СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИОЛЕФИНОВОЙ КОМПОЗИЦИИ Российский патент 2019 года по МПК B29B7/60 B29B7/72 B29B9/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к способу непрерывного получения полиолефиновой композиции, содержащей бимодальный или мультимодальный полиолефин и одну или несколько присадок. Настоящее изобретение, в частности, относится к способу непрерывного получения полиолефиновой композиции, содержащей бимодальный или мультимодальный полиолефин и одну или несколько присадок, в котором полиолефин представляет собой бимодальный или мультимодальный полиэтилен высокой плотности.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Полиолефины представляют собой широко используемые товарные полимеры. Для получения и сохранения требуемых свойств представляется важным наличие в полимерах дополнительных веществ. Они представляют собой так называемые полимерные присадки и являются вспомогательными соединениями, которые существенно влияют на свойства полимеров и делают их пригодными для использования в промышленности, хотя присадки добавляются только в небольших количествах. Присадки обычно объединяют с полиолефинами после их полимеризации непосредственно на стадии гранулирования.

В патенте США № 4 448 736 описана система непрерывного регулирования потока расплава в технологическом процессе получения разлагающегося полимера, в котором контролируется вязкость потока расплава отводимого из экструдера, а объем продукта разложения, например, пероксида, поданного в экструдер, корректируется. В патенте ЕР 2 030 757 А1 описан способ прочистки экструдера путем удаления остаточного объема экструдируемого полимера из экструдера за счет смещения остаточного объема экструдируемого полимера полимером для прочистки. Устройство для подачи полимерного порошка в экструдер оснащается расходомером.

Полиолефины с выдающимся сочетанием свойств представляют собой бимодальные или мультимодальные полиолефины. Данные полимеры часто получают в каскаде из двух или нескольких реакторов полимеризации, которые обычно имеют разные условия полимеризации. Отдельные частицы порошка полиолефина, полученные в таких процессах полимеризации, могут сильно варьировать по своему составу. Соответственно, необходимы особые усилия для гомогенизации этих полиэтиленов на стадии гранулирования. Например, в патенте WO 2004/96 523 A1 описана подробная конфигурация экструдера для плавления и гомогенизации мультимодальных или бимодальных полиолефинов.

Однако для получения бимодальных или мультимодальных полиолефинов с выдающимися свойствами необходима не только хорошая гомогенизация полимерных компонентов полиолефинов, но требуется и равномерное распределение пластмассовых присадок внутри полимера. Данная однородность подразумевает не только равномерную гомогенизацию всего полимерного вещества, но также подразумевает, что соотношение пластмассовых присадок к полиолефиновому веществу и соотношение между различными присадками, по существу, одинаково для всех гранул полиолефина. Кроме того, получение однородного распределения должно проводиться надежным и экономичным способом.

Соответственно, существует потребность в устранении недостатков известного уровня техники и в создании способа, который позволяет достичь равномерного распределения присадок в полиолефиновых композициях, содержащих бимодальный или мультимодальный полиэтилен, особенно в полиолефиновых композициях, содержащих бимодальный или мультимодальный полиэтилен высокой плотности; способа, который экономичен, надежен и обладает высокой точностью дозирования.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Описан способ непрерывного получения в экструдере, оборудованном, по меньшей мере, одним бункером, полиолефиновой композиции, содержащей: бимодальный или мультимодальный полиолефин и одну или несколько присадок, в котором гранулы полиолефина получают из полиолефиновой композиции в экструдере, способ, включающий:

подачу в бункер бимодального или мультимодального полиолефина в виде порошка полиолефина;

измерение расхода порошка полиолефина, поданного в бункер, или измерение расхода гранул полиолефина, полученных в экструдере;

подачу одной или нескольких присадок в тот же бункер;

в ходе измерения расхода порошка полиолефина, поданного в бункер, корректировку расхода одной или нескольких присадок, подаваемых в бункер в ответ на измеренный расход порошка полиолефина, или в ходе измерения расхода гранул полиолефина, полученных в экструдере, корректировку расхода порошка полиолефина, поданного в бункер, в ответ на измеренный расход гранул полиолефина, или сохранение постоянным расхода одной или нескольких присадок, поданных в бункер, или также корректировку расхода одной или нескольких присадок, поданных в бункер, в ответ на измеренный расход гранул полиолефина;

подачу порошка полиолефина и присадок из бункера в экструдер;

плавление и гомогенизацию порошка полиолефина и присадок в экструдере с образованием расплавленной полиолефиновой композиции; и

гранулирование расплавленной полиолефиновой композиции.

В некоторых вариантах осуществления, измеряется расход порошка полиолефина.

В некоторых вариантах осуществления, измеряется расхода гранул полиолефина, полученных в экструдере.

