CN106232221A - 形成无尘添加剂颗粒的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及形成基本上无尘的添加剂颗粒的方法，其包括以下步骤：a)挤出或以其他方式处理添加剂或添加剂共混物从而提供基体；b)将所述基体冷却；c)将所述基体传送到定型表面上；以及d)用对所述定型表面上所述基体施压的第一旋转辊将所述基体破碎为颗粒。
Description
本发明涉及形成基本上无尘的添加剂和添加剂共混物的颗粒的方法。可将这样的添加剂和添加剂共混物的颗粒加入聚合物组合物中，特别是有机聚合物组合物中。
众所周知，聚合物组合物中使用添加剂(单独地和以含有多于一种添加剂的共混物的形式)，例如使其稳定。这些添加剂通常以粉末形式存在。然而，存在与使用粉末形式的添加剂相关的几个缺点，包括形成尘。为了减少与粉末形式的添加剂有关的问题，可以形成添加剂的颗粒，例如使用压实技术或通过向添加剂中加入液体和/或粘合剂。这样的粘合剂可包括蜡、石蜡和硬脂酸酰胺。
通常优选的是使用压实技术而不是向添加剂中加入液体和/或粘合剂来形成添加剂颗粒，因为液体和/或粘合剂的存在在最终聚合物组合物中可能是不希望的，并影响其最终性质。此外，在掺入聚合物期间和最终应用中添加剂颗粒中存在液体和/或粘合剂会引起问题，例如，添加剂的分散和/或挤出减少。然而，使用简单的压实技术形成添加剂颗粒的一大缺点是仍然存在不适合水平的尘。尘颗粒会导致严重的环境健康和安全问题。这些问题包括，例如，工作人员吸入可能会危害健康的尘颗粒的风险以及由空气中的细小尘颗粒引起***的风险。
US 6,033,600描述了含有季戊四醇亚磷酸酯、受阻的酚异氰脲酸酯、脂肪酸的金属盐和水滑石的组合物。该文件还描述了形成压实颗粒的方法，其包括将上述成分混合，并将它们在压力下压实以形成压实的颗粒，如小球(pellet)。更具体地，用一对压实辊将混合的成分压实成预压实的材料。然后将预压实的材料输送到造球机(pellitiser)中以便将压实的材料切成小球。
US 5,240,642描述了形成有机和无机抗酸剂添加剂与四-[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)-丙酰氧基甲基]-甲烷的颗粒的方法，该方法在一定量的后者化合物以熔融状态、均匀分布在整个粉末物质中的存在下进行。
EP1706451描述了生产聚合物添加剂或聚合物添加剂混合物的低尘颗粒的方法，其中将形成颗粒的聚合物添加剂混合在一起，将混合物转换为可加工的物质并通过孔压制，将预成形的绳状挤出物冷却并且同时仍然在可加工的状态下通过碾压、压制、冷却和粉碎形成颗粒。更具体地，成形辊用于将颗粒尺寸压制成挤出物。然后将压制的挤出物在皮带上冷却并破碎成粗块，其随后在筛状造粒机中破碎为单个颗粒。
存在与形成颗粒形式的添加剂或添加剂共混物的这些方法和其它现有技术的方法相关的许多缺点，包括形成不适合水平的尘和形成颗粒需要大量的处理步骤。
因此，工业中明确需要形成基本上无尘的添加剂颗粒且处理步骤数目减少的改进方法。
根据本发明的第一个方面，提供了形成基本上无尘的添加剂颗粒的方法，其包括以下步骤：
a)挤出或以其他方式处理添加剂或添加剂共混物以提供基体；
b)将所述基体冷却；
c)将所述基体传送到定型表面(profiled surface)上；以及
d)用对所述定型表面上的所述基体施压的第一旋转辊将所述基体破碎为颗粒。
为避免疑义，本文中术语“颗粒”涵盖珠(beads)、片(tablets)、球粒(pellets)、锭粒(pastilles)、碎片、小薄片(flakes)、微粒等。
本文中术语“尘”涵盖直径小于约0.5mm的微粒。
“基本上无尘”意指在所得的添加剂颗粒中有很少或没有尘存在。例如，所得的添加剂颗粒中存在的尘可以小于15wt％、小于10wt％、小于5wt％、小于2wt％、小于1wt％、小于0.75wt％、小于0.5wt％、小于0.25wt％、小于0.1wt％、小于0.075wt％、小于0.05wt％、小于0.025wt％、小于0.01wt％或0wt％。添加剂颗粒中尘水平降低在环境健康和安全方面是有利的。特别是，尘水平降低减少了工作人员吸入有害的尘颗粒的可能性。
基体例如可以为挤出物，或者其可以为例如通过添加剂或添加剂共混物的熔融和/或捏合形成的可加工的基体物质。为方便起见，我们将使用术语“挤出物”作为简短术语，但是应当理解的是，除了挤出之外的其他处理方式也可以用于形成基体，基体可以被适当地成形(例如平坦化)以通过对定型表面上的基体施压的第一旋转辊进一步处理和破碎。
步骤a)中，可使用挤出机、捏合机和/或其他熔融和混合装置进行添加剂或添加剂共混物的挤出或其他方式的处理。挤出机可以为螺杆挤出机，例如单螺杆或双螺杆挤出机。优选地，使用双螺杆挤出机，例如LPERTMSLJ系列挤出机进行挤出步骤。
螺杆挤出机可包含包围螺杆的壳。优选地，由可以分开以露出螺杆的两个半部形成壳，例如金属筒。可分开的壳提供了许多益处，包括螺杆清洗、维修和更换的方便度提高。
螺杆挤出机可包含任意数量的加热区，例如1-10个加热区。优选地，螺杆挤出机包含5-8个加热区。
任何或所有加热区的温度可以为约20℃至约250℃。优选地，任何或所有加热区的温度为约20℃至约240℃，更优选为约70℃至约130℃。
