УМЕНЬШАЮЩЕЕ ГЕЛЬ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ ГЕЛЯ Российский патент 2015 года по МПК B29C47/68 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству и способу для уменьшения геля, присутствующего в полимере.

Уровень техники

В последние годы увеличился спрос на получаемые в расплаве полимерные композиции переменной вязкости и на производство двойных или мультимодальных полимеров в целях выполнения функций в конечных применениях. Часть высоковязкого полимерного или высокомолекулярного компонента превращается в гель, если характеристики смесителей и экструдеров, осуществляющих диспергирование и перемешивание расплавленных полимерных композиций, оказываются недостаточными для обеспечения полной гомогенности. Гель в такой композиции может приводить к ухудшению внешнего вида и даже способен ухудшать механические свойства конечных продуктов. Соответственно, предложены уменьшающие гель устройства для смесителей и экструдеров.

Например, патентный документ 1 предлагает способ и устройство для уменьшения геля (измельчения геля) в полимерной смешанной композиции с использованием фильтрационного устройства, включающего фильтр, изготовленный из спеченного металлического материала. Фильтр, используемый в этом фильтрационном устройстве, имеет очень малый размер ячеек сетки (точность фильтрации) от 1 до 100 мкм, и только гель можно отфильтровывать от полимерной смешанной композиции.

Однако фильтр, установленный в фильтрационном устройстве, описанном в данной патентной литературе 1, имеет очень малый размер ячеек сетки, т.е. имеет мелкие отверстия. Естественно, если его применять для фильтрования полимерной смешанной композиции с помощью фильтра тонкой очистки, перепад давления, создаваемый в фильтрационной части, чрезмерно увеличивается, и это может приводить к уменьшению производительности вследствие допустимого давления смесителей и экструдеров. В частности, в случае фильтрования высоковязкой полимерной смешанной композиции, такой как полиэтилен высокой плотности (HDPE), качество которой пригодно для изготовления пленок и труб, существует проблема именно неудовлетворительной производительности.

С другой стороны, также разработано уменьшающее гель устройство, предназначенное для более эффективного фильтрования, как представлено в патентной литературе 2. Уменьшающее гель устройство, описанное в данной патентной литературе, предназначено для введения полимерной смешанной композиции, содержащей гель, в щель и диспергирования геля путем приложения большого усилия сдвига к гелю, проходящему через эту щель.

Кроме того, способ уменьшения геля в полиолефиновой полимерной смешанной композиции с использованием фильтрационного устройства, включающего сетчатый фильтр, предложен в патентной литературе 3. Фильтр, используемый в этом фильтрационном устройстве, имеет размер ячеек сетки от 70 до 200 мкм, осуществляет фильтрование гелей с производительностью фильтрования, составляющей от 5 до 100 фунтов в час на квадратный дюйм или от 0,975 до 19,5 кг/(м²·с).

Список цитируемой литературы

Патентные документы

Патентный документ 1 - Японская нерассмотренная патентная публикация № 2010-23464

Патентный документ 2 - Японская нерассмотренная патентная публикация № 2004-276451

Патентный документ 3 - Описание патента США № 7393916

Сущность изобретения

Первая проблема, решаемая изобретением

Уменьшающее гель устройство, описанное в патентной литературе 2, диспергирует гель путем приложения к гелю большого усилия сдвига, и это большое усилие сдвига невозможно приложить к гелю, если ширина щели не уменьшается до определенного уровня (0,6 мм в описании варианта осуществления). Таким образом, в уменьшающем гель устройстве, описанном в патентной литературе 2, также существует возможность создания избыточного перепада давления между сторонами выше и ниже по потоку относительно уменьшающего гель устройства с высокой производительностью.

Попытка положительно диспергировать гель включает возможность создания избыточного перепада давления между сторонами выше и ниже по потоку относительно уменьшающего гель устройства; таким образом, данное устройство не способно уменьшать гель с благоприятной производительностью.

Настоящее изобретение разработано для решения вышеупомянутой первой проблемы, и его первая задача заключается в том, чтобы предложить уменьшающее гель устройство и способ уменьшения геля, которые обеспечивают изготовление полимерной смешанной композиции с очень низким содержанием геля при высокой производительности.

Вторая проблема, решаемая изобретением

В фильтрационном устройстве, описанном в патентной литературе 3, сетчатый фильтр для фильтрования инородных материалов превращается в уменьшающее гель устройство. В этом случае сетчатый фильтр обладает, главным образом, способностью собирать гель, и перепад давления чрезмерно увеличивается во время работы вследствие собираемого геля, что определяет повышенную частоту замены сетчатого фильтра и также приводит к неудовлетворительной производительности.

С другой стороны, как описано выше, фильтрационное устройство, предложенное в патентной литературе 2, предназначено для уменьшения геля путем приложения большого усилия сдвига к полимерной смешанной композиции, проходящей через щель. Однако в этом изобретении к полимерной смешанной композиции, проходящей через фильтрационное устройство, уже прилагается большое усилие сдвига при обработке материалов в смесителях и экструдерах в предшествующем процессе. Таким образом, даже если способ в этом изобретении применяется для устранения гелей в полимерной смешанной композиции, существует малая возможность достаточного уменьшения геля.

Настоящее изобретение разработано также для решения вышеупомянутой второй проблемы, и его вторая задача заключается в том, чтобы предложить способ уменьшения геля, пригодный для изготовления полимерной смешанной композиции, содержащий малое количество геля, с высокой производительностью.

Средства решения проблем

Для достижения вышеупомянутой первой задачи осуществлены следующие технические меры в уменьшающем гель устройстве согласно настоящему изобретению.

Таким образом, настоящее изобретение относится к уменьшающему гель устройству, включающему:

механизм для уменьшения геля, установленный в проводящем полимер канале, в котором протекает полимерная смешанная композиция и выполненный с возможностью уменьшения геля, присутствующего в полимерной смешанной композиции, в котором

механизм для уменьшения геля включает, по меньшей мере, один или более проходов, сжимающих поток, имеющих меньшую площадь поперечного сечения прохода, чем проводящий полимер канал, и

коэффициент сжатия S1/S2 прохода, сжимающего поток, установлен, чтобы обеспечивать следующее соотношение для создания растянутого потока в смешанной композиции, протекающей в проходе, сжимающем поток:

коэффициент сжатия S1/S2 прохода, сжимающего поток, составляет от 25 до 180,

где S1 представляет собой площадь поперечного сечения прохода проводящего полимер канала, и S2 представляет собой суммарную площадь поперечного сечения проходов, сжимающих поток.

Авторы настоящего изобретения считают, что диспергирование геля становится возможным не только путем приложения большого усилия сдвига к гелю в полимерной смешанной композиции, но также путем создания растянутого потока в геле полимерной смешанной композиции. Они обнаружили, что диспергирование геля и хорошая производительность оказывались совместимыми, когда такой проход, сжимающий поток, который обеспечивал коэффициент сжатия от 25 до 180, был установлен в уменьшающем гель устройстве, и выполнили настоящее изобретение.

Для достижения вышеупомянутой второй задачи осуществлены следующие технические меры в способе уменьшения геля согласно настоящему изобретению.

Таким образом, настоящее изобретение относится к способу уменьшения геля, присутствующего в полимерной смешанной композиции, протекающей в проводящем полимер канале, включающему:

стадию постоянного приложения перепада манометрического давления, составляющего 8,8 МПа или более, к композиции, содержащий гель, в промежуточном положении проводящего полимер канала, в котором протекает полимер, в результате чего происходит уменьшение геля в композиции.

При использовании уменьшающего гель устройства и способа уменьшения геля согласно настоящему изобретению полимерную смешанную композицию, содержащую малое количество геля, можно изготавливать с высокой производительностью.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1A представляет вид спереди смесительного и экструзионного оборудования, в котором установлено уменьшающее гель устройство согласно настоящему изобретению,

фиг. 1B представляет увеличенный вид в перспективе части, изображенной на фиг. 1А,

фиг. 2 представляет уменьшающее гель устройство согласно первому варианту осуществления,

фиг. 3 представляет уменьшающее гель устройство согласно второму варианту осуществления,

фиг. 4A представляют вид спереди уменьшающего гель устройства согласно третьему варианту осуществления,

фиг. 4B представляют вид спереди уменьшающего гель устройства согласно третьему варианту осуществления,

фиг. 4С представляют вид спереди уменьшающего гель устройства согласно третьему варианту осуществления,

фиг. 5A представляют вид спереди уменьшающего гель устройства согласно четвертому варианту осуществления,

фиг. 5B представляют вид спереди уменьшающего гель устройства согласно четвертому варианту осуществления,

фиг. 5С представляют вид спереди уменьшающего гель устройства согласно четвертому варианту осуществления,

фиг. 6A представляют вид, иллюстрирующий модификацию уменьшающего гель устройства согласно четвертому варианту осуществления,

фиг. 6B представляют вид, иллюстрирующий модификацию уменьшающего гель устройства согласно четвертому варианту осуществления,

фиг. 6C представляют вид, иллюстрирующий модификацию уменьшающего гель устройства согласно четвертому варианту осуществления,

фиг. 7 представляет для сравнения вид, иллюстрирующий еще один пример поддерживающего элемента,

фиг. 8 представляет график, иллюстрирующий перепад манометрического давления, образующийся в создающем перепад давления устройстве,

фиг. 9 представляет создающее перепад давления устройство согласно пятому варианту осуществления,

фиг. 10 представляет создающее перепад давления устройство согласно шестому варианту осуществления,

фиг. 11 представляет создающее перепад давления устройство согласно седьмому варианту осуществления, и

фиг. 12 представляет график, иллюстрирующий соотношение между перепадом давления, создаваемым уменьшающим гель устройством, и улучшением коэффициента площади белых пятен.

Варианты осуществления изобретения

Первый вариант осуществления

Сначала будет кратко описано смесительное и экструзионное оборудование 2, в котором установлено уменьшающее гель устройство 1, перед описанием уменьшающего гель устройства 1 согласно настоящему изобретению.

Фиг. 1A представляет пример смесительного и экструзионного оборудования 2 (пример непрерывного смесителя), в котором установлено уменьшающее гель устройство 1 согласно настоящему изобретению.

Смесительное и экструзионное оборудование 2 в проиллюстрированном примере представляет собой смеситель для перемешивания полимерного материала двумя смешивающими роторами (не показаны на чертеже), вставленными через барабан 3. Воронка 4, предназначенная для подачи материалов в барабан 3, установлена на одном конце (левый конец на фиг. 1A) данного барабана 3, и проводящий полимер канал 5 для выпуска материала (далее называется «смешанная полимерная композиция») полимерной композиции из смесителя установлен на другом конце.

Прядильная фильера 6 для экструзии полимерной смешанной композиции установлена на переднем конце этого проводящего полимер канала 5, и шестеренчатый насос 7 для нагнетания полимерной смешанной композиции в прядильную фильеру 6 установлен в промежуточном положении проводящего полимер канала 5.

Уменьшающее гель устройство 1 согласно настоящему изобретению установлено в проводящем полимер канале 5 между этим шестеренчатым насосом 7 и прядильной фильерой 6.

