓輸入”因此加熱。墊圈或其它密封裝置(例如粘合劑)可在由數(shù)字8所指示的任選的縫隙處置于主體3和模頭接套9之間，還示于圖2-4中。
聚合物在由數(shù)字11所指示的地方進(jìn)入模頭部件的擠出機(jī)模頭1的“上游”并在?？?處排出。在代表性的或超出工業(yè)操作擠出速率的各種聚合物流動(dòng)速率范圍內(nèi)，將最接近?？?的模頭毛細(xì)管通過(guò)電加熱器5加熱至245-372℃或在擠出產(chǎn)品本體熔融溫度以上大約30-170℃的各種溫度。當(dāng)加熱器溫度和流動(dòng)速率使得最低限度地影響本體溫度時(shí)實(shí)現(xiàn)了成功的試驗(yàn)。采用這種方式將各種類型的商購(gòu)mLLDPE聚合物產(chǎn)品(以下詳述)經(jīng)模頭裝置擠出。不使用水箱。
已發(fā)現(xiàn)這種模頭末端加熱技術(shù)能夠使商購(gòu)EXCEETM350D65(含PPA的mLLDPE樹脂)經(jīng)0.125英寸的模頭毛細(xì)管以24kg/h擠出，而不存在任何可見或可觸摸的SMF痕跡。所述流動(dòng)速率超出了在上述加工條件下對(duì)于上述樹脂而言SMF的正常流動(dòng)速率極限的三倍。如果不另外指出，本文所述流動(dòng)速率是每個(gè)孔的。
實(shí)施例2使用商購(gòu)的EXCEEDTM350D60 mLLDPE(類似于實(shí)施例1中使用的mLLDPE，除了不含PPA)，重復(fù)上述試驗(yàn)。非常令人驚奇的是，通過(guò)視覺或觸覺上檢查即使在流動(dòng)速率高達(dá)28kg/hr下的擠出物，也未觀察到表面不規(guī)則性。
但是，使用不合PPA的mLLDPE的有關(guān)消除SMF的結(jié)果僅在模頭出口的溫度(T模頭出口)高于熔體溫度(T熔體)約30-約170℃的情況下獲得。
實(shí)施例3接著將具有水箱和如實(shí)施例1和2中一樣改性的多個(gè)模頭的工業(yè)規(guī)模的水浸造粒擠出機(jī)用于模擬工業(yè)規(guī)模的試驗(yàn)。獲得的結(jié)果”不如采用單毛細(xì)管試驗(yàn)中觀察到的那樣好。目測(cè)觀察到SMF。不希望受到理論的限制，據(jù)信在模頭出口拐角處水的冷卻效應(yīng)對(duì)在顯著較低的流動(dòng)速率下觀察到的SMF的過(guò)熱效應(yīng)具有足夠的負(fù)面影響。
實(shí)施例4-6然后對(duì)單毛細(xì)管擠出機(jī)模頭1進(jìn)行改進(jìn)以更好地使模頭出口隔絕冷卻水的影響。在實(shí)施例4中，如圖2所示，對(duì)模口進(jìn)行改進(jìn)以提供絕緣嵌件21，所述嵌件21也與模頭毛細(xì)管同心”且形成部分毛細(xì)管壁。另外毛細(xì)管擠出機(jī)模頭與圖1相同，如用同樣的數(shù)字所指示。
在實(shí)施例5中，如圖3所示，圍繞加熱元件9設(shè)置絕緣層31以減少對(duì)于模頭其它部件的熱損失。再有，擠出機(jī)模頭的其它部件與圖1相同，如用同樣的數(shù)字所指示。
在實(shí)施例6(圖4)中，使模頭毛細(xì)管41相對(duì)于實(shí)施例4和5縮短，在包含加熱器5和絕緣體45的模頭接套9中設(shè)置模頭嵌件43，如實(shí)施例5中一樣，加熱器和絕緣體與模頭毛細(xì)管41同心以向模頭出口7提供熱量。設(shè)置另外的腔室47以將聚合物進(jìn)一步套進(jìn)(telescope)毛細(xì)管41中。設(shè)置用于熱電偶的空腔49以監(jiān)控模頭溫度。
發(fā)現(xiàn)如圖2-4所示使用PBI作為絕緣材料的絕緣層法，在使用每個(gè)孔的毛細(xì)管流動(dòng)速率高達(dá)24kg/hr的單模頭，通過(guò)將毛細(xì)管壁溫度調(diào)節(jié)至高達(dá)390℃，本體聚合物熔融溫度為240℃，在存在和不存在PPA下使用MI＝1dg/min且密度為0.917g/cc的相同的mLLDPE樹脂，使成功的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)加倍。
絕緣層或嵌件可以是例如與以上實(shí)施例4-6中一樣的PBI(聚苯”咪唑)，但它還可以是其它適合的為絕緣體的材料，例如相對(duì)于模頭材料和/或擠出物遇到的驟冷或冷卻介質(zhì)而言的其它高溫塑料和可機(jī)械加工的陶瓷，優(yōu)選在室溫下具有低導(dǎo)熱率的材料。在更優(yōu)選的實(shí)施方案中，該材料具有的導(dǎo)熱率是鋼的導(dǎo)熱率的約1％或更小。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可理解，可使用除了上述實(shí)施例中使用的加熱裝置以外的加熱裝置。例如，可以使用例如前述US專利6,474,969中使用的螺管型加熱器(其通過(guò)模頭材料與毛細(xì)管壁分開)或圍繞毛細(xì)管壁間隔的筒形加熱器，條件是可局部且在接近模頭出口處提供基本上均勻的加熱，由此，在一個(gè)實(shí)施方案中，在接近模頭出口處產(chǎn)生相對(duì)于通過(guò)模頭的本體聚合物特性而言較低粘度的聚合物材料層。
