用于将聚合物制品成形的改进方法 要求优先权
本申请要求美国临时申请 61/036,692(Walia 等的 2008 年 3 月 14 日提交的 “用于 将聚合物制品成形的方法 (PROCESS FOR SHAPING POLYMERIC ARTICLES)” ) 的申请日的权 益， 该美国临时申请的全部内容通过引用结合在此。
发明领域 本发明涉及成形的热塑性制品及其制备方法， 并且在一个具体方面中， 涉及在成 形之前在压机上复合的模塑聚烯烃制品。
发明背景
在塑料共混物领域中， 仍需要用于复合塑料材料的改进方法。 例如， 需要减少用于 制备制件的加工步骤的数量。 在热塑性聚烯烃领域中， 例如， 仍然有吸引力的是具有降低对 预制复合步骤的依赖性的有效材料体系， 特别是使原料经受热历史的材料体系， 需要用于 加工的能耗的材料体系， 或者两者。 特别是， 有吸引力的是改进方法提供具有与通常依赖于
预制复合步骤的目前方法类似的稠度 (consistency) 和质量的制件。这样的改进方法可以 具有包括以下各项中一个或多个的优点 ： 迅速改变共混材料的组成的能力、 通过消除至少 一个复步骤而降低塑料的热降解的能力、 减少废物的能力或减少总加工成本的能力。一种 特别有吸引力的 “在压机上 (at-press)” 复合的方法公开于美国专利申请 11/736,342 和 11/821,706 中， 该美国专利申请是为了各种目的而特意通过引用结合的。在这样的 “在压 机上” 复合中， 可以避免在高温将各个聚合物成分预复合在一起的步骤， 特别是避免将一种 或多种烯烃彼此预复合或者将一种或多种烯烃与弹性体材料如热塑性聚烯烃一起复合的 步骤。
在压机上复合的努力中遭遇到的一个可能的难点是一些材料由于粒度、 密度、 弹 性、 导电性或其它性能的差别而分离的趋向所带来的结果。一种或多种所述材料还可能形 成聚集。如果一种或多种所述材料干扰定量给料机构， 例如干扰控制将材料进料至料斗或 混合器中的阀门， 则可能必然地出现另一个可能的困难来源。尽管近来在本领域中看到了 进步， 但是仍需要另外的改进方法来避免这些考虑因素中的一个或多个。
在 本 领 域 中 解 决 所 述 工 艺 的 文 献 的 实 例 包 括 公 布 的 美 国 申 请 3,797,707 ； 4,286,883 ； 6,111,306 ； 5,559,099 ； 6,951,900 ；和 6,403,691 ；欧 洲 专 利 958118 B1 ； WO1997021528 A1 ； Troxel， T.G.， “用 于 高 度 分 离 材 料 的 机 筒 混 机 的 模 型 化 和 放 大 (Modeling and scale-up of tumble blenders for highly segregating materials)” ， AIChE Spring National Meeting， Conference Proceedings ， Orlando ， FL ， United States， 2006 年 4 月 23-27 ； McGlinchey， D. 等， “在气动输送管线中的粒子分离 (Particle segregation in pneumatic conveying lines)” ， IMechE Conference Transactions， 2000 ； 和 Tang， P.， 等， “用 于 使 分 离 最 小 化 的 方 法 ： 综 述 (Methods for Minimizing Segregation ： A Review)” ， Particulate Science and Technology， 第 22 卷， 第 4 期， 2004， 第 321-337 页 ； 它们全部是为了各种目的而通过引用结合的。发明概述
在一个方面中， 本发明涉及一种用于制备成形制品的方法， 所述方法包括以下步 骤： 将多种不同的粒状成分 ( 例如， 包含第一聚烯烃的第一材料、 包含粒状填料和第二聚烯 烃的混合物的第二材料、 包含弹性体的第三材料， 或其它材料 ) 干混， 以形成基本上均匀的 粒子共混物 ； 通过使所述粒子共混物流过具有内插件 (insert) 的排出装置， 将所述粒子共 混物再混合并且基本上防止所述粒子共混物的分离， 其中在所述内插件内部的流的特征在 于质量流 (mass flow)， 而在所述内插件外部的流的特征在于质量流 ； 将经再混合的粒子共 混物引入到部件成形机的螺杆和机筒组件中 ； 在所述螺杆和机筒组件中熔融共混所述粒状 成分以形成熔体共混物 ； 和在所述部件成形机中将所述熔体共混物成形以形成所述成形制 品。有利地， 该方法在干混步骤和将经再混合的粒子共混物引入到部件成形机的螺杆和机 筒组件中的步骤之间没有熔融共混多种不同的粒状成分的步骤。 成形制品典型地具有大于 约 1g 的质量。
预期的是， 该方法可以具有以下特征中的一个或多个 ： 多种不同的粒状成分包括 包含第一聚烯烃的材料 ( 例如， 第一材料 ) ； 多种不同的粒状成分包括包含粒状填料和第二 聚烯烃的混合物的材料 ( 例如， 第二材料 ) ； 多种不同的粒状成分包括包含弹性体的材料 ( 例如第三材料 ) ； 所述弹性体是熔融温度或玻璃化转变温度高于约 40℃的热塑性物质 ； 所 述材料中的至少一种 ( 例如， 第一、 第二或第三材料中的至少一种 ) 还包括 ： i) 用于减少基 本上相同的粒子的聚集的添加剂， ii) 用于减少材料沿着混合器壁的积累、 用于减少粒子的 固有分离或用于两者的抗静电化合物， 或 iii) ： i) 和 ii) 两者 ； 所述材料中的至少一种 ( 例 如， 第一、 第二或第三材料中的至少一种 ) 包括吸湿性的抗静电化合物 ； 所述材料中的至少 一种 ( 例如， 第一、 第二或第三材料中的至少一种 ) 包括选自甘油一酸酯、 乙氧基化脂肪酸 胺和二乙醇酰胺中的抗静电化合物 ； 基于含抗静电剂的材料的总重量， 抗静电化合物的浓 度低于约 5％ ； 该方法在干混步骤之前还包括预复合第一材料、 第二材料和第三材料中的 至多两种的步骤 ； 排出装置 ( 例如， 混合器排出装置或部件成形机料斗 ) 包括外部结构体， 所述外部结构体具有与垂线形成第一角度的向内且向下倾斜内表面， 并且所述内插件包括 内部结构体， 所述内部结构体是在所述外部结构体内被支撑的， 并且具有与垂线形成第二 角度的向内且向下倾斜外表面， 所述第二角度小于第一角度 ； 所述外部结构体的所述向内 且向下倾斜外表面延伸至第一开口， 所述第一开口大体上位于所述外部结构体的底部， 用 于排出第一部分的粒子共混物 ( 例如， 含有分离的相同粒子的粒子共混物 )， 并且所述内部 结构体的所述向内且向下倾斜外表面延伸至第二开口， 所述第二开口大体上位于所述内部 结构体的底部， 用于排出第二部分的粒子共混物 ( 例如， 含有分离的相同粒子的粒子共混 物)； 在穿过排出装置的水平面， 在外部结构体的内表面和内部结构体的外表面之间形成 第一平均垂直质量通量 F1， 