ПОТОЧНЫЙ КРАСКОСМЕСИТЕЛЬ Российский патент 2015 года по МПК C08J3/20 B29B7/00 

А. Область изобретения

[0001] Настоящее изобретение относится в основном к окраске полимерного материала, в частности к окрашиванию порошкообразного полимерного материала, применяемого при изготовлении компонентов методом формования из расплава, например, путем центробежного формования.

[0002] Центробежное формование применяется для изготовления полых контейнеров и других изделий большого размера и сложной конструкции, которые не могут быть получены в готовом виде при помощи других обычных методов, таких как литьевое формование и формование листовых термопластов. Изделиями с такой конструкцией являются, например, бензобаки, каски, емкости для хранения и игрушки.

[0003] Центробежное формование включает в себя стадии: подачу порошка, содержащего полимерный материал, в форму, нагрев формы снаружи во время вращения формы, расплавление порошка с образованием тем самым слоя расплавленного синтетического полимерного материала внутри формы, затем охлаждение формы для отверждения материала и, наконец, отделение формы от формованного изделия.

В. Описание известного уровня техники

[0004] Для окрашивания порошка полимерного материала перед формованием он может быть смешан с одним или более пигментов в виде сухого порошка и/или твердых частиц. Однако такие твердые вещества могут неравномерно смешиваться с порошком полимерного материала, что приводит к неоднородному цветовому распределению в готовом формованном изделии. К тому же такой процесс представляет собой прерывный процесс, требующий много времени. Были предприняты попытки применения жидких красящих составов. Однако при этом также возникают проблемы, связанные с применением таких составов. Например, составы могут быть добавлены во время измельчения полимерного материала для получения порошка полимерного материала. Однако недостатком в этом случае является необходимость тщательной и длительной очистки измельчающего устройства в том случае, если возникает погрешность изменения цвета получаемого порошка полимерного материала. Это, в общем, невыгодно с экономической точки зрения. К тому же это приводит к возникновению проблем, связанных с необходимостью однородной окраски полимерного материала. Целью настоящего изобретения является устранение вышеуказанных проблем.

II. Сущность изобретения

[0005] Целью настоящего изобретения является устранение проблем, связанных с окрашиванием порошкового полимерного материала, предназначенного для применения при центробежном формовании.

[0006] Согласно первому аспекту настоящего изобретения предлагается способ получения материала, включающий:

(a) выбор исходного материала, представляющего собой указанный полимерный материал;

(b) измельчение указанного полимерного материала в измельчителе для получения порошка;

(c) пропускание порошка прямо из измельчителя в смеситель;

(d) распыление жидкого состава, содержащего краситель и/или другую функциональную добавку, в порошок в смесителе; и

(e) смешивание жидкого состава и порошка.

[0007] Указанный исходный материал может содержать шарики или гранулы полимерного материала. Указанный исходный материал соответственно не включает краситель; он может быть практически неокрашенным. Он может содержать полимерный материал первичного изготовления.

[0008] Указанный полимерный материал может содержать термопластичный полимер. Он может содержать любой полимерный материал, применяемый при центробежном формовании, например полиолеофин, такой как полиэтилен или полипропилен.

[0009] Указанный измельчитель может представлять собой дробилку, размалывающее устройство, измельчитель-мешалку, молотковую дробилку, мельницу, ступку или другое средство для измельчения полимерного материала в тонкодисперсный порошок или порошок. Такой измельчитель может иметь стандартную конструкцию. Он может быть применен для измельчения полимерного материала с целью получения порошка. Он может включать средство (например, сито) для отбора измельченного полимерного материала с заданными размерами частиц (например, с размерами частиц менее определенной величины и/или в пределах определенного диапазона размера частиц).

[00010] Указанный измельчитель может быть приспособлен для увеличения температуры полимерного материала во время измельчения. Например, разница между температурой указанного полимерного материала, поступающего в измельчитель, и температурой указанного порошка, выпускаемого из измельчителя, может составлять по меньшей мере 10°С, в соответствующем случае - по меньшей мере 20°С. Разница может составлять по меньшей мере 30°С или по меньшей мере 40°С.

