TWI400279B - 用以控制粒化程序之裝置及方法 - Google Patents

Description

用以控制粒化程序之裝置及方法 發明領域

本發明一般關於一種在粒化製程中可精細調節材料之熱、剪切、流變成分之裝置及方法。在諸如容器或擠壓機之混合裝置內製備或配製被粒化材料，隨後透過熱交換器和擠壓機對其進行處理以獲得粒化的合適溫度，而不會有有害相分離或模凍結，且該粒化提供均勻顆粒幾何尺寸和可接受低的顆粒濕度。本發明之裝置和方法可應用於較窄範圍的熔化化合物、高熔體流動配方、低熔化溫度材料，且聚合混合物、配方、分散液、或蠟溶液、瀝青、包含熱熔化粘合劑之粘合劑、包括聚丙烯和共聚物之高熔化流動聚烯烴、及膠基配方均是例示性的。

發明背景

粒化材料－－尤其是聚合材料－－在該領域已眾所周知很多年，且從早在美國專利案第4,123,207號之核發的1978年10月31日開始，就成為本發明受讓人的操作，所不可或缺的部分。透過熱交換器和擠壓機加工聚合材料，在文獻中具有相似早的歷史，並用於那個整個時期中與粒化相關聯的各種配置裏。透過離心式亁燥器加工顆粒以獲取合適低濕度的顆粒，在文獻中容易建立，並一直對早在1969年7月29日核發的美國專利案第3,458,045號之本受讓人有幫助。對這些製程之修改和改良透過本發明受讓人所擁有之後續核發的美國專利案第4,251,198號(2月17日,1981年)、第4,447,325號(5月8日,1984年)、第4,500,271號(2月19日,1985年)、第4,565,015號(1月21日,1986年)、第4,728,276號(3月1日,1988年)、第5,059,103號(10月22日,1991年)、第5,265,347號(11月30日,1993年)、第5,638,606號(6月17日,1997年)、第6,237,244號(5月29日,2001年)、第6,739,457號(5月25日,2004年)、第6,793,473號(9月21日,2004年)、及第6,807,748號(10月26日,2004年)進行揭示，且其等以參照方式整體或部分例示性地結合近本文。

下列附加專利案和公開的專利申請案與本發明相關聯：

粒化聚合材料已證明，對大範圍材料類型均特別成功，其中快速冷卻至少固化所形成顆粒的最外層或最外多層，並容許將它們傳送至亁燥器或進一步加工。品質受損的很多材料本體上不易適應這些製程。這些品質的示例是非常窄的熔化範圍、低的溫度熔化範圍、熔融或半固態材料的低黏性、較慢的導熱能力及因此較慢的足夠快速冷卻以供加工的能力、在冷卻時經歷相分離之傾向、表面黏著性、攪拌製程中的不良的可混合性、及從混合/攪拌階段至擠壓/粒化階段之極度溫度變化。典型顯示前述性能並因此迄今不適應粒化技術之材料包括，舉例而言，蠟、瀝青、粘合劑、膠基配方、高熔化流動聚烯烴、和非聚合有機物及/或無機化合物。因此，在該領域中需要可成功粒化這些具有挑戰性的材料和應用－－尤其是如果利用水下造粒機形成顆粒－－之裝置和方法。

發明概要

依據本發明，將欲被粒化的材料裝進容器或擠壓機內以進行熔化、剪切、及/或混合。該容器可處在大氣壓下、被加壓、或處於真空中，且可用空氣或諸如氮氣、氬氣等惰性氣體進行淨化或不淨化。壓力、真空和淨化可順序施加，或以任何組合和順序連續施加。所必需的能將配方轉換成熔融或半固體混合物或液體，其等當在批量加工中或連續流動加工中被釋放時，由於重力或處在壓力下而合適流動。所施加的能可為，以低、中或高剪切形式呈現的熱的及/或機械的能。此等剪切形式係依，直接並顯著影響熔融、半固體或液體材料的溫度的配方規格的需求而定。