挤出机螺杆的外径(Do)可以为约10mm至约150mm。优选地，挤出机螺杆的外径为约50mm至约120mm，更优选为约60mm至约100mm。
挤出机螺杆的内径(Di)可以为约10mm至约100mm。优选地，挤出机螺杆的内径为约20mm至约70mm，更优选为约30mm至约60mm。
挤出机螺杆的长度与外径之比(L:Do)可以为约10:1至约40:1。优选地，挤出机螺杆的L:Do比值为约18:1至约30:1。
挤出机螺杆的旋转速度可以是形成挤出物的任何适合的速度。例如，挤出机螺杆的旋转速度可以为约10RPM至约1000RPM。更具体地，螺杆的旋转速度可以为约10RPM、约15RPM、约20RPM、约30RPM、约40RPM或约50RPM-约60RPM、约70RPM、约80RPM、约90RPM、约100RPM、约110RPM或约120RPM。
优选地，挤出机包括开口模具(open-die)，添加剂或添加剂共混物通过该模具挤出。开口模具具有开放的横截面，即横截面不完全包围挤出物。
挤出机的进料速率，即每单位时间进料至挤出机的添加剂/添加剂共混物的质量，取决于所使用的挤出机的类型，更尤其是尺寸。例如，当使用SLJ系列挤出机时，进料速率可以为约100kg/h至约500kg/hr、约200kg/h至约400kg/hr或约300kg/hr至约350kg/hr。
本发明的发明人已经意外地发现，使用如上所述的具有开口模具的挤出机可以显著提高挤出机的进料速率。
当需要包含添加剂共混物的颗粒时，在步骤a)之前可进行额外的步骤，其涉及将添加剂混合在一起以形成基本上均匀的共混物。可使用高速混合机进行该混合步骤。
步骤b)涉及将步骤a)的基体冷却。可将步骤a)的基体通过一个或多个冷却筒(cooling drum)和/或冷却带。优选地，既使用一个或多个冷却筒又使用冷却带。
可形成砑光机或其一部分的该冷却筒或每个冷却筒，可同时冷却基体并使其成形为片材(sheet)。可使用任何数量的冷却筒，例如1-10个冷却筒。当仅使用一个冷却筒时，还可包括与冷却筒相邻的下面的表面(underlying surface)。优选地，使用2个冷却筒。该冷却筒或每个冷却筒可具有基本上平滑的表面。
可使用水或另一种热传导材料将冷却筒维持在降低的温度。冷却筒的温度可以有效地将基体冷却至可以破碎基体的温度和/或冷却至适于使用冷却带进一步冷却的温度。因此，冷却筒的温度取决于基体的组成。冷却筒的温度可以为，例如，约10℃至约30℃。优选地，冷却筒的温度为约15℃至约20℃。与冷却筒相邻的下面的表面，当存在时，也可以维持在如上所述的降低的温度。
冷却筒的尺寸可以是有效冷却基体并使其成形为可被破碎的片材。冷却筒的尺寸，例如，直径可以为约200mm至约500mm。当使用多于一个冷却筒时，每个冷却筒的尺寸可相同或不同。冷却筒和下面的表面之间或多个冷却筒之间的距离根据冷却的基体所需的厚度而变化。例如，该距离可以为约0.5mm至约3mm，以得到厚度约0.5mm至约3mm的冷却基体。优选地，该距离为约1mm至约2mm，其使经冷却的基体的厚度为约1mm至约2mm。
冷却筒可以以有效冷却基体并使其成形为可破碎的片材的速度旋转。冷却筒的形状和筒的相关冷却表面积可影响有效冷却基体并使基体成形的速度。另外或可选地，基体的组成可影响有效冷却基体并使基体成形为片材的冷却筒旋转速度。冷却筒例如可以以约0.1RPM至约5RPM的速度旋转。优选地，冷却筒以约1RPM至2RPM的速度旋转。
冷却带可以是本领域已知的任何冷却带，例如SandvikRTM钢带冷却器。优选地，冷却带利用反面冷却***。例如，冷却带的反面可以使用水进行冷却。可以将冷却带保持在冷却和/或保持基体在其可被破碎的温度的任何适合的温度。优选地，冷却带具有基本光滑的表面。
冷却带可以是任何适合的长度，例如约5m至约20m长或约5m至约10m长。冷却带可以以约0.1m/s至约5m/s的速度运行。优选地，冷却带以约0.1m/s至约3m/s的速度运行。
步骤a)的基体可在传送至定型表面之前或期间冷却。
步骤c)涉及将基体传送至定型表面。
在步骤d)之前，例如在将基体传送至定型表面之前或期间，基体可经受初步破碎。初步破碎可导致基体破碎成形状和尺寸不规则的更小的基体块。例如，基体可破碎成宽度为约100mm至约150mm和/或长度为约100mm至约150mm的块。
可以使用适于将基体破碎成更小的基体块的任何设备进行初步破碎。然而，本发明的发明人已经发现，特别适于初步破碎基体的设备包括旋转轴，其具有从其延伸的臂。该臂可从所述轴垂直地延伸，可选地沿着轴的长度以有规律的间隔延伸。
运行时，轴旋转使臂旋转。在旋转轴之下，可以以允许臂接触基体并将基体破碎为更小的块的离轴距离来传送基体。
初步破碎之后，可将基体块，可选地借助于冷却带，传送至定型表面，用于破碎为颗粒。
基体的初步破碎可具有的优点是，更小的基体块更容易传送到定型表面。
步骤d)涉及用对定型表面上的基体施压的第一旋转辊将基体破碎为颗粒。
可对(除了定型表面之外的)第一旋转辊的外表面压型。
定型表面和第一旋转辊的外表面各自的表面的压型(profiling)是互补的，使得基体的破碎在互补的定型表面之间发生。
