用于转变结晶或半结晶聚合物的方法和设备技术

本发明专利技术涉及用于转变具有熔点和固化温度的热塑性材料的方法和设备，该方法在于将热塑性材料加热到高于熔点的温度，因此在成形设备中，通过将其中的热塑性材料的温度从至少接近于熔点的温度，降低到固化温度以下的温度，而转变该受热的材料。该方法的特征在于在热塑性材料通过成形设备的通道之前和／或期间，使其承受在与热塑性材料接触的正极和与热塑性材料接触的负极或接地极之间的静电场。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的目的是加工热塑性材料，更特别的是包含至少一种具有熔点、结晶温度和玻璃化转变温度的结晶或半结晶聚合物或共聚物的材料的方法。聚合物加工，特别是固体或中空型材的挤出，在现有技术中是公知的。常规的设备如真空罐、挤出模头等，适于粘度不会出现突然变化的热塑性塑料，如聚乙烯、聚氯乙烯等。由于非常低粘度的相非常快速地被凝胶相跟随，换言之从太为液体而不能引入到成形夹具中的材料到太刚性而不能成形的材料有非常快速的转变，已知设备不能和结晶或半结晶聚合物如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)一起使用。另一方面，成形心轴杆的抽出，例如在管挤出的情况下，得到不能由挤出机螺杆的推力补偿的较大摩擦。本专利技术的目的是一种方法，它使得可以，尤其是，挤出结晶或半结晶聚合物，更特别是聚对苯二甲酸乙二醇酯，但同样地一种方法，它使得可以更容易地挤出热塑性材料如聚乙烯、聚丙烯、PVC、聚碳酸酯等。根据本专利技术的方法特别适于加工结晶或半结晶聚合物，优选具有在结晶温度以下的固体晶体，有利的是在结晶温度以下的基本仅是固体晶体的聚合物或聚合物混合物。特别地，该结晶聚合物或共聚物包含小于40wt％非结晶或半结晶聚合物或具有在结晶温度以下的液晶。更特别地，结晶或半结晶聚合物包含小于20wt％液晶聚合物和/或小于20wt％聚烯烃，特别是没有或基本没有液晶聚合物和聚烯烃(例如小于10wt％液晶聚合物和小于10wt％聚烯烃)。液晶聚合物是在低于结晶温度但高于硬化点的温度下呈现液晶的热致聚合物。根据本专利技术的方法是用于加工具有熔点和固化温度的热塑性材料的方法，-其中将热塑性材料加热到高于熔点的温度，和-其中在成形设备中，通过将其中热塑性材料的温度从至少接近于熔点的温度，降低到固化温度以下的温度，而加工该受热的材料，该方法的特征在于在热塑性材料通过成形设备之前和/或期间，使其承受在正极和负极或接地极之间的静电场，该电极或该电极和接地极与热塑性材料接触。有利的是，如果热塑性材料在成形设备中通过之前和/或期间，使其承受在与热塑性材料接触的正极和负极之间的至少800,000V/m，优选至少1,000,000V/m，更优选5,000,000-20,000,000V/m的静电场。在热塑性材料区域上电场的施加时间可以，例如从几分之一秒变化到几秒，或甚至几分钟。此施加时间可例如为0.5-45秒。有利的是，如果热塑性材料在成形设备中通过之前和/或期间，其在与热塑性材料接触的正极和负极或接地极之间移动，该场基本垂直于在正极和负极或接地极之间热塑性材料的流动。优选在正极和负极或接地极之间的热塑性材料中产生电致伸缩和/或相反的压电效应。有利的是如果在从大于或接近于熔点的材料温度，低到相应于材料固态的温度，在将热塑性材料成形的同时，使其承受基本径向的电场。根据一个优选的实施方案，根据本专利技术的方法是包括加工热塑性材料的方法，该热塑性材料包含至少一种具有熔点、低于熔点的结晶温度、和玻璃化转变温度的结晶或半结晶聚合物或共聚物，该聚合物或共聚物优选基本仅具有结晶温度以下的固体晶体，-其中将材料加热到高于结晶或半结晶聚合物或共聚物熔点的温度，和-其中在成形设备中，通过将其中材料的温度从高于结晶温度的温度，降低到低于结晶或半结晶聚合物或共聚物玻璃化转变温度的温度，而加工该受热的材料。所述方法具有的特征是至少在关于高于玻璃化转变温度的温度，和优选关于高于结晶温度的温度(有利的是至少关于高于玻璃化转变温度的温度范围，和优选关于高于结晶温度的温度范围)，使材料承受静电场。根据所述方法的一个实际实施方案，至少在将温度从高于结晶温度的温度，降低到在玻璃化转变温度和结晶温度之间的温度的同时，使材料承受电场。