NO813801L - Apparat og fremgangsmaate for ekstrudering av etylenpolymerer - Google Patents

Abstract

'kstruderskrue med minst tre segmenter hvor gjengeavstanden er konstant innenfor hvert segment og forandres brått fra ett segment til neste, og hvor gjengeavstandsforholdet dividert med gjengedybeforholdet er større enn 2/3.

Description

Oppfinnelsen angår apparatur og fremgangsmåte for ekstrudering av smeltede, lineære etylenpolymer med smal molvektfordeling.

Vanlig LD-polyetylen har tidligere vært polymeri-sert i tykkveggede autoklaver eller rørreaktorer ved trykk opptil 3500 kg/cm^ og temperaturer opptil 300°C. Molekyl-strukturen for høytrykks-LD-polyetylen (HP-LDPE) er meget sammensatt. Antall permutasjoner i ordningen av de enkle byggesteiner er omtrent uendelig. HP-LDPE karakteriseres ved en intrikat molekylstruktur med lange sidegrener.. Disse lange sidegrener har en dramatisk virkning på den polymeres smeltereologi. HP-LDPE-typer oppviser også et spektrum av kortkjedegrener med vanligvis 1-6 C-atomer i kjeden. Disse kortere forgreninger forstyrrer krystalldannelsen og reduser-er egenvekten.

Med den senere tids utvikling av lavtrykksteknologi kan man nå fremstille lineære etylenpolymerer med lav egenvekt og smal molvektf ordeling ved lavt trykk og. temperatur ved kopolymerisasjon av etylen med forskjellige alfaolefiner. Disse lavtrykks-LDPE (LP-LDPE) har vanligvis liten eller

ingen langkjedeforgrening. De kortkjedeforgrenet med kjede-lengde og forgreningsfrekvens som bestemmes av type og mengde komonomer som benyttes til polymerisasjonen.

U.S. patentsøknad serie nr. 892.325 (1978) med for-nyet innleveringsnr. ol4.414 (1979) og med tittelen "Prepara-tion of Ethylene Copolymers in Fluid Bed Reactor" (Fremstilling av etylenkopolymerer i reaktor med fluidisert sjikt), og som svarer til europeisk patentansøkning nr. 79100953.3 som ble utlagt som utlegnings nr. 004.645 (1979) beskriver at etylenkopolymerer med spesifikk vekt 0,91 - 0,96, et smelte-flytforhold på 22 - 32 og relativt lavt restinnhold av katalysator kan fremstilles i granulær form under relativt høyt utbytte hvis den eller de monomere kopolymeriseres i gassfase med en høyaktiv komplekskatalysator inneholdende Mg-Ti, blandet med et inert bæremateriale.

U.S. patentsøknad serie nr. 892.322 (1978) med for-nyet innleveringsnur. 012.720 (1979) og med tittel "Impreg-

\

nated Polymerization Catalyst, Process for Preparing, and Use for Ethylene Copolymerization" (Impregnert polymerisasjonskatalysator, fremgangsmåte for fremstilling av slik katalysator og dens anvendelse til etylen-kopolymerisasjon), svar-ende til europeisk patentsøknad nr. 79100958.2 utlagt som utlegningsnr. 004.647 (1979) beskriver at etylenkopolymerer med egenvekt 0,91 - 0,96, et smelte-flytforhold på 22 - 32

og relativt lavt restinnhold av katalysator kan fremstilles i granulær form under høyt utbytte hvis den eller de monomere kopolymeriseres i gassfase med en spesiell høyaktiv komplekskatalysator inneholdende Mg-Ti som er impregnert i en porøs, ureaktiv bærer.

U.S. patentsøknad serie nr. 892.037 (1978) med for-nyet innleveringsnur. 014.412 (1979) og med tittel "Polymerization Catalyst, Process for Preparing and Use for Ethylene Homopolymerization" (Polymerisasjonskatalysator, fremgangsmåte for dens fremstilling og anvendelse til etylen-homo-polymerisasjon) som svarer til europeisk patentsøknad nr. 79100957.4 utlagt som utlegningsnr. 004.646 (1979) beskriver at etylen-homopolymerer med spesifikk vekt på ca. 0,958 - 0,972- bg smelte-f lytf orhold på ca. 22 - 32, med relativt lavt restinnhold av katalysator, kan fremstilles under relativt høyt utbytte beregnet på markedsføring, ved en lavtrykks-gassfasemetode hvor etylenet homopolymeriseres i nærvær av en høyaktiv komplekskatalysator inneholdende Mg-Ti blandet med et inert bærermateriale. De fremstilte granulære polymerer er egnet for en rekke formål.

