[发明专利]用于聚合物的挤出喷嘴

说明书

本发明涉及一种改进的喷嘴，用于由粘弹性的（viskoelastisch）物质特别是聚合物和聚合物与其它物质（如固体、液体、气体或其它聚合物或其它聚合物混合物）的混合物挤出熔融物条（Schmelzestrang），使用这种喷嘴将避免在喷嘴区域中形成沉积物。

在由聚合物和聚合物预备物挤出熔融物条的已知方法中，在使用柱形喷嘴时，在这种柱形喷嘴的区域中会观察到熔融物膜或熔融物沉积。随着时间的推移，取决于有待处理的材料的类型和组分，这种效应或强或弱。如果形成的这种沉积物越来越多，就会产生危险，即喷嘴区域中的这种沉积物被挤出的熔融物条冲破，残留在熔融物条表面上，进而在接下来对熔融物条进行粒化或后续处理时会导致并非所愿地污染聚合物。特别是对于聚碳酸酯和纤维增强的聚合物和纤维增强的聚酰胺来说，易于形成这种喷嘴沉积物的趋势尤为明显；有些情况下在历经数小时的处理时间之后才会出现这种喷嘴沉积物。被污物沾染的粒料（Granulatk?rner）有损于采用注塑方法或挤出方法从中制得的成型体的质量。这特别是涉及成型体例如光学数据载体（CD、DVD）、光导体、弥散屏（Streuscheibe）、屏板（Verscheibung）、板、膜等的光学特性。为了避免这种污物，在使用传统的柱形喷嘴时需要在形成大量喷嘴沉积物之前及时地中断挤出过程或聚合过程，并清洁或更换喷嘴或喷嘴板。这种做法由于额外的作业过程耗费时间、需要额外地消耗能量（通过燃烧进行清洁）、在更换喷嘴或清洁期间产生废品而不利于生产过程。此外，就某些在生产期间在很大程度上保持封闭而难以够到的设备如蒸条机（Strangverdampfer）而言，由于必须要打开设备以及其它本领域技术人员公知的原因，中断生产非常麻烦。

因此目的在于提供一种喷嘴，其能够实现延长所谓的喷嘴服务期限，喷嘴服务期限被定义为相应的设备在不降低所形成的熔融物条的质量（例如由污物引起）情况下的工作时间。因而目标是要延长喷嘴服务期限，形成沉积物的趋势借助本发明的喷嘴将大大地减小，甚至完全得以避免，由此达到所述目标。否则需要对喷嘴进行的清洁处理工作由此大为减少，直至完全省去。这样还能在很大程度上避免由于喷嘴沉积而对聚合物造成污染或质量下降的危险。

US 5,458,836公开了一些试验方案，对用于熔融聚合物的挤出喷嘴进行特殊的构造，即可解决挤出过程中的喷嘴沉积问题。为此使用入口通道和出口通道均为柱形的喷嘴，这两种通道的直径各不相同，且在喷嘴内部在它们的过渡区域具有展宽部分。因而没有收敛的或发散的通道。与本发明的喷嘴相反，入口通道始终都比出口通道长，或者至少一样长。该专利说明书并未指出在进行数小时的挤出情况下喷嘴沉积物是如何形成的。

WO 2004/098858和WO 2004/098859披露了用于挤出粘弹性的熔融物的喷嘴，尽管这种喷嘴的入口通道和出口通道以收敛－扩散方式展宽，但与本发明的喷嘴相反，喷嘴入口通道始终都比出口通道长，或者至少一样长。WO 2004/098859还记载了一种可选方案，即出口通道在喷嘴出口以扇形方式特殊地展宽而形成倒圆（在横截面上观察）。这些出版物并未指出可能的喷嘴沉积物或其与喷嘴结构的关系。

除了上述信息外，WO 2004/080692仅对喷嘴设置方式和流道的内部表面结构进行了进一步说明。

已令人意想不到地发现，与现有技术不同，利用一种特殊的几何造型，改变喷嘴流道的收敛的熔融物入口区域与发散的熔融物出口区域的比例，即可适合于实现本发明的目的。

另外令人意想不到地发现，对于具有锥形入口通道和锥形出口通道的柱形喷嘴而言，若熔融物出口区域比熔融物入口区域长，则相比于具有相仿几何造型但熔融物出口区域较短的喷嘴，能明显更好地适合于避免喷嘴沉积。本发明的喷嘴即使经过较长的挤出时间也能避免喷嘴沉积。除了喷嘴流道的出口区域与入口区域的长度比外，喷嘴还有一些不同于现有技术的其它几何造型因素一起决定着在熔融聚合物的挤出过程中避免沉积。这特别是包括流道入口区域与出口区域的张角及其曲率半径。

本发明的主题因此是一种用于由粘弹性的物质特别是聚合物和聚合物与其它物质（如固体、液体、气体或其它聚合物或其它聚合物混合物）的混合物挤出熔融物的喷嘴，其特征在于，其流道具有发散的熔融物出口区域，发散的熔融物出口区域的长度L-_出口大于收敛的熔融物入口区域的长度L-_入口，比值L-_出口/L-_入口为1.1~1.5，优选为2~10，特别优选为4~8。这些参数将借助于图1予以详述。“FD”在此表示流向。