[00011] Выпускное отверстие измельчителя предпочтительно соединено с впускным отверстием смесителя. Таким образом, измельчитель соответственно приспособлен для подачи порошка прямо в смеситель. Линейное расстояние между смесительной камерой смесителя и выпускным отверстием измельчителя может быть менее чем 50 см, менее чем 40 см, менее чем 30 см, менее чем 20 см или менее чем 10 см.

[00012] Стадия (с) предпочтительно включает в себя непрерывную подачу порошка из измельчителя в смеситель.

[0013] Предпочтительно температура порошка, подаваемого в смеситель, выше температуры окружающей среды. Она может быть по меньшей мере на 10°С, по меньшей мере на 20°С или по меньшей мере на 30°C выше температуры окружающей среды. Соответственно, температура порошка выше температуры окружающей среды вследствие нагрева полимерного материала в измельчителе и по меньшей мере благодаря некоторому количеству тепла, получаемого после пропускания порошка из измельчителя в смеситель.

[0014] Разница между температурой порошка у выпускного отверстия измельчителя и температурой порошка у впускного отверстия смесителя (и/или непосредственно за впускным отверстием смесителя, например, в смесительной камере смесителя) соответственно составляет менее чем 40°С, предпочтительно менее чем 30°С, более предпочтительно менее чем 20°С, в особенности - менее чем 10°С.

[0015] Температура порошка у выпускного отверстия измельчителя может быть по меньшей мере 30°С, по меньшей мере 40°С или по меньшей мере 50°С. Предпочтительно, по меньшей мере 20°С (или по меньшей мере 40°С), менее чем температура стеклования (Tg) полимерного материала.

[0016] Температура порошка у впускного отверстия смесителя может быть по меньшей мере 30°С, по меньшей мере 40°С или по меньшей мере 50°С. Предпочтительно, по меньшей мере 20°С (или по меньшей мере 40°С), менее чем температура стеклования (Tg) полимерного материала.

[0017] Указанный смеситель может представлять собой мешалку, блендер, взбивалку, перемешиватель или другое средство для смешивания жидкости с порошком. Указанный смеситель, соответственно, содержит механическую мешалку, которая соответствующим образом приспособлена для получения псевдоожиженного слоя, в котором может быть осуществлено тщательное смешивание порошка и жидкого состава. Смеситель может содержать лопастную мешалку. Смеситель, соответственно, имеет впускное отверстие для поступления порошка из измельчителя и впускное отверстие для направления окрашенного порошка и/или порошка видоизмененного иным путем из смесительной камеры смесителя, например, к месту хранения. Указанный смеситель, соответственно, является смесителем непрерывного действия (то есть не является смесителем периодического действия), который соответствующим образом приспособлен для непрерывного перемещения материала между его впускным и выпускным отверстиями. Таким образом, согласно способу полимерный материал может непрерывно проходить между впускным отверстием измельчителя и выпускным отверстием смесителя, во время чего происходит его окрашивание и/или видоизменение иным путем.

[0018] На стадии (d) жидкий состав распыляют прямо на порошок, соответственно, избегая при этом, насколько это возможно, контактирования со стенкой, которая образует смесительную камеру смесителя. Предпочтительно, распыляют мелкие капли жидкого состава. Соответственно, распылительное устройство применяют на стадии (d). Оно может содержать распылитель, приспособленный для пульверизации жидкого состава, такой как пульверизатор, аэрозольный аппарат, мелкокапельный туманообразователь, разбрызгиватель, распылитель или любой другой соответствующий дозатор жидкости. Для облегчения практически однородного смешивания жидкого состава и порошка (с предотвращением образования комков красящего вещества и/или другой функциональной добавки и предотвращением чрезмерно концентрированных областей красящего вещества, добавки и/или другой функциональной добавки) распыление на стадии (d) осуществляют при относительно низком давлении. Например, распылительное устройство может быть приспособлено для пульверизации жидкого состава при давлении менее чем 50 фунт/дюйм² (3,5155 кг/см²), предпочтительно менее чем 35 фунт/дюйм² (2,4609 кг/см²), более предпочтительно, при давлении менее чем 25 фунт/дюйм² (1,7578 кг/см²), в особенности, менее чем 15 фунт/дюйм² (1,0547 кг/см²). Это позволяет осуществить более осторожное нанесение жидкого состава на порошок и позволяет предотвратить прорывание струи жидкого состава сквозь массу порошка и контактирование тем самым со стенками смесительной камеры. Если происходит накапливание жидкого состава на стенках смесительной камеры, то это приводит к образованию случайных высококонцентрированных областей красящего вещества или функциональных добавок в порошке, что является нежелательным.