在容器內所混合或攪拌的材料，一旦被釋放，如需要，可選擇性地流進並通過增壓泵及/或被充分擠壓以流動通過粗過濾器裝置。來自容器的材料，如需要可加壓過及/或過濾過，或另外來自擠壓機，然後流動通過分流器閥，該分流器閥容許材料流往熱交換器或熔體冷卻器或另外重新循環回該容器或擠壓機，或可被淨化或流出該系統。熔體泵在熔體流上引發壓力，且流注進熔體冷卻器以顯著降低溫度。可實現附加混合，其中擋板位於熔體冷卻器內。由熱交換器所進行的冷卻可足夠，以容許該熔體內的一些結晶或相分離。可選擇地，該分流器閥可放置於熔體冷卻器後，而不是如前所述，並具有本文所述的相似能力。

依據本發明，欲被粒化材料在流出熔體冷卻器或熱交換器之後，被饋至冷卻擠壓機。該冷卻擠壓機提供更有效混合，並同時對熔融、半固體混合物或液體材料提供附加和受控冷卻。熔體冷卻器和冷卻擠壓機之組合令人驚訝地容許對該熔融材料進行預冷卻，這就比藉單獨操作擠壓機可獲得的，更有效地減少了該材料內所含的包括熱能在內的總能。

該冷卻擠壓機可選擇地容許淨化、液化作用、或添加其他化學品或材料，該化學品或材料可包括雜質、副產品、降級產品、揮發物、或作為該配方和加工的結果或該結果所要求的其他熱敏性成分。冷卻溫度的控制、在熔體冷卻期間的完全混合和冷卻擠壓機順序，是必要的以確保所加工的材料或混合物均勻同質，並將溫度降至或接近粒化發生的溫度。此溫度降低作用為減少或消除在擠壓/粒化過程中將會導致的相分離或模凍結之可能性。

離開冷卻擠壓機之熔融、半固體混合物或液體材料，繼續通過該加工，或透過分流器閥流出該系統。該流體連續向該粒化單元行進，並通過熔體泵以充分加壓該流體，從而可選擇性地通過第二熔體冷卻器或直接進入粒化單元。另外，在該第二熔體冷卻器之後可能需要熔體泵，以確保該擠壓粒化所需的粒化。

該加壓熔體繼續通過熱調節式模，往水下造粒機或此領域具有通常知識者所熟知的其他等效粒化單元的水箱而去。該均勻分散的流體材料通過該模，並藉該造粒單元內的旋轉刀片被切割。受熱控的水從切割器刀片移去顆粒，並運送它們通過用於移除粗大聚集或凝聚的顆粒之捕塊器，通過脫水裝置，並進入離心式亁燥器或流體化床以從顆粒移除賦形劑表面水分。

該等顆粒可通過顆粒卸載斜槽以供收集，或可繼續附加加工，包括顆粒塗覆、結晶化、或依需要進一步冷卻以獲得所需產品。如此領域具有通常知識者所易理解之，塗覆、增強的結晶化、冷卻操作、或合適用於粒化材料之其他加工，也可在粒化之後並在將顆粒引入亁燥製程之前執行。

雖則將所添加的用於預粒化依據本發明欲被粒化的聚合物或其他材料之加工之附加擠壓機稱作“冷卻擠壓機”，但此領域具有通常知識者將易理解，任何已知或可獲得擠壓機均可用作該冷卻擠壓機。因此，該冷卻擠壓機可為單、雙、或多螺杆設計，或為環形擠壓機，舉例而言。該冷卻擠壓機較佳為單螺杆，且更佳為雙螺杆。

圖式簡單說明

第1圖是揭示第一傳統混合容器、造粒機、及離心式乾燥器之示意性圖式。

第2圖是揭示第二傳統擠壓機、造粒機和離心機之示意性圖式。

第3圖是揭示在習知技藝裏習知的順序配置的混合容器、熔體冷卻器、造粒機和離心式乾燥器之示意性圖式。

第4圖是揭示順序配置了混合容器、過濾、熔體冷卻、擠出的分散系和冷卻、造粒機和離心式乾燥器之本發明之第一實施例的示意圖。

第5圖是揭示順序配置了擠壓混合、過濾、熔體冷卻、擠出的分散系和冷卻、造粒機和離心式乾燥器之本發明之第二實施例的示意圖。

第6圖是揭示順序配置了可選擇性混合容器或混合擠壓機、過濾、熔體冷卻器、用於分散和冷卻的擠壓機、可選擇性的附加熔體冷卻、造粒機和離心式乾燥器之本發明之第三實施例的示意圖。