或者，定型表面和第一旋转辊各自的表面的压型是非互补的，使得基体的破碎在非互补的定型表面之间发生。
第一旋转辊的外表面和/或定型表面的压型可包含一个或多个凹陷(indentation)、凸出物(protrusions)或两者。一个或多个凹陷和/或凸出物的性质可取决于要生产的颗粒所需的尺寸和形状。
凹陷可以是例如凹槽(groove)，凸出物可以是例如凸起(ridge)。凹槽的宽度可以根据要生产的颗粒的形状和尺寸而变化。例如，凹槽的宽度可为1mm-20mm。优选地，凹槽的宽度为1mm-10mm，更优选为2mm-10mm。凸起的宽度可以根据要生产的颗粒的形状和尺寸而变化。例如，凸起的宽度可为1mm-20mm。优选地，凸起的宽度为1mm-10mm，更优选为1mm-5mm。
凹槽和/或凸起可具有有效产生所需形状和尺寸的颗粒的任何布置。例如，围绕第一旋转辊的外表面和/或在定型表面上，凹槽和/或凸起可随机地或以规律的间隔隔开。另外或可选地，围绕第一旋转辊的外表面和/或在定型表面上，可纵向、水平或对角布置凹槽和/或凸起。
凸起可以是有凹口的以形成齿(teeth)等。有凹口的凸起有助于防止基体堵塞定型表面和/或第一旋转辊的定型表面。例如，定型表面上有凹口的凸起可有助于从第一旋转辊的定型表面，特别是从凹槽中除去基体，和/或反之亦然。
第一旋转辊的定型外表面的凸起和/或凹槽可以与定型表面的凸起和/或凹槽平行。第一旋转辊的定型外表面上的凸起可以与定型表面上的凹槽互补配合，和/或定型表面上的凸起可以与第一旋转辊的定型表面上的凹槽互补配合。
或者，第一旋转辊的定型外表面的凸起和/或凹槽与定型表面的凸起和/或凹槽不平行，呈任何角度。例如，第一旋转辊的定型外表面的凸起和/或凹槽可以垂直于定型表面的凸起和/或凹槽。
定型表面可以由第二辊的外表面提供。第二辊可以为旋转辊。优选地，在此情况下，第一旋转辊和第二旋转辊反向旋转。“反向旋转”是指其中一个辊顺时针旋转而另一个辊逆时针旋转。辊的反向旋转有助于推进两个辊之间的基体通过夹送点，在夹送点处基体被破碎成基本上无尘的颗粒。
第一旋转辊和/或第二旋转辊的外表面上的凸起和/或凹槽可以以相对于它们的运动方向即顺时针或逆时针布置。例如，凸起和/或凹槽可以以与第一旋转辊和第二旋转辊其中一个的运动方向成适合的角度α布置。优选地，与运动方向成α＝π/2或α＝π/4。另一个辊上的凸起和/或凹槽可以以与运动方向成适合的角度β布置，其中β＝α+π/2。
第一旋转辊的外表面和/或定型表面的压型可包括一个或多个齿。第一旋转辊的外表面上的齿可以与定型表面上的齿互补的方式啮合，和/或反之亦然。
该方法可另外包括从步骤d)形成的添加剂颗粒中分离尘的步骤。例如，筛分步骤d)中形成的添加剂颗粒。这可减少添加剂颗粒中存在的尘的量。可使用一个或多个筛，并且适于该目的筛是本领域中公知的。
筛分之后，添加剂颗粒中存在的尘的量可为小于5wt％的添加剂颗粒中存在的尘、小于2wt％的添加剂颗粒中存在的尘、小于1wt％的添加剂颗粒中存在的尘、小于wt 0.75％的添加剂颗粒中存在的尘、小于0.5wt％的添加剂颗粒中存在的尘、小于0.25wt％的添加剂颗粒中存在的尘、小于0.1wt％的添加剂颗粒中存在的尘、小于0.075wt％的添加剂颗粒中存在的尘、小于0.05wt％的添加剂颗粒中存在的尘、小于0.025wt％的添加剂颗粒中存在的尘、小于0.01wt％的添加剂颗粒中存在的尘或0wt％的添加剂颗粒中存在的尘。
通过本发明的方法形成的添加剂颗粒可具有可使用US筛目量表表示的粒径分布。下表显示了筛孔尺寸向毫米的转换。
添加剂颗粒的粒径分布取决于颗粒的最终用途。添加剂颗粒例如可具有小于1英寸大于35目(-1in+35mesh)的粒径分布，即90％以上的颗粒通过1英寸筛并被35目筛截留。或者，添加剂颗粒可具有的粒径分布为小于3/4英寸大于35目(-3/4in+35mesh)、小于5/8英寸大于35目(-5/8in+35mesh)、小于3/8英寸大于35目(-3/8in+35mesh)、小于3目大于35目(-3+35mesh)、小于8目大于35目(-8+35mesh)或小于18目大于35目(-18+35mesh)。
本发明提供基本上无尘的添加剂颗粒。因此，优选组成本发明的添加剂颗粒群是这样的，即小于15wt％、小于10wt％，优选小于5wt％，更优选小于2wt％，甚至更优选小于1wt％，最优选小于0.5wt％的颗粒通过35号US筛。这样的群的粒径分布优选相当均匀，优选使得粒径分布的标准偏差(σ)为小于约5mm，优选小于约3mm，更优选小于约2mm，最优选小于1mm。
本发明的发明人意外地发现，在破碎步骤中使用对定型表面上基体施压的第一旋转辊导致形成基本上无尘的添加剂颗粒。
由于不需要压印步骤例如在破碎之前将基体压印上颗粒的形状，就可形成基本上无尘的添加剂颗粒，因此本发明优于现有技术。通过消除对压印步骤的需要，本发明的方法提供了制造基本上无尘的添加剂颗粒的更简单和潜在更便宜的方法。
该方法可作为连续方法从步骤a)至步骤d)运行。冷却基体的步骤(步骤b))、将基体传送到定型表面的步骤(步骤c))和破碎基体的步骤(步骤d))可以单个处理步骤进行。更具体地，可将基体冷却、传送并使用对定型表面上的基体施压的第一旋转辊破碎为颗粒。在该实施方案中，第一旋转辊和/或定型表面可以保持在降低的温度。第一旋转辊和/或定型表面的温度可以有效地将基体冷却至其可被破碎的温度。因此，第一旋转辊和/或定型表面的温度取决于基体的组成，例如，温度可为约-10℃至约50℃。
