專利名稱:一種通過控制溫度裝運彈性散料的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種經(jīng)一段時間可能會壓實、固結(jié)或壓塊的散料的運輸和/或貯藏方法。本發(fā)明更具體地涉及一種彈性散料如顆粒狀和/或微粒狀粘性聚合物類的裝運方法。
商業(yè)制造粘性聚合物彈性材料,如乙烯/丙烯共聚物(ERRs)和聚丁二烯等,通常以溶液、漿料或塊狀散料工藝進行。按照這種方法制備的彈性材料需經(jīng)打包后,再用卡車或鐵路車皮運輸。打包貨物可以裝入或不裝入運輸容器或箱中運輸。裝載打包貨物的集裝箱使用配備液壓或氣壓設(shè)備的底卸式車從運輸卡車、汽車和/或容器內(nèi)卸載。打包貨物卸載后,須將其切碎或磨碎以便制造商進行配制加工和/或模塑加工。因此,這些彈性或橡膠性材料的打包形式耗費了大量的人力,同時還需要支付卸載設(shè)備的費用。
與打包相反,最近開發(fā)的氣相聚合方法,例如聯(lián)合碳化物公司開發(fā)的方法聯(lián)合流化設(shè)備可制備彈性材料(例如粘性聚合物如乙烯-丙烯-ENB三元共聚物),它們從聚合反應(yīng)器流出時就是一種可流動微粒形式的顆粒。因此,氣相法制備的材料所帶來的裝運問題明顯不同于打包形狀或類似的彈性體。
氣相法制備的彈性材料可通過重力傾倒和/或流入鐵路漏斗車或卡車內(nèi)進行運輸。作為選擇,少量材料可裝袋運輸。但是,現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)粒狀的彈性材料也存在裝運問題。還發(fā)現(xiàn)經(jīng)一段時間的運輸和/或貯藏這些粘性彈性材料易于壓實或固結(jié),使得這些材料的收貨人或用戶很難將其卸載和/或送入加工設(shè)備。
因此,迫切要求減緩或解決這些材料的裝運問題,提供一個簡單、經(jīng)濟的裝運和/或卸載這些彈性材料的方法。
圖1是試驗部分中提到的底卸式車的一個橫截面上預(yù)期溫度的等溫線圖。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)這些彈性材料存在一個最大的裝載溫度;如果高于此溫度,粘結(jié)強度隨壓實時間而增大,因此,這些材料不容易通過重力從容器中內(nèi)取出。本發(fā)明的優(yōu)點包括降低運輸成本、提高裝運的安全性、和/或降低材料在接受設(shè)施中的裝運成本。
因此,本發(fā)明提供一種散裝彈性粒狀散料的裝運方法,該方法包括將所述彈性材料裝入容器中,同時維持大部分彈性材料的裝載溫度低于60℃,優(yōu)選低于45℃。
置用于本發(fā)明的彈性或橡膠性材料為利用氣相法制備的彈性聚合物類。適用的氣相方法如利用氣體流化反應(yīng)器或輔助機械攪動的流化反應(yīng)器實施的方法。下列文獻所公開方法制備的彈性多聚體也適用于本發(fā)明US 4994534、US5304588、53 17036、5453471、WO96/04322和WO96/04323。
這些方法制備的彈性體為粒狀或粉末狀,平均直徑范圍是0.001mm至5mm,優(yōu)選0.001至2mm,最優(yōu)選0.001至1mm。這些聚合物通常在惰性粒狀材料(硅石、炭黑、粘土、滑石等)存在下于粘著溫度或軟化溫度時或該溫度以上進行聚合。惰性粒狀材料的用量為制備的聚合物顆??傊亓康?.3-80%,優(yōu)選4-75%,最優(yōu)選4-40%。
適于本發(fā)明的彈性體的非限制性實例包括聚異戊二烯;聚丁二烯;丁二烯與苯乙烯的共聚物;丁二烯與丙烯腈的共聚物;丁二烯與異戊二烯的共聚物;丁二烯、異戊二烯和苯乙烯的共聚物;丁二烯、丙烯腈和苯乙烯的共聚物;異丁烯和異戊二烯的共聚物;乙烯和具有3-12個碳原子的α-烯烴的共聚物(如乙烯-丙烯和乙烯-丁烯共合物);乙烯、具有3-12個碳原子的α-烯烴(如丙烯)和非共軛二烯(非共軛二烯的實例如亞乙基降冰片烯(ENB)、己二烯、雙環(huán)戊二烯、和辛二烯(如甲基辛二烯))的共聚物;及其混合物。