Polymerer.som er fremstilt f.eks. ved de nevnte patentsøknaders fremgangsmåter ved hjelp av komplekskatalysa-1 toren inneholdende Mg-Ti, har en smal molvektsfordeling (Mw/Mn) på ca. 2,7 - 4,1.

Med årene har man utviklet filmekstruderingsutstyr til å bli optimalt med hensyn på reologien hos HP-LDPE. Den forskjellige molekylstruktur hos lavtrykks-LD-polyetylen i (LP-LDPE) gjør at den ekstruderte filmen oppfører seg ander-ledes og krever forskjellige ekstruderingsparametre. Vanlige ekstrudere som har vært brukt til HiP-LDPEer forsynt med en avlang sylinder som kan oppvarmes eller avkjøles på forskjellige steder langs lengden og en skrue som strekker seg gjennom sylinderen. Skruen har en skrueformet vinge eller gjenge som samvirker med innersylinderen og danner en skrueformet kanal. Selv om skrue- eller gjengestigningen kan variere langsmed skruelengden, er det for tiden vanlig å bruke mateskruer med konstant stigning eller med "kvadratisk" stigning, dvs. at gjengeavstanden mellom nabogjenger er lik gjengenes diameter. Skruen dreier seg om en akse under bearbeiding og mating av plastmaterialet mot sylinderens utløp.

En ekstruderskrue har vanligvis flere seksjoner med spesiell form som gir spesielle funksjoner. Eksempler er "mate"-seksjoner og "tilmålings"-seksjoner som er av grunnleggende betydning og er trekk som finnes ved nesten alle ekstrudere for behandling av termoplastiske polymerer.

En typisk mateseksjon i en ekstruderskrue strekker seg videre fremover fra en innmatningsåpning hvor den polymere i perle- eller pulverform innføres i ekstruderen og transporteres fremover langs sylinderens innside i skruens mateseksjon. I denne seksjon er skruens kanaldybde vanligvis stor nok til en overmating av polymer. Dette er en ønsket virkning fordi overmatingen tjener til å sammenpresse polymerpartiklene til et fast lag av fremtransportert materiale .

Bearbeidingen av materialet skaper varme og den polymere smelter etter hvert som materialet transporteres fremover langs skruens mateseksjon. Hovedsakelig foregår smeltingen nær sylinderens overflate i en kontaktflate mellom en tynn smeltefilm og det faste polymersjikt. Dette mønster • er aktuelt inntil en vesentlig del av den polymere når smeltet tilstand. Etter at ca. 40 - 70% av den polymere er smeltet begynner den faste massen vanligvis å brytes opp og partik- i ler eller brokker av fast polymer fordeles i en polymersmelte. Fra dette punkt og videre er det ofte en fordel å blande poly-i mersmelten og det usmeltede materiale så kraftig som mulig for å påskynde smeltingen og redusere lokale ujevnheter i massen.

Nevnte "tilmålings"-seksjon i en ekstruderskrue har som spesiell funksjon å utøve en pumpevirkning på den smeltede polymer. Vanligvis tenker man på utmatningen produsert fra en skrue som en funksjon av en kombinasjon av strømning, nemlig "slepe-flyt" og "trykk-flyt" i utmålings-seksjonen.

Slepe-flyt er den strømning som hovedsakelig skyldes den relative bevegelse mellom skruen og ekstrudersylin-derens innerside. Den kan sees som proporsjonal med produk-tet mellom midlere relativ hastighet og matekanalens tverr-snittsareal. Denne slepe-flyt-komponent er rettet mot skruens utløp. Den kan økes med økende skruehastighet og/eller større dybde i skruens strømningskanal.

I retning mot slepe-flyt-kraften dannes en trykk-flyt-komponent som skyldes materialets motstand mot å strømme gjennom den innsnevrede utløpsåpningen i enden av ekstruder-kanalen. Skruehastigheten har ingen direkte innvirkning på trykk-flyt-komponenten, men har naturligvis innvirkning på faktorer som mottrykket og materialets viskositet som igjen har vesentlig innvirkning på trykk-flyt-komponenten. På den annen side er trykk-flyten direkte påvirket av både skrue-kanalens dybde og lengde, en økning i kanaldybden har en tendens til å øke kraftig trykk-flyt-komponenten og øket ka-nallengde har en tendens til å redusere denne tilbakestrøm-mende komponent.

