SE506754C2 - Methods for compounding a multimodal polymer composition - Google Patents
Methods for compounding a multimodal polymer compositionInfo
- Publication number
- SE506754C2 SE506754C2 SE9603683A SE9603683A SE506754C2 SE 506754 C2 SE506754 C2 SE 506754C2 SE 9603683 A SE9603683 A SE 9603683A SE 9603683 A SE9603683 A SE 9603683A SE 506754 C2 SE506754 C2 SE 506754C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- molecular weight
- polymer
- ethylene polymer
- weight ethylene
- composition
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B7/00—Mixing; Kneading
- B29B7/30—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
- B29B7/34—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices
- B29B7/38—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary
- B29B7/40—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with single shaft
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
- B29C48/395—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using screws surrounded by a cooperating barrel, e.g. single screw extruders
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B7/00—Mixing; Kneading
- B29B7/30—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
- B29B7/34—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices
- B29B7/38—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary
- B29B7/40—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with single shaft
- B29B7/42—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with single shaft with screw or helix
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B7/00—Mixing; Kneading
- B29B7/30—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
- B29B7/34—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices
- B29B7/38—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary
- B29B7/46—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with more than one shaft
-
- B29C47/38—
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
- C08J3/005—Processes for mixing polymers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L1/00—Compositions of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
- C08L23/04—Homopolymers or copolymers of ethene
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
- Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
Abstract
Description
506 754 2 10 l5 20 25 30 35 enkelskruvstyp eller dubbelskruvstyp. När kompositionen inbegriper två eller flera olika polymerer bör dessa blandas så noga med varandra att de i det ideala fallet bildar en fullständigt homogen polymerblandning. För att uppnå detta blandas polymererna med eller utan extern upphettning så att de smälter och omvandlas till vätskor och de flytande polymererna blandas vid tillräckligt höga skjuvhastigheter. 506 754 2 10 l5 20 25 30 35 single screw type or double screw type. When the composition comprises two or more different polymers, these should be mixed together so thoroughly that, ideally, they form a completely homogeneous polymer blend. To achieve this, the polymers are mixed with or without external heating so that they melt and are converted into liquids and the liquid polymers are mixed at sufficiently high shear rates.
Medan å ena sidan kompounderingen bör utföras vid a) en hög temperatur för att omvandla polymerkomponenterna till lågviskösa vätskor vilket underlättar blandningen, b) högsta möjliga skjuvningshastighet för att tillföra stor mängd blandningsenergi, och c) under så lång tid som möjligt, för att uppnå en homogen komposition, är det à andra sidan nödvändigt att begränsa temperaturen, skjuv- hastigheten och tiden på grund av den nedbrytning av polymererna som orsakas av allt för stränga betingelser.While on the one hand the compounding should be carried out at a) a high temperature to convert the polymer components into low viscosity liquids which facilitates the mixing, b) the highest possible shear rate to supply large amount of mixing energy, and c) for as long as possible, to achieve a homogeneous composition, on the other hand, it is necessary to limit the temperature, shear rate and time due to the degradation of the polymers caused by too strict conditions.
För att uppnå balans mellan bra kompounderingsbe- tingelser och låg nedbrytning av polymererna kompounn~:; kompositionen normalt genom att låta temperaturen stiga så snabbt som möjligt över smältpunkterna för polymerk;r- ponenterna och utsätta kompositionen för hög skjuvhastzg- het under så kort tid som möjligt. Normalt innebär detta kompoundering av kompositionen i en extruder genom upp- hettning av kompositionen under sådana betingelser att temperaturhöjningen hos den smältande etenpolymeren pas- serar temperaturområdet 130-160°C på gott och väl under 10 s.In order to achieve a balance between good compounding conditions and low degradation of the polymers. the composition normally by allowing the temperature to rise as rapidly as possible above the melting points of the polymer components and subjecting the composition to a high shear rate for as short a time as possible. Normally this means compounding the composition in an extruder by heating the composition under such conditions that the temperature rise of the molten ethylene polymer passes the temperature range 130-160 ° C for well over 10 s.
Fastän det ovan beskrivna konventionella sättet för kompoundering av polymerkompositioner i många fall leder till acceptabla resultat, förekommer problem vid kompoun- dering av multimodala polymerkompositioner, och mera spe- ciellt multimodala polymerkompositioner som inbegriper en lågmolekylär etenpolymer och en högmolekylär etenpolymer.Although the conventional method of compounding polymer compositions described above leads in many cases to acceptable results, there are problems in compounding multimodal polymer compositions, and more particularly multimodal polymer compositions comprising a low molecular weight ethylene polymer and a high molecular weight ethylene polymer.
Vid kompoundering av polymerkompositioner, t ex för rör, förekommer sålunda s k ”vita prickar” i det kompounderade materialet. Dessa vita prickar har en storlek av ca 10 15 20 25 30 35 506 754 10-50 pm och består av högmolekylära polymerpartiklar, som inte har kompounderats tillräckligt i kompositionen.When compounding polymer compositions, for example for pipes, so-called "white dots" thus appear in the compounded material. These white dots have a size of about 10-50 μm and consist of high molecular weight polymer particles which have not been sufficiently compounded in the composition.