添加剂或添加剂共混物可包含以下中的一种或多种：抗氧化剂、稳定剂、UV吸收剂、光稳定剂、除酸剂、成核剂、澄清剂、金属钝化剂和/或本领域已知的其他添加剂。
抗氧化剂可包括以下中的一种或多种：亚磷酸酯，酚类化合物，多酚类化合物，硫酯，对苯二酚，生育酚，羟基化硫代二苯基醚，O-、N-和S-苄基化合物，羟基苄基化的丙二酸酯，芳族羟苄基化合物，三嗪，苄基膦酸酯，抗坏血酸和/或胺类抗氧化剂。
通过特定和非限制性实例，亚磷酸酯抗氧化剂可包括以下中的一种或多种：双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯(UltranoxRTM 626–CAS 26741-53-7)、2,4,6-三叔丁基苯基-2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇亚磷酸酯(UltranoxRTM 641–CAS 161717-32-4)、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(AlkanoxRTM 240–CAS 31570-04-4)、四(2,4-二叔丁基苯基)4,4’-二亚苯基二亚磷酸酯(AlkanoxRTM 24-44–CAS 38613-77-3)、三(4-正壬基苯基)亚磷酸酯(TNPP–CAS 26523-78-4)、三(单-壬基苯基)亚磷酸酯、双十八烷基季戊四醇二亚磷酸酯(WestonRTM 618–CAS 3806-34-6)、双(2,4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯(DoverphosRTM9228–CAS 154862-43-8)、WestonRTM 705–CAS 939402-02-5、三(二丙二醇)亚磷酸酯、C18H39O9P(WestonRTM 430-CAS 36788-39-3)、聚(二丙二醇)苯基亚磷酸酯(WestonRTM DHOP-CAS 80584-86-7)、亚磷酸二苯基异癸基酯、C22H31O3P(WestonRTM DPDP–CAS 26544-23-0)、亚磷酸苯基二异癸基酯(WestonRTMPDDP-CAS 25550-98-5)、三亚磷酸庚基二丙二醇酯(WestonRTM PTP-CAS 13474-96-9)、三(4-正壬基苯基)亚磷酸酯(WestonRTM TNPP–CAS26523-78-4)、双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯(PEP 36–CAS80693-00-1)，和/或其两种或更多种的相容混合物。
通过特定和非限制性实例，酚类抗氧化剂可包括以下中的一种或多种：四亚甲基(3,5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯)甲烷(AnoxRTM 20–CAS6683-19-8)、2,2’硫代二亚乙基双[3(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯](AnoxRTM 70–CAS 41484-35-9)、3-(3’5’-二叔丁基-4’-羟苯基)丙酸的C13-C15直链和支链烷基酯(AnoxRTM 1315–CAS 171090-93-0)、十八烷基3-(3’,5’-二叔丁基-4’-羟苯基)丙酸酯(AnoxRTM PP18–CAS 2082-79-3)、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰脲酸酯(AnoxRTM IC14–CAS 27676-62-6)、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯(AnoxRTM 330–CAS1709-70-2)、2,2-亚乙基-二[4,6-二叔丁基苯酚](AnoxRTM 29–CAS35958-30-6)、N,N’-六次甲基双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酰胺](LowinoxRTM HD98–CAS 23128-74-7)、1,2-双(3,5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯)肼(LowinoxRTM MD24–CAS 32687-78-8)、三乙二醇-双-[3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯](LowinoxRTM GP45–CAS 36443-68-2)、对甲苯酚和二环戊二烯的丁基化产物(LowinoxRTM CPL–CAS 68610-51-5)、2,2’亚甲基双(6-叔丁基-甲酚)(LowinoxRTM 22M46–CAS 119-47-1)、2-(1,1-二甲基乙基)-4,6-二甲基-苯酚(624–CAS 1879-09-0)、1,3,5-三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮(1790)、6-叔丁基-2-甲酚(CAS 2219-82-1)、丁基化的苯甲醇(BHT–CAS 128-37-0)、3-(3’,5’-二叔丁基-4’-羟苯基)丙酸的C9-C11直链和支链烷基酯(Naugard PS48RTM–CAS 125643-61-0)、2,6-二叔丁基-4-仲丁基苯酚(132)、2,6-二叔丁基-4-壬基苯酚(232)，和/或其两种或更多种的相容混合物。