Уменьшающее гель устройство 1 предназначено для уменьшения геля в полимерной смешанной композиции, протекающей в проводящем полимер канале 5, и включает механизм 8 для уменьшения геля для уменьшения геля в смешанной композиции. Этот механизм 8 для уменьшения геля уменьшает гель путем диспергирования геля, содержащегося в смешанной композиции, за счет создания растянутого потока полимерной смешанной композиции.

Можно использовать разнообразные формы уменьшающего гель механизма 8. Ниже описан механизм 8 для уменьшения геля согласно первому варианту осуществления.

Как представлено на фиг. 1B, уменьшающий гель элемент 8A в качестве одного компонента уменьшающего гель механизма 8 согласно первому варианту осуществления представляет собой пластинчатый элемент, установленный в проводящем полимер канале 5 поперек проводящего полимер канала 5, причем оно установлено в проводящем полимер канале 5 с использованием кольцевого элемента 9, которое будет описано далее. Это уменьшающий гель элемент 8A снабжен, по меньшей мере, одним или несколькими проходами 10, сжимающими поток, имеющими меньшую площадь поперечного сечения прохода, чем проводящий полимер канал 5. Кроме того, в данном варианте осуществления один уменьшающий гель элемент 8A изготовлен с четырьмя проходами 10, сжимающими поток.

Как представлено на фиг. 2, кольцевой элемент 9 установлен на внутренней поверхности окружности цилиндрического проводящего полимер канала 5, чтобы фиксировать уменьшающий гель элемент 8A. Кольцевой установочный паз 11, непрерывный в направлении окружности, изготовлен на внутренней поверхности окружности этого кольцевого элемента 9, и уменьшающий гель элемент 8A таким образом прикреплен к внутренней периферической поверхности проводящего полимер канала 5, что его внешний край частично входит в этот установочный паз 11. Следует отметить, что кольцевой элемент 9 имеет сложную конструкцию, состоящую из множества деталей, и соответствующие детали собираются в одно целое после того, как уменьшающий гель элемент 8A вставляется в установочный паз.

Проходы 10, сжимающие поток, сделаны проникающими через уменьшающий гель элемент 8A со стороны выше по потоку на сторону ниже по потоку и позволяют полимерной смешанной композиции проходить по ним со стороны выше по потоку на сторону ниже по потоку. Проходы 10, сжимающие поток, согласно данному варианту осуществления предпочтительно представляют собой сквозные отверстия, имеющие круглое поперечное сечение (круглые сквозные отверстия), таким образом, что в проходах не образуются никакие неоднородности, которые вызывают задержку полимерной смешанной композиции, но они могут представлять собой многоугольные сквозные отверстия.

Следует отметить, что хотя проиллюстрированная форма проходов 10, сжимающих поток, представляет собой прямую цилиндрическую форму, имеющую одинаковое поперечное сечение на стороне выше по потоку и на стороне ниже по потоку, она может быть сужена таким образом, что поперечное сечение (диаметр) уменьшается при переходе со стороны выше по потоку на сторону ниже по потоку или со стороны ниже по потоку стороны на сторону выше по потоку.

Кроме того, в одном уменьшающем гель элементе 8A можно изготавливать только один проход 10, сжимающий поток или множество проходов 10, сжимающих поток. В случае изготовления множества проходов 10, сжимающих поток, предпочтительно, что они равномерно располагаются на поверхностях уменьшающего гель элемента 8A, другими словами, в среднем распределены по поверхностям на максимально возможных расстояниях друг от друга. В данном варианте осуществления, центральные точки проходов 10, сжимающих поток, расположены вблизи средних точек линий, соединяющих внешний периферический край уменьшающего гель элемента 8A, имеющий круглую форму, когда уменьшающий гель элемент 8A рассматривают спереди и центра этого круга. Кроме того, проходы 10, сжимающие поток, соответствующим образом занимают положения, симметричные путем поворота на 90° относительно центра круглого уменьшающего гель элемента 8A.

Вышеупомянутые проходы 10, сжимающие поток, предназначены для создания растянутого потока в проходящей через них полимерной смешанной композиции, заставляя полимерную смешанную композицию, протекающую в проводящем полимер канале 5, протекать практически перпендикулярно по направлению к проходам 10, сжимающим поток, после протекания вдоль находящейся выше по потоку поверхности уменьшающего гель элемента 8A, а также заставляя полимерную смешанную композицию протекать в сжимающие поток проходы 10, у которых площадь поперечного сечения прохода является значительно меньше, чем у проводящего полимер канала 5, в режиме сжатия. Таким образом, существует заданный коэффициент сжатия, способный создавать растянутый поток в полимерной смешанной композиции, представляющий собой соотношение площади поперечного сечения прохода проводящего полимер канала 5 и площади поперечного сечения проходов 10, сжимающих поток.

Например, если площади поперечного сечения проходов 10, сжимающих поток, являются чрезмерно большими по сравнению с площадью поперечного сечения проводящего полимер канала 5, достаточное давление не может быть приложено к полимерной смешанной композиции, протекающей через проходы, и никакой растянутый поток не образуется. Кроме того, если площади поперечного сечения проходов 10, сжимающих поток, являются чрезмерно малыми по сравнению с площадью поперечного сечения проводящего полимер канала 5, разность давлений (перепад давления) между сторонами выше и ниже по потоку относительно уменьшающего гель элемента 8A становится чрезмерной, превышая допустимое давление, которое выдерживает проводящий полимер канала 5. Это не является предпочтительным, поскольку обязательно приводит к снижению скорости потока и производительности.

Далее этот коэффициент сжатия будет описан более подробно.

Проходы 10, сжимающие поток, согласно настоящему изобретению изготовлены таким образом, что коэффициент сжатия S1/S2 проходов 10, сжимающих поток, соответствует следующему соотношению, что обеспечивает создание растянутого потока в полимерной смешанной композиции, проходящей через эти проходы 10, сжимающие поток.

[Уравнение 1]

Коэффициент сжатия S1/S2 прохода, сжимающего поток,

составляет от 25 до 180, (1)

где S1 представляет собой площадь поперечного сечения прохода проводящего полимер канала и S2 представляет собой суммарную площадь поперечного сечения проходов, сжимающих поток.

Далее описано значение этого уравнения (1) при рассмотрении в качестве примера случая, представленного на фиг. 2.

Например, большая круглая деталь на фиг. 2 представляет собой проводящий полимер канал 5, если смотреть со стороны выше по потоку, другими словами, поперечное сечение проводящего полимер канала в состоянии, в котором площадь поперечного сечения прохода не сужается посредством уменьшающего гель элемента 8A. Площадь поперечного сечения этого проводящего полимер канала 5 обозначается S1. С другой стороны, когда проходы 10, сжимающие поток, аналогичным образом рассматриваются со стороны выше по потоку, они представляют собой четыре малых круга, находящихся в большом кругу. Существуют четыре малых поперечных сечения, которые, соответственно, имеют площади поперечного сечения S2(1), S2(2), S2(3) и S2(4).

Таким образом, коэффициент сжатия S1/S2, представленный в вышеупомянутом уравнении (1), получают путем вычисления суммарной площади поперечного сечения четырех проходов 10, сжимающих поток, которая составляет S2(1)+S2(2)+S2(3)+S2(4), и деления площади поперечного сечения прохода S1 проводящего полимер канала 5 на эту сумму.

Хотя в примере на фиг. 2 представлены четыре прохода 10, сжимающих поток, число проходов 10, сжимающих поток, может составлять один, два, три, пять или более. Таким образом, когда число проходов 10, сжимающих поток, равно n (n составляет 2 или более), коэффициент сжатия S1/S2 можно вычислять, как в случае на фиг. 2, используя сумму значений от S2(1) до S2(n) в качестве S2.

Если коэффициент сжатия проходов 10, сжимающих поток, изготовленных в уменьшающем гель элементе 8A, описанном выше, составляет 25 или более, суммарная площадь проходов 10, сжимающих поток, становится меньше, и большое усилие прилагается к полимерной смешанной композиции, когда полимерная смешанная композиция протекает в проходы 10, сжимающие поток, из проводящего полимер канала 5, создавая большее сжатие, и полимерная смешанная композиция растягивается в направлении прокладки проводящего полимер канала 5.

Когда полимерная смешанная композиция вытягивается, гель, содержащийся в этой полимерной смешанной композиции, также растягивается, в результате чего усиливается диспергирование геля, и гель, содержащийся в полимерной смешанной композиции, можно уменьшать.

С другой стороны, если суммарная площадь проходов 10, сжимающих поток, уменьшается в максимально возможной степени, просто потому, что лучше уменьшать суммарную площадь проходов 10, сжимающих поток, чрезмерный перепад давления создается при прохождении через проходы 10, сжимающие поток. Таким образом, перепад давления достигает допустимого уровня давления для устройства, и производительность обязательно уменьшается. Таким образом, коэффициент сжатия проходов 10, сжимающих поток, составляет предпочтительно менее чем 180, чтобы не создавать чрезмерный перепад давления. Таким путем можно подавлять перепад давления и поддерживать хорошую производительность при уменьшении геля.

Второй вариант осуществления

Далее будет описано уменьшающее гель устройство 1 согласно второму варианту осуществления.

Как представлено на фиг. 3, механизм 8 для уменьшения геля уменьшающего гель устройства 1 согласно второму варианту осуществления изготовлен таким образом, что множество уменьшающих гель элементов 8A согласно первому варианту осуществления находятся на расстоянии друг от друга в направлении прокладки проводящего полимер канала 5 (продольное направление проводящего полимер канала 5 или аксиальное центральное направление проводящего полимер канала 5). В частности, это уменьшающее гель устройство 1 включает первый уменьшающий гель элемент 12, установленный выше по потоку, и второй уменьшающий гель элемент 13, установленный ниже по потоку.

Первый уменьшающий гель элемент 12 представляет собой дискообразный элемент, имеющий такую же толщину, как уменьшающий гель элемент 8A согласно первому варианту осуществления, и включает четыре прохода 10, сжимающих поток, проходящих со стороны выше по потоку по направлению к стороне ниже по потоку. Положения перфорации и площади поперечного сечения этих проходов 10, сжимающих поток, также являются точно такими же, как у уменьшающего гель элемента 8A согласно первому варианту осуществления.

Второй уменьшающий гель элемент 13 установлен ниже по потоку относительно первого уменьшающего гель элемента 12, при этом находясь от него на расстоянии, которое приблизительно равняется толщине уменьшающего гель элемента 8A согласно первому варианту осуществления. Второй уменьшающий гель элемент 13 представляет собой дискообразный элемент, имеющий такую же толщину, как первый уменьшающий гель элемент 12, и включает четыре прохода 10, сжимающих поток, имеющих одинаковые площади поперечного сечения, аналогично проходам первого уменьшающего гель элемента 12.

