CN111093924A - 聚对苯二甲酸乙二醇酯着色方法和用于制造膨化变形地毯长丝的系统 - Google Patents

Abstract

用于从PET制造具有色调着色的膨化变形长丝的方法和系统包括：挤出机(202)；静态混合组件(208)，联接到挤出机并包括壳体和设置在壳体内的一个或多个单独的静态混合元件；该方法和系统还包括多个着色剂端口和一个或多个纺纱机(212)，该多个着色剂端口沿着静态混合组件的长度，使得多个着色剂端口中的每个被配置为在沿着静态混合组件的长度的不同位置处向聚合物流提供着色剂(204)，该一个或多个纺纱机定位在静态混合组件的下游并联接到静态混合组件以接收着色的聚合物流。纺纱机可以被配置为将着色的聚合物流形成为具有色调颜色效果的膨化变形地毯长丝。

Description

聚对苯二甲酸乙二醇酯着色方法和用于制造膨化变形地毯长 丝的系统

背景技术

当前，有许多不同的地毯设计可供选择。然而，难以使用传统制造工艺经济高效地生产小型定制的宽幅地毯，因为这样做通常需要少量以专用颜色生产的BCF纱线。生产少量专用颜色的BCF纱线通常很昂贵，这是因为将传统的BCF生产线从一个颜色变为另一个颜色会需要在该线从一个颜色过渡到下一颜色时关闭该线和/或运行该线，从而产生不希望的颜色(最终会作为废料丢弃)。

当前，还难以在宽幅地毯中产生基本上均匀外观的“色调”效果，在该宽幅地毯中，BCF的各个股线包括相同的一个或多个颜色的多个不同色调，并且在该宽幅地毯中，相同的(一个或多个)颜色的各种色调在BCF的各个股线的长度上保持相同或相似的近似比例(例如，使得所得的地毯包括包含相同的(一个或多个)颜色的不同色调的整体均匀外观的着色)。

因此，当前需要一种用于生产小型定制的宽幅地毯的改进的工艺，尤其是在对BCF的各个股线进行着色以产生色调效果的情况下。还需要这样的工艺：允许产生不同的色调效果(例如，可以根据消费者要求来定制)并允许利用诸如回收利用的塑料瓶的回收利用材料制造用于这样的地毯的BCF。

概述

在各种实施方式中，提供了一种使用挤出机从聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制造具有色调颜色效果的膨化变形地毯长丝的方法。根据该方法，挤出机(例如，诸如MRS机的多螺杆挤出机)至少部分地将PET熔化成聚合物熔体并且至少部分地纯化聚合物熔体，以产生聚合物流。聚合物流在上游端进入具有一个或多个单独的静态混合元件(例如，至少三十个单独的静态混合元件)的静态混合组件并且在下游端离开。沿着静态混合组件的长度定位的一个或多个着色剂端口在沿着静态混合组件的长度的多个不同位置中的任一个处向聚合物流提供着色剂。在一个特定实施方式中，提供多个着色剂端口-每个着色剂端口处于距静态混合组件的下游端不同的长度处，并且用户可以选择通过哪个着色剂端口注入着色剂。在静态混合组件内将聚合物流与着色剂混合后，聚合物流形成为具有色调颜色效果的膨化变形地毯长丝。在特定实施方式中，色调颜色效果基于选择哪个着色剂端口将着色剂输送到聚合物流中而改变(例如，因为基于着色剂/聚合物混合物通过的静态混合元件的数量，着色剂通常将与聚合物流混合到不同的程度)。

因此，根据本发明的第一实施方式，提供了一种由具有色调颜色效果的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制造膨化变形地毯长丝的方法，该方法包括以下步骤：

·提供挤出机；

·使用挤出机将PET至少部分熔化为聚合物熔体并至少部分地纯化聚合物熔体，以产生聚合物流；

·提供静态混合组件，静态混合组件包括一个或多个单独的静态混合元件，该一个或多个单独的静态混合元件对齐，以形成供聚合物流通过的中央通道，使得聚合物流进入静态混合组件的上游端并且离开静态混合组件的下游端，并且聚合物流通过一个或多个单独的静态混合元件在静态混合组件的上游端与下游端之间混合；

·提供沿着静态混合组件的长度从上游端到下游端定位的多个着色剂端口，使得多个着色剂端口中的每个被配置为在沿着静态混合组件的长度的不同位置处向聚合物流提供着色剂；

·使用静态混合组件从着色剂端口的位置到静态混合组件的下游端将聚合物流与着色剂端口处提供的着色剂混合；以及

·在使用静态混合组件将聚合物流与着色剂混合之后，将聚合物流形成为具有色调颜色效果的膨化变形地毯长丝。

根据一些实施方式，方法还可以包括以下步骤：

·将着色剂注入到靠近静态混合组件的下游端的着色剂端口中；以及

·在纺纱机处从静态混合组件的下游端接收聚合物流，使得由于在静态混合组件内着色剂与聚合物流的不均匀混合而具有色调颜色效果。

根据一些实施方式，着色剂端口可以定位为在距静态混合组件的下游端二至四个静态混合元件处将着色剂注入到静态混合组件中。

根据一些实施方式，着色剂端口可以包括第一着色剂端口，并且由于注入到第一着色剂端口的着色剂而使得在纺纱机处接收的聚合物流的色调颜色效果可以包括第一色调颜色效果，该方法还可以包括：

·停止将着色剂注入到第一着色剂端口中；以及

·将着色剂注入到位于沿着静态混合组件的长度在第一着色剂端口的上游的位置处的第二着色剂端口中，以产生具有第二色调颜色效果的聚合物流，由于与从第一着色剂端口到静态混合组件的下游端的混合长度相比，从第二着色剂端口到静态混合组件的下游端的混合长度增大，使得第二色调颜色效果不如第一色调颜色效果明显。

根据一些实施方式，着色剂端口可以包括第一着色剂端口，该方法还可以包括：

·停止将着色剂注入到第一着色剂端口中；以及

·将着色剂注入到位于沿着静态混合组件的长度靠近静态混合组件的上游端的位置处的第二着色剂端口中，以将聚合物流与着色剂基本上充分地混合，以将色调颜色效果的聚合物流改变为具有基本上均匀颜色的聚合物流。

根据一些实施方式，该方法还可以包括：

·提供联接到多个着色剂端口的多个着色剂容器；以及

·在沿着静态混合组件的长度的多个位置处将多个着色剂注入到聚合物流中。

根据一些实施方式，多个着色剂端口各自可以包括快断联接机构，该快断联接机构被配置为允许在聚合物流穿过静态混合组件的同时进行着色剂容器的安装和拆卸。

根据一些实施方式，该方法还可以包括：在挤出机的下游将聚合物流分成多个单独的聚合物流，并且静态混合组件可以包括用于多个单独的聚合物流中的每个的静态混合组件，使得多个单独的聚合物流中的每个形成为具有色调颜色效果的膨化变形地毯长丝。

根据一些实施方式，挤出机可以是多螺杆挤出机。

根据一些实施方式，静态混合组件可以包括包围一个或多个单独的静态混合元件的基本上圆柱形的壳体。

根据一些实施方式，一个或多个单独的静态混合元件可以包括至少三十个单独的静态混合元件。

根据一些实施方式，一个或多个单独的静态混合元件可以包括三十六至四十个单独的静态混合元件。

根据一些实施方式，一个或多个单独的静态混合元件可以包括连续串联布置的至少五个单独的静态混合元件，并且多个着色剂端口可以包括与至少五个单独的静态混合元件中的每个对应的至少一个着色剂端口。

根据一些实施方式，一个或多个单独的静态混合元件可以包括至少十个单独的静态混合元件，并且多个着色剂端口可以包括分别与至少十个单独的静态混合元件中的每个相应的一个对应的至少一个相应的着色剂端口。

根据一些实施方式，一个或多个单独的静态混合元件可以包括串联布置的至少两个单独的静态混合元件，其中，至少两个单独的静态混合元件中的每个包括：

·壳体；以及

·一个或多个混合棒或者一个或多个螺旋混合元件。

根据本发明的第二实施方式，提供了一种用于从具有色调颜色的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制造膨化变形地毯长丝的系统。在本实施方式中，该系统包括：

·挤出机，被配置为将PET至少部分地熔化成聚合物熔体并且至少部分地纯化聚合物熔体，以产生聚合物流；

·静态混合组件，定位在挤出机的下游并流体地联接到挤出机，以接收聚合物流并产生着色的聚合物流，该静态混合组件中的每个包括：(a)壳体；以及(b)一个或多个单独的静态混合元件，设置在壳体内，使得聚合物流进入静态混合组件的上游端并且离开静态混合组件的下游端；

