输送液体添加剂 技术领域 本发明涉及输送液体添加剂以及与其有关的方法和设备。 优选的实施方案涉及输 送液体着色剂至塑料材料。
背景技术 已 知 将 液 体 着 色 剂 用 于 着 色 塑 料 材 料。 通 常 地， 这是通过精确地将液体着 色剂供给至塑料成型设备如注射成型机或挤出机的预混合器实现。在欧洲专利申请 99304839.6( 公布号 0965423) 中记载了一个这样的系统的实例， 其中计量泵从垂直放置的 可拆卸储液器吸取液体着色剂并将其输送至预混合器。在 WO03/035346 中记载了另一个已 知系统的实例。
WO2008/078075 记载了又一已知系统， 其包括由液体着色剂的制造商提供的容器， 该容器运转地连接至从其可控地提取液体以供给至塑料材料中的下游储液器而配置。
液体添加剂或着色剂通常包括为了具有有利地降低在贮存时包含在分散液中的 固体的沉降速率并且由此赋予增加的产品储存 ( 贮存 ) 稳定性的高的低剪切粘度而形成的 液体分散物。在产品贮存期间任何固体沉降导致在输送容器内固体活性物 ( 着色剂和 / 或 添加剂 ) 的分层， 在不进行任何再均质化的情况下将导致在着色剂和 / 或添加剂的一致剂 量方面的问题。
不利的是， 对于良好的产品储存稳定性重要的高的低剪切粘度能够导致从常规的 包装 / 供给系统回收的产品百分比方面的大的变化并且因此需要操作者手动干预以从包 装刮下残余的产品从而一致地实现 96 重量％以上的回收。
本发明的目的是解决上述问题。
本发明的目的是改进液体添加剂从容器的回收率。
根据本发明的第一方面， 提供一种将液体添加剂输送至用于将液体添加剂输送至 塑料材料的设备的方法， 该方法包括 ：
(i) 将剪切变稀的液体添加剂供给至容器 ； 和
(ii) 在容器运转地连接至用于将液体添加剂输送至塑料材料的设备的情况下， 向 该容器施加振动运动以促进液体添加剂从该容器进入所述设备。
所述液体添加剂适当地包括载液和期望引入塑料材料的活性组分。 该活性组分可 溶于所述载液， 然而， 优选该活性组分以在所述载液中的分散物来提供。因此， 通常优选该 活性组分不溶于所述载液。
所述液体添加剂可以包括 15-99 重量％、 适当地 20-95 重量％、 优选 30-85 重 量％、 更优选 30-70 重量％、 尤其是 40-60 重量％所述载液。
所述液体添加剂可以包括 1-85 重量％、 适当地 5-80 重量％、 优选 15-70 重量％、 更优选 30-70 重量％、 尤其是 40-60 重量％所述活性组分。
在所述载液中所有分散的固体的总重量％为 1-85 重量％、 适当地 5-80 重量％、 优 选 15-70 重量％、 更优选 30-70 重量％、 尤其是 40-70 重量％固体。
可以配置活性组分以调节要被输送至其中的塑料材料的性能。 所述活性材料可以 是期望引入至塑料材料中的任何材料并且包括着色剂、 紫外线滤光材料、 氧气吸收剂、 抗菌 剂、 乙醛清除剂、 再加热添加剂、 抗氧化剂、 光稳定剂、 荧光增白剂、 加工稳定剂和阻燃剂。 着 色剂可以包括颜料或染料。
优选的乙醛清除剂是氨基苯甲酰胺。优选的再加热添加剂是氮化钛。
所述添加剂优选为着色剂。因此， 所述液体添加剂优选包括液体着色剂。着色剂 可以是颜料、 染料、 多种颜料的组合、 多种染料的组合、 多种颜料和染料的组合、 颜料和多种 染料的组合或者多种颜料和多种染料的组合。 着色剂的选择取决于塑料材料的设计者所期 望的最终颜色。颜色的科学对于本领域熟练技术人员是公知的。