В некоторых вариантах осуществления, измерение расхода порошка полиолефина или расхода гранул полиолефина осуществляется расходомером для сыпучих веществ.

В некоторых вариантах осуществления, порошок полиолефина подается из резервуара для хранения, в котором порошок полиолефина хранится в свободнотекучем состоянии, с помощью приспособления для выгрузки.

В некоторых вариантах осуществления, порошок полиолефина и одна или несколько присадок сначала подаются в перемешивающее устройство, которое смешивает порошок полиолефина и присадки, а смесь порошка полиолефина и присадок затем передается от перемешивающего устройства в бункер, в котором измерение расхода одной или нескольких присадок осуществляется во время подачи в перемешивающее устройство, причем расход одной или нескольких присадок, поданных в перемешивающее устройство, корректируются в ответ измеренный расход порошка полиолефина или расход одной или нескольких присадок и порошка полиолефина, поданных в перемешивающее устройство, или корректируются в ответ на измеренный расход гранул полиолефина.

В некоторых вариантах осуществления, перемешивающее устройство представляет собой лопастной смеситель, состоящий из двух горизонтальных валов встречного вращения.

В некоторых вариантах осуществления, порошок полиолефина подается из резервуара для хранения в бункер под действием силы тяжести.

В некоторых вариантах осуществления, порошок полиолефина получают полимеризацией одного или нескольких 1-олефинов в каскаде, по меньшей мере, из двух реакторов полимеризации.

В некоторых вариантах осуществления, полиолефин представляет собой полиэтилен.

В некоторых вариантах осуществления, полиэтилен представляет собой полиэтилен высокой плотности с плотностью, определенной в соответствии с ISO 1183 при 23°C, составляющей от 0,945 до 965 г/см³.

В некоторых вариантах осуществления, одна из присадок представляет собой чистый углерод.

В некоторых вариантах осуществления, чистый углерод подается в виде сажевого суперконцентрата.

В некоторых вариантах осуществления, способ дополнительно включает:

подачу гранул полиолефина в тот же бункер; и

корректировку расхода гранул полимера, поданных в бункер, в ответ на измеренный расход порошка полиолефина или в ответ на измеренный расход гранул полиолефина.

В некоторых вариантах осуществления, экструдер представляет собой смеситель непрерывного действия с двойным взаимозацепляющмся шнеком встречного вращения или экструдер, по меньшей мере, с одним двойным шнеком, вращающимся в одном направлении.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Описаны многочисленные варианты осуществления, но и другие варианты осуществления очевидны из последующего подробного описания для специалистов в отрасли техники, к которой относится данное изобретение. Возможны различные модификации изобретения в различных очевидных аспектах, не отходя от сущности и объема представленной здесь формулы изобретения. Соответственно, чертежи и подробное описание следует рассматривать как иллюстративные и не ограничивающие объем изобретения.

На следующих чертежах представлены предпочтительные варианты осуществления раскрытого здесь предмета изобретения. Заявленный предмет изобретения станет более понятен из следующего описания, которое следует рассматривать совместно с прилагаемыми чертежами, где одинаковые позиции, как правило, обозначены одинаковыми цифрами.

На Рисунке.1 схематично показана установка для получения полиолефиновой композиции согласно настоящему изобретению, в которой порошок полиолефина и присадки подаются непосредственно в бункер экструдера.

На Рисунке.2 схематично показана установка для получения полиолефиновой композиции согласно настоящему изобретению, в которой порошок полиолефина и присадки подаются в перемешивающее устройство до подачи в бункер экструдера.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к способу получения полиолефиновой композиции, содержащей бимодальный или мультимодальный полиолефин и одну или несколько присадок. Подходящие полиолефины получают полимеризацией олефинов, в частности, полимеризацией 1-олефинов, т. е. углеводородов, имеющих концевые двойные связи, не ограничиваясь этим. Предпочтительные мономеры представляют собой неполярные олефиновые соединения, включая арилзамещенные 1-олефины. Особенно предпочтительные 1-олефины представляют собой линейные или разветвленные C₂-C₁₂ 1-алкены, в частности линейные C₂-C₁₀ 1-алкены, например, этилен, пропилен, 1-бутен, 1-пентен, 1-гексен, 1-гентен, 1-октен, 1-децен или разветвленные C₂-C₁₀ 1-алкены, например, 4-метил-1-пентен, сопряженные и несопряженные диены, например, 1,3-бутадиен, 1,4-гексадиен или 1,7-октадиен, или винил ароматические соединения, например, стирол или замещенный стирол. Существует возможность полимеризации смесей различных 1-олефинов. Подходящие олефины представляют собой олефины, в которых двойная связь является частью циклической структуры, которая может иметь одну или несколько кольцевых систем. Примерами являются циклопентен, норборнен, тетрациклододецен, метилнорборнен или диены, например 5-этилиден-2-норборнен, норборнадиен или этилнорборнадиен. Существует возможность полимеризации смесей двух или более олефинов.