并且在内部结构体的内表面之间形成第二平均垂直质量通量 F2， 其中 F1 与 F2 的比率为约 0.1 至约 10 ； 在外部结构体的环状向内且向下倾斜外表面与所 述水平面之间的第一角度大于约 60 度 ； 所述内插件包括多个翅片， 所述多个翅片连接至内 部结构体的内表面， 用于限定第二质量流， 所述第二质量流包括在内插件内具有不同质量 通量的至少 2 个区域， 其中所述质量通量是在相同的水平面上测量的 ； 所述内插件还包括 被构造成允许中心的质量流量通过其中的中心结构体， 所述中心结构体在内插件内纵向向 下延伸， 并且具有大体上恒定的横截面 ； 排出装置 ( 例如， 混合器排出装置 ) 的向内且向下倾斜内表面、 内插件的向内且向下倾斜外表面或两者是具有截头圆锥体式封闭环状结构体 的圆锥体、 具有收敛壁的多面体或者两者的组合 ； 该方法还包括控制滑动闸门的步骤， 所述 滑动闸门具有阀门内插件， 所述阀门内插件用于防止在向混合器进料的步骤之前所述材料 中的一种或多种 ( 例如第一、 第二和第三材料中的一种或多种 ) 积累在滑动闸门中 ； 所述阀 门内插件是楔形的或曲线形的 ； 该方法还包括将均匀的粒子共混物从混合器输送至部件成 形机的步骤 ； 所述混合器是重力混合器， 所述部件成形机是注射模塑机 ； 该方法还包括使 均匀的粒子共混物通过静态混合器的步骤 ； 所述均匀的粒子共混物包括 ： 包含第一热塑性 物质的第一材料和包含粒状填料和第二热塑性物质的混合物的第二材料 ； 第一热塑性物质 包含弹性体、 聚烯烃或两者 ； 第二热塑性物质包含弹性体、 聚烯烃或两者 ； 基于均匀的粒子 共混物的总重量， 第一材料以约 30 至约 90 重量份的浓度存在 ； 基于均匀的粒子共混物的总 重量， 第二材料以约 10 至约 50 重量份的浓度存在 ； 基于均匀的粒子共混物的总重量， 均匀 的粒子共混物具有大于约 3 重量％的总弹性体浓度 ； 基于均匀的粒子共混物的总重量， 均 匀的粒子共混物具有大于约 30 重量％的总聚烯烃 ( 例如， 聚丙烯 ) 浓度 ； 该方法还包括从 至少一个供给源各自向混合器分开供给以下材料的步骤 ： i) 约 30 至约 90 重量份的第一材 料， 所述第一材料包含第一聚烯烃 ； ii) 至多约 50 重量份的第二材料， 所述第二材料包含粒 状填料、 第二聚烯烃和抗静电剂的混合物， 所述抗静电剂具有甘油单硬脂酸酯、 乙氧基化脂 肪酸胺、 二乙醇酰胺或它们的任何组合 ； 和 iii) 约 3 至约 40 重量份的第三材料， 所述第三 材料包含弹性体 ； 所述内插件被外部结构体同轴地支撑 ； 所述混合器是集中式混合器， 并 且该方法包括将均匀的粒子共混物输送至多个部件成形机中的步骤 ； 所述输送步骤包括通 过大体上封闭的管输送均匀的粒子共混物， 所述管在所述排出装置的接收区域具有出口， 其中在出口的粒子共混物的平均流动方向与向下垂直方向之间的角度小于约 30° ； 或所述 输送步骤包括在排出装置的接收区域使均匀的粒子共混物通过分配器， 其中分配器改变均 匀的粒子共混物的平均速度、 速度的标准偏差。
在另一个方面中， 本发明涉及一种用于制备成形制品的系统， 所述系统包括 ： 与单 独的第一、 第二和第三材料源连通的混合器 ； 与混合器连通的排出装置 ( 例如， 混合器排出 装置、 或部件成形机料斗 )， 其中排出装置包括外部结构体， 所述外部结构体具有与垂线形 成第一角度的向内且向下倾斜内表面， 并且排出装置包括内插件， 所述内插件具有内部结 构体， 所述内部结构体是在所述外部结构体内被支撑的， 并且具有与垂线形成第二角度的 向内且向下倾斜外表面， 所述第二角度小于第一角度 ； 和与所述排出装置连通的部件成形 机； 其中所述混合器被构造成用于将第一、 第二和第三材料共混， 以形成大体上均匀的粒子 共混物， 并且所述内插件被构造成用于通过基本上 (substantially) 限定在所述排出装置 中的质量流而再合并 ( 例如再混合 ) 从均匀的粒子共混物分离的相同粒子。
可预期的是， 该系统可以具有以下特征中的一个或任意组合 ： 以下材料的独立源 ： i) 包含第一聚烯烃的第一材料 ； ii) 包含粒状填料、 第二聚烯烃和抗静电剂的混合物的第 二材料， 所述抗静电剂具有甘油单硬脂酸酯、 乙氧基化脂肪酸胺、 二乙醇酰胺或它们的任何 组合 ； 和 iii) 包含弹性体的第三材料 ； 至少一个滑动闸门组件， 其被构造成用于对混合器 所接收的第一、 第二和第三材料中的一种或多种进行定量给料， 其中至少一个滑动闸门组 件包括具有阀门内插件的阀门， 所述阀门内插件被构造成基本上防止流过滑动闸门组件的 第一、 第二和第三材料中的至少一种的堵塞 ； 所述混合器包括外圆锥体， 所述外圆锥体具有与垂线形成第一角度的截头圆锥体式封闭环状向内且向下倾斜内表面， 所述混合器被构造 成用于共混第一、 第二和第三材料以形成大体上均匀的粒子共混物 ； 所述内插件被构造成 用于通过基本上限定排出装置中的质量流而将从均匀的粒子共混物分离的相同粒子的再 合并 ； 或所述内插件还包括多个翅片， 所述多个翅片连接至内部结构体的内部， 以在水平面 上， 产生在外部结构体的内表面与内部结构体的外表面之间的第一垂直质量通量， 以及在 翅片和内部结构体的内表面之间的多个不同的第二垂直质量通量。
附图简述
图 1A 显示本发明的一个方面的工艺步骤的一个示例性流程图。
图 1B 显示本发明的一个方面的系统的一个示例性流程图。
图 2A-2B 分别显示处于关闭位置和打开位置的示例性滑动闸门组件的透视图。
图 3 显示现有技术实施方案的一个示例性横截面。
图 4 显示本发明的另一个方面的一个示例性横截面。
图 5 显示本发明的另一个方面的一个示例性横截面。
图 6A、 6B 和 6C 显示本发明的另一个方面的一个横截面。
图 7 显示一个示例性分配器。
图 8 显示一个示例性料斗， 所述料斗中包含有多种粒状成分。
图 9 显示一个示例性料斗， 所述料斗中包含有多种粒状成分。
图 10 显示一个示例性料斗， 所述料斗包含有带静电荷的粒子。
发明详述
对于如图 1A 和 1B 中所示的一个具体实施方案， 本发明提供了一种用于制备成形 制品的方法， 所述成形制品特别是由聚合物化合物制成的制品。方法 2 可以包括各自进料 的步骤 4。 进料步骤 4 典型地包括将聚合物化合物的成分从它们各自的相应供给源 11、 11’ 、 11” 进料至混合器 20 或混合器料斗。如本文中使用的， “成分” 是指一种或多种成分或材 料。 本文中使用的参照成分的实例包括但不限于第一材料、 第二材料和第三材料， 但是可预 期其它或更少的材料的使用。因此， 第一、 第二或第三的使用目的是区别材料， 并且不意在 限制本发明的范围。