I tillegg til de grunnleggende "mate"- og 'tilmål-ings"-seksjoner kan en ekstruderskrue også omfatte andre seksjoner. Nesten alle skruer omfatter f.eks. såkalte "over-gangs "-seksjoner.

Med årene har utviklingen gått mot bruk av ekstrudere med høy ytelse. For mange formål kan man med økonomisk utbytte operere med høy ekstruder-ytelse og sikker produksjon.

Selv om LP-LDPE-plast kan ekstruderes i utstyr beregnet for HP-LDPE-typer som beskrevet ovenfor, kreves ofte spesielle modifikasjoner av utstyret for ekstrudering av lavtrykks-polyetylen under optimale betingelser og produk-sjonshastigheter av omtrent samme størrelse som for høytrykks- polymerer. Dette gjelder særlig ved ekstrudering av LP-LDPE som deretter bearbeides til folie. Problemet synes å bestå

i at når de nye lavtrykks-plaster ekstruderes gjennom utstyr som har skruer beregnet for de tidligere høytrykk-plastper-ler, har utgående polymer høy utgangstemperatur, nedsatt energieffekt og redusert produksjon på grunn av kraftbegrensninger.

Følgelig er de foreliggende ekstruderskruer og fremgangsmåter for ekstrudering av LP-LDPE-harpikser ikke helt tilfredsstillende fra praktisk-produksjonsmessig standpunkt og det er et behov for en type ekstruderskrue og ekstruder-ingsmetode som kan forenes med høy produksjonstakt.

Det er en generell hensikt ved foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en forbedret fremgangsmåte for å avhjelpe de nevnte problemer..

En annen hensikt med oppfinnelsen ér å finne en fremgangsmåte for å oppnå god ekstruderings-ytelse og høy produksjonstakt.

Som en annen side ved oppfinnelsen tilveiebringes

en ny ekstruderskrue som kan brukes i kjent ekstruderings-apparatur for ekstrudering av lineære LD-etylenpolymerer med smal molvektfordeling.

Det tilveiebringes ytterligere en ekstruderskrue

som kan ekstrudere polymerer med høy utløpshastighet.

Disse og andre hensikter med oppfinnelsen oppnås

ved en ny fremgangsmåte for ekstrudering av lineære LD-etylenpolymerer med smal molvektfordeling, og består i at de polymere føres gjennom en ekstruder som omfatter en ekstruderskrue med skruegjenger. og en innløps- og utløpsende og hvor gjengeavstandsforholdet dividert med gjengedybdeforholdet er større enn 2/3.

I foreliggende beskrivelse er "gjengeavstandsforholdet" definert som gjengeavstanden ved ekstruderskruens innløpsåpning dividert med skruens minimale gjengeavstand.

Betegnelsen "gjengedybde"-forholdet defineres som gjengedybden ved innølpet dividert med skruens minste gjengedybde .

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer også en

ny ekstruderskrue for ekstrudering av etylenpolymerer, som består av én skruestamme med minst én vinge eller gjenge,

en innløpsåpning og en utløpsåpning, hvor skruen er delt i minst tre segmenter hvor gjengestigningen, uttrykt som gjengeavstanden, er konstant innenfor hvert segment og forandres brått fra ett segment til neste og hvor gjengeavstandsforholdet dividert med gjengedybdeforholdet er større enn 2/3.

Ved en utførelse av oppfinnelsen har ekstruderskruen konstant gjengedybe og en gjengeavstand som synker jevnt over hele skruens lengde og hvor skruen har et gjenge-avstandsf orhold dividert med gjengedybdeforhold på over 2/3.

I henhold til en annen utførelse av oppfinnelsen fremlegges en jevnt segmentert ekstruderskrue med fra 3-4 segmenter som alle har konstant gjengedybde og hvor gjengeavstanden er konstant innen hvert segment, men synker fra segment til segment regnet fra innløp til utløp og hvor gjen-geavstandsf orholdet dividert med gjengedybdeforholdet er større enn 2/3.