本發(fā)明特別適用于含有至少一種惰性顆粒材料和聚合物的混合物的彈性材料,所述聚合物包括乙烯、丙烯,和任選的二烯如ENB。這些材料中通常含有基于聚合物和惰性粒狀材料組成的彈性體總重量的50-90重量%的乙烯成分,10-45重量%的丙烯成分,和0-15重量%的二烯成分。丙烯、二烯、或兩者的含量越高,彈性體越是無定形,因而,運輸和貯藏過程中越容易發(fā)生固結(jié)。彈性材料越是無定形(或門尼值越低),產(chǎn)生的固結(jié)強度越高,相應(yīng)地,裝載溫度越高。因此當(dāng)此材料卸于接受設(shè)備或貯藏后卸載時或貯藏后卸于接受設(shè)備時,為使材料流動而需要降低更多的裝載溫度。
這些彈性材料通常采用氣相方法聚合,并在高于材料裝入運輸容器的最大臨界溫度時的后反應(yīng)方法中凈化。最大臨界裝載溫度定義為在此溫度或低于此溫度下,彈性材料卸載時可以流動。另一種描述臨界最大裝載溫度的方式為當(dāng)彈性材料到達目的地進行卸載時,高于此溫度,彈性材料的內(nèi)聚力增加,從而造成此材料失去流動性。因此,在本發(fā)明中,將凈化后的彈性材料冷卻到或低于最大臨界溫度,通過各種手段如壓力、真空、重力或其組合等,裝入散裝運輸容器。最終,這些材料經(jīng)運輸或貯藏后,通常在有或無機械手段如震動或流化、或用惰性氣體鼓風(fēng)的輔助下通過重力卸載,機械手段例。
沒必要將所有的彈性材料保持在或低于最大臨界溫度。只要大部分(至少約70%)的彈性材料保持在或低于此溫度足矣。一般而言,彈性材料裝入容器后在靠近器壁或材料床頂部的表面形成一個輕度硬化的“表皮”,從而包圍或封閉大部分材料。到達目的地后,該表皮易于破裂,且在運輸過程中對彈性材料起保護作用。將材料暴露于高溫的環(huán)境條件下,也可在材料表面形成該表皮。可在或接近其裝載溫度時保持材料的散狀。
這些氣相法制得的彈性體,其最大臨界裝載溫度通常在或低于60℃。乙烯/丙烯共聚物(EPR)彈性材料可以不同的配方或等級進行生產(chǎn)。三種最普通的等級為#6322、#7265和#8315。#6322的最大臨界裝載溫度約為40℃或40℃以下。等級#7265的最大臨界裝載溫度約為45℃或45℃以下。#8315的最大臨界裝載溫度約為42℃或42℃以下。根據(jù)裝載前或裝載后的測量,通過將其冷卻至45℃或45℃以下時,氣相法制備所有等級的材料均可流動卸載,這些材料的裝載溫度一般在25-45℃,最優(yōu)選30-40℃。在運輸前任何時間均可與彈性材料結(jié)合的一種或多種穩(wěn)定劑(抗氧化劑、抗臭氧劑、除臭化合物或除臭物質(zhì)、凝膠抑制劑等)的存在或不存在下,于空氣或惰性氣氛中,讓彈性材料降溫至或低于最大臨界裝載溫度。
本文列出的其他非乙烯/丙烯共聚物(EPR)彈性材料也可類似地裝載,它們的最大臨界裝載溫度根據(jù)經(jīng)驗確定,如實施例所列。在任何情況下,它們的最大臨界裝載溫度通常與EPR的相同或更低。
在實際應(yīng)用中,這些彈性材料優(yōu)選使用流化冷卻容器通過大氣、冷卻氣或其他氣體進行冷卻。而且,其他冷卻方法的實例包括使用裝備有冷卻套和/或內(nèi)冷蛇形管的冷卻容器,以及使用熱傳遞的冷卻水等。
本文中所有的引證文獻在此列入作為參考。下面的實施例用于進一步說明本發(fā)明,絕非限制本發(fā)明的范圍。實施例中具體說明的所有的份或百分數(shù)除非特別說明,否則均為重量份或重量百分比。實施例通過試驗確定允許彈性材料在重力作用下從散料運輸或貯藏溶器內(nèi)流出所需的條件。
L第一組試驗用于測定彈性材料的固態(tài)流動性能。
在不同溫度條件下使用垂直剪切槽測定幾種彈性聚合物的固態(tài)流動性能。使用的儀器為Johanson Hang Up Indicizer(由J.R.Johanson Inc.提供)。測試溫度在25-45℃范圍內(nèi)變化。每個實樣的壓實時間定為24小時。
數(shù)據(jù)清楚表明流動性和溫度之間的關(guān)系。雖然物質(zhì)關(guān)系根據(jù)聚合物和/或其組成不同而稍微變化,但是每一種關(guān)系都顯示隨著溫度的升高而流動性能下降。
II.第二組試驗用于證實彈性材料的溫度對聚合物的流動性影響很大。
采用由配備有45°平面?zhèn)魉吐┒返木匦螆A筒組成的模式料箱進行本組試驗。漏斗開口為1英尺×5英尺。模箱內(nèi)裝入EPR,再壓實裝載至13英尺的材料高度。整個裝備線置于受控加熱室內(nèi),將材料升溫至所需的測試溫度。調(diào)理后,打開模式料箱的底部,并觀察試驗容器內(nèi)的重力流動/卸載來推斷實驗。
