聚合物材料制造技术

一种用于将液体制剂注入到熔融聚合物中的注射器14，其包括具有固定在挤出机19的壁内的区域44、46的导管117。导管117包括环形轴环120，其具有面向上的环形表面122，该环形表面被布置成抵靠套筒螺母124的一部分。导管117被布置在端口125内，该端口包括螺纹壁126。套筒螺母124包括圆柱形主体146，该圆柱形主体具有面朝内的圆柱形壁，该圆柱形壁被布置成在其自身与导管117的外壁147之间限定圆柱形气隙148。套筒螺母的区域150螺纹接合在挤出机的壁126中。在使用中将冷却压缩空气沿箭头170的方向引入到组件中，并且流过组件以对其进行冷却。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】聚合物材料本专利技术涉及聚合物材料，并且具体地(但不排他地)涉及一种用于将流体(例如包括一种或多种着色剂的液体制剂)注入熔融聚合物材料中的组件和方法。图1示出了用于在高压下将液体制剂注入熔融聚合物中的注射设备。该设备包括储器2，该储器在环境温度和压力下容纳液体制剂并且被布置成充满第一螺杆泵(progressingcavitypump，pcp)4的进料泵体3。第一螺杆泵4由马达6驱动并且被布置成将液体制剂准确地计量到第一螺杆泵下游的第二螺杆泵8中，由马达10驱动并且被布置成将液体制剂的压力增加到200巴或更高。压力传感器12位于第一螺杆泵4和第二螺杆泵8之间的流动管线中。邻近第二螺杆泵8的出口设置第二压力传感器13，该第二压力传感器被布置成监测离开第二螺杆泵8的流体的压力。泵8的下游是注射器14，该注射器由致动器15控制并且被布置成控制液体制剂经由导管17和出口21进入加压熔融聚合物流18的通道，所述加压熔融聚合物流存在于设置在出口21下游的挤出机19内。导管17以螺纹方式接合在挤出机的壁中。该挤出机包括用于监测聚合物流的压力的相关压力传感器20。在使用中，该设备受到控制，使得第一螺杆泵用作计量泵。它被驱动以准确地并且根据挤出机19中聚合物的实时通过量递送连续的液体制剂流，从而在将聚合物挤出成产品(例如片材产品、型材产品和纺织长丝)之前，将包括相关添加剂的液体制剂准确地递送到聚合物中。挤出机内的加压熔融聚合物流内的压力将显著大于第一螺杆泵4所能递送的压力。因此，当设备开始运行时，关闭注射器14，从而将设备与加压熔融聚合物流隔离。操作第一螺杆泵4以相对于第二螺杆泵8的入口22计量液体制剂，其中第一泵4和第二泵8之间的压力由压力传感器12监测。允许压力传感器12处的压力升高，直到达到预设压力。该预设压力相对较低，并且被选择成与泵4的优选排出压力能力相匹配。典型地为2-3巴。一旦达到预设压力，第二螺杆泵8由马达10驱动以将液体制剂从压力传感器12/入口22输送出，同时保持由压力传感器12测量的预设压力。使用比例-积分-微分((P.I.D.)环路控制连续调节马达10的速度，以尽可能准确地保持传感器12处的预设压力，因为发现保持第一泵4的恒定且主动控制的排出压力优化了泵4的计量精度。当泵8将液体制剂从泵4输送出时，在封闭的注射器14内产生压力。压力由第二压力传感器13监测。注射器14保持关闭，直到传感器13处的压力等于或略高于挤出机19中的熔融聚合物流的压力。熔融聚合物的压力可以通过另一个压力传感器20来评估。可替代地，对于给定的一组聚合物加工条件，聚合物的压力可以是已知的，然后编程到注射设备中。一旦传感器13处的液体制剂的压力达到合适的水平(即等于或高于熔融聚合物流的压力)，操作致动器15以打开注射器14，从而允许液体制剂流入熔融聚合物流中。因此，传感器13处的液体制剂的压力将立即与注射位置处的挤出机19中的熔融聚合物流的压力相等。在此期间，泵8的转速将根据需要进行调节以保持传感器12处的预设压力。参考图2，注射器14可包括在一端邻近出口21的外螺纹区域23，并且在其另一端被布置成经由联接壳体26连接至上游导管25(图1)，使得液体制剂可从导管25进入注射器。注射器包括细长导管27，其中可滑动地布置有具有尖端29的细长阀销28。尖端被布置成在出口21内延伸，因此它能够从导管27排出所有液体制剂。销28可操作地连接至适配器30和气缸31，该气缸可操作以使销28朝向和远离出口21移动，以关闭/打开出口并控制液体制剂从注射器的排出。尽管图1和2中所述的设备对于许多类型的液体制剂都工作良好，但是已经发现，当使用某些液体制剂(例如包括特定的媒介物和/或染料或颜料)时，注射器14可能被阻塞。另外，发现当液体制剂以相对低的稀释比(LDR)被注入到熔融聚合物材料中时，更可能发生注射器14的阻塞。