通常， 本文中的方法预见的是， 聚合物化合物包括来自至少 2 个供给源的成分， 所 述供给源是例如， 聚合物成分源和第二聚合物成分源或填料或增强材料源。一种特别优选 的方法是使用至少 3 个供给源， 例如， 第一聚合物 ( 例如， 第二热塑性物质 ) 源、 第二聚合物 ( 例如， 第二热塑性物质 ) 源， 和填料或增强材料 ( 例如， 滑石母炼胶 ) 源。在一个特别优选 的实施方案中， 从三个源供给所述成分， 所述源用于以下各项材料中的每一项 ： 包含第一聚 烯烃的第一材料 ； 包含粒状填料、 热塑性物质 ( 例如， 第二聚烯烃 ) 和任选的抗静电剂 ( 如 甘油单硬脂酸酯、 乙氧基化脂肪酸胺、 二乙醇酰胺， 或它们的任何组合 ) 的第二材料 ； 以及 包含弹性体 ( 例如， 热塑性聚烯烃 ) 的第三材料。
该方法可以包括如图 1A 中所示的控制至少一个滑动闸门组件的步骤 6。图 2A 和 2B 分别显示处于关闭位置和打开位置的示例性滑动闸门组件 28。在一个方面中， 滑动闸门 组件 28 可以位于至少一个用于对至少一种成分 ( 例如， 第一、 第二和第三材料中的至少一 种 ) 进行定量给料的混合进料器下。滑动闸门组件 28 可以包括滑动闸门 22 和阀门内插 件 24。阀门内插件 24 可以是楔形的、 曲线形的或另外被构造成用于防止第一、 第二和第三材料中的一种或多种在被混合器接收之前积累 ( 例如， 积聚、 阻塞、 楔形挤入 (wedging) 或 其它方式 ) 在滑动闸门组件 28( 例如， 当滑动闸门 28 在关闭位置 ( 图 2A) 和打开位置 ( 图 2B) 之间移动时 ) 中。
参考图 1A 和 1B， 预期的是， 该方法包括干混步骤 8， 在该步骤中， 将第一、 第二和第 三材料的各个粒子 ( 例如， 粒料 ) 在混合器 20 中混合， 以形成基本上均匀的粒子共混物， 优 选在不熔融材料的情况下混合 ( 例如， 最高干混温度低于第一、 第二和第三材料中的至少 一种， 优选其全部的最高熔融温度或玻璃化转变温度 )。在干混步骤 8 之后， 该方法还可以 包括例如通过混合器排出装置 19 排出均匀的粒子干混物 ( 即， 均匀的粒子共混物 ) 的步骤 10。优选地， 不将均匀的粒子共混物熔融共混， 直至将其在部件成形机 15 的螺杆和机筒中 加热 ( 例如， 在压机共混 )。 应理解， 在一个实施方案中， 粒子共混物可以包含三种材料中的 仅仅两种， 一种材料可以包含聚合物， 而另一种材料可以包含填料或增强材料 ( 例如， 滑石 母炼胶、 玻璃纤维浓缩物或两者 )。 应理解， 在另一个实施方案中， 共混物可以包含一种或多 种其它成分如着色剂， 由成形部件的研磨得到的再研磨料 (regrind) 或如本文中所述的其 它材料。还应理解的是， 共混步骤可以是间歇方法、 连续方法或其它方法， 或它们的任何组 合。类似地， 进料 ( 例如， 定量给料 ) 步骤可以是间歇方法、 连续方法或其它方法， 和它们的 任何组合。 例如， 如图 3 中所示， 使用典型的混合器 30， 其具有没有内插件的排出装置 32( 例 如， 混合器排出装置 19、 成形机料斗 5 或其它装置 )。在不受理论束缚的情况下， 据认为使 用图 3 的设备和可能具有或可能不具有类似的尺寸、 形状、 密度、 弹性或其它性质的各种材 料 ( 例如， 粗制物、 非粗制物或其它的 ) 或它们的任何组合的典型共混 ( 例如， 重力混合、 机 械混合或其它混合， 或它们的任何组合 ) 可以导致多种内部流量或通量。通过从混合器排 出材料共混物， 这些内部流量或通量可能导致材料共混物中的各种材料的一些分离。作为 一个实例， 排出装置 32 具有特征为 “漏斗状 (funnel)” 类型流的质量流， 因此在水平横截面 的粒子的流量或垂直质量通量 ( 即， 每单位面积的局部流量 ) 随着离排出装置内表面 34 的 距离而变化。 “漏斗状” 类型流趋向于防止各种材料的再合并， 趋向于导致各种材料的分离， 或者两者。因此， 如由外部 31 所示， 漏斗状类型流趋向于使第一粒子 ( 例如， 粗粒子 ) 朝内 表面 34 聚集， 从而限定第一流量， 并且第二粒子 ( 例如， 细粒 ) 趋向于朝中心部分 33 聚集， 从而限定第二流量， 第一流量通常小于第二流量。沿着水平面 50， 粒子共混物在外部 31 附 近以第一垂直质量通量 36 流动， 并且以第二垂直质量通量 38 朝中心部分 33 流动， 第一垂 直质量通量 36 通常小于第二垂直质量通量 38。可预期的是， 部分 31 的聚集的第一粒子可 以包括 “死 (dead)” 流或非流动区域， 这可能进一步促进相同粒子或其它粒子的分离。所得 到的漏斗状流典型地将相同的粒子从来自共混步骤的通常均匀的 ( 例如， 均相的 ) 粒子共 混物中分离， 从而形成不均匀的 ( 例如， 非均相的 ) 粒子共混物。例如， 在具有漏斗状流的 一个实施方案中， 应理解， 一种材料 ( 例如， 细小材料 ) 通常排出更快或首先排出， 因而最初 排出的材料具有较高浓度的细小材料。之后， 排出的是具有较低浓度的这种材料 ( 例如， 细 小材料 ) 和较高浓度的另一种材料 ( 例如， 粗大材料 ) 的混合物。因此， 可以理解， 漏斗状 类型流典型地导致具有不同组成的粒子共混物和 / 或具有不同组成的部件。
优选地， 该方法还包括再合并 ( 例如， 再混合 ) 来自均匀的粒子共混物 ( 例如， 干 混物 ) 的已离析的 ( 例如， 已分离的 ) 的相同粒子的步骤。再合并步骤是通过在排出装置
44( 例如， 混合器排出装置 (discharge)、 成形机料斗或其它装置 ) 中安置内插件 39 而实现 的。在一个方面中， 内插件 39 适宜地被构造成用于通过限定流过排出装置 44 的至少一种 质量流来显著降低各种不同的粒子的径向分离 ( 例如， 边到边 )。在 “质量 (mass)” 类型流 中， 典型地不存在 “死” 流或非流动区域。由此， 应理解， 内插件可以被构造成基本上保持均 匀的粒子共混物穿过排出装置 ( 即， 防止或显著降低分离 12)， 被构造成通过在排出装置内 强加质量流来允许可能分离的相同粒子的有效再合并 ( 例如， 再混合 )， 或两者。
如图 4-5 中所示， 使用具有内插件 39 的排出装置 44( 例如， 混合器排出装置、 成形 机料斗、 或其它装置 )， 所述内插件比如在美国专利 3,797,707(Jenike 等， 于 1974 年 3 月 19 日授权 ) 和 4,286,883(Johanson， 于 1981 年 9 月 1 日授权 ) 中论述的内插件， 该美国专利 为了各种目的而通过引用结合在此。在不受理论束缚的情况下， 据认为内插件 44 的内表面 48 和外表面 47 显著降低或消除在没有内插件的类似排出装置中由排出步骤 ( 例如， 混合 器排出步骤或从部件成形机料斗排出至部件成形机的螺杆和机筒组件的步骤 ) 引起的 “漏 斗状” 流。此外， 据认为内插件显著降低或消除粒子的分离 ( 例如， 粗粒子与细粒的分离 )。 内插件可以导致均匀的粒料共混物流， 这种流的特征在于 “质量” 类型流。例如， 在内插件 内部和在内插件外部的流可以特征在于质量流。 对于如图 4-5 中所示的具体实施方案， 还预期的是， 排出装置 44 可以包括具有封 闭周边 ( 例如， 环状或其它形状 ) 的外部结构体 41， 其中向内且向下倾斜内表面 43 与垂线 形成第一角度 46。内插件 39 可以包括内部结构体 49， 其在外部结构体 41 内部被支撑 ( 例 如， 同轴地支撑 ) 并且具有封闭周边 ( 例如， 环状或其它形状 )， 其中向内且向下倾斜内表 面 48 和外表面 47 与垂线形成第二角度 45。 优选地， 内部结构体的第二角度小于第一角度。 例如， 在一个实施方案中， 在外部结构体的环状向内且向下倾斜外表面和垂线之间的第一 角度可以小于约 30 度 ( 即， 在外表面和水平面之间的角度可以大于约 60 度 )。应理解， 外 部结构体、 内部结构体或它们两者的倾斜表面通常可以形成圆锥体 ( 例如， 截头圆锥体 )、 收敛多面体 ( 例如， 四面体、 金字塔或其它 ) 或其它的形状。
