CN102413997A - 输送液体添加剂 - Google Patents

Abstract

一种储液器组件(40)，其包括容器(4)、在其上安装和固定所述容器(4)的支撑组件(42)和连接至所述支撑组件(42)的旋转式电动振动装置(44)。该容器容纳塑料材料用剪切变稀添加剂。设置所述储液器组件以致在运转所述装置(44)时，由此将适当频率和振幅的振动施加至所述容器(4)。结果，在容器内的液体分散物剪切变稀和增加从容器回收分散液。

Description

输送液体添加剂

技术领域

本发明涉及输送液体添加剂以及与其有关的方法和设备。优选的实施方案涉及输送液体着色剂至塑料材料。

背景技术

已知将液体着色剂用于着色塑料材料。通常地，这是通过精确地将液体着色剂供给至塑料成型设备如注射成型机或挤出机的预混合器实现。在欧洲专利申请99304839.6(公布号0965423)中记载了一个这样的系统的实例，其中计量泵从垂直放置的可拆卸储液器吸取液体着色剂并将其输送至预混合器。在WO03/035346中记载了另一个已知系统的实例。

WO2008/078075记载了又一已知系统，其包括由液体着色剂的制造商提供的容器，该容器运转地连接至从其可控地提取液体以供给至塑料材料中的下游储液器而配置。

液体添加剂或着色剂通常包括为了具有有利地降低在贮存时包含在分散液中的固体的沉降速率并且由此赋予增加的产品储存(贮存)稳定性的高的低剪切粘度而形成的液体分散物。在产品贮存期间任何固体沉降导致在输送容器内固体活性物(着色剂和/或添加剂)的分层，在不进行任何再均质化的情况下将导致在着色剂和/或添加剂的一致剂量方面的问题。

不利的是，对于良好的产品储存稳定性重要的高的低剪切粘度能够导致从常规的包装/供给系统回收的产品百分比方面的大的变化并且因此需要操作者手动干预以从包装刮下残余的产品从而一致地实现96重量％以上的回收。

本发明的目的是解决上述问题。

本发明的目的是改进液体添加剂从容器的回收率。

根据本发明的第一方面，提供一种将液体添加剂输送至用于将液体添加剂输送至塑料材料的设备的方法，该方法包括：

(i)将剪切变稀的液体添加剂供给至容器；和

(ii)在容器运转地连接至用于将液体添加剂输送至塑料材料的设备的情况下，向该容器施加振动运动以促进液体添加剂从该容器进入所述设备。

所述液体添加剂适当地包括载液和期望引入塑料材料的活性组分。该活性组分可溶于所述载液，然而，优选该活性组分以在所述载液中的分散物来提供。因此，通常优选该活性组分不溶于所述载液。

所述液体添加剂可以包括15-99重量％、适当地20-95重量％、优选30-85重量％、更优选30-70重量％、尤其是40-60重量％所述载液。

所述液体添加剂可以包括1-85重量％、适当地5-80重量％、优选15-70重量％、更优选30-70重量％、尤其是40-60重量％所述活性组分。

在所述载液中所有分散的固体的总重量％为1-85重量％、适当地5-80重量％、优选15-70重量％、更优选30-70重量％、尤其是40-70重量％固体。

可以配置活性组分以调节要被输送至其中的塑料材料的性能。所述活性材料可以是期望引入至塑料材料中的任何材料并且包括着色剂、紫外线滤光材料、氧气吸收剂、抗菌剂、乙醛清除剂、再加热添加剂、抗氧化剂、光稳定剂、荧光增白剂、加工稳定剂和阻燃剂。着色剂可以包括颜料或染料。

优选的乙醛清除剂是氨基苯甲酰胺。优选的再加热添加剂是氮化钛。

所述添加剂优选为着色剂。因此，所述液体添加剂优选包括液体着色剂。着色剂可以是颜料、染料、多种颜料的组合、多种染料的组合、多种颜料和染料的组合、颜料和多种染料的组合或者多种颜料和多种染料的组合。着色剂的选择取决于塑料材料的设计者所期望的最终颜色。颜色的科学对于本领域熟练技术人员是公知的。

着色剂是从本领域熟练技术人员公知的多种来源商购可得的。商购可得的颜料是本领域熟练技术人员公知的并且包括有机和无机着色剂化学品。商购可得的染料是本领域熟练技术人员公知的并且包括所有有机化学品。颜料和染料的商购来源包括多国公司如巴斯夫(BASF)，朗盛(Lanxess)，汽巴(Ciba)，三彩化学(Color-Chem International)，太阳化学(Sun Chemical)，珠海天高化学有限公司。

