相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求申請日為2014年11月19日的美國臨時專利申請no.62/081921和申請日為2015年1月14日的歐洲專利申請no.15151053.4的優(yōu)先權(quán)，這些文獻(xiàn)整體被本文參引。

本公開涉及用于處理聚合物的裝置、系統(tǒng)和方法。特別是，本公開涉及能夠?qū)酆衔锘虬摼酆衔锏慕M合物除去不希望的特性或賦予所希望的特性的裝置。

背景技術(shù)：

在聚合反應(yīng)器中生產(chǎn)的顆粒狀聚烯烴樹脂通常與常規(guī)添加劑，例如紫外線穩(wěn)定劑、抗氧化劑、防粘劑、增滑劑、加工助劑以及本領(lǐng)域公知的其它添加劑復(fù)合。通過添加或者不添加這些添加劑，顆粒狀樹脂經(jīng)常丸劑化，以便于處理、加工和運(yùn)輸。這些方法可以結(jié)合使用擠出機(jī)或混合器來進(jìn)行，該擠出機(jī)或混合器的特征在于進(jìn)料部分，在進(jìn)料部分處，顆粒狀樹脂被引入擠出機(jī)或混合器，并傳送通過各種處理區(qū)，在處理區(qū)中，樹脂完全(或部分地)熔融和機(jī)械地混合(通常通過共同旋轉(zhuǎn)或反向旋轉(zhuǎn)、相互嚙合或非嚙合的雙螺桿、單螺桿或轉(zhuǎn)子的作用)。用戶可以使用這種最終形式的產(chǎn)品來用于二次制造步驟，或者可能需要聚合物的重新擠出，以便產(chǎn)生最終制造形式，例如吹塑膜、注射模制物體等。通常使用聚合物熔融泵(也稱為齒輪泵)，以便更高效地產(chǎn)生流過擠出物排出部分所需的聚合物壓力，該擠出物排出部分通常包括但不局限于：換網(wǎng)器(需要時，篩網(wǎng)布置在換網(wǎng)器上)和產(chǎn)品形成模具板。商業(yè)上并不希望關(guān)閉處理過程以周期性地更換這些篩網(wǎng)裝置(當(dāng)它們隨著時間的流逝而被污染時)，所以很多處理線利用自動換網(wǎng)器，該自動換網(wǎng)器經(jīng)由滑板裝置而快速地更換篩網(wǎng)(或篩網(wǎng)裝置)。示例方法在wo2013/137953、美國專利申請公開no.2013/0181364以及美國專利no.5728335和8557154中公開。

在這種擠出機(jī)或混合器中處理的聚烯烴樹脂的不希望特性包括通常稱為“凝膠”的夾雜物，該凝膠在由這種樹脂形成的膜中特別明顯。特別是，術(shù)語“凝膠”是指在聚合物中，特別是在由聚烯烴制成的膜中的高度局部化的夾雜物，它在視覺上不同于周圍的聚合物膜。它們主要是由于存在高濃度的未混合聚合物、分子量不同于周圍聚合物基體的聚合物物質(zhì)、未反應(yīng)的催化劑和活化劑、產(chǎn)品污染物或其它類型的視覺不同缺陷。凝膠的存在通常降低了這種膜的價值，且在一些情況中使得該膜沒有市場或者不適合用于其用途。過去有很多方法來解決這個問題。一種方法是在形成最終產(chǎn)品之前通過使用篩網(wǎng)/過濾器來從聚烯烴材料中除去凝膠或減小凝膠的尺寸。(例如參見美國專利no.5730885、6485662以及美國專利申請公開no.2007/0100132，其被授予美國專利no.7393916)。

歷史上，聚合物處理器已經(jīng)將篩網(wǎng)過濾器(也稱為篩網(wǎng)組)插入處理流中，從而迫使聚合物流過篩網(wǎng)，以便從主聚合物流中過濾掉或分解不希望的物質(zhì)。篩網(wǎng)盡管能夠產(chǎn)生較大的壓力降，但是受到上游系統(tǒng)的設(shè)備壓力等級可承受的壓力降(或篩網(wǎng)保持器/裝置本身的壓力等級)的限制。希望被過濾掉或分散成更小物質(zhì)的包含物質(zhì)中的很多實(shí)質(zhì)上非常小(通常為400微米或更小)，因此篩網(wǎng)將需要具有極小的開口來作用于這些物質(zhì)，從而產(chǎn)生過大的壓力降。同樣，篩網(wǎng)的型面通常非常薄，因此，第二物質(zhì)可能伸長、拉伸或形狀變形，使得它們能夠穿透篩網(wǎng)裝置，并仍然完整地在篩網(wǎng)下游側(cè)重新出現(xiàn)。

其它人已經(jīng)使用凝膠尺寸減小裝置來處理該問題。例如，美國專利申請公開no.2013/0176810特別公開了一種凝膠尺寸減小裝置，它包括：凝膠減少機(jī)構(gòu)，該凝膠減少機(jī)構(gòu)提供于聚合物流動導(dǎo)管中(聚合物糅合的復(fù)合物在該聚合物流動導(dǎo)管中流動)，并用于減少存在于聚合物糅合復(fù)合物中的凝膠，凝膠減少機(jī)構(gòu)包括至少一個或更多的擠壓流動通路，該擠壓流動通路的流動通路截面積小于聚合物流動導(dǎo)管的截面積，擠壓流動通路的擠壓比s1/s2設(shè)置成滿足以下關(guān)系以便在擠壓流動通路中流動的糅合復(fù)合物中產(chǎn)生拉伸流動：擠壓流動通路的擠壓比s1/s2＝25至180，其中，s1：聚合物流動導(dǎo)管的流動通路截面積；s2：擠壓流動通路的流動通路截面積的總和。其它背景參考文獻(xiàn)包括gb1386143、ep0816047a、美國專利申請公開no.2005/035051、美國專利申請公開no.2010/022735、美國專利申請公開no.2013/020247以及美國專利no.4453905。