使用相同的聚合物配制物在三個溫度下進行試驗。在38℃時,聚合物易于通過重力流動,而在48℃時聚合物不能流動。第三個溫度表明,在中間溫度41℃時,聚合物流動緩慢,但也可流出。
III.第三組試驗用于測定容器內(nèi)的環(huán)境溫度對容器內(nèi)聚合物的影響。
該研究用于確定到達目的地后或卸載時聚合物的溫度是否可以通過調(diào)節(jié)初始的裝載溫度而得到控制。本試驗中,先將聚合物在一定溫度下裝入密封底卸式車內(nèi),再暴露于各種環(huán)境溫度偱環(huán)條件下,最后通過計算機模擬設(shè)計預(yù)測聚合物散料的溫度。使用的計算機模型根據(jù)聚合物自身的熱性質(zhì)、熱傳導(dǎo)原理和正常環(huán)境溫度的經(jīng)驗編程。該模型獲得了底卸式車的一個橫截面上的預(yù)期溫度的等溫線圖,見圖1所示。
該模型預(yù)測,盡管聚合物的相對薄的表皮可能通過熱傳導(dǎo)從環(huán)境中吸收足夠的熱量來形成一個固結(jié)的材料表皮,但是聚合物散料溫度接近于初始裝載時的溫度。這些模擬結(jié)果與上述底卸式車模擬試驗的結(jié)果相吻合。
這些數(shù)據(jù)表明,如果控制裝載溫度,運輸或貯藏期間容器所經(jīng)受的環(huán)境溫度對材料的流動性能以及到達目的地后或需進一步加工時的卸載能力僅有很小影響或沒有影響。
IV.最后,利用底卸式車進行全套條件試驗。
本試驗進一步證實彈性材料(EPR)的裝載和后期散裝貨箱的卸載能力的相關(guān)性。將約35,000磅的EPR加熱并裝入底卸式車的單個車箱內(nèi)。材料的裝載溫度為45-50℃之間。通過使用熱流化空氣加熱聚合物并傳送至車箱內(nèi)而獲得此溫度。底卸式車為在車箱底部有48”×13”矩形門的標(biāo)準底卸式車。
裝載后,底卸式車從德克薩斯州運至新澤西州,并在新澤西州進行卸載試驗。重力卸載底卸式車時沒有成功。再震動底卸式車也不能使其流動。經(jīng)過數(shù)次嘗試后,底卸式車利用手工從頂部艙口卸載。
試驗的第二步是在約25℃時,用相同的聚合物重新裝載底卸式車。接著,貯藏5天,當(dāng)?shù)仔妒杰嚤贿\輸至上述相同的距離后,重復(fù)卸載試驗。在這種情況下,材料通過重力可以流動,無需輔助震動。
結(jié)果進一步證實了該假說溫度對于這些材料的流動性能起關(guān)鍵作用。
本方法最佳方式為在接近最大臨界裝載溫度條件下流動裝載粒狀彈性材料(如EPR),因為這使裝載要求的冷卻最佳化,同時在到達目的地后或貯藏后進一步使用時,能滿足流動性所需的溫度需求。然而,如果需要,在低于最大臨界裝載溫度時,也可裝載材料。
權(quán)利要求
1.一種裝運彈性粒狀散料的方法,其中包括將所述彈性材料裝入運輸容器中,同時維持大部分彈性材料的裝載溫度低于60℃。
2.權(quán)利要求1所述方法,其中大部分彈性材料的裝載溫度低于45℃。
3.權(quán)利要求2所述方法,其中裝載溫度在25-45℃之間。
4.權(quán)利要求3所述方法,其中裝載溫度在30-40℃之間。
5.權(quán)利要求1所述方法,其中彈性材料包含重量0.3-80%的惰性粒狀材料和一種選自如下的聚合物聚異戊二烯;聚丁二烯;丁二烯與苯乙烯的共聚物;丁二烯與丙烯腈的共聚物;丁二烯與異戊二烯的共聚物;丁二烯、異戊二烯和苯乙烯的共聚物;丁二烯、丙烯腈和苯乙烯的共聚物;異丁烯和異戊二烯的共聚物;乙烯和具有3-12個碳原子的α-烯烴的共聚物;乙烯、具有3-12個碳原子的α-烯烴和二烯的共聚物。
6.權(quán)利要求5所述方法,其中彈性材料采用氣相法制備。
7.權(quán)利要求6所述方法,其中彈性材料包含平均直徑在0.001至5mm之間的顆粒。
全文摘要
本發(fā)明提供一種裝運彈性粒狀散料的方法,包括將所述彈性材料裝入運輸容器中,同時維持大部分彈性材料的裝載溫度低于60℃,優(yōu)選低于45℃。
文檔編號B29C31/00GK1259479SQ9912739
公開日2000年7月12日 申請日期1999年11月18日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月19日
發(fā)明者T·W·卡伊, 王端方, 小A·O·波夫勒斯, J·F·坎茨 申請人:聯(lián)合碳化化學(xué)品及塑料技術(shù)公司