Способ, в частности, представляет собой способ получения полиолефиновых композиций, содержащих полиолефины, которые были получены при гомополимеризации или сополимеризации этилена или пропилена. В качестве сомономеров при полимеризации пропилена предпочтение отдается использованию до 40 вес.% этилена и/или 1-бутена.

В предпочтительном варианте осуществления, способ относится к получению полиолефиновой композиции, содержащей полиолефины, полученные при гомополимеризации или сополимеризации этилена. Особое предпочтение отдается получению полиолефиновых композиций, содержащих полиэтилены, в которых этилен вступает в реакцию сополимеризации при 40 вес.% C₃-C₈ 1-алкенов, предпочтительно 1-бутена, 1-пентена, 1-гексена, 1-октена или их смеси. Особое предпочтение отдается способу, в котором этилен вступает в реакцию сополимеризации при 20 вес.% 1-бутена, 1-гексена или их смеси.

Для получения полиолефинов могут использоваться все известные в промышленности способы полимеризации. Они включают в себя полимеризацию в растворе, суспензионную полимеризацию и газофазную полимеризацию. Полимеризацию можно проводить периодически или, предпочтительно, непрерывно в две или несколько стадий. Процессы данного типа, как правило, известны специалистам в данной области техники. Среди указанных способов полимеризации предпочтительными являются: газофазная полимеризация, в частности, в газофазных реакторах с псевдоожиженным слоем или многозонных газофазных реакторах с циркуляцией; суспензионная полимеризация, в частности, в петлевых реакторах с циркуляцией или реакторах с постоянным перемешиванием.

Способ, в соответствии с настоящим изобретением, может использоваться для получения полиолефиновых композиций со всеми типами полиолефиновых полимеров. Способ, в соответствии с настоящим изобретением, особенно пригоден для получения полиолефиновых композиций, содержащих бимодальные или мультимодальные полиолефины, где термины бимодальный и мультимодальный относятся к модальности молекулярно-весового распределения. Данные полимеры получают полимеризацией олефинов в каскаде из двух или нескольких реакторов полимеризации при различных условиях реакции. Таким образом, "модальность" показывает, сколько различных условий полимеризации использовалось для получения полиолефина, независимо от того, можно или нет распознать эту модальность молекулярно-весового распределения в виде выделенного максимума на кривой методом гель-проникающей хроматографии (ГПХ). Часто используемый в отрасли техники, к которой относится данное изобретение, а также используемый здесь термин мультимодальный может включать в себя понятие бимодальный. В дополнение к молекулярно-весовому распределению, полиолефиновый полимер обладает и распределением сомономера, в котором, предпочтительно, среднее содержание сомономера в полимерных цепях с более высоким молекулярным весом выше, чем среднее содержание сомономера в полимерных цепях с более низким молекулярным весом. Тем не менее, представляется возможным использовать идентичные или сходные условия реакции во всех реакторах полимеризации каскада реакторов и таким образом получать полиолефиновые полимеры с узким молекулярно-весовым распределением. Однако сложность в получении мультимодальных полиолефинов в каскаде реакторов полимеризации, работающих при разных условиях реакции, заключается в том, что из-за различного времени пребывания отдельных полиолефиновых частиц в разных реакторах, состав отдельных полиолефиновых частиц порошка полиолефина может сильно варьироваться.

Полимеризация осуществляется с использованием обычных катализаторов полимеризации олефина. Это означает, что полимеризацию можно проводить, например, с использованием катализаторов Филлипса на основе оксида хрома, катализаторов Циглера на основе титана или катализаторов Циглера-Натта с единым центром полимеризации на металле или смесей таких катализаторов. Получение и применение данных катализаторов для полимеризации олефинов, как правило, общеизвестно.

Полиолефины обычно получают в виде порошка, т.е. в виде мелких частиц. Частицы обладают более или менее стандартной структурой и размером, в зависимости от структуры и размера катализатора и от условий полимеризации. В зависимости от используемого катализатора, порошок полиолефина обычно имеет средний диаметр от нескольких сотен до нескольких тысяч микрометров. При использовании хромовых катализаторов, средний диаметр частиц обычно составляет от 300 до 1600 мкм, а в случае использования катализаторов Циглера средний диаметр частиц, как правило, составляет от 100 до 3000 мкм. Предпочтительный порошок полиолефина имеет средний диаметр частиц от 150 до 250 мкм. Гранулометрический состав чаще всего определятся просеиванием. Подходящим способом является, например, анализ на вибрационном сите или гранулометрический анализ в струе воздуха.