盡管過去很努力，但是仍然需要一種用于制備聚烯烴樹脂的方法，該方法能夠生產(chǎn)沒有凝膠或降低凝膠水平的物品例如膜，或者能夠生產(chǎn)聚合物復(fù)合物，該聚合物組合物包括：聚合物基體，該聚合物基體具有分散相的第二聚合物或樹脂組分；和/或至少一種添加劑。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在本發(fā)明的一類實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種用于處理聚合物的裝置，它包括：

a)細(xì)長本體，該細(xì)長本體具有中心軸線；

b)多個進(jìn)口導(dǎo)管，這些進(jìn)口導(dǎo)管平行于中心軸線；

c)多個出口導(dǎo)管，這些出口導(dǎo)管平行于中心軸線；以及

d)多個過渡區(qū)，這些過渡區(qū)包括一個或多個通道和一個或多個加速區(qū)；

e)其中，所述一個或多個通道不平行于中心軸線，并且在至少一個進(jìn)口導(dǎo)管和至少一個出口導(dǎo)管之間提供流體連通。

在本發(fā)明的另一類實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種聚合物處理系統(tǒng)，它包括：

a)至少一個擠出機(jī)或混合器；

b)至少一個制丸機(jī)；

c)一個或多個如上所述的裝置；以及

d)換網(wǎng)器；

其中，該裝置嵌套在換網(wǎng)器中。

在本發(fā)明的另一類實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種用于處理一種或多種聚合物的方法，該方法包括：

a)獲得一種或多種聚合物；

b)通過至少一個擠出機(jī)或混合器來擠制該一種或多種聚合物，可選地借助于至少一個齒輪泵，以便形成熔融材料；

c)使熔融材料通過一個或多個如上所述的裝置；以及

d)可選地將熔融材料制丸，以便獲得丸劑，或使熔融材料進(jìn)入模制處理，以便形成物品。

本發(fā)明的其它實(shí)施例在這里介紹和要求保護(hù)，并將通過下面的說明而清楚。

附圖說明

圖1提供了在本發(fā)明的一個實(shí)施例中的本發(fā)明裝置的視圖。

圖2提供了本發(fā)明裝置可以在整個聚合物處理系統(tǒng)中實(shí)施的情形的示意圖。

圖3提供了表示多個示例的壓力降性能的曲線圖。

具體實(shí)施方式

在公開和介紹本發(fā)明的復(fù)合物、組分、組合物和/或方法之前，應(yīng)當(dāng)理解，除非另外說明，本發(fā)明將并不局限于具體的復(fù)合物、組分、組合物、反應(yīng)物、反應(yīng)條件等，這些都可以變化。還應(yīng)當(dāng)理解，這里使用的術(shù)語只是用于介紹特定實(shí)施例的目的，而不是限制。

還必須注意，當(dāng)在說明書和附加權(quán)利要求中使用時，除非另外說明，單數(shù)形式“一”和“所述”包括復(fù)數(shù)的指示物。

本發(fā)明的多類實(shí)施例涉及用于處理一種或多種聚合物，例如聚合物或樹脂(例如聚烯烴聚合物、彈性體等)的方法，該方法包括：a)獲得一種或多種聚合物；b)通過至少一個擠出機(jī)來擠出一種或多種聚合物，以便形成熔融材料；以及c)使熔融材料通過一個或多個裝置。該裝置可以包括：

a)細(xì)長本體，該細(xì)長本體具有中心軸線；

b)多個進(jìn)口導(dǎo)管，這些進(jìn)口導(dǎo)管平行于中心軸線；

c)多個出口導(dǎo)管，這些出口導(dǎo)管平行于中心軸線；以及

d)多個過渡區(qū)，這些過渡區(qū)包括一個或多個通道和一個或多個加速區(qū)；其中，所述一個或多個通道并不平行于中心軸線，并在至少一個進(jìn)口導(dǎo)管和至少一個出口導(dǎo)管之間提供流體連通。該方法可以選擇地包括另一步驟，步驟d)將熔融材料制丸，以便獲得丸劑，或使熔融材料進(jìn)入模制處理，以便形成物品例如膜。一種或多種聚合物可包括聚烯烴聚合物、其它聚合物、彈性體以及它們的混合物。在一些實(shí)施例中，聚烯烴聚合物可以包括聚乙烯聚合物、聚丙烯聚合物或彈性體、或者它們的混合物(包括均聚物、共聚物、三元共聚物、互聚物等)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，通過使用如這里所述的裝置，氟聚合物可以分散至聚烯烴基體中。