Förutom att de vita prickarna är missprydande kan de negativt påverka kompositionens styrka. Vid kompoundering av polymerkompositioner, t ex för framställning av film, förekommer dessutom ofta gelpartiklar med en storlek av ca 0,01-1 mm. Dessa gelpartiklar uppträder som misspry- dande inhomogeniteter i den färdiga filmen och består av högmolekylära polymerpartiklar, som inte har kompounde- rats tillräckligt i kompositionen.In addition to the white dots being unsightly, they can adversely affect the strength of the composition. In addition, when compounding polymer compositions, for example for the production of film, gel particles with a size of about 0.01-1 mm often occur. These gel particles appear as disintegrating inhomogeneities in the finished film and consist of high molecular weight polymer particles, which have not been sufficiently compounded in the composition.
De ovan beskrivna vita prickarna och gelpartiklarna utgör ett allvarligt problem inom polymerindustrin och en lösning på problemet skulle innebära eliminering av ett hinder för att använda i övrigt överlägsna multimodala polymerkompositioner.The white dots and gel particles described above pose a serious problem in the polymer industry and a solution to the problem would be to eliminate an obstacle to the use of otherwise superior multimodal polymer compositions.
I EP 645 232 beskrivs ett sätt att minska elle: -. - minera detta problem genom att till den tillförda g .¿v~- ren sätta ett värmeöverföringsmedium, såsom flytanz- kväve eller flytande eller fast koldioxid. Den till: °'1 mängden värmeöverföringsmedium varierar från ca 5! t.L. 30%, företrädesvis från ca 10 till 20 vikt%, den totala tillförselhastigheten av polymeren. baserat ga En sådan tillsats av ett värmeöverföringsmedium är emellertid ett relativt dyrt sätt och, vid användning av fast koldioxid som är det föredragna sättet, skapar det även problem med arbetsmiljön.EP 645 232 describes a method of reducing or:. - Minimize this problem by adding to the supplied gas a heat transfer medium, such as liquid nitrogen or liquid or solid carbon dioxide. The amount of heat transfer medium varies from about 5 °! t.L. 30%, preferably from about 10 to 20% by weight, of the total feed rate of the polymer. However, such addition of a heat transfer medium is a relatively expensive method and, when using solid carbon dioxide which is the preferred method, it also creates problems with the working environment.
Man har nu överraskande funnit att det är möjligt att mildra eller eliminera ovanstående problem genom att utföra kompounderingen på ett nytt sätt, och närmare be- stämt genom att kompoundera den multimodala polymerkom- positionen under en längre tid vid en relativt låg smält- temperatur, vilken temperatur ligger i ett snävt tempera- turområde inom vilket det mesta av smältningen av poly- merkomponenterna faktiskt äger rum.It has now surprisingly been found that it is possible to alleviate or eliminate the above problems by performing the compounding in a new way, and more particularly by compounding the multimodal polymer composition for a long time at a relatively low melting temperature, which temperature is in a narrow temperature range within which most of the melting of the polymer components actually takes place.
Föreliggande uppfinning åstadkommer sålunda ett sätt för kompoundering, i en enkel- eller dubbelskruvextruder, l vid skjuvningshastigheter av högst 100 s" i den zon där soe 754 4 10 15 20 25 30 35 det huvudsakliga kompounderingsarbetet utförs, av en multimodal polymerkomposition, som inbegriper en lågmole- kylär etenpolymer och en högmolekylär etenpolymer, utan att lämna ”vita prickar" eller gelpartiklar i den slut- liga blandningen. I överensstämmelse med sättet enligt föreliggande uppfinning sätts inte något värmeöverfö- ringsmedium till polymerkompositionen och vidare är uppe- hållstiden i den zon där temperaturen i smältan stiger från 10°C under till 10°C över smältpunkten för den lågmo- lekylära etenpolymeren längre än 10 s, företrädesvis längre än 15 s, mera föredraget längre än 20 s och mest föredraget längre än 25 s. Under dessa betingelser smälter den mera lågsmältande, högmolekylära etenpolymer- komponenten först och kompounderas innan den mera hög- smältande, lågmolekylära komponenten börjar att smälta, så att det huvudsakliga kompounderingsarbetet riktas mot den mera lågsmältande, högmolekylära etenkomponenten.Thus, the present invention provides a method of compounding, in a single or twin screw extruder, at shear rates not exceeding 100 s "in the zone where the main compounding work is performed, of a multimodal polymer composition comprising a low molecular weight ethylene polymer and a high molecular weight ethylene polymer, without leaving 'white dots' or gel particles in the final mixture. In accordance with the method of the present invention, no heat transfer medium is added to the polymer composition, and further, the residence time in the zone where the temperature of the melt rises from 10 ° C below to 10 ° C above the melting point of the low molecular weight ethylene polymer is longer than 10 seconds. , preferably longer than 15 s, more preferably longer than 20 s and most preferably longer than 25 s. Under these conditions, the lower melting, high molecular weight ethylene polymer component is first melted and compounded before the higher melting, low molecular weight component begins to melt, so that the main compounding work is directed towards the more low-melting, high-molecular-ethylene component.