更具体而言， 如在一个具体实例中所看到的， 图 4 显示了排出装置 44( 例如， 连接 至混合器 20)， 其具有第一开口 35， 第一开口 35 通常与内插件 39 的第二开口 37 共平面。 在该实例中， 外部垂直质量通量 40 通常类似于内部垂直质量通量 42( 例如， 外部质量流量 通常类似于内部质量流量 )， 如图 4 中沿着水平面 50 所示。在排出装置中的流 ( 例如， 内 插件的内部和外部 ) 具有 “质量” 类型流的特征。在另一个具体实例中， 图 5 显示了排出装 置 44’ ， 其具有第二开口 37， 第二开口 37 通常与第一开口 35 不共平面使得第二开口 37 移 位 (displace) 在第一开口 35 的平面下面。应理解， 第二开口 37 因此贯穿第一开口 35。在 该实例中， 开口的尺寸 ( 例如， 半径 ) 和内插件与排出装置的角度 ( 即， 第一和第二角度 ) 与图 4 中相同。第二开口 37 相对于第一开口 35 的定位产生外部垂直质量通量 40， 该外部 垂直质量通量 40 通常小于内部垂直质量通量 42( 例如， 外部质量流量通常小于内部质量流 量 )， 如图 5 中沿着水平面 50 所示。
如上述实例中所示， 在给定的水平面， 在内插件外部 ( 即， 在外部结构体的内表面 和内部结构体的外表面之间 ) 的平均垂直质量通量流量 F1 可以与内插件内部 ( 即， 在内 部结构体的内表面之间 ) 的平均垂直质量通量流量 F2 相同或不同。典型地， F1/F2 的比率 为约 0.1 至约 10， 更典型为约 0.2 至约 5， 并且最典型为约 0.25 至约 4( 例如， 约 0.4 至约
2.5)。然而， 可以使用更高和更低的通量比率。如上所示， F1/F2 的比率可以是约 1( 例如， 约 0.8 至约 1.25)。
第一开口的横截面积 A1 为内部结构体的外表面 47 和外部结构体的内表面 43 之 间的在第一开口 35 处的面积。第二开口的横截面积 A2 为被内部结构体的内表面 48 限定 的在第二开口 37 处的面积。应理解， 通过第一开口和通过第二开口的相对流量将随着面积 A1 和 A2 而变化。例如， 通过第一开口的流量与通过第二开口的流量的比率将随着比率 A1/ A2 增加而增加。典型地， A1/A2 的比率为约 0.1 至约 10， 更典型为约 0.2 至约 5， 最典型为 约 0.4 至约 2.5。然而， 可以使用更高和更低的 A1/A2 比率。比率 A1/A2 可以是约 1( 例如， 约 0.8 至约 1.25)。
相对于图 6A、 6B 和 6C， 本发明的另一个实施方案显示为安置具有改进的内插件 60 的排出装置 44” ( 例如， 混合器排出装置， 成形机料斗或其它装置 )。与上述内插件类似的 是， 改进的内插件 60 可以包括封闭的周边， 该封闭的周边具有向内且向下倾斜内表面 63 和 外表面 65。应理解， 改进的内插件 60 可以被排出装置 44” 的内表面 64 支撑 ( 例如， 同轴支 撑 )， 可以与排出装置 44” 的内表面 64 连接或采用其它方式。图 6A 示例了排出装置 44” ， 其是混合器 20’ 或料斗的一部分。改进的内插件还可以包括一个或多个翅片 66， 中心结构 体 67 或两者的组合。翅片 46 可以连接至改进的内插件 60 的内表面 63， 连接至中心结构体 67( 当包含中心结构体 67 时 )， 或这两种情况的组合。中心结构体 67 通常可以是纵向 ( 例 如， 垂直 ) 延伸的结构体。在一个方面中， 中心结构体 67 可以包括恒定的剖面， 但这不是必 需的。 在另一个方面中， 中心结构体 67 可以是允许粒子流在其中通过的空心结构体 ( 例如， 在如图 6B 所示的一个具体实施方案中， 由垂直质量通量 52 显示的 )， 但这不是必需的。在 如图 6B 中所示的一个具体实施方案中， 中心结构体 67 是具有与其连接的翅片 46 的空心结 构体。
翅片 66 可以优选地包括平滑的表面， 但这不是必需的。 翅片 66 可以包括大体平坦 的表面， 大体弯曲的表面， 扭曲的或其它形状或它们的任何组合。翅片 66 可以类似地相隔 或不相隔。翅片可以具有类似的长度、 宽度、 半径或其它性质或它们可以是不同的。由此， 翅片 66 可以被设计成产生各种垂直质量通量或局部质量流量 ( 例如， 在如图 6B 所示的一 个具体实施方案中， 由不同的质量流量或垂直质量通量 53、 54、 55 和 56 表示 )。应理解， 外 部垂直质量流量或垂直质量通量 ( 例如， 在如图 6B 所示的一个具体实施方案中， 由质量流 量或垂直质量通量 51 表示 ) 可以形成在外部结构体 60 的内表面 64 与改进的内插件 60 的 外表面 65 之间。还应理解的是， 在图 6B 中所示的垂线质量通量 ( 例如， 垂直质量通量 51、 52、 53、 54、 55 和 56) 还显示在图 6C 中， 图 6C 显示了具有改进的内插件 60 的排出装置 44” 的横截面。图 6C 示例了当材料在外部结构体的内表面 64 与改进的内插件 60 的外表面 65 之间， 在改进的内插件 60 的内表面 63 与中心结构体 67 的外表面 69 之间， 以及在中心结构 体 67 的内表面 68 之间移动时共混的材料的各个质量通量 61。
在一个方面中， 改进的内插件 60 可以被构造成通过限定穿过如本文中所述的排 出装置 44” ( 例如， 混合器排出装置、 成形机料斗或其它装置 ) 的至少一种质量类型流来显 著降低各种不同的粒子的径向分离 ( 例如边至边 )。在另一个方面中， 应理解， 改进的内插 件可以被构造成通过限定穿过排出装置 44” 的一种或垂直的多种质量通量、 一种或多种质 量流量或两者来显著降低各种不同的粒子的轴向分离 ( 例如上至下 )。 例如， 在导致共混物分离 ( 如可以由漏斗状类型流、 静电、 涡流类型流等所引起 ) 的方法中， 可以适宜的是具有 多个通量以降低组成随时间的变化。当成分的浓度变化导致一种或多种性质变化时， 这可 以是特别有吸引力的。由此， 通过提供如图 6B 和 6C 中所示的多个垂直质量通量， 可以实现 粒子的再合并 ( 例如再混合 )， 从而降低在不同时间制造的成形部件的性质和 / 或相同的粒 状成分的性质在轴向上的变化。