在本發(fā)明的幾類實(shí)施例中，本發(fā)明的裝置在如上所述的一個或多個加速區(qū)中使聚合物加速，并且通過特殊設(shè)計的多個過渡區(qū)的幾何開口來加速第二物質(zhì)或組分，例如凝膠或其它第二組分，以使得聚合物或第二物質(zhì)不能伸長地承受作用在其上的力，并分散成更小的物質(zhì)，例如較小的顆粒。因此，聚合物或第二物質(zhì)在多個過渡區(qū)中的一個或多個加速區(qū)中改性。在這里使用的“第二組分”或“第二物質(zhì)”是指少量地存在于另一材料中的任何材料。理想的是，這通過裝置的幾何設(shè)計來實(shí)現(xiàn)，該裝置能夠在與常規(guī)篩網(wǎng)技術(shù)相比時以最小的壓力降增加產(chǎn)生這些加速區(qū)，常規(guī)篩網(wǎng)技術(shù)例如為標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)，通常20-80目篩網(wǎng)，用于商業(yè)處理。在本發(fā)明的一類實(shí)施例中，該方法涉及減小聚合物熔融材料中的凝膠的尺寸或改變聚合物熔融材料中的凝膠的相區(qū)尺寸(domainsize)，或使得凝膠/第二物質(zhì)更好地分散在聚合物熔融材料中。特別是，進(jìn)入該裝置的熔融材料包括凝膠，且在使熔融材料通過該裝置之后，平均凝膠尺寸減小或者主尺寸改變。例如，當(dāng)一個大凝膠分散成1000個非常小的凝膠時，總?cè)毕菝娣e實(shí)際上可能增加，但是非常小的尺寸可能使得肉眼不可見。因此，第二組分(例如較小的凝膠)通常仍然保留，但是相區(qū)尺寸要小得多。例如，在使熔融材料通過裝置之后，第二組分的平均凝膠尺寸減少至少10％，也可選擇地，在使熔融材料通過裝置之后減少至少15％，或者在使熔融材料通過裝置之后減少至少30％，或者在使熔融材料通過裝置之后至少45％。相比之下，常規(guī)的篩網(wǎng)技術(shù)嘗試過濾凝膠、第二組分等，而不會使顆粒加速以在離開本發(fā)明裝置的過渡區(qū)的加速區(qū)之后改變它的相區(qū)尺寸。這種方法特別導(dǎo)致壓力降的缺點(diǎn)，這需要更多裝置、增加能量成本和/或減慢能夠處理材料的速率。

在本發(fā)明的另一類實(shí)施例中，方法涉及將一種或多種第二材料或組分分散在聚合物基體中。特別是，在這些實(shí)施例中，一種或多種不同的聚合物(可選地與一種或多種添加劑一起)形成聚合物組合物，該聚合物組合物包括：聚合物基體，該聚合物基體具有包含第二聚合物組分、第三聚合物組分等的分散相；和/或一種或多種添加劑。具有聚合物基體和分散相的聚合物組合物可以通過使得熔融材料通過該裝置以便生產(chǎn)聚合物組合物來制造。例如，熔融材料可以包括：聚烯烴聚合物，例如聚乙烯聚合物或聚丙烯聚合物；以及第二聚合物組分，例如通常為碎片或顆粒形式的不同聚合物或固化橡膠。也可選擇地，具有一種或多種添加劑的熔融材料可以通過裝置，如這里所述，以便形成聚烯烴聚合物的聚合物基體，并且第二聚合物組分和/或添加劑在基體中形成分散相。

在本發(fā)明的幾類實(shí)施例中，上述裝置可以具有一個或多個以下特征：

a)所述多個進(jìn)口導(dǎo)管和多個出口導(dǎo)管可以圍繞中心軸線布置；

b)所述多個進(jìn)口導(dǎo)管和多個出口導(dǎo)管可以圍繞中心軸線同心地布置成圓形；

c)所述多個進(jìn)口導(dǎo)管和多個出口導(dǎo)管可以圍繞中心軸線交替；

d)所述一個或多個通道可以基本上橫過中心軸線，或者也可選地，所述一個或多個通道布置成與中心軸線成一定角度；

e)所述一個或多個通道可以包括一系列凸出部，所述凸出部可以是基本均勻的形狀、四邊形形狀或矩形形狀，并可以在一個或多個通道中彼此等距地布置，凸出部的直徑可以在從幾微米至一毫米或幾毫米的范圍內(nèi)；

f)所述裝置可以至少部分地由鐵、鋼、不銹鋼、鋼合金或者它們的混合物來制造，也可選地，該裝置可以至少部分地由能夠滿足處理系統(tǒng)的壓力要求的材料，例如高密度塑料或復(fù)合材料或納米材料來制造；

g)所述裝置可以至少部分地由拋光金屬來制造；以及

h)所述裝置可以至少部分地由涂覆金屬或其它材料來制造。

在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，參考圖1，作為示例實(shí)例，裝置(1)可以具有至少五個進(jìn)口導(dǎo)管(3)和至少五個出口導(dǎo)管(5)(不是所有導(dǎo)管都在圖中表示和標(biāo)記)。進(jìn)口和出口導(dǎo)管的數(shù)量并不關(guān)鍵。裝置可以具有任何數(shù)量的進(jìn)口導(dǎo)管和出口導(dǎo)管。重要的是滿足最小壓力降，因此流量的過度分割不會妨礙最佳流動幾何形狀。理想的是，導(dǎo)管可以進(jìn)行機(jī)械加工、拋光、涂覆、紋理化、蝕刻等，以使聚合物材料通過該裝置時的壓力降損失最小化。裝置在它設(shè)計成適合常規(guī)裝置時最具有成本效益。裝置可以被包含在金屬保持器，例如換網(wǎng)器內(nèi)，或嵌套在套筒中，這迫使聚合物材料通過該裝置，并需要聚合物材料加速通過一個或多個通道(7)和多個過渡區(qū)(9)的一個或多個加速區(qū)(未示出或編號)。金屬保持器可以由與裝置相同或不同的材料來制造。所述一個或多個通道(7)和一個或多個加速區(qū)將設(shè)計和調(diào)整成與聚合物材料的流變行為匹配，以便產(chǎn)生加速度和提供最小的壓力降損失。例如，本發(fā)明的裝置的實(shí)施例使用流變拉伸和伸長行為/力，以使得第二組分不能以其進(jìn)口形態(tài)維持流動環(huán)境。