·多个着色剂端口，沿着静态混合组件的长度从上游端到下游端，使得多个着色剂端口中的每个被配置为在沿着静态混合组件的长度的不同位置处向聚合物流提供着色剂；以及

·一个或多个纺纱机，定位在静态混合组件的下游并流体地联接到静态混合组件，以接收着色的聚合物流，一个或多个纺纱机被配置为将着色的聚合物流形成为具有色调颜色效果的膨化变形地毯长丝。

根据一些实施方式，多个着色剂端口可以包括：

·第一着色剂端口，定位为靠近静态混合组件的上游端，使得通过第一着色剂端口注入的着色剂在静态混合组件的长度上均匀地混合，以产生均匀着色特性的着色的聚合物流；以及

·第二着色剂端口，定位在第一着色剂端口的下游，使得通过第二着色剂端口注入的着色剂与聚合物流在比静态混合组件的长度短的距离上混合，以产生色调效果特性的着色的聚合物流。

根据一些实施方式，该系统还可以包括联接到一个或多个着色剂端口的一个或多个着色剂容器。

根据一些实施方式，一个或多个着色剂容器经由快断联接机构联接到一个或多个着色剂端口，该快断联接机构被配置为允许在聚合物流穿过静态混合组件的同时进行着色剂容器的安装和拆卸。

根据一些实施方式，静态混合组件可以包括多个静态混合组件，每个静态混合组件接收从挤出机的下游的聚合物流中分离出的多个单独的聚合物流中的一个单独的聚合物流。

根据一些实施方式，一个或多个着色剂端口可以定位为在距静态混合组件的下游端的二至四个静态混合元件处将着色剂注入到静态混合组件中。

根据一些实施方式，一个或多个着色剂端口可以定位为在围绕静态混合组件的周向的不同位置处将着色剂注入到静态混合组件中。

根据本发明的第二方面的系统可以适用于并且因此可以用于执行根据本发明的第一方面的方法。

根据本发明的各种实施方式的方法和系统可以提供使得能够进行独特的地毯设计的优点(例如，以合理的成本)。该方法和系统可以具有允许以小批量(例如，可以根据特定消费者的喜好进行定制)有效地生产色调着色的BCF的进一步的优点，其可以允许小批量的待生产的具有独特的、可能定制化的色调着色的地毯的生产。

因此，根据本发明的各种实施方式的方法和系统可以具有生产获得基本均匀外观的“色调”效果的用于宽幅地毯的BCF的进一步的优点。在各种实施方式中，BCF的各个股线包括相同的一个或多个颜色的多个不同的色调，并且在BCF的各个股线的长度上，相同的一个或多个颜色的各种色调可以相同或相似的近似比例保持(例如，使得所得的地毯包括包含相同的一个或多个颜色的不同色调的整体均匀外观着色)。各种实施方式允许由诸如回收利用的塑料瓶的回收利用材料和/或原始材料生产用于这样的地毯的BCF。

下面的独立权利要求和从属权利要求阐述了本发明的特定和优选特征。来自从属权利要求的特征可以与独立权利要求或其他从属权利要求的特征组合，和/或与在上面和/或下文中的描述中阐述的特征适当组合。

通过以下结合附图的以实例的方式示出本发明的各种实施方式的原理的详细描述，本发明的上述和其他特性、特征和优点将变得清楚。该描述仅出于实例的目的给出，而不限制本发明的范围。以下参考的附图标记参照附图。

附图的简述

已经以一般性的术语描述各种实施方式，现将参考附图，附图不必按比例绘制，并且在附图中：

图1描绘了用于生产膨化变形长丝并使其着色的制造工艺的高度概述。

图2描绘了根据特定实施方式的用于将着色剂添加到第一挤出机下游的熔化的聚合物流的工艺流程。

图3是适合用作图2的第一挤出机的MRS挤出机的透视图。

图4是图2的MRS挤出机的示例性MRS部分的横截面图。

图5是在通过图2所示的一个或多个静态混合组件之前着色剂在熔化的聚合物流中的分散的横截面端视图。

图6是在通过图2所示的一个或多个静态混合组件之后着色剂在熔化的聚合物流中的分散的横截面端视图。

图7是根据特定实施方式的图2的一个或多个静态混合元件中的示例性的一个静态混合元件的横截面端视图。

图8是彼此联接以形成静态混合组件的八个图7的示例性静态混合元件的侧视图。

图9是根据特定实施方式的示例性螺旋静态混合组件的透视图。

图10是示出四个螺旋静态混合元件的图9的螺旋静态混合组件的透视剖视图。

图11描绘了根据特定实施方式的用于将各种着色剂添加到第一挤出机下游的若干个熔化的聚合物流的工艺流程。

图12描绘了根据另一实施方式的用于将各种着色剂添加到第一挤出机下游的若干个熔化的聚合物流的工艺流程。

图13描绘了静态混合组件以及联接至静态混合组件的一个或多个着色剂端口的侧视图，该静态混合组件具有彼此联接以形成静态混合组件的单独的静态混合元件。

图14描绘了用于生产具有色调颜色效果的膨化变形长丝并使其着色的制造工艺的高度概述。

在附图中，相同的附图标记指代各个附图中的相同、相似或类似的元件。

各种实施方式的详述

现将更详细地描述各种实施方式。应当理解，本发明可以许多不同的形式来实施，并且不应被解释为限于在此阐述的实施方式。准确地说，提供这些实施方式使得本公开将是透彻的和完整的，并将向本领域技术人员充分传达本发明的范围。贯穿全文，相同的标号表示相同的元件。

应注意的是，如权利要求书中使用的术语“包括”不应解释为限于其后文列出的手段；该术语不排除其他元件或步骤。因此，术语“包括”应被解释为指定如所提及的所述特征、步骤或组件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤或组件或它们的组。因此，表述“包括手段A和B的装置”的范围不应限于仅由组件A和B组成的装置，而是对于本发明，装置的关键组件是A和B。

贯穿本说明书，提到了“一个实施方式”或“实施方式”。这样的提及指示相对于实施方式描述的特定特征包括在本发明的至少一个实施方式中。因此，贯穿本说明书各处出现的短语“在一个实施方式中”或“在实施方式中”不必全都指相同的实施方式，但是它们也可以指相同的实施方式。

此外，如对本领域的普通技术人员显而易见的，可以任何适合的方式在一个或多个实施方式中组合本文中所描述的特定特征或特性。

概述

下面描述了由回收利用的聚合物(例如，回收利用的PET聚合物)和原始聚合物(例如，原始的PET聚合物)生产纤维并使其着色的新工艺。在各种实施方式中，这些新工艺可以包括例如：(1)使用初级挤出机挤出聚合物(例如，PET)；(2)将着色剂添加到在初级挤出机下游的挤出的聚合物；(3)使用一个或多个静态混合元件(例如，多达三十六个静态混合元件或更多)来基本上均匀地混合挤出的聚合物和添加的着色剂；(4)使用纺纱机将均匀混合的挤出的聚合物和添加的着色剂纺成具有基于添加的着色剂的颜色的膨化变形长丝(例如，地毯纱线)。当切换到不同的着色剂时，本文中描述的工艺可以例如减少与改变使用特定挤出机生产的膨化变形长丝的颜色有关的废料量。

在各种实施方式中，初级挤出机包括多旋转螺杆挤出机(MRS挤出机)。在特定实施方式中，该工艺还包括：(1)将从初级挤出机挤出的熔化的聚合物流分成多个聚合物流(例如，多达六个聚合物流)，多个聚合物流中的每个均具有相关联的纺纱机；(2)将着色剂添加到每个分离的聚合物流；(3)对每个分离的聚合物流使用一个或多个静态混合组件，以基本上使每个分离的聚合物流和其相应的着色剂基本上均匀地混合；以及(4)使用相应的纺纱机将具有与其基本上均匀混合的着色剂的每个聚合物流纺成膨化变形长丝。在这样的实施方式中，用于生产膨化变形长丝并使其着色的工艺可以利用单个初级挤出机来生产多个不同的着色长丝(例如，地毯纱线)。

在各种实施方式中，该新工艺可以例如：(1)当产生或改变使用特定挤出机生产的膨化变形长丝的颜色时，比其他工艺产生更少的废料；(2)以相对低的成本促进小批量特定颜色长丝(例如，用于小地毯或不太流行的颜色的地毯)的生产；(3)增加单个挤出机可以同时生产的长丝颜色的数量；以及(4)等。在至少一个实施方式中，改进的工艺使得当从第一颜色切换到第二颜色时减少多达约4,000磅纤维的废料(例如，通过在初级挤出机的下游而不是上游添加着色剂)。

在特定实施方式中，可以使用比上述更少数量的静态混合元件(例如，在5到20个静态混合元件之间的任何适合的数量)来在BCF中产生色调着色效果。这种色调着色效果可反映出着色剂到聚合物流中的不均匀混合。