Предпочтительные полиолефины для получения полиолефиновых композиций по настоящему изобретению представляют собой полиэтилены, содержащие от 50 до 100 вес.% этилена, более предпочтительно от 80 до 100 вес.%, в частности от 98 до 100 вес.%. Соответственно, содержание других олефинов в полиэтилене предпочтительно составляет от 0 до 50 вес.%, более предпочтительно от 0 до 20 вес.%, в частности от 0 до 2 вес.%.

Плотность предпочтительных полиэтиленовых композиций, полученных способом по настоящему изобретению, составляет от 0,90 г/см³ до 0,97 г/см³. Предпочтительно плотность составляет от 0,920 до 0,968 г/см³, а особенно предпочтительно от 0,945 до 0,965 г/см³. Плотность следует понимать как плотность, определенную в соответствии со стандартом DIN EN ISO 1183-1: 2004, метод A (Погружение), на прессованных пластинах толщиной 2 мм, которые прессовали при температуре 180°C и давлении 20 МПа в течение 8 минут с последующей кристаллизацией в кипящей воде в течение 30 минут.

Скорость течения расплава MFR_21,6 полиэтиленовой композиции при температуре 190°C и массе груза 21,6 кг., определенная в соответствии со стандартом DIN EN ISO 1133: 2005, условие G, составляет от 1 г/10 мин. до 80 г/10 мин., предпочтительно от 2 г/10 мин. до 50 г/10 мин. и особенно предпочтительно от 5 г/10 мин. до 25 г/10 мин.

Полиолефиновые композиции получают смешиванием полиолефинов с одной или несколькими присадками. Данные присадки хорошо известны в отрасли техники, к которой относится данное изобретение. Тем не менее, особенно для мультимодальных полиолефинов, важное значение имеет их равномерное распределение. Подходящие виды присадок для получения полиолефиновых композиций представляют собой, например, антиоксиданты, светостабилизаторы, раскислители, смазки, технологические присадки, антиадгезивы, антифрикционные присадки, антистатики, антивуаленты, пигменты или красители, зародышеобразователи, антипирены или наполнители. Обычно полиолефиновые композиции содержат несколько присадок. Присадки могут представлять собой разные типы присадок. Однако, возможно добавление к одной полиолефиновой композиции нескольких представителей одного типа присадок. Добавки всех этих типов, как правило, имеются в продаже и описаны, например, в работе Hans Zweifel, Plastics Additives Handbook, 5 е издание, Мюнхен, 2001 г.

В предпочтительном варианте осуществления одна из присадок представляет собой чистый углерод. В полиолефиновую композицию обычно добавляют не только чистый углерод, но дополнительно одну или несколько других присадок. Предпочтительно чистый углерод подают в бункер экструдера в виде сажевого суперконцентрата.

Способ, в соответствии с настоящим изобретением, использует экструдер, оборудованный, по меньшей мере, одним бункером. Бункер предназначен для приема вещества, которое подается в экструдер. Вещество подается из бункера в экструдер. Экструдер, в соответствии с настоящим изобретением, оснащен, по меньшей мере, одним бункером, в который подают порошок полиолефина и, по меньшей мере, одну присадку. Однако экструдер может оснащаться одним или несколькими дополнительными бункерами для подачи дополнительных веществ в экструдер.

Экструдер служит для плавления порошка полиолефина, гомогенизации расплава полиолефина как такового и равномерного распределения присадок в расплаве полиолефина. Этот процесс протекает за счет нагрева и приложения механического усилия для смешивания порошка полиолефина и присадок. Экструдер представляет собой смеситель непрерывного действия. Данные экструдеры или смесители представляют собой одно - или двухшнековые машины, которые плавят и гомогенизируют полиэтиленовую композицию. Примерами экструдеров являются штифтовые экструдеры, планетарные экструдеры или машины со шнеком, вращающимися в одном направлении. Другие возможности представляют собой комбинации смесителей с разгрузочными шнеками и/или шестеренчатыми насосами. Предпочтительные экструдеры представляют собой шнековые экструдеры, в частности, экструдеры, выполненные в виде двухшнековых машин. Особое предпочтение отдается двухшнековым экструдерам и смесителям непрерывного действия с разгрузочными элементами и, в особенности, смесителям непрерывного действия с двойным взаимозацепляющмся шнеком встречного вращения или экструдерам, по меньшей мере, с одним двойным шнеком, вращающимся в одном направлении. Оборудование данного типа обычно используется при производстве пластмасс и изготавливается, например, компаниями: Coperion GmbH, Штутгарт, Германия; KraussMaffei Berstorff GmbH, Ганновер, Германия; The Japan Steel Works LTD., Токио, Япония; Farrel Corporation, Ансония, США; Kobe Steel, Ltd., Кобе, Япония. Экструдеры, как правило, оснащаются устройствами для гранулирования расплава, например, подводными грануляторами.