Dessa och andra fördelar och kännetecknande drag hos föreliggande uppfinning kommer att framgå av följande be- skrivning och de bifogade patentkraven.These and other advantages and features of the present invention will become apparent from the following description and the appended claims.
Såsom nämnts tidigare, är polymerkompositionen, som kompounderats enligt föreliggande uppfinning, en multi- modal, företrädesvis bimodal polymerkomposition. Med av- seende på en polymers ”modalitet” hänför sig detta ut- tryck till formen hos dess molekylviktsfördelningskurva, dvs utseendet hos diagrammet över polymerviktfraktionen som funktion av molekylvikten. Om polymeren framställs i ett sekventiellt stegvis förfarande med användning av seriekopplade reaktorer och med användning av olika be- tingelser i varje reaktor så kommer de olika fraktioner som bildas i de olika reaktorerna vardera att ha sin molekylviktsfördelning. När molekylviktsfördelningskur- vorna från dessa fraktioner överlagras i molekylvikts- fördelningskurvan för den totala erhållna polymerpro- dukten, maxima eller åtminstone vara klart breddad jämfört med kommer denna kurva att uppvisa två eller flera kurvorna för de individuella fraktionerna. En sådan poly- 10 15 20 25 30 35 506 754 merprodukt, som framställts i två eller flera steg i serie, kallas bimodal eller multimodal beroende på an- talet steg. I det följande kallas alla polymerer som framställts på detta sätt i två eller flera på varandra följande steg för "multimodala". Det skall påpekas att även de kemiska sammansättningarna för de olika fraktio- nerna kan skilja sig åt. Sålunda kan en eller eller flera fraktioner bestå av en etensampolymer, medan en eller flera andra kan bestå av etenhomopolymer.As mentioned earlier, the polymer composition compounded according to the present invention is a multimodal, preferably bimodal polymer composition. With regard to the “modality” of a polymer, this expression refers to the shape of its molecular weight distribution curve, ie the appearance of the diagram of the polymer weight fraction as a function of the molecular weight. If the polymer is produced in a sequential stepwise process using series-connected reactors and using different conditions in each reactor, the different fractions formed in the different reactors will each have their molecular weight distribution. When the molecular weight distribution curves from these fractions are superimposed in the molecular weight distribution curve for the total polymer product obtained, maxima or at least be clearly widened compared to, this curve will have two or more curves for the individual fractions. Such a polymer product, which is produced in two or more steps in series, is called bimodal or multimodal depending on the number of steps. In the following, all polymers prepared in this way in two or more consecutive steps are called "multimodal". It should be pointed out that the chemical compositions of the different fractions may also differ. Thus, one or more fractions may consist of one ethylene copolymer, while one or more others may consist of ethylene homopolymer.
Det är tidigare känt att framställa multimodala, i företrädesvis multi- synnerhet bimodala, olefinpolymerer, modala etenpolymerer, i två eller flera polymerisations- reaktorer kopplade i serie. Som exempel på denna tidigare teknik kan nämnas EP 040 992, EP 041 796, EP 022 376 och WO 92/12182, seende på framställningen av multimodala polymerer. som härmed införlivas som referenser med av- En- ligt dessa referenser kan vart och ett av polymerisa- tionsstegen utföras i vätskefas, slurry- eller gasfas.It is previously known to produce multimodal, preferably multimodal, bimodal, olefin polymers, modal ethylene polymers, in two or more polymerization reactors connected in series. Examples of this prior art are EP 040 992, EP 041 796, EP 022 376 and WO 92/12182, looking at the production of multimodal polymers. According to these references, each of the polymerization steps can be carried out in the liquid phase, slurry or gas phase.
Det föredrages särskilt att polymerkompositionen som skall kompounderas enligt föreliggande uppfinning är pro- dukten från en sådan polymerisation i två eller flera reaktorer kopplade i serie.It is particularly preferred that the polymer composition to be compounded according to the present invention is the product of such polymerization in two or more reactors connected in series.
Den multimodala polymerkompositionen kan emellertid alternativt inbegripa minst två olika och ursprungligen separata etenkomponenter, som görs till en multimodal komposition genom smältblandning eller kompoundering i enlighet med föreliggande uppfinning.However, the multimodal polymer composition may alternatively comprise at least two different and initially separate ethylene components, which are made into a multimodal composition by melt blending or compounding in accordance with the present invention.