較佳實施例之詳細說明

雖然詳細解釋了本發明之較佳實施例，但可以理解，其他實施例也是可行。因此，本發明無意將其範圍局限於構造細節、及下列描述所闡明或圖式所揭示之元件配置。本發明涵蓋其他實施例並能夠使其他實施例以各種方式實踐或實施。並且，在描述較佳實施例時，為清楚起見將採用特定術語。可以理解，各特定用語包括以相似方式操作以實現相似目的之所有技術等效手段。只要可能，圖式中相似元件由相同參考編號標識。

具體參看圖式，第1圖揭示包括混合容器、造粒機及離心式亁燥器之基本習知技藝系統。將欲被粒化的材料或成分材料饋入熱式調節混合器或攪拌器，一般由參考編號10標識，作為固態或液態材料手動式饋入，或由饋入螺杆12、或者透過或附接容器孔14之相似裝置饋入。容器腔16可處在大氣壓下、或者用空氣或惰性氣體淨化，較佳為氮氣或氬氣。液體可藉具部分真空的虹吸法吸入腔室16內。這可對反應性或濕度敏感的成分有用。可用混合和加熱到所需溫度來將成分添加進部分。藉由馬達20轉動轉子18來實現混合。附接到轉子的是混合刀片22，其例示性地可為螺旋槳或船風格、鏵風格、△或δ風格的單、雙或多型組態，及螺旋狀或螺旋分散型刀片。可選擇地，該混合器可為帶型攪拌器、夾心型攪拌器、水準混合器、垂直混合器、行星型混合器、或此領域中所熟知的等效裝置。

藉使刀片風格和混合器設計不同而獲得各種水準的混合和剪切。較高剪切刀片對於諸如橡膠或可交聯橡膠及熱敏性聚合物等成分較佳。藉剪切將能機械式地、以及藉任何傳統物理加熱製程熱式地將能引入聚合物和所生成的混合物。螺旋槳風格刀片對較少需要或不需要剪切來獲得均勻攪拌之物理混合更佳。加熱容器(及其所含物)可藉蒸氣、或藉循環例如油和水等熱液體，來電氣式實現。混合或攪拌繼續，直到該批量達到合適溫度、或達到由一致性所決定的或該製程具體已知的其他標準為止。

在達到合適灌注溫度時，閥24打開，且熔融的半固態混合物或液體材料或材料(其後有時合稱為“熔體”)通進管26並被吸進增壓泵30內。增壓泵30可為離心式或正向位移往復式或旋轉式泵，且較佳為旋轉泵，可以是蠕動式、葉片式、螺杆式、瓣輪式、單螺杆泵，或者為齒輪泵，而又以齒輪泵為較佳。該齒輪泵可為高精密度、或甚至更佳為開端間隙式，且產生中間壓力，典型達到500 psi且較佳低於150 psi。該泵壓足夠迫使熔體通過粗過濾器35(較佳為燭形過濾器、籃式過濾器、或換網器)，且更佳為20網孔或更粗糙的籃式過濾器。在熔體流動通過管32到熔體泵40並通過熔體泵40時，粗過濾器35從熔體移除較大顆粒、團塊或粒狀材料，熔體泵40對該熔體產生壓力，較佳至少為200 psi，更佳為從500 psi到2000 psi。熔體泵40可為離心式或正向位移往復式或旋轉式泵，且較佳為旋轉泵，可以是蠕動式、葉片式、螺杆式、瓣輪式、單螺杆泵，或者為齒輪泵，且更佳是齒輪泵。密封必須和要加工的材料化學和機械地相容，其等細節為此領域具有通常知識者眾知。

該加壓熔體通過第二過濾器45，其較佳為籃式過濾器或換網器、更佳為200網孔或更粗糙的換網器、甚至更佳為兩個或更多個不同網孔的篩網之多網式換網器、最佳為一系列的過濾器，例如20網孔、40網孔和80網孔之一系列過濾器。換網器可為手動式、板式、滑板式、單螺栓或雙螺栓式，可連續或不連續。該熔體流進並通過其內可將熔體和廢物分離開之分流器閥60，至回流到容器16之循環流，或者可繼續流至擠壓模65。熔體泵40所產生的壓力必須足夠迫使該熔體通過換網器45、分離器閥60並通過模板65，而不容許熔體冷卻和潛在地凍結模板65內的模孔。該擠壓模包含此領域具有通常知識者所熟知的、對流體速度、產量和熔體材料合適的數量和幾何尺寸之多種孔。