Способ по настоящему изобретению отличается тем, что полиолефин в виде порошка полиолефина и одна или несколько присадок подаются в один бункер, а затем объединенное вещество подается в экструдер для плавления и дальнейшего перемешивания. Предпочтительно, порошок полиолефина подается из резервуара для хранения и, в частности, из резервуара для хранения с коническим дном. В предпочтительном варианте осуществления, резервуар для хранения порошка полиолефина оснащен приспособлением для выгрузки, которое удерживает порошок полиолефина в свободнотекучем состоянии. Предпочтительным приспособлением для выгрузки является, например, устройство введения инертного газа, предпочтительно азота, в дно резервуара для хранения, более предпочтительно в коническое дно резервуара для хранения. Порошок полиолефина предпочтительно подается из резервуара для хранения в бункер под действием силы тяжести.

Присадки предпочтительно подаются из специальных резервуаров для хранения присадок. Однако представляется возможным подавать присадки непосредственно из транспортных контейнеров, например больших мешков. Присадки, используемые для получения полиолефиновых композиций, поставляются в твердом виде, предпочтительно в виде мелких частиц, или поставляются жидкими и подаются в виде раствора. Присадки могут подаваться по отдельности или подаваться в виде одной или нескольких смесей, содержащих некоторые из выбранных присадок, или подаваться в виде смеси всех присадок с порошком полиолефина. Предпочтительно все присадки подаются в виде твердых частиц.

Полученные полиолефиновые композиции содержат полиолефин и одну или несколько присадок. Состав полученных полиолефиновых композиций предпочтительно определяют по рецептуре, которая идентифицирует тип используемого порошка полиолефина, тип присадок, их число, количество и соотношение. Состав полученных полиолефиновых композиций может значительно отличаться от композиции к композиции. Однако во всех полиолефиновых композициях большую часть занимает собой полиолефин. Доля полиолефина в полученных полиолефиновых композициях предпочтительно составляет от 80 до 99,98 вес.%, более предпочтительно от 95 до 99,95 вес.%, в частности от 98 до 99,9 вес.%. Настоящее описание относится не только к получению таких полиолефиновых композиций с гомогенным распределением присадок в полиолефиновой композиции, но также к получению данных композиций экономичным и надежным способом с постоянным соотношением компонентов.

Объем порошка полиолефина, поданного в бункер экструдера, предпочтительно регулируется соответствующим подающим устройством, например, роторным или шнековым питателем. Изменяя число оборотов подающего устройства можно изменить объем порошка полиолефина, подаваемого в экструдер. Число оборотов подающего устройства предпочтительно регулируется контроллером таким образом, чтобы поданный объем порошка полиолефина соответствовал заданной уставке, соответственно требуемой доле полиолефина в полиолефиновой композиции.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, соотношение присадок к полиолефину в полиолефиновой композиции поддерживается постоянным, путем корректировки расхода одной или нескольких присадок в экструдере, исходя из фактически поданного объема порошка полиолефина даже при большом расходе порошка полиолефина. Используя фактический объем порошка полиолефина, поданного в экструдер, для расчета данных уставок для одной или нескольких присадок, небольшое изменение числа оборотов устройства подачи порошка полиолефина позволяет быстро компенсировать соответствующие изменениями в расходе присадок. Это контрастирует с простым использованием уставок, взятых из рецептуры полиолефиновой композиции, для регулирования расхода одной или нескольких добавок. Соответственно осуществляется непрерывное измерение объема порошка полиолефина, поданного в бункер экструдера. Оно осуществляется путем непрерывного определения расхода порошка полиолефина.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, вместо расхода порошка полиолефина, поданного в бункер экструдера, измеряется расход гранул полиолефина, полученных в экструдере, а расход порошка полиолефина в экструдере корректируют исходя из фактического объема гранул полиолефина, полученных в экструдере. Измерение расхода полученных гранул полимера для корректировки расхода порошка полиолефина, по-прежнему компенсируется изменением числа оборотов устройства подачи порошка полиолефина, причем существенно уменьшаются возможные трудности в измерении расхода полимерных частиц, имеющих определенную липкость. Расход гранул полиолефина предпочтительно измеряется после сушки гранул полиолефина, то есть предпочтительно ниже по потоку от обычно используемого подводного гранулятора и центробежной сушилки. В данном варианте осуществления, расход одной или нескольких присадок поданных в бункер остается постоянным с заранее заданным значением, а соотношение присадок к полиолефину в полиолефиновой композиции регулируется только корректировкой порошка полиолефина, поданного в бункер, или, предпочтительно, расход порошка полиолефина и расход одной или нескольких присадок, поданных в бункер, корректируется исходя из фактического объема гранул полиолефина, полученных в экструдере, предпочтительно с использованием других параметров контроля для регулирования расхода одной или нескольких присадок и для контроля подачи порошка полиолефина [Верно ли это?].