Первый и второй уменьшающий гель элементы 12 и 13 различаются в том, что проходы 10, сжимающие поток, первого уменьшающего гель элемента 12, установленного выше по потоку относительно проводящего полимер канала 5, и проходы 10, сжимающие поток, второго уменьшающего гель элемента 13, установленного ниже по потоку, не перекрываются, если смотреть в направлении прокладки проводящего полимер канала 5. Таким образом, проходы 10, сжимающие поток, первого уменьшающего гель элемента 12 занимают положения 0°, 90°, 180° и 270° по отношению к центру уменьшающего гель элемента, в то время как проходы 10, сжимающие поток, второго уменьшающего гель элемента 13 занимают положения 45°, 135°, 225° и 315° по отношению к центру уменьшающего гель элемента. Проходы 10, сжимающие поток, обоих уменьшающих гель элементов 12 и 13 занимают круговые положения, сдвинутые друг относительно друга.

В результате, используя уменьшающее гель устройство 1 согласно второму варианту осуществления, полимерную смешанную композицию можно растягивать дважды в первом уменьшающем гель элементе 12 и во втором уменьшающем гель элементе 13, и гель в полимерной смешанной композиции можно уменьшать надежным образом.

Следует отметить, что если проходы 10, сжимающие поток, первого уменьшающего гель элемента 12 и проходы 10, сжимающие поток, второго уменьшающего гель элемента 13 занимают одинаковое положение в направлении прокладки проводящего полимер канала 5, полимерная смешанная композиция, прошедшая через проходы 10, сжимающие поток, первого уменьшающего гель элемента 12, протекает в сжимающие поток проходы 10 второго уменьшающего гель элемента 13, и при этом на нее практически не воздействует какое-либо усилие. Таким образом, не может быть в полной мере обеспечен эффект, достигаемый установкой уменьшающего гель элемента 8A согласно первому варианту осуществления в двух положениях.

В вышеупомянутых первом и втором вариантах осуществления механизм 8 для уменьшения геля изготавливают путем обработки сплошной пластины из такого материала, как нержавеющая сталь. Однако пористый фильтрообразный элемент 14, который представлен в третьем и четвертом вариантах осуществления, можно также использовать в уменьшающем гель механизме 8.

Третий вариант осуществления

Как представлено на фиг. 4A, уменьшающее гель устройство 1 согласно третьему варианту осуществления включает фильтрообразный элемент 14, который представляет собой круглую металлическую пластину, в которой изготовлено множество проводящих пор, в качестве уменьшающего гель механизма 8.

Этот фильтрообразный элемент 14 представляет собой металлическую сетку, изготовленную путем переплетения металлических нитей таким образом, что размер ячеек сетки проводящих пор составляет 180 мкм или менее и допускает прохождение инородных материалов, помимо тех, которые имеют большие размеры, такие как гель в полимерной смешанной композиции. Толщина этого фильтрообразного элемента 14 является очень маленькой по сравнению с уменьшающими гель механизмами 8 согласно первому и второму вариантам осуществления. Кроме того, в представленном примере толщина уменьшающего гель механизма 8 согласно третьему варианту осуществления составляет приблизительно 1/10 толщины уменьшающих гель механизмов 8 согласно первому и второму вариантам осуществления.

Пористый механизм 8 для уменьшения геля, описанный выше, изготовлен с четырьмя проходами 10, сжимающими поток, аналогично первому и второму вариантам осуществления. Эти сжимающие поток проходы 10 сделаны проникающими через фильтрообразный элемент 14 со стороны выше по потоку по направлению к стороне ниже по потоку и допускают прохождение полимерной смешанной композиции со стороны выше по потоку по направлению к стороне ниже по потоку. Кроме того, сжимающие поток проходы 10 изготовлены как сквозные отверстия, имеющие круглое поперечное сечение (круглые сквозные отверстия), аналогично первому и второму вариантам осуществления.

Этот фильтрообразный элемент 14 не только включает множество проводящих пор, как описано выше, но также имеет очень малую толщину, и в результате этого возникает низкая прочность. Таким образом, если чрезмерный перепад давления влияет на механизм 8 для уменьшения геля, или количество полимерной смешанной композиции, подлежащей обработке, увеличивается даже незначительно, сам фильтрообразный элемент 14 может деформироваться и отделяться от проводящего полимер канала 5. В таком случае фильтрообразный элемент 14 может находиться между двух поддерживающих сетчатых элементов 15 со стороны выше и ниже по потоку в целях упрочнения.

Например, механизм 8 для уменьшения геля, представленный на фиг. 4B, включает фильтрообразный элемент 14, изготовленный в дискообразной форме, как на фиг. 4A, и поддерживающие сетчатые элементы 15 установлены на сторонах выше и ниже по потоку относительно данного фильтрообразного элемента 14, чтобы поддерживать фильтрообразный элемент 14. Эти поддерживающие сетчатые элементы 15 включают отверстия 16, находящиеся в положениях, соответствующих сжимающим проходам 10 фильтрообразного элемента 14, и имеющие такие же площади поперечного сечения, как сжимающие поток проходы 10; таким образом, полимерная смешанная композиция может проходить через сжимающие поток проходы 10 без какой-либо проблемы.

Поддерживающие сетчатые элементы 15 представляют собой металлические сетки, изготовленные из металлических нитей, имеют большую толщину, чем нити фильтрообразного элемента 14, и имеют больший размер ячеек, чем сетка фильтрообразного элемента 14, и в результате этого получается такая конструкция, которая не препятствует прохождению полимерной смешанной композиции.

Механизм 8 для уменьшения геля, представленный на фиг. 4B, имеет многослойную структуру, в которой фильтрообразный элемент 14 находится между этими двумя поддерживающими сетчатыми элементами 15 и имеет более высокую прочность, чем механизм, представленный на фиг. 4A, за счет использования такой многослойной структуры.

Поскольку описанные выше поддерживающие сетчатые элементы 15 изготовлены в форме металлических сеток, имеющих такой большой размер ячеек, чтобы не препятствовать прохождению полимерной смешанной композиции, полимерная смешанная композиция может проходить через поддерживающие сетчатые элементы 15 без какой-либо проблемы, даже если отверстия 16 не изготовлены в положениях, соответствующих сжимающим проходам 10 фильтрообразного элемента 14. Таким образом, можно также упрочнять фильтрообразный элемент 14, используя такие поддерживающие сетчатые элементы 15, не изготовленные с отверстиями 16, как представлено на фиг. 4C. Если используются такие поддерживающие сетчатые элементы 15, затраты времени и труда для изготовления отверстий 16 становятся необязательными, и можно сокращать расходы на производство уменьшающего гель механизма 8.

В уменьшающем гель механизме 8 согласно третьему варианту осуществления такие сжимающие поток проходы 10, которые представлены в первом и втором вариантах осуществления, изготовлены в форме такого тонкого фильтрообразного элемента 14. В результате этого часть полимерной смешанной композиции, протекающей в механизм 8 для уменьшения геля согласно третьему варианту осуществления, проходит через сам фильтрообразный элемент 14, а ее оставшаяся часть протекает в сжимающие поток проходы 10 для уменьшения, вследствие чего уменьшается гель. Другими словами, можно сказать, что уменьшающее гель устройство 1 согласно третьему варианту осуществления обладает функцией удаления геля, допуская прохождение полимерной смешанной композиции через тонкий фильтр, и функцией уменьшения и удаления геля, допуская прохождение полимерной смешанной композиции через сжимающие поток проходы 10.

Если размер ячеек сетки фильтрообразного элемента 14 составляет 180 мкм или менее, сетка фильтрообразного элемента 14 становится очень тонкой, и сам фильтрообразный элемент 14 может отделять гель от полимерной смешанной композиции.

Четвертый вариант осуществления

Далее описано уменьшающее гель устройство 1 согласно четвертому варианту осуществления. Как представлено на фиг. 5A-5C, каждый механизм 8 для уменьшения геля уменьшающего гель устройства 1 согласно четвертому варианту осуществления дополнительно включает поддерживающий элемент 17, установленный ниже по потоку относительно фильтрообразного элемента 14 согласно третьему варианту осуществления для поддержки этого фильтрообразного элемента 14. Этот поддерживающий элемент 17 установлен ниже по потоку относительно фильтрообразного элемента 14 и поддерживает фильтрообразный элемент 14 таким образом, что сам фильтрообразный элемент 14 не деформируется. Кроме того, поддерживающий элемент 17 включает проточные отверстия 18, в результате чего полимерная смешанная композиция, прошедшая через фильтрообразный элемент 14, может протекать по направлению к стороне ниже по потоку без какой-либо проблемы, такой как поломка фильтрообразного элемента.

В частности, поддерживающий элемент 17 изготовлен из материала (например, из материала листовой нержавеющей стали), у которого твердость равняется или составляет более чем твердость сборки фильтрообразного элемента 14 и поддерживающих сетчатых элементов 15. Этот поддерживающий сетчатый элемент 17 также изготовлен в такой же дискообразной форме, как фильтрообразный элемент 14, и установлен в проводящем полимер канале 5 таким образом, что он пересекает проводящий полимер канал 5.

Как представлено на фиг. 5A, проточные отверстия 18, которые позволяют полимерной смешанной композиции, прошедшей через механизм 8 для уменьшения геля, далее поступать по направлению к стороне ниже по потоку, изготовлены на поверхности поддерживающего элемента 17. Эти проточные отверстия 18 сделаны проникающими через поддерживающий элемент 17 со стороны выше по потоку по направлению к стороне ниже по потоку и позволяют полимерной смешанной композиции протекать со стороны выше по потоку по направлению к стороне ниже по потоку через внутреннее пространство поддерживающего элемента 17.

Эти проточные отверстия 18 изготовлены в девяти положениях на поверхности поддерживающего элемента 17.

Проточные отверстия 18 в девяти положениях имеют диаметр, который, по меньшей мере, равняется или составляет более чем диаметр проходов 10, сжимающих поток, изготовленных в уменьшающем гель элементе 8A согласно первому варианту осуществления, и сделаны в положениях, концентрических этим сжимающим проходам 10.

Таким образом, четыре проточные отверстия 18 из девяти соединяются с проходами 10, сжимающими поток, таким образом, что положения их центров, соответственно, совпадают с положениями центров сжимающих поток проходов 10, если смотреть спереди, и полимерная смешанная композиция, прошедшая через сжимающие поток проходы 10, может протекать в проточные отверстия 18 без задержки (без создания чрезмерного перепада давления).

Следует отметить, что проточные отверстия 18 поддерживающего элемента 17, описанного выше, не обязательно должны быть круглыми отверстиями, а могут представлять собой щели, например, как проиллюстрировано на фиг. 6. Однако в этом случае проточные отверстия 18 не обязательно должны быть расположены таким образом, чтобы не задерживать поток полимерной смешанной композиции, прошедшей через сжимающие поток проходы 10.

В итоге, соотношение между вышеупомянутыми проточными отверстиями 18 и проходами 10, сжимающими поток, является таким, что суммарная площадь поперечного сечения проточных отверстий 18, изготовленных в поддерживающем элементе 17 (четыре проточные отверстия 18, описанные выше), значительно превышает площадь поперечного сечения сжимающих поток проходов 10, изготовленных в уменьшающем гель механизме 8. В результате этого перепад манометрического давления, создаваемый проточными отверстиями 18, является не настолько большим, как перепад давления, создаваемый проходами 10, сжимающими поток; таким образом, полимерная смешанная композиция может свободно протекать по направлению к стороне ниже по потоку без чрезмерного перепада давления.

