[發明專利]用于聚合物的擠出噴嘴

無效

• 申請號: 200980143350.0
• 申請日: 2009-10-21
• 公開（公告）號: CN102202852A
• 公開（公告）日: 2011-09-28
• 發明（設計）人: M·呂德克;R·梅利斯;R·魯道夫;J·黑珀勒
• 申請（專利權）人: 拜爾材料科學股份公司
• 主分類號: B29B9/06
• 分類號: B29B9/06;B29C47/30
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李永波;譚祐祥

本發明涉及一種改進的噴嘴，用于由粘彈性的（viskoelastisch）物質特別是聚合物和聚合物與其它物質（如固體、液體、氣體或其它聚合物或其它聚合物混合物）的混合物擠出熔融物條（Schmelzestrang），使用這種噴嘴將避免在噴嘴區域中形成沉積物。

在由聚合物和聚合物預備物擠出熔融物條的已知方法中，在使用柱形噴嘴時，在這種柱形噴嘴的區域中會觀察到熔融物膜或熔融物沉積。隨著時間的推移，取決于有待處理的材料的類型和組分，這種效應或強或弱。如果形成的這種沉積物越來越多，就會產生危險，即噴嘴區域中的這種沉積物被擠出的熔融物條沖破，殘留在熔融物條表面上，進而在接下來對熔融物條進行粒化或后續處理時會導致并非所愿地污染聚合物。特別是對于聚碳酸酯和纖維增強的聚合物和纖維增強的聚酰胺來說，易于形成這種噴嘴沉積物的趨勢尤為明顯；有些情況下在歷經數小時的處理時間之后才會出現這種噴嘴沉積物。被污物沾染的粒料（Granulatk?rner）有損于采用注塑方法或擠出方法從中制得的成型體的質量。這特別是涉及成型體例如光學數據載體（CD、DVD）、光導體、彌散屏（Streuscheibe）、屏板（Verscheibung）、板、膜等的光學特性。為了避免這種污物，在使用傳統的柱形噴嘴時需要在形成大量噴嘴沉積物之前及時地中斷擠出過程或聚合過程，并清潔或更換噴嘴或噴嘴板。這種做法由于額外的作業過程耗費時間、需要額外地消耗能量（通過燃燒進行清潔）、在更換噴嘴或清潔期間產生廢品而不利于生產過程。此外，就某些在生產期間在很大程度上保持封閉而難以夠到的設備如蒸條機（Strangverdampfer）而言，由于必須要打開設備以及其它本領域技術人員公知的原因，中斷生產非常麻煩。

因此目的在于提供一種噴嘴，其能夠實現延長所謂的噴嘴服務期限，噴嘴服務期限被定義為相應的設備在不降低所形成的熔融物條的質量（例如由污物引起）情況下的工作時間。因而目標是要延長噴嘴服務期限，形成沉積物的趨勢借助本發明的噴嘴將大大地減小，甚至完全得以避免，由此達到所述目標。否則需要對噴嘴進行的清潔處理工作由此大為減少，直至完全省去。這樣還能在很大程度上避免由于噴嘴沉積而對聚合物造成污染或質量下降的危險。

US?5,458,836公開了一些試驗方案，對用于熔融聚合物的擠出噴嘴進行特殊的構造，即可解決擠出過程中的噴嘴沉積問題。為此使用入口通道和出口通道均為柱形的噴嘴，這兩種通道的直徑各不相同，且在噴嘴內部在它們的過渡區域具有展寬部分。因而沒有收斂的或發散的通道。與本發明的噴嘴相反，入口通道始終都比出口通道長，或者至少一樣長。該專利說明書并未指出在進行數小時的擠出情況下噴嘴沉積物是如何形成的。

WO?2004/098858和WO?2004/098859披露了用于擠出粘彈性的熔融物的噴嘴，盡管這種噴嘴的入口通道和出口通道以收斂－擴散方式展寬，但與本發明的噴嘴相反，噴嘴入口通道始終都比出口通道長，或者至少一樣長。WO?2004/098859還記載了一種可選方案，即出口通道在噴嘴出口以扇形方式特殊地展寬而形成倒圓（在橫截面上觀察）。這些出版物并未指出可能的噴嘴沉積物或其與噴嘴結構的關系。

除了上述信息外，WO?2004/080692僅對噴嘴設置方式和流道的內部表面結構進行了進一步說明。

已令人意想不到地發現，與現有技術不同，利用一種特殊的幾何造型，改變噴嘴流道的收斂的熔融物入口區域與發散的熔融物出口區域的比例，即可適合于實現本發明的目的。

另外令人意想不到地發現，對于具有錐形入口通道和錐形出口通道的柱形噴嘴而言，若熔融物出口區域比熔融物入口區域長，則相比于具有相仿幾何造型但熔融物出口區域較短的噴嘴，能明顯更好地適合于避免噴嘴沉積。本發明的噴嘴即使經過較長的擠出時間也能避免噴嘴沉積。除了噴嘴流道的出口區域與入口區域的長度比外，噴嘴還有一些不同于現有技術的其它幾何造型因素一起決定著在熔融聚合物的擠出過程中避免沉積。這特別是包括流道入口區域與出口區域的張角及其曲率半徑。

本發明的主題因此是一種用于由粘彈性的物質特別是聚合物和聚合物與其它物質（如固體、液體、氣體或其它聚合物或其它聚合物混合物）的混合物擠出熔融物的噴嘴，其特征在于，其流道具有發散的熔融物出口區域，發散的熔融物出口區域的長度L-_出口大于收斂的熔融物入口區域的長度L-_入口，比值L-_出口/L-_入口為1.1~1.5，優選為2~10，特別優選為4~8。這些參數將借助于圖1予以詳述。“FD”在此表示流向。