因?yàn)檠b置將用于商業(yè)擠出生產(chǎn)線中，所以整個裝置的壓力降最小化很重要。理想的是，本發(fā)明裝置的實(shí)施不會超過排出系統(tǒng)部件的壓力等級，不會在經(jīng)濟(jì)上限制速率，且不會快速被污染和因此需要頻繁停機(jī)更換。因此，裝置將在幾何上設(shè)計成使壓力降最小化，同時使得對凝膠或第二組分例如第二聚合物組分和/或一種或多種添加劑的拉伸力最大化。這相對于使用常規(guī)篩網(wǎng)作為過濾器存在至少一個優(yōu)點(diǎn)。例如，過濾的主要目的是除去在聚合物材料中的不希望組分。不過，由于使用篩網(wǎng)的固有性質(zhì)，擠出處理將不可避免地遭受壓力降。例如，需要壓力來使得液體流過障礙物，即過濾器。障礙物的限制越大，迫使材料流過障礙物所需的壓力越大。當(dāng)使用常規(guī)篩網(wǎng)技術(shù)時，該壓力降是對生產(chǎn)率和能量效率的限制。因此，期望在擠出處理中產(chǎn)生最小的壓力降，以便不會成為生產(chǎn)率/效率限制或超過聚合物處理系統(tǒng)的允許操作壓力。另外，為了在聚合物和第二物質(zhì)上獲得同等流變力，需要控制通過裝置的加速度。相比較，常規(guī)的篩網(wǎng)技術(shù)不能在不會對聚合物流動過度限制的情況下實(shí)現(xiàn)這種控制。

與之相比，使用這里公開的裝置的方法并不試圖除去凝膠或第二組分，而是它們使得凝膠或第二組分改變或變化，以便允許它們以改變的形式通過聚合物處理系統(tǒng)，從而產(chǎn)生合適的產(chǎn)品。因此，在幾類實(shí)施例中，該方法通過減輕與壓力降有關(guān)的問題而相比在過濾中使用普通篩網(wǎng)提供了優(yōu)點(diǎn)。

對于商業(yè)應(yīng)用，可以設(shè)想每個處理線可以應(yīng)用多個裝置。裝置的數(shù)量可以由以下因素來設(shè)定：流量、需要多小的開口來用于拉伸效果、需要多少開口來在沒有過大的壓力降的情況下實(shí)現(xiàn)該效果，等等。壓力降受到通過孔的流量的影響，因此，流量越高，元件的限制越大，就需要越多的開口來保持每個開口的流量較低。在一類實(shí)施例中，多個裝置設(shè)計成裝配至單個換網(wǎng)器裝置中，該換網(wǎng)器裝置用于商業(yè)擠出機(jī)(可從多個擠壓設(shè)備供應(yīng)商獲得)。由于元件污染處理和可允許的壓力極限，篩網(wǎng)保持器和篩網(wǎng)被取出并且用這里所述的裝置更換。

例如，圖2沿著典型的商業(yè)聚合物處理系統(tǒng)或生產(chǎn)線中的聚合物流動方向。如在圖2中可見，布置區(qū)a或布置區(qū)b是可以將一個或多個本發(fā)明的裝置包含至商業(yè)生產(chǎn)線中的兩個位置。布置區(qū)b表示換網(wǎng)器能夠很容易地修改，以便將裝置包含至商業(yè)生產(chǎn)線中。特別是，一些擠出鏈或混合器鏈?zhǔn)褂梦挥跀D出機(jī)(或混合器)和制丸機(jī)之間的齒輪泵。這里所述的本發(fā)明裝置可以在擠出機(jī)系統(tǒng)中的齒輪泵之前和/或之后使用，但是優(yōu)選是布置在用于混合器系統(tǒng)的制丸機(jī)和齒輪泵之間，因?yàn)榛旌掀鞑⒉划a(chǎn)生允許壓力消耗裝置的足夠排出壓力。

對于這些應(yīng)用，預(yù)計因?yàn)橥獠康难b置保持器是堅固(solid)結(jié)構(gòu)，因此可能有聚合物流動死區(qū)，聚合物流動死區(qū)可能促進(jìn)聚合物滯留和降解。因此，裝置可以在物理上布置在換網(wǎng)器滑板的尺寸內(nèi)，與篩網(wǎng)保持器相對于換網(wǎng)器斷開器/滑板的標(biāo)準(zhǔn)延伸相反。這方便使用多個裝置，而不需要重新設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)換網(wǎng)器。因此，這種布置能夠用于當(dāng)前市場上可獲得的設(shè)備，而很少或不對商業(yè)設(shè)備進(jìn)行修改。

另外，不是在擠出生產(chǎn)線上處理的所有聚合物等級都需要經(jīng)受裝置的拉伸力。因此，在多個實(shí)施例中，一個或多個裝置可以構(gòu)造成從聚合物處理系統(tǒng)中縮回，從而在從裝置受益的聚合物等級與不需要該裝置的聚合物等級之間沒有較長的停機(jī)時間。