Оставшиеся пять проточных отверстий 18, изготовленных в поддерживающем элементе 17, находятся в положениях, отличных от положений сжимающих поток проходов 10, не соединяются с проходами 10, сжимающими поток, и допускают, чтобы по направлению к стороне ниже по потоку поступала сама полимерная смешанная композиция, прошедшая через фильтрообразный элемент 14, а не полимерная смешанная композиция, прошедшая через сжимающие поток проходы 10.

Поддерживающий элемент 17, описанный выше, можно использовать для имеющего многослойную структуру уменьшающего гель механизма 8, в котором фильтрообразный элемент 14 находится между двух поддерживающих сетчатых элементов 15, как представлено на фиг. 5B и 5C.

Кроме того, как представлено на фиг. 6A-6C, диаметры проточных отверстий 18 предпочтительно превышают диаметры сжимающих поток проходов 10, изготовленных в уменьшающем гель механизме 8, когда проточные отверстия 18 находятся в положениях, концентрических относительно сжимающих поток проходов 10. Если диаметры изготовленных проточных отверстий 18 составляют более чем диаметры сжимающих поток проходов 10, то полимерная смешанная композиция, прошедшая через сжимающие поток проходы 10, может беспрепятственно проходить через проточные отверстия 18.

Следует отметить, что хотя все формы в отношении настоящего изобретения, включая проводящий полимер канал 5 и уменьшающие гель элементы, описанные и представленные до сих пор в вариантах осуществления, являются круглыми, разумеется, эти формы могут также представлять собой многоугольные формы, в том числе прямоугольные формы.

Первые экспериментальные примеры

Далее уменьшающее гель устройство 1 согласно настоящему изобретению описано более подробно с использованием экспериментальных примеров и сравнительных примеров.

В экспериментальных примерах и сравнительных примерах присутствие геля в полимерной смешанной композиции подтверждали, используя действующий прибор, когда полимерная смешанная композиция фактически подвергалась обработке с помощью смесительного и экструзионного оборудования 2, включающего уменьшающее гель устройство 1. Из числа этих экспериментальных примеров и сравнительных примеров примеры 1-5 соответствуют первому варианту осуществления, и примеры 6-10 соответствуют третьему варианту осуществления.

Любое из данного смесительного и экструзионного оборудования 2, используемого в этих экспериментальных примерах и сравнительных примерах, было таким, что уменьшающее гель устройство 1 было установлено в проводящем полимер канале 5 для подачи полимерной смешанной композиции из двухроторного смесителя (LCM50) в прядильную фильеру 6 через шестеренчатый насос 7. Полимерную смешанную композицию, поступающую в это смесительное и экструзионное оборудование 2, получали смешиванием 2,3% технического углерода и полиэтилена высокой плотности (плотность составляла 0,945 г/см³, и индекс расплава составлял 0,08 г/10 мин при 190°C и нагрузке 2,16 кг) в качестве основного материала. Полиэтилен высокой плотности и технический углерод поступали в форме порошка в данное смесительное и экструзионное оборудование 2, и полимерную смешанную композицию, приготовленную в смесительном и экструзионном оборудовании 2, экструдировали через проводящий полимер канал 5 и шестеренчатый насос при скорости 50 кг/ч.

Прежде всего, результаты, полученные с использованием уменьшающего гель устройства 1 согласно первому варианту осуществления, другими словами, уменьшающего гель элемента 8A, изготовленного из сплошной пластины, приведены в таблице 1. Таблица 1 представляет, как изменялись коэффициент сжатия, скорость сдвига, давление экструзии и коэффициент площади белых пятен, когда изменялись диаметр и число сжимающих поток проходов 10, изготовленных в уменьшающем гель элементе 8A.

Таблица 1   Диаметр D проходов, сжимающих поток (мм) Число n проходов, сжимающих поток Коэф
Фици
ент сжа
тия Скорость сдвига γ (1/с) Давление экструзии (МПа) Коэфф. площади белых пятен (%) Сравнительный пример 1 нет нет (1,0) (2,9) 4,7 0,48 Экспериментальный пример 1 2,00 16 25,0 1474 13,8 0,23 Экспериментальный пример 2 2,00 9 44,4 2621 16,7 0,10 Экспериментальный пример 3 2,00 4 100,0 5898 22,1 0,08 Экспериментальный пример 4 1,00 16 100,0 11795 25,2 0,08 Экспериментальный пример 5 1,50 4 177,8 13980 27,5 0,07 Сравнительный пример 2 1,15 6 201,6 16545 30,5 0,07

Если Q означает изготавливаемое количество полимерной смешанной композиции, производимое уменьшающим гель устройством 1 (см³/с); n означает число сжимающих поток проходов; и D означает диаметр сжимающих поток проходов (мм), то по представленным в таблице 1 данным скорость сдвига γ вычисляют с помощью следующего уравнения (2):

[Уравнение 2]

γ=(4·Q/n)/(п·(D/2)³) (2)

Кроме того, давление экструзии показывает приложенное к полимеру давление (в положение P на фиг. 1), которому подвергается полимерная смешанная композиция непосредственно перед уменьшающим гель элементом 8A в проводящем полимер канале 5 смесительного и экструзионного оборудования 2.

Кроме того, коэффициент площади белых пятен представляет собой соотношение площадей, показывающее процентную долю наблюдаемых недостаточно перемешанных частей, т.е. количество геля, наблюдаемого в полимерной смешанной композиции, экструдируемой из прядильной фильеры 6. Таким образом, в случае описанной выше композиции, когда существуют недостаточно перемешанные области, прозрачные части, обусловленные отсутствием внедренного технического углерода, наблюдаются как доля площади геля в экструдируемой полимерной смешанной композиции.

Таким образом, если экструдированную полимерную смешанную композицию разрезать на тонкие пластинки, толщина которых составляет приблизительно 20 мкм, используя микротом, и определить количество прозрачных частей, присутствующих в этих тонких срезах, можно оценить коэффициент улучшения геля. Следует отметить, что данное измерение коэффициента площади осуществляют путем наблюдения фотографий, полученных с помощью оптического микроскопа при увеличении в 200 раз. Ниже подробно представлены результаты сравнительных примеров и экспериментальных примеров.

Сравнительный пример 1

Сравнительный пример 1 представляет собой пример, в котором не устанавливали никакого уменьшающего гель механизма 8 (уменьшающего гель элемента 8A) в проводящем полимер канале 5; другими словами, допускали течение полимерной смешанной композиции без осуществления каких-либо действий. В данном сравнительном примере 1 никакой растянутый поток не создавали в полимерной смешанной композиции, и гель никак не уменьшали, как можно понять по коэффициенту площади белых пятен, составлявшему 0,48%, как представлено в таблице 1.

Экспериментальный пример 1

По сравнению со сравнительным примером 1, в экспериментальном примере 1 уменьшающий гель элемент 8A (первый вариант осуществления), изготовленный из сплошной круглой пластины, толщина которой составляла 2,5 мм, устанавливали в проводящем полимер канале 5, имеющем диаметр 40 мм, таким образом, что он пересекал данный проводящий полимер канал 5. Сжимающие поток проходы 10, имеющие диаметр 2 мм, были сделаны, в общей сложности, в 16 положениях в данном уменьшающем гель элементе 8A, и коэффициент сжатия составлял 25,0,

В данном экспериментальном примере 1 коэффициент площади белых пятен уменьшался приблизительно в два раза, и гель в полимерной смешанной композиции в значительной степени уменьшался, как можно наблюдать по коэффициенту площади белых, составляющему 0,23%, как представлено в таблице 1.

Экспериментальные примеры 2-5

В экспериментальных примерах 2 и 3 сжимающие поток проходы 10, имеющие диаметр 2 мм, изготавливали в уменьшающем гель элементе 8A, сделанном их сплошной круглой пластиной, имеющей толщину 2,5 мм, сжимающие поток проходы 10 в экспериментальном примере 2 изготавливали в девяти положениях, и коэффициент сжатия составлял 44,4. Кроме того, сжимающие поток проходы 10 в экспериментальном примере 3 изготавливали в четырех положениях, и коэффициент сжатия составлял 100,0.

С другой стороны, в экспериментальном примере 4 диаметр сжимающих поток проходов 10 уменьшался в два раза, т.е. до 1 мм по сравнению с экспериментальным примером 3. В данном экспериментальном примере 4 число сжимающих поток проходов 10 увеличивали в четыре раза, хотя их диаметр сокращался в два раза, в результате чего суммарная площадь поперечного сечения прохода сжимающих поток проходов 10 оказалась равной в экспериментальном примере 3 и экспериментальном примере 4. Таким образом, коэффициент сжатия в экспериментальном примере 4 также составлял 100,0.

Кроме того, в экспериментальном примере 5 сжимающие поток проходы 10, у которых диаметр составлял 1,5 мм, изготавливали в четырех положениях, и число сжимающих поток проходов 10 сокращали по сравнению с экспериментальным примером 3. Таким образом, коэффициент сжатия в данном экспериментальном примере 5 составлял 177,8.

В экспериментальных примерах 2-5 коэффициент площади белых пятен был очень малым по сравнению со сравнительным примером 1, и гель в полимерной смешанной композиции уменьшали в значительной степени, как можно наблюдать по коэффициенту площади белых пятен, составлявшему от 0,07% до 0,10%, как представлено в таблице 1.

Коэффициент сжатия имел такое же численное значение 100,0, и коэффициент площади белых пятен составлял 0,08% в экспериментальном примере 3 и в экспериментальном примере 4. С другой стороны, скорость сдвига 11795 с^-1 в экспериментальном примере 4 превышала скорость сдвига 5898 с^-1 в экспериментальном примере 3, и, соответственно, давление экструзии 25,2 МПа в экспериментальном примере 4 составляло более чем давление экструзии 22,1 МПа в экспериментальном примере 3.

Согласно этим результатам, коэффициент площади белых пятен (коэффициент исчезновения геля) зависит от коэффициента сжатия, но не имеет четкого соотношения со скоростью сдвига. Таким образом, при подавлении скорости образования геля в такой же степени давление экструзии (перепад давления) можно уменьшать до соответствующего уровня, и более высокую производительность можно обеспечивать путем выбора соответствующего коэффициента сжатия и использования такого уменьшающего геля элемента 8, чтобы уменьшать скорость сдвига. В случае экспериментальных примеров оказывается более предпочтительным выбор уменьшающего гель устройства 1 в экспериментальном примере 3, чем в экспериментальном примере 4.

Сравнительный пример 2

По сравнению с экспериментальными примерами 1-5 сжимающие поток проходы 10, имеющие диаметр 1,15 мм, изготавливали в шести положениях, и коэффициент сжатия составлял 201,6 в сравнительном примере 2.

Данный сравнительный пример 2 представляет эффект уменьшения, аналогичный экспериментальным примерам 1-5, как можно наблюдать по коэффициенту площади белых пятен, составляющему 0,07% и представленному в таблице 1.

Однако в таблице 1 давление экструзии составляло вплоть до 30,5 МПа в сравнительном примере 2, и можно считать, что перепад манометрического давления становится выше путем обеспечения уменьшающего гель элемента 8A (первый вариант осуществления).