[0019] На стадии (е) осуществляют тщательное смешивание жидкого состава и порошка и подачу к выпускному отверстию смесителя.

[0020] Указанный жидкий состав предпочтительно содержит носитель и красящее вещество. Носитель соответственно предназначен для переноса красителя и в основном подвергается удалению после подачи в порошок во время смешивания и/или дальнейшей обработки (например, формование из расплава) окрашенного порошка.

[0021] Указанный жидкий состав может содержать антиоксиданты, ингибиторы, защищающие от воздействия ультрафиолетовых лучей, ингибиторы воспламенения, вспомогательные смазывающие вещества или другие функциональные добавки вместо красящего вещества или в добавление к красящему веществу. Указанный жидкий состав может содержать диспергаторы, поверхностно-активные вещества, связующие, модификаторы вязкости, биоциды и другие функциональные добавки. Жидкий состав может обладать вязкостью, измеренной, как приведено в данном описании, в диапазоне 100-50000 сантипуаз (0,1-5 н·сек/м²).

[0022] Указанное красящее вещество может быть растворено или диспергировано в носителе. Он может содержать пигмент или краситель.

[0023] Указанный носитель соответственно выбирают таким образом, чтобы некоторое его количество могло испаряться при контакте и/или после контакта с порошком на стадии (d) благодаря остаточному теплу, имеющемуся в порошке, в результате измельчения на стадии (b).

[0024] Указанный носитель соответственно имеет точку кипения менее чем 120°С или менее чем 110°С при стандартных (нормальных) условиях. Предпочтительно, указанный носитель содержит воду. Он может состоять в основном из воды. Преимущественно, при соприкосновении с жидким составом и порошком будет происходить испарение некоторого количества воды, что может способствовать покрытию порошка жидким составом или красящим веществом. Указанный жидкий состав может включать в себя по меньшей мере 30 вес.% воды.

[0025] Согласно второму аспекту настоящего изобретения предлагается устройство, применяемое при осуществлении способа согласно первому аспекту настоящего изобретения и содержащее:

(i) измельчитель для получения порошка;

(ii) смеситель для смешивания порошка и жидкого состава;

(iii) распылитель для распыления жидкого состава в порошок в смесителе.

При этом выпускное отверстие измельчителя соединено с впускным отверстием смесителя, а измельчитель приспособлен для подачи порошка прямо в смеситель.

[0026] Устройство может обладать любым отличительным признаком, описанным согласно первому аспекту изобретения.

[0027] Устройство может включать средство подачи исходного материала, содержащее исходный материал и приспособленное для подачи указанного исходного материала в указанный измельчитель.

[0028] Устройство может включать средство подачи жидкого состава, например резервуар, содержащий жидкий состав, при этом указанное средство подачи жидкого состава функционально соединено с распылителем.

[0029] Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предлагается способ получения компонента, который включает:

(A) выбор окрашенного и/или иным путем модифицированного порошка, изготовленного таким образом, как описано согласно первому аспекту, т.е. способу, и/или применение устройства согласно второму аспекту;

(B) формование из расплава окрашенного и/или иным путем модифицированного порошка для получения указанного компонента.

[0030] Стадия (В) предпочтительно заключается в центробежном формовании указанного окрашенного порошка.

[0031] Настоящее изобретение распространяется на компонент, получаемый способом согласно третьему аспекту как таковому.