在本發(fā)明的另一類實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種聚合物處理系統(tǒng)，它包括：a)至少一個擠出機(jī)或混合器；b)至少一個制丸機(jī)；c)如上所述的一個或多個裝置；以及d)套筒；其中，裝置嵌套在套筒中。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，裝置的一個或多個通道包括一系列凸出部，凸出部與套筒的壁齊平。該系統(tǒng)可以構(gòu)造成首先在擠出機(jī)中處理聚合物，其次在裝置中處理聚合物，然后通向制丸機(jī)；其中，系統(tǒng)包括多種聚合物分子物質(zhì)，且基本上全部聚合物分子物質(zhì)都通過該系統(tǒng)至制丸機(jī)。這里使用的“基本上全部”是指在一些實(shí)施例中為60％或更高，或者75％或更高，或者80％或更高，或者90％或更高，或者95％或更高，或者99％或更高。

常規(guī)聚合物處理

不過，在熔融材料可以如上所述通過裝置之前，聚合物或樹脂材料通常被加熱到至少它的熔點(diǎn)，這通常通過經(jīng)過擠出機(jī)或混合器來進(jìn)行。應(yīng)當(dāng)注意，盡管聚合物基體材料被加熱至它的熔點(diǎn)或一些更高溫度，但在基體中存在的其它組分也可以熔化或不熔化。特別是，該方法通常包括：通過擠出機(jī)或混合器來使得聚合物組合物熔融混合，將聚合物組合物通過模具擠出，然后冷卻聚合物組合物或使得熔融材料直接通向形成物品(例如膜)的下游處理。(例如參見美國專利no.4814135、5076988、5153382、5728335和美國專利申請公開no.2005/0012235)。

通常，聚合物顆粒通過主驅(qū)動能量輸入和通過擠出機(jī)螺桿或混合器轉(zhuǎn)子所賦予的功而熔化。聚烯烴可以進(jìn)一步混合，理想的是在相同儀器中在順序的或同時的處理中混合和熔融。熔融、混合或“熔融混合”可以通過擠出機(jī)(或混合器)和用于擠出的處理來進(jìn)行，如在上面的參考文獻(xiàn)中所述。例如，能夠使用雙螺桿類型的擠出機(jī)(例如coperionzsk共同旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī))或者使用單螺桿擠出機(jī)(例如可從japansteelworks、farrelcorporation、berstorff等獲得)。

對于一些應(yīng)用，單螺桿擠出機(jī)的螺桿部分可以分為三個部分：進(jìn)料部分、壓縮部分和計量部分。它可以有從后加熱區(qū)至前加熱區(qū)的多個加熱區(qū)，所述多個部分和多個區(qū)從上游至下游運(yùn)行。當(dāng)擠出機(jī)具有多于一個筒時，理想的是這些筒可以串聯(lián)連接。各筒的長度直徑比可以在16:1至40:1的范圍內(nèi)。聚合物的混合也可以在批量類型的混合器中完成，例如banbury^tm或brabender^tm混合器。也可以使用切向和相互嚙合的反向旋轉(zhuǎn)以及相互嚙合的共同旋轉(zhuǎn)混合器、兩級混合器和多級長長度/直徑混合器。(例如參見美國專利no.4334783和5458474)?；旌峡梢栽?60-270℃的范圍內(nèi)的溫度下進(jìn)行，特別是在180-240℃的范圍內(nèi)的溫度下進(jìn)行。

混合步驟之后是使得熔融的聚合物材料通過一個以上的裝置。如上所述，裝置的過渡區(qū)的一個或多個通道可以特別設(shè)計成分離、減小尺寸和/或分散第二組分。理想的是，凝膠的流變行為(例如凝膠的特殊分子行為和延伸流動行為)必須與裝置的過渡區(qū)的一個或多個通道的幾何形狀相匹配，以使得凝膠經(jīng)受拉伸流動力，該拉伸流動力使得凝膠分裂成更小顆粒以使得光學(xué)凝膠計數(shù)器不能檢測到，或者至少減小凝膠的尺寸以產(chǎn)生所希望的產(chǎn)品?？梢赃M(jìn)行進(jìn)一步的質(zhì)量控制分析，以便評估產(chǎn)品質(zhì)量，例如，使用ocs凝膠計數(shù)器來離線評估膜質(zhì)量?？梢哉J(rèn)為，當(dāng)含有凝膠的聚合物材料穿過裝置的過渡區(qū)的一個或多個通道時，它經(jīng)歷速度的明顯加速，產(chǎn)生凝膠不能承受的拉伸力，并使得凝膠分離或分散成更小顆粒。流動可以使用fluent^tm聚合物流動軟件來模擬，以便計算流量、壓力降等。盡管這種現(xiàn)象可用于凝膠分離或分散，但是相信它同樣可用于分散任何第二組分，例如第二聚合物組分，例如不同聚合物或固化橡膠顆粒，和/或一種或多種添加劑。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，該步驟還可以伴隨著使得熔融聚合物材料通過至少一個篩網(wǎng)，該篩網(wǎng)可以容納在分裂器板中。應(yīng)當(dāng)理解，術(shù)語“篩網(wǎng)”包括篩網(wǎng)、篩子和其它過濾介質(zhì)。有效篩網(wǎng)能夠是例如正方形編織絲網(wǎng)和荷蘭編織絲網(wǎng)。篩網(wǎng)可以具有緊密間開的正方形開口、三角形開口或圓形開口，形狀規(guī)則或不規(guī)則。篩網(wǎng)的使用為公知，各種篩網(wǎng)及其用途的示例說明可以在美國專利no.5730885、6485662、美國專利申請公開no.2007/0100132(授權(quán)為美國專利no.7393916)中找到。在一些實(shí)施例中，有利的是可以在與裝置接觸之前預(yù)先篩選聚合物流(用于較大碎屑)，以便幫助減少裝置被污染的幾率。在這樣的實(shí)施例中，可以使用上游或進(jìn)口篩網(wǎng)。