По сравнению с результатом экспериментального примера 5, коэффициент площади белых пятен был равным, т.е. составлял 0,07% в сравнительном примере 2 и экспериментальном примере 5, но давление экструзии было выше в сравнительном примере 2, чем в экспериментальном примере 5. Можно считать, что это использование уменьшающего гель элемента, у которого коэффициент сжатия составляет 180 или более, приводит только к увеличению давления экструзии, но не производит никакого значительного эффекта уменьшения геля.

Далее результаты уменьшения геля с использованием уменьшающего гель устройства 1 согласно третьему варианту осуществления описаны со ссылкой на таблицу 2.

Любое из смесительного и экструзионного оборудования 2, используемого в этих экспериментальных примерах и сравнительных примерах, было таким, что уменьшающее гель устройство 1 устанавливали в проводящем полимер канале 5 для подачи полимерной смешанной композиции из двухроторного смесителя (LCM50) в прядильную фильеру 6 с помощью шестеренчатого насоса 7. Полимерную смешанную композицию, поступающую в это смесительное и экструзионное оборудование 2, получали смешиванием 2,3% технического углерода и полиэтилена высокой плотности (плотность составляла 0,950 г/см³, и индекс расплава составлял 0,07 г/10 мин при 190°C и нагрузке 2,16 кг) в качестве основного материала. Полиэтилен высокой плотности и технический углерод поступали в форме порошка в данное смесительное и экструзионное оборудование 2, и полимерную смешанную композицию, приготовленную в смесительном и экструзионном оборудовании 2, экструдировали через проводящий полимер канал 5 и шестеренчатый насос при скорости 50 кг/ч.

Таблица 2 представляет, как изменялись коэффициент сжатия, скорость сдвига, давление экструзии и коэффициент площади белых пятен, когда изменялись диаметр и число сжимающих поток проходов 10, изготовленных в уменьшающем гель элементе 8.

Таблица 2   Конфигурация сетки Присутствие/отсутствие сжимающих поток проходов Диаметр D сжимающих поток проходов (мм) Число n сжимающих поток проходов Коэффи-циент сжатия (-) Давле-ние экст-рузии (МПа) Коэффи-циент площади белых пятен (%) Сравнительный пример 3 10/10 нет нет нет (-) 6,1 1,8 Экспериментальный пример 6 10/100/250/100/10 да 8,0 1 25,0 7,4 1,41 Экспериментальный пример 7 10/100/250/100/10 да 6,0 1 44,4 10,7 1,05 Экспериментальный пример 8 10/100/250/100/10 да 4,0 1 100,0 14,0 0,85 Экспериментальный пример 9 10/100/250/100/10 да 2,0 4 100,0 18,1 0,84 Экспериментальный пример 10 10/100/250/100/10 да 1,5 4 177,8 23,3 0,83 Сравнительный пример 4 10/100/250/100/10 да нет нет (-) 25,5 0,83

Результаты сравнительных примеров и экспериментальных примеров подробно описаны ниже.

Сравнительный пример 3

Сравнительный пример 3 представляет собой пример, в котором никакой механизм 8 для уменьшения геля не устанавливали в проводящем полимер канале 5. В данном сравнительном примере 3 фильтрообразный элемент 14 не использовали, но устанавливали поддерживающий элемент 17, включающий девять проточных отверстий 18 (диаметр составлял 8,0 мм), и поддерживающие сетчатые элементы 15, включающий 10 больших сеток. В данном сравнительном примере 3 никакой растянутый поток не создавали в полимерной смешанной композиции, и гель совсем не уменьшали, как можно наблюдать по коэффициенту площади белых пятен, составлявшему 1,80% и представленному в таблице 2.

Экспериментальный пример 6

В экспериментальном примере 6 фильтрообразный элемент 14 (механизм 8 для уменьшения геля), в котором изготовлены сжимающие поток проходы 10, устанавливали в проводящем полимер канале, имеющем диаметр 40 мм. Этот фильтрообразный элемент 14 включал фильтр, содержащий 250 ячеек на дюйм (100 ячеек на 1 см) и фильтры, содержащие по 100 ячеек на дюйм (40 ячеек на 1 см), установленные выше и ниже по потоку относительно данного фильтра, содержащего 250 ячеек на дюйм, который находился между ними.

Сжимающий поток проход 10, диаметр которого составлял 8,0 мм, изготавливали в одном центральном положении фильтрообразного элемента 14, имеющемго эту структуру, и коэффициент сжатия составлял 25,0. Кроме того, данный фильтрообразный элемент 14 был установлен между поддерживающими сетчатыми элементами 15, содержащими по 10 ячеек на дюйм (4 ячейки на 1 см).

В данном экспериментальном примере 6 коэффициент площади белых пятен уменьшался в значительной степени, и гель в полимерной смешанной композиции, в основном, уменьшался, как можно наблюдать по коэффициенту площади белых пятен, составляющему 1,41% и представленному в таблице 2.

Экспериментальные примеры 7-10

Сжимающий поток проход 10, имеющий диаметр 6,0 мм, изготавливали в одном центральном положении такого же фильтрообразного элемента 14, как в экспериментальном примере 6, в экспериментальном примере 7, и сжимающий поток проход 10, имеющий диаметр 4,0 мм, изготавливали также в одном центральном положении такого же фильтрообразного элемента 14, как в экспериментальном примере 6, в экспериментальном примере 8. Коэффициент сжатия в экспериментальном примере 7 составлял 44,4, и коэффициент сжатия в экспериментальном примере 8 составлял 100,0.

С другой стороны, в экспериментальном примере 9 диаметр сжимающих поток проходов 10 уменьшали в два раза, т.е. до 2 мм, по сравнению с экспериментальным примером 8. В данном экспериментальном примере 9, по сравнению с экспериментальным примером 8, число сжимающих поток проходов 10 увеличивали в четыре раза, уменьшая при этом их диаметр в два раза, и в результате этого суммарная площадь поперечного сечения сжимающих поток проходов 10 была одинаковой в экспериментальном примере 8 и в экспериментальном примере 9. Таким образом, коэффициент сжатия в экспериментальном примере 9 также составлял 100.

Кроме того, в экспериментальном примере 10 сжимающие поток проходы 10, имеющие диаметр 1,5 мм, изготавливали в четырех положениях, и диаметр сжимающих поток проходов 10 уменьшали по сравнению с экспериментальным примером 9. Таким образом, коэффициент сжатия в данном экспериментальном примере 10 составлял 177,8.

В этих экспериментальных примерах 6-10 коэффициент площади белых пятен был очень малым, и гель в полимерной смешанной композиции в значительной степени уменьшался по сравнению со сравнительным примером 3, как можно наблюдать по коэффициентам площади белых пятен, составляющим от 0,83% до 1,41% и представленным в таблице 2.

Сравнительный пример 4

По сравнению с экспериментальными примерами 6-10, описанными выше, использовали такой же фильтрообразный элемент 14, как в этих экспериментальных примерах, но в сравнительном примере 4 никакой сжимающий поток проход 10 не изготавливали в этом фильтрообразном элементе 14.

Этот результат в сравнительном примере 4 получали, отфильтровывая гелевые компоненты, которые создавали белые пятна, при помощи традиционной технологии, т.е. тонкий фильтр, который представлен в патентной литературе 1. Давление экструзии имело очень высокое значение, составлявшее 25,5 МПа. По сравнению с результатом, полученным с помощью растянутого потока согласно настоящему изобретению, например, с результатом в экспериментальном примере 10, коэффициент площади белых пятен улучшался до одинакового численного значения в сравнительном примере 4 и экспериментальном примере 10, но давление экструзии было выше в сравнительном примере 4, чем в экспериментальном примере 10. Таким образом, экспериментальный пример 10 является лучше, чем экспериментальный пример 4, в отношении производительности.

Пятый вариант осуществления

Следует отметить, что в пятом варианте осуществления создающее перепад давления устройство 100 установлено вместо уменьшающего гель устройства 1 в проводящем полимер канале 5 между шестеренчатым насосом 7 и прядильной фильерой 6 в смесительном и экструзионном оборудовании 2, описанном в отношении фиг. 1A. Это создающее перепад давления устройство 100 предназначено, чтобы постоянно прилагать перепад манометрического давления, составляющий от 8,8 до 25,0 МПа, к полимерной смешанной композиции, когда полимерная смешанная композиция проходит через проводящий полимер канал 5 (см. фиг. 8). Следует отметить, что перепад давления означает перепад манометрического давления.

Данный интервал перепада манометрического давления от 8,8 до 25,0 МПа представляет собой интервал таких высоких давлений, которые не создаются в проводящем полимер канале, когда смесительное и экструзионное оборудование 2 эксплуатируют в нормальных условиях работы. В настоящем изобретении большой перепад давления постоянно прилагают к протекающей полимерной смешанной композиции, используя данное создающее перепад давления устройство 100. Такой большой перепад давления прилагают к полимерной смешанной композиции, потому что желательно производить такой растянутый поток, чтобы растягивать материал в полимерной смешанной композиции, используя тот факт, что площадь сечения проводящего полимер канала является ограниченной для создания перепада давления, и гель уменьшается при растягивании полимерной смешанной композиции вместе с гелем. Таким образом, перепад манометрического давления ΔP, прилагаемый к полимерной смешанной композиции этим создающим перепад давления устройством 100, предпочтительно постоянно поддерживается в интервале от 8,8 до 25,0 МПа.

В частности, создающее перепад давления устройство 100 согласно пятому варианту осуществления сконструировано следующим образом.

Как представлено на фиг. 9, создающее перепад давления устройство 100 согласно пятому варианту осуществления состоит из пластинчатого элемента, такого как сплошная металлическая пластина, через которую полимерная смешанная композиция не может проникать и которая установлена в проводящем полимер канале 5, чтобы создавать сопротивление потоку полимерной смешанной композиции путем ограничения площади сечения проводящего полимер канала 5. Сжимающий поток проход 28, имеющий меньшую площадь поперечного сечения прохода, чем проводящий полимер канал 5, установлен, по меньшей мере, в одном или нескольких положениях, в представленном примере в девяти положениях, данного пластинчатого элемента.

Сжимающие поток проходы 28 сделаны проникающими через пластинчатый элемент со стороны выше по потоку по направлению к стороне ниже по потоку в направлении толщины (в направлении течения полимера), и они могут направлять полимерную смешанную композицию, находящуюся выше по потоку относительно создающего перепад давления устройства 100, к стороне ниже по потоку, причем сжимающие поток проходы 28 согласно данному варианту осуществления изготовлены как сквозные отверстия, имеющие цилиндрическую поверхность (круглые сквозные отверстия), без каких-либо неровностей, таким образом, что полимерная смешанная композиция не задерживается (не остается) в сжимающих поток проходах 28, но они могут представлять собой многоугольные сквозные отверстия, при том условии, что они способны производить вышеупомянутый заданный перепад давления.