Föreliggande uppfinning är vidare begränsad till kompoundering av en multimodal polymerkomposition, som inbegriper en lågmolekylär etenpolymer och en högmole- kylär etenpolymer. Såsom nämnts tidigare definieras poly- merens molekylvikt i samband med föreliggande uppfinning med hjälp av dess smältflöde. I allmänhet har den låg- molekylära etenpolymeren ett MFRZJS av ca 0,1-5000 g/10 min, den högmolekylära etenpolymeren har ett MFR2L6 av ca 0,01-10,0 g/10 min, företrädesvis ca 50-500 g/10 min, och företrädesvis ca 0,1-5,0 g/10 min. 506 10 15 20 25 30 35 754 à 6 En annan särskiljande egenskap hos etenpolymerkompo- nenterna är deras densiteter, som bör ligga inom vissa områden. Densiteten hos den làgmolekylära etenpolymeren bör ligga i området ca 0,935-0,970, företrädesvis ca 0,940-0,965 g/cnf, medan densiteten hso den högmolekylära etenpolymeren bör ligga i området ca 0,875-0,945, före- trädesvis ca 0,875-0,935 g/cma. Företrädesvis är sålunda den lågmolekylära etenpolymeren en polyeten av högdensi- (HDPE) företrädesvis en polyeten av linjär làgdensitetstyp (LLDPE).The present invention is further limited to compounding a multimodal polymer composition comprising a low molecular weight ethylene polymer and a high molecular weight ethylene polymer. As mentioned earlier, the molecular weight of the polymer is defined in connection with the present invention by means of its melt flow. In general, the low molecular weight ethylene polymer has an MFR 2 O 3 of about 0.1-5000 g / 10 min, the high molecular weight ethylene polymer has an MFR 2 L 6 of about 0.01-10.0 g / 10 min, preferably about 50-500 g / 10 min. min, and preferably about 0.1-5.0 g / 10 min. 506 10 15 20 25 30 35 754 à 6 Another distinguishing feature of the ethylene polymer components is their densities, which should be within certain ranges. The density of the low molecular weight ethylene polymer should be in the range of about 0.935-0.970, preferably about 0.940-0.965 g / cm 3, while the density of the high molecular weight ethylene polymer should be in the range of about 0.875-0.945, preferably about 0.875-0.935 g / cm 3. Thus, preferably, the low molecular weight ethylene polymer is a high density polyethylene (HDPE), preferably a linear low density type polyethylene (LLDPE).
Såsom nämnts ovan utsätts polymerkompositionen vid tetstyp och den högmolekylära etenpolymeren är föreliggande uppfinning för kompoundering under en ut- sträckt tidsperiod i ett temperaturområde från ca 10°C under till ca l0°C över, företrädesvis från ca 5°C under till ca 5°C över smältpunkten för den lågmolekylära eten- polymeren. Under de betingelser som avänds i extrudern täcker detta temperaturområde det område varifrån den högmolekylära, lågsmältande etenpolymerkomponenten har börjat att i väsentlig omfattning smälta till även en huvuddel av den lågmolekylära, mera högsmältande eten- polymerkomponenten har smält och arbetats in i bland- ningen.As mentioned above, the polymer composition is subjected to the tet type and the high molecular weight ethylene polymer, the present invention is for compounding for an extended period of time in a temperature range from about 10 ° C below to about 10 ° C above, preferably from about 5 ° C below to about 5 ° C. above the melting point of the low molecular weight ethylene polymer. Under the conditions used in the extruder, this temperature range covers the area from which the high molecular weight, low melting point ethylene polymer component has begun to melt to a substantial extent even a major portion of the low molecular weight, higher melting point ethylene polymer component has melted and worked into the mixture.
I den zon av extrudern där den huvudsakliga kompoun- deringen sker bör förhållandet mellan viskositeten hos den lågmolekylära etenpolymeren och viskositeten hos den högmolekylära etenpolymeren företrädesvis ligga i området fràn ca 5:1 till ca 1:5, mera föredraget från ca 3:1 till ca 1:3. Man har funnit att det blir allt svårare att upp- nå en bra fördelning och dispergering av polymerkomponen- terna om viskositetsförhållandet ligger utanför detta om- råde.In the zone of the extruder where the main compounding takes place, the ratio of the viscosity of the low molecular weight ethylene polymer to the viscosity of the high molecular weight ethylene polymer should preferably be in the range from about 5: 1 to about 1: 5, more preferably from about 3: 1 to about 1: 3. It has been found that it becomes increasingly difficult to achieve a good distribution and dispersion of the polymer components if the viscosity ratio is outside this range.