實(shí)施例7在另一個(gè)實(shí)施方案中，制造圖5中的口模圈部件51，其還是單片加熱器(monolithic heater)。在口模圈部件中在兩個(gè)銅電極55和57之間存在狹縫53，向所述狹縫53施加電壓。電流從一個(gè)電極通過(guò)口模圈59流向另一個(gè)電極?？谀Ｈτ梢粋?cè)-切割側(cè)(cutting side)-涂布有通過(guò)物理汽相沉積形成的氧化鋯絕緣層的鉻鎳鐵合金制成。氧化鋯層可通過(guò)其它適合的方式，例如噴涂技術(shù)(例如，等離子噴涂)施涂。由于口模圈由具有高得多的電阻率的材料(幾乎比銅高2個(gè)數(shù)量級(jí))制成，電能將主要被消耗成口模圈內(nèi)的熱量?？谀Ｈ捎善渌m合的材料，例如不銹鋼制成，”且絕緣涂層可以是任何適合的類型，例如氧化鉻。形成14個(gè)毛細(xì)管孔61a、61b等等以與連接口模圈51的擠出裝置的切割面的毛細(xì)管壁相匹配，氧化鋯涂層面向外面”且此時(shí)變?yōu)榍懈蠲?，所述切割面與切割刀片相銜接。在毛細(xì)管孔于汽相沉積絕緣層之前形成的情況下，將塞子置于毛細(xì)管孔內(nèi)以保護(hù)毛細(xì)管壁不受汽相沉積過(guò)程的影響。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，將絕緣體充分拋光以使造粒機(jī)的切割刀片以最小的摩擦力依靠(ride on)在板上。
溫度測(cè)試顯示，具有均勻厚度的口模圈51在環(huán)的內(nèi)徑中產(chǎn)生較高的溫度。為了進(jìn)行補(bǔ)償，制造具有錐度的口模圈以逐漸朝向內(nèi)徑減少口模圈的厚度，同時(shí)保持毛細(xì)管孔和電極周圍的厚度不變以使密封問(wèn)題最小化。發(fā)現(xiàn)內(nèi)部厚度與外部厚度的最佳比例為約1.1cm/1.5cm。在這種情況下，發(fā)現(xiàn)從外徑向內(nèi)徑錐度為約20度。觀察到在毛細(xì)管孔周圍存在更劇烈的加熱(更高溫度)，據(jù)信這是口模圈實(shí)施方案的明顯優(yōu)點(diǎn)。但是，在前述錐度設(shè)計(jì)的情況下，發(fā)現(xiàn)在內(nèi)徑和外徑之間的孔中溫度很均勻，在所研究的操作溫度范圍內(nèi)變化不超過(guò)10℃。
圖5舉例說(shuō)明了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，對(duì)其制造以將現(xiàn)有的口模板結(jié)構(gòu)改型。類似口模圈51的部件可以根據(jù)本發(fā)明制造以針對(duì)許多現(xiàn)有的造?？谀０蹇捉Y(jié)構(gòu)將SMF技術(shù)改型，并且在本發(fā)明的范圍內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解根據(jù)成型設(shè)備的結(jié)構(gòu)，許多其它設(shè)計(jì)也是可以的。
以圖5為例，將板直接連接到模頭切割表面上并且包含與改型口模板的毛細(xì)管孔圖案相匹配的孔圖案。在圖5中，任選的內(nèi)唇部分(例如由數(shù)字52a、52b、52c所定義)和/或外唇部分(例如由數(shù)字54所定義)可用于將口模圈部件通過(guò)螺栓、焊接、粘合劑等等保持在模頭表面上。可利用根據(jù)所述實(shí)施方案的裝置作為電阻或感應(yīng)加熱技術(shù)以消除針對(duì)口模板內(nèi)每個(gè)毛細(xì)管需要單獨(dú)的筒形加熱器。將板直接連接到模頭切割表面上作為改型。
圖7舉例說(shuō)明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，還可參考如圖6所示的現(xiàn)有技術(shù)。
圖6舉例說(shuō)明了連接有水箱73的現(xiàn)有技術(shù)的水浸造粒機(jī)。為了觀察方便切割刀片未示出。水在入口75處進(jìn)入水箱73”且隨形成的粒料在出口77處排出。聚合物熔體進(jìn)入通道79”且從多個(gè)模頭孔口81a、81b、81c(為了方便僅示出3個(gè)；實(shí)際上通常存在多個(gè)孔口)排出。還是為了觀察方便，未示出與孔口81a、81b、81c的出口銜接的切割刀片。模頭83通常通過(guò)置于空腔85內(nèi)的任選筒形加熱器加熱。口模板可通過(guò)任選的口模板加熱器加熱至普通的工藝溫度并且口模板通常僅用于彌補(bǔ)來(lái)自模頭組件的熱損失。