Все (из девяти) сжимающие поток проходы 28, сделанные в данном создающем перепад давления устройстве 100, имеют одинаковую площадь поперечного сечения прохода, которая меньше, чем площадь поперечного сечения проводящего полимер канала 5. В частности, размеры соответствующих сжимающих поток проходов 28 имеют порядок нескольких миллиметров (т.е. это достаточно большие размеры для пропускания через них геля, у которого размер частиц составляет порядка нескольких микронов). Более конкретно, диаметр d каждого сжимающего поток прохода 28 составляет 1 мм или более, и его площадь поперечного сечения прохода составляет πd²/4 мм² или более. Таким образом, можно изготовить сжимающие поток проходы, чтобы они были способны прилагать заданный перепад давления к полимерной смешанной композиции, предотвращая при этом закупоривание проходов гелем. Следует отметить, что когда S2 означает площадь поперечного сечения прохода проводящего полимер канала 5, суммарное значение S1 площадей поперечного сечения сжимающих поток проходов 28 предпочтительно обеспечивает заданный коэффициент сжатия S1/S2.

Данный коэффициент сжатия S1/S2, в частности, удовлетворяет соотношению, определенному следующим уравнением (3).

S1/S2≥44 (3),

где S1 представляет собой площадь поперечного сечения прохода проводящего полимер канала, S2 представляет собой суммарную площадь поперечного сечения сжимающих поток проходов. Следует отметить, что становится затруднительным получение желательного перепада давления, если коэффициент сжатия S1/S2 является меньше, чем 44, и перепад манометрического давления обычно становится превышающим необходимое и достаточное значение, если он составляет более чем 202. Таким образом, соотношение S1/S2 предпочтительно находится в интервале от 44 до 202.

Если полимерная смешанная композиция направляется в сжимающие поток проходы 10, у которых площади поперечного сечения являются меньше, чем у проводящего полимер канала 5, как описано выше, проход для полимерной смешанной композиции резко сжимается при ее прохождении через сжимающие поток проходы 28, и большой перепад давления полимерной смешанной композиции (давления в проводящем полимер канале) создается между положениями выше и ниже сжимающих поток проходов 28. Таким образом, давление полимерной смешанной композиции выше и ниже по потоку относительно сжимающих поток проходов 28 составляет P0 и P1, соответственно, и между двумя положениями создается перепад манометрического давления ΔP=P0-P1, составляющий от 8,8 до 25,0 МПа.

При прохождении через сжимающие поток проходы 28, имеющие такую площадь поперечного сечения, что создается данный перепад манометрического давления ΔP, полимерная смешанная композиция растягивается в направлении течения полимера, и гель также растягивается согласно растяжению полимерной смешанной композиции, в результате чего происходит диспергирование геля, и гель в полимерной смешанной композиции можно уменьшать надежным образом.

Фильтр для отфильтровывания геля с помощью существующей ячеистой сетки следует заменять после использования в течение продолжительного времени вследствие закупоривания его ячеек. Если его продолжают использовать без замены, перепад давления увеличивается вследствие закупоривания ячеек сетки. Однако поскольку в создающем перепад давления устройстве 100 согласно настоящему изобретению используются сжимающие поток проходы 28, в которых не происходит закупоривания ячеек сетки, как описано ниже, закупоривание ячеек сетки является маловероятным, и достаточные площади сечения сжимающих поток проходов 28 обеспечиваются даже в случае использования данного устройства в течение продолжительного времени, в результате чего перепад манометрического давления ΔP можно постоянно поддерживать в интервале от 8,8 до 25,0 МПа. Таким образом, существующие ячеистые сетки и аналогичные элементы не способны постоянно поддерживать перепад манометрического давления в интервале от 8,8 до 25,0 МПа.

Следует отметить, что можно рассматривать создающее перепад давления устройство 100, способное создавать вышеупомянутый перепад манометрического давления ΔP, составляющий от 8,8 до 25,0 МПа в разнообразных формах и структурах, как представлено в следующих вариантах осуществления (шестой и седьмой варианты осуществления).

Шестой вариант осуществления

Далее описано создающее перепад давления устройство 100 согласно шестому варианту осуществления.

Как представлено на фиг. 10, создающее перепад давления устройство 100 согласно шестому варианту осуществления получают путем сочетания двух пластинчатых элементов, каждое из которых включает по четыре сжимающих поток прохода 81 и 82 на своей поверхности.

В частности, создающее перепад давления устройство 100 согласно шестому варианту осуществления включает два пластинчатых элемента, т.е. первый пластинчатый элемент 29, установленный выше по потоку, и второй пластинчатый элемент 210, установленный ниже по потоку, которые разделены в направлении течения полимерной смешанной композиции. Сжимающие поток проходы 81 первого пластинчатого элемента 29, установленного выше по потоку, и сжимающие поток проходы 82 второго пластинчатого элемента 210, установленного ниже по потоку относительно, не находятся в одинаковом положении, если смотреть в направлении течения полимера, и сжимающие поток проходы 81 и 82 двух пластинчатых элементов занимают положения на кругу, которые сдвинуты на 45° при повороте относительно центральной оси проводящего полимер канала 5.

Сжимающие поток проходы 81 первого пластинчатого элемента 29 имеют площади поперечного сечения, которые способны создавать перепад давления ΔP1 между положениями выше и ниже сжимающих поток проходов 81 первого пластинчатого элемента 29. Сжимающие поток проходы 82 второго пластинчатого элемента 210 имеют площади поперечного сечения, которые способны создавать перепад давления ΔP2 между положениями выше и ниже сжимающих поток проходов 82 второго пластинчатого элемента 210. Сумма перепада манометрического давления ΔP1, создаваемого первым пластинчатым элементом 29, и перепада манометрического давления ΔP2, создаваемого вторым пластинчатым элементом 210, имеет численное значение, составляющее от 8,8 до 25,0 МПа, как описано выше.

Данное создающее перепад давления устройство 100 согласно шестому варианту осуществления может производить перепад манометрического давления, составляющий в сумме от 8,8 до 25,0 МПа, путем сочетания множества таких пластинчатых элементов, даже если заданный перепад манометрического давления не может быть произведен, например, создающим перепад давления устройством 100, состоящим из одного пластинчатого элемента.

Седьмой вариант осуществления

Далее описано создающее перепад давления устройство 100 согласно седьмому варианту осуществления.

Как представлено на фиг. 11, в создающем перепад давления устройстве 100 согласно седьмому варианту осуществления, в отличие от пятого и шестого вариантов осуществления, не используется сплошной пластинчатый элемент. Создающее перепад давления устройство 100 изготавливают, используя пористый элемент 211, такой как сетка, имеющий пластинчатую форму, в котором изготовлены сжимающие поток проходы 28, относительно и значительно превышающие по размерам соответствующие поры пористого элемента 211, и помещая сплошной пластинчатый элемент, в котором изготовлено множество отверстий, превышающих по размерам сжимающие поток проходы 28, на стороне ниже по потоку относительно пористого элемента 211, таким образом, чтобы не закрывать сжимающие поток проходы 28.

В частности, создающее перепад давления устройство 100 согласно седьмому варианту осуществления допускает прохождение полимерной смешанной композиции не только через сжимающие поток проходы 28, но также через сам пористый элемент 211. Таким образом, перепад манометрического давления ΔP, создаваемый между стороной выше по потоку и стороной ниже по потоку относительно создающего перепад давления устройства 100 согласно седьмому варианту осуществления, включает не только перепад манометрического давления, прилагаемый к полимерной смешанной композиции, проходящей через проводящие полимер каналы 28, но также перепад манометрического давления, прилагаемый к полимерной смешанной композиции, проходящей через пористый пластинчатый элемент 211, и постоянно производится перепад манометрического давления ΔP, составляющий от 8,8 до 25,0 МПа и представляющий собой сумму этих перепадов манометрического давления.

Создающее перепад давления устройство 100 согласно седьмому варианту осуществления показывает, что перепад манометрического давления, составляющий от 8,8 до 25,0 МПа, можно постоянно производить, используя такие сжимающие поток проходы, которые не вызывают существенного закупоривания ячеек сетки, даже если пористый пластинчатый элемент 211, способный отфильтровывать гель от полимерной смешанной композиции, например, такое как сетка, используется вместо сплошного пластинчатого элемента, т.е. показывает, что гель можно уменьшать, поддерживая при этом высокую производительность, даже если используется такое создающее перепад давления устройство 100, состоящее из пористого пластинчатого элемента 211.

Хотя в данном варианте осуществления проиллюстрированный пористый пластинчатый элемент 211 представляет собой однослойную сетку, в которой изготовлены такие проходы, которые не вызывают существенного закупоривания ячеек сетки, оно может представлять собой многослойную сетку или пористое изделие из керамического или аналогичного материала, в котором изготовлены такие проходы, которые не вызывают существенного закупоривания ячеек.

Вторые экспериментальные примеры

Далее описаны эффекты и функции способа уменьшения геля согласно настоящему изобретению с использованием экспериментальных примеров и сравнительных примеров.

В данных экспериментальных примерах и сравнительных примерах присутствие геля в полимерной смешанной композиции подтверждали, когда проводили эксперимент по изготовлению полимерной смешанной композиции с использованием смесительного и экструзионного оборудования 2, фактически включающего создающее перепад давления устройство 100.

Экспериментальные примеры 11-15 и

сравнительные примеры 5 и 6

В любом из данных экспериментальных примеров 11-15 и сравнительных примеров 5 и 6 площади поперечного сечения сжимающих поток проходов 28 изменяли путем изменения диаметра и числа сжимающих поток проходов 28 в создающем перепад давления устройстве 100, состоящем из сплошного пластинчатого элемента, включающего сжимающие поток проходы 28, как представлено в пятом варианте осуществления.

Любое смесительное и экструзионное оборудование 2, используемое в данных экспериментальных примерах и сравнительных примерах, было таким, что создающее перепад давления устройство 100, у которого внешнюю периферию поддерживал элемент 21b, поддерживающий создающее перепад давления устройство, как проиллюстрировано на фиг. 8 и 9-11, было установлено в проводящем полимер канале 5 для передачи полимерной смешанной композиции от двухроторного смесителя (LCM50) в прядильную фильеру 6 через шестеренчатый насос 7. Полимерная смешанная композиция, выходящая из двухроторного смесителя, представляла собой композицию, полученную смешиванием 2,3% технического углерода и полиэтилена высокой плотности (плотность составляла 0,945 г/см³, и индекс расплава составлял 0,08 г/10 мин при 190°C и нагрузке 2,16 кг, согласно стандарту JIS K 7210) в качестве основного материала. Полиэтилен высокой плотности и технический углерод поступали в форме порошка в данное смесительное и экструзионное оборудование 2, и полимерная смешанная композиция, приготовленная в смесительном и экструзионном оборудовании 2, выходила через проводящий полимер канал 5.

Таблица 3 представляет изменение коэффициента площади белых пятен и улучшение коэффициента площади белых пятен, описанного ниже, в зависимости от перепада давления, когда перепад давления изменяли путем изменения диаметра сжимающих поток проходов 28 создающего перепад давления устройства 100 в пяти вариантах, т.е. устанавливая диаметр на уровне 1 мм в экспериментальном примере 13, 1,15 мм в экспериментальном примере 15, 1,5 мм в экспериментальном примере 14 и 2 мм в сравнительном примере 6 и экспериментальных примерах 11 и 12, причем не было никаких сжимающих поток проходов 28 в сравнительном примере 5, и путем изменения числа сжимающих поток проходов 28, изготовленных в создающем перепад давления устройстве 100, в пяти вариантах, т.е. устанавливая это число равным нулю в сравнительном примере 5, четырем - в сравнительном примере 6 и экспериментальных примерах 12 и 14, шести - в экспериментальном примере 15, девяти - в экспериментальном примере 1 и шестнадцати - в экспериментальном примере 13.