Ved en tredje utgave av oppfinnelsen er ekstruderskruen ujevnt segmentert og har fra 3-8 ulike segmenter med konstant gjengeavstand innen hvert segment og synkende gjengeavstand fra segment til segment, en vesentlig konstant gjengedybde innen hvert segment eller synkende gjengedybde fra segment til segment, og hvor gjengeavstandsforholdet dividert med gjengedybdeforholdet er større enn 2/3.

Med betegnelsen "segment" mener man her en fraksjon av skruens totale lengde og minst 1 L/D-omdreining av skruen.

Det var overraskende å oppdage at en skrue med

jevnt synkende gjengeavstand var fremragende egnet for behandling av polymerer av den aktuelle type, særlig på bak-grunn av tidligere lære om at disse skruetyper ga dårligere ytelser i forhold til vanlige mateskruer med "kvadratisk" gjengestigning.

Uansett hvilke årsaker eller fenomener som kommer inn har man funnet at de spesielle etylenpolymer av typen LP-LDPE kan bearbeides i henhold til oppfinnelsen ved relativt

høye utmatningshastigheter og lave utgangstemperaturer.

En bedre forståelse av disse og andre trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av den følgende beskrivelse av visse foretrukne utførelser i forbindelse med de vedlagte tegninger.

Fig. 1 viser et oppriss av en ekstruderskrue og blander for utførelse av oppfinnelsens fremgangsmåte,

fig. 2 viser et oppriss av en ny ekstruderskrue med like lange segmenter og hvor gjengeavstanden synker jevnt fra segment til segment,

fig. 3 er et oppriss av en annen utførelse av en ekstruderskrue med ulike lange segmenter.

Selv om tegningen bare illustrerer ekstruderskruer for utførelse av oppfinnelsens fremgangsmåte, benyttes skru-ene i normale maskiner, dvs. i samvirke med vanlige bære-organer, en horisontal sylinder, innmatnings- og traktanord-ninger og drivanordninger, hvorav ingen er vist siden disse som tidligere nevnt utgjør deler av kjent apparatur. Det skal nevnes at ekstruderskruene f.eks. kan monteres i apparatur beskrevet i U.S. patentene 4.155.655 og 4.053.143.

Skruen 10 som vist på fig. 1 er en ett-trinnsskrue med en skruevinge eller -gjenge 12 med konstant ytterdiameter og en gjengestamme 14.

Ifølge oppfinnelsens fremgangsmåte innføres den anvendte etylenpolymer i apparaturen for plastisering og ekstrudering gjennom innløpsåpningen 16 i ekstruderskruen 10. Henvisningen Pp angir gjengestigningen ved innløpet 16 beskrevet som gjengeavstanden, og som man ser av fig. 1 synker gjengeavstanden jevnt langs ekstruderskruens lengde. I ut-gangen til blanderhodet 18 finnes utløpsenden 20. Betegnelsen PD angir gjengeavstanden ved ekstruderskruens utløpsende. Således ser man under henvisning til fig. 1 at gjengeavstanden synker, fortrinnsvis lineært, fra skruens innløpsende til dens utløpsende, og gjengeavstanden synker fortrinnsvis jevnt fra PF til PD.

På den annen side er skruens dybde D vesentlig konstant over skruelengden.

De valgte skruedimensjoner kan bestemmes empirisk og beregnes ut fra de vanlige ligninger. For å illustrere kan gjengeavstanden P^f.eks. være 7,5 cm og de påfølgende gjengeavstander kan synke jevnt og avsluttes med gjengeavstanden PD som kan være 2,5 cm.

Ekstruderingsskruens gjengedybde D er vesentlig konstant over skruelengden, men kan variere avhengig av ekstru-derens størrelse. Videre kan ekstruderskruen 10 ha et forhold mellom lengde og diameter på ca. 14 L/D til 24 L/D, fortrinnsvis 16 L/D til 20 L/D. Endelig kan bredden på gjenge-toppen betegnet med W variere mellom ca. 0,001 diameter til 0,003 diametere.

Som vist på fig. 1 brukes ekstruderskruen sammen med et blandehode eller blandeseksjon 18. Blandeseksjonen kan være av en type som kalles "riflet blandehode" og som be-skrives i U.S. patent 3.406.192 (1969) med tittelen "Appara-tus for Extrusion of Thermoplastics" (Apparatur for ekstrudering av termoplaster) eller eventuelt et Maddock blandehode .