特别施加电场以产生电致伸缩效应和/或相反的压电效应。电致伸缩效应特别在接近于结晶聚合物或共聚物的结晶温度的温度下产生，然而相反的压电效应在接近于玻璃化转变温度的温度下产生。这些效应使得聚合物可以更容易地流动和在接触面上滑动，显著地在与材料接触的电极表面上滑动。在实施方案的一个优选形式下，至少在将温度从高于结晶温度的温度，降低到在结晶温度和玻璃化转变温度之间的温度的同时，使材料承受静电场。观察到除对于摩擦的较小阻力以外，这样改进了产物的机械性能或特性。例如，在一定的温度范围内使材料承受静电场，该温度范围从高于结晶温度的温度，降低到至少低于结晶温度20℃的温度，有利的是至少低于结晶温度50℃的温度，和优选至少低于结晶温度100℃的温度。根据一个实际实施方案，至少在关于接近于熔点的温度，使材料承受静电场。这样是有利的原因在于观察到在通过模头的恒定材料生产量下，在其中施加电场的情况下强制材料通过模头所需的压力更小，例如相对于不施加电场时需要的压力至少减半。根据一个特别实际的实施方案，至少在关于接近于熔点的温度，以及关于在高于结晶温度的第一温度和一个第二温度之间延伸的温度范围，该第二温度位于结晶温度和玻璃化转变温度之间，优选在关于从接近于(特别是高于)熔点的温度，到低于结晶温度，特别是接近于玻璃化转变温度的温度延伸的温度范围，使材料承受静电场。根据包含在一个实施方案中的特征，电场强度至少为800,000V/m，有利的是至少1,000,000V/m，更优选至少2,000,000V/m，例如2,000,000V/m-20,000,000V/m，更特别地5,000,000V/m-20,000,000V/m，显著的是5,000,000V/m，8,000,000V/m和10,000,000V/m。在根据本专利技术的方法中，有利的是使材料承受径向和/或纵向和/或横向电场，但优选径向或在通过材料厚度的方向上，更特别地在基本垂直于其中材料在模头或成形设备中流动方向的方向上。根据一个实施方案，以绝热或基本绝热的方式在成形设备中将材料变成熔体。根据一个实际的实施方案，加工包含至少一种添加剂的材料以增加介电特性，即介电常数或电容率。这例如包括向材料中加入足够量的添加剂以将结晶或半结晶聚合物或共聚物的介电常数或电容率提高至少10％。合适添加剂的例子是钛基化合物如钛酸钡、二氧化钛(TiO2)等。根据本专利技术的方法特别适当地适于加工可能被污染的或包含添加剂或填料的PET，例如衍生自PET预成型品或瓶子制造废料的PET。根据本专利技术方法的一种详细情况，成形设备是在挤出机上的成形夹具或模具。也可以将电场施加到模头上，更特别地在挤出模头上。模头或成形设备有利地含有设计成用于形成挤出物或挤出制品的内部形状的心轴杆和设计成用于形成挤出物或挤出制品外部形状或轮廓的壁。将此心轴杆有利地相对模头或成形夹具固定或基本固定。因此有利地在心轴杆和设计成用于形成挤出物或挤出制品外部形状的壁之间产生径向电场，心轴杆有利地构成负极或接地极，然而壁有利地构成正极。本专利技术方法的成形设备有利地是模具和/或挤出机的成形夹具，例如与生产型材、管子等的模头操作性相关联的成形夹具。成形设备也可以是模具和/或模头，或注射流道或模具的流道，例如以降低注射压力和/或增加模具中的型腔数目。本专利技术的另一个目的是从由根据本专利技术方法获得的结晶或半结晶聚合物或共聚物(被污染的或别的方式)制备的产物。有利的是如果从可能被污染的或包含添加剂或填料的PET制备产物。观察到通过诱导轴向静电场，特别是相对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加工具有熔点和固化温度的热塑性材料的方法，－其中将热塑性材料加热到高于熔点的温度，和－其中在成形设备中，通过将其中热塑性材料的温度从至少接近于熔点的温度，降低到固化温度以下的温度，而加工该受热的材料，该方法的特征在于在热塑性 材料通过成形设备之前和／或期间，使其承受在与热塑性材料接触的正极和与热塑性材料接触的负极或接地极之间的静电场。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J苏里尔，
申请(专利权)人：国际智慧系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：BE[比利时]