如图 1A 和 1B 中所示， 该方法还包括将均匀的粒子共混物进料至排出装置如料斗 5( 优选包括内插件或改进的内插件 ) 并且进料至部件成形机 15( 例如， 通过将粒子共混物 引入到部件成形机的螺杆和机筒组件 ) 的进料步骤 14、 在成形机中将粒子共混物成形以形 成成形制品 17( 例如， 通过成形工具如模具、 模头或其它工具 ) 的成形步骤 16， 或两者的组 合。
从混合器排出的步骤和进料至部件成形机的步骤可以通过相同设备或步骤 ( 例 如， 混合器排出装置和部件成形机的料斗整合在一起或是相同的部件 ) 或通过如本文中所 述的不同设备或步骤 ( 例如， 混合器排出装置和部件成形机料斗没有整合在一起或是不同 的部件 ) 而实现。该方法可以在本文中所述的一个或多个步骤之间包括输送步骤 18， 输送 步骤 18 包括输送第一材料、 第二材料、 第三材料中的至少一种或它们的任何组合 ( 例如， 从 至少一个材料供给源至混合器， 从混合器排出装置至料斗， 或其它方式 )。
本发明还包括部件成形机 15， 其可以被构造成用于接收含有不同材料的固体聚合 物粒子的共混物。部件成形机的一个或多个特性的实例包括但不限于， 使用热能、 机械能 或两者来熔化聚合物 ； 提供剪切能或其它方式以混合 ( 例如， 均化 ) 不同的材料 ； 将熔融的 聚合物成形为成形制品或其它方式 ； 或它们的任何组合。部件成形机的实例可以包括但不 限于， 注射模塑机、 吹塑机、 片材或膜挤出机、 型材挤出机或其它机器。另外， 部件成形机可 以与另一个部件成形机连接， 以使用多种材料制备部件 ( 例如共注射模塑、 共挤出机， 或其 它， 或它们的任何组合 )。
典型地， 部件成形机可以用于制备塑料部件， 其可以包括螺杆和机筒组件。 螺杆和 机筒组件可以包括一个或多个下列特性 ： 长度 / 直径比大于约 15 ∶ 1， 可以对螺杆和机筒 组件中的第一、 第二和第三材料施加的背压为至少约 100psi， 可在螺杆和机筒组件中使用 的螺杆速度为约 25 至约 250rpm， 温度为约 180 至约 270℃， 或它们的任何组合。优选的方 法在螺杆和机筒组件中使用在均匀的粒料共混物中的至少一种， 更优选全部的聚合物材料 ( 例如， 第一、 第二和第三材料 ) 均处于熔融状态的温度。
如 美 国 专 利 申 请 11/736,342(Jones 等， 2007 年 4 月 17 日 提 交 ) 和 11/821,706(Wevers 等， 2007 年 6 月 25 日提交 )( 它们特意通过引用结合在此 ) 中所述， 螺 杆和机筒组件中的螺杆可以适合于提供分散和分布式混合。例如， 它可以包括多个流入通 道和流出通道、 包括至少一个用于提供分散式混合的底切 (undercut) 的混合刮板 (mixing flight)、 至少一个用于提供分布式混合的旁通通道， 或其它用于分散式混合和分布式混合 的通常已知的手段。还应理解的是， 螺杆可以适合与上述手段组合以用于提供分散式和分 布式混合。
由部件成形机制备的成形部件可以具有任何尺寸或形状。优选地， 成形部件的质 量大于 1g， 优选大于 3g， 最优选大于 10g。成形部件优选不是粒料， 或者其它意图在另外的 螺杆和机筒组件中熔融处理的部件。将粒子共混物从材料供给源输送 13 至混合器的步骤， 将粒子共混物从混合器输 送 13 至部件成形机的步骤或其它步骤 ( 在存在时 ) 将在适合的输送距离上进行。此外， 输 送距离可以典型地小于约 100 米， 但是可以更大， 更典型地小于约 50 米， 最典型地小于约 10 米。在本发明的一个实施方案中， 输送距离应当优选小于 8 米， 更优选小于 5 米， 最优选地 小于 3 米。
将粒子共混物从混合器输送 13 至部件成形机的步骤可以包括将粒子共混物输送 ( 例如， 进料 ) 至多个部件成形机的步骤。即， 单个系统将干混的成分供给至多个部件成形 机。
所述输送步骤可以包括使用粒子输送机 13 输送均匀的粒子共混物。例如， 所述 输送步骤可以包括以下步骤 ： 通过具有出口的输送管将粒子共混物 ( 即， 均匀的粒子共混 物 ) 输送至混合器或料斗 ( 例如， 包括具有内插件或改进的内插件的排出装置的混合器或 料斗 )， 使得粒子共混物流入混合器或料斗的接收区域。粒子共混物在离开管时 ( 即， 在管 出口 ) 的平均流动方向优选为大体向下的方向。例如， 在平均流动方向和向下垂直方向之 间的角度可以小于约 30°， 优选小于约 10°， 更优选地小于约 5°， 最优选地小于约 2°。 离 开输送管的粒子共混物流可以基本上没有切向流， 因而基本上不形成涡流。 例如， 输送管可 以优选地在料斗的盖的中心或中心附近连接至盖 ( 例如， 在盖的顶部 )。
输送可以通过任何适合的手段进行， 包括但不限于重力流、 气动输送或它们的组 合。优选地， 输送条件使得在料斗中的材料的顶层基本上没有跃移 (saltation)。例如， 输 送条件可以包括较低的流量、 较低的真空或两者。
在进入混合器或料斗的接收区域时， 粒料共混物可以穿过用于通常更均匀地分布 粒子流的分配器或其它装置或可以传递到通常更均匀地分布粒子流的分配器或其它装置 上。分配器可以改变均匀的粒子共混物的平均速度、 速度的标准偏差或两者。例如， 分配器 可以使平均速度 ( 例如， 速度的向下分量 ) 降低和 / 或速度的向外径向增加。 分配器可以导 致在料斗中的粒料共混物的上表面通常是水平的 ( 例如， 其角度小于 20°， 优选地小于约 12°， 更优选地小于约 8°， 并且最优选地小于约 4°。分配器可以连接至料斗、 料斗盖或输 送管。通常， 分配器位于输送管中， 在输送管的端部或在输送管的出口下面。适合的分配器 包括具有固体表面的分配器， 例如平坦的大体上水平的板或盘， 或具有大体上向上且向内 倾斜表面， 如向上指的圆锥体或金字塔等之类的其它分配器。其它适合的分配器包括具有 多个开口的那些 ( 例如， 筛 )， 因此小于 35％ ( 优选小于 28％， 更优选小于 15％ ) 的粒子通 过任何单个开口。参考图 7， 分配器 74 可以连接至料斗盖 70。例如， 分配器可以连接至料 斗的中心入口 76， 如在料斗盖 72 的底部的分配器。在图 7 中所示的分配器具有 4 个开口， 然而， 可以使用更多或更少的开口 ( 如上所述， 分配器可以不具有开口， 如置于入口下面的 平坦的水平板或盘 )。具有开口的分配器优选包括至少 3 个开口， 更优选至少 4 个开口。分 配器开口 78 的尺寸和形状可以通常类于如图 7 中所示， 或者它们的尺寸和形状可以变化。
输送管可以由任何适合的材料制成。优选地， 输送管由导电材料 ( 例如， 导电金 属 ) 制成， 或包括导电装置 ( 例如， 使用金属丝或丝网， 优选在输送管的内部 )。