Предпочтительно, измерение расхода порошка полиолефина, поданного в бункер, или измерение расхода гранул полиолефина, полученных в экструдере, осуществляется расходомером для сыпучих веществ. Расходомеры для сыпучих веществ представляют собой расходомер с экраном, дозатор или расходомер Кориолиса. Данные расходомеры для сыпучих веществ имеются в продаже и производятся компаниями Schenck Process, Whitewater, WI, США или Coperion K-Tron, Гельнхаузен, Германия. Расходомер для сыпучих веществ предпочтительно оснащается контроллером. Данный контроллер позволяет корректировать число оборотов подающего устройства, которое подает порошок полиолефина в экструдер, исходя из данных о фактически поданном объеме порошка полиолефина.

Измеренный расход порошка полиолефина, поданного в бункер, или измеренный расход гранул полиолефина используют для корректировки расхода одной или нескольких присадок, поданных в бункер. Для этого контроллер расходомера для сыпучих веществ передает сигнал, который указывает на расход порошка полиолефина в бункере, на вычислительное устройство, например, компьютер. Вычислительное устройство непрерывно рассчитывает уставки для требуемого расхода присадок в бункере, уставки, которые отражают объем порошка полиолефина, фактически поданного в экструдер.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, способ получения полиолефиновой композиции включает дополнительную подачу гранул полиолефина в бункер экструдера. Данный вариант дает возможность дополнительно добавлять уже гранулированный полимерный материал к полиолефиновой композиции. Эти гранулированные полимерные материалы предпочтительно добавляются в небольших объемах. Примерами гранулированного полимерного материала, который может добавляться в полиолефиновую композицию, являются предварительно полученные полиолефиновые композиции, которые не соответствуют указанным требованиям, или переходные материалы, которые были получены в ходе полимеризации, при переходе от одного сорта полиолефина к другому. Гранулы полиолефина предпочтительно подают в тот же бункер, что и порошок полиолефина и присадки. Подачу гранул полиолефина в бункер также регулируют исходя из измеренного расхода порошка полиолефина, поданного в бункер, или исходя из измеренного расхода гранул полиолефина. Вычислительное устройство непрерывно рассчитывает уставку требуемой подачи гранул полиолефина в бункер.

Смесь порошка полиолефина и присадок подается из бункера в экструдер, а затем расплавляется и гомогенизируется в экструдере. Расплав подают в установку для гранулирования и превращают в гранулы.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, порошок полиолефина и присадки не подаются непосредственно в бункер экструдера, а сначала смешиваются и затем в виде смеси подаются в бункер экструдера. С этой целью порошок полиолефина и одна или несколько присадок подаются в перемешивающее устройство. Расход одной или нескольких присадок, поданных в перемешивающее устройство, корректируется в зависимости от расхода порошка полиолефина, поданного в перемешивающее устройство. Кроме того, расход порошка полиолефина, поданного в перемешивающее устройство, корректируется в зависимости от измеренного расхода гранул полиолефина. Предпочтительное перемешивающее устройство представляет собой лопастной смеситель, состоящий из двух горизонтальных валов встречного вращения. Валы оснащены лопастями с соответствующей геометрией. Вращающиеся валы смещают композицию порошка полиолефина и присадок горизонтально вдоль оси валов при одновременном интенсивном перемешивании. Данные лопастные смесители имеются в продаже, например, компаний Köllemann GmbH, Аденау, Германия или J. Engelsmann AG, Людвигсхафен, Германия. Смесь порошка полиолефина и присадок выходит из перемешивающего устройства в месте окончания валов и подается, предпочтительно под действием силы тяжести, в бункер экструдера.

На Рисунке 1 схематично показана установка для получения полиолефиновой композиции, не ограничивающая объем настоящего изобретения.