[0032] Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения предлагается устройство для различного окрашивания соответствующих порошков, содержащее:

(1) измельчитель для получения порошка:

(2) первую комбинацию оборудования, содержащую смеситель для смешивания порошка с жидким составом, и распылитель для распыления жидкого состава в порошок, причем указанная первая комбинация оборудования связана с первым красящим веществом, например предназначена для первого красящего вещества;

(3) вторую комбинацию оборудования, содержащую смеситель для смешивания порошка с жидким составом и распылитель для распыления жидкого состава в порошок, причем указанная вторая комбинация оборудования связана со вторым красящим веществом, например предназначена для второго красящего вещества.

[0033] Преимущественно, устройство может позволить осуществлять изменение цвета, предпринимаемое быстро с минимальной очисткой, так как распылитель содержит неокрашенный порошок при применении, а первая и вторая комбинации оборудования могут быть выбраны в соответствии с желаемым цветом для порошка.

[0034] Указанное устройство может включать в себя третью комбинацию оборудования, которая является практически такой же самой, как и первая комбинация оборудования, за исключением того, что она связана с третьим красящим веществом, например предназначена для третьего красящего вещества, которое отличается от первого и второго красящих веществ.

[0035] Четвертая и/или пятая и/или шестая комбинации оборудования могут быть предусмотрены для различных красящих веществ, с соответствующими изменениями.

[0036] Любое изобретение, приведенное в данном описании, может быть скомбинировано с любым отличительным признаком любого другого изобретения, или вариантом осуществления изобретения, приведенным в настоящем описании, с соответствующими изменениями.

III. Краткое описание чертежей

[0037] Настоящее изобретение может быть воплощено в физическую форму с определенными частями и компоновкой частей, выполнение конструкции которых будет описано подробно в данном описании и проиллюстрировано на приложенных чертежах, которые являются частью данного описания и на которых:

[0038] на Фиг. 1 изображен схематический вид устройства для получения окрашенного порошка согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

[0039] на Фиг. 2 - устройство для получения окрашенного порошка согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, в перспективе;

[0040] на Фиг. 3 - вид в перспективе лопастной мешалки и стержня лопастной мешалки, расположенных в смесителе, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

[0041] на Фиг. 4 - смеситель согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, вид в разрезе;

[0042] на Фиг. 5 - вид сверху лопастной мешалки и стержня лопастной мешалки согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

[0043] на Фиг. 6 - вид сбоку лопастной мешалки и стержня лопастной мешалки согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

[0044] на Фиг. 7 - вид в перспективе вала, расположенного в смесителе согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

[0045] на Фиг. 8 - вид в перспективе внутренней части смесителя согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

[0046] на Фиг. 9 - вид сбоку смесителя согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

[0047] на Фиг. 10 - вид сверху смесителя согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

[0048] на Фиг. 11 - вид в перспективе устройства для получения окрашенного порошка согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения; и

[0049] на Фиг. 12 - вид в перспективе устройства для получения окрашенного порошка согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

IV. Подробное описание изобретения

[0050] Варианты осуществления настоящего изобретения проиллюстрированы на чертежах, причем изобретение этим не ограничивается. Номера позиций применены для обозначения одинаковых компонентов. На Фиг. 1-10 показано устройство 20, включающее в себя измельчитель 30, который приспособлен для подачи неокрашенного измельченного полимерного порошка через его выпускное отверстие 40 прямо в смеситель 60 через его впускное отверстие 80. Распылительное устройство 100 функционально соединено со смесителем 60 и приспособлено для получения струи 120 окрашенного жидкого состава, которая направлена на измельченный полимерный порошок для окрашивания тем самым порошка. Происходит смешивание порошка и жидкого состава, в результате чего получают равномерно окрашенный порошок, проходящий от выпускного отверстия 140 смесителя, после чего окрашенный порошок может храниться для последующего применения при центробежном формовании. Ниже приводится более подробное описание устройства.