圖7舉例說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的水浸造粒機(jī)91的實(shí)施方案，為了觀察方便未示出切割刀片。切割設(shè)備的布置對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。類似于圖6，水在入口75處進(jìn)入水箱73并且隨形成的粒料在出口77處排出。如現(xiàn)有技術(shù)中一樣，聚合物熔體進(jìn)入通道79并且從一個(gè)或多個(gè)模頭出口95排出。口模板93可通過(guò)空腔85內(nèi)的加熱器加熱。模頭出口(其是可移動(dòng)的)根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行改進(jìn)。在圖8中對(duì)模頭出口95進(jìn)行了詳細(xì)的解釋說(shuō)明。常規(guī)上可通過(guò)圖6中所示的口模圈或類似設(shè)備提供通常包括根據(jù)本發(fā)明的裝置的多個(gè)出口孔口，然后將其通過(guò)螺栓99固定到口模板93上。為了觀察方便整個(gè)口模圈組件并未在圖8中示出，而在下面進(jìn)一步討論的圖10中可以看出。
圖8顯示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案?？谀０?3和水箱(用部件96表示)與圖7中相同。絕緣墊圈(在圖6和7中也存在)用部件97表示。聚合物熔體在通道79處進(jìn)入毛細(xì)管并且在孔口7處排出到下游，與前面的圖一樣?？梢苿?dòng)組件(圖7中的95)包括放置在可移動(dòng)組件107之內(nèi)的加熱器103和輔助加熱器(associated heater)以及板前絕緣體101，其由與口模板93相同的材料制成。與在開口7處終止的擠出模頭毛細(xì)管同心的組件用墊圈105與口模板93隔絕。
圖9顯示了圖5的實(shí)施方案，但舉例說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的口模圈組件111的優(yōu)選實(shí)施方案以提供對(duì)口模板(例如，圖8中的93)的直接電阻加熱。銅電極用數(shù)字55和57表示，與圖5中一樣?？谀ＨM件111可借助于多個(gè)螺栓孔113a、113b等等栓接到擠出機(jī)上用以固定。該(口模)圈可圍繞外部定位圈114安裝，該外部定位圈通過(guò)螺栓115a、115b等等栓接到擠出機(jī)上，并且內(nèi)部定位圈116通過(guò)螺栓117a、117b等等栓接到擠出機(jī)上。通常用數(shù)字113、115和117表示的螺栓典型地以同心圍繞口模板的中心軸的圖案排列。在虛線輪廓中所示的多個(gè)空腔119a、119b等等如前所述(例如，圖6和10中的空腔85)為口模板提供加熱器。多個(gè)毛細(xì)管開口(均類似于圖8中的出口7)通常用數(shù)字121表示。
圖10如同圖5或圖9一樣示意性舉例說(shuō)明了在內(nèi)部定位圈116處采用螺栓131a和131b栓接到口模板93上的口模圈111的連接。螺栓133將口模圈的外部定位圈135連接到口模板上。模頭嵌件95的細(xì)節(jié)在該圖中未示出，但與圖8中所示情況相同。再有，聚合物熔體進(jìn)入用79表示的通道并且根據(jù)本發(fā)明擠出到用7a、7b和7c所示的多個(gè)成型孔口(包括加熱的模頭嵌件95)以外。
觀察到擠出物光滑度的不同主要是以下因素的影響(a)加熱部件的幾何形狀(例如，加熱器的位置)，(b)被加熱的開口部分的長(zhǎng)度和(c)被加熱的出口區(qū)的溫度。在水下試驗(yàn)時(shí)，浸沒的模頭長(zhǎng)度和水溫均對(duì)模頭出口區(qū)域的熱通量的大小有顯著影響。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以控制前述參數(shù)以便達(dá)到本發(fā)明的目的。
在SMF特性方面未觀察到受出口構(gòu)型的影響的顯著增強(qiáng)。直形出口、圓形出口和錐口孔出口是通用的并且均受益于本發(fā)明?？梢圆捎闷渌鼛缀胃男?，例如將模頭逐漸變細(xì)。未觀察到毛細(xì)管輸出口的定位(例如水平或垂直)顯著增強(qiáng)了本發(fā)明的益處。
使用設(shè)計(jì)成復(fù)制工業(yè)擠出機(jī)構(gòu)型的?？谂帕袑?duì)模口的數(shù)量和排列的影響進(jìn)行研究。目前工業(yè)擠出機(jī)使用每個(gè)狹縫具有1、2或3排?？诘莫M縫類口模板。未觀察到?？诘呐艛?shù)對(duì)結(jié)果有影響并且任一種前述變化均可在任一種工業(yè)擠出機(jī)的情況下使用，與?？诘呐帕袩o(wú)關(guān)。