Порошок полиолефина подается по трубопроводу (1) в резервуар (2) для хранения порошка полиолефина. Для поддержания сыпучести порошка полиолефина в резервуаре (2) для хранения в резервуар (2) для хранения (2) по трубопроводу (3) снизу подается азот. Порошок полиолефина подается по трубопроводу (4) на роторный питатель (5), который приводится в действие электродвигателем М. Затем порошок полиолефина поступает самотеком по трубопроводу (6) в бункер (7) экструдера (8), который также приводится в действие электродвигателем M. Путем изменения числа оборотов роторного питателя (5), приводимого в действие электродвигателем М, можно корректировать расход порошка полиолефина, поданного в бункер (7). При передаче от роторного питателя (5) к бункеру (7) порошок полиолефина проходит через расходомер (9) для сыпучих веществ, который измеряет подачу порошка полиолефина в бункер (7), что означает измерение объема порошка полиолефина поданного в бункер (7) за единицу времени. Расходомер (9) для сыпучих веществ оснащается контроллером (10). Контроллер (10), с одной стороны, посылает сигнал (11) на двигатель М роторного питателя (5) для корректирования расхода порошка полиолефина, если расход, измеренный расходомером (9) для сыпучих веществ, отличается от заданной уставки расхода, ранее введенной в контроллер (10). С другой стороны, контроллер (10) также посылает сигнал (12), который указывает расход порошка полиолефина из резервуара (2) для хранения в бункер (7), на вычислительное устройство (13).

На Рисунке 1 представлены два практически идентичных блока, содержащих дозирующие устройства (15) для подачи присадок в виде частиц в бункер (7). Тем не менее, существует возможность управлять процессом по настоящему изобретению при наличии одного, трех или нескольких блоков подачи присадок. В каждом блоке присадка или смесь присадок по трубопроводу (14) подается в дозирующее устройство (15), приводимое в действие электродвигателем М. Дозирующие устройства (15) способны определять объем присадки или смеси присадок, дозировано поступающих в трубопровод (16) по которому присадки подаются в бункер (7). Каждое дозирующее устройство (15) оснащено контроллером (17). Контроллеры (17) принимают сигналы, указывающие на объем присадки, дозировано поданной соответствующими дозирующими устройствами (15) в соответствующие трубопроводы (16). Уставки объемов присадок, подлежащих дозированию, непрерывно рассчитываются вычислительным устройством (13) исходя из сигнала (12), который указывает расход порошка полиолефина, подаваемого из резервуара (2) для хранения в бункер (7), и исходя и рецептуры полиолефиновой композиции, рецептуры, которая была ранее введена в вычислительное устройство (13).

Порошок полиолефина и присадки подаются по трубопроводам (6) и (16) в бункер (7). Смесь порошка полиолефина и присадок затем передается в экструдер (8), расплавляется и гомогенизируется. Расплав подается экструдером (8) в установку (18) для гранулирования, из которой гранулированная полиолефиновая композиция отбирается по трубопроводу (19).

Установка, показанная на Рисунке 1, дополнительно содержит блок для подачи полимерных гранул в бункер (7). Данный блок имеет резервуар (20) для хранения гранул, в который по трубопроводу (21) подают полимерные гранулы. Гранулы полиолефина подаются по трубопроводу (22) на роторный питатель (23), который приводится в действие электродвигателем М. Затем гранулы полиолефина подаются по трубопроводу (24) в бункер (7) экструдера (8). Объем гранул полиолефина, поданных в бункер (7), задается числом оборотов роторного питателя (23), приводимого в действие электродвигателем М, причем число оборотов последнего, задается вычислительным устройством (13) исходя из сигнала (12), который показывает расход порошка полиолефина из резервуара (2) для в бункер (7), исходя и рецептуры полиолефиновой композиции, рецептуры, которая была ранее введена в вычислительное устройство (13).

На Рисунке 2 схематично показана предпочтительная установка для получения полиолефиновой композиции согласно настоящему изобретению, в которой порошок полиолефина и присадки сначала смешиваются в перемешивающем устройстве (25) до подачи в бункер (7) экструдера (8).

Установка для получения полиолефиновой композиции, показанная на Рисунке 2, идентична установке, показанной на Рисунке 1, за исключением того, что порошок полиолефина и присадки подаются в перемешивающее устройство (25) по трубопроводам (6) и (16). Предпочтительное перемешивающее устройство (25) представляют собой лопастной смеситель, состоящий из двух горизонтальных валов встречного вращения. Смесь порошка полиолефина и присадок переносится самотеком из перемешивающего устройства (25) в бункер (7) экструдера (8) по трубопроводу (26).

После подачи полиолефина в виде порошка, то есть в форме мелких частиц, в бункер экструдера и взаимодействия там порошка полиолефина с присадками, смесь полиолефина и присадок подается в экструдер, где происходит равномерное распределение присадок по всем полимерным гранулам. Путем предварительного смешивания порошка полиолефина и присадок в перемешивающем устройстве перед подачей в бункер экструдера достигается еще более однородное их распределение, даже если отдельные частицы порошка полиолефина, используемые для получения полиолефиновых композиций, сильно варьируют по составу. Кроме того, выбор величины расхода порошка полиолефина, поданного в экструдер, в качестве параметра для корректировки расхода присадок позволяет осуществлять очень точную подачу всех компонентов полиолефиновой композиции с постоянным соотношением и, таким образом, способствовать постоянству свойств полиолефиновой композиции благодаря высокой однородности распределения присадок в полученных полиолефиновых композициях.

