[发明专利]受控的制粒加工设备和方法

说明书

技术领域

本发明大致涉及一种能够在制粒加工中仔细地调节材料的温度、剪切和流变成分的设备和方法。待制粒的材料在容器或挤压机等混合装置中制备或配方形成，随后通过热交换器和挤压机以便实现适当的温度，该适当的温度为无有害相分离或模具凝结的制粒温度，并且提供均匀的颗粒形状和可接受的地颗粒湿度。作为实例，本发明的设备和方法应用于窄熔化范围化合物、高熔点流体配方物、低熔化温度材料、聚合混合物、配方物、分散物或腊溶液、沥青、不包括热熔性胶粘剂的胶粘剂、包括聚丙烯和共聚物的高熔点流动聚烯烃、和树脂基配方物。 

背景技术

从1978年10月31日授权的早期的美国专利No.4,123,207开始，材料和特定聚合材料的制粒已经被公知多年，并且结合到本发明的权利人的操作中。通过热交换器和挤压机加工聚合材料具有相似的早期历史，并且在那个时期就已经与制粒机结合使用。根据1969年7月29日授权的早期的美国专利No.3,458,045，本发明的权利人容易地实现通过离心干燥器加工颗粒以获得适当低湿度颗粒。随后，本发明的权利人的下述美国专利对这些生产线进行变化和改进，这些专利为：No.4,251,198(1981年2月17日)；No.4,447,325(1984年5月8日)；No.4,500,271(1985年2月19日)；No.4,565,015(1986年2月21日)；No.4,728,276(1988年3月1日)；No.5,059,103(1991年10月22日)；No.5,265,347(1993年11月30日)；No.5,638,606(1997年6月17日)；No.6,237,244(2001年5月29日)；No.6,739,457(2004年5月25日)；No.6,793,473(2004年9月21日)；和No.6,807,748(2004年10月26日)。通过引用，上述专利的全部或部分内容结合到本文中。 

下述其它专利和公开的专利申请与本发明相关： 

美国专利

5,298,263                6,852,345 

5,482,722                6,872,784 

5,936,015                6,858,237 

5,987,852                6,890,982 

6,057,390                6,906,148 

6,120,899                6,914,102 

6,150,439                6,926,916 

6,358,621                6,930,148 

6,713,540                6,946,528 

美国公开的专利申请

2005/101702              2005/191325 

已经证明对于宽熔化范围的聚合材料的制粒是非常成功的，该材料至少在最外层或形成颗粒的层处快速冷却固化，以允许它们输送到干燥器或进一步加工。很多材料具有难以进行这些加工的性质。这些性质的实例为：很窄的熔化范围；低温熔化范围；低粘度熔化或半固态材料；慢热导，因而使用于加工的快速冷却变慢；冷却时容易发生相分离；表面粘结；混合期间差的混合性；和从混合/搅拌阶段到挤压/制粒阶段剧烈的温度变化。典型地，因而，具有前述特性的材料不容易制粒，例如，这些材料包括：腊、沥青、粘结剂、树脂基配方物、高熔点流体聚烯烃、和非聚合有机和/或无机化合物。因此，需要一种能够成功地使这些具有挑战性的材料制粒的技术，特别是当使用水下制粒机来制造颗粒时。 

发明内容

根据本发明，待制粒的材料输送到容器中或挤压机中以便熔化、剪切和/或混合。容器可以在标准大气压下、加压下或真空下，并且可以未清洗或用空气或氮、氩等惰性气体清洗。压力、真空和清洗可依序进行或以任何组合方式和顺序进行。所需能量将材料配方转换成熔化的或半固态混合物或液态，当在批量加工或连续流动加工中释放时，该混合物能够在重 力或压力的作用下适当地流动。施加的能量可以是热量和/或配方所需的低、中或高剪切的机械能，该施加的能量显著地影响熔化物、半固态或液态材料的温度。