在压力容器中用加压气体使聚合物材料饱和的方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了在压力容器中用加压气体使聚合物材料饱和的方法和系统。用于使热塑性聚合物材料饱和的方法，包括使聚合物材料连续地通过加压压力容器。为此，该方法包括，在保持压力容器内的压力的同时，用一串允许聚合物材料连续通过压力容器的动态密封件来密封压力容器。

Method and system for saturating polymer material with pressurized gas in a pressure vessel

The present invention provides methods and systems for saturating polymer material with pressurized gas in a pressure vessel. A method for saturating thermoplastic polymer material, including by continuously pressing a polymeric material through a pressurized pressure vessel. To do so, the method includes maintaining a pressure vessel with a series of dynamic seals allowing the polymer material to pass through the pressure vessel continuously while maintaining the pressure in the pressure vessel.

【技术实现步骤摘要】
在压力容器中用加压气体使聚合物材料饱和的方法和系统对相关申请的交叉引用本申请要求2015年8月31日提交的美国临时专利申请第62/212,251号的权益，其全部内容通过引用的方式结合于此。
通常，通过将塑料放在高压气体环境中(在压力容器内)一定量的时间，使得塑料可吸收一些气体，来实现塑料的饱和。这里公开的系统和方法允许通过在压力容器的每端放置一串(aseriesof，一系列)动态密封件(dynamicseals)来使塑料连续饱和，该塑料可以是，例如，聚合物或聚合物材料。塑料聚合物材料经由密封件系统进入压力容器，并经由密封件系统离开气体饱和的压力容器。
技术介绍
固态微孔处理是一种众所周知的技术，其包括二阶段批处理。在第一阶段中(吸收)，在压力容器中用高压惰性气体(例如CO2)使固体聚合物饱和，直到在聚合物基质中达到预期气体浓度水平为止。一旦从压力容器去除气体-聚合物混合物，使其进入周围环境(解吸)，便产生过饱和样品，其由于过量的气体扩散到聚合物中的原因而在热力学上是不稳定的。在第二阶段中(发泡)，在接近气体-聚合物混合物的玻璃态转变温度(Tg)的温度下，在热水浴或一些其他加热介质(其非限制性实例包括热空气、蒸汽、红外辐射等)中加热气体-聚合物混合物，以引起微孔气泡成核和生长。聚合物卷的饱和需要在多层聚合物之间放置一个插入层，以允许气体均匀地进入聚合物的表面。此层的增加是一个额外的处理步骤，插入层的去除是又一处理步骤。压力容器的重复打开和关闭会浪费大量的高压气体，还会在塑料处理中产生中断。从压力容器去除的卷开始立即失去气体。气体首先从卷的外部扩散到大气中，最后扩散到卷的内部。因此，可能难以在卷中实现一致的发泡行为，特别是在快速失去气体的聚合物中。美国专利第5,158,986号披露了一种使挤出的热塑性材料从气体饱和室经由辊子的时控系统通向发泡室的方法。在气体饱和室和发泡室之间配置动态密封件，以允许热塑性板通过，同时保持每个室的环境条件。然而，到目前为止，没有一种工程解决方案来制造可在实践本专利中所参考的技术所需的压力下操作的动态密封件。
技术实现思路
在一个方面中，根据本公开的说明性实施例涉及一种在压力容器中用加压气体使聚合物材料饱和的方法。该方法包括：使固体聚合物材料连续通过压力室的入口处的第一组层叠式密封件(cascadingseals，级联式密封件；串联式密封件)；将通过压力容器的固体聚合物材料暴露于加压惰性气体，以形成饱和固体聚合物材料；并使饱和固体聚合物材料连续通过压力室的出口处的第二组层叠式密封件。在另一方面中，根据本公开的说明性实施例涉及一种用气体使固体聚合物材料饱和的系统。该系统包括限定内部并具有与内部流体耦接的入口和出口的压力容器。压力容器进一步包括与内部流体耦接以对内部供应加压气体的泵、流体地密封入口的第一组层叠式密封件，和流体地密封出口的第二组层叠式密封件。附图说明在图中：图1是一串动态密封件的示意图，该动态密封件可包含在根据本公开的一个实施例的图2的聚合物饱和系统中。图2是根据本公开的一个实施例的聚合物饱和系统的示意图。具体实施方式图2是示出了包含层叠式密封件20A、20B的聚合物饱和系统10的示意图。聚合物或聚合物材料12在用箭头14示出的一端(从图的左侧)进入系统10，更具体地，进入压力容器22的内部24，并在用箭头16示出的另一端(到图的右侧)作为饱和聚合物材料12B离开。可用压力调节系统18保持系统10的每段中的压力。通过非限制性实例，此压力调节系统18可以是对该系统增加高压气体(同时排出多余气体压力)的外部气体源，或是对系统10的一段或多段加压和减压的主动泵系统。图1示出了一串动态密封件20A(层叠式密封件)和作为压力容器22的内部24内的总压力的一部分的每个密封件20A上的压力差的示意图。聚合物材料12进入这串动态密封件20A(从图的左侧，如箭头14所示)，然后离开动态密封件，以进入压力容器22的内部24。压力P1、P2、P3和P4分别是P环境和Pmax之间的总压力差的一部分，并通过压力调节系统18(图2)分别保持在其所需压力P1、P2、P3和P4，在一个非限制性实例中，压力调节系统18可以是泵或其他高压气体源的外部系统。例如，在包含500psig(磅/平方英寸)的压力容器22中，每个密封件20A可能用来保持100psig的压力差。P1将等于100psig，P2将等于200psig，P3将等于300psig，P4将等于400psig，而Pmax将等于500psig。在其他实施例中，包含在这串动态密封件20A中的密封件20A的总数量可能大于或小于5。另外，每个密封件20A上的压力差可能不相等。例如，为了减小逸入环境中的气体的量，可能希望将P1保持在较低水平，例如5psig，并将P2保持在更高的水平，例如50psig。所需密封件20A的总数量也可由每个密封件20A上可允许的最大压力差决定。在出口端上可使用类似系统的密封件20B(图2)。用于连续处理聚合物材料12(其非限制性实例可包括聚合物板、棒、纤维，或任何连续热塑性部件)的方法包括：使用压力容器22，其在每端具有层叠式密封件20A、20B以在压力容器22的内部24内保持基本压力，同时聚合物材料12通过压力容器22的内部24。允许塑料进入高压环境的层叠式密封件20A、20B，包括一串动态密封件20A、20B，每个动态密封件在一压力差下操作，该压力差仅是压力容器22的内部24中的总压力(Pmax)的一部分。可在一卷塑料聚合物材料12之后或在挤出机之后串联地放置饱和系统10，由此，如根据图2中的示意图所示，用饱和系统10占据塑料聚合物材料。还可在任何塑料聚合物材料处理设备或机器之前放置饱和系统10，通过非限制性实例，上述任何塑料聚合物材料处理设备或机器包括烤箱、热成型器和材料卷绕机(uptakemachine，提升机)，其可用来处理或储存饱和的聚合物材料12B。到尚未描述的程度，可根据需要彼此组合地使用各个实施例的不同特征和结构。一个特征可能并未在所有实施例中示出并不意味着将解释为其不可以，而是为了描述简洁。因此，可根据需要混合并匹配不同实施例的各种特征，以形成新的实施例，不管该新的实施例是否已经明确地描述。虽然已经结合本公开的某些具体实施例具体描述了本公开，但是应理解，这是通过说明且非限制性地来进行的描述。在不背离在所附权利要求中定义的本公开的实质的前提下，在以上公开和附图的范围内，合理的变化和修改是可能的。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在压力容器中用加压气体使聚合物材料饱和的方法，所述方法包括：使固体聚合物材料连续通过所述压力容器的入口处的第一组层叠式密封件；将通过所述压力容器的所述固体聚合物材料暴露于加压惰性气体，以形成饱和固体聚合物材料；以及使所述饱和固体聚合物材料连续通过所述压力容器的出口处的第二组层叠式密封件。