關(guān)于模頭材料，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)可以在多種材料的模頭中看到，例如不銹鋼模頭、碳鋼模頭、陶瓷模頭、黃銅模頭等等。可以使用圍繞模頭孔出口的硬化嵌件(例如碳化鎢等等)。
本文所用商品名用TM符號(hào)或符號(hào)表示，表明該名稱可以受到某些商標(biāo)權(quán)保護(hù)，例如它們可以是在各個(gè)管轄區(qū)域內(nèi)的注冊(cè)商標(biāo)。
本文所引用的所有專利和專利申請(qǐng)、測(cè)試工序(例如ASTM方法)以及其它文獻(xiàn)以與本發(fā)明公開一致的程度且以其中這種引入被允許的所有權(quán)限被全面引入供參考。
當(dāng)本文中列出了數(shù)字下限和數(shù)字上限時(shí)，可以預(yù)期任何下限至任何上限的范圍。盡管具體描述了本發(fā)明的說(shuō)明性實(shí)施方案，應(yīng)該理解各種其它改性對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言均是顯而易見和容易進(jìn)行的，而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，并不意在將此處所附的權(quán)利要求的范圍局限于本文所述的實(shí)施例和說(shuō)明書，而應(yīng)將權(quán)利要求理解為包括本發(fā)明中有專利新穎性的所有特征，包括本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可認(rèn)定為其等同物的所有特征。
以上已參考多個(gè)實(shí)施方案和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述。根據(jù)上面詳細(xì)描述為本領(lǐng)域技術(shù)人員建議了許多變型。所有這些顯而易見的變型均在所附權(quán)利要求的全部范圍內(nèi)。
以下詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選和更優(yōu)選的實(shí)施方案，在合適的時(shí)候，它們可組合使用，在本發(fā)明的范圍內(nèi)這對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。
一個(gè)實(shí)施方案包括包含至少一個(gè)模頭毛細(xì)管的擠出模頭組件，所述模頭毛細(xì)管具有初始上游區(qū)(包含用于接收具有溫度T熔體的聚合物熔體的開口)、用于輸送所述聚合物熔體的中間區(qū)和在出口開口處終止所述擠出模頭組件的最終下游區(qū)(由此所述聚合物熔體排出所述擠出模頭組件)，上述區(qū)域分別彼此相鄰排列，且包括用于所述下游區(qū)的加熱裝置，由此可將所述聚合物熔體局部加熱至高于T熔體的溫度。盡管所述下游區(qū)被加熱至的確切溫度可通過(guò)常規(guī)試驗(yàn)測(cè)定，但加熱使得在與模頭毛細(xì)管壁接觸的聚合物層中借助于熱量產(chǎn)生流變改性。在這種改性的實(shí)例中，相對(duì)于通過(guò)模頭的本體聚合物特性而言，較低粘度的聚合物材料層通過(guò)使用加熱器局部加熱(或過(guò)度加熱)模頭壁并且使聚合物層直接與壁接觸而產(chǎn)生。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，聚合物料流的本體溫度由于與壁-層聚合物接觸時(shí)很短的停留時(shí)間而相對(duì)未改變。通常本體溫度改變不超過(guò)10℃，優(yōu)選不超過(guò)5℃，更優(yōu)選不超過(guò)1℃。
上述方法的另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案包括一種將材料擠出到具有出口孔口的成型設(shè)備之外的方法，所述材料在所述出口孔口處具有本體溫度，改進(jìn)包括將接近所述出口孔口處的所述材料的至少表面層加熱至高于所述出口孔口處材料的本體溫度的溫度。該方法的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案包括一種將聚合物樹脂造粒的方法，該方法包括將聚合物樹脂熔體通過(guò)包含至少一個(gè)具有模頭出口孔的模頭毛細(xì)管的擠出模頭組件擠出，改進(jìn)包括加熱至少部分所述模頭毛細(xì)管以使模頭出口部分的溫度高于聚合物樹脂熔體的溫度。