在本发明的一个方面中， 可以适宜的是第一材料、 第二材料和第三材料的定量给 料的可变性低。定量给料的可变性的一个度量是变化系数， 其被定义为通过将定量给料率 (dosing rate) 的标准偏差除以定量给料率的平均值而得到的商， 其中标准偏差和平均值是通过对定量给料率抽样而得到的。在一个具体实例中， 将所述材料中的一种或多种到混 合器中的定量给料率的变化系数应当小于 5％， 优选小于 3％。
还预期的是， 在本发明的一个实施方案中， 可以将粒子共混物从混合器直接进料 至部件成形机中。优选地， 直接将粒子共混物进料至部件成形机中的该步骤可以在不使用 输送步骤的情况下实现。
在本文中的优选方法的特征可以在于基本上没有以下步骤 ： 在将粒子共混物进料 至部件成形机的接收点 ( 例如， 料斗的接收点 ) 之前， 将多种成分 ( 例如， 第一、 第二和第三 材料 ) 预复合 ( 即熔融共混 ) 在一起。然而， 还应理解的是， 该方法可以包括预复合一些， 但不是全部成分 ( 例如， 第一材料、 第二材料和第三材料中的至多两种 ) 的步骤。
可预期的是， 本发明还可以包括向部件成形机 15 中引入一种或多种添加剂。可以 将添加剂包含在第一材料、 第二材料和第三材料中的至少一种中， 或者作为一种或多种其 它的材料。在没有限制的情况下， 所述添加剂可以降低或甚至基本上消除多种不同的粒状 成分中的至少一种的聚集、 分离或这两种情况。
例如， 在本发明的一个优选实施方案中， 材料之一， 优选第二材料， 即， 粒状填料和 第二聚烯烃的混合物可以另外包含至少一种抗静电材料。抗静电组分优选为内部抗静电 剂， 并且可以是离子的 ( 例如阳离子或阴离子的 )， 非离子的， 或离子和非离子抗静电化学 品的混合物。在一个优选的实施方案中， 抗静电化学品可以是非离子的。在一个优选的实 施方案中， 有效的非离子抗静电化学品可以是吸湿的， 充分小的因而它们能够迁移到表面， 或者这两种情况的组合。在迁移至表面之后， 抗静电化学品的亲水性部分可以与大气水分 氢键键合， 从而可能在表面上形成水的薄涂层。据认为这种水的涂层典型地提供抗静电性 能。 通常用于聚烯烃的非离子抗静电化学品的实例包括但不限于甘油一酸酯、 乙氧基 化脂肪酸胺、 二乙醇酰胺、 或其它物质， 或它们的任何组合。甘油一酸酯是可以典型地通过 甘油和脂肪酸的反应形成的单酯。
示例性甘油一酸酯的通式是 ：
其中 R 为烷基或芳基。典型地， R 含有至少约 10 个碳原子， 并且优选 R 含有约 12 至约 22 个碳原子。在一个具体实例中， 甘油一酸酯是甘油单硬脂酸酯， 其中 R 主要为 CH3(CH2)16。示例性的二乙醇酰胺是二乙醇月桂酰胺。
一种示例性的乙氧基化脂肪酸胺的结构由下式给出 ：
其中 R 为烷基或芳基。典型地， R 含有至少约 10 个碳原子， 并且优选 R 含有约 12 至约 22 个碳原子。
一种示例性的二乙醇酰胺的结构由下式给出 ：其中 R 为烷基或芳基。典型地， R 含有至少约 10 个碳原子， 并且优选 R 含有约 12 至约 22 个碳原子。
尽管抗静电剂的使用在聚合物领域中是熟知的， 但是它们主要用于对成品赋予特 定的抗静电特性。在本发明的情况下， 抗静电剂用于降低在制备例如注射模塑部件之前的 粒子的分离。
如果在第二材料中使用， 则基于第二材料的总重量， 抗静电化学品的浓度可以小 于约 5 重量％。例如， 基于 ( 例如， 第一材料、 第二材料或第三材料中 ) 成分的总重量， 抗静 电化学品的浓度范围可以是约 0.1％至约 2.5％， 优选约 0.5％至约 2.0％。
本发明的另一个方面涉及实现可以与复合的热塑性聚烯烃 (TPO) 相当的混合水 平、 稠度或同时这两者的能力。例如， TPO 典型地为 a) 第一聚烯烃 ( 例如， 聚丙烯或其它 ) 和 b) 第二聚烯烃 ( 例如弹性体或其它 ) 的共混物。TPO 还可以包含添加剂， 如填料 ( 例如 滑石或其它 )、 脱模剂、 抗氧化剂、 UV 稳定剂、 热稳定剂、 加工助剂或其它， 或它们的任何组
合。可以在部件成形机中接收之前将所有这些成分进行干混 ( 即， 以固态形式混合 )。在现 有技术中， 将第一、 第二和第三材料全部在加入到部件成形机中之前以熔融状态复合， 或备 选地， 将它们以可能变得不均匀的粒子的混合物的形式加入到部件成形机中。
第一聚烯烃可以包括聚丙烯或其它聚烯烃。第二聚烯烃可以包括第一聚烯烃、 一 种或多种其它聚烯烃， 或两者的组合。在一个优选的实施方案中， 第二材料包括聚丙烯 ( 例 如， 第一材料的聚丙烯 )、 弹性体 ( 例如第三材料的弹性体 )， 或它们的组合。
在美国专利申请 11/736,342 和 11/821,706 和美国专利 5,576,374 中公开了示例 性的 TPO 组合物， 它们通过引用结合在此。
第一聚烯烃典型地较硬。由此， 第一聚烯烃可以包括热塑性物质或基本上由热 塑性物质组成 ( 例如， 基于第一聚烯烃的总重量， 由至少 70％重量％， 更优选地至少 90 重 量％， 最优选地至少 95 重量％的热塑性物质组成 )， 所述热塑性物质的挠曲模量 ( 如通过根 据 ASTM D-790 测试的 2％割线模量测量的 ) 大于约 200MPa， 优选大于约 400MPa， 更优选大 于约 600MPa， 最优选大于约 700MPa。第一聚烯烃可以包括热塑性物质或基本上由热塑性物 质组成， 所述热塑性物质的挠曲模量小于约 1800MPa， 优选小于约 1400MPa。第一聚烯烃可 以包括聚丙烯均聚物 ( 例如， 全同立构聚丙烯 )、 聚丙烯共聚物 ( 例如无规聚丙烯共聚物、 聚 丙烯抗冲共聚物 ) 或任何组合。第一材料典型地为大于总共混物重量的 20 重量％， 更特别 是大于 40 重量％， 并且更特别是约 45 至约 90 重量％， 还更特别是约 45 至约 80 重量％。 接着描述第二材料， 其典型地包括粒状填料和第二热塑性物质聚合物 ( 例如， 第二聚烯烃 ) 的混合物。尽管可以使用许多本领域公开的填料中的任何一种 ( 例如， 云 母， 碳酸钙， 粘土， 二氧化硅， 二氧化钛、 木材 )， 但是优选的填料是滑石 ( 例如， 基本上由 例如约 0.01 至 10 微 3MgO·4SiO2·H2O 组成的滑石 )。填料可以具有任何适合的中值粒径， 米。填料典型为小于第二材料总重量的 85 重量％， 更特别是小于第二材料总重量的约 75
重量％。此外， 填料典型为总共混物重量的约 2 至约 30 重量％， 更特别是总共混物重量的 约 5 至约 20 重量％。