通过特定和非限制性实例，硫酯抗氧化剂可包括以下中的一种或多种：双十二烷基-3,3’-硫代二丙酸酯(NaugardRTM DLTDP–CAS 123-28-4)、双十八烷基-3,3’-硫代二丙酸酯(NaugardRTM DSTDP–CAS 693-36-7)、双十三烷基硫代二丙酸酯(NaugardRTM DTDTDP(液体)CAS–10595-72-9)、2,2’硫代二亚乙基双[3(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯](AnoxRTM70–CAS 41484-35-9)、双十四烷基硫代二丙酸酯(CyanoxRTM MTDP–CAS16545-54-3)、双十八烷基-二硫化物(HostanoxRTM SE 10–CAS 2500-88-1)、2,4-双(正辛基硫代甲基)-6-甲酚(1520–CAS 110533-27-0)，和/或其两种或更多种相容混合物。
UV吸收剂和/或光稳定剂可包括以下中的一种或多种：苯并***、二苯甲酮、苯甲酸酯、丙烯酸酯、镍化合物、空间位阻胺、草酰胺和/或三嗪。
除酸剂可包括以下中的一种或多种：环氧化油(epoxidised oil)、脂肪酸的金属盐、金属氧化物、金属氢氧化物、金属碳酸盐、金属的盐和/或类水滑石化合物。环氧化油可选自环氧化蓖麻油、环氧化向日葵油、环氧化亚麻籽油和环氧化大豆油。脂肪酸的金属盐可选自硬脂酸钙、硬脂酸锌和硬脂酸镁。金属氧化物/氢氧化物/碳酸盐/盐可选自氧化钙、氧化锌、氢氧化钙、碳酸钙、乳酸钙和辛酸锌。类水滑石化合物可为水合氢氧化碳酸镁铝盐，例如DHT-4A–CAS 11097-59-9。
成核剂可包括以下中的一种或多种：无机填充剂、有机酸和/或聚合化合物。
添加剂或添加剂共混物还可包含以下中的一种或多种：增塑剂、润滑剂、乳化剂、颜料、流平剂、催化剂、荧光增白剂、抗静电剂和/或发泡剂。
可使用本发明的方法制成颗粒的特定的添加剂和添加剂共混物在WO 2005/071008、US 5,240,642和US 6,033,600中概述，这些专利通过引用并入本文。
添加剂颗粒可加入到聚合组合物中。优选地，以稳定量，即以与没有添加剂颗粒的类似聚合物组合物相比使聚合组合物在物理或颜色性能的任一项方面具有增强的稳定性的量，将添加剂颗粒加入到聚合组合物中。增强的稳定性的实例包括，但不限于，对抗例如由熔融加工，风化和/或长期暴露于热、光和/或其他元素造成的分子量降低、变色等的稳定化作用得到改善，。
聚合组合物可包含以下中的一种或多种：聚烯烃均聚物或聚烯烃共聚物、聚亚烷基对苯二甲酸酯、聚亚苯基、醚、苯乙烯聚合物或苯乙烯共聚物、聚酯、聚氨酯、聚砜、聚酰亚胺、聚碳酸酯、丙烯酸聚合物、聚酰胺、腈聚合物、聚缩醛和/或含卤聚合物。
聚烯烃可包括含有2-12个碳原子的α-烯烃的均聚物或共聚物，例如，乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、己烯、庚烯和辛烷；环烯烃，例如，环戊烯或降冰片烯；和/或其两种或更多种的相容混合物。共聚物可以是无规共聚物或嵌段共聚物。
苯乙烯聚合物可包含聚苯乙烯，聚(对甲基苯乙烯)，聚(α-甲基苯乙烯)，苯乙烯或α-甲基苯乙烯与二烯或丙烯酸衍生物的共聚物例如苯乙烯/丁二烯、苯乙烯/丙烯腈、苯乙烯/甲基丙烯酸烷基酯和苯乙烯/丙烯腈/丙烯酸甲酯，和/或其两种或更多种的相容混合物。
丙烯酸聚合物可包含基于丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯甲酸、乙基丙烯酸的聚合物和/或其两种或更多种的相容混合物。例如，丙烯酸聚合物可包括聚甲基丙烯酸甲酯。
腈聚合物可包括丙烯腈和/或其类似物的均聚物或共聚物，例如，聚甲基丙烯腈、聚丙烯腈、丙烯腈/丁二烯聚合物、丙烯腈/丙烯酸烷基酯聚合物、丙烯腈/烷基、甲基丙烯酸酯/丁二烯聚合物，和/或其两种或更多种的相容混合物。
含卤聚合物可包括聚氯丁烯、表氯醇均聚物和共聚物、聚氯乙烯、聚溴乙烯、聚氟乙烯、聚偏二氯乙烯、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯、氟化聚乙二烯、溴化聚乙烯、氯化橡胶、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、氯乙烯-乙烯共聚物、氯乙烯-丙烯共聚物、氯乙烯-苯乙烯共聚物、氯乙烯-异丁烯共聚物、氯乙烯-偏二氯乙烯共聚物、氯乙烯-苯乙烯-马来酸酐三聚物、氯乙烯-苯乙烯-丙烯腈共聚物、氯乙烯-丁二烯共聚物、氯乙烯异戊二烯共聚物、氯乙烯-氯化丙烯共聚物、氯乙烯-偏二氯乙烯-乙酸乙烯酯三聚物、氯乙烯-丙烯酸酯共聚物、氯乙烯-马来酸酯共聚物、氯乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物、氯乙烯-丙烯腈共聚物，和/或其两种或更多种的相容混合物。