[0051] Измельчитель 30 может иметь стандартную конструкцию. Он приспособлен для приема гранулированного полимера и измельчения его с целью получения порошка с заданными размерами частиц. Во время измельчения происходит нагрев полимера, например, до температуры порядка 50-60°С благодаря механической работе, осуществляемой при его обработке.

[0052] Смеситель 60 плотно соединен с измельчителем и приспособлением для приема нагретого порошка из измельчителя. Соответственно, выпускное отверстие 40 измельчителя и впускное отверстии 80 смесителя напрямую соединены друг с другом, так чтобы можно было осуществлять непрерывную подачу порошка из измельчителя в смеситель без значительного падения температуры порошка при прохождении между измельчителем и смесителем. Тем самым, порошок, поступающий в смеситель, соответственно имеет повышенную температуру, которая приблизительно является такой же, как температура порошка в измельчителе.

[0053] Таким образом, порошок остается горячим благодаря механической работе, осуществляемой измельчителем 30. Дополнительное тепло позволяет получить большую адгезию цвета, чем в случае охлажденного порошка. Этот процесс происходит без дополнительной стадии повторного нагрева порошка, когда он поступает в смесительное устройство.

[0054] Смеситель 60 представляет собой механический смеситель, например лопастную мешалку, и приспособлен для образования псевдоожиженного слоя, в котором происходит тщательное смешивание порошка и жидкого состава. Смеситель имеет лопастную мешалку и стержень 61 лопастной мешалки. Стержень 61 лопастной мешалки соединен с валом 62. Верхняя часть стержня 61 лопастной мешалки содержит приварную крышку 65. Кроме того, смеситель 60 имеет очистные каналы 64, которые представляют собой отверстия или щели в цилиндрическом стержне 61 лопастной мешалки. Очистные каналы 64 способствуют легкой очистке устройства. В одном варианте, источник воды или чистящей жидкости функционально соединен с валом 62. Чистящая жидкость затем проходит через вал 62 в каждый из стержней 61 лопастной мешалки и выходит из очистных каналов 64 на каждом стержне 61 лопастной мешалки. В некоторых вариантах, вал 62 может также включать в себя очистные каналы 64.

[0055] Распылительное устройство 100 содержит воздушное распыляющее сопло низкого давления (например, 5-15 фунт/дюйм² (0,3516-1,0547 кг/см²)), которое приспособлено для распыления непрерывной струи жидкого состава в порошок с относительно низкой скоростью. Предпочтительным является предотвращение такого интенсивного распыления жидкого состава, которое приводит к его проникновению в массу порошка и контактированию со стенками смесителя. Предпочтительным является также направление практически всей струи состава на сам порошок и предотвращение образования покрытия на стенках смесителя. Образование какого-либо покрытия на стенках смесителя может привести к образованию в порошке областей с относительно концентрированным цветом, что является нежелательным.

[0056] Жидкий состав содержит воду в качестве носителя и красящее вещество, например краситель или пигмент. Она соответственно обладает вязкостью 100-50000 сантипуаз (0,1-5 н·сек/м²), измеренной на вискозиметре Брукфильда, при 20 об/мин с применением шпинделя 6, непосредственно перед поступлением в распылительное устройство 100. Указанный жидкий состав может содержать ингибиторы, защищающие от воздействия ультрафиолетового излучения, ингибиторы горения, смазочные средства или другие функциональные добавки вместо красящего вещества или в дополнение к красящему веществу. Указанный жидкий состав может содержать диспергаторы, поверхностно-активные вещества, связующие, модификаторы вязкости, биоциды и другие функциональные добавки.

[0057] Применение воды в качестве носителя, по всей вероятности, должно способствовать нанесению покрытия в виде жидкого состава, в частности красящего вещества, на частицы порошка. В связи с этим тот факт, что порошок является горячим на момент его контактирования с жидким составом, приводит к отделению некоторого количества воды от мелких капель состава, которые контактируют с относительно горячим порошком. Это приводит к снижению подвижности мелких капель с большей вероятностью того, что будет происходить сцепление этих мелких капель с частицами порошка.