熔體粒化由水下式、熱面式(hot face)、帶式、水環式或相似的造粒機來實現，較佳由Gala工業有限公司(Eagle Rock,VA)、本發明的受讓人(下文“Gala”)所售賣的結構及其相似設計之水下造粒機70實現。當熔體擠壓通過模板孔時，造粒機馬達轉動一系列刀片，其等將熔體帶切割成小顆粒。所製成的該等顆粒由泵72提供的快速熱控水流，通過管道74和流出管78運送出水箱。另一可採的方式是，一系列閥和管形成旁流回路76，該旁流回路76在熔融材料沒有被粒化時，可使水被引開過水箱。該水溫度、切割器刀片的旋轉速率、及通過該模之熔體流速，對合適顆粒幾何尺寸之生產做出貢獻。位於殼體內部和外部之顆粒溫度也影響顆粒形成以及顆粒亁燥。水通過管78之流速應該充分快以將顆粒運送至亁燥器，且一般用參考編號80標識的該亁燥器控制顆粒的熱損失。亁燥器80較佳為Gala製造的離心式顆粒亁燥器。

在控制熱損失情況下亁燥顆粒，藉將顆粒和水漿通過包含圓形線柵格或粗眼篩82之捕塊器75，以移除過度尺寸的顆粒大塊或團塊。該漿體可選擇地通過脫水裝置84、或包含擋板86和角形饋入篩網88之一系列脫水裝置，其等收集式減少水含量，較佳90%，更佳為98%以上。所除去的水透過精細移除篩網92進入水箱或貯水池90，並且可用於循環或任意處理。該等顆粒立即轉移至位於離心式亁燥器80基體的入口，顆粒在該入口由具有升降器94之轉動轉子向上旋轉式上舉，並抵著輸送篩網96向外推進，輸送篩網96較佳為離心式圍繞轉子/升降器總成94並容納在外罩98內之穿孔板或穿通式篩網。當顆粒撞擊該篩網時，過度的表面適度透過該篩網被轉移掉，且當該等顆粒在被進一步向上上舉至該亁燥器、朝向位於亁燥器80頂部之亁燥裝粒斜槽100時，多次彈回。馬達102轉動轉子/升降器總成94，且由如前所述的Gala所售賣的離心式亁燥器之鼓風機104提供逆向氣流。該等亁燥的顆粒通過斜槽100以用於存儲、或可進一步塗覆處理、附加結晶、或進一步冷卻，如此領域中具有通常知識者所易理解之。該等造粒機和離心式乾燥器之設計和操作詳述於Gala所擁有的前述專利案中。

現在轉看第2圖，揭示另一可行習知技藝實施例。替換第1圖的混合容器10及相關元件，具有一個或多個饋入單元212之擠壓機200用於混合並加熱欲被粒化之熔體材料。擠壓機200可選擇性地為單、雙、或多螺杆設計之環形擠壓機，例如較佳為單螺杆，且更佳為雙螺杆。該螺杆之部段必須饋入、混合和輸送熔體材料，同時提供充分的熱能和機械能，以熔化、混合和均勻分散欲被粒化的熔體材料或多種材料。雙螺杆或多螺杆能夠由空氣、較佳由例如氮氣之惰性氣體淨化，或者可在一個或多個埠抽空以移除氣體、揮發物或雜質。可依所需沿該螺杆杆體添加多個饋入和注射埠，以容許漿配料、固體或液體添加進正處理的熔體。該螺杆之組態必須滿足，以獲得饋入、混合、熔融、攪拌、及產量的合適水準，並且此領域具有通常知識者易理解之。