所述载液优选液体载液。示例性液体载液包括但不限于：矿物油、C₉-C₂₂脂肪酸酯、乙氧基化C₉-C₂₂脂肪酸酯、乙氧基化醇和增塑剂。增塑剂例如可以是癸二酸酯类和壬二酸酯类，如癸二酸二丁酯，酯类如苯甲酸甲酯，己二酸酯类如己二酸二辛酯，柠檬酸酯类如柠檬酸三乙酯，磷酸酯类如2-乙基己基二苯基磷酸酯，邻苯二甲酸酯类如邻苯二甲酸二辛酯，和助增塑剂如氯化石蜡。

所述方法可以对于液体添加剂具有特别的用途，所述液体添加剂包括一种或多种具有相对大的中值粒径的活性组分，例如具有5μm以上中值粒径，大于20μm或者大于100μm。如在此处所用的，d50粒径是中值粒径，其中50％的体积由大于所述d50的颗粒组成，并且50％的体积由小于所述d50值的颗粒组成。如在此处所用的，所述中值粒径与d50粒径相同。

所述液体添加剂具有使用Brookfield粘度计在2rpm和23℃下测量的粘度为大于20,000cP，大于40,000cP，大于40,000cP或者大于80,000cP。

所述液体添加剂具有使用Brookfield粘度计在20rpm和23℃下测量的粘度为小于300,000cP，小于200,000cP或者小于100,000cP。

如上所述，所述液体添加剂适当地剪切变稀。所述添加剂具有如下所述测量的剪切变稀指数(STI)为至少1.5，优选至少2，更优选至少2.5。所述STI可以小于25，优选小于15，更优选小于10。

优选地，从振动装置施加振动运动至储液器。所述振动装置具有运转频率为0.1Hz-1000Hz，优选1Hz-500Hz，更优选10-200Hz。

在一些实施方案中，可以设计所述振动装置在超声波振动频率下运转。

所述振动装置产生基于储液器(其基部包括用于将液体添加剂排出储液器的排出口)的峰-峰位移振幅为0.01mm-10mm，优选0.05mm-6mm，更优选0.1-3mm。

可以配置所述振动装置从而赋予储液器内的液体以剪切作用。所述剪切作用沿任何线性或旋转方向赋予，后者是优选的。

振动装置的旋转轴优选基本上是垂直的。

所述振动装置可以是气动或电动运转的。

所述容器优选为包括用于施加振动运动至容器的所述振动装置的容器组件的一部分。所述容器组件优选包括容器及其支撑装置，其中所述振动装置运转地连接至所述支撑装置。所述支撑装置可以包括在其上安装容器的边缘的平面部分。所述平面部分包括通过其延伸容器的排出口的开口。

优选设置固定装置以将容器安装至支撑装置和/或以致容器相对于振动装置平移地和旋转地固定。因此，优选所述容器不旋转或者要不然相对于使用中的振动装置而移动。配置所述固定装置以与容器的手柄例如其把手部分相互配合。借助凸轮设置所述手柄从而固定在适当的位置。所述固定装置可以额外地或者可选择地配置从而与容器的排出口相互配合，例如，使得闩或者其它锁定装置可释放的作为排出口。

所述容器组件与用于输送液体添加剂至塑料材料的设备优选一起安装在可移动的支撑体例如手推车上，借助可移动的支撑体可以朝向塑料加工设备例如用于熔融加工例如挤出或注射成型塑料材料的设备运动或者远离该设备。所述方法包括选择塑料加工设备和移动可移动的支撑体例如手推车，在其上从远离塑料加工设备的位置至可移动的支撑体与塑料加工设备的位置安装所述容器组件。

所述容器具有体积为至少1升、适当地至少5升、优选至少10升、更优选至少15升、尤其是至少20升。体积可以为100升以下，小于35升或者小于30升。所述容器包括至少1kg或者至少10kg液体添加剂。液体添加剂的量为小于250kg，小于100kg，小于60kg或者小于30kg。