上述方法的實(shí)施方案的任一個(gè)可另外通過(guò)一個(gè)或多個(gè)以下更優(yōu)選的實(shí)施方案改性其中接近出口開口處加熱的部分的溫度比聚合物樹脂熔體的溫度高30-170℃；其中所述聚合物樹脂熔體不含有聚合物加工助劑；其中所述聚合物樹脂熔體包含聚乙烯；其中所述聚合物樹脂熔體包含mLLDPE；其中所述聚合物樹脂包含LLDPE；其中所述聚合物樹脂熔體包含熔融指數(shù)小于或等于2.0dg/min的LLDPE，如通過(guò)ASTM方法D-1238測(cè)定；其中所述聚合物樹脂熔體包含熔融指數(shù)小于或等于1.0dg/min的LLDPE，如通過(guò)ASTM方法D-1238測(cè)定；其中根據(jù)本發(fā)明的方法，當(dāng)通過(guò)0.125英寸的模頭毛細(xì)管在24kg/hr(每個(gè)孔)下擠出時(shí)，任一種前述聚合物均無(wú)可見的SMF。
又一個(gè)實(shí)施方案包括一種擠出樹脂的方法，其包括(a)提供熔融的樹脂產(chǎn)品；(b)將所述產(chǎn)品送料至具有至少一個(gè)出口孔的成型設(shè)備中；(c)將所述產(chǎn)品擠出到所述孔以外進(jìn)入驟冷介質(zhì)中；和(d)將所述孔的出口表面選擇性加熱至高于擠出產(chǎn)品的溫度的溫度以便在成型設(shè)備的出口處的內(nèi)表面處形成更低粘度的薄表面；從而減少了擠出物在其離開模頭孔時(shí)的不規(guī)則脫離。更優(yōu)選的實(shí)施方案包括如下的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案其中樹脂是具有通過(guò)所述成型設(shè)備時(shí)擠出速率受到在擠出產(chǎn)品上的整個(gè)表面不均勻性的產(chǎn)生的限制的聚合物；其中樹脂是mLLDPE；其中樹脂是熔融指數(shù)小于或等于約1.0dg/min的聚乙烯，如通過(guò)ASTM方法D-1238，程序B測(cè)定；其中樹脂是熔融指數(shù)小于或等于約1.0dg/min的mLLDPB樹脂，如通過(guò)ASTM方法D-1238，程序B測(cè)定；其中所述成型設(shè)備是選自水浸造粒機(jī)、線材造粒機(jī)和水環(huán)式造粒機(jī)的造粒機(jī)；其中所述孔選自(a)用于擠出片材的縫型模頭；(b)用于擠出薄膜的縫型模頭；(c)用于擠出吹塑薄膜的環(huán)形孔；和(d)用于電線和電纜涂層的模頭；其中絕緣層置于成型設(shè)備與所述驟冷介質(zhì)之間(如果不另外規(guī)定，如本文所用的絕緣意思是熱絕緣和電絕緣)；其中所述孔的出口表面的加熱足以提高成型設(shè)備中熔融樹脂的潤(rùn)滑性，而不升高熔融樹脂的本體溫度；其中所述加熱的來(lái)源通過(guò)形成成型通道的出口部分的整個(gè)電阻加熱器提供；其中絕緣層置于出口部分與冷卻介質(zhì)之間；其中所述加熱的來(lái)源是感應(yīng)加熱器；其中所述加熱的來(lái)源是一種或多種電加熱筒。
另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案包括本發(fā)明的以下產(chǎn)品包含可通過(guò)任一種前述方法獲得的樹脂的成型制品，其中所述成型制品不具有可見的模頭出口表面熔體斷裂；包含由任一種前述方法得到的樹脂的成型制品，其中所述成型制品不具有可見的模頭出口表面熔體斷裂；包含可通過(guò)任一種前述方法獲得的樹脂的粒料，其中所述粒料不具有可見的模頭出口表面熔體斷裂；包含由任一種前述方法得到的樹脂的粒料，其中所述粒料不具有可見的模頭出口表面熔體斷裂；通過(guò)任一種前述方法制備的成型制品、擠出物或粒料；和甚至更優(yōu)選當(dāng)通過(guò)任一種前述方法制備時(shí)未顯示出可見的SMF的任一種前述成型制品、擠出物或粒料，所述前述方法包括在存在或不存在一種或多種聚合物加工助劑下通過(guò)0.125英寸的毛細(xì)管模頭在速率為24kg/hr下擠出樹脂的步驟。任一種這些成型制品、擠出物或粒料的實(shí)施方案的可另外包括如下限定聚合物組合物包含熔融指數(shù)小于或等于約1.0dg/min的mLLDPE、熔融指數(shù)小于或等于約1.0dg/min的LLDPE、熔融指數(shù)小于或等于約2.0dg/min的mLLDPE和/或熔融指數(shù)小于或等于約2.0dg/min的LLDPE；或做為選擇聚合組合物基本上由熔融指數(shù)小于或等于約1.0dg/min的mLLDPE、熔融指數(shù)小于或等于約1.0dg/min的LLDPE、熔融指數(shù)小于或等于約2.0dg/min的mLLDPE、和/或熔融指數(shù)小于或等于約2.0dg/min的LLDPE構(gòu)成；或做為選擇聚合物組合物由熔融指數(shù)小于或等于約1.0dg/min的mLLDPE、熔融指數(shù)小于或等于約1.0dg/min的LLDPE、熔融指數(shù)小于或等于約2.0dg/min的mLLDPE、和/或熔融指數(shù)小于或等于約2.0dg/min的LLDPE構(gòu)成(其中熔融指數(shù)通過(guò)ASTM方法D-1238，程序B測(cè)定)。