着色剂是从本领域熟练技术人员公知的多种来源商购可得的。 商购可得的颜料是 本领域熟练技术人员公知的并且包括有机和无机着色剂化学品。 商购可得的染料是本领域 熟练技术人员公知的并且包括所有有机化学品。 颜料和染料的商购来源包括多国公司如巴 斯夫 (BASF)， 朗盛 (Lanxess)， 汽巴 (Ciba)， 三彩化学 (Color-Chem International)， 太阳 化学 (Sun Chemical)， 珠海天高化学有限公司。
所述载液优选液体载液。示例性液体载液包括但不限于 ： 矿物油、 C9-C22 脂肪酸 酯、 乙氧基化 C9-C22 脂肪酸酯、 乙氧基化醇和增塑剂。增塑剂例如可以是癸二酸酯类和壬二 酸酯类， 如癸二酸二丁酯， 酯类如苯甲酸甲酯， 己二酸酯类如己二酸二辛酯， 柠檬酸酯类如 柠檬酸三乙酯， 磷酸酯类如 2- 乙基己基二苯基磷酸酯， 邻苯二甲酸酯类如邻苯二甲酸二辛 酯， 和助增塑剂如氯化石蜡。
所述方法可以对于液体添加剂具有特别的用途， 所述液体添加剂包括一种或多种 具有相对大的中值粒径的活性组分， 例如具有 5μm 以上中值粒径， 大于 20μm 或者大于 100μm。如在此处所用的， d50 粒径是中值粒径， 其中 50％的体积由大于所述 d50 的颗粒组 成， 并且 50％的体积由小于所述 d50 值的颗粒组成。如在此处所用的， 所述中值粒径与 d50 粒径相同。
所述液体添加剂具有使用 Brookfield 粘度计在 2rpm 和 23℃下测量的粘度为大于 20,000cP， 大于 40,000cP， 大于 40,000cP 或者大于 80,000cP。
所述液体添加剂具有使用 Brookfield 粘度计在 20rpm 和 23℃下测量的粘度为小 于 300,000cP， 小于 200,000cP 或者小于 100,000cP。
如上所述， 所述液体添加剂适当地剪切变稀。所述添加剂具有如下所述测量的剪 切变稀指数 (STI) 为至少 1.5， 优选至少 2， 更优选至少 2.5。所述 STI 可以小于 25， 优选小 于 15， 更优选小于 10。
优选地， 从振动装置施加振动运动至储液器。所述振动装置具有运转频率为 0.1Hz-1000Hz， 优选 1Hz-500Hz， 更优选 10-200Hz。
在一些实施方案中， 可以设计所述振动装置在超声波振动频率下运转。
所述振动装置产生基于储液器 ( 其基部包括用于将液体添加剂排出储液器的排 出口 ) 的峰 - 峰位移振幅为 0.01mm-10mm， 优选 0.05mm-6mm， 更优选 0.1-3mm。
可以配置所述振动装置从而赋予储液器内的液体以剪切作用。 所述剪切作用沿任 何线性或旋转方向赋予， 后者是优选的。
振动装置的旋转轴优选基本上是垂直的。所述振动装置可以是气动或电动运转的。
所述容器优选为包括用于施加振动运动至容器的所述振动装置的容器组件的一 部分。所述容器组件优选包括容器及其支撑装置， 其中所述振动装置运转地连接至所述支 撑装置。所述支撑装置可以包括在其上安装容器的边缘的平面部分。所述平面部分包括通 过其延伸容器的排出口的开口。
优选设置固定装置以将容器安装至支撑装置和 / 或以致容器相对于振动装置平 移地和旋转地固定。因此， 优选所述容器不旋转或者要不然相对于使用中的振动装置而移 动。配置所述固定装置以与容器的手柄例如其把手部分相互配合。借助凸轮设置所述手柄 从而固定在适当的位置。 所述固定装置可以额外地或者可选择地配置从而与容器的排出口 相互配合， 例如， 使得闩或者其它锁定装置可释放的作为排出口。