Ved en typisk driftsmåte innføres det spesielle lineære polyolefin som skal brukes enten i perleform eller pulverform i innløpsenden 16. Materialet presses derpå langs ekstruderskruens lengde hvor materialet blir komprimert under utvikling av varme i materialet som fører til begynnende smel-ting. Etter hvert som materialet mates fremover i skruen fort-setter det å smelte, til å begynne med i kontaktflaten mellom allerede smeltet polymer og fast sammenpresset materiale til et punkt hvor faste partikler begynner å brytes opp og mindre partikler av fast polymer fordeles og dispergeres i hovedmassen av hovedsakelig smeltet polymer. Dette fortset-ter til polymersmelten er overført til den valgfrie slutt-seksjon, dvs. blandehodet 18. Endelig blanding og homogeni-sering av polymermaterialet utføres i det riflede blandehodet. Idet massen deles opp i en rekke strømmer som går inn i på hverandre følgende innløpskanaler, presses materialet fra disse kanaler via mellomliggende partier over i utløpskanal-er eller -rifler som utmater materialsmelten fra blandehodet 18 og ut i ekstruderhusets utmatingsåpning (ikke vist). Driftsforhold som temperatur, trykk etc. er lavere enn hva man ville anta.

Fig. 2 og 3 viser forskjellige utførelser av en

ny ekstruderskrue i henhold til oppfinnelsen. Disse nye ekstruderskruer er egnet for behandling' av særlig etylenpolymerer i henhold til oppfinnelsen og kan med fordel brukes sammen med andre typer polymerer.

Det vises således til fig. 2 som illustrerer en utførelse av oppfinnelsens ekstruderskrue hvor like deler har samme henvisningstall som på fig. 1, idet ekstruderskruen 22 er oppdelt i like segmenter S^, og S, og et ytterligere segment kan også innpasses i henhold til oppfinnelsen, selv om det ikke er vist. Hvert segment er omtrent like stort. Gjengeavstanden i hvert segment er konstant, men synker fra segment til segment, dvs. fra S, til til S^,

og dybden D er konstant innenfor hvert segment. Et viktig trekk ved ekstruderskruen er at gjengeavstandsforholdet dividert med gjengedybdeforholdet er større enn 2/3. Således kan en fagmann lett velge gjengeavstand og -dybde basert på de angitte opplysninger slik at gjengeavstandsforholdet dividert med gjengedybdeforholdet alltid vil være større enn 2/E.

Det henvises til fig. 3 som illustrerer en annen utførelse av oppfinnelsen hvor like deler har samme henvisningstall som tidligere, og hvor ekstruderskruen 24 er oppdelt i ulike store segmenter med betegnelsene US^, US2, US^, US^og US,, og hvor ytterligere segmenter - opptil ialt 8 segmenter - kan være innført langs ekstruderskruen, selv om dette ikke er vist. Hvert segment har forskjellig lengde. Generelt er gjengeavstanden konstant innenfor hvert segment, men synker fra segment til segment, dvs. fra US^til US2 til US^etc. Følgelig vil gjengeavstandsforholdet i dette til-felle være gjengeavstanden ved innløpet 16, f.eks. 7,5 cm, dividert med skruens minste gjengeavstand. Som illustrasjon vil minste gjengeavstand være gjengeavstanden i segment US,-, lik 2,5 cm.

Gjengedybdeforholdet vil her være dybden D, ved

skruens innløp dividert med minste gjengedybde.

For gjennomføring av beregningen ville gjengeavstandsforholdet dividert med gjengedybdeforholdet i dette til-felle være større enn 2/3.

På den annen side kan gjengedybden D^, som er vist like stor på fig. 3, også være ujevn, forutsatt at gjengeavstandsforholdet dividert med gjengedybdeforholdet er større enn 2/3.

Som tidligere nevnt kan de valgte dimensjoner for skruen konstruert i henhold til oppfinnelsens prinsipper fastslås empirisk, idet man benytter kjente ligninger.

Etylenpolymerer som kan benyttes i henhold til oppfinnelsen er homopolymerer av etylen eller kopolymerer inneholdende en vesentlig mengde (-90 mol-%) etylen, og en mindre mengde regnet i molprosent (-10%) av én eller flere C-^-Cg-alfaolefiner. C^-Cg-alfaolefinene bør ikke inneholde sidegrener på noen C-atomer som ligger nærmere enn det fjerde C-atom. De foretrukne C^-Cg-alfaolefiner er propylen, buten-1, penten-1, heksen-1 og okten-1.