WO 2007/149143给出了其他适合聚合物的实例，该专利通过引用并入本文。
根据本发明的第二个方面，提供了形成基本上无尘的添加剂颗粒的装置，其包括配置用于对在其上传送基体的定型表面施压并将传送的基体破碎成颗粒的第一旋转辊。
该装置还可包括挤出机、捏合机和/或其它熔融和混合装置，一个或多个冷却筒，冷却带，具有从其延伸的臂的旋转轴和/或一个或多个筛。
为避免疑义，与本发明的第一个方面相关的所有特征也可与本发明的第二个方面相关，反之亦然。
现在将参考附图和非限制性实例更具体地描述本发明：
图1：双螺杆挤出机构件的照片。
图2：具有有非互补凸起和/或凹槽的定型表面的一对反向旋转辊的示意图。
图3：具有从其延伸的臂的旋转轴的示意图，该旋转轴与一对反向旋转辊平行配合(in-line)，该对反向旋转辊具有有非互补凸起和/或凹槽的定型表面。
图4：突出图3中反向旋转辊之间的夹送点部分的示意图。
图5：示出了与使用现有技术方法形成的添加剂颗粒相比使用本发明的方法形成的添加剂颗粒的照片。
图6：示出了与使用现有技术方法形成的添加剂颗粒对比使用本发明的方法形成的添加剂颗粒的易碎性的图。
图1示出了可以在本发明的步骤a)中使用的拆解(deconstructed)的双螺杆挤出机。两个螺杆1由金属例如钢形成。螺杆1的外径为73mm，螺杆的内径为45mm。螺杆的长度与外径之比(L:Do)为20:1。在使用时，螺杆1可以反向旋转或同向旋转从而剪切添加剂或添加剂共混物。
壳由可被固定在一起以形成围绕两个螺杆的筒的两个半部2、3形成。当挤出机不使用时，壳的两个半部2、3可以分开从而露出两个螺杆。可拆分的壳使得螺杆能够在必要时得到清洗、维护和更换。壳的两个半部由金属例如钢形成。
凭借来自挤出机的热能和来自螺杆1的机械(剪切)能，添加剂或添加剂共混物被加工成可加工的基体。
图2是可以在本发明的步骤d)中使用的一对反向旋转辊的示意图。将冷却的挤出物4在一对反向旋转辊5、6之间进料。其中一个辊5顺时针旋转，而另一个辊6逆时针旋转。辊5、6的反向旋转有助于推进辊之间的冷却的挤出物4通过夹送点(未示出)。辊由金属形成。
辊5、6中的每个辊有凸起7、8和凹槽9、10围绕其外表面。顺时针旋转辊5的凸起7和凹槽9垂直于运动方向，而逆时针旋转辊6的凸起8和凹槽10平行于运动方向。凸起7、8的宽度为2mm，凹槽9、10的宽度为4mm。
由于冷却的挤出物4在反向旋转辊5、6之间的夹送点进料，因此其被破碎为从辊的相对侧排出的大致相等尺寸的颗粒11。颗粒11的尺寸和形状由反向旋转辊5、6的外表面的性质决定。有利的是，在单个处理步骤中将冷却的挤出物4破碎为颗粒11。
图3是具有从其延伸的臂的旋转轴的示意图，该旋转轴与一对反向旋转辊平行配合，该反向旋转辊具有有互补的凸起和凹槽的定型表面。在旋转轴13下，传送冷却的基体12，旋转轴13具有沿轴的长度以有规律的间隔从其垂直延伸的臂14。冷却的基体12和旋转轴13之间的距离是这样的，即使得臂14接触基体并将基体破碎成更小的块15，所述更小的块15优选具有约100mm至约150mm的长度和宽度。
在冷却带(未示出)的辅助下，基体块被运送至一对反向旋转辊16、17。其中一个辊16顺时针旋转，而另一个辊17逆时针旋转。辊16、17的反向旋转有助于推进辊之间的基体块15并通过夹送点(未示出)。辊由金属形成。
辊16、17中的每个辊有凸起和凹槽18围绕其外表面，所述凸起和凹槽18平行于辊的运动方向。凸起是有凹口的以形成齿。一个辊16上的齿与另一个辊17上的凹槽互补配合，反之亦然。
由于基体块15在反向旋转辊16、17之间的夹送点进料，因此其被破碎为从辊的相对侧排出的大致相等尺寸的颗粒19。颗粒19的尺寸和形状由反向旋转辊16、17的外表面的性质决定。有利的是，不需要压印步骤即可将冷却的基体12破碎为大致相等尺寸的颗粒19。
图4为突出图3中反向旋转辊之间的夹送点部分的示意图。
如上所述，反向旋转辊16、17中的每一个辊有凸起和凹槽围绕其外表面，凸起和凹槽平行于辊的运动方向。
如可在反向旋转辊16、17之间的夹送点的放大部分24中看出，凸起是有凹口的以形成的齿20、22。第一辊16上的齿20与第二辊17上的凹槽23互补配合。同样地，第二辊17上的齿22与第一辊16上的凹槽21互补配合。
当基体块(未示出)通过反向旋转辊16、17之间的夹送点进料时，它们被破碎成大致相等尺寸的添加剂颗粒。
实施例
实施例1
在高速混合机中将各种添加剂一起混合从而形成具有表1所示组成的充分均匀的共混物。
将每种样品以330kg/h的速率进料至LPERTM SLJ-75双螺杆挤出机中。双螺杆挤出机具有两个外径为73mm、内径为45mm的螺杆。螺杆的长度与外径之比(L:Do)为20:1。螺杆的旋转速度根据生产量而变化，可高达260RPM。在双螺杆挤出机中，有三个分别保持在86℃、100℃和110℃的加热区。通过开口模具在挤出机的远端挤出添加剂共混物，作为可加工的挤出物。