第三材料的弹性体可以包括在本领域中已知用于对聚丙烯提供改善的抗冲击性 的大量弹性体中的任意一种或多种。弹性体的实例包括但不限于乙烯 - 丙烯橡胶、 EPDM 橡 胶、 乙烯 -α 烯烃共聚物 ( 例如， ENGAGE 聚烯烃弹性体 )、 线型乙烯共聚物或互聚物 ( 也 称为 “LEP” ) 和基本上线型的乙烯共聚物或互聚物 ( 也称为″ SLEP″ )。第三材料的弹性 体优选为熔融温度或玻璃化转变温度高于约 40℃、 优选大于约 50℃ ( 如通过差示扫描量热 法在从熔体以约 10℃ /min 的速率冷却的受热历程之后以约 10℃ /min 的加热速率测量 ) 的热塑性物质。 当根据 ASTM D1238 在 190℃以 2.16kg 的负荷测试时， 第三材料的熔融指数 可以是约 0.5 至约 500dg/min。第三材料的弹性体的挠曲模量 ( 根据 ASTM D790 测量， 2％ 割线模量 ) 典型小于第一聚烯烃的挠曲模量。优选地， 第三材料的弹性体的挠曲模量小于 约 150MPa， 更优选地小于约 100MPa， 还更优选地小于约 60MPa， 最优选地小于约 30MPa。第 三材料的弹性体的挠曲模量可以大于约 1MPa， 优选大于约 2MPa， 更优选大于约 4MPa， 并且 最优选大于约 8MPa。
弹性体典型为小于总粒子共混物重量的约 80 重量％， 但是可以更多。更特别是， 弹性体典型地为小于总共混物重量的约 50 重量％， 最特别是小于总共混物重量的约 40 重 量％。 例如， 弹性体可以以总共混物重量的约 10 至约 30 重量％的范围存在。 基于粒子共混 物的总重量， 聚烯烃和弹性体在粒子共混物中的总浓度可以大于约 55 重量％， 优选大于 65 重量％， 更优选大于约 70 重量％， 并且最优选大于约 80 重量％ ( 例如， 大于约 90 重量％ )。
还应理解， 还可以将一种或多种其它材料与第一、 第二和第三材料中的一种或多 种共混。 其它材料的实例可以包括但不限于其它聚烯烃、 其它弹性体、 着色剂、 再研磨材料、 添加剂、 添加剂母炼胶或其它材料， 或它们的任何组合。
再次参考图 1B， 本发明还可以提供各种用于制备成形制品的系统 9。一种系统包 括包含第一聚烯烃的第一材料、 包含粒状填料和第二聚烯烃的混合物的第二材料、 和包含 弹性体的第三材料的独立源 11、 11’ 、 11” 。可预期的是， 系统还包括 ： 混合器 20， 混合器 20 使用具有结合向内且向下倾斜内表面的封闭周边的外部结构体 ( 例如， 圆锥体如截头圆锥 体、 收敛多面体如金字塔、 四面体或其它形状 )， 所述向内且向下倾斜内表面与垂线形成第 一角度 ； 和混合器排出装置。 混合器典型地包括共混装置如桨叶、 翅片或本领域技术人员已 知用于共混第一、 第二和第三材料中的多种粒子以形成大体上均匀的共混物的其它装置。 该系统还可以包括 ： 内插件， 其位于混合器排出装置 19、 成形机的进料器 ( 例如， 料斗 5) 或 两者的组合中。内插件包括 ： 内部结构体， 其在外部结构体内部被同轴支撑， 并且具有结合 向内且向下倾斜外表面的封闭周边， 所述向内且向下倾斜表面与垂线形成第二角度。应理 解， 外部结构体的第一角度可以大于内部结构体的第二角度， 但这不是必需的。应理解， 内 插件可以被构造成在共混步骤后基本上保持均匀的粒子共混物 ( 例如， 通过排出装置 )。 任 选地， 或者作为备选方案， 内插件可以被构造成通过在排出装置内强加质量流而允许可能 分离的相同粒子的有效再合并 ( 例如， 再混合 )。优选地， 基本上保持均匀的粒子共混物的 步骤、 再合并步骤或这两者均可以通过一个或多个质量流量实现， 以降低或基本上消除通 过排出装置的相同粒子的径向分离、 轴向分离或两者而实现。该系统还可以包括部件成形 机 15， 该部件成形机 15 被构造成用于将均匀的粒子共混物成形为成形制品 17， 部件成形机可以通过混合器排出装置 19、 成形机料斗或这两者的组合与混合器连通。 可预期的是， 该系 统还可以包括用于将各种材料、 共混材料或这两者的组合输送 13 至系统的各个组件或从 系统的各个组件输送 13 各种材料、 共混材料或这两者的组合的装置。
在本发明的一个方面中， 第二材料可以包括粒状填料、 第二聚烯烃和具有甘油单 硬脂酸酯的抗静电剂的混合物、 乙氧基化脂肪酸胺、 二乙醇酰胺、 或它们的任何组合。
还可预期的是， 该系统可以包括至少一个用于将一种或多种不同的粒状成分定量 给料的滑动闸门组件。在一个方面中， 将被定量给料的材料进料至混合器中。当被包括时， 滑动闸门组件可以包括具有阀门内插件 ( 例如， 楔形的、 曲线形的或其它形状 ) 的阀门， 阀 门内插件被构造成用于基本上防止一种或多种粒子的聚集。 粒子的聚集可能引起滑动闸门 的阻塞使得滑动闸门可以被推到打开位置， 从而引起第一、 第二和第三材料中的一种或多 种经由滑动闸门组件的误进料。
还可预期的是， 本发明还可以在中心共混环境中使用。该环境可以包括 2 个以上 的供给源 ( 例如， 成分 )， 所述供给源被进料至一个或多个具有带内插件的排出装置的混合 器 ( 例如， 大规模混合器或其它混合器 )。如本文中所述， 内插件可以被构造成用于通过基 本上限定在排出装置、 优选混合器的排出装置中的质量流而将从均匀的粒子共混物分离的 相同粒子再合并 ( 通过混合器 )。 典型地， 小规模混合器可以在如本文中所述的成形机的进 料器 ( 例如， 料斗 ) 上使用。据认为， 在使用几个部件成形机的应用中， 将更小规模的混合 器与每一个部件成形机结合可能不节省成本， 特别是在使用具有类似成分的组合物的制品 成形的过程中使用大量的部件成形机的情况下。通过使用集中式共混方法， 对于几个应用 可以是共用的成分的母炼胶可以使用包括具有内插件的排出装置的较大规模的混合器共 混。在这样做的过程中， 集中式共混可以能够降低均匀的粒子混合物在长的输送距离上的 分离。任选地， 在本文中所述的良好的接收系统 ( 例如， 进料器或料斗 ) 和内插件技术的情 况下， 应理解可以使用在接收点的再混合。
TPO 的一些主要性能特性包括拉伸模量、 冲击强度、 热变形温度、 密度和收缩率。 拉伸模量测量是根据 ASTM D 638 进行的， 缺口悬臂梁式冲击强度测量是根据 ISO 180/5A 进行的， 仪表化落镖冲击 (instrumented dart impact)(IDI) 能量测量是根据 ASTM D 3763-86 进行的， 热变形温度测量是根据 ASTM D 648 进行的， 密度测量是根据 ASTM D792 进 行的， 并且收缩率测量是根据 ASTM D 955 进行的。工艺的稠度的改善可以通过上述性能中 的任何一个的标准偏差的降低来证明。
用于评价在成品部件中的共混物的稠度的其它测试方法包括灰分量 (ash level) 测定和部件重量测量。 灰分量是通过以下方法测量的 ： 加热从成品部件移出的 2-4g 样品并 且加热至 650℃， 从而燃烧有机化合物， 并且留下无机残留物。灰分量被定义为剩余的材料 的重量百分比。部件重量是仅仅通过按比例测量部件质量而获得的。工艺中的稠度的改善 还可以通过灰分量的标准偏差的降低和 / 或部件重量的标准偏差的降低来证明。 实施例
在重力混合器中共混聚丙烯粒子、 ENGAGE DA10 聚烯烃弹性体 ( 密度为 0.87 的 乙烯 - 辛烯共聚物 )、 滑石母炼胶和着色剂。 滑石母炼胶含有 60.0％滑石、 小于 5％的添加剂 和其余的聚丙烯。 ENGAGE DA10 在粒子共混物中的浓度为 16％， 着色剂的浓度为 2％。 试验是在将聚丙烯浓度固定在 67％ -71％之间的各个点并且将滑石母炼胶固定在 11％ -15％ 之间的各个点的情况下进行的。将粒子共混物转移到注射模塑机的料斗中， 然后成形为缓 冲器带 (bumper fascia)。