所述容器组件与用于输送液体添加剂至塑料材料的设备优选一起安装在可移动 的支撑体例如手推车上， 借助可移动的支撑体可以朝向塑料加工设备例如用于熔融加工例 如挤出或注射成型塑料材料的设备运动或者远离该设备。 所述方法包括选择塑料加工设备 和移动可移动的支撑体例如手推车， 在其上从远离塑料加工设备的位置至可移动的支撑体 与塑料加工设备的位置安装所述容器组件。 所述容器具有体积为至少 1 升、 适当地至少 5 升、 优选至少 10 升、 更优选至少 15 升、 尤其是至少 20 升。体积可以为 100 升以下， 小于 35 升或者小于 30 升。所述容器包括 至少 1kg 或者至少 10kg 液体添加剂。液体添加剂的量为小于 250kg， 小于 100kg， 小于 60kg 或者小于 30kg。
所述方法可以使用重力、 真空转移或者泵装置以从容器吸取液体， 后者是优选的。 所述泵装置可以是容积泵如蠕动泵。
尽管在某些情况下如上所述的振动运动可以在排空容器期间连续地施加至容器， 但是发现可以有利的使用间歇式运转。 事实上， 如果在延长的时间内使用连续式振动， 可以 不利的影响产品的流变学。 因此， 优选所述振动运动间歇地运转。 可以施加振动运动至少 5 秒、 20 秒或 1 分钟的时间段。在施加振动运动的时间段期间可以限定至少 3 分钟、 4 分钟、 5 分钟或 6 分钟的延迟。在某些情况下， 延迟可以为 1 小时、 2 小时、 3 小时或 4 小时。当极 慢地排空容器时， 可以施加振动运动 4 次以下、 3 次以下或 2 次以下每天。
在某些情况下， 从开始排空所述容器至完成排空所述容器的时间可以为至少 2 小 时、 至少 4 小时或至少 6 小时， 该时间可以小于 12 小时或小于 10 小时。
可以使用方法从容器去除至少 96 重量％、 适当地至少 97 重量％、 优选至少 98 重 量％、 更优选至少 99 重量％液体添加剂。
方 法 包 括 将 液 体 添 加 剂 从 所 述 容 器 输 送 至 所 述 设 备 的 储 液 器， 例如在 WO2008/078075 中记载的储液器， 将该申请的内容引入以作参考。 储液器可以运转地连接至 供给泵， 设置该供给泵从而输送液体至塑料材料中因此可以在其中混合。 例如， 可以设置所 述供给泵以输送液体至塑料成型设备例如注射成型机或挤出机的预混合器阶段。
在优选的实施方案中， 所述液体添加剂用于热塑性聚合物。示例性热塑性聚合物 包括， 但不限于， 聚烯烃， 聚酯 ( 如衍生自乙二醇和对苯二甲酸的那些， 更特别地 PET， PBT 和 PETG)， 聚碳酸酯， 聚甲基丙烯酸甲酯， 聚丙烯酸烷基酯， PVC， ABS， 聚苯乙烯， 苯乙烯共聚物。 方法包括将液体添加剂供给至所述热塑性聚合物。
根据本发明的第二方面， 提供一种振动装置的用途， 振动装置用于施加振动运动 至包含剪切变稀液体添加剂的容器以促进液体添加剂从该容器进入用于将液体添加剂输 送至塑料材料的设备。
根据本发明的第三方面， 提供一种组件， 其包括用于输送液体添加剂至塑料材料 的设备与用于容纳剪切变稀液体添加剂的容器的组合， 所述组件包括用于施加振动运动至 所述容器以促进液体添加剂从该容器进入所述设备的振动装置。
所述组件优选为可移动的。所述组件优选包括可移动的支撑体， 优选地设置所述 组件在第一和第二位置之间滚动。所述组件优选包括轮或辊。
优选设置所述容器以输送液体添加剂至所述设备的储液器。 所述设备优选包括在 所述储液器的下游的用于供给液体添加剂至塑料材料的供给装置。
所述容器优选可拆卸地固定至相邻的所述设备。其可以脱离所述组件。
所述容器优选包括手柄并且优选设置所述手柄以用作用于可拆卸地固定容器于 适当的位置的所述组件的一部分。例如所述手柄， 例如其把手部分， 可以用作凸轮随动件 (cam follower) 和与作为组件的一部分的凸轮表面吻合。