所述方法可以使用重力、真空转移或者泵装置以从容器吸取液体，后者是优选的。所述泵装置可以是容积泵如蠕动泵。

尽管在某些情况下如上所述的振动运动可以在排空容器期间连续地施加至容器，但是发现可以有利的使用间歇式运转。事实上，如果在延长的时间内使用连续式振动，可以不利的影响产品的流变学。因此，优选所述振动运动间歇地运转。可以施加振动运动至少5秒、20秒或1分钟的时间段。在施加振动运动的时间段期间可以限定至少3分钟、4分钟、5分钟或6分钟的延迟。在某些情况下，延迟可以为1小时、2小时、3小时或4小时。当极慢地排空容器时，可以施加振动运动4次以下、3次以下或2次以下每天。

在某些情况下，从开始排空所述容器至完成排空所述容器的时间可以为至少2小时、至少4小时或至少6小时，该时间可以小于12小时或小于10小时。

可以使用方法从容器去除至少96重量％、适当地至少97重量％、优选至少98重量％、更优选至少99重量％液体添加剂。

方法包括将液体添加剂从所述容器输送至所述设备的储液器，例如在WO2008/078075中记载的储液器，将该申请的内容引入以作参考。储液器可以运转地连接至供给泵，设置该供给泵从而输送液体至塑料材料中因此可以在其中混合。例如，可以设置所述供给泵以输送液体至塑料成型设备例如注射成型机或挤出机的预混合器阶段。

在优选的实施方案中，所述液体添加剂用于热塑性聚合物。示例性热塑性聚合物包括，但不限于，聚烯烃，聚酯(如衍生自乙二醇和对苯二甲酸的那些，更特别地PET，PBT和PETG)，聚碳酸酯，聚甲基丙烯酸甲酯，聚丙烯酸烷基酯，PVC，ABS，聚苯乙烯，苯乙烯共聚物。方法包括将液体添加剂供给至所述热塑性聚合物。

根据本发明的第二方面，提供一种振动装置的用途，振动装置用于施加振动运动至包含剪切变稀液体添加剂的容器以促进液体添加剂从该容器进入用于将液体添加剂输送至塑料材料的设备。

根据本发明的第三方面，提供一种组件，其包括用于输送液体添加剂至塑料材料的设备与用于容纳剪切变稀液体添加剂的容器的组合，所述组件包括用于施加振动运动至所述容器以促进液体添加剂从该容器进入所述设备的振动装置。

所述组件优选为可移动的。所述组件优选包括可移动的支撑体，优选地设置所述组件在第一和第二位置之间滚动。所述组件优选包括轮或辊。

优选设置所述容器以输送液体添加剂至所述设备的储液器。所述设备优选包括在所述储液器的下游的用于供给液体添加剂至塑料材料的供给装置。

所述容器优选可拆卸地固定至相邻的所述设备。其可以脱离所述组件。

所述容器优选包括手柄并且优选设置所述手柄以用作用于可拆卸地固定容器于适当的位置的所述组件的一部分。例如所述手柄，例如其把手部分，可以用作凸轮随动件(cam follower)和与作为组件的一部分的凸轮表面吻合。

所述容器包括用于排出液体添加剂至容器外的排出口，其中所述排出口包括颈部。所述组件优选包括用于可拆卸地咬合颈部的装置，所述颈部用于可拆卸地将容器固定在适当的位置。所述用于可拆卸地咬合的装置可以绕枢轴旋转的在咬合和非咬合的位置。其包括为了延伸至在颈部限定的环形间隙而设置的装置，其包括为了延伸至所述环形间隙而设置的板。

优选地，设置所述容器通过咬合其手柄与组件的部分和咬合如前所述的颈部而可拆卸地固定在适当的位置。

所述组件包括包含液体添加剂例如液体着色剂的容器。

所述组件运转地连接至塑料成型设备。

此处记载的任何发明或实施方案的任何方面的任何特征可以与加以必要变通的此处记载的任何其它发明或实施方案的任何方面的任何特征相组合。

参考附图借助实施例将描述本发明的具体实施方案，其中：

图1是供给设备的代表性示意图。

图2是储液器组件的侧视图。

图3是用于支撑储液器组件的容器的支撑组件的部分截面俯视图。

图4是在振动和没有振动情况下一系列颜色分散物的残余重量相对于粘度指数的图。

参考图1，供给设备2包括参考图2和3更详细地描述的主添加剂储液器组件40，其包括经由管6连接至中间储液器8的基本上硬的容器4。管6通过干燥的断开阀10连接至容器4和经由简单的螺丝-螺纹连接器12连接至中间储液器8。蠕动泵14与用于从容器4至储液器8泵送流体的管6配合。