聚合物和添加劑

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，要加工的聚合物是一種或多種相同或不同的聚合物或樹脂、彈性體以及它們的混合物。聚烯烴聚合物可以包括聚乙烯聚合物、聚丙烯聚合物或者它們的混合物(包括均聚物、共聚物、三元共聚物、內(nèi)插劑等)。聚烯烴聚合物可以是包含至少40至100％重量的烯烴衍生單元(優(yōu)選α-烯烴衍生單元)的任何聚合物。最優(yōu)選是，烯烴衍生單元包括乙烯和/或丙烯以及從包括c3至c12的α-烯烴的組中選擇的其它α-烯烴，包括直鏈烯烴、環(huán)狀烯烴和取代烯烴。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，聚乙烯樹脂可以是乙烯和一種或多種c3-c20的α-烯烴共聚單體的聚乙烯均聚物或共聚物。這里使用的術(shù)語“乙烯共聚物”表示由大于50％重量的聚合乙烯單元形成的聚合物，剩余的少于50％重量的聚合單元是聚合的α-烯烴共聚單體，例如c3-c20的α-烯烴，更特別是c3-c12的α-烯烴，例如丁烯和/或己烯。需要時，其它合適的α-烯烴共聚單體可以是直鏈的或支鏈的，并可以使用兩種或更多種共聚單體。具體實(shí)例包括：丙烯；1-丁烯，3-甲基-1-丁烯；3,3-二甲基-1-丁烯；1-戊烯；具有一個或多個甲基、乙基或丙基取代基的1-戊烯；具有一個或多個甲基，乙基或丙基取代基的1-己烯；具有一個或多個甲基、乙基或丙基取代基的1-庚烯；具有一個或多個甲基、乙基或丙基取代基的1-辛烯；具有一個或多個甲基，乙基或丙基取代基的1-壬烯；乙基、甲基或二甲基取代的1-癸烯；1-十二碳烯；以及苯乙烯。應(yīng)當(dāng)知道，上面的共聚單體列表只是示例性，并不是為了限制。

另外，對于雙峰聚合物組合物，這里所述的裝置可以非常有用。例如，雙峰聚合物組合物的一個缺點(diǎn)可以是形成兩種明顯分離的聚合物物質(zhì)，其中第二組分沒有合適地分散在雙峰聚合物組合物中。在這種情況下，當(dāng)沒有合適分散時，沒有適當(dāng)分散的兩種不同物質(zhì)可能對處理或最終產(chǎn)品性質(zhì)產(chǎn)生負(fù)面影響。對于這些應(yīng)用，這里所述的一個或多個裝置在使得第二組分分散至雙峰聚合物組合物中以便減輕上述問題方面非常有用。

聚合物材料也可與某些添加劑混合。可以引入的常規(guī)添加劑包括但不局限于：抗氧化劑、紫外線吸收劑、抗靜電劑、顏料、染料、成核劑、填料、增滑劑、阻燃劑、增塑劑(例如聚α-烯烴、鄰苯二甲酸酯、苯甲酸酯、己二酸酯、環(huán)己酸酯等)、加工助劑、潤滑劑、穩(wěn)定劑、抑煙劑、粘度控制劑、交聯(lián)劑、催化劑、引發(fā)劑、增粘劑、防粘連劑以及它們的任何組合。

在一個實(shí)施例中，還在熔融步驟中加入氧化劑，作為與聚合物的反應(yīng)組分。在該實(shí)施例中，聚合物流與氧化劑，優(yōu)選含氧氣體，例如空氣一起擠出。在使聚合物流進(jìn)行氧化反應(yīng)之后，它可以通過這里所述的一個或多個裝置，以便將改性聚合物物質(zhì)分散至基體中。

最終應(yīng)用

聚合物材料可以進(jìn)一步被處理以便形成膜。膜可以是流延膜或吹塑膜。膜可以根據(jù)其它已知的膜精加工方法來進(jìn)一步壓花或處理。膜可以通過調(diào)節(jié)各層的厚度、材料和順序/類型以及各層中的添加劑而調(diào)節(jié)至特定用途。膜可以是單層膜或多層膜。而且，膜可以用于任何典型的膜用途，例如拉伸膜、收縮膜、包裝膜、袋、地膜、襯墊以及本領(lǐng)域已知的其它膜用途。

聚合物材料可以在有或沒有添加劑(如上所述)的情況下通過用于形成膜的任何合適方法來進(jìn)行處理：膜吹塑或流延，以及例如實(shí)現(xiàn)單軸或雙軸定向的所有膜形成方法。