所述容器包括用于排出液体添加剂至容器外的排出口， 其中所述排出口包括颈 部。所述组件优选包括用于可拆卸地咬合颈部的装置， 所述颈部用于可拆卸地将容器固定 在适当的位置。所述用于可拆卸地咬合的装置可以绕枢轴旋转的在咬合和非咬合的位置。 其包括为了延伸至在颈部限定的环形间隙而设置的装置， 其包括为了延伸至所述环形间隙 而设置的板。 优选地， 设置所述容器通过咬合其手柄与组件的部分和咬合如前所述的颈部而可 拆卸地固定在适当的位置。
所述组件包括包含液体添加剂例如液体着色剂的容器。
所述组件运转地连接至塑料成型设备。
此处记载的任何发明或实施方案的任何方面的任何特征可以与加以必要变通的 此处记载的任何其它发明或实施方案的任何方面的任何特征相组合。
参考附图借助实施例将描述本发明的具体实施方案， 其中 ：
图 1 是供给设备的代表性示意图。
图 2 是储液器组件的侧视图。
图 3 是用于支撑储液器组件的容器的支撑组件的部分截面俯视图。
图 4 是在振动和没有振动情况下一系列颜色分散物的残余重量相对于粘度指数 的图。
参考图 1， 供给设备 2 包括参考图 2 和 3 更详细地描述的主添加剂储液器组件 40， 其包括经由管 6 连接至中间储液器 8 的基本上硬的容器 4。管 6 通过干燥的断开阀 10 连接 至容器 4 和经由简单的螺丝 - 螺纹连接器 12 连接至中间储液器 8。蠕动泵 14 与用于从容 器 4 至储液器 8 泵送流体的管 6 配合。
储液器 8 包括合并朝向用于与管 6 连通的上端的开口 ( 未示出 ) 塑料袋。在其下 端， 储液器 8 包括为了输送流体至供给泵 26 而设置的排出管 24。
设置供给泵 26 以经由可以被控制以输送作为液体着色剂形式的流体至塑料材料 的管 28 输送预定量的流体至工艺流程。
参考图 2， 储液器组件 40 包括容器 4， 在其上安装和固定容器 4 的支撑组件 42 和 连接至支撑组件 42 的旋转电动振动装置 44(a Itlvibras M3/20-so2)。 设置储液器组件是 的在装置 44 运转时， 将适当的频率和振幅的振动施加至容器 4 以及因此其内容物。结果， 在容器内的液体分散物剪切变稀和增加从容器回收分散物。
进一步的细节和实施例描述如下。
设置支撑组件 42 以支撑容器 4 的重量。其包括由围绕和限定圆形开口 48 的片状 材料 ( 图 3) 制成的平面水平平台 46。倒置的容器 4 的饿圆形边缘位于其上并且由平台 46 支撑。容器 4 的锥形区域 50 通过开口 48 向下延伸以致容器的排出口 52 位于在平台 46 以 下的开口 48 的中心。
在平台 46 之下， 支撑组件包括借助工具 ( 未示出 ) 牢固地固定至平台 46 的平面 支撑板 54 以致平台 46 和支撑板 54 延伸彼此平行。支撑板 54 包括与圆形开口 48 同轴的 圆形开口 56 尽管开口 56 具有更小的直径， 支撑板 56 固定至借助 4 个独立的支架 58 承载 示于图 1 的设备的其它元件的手推车的框架 ( 未示出 )。
装置 44 借助适当的工具 ( 未示出 ) 牢固地固定至平台 46 和支撑板 54 以致在使 用时来自装置 44 的振动传递至平台和支撑板并且以及支撑在平台上的容器 4。 在使用时容器 4 牢固地固定至支撑组件 42。为此目的， 设置凸轮装置 60。装置 60 具有向下延伸、 向内弯曲的表面 62 并且与和圆形开口 48， 56 同轴的直径一致。设置弯曲表 面以由容器 4 的绕枢轴旋转手柄 66 的把手部分 64 咬合以致当位于适当的位置时部分 64 位于表面 62 的凹处 68 内。此外， 设置锁定装置 70 以咬合容器 4 的排出连接器 72。更具体 地， 锁定装置包括不锈钢制平面弯曲构件 74， 其绕枢轴旋转地安装在支撑板 54 的向上面向 面上的点 76 处以致在示于图 3 的虚线的未咬合位置和示于图 3 的实线的咬合位置之间是 可绕枢轴旋转的。安装弯曲构件 74 以致当绕枢轴旋转构件时， 其嘴 78 在使用时朝向安装 排出连接器 72 位置的开口 48， 56 的中心移动。因此， 设置构件 74 和排出连接器 72 以致在 使用时， 嘴围绕排出连接器 72 延伸和围绕嘴的构件 74 的面积在排出连接器内限定的环形 凹槽内延伸。