由于液体着色剂每次通过单个静态混合元件时仅会部分地进一步混入聚合物流中，因此可以产生色调效果。因此，每当一部分着色剂/聚合物流混合物通过另一静态混合元件时，混合物将变得稍微更均匀。在通过一定数量的静态混合元件(例如，30个)后，着色剂/聚合物混合物将基本上均匀。如上，着色剂/聚合物流混合物通过被选择用于产生着色剂和聚合物的基本上均匀的部分混合物的一定数量的静态混合元件。结果是，纤维具有一致的色调着色效果。在各种实施方式中，该系统适应于容易地重新配置(例如，通过使用在沿着一系列静态混合元件的长度的不同点处间隔开的快释连接器)，以注入着色剂，从而使其在离开一系列静态混合元件之前通过期望数量的静态混合元件。这可以允许用户容易地重新配置机器，以生产具有不同类型的色调着色的BCF。

更详细的讨论

图1描绘了BCF制造工艺100的高度概述，其用于生产例如用于生产地毯和其他产品的BCF(膨化变形长丝)并使其着色。根据特定实施方式，制造膨化变形长丝的方法-如图1中以100所示的-大体可以分为如102、104、106和108所示的四个步骤：(1)使PET(例如，或其他聚合物薄片)通过挤出机，该挤出机使薄片熔化并纯化所得的PET聚合物(步骤102)；(2)将挤出的聚合物熔体可选地分成多个熔体流，并将着色剂添加到多个熔体流中的每个(步骤104)；(3)使用一个或多个静态混合组件将多个熔体流中的每个与其相应的添加的着色剂基本上均匀地混合(步骤106)；(4)将基本上均匀混合和着色的多个熔体流中的每个馈送到相应的纺纱机中，该纺纱机将聚合物转变成用于制造地毯的长丝(步骤108)，从而结束制造膨化变形长丝的方法-如图1中以110所示的。下面将更详细地描述这四个步骤。

步骤1：使用挤出系统来熔化和纯化PET

在各种实施方式中，使用挤出系统熔化和纯化PET(例如，PET薄片和/或颗粒)的步骤包括：(A)制备用于挤出的PET；(B)使用适合的挤出机来熔化和纯化PET。

准备用于挤出的PET

在特定实施方式中，制备用于挤出的PET的步骤可以基于PET的来源而改变。例如，在各种实施方式中，该工艺可以利用：(1)原始PET(例如，原始PET颗粒)；(2)回收利用的PET(例如，从回收利用的PET瓶和其他适合来源研磨的回收利用PET薄片)；和/或(3)原始PET和回收利用的PET的组合。在该工艺利用回收利用的PET的各种实施方式中，制备用于挤出的PET的步骤可以包括分选、研磨、洗涤以及设计为在挤出之前从回收利用的PET中去除任何杂质的其他步骤。在利用原始PET的工艺的实施方式中，例如，这些其他PET制备步骤可能是不必要的。因为在本文中所述的工艺中使用回收利用的PET可以有助于进一步节省与减少由于着色剂改变而导致的废料相关的成本，所以下面将特别针对回收利用的PET描述该工艺。

在特定实施方式中，制备用于挤出的PET可以包括从消费后的瓶子或回收利用PET的其他来源制备PET聚合物的薄片。题为“用于制造膨化变形长丝的系统和方法”并于2013年12月3日公开的第8,597,553B1号美国专利中描述了一种用于制备用于生产膨化变形长丝的消费后瓶子的示例性工艺，将该美国专利整体合并于本文中。一般来说，从消费后的瓶子制备PET聚合物薄片的步骤可以包括例如：(A)分选消费后的PET瓶并将瓶子研磨成薄片；(B)洗涤薄片；(C)识别并去除任何杂质或不纯的薄片。

分选消费后的PET瓶并将瓶子研磨成薄片

在特定实施方式中，从各种回收设施获得的成捆的透明和混合色的回收利用的消费后(或“便利回收”)PET瓶(或其他容器)构成用于该工艺中的消费后的PET容器。在其他实施方式中，消费后的PET容器的来源可以是被退还的“定金”瓶(例如，价格包括定金的PET瓶，当顾客在消费完瓶子的内容物后退还瓶子时，定金被退还给顾客)。便利回收或退还的“消费后”或“回收利用”容器可包含少量级的非PET污染。容器中的污染物可包括可进入到回收利用的PET的收集中的例如非PET聚合污染物(例如，PVC、PLA、PP、PE、PS、PA等)、金属(例如，黑色金属和有色金属)、纸张、硬纸板、沙子、玻璃或其他不需要的材料。非PET污染物可以例如通过下面所述的各种工艺中的一种或多种从期望的PET成分中去除。

在特定实施方式中，较小的成分和碎屑(例如，尺寸大于2英寸的成分和碎屑)经由旋转的漏斗从整个瓶子中去除。各种金属去除磁体和涡流系统可以结合到该工艺中，以去除任何金属污染物。可以利用近红外光学分选设备(诸如，来自俄勒冈州尤金市BulkHandling Systems公司的NRT Multi Sort IR机器或来自田纳西州那什维尔市NationalRecovery科技公司的Spyder IR机器)，以去除可与PET薄片混合的任何散乱的聚合污染物(例如，PVC、PLA、PP、PE、PS和PA)。此外，可以利用自动X射线分选设备(诸如，来自田纳西州那什维尔市National Recovery科技公司的VINYLCYCLE机器)，以去除残存的PVC污染物。

在特定实施方式中，分选后的材料通过制粒步骤(例如，使用来自威斯康星州新柏林市Cumberland Engineering公司的50B制粒机)来将瓶子尺寸减小(例如，研磨)至小于一英寸的一半的尺寸。在各种实施方式中，在进入洗涤工艺之前，经由空气分离系统将瓶标签从所得的“脏薄片”(例如，在制粒步骤期间形成的PET薄片)中去除。

洗涤薄片

在特定实施方式中，然后将“脏薄片”混合到一系列洗涤槽中。作为洗涤工艺的一部分，在各种实施方式中，利用水密度分离将烯烃瓶盖(例如，可作为回收利用的PET瓶中的残留物存在于“脏薄片”中)与较高的比重的PET薄片分离。在特定实施方式中，将薄片在加热的碱浴中洗涤至约190华氏度。在特定实施方式中，碱浴保持在约0.6％至约1.2％之间的浓度的氢氧化钠。在各种实施方式中，例如，将肥皂表面活性剂以及消泡剂添加到碱浴，以进一步提高薄片的分离和清洁。然后，双漂洗系统将薄片上的苛性碱洗掉。

在各种实施方式中，使薄片离心脱水，然后用热空气干燥以至少基本上去除任何表面水分。然后通过静电分离系统(例如，来自佛罗里达州杰克逊维尔市Carpco公司的静电分离器)和薄片金属检测系统(例如，MSS金属分选系统)处理所得的“清洁薄片”，以进一步去除残存在薄片中的任何金属污染物。在特定实施方式中，空气分离步骤从清洁的薄片去除任何残存的标签。在各种实施方式中，至少部分基于拉曼技术的电光薄片分选机(例如，来自德国卡尔斯鲁厄市Unisensor Sensorsysteme有限责任公司的Powersort 200)进行最终的聚合物分离，以去除薄片中残存的任何非PET聚合物。该步骤还可以进一步去除任何残存的金属污染物和颜色污染物。

在各种实施方式中，这些步骤的组合实现包括少于约百万分之50的PVC(例如，25ppm PVC)和少于约百万分之15的金属的基本上清洁的(例如，清洁的)PET瓶薄片，用于下面描述的下游的挤出工艺。

识别和去除杂质和不纯薄片

在特定实施方式中，在薄片被洗涤之后，它们被向下送入传送机并被高速激光系统300扫描。在各种实施方式中，构成高速激光系统300的特定激光器被配置为检测特定污染物(例如，PVC或铝)的存在。可以用空气喷射从主薄片流中吹出被识别为基本上不是由PET组成的薄片。在各种实施方式中，所得的非PET薄片的水平小于25ppm。

在各种实施方式中，该系统适应于确保被加工成长丝的PET聚合物基本上不含水(例如，完全不含水)。在特定实施方式中，将薄片放置在预调节器中约20至约40分钟(例如，约30分钟)，在此期间，预调节器将表面水吹离薄片。在特定实施方式中，间隙水残存在薄片内。在各种实施方式中，然后可以将这些“湿”薄片(例如，包含间隙水的薄片)送入到挤出机(例如，如下所述)中，该挤出机包括真空装置，该真空装置被设计成除其他方面外还去除上述快速干燥工艺后残留存在于薄片中的间隙水。