在任何合適條件下操作的、用于擠出聚合物材料的任何擠出機(jī)都可以用于生產(chǎn)膜。擠出機(jī)和用于擠出的方法在例如美國專利no.416967中介紹?？梢杂糜谛纬赡さ母鞣N擠出機(jī)的實(shí)例是：單螺桿類型，例如帶有吹塑膜模具和空氣環(huán)和連續(xù)取料裝置的改進(jìn)型；吹塑膜擠出機(jī)；以及狹縫流延擠出機(jī)。也可以使用雙螺桿擠出機(jī)。典型的單螺桿類型擠出機(jī)能夠介紹為在其上游端具有料斗和在其下游端具有模具的一種。料斗進(jìn)料至包含螺桿的筒中。在下游端，在螺桿的端部和模具之間有篩網(wǎng)組和斷開器板。擠出機(jī)的螺桿部分考慮分為三個部分：進(jìn)料部分、壓縮部分和計量部分。它可以具有從后加熱區(qū)至前加熱區(qū)的多個加熱區(qū)，該多個部分和多個區(qū)從上游延伸至下游。

當(dāng)它具有多于一個筒時，通常這些筒串聯(lián)連接。雙螺桿擠出機(jī)通常包括串聯(lián)連接的多個筒，通常形成8:1至36:1的總l/d比。更短或更長的l/d比也可能，取決于在擠出機(jī)中所需的處理動作。單螺桿擠出機(jī)能夠包括一個或多個筒，同樣取決于處理要求。擠出通常在180至300℃的溫度范圍中進(jìn)行，但是取決于正在處理的聚合物和機(jī)器的操作條件。裝置的應(yīng)用范圍能夠從較小的復(fù)合擠出機(jī)生產(chǎn)線(螺桿直徑通常為25-170mm)直至240-420mm螺桿直徑尺寸的主要商業(yè)復(fù)合生產(chǎn)線。

在一個實(shí)施例中，可以使用有槽的進(jìn)料擠出機(jī)。在一個實(shí)施例中，擠出機(jī)可以具有從80:1至2:1的l/d比，另一實(shí)施例中，可選擇地為60:1至6:1，在另一實(shí)施例中，可選擇地為40:1至12:1，或者在還一實(shí)施例中，可選擇地為30:1至16:1。

可以使用單層或多層模具。在一個實(shí)施例中，可以使用50至200mm的單層模具，在另一個實(shí)施例中，也可選擇地使用90至160mm的單層模具，而在還一實(shí)施例中，也可選擇地使用100至140mm的單層模具。在一個實(shí)施例中，模具可以具有范圍為0.6至3mm的額定模具間隙，在另一實(shí)施例中，也可選擇地范圍為0.8至2mm，在還一實(shí)施例中，也可選擇地范圍為1至1.8mm，其中，合適模具可以由這里所述的任何實(shí)施例的任何組合來介紹。

在本發(fā)明的一類實(shí)施例中，聚合物材料可以進(jìn)行處理，以便形成流延膜。形成流延膜的方法為公知的。例如，聚合物材料可以在熔融狀態(tài)中通過平坦模具而擠出，然后冷卻，以便形成膜。作為實(shí)例，流延膜可以使用如下的中試規(guī)模商業(yè)流延膜生產(chǎn)線來制備。聚合物材料的丸粒在250℃至300℃的溫度范圍內(nèi)熔融，具體熔融溫度通常選擇為與具體聚合物的熔體粘度相匹配。在多層式流延膜的情況下，將兩種或更多種不同的熔體傳送給共同擠出適配器，該共同擠出適配器將兩個或更多熔體流組合成多層共同擠出結(jié)構(gòu)。這種分層流動通過單歧管膜擠出模具分配至所希望的寬度。模具間隙開口通常為大約0.025英寸(約600μm)。然后，將聚合物材料拉伸至最終規(guī)格。對于0.8密耳(20μm)膜，材料拉伸比通常為大約21:1?？梢允褂谜婵障浠驓獾秮韺㈦x開模具開口的熔體銷接在初冷輥上，該初冷輥維持在大約90°f(32℃)。將得到的聚合物膜收集在纏繞器上。膜厚度可以由計量監(jiān)視器(gaugemonitor)來監(jiān)測，且膜可以由修剪器來進(jìn)行邊緣修剪。需要時，可以使用一種或多種可選的處理器來對該膜進(jìn)行表面處理。這種輥冷式流延方法和裝置為本領(lǐng)域公知的。不過輥冷式流延是一個實(shí)例，也可以使用其它形式的流延。

在本發(fā)明的另一類實(shí)施例中，聚合物材料可以被處理，以便形成吹塑膜。形成吹塑膜的方法是為公知的。例如，聚合物材料可以在熔融狀態(tài)下通過環(huán)形模具而擠出，然后被吹塑和冷卻，以便形成管狀吹塑膜，然后，該管形吹塑膜能夠沿軸向切開和展開，以便形成平膜。作為實(shí)例，吹塑膜可以如下制備。將聚合物材料傳送至擠出機(jī)，例如水冷、電阻加熱和l/d比為24:1的63.5mmegan擠出機(jī)。該膜可以使用15.24cm的sano模具來制造，該sano模具有2.24mm的模具間隙以及sano雙孔非旋轉(zhuǎn)、不可調(diào)節(jié)的空氣環(huán)。膜通過模具而擠出成膜，該膜通過將空氣吹至膜的表面上而冷卻。膜從模具中抽出，通常形成筒形膜，該筒形膜被冷卻、塌縮以及可選地進(jìn)行合適的輔助處理，例如切開、處理、密封或印刷。成品膜可以卷成卷，用于以后處理，或者能夠例如供給至袋機(jī)器中，并轉(zhuǎn)變成袋或其它物品。當(dāng)然，也可以使用其它吹塑膜形成方法。