Det förmodas att vid kompoundering av en multimodal polymerkomposition enligt föreliggande uppfinning inom det ovan nämnda temperaturområdet till en början både den lågmolekylära etenpolymeren och den högmolekylära eten- polymeren föreligger som fastämnen. I detta skede upp- 10 15 20 25 30 35 506 754 visar den högmolekylära polymerkomponenten mindre mot- stånd mot deformation, eftersom den är mindre kristallin och mera lågsmältande än den andra komponenten. Den tar därför upp huvuddelen av skjuvkrafterna och börjar att smälta. När temperaturen sedan stiger kommer den mera högsmältande, lågmolekylära komponenten gradvis att börja smälta och arbetas in i matrisen av den redan smälta, högmolekylära komponenten. När den làgmolekylära kompo- nenten väl har smält kommer den naturligtvis att ha lägre viskositet. Såsom påpekats ovan, bör viskositetsförhål- landet under detta förfarande uppgå till högst ca 5:1, dvs polymerkomponenternas viskositeter bör inte skilja sig åt allt för mycket för att erhålla en god disper- gering av komponenterna. Ju närmre de båda materialen ligger i viskositet, desto lättare överförs krafter från den ena fasen till den andra vilket resulterar i defor- mation/dispersion och sålunda god blandning.It is believed that in compounding a multimodal polymer composition of the present invention within the above-mentioned temperature range, initially both the low molecular weight ethylene polymer and the high molecular weight ethylene polymer are present as solids. At this stage, the high molecular weight polymer component exhibits less resistance to deformation because it is less crystalline and more low melting than the other component. It therefore absorbs most of the shear forces and begins to melt. As the temperature then rises, the more high-melting, low molecular weight component will gradually begin to melt and work into the matrix of the already molten, high molecular weight component. Once the low molecular weight component has melted, it will of course have a lower viscosity. As pointed out above, the viscosity ratio during this process should not exceed about 5: 1, ie the viscosities of the polymer components should not differ too much to obtain a good dispersion of the components. The closer the two materials are in viscosity, the easier it is to transfer forces from one phase to the other, which results in deformation / dispersion and thus good mixing.
Under kompounderingen börjar sålunda den högmole- kylära etenpolymeren, som har den lägre smältpunkten, först att smälta, medan den làgmolekylära förblir fast. I detta skede omkastas viskositetsskillnaden mellan de båda polymerkomponenterna genom att viskositeten hos den hög- molekylära etenpolymeren, från att under normala beting- elser vara högre än den hos den làgmolekylära etenpoly- meren, plötsligt faller när den högmolekylära etenpoly- meren smälter och blir lägre än den hos den làgmoleky- lära, fortfarande fasta etenpolymeren. Detta ”inverte- rade” viskositetsförhållande kvarstår tills den làgmole- kylära etenpolymerkomponenten har smält, eftersom den högmolekylära etenpolymeren i flytande fas och vid samma temperatur har högre viskositet än den làgmolekylära etenpolymeren. När temperaturen stiger återgår därför skillnaden i viskositet mellan polymerkomponenterna tillbaks till det normala när båda polymerkomponenterna har smält fullständigt.Thus, during compounding, the high molecular weight ethylene polymer having the lower melting point first begins to melt, while the low molecular weight remains solid. At this stage, the viscosity difference between the two polymer components is reversed by the fact that the viscosity of the high molecular weight ethylene polymer, from being under normal conditions higher than that of the low molecular weight ethylene polymer, suddenly drops when the high molecular weight ethylene polymer melts and melts. that of the low molecular weight, still solid ethylene polymer. This "inverted" viscosity ratio remains until the low molecular weight ethylene polymer component has melted, since the high molecular weight ethylene polymer in liquid phase and at the same temperature has a higher viscosity than the low molecular weight ethylene polymer. Therefore, as the temperature rises, the difference in viscosity between the polymer components returns to normal when both polymer components have completely melted.
I övergångsområdet där polymerkomponenterna omvand- las från fast till flytande fas ligger de båda materialen 506 10 15 20 25, 30 35 754 relativt nära varandra i styvhet/viskositet och sålunda kan bra blandning och homogenitet erhållas. För att opti- mera blandningen och följaktligen homogeniteten hos kom- positionen bör kompounderingen utföras under så lång tid som möjligt i övergàngsområdet, dvs från en temperatur i smältan av ca lO°C under till ca lO°C över smältpunkten .för den lågmolekylära etenpolymeren. Enligt uppfinningen är kompounderingstiden i övergångsområdet längre än 10 s, företrädesvis längre än 15 s, mera föredraget längre än 20 s, och mest föredraget längre än 25 s. Tiden i över- gångsområdet bör emellertid inte vara mer än ca 1 min.In the transition region where the polymer components are converted from solid to liquid phase, the two materials 506 10 15 20 25, 30 35 754 are relatively close to each other in stiffness / viscosity and thus good mixing and homogeneity can be obtained. In order to optimize the mixture and consequently the homogeneity of the composition, the compounding should be carried out for as long as possible in the transition region, ie from a temperature in the melt of about 10 ° C below to about 10 ° C above the melting point of the low molecular weight ethylene polymer. According to the invention, the compounding time in the transition region is longer than 10 s, preferably longer than 15 s, more preferably longer than 20 s, and most preferably longer than 25 s.
Detta står i motsats till konventionell kompoundering, som normalt strävar att smälta kompositionen så snabbt och fullständigt som möjligt poch kompoundera den som en vätska vid hög temperatur.This is in contrast to conventional compounding, which normally strives to melt the composition as quickly and completely as possible and compound it as a liquid at a high temperature.