使用挤出系统熔化和纯化PET薄片

图2描绘了根据特定实施方式的用于生产具有添加的着色剂的BCF的示例性工艺流程。如图2所示，在各种实施方式中，适合的初级挤出机202用于熔化和纯化PET 200(诸如，以上述任何方式制备的任何适合的PET 200)。在特定实施方式中，初级挤出机202包括任何适合的挤出机，诸如，以多旋转螺杆(“MRS”)挤出机、双螺杆挤出机、多螺杆挤出机、行星式挤出机或任何其他适合的挤出系统为例。在图3和图4中示出了示例性的MRS挤出机400。在2005年3月3日公开的题为“用于生产熔化塑料材料的挤出机”的美国公开专利申请2005/0047267中描述了这种MRS挤出机的特定实例，将美国公开专利申请通过引用合并于本文中。

如从图3和图4可以理解的，在特定实施方式中，MRS挤出机包括用于将材料馈送到MRS部分420中的第一单螺杆挤出机部分410以及用于将材料从MRS部分输送走的第二单螺杆挤出机部分440。

如从图3可以理解的，在各种实施方式中，首先通过MRS挤出机的第一单螺杆挤出机部分410馈送PET，这可以例如产生足够的热(例如，经由剪切)，以至少基本上熔化(例如，熔化)湿薄片。

然后，在各种实施方式中，将所得的聚合物熔体(例如，包含熔化的PET)馈送到挤出机的MRS部分420中，在该MRS部分中，挤出机通过多个敞开腔室将熔体流分离成多个不同的流(例如，4、5、6、7、8或更多个流)。图4示出了根据特定实施方式的MRS部分420的详细剖视图。在诸如该图中所示的实施方式的特定实施方式中，MRS部分420将熔体流分离成八个不同的流，随后将其馈送通过八个卫星螺杆425A-H。如从图3可以理解的，在特定实施方式中，这些卫星螺杆彼此基本上平行(例如，平行)并且与MRS机400的主螺杆轴线基本上平行(例如，平行)。

如图4所示，在特定实施方式中：(1)将卫星螺杆425A-H布置在单个螺杆滚筒428内，该单个螺杆滚筒被安装成围绕其中心轴线旋转；(2)卫星螺杆425A-H被配置为在与单个螺杆滚筒428旋转的方向相反的方向上旋转。在各种其他实施方式中，卫星螺杆425A-H和单螺杆滚筒428在相同方向上旋转。在特定实施方式中，卫星螺杆425A-H的旋转通过齿圈驱动。此外，在各种实施方式中，单个螺杆滚筒428的旋转比每个单独的卫星螺杆425A-H快约四倍。在某些实施方式中，卫星螺杆425A-H以基本相似(例如，相同)的速度旋转。

在各种实施方式中，如从图4可以理解的，卫星螺杆425A-H容纳在相应的挤出机机筒内，挤出机机筒例如可以向MRS部分420的外部腔室敞开约30％。在各种实施方式中，卫星螺杆425A-H和单个螺杆滚筒428的旋转增大了聚合物熔体的表面交换(例如，与先前的系统中相比，使熔化的聚合物向敞开腔室暴露更大的表面面积)。在各种实施方式中，MRS部分420产生的熔体表面面积例如比通过同向旋转双螺杆挤出机产生的熔体表面面积大约二十至约三十倍。在特定实施方式中，MRS部分420产生的熔体表面面积例如比通过同向旋转双螺杆挤出机产生的熔体表面面积大约二十五倍。

在各种实施方式中，MRS挤出机的MRS部分420装配有真空泵，该真空泵附接到MRS部分420的真空附接部分422，使得真空泵经由在MRS部分的壳体中的适合的开口424与MRS部分的内部连通。在其他实施方式中，MRS部分420装配有一系列真空泵。在特定实施方式中，真空泵被配置为将MRS部分420内部的压力减小到约0.5毫巴至约25毫巴之间的压力。在特定实施方式中，真空泵被配置为将MRS部分420中的压力减小到小于约5毫巴(例如，约1.8毫巴或更小)。由MRS部分420中的真空泵产生的低压真空可以去除例如：(1)当熔化的聚合物通过MRS部分420时，熔化的聚合物中存在的挥发性有机物；和/或(2)当湿薄片进入MRS挤出机400时，存在于湿薄片中的任何间隙水的至少一部分。在各种实施方式中，低压真空从聚合物流去除水和污染物中的基本上全部(例如，全部)。

在一些实施方式中，在熔化的聚合物流过多个流MRS部分420之后，熔化的聚合物的流重新结合并流入MRS挤出机的第二单螺杆部分440中。在特定实施方式中，通过低压，MRS部分420纯化回收利用的聚合物熔体(例如，通过去除污染物和间隙水)，并使回收利用的聚合物在结构上与纯净的原始PET聚合物基本相似(例如，在结构上与纯净的原始PET聚合物相同)。在特定实施方式中，所得的聚合物是回收利用的PET聚合物(例如，100％从诸如PET瓶或容器的消费后PET产品中获得)，回收利用的PET聚合物具有适合用于使用基本上仅(例如，仅)来自回收利用的PET产品的PET生产PET地毯长丝的聚合物质量。

步骤2：将着色剂添加到初级挤出机下游的聚合物熔体

在特定实施方式中，在通过上述挤出工艺挤出并纯化回收利用的PET聚合物(例如，或原始的PET)之后，将着色剂添加到所得的聚合物熔体。如图2所示，可以使用适合的次级挤出机206将着色剂A 204添加到聚合物熔体。在各种实施方式中，次级挤出机206可以包括任何适合的挤出机，诸如，以任何适合的单螺杆挤出机或本文中描述的其他挤出机(例如，双螺杆挤出机、多螺杆挤出机、行星式挤出机或任何其他适合的挤出系统)为例。在特定实施方式中，适合的次级挤出机206可以包括例如由康涅狄格州波卡特克市David-Standard有限公司制造的HPE-150水平挤出机。

在特定实施方式中，着色剂A 204可以包括颗粒状的色母料，次级挤出机206被配置为在将着色剂A 204添加到聚合物熔体之前至少部分地熔化该色母料。在各种其他实施方式中，着色剂A 204可以包含诸如以可以帮助将着色剂结合到聚合物的载体树脂为例的其他添加剂。在其他实施方式中，着色剂A204可以包括任何适合的液体着色剂，该液体着色剂可以使用任何适合的泵被泵送到聚合物熔体中(例如，代替使用次级挤出机206和颗粒状的色母料)。

在各种实施方式中，该工艺可以进一步包括监控来自初级挤出机202的吞吐量(例如，聚合物输出的量)，以确定适当量的下泄(例如，适当的下泄率)，使得适当量的着色剂A204被添加到初级挤出机202下游的聚合物熔体。在各种实施方式中，理想的下泄率可以包括约百分之二至约百分之八之间的下泄率。在其他实施方式中，下泄率可以包括任何其他适合的下泄率(例如，百分之一、百分之二、百分之三、百分之四、百分之五、百分之六、百分之七等)。在特定实施方式中，下泄率可以基于使用该工艺最终产生的膨化变形长丝的期望颜色而改变(例如，高达约百分之二十)。

在各种实施方式中，在初级挤出机202的下游添加着色剂204可以节省在颜色转换期间的浪费。例如，当在生产第一颜色的膨化变形长丝到生产第二颜色的膨化变形长丝之间切换时，有必要改变添加到聚合物熔体的着色剂204(例如，从会获得第一颜色的膨化变形长丝的第一着色剂到从会获得第二颜色的膨化变形长丝的第二着色剂)。如本领域技术人员可以理解的，在从将第一着色剂添加到聚合物熔体切换到将第二着色剂添加到聚合物熔体之后，残留的第一着色剂可在该工艺中的添加着色剂的点与纺纱机212之间保留在系统中。例如，残留的第一着色剂可以保留在次级挤出机206、一个或多个静态混合组件208或该工艺中使用的任何其他物理机构(诸如，图2中所示的任何机构)或连接系统的各种组件的任何管道或管中。

如本领域技术人员可以理解的，在利用第二着色剂运行该工艺适合的时间量之后，通过该工艺产生的膨化变形长丝最终将具有期望的第二颜色(例如，因为第一着色剂最终将从系统中被基本上冲洗掉)。在将第二着色剂(而不是第一着色剂)添加到该工艺中的转换点与工艺开始产生所期望颜色的膨化变形长丝的点之间，该工艺将产生一些具有不期望的颜色(例如，至少部分由于残留的第一着色剂而导致)的废膨化变形长丝。