实施例 1- 在第一实施例中， 通过将 1.5 重量％的甘油单硬脂酸酯加入到滑石母 炼胶中来改进粒子共混工艺。注射模塑的缓冲器带的灰分量的标准偏差从 0.50％降低至 0.37％。
实施例 2- 在第二实施例中， 通过在注射模塑机的接收点增加 BINSERT 来降低注 射模塑机料斗中的共混物分离。还使用来自实施例 1 的改进。灰分量的标准偏差从 0.37％ 进一步降低至 0.19％。
实施例 3- 在第三实施例中， 将混合器和注射模塑机料斗之间的距离降低至约 3.7m。使用流动气体 ( 通常为空气 ) 通过气动输送将材料从混合器输送至注射模塑机， 以 通过导管或管移动处于固体状态的材料。如果基于工厂布局需要长的输送距离 ( 例如如果 一个混合器将材料供给至多个注射模塑机 )， 则可以有利的是在注射模塑机料斗中使用料 斗内插件 ( 例如 COMBIFLOW 或被改进而具有翅片的 BINSET )， 其提供多个质量流量， 并 且有效地再混合材料。这样的内插件还可以降低由定量给料变化引起的部件变化 ( 例如灰 分量、 部件重量和冲击强度的变化系数 )。
实施例 4- 在第四实施例中， 当弹性体在阀门的移动闸门和静止壁之间变为楔形 时， 在用于将弹性体 (Engage DA10) 定量给料的阀门中使用的滑动闸门不能完全打开。楔 形的内插件被安置在阀门的壁上， 以防止弹性体粒子 ( 例如， 粒料 ) 在打开滑动闸门时变为 楔形。该内插件可以大大降低在共混物中的弹性体浓度的变化系数。
实施例 5- 使用连接至料斗盖一侧的输送管将实施例 1 的粒子共混物输送至透明 的料斗中， 使得粒子共混物切向进入。 输送管由热塑性物质弹性体形成， 并且具有用于控制 静电的铜线。将较高的真空 ( 产生约 5600ft/min 的空气流量 ) 用于输送粒子共混物。在 料斗中形成涡流。当料斗被填充约 75％时， 关闭真空。在料斗 5 的接收区域 80 中的粒子共 混物显示在图 8 中。在料斗中的粒子 84 的顶层处于约 30°的角度 ( 与水平面 )， 并且在视 觉上观察粒子的分离， 因而第一区域 86 具有较低的母炼胶粒子 ( 带黑色的粒子 ) 浓度， 并 且第二区域 88 具有较高的母炼胶粒子浓度。基本上没有粒子比如由于静电荷而附着到料 斗 82 的内部垂直壁上。
实施例 6- 使用连接至料斗盖的顶部中心的输送管将实施例 1 的粒子共混物输送 至透明的料斗中， 使得粒子共混物在向下垂直方向上进入。输送管由热塑性物质弹性体形 成， 并且具有用于控制静电的铜线。 将分配器安置在输送管出口下面。 将较低的真空 ( 产生 约 4500ft/min 的空气流量 ) 用于输送粒子共混物。当输送粒子共混物时不形成涡流。当 料斗被填充约 75％时， 关闭真空。在料斗 5 的接收区域 80 中的粒子共混物显示在图 9 中。 在料斗中的粒子 84’ 的顶层几乎是平坦的 ( 即， 水平的 )。在视觉上没有观察到粒子的分 离， 在各个区域 ( 例如， 区域 90， 90’ ) 中的母炼胶粒子的浓度基本上恒定。基本上没有粒子 比如由于静电荷而附着到料斗 82 的内部垂直壁上。
实施例 7- 使用由导电热塑性物质制成并且不含铜线或其它导电装置的输送管， 重复实施例 6 的条件。仅将不含抗静电剂的聚丙烯粒子输送并且进料至料斗中。如图 10 中所示， 聚丙烯粒子粘附到料斗 5 的内壁 82 上。内壁 94 附近的聚丙烯的高度高于中心区域 92 附近的聚丙烯的高度。
实施例 8- 除了使用含有抗静电剂的第一材料和不含抗静电剂的第二材料的共混 物以外， 重复实施例 7 的条件。预期的是， 料斗壁 82 附近的第二材料浓度较高， 而中心区域 90 附近的第二材料浓度较低。
在本文中所述的任何数值包括从较低值至较高值以 1 个单位递增的全部数值， 条 件是在任何较低值和任何较高值之间相隔至少 2 个单位。作为实例， 如果陈述了组分的量 或工艺变量的值例如温度、 压力、 时间等为例如 1 至 90， 优选 20 至 80， 更优选 30 至 70， 则意 图在于在本说明书中明确列举了诸如 15 至 85， 22 至 68， 43 至 51， 30 至 32 等的数值。对于 小于 1 的数值， 一个单位被适当地认为是 0.0001， 0.001， 0.01 或 0.1。 只有特别想要的实施 例， 并且在所列举的最低值和最高值之间的数值的所有可能组合均被认为在本申请中以类 似的方式明确地陈述。可以看出， 对本文中的表示为 “重量份” 的量的教导也预期到以重量 百分比表示的相同范围。因此， 在本发明的发明详述中以 “ ‘x’ 重量份的所得聚合物共混物 组成” 表示的范围也预期到相同表述的对所得到的聚合物共混物组成的以重量百分比计为 “x” 的量的范围的教导。
除非另外声明， 否则所有范围包括两个端点和在端点之间的所有数值。与范围相 关的 “约” 或 “近似” 的使用适用于该范围的两端。因此， “约 20 至 30” 意图在于涵盖 “约 20 至约 30” ， 至少包括所规定的端点。
所有文章和参考文献， 包括专利申请和出版物的内容均为了各种目的而通过引用 结合在此。描述组合的术语 “基本上由 .... 组成” 应包括所确定的元素、 成分、 组分或步骤， 和这样的本质上不影响组合的基本的和新的特性的其它元素、 成分、 组分或步骤。 描述本文 中的元素、 成分、 组分或步骤的组合的术语 “包括” 或 “包含” 的使用也预期到基本上由元素、 成分、 组分或步骤组成的实施方案。
可以由单个整合的元素、 成分、 组分或步骤提供多个元素、 成分、 组分或步骤。 备选 地， 单个整合的元素、 成分、 组分或步骤可以分为单独的多个元素、 成分、 组分或步骤。描述 元素、 成分、 组分或步骤的 “一个 (a)” 或 “一种 (one)” 的公开并不意图在于排除其它的元 素、 成分、 组分或步骤。所有在本文中提到的属于某一族的元素或金属是指由 CRC Press， Inc.， 1989 出版并且拥有版权的元素周期表。任何提到的族应当是在使用对族编号的 IUPAC 系统的元素周期表中反映的族。
如本文中使用的， 术语″聚合物″和″聚合″是统称， 并且可以分别包括″均聚 物和共聚物″和″均聚和共聚″的更具体情况中的任何一个或两个。
应理解， 上述描述意图在于是示例性的， 而非限制性的。通过阅读上述说明书， 除 所提供的实施例以外的许多实施方案以及许多应用对于本领域技术人员是明显的。因此， 本发明的范围应当不是参考上述说明书确定的， 而应当参考后附权利要求以及这些权利要 求被授予的等价物的全部范围确定。所有文章和参考文献， 包括专利申请和出版物的内容 均为了各个目的而通过引用结合在此。 在后附权利要求中对本文中公开的主题的任何方面 的省略并不是放弃这些主题， 也不应当视为本发明人不考虑这些主题作为所公开的发明主 题的一部分。