Aktuelle etylenpolymerer har et smelte-flyt-forhold på 18 - 32, fortrinnsvis 22 - 32. Tallet for smelteflytfor-holdet er en annen måte å angi den polymeres molvektfordeling. Et smelte-flyt-forhold (melt flow ratio = MFR) i området 22 - 32 svarer således til en molvektfordeling Mw/Mn i området

2,7 - 4,1. Aktuelle polymerer har en Mw/Mn-verdi i området 2,2 - 4,1. Aktuelle homopolymerer har en spesifikk vekt på ca. 0,958 - ca. 0,972, fortrinnsvis 0,961 - 0,968.

Aktuelle kopolymerer har en spesifikk vekt på

0,91 - 0,96, fortrinnsvis 0,917 - 0,955 og aller helst 0,917 - 0,935. Den kopolymeres spesifikke vekt ved en gitt smelteindeks reguleres hovedsakelig ved mengden av C^-Cg-komonomer som kopolymeriseres med etylenet. I fravær av komonomer ville etylenet hompolymere med katalysatoren ifølge oppfinn-eisen til homopolymerer med spesifikk vekt - 0,96. Tilset-ning av stadig større mengder komonomerer til de kopolymere gir således en gradvis reduksjon av den kopolymeres spesi-

fikke vekt. Mengden av. hver av de forskjellige C^-Cg-komono-mere som er nødvendig for å oppnå samme resultat vil variere fra monomer til monomer under like reaksjonsforhold.

For å oppnå samme resultater i kopolymerer med hensyn på en gitt spesifikk vekt, samtidig med en bestemt smelteindeks, vil det kreves økende molare mengder av de forskjellige komonomerer i rekkefølgen C^XZ^XZj-J-CgXZ-^Cg.

Smelteindeksen for en homopolymer eller kopolymer er en refleksjon av dens molvekt. Polymerer med relativt høy molvekt har relativt lav smelteindeks. Etylenpolymerer med utrahøy molvekt har en smelteindeks under høy belastning (high load melt index = HLMI) på ca. 0,0 og etylenpolymerer med meget høy molvekt har en HLMI på ca. 0,0 - 1,0. Polymerer i henhold til oppfinnelsen har en smelteindeks ved normalbelastning (normal load melt index) på ca. 0,0 - 50, fortrinnsvis 0,5 - 35 og HLMI på ca. 11 - 950. Smelteindek-' sen for polymerer som anvendes ifølge oppfinnelsen er en funksjon av en kombinasjon av polymerisasjonstemperatur, den kopolymeres spesifikke vekt og hydrogen/monomerforholdet i reaksjonssystemet. Således øker smelteindeksen ved å øke polymerisasjonstemperaturen o.g/eller redusere den polymeres egenvekt og/eller øke hydrogen/monomerforholdet.

Etylenpolymerer i henhold til oppfinnelsen har et innhold av umettede grupper på <1, fortrinnsvis mellom 0,1 og 0,3 C=C pr. 1000 C-atomer og et innhold av cykloheksan-ekstraherbare stoffer på under ca. 3 og helst under ca. 2 vekt-%.

Etylenpolymerer ifølge oppfinnelsen har et rest-katalysatorinnhold angitt som ppm titanmetall i området under 20 ppm ved en produksjonsgrad på større enn 50.000, og i området :>10 ppm ved en produks jonsgrad på £100.000 og i området ^3 ppm ved en produksjonsgrad på^300.000. Hvor de polymere er fremstilt med halogenholdige katalysatorer, hvor halogenet er klor, har de polymere et Cl-restinnhold på £140 1 ppm ved en produks jonsgrad på >_50.000, et klorinnhold på £70 ppm ved en produks jonsgrad på >^100.000 og et klorinnhold på >^21 ppm ved en produks jonsgrad på ^300.000. Det fremstilles enkelt etylenpolymerer under produksjonsgrader på opptil ca. 300.000.

Polymerer som behandles i henhold til oppfinnelsen produseres som'kornformet materiale med partikkelstørrelse omkring 0,13 - 1,5 mm, fortrinnsvis 0,5 - 1 mm i diameter. Partikkelstørrelsen er viktig for å oppnå enkel fluidisering av polymerpartikler i reaktorer med fluidisert sjikt som beskrevet senere. Polymerer i henhold til oppfinnelsen har en volumvekt i rolig tilstand på 0,24 - 0,5 g/cm 3.