完全阻塞(或部分阻塞)的注射器可能是非常有问题的，并且必须被清洁。这通常需要将其与挤出机断开连接并进行清洁。然而，在断开连接之前，必须降低流经挤出机的聚合物的压力，并且必须停止挤出机下游的过程(例如，与纺丝或片材形成相关的过程)。然后，在清洁后，可以重新连接注射器，增加挤出机中的聚合物压力，并且重新启动挤出机下游的过程。清洁期间的停机时间可以是1-2小时，这意味着可能会损失大量的产品，例如纤维或片材。假定在例如纺丝中，一个挤出机可以喂入六到十二个纺丝头，那么损失的产品可能是显著的。本专利技术的优选实施方式的目的是解决上述问题。根据本专利技术的第一方面，提供了一种组件，其包含：(i)用于熔融聚合物的容纳装置；(ii)用于将流体制剂注入到容纳在容纳装置中的熔融聚合物中的设备，其中，所述设备相对于容纳装置固定；(iii)其中，所述设备包括用于将流体制剂注入到容纳在容纳装置中的熔融聚合物中的注射装置；(iv)其中，所述注射装置包括导管和冷却流体通道，所述导管被布置成将流体制剂递送到容纳装置中的熔融聚合物中，所述冷却流体通道与导管相关联(例如布置在导管周围)，所述冷却流体通道被布置成容纳冷却流体，所述冷却流体被布置成在使用中冷却导管和/或存在于导管中的流体制剂。冷却流体适当地被布置成消除导管和/或存在于导管中的流体制剂的温度的潜在有害升高。所述容纳装置优选包括壁(A)，所述壁适当地限定了用于容纳熔融聚合物的区域。所述设备优选相对于壁(A)固定，更优选地直接固定到壁(A)上。所述注射装置的所述导管优选在壁(A)内延伸。所述导管优选从壁(A)的第一侧延伸到壁(A)的第二侧，其中，所述第一侧是外壁，所述外壁适当地被设置成不接触在使用中可容纳在容纳装置中的聚合物，并且所述第二侧限定了例如通道的容积，在使用中聚合物置于其中和/或在其中流动。因此，壁(A)的所述第二侧在使用中适当地接触聚合物。所述容纳装置优选是熔融加工设备的一部分。这种设备可以用于将熔融聚合物形成为预定形状，例如通过挤出或其他模制。所述容纳装置可以是挤出机的一部分或与挤出机相关联，所述用于注射的设备可以将流体制剂注入到所述容纳装置中。它可以是挤出机通道或机筒；它可以是混合器，其中熔融聚合物可以被布置以在使用中与流体制剂混合。混合器可以是任何动态或静态混合器，优选为中空式传送混合器(cavitytransfermixer)。所述容纳装置可以是注射成型机、压缩成型机、挤出吹塑机或其他聚合物成型设备的一部分。所述用于注射的设备可以与挤出机、喷嘴内合适的端口，成型模具、成型机射出罐、成型机输送阀、注射成型工具、压缩成型工具、机器挤出机、压缩成型机或泵(例如齿轮泵)相关联。所述导管优选包括开口，通过该开口可以将流体制剂注入到容纳装置中的熔融聚合物中，其中，优选地，所述开口具有口，该口直接通向所述容纳装置中的区域，熔融聚合物在其中流动和/或在使用中定位。因此，所述导管中的所述开口优选与壁(A)的第二侧对齐。所述导管中的所述开口优选具有至少2mm(例如至少3mm)的直径。该直径可以小于8mm，例如小于5mm。前述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种组件，该组件包括：/n(i)用于熔融聚合物的容纳装置；/n(ii)用于将流体制剂注入到容纳在所述容纳装置中的熔融聚合物中的设备，其中，所述设备相对于所述容纳装置固定；/n(iii)其中，所述设备包括用于将流体制剂注入到容纳在所述容纳装置中的熔融聚合物中的注射装置；/n(iv)其中，所述注射装置包括导管和冷却流体通道，所述导管被布置成将流体制剂递送到所述容纳装置中的熔融聚合物中，所述冷却流体通道与所述导管相关联，所述冷却流体通道被布置成容纳冷却流体，所述冷却流体被布置成在使用中冷却所述导管和/或存在于所述导管中的流体制剂。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180308 GB 1803718.41.一种组件，该组件包括：
(i)用于熔融聚合物的容纳装置；
(ii)用于将流体制剂注入到容纳在所述容纳装置中的熔融聚合物中的设备，其中，所述设备相对于所述容纳装置固定；
(iii)其中，所述设备包括用于将流体制剂注入到容纳在所述容纳装置中的熔融聚合物中的注射装置；
(iv)其中，所述注射装置包括导管和冷却流体通道，所述导管被布置成将流体制剂递送到所述容纳装置中的熔融聚合物中，所述冷却流体通道与所述导管相关联，所述冷却流体通道被布置成容纳冷却流体，所述冷却流体被布置成在使用中冷却所述导管和/或存在于所述导管中的流体制剂。


