熔体断裂的减少制造技术

在不需要特别设计成缓解出口区域表面熔体断裂现象的聚合物加工助剂添加剂的情况下，通过加热聚合物经由其挤出的至少部分模头减少了熔体断裂。模头出口区域保持在高于通过模头出口孔挤出的聚合物的本体熔体温度的温度下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及当聚合物通过模头加工时用于挤出聚合物以减少挤出物变形和/或表面粗糙度的方法和装置，和使用该方法和装置生产的挤出物，特别是粒料。
技术介绍
在通过树脂成型设备经受高速时，许多树脂例如包括聚乙烯的聚合物历来易于受损而产生聚合物挤出物变形和表面粗糙度，特别是“鲨鱼皮”。这样的现象(本文称作出口区表面熔体断裂或“SMF”)看来在很多情况下，包括但不限于在用于造粒、挤片或吹膜的模头中会发生。在常规树脂成型设备例如模头型、水浸造粒机中，SMF可能是许多例如如下的下游加工问题的源头聚合物细粒的产生、粒料干燥器结垢、不良脱水的粒料、降低的粒料堆积密度、不良的堆积固体料仓流动、当在下游加工中与其它组分混合时的物理凝聚、以及不均匀有缺陷表面的成品聚合物部件。前述现象比其它问题对一些树脂的影响更大。例如，LLDPE树脂通常使用钛基、Zielger-Natta(Z/N)催化剂或第IVB族基(例如Zr或Ti)金属茂催化剂生产。已发现，金属茂催化的LLDPE(“mLLDPE”)通常在剪切应力水平约20％下经受的SMF比其Z-N-型对应物低。通常，观察到具有熔融指数小于或等于约1.0dg/min(ASTM方法D-1238，程序B)的LLDPE树脂(如果不另外规定，本文所用术语指的是Z/N和金属茂催化的树脂)对于SMF特别敏感。在减少或消除聚合物SMF现象的特定目的下，已研发了设计为聚合物加工助剂(PPA)的添加剂，并且当然常规上加入这样的添加剂。例如，US专利6,187,397建议使用氟化弹性体作为加工助剂“以常规比例…通常为约500ppm”。例如，还参见，US专利6,552,129；6,017,991；和5,089,200。已证明PPA对于二级制造商，例如薄膜加工者而言多少有用。但是，当在常规造粒机中将初始聚合物加工成粒料时，初级聚合物制造商，即聚合物加工者并未认识到添加剂引起的SMF的抑制同样有利于PPA的减少。引入PPA增加了产品的制造成本并且在最终产品中可能是不可接受的。此外，添加剂方法在工业高流量加工条件下在针对SMF现象方面效率低，特别是对于mLLDPE树脂而言。已经将模头毛细管或模头出口孔的微量粗糙度、模头毛细管材料的选择和毛细管几何形状假定为SMF的原因。这些影响效应称作“微量粗糙度效应”并且可解释公开文献中报道的一些变化和不一致的结果。尽管对于具有大量缺陷的那些模头而言可通过例如将模孔或毛细管抛光来获得少量改进，但所述改进基本上不能改善或消除SMF。US专利6,474,969 B1公开了与水浸造粒机结合使用的模头和模头组件。模头具有由专利权人描述为来自模头出口孔的上游(即远端)的线圈加热元件(参见附图说明图1)，根据该专利，其减少或消除了模头内的聚合物凝固。本专利技术人已令人惊奇地发现，加热出口表面附近或出口表面处(即最接近)的模头孔壁减少或消除了通过成型设备挤出的聚合物内的出口区域表面熔体断裂。专利技术概述本专利技术涉及一种当材料通过成型孔口加工时用于挤出材料以减少挤出物变形和/或来自出口区域表面熔体断裂的表面粗糙度(通称为“SMF”)的方法和装置。在一个实施方案中，该材料为聚合物且成型孔口为模头。在一个实施方案中，该方法包括加热出口表面附近或出口表面处的模口壁以减少或消除通过模头挤出的聚合物内的出口区域表面熔体断裂。在另一个实施方案中，该装置包括模头，其中将出口处或出口附近的至少部分模口毛细管壁加热。在又一个实施方案中，本专利技术涉及一种不需要使用聚合物加工助剂添加剂以促进减轻出口区域表面熔体断裂现象的方法。在仍然又一个实施方案中，相对于经过模头的本体聚合物性能而言，聚合物材料的较低粘度层通过使用加热器局部加热模头壁和直接与该壁接触的聚合物层产生。在优选的实施方案中，在模头材料与加热器之间和/或在模口与将聚合物挤出到冷却介质之间设置绝缘材料。