上述裝置的優(yōu)選實(shí)施方案包括口模板，所述口模板包括(a)上游面；(b)下游面；(c)在所述上游面中具有可接收熔融樹脂的第一開口和在所述下游面中具有可擠出熔融樹脂的第二開口的至少一個(gè)通道；和(d)接近所述下游面和在所述下游開口處與所述至少一個(gè)通道接近的加熱器。更優(yōu)選的實(shí)施方案包括一個(gè)或多個(gè)如下實(shí)施方案其中所述至少一個(gè)通道通常是圓柱形的并且從所述上游面到所述下游面具有基本上均勻的直徑；其中所述加熱器與所述至少一個(gè)通道同心；其中所述至少一個(gè)通道通過(guò)部分加熱器，以使所述部分限定接近所述下游面的所述通道壁；另外包括與所述加熱器和所述口模板鄰接并且與接近所述下游開口的所述至少一個(gè)通道附近的所述加熱器同心的絕緣材料；另外包括與接近所述下游面的所述至少一個(gè)通道同心并且在所述第二開口處形成至少部分所述下游面的絕緣材料；另外包括與所述至少一個(gè)通道同心并且與至少部分所述加熱裝置鄰接、并且在所述出口開口處與所述至少一個(gè)通道鄰接的絕緣材料；其中所述口模板是單片口模板(其中如本文所用的術(shù)語(yǔ)“單片”意思是部件由一片構(gòu)成，同時(shí)，例如，用以涂布或浸漬以提供本文所述的絕緣體和放置電極以提供必要的電流輸入)；其中所述口模板包括具有所述上游面的第一塊板和具有所述下游面的第二塊板以及所述加熱器，所述第一塊和第二塊板通過(guò)所述至少一個(gè)通道流動(dòng)連接(其中如本文所用的術(shù)語(yǔ)“流動(dòng)地(fluidically)”意思是在兩個(gè)部件之間流動(dòng)的流體從部件到部件相對(duì)地未受到阻礙)；包括多個(gè)所述至少一個(gè)通道；和其中所述口模板包括選自黃銅、不銹鋼和InconelTM的材料；其中所述絕緣材料選自高溫塑料、可機(jī)械加工的陶瓷、可通過(guò)噴涂技術(shù)沉積的陶瓷和可通過(guò)汽相沉積技術(shù)沉積的陶瓷；其中所述絕緣材料選自高溫塑料、可機(jī)械加工的陶瓷、可通過(guò)噴涂技術(shù)沉積的陶瓷和可通過(guò)汽相沉積技術(shù)沉積的陶瓷。
裝置的另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案是擠出模頭組件包括具有至少一個(gè)通道的口模板，所述通道包括由用于接收具有本體溫度T熔體的聚合物熔體的開口構(gòu)成的初始上游區(qū)、用于輸送所述聚合物熔體的中間區(qū)和在出口開口處終止所述擠出模頭組件從而將所述聚合物熔體排出所述擠出模頭組件的下游區(qū)，該組件另外包括用于所述下游區(qū)的加熱裝置，由此將至少部分所述聚合物熔體局部加熱至高于T熔體的溫度；和還包括多個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，例如其中所述加熱裝置包括與擠出孔口圖案同心的加熱器；其中所述加熱裝置接近所述出口開口；其中所述下游區(qū)另外包括與所述通道同心且與至少部分所述加熱裝置和所述模頭組件鄰接的絕緣材料；其中所述下游區(qū)另外包括與所述通道同心并且與至少部分所述加熱裝置鄰接、并且在所述出口開口處與所述通道鄰接的絕緣材料；其中所述通道通常是圓柱形的并且從用于接收聚合物熔體的所述開口到所述出口開口具有基本上均勻的直徑；其中所述口模板包括多個(gè)所述至少一個(gè)通道；其中所述口模板是單片口模板；其中所述口模板包括具有上游面且包含所述上游區(qū)的第一塊板和具有下游面的第二塊板以及所述加熱器，所述第一塊和第二塊板通過(guò)所述至少一個(gè)通道流動(dòng)連接；其中所述口模板包括多個(gè)所述至少一個(gè)通道；包括多個(gè)所述至少一個(gè)通道和其中所述第一塊和第二塊板通過(guò)所述至少一個(gè)通道的每一個(gè)流動(dòng)連接；其中所述口模板包含選自黃銅、不銹鋼和InconelTM的材料；其中所述絕緣材料選自高溫塑料、可機(jī)械加工的陶瓷、可通過(guò)噴涂技術(shù)沉積的陶瓷和可通過(guò)汽相沉積技術(shù)沉積的陶瓷；其中所述絕緣材料選自高溫塑料、可機(jī)械加工的陶瓷、可通過(guò)噴涂技術(shù)沉積的陶瓷和可通過(guò)汽相沉積技術(shù)沉積的陶瓷；其中所述第二塊板是改型部件。