[0058] Должно быть понятно, что так как в измельчитель 30 не вводится никакое красящее вещество, то не возникает необходимости его очистки между изменениями цвета. К тому же смесительное устройства 60 и/или распылительное устройство 100 могут быть в значительной степени недорогими, что является рентабельным с точки зрения применения соответствующих смесителей/распылительных устройств для получения конкретного цвета. В том случае, когда возникает необходимость получения порошка другого цвета, один смеситель/одно распылительное устройство, применяемые для получения одного цвета, могут быть заменены на распылительное устройство, позволяющее получить другой цвет. Тем самым, может не потребоваться тщательная очистка между изменениями цвета.

[0059] Кроме того, должно быть понятно, что описанный процесс может быть применен для непрерывного получения окрашенного порошка из полимерных гранул с большой эффективностью. К тому же, за счет контактирования жидкого состава с нагретым порошком из измельчителя происходит не только усовершенствование процесса окрашивания, но и также требуется меньше энергозатрат для сушки окрашенного порошка после его приготовления.

[0060] Порошок может быть применен в качестве исходного материала для устройства центробежного формования. С другой стороны, он может быть применен при других процессах нанесения покрытия или при формовании из расплава для получения компонентов.

[0061] Как показано на Фиг. 11 и 12, устройство 200, предназначенное для получения окрашенного порошка полимерного материала, может включать в себя измельчитель Р, приспособленный для подачи неокрашенного измельченного полимерного порошка из выпускного отверстия измельчителя Р прямо в смеситель 220 через впускное отверстие 290 смесителя 220. Устройство 200 может функционировать и работать так же, как вышеописанное устройство 20. Измельчитель Р может включать в себя панель управления 240, которая вмещает контроллер для измельчителя. Измельчитель Р может включать в себя размольную камеру 260, мельничные двигатели 250 и 252, вибрационный питатель 270, а также впускную трубку 280 для размольной камеры 260. Смесительная камера 220 может включать в себя впускное отверстие 290 смесителя, выпускное отверстие 292 смесителя, распылительное сопло 296, а также приводной двигатель 300. Распылительное сопло 296 осуществляет распыление красящего вещества в смесительную камеру 220 для окрашивания измельченного полимерного порошка. Смесительная камера 220 может иметь большей частью полукруглое поперечное сечение с практически изогнутой или округленной нижней или донной частью и практически плоскую верхнюю часть. Многие другие формы и конфигурации для смесительной камеры 220 предусмотрены и находятся в пределах объема настоящего изобретения. Кожух или корпус 210 может включать в себя контейнер с красящим веществом и насос для прокачивания красящего вещества из контейнера к распылительному соплу 296. Корпус 210 может вмещать контейнер с красящим веществом и насос внутри корпуса. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения насос может представлять собой винтовой насос кавитационного типа или перистальтический насос. Корпус 210 может включать в себя контроллер 230 для насоса. Контроллер регулирует количество красящего вещества, подаваемого насосом к распылительному соплу 296. Красящее вещество может представлять собой жидкость или порошок. Шланг или трубка могут соединять по текучей среде контейнер с насосом и насос с соплом. Корпус может включать в себя колеса, ролики или поворотные колеса для перемещения корпуса и установки его на место. Смесительная камера 220 может быть функционально соединена с корпусом 210 или прикреплена к нему. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения смесительная камера 220 может быть жестко прикреплена к корпусу 210 для образования единого блока, который может быть перемещен или перевезен. Корпус 210 может быть легко перемещен для очистки смесительной камеры в автономном режиме.

[0062] Контроллер 230 может быть объединен с органами управления 240 измельчителя Р для подачи надлежащего количества красящего вещества в смесительную камеру 220 для соответствующего количества измельченного порошка. Контроллер 230 определяет надлежащее количество красящего вещества в соответствии с производительностью измельчителя Р. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения контроллер 230 регулирует количество красящего вещества, подаваемого в смесительную камеру 220, исходя из скорости подачи измельчителя Р. В других вариантах осуществления настоящего изобретения контроллер 230 регулирует количество красящего вещества, подаваемого в смесительную камеру 220, исходя из скорости экструзионного шнека. В других вариантах осуществления настоящего изобретения контроллер 230 регулирует количество красящего вещества, подаваемого в смесительную камеру 220, исходя из расхода измельченного порошка. В других вариантах осуществления настоящего изобретения контроллер 230 регулирует количество красящего вещества, подаваемого в смесительную камеру 220, исходя из веса материала, подаваемого в смесительную камеру.