【技术特征摘要】
2015.08.31 US 62/212,2511.一种在压力容器中用加压气体使聚合物材料饱和的方法，所述方法包括：使固体聚合物材料连续通过所述压力容器的入口处的第一组层叠式密封件；将通过所述压力容器的所述固体聚合物材料暴露于加压惰性气体，以形成饱和固体聚合物材料；以及使所述饱和固体聚合物材料连续通过所述压力容器的出口处的第二组层叠式密封件。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述固体聚合物材料包括板、棒和纤维中的至少一种。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述固体聚合物材料包括板。4.根据权利要求1所述的方法，其中，使所述固体聚合物材料通过所述第一组层叠式密封件包括：连续增加所述第一组层叠式密封件中的每个密封件处的压力。5.根据权利要求4所述的方法，其中，使所述固体聚合物材料通过所述第二组层叠式密封件包括：连续减小所述第二组层叠式密封件中的每个密封件处的压力。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一组层叠式密封件和第二组层叠式密封件中的至少一组中的每个密封件上的压力差是相等的。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一组层叠式密封件和第二组层叠式密封件中的至少一组中的每个密封件上的压力差是不相等的。8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述加压惰性气体是二氧化碳。9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述加压惰性气体是500psig。10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述固体聚合物材料进行以下处理中的至少一种：当所述固体聚合物材料进入所述入口时从一卷供应所述固体聚合物材料，或者，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·瓦戈纳，
申请(专利权)人：达特容器公司，
类型：发明
国别省市：美国,US