2.根据权利要求1所述的组件，其中，所述容纳装置包括壁(A)，所述壁限定了用于容纳熔融聚合物的区域，其中，所述注射装置的所述导管在壁(A)内延伸，其中，所述容纳装置是熔融加工设备(例如挤出机)的一部分。


3.根据权利要求1或2所述的组件，其中，所述导管从壁(A)的第一侧延伸到壁(A)的第二侧，其中，所述第二侧限定了在使用中聚合物置于其中和/或在其中流动的通道，所述导管包括开口，在使用中通过该开口将流体制剂注入到所述容纳装置中的熔融聚合物中，其中，所述开口具有口，该口直接通向所述容纳装置中的区域，熔融聚合物在其中流动和/或在使用中定位。


4.根据权利要求3所述的组件，其中，所述导管中的所述开口与壁(A)的所述第二侧对齐，并且所述开口在其最窄点处的横截面积优选地在12mm2至200mm2的范围内。


5.根据权利要求3或4所述的组件，其中，所述导管包括外表面，该外表面位于所述导管的末端，并且其中，所述开口延伸穿过所述外表面，在使用中经由该开口将流体制剂注入到熔融聚合物中，其中，所述外表面的至少一部分与壁(A)的第二侧邻接。


6.根据权利要求2-5中任意一项所述的组件，其中，在所述导管的外表面与由壁(A)的第二侧面限定的直接周围区域之间基本上没有限定台阶。


7.根据前述权利要求中任意一项所述的组件，其中，在所述导管的包括所述外表面的一端，所述导管限定了第一圆柱形区域，所述第一圆柱形区域接合壁(A)中的相应开口，所述壁限定了所述容纳装置的用于容纳熔融聚合物的区域；
其中，所述导管的包括所述外表面的一端位于限定在所述壁(A)中的相应插座上，其中，所述插座包括与壁(A)的第二侧邻接的开口和/或通向所述通道的开口，在使用中聚合物在该通道中流动；
其中，在包括所述外表面的所述导管的所述端部处，所述导管包括所述第一圆柱形区域以及在其上游的第二圆柱形区域，其中，台阶被布置在所述第一圆柱形区域与所述第二圆柱形区域之间。


8.根据权利要求7所述的组件，其中，所述第一圆柱形区域和所述第二圆柱形区域位于所述壁(A)中限定的所述插座的壁上。


9.根据前述权利要求中任意一项所述的组件，其中，所述导管被布置成不直接拧入所述容纳装置的壁(A)中，其中，壁(A)限定了所述容纳装置的用于容纳熔融聚合物的区域。


10.根据前述权利要求中任意一项所述的组件，其中，所述容纳装置包括壁(A)，该壁包括第一侧和第二侧，其中所述第二侧限定了通道，在使用中聚合物置于其中和/或在其中流动，其中，所述冷却流体通道至少部分地被布置在壁(A)内，并且在壁(A)的第一侧与第二侧之间延伸，其中，所述冷却流体通道从与壁(A)的所述第一侧间隔开的第一位置延伸到在壁(A)内的第二位置。


11.根据前述权利要求中任意一项所述的组件，其中，所述冷却流体通道的一个壁W1至少部分由所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：布莱恩·琼斯，大卫·怀特黑德，伊恩·坎贝尔，大卫·洛夫图斯，安德鲁·奥弗伦，
申请(专利权)人：彩色矩阵控股公司，
类型：发明
国别省市：美国;US