一旦熔體材料合適混合進擠壓機200內，該熔體可選擇性地通過可分別與第1圖所述的熔體泵40和換網器45相比較之熔體泵240及/或換網器245。擠壓機200所產生的壓力、或由擠壓機200和熔體泵240所產生的壓力，必須充分以將熔體擠壓通過仿效第1圖所述設備之該模具和粒化系統。第1圖和第2圖所揭示之設計，需要第1圖擠壓模35的上游組件，並且相似地在第2圖也需要，以提供充分能，以混合、熔化和擠壓熔體。在剪切高的地方，这在膠基和黏著性配方裏通常如此，這些相同元素不僅必須輸入巨大能以實現該剪切，而且在擠壓通過該模之前，必須先冷卻或另外散逸該能和熱，以避免過低黏性或過熱顆粒，過低黏性或過熱顆粒造成擠壓材料因切割機包裹該模周圍、加長顆粒、及不良尺寸的顆粒形成及/或顆粒聚集和凝聚。擠壓機遠離材料入口一端、因此較接近擠壓機出口之區域，可調整以藉減少該等區域或部段實際溫度來提供一些上述冷卻。第1圖組態設計不具有這個能力。

在第3圖顯示插入其間、冷卻第1圖所示裝置之一當前商用設計。在第1圖中所述的元件，是以數字上相同的編號標示，並滿足第1圖圖示的所有條件和特定性。將熔體冷卻器250引入該製程，置於熔體泵40和還篩網45之後。熔體泵40必須產生充分壓力以迫使該熔體通過熔體冷卻器250、及繼續通過擠壓模65，並用於第1圖所述的後續製程。熔體冷卻器250是盤繞型、刮壁式、板式和框架式、具有或沒有靜態混合器之殼體和管設計，或者具有或沒有靜態混合器之U式管設計之熱交換器，且較佳為殼體和管設計，其包括位於單獨管內之靜態混合刀片以進一步混合材料、並使更多材料緊密接觸管壁，在該管外的是循環流動於該殼體外罩內之油或水冷卻劑流，較佳為逆向流動模式，如此領域中具有通常知識者可理解之。該循環媒體之溫度和流速由控制單元(未示)精細調節。此單元能夠將容器10內所製備熔體的溫度降至將容許該熔體擠壓通過模板65之溫度，且減少熔體因切割機包裹該模面周圍之可能性、改良顆粒幾何尺寸、降低顆粒溫度、及減少顆粒聚集和凝聚。

第2圖和第3圖實施例之限制依舊存在問題，因為雖然有冷卻，但該冷卻沒有可接受地能夠複製式生產狹窄熔化範圍材料(例如蠟)之高品質顆粒之控制水準和溫度程度界定之狹窄度，狹窄熔化範圍材料的液體至固體之溫度過渡可為20度以下，且可能狹窄地只有幾度。第1－3圖所揭示之設計進一步在獲得充分分散混合以消除攪拌材料的相分離之其等能力方面受到限制，攪拌材料的示例包括合成瀝青配方、黏著性和熱熔體粘合劑、及膠基體。

進言之，高熔體流動指數的材料通常需要高剪切以熔化材料，其後所生成的黏性極低，且在第2圖和第3圖所例示的有限冷卻情況下可依舊產生有問題的擠壓。對這些材料而言，從流體變至較黏性半固體或固體之溫度過渡典型較窄，且控制挑戰之困難度相似於蠟等材料所碰到那些。

在上述基本考量和挑戰情況下，第4、5和6圖揭示本發明之較佳實施例。在所有情況下，從該模面及下游之設備和第1圖描述相同，且為簡明清楚起見不再贅述。

考量第4圖，欲被粒化的材料被裝載進容器10內，且通過該系統之過程相似于關聯第1圖所述之、和關聯第3圖所詳述的藉結合熔體冷卻器250而修改之。參考編號和製程次序與關聯習知技藝圖式所揭示和所述的相似編號組件相同。該材料或該等材料在混合器10內混合到一起，通常具有高剪切，且隨後也高溫。一釋開閥24，該熔體流動通過管26至增壓泵30，且被適度加壓以確保流進並通過粗過濾器35。粗式過濾的流體繼續通過管32至熔體泵40，並被充分加壓以前進通過換網器45和熔體冷卻器250，在熔體冷卻器250處依據第1圖和第3圖之前述揭示內容降低溫度。

