聚合物材料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及聚合物材料，并且特别地，但不排外地，涉及将添加剂掺入聚合物材料 中，例如，聚酯，比如在聚酯纤维生产中。
【背景技术】
[0002] 已知在生产后通过浴染色或旋转染色将添加剂（例如，着色剂、稳定剂、消光剂、 防静电剂、光增白剂、加工助剂等）掺入纤维中。但是，不利的是，这需要大量的流体添加剂 制剂，以使添加剂能够渗入纤维中；该过程可能是耗时的，并且在渗透过程之后必须干燥纤 维。
[0003] 还已知使用含有添加剂的母料将添加剂引入聚合物中。例如，可以将母料的粒料 和聚合物的粒料经由进料喉引入挤出机中，并且使两种组分一起进行熔化处理。但是，不利 的是，挤出机的清洁是耗时的，因为，例如在颜料变化之间需要清洁挤出机的整个长度；并 且固体颗粒状的母料的给量和可处理性可能具有挑战性的。此外，使用母料制成的材料，例 如纺丝纤维，的一些性能，可能受到不利影响。
[0004] 掺和添加剂的优选方法是将流体制剂掺入聚合物熔体中。该制剂适当地包括赋形 剂，在注入熔体中之前，添加剂分散在赋形剂中。
[0005] US7278776(Saurer)公开了将流体染料注入聚合物熔体的装置和方法，并通过向 聚合物熔体供应精确量的流体染料解决随时间获得均匀且恒定着色的聚合物熔体的问题。 通过提供包括用于容纳流体染料的罐的、用于注入染料的装置解决该问题，其中所述罐连 接至气体压力源，从而产生气体缓冲，气体缓冲作用于罐中的染料，因此在恒压下将染料输 送至进料栗的入口。进料栗，是齿轮栗，其连接至所述罐和计量栗的入口之间的染料进给管 线，计量栗也是齿轮栗。计量栗具有入口和出口，入口经由染料进给管线连接至所述罐，出 口连接至熔体承载部件，其中该计量栗被构造为将罐中的测定量的染料加入在熔体承载部 件，例如挤出机，中的聚合物熔体中。
[0006] 尽管US7278776的装置可以能够令人满意地输送包括粘度相对低的稳定的制剂 的流体染料，该装置不能用于在较长时段准确地给定一定范围的制剂类型的剂量，包括相 对粘滞的制剂（例如，粘度达到40, OOOcP)和/或包括高负载颗粒（例如，达到85wt%固 体）的制剂，其中，所述颗粒的粒径大于5μπι并且达到150μπι。特别是，用US7278776的齿 轮栗精确给定液体染料的剂量，栗内的间隙必须相当窄，这往往使栗更易磨损和/或使栗 难以处理相对粘滞的制剂和/或具有高负载颗粒的制剂。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是解决上述问题。
[0008] 根据本发明的第一方面，提供用于将流体制剂注射入熔融聚合物材料中的注射装 置，该注射装置包括第一栗和齿轮栗，该第一栗和齿轮栗串联设置在用于待注射的流体制 剂的储存器和该装置的出口之间的流动路径中。
[0009] 所述第一栗可以是螺杆栗（pep)或隔膜栗，例如，多重隔膜栗。该第一栗优选pep。
[0010] 该第一栗优选设置在齿轮栗的上游。所述储存器适当地在所述第一栗的上游，并 且所述储存器经由第一管直接连接至该第一栗。该第一管优选在储存器和第一栗之间提供 不中断的流体连接。第二管在第一栗和齿轮栗之间适当地延伸，用于流体制剂从所述第一 栗通向所述齿轮栗。
[0011] 储存器优选设置成将流体制剂以小于100毫巴的压力输送至第一栗的入口。所述 储存器优选通向大气。有利地，该储存器优选是不加压的。合适地，该装置设置成使得在第 一栗的入口处的压力由储存器中的流体的静压头和大气压限定，并且不设置另外的装置用 于使所述储存器加压。优选地，该储存器和第一栗设置用于第一栗的溢流吸引，并且流体来 自储存器-即，来自储存器的流体有效"倾入"第一栗中。
[0012] 该储存器的容量范围为1至1000升，优选至少10升。
[0013] 在储存器和第一栗之间延伸的管的内径范围可以为4至20mm。在一个实施例中， 该储存器可以包括IBC，并且该第一栗可以拧入IBC的出口中。
[0014] 该储存器可以包括流体制剂，该流体制剂具有此后描述的流体制剂的任何特征。
[0015] 所述第一栗优选设置成促使流体制剂流入齿轮栗的入口中。
[0016] 所述齿轮栗适当地为外齿轮栗。购买这样的齿轮栗相对便宜并且操作相对简单。 该齿轮栗也可能相对易于清洁。所述齿轮栗适合地具有齿轮，该齿轮具有直齿。有利的是， 齿轮栗可具有相对宽的公差，这使其能够栗送相对高负荷的颗粒材料和/或其中流体制剂 中的颗粒材料的粒径相对较大的相对粘滞的流体制剂。
[0017] 所述齿轮栗优选设置成以0. 2至10ml每转，优选0. 5至5ml每转，的速率范围输 送流体。