储液器8包括合并朝向用于与管6连通的上端的开口(未示出)塑料袋。在其下端，储液器8包括为了输送流体至供给泵26而设置的排出管24。

设置供给泵26以经由可以被控制以输送作为液体着色剂形式的流体至塑料材料的管28输送预定量的流体至工艺流程。

参考图2，储液器组件40包括容器4，在其上安装和固定容器4的支撑组件42和连接至支撑组件42的旋转电动振动装置44(a ItlvibrasM3/20-so2)。设置储液器组件是的在装置44运转时，将适当的频率和振幅的振动施加至容器4以及因此其内容物。结果，在容器内的液体分散物剪切变稀和增加从容器回收分散物。

进一步的细节和实施例描述如下。

设置支撑组件42以支撑容器4的重量。其包括由围绕和限定圆形开口48的片状材料(图3)制成的平面水平平台46。倒置的容器4的饿圆形边缘位于其上并且由平台46支撑。容器4的锥形区域50通过开口48向下延伸以致容器的排出口52位于在平台46以下的开口48的中心。

在平台46之下，支撑组件包括借助工具(未示出)牢固地固定至平台46的平面支撑板54以致平台46和支撑板54延伸彼此平行。支撑板54包括与圆形开口48同轴的圆形开口56尽管开口56具有更小的直径，支撑板56固定至借助4个独立的支架58承载示于图1的设备的其它元件的手推车的框架(未示出)。

装置44借助适当的工具(未示出)牢固地固定至平台46和支撑板54以致在使用时来自装置44的振动传递至平台和支撑板并且以及支撑在平台上的容器4。

在使用时容器4牢固地固定至支撑组件42。为此目的，设置凸轮装置60。装置60具有向下延伸、向内弯曲的表面62并且与和圆形开口48，56同轴的直径一致。设置弯曲表面以由容器4的绕枢轴旋转手柄66的把手部分64咬合以致当位于适当的位置时部分64位于表面62的凹处68内。此外，设置锁定装置70以咬合容器4的排出连接器72。更具体地，锁定装置包括不锈钢制平面弯曲构件74，其绕枢轴旋转地安装在支撑板54的向上面向面上的点76处以致在示于图3的虚线的未咬合位置和示于图3的实线的咬合位置之间是可绕枢轴旋转的。安装弯曲构件74以致当绕枢轴旋转构件时，其嘴78在使用时朝向安装排出连接器72位置的开口48，56的中心移动。因此，设置构件74和排出连接器72以致在使用时，嘴围绕排出连接器72延伸和围绕嘴的构件74的面积在排出连接器内限定的环形凹槽内延伸。

容器4可以如下固定至支撑组件42。在示于图3的虚线位置的弯曲构件74的情况下，将具有位于适当位置的容器4倒置并且位于开口48，56内的中心，以致其边缘使得与平台46面对面相接触。接着，容器的把手60绕枢轴旋转并且把手部分64与表面62咬合并且向表面62运动直至其位于凹处68内。接下来，弯曲构件74绕枢轴旋转以致其嘴78围绕排出连接器72延伸并且构件74与限定在连接器内的环形凹槽一致。

使用时，当装置44振动时，振动传递至平台46、支撑板54和容器44以致它们一体地移动。

可以将储液器组件40用于提供在从容器4回收(产生)剪切变稀液体分散物时的主要改进。

一种判断剂型是否剪切变稀的简单测试是测量在两种剪切速率和在23℃的温度下的其粘度。如果剂型在低剪切速率下的粘度大于在高剪切速率下的粘度，则其显示剪切变稀流变学行为。称作“剪切变稀指数”的术语定义为低剪切粘度与高剪切粘度的比例，可以用于比较流体的剪切变稀性能。这可以通过以下而简单的确定：使用Brookfield粘度计在低主轴速度(例如2rpm)和高主轴速度(例如20rpm)下测量剂型的粘度并且根据以下等式确定比例：

实施例1-6示出储液器组件的运转。

实施例1-6

将型号RVDV-II+，利用#6主轴的Brookfield DV-II+程序化粘度计用于测量在5rpm(低剪切速率)和20rpm(高剪切速率)下各个剂型的粘度。

选择具有各种粘度和一定范围的剪切变稀指数的购自ColorMatrixCorporation，USA的7种液体彩色产物以说明可以使用储液器组件40实现的改进的产品回收。