För etenpolymerer av det slag som beskrivits ovan ligger smältpunkterna vid ca 125-140°C. Den temperatur vid vilken smältningen börjar beror emellertid på upp- hettningshastigheten och vid höga upphettningshastighe- ter, såsom ca 300-400°C/min som kan förekomma under kom- poundering av en polymerkomposition i en extruder, kan den temperatur vid vilken smältningen börjar öka till ca 140-l55°C. Smältningen av den högmolekylära etenpolymeren fördröjs också mer än den av den lågmolekylära etenpoly- meren. Detta innebär att i praktiken ligger övergångsom- rådet eller temperaturområdet i vilket kompounderingen enligt uppfinningen utförs ungefär mellan l25°C och 155°C beroende på polymererna och upphettningshastigheten.For ethylene polymers of the type described above, the melting points are at about 125-140 ° C. However, the temperature at which melting begins depends on the heating rate, and at high heating rates, such as about 300-400 ° C / min which may occur during compounding of a polymer composition in an extruder, the temperature at which melting may begin to about 140-155 ° C. The melting of the high molecular weight ethylene polymer is also delayed more than that of the low molecular weight ethylene polymer. This means that in practice the transition range or temperature range in which the compounding according to the invention is carried out is approximately between 125 ° C and 155 ° C depending on the polymers and the heating rate.
En annan viktig faktor är den skjuvhastighet som polymerkompositionen utsätts för under kompounderingen.Another important factor is the shear rate to which the polymer composition is subjected during compounding.
Fastän i princip en effektivare blandning skulle erhållas genom att öka skjuvhastigheten, leder en alltför hög skjuvhastighet till nedbrytning av polymeren. Vid före- liggande uppfinning bör därför skjuvhastigheten, i den zon där det huvudsakliga kompounderingsarbetet utförs, 1, företrädesvis ca 10-100 sfl. En 1 högst vara ca 100 s' skjuvhastighet under ca 10 s' tenderar att vara ineffek- 10 15 20 25 30 35 506 754 1 innefattar tiv, medan skjuvhastigheter över ca 100 s' risk för nedbrytning av polymeren. Beträffande skjuvhas- tigheten tar uttrycket ”i den zon där det huvudsakliga kompounderingsarbetet utförs” hänsyn till att under kom- pounderingen i en extruder utsätts olika delar av poly- merkompositionen för olika skjuvhastigheter. Medan så- lunda en mindre del av kompositionen som passerar över skruvgängorna utsätts för höga skjuvhastigheter, kompoun- deras huvuddelen av kompositionen i den skruvlinjeformiga skruvkanalen mellan skruvgängorna vid en lägre skjuvhas- tighet. vara den genomsnittliga skjuvhastigheten, 1 Det är denna skjuvhastighet, som även kan sägas som bör vara högst ca 100 s' vid föreliggande uppfinning.Although in principle a more efficient blend would be obtained by increasing the shear rate, too high a shear rate leads to degradation of the polymer. In the present invention, therefore, the shear rate, in the zone where the main compounding work is performed, 1, should preferably be about 10-100 s fl. A shear rate of at most about 100 s' for about 10 s' tends to be ineffective, while shear rates above about 100 s' risk of degradation of the polymer. Regarding the shear rate, the expression “in the zone where the main compounding work is performed” takes into account that during the compounding in an extruder different parts of the polymer composition are exposed to different shear rates. Thus, while a minor portion of the composition passing over the screw threads is subjected to high shear rates, the bulk of the composition is compounded in the helical screw channel between the screw threads at a lower shear rate. It is this shear rate, which can also be said to be at most about 100 s' in the present invention.
Sättet enligt föreliggande uppfinning kan i princip utföras i en konventionell kompounderingsapparat, t ex av enkelskruv- eller dubbelskruvstyp, företrädevis av motro- terande dubbelskruvstyp. Ytterligare kylning kan emeller- tid vara nödvändig för att hålla kompositionen vid det föreskrivna temperaturområdet under den föreskrivna kom- pounderingstiden.The method according to the present invention can in principle be carried out in a conventional compounding apparatus, for example of the single-screw or double-screw type, preferably of the counter-rotating double-screw type. However, additional cooling may be necessary to maintain the composition at the prescribed temperature range for the prescribed compounding time.
När polymerkompositionen har kompounderats enligt föreliggande uppfinning kan den, när så erfordras, kom- pounderas ytterligare i enlighet med konventionella kom- pounderingstekniker. Detta innebär att kompositionen kan utsättas för ett ytterligare kompounderingssteg vid en förhöjd temperatur av ca 150-300°C, företrädesvis ca 160-250°C och en skjuvhastighet av ca 200-1000 s'Ü kompletterande kompoundering kan utföras i di- Denna valfria, rekt anslutning till kompounderingen enligt uppfinningen eller separat vid ett senare tillfälle.Once the polymer composition has been compounded in accordance with the present invention, it may, when required, be further compounded in accordance with conventional compounding techniques. This means that the composition can be subjected to a further compounding step at an elevated temperature of about 150-300 ° C, preferably about 160-250 ° C and a shear rate of about 200-1000 s'Ü supplementary compounding can be performed in di- This optional, direct connection to the compounding according to the invention or separately at a later time.
Fastän det föredrages att utföra kompounderingen en- ligt uppfinningen i en enstegsoperation, är det även möj- ligt att låta polymerblandningen äga rum i två eller flera separata steg genom att låta polymeren passera genom viskositetsövergàngssteget två eller flera gånger, dvs varje steg innebär en separat kompounderingsoperation i en blandare eller extruder.Although it is preferred to perform the compounding according to the invention in a one-step operation, it is also possible to allow the polymer mixture to take place in two or more separate steps by allowing the polymer to pass through the viscosity transition step two or more times, i.e. each step involves a separate compounding operation. in a mixer or extruder.
Claims (10)
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9603683A SE506754C2 (en) | 1996-10-09 | 1996-10-09 | Methods for compounding a multimodal polymer composition |
| PCT/SE1997/001659 WO1998015591A1 (en) | 1996-10-09 | 1997-10-03 | A method of compounding a multimodal polymer composition |
| CN97198698A CN1066469C (en) | 1996-10-09 | 1997-10-03 | A method of compounding a multimodal polymer composition |
| AU46413/97A AU4641397A (en) | 1996-10-09 | 1997-10-03 | A method of compounding a multimodal polymer composition |
| EP97945139A EP0931106A1 (en) | 1996-10-09 | 1997-10-03 | A method of compounding a multimodal polymer composition |
| JP10517447A JP2001502370A (en) | 1996-10-09 | 1997-10-03 | Method for blending multimodal polymer composition |
| US09/285,167 US6031027A (en) | 1996-10-09 | 1999-03-26 | Method of compounding a multimodal polymer composition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9603683A SE506754C2 (en) | 1996-10-09 | 1996-10-09 | Methods for compounding a multimodal polymer composition |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE9603683D0 SE9603683D0 (en) | 1996-10-09 |
| SE9603683L SE9603683L (en) | 1998-02-09 |
| SE506754C2 true SE506754C2 (en) | 1998-02-09 |
Family
ID=20404180
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE9603683A SE506754C2 (en) | 1996-10-09 | 1996-10-09 | Methods for compounding a multimodal polymer composition |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0931106A1 (en) |
| JP (1) | JP2001502370A (en) |
| CN (1) | CN1066469C (en) |
| AU (1) | AU4641397A (en) |
| SE (1) | SE506754C2 (en) |
| WO (1) | WO1998015591A1 (en) |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ATE303236T1 (en) * | 2001-06-14 | 2005-09-15 | Solvay | METHOD FOR COMPOUNDING A MULTIMODAL POLYETHYLENE COMPOSITION |
| EP1319685A1 (en) * | 2001-12-14 | 2003-06-18 | ATOFINA Research | Physical blends of polyethylenes |
| EP1473137A1 (en) * | 2003-04-30 | 2004-11-03 | Coperion Werner & Pfleiderer GmbH & Co. KG | Process for melting and homogenizing bimodal or multimodal polyolefins |
| WO2005014253A1 (en) * | 2003-07-29 | 2005-02-17 | Basell Polyolefine Gmbh | Process for granulating powders of thermoplastic polymers under improved economic conditions |
| CN101247932B (en) | 2005-07-12 | 2011-03-30 | 北方科技有限公司 | Heterodromy double-screw extruder |
| DE102007014621A1 (en) * | 2007-03-23 | 2008-09-25 | Innogel Ag | Process for the preparation of short-chain molecular weight distributions by post-reactor extrusion |
| EP2130862A1 (en) | 2008-06-02 | 2009-12-09 | Borealis AG | Polymer compositions and pressure-resistant pipes made thereof |
| EP2130859A1 (en) | 2008-06-02 | 2009-12-09 | Borealis AG | Polymer compositions having improved homogeneity and odour, a method for making them and pipes made thereof |
| EP2182524A1 (en) | 2008-10-31 | 2010-05-05 | Borealis AG | Cable and Polymer composition comprising a multimodal ethylene copolymer |
| EP2182526A1 (en) | 2008-10-31 | 2010-05-05 | Borealis AG | Cable and polymer composition comprising an multimodal ethylene copolymer |
| EP2182525A1 (en) | 2008-10-31 | 2010-05-05 | Borealis AG | Cable and polymer composition comprising a multimodal ethylene copolymer |
| ATE551369T1 (en) | 2008-11-17 | 2012-04-15 | Borealis Ag | MULTI-STEP PROCESS FOR PRODUCING POLYETHYLENE WITH REDUCED GEL FORMATION |
| EP2256158B1 (en) | 2009-05-26 | 2014-07-02 | Borealis AG | Polymer composition for crosslinked articles |
| EP2256159A1 (en) | 2009-05-26 | 2010-12-01 | Borealis AG | Polymer composition for crosslinked pipes |
| DE102010006965A1 (en) | 2010-02-05 | 2011-08-11 | Continental Automotive GmbH, 30165 | Apparatus and method for determining a range of a battery characteristic |
| CN102947895B (en) | 2010-03-17 | 2017-03-08 | 北欧化工股份公司 | There is the polymer composition for power cable application of advantageous electrical properties |
| KR101959473B1 (en) | 2010-03-17 | 2019-03-18 | 보레알리스 아게 | Polymer composition for w&c application with advantageous electrical properties |
| RU2696257C2 (en) * | 2014-12-04 | 2019-08-01 | Базелл Полиолефин Гмбх | Method of producing polyolefin composition |
| PL3567061T3 (en) | 2018-05-09 | 2024-02-26 | Borealis Ag | Polypropylene pipe composition |
| EP4023712A1 (en) | 2020-12-29 | 2022-07-06 | Borealis AG | Highly track resistant polyethylene compositions for wire and cable applications |
| EP4023711A1 (en) | 2020-12-29 | 2022-07-06 | Borealis AG | Highly track resistant polyethylene compounds for wire and cable applications |
| EP4257640A1 (en) | 2022-04-04 | 2023-10-11 | Borealis AG | Pipe comprising a polypropylene composition |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1604396A1 (en) * | 1966-03-26 | 1970-09-17 | Werner & Pfleiderer | Method and device for the production of thermoplastic mixtures by continuously homogenizing several parts of the mixture |
| CA2099750C (en) * | 1992-09-01 | 1996-05-07 | William Richard Coutant | Process for producing polymer blends |
| US5409646A (en) * | 1993-09-29 | 1995-04-25 | Union Carbide Chemicals & Plastics Technology Corporation | Method for compounding a polymerized alpha-olefin resin |
-
1996
- 1996-10-09 SE SE9603683A patent/SE506754C2/en not_active IP Right Cessation
-
1997
- 1997-10-03 EP EP97945139A patent/EP0931106A1/en not_active Withdrawn
- 1997-10-03 CN CN97198698A patent/CN1066469C/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-10-03 JP JP10517447A patent/JP2001502370A/en active Pending
- 1997-10-03 AU AU46413/97A patent/AU4641397A/en not_active Abandoned
- 1997-10-03 WO PCT/SE1997/001659 patent/WO1998015591A1/en not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1233263A (en) | 1999-10-27 |
| SE9603683L (en) | 1998-02-09 |
| CN1066469C (en) | 2001-05-30 |
| JP2001502370A (en) | 2001-02-20 |
| WO1998015591A1 (en) | 1998-04-16 |
| AU4641397A (en) | 1998-05-05 |
| SE9603683D0 (en) | 1996-10-09 |
| EP0931106A1 (en) | 1999-07-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| SE506754C2 (en) | Methods for compounding a multimodal polymer composition | |
| Albano et al. | Mechanical and morphological behavior of polyolefin blends in the presence of CaCO3 | |
| EP0308088A2 (en) | Terblends and films of LLDPE, LMW-HDPE and HMW-HDPE | |
| CN105980128B (en) | The method for preparing instant soft pvc film or profile | |
| US6900266B2 (en) | Method of compounding a multimodal polyethylene composition | |
| DE60213865T2 (en) | OXYGEN ADJUSTMENT FOR POLYETHYLENE RESINS | |
| WO2015145271A1 (en) | Improved extrusion process for polyethylene polymers | |
| CN105980123B (en) | Prepare soft pvc process of semi-finished | |
| CN107814996A (en) | A kind of preparation method of crosslinkable polyethylene modified materials | |
| EP0725114A1 (en) | Molded article of fiber-reinforced thermoplastic resin, process for producing the same, and long-fiber-reinforced thermoplastic resin composite | |
| DK2129719T3 (en) | Lavviskøs polymerblanding | |
| JPH0284466A (en) | Thermally non-compatible polymer composition | |
| JP3584890B2 (en) | Thermoplastic resin molded article and method for producing the same | |
| US6031027A (en) | Method of compounding a multimodal polymer composition | |
| Covas et al. | Evolution of Chemistry, Morphology and Rheology of Various Polymer Systems along a Twin‐Screw Extruder | |
| CN106029334A (en) | Method for melt molding of vinylidene fluoride resin, and melt molded product of vinylidene fluoride resin | |
| Tall et al. | Recycling of mixed plastic fractions: mechanical properties of multicomponent extruded polyolefin blends using response surface methodology | |
| Jazani et al. | Study on the effect of processing conditions on the impact strength of PP/SEBS/PC ternary blends using Taguchi experimental analysis | |
| WO2011116759A1 (en) | Method for producing modified plastics having reduced chain lengths and compositions that can be produced therewith | |
| JP6914541B2 (en) | Molding machine for thermoplastic resin composition and manufacturing method | |
| US7851553B2 (en) | Composition comprising at least two incompatible thermoplastic polymers and a compatibilizer, its method of preparation and its use | |
| US5030408A (en) | Method of producing molded resin article | |
| US20030166778A1 (en) | Micro-composite polymer/polymer materials with semicrystalline dispersed phase and preparation method | |
| KR100564367B1 (en) | Olefin thermo plastic elastomer and process thereof | |
| BR112019015805B1 (en) | PARTICLE MANUFACTURING PROCESS, PARTICLES AND USE OF PARTICLES OBTAINED BY THE PROCESS |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NUG | Patent has lapsed |