Изобретение относится к способу непрерывного получения гранулированной расплавленной полиолефиновой композиции, содержащей бимодальный или мультимодальный полиолефин и одну или несколько присадок. Способ осуществляют в экструдере, оборудованном, по меньшей мере, одним бункером, путем подачи в бункер бимодального или мультимодального полиолефина в виде порошка полиолефина, введения одной или нескольких присадок в тот же бункер, плавления и гомогенизации порошка полиолефина и присадок в экструдере с образованием расплавленной полиолефиновой композиции с последующим ее гранулированием. Причем в процессе получения гранул осуществляют корректировку расхода одной или нескольких присадок, поданных в бункер, в ответ на расход порошка полиолефина, или корректировку расхода порошка полиолефина в ответ на расход гранул полиолефина, полученных в экструдере. Способ по изобретению обладает высокой точностью дозирования, а также позволяет достичь равномерного распределения присадок в полиолефиновых композициях, содержащих бимодальный или мультимодальный полиэтилен, особенно в полиолефиновых композициях, содержащих бимодальный или мультимодальный полиэтилен высокой плотности. 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ непрерывного получения гранулированной полиолефиновой композиции, содержащей: бимодальный или мультимодальный полиолефин и одну или несколько присадок, при этом способ осуществляют в экструдере, оборудованном, по меньшей мере, одним бункером, в котором гранулы полиолефина получают из полиолефиновой композиции в экструдере, при этом способ включает:

(i) подачу в бункер бимодального или мультимодального полиолефина в виде порошка полиолефина;

(ii) измерение расхода гранул полиолефина, полученных в экструдере;

(iii) подачу одной или нескольких присадок в тот же бункер;

(iv) подачу порошка полиолефина и присадок из бункера в экструдер;

(v) плавление и гомогенизацию порошка полиолефина и присадок в экструдере с образованием расплавленной полиолефиновой композиции; и

(vi) гранулирование расплавленной полиолефиновой композиции,

(vii) корректировку расхода порошка полиолефина, подаваемого в бункер, в ответ на измеренный расход гранул полиолефина, полученных в экструдере, и или сохранение постоянным расхода одной или нескольких присадок, подаваемых в бункер, или также корректировку расхода одной или нескольких присадок, подаваемых в бункер, в ответ на измеренный расход гранул полиолефина, полученных в экструдере.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что измерение расхода гранул полиолефина осуществляют расходомером для твердых сыпучих веществ.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что порошок полиолефина подают из резервуара для хранения, в котором порошок полиолефина хранится в свободнотекучем состоянии посредством приспособления для выгрузки.

4. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что порошок полиолефина и одна или несколько присадок сначала подаются в перемешивающее устройство, которое смешивает порошок полиолефина и присадки, а смесь порошка полиолефина и присадок затем подается от перемешивающего устройства в бункер, и отличающийся тем, что измерение расхода одной или нескольких присадок осуществляется во время подачи в перемешивающее устройство, причем расход одной или нескольких присадок и порошка полиолефина, поданных в перемешивающее устройство, корректируется в ответ на измеренный расход гранул полиолефина, полученных в экструдере.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что перемешивающее устройство представляет собой лопастной смеситель, состоящий из двух горизонтальных валов встречного вращения.

6. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что порошок полиолефина подается из резервуара для хранения в бункер под действием силы тяжести.

7. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что порошок полиолефина получают полимеризацией одного или нескольких 1-олефинов в каскаде, по меньшей мере, из двух реакторов полимеризации.

8. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что полиолефин представляет собой полиэтилен.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что полиэтилен представляет собой полиэтилен высокой плотности с плотностью, определенной в соответствии с ISO 1183 при 23°C, составляющей от 0,945 до 965 г/см³.

10. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что одна из присадок представляет собой чистый углерод.

11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что чистый углерод подается в виде сажевого суперконцентрата.

12. Способ по п. 1 или 2, дополнительно содержащий:

(viii) подачу гранул полиолефина в тот же бункер; и

(ix) корректировку расхода гранул полимера, поданных в бункер, в ответ на измеренный расход гранул полиолефина, полученных в экструдере.

13. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что экструдер представляет собой смеситель непрерывного действия с двойным взаимозацепляющимся шнеком встречного вращения или экструдер, по меньшей мере, с одним двойным шнеком, вращающимся в одном направлении.