裝置的又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案包括用于將具有至少一個(gè)擠出模頭孔口的樹脂成型設(shè)備改型的單片加熱器，所述加熱器具有銜接所述樹脂成型設(shè)備的所述至少一個(gè)擠出模頭孔口的第一個(gè)面和與所述第一個(gè)面相對(duì)的第二個(gè)面，在所述第一個(gè)和第二個(gè)面之間且基本上與所述至少一個(gè)擠出模頭孔口相匹配的至少一個(gè)通道，由此所述孔口與所述通道流動(dòng)連接并且由此可通過(guò)流經(jīng)所述單片加熱器的所述通道將排出所述至少一個(gè)擠出模頭孔口的熔融材料加熱，和向所述單片加熱器提供電能的裝置；以及更優(yōu)選的實(shí)施方案包括在所述第二個(gè)面上的絕緣材料；多個(gè)所述至少一個(gè)通道；其中所述加熱器材料選自黃銅、不銹鋼和InconelTM；其中所述絕緣材料選自高溫塑料、可機(jī)械加工的陶瓷、可通過(guò)噴涂技術(shù)沉積的陶瓷和可通過(guò)汽相沉積技術(shù)沉積的陶瓷；其中所述加熱器具有通常圓形的周邊和通常限定了所述加熱器的內(nèi)徑的中心孔隙，所述加熱器具有多個(gè)至少一個(gè)通道，其中在所述第一個(gè)面與所述第二個(gè)面之間將加熱器的厚度漸減以朝向內(nèi)徑逐漸減少厚度。
又一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案包括擠出模頭組件，所述擠出模頭組件包括具有多個(gè)擠出孔口的擠出模頭和如上所述的單片加熱器，所述單片加熱器具有多個(gè)擠出孔口，該擠出孔口與所述擠出模頭中的多個(gè)擠出孔口流動(dòng)銜接。
權(quán)利要求
1.一種用于聚合物樹脂造粒的方法，該方法包括通過(guò)包括至少一個(gè)具有模頭出口孔的模頭毛細(xì)管的擠出模頭組件將聚合物樹脂熔體擠出，其中將至少部分所述模頭毛細(xì)管加熱以使模頭出口部分的溫度高于聚合物樹脂熔體的溫度。
2.權(quán)利要求1的方法，其中聚合物樹脂熔體包含聚乙烯。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)的方法，其中模頭出口部分的溫度比聚合物樹脂熔體的溫度高約30-170℃。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)的方法，其中所述聚合物樹脂熔體不合有聚合物加工助劑。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)的方法，其中所述聚合物樹脂熔體包含LLDPE，其中所述LLDPE任選具有小于或等于2.0dg/min，優(yōu)選小于或等于1.0dg/min的熔融指數(shù)，通過(guò)ASTM方法D-1238測(cè)定。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)的方法，其中所述聚合物樹脂熔體包含mLLDPE，其中所述mLLDPE任選具有小于或等于2.0dg/min，優(yōu)選小于或等于1.0dg/min的熔融指數(shù)，通過(guò)ASTM方法D-1238、程序B測(cè)定。
7.一種包含通過(guò)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)的方法獲得的樹脂的成型制品，所述成型制品基本上不具有模頭出口表面熔體斷裂。
8.一種包含通過(guò)權(quán)利要求1、2、3、4、5或6的方法獲得的基本上不具有模頭出口表面熔體斷裂的樹脂的粒料。
9.一種口模板，該口模板包括(a)上游面；(b)下游面；(c)在所述上游面中具有可接收熔融樹脂的第一開口和在所述下游面中具有可擠出熔融樹脂的第二開口的至少一個(gè)通道；和(d)接近所述下游面和在所述下游開口處與至少一個(gè)通道接近的加熱器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的口模板，其中所述至少一個(gè)通道通常是圓柱形的并且從所述上游面到所述下游面具有基本上均勻的直徑。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10的任一項(xiàng)的口模板，其中所述加熱器與所述至少一個(gè)通道同心；或其中所述至少一個(gè)通道通過(guò)部分所述加熱器，以使所述部分限定接近所述下游面的所述通道的壁。
12.根據(jù)權(quán)利要求9、10或11的口模板，該口模板另外包括與所述加熱器和所述口模板鄰接并且與接近所述下游開口的所述至少一個(gè)通道附近的所述加熱器同心的絕緣材料；或另外包括與接近所述下游面的所述至少一個(gè)通道同心并且在所述第二開口處形成部分所述下游面的絕緣材料；或另外包括與所述至少一個(gè)通道同心并且與至少部分所述加熱裝置鄰接、并且在所述出口開口處與所述至少一個(gè)通道鄰接的絕緣材料；并且優(yōu)選其中所述絕緣材料選自高溫塑料、可機(jī)械加工的陶瓷，優(yōu)選通過(guò)噴涂技術(shù)和/或汽相沉積技術(shù)沉積的陶瓷。