[0063] Настоящее изобретение не ограничивается деталями описания вышеуказанных вариантов осуществления изобретения. Настоящее изобретение распространяется на любое новшество или любое сочетание новшеств, относящихся к отличительным признакам, раскрытым в этом описании (включая любые пункты приложенной формулы изобретения, реферат и чертежи) или любое новшество или любое сочетание новшеств, относящихся к стадиям любого способа или процесса, раскрытым в этом описании.

[0064] В данном описании было приведено несколько вариантов осуществления настоящего изобретения. Специалисту в данной области техники должно быть понятно, что возможны изменения и модификации вышеуказанных способов и устройств в пределах объема настоящего изобретения. Все такие модификации и изменения могут быть внесены только в той мере, в какой они подпадают под объем приложенных пунктов формулы изобретения или их эквивалентов.

Пример

Полимерный материал в виде гранул линейного полиэтилена низкой плотности марки "Entec 938" с помощью вакуумной транспортировки при комнатной температуре (23°C) подавали в сдвоенный дробильный ультраизмельчитель "Reduction Engineering" с дробильными плитами "Р30", работающий с производительностью приблизительно 454 кг/час. Размер частиц был настроен на 35 меш (количество отверстий на линейный дюйм, то есть почти 14 отверстий на сантиметр). Красящий смеситель согласно предлагаемому изобретению имел как режущие, так и транспортирующие лопатки и работал на скорости 1750 об/мин. В качестве пигмента в этом смесителе использовался органический (не содержащий тяжелых металлов) краситель красного цвета, растворенный в воде в концентрации 0,30%.

Работу начинали с запуска измельчителя и загрузки в него имеющих вышеуказанную комнатную температуру полиэтиленовых гранул с помощью вакуумной транспортировки последних. Скорость подачи гранул регулировали вручную, так чтобы была обеспечена производительность приблизительно 454 кг/час. Измельчитель и красящий смеситель (без опрыскивания пигментом) работали до тех пор, пока на выходе из смесителя не была достигнута температура приблизительно 54°C (измерялась с помощью лазерной пушки инфракрасного диапазона). Температура внутри измельчителя и при переходе из него в смеситель составляла приблизительно 74°C. По достижении этих рабочих параметров начинали опрыскивание пигментом с использованием управляющего устройства согласно предлагаемому изобретению. Продукт, выходящий из смесителя в виде окрашенного порошка, собирали в картонную коробку с пластмассовой облицовкой.

При этих параметрах температура внутри измельчителя не должна превышать 85°C для этого конкретного полимерного материала, чтобы работа продолжалась при температуре ниже его точки плавления. При превышении этого температурного уровня порошок в измельчителе размягчается и начинает налипать на лопатках и других деталях. Температура окрашенного порошка, выходящего из смесителя, должна находиться в пределах 54°C-96°C, так как при более высоких температурах большинство материалов слипаются.

Для повышения производительности работу смесителя осуществляют при температуре выше комнатной, так как при более высокой температуре внутри смесителя лучше выпаривается вода или другой жидкий компонент пигмента и обеспечивается более быстрая сушка и обработка окрашенного порошка.

Заявленная группа изобретений относится к окраске полимерного материала, в частности к окрашиванию порошкообразного полимерного материала, применяемого при изготовлении компонентов методом формования из расплава. Способ получения окрашенного порошка включает выбор исходного материала в виде полимерного материала, измельчение полимерного материала в измельчителе для получения порошка при температуре выше, чем температура исходного полимерного материала. Далее порошок перемещают от измельчителя до смесителя с сохранением порошка при температуре, приблизительно такой же, как температура порошка в измельчителе. Далее добавляют красящееся вещество в смеситель. Смешивают красящееся вещество и порошок, пока порошок сохраняет повышенную температуру. Технический результат: повышение однородности окраски полимерного материала, исключение необходимости очистки измельчающего устройства. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 12 ил., 1 прим.