在各种实施方式中，使用本文中所述的工艺产生的废膨化变形长丝可以显著少于使用其他工艺(例如，诸如在诸如MRS挤出机的初级挤出机中挤出之前将着色剂添加到PET的其他工艺)在颜色转换期间产生的废膨化变形长丝。例如，在各种实施方式中，本文中所述的工艺可以将废膨化变形长丝限制为当运行单包着色剂(例如，第二着色剂)时产生的膨化变形长丝的量，这可以例如导致少于约100磅的废料。在特定实施方式中，减少废料可以使得节省膨化变形长丝的生产中的成本。

步骤3：使用一个或多个静态混合组件将聚合物熔体与添加的着色剂混合

在特定实施方式中，在将着色剂A204添加到熔化的聚合物流之后，该工艺包括使用一个或多个静态混合组件208(例如，一个或多个静态混合元件)将着色剂A204混合并分散在整个聚合物流中。如本领域技术人员可以理解的，部分地由于聚合物流(例如，聚合物熔体)的粘度而导致当将染料或其他着色剂添加到聚合物流时，染料和流可能会不混合。在各种实施方式中，聚合物熔体的流动是基本上层流的(例如，层流的)，这可例如进一步导致缺乏混合。图5描绘了包含已经添加液体着色剂520的聚合物熔体510的管500的横截面图。如该图所示，液体着色剂520没有与聚合物熔体510混合。一般来说，未混合的聚合物熔体510和着色剂520可能不适合形成膨化变形长丝(例如，因为所得的长丝可能不具有一致的、均匀的颜色)。图6描绘了图5的管500，其中，液体着色剂520和聚合物熔体510已经被基本上完全(例如，均匀地)混合到着色的熔体流530中。在各种实施方式中，通过使用如图2所示的一个或多个静态混合组件208来实现这种基本上均匀的混合。一般来说，图5所示的这种均匀混合着色的熔体流530可以更适合于生产均匀着色的膨化变形长丝。

图7描绘了示例性静态混合元件700，其在各种实施方式中可以用于实现聚合物熔体和添加的着色剂(例如，图2的着色剂A204)的基本上均匀(例如，均匀)的混合。如从该图可以理解的，静态混合元件700可以包括壳体702(例如，基本上圆形或圆柱形的壳体)并且被插入到管或其他壳体中(例如，结合到管或其他壳体中)。在该图所示的实施方式中，静态混合元件700包括设置在壳体702内的多个混合棒704。在特定实施方式中，静态混合元件700通过引导两种或更多种粘性材料遵循设置在壳体702内的使流动连续地分隔和重新结合的混合棒704的几何结构来产生混合。在各种实施方式中，可以在短长度的静态混合元件上实现非常高的混合程度。在特定实施方式中，静态混合元件700不包括移动部件，并且由诸如以高强度热处理的不锈钢、适合的塑料或任何其他适合的材料为例的任何适合的材料制成。

在特定实施方式中，图2所示的静态混合组件208包括任何适合的静态混合元件，诸如，以由纽约市布鲁克林区Stamixco有限公司制造的Stamixco GXR 40/50或GXR 52/60为例。题为“用于静态混合器的混合元件和用于生产这种混合元件的工艺”且于2013年1月29日公开的第8,360,630 B2号美国专利中描述了用作静态混合组件或在静态混合组件内使用的适合的混合元件，将该美国专利全部合并于本文中。在其他实施方式中，一个或多个静态混合组件208可以包括具有适合的混合棒布置以将着色剂分散在整个聚合物熔体中的任何其他适合的静态混合元件。在特定实施方式中，一个或多个静态混合组件208包括多个单独的静态混合元件700(诸如图8所示)。图8描绘了彼此联接以形成静态混合组件208的八个静态混合元件700a-h。在其他实施方式中，静态混合组件208可以包括任何适合数量的单独的静态混合元件700(例如，多达36或40个单独的静态混合元件)。在特定实施方式中，单独的静态混合元件700可以相对于彼此定向在任何适合的方向上(例如，当如图8所示地彼此联接时，相对于彼此随机定向)。

在各种其他实施方式中，静态混合组件208可以包括适合数量的静态混合元件，静态混合元件包括一个或多个适合的螺旋混合元件。图9描绘了示例性的螺旋静态混合组件900，该螺旋静态混合组件包括基本上圆柱形(例如，圆柱形)的壳体902，在该壳体中布置有至少一个螺旋混合元件904。如该图所示，至少一个螺旋混合元件904限定前缘906，该前缘在圆柱形壳体的相对的内部部分之间(例如，沿着圆柱形壳体的直径)延伸。在各种实施方式中，前缘906是基本上平面的(例如，线性的)并且具有任何适合的厚度。如从该图可以理解的，前缘906可以将流入螺旋静态混合组件900中的聚合物熔体分成(例如，二等分)两个流(例如，在前缘906的第一侧上的第一流和在第二侧上的第二流)。在特定实施方式中，当材料通过螺旋混合元件904时，前缘可以将流动分成基本相等的流。

图10以剖视图描绘了图9的螺旋静态混合组件900，其示出设置在壳体902内的四个螺旋混合元件904。如从图10可以进一步理解的，每个单独的螺旋混合元件904(例如，螺旋混合元件904a)包括基本上矩形(例如，矩形)的板，该板限定前缘906a和扭转了约180度(例如，180度)的后缘908a。如该图所示，前缘906a和后缘908a基本上彼此平行(例如，平行)，并且螺旋混合元件904a以螺旋形图案在前缘906a和后缘908a之间延伸。尽管在该图所示的实施方式中，示出螺旋混合元件904a在前缘906a和后缘908a之间具有180度的扭转，但是应当理解，在各种其他实施方式中，每个单独的螺旋混合元件904可以包括任何其他适合的螺旋形状或其一部分。例如，在特定实施方式中，螺旋混合元件904可以包括基本上矩形的板，该板限定前缘906和扭转了在零至360度之间的任何其他适合的量(例如，45度、90度、270度等)的后缘908。在其他实施方式中，螺旋混合元件904相对于其直径可以具有任何适合的长度。

如从图10可以进一步理解的，在各种实施方式中，每个特定的螺旋混合元件904a-d与相邻的螺旋混合元件904成角度地设置在壳体902内。例如，螺旋混合元件904a设置为使得螺旋混合元件904a的后缘908a与螺旋混合元件904b的前缘906b形成一角度。在特定实施方式中，相邻的螺旋混合元件904的后缘908a和前缘906b可以彼此形成任何适合的角度。在特定实施方式中，相邻的螺旋混合元件904的后缘908a和前缘906b可以彼此形成在约零度至约九十度之间的角度。在特定实施方式中，相邻的螺旋混合元件904的后缘908a和前缘906b可以至少部分地彼此邻接并且是基本上共面的(例如，共面的)。在特定实施方式中，相邻的螺旋混合元件904的后缘908a和前缘906b彼此之间可以形成特定角度(例如，零度、九十度、四十五度或任何其他适合的角度)。上述工艺中使用的适合的螺旋静态混合组件可以包括例如北卡罗来纳州夏洛特市JLS International制造的任何适合的螺旋静态混合组件。

应当理解，出于本公开的目的，静态混合组件208可以被配置成任何期望的布置，以向聚合物流提供期望数量的一个或多个单独的混合元件。例如，静态混合组件208可以包括单个壳体内的单个混合元件，并且一个或多个混合棒704和/或一个或多个螺旋混合元件904设置在壳体内。可替代地，静态混合组件208可以包括串联地定位在单个壳体内的多个静态混合元件。根据另一可替代实施方式，静态混合组件208可以包括多个静态混合元件，每个静态混合元件具有串联地彼此相邻定位的它们各自相应的壳体。在该实施方式中，将多个静态混合元件统称为静态混合组件208。例如，在特定实施方式中，静态混合组件208包括多达三十六个单独的静态混合元件(例如，三十六个静态混合元件、三十四个静态混合元件等)。在其他实施方式中，静态混合组件208包括足以使熔化的聚合物与添加的着色剂基本上均匀(例如，均匀)混合(例如，将熔化的聚合物和添加的着色剂基本上均匀地混合成如图6所示的着色的熔体流530)的任何其他适合数量的静态混合元件。这可以包括例如多达40个静态混合元件或任何其他适合的数量。

在特定实施方式中，一个或多个静态混合组件208可以包括静态混合元件的任何适合的组合，诸如，以图7中所示的静态混合元件700与图9和图10中所示的螺旋静态混合组件900和/或螺旋混合元件904的任何适合的分解为例。例如，在特定实施方式中，静态混合组件208可以包括三十六个螺旋混合元件904。在其他实施方式中，静态混合组件208可以包括三十六个图7中的静态混合元件700。在各种实施方式中，静态混合组件208可以包括任何适合数量的图7所示的替代的静态混合元件700以及图9和图10所示的螺旋混合元件904。在各种其他实施方式中，静态混合组件208可以包括多达总共四十个(例如，三十六个)或更多个图7所示的单独的静态混合元件700以及图9和图10所示的螺旋混合元件904。在这样的实施方式中，图7的静态混合元件700和螺旋混合元件904可以以任何适合的顺序(例如，特定顺序、随机顺序、诸如重复图案的图案等)来布置。