Таблица 3   Диаметр D сжимающих поток проходов (мм) Число n сжимающих поток проходов Коэффициент сжатия уменьшающего гель устройства (создающего перепад давления устройства) Перепад манометрического давления, созданный в уменьшающем гель устройстве (создающем перепад давления устройстве) (МПа) Коэффи-циент площади белых пятен (%) Улучшение коэффициента площади белых пятен (%) Сравн. пример 5 нет нет - - 0,48 0,0 Сравн. пример 6 2 16 25 5,9 0,23 52,1 Экспериментальный пример 11 2 9 44 8,8 0,10 79,2 Экспериментальный пример 12 2 4 100 14,2 0,08 83,3 Экспериментальный пример 13 1 16 100 17,3 0,08 83,3 Экспериментальный пример 14 1,5 4 178 19,6 0,07 85,4 Экспериментальный пример 15 1,15 6 202 22,6 0,07 85,4

Следует отметить, что коэффициент площади белых пятен представляет собой соотношение площадей, показывающее процентную долю наблюдаемых недостаточно перемешанных частей, т.е. количество геля, наблюдаемого в полимерной смешанной композиции, экструдируемой из прядильной фильеры 6. Таким образом, в случае описанной выше композиции, когда существуют недостаточно перемешанные области, прозрачные части, не окрашенные техническим углеродом (части, в которых присутствует гель), наблюдаются как доля площади геля в экструдируемой полимерной смешанной композиции.

Таким образом, если экструдированную полимерную смешанную композицию разрезать на тонкие пластинки, толщина которых составляет приблизительно 20 мкм, используя микротом, и определить количество прозрачных частей, присутствующих в этих тонких срезах, можно оценить коэффициент улучшения геля. Следует отметить, что данное измерение коэффициента площади осуществляют путем наблюдения фотографий, полученных с помощью оптического микроскопа при увеличении в 200 раз.

Степень улучшения (степень уменьшения) коэффициента площади белых пятен вычисляют, используя следующее уравнение:

(Степень улучшения коэффициента площади белых пятен) = [(Исходный коэффициент площади белых пятен)-

(Коэффициент площади белых пятен в образце)]/

(Исходный коэффициент площади белых пятен)

Кроме того, степень улучшения (степень уменьшения) коэффициента площади белых пятен представляет собой процентный показатель уменьшения коэффициента площади белых пятен при каждом перепаде манометрического давления по отношению к коэффициенту площади белых пятен в случае, когда перепад манометрического давления создающего перепад давления устройства составляет 0 МПа; другими словами, по отношению к коэффициенту площади белых пятен в случае, когда не используется создающее перепад давления устройство (тогда степень улучшения составляет 0%).

Фиг. 12 представляет собой график зависимости степени улучшения (степени уменьшения) коэффициента площади белых пятен от перепада манометрического давления. Как представлено на фиг. 12, когда перепад манометрического давления, создаваемый между стороной выше по потоку и стороной ниже по потоку относительно создающего перепад давления устройства 100, увеличивается от 0 МПа до 5,9 МПа и далее до 8,8 МПа, степень улучшения коэффициента площади белых пятен также увеличивается от 0% до 52,1% и далее до 79,2%, Таким образом, коэффициент площади белых пятен также постепенно уменьшается при увеличении перепада манометрического давления.

Однако даже если перепад манометрического давления, производимый создающим перепад давления устройством, увеличивается выше 8,8 МПа, степень улучшения коэффициента площади белых пятен составляет 83,3% при 14,2 МПа и 85,4% при 19,6 МПа, т.е. сохраняется приблизительно на уровне, несколько превышающем 80%, и не увеличивается существенно выше данного уровня. Таким образом, если перепад манометрического давления, составляющий 8,8 МПа или более, можно приложить к полимеру, перемешиваемому с помощью создающего перепад давления устройства 100, можно получить полимерную смешанную композицию, имеющую устойчивую и высокую степень улучшения коэффициента площади белых пятен. В частности, если перепад манометрического давления превышает 10 МПа, степень улучшения коэффициента площади белых пятен стабилизируется на уровне, составляющем или превышающем 80%, в результате чего предпочтительно устанавливать перепад манометрического давления на уровне, составляющем или превышающем 10 МПа.

Следует отметить, что не считается предпочтительным установление чрезмерно высокого перепада давления с точки зрения защиты экструдера от механических повреждений. Например, в случае экструзии полимерной смешанной композиции, которая представляет собой HDPE (индекс расплава составляет от 0,01 до 10 г/10 мин при 190°C и 2,16 кг, и плотность составляет от 0,930 до 0,970 г/см³) в вышеупомянутом смесительном и экструзионном оборудовании 2, предельное давление составляет приблизительно 35 МПа вследствие механической прочности оборудования. Если вычесть 10 МПа, что необходимо для экструзии полимера, предельное дополнительное увеличение манометрического давления создающим перепад давления устройством 100 составляет приблизительно 25 МПа.

Настоящее изобретение не ограничено вышеупомянутыми вариантами осуществления, и формы, структуры, материалы, сочетания и другие параметры соответствующих элементов можно надлежащим образом изменять без изменения природы настоящего изобретения.

Следует отметить, что хотя смеситель используют в вышеупомянутом смесительном и экструзионном оборудовании 2, создающее перепад давления устройство 100 согласно настоящему изобретению можно изменять и применять к экструдеру или любому оборудованию для обработки полимерной смешанной композиции, содержащей гель, помимо экструдеров и смесителей.

Сущность вышеупомянутых вариантов осуществления

Как описано в приведенных выше примерах, настоящее изобретение относится к уменьшающему гель устройству, включающему механизм для уменьшения геля, установленный в проводящем полимер канале, в котором протекает полимерная смешанная композиция, и выполненный с возможностью уменьшения геля, присутствующего в полимерной смешанной композиции, где механизм для уменьшения геля включает, по меньшей мере, один или более сжимающих поток проходов, имеющих меньшую площадь поперечного сечения прохода, чем проводящий полимер канал, и коэффициент сжатия S1/S2 сжимающего поток прохода установлен, чтобы обеспечивать следующее соотношение производить растянутый поток смешанной композиции, протекающей в сжимающем поток проходе:

коэффициент сжатия S1/S2 сжимающего поток прохода составляет от 25 до 180, где S1 представляет собой площадь поперечного сечения прохода проводящего полимер канала, и S2 представляет собой суммарную площадь поперечного сечения сжимающих поток проходов.

При использовании вышеупомянутой конструкции коэффициент сжатия сжимающего поток прохода предпочтительно составляет менее чем 180, чтобы не производить чрезмерного перепада давления между стороной выше по потоку и стороной ниже по потоку относительно уменьшающего гель механизма. Таким образом, уменьшающее гель устройство согласно настоящему изобретению способно производить полимерную смешанную композицию, содержащую малое количество геля, с высокой производительностью.

Кроме того, механизм для уменьшения геля может включать пластинчатый элемент, установленный поперек проводящего полимер канала, и сжимающий поток проход может представлять собой круглое сквозное отверстие, выполненное в пластинчатом элементе.

Кроме того, механизм для уменьшения геля может включать множество уменьшающих гель элементов, установленных на расстоянии друг от друга в направлении прокладки проводящего полимер канала.

Изготавливая механизм для уменьшения геля из множества уменьшающих гель элементов, как описано выше, полимерную смешанную композицию можно растягивать в два раза или более, в результате чего можно более надежно удалять гель.

Сжимающий поток проход уменьшающего гель элемента, установленного выше по потоку, и сжимающий поток проход уменьшающего гель элемента, установленного ниже по потоку относительно проводящего полимер канала, могут не перекрываться, если смотреть в направлении прокладки проводящего полимер канала.

При использовании вышеупомянутой конструкции полимерная смешанная композиция растягивается в два раза или более и скручивается в проводящих полимер каналах, в результате чего можно более надежно удалять гель.

Предпочтительно механизм для уменьшения геля включает фильтрообразный элемент, установленный поперек проводящего полимер канала, и сжимающий поток проход представляет собой круглое сквозное отверстие, выполненное в фильтрообразном элементе.

При использовании вышеупомянутой конструкции можно легко изготавливать сжимающий поток проход, и можно сокращать расходы на производство.

Размер ячеек сетки фильтрообразного элемента составляет предпочтительно 180 мкм или менее. Если размер ячеек сетки фильтрообразного элемента составляет 180 мкм или менее, то ячейки сетки фильтрообразного элемента становятся очень мелкими, и сам фильтрообразный элемент способен отделять гель от полимерной смешанной композиции.

Кроме того, механизм для уменьшения геля может иметь многослойную структуру, включающую фильтрообразный элемент и поддерживающие сетчатые элементы, установленные выше и ниже по потоку относительно фильтрообразного элемента и имеющие более крупный размер ячеек сетки, чем фильтрообразный элемент.

При использовании этой конструкции фильтрообразный элемент можно укреплять, помещая его между двух поддерживающих сетчатых элементов, установленных выше и ниже по потоку, и механизм для уменьшения геля может иметь превосходную прочность.

Поддерживающие сетчатые элементы можно изготавливать с отверстиями, имеющими такую же площадь поперечного сечения прохода, как сжимающий поток проход фильтрообразного элемента, и соединяющимися со сжимающим проходом.

Поддерживающий элемент для поддержки фильтрообразного элемента с нижней по потоку стороны можно устанавливать ниже по потоку относительно уменьшающего гель механизма и изготавливать с проточным отверстием, которое позволяет полимерной смешанной композиции, прошедшей через механизм для уменьшения геля, далее экструдироваться по направлению к стороне ниже по потоку.

Проточное отверстие, выполненное в поддерживающем элементе, может совмещаться со сжимающим проходом, изготовленным в уменьшающем гель механизме, если смотреть в направлении прокладки проводящего полимер канала, и суммарная площадь поперечного сечения проточного отверстия, изготовленного в поддерживающем элементе, может быть равной или превышающей суммарную площадь поперечного сечения сжимающего поток прохода, изготовленного в уменьшающем гель механизме.

Настоящее изобретение также относится к способу уменьшения геля, присутствующего в полимерной смешанной композиции, протекающей в проводящем полимер канале, включающему стадию обеспечения уменьшающего гель механизма, включающего, по меньшей мере, один или более сжимающих поток проходов, имеющих меньшую площадь поперечного сечения прохода, чем проводящий полимер канал, в котором коэффициент сжатия S1/S2 сжимающего поток прохода установлен, чтобы обеспечивать следующее соотношение для создания растянутого потока в смешанной композиции, протекающей в сжимающем поток проходе:

коэффициент сжатия S1/S2 сжимающего поток прохода составляет от 25 до 180, где S1 представляет собой площадь поперечного сечения прохода проводящего полимер канала, и S2 представляет собой суммарную площадь поперечного сечения сжимающих поток проходов; и

стадию введения полимерной смешанной композиции в сжимающий поток проход.

