[发明专利]由单个熔体形成不同塑料产品的系统和方法

说明书

背景技术

制造有色塑料产品通常是三步骤的过程，每个步骤发生在不同的设施中。在第一过程中，塑料树脂，诸如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯或其它树脂，在生产设施处被合成和形成球粒以便出售。在第二步骤中，在另一设施处，球状树脂与诸如着色剂母胶的添加剂复合并形成为有色球粒。如在此使用的，母胶是与高浓度(例如多达重量比70％或更多)颜料或其它添加剂混合的材料。在最终过程中，有色塑料球粒形成为最终产品，诸如，管、片、膜、瓶子等。在一些情况中，着色剂可在生产塑料产品的设施处与树脂混合。

由于污染风险，着色剂通常不在生产设施处使用，更通常地，不在用于生产除了有色产品之外的无色产品的大型挤出机中使用。因此，传统上颜色复合设施已经与相关的中间存储和处理设施完全分离。构造和维护单独的复合设施能是相当昂贵的，并且可通常花费多达2-3千万美元或更多。因此，用于形成有色产品的较低成本的系统将是有益的。

在一些应用中，连续挤出机已被用于提供不同的混合环境，以解决混合具有不同特性的树脂的问题。例如，小型侧喂式料挤出机能用于熔化添加剂，诸如母胶，以用于供给到大型混合挤出机。在另一例子中，第一挤出机可提供积极的混合环境以快速熔化树脂。然后，熔化的树脂可被供给到长时间提供温和环境的第二挤出机，以混合到更敏感的树脂中。利用此类型布置的一种应用是双峰混合线，被配置为将高分子量的聚乙烯与低分子量的聚乙烯混合。例如，在美国专利No.7,815,360中，公开了具有两个螺杆式挤出机的材料加工设备，其中，第一挤出机通过连杆将熔体排出到较低处的挤出机。例如，在欧洲专利申请公开文献No.1005411B1、美国专利No.3,261,056和德国专利公开文献No.2304088A中，已经描述了具有多个连续或级联挤出机的其它系统。

已经研制出使用侧挤出机熔化进料或形成合成物，然后迫使其进入主挤出机以便与聚合物系统混合的许多系统。例如，美国专利申请公开文献No.2009/0057621公开了导电成分和形成这些导电成分的方法。在所述方法中，熔化的母胶在第一挤出机中与第一聚合物混合。第一聚合物的熔体粘度低于熔化的母胶的熔体粘度，并且减小熔化的母胶的熔体粘度以形成粘度减小的熔化母胶。粘度减小的熔化母胶在第二挤出机中与第二聚合物混合以形成导电成分。

美国专利公开文献No.2008/0093763公开了多色纤维塑料复合材料以及用于形成复合材料的系统和方法。在此应用中，多个复合挤出机被用于形成熔体，熔体受迫进入主挤出机以便与基础聚合物混合。

除了这些系统之外，任意数量的其它系统能使用侧喂式料挤出机将熔化的材料供给到主挤出机中，包括从德国斯图加特的Coperion GMBH(商品名为ZS-B)可商购的系统等。然而，所有现有系统被配置为结合熔化的材料以便混合并形成单个塑料产品。因此，现有系统被配置为使第一挤出机中形成的熔体进入第二挤出机中。

如上所述，通常在多步骤过程中完成有色塑料的形成，在每个步骤之间将树脂形成为球粒并冷却。尽管这可降低或消除天然的或无色的树脂与有色物的交叉污染，但使得树脂经历多次热历史。随后的热输入步骤还消耗用于保护塑料树脂不受UV、热或其它攻击性环境影响的添加剂，从而在连续的过程/制造步骤中可能需要额外的添加剂。此外，建造单独的中间存储和复合设施的成本能显著增加有色树脂和产品的成本。

因此，仍需要改进形成有色塑料的过程。此外，需要能利用单个熔体流形成不同的塑料产品的方法。

发明内容

本文描述了用于由单个熔体形成不同塑料产品的系统。所述系统可包括主挤出系统，主挤出系统包括被配置为熔化塑料树脂以形成熔体的挤出机和被配置为将添加剂供给到挤出机中的熔体中的添加剂系统。第一模具被配置为利用熔体形成第一塑料产品，并且分流系统被配置为将熔体的至少一部分输送到第二产品挤出系统。第二产品挤出系统包括被配置为使熔体与产品添加剂混合以形成第二产品熔体的第二产品挤出机。添加剂喂料器被配置为将产品添加剂供给到第二产品挤出机，并且第二模具被配置为利用产品熔体形成第二塑料产品。

另一实施例提供了在单个熔化过程中制成两个塑料产品的方法。所述方法包括在第一挤出机中熔化塑料树脂以形成熔体并将熔体的至少一部分输送到第二挤出机，其中，熔体的未被输送的任何部分形成为第一塑料产品。添加剂与第二挤出机中的熔体混合以形成第二熔体并利用第二熔体形成第二塑料产品。