在聚合物熔体中产生色调颜色

根据各种实施方式，可能期望产生用于生产颜色不均匀的地毯和其他产品的BCF。具体地，可能期望产生具有色调颜色效果的BCF。出于本公开的目的，具有色调颜色效果的BCF可以包括具有任何不均匀颜色的BCF，诸如，包括相同颜色的不同阴影的BCF(例如，具有一个阴影到另一阴影之间的渐变)。常规地，可以使用具有一个暗端和一个亮端的一个或多个纱线或长丝来产生色调颜色效果，将该一个或多个纱线或长丝捻在一起以产生色调纱线。然而，使用本文中描述的概念和技术，可以在无需利用常规加捻工艺的情况下使用单个纱线来产生色调颜色效果。

根据一个实施方式，与利用至少三十个单独的静态混合元件来产生上面描述的均匀混合且均匀着色的聚合物流相比，可以使用较少数量的静态混合元件(单独静态混合元件700或螺旋混合元件904)来产生聚合物流和所得的BCF产品的色调效果特性。例如，根据一个实施方式，可以使用较少数量的单独静态混合元件700或螺旋静态混合元件904(例如，任何小于三十的离散数)来构成图2的静态混合组件208。在各种实施方式中，通过使用相对少数量的单独静态混合元件，注入到穿过静态混合组件208的聚合物流的层流中的着色剂在被纺纱机212接收之前没有均匀地混合到聚合物流中。

虽然在各种实施方式中，为静态混合组件208提供较少的单独静态混合元件(即，静态混合元件700或螺旋静态混合元件904)可以在所得的聚合物流中产生色调颜色特性，但是本文中所述的各种实施方式可以产生色调颜色效果，同时允许利用同一BCF制造系统产生均匀着色的BCF和具有色调颜色效果的BCF，并且在各种实施方式中，在改变两种产品的制造运行之间建立的系统上花费的时间和精力最少。

转到图13，静态混合组件208被示出为具有多个单独的静态混合元件700、904，该静态混合元件联接在一起以构成一定长度的静态混合组件208，聚合物流穿过静态混合组件流动并混合。应当领会，为了清楚起见，静态混合组件208被示出为具有减少量的图13所示的单独静态混合元件700、904。如本文中所公开的，各种实施方式的静态混合组件208可以具有多于三十个(即，三十六个或四十个)单独的静态混合元件700、904。

根据各种实施方式，静态混合组件208具有沿着静态混合组件208的长度定位的一个或多个着色剂端口1302a-n(统称为着色剂端口1302)和/或液体喷嘴。一个或多个着色剂端口1302可以包括适合于促进将着色剂从一个或多个着色剂容器1304注入到静态混合组件208内的聚合物流中的任何类型的端口。根据一个实施方式，一个或多个着色剂端口1302包括用于接收一个或多个着色剂容器1304和/或联接到一个或多个着色剂容器1304的一个或多个机构的螺纹。在其他实施方式中，一个或多个着色剂端口1302和一个或多个着色剂容器1304经由快断连接器1306联接在一起，该快断连接器允许一个或多个着色剂容器1304到着色剂端口1302/从着色剂端口1302的容易且快速的连接。

当着色剂容器1304连接到相应的着色剂端口1302时，着色剂可以通过端口从容器注入并且注入到：(1)邻近静态混合组件208内的聚合物流的中央的位置；(2)靠近静态混合组件208的壳体702的内壁的位置；和/或(3)任何其他适合的位置。将着色剂注入到聚合物流的中央可以得到更加均匀或可预测的混合，而将着色剂注入到靠近静态混合组件的壳体702的壁的聚合物流中可以在所得的着色的聚合物流和相应的BCF产品中产出更加明显的色调颜色效果。

图13示出定位在沿着静态混合组件208的长度的三个不同位置的三对着色剂端口1302a-n以及四个单独的着色剂端口1302c-1302f。应当领会，在不脱离本公开的范围的情况下，可以在沿着静态混合组件208的长度的每个相应的距离处使用任何数量的着色剂端口1302a-n，并且可以在沿着静态混合组件208的长度的任何相应的距离处定位一个或多个着色剂端口1302a-n的组。在特定实施方式中，一个或多个着色剂端口定位在混合组件内的至少2对、3对、4对、5对、6对、7对或8对连续的各自相邻的混合元件中的每对之间。

例如，尽管在每个位置成对地示出一个或多个着色剂端口1302，但是各种实施方式可以在每个位置处仅利用单个着色剂端口1302，或者可替代地，可以在沿着静态混合组件208的长度的每个位置处使用多于两个的着色剂端口1302。根据可替代实施方式，一个或多个着色剂端口1302围绕静态混合组件208的周向的定位可以不同。例如，第一着色剂端口1302a可以定位在静态混合组件208的顶部侧上(即，当观察圆形横截面时在零度位置处)，而沿着静态混合组件208的长度位于下游的第二着色剂端口1302b可以定位在静态混合组件208的右侧上(即，当观察圆形横截面时在90度位置处)。如果着色剂在除中央以外的位置(即，靠近壳体702的壁)注入到聚合物流内，则围绕静态混合组件208的周向的各种径向定位可以在离开静态混合组件208的着色的聚合物流中产出不同的色调颜色效果。

图13所示的静态混合组件208具有定位在静态混合组件208的聚合物流所进入的上游端1308处的一个或多个着色剂端口1302a。如上所述，在上游端1308处提供着色剂可以得到离开静态混合组件208的下游端1310的均匀混合且相应均匀着色的聚合物流。然而，如果在上游端1308的下游位置处添加着色剂，则可能会出现着色剂与聚合物流的较少混合，从而获得色调颜色效果。如所讨论的，在定位在距静态混合组件208的下游端1310的5至20个单独的静态混合元件内的一个或多个着色剂端口1302n处添加着色剂，所得的着色的聚合物流最可能具有明显的色调颜色效果，其可以使用一个或多个纺纱机212被形成为色调纱线。

根据一个实施方式，多个着色剂容器1304(例如，被配置为在压力下选择性地输送液体着色剂-例如，经由适合的泵装置(诸如下面描述的任何适合的泵装置))可以在沿着静态混合组件208的长度的不同位置处与多个相应的着色剂端口1302同时使用，以产生具有多个颜色的色调颜色效果。例如，具有第一颜色的第一一个或多个着色剂容器1304可以联接到一个或多个着色剂端口1302b，而具有第二颜色的第二一个或多个着色剂容器1304可以联接到一个或多个着色剂端口1302n。由于聚合物流和第一颜色混合了比着色的聚合物流(包含与第一颜色的混合物)和第二颜色更长的时间，因此所得的着色的聚合物流可以包含比存在于同一着色的聚合物流中的与第二颜色相关的色调颜色效果更加稀薄的关于第一颜色的色调颜色效果。

替代地，根据另一实施方式，具有第一颜色的第一一个或多个着色剂容器1304可以联接到被示出在静态混合组件208的顶部侧上的一个或多个着色剂端口1302n，而具有第二颜色的第二一个或多个着色剂容器1304可以联接到被示出在静态混合组件208的底部侧上的一个或多个着色剂端口1302n。在该实施方式中，两种不同的着色剂在围绕静态混合组件208的周向的不同的径向位置处注入到聚合物流中。这样做可以使聚合物流、第一着色剂和第二着色剂在离开静态混合组件208的下游端1310之前在短长度上混合而具有独特的色调颜色效果。

图14描绘了用于生产具有色调颜色效果的BCF(例如，用于地毯和其他产品的生产)和使其着色的BCF制造工艺1400的高度概述。如图14中的1400所示，制造膨化变形长丝的方法可以分为五个步骤：