在还一个实施方案中，提供一种设备以将常规模头装置改型以便达到本专利技术的目的。此外，一个实施方案包括通过根据本专利技术的装置和方法生产的聚合物挤出物，特别是粒料。因此，本专利技术的一个目的是提供一种减少或消除树脂挤出物内的SMF的方法和装置。另一个目的是提供一种能提供不具有可见SMF的粒料的方法和装置。参考以下详细描述、优选的实施方案、实施例和附图，这些目的和其它目的、特征和优点将变得显而易见。附图简述图1说明表示根据本专利技术的加热器的位置的本专利技术的实施方案。图2说明表示根据本专利技术的加热器和绝缘体的位置的本专利技术的实施方案。图3说明具有加热器和绝缘体的本专利技术的另一个实施方案。图4说明具有加热器、绝缘体和热电偶用空腔的本专利技术的另一个实施方案。图5说明特别适合作为改型部件的直接加热口模圈，其为本专利技术的一个方面。图6说明具有水箱的现有技术的造粒机。图7说明根据本专利技术改进的造粒机的实施方案。图8说明图7中所用嵌件的实施方案，其包括加热器和绝缘部件。图9说明特别适合作为改型部件的直接加热口模圈的另一个实施方案，其为本专利技术的一个方面。图10说明根据本专利技术的改型部件。详细描述本专利技术涉及一种用于减少或消除材料内与模头有关的表面熔体断裂(本文通称为SMF)的装置和方法，其通过在材料穿过的设备的出口孔口处或附近提供一种加热从所述孔口排出的所述材料的至少一个表面层的装置而完成。在一个实施方案中，将表面层材料加热至高于接近所述出口孔口的所述材料的出口本体熔融温度的温度。如本文所使用的，术语“本体温度(bulk temperatufe)”意思是指在流体的特定横截面处测定的温度，条件是将该横截面处的流体收集在杯子中并使其充分混合。如本文所用的杯温是在树脂成型出口(例如，模头出口、注射喷嘴等等)处测定的本体温度。杯温的这种定义与Whittington’sDistionary of Plastics(1993)的第三版一致。在一个实施方案中，材料为聚合物且孔口为模头。根据本专利技术的实施方案，在不使用聚合物加工助剂添加剂的情况下，通过加热聚合物经由其挤出的模头的至少一部分而降低了出口区域表面熔体断裂。在一个优选的实施方案中，该模头的加热部分在来自模头的聚合物的出口点附近或出口点处，即接近模头出口开口处。在一个实施方案中，在模头出口与冷却介质之间提供绝缘材料的薄层，如下面所详细描述的。在一个优选的实施方案中，在出口表面附近或出口表面处将模口壁的有限长度加热至高于挤出产品本体熔融温度的温度，即杯温。在另一个优选的实施方案中，将模头的至少一部分加热至高于被挤出的树脂的挤出本体熔融温度约30℃的温度，优选高于挤出产品本体熔融温度约30-170℃的温度。在又一个实施方案中，通过加热在与模头毛细管壁接触的聚合物层中引起流变改性。在所述改性的实例中，聚合物材料的较低粘度层(相对于通过模头的本体聚合物特性)通过使用加热器局部加热(或过度加热)模头壁和聚合物层直接与壁接触而产生。如下面所进一步描述的，在一个实施方案中，模头壁材料可由加热器本身限定，就好像在具有钻通它的通道的筒形加热器内一样；或在另一个实施方案中，加热器可置于限定挤出通道的模头壁材料的后面和附近。在一个优选的实施方案中，在与壁-层聚合物接触时，聚合物料流的本体温度由于很短的停留时间而相对未改变。在另一个优选的实施方案中，加热区仅需要在接近开口的模头的总长度的一部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于聚合物树脂造粒的方法，该方法包括通过包括至少一个具有模头出口孔的模头毛细管的挤出模头组件将聚合物树脂熔体挤出，其中将至少部分所述模头毛细管加热以使模头出口部分的温度高于聚合物树脂熔体的温度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：TR维里尔，CG高戈斯，B钱，DB托德，
申请(专利权)人：埃克森美孚化学专利公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]