Homopolymerer og kopolymerer ifølge oppfinnelsen

er egnet for fremstilling av folier.

For fremstilling av folie vil de mest egnede kopolymerer være slike som har en spesifikk vekt på 0,917 - 0,924, molvektfordeling (Mw/Mn) 2,7 - 3,6, fortrinnsvis 2,8 - 3,1 og standard smelteindeks 0,5 - 5,0, fortrinnsvis 1,0 - 4,0. Foliene har en tykkelse på 0 - 0,25 mm, fortrinnsvis 0 - 0,13 mm.

De følgende eksempljr illustrerer enkelte spesielle utførelser av oppfinnelsen som ikke skal oppfattes begren-sende .

Eksempel I

Det ble gjort forsøk med en ekstruderskrue med synkende gjengeavstand, i det vesentlige som vist på fig. 1, med hensyn til ytelsen i forbindelse med bearbeiding av høy-trykks-LD-polyetylen (HP-LDPE) og lavtrykks-polyetylen med lav egenvekt (LP-LDPE). Skruen ble brukt i en vanlig ekstruder av industritype. Den anvendte LP-LDPE var en etylen-buten-kopolymer levert av Union Carbide Corporation under betegnelsen "GRSN 7047". Den kopolymere hadde følgende nominelle egenskaper: Det ble brukt HP-LDPE av industriell type levert fra Union Carbide Corporation under betegnelsen "DFD 4140". Denne polymer hadde følgende nominelle verdier:

Ekstruderskruen var forsynt med et blandehode av den typen som er beskrevet i U.S. patent 3.406.192, og hele enheten hadde et lengde/diameterforhold lik 22/1 og uten blandehode 20/1. Lengden var 127 cm og gjengedybden var 88,9 mm. Gjengeavstanden fremgår av følgende tabell:

Gjengeavstands-forholdet dividert med gjengedybde-forholdet var 2,5.

Tabell I gjengir driftsbetingelser og resultater:

Som man ser av de angitte resultater fikk man vesentlig større produksjon (ekstrudert mengde pr. tidsenhet)

(ca. 50%) for LP-LDPE-harpikser i forhold til vanlig HP-LDPE-plast. LP-LDPE var ved ekstruderingen jevnt av utseende mens HP-LDPE-plasten virket klumpete og ikke egnet for blåsing av film.

Eksempel II

Det ble anvendt en ekstruderskrue med synkende gjengeavstand, 5 ulike segmenter og konstant gjengedybde,

i det vesentlige som vist på fig. 3, som ble utprøvet på høytrykks-LD-polyetylen (HP-LDPE) og lavtrykks-LD-polyetylen (LP-LDPE). Skruen var montert i en vanlig industriell ekstruder. LP-LDPE-plasten var en etylen-buten-kopolymer lev-

ert fra Union Carbide Corporation under betegnelsen "GRSN 7047". Den kopolymere hadde følgende nominelle egenskaper:

HP-LDPE-plasten var en vanlig industriell type levert fra Union Carbide Corporation under betegnelsen "DFD 4140". Denne polymer hadde følgende egenskaper:

Ekstruderskruen var forsynt med et blandehode som beskrevet i U.S. patent 3.406.192 og hele enheten hadde et forhold lengde/diameter lik 18/1, og uten blandehode et forhold

Som man ser av tallene i tabell II ble LP-LDPE-plast produsert i vesentlig større mengder ved lavere ut-løpstemperatur og ved forbedret energieffekt.

Eksempel III

En ekstruderskrue med synkende gjengeavstand og tre ulike segmenter samt synkende gjengedybde ble undersøkt med hensyn til ytelsen overfor lavtrykks-LD-polyetylen (LP-LDPE). Skruen var innebygget i en vanlig ekstruder av industriell type. LP-LDPE-plasten var en etylen-buten-kopolymer levert fra Union Carbide Corporation under betegnelsen "GRSN 7047". Den kdpolymere hadde følgende nominelle egenskaper:

Ekstruderskruen var forsynt med et blandehode av den typen som er beskrevet i U.S. patent 3.406.192. Lengden var 104 cm og gjengedybde og gjengeavstand fremgår av den følgende tabell:

Gjengeavstands-forholdet dividert med gjengedybde-forholdet var større enn 2/3.