·使PET(例如，或其他聚合物薄片)通过挤出机，该挤出机熔化薄片并纯化所得的PET聚合物(步骤1402)；

·将挤出的聚合物熔体可选地分成多个熔体流(步骤1404)；

·使用静态混合组件混合多个熔体流中的每个(步骤1406)；

·在沿着混合器的长度的期望位置处将着色剂添加到静态混合组件中，以将着色剂与熔体流部分混合(步骤1408)；

·将具有色调颜色效果的熔体流中的每个馈送到相应的纺纱机中，该纺纱机将聚合物变成色调长丝，用于制造地毯或其他产品(步骤1410)；

从而结束制造膨化变形长丝的方法-如图14中的1420所示。

工艺1400如上所述地相对于上面图1的步骤1和2开始。具体地，在操作1402中，使PET或其他聚合物薄片通过挤出机，该挤出机熔化薄片并纯化所得的PET聚合物。然后，在操作1404中，可以将挤出的聚合物流可选地分成多个聚合物流。在操作1406中，可以使用一个或多个静态混合组件208来使聚合物流中的每个混合。在操作1408中，通过一个或多个着色剂端口1302将着色剂添加到一个或多个静态混合组件208。可以基于沿着一个或多个静态混合组件208的长度的一个或多个着色剂端口1302的位置来选择用于注入着色剂的一个或多个着色剂端口1302。一个或多个着色剂端口1302的位置决定了一个或多个着色剂与静态混合组件208内的聚合物流的混合量和期望的所得BCF产品的色调颜色效果。在操作1410中，将具有期望的色调颜色效果的聚合物流中的每个馈送到相应的纺纱机212中，以将聚合物转变为用于制造地毯或其他产品的色调长丝(如下面更详细地描述的)。

步骤4：使用纺纱机将着色的聚合物转变为长丝

返回参考图2，在已经使用一个或多个静态混合组件208充分混合(例如，均匀地混合)聚合物熔体和添加的着色剂之后，可以将所得的着色的熔体流直接馈送到BCF(或“纺纱”)机212，该BCF(或“纺纱”)机被配置为将熔化的聚合物转变为膨化变形长丝(见图2)。在特定实施方式中，纺纱机212通过喷丝头中的小孔挤出熔化的聚合物，以从聚合物生产地毯纱线长丝。在特定实施方式中，熔化的回收利用PET聚合物在离开喷丝头之后冷却。然后，地毯纱线被辊子拾取，并最终转变为用于生产地毯的长丝。在各种实施方式中，通过纺纱机212生产的地毯纱线可以具有在约3克力每单位旦尼尔(gf/den)至约9gf/den之间的韧度。在特定实施方式中，所得的地毯纱线具有至少约3gf/den的韧度。

在特定实施方式中，在上述工艺中使用的纺纱机212是由德国新明斯特市Oerlikon Neumag制造的Sytec One纺纱机。Sytec One机可以尤其适用于诸如尼龙或溶染纤维的难以加工的纤维，这种长丝在处理期间易于断裂。在各种实施方式中，Sytec One机使喷丝头下游的走线尽可能笔直，仅使用一条纺丝线，并且被设计为当出现断丝时快速重新穿线。

尽管上述实例描述了使用Sytec One纺纱机来从聚合物生产地毯纱线长丝，但应当理解，可以使用任何其他适合的纺纱机。这样的纺纱机可以包括例如由德国新明斯特市Oerlikon Neumag或任何其他公司制造的任何适合的单线或三线纺纱机。

在各种实施方式中，在使用纺纱机212将着色的熔体纺成长丝之前，该工艺可以利用一个或多个颜色传感器210来确定着色的熔体的颜色。在各种实施方式中，一个或多个颜色传感器210包括一个或多个光谱仪，该一个或多个光谱仪被配置为将通过聚合物熔体发出的光分离成频谱，以确定聚合物熔体的颜色。在其他实施方式中，一个或多个颜色传感器210包括被配置为确定所得的聚合物熔体的颜色的一个或多个相机或其他适合的成像装置。在特定实施方式中，响应于确定聚合物熔体的颜色是除期望的颜色以外的颜色(例如，聚合物熔体比期望的浅、比期望的深、为除期望的颜色以外的颜色等)，系统可以：(1)丢弃流中颜色不正确的部分；和/或(2)调节在上游添加到薄片和/或聚合物熔体的着色剂204的量，以调节所得的聚合物熔体的颜色。在特定实施方式中，调节着色剂204的量使用计算机控制的反馈控制环路中的一个或多个颜色传感器210以基本上自动化的方式(例如，自动地)来执行。

使用单个初级挤出机生产多个不同着色的纤维

除了上面针对图2描述的将单一的着色剂添加到来自初级挤出机202的单个聚合物流之外，本文中所述的工艺还可以用于从单个初级挤出机生产多个不同着色的长丝。图11描绘了根据特定实施方式的用于从单个初级挤出机(例如，单个MRS挤出机)生产多个不同着色的长丝的工艺。如从图11可以理解的，该工艺包括使用任何适合的技术将来自初级挤出机202的聚合物熔体分成多个单独的聚合物流203a-d(例如，四个单独的聚合物流)。在其他实施方式中，该工艺可以包括将来自初级挤出机202的聚合物熔体分成任何适合数量的单独的聚合物流(例如，两个单独的聚合物流、三个单独的聚合物流、四个单独的聚合物流、五个单独的聚合物流、六个单独的聚合物流、七个单独的聚合物流、八个单独的聚合物流等)。

如该图所示，着色剂(例如，着色剂A-D 204a-d，其中，着色剂A表示为204a，着色剂B表示为204b，着色剂C表示为204c并且着色剂D表示为204d)添加到每个单独的聚合物流(例如，使用如上所述的相应的挤出机206a-d)。例如，使用挤出机206c将着色剂C 204添加到单独的聚合物流203c中。

当已经将相应的着色剂A-D 204a-d添加到相应的单独的聚合物流203a-d时，使用相应的一个或多个静态混合组件208a-d将具有添加的着色剂A-D 204a-d的每个单独的聚合物流203a-d基本上均匀地混合。例如，当已经将着色剂D 204d添加到单独的聚合物流203d时，所得的着色剂/聚合物混合物通过一个或多个静态混合组件208d，以使着色剂D204d和单独的聚合物流203d混合(例如，混合为基本均匀)。在通过一个或多个静态混合组件208a-d进行混合之后，使用相应的纺纱机212a-d将所得的相应的着色熔体流纺成长丝。

在各种实施方式中，监控挤出机的输出以确定每个单独的聚合物流203a-d的吞吐量可能是重要的。在这样的实施方式中，监控吞吐量可以确保每个单独的聚合物流203a-d具有适当的颜色下泄率，以添加适当量的着色剂A-D 204a-d，从而获得期望颜色的膨化变形长丝。

如从图11可以理解的，在添加着色剂之前将来自初级挤出机202的挤出聚合物分为多个聚合物流203a-d可以实现使用单个初级挤出机202生产多个着色的长丝。此外，通过在初级挤出机202的下游使用多个不同的着色剂和挤出机，当改变所使用的着色剂时，该工艺可以有助于减少废料。例如，当使用其中在挤出机上游添加颜色的单个挤出机时，存在与颜色包的转换相关联的废料，这是因为挤出机必须在转换期间运行足够长的时间，以确保所有先前的颜色已经从挤出机清除(例如，使得所有先前的颜色不会保留并与新的颜色混合)。在一些实施方式中，由于颜色的切换而导致的浪费的长丝可以包括多达几千磅的长丝(例如，多达4000磅)。使用较小的次级挤出机206a-d将着色剂引入到初级挤出机202下游的各个单独的聚合物流203a-d可以减少(例如，基本上减少)与着色剂的转换相关联的废料量(例如，减少到每次转换约100磅以下)。

替代实施方式

用于生产各种着色的膨化变形长丝的工艺的各种实施方式可以包括从上述特征改变的特征或者除了上述特征外的特征。下面描述示例性的替代实施方式。

使用泵将液体着色剂添加到熔体流

图12描绘了一种替代工艺流程，该替代工艺流程在许多方面与图11所示的工艺流程相似。然而，在图12所示的实施方式中，使用泵214a-d而不是挤出机将液体着色剂214a-d添加到单独的聚合物流203a-d。在各种实施方式中，由于不必使用任何额外的次级挤出机(例如，次级挤出机可能具有比泵大的初始成本支出、比泵大的运行成本等)，因此使用液体着色剂可以具有节省额外成本的益处。在其中使用泵214a-d将液体着色剂214a-d注入到单独的聚合物流203a-d中的特定实施方式中，该工艺可以进一步包括更换用于当将特定的液体着色剂(例如，液体着色剂204a)更换为不同的液体着色剂(例如，不同颜色的液体着色剂)时将泵214a-d连接到单独的聚合物流203a-d的软管。通过当更换着色剂时更换软管，可以进一步减少废料，这是因为更换的软管被预先清除了任何残留的先前颜色的着色剂。

结论

得益于前述描述和相关附图中呈现的教导，本发明所属领域的技术人员将想到本发明的许多变型和其他实施方式。此外，尽管上面针对由PET生产地毯长丝讨论了各种实施方式，但是相似的技术可以用于由其他聚合物生产地毯长丝。相似地，尽管上面针对由PET生产地毯长丝讨论了各种实施方式，但是相似的技术可以用于由PET或其他聚合物生产其他产品。