При использовании вышеупомянутого способа уменьшения геля согласно настоящему изобретению полимерную смешанную композицию, содержащую малое количество геля, можно изготавливать с высокой производительностью.

Согласно еще одному варианту осуществления, настоящее изобретение относится также к способу уменьшения геля, присутствующего в полимерной смешанной композиции, протекающей в проводящем полимер канале, включающему стадию постоянного приложения перепада манометрического давления, составляющего 8,8 МПа или более, к полимерной композиции, содержщей гель, в промежуточном положении проводящего полимер канала, в котором протекает полимер, и в результате этого происходит уменьшение содержания геля в полимере.

Согласно вышеупомянутому способу уменьшения геля согласно настоящему изобретению, полимерную смешанную композицию, содержащую малое количество геля, можно изготавливать с высокой производительностью.

Согласно еще одному варианту осуществления, настоящее изобретение относится также к способу уменьшения геля, присутствующего в полимерной смешанной композиции, протекающей в проводящем полимер канале, включающему стадию обеспечения создающего перепад давления устройства для создания заданного перепада манометрического давления в полимерной композиции, содержащей гель, в промежуточном положении проводящего полимер канала, в котором протекает полимер, в котором содержание геля в полимере уменьшается за счет постоянного приложения к полимеру перепада манометрического давления, составляющего 8,8 МПа или более, создающим перепад давления устройством.

Используя вышеупомянутый способ уменьшения геля согласно настоящему изобретению, полимерную смешанную композицию, содержащую малое количество геля, можно изготавливать с высокой производительностью.

Следует отметить, что в вышеупомянутом варианте осуществления, перепад манометрического давления, прилагаемый к полимеру, составляет предпочтительно 25,0 МПа или менее.

Не считается предпочтительным установление чрезмерно высокого перепада манометрического давления с точки зрения защиты экструдера от механических повреждений. Например, в случае экструзии полимерной смешанной композиции, которая представляет собой HDPE (индекс расплава составляет от 0,01 до 10 г/10 мин при 190°C и 2,16 кг, плотность составляет от 0,930 до 0,970 г/см³), в вышеупомянутом смесительном и экструзионном оборудовании 2 предельное давление составляет приблизительно 35 МПа вследствие прочности оборудования. Если вычесть 10 МПа, что необходимо для экструзии полимера, обоснованное предельное дополнительное увеличение манометрического давления создающим перепад давления устройством 100 составляет приблизительно 25 МПа.

Следует отметить, что полимер предпочтительно представляет собой HDPE, у которого индекс расплава составляет от 0,01 до 10 г/10 мин при температуре 190°C и нагрузке 2,16 кг.

Согласно еще одному варианту осуществления, настоящее изобретение относится к уменьшающему гель устройству для уменьшения геля, присутствующего в полимерной смешанной композиции, протекающей в проводящем полимер канале, включающему создающее перепад давления устройство для создания заданного перепада манометрического давления в полимерной композиции, содержащей гель, в промежуточном положении проводящего полимер канала, в котором протекает полимер, в котором перепад манометрического давления, составляющий 8,8 МПа или более, постоянно прилагается к полимеру создающим перепад давления устройством для уменьшения геля в полимере.

При использовании вышеупомянутого способа уменьшения геля согласно настоящему изобретению полимерную смешанную композицию, содержащую малое количество геля, можно изготавливать с высокой производительностью.

В вышеупомянутом варианте осуществления перепад манометрического давления, приложенный к полимеру, составляет предпочтительно 25,0 МПа или менее.

Заявленная группа изобретений относится к устройству и способу для уменьшения геля, присутствующего в полимере. Техническим результатом заявленного изобретения является повышение производительности уменьшающего гель устройства. Технический результат достигается в уменьшающем гель устройстве, включающем механизм для уменьшения геля, установленный в проводящем полимер канале, в котором протекает полимерная смешанная композиция, и выполненный с возможностью уменьшения геля, присутствующего в полимерной смешанной композиции. Причем механизм для уменьшения геля включает в себя проходы, сжимающие поток, и имеющие меньшую площадь поперечного сечения прохода, чем проводящий полимер канал. При этом коэффициент сжатия S1/S2 прохода, сжимающего поток, составляет от 25 до 180, для создания растянутого потока в смешанной композиции, протекающей в проходе, сжимающем поток. Причем S1 представляет собой площадь поперечного сечения проводящего полимер канала, и S2 представляет собой суммарную площадь поперечного сечения прохода, сжимающего поток. 5 н. и 11 з.п. ф-лы, 19 ил., 3 табл., 15 пр.

1. Уменьшающее гель устройство, включающее в себя:
механизм для уменьшения геля, установленный в проводящем полимер канале, в котором протекает полимерная смешанная композиция, и выполненный с возможностью уменьшения геля, присутствующего в полимерной смешанной композиции, причем
механизм для уменьшения геля включает в себя, по меньшей мере, один или более проходов, сжимающих поток, имеющих меньшую площадь поперечного сечения прохода, чем проводящий полимер канал, и
коэффициент сжатия S1/S2 прохода, сжимающего поток, установлен, чтобы обеспечивать следующее соотношение для создания растянутого потока в смешанной композиции, протекающей в проходе, сжимающем поток:
коэффициент сжатия S1/S2 прохода, сжимающего поток, составляет от 25 до 180,
где S1 представляет собой площадь поперечного сечения проводящего полимер канала и S2 представляет собой суммарную площадь поперечного сечения прохода, сжимающего поток.

2. Уменьшающее гель устройство по п. 1, в котором,
механизм для уменьшения геля включает пластинчатый элемент, установленный поперек проводящего полимер канала; и
проход, сжимающий поток, представляет собой круглое сквозное отверстие, выполненное в пластинчатом элементе.

3. Уменьшающее гель устройство по п. 1, в котором механизм для уменьшения геля включает множество уменьшающих гель элементов, установленных на расстоянии друг от друга в направлении прокладки проводящего полимер канала.

4. Уменьшающее гель устройство по п. 3, в котором:
проход, сжимающий поток, уменьшающего гель элемента, установленного выше по потоку относительно проводящего полимер канала, проход, сжимающий поток, уменьшающего гель элемента, установленного ниже по потоку, не перекрываются, если смотреть в направлении прокладки проводящего полимер канала.

5. Уменьшающее гель устройство по п. 1, в котором:
механизм для уменьшения геля включает фильтрообразный элемент, установленный поперек проводящего полимер канала; и
проход, сжимающий поток, представляет собой круглое сквозное отверстие, выполненное в фильтрообразном элементе.

6. Уменьшающее гель устройство по п. 5, в котором размер ячеек сетки фильтрообразного элемента составляет 180 мкм или менее.

7. Уменьшающее гель устройство по п. 5, в котором механизм для уменьшения геля имеет многослойную структуру, включающий фильтрообразный элемент и поддерживающие сетчатые элементы, установленные выше и ниже по потоку относительно фильтрообразного элемента и имеющие более крупный размер ячеек сетки, чем фильтрообразный элемент.

8. Уменьшающее гель устройство по п. 7, в котором поддерживающие сетчатые элементы изготовлены с отверстиями, имеющими такую же площадь поперечного сечения прохода, как проход, сжимающий поток фильтрообразного элемента, и соединяющимися с проходом, сжимающим поток.

9. Уменьшающее гель устройство по любому из пп. 5-8, в котором поддерживающий элемент для поддержки фильтрообразного элемента с нижней по потоку стороны установлен ниже по потоку относительно уменьшающего гель механизма; и
указанный поддерживающий элемент изготовлен с проточным отверстием, которое позволяет полимерной смешанной композиции, прошедшей через механизм для уменьшения геля, далее поступать на сторону ниже по потоку.

10. Уменьшающее гель устройство по п. 9, в котором:
проточное отверстие, выполненное в поддерживающем элементе, сообщается с проходом, сжимающим поток, изготовленным в уменьшающем гель механизме, если смотреть в направлении прокладки проводящего полимер канала; и
суммарная площадь поперечного сечения прохода проточного отверстия, изготовленного в поддерживающем элементе, равняется или больше суммарной площади поперечного сечения прохода, сжимающего поток, изготовленного в уменьшающем гель механизме.

11. Способ уменьшения геля, присутствующего в полимерной смешанной композиции, протекающей в проводящем полимер канале, включающий:
стадию обеспечения уменьшающего гель механизма, включающего в себя, по меньшей мере, один или более проходов, сжимающих поток, имеющих меньшую площадь поперечного сечения прохода, чем проводящий полимер канал, в проводящем полимер канале,
причем коэффициент сжатия S1/S2 прохода, сжимающего поток, установлен, чтобы обеспечивать следующее соотношение для создания растянутого потока в смешанной композиции, протекающей в проходе, сжимающем поток:
коэффициент сжатия S1/S2 прохода, сжимающего поток, составляет от 25 до 180,
где S1 представляет собой площадь поперечного сечения проводящего полимер канала и S2 представляет собой суммарную площадь поперечного сечения прохода, сжимающего поток; и
стадию введения полимерной смешанной композиции в проход, сжимающий поток.

12. Способ уменьшения геля, присутствующего в полимерной смешанной композиции, протекающей в проводящем полимер канале, включающий:
стадию постоянного приложения перепада давления, составляющего 8,8 МПа или более, к смешанной полимерной композиции, содержащей гель, в промежуточном положении проводящего полимер канала, в котором протекает полимер, и в результате этого происходит уменьшение геля в полимере, причем полимер представляет собой полиэтилен высокой плотности (HDPE), у которого индекс расплава составляет от 0,01 до 10 г/10 мин при нагревании до 190°C с нагрузкой 2,16 кг.

13. Способ уменьшения геля, присутствующего в полимерной смешанной композиции, протекающей в проводящем полимер канале, включающий:
стадию обеспечения создающего перепад давления устройства для создания заданного перепада давления в смешанной полимерной композиции, содержащей гель, в промежуточном положении проводящего полимер канала, в котором протекает полимер,
причем перепад давления, составляющий 8,8 МПа или более, постоянно прилагается к полимеру с помощью создающего перепад давления устройства для уменьшения геля в полимере, причем полимер представляет собой полиэтилен высокой плотности (HDPE), у которого индекс расплава составляет от 0,01 до 10 г/10 мин при нагревании до 190°C с нагрузкой 2,16 кг.

14. Способ по п. 12 или 13, в котором перепад
давления, прилагаемого к полимеру, составляет 25,0 МПа или менее.

15. Уменьшающее гель устройство для уменьшения геля, присутствующего в полимерной смешанной композиции, протекающей в проводящем полимер канале, включающее:
создающее перепад давления устройство для приложения заданного перепада давления к смешанному полимеру, содержащему гель, в промежуточном положении проводящего полимер канала, в котором протекает полимер,
причем перепад давления, составляющий 8,8 МПа или более, постоянно прилагается к полимеру с помощью создающего перепад давления устройства для уменьшения геля в полимере, причем полимер представляет собой полиэтилен высокой плотности (HDPE), у которого индекс расплава составляет от 0,01 до 10 г/10 мин при нагревании до 190°C с нагрузкой 2,16 кг.

16. Уменьшающее гель устройство по п. 15, в котором перепад давления, прилагаемого к полимеру, составляет 25,0 МПа или менее.