Tabell III illustrerer driftsbetingelsene so re-sultatene :

lik 16/1. Lengden var 104 cm. Gjengeavstands-forholdet dividert med gjengedybdeforholdet var 2,0. Gjengeavstander og gjengedybder fremgår nedenfor:

Tabell II illustrerer driftbetingelser og -resultater:

Eksempel IV

En ekstruderskrue med fire like segmenter og ialt 28 gjenger ble undersøkt med hensyn til ytelsen overfor kopolymer "GRSN 7047" som beskrevet i eksempel I.

Ekstruderskruen var forsynt med blandehode som beskrevet i U.S. patent 3.406.192 og hele enheten hadde lengde/diameter-forhold på 20/1, uten blandehode 18/1.

Tallene for gjengedybde og -avstand fremgår nedenfor: forts, oppstilling

Tabell IV illustrerer driftsbetingelser og resultater fra to forsøk som ble gjort med skruen:

Basert på erfaring er produksjonsmengdene store og smeltetemperaturen lav sammenlignet med vanlige skruer med "kvadratisk" gjengestigning og synkende gjengedybde.

i

Claims (18)

1. Fremgangsmåte for ekstrudering av lineære LD-etylenpolymerer med smal molvektfordeling ved at de polymerer føres gjennom en ekstruder forsynt med en ekstruderskrue som har ekstruder-gjenger, innløps- og utløpsende og hvor gjengeavstands-forholdet dividert med gjengedybde-forholdet er større enn 2/3.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at skruegjengenes gjengeavstand synker regnet fra innløpsenden til utløpsenden.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at gjengeavstanden synker jevnt regnet fra innløpet til utløpet.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at skruen omfatter fra 3-4 like segmenter som hvert har konstant dybde og hvor gjengeavstanden holdes konstant innenfor hvert segment, mem gjengeavstanden synker brått fra segment til segment.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at skruen inneholder fra 3-8 ulike segmenter med konstant gjengeavstand innenfor hvert segment og synkende gjengeavstand fra segment til segment, og hvor skruen har konstant gjengedybde innenfor hvert segment, men synkende gjengedybde fra segment til segment.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at den polymere som forlater ekstruderskruen innføres i og gjennomstrømmer en blandesone i forbindelse med ekstruderskruen.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at den polymere er en kopolymer av etylen og minst én C^ -Cg-alfaolefin med smelteindeks ca.

0,1 - 20.

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 7, karakterisert ved at den polymere er en kopolymer inneholdende mer enn 90 mol-% etylen og mindre enn 10 mol-% av minst én C^ -Cg-alfaolefin.

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 8, karakterisert ved at nevnte kopolymer har en molvektfordeling på ca. 2,7 - 6,0 og en total umettethet på 0,1 - 0,3 C=C/1000 C-atomer.

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 9, karakterisert ved at den kopolymere har et smelte-flyt-forhold på ca. 22 - 40 og total umettethet o,l -0,3 C=C/1000 C-atomer.

11. Ekstruderskrue for ekstrudering av polymerer, om-fattende en skruestamme med minst én gjenge, innløps- og utløpsende, hvilken skrue er oppdelt i minst 3 segmenter slik at gjengeavstanden er konstant innenfor hvert segment, men forandres brått fra ett segment til neste, og hvor gjengeavstands-forholdet dividert med gjengedybde-forholdet er større enn 2/3.

12. Ekstruderskrue som angitt i krav 11, karakterisert ved at ekstruderskruen inneholder fra 3-8 segmenter.

13. Ekstruderskrue som angitt i krav 11, karakterisert ved at gjengeavstanden synker brått fra ett segment til neste.

14. Ekstruderskrue som angitt i krav 10, karakterisert ved at skruen er delt er delt i 3 like segment hvor gjengeavstanden er konstant innenfor hvert segment, men synker fra segment til segment.

15. Ekstruderskrue som angitt i krav 14, karakterisert ved at skruens gjengedybde er vesentlig konstant innenfor hvert segment.

16. Ekstruderskrue som angitt i krav 11, karakterisert ved at skruen er delt i omtrent 5 ulike segmenter hvor hvert segment har konstant gjengeavstand og hvor gjengeavstanden synker fra segment til segment.

17. Ekstruderskrue som angitt i krav 16, karakterisert ved at skruens gjengedybde er vesentlig konstant innenfor hvert segment.

18. Ekstruderskrue som angitt i krav 16, karakterisert ved at skruens gjengedybde synker fra segment til segment.