此外，应当理解，各种实施方式可以省略上述任何步骤或添加额外的步骤。此外，本文中所述的任何数值范围意在取到所描述的范围内的每个整数和小数数值(例如，所描述的范围内的每个有理数数值)。例如，应当理解，描述下泄率在约百分之二至约百分之八之间的范围意在取到并公开在百分之二至百分之八之间的每个有理数数值百分比(例如，2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、2.1％、2.01％、2.001％...7.999％等)。此外，诸如“约”、“基本上”等术语在用于对结构描述或数值变型时意在取到所述的形状、值等并且将由于例如制造公差而导致的细微变化考虑在内。例如，术语“基本上矩形”意在描述作为精确矩形(例如，具有以九十度角相交的四条边)的形状以及不是完全精确矩形的形状(例如，具有以在九十度的可接受公差(诸如，90°+/-4°)内的角度相交的四条边的形状)。

鉴于以上所述，应当理解，本发明不限于所公开的特定实施方式，并且变型和其他实施方式意在被包括在所附权利要求的范围内。尽管本文中采用了特定术语，但是它们仅用于一般性的和描述性的意义上，而不是出于限制的目的。

Claims (22)

1.一种从具有色调颜色的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制造膨化变形地毯长丝的方法，所述方法包括：

提供挤出机；

使用所述挤出机至少部分地将所述PET熔化为聚合物熔体并至少部分地纯化所述聚合物熔体，以产生聚合物流；

提供静态混合组件，所述静态混合组件包括一个或多个单独的静态混合元件，所述一个或多个单独的静态混合元件对齐，以形成供所述聚合物流通过的中央通道，使得所述聚合物流进入所述静态混合组件的上游端并离开所述静态混合组件的下游端，并且所述聚合物流通过所述一个或多个单独的静态混合元件在所述静态混合组件的所述上游端与所述下游端之间混合；

提供沿着所述静态混合组件的长度从所述上游端到所述下游端定位的多个着色剂端口，使得所述多个着色剂端口中的每个被配置为在沿着所述静态混合组件的所述长度的不同位置处向所述聚合物流提供着色剂；

使用所述静态混合组件从所述着色剂端口的位置到所述静态混合组件的所述下游端将所述聚合物流与在所述着色剂端口处提供的所述着色剂混合；以及

在使用所述静态混合组件将所述聚合物流与所述着色剂混合之后，将所述聚合物流形成为具有色调颜色效果的膨化变形地毯长丝。

2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：

将所述着色剂注入到靠近所述静态混合组件的所述下游端的着色剂端口中；以及

在纺纱机处从所述静态混合组件的所述下游端接收所述聚合物流，所述聚合物流由于在所述静态混合组件内所述着色剂与所述聚合物流的不均匀混合而具有色调颜色效果。

3.根据权利要求1至2中的任一项所述的方法，其中，所述着色剂端口定位为在距所述静态混合组件的所述下游端的二至四个静态混合元件处将着色剂注入到所述静态混合组件中。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中，所述着色剂端口包括第一着色剂端口，并且其中，由于注入到所述第一着色剂端口的所述着色剂而使得在所述纺纱机处接收的所述聚合物流的所述色调颜色效果包括第一色调颜色效果，所述方法还包括：

停止将所述着色剂注入到所述第一着色剂端口中；以及

将所述着色剂注入到位于沿着所述静态混合组件的所述长度在所述第一着色剂端口的上游的位置处的第二着色剂端口中，以产生具有第二色调颜色效果的聚合物流，由于与从所述第一着色剂端口到所述静态混合组件的所述下游端的混合长度相比，从所述第二着色剂端口到所述静态混合组件的所述下游端的混合长度增大，使得所述第二色调颜色效果不如第一色调颜色效果明显。

5.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中，所述着色剂端口包括第一着色剂端口，所述方法还包括：

停止将所述着色剂注入到所述第一着色剂端口中；以及

将所述着色剂注入到位于沿着所述静态混合组件的所述长度靠近所述静态混合组件的所述上游端的位置处的第二着色剂端口中，以将所述聚合物流与所述着色剂基本上充分地混合，以将所述色调颜色效果的所述聚合物流改变为具有基本上均匀颜色的聚合物流。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，所述方法还包括：

提供联接到所述多个着色剂端口的多个着色剂容器；以及

在沿着所述静态混合组件的所述长度的多个位置处将多个着色剂注入到所述聚合物流中。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述多个着色剂端口各自包括快断联接机构，所述快断联接机构被配置为允许在所述聚合物流穿过所述静态混合组件的同时进行着色剂容器的安装和拆卸。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的方法，所述方法还包括：

在所述挤出机的下游将所述聚合物流分成多个单独的聚合物流；

其中，所述静态混合组件包括用于所述多个单独的聚合物流中的每个的静态混合组件，使得所述多个单独的聚合物流中的每个形成为具有色调颜色效果的膨化变形地毯长丝。

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的方法，其中，所述挤出机是多螺杆挤出机。

10.根据权利要求1至9中的任一项所述的方法，其中，所述静态混合组件包括包围所述一个或多个单独的静态混合元件的基本上圆柱形的壳体。

11.根据权利要求1至10中的任一项所述的方法，其中，所述一个或多个单独的静态混合元件包括至少三十个单独的静态混合元件。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述一个或多个单独的静态混合元件包括三十六至四十个单独的静态混合元件。

13.根据权利要求1至12中的任一项所述的方法，其中，所述一个或多个单独的静态混合元件包括连续串联布置的至少五个单独的静态混合元件，并且其中，所述多个着色剂端口包括与所述至少五个单独的静态混合元件中的每个对应的至少一个着色剂端口。

14.根据权利要求1至13中的任一项所述的方法，其中，所述一个或多个单独的静态混合元件包括至少十个单独的静态混合元件，并且其中，所述多个着色剂端口包括与所述至少十个单独的静态混合元件中的每个对应的至少一个着色剂端口。

15.根据权利要求1至14中的任一项所述的方法，其中，所述一个或多个单独的静态混合元件包括串联布置的至少两个单独的静态混合元件，其中，所述至少两个单独的静态混合元件中的每个包括：

壳体；以及

一个或多个混合棒或者一个或多个螺旋混合元件。

16.一种用于从具有色调颜色的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制造膨化变形地毯长丝的系统，所述系统包括：

挤出机，被配置为将所述PET至少部分地熔化成聚合物熔体并至少部分地纯化所述聚合物熔体，以产生聚合物流；

静态混合组件，定位在所述挤出机的下游并流体地联接到所述挤出机，以接收所述聚合物流并产生着色的聚合物流，所述静态混合组件中的每个包括：

壳体，

一个或多个单独的静态混合元件，设置在所述壳体内，使得所述聚合物流进入所述静态混合组件的上游端并离开所述静态混合组件的下游端，以及

多个着色剂端口，沿着所述静态混合组件的长度从所述上游端到所述下游端，使得所述多个着色剂端口中的每个被配置为在沿着所述静态混合组件的所述长度的不同位置处向所述聚合物流提供着色剂；以及

一个或多个纺纱机，定位在所述静态混合组件的下游并流体地联接到所述静态混合组件，以接收所述着色的聚合物流，所述一个或多个纺纱机被配置为将所述着色的聚合物流形成为具有色调颜色效果的膨化变形地毯长丝。

17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述多个着色剂端口包括：

第一着色剂端口，定位为靠近所述静态混合组件的所述上游端，使得通过所述第一着色剂端口注入的着色剂在所述静态混合组件的所述长度上均匀地混合，以产生均匀着色特性的所述着色的聚合物流；以及

第二着色剂端口，定位在所述第一着色剂端口的下游，使得通过所述第二着色剂端口注入的着色剂与所述聚合物流在比所述静态混合组件的所述长度短的距离上混合，以产生色调效果特性的所述着色的聚合物流。

18.根据权利要求16至17中的任一项所述的系统，所述系统还包括联接到所述一个或多个着色剂端口的一个或多个着色剂容器。

19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述一个或多个着色剂容器经由快断联接机构联接到所述一个或多个着色剂端口，所述快断联接机构被配置为允许在所述聚合物流穿过所述静态混合组件的同时进行着色剂容器的安装和拆卸。

20.根据权利要求16至19中的任一项所述的系统，其中，所述静态混合组件包括多个静态混合组件，每个静态混合组件接收从所述挤出机的下游的所述聚合物流中分离出的多个单独的聚合物流中的一个单独的聚合物流。

21.根据权利要求16至20中的任一项所述的系统，其中，一个或多个着色剂端口定位为在距所述静态混合组件的所述下游端的二至四个静态混合元件处将着色剂注入到所述静态混合组件中。

22.根据权利要求16至21中的任一项所述的系统，其中，一个或多个着色剂端口定位为在围绕所述静态混合组件的周向的不同位置处将着色剂注入到所述静态混合组件中。

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