将挤出物在两个冷却筒之间传送并运送到冷却带上。将冷却筒保持在18℃的温度并以1.6RPM的速度旋转。两个冷却筒之间的距离为1mm-2mm。随着挤出物在冷却筒之间传送，挤出物被冷却并形成厚度为1mm-2mm的片材。
然后将挤出物片材传送到SandvikRTM冷却带，其进一步冷却挤出物。冷却带长7米，以根据输出和样品配制的速度移动，并保持在18℃的温度。冷却带将冷却的挤出物传送到一对反向旋转辊。其中的反向旋转辊中的一个辊具有垂直于辊运动的凸起和凹槽，另一个辊具有平行于该另一个辊运动的凸起和凹槽。凸起的宽度为2mm，凹槽的宽度为4mm。反向旋转辊将冷却的挤出物破碎成颗粒。
发现所有样品在优化的方法中运行良好，从而形成基本上无尘的大致相等尺寸的颗粒。
图5是示出使用实施例1中概述的方法从样品1形成的颗粒和从US5,240,642概述的现有技术方法形成的颗粒的照片。可以看出，从实施例1的方法得到的颗粒25与从现有技术的方法形成的颗粒26具有相似尺寸。
实施例2
对相对于US 5,240,642的现有技术方法的添加剂颗粒，本发明的添加剂颗粒的易碎性进行了研究。使用实施例1中概述的方法由样品1形成本发明的添加剂颗粒。由EndecottsRTM制造的Octagon 200摇筛机用于进行易碎性测试。该摇筛机配备有筛孔尺寸逐渐减小的四个筛，自上到下筛孔尺寸为2.8mm、1.7mm、1.0mm和0.5mm。通过将直径为17.3mm和重量为6.5g的玻璃球装入每个筛来进行筛分。装入筛中的玻璃球的数量为：
| 玻璃球数量 | 筛孔尺寸(mm) |
| 11 | 2.8 |
| 10 | 1.7 |
| 9 | 1.0 |
| 8 | 0.5 |
对于每个样品，将100g颗粒在没有玻璃球时筛分5分钟以确定初始颗粒粒径分布(‘初始’)。然后将玻璃球装入筛，将颗粒样品再次筛分5分钟(‘经筛分的’)。研究的结果示于图6。
从图6可以看出，样品1的易碎性小于现有技术样品的易碎性。这由在2.8mm和1.7mm筛孔尺寸下观察到的差异而特别凸现出来。结果表明，优化的方法，特别是步骤d)中使用对定型表面上的挤出物施压的第一旋转辊，导致颗粒具有更高的耐磨性。
实施例3
在高速混合机中将各种添加剂一起混合从而形成具有表2所示组成的充分均匀的共混物。
将每种样品以高达500kg/h的速率(取决于样品的配制)进料至LPERTM SLJ-75双螺杆挤出机中。双螺杆挤出机具有内径与外径之比(Di/Do)为1.55的两个螺杆。螺杆的长度与外径之比(L:Do)为36:1。螺杆的旋转速度根据组成而变化，但通常为30RPM-70RPM。在双螺杆挤出机中，有5个保持在高温的加热区。每个加热区的温度取决于样品的配制，通常为70℃-130℃。通过开口模具在挤出机的远端挤出添加剂共混物，作为可加工的挤出物。
将挤出物在两个冷却筒之间传送并运送到冷却带上。将冷却筒保持在降低的温度。冷却筒的温度取决于样品的配制，通常为10℃-30℃。冷却筒以1RPM-5RPM的速度旋转。两个冷却筒之间的距离为1mm-3mm。随着挤出物在冷却筒之间传送，挤出物被冷却并形成厚度为1mm-3mm的片材。
然后将挤出物片材传送到SandvikRTM冷却带，其进一步冷却挤出物。冷却带长7米，以根据输出和样品配制的速度移动，并保持在10℃-30℃的温度。冷却带在具有从其垂直延伸的臂的旋转轴的下方传送冷却的挤出物。冷却的挤出物和旋转轴之间的距离是这样的，即使得臂接触挤出物并使挤出物破碎成长度和宽度为100mm-150mm的较小挤出物块。
然后用冷却带将挤出物块传送到一对反向旋转辊。反向旋转辊中的每个辊有凸起和凹槽围绕其外表面，凸起和凹槽平行于辊运动的方向。凸起是有凹口的以形成齿。一个辊上的齿与另一个辊上的凹槽互补配合，反之亦然。反向旋转辊将挤出物块破碎成颗粒。
随后将这些颗粒筛分从而得到具有小于1％颗粒重量的尘的颗粒。
发现所有样品在优化的方法中运行良好，从而形成基本上无尘的大致相等尺寸的颗粒。
Claims (33)
1.形成基本上无尘的添加剂颗粒的方法，其包括以下步骤：
a)挤出或以其他方式处理添加剂或添加剂共混物以提供基体；
b)将所述基体冷却；
c)将所述基体传送到定型表面上；以及
d)用对所述定型表面上所述基体施压的第一旋转辊将所述基体破碎为颗粒。
2.根据权利要求1所述的方法，其中通过开口模具挤出所述添加剂或添加剂共混物从而提供基体。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述第一旋转辊具有定型外表面。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述定型表面和所述第一旋转辊的外表面的各自面的压型是互补的，使得所述基体的破碎在互补的定型表面之间发生。
5.根据权利要求3所述的方法，其中所述定型表面和所述第一旋转辊的外表面的各自面的压型是非互补的，使得所述基体的破碎在非互补的定型表面之间发生。