1. Способ получения окрашенного порошка полимерного материала, включающий следующие стадии:
(a) выбор исходного материала в виде полимерного материала,
(b) измельчение полимерного материала в измельчителе для получения порошка, имеющего температуру выше, чем температура исходного полимерного материала,
(c) перемещение порошка непосредственно от измельчителя до смесителя с сохранением порошка при температуре, приблизительно такой же, как температура порошка в измельчителе,
(d) добавление красящего вещества в смеситель,
(e) смешивание красящего вещества и порошка, пока порошок сохраняет повышенную температуру.

2. Способ по п. 1, при котором в измельчителе увеличивают температуру полимерного материала в течение стадии (b) по меньшей мере на 10°C.

3. Способ по п. 1, при котором в измельчителе увеличивают температуру полимерного материала в течение стадии (b) по меньшей мере на 20°C.

4. Способ по п. 1, при котором в измельчителе увеличивают температуру полимерного материала в течение стадии (b) по меньшей мере на 30°C.

5. Способ по п. 1, при котором выпускное отверстие измельчителя соединяют с впускным отверстием смесителя.

6. Способ по п. 1, при котором температура порошка, подаваемого в смеситель, по меньшей мере на 10°C выше температуры исходного полимерного материала.

7. Способ по п. 1, при котором температура порошка, подаваемого в смеситель, по меньшей мере на 20°C выше температуры исходного полимерного материала.

8. Способ по п. 1, при котором температура порошка, подаваемого в смеситель, по меньшей мере на 30°C выше температуры исходного полимерного материала.

9. Способ по п. 1, при котором непрерывно подают материал от впускного отверстия смесителя до выпускного отверстия смесителя.

10. Способ по п. 1, при котором красящее вещество представляет собой порошок.

11. Способ по п. 1, при котором красящее вещество представляет собой жидкий состав.

12. Устройство для получения окрашенного порошка полимерного материала, содержащее:
измельчитель, изготавливающий порошок из полимерного материала, в котором происходит повышение температуры порошка во время измельчения, и
смеситель, смешивающий порошок с красящим веществом, пока в порошке сохраняется по меньшей мере некоторое повышение температуры, достигнутое благодаря измельчению.

13. Устройство по п. 12, в котором смеситель представляет собой лопастную мешалку.

14. Устройство по п. 12, в котором смеситель содержит очистные каналы, облегчающие очистку смесителя.

15. Устройство по п. 12, в котором температура порошка, подаваемого в смеситель, по меньшей мере на 10°C выше температуры исходного полимерного материала.

16. Устройство по п. 12, в котором температура порошка, подаваемого в смеситель, по меньшей мере на 20°C выше температуры исходного полимерного материала.

17. Устройство по п. 12, в котором температура порошка, подаваемого в смеситель, по меньшей мере на 30°C выше температуры исходного полимерного материала.

18. Устройство по п. 12, в котором смеситель выполнен с возможностью непрерывной подачи материала от впускного отверстия смесителя до выпускного отверстия смесителя.

19. Устройство для различного окрашивания соответствующих порошков, содержащее:
измельчитель, изготавливающий порошок из полимерного материала и повышающий температуру во время измельчения, первую комбинацию оборудования, включающую первый смеситель для смешивания порошка с первым красителем и первое распылительное устройство для распыления первого красящего вещества в порошок в первом смесителе,
вторую комбинацию оборудования, содержащую второй смеситель для смешивания порошка со вторым красителем и второе распылительное устройство для распыления второго красящего вещества в порошок во втором смесителе.

20. Устройство по п. 19, включающее
третью комбинацию оборудования, содержащую третий смеситель для смешивания порошка с третьим красителем и третье распылительное устройство для распыления третьего красящего вещества в порошок в третьем смесителе.