容器 4 可以如下固定至支撑组件 42。在示于图 3 的虚线位置的弯曲构件 74 的情 况下， 将具有位于适当位置的容器 4 倒置并且位于开口 48， 56 内的中心， 以致其边缘使得与 平台 46 面对面相接触。接着， 容器的把手 60 绕枢轴旋转并且把手部分 64 与表面 62 咬合 并且向表面 62 运动直至其位于凹处 68 内。接下来， 弯曲构件 74 绕枢轴旋转以致其嘴 78 围绕排出连接器 72 延伸并且构件 74 与限定在连接器内的环形凹槽一致。
使用时， 当装置 44 振动时， 振动传递至平台 46、 支撑板 54 和容器 44 以致它们一体 地移动。
可以将储液器组件 40 用于提供在从容器 4 回收 ( 产生 ) 剪切变稀液体分散物时 的主要改进。
一种判断剂型是否剪切变稀的简单测试是测量在两种剪切速率和在 23℃的温度 下的其粘度。如果剂型在低剪切速率下的粘度大于在高剪切速率下的粘度， 则其显示剪切 变稀流变学行为。称作 “剪切变稀指数” 的术语定义为低剪切粘度与高剪切粘度的比例， 可 以用于比较流体的剪切变稀性能。 这可以通过以下而简单的确定 ： 使用 Brookfield 粘度计 在低主轴速度 ( 例如 2rpm) 和高主轴速度 ( 例如 20rpm) 下测量剂型的粘度并且根据以下
等式确定比例 ：
实施例 1-6 示出储液器组件的运转。
实施例 1-6
将型号 RVDV-II+， 利用 #6 主轴的 Brookfield DV-II+ 程序化粘度计用于测量在 5rpm( 低剪切速率 ) 和 20rpm( 高剪切速率 ) 下各个剂型的粘度。
选 择 具 有 各 种 粘 度 和 一 定 范 围 的 剪 切 变 稀 指 数 的 购 自 ColorMatrix Corporation， USA 的 7 种液体彩色产物以说明可以使用储液器组件 40 实现的改进的产品 回收。
将相同的 27 升容器填充 18.18kg 液体彩色分散物。将两个容器分别填充各自的 分散物并且在运转和不运转振动装置 44 的情况下将容器排空和评价。
在第一系列实验中， 将蠕动泵 ( 例如图 1 的泵 14) 用于从各个容器抽吸分散物直 至不能再去除产品。然后称重容器以确定残余的分散物的量。在第二系列实验中， 除了连 续运转振动装置的情况以外， 如前所述使用泵。装置的运转频率为 50Hz 和峰 - 峰位移振幅
为 1.5mm。在不能从容器去除产品之后， 称重容器以确定残余的分散物的量。结果示于表 1。
表1
表 1 的结果绘图表示于图 4。从图可以注意到没有振动的情况下残留在容器中的 液体着色剂的残余重量高， 特别是对于高粘度指数剂型， 而当使用振动时残留持续地低。
不存在振动时残留在容器中的残余产品从 414g 至 5.555kg 显著变化， 这分别等于 97.6％至 69.5％的产品回收率。
振动时， 在所有情况中， 降低残余的产品， 范围从 173g 至 686g， 这分别等于 99.1％ 至 96.2％的产品回收率。
本发明不限于前述实施方案的细节。本发明延伸至在本说明书 ( 包括任何所付的 权利要求、 摘要和图 ) 中记载的特征的任何一个新的或者任何新的组合， 或者延伸至所公 开的任何方法或工艺的步骤的任何一个新的或者任何新的组合。