[0018] 所述齿轮栗适当地包括齿轮，所述齿轮具有齿轮齿，该齿轮齿包括齿轮尖，其中该 齿轮尖和相邻壳体之间的最小距离（在此称为"齿轮尖-壳体间隙"）为至少〇.〇〇5_，适 当地为至少0. 010mm。所述齿轮尖-壳体间隙可以小于0. 200mm，优选小于0. 150mm，更优选 小于 0. 100mm。
[0019] 适当地，所述齿轮栗包括两个啮合齿轮，其中两个齿轮包括所述的齿轮尖-壳体 间隙。
[0020] 所述齿轮栗适当地包括齿轮，其中平行于齿轮的转动轴测得的齿轮面和相邻轴 承面之间的最小距离（在此称为"齿轮面-轴承面间隙"）为至少0.005mm，适当地为至 少0· 010mm。所述齿轮面-轴承面间隙可以小于0· 200mm，优选小于0· 150mm，更优选小于 0.100mm。
[0021] 相互啮合的齿轮之间的相互啮合间隙可以为至少0. 005mm，适当地为至少 0. 010mm。其可以小于0. 200mm，优选地小于0. 150mm，更优选地小于0. 100mm。
[0022] 适当地，所述齿轮栗包括两个啮合齿轮，其中两个齿轮包括所述的齿轮面-轴承 面间隙。
[0023] 齿轮栗的入口的内径适当地小于10_，其可以为至少1_。
[0024] 所述齿轮栗可以设置成以至少0. lcm3/rev (转），优选至少1. 0cm3/rev输送。该 齿轮栗可以设置成以小于l〇cm3/rev，小于8cm3/rev，或小于6cm3/rev输送。当以指不的速 率输送时，所述齿轮栗可以以5-200rpm，例如以10-150rpm范围的rpm适当地操作。
[0025] 该第一栗和齿轮栗之间的管道的内径可以小于25mm，其可以为至少1mm。
[0026] 优选地，所述装置包括在所述齿轮栗的上游的第一压力传感器。该第一压力传感 器优选设置成测量紧靠齿轮栗的上游的流体制剂的压力。来自该第一压力传感器的压力信 息可以传达至处理单元。
[0027] 优选地，所述装置包括在所述齿轮栗的下游的第二压力传感器。该第二压力传感 器优选设置成测量紧靠齿轮栗的下游的流体制剂的压力。来自该第二压力传感器的压力信 息可以传达至所述处理单元。
[0028] 该装置可以设置成依赖所述第一和第二压力传感器评估的压力控制所述第一栗， 例如，其速度。
[0029] 所述第一栗和所述齿轮栗优选可独立操作。优选地，可以独立于所述齿轮栗的速 度调节所述第一栗的速度，并且优选地，可以独立于所述第一栗的速度调节所述齿轮栗的 速度。
[0030] 所述装置优选仅包括一个第一栗（例如，pep或隔膜栗）。所述装置优选仅包括一 个齿轮栗。在所述储存器和所述装置的出口（流体制剂经由该出口适当地输送至熔融聚合 物材料中）之间，所述装置优选仅包括两个栗-所述第一栗和所述齿轮栗。
[0031] 所述装置的所述出口可以适于连接至熔体处理装置，因此所述流体制剂可以适当 地引入，例如，所述熔体处理装置产生的熔体流中。所述装置可以包括阀，该阀在齿轮栗的 下游，用于控制流体制剂至熔体流的流动。该阀可以由处理单元，例如，接收来自所述第一 和第二压力传感器的信息的所述处理单元控制。
[0032] 优选地，所述注射装置与熔体处理装置组合，适当地限定这样的组件，其中所述注 射装置的所述出口与入口通过流体连通，流体制剂经由该入口引入所述熔体处理装置产生 的熔体流中。
[0033] 所述装置优选地设置成以至少10巴（优选至少30巴）的压力将流体制剂注入熔 体流中。注射压力可以小于300巴。
[0034] 在包括所述注射装置和所述熔体处理装置的组合中，适当地提供压力监测设备用 于监测适当地靠近流体制剂注入熔体流的位置的熔体流压力，其中与所述压力相关的信息 适当地设置成传送至所述注射装置，例如，传送至其处理单元。用于注射的装置可以设置成 依赖所述压力监测设备评估的所述熔体流的压力，调节流体制剂注入熔体流处的压力。因 此，所述注射装置，例如其处理单元，可以接收在熔体流上的压力的定期反馈，并且将装置， 例如，处理单元或所述处理单元，适当地边长以据此调节注射压力。
[0035] 所述注射装置的处理单元或所述处理单元适当地设置成操作所述齿轮栗，使得该 齿轮栗的入口和出口之间的压力差小于8巴，例如，小于5巴，或小于3巴。在该情况下，该 齿轮栗可以设置成在使用时不显著地增加流体制剂的压力。该齿轮栗（在此称为计量栗） 的主要功能可以是计量制剂。该第一栗（在此称为增压栗）可以在所述处理单元的控制下 适当地操作，以在使用时显著地增加流体制剂的压力。因此，在该情况下，所述装置的处理 单元适当地设置成操作所述增压栗，使得其人口和出口之间的压力差大于20或60巴。该 处理单元也可以由计量栗控制计量。
[0036] 在包括pep和齿轮栗的实施例中，所述注射装置的处理单元或所述处理单元适当 地设置成操作pep或齿轮栗之一，使得在选定的pep或齿轮栗之一的入口和出口之间的压 力差小于8巴，例如，小于5巴或小于3巴。在该情况下，选定的栗可以设置成在使用时不显 著地增加流体制剂的压力。该选定的栗