6.根据权利要求3-5中任一项所述的方法，其中使用一个或多个凸起和/或凹槽对所述第一旋转辊的定型表面压型，可选地，其中所述凸起是有凹口的以形成齿。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中通过一个或多个凸起和/或凹槽对所述定型表面压型，可选地，其中所述凸起是有凹口的以形成齿。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一旋转辊的定型外表面的凸起和/或凹槽平行于所述定型表面的凸起和/或凹槽。
9.根据权利要求6-8中任一项所述的方法，其中所述凹槽的宽度为：
a.约1mm至约20mm；或者
b.约2mm至约10mm。
10.根据权利要求6-9中任一项所述的方法，其中所述凸起的宽度为：
a.约1mm至约20mm；或者
b.约1mm至约5mm。
11.根据权利要求3所述的方法，其中所述第一旋转辊的定型外表面和/或所述定型表面包含一个或多个齿。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一旋转辊的外表面上的齿以互补的方式与所述定型表面上的齿啮合。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的方法，其中所述定型表面由第二辊的外表面提供。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述第二辊为旋转辊。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述第一旋转辊和第二旋转辊反向旋转。
16.根据权利要求1-15中任一项所述的方法，其中步骤b)是使用一个或多个冷却筒和/或冷却带进行。
17.根据权利要求1-16中任一项所述的方法，其中在步骤d)之前，使所述基体经历初步粉碎成为较小的基体块。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述初步粉碎发生在步骤c)期间。
19.根据权利要求17或18所述的方法，其中所述初步粉碎是使用具有从其延伸的臂的旋转轴进行。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述臂从所述旋转轴垂直地延伸，可选地沿着所述轴以有规律的间隔延伸。
21.根据权利要求17-20中任一项所述的方法，其中所述较小的基体块的宽度和/或长度为约100mm至约150mm。
22.根据权利要求1-21中任一项所述的方法，其中在将所述基体传送至所述定型表面之前或期间将其冷却。
23.根据权利要求1-22中任一项所述的方法，其中将尘从步骤d)中形成的颗粒中分离，可选地通过筛分分离。
24.根据权利要求1-23中任一项所述的方法，其中所述添加剂颗粒包含：
a.小于所述添加剂颗粒重量的15％的尘；
b.小于所述添加剂颗粒重量的10％的尘；
c.小于所述添加剂颗粒重量的5％的尘；
d.小于所述添加剂颗粒重量的2％的尘；
e.小于所述添加剂颗粒重量的1％的尘；
f.小于所述添加剂颗粒重量的0.5％的尘；或者
g.小于所述添加剂颗粒重量的0.1％的尘。
25.根据权利要求1-24中任一项所述的方法，其中所述添加剂颗粒的粒径分布为：
a.小于1英寸大于35目；
b.小于5英寸大于35目；或者
c.小于10目大于35目。
26.根据权利要求1-25中任一项所述的方法，其中所述添加剂颗粒的粒径分布的标准偏差为：
a.小于约5mm；
b.小于约3mm；
c.小于约2mm；或者
d.小于约1mm。
27.根据权利要求1-26中任一项所述的方法，其中所述添加剂或添加剂共混物包含抗氧化剂、稳定剂、UV吸收剂、光稳定剂、除酸剂、成核剂、澄清剂和金属钝化剂中的一种或多种。
28.根据权利要求27所述的方法，其中：
a.所述抗氧化剂包括以下中的一种或多种：亚磷酸酯，酚类化合物，多酚类化合物，硫酯，对苯二酚，生育酚，羟基化硫代二苯基醚，O-、N-和S-苄基化合物，羟基苄基化的丙二酸酯，芳族羟苄基化合物，三嗪，苄基膦酸酯，抗坏血酸和/或胺类抗氧化剂；
b.所述UV吸收剂和/或所述光稳定剂包括以下中的一种或多种：苯并***、二苯甲酮、苯甲酸酯、丙烯酸酯、镍化合物、空间位阻胺、草酰胺和/或三嗪；
c.所述除酸剂包括以下中的一种或多种：环氧化油、脂肪酸的金属盐、金属氧化物、金属氢氧化物、金属碳酸盐、金属盐和/或类水滑石化合物；和/或
d.所述成核剂包括以下中的一种或多种：无机填充剂、有机酸和/或聚合化合物。
29.根据权利要求27或28所述的方法，其中所述添加剂或添加剂共混物进一步包含以下中的一种或多种：增塑剂、润滑剂、乳化剂、颜料、流平剂、催化剂、荧光增白剂、抗静电剂和/或发泡剂。
30.聚合组合物，其通过权利要求1-29中任一项所述的方法形成的添加剂颗粒稳定。
31.根据权利要求30所述的聚合组合物，其包含以下中的一种或多种：聚烯烃均聚物或聚烯烃共聚物、聚亚烷基对苯二甲酸酯、聚亚苯、醚、苯乙烯聚合物或苯乙烯共聚物、聚酯、聚氨酯、聚砜、聚酰亚胺、聚碳酸酯、丙烯酸聚合物、聚酰胺、腈聚合物、聚缩醛和/或含卤聚合物。
32.权利要求30或31所述的聚合物组合物在有用物品中的用途。
33.形成基本上无尘的添加剂颗粒的装置，其包括配置用于对在其上传送基体的定型表面施压并将传送的基体破碎成颗粒的第一旋转辊。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |