EA 032057B1 20190430 Номер и дата охранного документа [PDF] EAPO2019\PDF/032057 Полный текст описания [**] EA201401327 20130513 Регистрационный номер и дата заявки US61/654,016 20120531 Регистрационные номера и даты приоритетных заявок US2013/040753 Номер международной заявки (PCT) WO2013/180941 20131205 Номер публикации международной заявки (PCT) EAB1 Код вида документа [PDF] eab21904 Номер бюллетеня [GIF] EAB1\00000032\057BS000#(967:700) Основной чертеж [**] СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБЪЕМНЫХ НЕПРЕРЫВНЫХ ВОЛОКОН Название документа [8] D01D 1/10, [8] B29C 47/42, [8] B29C 47/76, [8] C08J 11/04, [8] D01F 6/42 Индексы МПК [US] Кларк Томас Сведения об авторах [US] МОУХОК ИНДАСТРИЗ, ИНК. Сведения о патентообладателях [US] МОУХОК ИНДАСТРИЗ, ИНК. Сведения о заявителях
 

Патентная документация ЕАПВ

 
Запрос:  ea000032057b*\id

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

1. Экструдер (400), предназначенный для выдавливания полимерного расплава, формируемого в объемное непрерывное волокно для ковра, содержащий мультиротационную секцию (420) экструдера, по меньшей мере, с первым вспомогательным шнеком (425А-Н), который установлен с возможностью вращения вокруг центральной оси первого вспомогательного шнека, и вторым вспомогательным шнеком (425А-Н), который установлен с возможностью вращения вокруг центральной оси второго вспомогательного шнека; систему держателя вспомогательного шнека, которая выполнена с возможностью вращения упомянутых первого и второго вспомогательных шнеков (425А-Н) вокруг основной оси системы держателя вспомогательного шнека, тогда как упомянутые первый и второй вспомогательные шнеки (425А-Н) вращаются вокруг своих соответствующих центральных осей в направлении, противоположном направлению, в котором вращается упомянутая система держателя вспомогательного шнека, при этом упомянутая основная ось расположена, по существу, параллельно как: (а) упомянутой центральной оси упомянутого первого вспомогательного шнека; так и (b) упомянутой центральной оси упомянутого второго вспомогательного шнека; и систему регулирования давления, которая выполнена с возможностью поддержания давления в пределах упомянутой мультиротационной секции (420) между давлением приблизительно 0 мбар и приблизительно 1,5 мбар, по мере того как упомянутый расплав полимера пропускают через упомянутую мультиротационную секцию (420).

2. Экструдер (400) по п.1, который содержит одношнековый участок (410, 440).

3. Экструдер (400) по п.1, в котором упомянутая система регулирования давления выполнена с возможностью поддержания давления в пределах упомянутой мультиротационной секции (420), по меньшей мере, с первым и вторым вспомогательными шнеками (425А-Н) между давлением приблизительно 0 мбар и приблизительно 1 мбар, по мере того как упомянутый расплав полимера пропускают через упомянутую мультиротационную секцию (420).

4. Экструдер (400) по п.2, в котором упомянутая система держателя вспомогательного шнека содержит барабан (428), который выполнен с возможностью вращения вокруг упомянутой основной оси; упомянутый барабан (428) содержит первый цилиндр шнека, имеющий центральную ось, которая, по существу, расположена параллельно упомянутой основной оси; упомянутый барабан (428) содержит второй цилиндр шнека, имеющий центральную ось, которая расположена, по существу, параллельно упомянутой основной оси; упомянутый первый вспомогательный шнек (425А-Н) установлен с возможностью вращения внутри упомянутого первого цилиндра шнека и упомянутый второй вспомогательный шнек (425А-Н) установлен с возможностью вращения внутри упомянутого второго цилиндра шнека.

5. Экструдер (400) по п.4, в котором упомянутая система регулирования давления выполнена с возможностью поддержания давления в пределах упомянутой мультиротационной секции (420), по меньшей мере, с первым и вторым вспомогательными шнеками (425А-Н) между приблизительно 0 мбар и приблизительно 1 мбар, по мере того как упомянутый расплав полимера пропускают через упомянутую мультиротационную секцию (420).

6. Экструдер (400) по п.5, в котором упомянутая система регулирования давления содержит по меньшей мере один вакуумный насос (430).

7. Экструдер (400) по п.1, в котором упомянутая мультиротационная секция (420) упомянутого экструдера содержит третий вспомогательный шнек (425А-Н), который установлен с возможностью вращения вокруг центральной оси упомянутого третьего вспомогательного шнека; упомянутая система регулирования давления выполнена с возможностью поддержания давления в пределах мультиротационной секции (420) с третьим вспомогательным шнеком (425А-Н) между приблизительно 0 мбар и приблизительно 1,5 мбар, по мере того как упомянутый расплав полимера пропускают через упомянутую мультиротационную секцию (420); упомянутая система держателя вспомогательного шнека выполнена с возможностью вращения упомянутого третьего вспомогательного шнека (425А-Н) вокруг упомянутой основной оси, по мере того как упомянутый расплав полимера пропускают через упомянутую мультиротационную секцию (420); и упомянутая основная ось расположена, по существу, параллельно упомянутой центральной оси упомянутого третьего вспомогательного шнека.

8. Способ изготовления объемного непрерывного волокна для ковра экструдером (400) по любому из пп.1-7, в котором: (А) подают расплав; (В) используют упомянутую систему регулирования давления, чтобы понизить давление в пределах указанной мультиротационной секции (420) между приблизительно 0 мбар и приблизительно 1,5 мбар; (C) при поддержании давления в пределах упомянутой мультиротационной секции (420) между приблизительно 0 мбар и приблизительно 1,5 мбар пропускают расплав, содержащий повторно используемый полимер, через упомянутый многошнековый экструдер (400) таким образом, что (1) одна часть упомянутого расплава протекает через упомянутый первый вспомогательный шнек (425А-Н), и (2) другая часть упомянутого расплава протекает через упомянутый второй вспомогательный шнек (425А-Н);и (D) после упомянутого этапа пропускания упомянутого расплава полимера повторной переработки через упомянутый многошнековый экструдер (400) формируют упомянутый полимер повторной переработки в виде объемного непрерывного волокна для ковра.

9. Способ по п.8, в котором регулируют давление для снижения давления упомянутой мультиротационной секции (420) до уровня между приблизительно 0 мбар и приблизительно 1,0 мбар.

10. Способ по п.9, в котором используют упомянутую систему регулирования давления, содержащую струйный вакуумный насос (430).

11. Способ по п.8, в котором упомянутые первый и второй вспомогательные шнеки (425А-Н) вращают вокруг упомянутой основной оси с помощью упомянутой системы держателя вспомогательного шнека, которая содержит барабан (428), выполненный с возможностью вращения вокруг упомянутой основной оси; упомянутый барабан (428) содержит первый цилиндр шнека, имеющий центральную ось, которая, по существу, параллельна упомянутой основной оси, и второй цилиндр шнека, имеющий центральную ось, которая, по существу, параллельна упомянутой основной оси; при этом упомянутые первый вспомогательный и второй вспомогательный шнеки (425А-Н) установлены с возможностью вращения в упомянутых первом цилиндре шнека и втором цилиндре шнека соответственно.

12. Способ по п.8, в котором упомянутый этап пропускания упомянутого расплава повторно используемого полимера через упомянутую мультиротационную секцию (420) упомянутого экструдера включает в себя пропускание третьей части упомянутого расплава через третий вспомогательный шнек (425А-Н), содержащийся в упомянутой мультиротационной секции (420) упомянутого экструдера и установленный с возможностью вращения вокруг центральной оси упомянутого третьего вспомогательного шнека; упомянутая система регулирования давления выполнена с возможностью поддержания давления в пределах упомянутой мультиротационной секции (420) с упомянутым третьим вспомогательным шнеком (425А-Н) между приблизительно 0 мбар и приблизительно 1,5 мбар; упомянутая система держателя вспомогательного шнека выполнена с возможностью вращения упомянутого третьего вспомогательного шнека (425А-Н) вокруг упомянутой основной оси, расположенной, по существу, параллельно упомянутой центральной оси упомянутого третьего вспомогательного шнека.

13. Способ по п.8, в котором пропускают множество хлопьев повторно используемого ПЭТ через одношнековый участок (410) упомянутого экструдера с нагреванием упомянутого множества хлопьев до температуры, которая, по меньшей мере, по существу, расплавляет упомянутое множество хлопьев для формирования упомянутого расплава полимера.

14. Способ по п.13, в котором дополнительно перед упомянутым этапом пропускания упомянутого множества хлопьев через упомянутый одношнековый участок (410) экструдера промывают упомянутое множество хлопьев; сканируют упомянутое промытое множество хлопьев для идентификации любых из упомянутого множества хлопьев, которые содержат другой материал, кроме ПЭТ; и удаляют по меньшей мере одно из упомянутых идентифицированных хлопьев, которые содержат другой материал, кроме ПЭТ.

15. Способ по п.8, в котором после этапа пропускания упомянутого расплава повторно используемого полимера через упомянутый многошнековый экструдер (400) упомянутый расплав полимера имеет собственную вязкость от приблизительно 0,79 и до приблизительно 1,00 дл/г.

16. Способ по п.8, в котором дополнительно после упомянутого этапа пропускания упомянутого расплава повторно используемого полимера через упомянутый многошнековый экструдер (400) пропускают упомянутый расплав полимера через по меньшей мере один фильтр, имеющий микронный уровень меньше чем приблизительно 25 мкм.

17. Способ по п.8, в котором упомянутый этап формирования упомянутого повторно используемого полимера в виде объемного непрерывного волокна для ковра включает прядение упомянутого полимерного расплава для формирования упомянутого объемного непрерывного волокна для ковра.

18. Способ по п.8, в котором дополнительно перед упомянутым этапом формирования упомянутого повторно используемого полимера в виде объемного непрерывного волокна для ковра используют датчик (460) вязкости для определения, находится ли собственная вязкость по меньшей мере части повторно используемого полимера в пределах заданного диапазона; и в ответ на определение, что упомянутая собственная вязкость не находится в пределах заданного диапазона, регулируют упомянутую систему регулирования давления для уровня ниже, чем внутреннее давление упомянутого экструдера (400).

19. Способ производства волокна для ковра, включающий в себя следующие этапы, на которых: (A) промывают группу полимерных хлопьев для удаления по меньшей мере части одного или больше загрязнителей с поверхности хлопьев, упомянутая группа хлопьев содержит первое множество хлопьев, которое состоит, по существу, из ПЭТ, и второе множество хлопьев, которое не состоит, по существу, из ПЭТ; (B) после упомянутого этапа промывки упомянутой группы хлопьев: (i) сканируют промытую группу хлопьев для идентификации второго множества хлопьев и (ii) отделяют второе множество хлопьев от первого множества хлопьев; (C) плавят упомянутое первое множество хлопьев для получения расплава полимера; (D) предоставляют экструдер (400) по любому из пп.1-7, который выдавливает материал во множество разных выдавливаемых потоков; (E) понижают давление в экструдере (400) до уровня между приблизительно 0 и приблизительно 1,5 мбар; (F) при поддержании упомянутого давления в экструдере (400) между приблизительно 0 и приблизительно 1,5 мбар пропускают упомянутый расплав полимера через упомянутый экструдер (400) так, что упомянутый расплав полимера разделяется на множество выдавливаемых потоков, каждый из которых имеет давление между приблизительно 0 и приблизительно 1,5 мбар; (G) после пропускания упомянутого расплава полимера через упомянутый экструдер (400) пропускают расплав полимера по меньшей мере через один фильтр; и (Н) после пропускания упомянутого расплава полимера через упомянутый фильтр формируют упомянутый расплав полимера в виде объемного непрерывного волокна для ковра.

20. Способ по п.19, в котором давление в пределах упомянутого экструдера (400) понижают с помощью упомянутой системы регулирования давления до уровня между приблизительно 0 и приблизительно 1,3 мбар.

21. Способ по п.19, в котором упомянутый расплав полимера пропускают через по меньшей мере один фильтр, содержащий первый фильтр, имеющий микронный уровень меньше чем приблизительно 50 мкм; и второй фильтр, имеющий микронный уровень меньше чем приблизительно 30 мкм.


Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

1. Экструдер (400), предназначенный для выдавливания полимерного расплава, формируемого в объемное непрерывное волокно для ковра, содержащий мультиротационную секцию (420) экструдера, по меньшей мере, с первым вспомогательным шнеком (425А-Н), который установлен с возможностью вращения вокруг центральной оси первого вспомогательного шнека, и вторым вспомогательным шнеком (425А-Н), который установлен с возможностью вращения вокруг центральной оси второго вспомогательного шнека; систему держателя вспомогательного шнека, которая выполнена с возможностью вращения упомянутых первого и второго вспомогательных шнеков (425А-Н) вокруг основной оси системы держателя вспомогательного шнека, тогда как упомянутые первый и второй вспомогательные шнеки (425А-Н) вращаются вокруг своих соответствующих центральных осей в направлении, противоположном направлению, в котором вращается упомянутая система держателя вспомогательного шнека, при этом упомянутая основная ось расположена, по существу, параллельно как: (а) упомянутой центральной оси упомянутого первого вспомогательного шнека; так и (b) упомянутой центральной оси упомянутого второго вспомогательного шнека; и систему регулирования давления, которая выполнена с возможностью поддержания давления в пределах упомянутой мультиротационной секции (420) между давлением приблизительно 0 мбар и приблизительно 1,5 мбар, по мере того как упомянутый расплав полимера пропускают через упомянутую мультиротационную секцию (420).

2. Экструдер (400) по п.1, который содержит одношнековый участок (410, 440).

3. Экструдер (400) по п.1, в котором упомянутая система регулирования давления выполнена с возможностью поддержания давления в пределах упомянутой мультиротационной секции (420), по меньшей мере, с первым и вторым вспомогательными шнеками (425А-Н) между давлением приблизительно 0 мбар и приблизительно 1 мбар, по мере того как упомянутый расплав полимера пропускают через упомянутую мультиротационную секцию (420).

4. Экструдер (400) по п.2, в котором упомянутая система держателя вспомогательного шнека содержит барабан (428), который выполнен с возможностью вращения вокруг упомянутой основной оси; упомянутый барабан (428) содержит первый цилиндр шнека, имеющий центральную ось, которая, по существу, расположена параллельно упомянутой основной оси; упомянутый барабан (428) содержит второй цилиндр шнека, имеющий центральную ось, которая расположена, по существу, параллельно упомянутой основной оси; упомянутый первый вспомогательный шнек (425А-Н) установлен с возможностью вращения внутри упомянутого первого цилиндра шнека и упомянутый второй вспомогательный шнек (425А-Н) установлен с возможностью вращения внутри упомянутого второго цилиндра шнека.

5. Экструдер (400) по п.4, в котором упомянутая система регулирования давления выполнена с возможностью поддержания давления в пределах упомянутой мультиротационной секции (420), по меньшей мере, с первым и вторым вспомогательными шнеками (425А-Н) между приблизительно 0 мбар и приблизительно 1 мбар, по мере того как упомянутый расплав полимера пропускают через упомянутую мультиротационную секцию (420).

6. Экструдер (400) по п.5, в котором упомянутая система регулирования давления содержит по меньшей мере один вакуумный насос (430).

7. Экструдер (400) по п.1, в котором упомянутая мультиротационная секция (420) упомянутого экструдера содержит третий вспомогательный шнек (425А-Н), который установлен с возможностью вращения вокруг центральной оси упомянутого третьего вспомогательного шнека; упомянутая система регулирования давления выполнена с возможностью поддержания давления в пределах мультиротационной секции (420) с третьим вспомогательным шнеком (425А-Н) между приблизительно 0 мбар и приблизительно 1,5 мбар, по мере того как упомянутый расплав полимера пропускают через упомянутую мультиротационную секцию (420); упомянутая система держателя вспомогательного шнека выполнена с возможностью вращения упомянутого третьего вспомогательного шнека (425А-Н) вокруг упомянутой основной оси, по мере того как упомянутый расплав полимера пропускают через упомянутую мультиротационную секцию (420); и упомянутая основная ось расположена, по существу, параллельно упомянутой центральной оси упомянутого третьего вспомогательного шнека.

8. Способ изготовления объемного непрерывного волокна для ковра экструдером (400) по любому из пп.1-7, в котором: (А) подают расплав; (В) используют упомянутую систему регулирования давления, чтобы понизить давление в пределах указанной мультиротационной секции (420) между приблизительно 0 мбар и приблизительно 1,5 мбар; (C) при поддержании давления в пределах упомянутой мультиротационной секции (420) между приблизительно 0 мбар и приблизительно 1,5 мбар пропускают расплав, содержащий повторно используемый полимер, через упомянутый многошнековый экструдер (400) таким образом, что (1) одна часть упомянутого расплава протекает через упомянутый первый вспомогательный шнек (425А-Н), и (2) другая часть упомянутого расплава протекает через упомянутый второй вспомогательный шнек (425А-Н);и (D) после упомянутого этапа пропускания упомянутого расплава полимера повторной переработки через упомянутый многошнековый экструдер (400) формируют упомянутый полимер повторной переработки в виде объемного непрерывного волокна для ковра.

9. Способ по п.8, в котором регулируют давление для снижения давления упомянутой мультиротационной секции (420) до уровня между приблизительно 0 мбар и приблизительно 1,0 мбар.

10. Способ по п.9, в котором используют упомянутую систему регулирования давления, содержащую струйный вакуумный насос (430).

11. Способ по п.8, в котором упомянутые первый и второй вспомогательные шнеки (425А-Н) вращают вокруг упомянутой основной оси с помощью упомянутой системы держателя вспомогательного шнека, которая содержит барабан (428), выполненный с возможностью вращения вокруг упомянутой основной оси; упомянутый барабан (428) содержит первый цилиндр шнека, имеющий центральную ось, которая, по существу, параллельна упомянутой основной оси, и второй цилиндр шнека, имеющий центральную ось, которая, по существу, параллельна упомянутой основной оси; при этом упомянутые первый вспомогательный и второй вспомогательный шнеки (425А-Н) установлены с возможностью вращения в упомянутых первом цилиндре шнека и втором цилиндре шнека соответственно.

12. Способ по п.8, в котором упомянутый этап пропускания упомянутого расплава повторно используемого полимера через упомянутую мультиротационную секцию (420) упомянутого экструдера включает в себя пропускание третьей части упомянутого расплава через третий вспомогательный шнек (425А-Н), содержащийся в упомянутой мультиротационной секции (420) упомянутого экструдера и установленный с возможностью вращения вокруг центральной оси упомянутого третьего вспомогательного шнека; упомянутая система регулирования давления выполнена с возможностью поддержания давления в пределах упомянутой мультиротационной секции (420) с упомянутым третьим вспомогательным шнеком (425А-Н) между приблизительно 0 мбар и приблизительно 1,5 мбар; упомянутая система держателя вспомогательного шнека выполнена с возможностью вращения упомянутого третьего вспомогательного шнека (425А-Н) вокруг упомянутой основной оси, расположенной, по существу, параллельно упомянутой центральной оси упомянутого третьего вспомогательного шнека.

13. Способ по п.8, в котором пропускают множество хлопьев повторно используемого ПЭТ через одношнековый участок (410) упомянутого экструдера с нагреванием упомянутого множества хлопьев до температуры, которая, по меньшей мере, по существу, расплавляет упомянутое множество хлопьев для формирования упомянутого расплава полимера.

14. Способ по п.13, в котором дополнительно перед упомянутым этапом пропускания упомянутого множества хлопьев через упомянутый одношнековый участок (410) экструдера промывают упомянутое множество хлопьев; сканируют упомянутое промытое множество хлопьев для идентификации любых из упомянутого множества хлопьев, которые содержат другой материал, кроме ПЭТ; и удаляют по меньшей мере одно из упомянутых идентифицированных хлопьев, которые содержат другой материал, кроме ПЭТ.

15. Способ по п.8, в котором после этапа пропускания упомянутого расплава повторно используемого полимера через упомянутый многошнековый экструдер (400) упомянутый расплав полимера имеет собственную вязкость от приблизительно 0,79 и до приблизительно 1,00 дл/г.

16. Способ по п.8, в котором дополнительно после упомянутого этапа пропускания упомянутого расплава повторно используемого полимера через упомянутый многошнековый экструдер (400) пропускают упомянутый расплав полимера через по меньшей мере один фильтр, имеющий микронный уровень меньше чем приблизительно 25 мкм.

17. Способ по п.8, в котором упомянутый этап формирования упомянутого повторно используемого полимера в виде объемного непрерывного волокна для ковра включает прядение упомянутого полимерного расплава для формирования упомянутого объемного непрерывного волокна для ковра.

18. Способ по п.8, в котором дополнительно перед упомянутым этапом формирования упомянутого повторно используемого полимера в виде объемного непрерывного волокна для ковра используют датчик (460) вязкости для определения, находится ли собственная вязкость по меньшей мере части повторно используемого полимера в пределах заданного диапазона; и в ответ на определение, что упомянутая собственная вязкость не находится в пределах заданного диапазона, регулируют упомянутую систему регулирования давления для уровня ниже, чем внутреннее давление упомянутого экструдера (400).

19. Способ производства волокна для ковра, включающий в себя следующие этапы, на которых: (A) промывают группу полимерных хлопьев для удаления по меньшей мере части одного или больше загрязнителей с поверхности хлопьев, упомянутая группа хлопьев содержит первое множество хлопьев, которое состоит, по существу, из ПЭТ, и второе множество хлопьев, которое не состоит, по существу, из ПЭТ; (B) после упомянутого этапа промывки упомянутой группы хлопьев: (i) сканируют промытую группу хлопьев для идентификации второго множества хлопьев и (ii) отделяют второе множество хлопьев от первого множества хлопьев; (C) плавят упомянутое первое множество хлопьев для получения расплава полимера; (D) предоставляют экструдер (400) по любому из пп.1-7, который выдавливает материал во множество разных выдавливаемых потоков; (E) понижают давление в экструдере (400) до уровня между приблизительно 0 и приблизительно 1,5 мбар; (F) при поддержании упомянутого давления в экструдере (400) между приблизительно 0 и приблизительно 1,5 мбар пропускают упомянутый расплав полимера через упомянутый экструдер (400) так, что упомянутый расплав полимера разделяется на множество выдавливаемых потоков, каждый из которых имеет давление между приблизительно 0 и приблизительно 1,5 мбар; (G) после пропускания упомянутого расплава полимера через упомянутый экструдер (400) пропускают расплав полимера по меньшей мере через один фильтр; и (Н) после пропускания упомянутого расплава полимера через упомянутый фильтр формируют упомянутый расплав полимера в виде объемного непрерывного волокна для ковра.

20. Способ по п.19, в котором давление в пределах упомянутого экструдера (400) понижают с помощью упомянутой системы регулирования давления до уровня между приблизительно 0 и приблизительно 1,3 мбар.

21. Способ по п.19, в котором упомянутый расплав полимера пропускают через по меньшей мере один фильтр, содержащий первый фильтр, имеющий микронный уровень меньше чем приблизительно 50 мкм; и второй фильтр, имеющий микронный уровень меньше чем приблизительно 30 мкм.


Евразийское
патентное
ведомство
032057
(13) B1
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2019.04.30
(21) Номер заявки 201401327
(22) Дата подачи заявки 2013.05.13
(51) Int. Cl.
D01D 1/10 (2006.01) B29C 47/42 (2006.01) B29C 47/76 (2006.01) C08J11/04 (2006.01) D01F 6/42 (2006.01)
(54)
СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБЪЕМНЫХ НЕПРЕРЫВНЫХ ВОЛОКОН
(31) 61/654,016; 13/721,955
(32) 2012.05.31; 2012.12.20
(33) US
(43) 2015.05.29
(86) PCT/US2013/040753
(87) WO 2013/180941 2013.12.05
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
МОУХОК ИНДАСТРИЗ, ИНК. (US)
(72) Изобретатель:
Кларк Томас (US)
(74) Представитель:
Фелицына С.Б. (RU) (56) US-A1-2010152311
"MRS extrusion technology offers new options in PET", PLASTICS ADDITIVES AND COMPOUNDING, ELSEVIER SCIENCE, OXOFRD, GB, vol. 11, no. 2, 1 March 2009 (2009-03-01), pages 24-26, XP026067788, ISSN: 1464-391X, DOI: 10.1016/S1464-391X(09)70050-9 [retrieved on 2009-03-01] the whole document
DE-A1-102008018686
US-A1-2005047267
US-A1-2004072920
GNEUSS M.: "MULTI ROTATION SYSTEM EXTRUDER LEADS TO BREAKTHROUGH IN
POLYMER EVACUATION", INTERNATIONAL
FIBER JOURNAL, INTERNATIONAL MEDIA
GROUP, CHARLOTTE, NC, US, vol. 23, no.
1, 1 February 2008 (2008-02-01), pages 40-41, XP001514827, ISSN: 1049-801X the whole document
WO-A1-2010133531
CN-U-202072825
(57) Способ изготовления объемного непрерывного волокна для ковра, при котором в различных вариантах осуществления (А) измельчают повторно используемые бутылки ПЭТ в группу хлопьев; (В) промывают хлопья; (С) идентифицируют и удаляют загрязнители, включающие в себя загрязненные хлопья из группы хлопьев; (D) пропускают группу хлопьев через экструдер MRS при поддержании давления на участке MRS экструдера MRS ниже приблизительно 1,5 мбар; (Е) пропускают полученный в результате расплав полимера по меньшей мере через один фильтр, имеющий микронный уровень меньше чем приблизительно 50 мкм; и (F) формируют из повторно используемого полимера объемное непрерывное волокно для ковра, которое состоит, по существу, из повторно используемого ПЭТ.
Уровень техники
Поскольку чистый исходный полимер полиэтилентерефталат (ПЭТ) является более дорогостоящим, чем полимер ПЭТ повторной переработки, и поскольку наносится меньший урон для окружающей среды при использовании переработанного полимера, было бы желательно обеспечить возможность производства объемного непрерывного волокна для ковров из 100% полимера ПЭТ повторной переработки (например, полимера ПЭТ из бывших в употреблении бутылок ПЭТ).
Раскрытие изобретения
Способ изготовления объемного непрерывного волокна для ковров в соответствии с конкретными вариантами осуществления, при котором (А) предоставляют многошнековый экструдер; (В) используют систему для регулирования давления для понижения давления в многошнековом экструдере до уровня ниже приблизительно 1,8 мбар; (С) при поддержании давления в многошнековом экструдере ниже приблизительно 1,8 мбар подают расплав, содержащий полимер повторной переработки, через многошнековый экструдер; и (D) после этапа пропуска расплава полимера повторной переработки через многошне-ковый экструдер формируют полимер повторной переработки в виде объемного непрерывного волокна для ковра. В различных вариантах осуществления многошнековый экструдер содержит (i) первый вспомогательный червячный экструдер, содержащий первый вспомогательный шнек, который установлен с возможностью вращения вокруг центральной оси первого вспомогательного шнека; (ii) второй вспомогательный червячный экструдер, содержащий второй вспомогательный шнек, который установлен с возможностью вращения вокруг центральной оси второго вспомогательного шнека; и (iii) систему регулирования давления, которая выполнена с возможностью поддержания давления в первом и втором вспомогательных червячных экструдерах ниже приблизительно 1,8 мбар. В конкретных вариантах осуществления при пропуске расплава, содержащего полимер повторной переработки, через многошнековый экс-трудер (1) первую часть расплава пропускают через первый вспомогательный червячный экструдер; и (2) вторую часть расплава пропускают через второй вспомогательный червячный экструдер.
Экструдер для использования при формовании выдавливанием расплава полимера в соответствии с конкретными вариантами осуществления содержит (1) первый вспомогательный червячный экструдер, содержащий первый вспомогательный шнек, который установлен с возможностью вращения вокруг центральной оси первого вспомогательного шнека; (2) второй вспомогательный червячный экструдер, содержащий второй вспомогательный шнек, который установлен с возможностью вращения вокруг центральной оси второго вспомогательного шнека; и (3) систему регулирования давления, которая выполнена с возможностью поддержания давления внутри первого и второго вспомогательных червячных экс-трудеров ниже давления приблизительно 1,5 мбар, по мере того как расплав полимера пропускают через первый и второй червячные экструдеры.
Объемное непрерывное волокно для ковра в соответствии с различными вариантами осуществления состоит, по существу, из полимера повторной переработки.
Способ изготовления волокна для ковра в соответствии с конкретными вариантами осуществления содержит следующие этапы: (А) промывают группу полимерных хлопьев для удаления по меньшей мере части одного или больше загрязнителей с поверхности хлопьев, группа хлопьев, содержащая первое множество хлопьев, которое состоит, по существу, из ПЭТ, и второе множество хлопьев, которое не состоит, по существу, из ПЭТ; (В) после этапа промывки первого множества хлопьев (i) сканируют промытую группу хлопьев для идентификации второго множества хлопьев, и (ii) отделяют второе множество хлопьев от первого множества хлопьев; (С) плавят второе множество хлопьев для получения расплава полимера; (D) предоставляют экструдер, который выдавливает материал во множество разных выдавливаемых потоков; (Е) понижают давление в экструдере до уровня ниже приблизительно 1,5 мбар; (F) при поддержании давления в экструдере ниже приблизительно 1,5 мбар пропускают расплав полимера через экструдер так, что расплав полимера разделяется на множество выдавливаемых потоков, каждый из которых имеет давление ниже приблизительно 1,5 мбар; (G) после пропуска расплава полимера через экструдер пропускают расплав полимера по меньшей мере через один фильтр; и (Н) после пропуска расплава полимера через фильтр формируют полимер повторной переработки в виде объемного непрерывного волокна для ковра.
Краткое описание чертежей
После общего описания различных вариантов осуществления будет сделана ссылка на приложенные чертежи, которые не обязательно вычерчены в масштабе и на которых
на фиг. 1 представлен поток способа в соответствии с конкретным вариантом осуществления для изготовления объемного непрерывного волокна для ковра;
на фиг. 2 показан вид в перспективе экструдера MRS, который пригоден для использования в способе по фиг. 1;
на фиг. 3 показан вид в поперечном сечении примерного участка MRS экструдера MRS по фиг. 2;
на фиг. 4 представлены поток обработки, представляющий поток полимера через экструдер MRS, и система фильтрации в соответствии с конкретным вариантом осуществления.
На фиг. 5 показана блок-схема последовательности операций способа на высоком уровне в соответствии с различными вариантами осуществления производства объемного непрерывного волокна для ков
ра.
Осуществление изобретения
Различные варианты осуществления будут более подробно описаны ниже. Следует понимать, что изобретение может быть воплощено во множестве разных форм, и его не следует рассматривать, как ограниченное представленными здесь вариантами осуществления. Скорее эти варианты осуществления предусмотрены так, что данное раскрытие будет исчерпывающим и завершенным, и будет полностью передавать объем изобретения для специалистов в данной области техники. Одинаковыми номерами обозначены одинаковые элементы на чертежах.
I. Общий обзор.
Ниже описаны новые способы для изготовления волокна из полимера повторной переработки (например, полимера ПЭТ повторной переработки). В различных вариантах осуществления этот новый способ (1) является более эффективным, чем более ранние способы удаления загрязнителей и воды с полимера повторной переработки; и/или (2) не требует, чтобы полимер был расплавлен и охлажден такое количество раз, как в более ранних способах. По меньшей мере в одном варианте осуществления улучшенный способ приводит к получению полимера ПЭТ повторной переработки, имеющего достаточно высокое качество полимера, чтобы полимер ПЭТ можно было использовать при производстве объемного непрерывного волокна для ковра со 100%-ным содержанием ПЭТ повторной переработки (например, 100% из ПЭТ, полученного из ранее используемых бутылок ПЭТ). В конкретных вариантах осуществления полимер ПЭТ повторной переработки имеет собственную вязкость по меньшей мере приблизительно 0,79 дл/г (например, от приблизительно 0,79 дл/г и до приблизительно 1,00 дл/г).
II. Более подробное описание.
Способ производства BCF (объемного непрерывного волокна) в соответствии с конкретным вариантом осуществления, в общем, может быть разделен на три этапа: (1) подготавливают хлопья из полимера ПЭТ из бутылок повторной переработки для их использования в способе; (2) пропускают эти хлопья через экструдер, который плавит хлопья и очищает полученный в результате полимер ПЭТ; и (3) подают очищенный полимер в прядильную машину, которая вращает полимер с образованием волокна для использования при изготовлении ковров. Эти три этапа более подробно описаны ниже.
Этап 1. Подготовка хлопьев полимера ПЭТ из бывших в употреблении бутылок.
В конкретном варианте осуществления этап подготовки хлопьев полимера ПЭТ из бывших в употреблении бутылок содержит: (А) сортируют бутылки ПЭТ после употребления и перемалывают эти бутылки в хлопья; (В) промывают хлопья; и (С) идентифицируют и удаляют любые загрязнители или грязные хлопья.
А. Сортировка бывших в употреблении бутылок ПЭТ и перемалывание бутылок в хлопья.
В конкретных вариантах осуществления тюки прозрачных и смешанных цветных бывших в употреблении бутылок ПЭТ (или других контейнеров) для повторного производства (например, "собранных по обочинам улиц"), полученных из различных учреждений, занимающихся повторной обработкой, составляют бывшие в употреблении контейнеры ПЭТ, предназначенные для использования в способе. В других вариантах осуществления источник бывших в употреблении контейнеров ПЭТ может представлять собой возвращаемые отданные в залог бутылки (например, бутылки ПЭТ, цена которых включает в себя депозит, возвращаемый клиенту, когда клиент возвращает бутылку после потребления содержимого бутылки). Собранные вдоль обочины или возвращаемые "бывшие в употреблении" или "предназначенные для переработки" контейнеры могут содержать малый уровень загрязнителей, не являющихся ПЭТ. Эти загрязнения в контейнерах могут включать в себя, например, полимерные загрязнители, не являющиеся ПЭТ (например, PVC, PLA, РР, РЕ, PS, РА и т.д.) металлы (например, содержащий железо и не содержащий железо металл), бумагу, картон, песок, стекло или другие нежелательные материалы, которые могут попасть внутрь собранных или возвращаемых в производство ПЭТ. Загрязнители, не являющиеся ПЭТ, могут быть удалены из требуемых компонентов ПЭТ, например, при использовании одного или больше различных способов, описанных ниже.
В конкретных вариантах осуществления компоненты меньших размеров и загрязнения (например, компоненты и загрязнения, большие чем 2 дюйма по размеру), удаляют с целых бутылок, пропуская их через вращающуюся сетку. Различные магниты для удаления металла и системы вихревых токов могут быть встроены в обработку для удаления любых металлических загрязнителей. Оптическое сортировочное оборудование, работающее в близком в инфракрасном диапазоне, такое как устройство NRT Multi Sort IR from Bulk Handling Systems Company of Eugene, Oregon или устройство Spyder IR from National Recovery Technologies of Nashville, Tennessee, можно использовать для удаления любых отдельных полимерных загрязнителей, которые могут быть смешаны с хлопьями ПЭТ (например, PVC, PLA, РР, РЕ, PS и РА). Кроме того, автоматизированное рентгеновское сортировальное оборудование, такое как устройство VINYLCYCLE производства National Recovery Technologies of Nashville, Tennessee, можно использовать для удаления оставшихся загрязнителей PVC.
В конкретных вариантах осуществления двоичная сегрегация материалов, очищенных от цветных материалов, достигается при использовании автоматизированного оборудования для сортировки цветов, оборудованного системой детектирования с камерой (например, Multisort ES machine from National Re
covery Technologies of Nashville, Tennessee). В разных вариантах осуществления работающие вручную сортировщики расположены в различных местах вдоль линии для удаления загрязнений, не удаленных сортировщиком, и любых цветных бутылок. В конкретных вариантах осуществления отсортированный материал пропускают через этап грануляции (например, используя устройство 50В Granulator from Cumberland Engineering Corporation of New Berlin, Wisconsin) для уменьшения размера (например, перемалывания) бутылок до размера меньше чем половина дюйма. В различных вариантах осуществления этикетки на бутылках удаляют с оставшихся "грязных хлопьев" (например, хлопьев ПЭТ, сформированных во время этапа грануляции), пропуская их через систему воздушного разделения перед подачей на обработку промывки.
B. Промывка хлопьев.
В конкретных вариантах осуществления "грязные хлопья" затем смешивают в последовательности промывочных баков. Как часть способа промывки, в разных вариантах осуществления используют разделение по плотности воды для разделения олефиновых крышек для бутылок (которые могут, например, присутствовать в "грязных хлопьях", как остатки бутылок ПЭТ повторной переработки) от хлопьев ПЭТ, имеющих более высокую плотность. В конкретных вариантах осуществления хлопья промывают в каустической ванне, нагретой приблизительно до 190°Фаренгейта (88°С). В конкретных вариантах осуществления концентрацию в каустической ванне поддерживают от приблизительно 0,6% до приблизительно 1,2% гидроокиси натрия. В разных вариантах осуществления мыльные поверхностно-активные вещества, а также агенты, устраняющие пенообразование, добавляют в каустическую ванну, например, для дополнительного усиления разделения и очистки хлопьев. Система двойной промывки затем вымывает каустик из хлопьев.
В разных вариантах осуществления хлопья подвергаются обработке центрифугой для удаления воды и затем сушат горячим воздухом для, по меньшей мере, существенного удаления какой-либо влаги с поверхности. Полученные в результате "чистые хлопья" затем обрабатывают, пропуская через систему электростатического разделения (например, электростатический сепаратор производства Carpco, Inc. of Jacksonville, Florida) и систему детектирования металла в хлопьях (например, MSS Metal Sorting System) для дальнейшего удаления каких-либо металлических загрязнителей, которые остаются в хлопьях. В конкретных вариантах осуществления этап разделения воздуха удаляет любые остатки этикеток с чистых хлопьев. В разных вариантах осуществления хлопья затем пропускают через этап сортировки цвета хлопьев (например, используя устройство OPTIMIX from TSM Control Systems of Dundalk, Ireland) для удаления любых остатков цветных загрязнителей, остающихся на хлопьях. В различных вариантах осуществления электрооптический сортировщик хлопьев, основанный, по меньшей мере, частично на раманов-ской технологии (например, Powersort 200 from Unisensor Sensorsysteme GmbH Karlsruhe, Germany), выполняет конечное разделение полимера для удаления любых полимеров, не являющихся ПЭТ, остающихся в хлопьях. На этом этапе также можно дополнительно удалять любые остающиеся металлические загрязнители и загрязнители цвета.
В разных вариантах осуществления комбинация этих этапов позволяет получить, по существу, чистые (например, чистые) хлопья бутылок ПЭТ, содержащие меньше чем приблизительно 50 ч./млн PVC (например, 25 промилле PVC) и меньше чем приблизительно 15 ч./млн металлов, для использования в последующей обработке выдавливания, описанной ниже.
C. Идентификация и удаление загрязнителей и грязных хлопьев.
В конкретных вариантах осуществления после промывки хлопьев их подают на конвейер и сканируют, используя высокоскоростную лазерную систему 300. В разных вариантах осуществления определенные лазеры, которые составляют высокоскоростную лазерную систему 300, устанавливают с возможностью детектирования присутствия определенных загрязнителей (например, PVC или алюминия). Хлопья, которые были идентифицированы, как не состоящие, по существу, из ПЭТ, могут выдуваться из основного потока хлопьев струями воздуха. В разных вариантах осуществления получаемый в результате уровень хлопьев, не являющихся ПЭТ, составляет меньше чем 25 промилле.
В различных вариантах осуществления система выполнена с возможностью обеспечивать то, что полимер ПЭТ, перерабатываемый в волокно, по существу, не содержит воду (например, полностью не содержит воду). В конкретном варианте осуществления хлопья помещают в устройство предварительного кондиционирования на период от приблизительно 20 до приблизительно 40 мин (например, приблизительно на 30 мин), в течение которых устройство предварительного кондиционирования сдувает воду с поверхности хлопьев. В конкретных вариантах осуществления вода остается в промежутках между хлопьями. В разных вариантах осуществления такие "влажные" хлопья (например, хлопья, содержащие воду в промежутках между ними) могут затем попасть в экструдер (например, как описано на этапе 2, представленном ниже), который включает в себя вакуумный этап, предназначенный для удаления (помимо прочего) воды из промежутков, которая остается в хлопьях после быстрой обработки и сушки, описанной выше.
Этап 2. Использование экструзионной системы для плавления и очистки хлопьев ПЭТ. В конкретных вариантах осуществления экструдер используют для преобразования влажных хлопьев, описанных выше, в расплавленный полимер ПЭТ для повторного производства и для выполнения
множества способов очистки для подготовки полимера, для преобразования его в объемное непрерывное волокно BCF для ковра. Как отмечено выше, в разных вариантах осуществления после завершения этапа 1 полимерные хлопья ПЭТ для повторного производства являются влажными (например, поверхностная вода, по существу, удалена (например, полностью удалена) из хлопьев, но промежуточная вода остается между хлопьями). В конкретных вариантах осуществления эти влажные хлопья подают в экструдер 400 с множеством вращающихся шнеков ("MRS"). В других вариантах осуществления влажные хлопья подают в любой другой соответствующий экструдер (например, двушнековый экструдер, экструдер с множеством червячных шнеков, планетарный экструдер или любую другую соответствующую систему экструде-ра). Пример экструдера 400 MRS показан на фиг. 2 и 3. Конкретный пример такого экструдера MRS описан в опубликованной заявке на патент США 2005/0047267 под названием "Extruder for Producing Molten Plastic Materials", которая была опубликована 3 марта 2005 г. и которая представлена здесь по ссылке.
На этом чертеже следует понимать, что в конкретных вариантах осуществления экструдер MRS включает в себя первый участок 410 одношнекового экструдера, предназначенный для подачи материала на участок 420 MRS, и второй участок 440 одношнекового экструдера, предназначенный для транспортировки материала из участка MRS.
В различных вариантах осуществления влажные хлопья подают непосредственно в экструдер 400 MRS, по существу, немедленно (например, сразу же) после этапа промывки, описанного выше (например, без сушки хлопьев, или обеспечения возможности высыхания хлопьев). В конкретных вариантах осуществления система, которая подает влажные хлопья непосредственно в экструдер 400 MRS, по существу, немедленно (например, сразу же) следует после этапа промывки, описанного выше, может потреблять приблизительно на 20% меньше энергии, чем система, которая, по существу, полностью предварительно высушивает хлопья перед экструзией (например, система, которая предварительно высушивает хлопья, пропуская горячий воздух через влажные хлопья в течение длительного периода времени). В разных вариантах осуществления система, которая подает влажные хлопья непосредственно в экстру-дер 400 MRS, по существу, немедленно (например, сразу же) после этапа промывки, описанного выше, исключает необходимость ожидать период времени (например, вплоть до 8 ч), который обычно требуется для полной сушки хлопьев (например, удаления всей поверхностной и промежуточной воды между хлопьями).
На фиг. 4 представлен поток обработки, который иллюстрирует различную обработку, выполняемую экструдером 400 MRS в конкретном варианте осуществления. В представленном на этом чертеже варианте осуществления влажные хлопья вначале пропускают через первый участок 410 одношнекового экструдера в экструдере MRS, который может, например, генерировать достаточно тепла (например, в результате сдвига), для того чтобы, по меньшей мере, по существу, расплавить (например, плавить) влажные хлопья.
Полученный в результате расплав полимера (например, содержащий расплавленные хлопья) в разных вариантах осуществления затем подают в участок 420 MRS экструдера, на котором экструдер разделяет расплавленный поток на множество разных потоков (например, 4, 6, 8 или больше потоков) через множество открытых камер. На фиг. 3 детально показан вид с разрезом участка 420 MRS в соответствии с конкретным вариантом осуществления. В конкретных вариантах осуществления, таких как вариант осуществления, показанный на этом чертеже, на участке 420 MRS поток расплава разделяют на восемь разных потоков, которые затем подают через восемь вспомогательных шнеков 425А-Н. Как может быть понятно из фиг. 2, в конкретных вариантах осуществления такие вспомогательные шнеки расположены, по существу, параллельно (например, параллельно) друг другу и оси первичного шнека устройства 400
MRS.
На участке 420 MRS в различных вариантах осуществления вспомогательные шнеки 425А-Н могут, например, вращаться быстрее, чем (например, приблизительно в четыре раза быстрее) в предыдущих системах. Как показано на фиг. 3, в конкретных вариантах осуществления (1) вспомогательные шнеки 425А-Н расположены в пределах одношнекового барабана 428, который выполнен с возможностью вращения вокруг его центральной оси; и (2) вспомогательные шнеки 425А-Н выполнены с возможностью вращения в направлении, которое противоположно направлению, в котором вращается одношнековый барабан 428. В разных других вариантах осуществления вспомогательные шнеки 425А-Н и одношнеко-вый барабан 428 вращаются в одном и том же направлении. В конкретных вариантах осуществления во вращении вспомогательные шнеки 425А-Н приводятся с помощью кольцевого зубчатого колеса. Кроме того, в разных вариантах осуществления одношнековый барабан 428 вращается приблизительно в четыре раза быстрее, чем каждый отдельный вспомогательный шнек 425А-Н. В определенных вариантах осуществления вспомогательный шнек 425А-Н вращается, по существу, аналогично (например, с такой же скоростью).
В разных вариантах осуществления следует понимать, что на фиг. 4 вспомогательные шнеки 425А-Н установлены в соответствующих цилиндрах экструдера, которые могут, например, быть приблизительно на 30% открыты во внешнюю камеру участка 420 MRS. В конкретных вариантах осуществления вращение вспомогательных шнеков 425А-Н и одношнекового барабана 428 увеличивает поверхностный обмен расплавленного полимера (например, раскрывает большую площадь поверхности расплавленного
полимера в открытую камеру, чем в предыдущих системах). В разных вариантах осуществления участок 420 MRS формирует площадь поверхности расплава, которая, например, от приблизительно в 20 до приблизительно в 30 раз больше, чем площадь поверхности расплава, формируемая при одновременном вращении двушнекового экструдера. В конкретном варианте осуществления участок 420 MRS формирует площадь поверхности расплава, которая, например, приблизительно в 25 раз больше, чем площадь поверхности расплава, формируемая при одновременном вращении двушнекового экструдера.
В различных вариантах осуществления участок 420 MRS экструдера RS оборудован вакуумным насосом 430, который установлен на участке 422 приложения вакуума участка 420 MRS таким образом, что вакуумный насос 430 сообщается с внутренним участком MRS через соответствующее отверстие 424 в корпусе участка MRS. В еще одних других вариантах осуществления участок 420 MRS оборудован последовательностью вакуумных насосов. В конкретных вариантах осуществления вакуумный насос 430 выполнен с возможностью снижения давления внутри внутреннего участка 420 MRS до давления, которое составляет от приблизительно 0,5 мбар и до приблизительно 5 мбар. В конкретных вариантах осуществления вакуумный насос 430 выполнен с возможностью уменьшения давления на участке 420 MRS до уровня ниже чем приблизительно 1,5 мбар (например, приблизительно 1 мбар или меньше). Вакуум низкого давления, образуемый вакуумным насосом 430 на участке 420 MRS, может удалять, например, (1) летучие органические вещества, присутствующие в расплавленном полимере, по мере того как расплавленный полимер протекает через участок 420 MRS; и/или (2) по меньшей мере часть любой промежуточной воды, которая присутствовала на влажных хлопьях, когда влажные хлопья попадают в экструдер 400 MRS. В разных вариантах осуществления вакуум низкого давления удаляет, по существу, всю (например, всю) воду и загрязнения из потока полимера.
В конкретном примере вакуумный насос 430 содержит три механических вакуумных насоса с вращающимися поршнями (например, установленными последовательно) для уменьшения давления в камере до соответствующего уровня (например, до давления приблизительно 1,0 мбар). В других вариантах осуществления вместо компоновки с тремя механическими вакуумными насосами с вращающимися поршнями описанной выше вакуумный насос 430 включает в себя струйный вакуумный насос, установленный на экструдере MRS. В разных вариантах осуществления струйный вакуумный насос выполнен с возможностью достижения давления приблизительно 1 мбар внутри участка 420 MRS, и практически таких же результатов, описанных выше, в отношении остаточной собственной вязкости расплава полимера. В различных вариантах осуществления использование струйного вакуумного насоса может быть предпочтительным, поскольку струйные вакуумные насосы работают на пару и поэтому, по существу, являются самоочищающимися (например, самоочищающимися), уменьшая, таким образом, затраты на техническое обслуживание по сравнению с механическими насосами с вращающимися поршнями (которые могут, например, потребовать многократной очистки, из-за летучих компонентов, поступающих и конденсирующихся на поршнях насоса). В конкретном варианте осуществления вакуумный насос 430 представляет собой струйный вакуумный насос, изготовленный Arpuma GmbH Bergheim, Germany.
В конкретных вариантах осуществления, после того как расплавленный полимер протечет через участок 420 MRS с множеством потоков, потоки расплавленного полимера повторно объединяют, и они протекают во второй участок 440 экструдера MRS с одним шнеком. В разных вариантах осуществления один поток расплавленного полимера затем протекает через систему 450 фильтрации, которая включает в себя по меньшей мере один фильтр. В конкретном варианте осуществления система 450 фильтрации включает в себя два уровня фильтрации (например, сетчатый фильтр 40 мкм, после которого следует сетчатый фильтр 25 мкм). Хотя в разных вариантах осуществления воду и летучие органические загрязнители удаляют во время вакуумного способа, как описано выше, загрязнения в виде частиц, такие как, например, частицы алюминия, песка, грязи и другие загрязнители, могут оставаться в расплаве полимера. Таким образом, этот этап фильтрации может быть предпочтительным при удалении загрязнений в виде частиц (например, загрязнений в виде частиц, которые не были удалены на участке 420 MRS).
В конкретных вариантах осуществления датчик 460 вязкости (см. фиг. 4) используется для определения вязкости расплава потока расплавленного полимера, который протекает по своему каналу через систему 450 фильтрации. В различных вариантах осуществления датчик 460 вязкости измеряет вязкость расплава потока, например, путем измерения падения давления потока через известную площадь. В конкретных вариантах осуществления в ответ на измерение собственной вязкости потока, которая ниже заданного уровня (например, ниже приблизительно 0,8 г/дл), система может (1) отбрасывать часть потока с низкой собственной вязкостью и/или (2) понижает давление на участке 420 MRS для достижения более высокой собственной вязкости расплава полимера. В конкретных вариантах осуществления снижение давления на участке 420 MRS исполняется, по существу, автоматически (например, автоматически), используя датчик вязкости в контуре управления обратной связи под управлением компьютера с вакуумным участком 430.
В конкретных вариантах осуществления удаление воды и загрязнителей из полимера улучшает собственную вязкость повторно используемого полимера ПЭТ, благодаря чему обеспечивается возможность повторного соединения цепи полимера в полимере, и увеличение длины цепи. В конкретных вариантах осуществления после прохода через участок 420 MRS с установленным вакуумным насосом 430 расплав
полимера повторной переработки имеет собственную вязкость по меньшей мере приблизительно 0,79 дл/г (например, от приблизительно 0,79 дл/г до приблизительно 1,00 дл/г). В конкретных вариантах осуществления проход через участок 420 MRS низкого давления очищает расплав полимера повторной переработки (например, путем удаления загрязнителей и промежуточной воды) и делает полимер повторной переработки, по существу, структурно аналогичным (например, структурно таким же, как) чистый исходный полимер ПЭТ. В конкретных вариантах осуществления вода, удаляемая с помощью вакуума, включает в себя как воду, использовавшуюся для промывки, которая использовалась для очистки повторно используемых бутылок ПЭТ, как описано выше, так и непрореагировавшую воду, генерируемую при расплаве полимера ПЭТ в одношнековом нагревателе 410 (например, промежуточную воду). В конкретных вариантах осуществления большая часть воды, присутствующей в полимере, представляет собой воду для промывки, но некоторый процент может представлять собой непрореагировавшую воду.
В конкретных вариантах осуществления полученный в результате полимер представляет собой повторно используемый полимер ПЭТ (например, получаемый на 100% из продукта ПЭТ повторной переработки, таких как бутылки или контейнеры ПЭТ), имеющий качество полимера, которое соответствует для использования при изготовлении волокна ПЭТ для ковров, используя, по существу, только (например, только) ПЭТ из повторно используемых продуктов ПЭТ.
Этап 3. Очищенный полимер ПЭТ, подаваемый в прядильную машину для скручивания в пряжу для ковров.
В конкретных вариантах осуществления после экструзии повторного используемого полимера ПЭТ и его очистки в описанном выше способе экструзии получаемый в результате расплавленный повторно используемый полимер ПЭТ подают непосредственно в машину 500 BCF (или в "прядильную машину"), которая выполнена с возможностью скручивания расплавленного полимера в виде объемного непрерывного волокна. Например, в разных вариантах осуществления выход из экструдера 400 MRS подключен, по существу, напрямую (например, непосредственно) к входу прядильной машины 500 таким образом, что расплавленный полимер из экструдера подают непосредственно в прядильную машину 500. Этот способ может быть предпочтительным, поскольку расплавленный полимер не обязательно может в определенных вариантах осуществления охлаждаться в виде шариков после экструзии (как потребовалось бы, если бы повторно используемый полимер смешивали с исходным полимером ПЭТ). В конкретных вариантах осуществления отсутствие охлаждения повторного используемого расплавленного полимера с формированием шариков используется для исключения потенциального разрыва цепей в полимере, что может понизить собственную вязкость полимера.
В конкретных вариантах осуществления прядильная машина 500 выдавливает расплавленный полимер через малые отверстия в фильерной пластине для получения волокна для пряжи ковра из полимера. В конкретных вариантах осуществления расплавленный повторно используемый полимер ПЭТ остывает после выхода через фильерную пластину. Пряжу для ковра затем захватывают роликами и, в конечном итоге, скручивают в волокна, которые используются для получения ковра. В разных вариантах осуществления пряжа для ковра, формируемая прядильной машиной 500, может иметь тягучесть от приблизительно 3 г силы на единицу денье (гс/дэн) до приблизительно 9 гс/дэн. В конкретных вариантах осуществления получаемая в результате пряжа для ковра обладает тягучестью по меньшей мере приблизительно 3 гс/дэн.
В конкретных вариантах осуществления прядильная машина 500, используемая в способе, описанном выше, представляет собой прядильную машину Sytec One, изготовленную Oerlika Neumag of Neu-muenster, Germany. Машина Sytec One может, в частности, быть выполнена с возможностью обработки трудных для обработки волокон, таких как нейлон, или волокон, окрашенных в растворе, где волокна проявляют тенденцию разрыва во время обработки. В разных вариантах осуществления машина Sytec One поддерживает волокна после фильерной пластины настолько прямыми, насколько это возможно, использует только одну линию пряжения, и разработана с возможностью быстрой установки нитей в случае разрыва нитей.
Хотя в описанном выше примере описано использование прядильной машины Sytec One для производства нитей, составляющих пряжу для ковров из полимера, следует понимать, что может использоваться любая другая прядильная машина. Такие прядильные машины могут включать в себя, например, любые соответствующие прядильные машины с одной линией пряжения или тремя линиями пряжения производства Oerlika Neumag of Neumuenster, Germany или любой другой компании.
В различных вариантах осуществления улучшенная прочность повторно используемого полимера ПЭТ, генерируемого, используя способ, описанный выше, позволяет его обрабатывать с более высокими скоростями в прядильной машине 500, чем было бы возможно, используя чистый исходный полимер ПЭТ. Это может позволить использовать более высокие скорости обработки, чем возможно при использовании исходного полимера ПЭТ.
Сущность примерной обработки.
На фиг. 5 на высоком уровне представлена сущность способа изготовления объемного непрерывного волокна, описанного выше. Как показано на чертеже, способ начинается на этапе 602, когда повторно используемые бутылки ПЭТ измельчают с получением группы хлопьев. Затем на этапе 604 группу хло
пьев промывают для удаления загрязнителей с соответствующих внешних поверхностей хлопьев. Затем на этапе 606 группу хлопьев сканируют (например, используя один или больше способов, описанных выше) для идентификации загрязнителей, включая в себя грязные хлопья. Эти загрязнители и грязные хлопья затем удаляют из группы хлопьев.
Затем на этапе 608 группу хлопьев пропускают через экструдер MRS при поддержании давления на участке MRS экструдера ниже приблизительно 1,5 мбар. На этапе 610 получаемый в результате расплав полимера пропускают через по меньшей мере один фильтр, имеющий микронный уровень меньше чем приблизительно 50 мкм. В конечном итоге на этапе 612 повторно используемый полимер формируют в виде объемного непрерывного волокна для ковра, которое можно использовать при производстве ковра. Способ затем заканчивается на этапе 614.
Альтернативные варианты осуществления.
В конкретных вариантах осуществления система может содержать альтернативные компоненты или может выполнять альтернативные способы для производства, по существу, непрерывного BCF из 100% повторно используемого ПЭТ или другого повторно используемого полимера. Примерные альтернативы описаны ниже.
Экструзионная система, не являющаяся MRS.
В конкретных вариантах осуществления в способе может использоваться система экструзии потока полимера другого типа, чем экструдер MRS, описанный выше. Альтернативная экструзионная система может включать в себя, например, двушнековый экструдер, многошнековый экструдер, планетарный экструдер или может представлять собой любую другую соответствующую экструзионную систему. В конкретном варианте осуществления обработка может включать в себя множество в любой комбинации любых соответствующих экструдеров с коническими шнеками (например, четыре двушнековых экстру-дера, три многошнековых экструдера и т.д.).
Изготовление волокна для ковра из 100% повторно используемого ковра.
В конкретных вариантах осуществления обработка, описанная выше, может быть выполнена с возможностью обработки и подготовки старого ковра (или любого соответствующего продукта, бывшего в употребления) для получения нового волокна для ковра, содержащего 100% повторно используемый ковер. В таких вариантах осуществления обработка может начинаться с измельчения и промывки повторно используемого ковра вместо повторно используемых бутылок ПЭТ. В разных вариантах осуществления в случае, когда старый ковер преобразуют в новое волокно для ковра, содержащее 100% повторно используемый ковер, обработка может содержать дополнительные этапы по удалению дополнительных материалов или загрязнителей, которые могут присутствовать в повторно используемом ковре, которые могут не присутствовать в повторно используемых бутылках ПЭТ (например, подкладка ковра, клеящее вещество и т.д.).
Другие источники повторно используемого ПЭТ.
В разных вариантах осуществления описанная выше обработка выполняется с возможностью обработки повторно используемого ПЭТ из любого соответствующего источника (например, других источников, кроме повторно используемых бутылок или ковра) для получения нового волокна для ковра, содержащего 100% повторно используемого ПЭТ.
Заключение.
Множество модификаций и других вариантов осуществления изобретения будут понятны для специалиста в данной области техники, к которому может иметь отношение данное изобретение, имеющее преимущество описания, представленного в представленном выше описании и на приложенных чертежах. Например, хотя вакуумная система, описанная выше, описана как выполненная с возможностью поддержания давления в открытых камерах экструдера MRS на уровне приблизительно 1 мбар, в других вариантах осуществления вакуумная система может быть выполнена с возможностью поддержания давления в открытых камерах экструдера MRS на уровне давления, больше чем или меньше чем 1 мбар. Например, вакуумная система может быть выполнена с возможностью поддержания такого давление на уровне от приблизительно 0,5 мбар и до приблизительно 1,2 мбар.
Аналогично, хотя различные варианты осуществления систем, описанные выше, могут быть адаптированы для получения волокна для ковра из, по существу, только из повторно используемого ПЭТ (таким образом, что получаемое в результате волокно для ковра могло быть содержать, состоять из и/или состоять, по существу, из повторно используемого ПЭТ), в других вариантах осуществления система может быть выполнена с возможностью производства волокна для ковра, используя комбинацию повторно используемого ПЭТ и исходного ПЭТ. Получаемое в результате волокно для ковра может, например, содержать, состоять из и/или состоять, по существу, из от приблизительно 80% и до приблизительно 100% повторно используемого ПЭТ и от приблизительно 0% и до приблизительно 20% исходного
ПЭТ.
Кроме того, хотя разные варианты осуществления описаны выше в отношении производства волокна для ковра из ПЭТ, аналогичные технологии могут использоваться для производства волокна для ковра из других полимеров. Аналогично, в то время как разные варианты осуществления описаны выше в отношении производства волокна для ковра из ПЭТ, аналогичные технологии могут использоваться для
производства других продуктов из ПЭТ или других полимеров.
Кроме того, следует понимать, что в различных вариантах осуществления могут быть исключены любые из этапов, описанных выше, или могут быть добавлены дополнительные этапы.
Учитывая представленное выше, следует понимать, что изобретение не ограничено конкретными раскрытыми вариантами осуществления, и что модификации и другие варианты осуществления предназначены для включения в пределы объема приложенной формулы изобретения. Хотя конкретные термины используются здесь, они используются, только как обобщенные и описывающие смысл, а не с целью ограничения.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Экструдер (400), предназначенный для выдавливания полимерного расплава, формируемого в объемное непрерывное волокно для ковра, содержащий
мультиротационную секцию (420) экструдера, по меньшей мере, с первым вспомогательным шнеком (425А-Н), который установлен с возможностью вращения вокруг центральной оси первого вспомогательного шнека, и вторым вспомогательным шнеком (425А-Н), который установлен с возможностью вращения вокруг центральной оси второго вспомогательного шнека;
систему держателя вспомогательного шнека, которая выполнена с возможностью вращения упомянутых первого и второго вспомогательных шнеков (425А-Н) вокруг основной оси системы держателя вспомогательного шнека, тогда как упомянутые первый и второй вспомогательные шнеки (425А-Н) вращаются вокруг своих соответствующих центральных осей в направлении, противоположном направлению, в котором вращается упомянутая система держателя вспомогательного шнека, при этом упомянутая основная ось расположена, по существу, параллельно как: (а) упомянутой центральной оси упомянутого первого вспомогательного шнека; так и (b) упомянутой центральной оси упомянутого второго вспомогательного шнека; и
систему регулирования давления, которая выполнена с возможностью поддержания давления в пределах упомянутой мультиротационной секции (420) между давлением приблизительно 0 мбар и приблизительно 1,5 мбар, по мере того как упомянутый расплав полимера пропускают через упомянутую мультиротационную секцию (420).
2. Экструдер (400) по п.1, который содержит одношнековый участок (410, 440).
3. Экструдер (400) по п.1, в котором упомянутая система регулирования давления выполнена с возможностью поддержания давления в пределах упомянутой мультиротационной секции (420), по меньшей мере, с первым и вторым вспомогательными шнеками (425А-Н) между давлением приблизительно 0 мбар и приблизительно 1 мбар, по мере того как упомянутый расплав полимера пропускают через упомянутую мультиротационную секцию (420).
4. Экструдер (400) по п.2, в котором
упомянутая система держателя вспомогательного шнека содержит барабан (428), который выполнен с возможностью вращения вокруг упомянутой основной оси;
упомянутый барабан (428) содержит первый цилиндр шнека, имеющий центральную ось, которая, по существу, расположена параллельно упомянутой основной оси;
упомянутый барабан (428) содержит второй цилиндр шнека, имеющий центральную ось, которая расположена, по существу, параллельно упомянутой основной оси;
упомянутый первый вспомогательный шнек (425А-Н) установлен с возможностью вращения внутри упомянутого первого цилиндра шнека и
упомянутый второй вспомогательный шнек (425А-Н) установлен с возможностью вращения внутри упомянутого второго цилиндра шнека.
5. Экструдер (400) по п.4, в котором упомянутая система регулирования давления выполнена с возможностью поддержания давления в пределах упомянутой мультиротационной секции (420), по меньшей мере, с первым и вторым вспомогательными шнеками (425А-Н) между приблизительно 0 мбар и приблизительно 1 мбар, по мере того как упомянутый расплав полимера пропускают через упомянутую мульти-ротационную секцию (420).
6. Экструдер (400) по п.5, в котором упомянутая система регулирования давления содержит по меньшей мере один вакуумный насос (430).
7. Экструдер (400) по п.1, в котором
упомянутая мультиротационная секция (420) упомянутого экструдера содержит третий вспомогательный шнек (425А-Н), который установлен с возможностью вращения вокруг центральной оси упомянутого третьего вспомогательного шнека;
упомянутая система регулирования давления выполнена с возможностью поддержания давления в пределах мультиротационной секции (420) с третьим вспомогательным шнеком (425А-Н) между приблизительно 0 мбар и приблизительно 1,5 мбар, по мере того как упомянутый расплав полимера пропускают через упомянутую мультиротационную секцию (420);
упомянутая система держателя вспомогательного шнека выполнена с возможностью вращения
упомянутого третьего вспомогательного шнека (425А-Н) вокруг упомянутой основной оси, по мере того как упомянутый расплав полимера пропускают через упомянутую мультиротационную секцию (420); и
упомянутая основная ось расположена, по существу, параллельно упомянутой центральной оси упомянутого третьего вспомогательного шнека.
8. Способ изготовления объемного непрерывного волокна для ковра экструдером (400) по любому из пп.1-7, в котором:
(A) подают расплав;
(B) используют упомянутую систему регулирования давления, чтобы понизить давление в пределах указанной мультиротационной секции (420) между приблизительно 0 мбар и приблизительно 1,5 мбар;
(C) при поддержании давления в пределах упомянутой мультиротационной секции (420) между приблизительно 0 мбар и приблизительно 1,5 мбар пропускают расплав, содержащий повторно используемый полимер, через упомянутый многошнековый экструдер (400) таким образом, что (1) одна часть упомянутого расплава протекает через упомянутый первый вспомогательный шнек (425А-Н), и (2) другая часть упомянутого расплава протекает через упомянутый второй вспомогательный шнек (425А-Н);и
(D) после упомянутого этапа пропускания упомянутого расплава полимера повторной переработки через упомянутый многошнековый экструдер (400) формируют упомянутый полимер повторной переработки в виде объемного непрерывного волокна для ковра.
9. Способ по п.8, в котором регулируют давление для снижения давления упомянутой мультирота-ционной секции (420) до уровня между приблизительно 0 мбар и приблизительно 1,0 мбар.
10. Способ по п.9, в котором используют упомянутую систему регулирования давления, содержащую струйный вакуумный насос (430).
11. Способ по п.8, в котором
упомянутые первый и второй вспомогательные шнеки (425А-Н) вращают вокруг упомянутой основной оси с помощью упомянутой системы держателя вспомогательного шнека, которая содержит барабан (428), выполненный с возможностью вращения вокруг упомянутой основной оси;
упомянутый барабан (428) содержит первый цилиндр шнека, имеющий центральную ось, которая, по существу, параллельна упомянутой основной оси, и второй цилиндр шнека, имеющий центральную ось, которая, по существу, параллельна упомянутой основной оси; при этом
упомянутые первый вспомогательный и второй вспомогательный шнеки (425А-Н) установлены с возможностью вращения в упомянутых первом цилиндре шнека и втором цилиндре шнека соответственно.
12. Способ по п.8, в котором
упомянутый этап пропускания упомянутого расплава повторно используемого полимера через упомянутую мультиротационную секцию (420) упомянутого экструдера включает в себя пропускание третьей части упомянутого расплава через третий вспомогательный шнек (425А-Н), содержащийся в упомянутой мультиротационной секции (420) упомянутого экструдера и установленный с возможностью вращения вокруг центральной оси упомянутого третьего вспомогательного шнека;
упомянутая система регулирования давления выполнена с возможностью поддержания давления в пределах упомянутой мультиротационной секции (420) с упомянутым третьим вспомогательным шнеком (425А-Н) между приблизительно 0 мбар и приблизительно 1,5 мбар;
упомянутая система держателя вспомогательного шнека выполнена с возможностью вращения упомянутого третьего вспомогательного шнека (425А-Н) вокруг упомянутой основной оси, расположенной, по существу, параллельно упомянутой центральной оси упомянутого третьего вспомогательного шнека.
13. Способ по п.8, в котором
пропускают множество хлопьев повторно используемого ПЭТ через одношнековый участок (410) упомянутого экструдера с нагреванием упомянутого множества хлопьев до температуры, которая, по меньшей мере, по существу, расплавляет упомянутое множество хлопьев для формирования упомянутого расплава полимера.
14. Способ по п.13, в котором дополнительно
перед упомянутым этапом пропускания упомянутого множества хлопьев через упомянутый однош-нековый участок (410) экструдера
промывают упомянутое множество хлопьев;
сканируют упомянутое промытое множество хлопьев для идентификации любых из упомянутого множества хлопьев, которые содержат другой материал, кроме ПЭТ; и
удаляют по меньшей мере одно из упомянутых идентифицированных хлопьев, которые содержат другой материал, кроме ПЭТ.
15. Способ по п.8, в котором после этапа пропускания упомянутого расплава повторно используемого полимера через упомянутый многошнековый экструдер (400) упомянутый расплав полимера имеет собственную вязкость от приблизительно 0,79 и до приблизительно 1,00 дл/г.
16. Способ по п.8, в котором дополнительно после упомянутого этапа пропускания упомянутого расплава повторно используемого полимера через упомянутый многошнековый экструдер (400) пропус
15.
кают упомянутый расплав полимера через по меньшей мере один фильтр, имеющий микронный уровень меньше чем приблизительно 25 мкм.
17. Способ по п.8, в котором упомянутый этап формирования упомянутого повторно используемого полимера в виде объемного непрерывного волокна для ковра включает прядение упомянутого полимерного расплава для формирования упомянутого объемного непрерывного волокна для ковра.
18. Способ по п.8, в котором дополнительно перед упомянутым этапом формирования упомянутого повторно используемого полимера в виде объемного непрерывного волокна для ковра
используют датчик (460) вязкости для определения, находится ли собственная вязкость по меньшей мере части повторно используемого полимера в пределах заданного диапазона; и
в ответ на определение, что упомянутая собственная вязкость не находится в пределах заданного диапазона, регулируют упомянутую систему регулирования давления для уровня ниже, чем внутреннее давление упомянутого экструдера (400).
19. Способ производства волокна для ковра, включающий в себя следующие этапы, на которых:
(A) промывают группу полимерных хлопьев для удаления по меньшей мере части одного или больше загрязнителей с поверхности хлопьев, упомянутая группа хлопьев содержит первое множество хлопьев, которое состоит, по существу, из ПЭТ, и второе множество хлопьев, которое не состоит, по существу, из ПЭТ;
(B) после упомянутого этапа промывки упомянутой группы хлопьев:
(i) сканируют промытую группу хлопьев для идентификации второго множества хлопьев и
(ii) отделяют второе множество хлопьев от первого множества хлопьев;
(C) плавят упомянутое первое множество хлопьев для получения расплава полимера;
(D) предоставляют экструдер (400) по любому из пп.1-7, который выдавливает материал во множество разных выдавливаемых потоков;
(E) понижают давление в экструдере (400) до уровня между приблизительно 0 и приблизительно 1,5
мбар;
(F) при поддержании упомянутого давления в экструдере (400) между приблизительно 0 и приблизительно 1,5 мбар пропускают упомянутый расплав полимера через упомянутый экструдер (400) так, что упомянутый расплав полимера разделяется на множество выдавливаемых потоков, каждый из которых имеет давление между приблизительно 0 и приблизительно 1,5 мбар;
(G) после пропускания упомянутого расплава полимера через упомянутый экструдер (400) пропускают расплав полимера по меньшей мере через один фильтр; и
(H) после пропускания упомянутого расплава полимера через упомянутый фильтр формируют упомянутый расплав полимера в виде объемного непрерывного волокна для ковра.
20. Способ по п.19, в котором давление в пределах упомянутого экструдера (400) понижают с помощью упомянутой системы регулирования давления до уровня между приблизительно 0 и приблизительно 1,3 мбар.
21. Способ по п.19, в котором упомянутый расплав полимера пропускают через по меньшей мере один фильтр, содержащий
первый фильтр, имеющий микронный уровень меньше чем приблизительно 50 мкм; и второй фильтр, имеющий микронный уровень меньше чем приблизительно 30 мкм.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
032057
- 1 -
032057
- 1 -
032057
- 1 -
032057
- 1 -
032057
- 2 -
032057
- 1 -
032057
- 4 -
032057
- 11 -