在其它實(shí)施例中，聚合物材料可以通過注射模制來進(jìn)一步處理，以便形成注射模制物品。注射模制的方法為本領(lǐng)域公知的。

在其它實(shí)施例中，聚合物材料可以通過吹塑來進(jìn)一步處理，以便形成吹塑物品。吹塑方法為本領(lǐng)域公知的。

實(shí)例

應(yīng)當(dāng)理解，盡管已經(jīng)結(jié)合本發(fā)明的具體實(shí)施例介紹了本發(fā)明，但是前面的說明是為了示例，而不是限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將清楚其它方面、優(yōu)點(diǎn)和改進(jìn)。

因此，提出以下實(shí)例，以便為本領(lǐng)域技術(shù)人員提供完整的公開和說明，而并不是限制本發(fā)明人所認(rèn)定的本發(fā)明范圍。

制造如圖1中所述的裝置，并使用樹脂(可由exxonmobilchemical，houston，tx獲得)在裝配有金屬保持器的標(biāo)準(zhǔn)zsk-70雙螺桿擠出機(jī)生產(chǎn)線上進(jìn)行測試。測試的聚合物是金屬茂基聚乙烯樹脂，它的特征是0.5dg/10min的熔融指數(shù)(astmd1238)和0.916g/cc的梯度密度。所測試的聚合物包含>1000ppm聚合物凝膠，該聚合物凝膠的尺寸為1-1500微米，大多數(shù)在100-600微米的范圍內(nèi)。

選擇擠出聚合物速率、機(jī)器rpm和處理條件，以便表示按比例縮小的商業(yè)擠出條件。

評估三(3)個處理條件：(1)通過標(biāo)準(zhǔn)的20目篩網(wǎng)裝置進(jìn)行處理，(2)通過使用100目/200目荷蘭織物/100目篩網(wǎng)復(fù)合材料的復(fù)合篩網(wǎng)進(jìn)行處理，以及(3)如圖1所示的本發(fā)明裝置的實(shí)施例。然后，這三種處理裝置各自處理的產(chǎn)品在裝備有能夠測量膜缺陷面積和計數(shù)膜缺陷尺寸的光學(xué)計數(shù)系統(tǒng)(ocs)的流延膜線上進(jìn)行測試。ocs已經(jīng)在美國專利no.7393916第12欄中介紹。

擠出速率在250-400kg/hr之間變化，以便評估速率對凝膠尺寸降低和壓力降性能的潛在影響。結(jié)果如圖3和表1中所示。

參考圖3，可以看見，該實(shí)例評估了本發(fā)明裝置(3)的實(shí)施例相對20目篩網(wǎng)(1)和多層荷蘭織物篩網(wǎng)(2)用于凝膠尺寸減小和壓力降產(chǎn)生的有效性。“200t”數(shù)據(jù)表示條件2和使用復(fù)合200目荷蘭織物篩網(wǎng)。gbt曲線表示使用本發(fā)明裝置的實(shí)施例的條件3的性能。

如前所述，條件2中使用的限制性篩網(wǎng)的壓力降的大幅增加證實(shí)了商業(yè)應(yīng)用的理論預(yù)測和重大運(yùn)行成本損失。與標(biāo)準(zhǔn)的20目篩網(wǎng)相比，條件3/gbt(本發(fā)明裝置)的壓力降只有很小的增加。

商業(yè)膜應(yīng)用通?？梢杂嫈?shù)每個ocs方法的凝膠，并且包括在200-300微米尺寸上檢測到的所有物質(zhì)。對于該評估，通過ocs測量流延膜產(chǎn)生的膜，用于凝膠計數(shù)，并比較尺寸≥300微米的凝膠計數(shù)。

表1概括了在三種條件下的性能。

表1

*200t篩網(wǎng)和gbt裝置與20目篩網(wǎng)(基準(zhǔn))相比較。

然后將擠出處理條件改變?yōu)榕cgbt本發(fā)明裝置組合的較高比能(kwh/kg)操作，從而使得凝膠計數(shù)從-15％進(jìn)一步降至-45％(凝膠≥300μ)。

為了簡明，這里只明確公開了某些范圍。不過，從任何下限的范圍可以與任何上限組合，以便列出沒有明確介紹的范圍，還有，從任何下限的范圍可以與任何其它下限組合，以便列出沒有明確介紹的范圍，同樣，從任何上限的范圍可以與任何其它上限組合，以便列出沒有明確介紹的范圍。另外，在一個范圍內(nèi)包括它的端點(diǎn)之間的每個點(diǎn)或各個值，即使沒有明確介紹。因此，每個點(diǎn)或各個值可以作為它自身的下限或上限而與任何其它點(diǎn)或各個值或任何其它下限或上限組合，以便列出沒有明確介紹的范圍。

所有優(yōu)先權(quán)文件在這里完全參引，適用于允許這種參引的所有司法管轄區(qū)，且這種公開與本發(fā)明的敘述一致。此外，本文引用的所有文件和參考文獻(xiàn)(包括測試程序、出版物、專利、期刊文章等)都完全被本文參引，適用于允許這種參引的所有司法管轄區(qū)，且這種公開與本發(fā)明的敘述一致。

盡管已經(jīng)對于多個實(shí)施例和實(shí)例介紹了本發(fā)明，但是受益于本發(fā)明的本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，能夠在不脫離這里公開的本發(fā)明范圍和精神的情況下設(shè)計其它實(shí)施例。