13.根據(jù)權(quán)利要求9、10、11或12的口模板，其中所述口模板為單片口模板。
14.根據(jù)權(quán)利要求9、10、11、12或13的口模板，其中所述口模板包括具有所述上游面的第一塊板和具有下游面的第二塊板以及所述加熱器，所述第一塊和第二塊板通過(guò)所述至少一個(gè)通道流動(dòng)連接；其中所述口模板任選包括多個(gè)所述至少一個(gè)通道并且其中所述第一塊和第二塊板通過(guò)所述至少一個(gè)通道的每一個(gè)流動(dòng)連接。
15.根據(jù)權(quán)利要求9、10、11、12、13或14的口模板，其中所述口模板包括多個(gè)所述至少一個(gè)通道。
16.根據(jù)權(quán)利要求9、10、11、12、13、14或15的口模板，其中所述口模板是金屬，優(yōu)選所述口模板包括選自黃銅、不銹鋼和InconelTM的材料。
17.包含權(quán)利要求9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20的口模板的擠出模頭組件，優(yōu)選該組件另外包括至少一個(gè)通道，所述通道包括由用于接收具有本體溫度T熔體的聚合物熔體的開口構(gòu)成的初始上游區(qū)、用于輸送所述聚合物熔體的中間區(qū)和在出口開口處終止所述擠出模頭組件從而將所述聚合物熔體排出所述擠出模頭組件的下游區(qū)，該組件另外包括用于所述下游區(qū)的加熱裝置，由此將至少部分所述聚合物熔體局部加熱至高于T熔體的溫度。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的擠出模頭組件，其中所述加熱裝置包括與擠出孔口圖案同心的加熱器，任選所述加熱裝置接近所述出口開口。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或18的擠出模頭組件，其中所述下游區(qū)另外包括與所述通道同心且與至少部分所述加熱裝置和任選所述模頭組件或在所述出口開口處的所述通道鄰接的絕緣材料；優(yōu)選，其中所述通道通常是圓柱形的并且從用于接收聚合物熔體的所述開口到所述出口開口具有基本上均勻的直徑。
20.根據(jù)權(quán)利要求17、18或19的擠出模頭組件，其中所述口模板包括具有上游面且包含所述上游區(qū)的第一塊板和具有下游面的第二塊板以及所述加熱器，所述第一塊和第二塊板通過(guò)所述至少一個(gè)通道流動(dòng)連接，任選其中所述第二塊板是改型部件。
21.根據(jù)權(quán)利要求17的擠出模頭組件，其中所述加熱裝置是用于將具有至少一個(gè)擠出模頭孔口的樹脂成型設(shè)備改型的單片加熱器，所述加熱器具有銜接所述樹脂成型設(shè)備的所述至少一個(gè)擠出模頭孔口的第一個(gè)面和與所述第一個(gè)面相對(duì)的第二個(gè)面、在所述第一個(gè)和第二個(gè)面之間且基本上與所述至少一個(gè)擠出模頭孔口相匹配的至少一個(gè)通道，由此所述孔口與所述通道流動(dòng)連接并且由此可通過(guò)流經(jīng)所述單片加熱器的所述通道將排出所述至少一個(gè)擠出模頭孔口的熔融材料加熱；向所述單片加熱器提供電能的裝置，并且任選所述多個(gè)擠出孔口與所述單片加熱器中多個(gè)所述至少一個(gè)通道流動(dòng)銜接。
22.權(quán)利要求21的單片加熱器，其中所述單片加熱器在所述第二個(gè)面上包含所述絕緣材料，任選所述單片加熱器包括多個(gè)所述至少一個(gè)通道，任選所述單片加熱器是金屬，優(yōu)選所述單片加熱器包括黃銅、不銹鋼或InconelTM。
23.權(quán)利要求21或22的單片加熱器，其中所述單片加熱器具有通常圓形的周邊和通常限定了所述加熱器的內(nèi)徑的中心孔隙，其中在所述第一個(gè)面與所述第二個(gè)面之間將加熱器的厚度漸減以朝向內(nèi)徑逐漸減少厚度。
全文摘要
在不需要特別設(shè)計(jì)成緩解出口區(qū)域表面熔體斷裂現(xiàn)象的聚合物加工助劑添加劑的情況下，通過(guò)加熱聚合物經(jīng)由其擠出的至少部分模頭減少了熔體斷裂。模頭出口區(qū)域保持在高于通過(guò)模頭出口孔擠出的聚合物的本體熔體溫度的溫度下。
文檔編號(hào)C08J7/00GK1875036SQ200480031889
公開日2006年12月6日 申請(qǐng)日期2004年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月3日
發(fā)明者T·R·維里爾, C·G·高戈斯, B·錢, D·B·托德 申請(qǐng)人:?？松梨诨瘜W(xué)專利公司