将相同的27升容器填充18.18kg液体彩色分散物。将两个容器分别填充各自的分散物并且在运转和不运转振动装置44的情况下将容器排空和评价。

在第一系列实验中，将蠕动泵(例如图1的泵14)用于从各个容器抽吸分散物直至不能再去除产品。然后称重容器以确定残余的分散物的量。在第二系列实验中，除了连续运转振动装置的情况以外，如前所述使用泵。装置的运转频率为50Hz和峰-峰位移振幅为1.5mm。在不能从容器去除产品之后，称重容器以确定残余的分散物的量。结果示于表1。

表1

表1的结果绘图表示于图4。从图可以注意到没有振动的情况下残留在容器中的液体着色剂的残余重量高，特别是对于高粘度指数剂型，而当使用振动时残留持续地低。

不存在振动时残留在容器中的残余产品从414g至5.555kg显著变化，这分别等于97.6％至69.5％的产品回收率。

振动时，在所有情况中，降低残余的产品，范围从173g至686g，这分别等于99.1％至96.2％的产品回收率。

本发明不限于前述实施方案的细节。本发明延伸至在本说明书(包括任何所付的权利要求、摘要和图)中记载的特征的任何一个新的或者任何新的组合，或者延伸至所公开的任何方法或工艺的步骤的任何一个新的或者任何新的组合。

Claims (21)

1.一种将液体添加剂输送至用于将液体添加剂输送至塑料材料的设备的方法，该方法包括：

(i)将剪切变稀的液体添加剂供给至容器；和

(ii)在容器运转地连接至用于将液体添加剂输送至塑料材料的设备的情况下，向所述容器施加振动运动以促进液体添加剂从所述容器进入所述设备。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述液体添加剂包括载液和期望引入塑料材料的活性组分。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述液体添加剂包括载液和作为在所述载液中的分散物提供的活性组分。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述活性材料选自着色剂、紫外线滤光材料、氧气吸收剂、抗菌剂、乙醛清除剂、再加热添加剂、抗氧化剂、光稳定剂、荧光增白剂、加工稳定剂和阻燃剂。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述添加剂是着色剂。

6.根据权利要求2-5中任一项所述的方法，其中所述载液选自C₉-C₂₂脂肪酸酯、乙氧基化C₉-C₂₂脂肪酸酯、乙氧基化醇和增塑剂。

7.根据权利要求2-5中任一项所述的方法，其中所述液体添加剂包括一种或多种具有20μm以上中值粒径的活性组分。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述液体添加剂具有大于20,000cP的粘度。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述添加剂具有至少1.5的剪切变稀指数。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述振动运动使用具有在1Hz-500Hz范围内的运转频率的振动装置来施加。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述振动运动使用产生基于容器的峰-峰位移振动振幅为0.01mm-10mm的装置来施加。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述振动运动使用为了对容器内的液体赋予剪切行为而设置的振动装置施加。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述容器是包括用于施加振动运动至所述容器的容器组件的一部分，其中所述容器组件包括容器及其支撑装置，其中所述振动装置运转地连接至所述支撑工具，并且所述支撑装置包括其上安装容器边缘的平面部分。

14.根据权利要求13所述的方法，其中设置固定装置以将容器安装至支撑装置和/或使得容器相对于振动装置平移地和旋转地固定。

15.根据权利要求13所述的方法，其中配置所述固定装置以与容器的手柄相互配合和/或配置所述固定装置以与容器的排出口相互配合。

16.根据权利要求13-15中任一项所述的方法，其中所述容器组件安装在可移动的支撑体上，借助所述支撑体容器组件可以朝向塑料加工设备移动和远离塑料加工设备。

17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述振动运动间歇性地进行。

18.根据权利要求17所述的方法，其中在提供所述振动运动的时间段之间有至少6分钟的延迟被无视的情况下，振动运动进行至少20秒的一段时间。

19.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述液体添加剂用于热塑性聚合物。

20.一种振动装置的用途，其用于施加振动运动至包含剪切变稀液体添加剂的容器以促进液体添加剂从所述容器进入用于将液体添加剂输送至塑料材料的设备。

21.一种组件，其包括用于输送液体添加剂至塑料材料的设备与用于容纳剪切变稀液体添加剂的容器的组合，所述组件包括用于施加振动运动至所述容器以促进液体添加剂从所述容器进入所述设备的振动装置。

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