為最大化熔體的分散同質性，它通過可和前述第2圖的擠壓機200相同之冷卻擠壓機300。冷卻擠壓機300之螺杆組態應該提供嚴格混合和從實現進一步冷卻的入口、透過該等末端區或部段之傳播。附加熱敏性配料可透過一個或多個旁側饋入器310實現，從擠壓機300分離地圖示以表示可改變相對該擠壓機之定位。旁側饋入器310可給該混合物提供附加固體、半固體或液體材料，例如流變添加劑、易混合劑、表面活性劑、膨脹劑、催化劑、抑制劑、抗氧化劑、增鏈劑、成核劑、香料、芳香劑、著色劑、液化劑、化學淨化劑、或合適用於該應用並為此領域具有通常知識者所熟知之添加劑。在該冷卻擠壓機內進行最後混合時，該均勻和同質熔體被充分冷卻以擠壓式冷卻。可選擇地，熔體泵340和換網器345可定位於擠壓機300流出孔之後和擠壓模65入口之前。這就容許若必要可增加壓力，以實現均勻分散冷卻產品熔體之合適粒化。粒化和亁燥可依循關聯第1圖所述之。增壓泵30、粗過濾器35和換網器45之包含和定位均是可選擇性的。

第5圖所示設備是接續第2圖所示和所述，以透過擠壓機200進行剪切混合的設備。一個或多個饋入器412可為初始加壓機400的固體或液體入口，其等分別相似于關聯第2圖所述的饋入器212和擠壓機200。在第5圖實施例中，擠壓機400設計成具有剪切混合和熔化之螺杆式物體。該熔體透過可和關聯第1圖所述的分流器閥60相比較之分流器閥460通過該擠壓機出口，然後透過增壓泵440和粗過濾器445進入熔體冷卻泵450。揭示內容和優先順序相似於元件40和45，以及熔體冷卻器450和250相比，不同之處僅在於，雖然滿足關聯前面圖式所述之優先順序標準，但它們在該較佳實施例中可以或可以不和元件40、45或250完全相同。該冷卻熔體繼續流至冷卻擠壓機300，並依據關聯第4圖之前述進行處理。分流器閥460、增壓泵440、及粗過濾器445之包含和定位均是可選擇性的。

第6圖揭示來自第4圖和第5圖實施例之複合組件。混合容器10及/或具有饋入器412之擠壓機400可作用為剪切混合器，並透過共用的分流器閥560進入熔體泵40和換網器45。該熔體繼續通過熔體冷卻器450，並進入冷卻擠壓機300和分流器460，如關聯第5圖之前述。分流器460不同之處僅在於，它必須提供兩個入口以及廢料/循環和出口位置。從擠壓機300和分流器460之出口，該材料可選擇性地通過熔體泵540和換網器545，進入用於附加調節該熔體和最終混合溫度之第二熔體冷卻器550。當該熔體行進至擠壓模65時，並通過前述的粒化和亁燥時，附加熔體泵555可選擇性地提供進一步壓力。附加加壓較佳在該換網器和熔體冷卻器之前進行，以確保熔體穿過這些裝置合適流動。2000 psi之壓力限制在商業上通用，且因此限制擠壓之前的加壓。附加的熔體泵555提供附加的加壓，這對合適擠壓通過模65可能是必要的。

該等所揭示實施例反映出，使用較佳離心式乾燥器可生產具有最小表面濕度含量之顆粒。具有高黏性、高易碎性或脆性、低熔化或軟化溫度、或低形變溫度之顆粒可選擇性地透過振動性脫水裝置、流態化床、或未揭示但為此領域具有通常知識者所熟知之其他可比較裝置進行處理，以獲得所需的表面濕度水準。可選擇性地在該亁燥操作之前或隨後，可藉製程、技術、及易在商業上得到之設備對顆粒進行塗覆、結晶、或冷卻。

舉例而言，利用第4圖所示裝置對聚烯烴共聚物進行處理。為獲得配料，混合容器10內之溫度為200℉至600℉，較佳為200℉至500℉，更佳為200℉至400℉且最佳為300℉至400℉來自容器10之熔體的澆灌溫度為200℉至600℉，較佳為200℉至500℉，更佳為200℉至400℉，且最佳為300℉至400℉當冷卻及隨後混合時，熔體在熔體冷卻器250之後的溫度為100℉至550℉，較佳為100℉至450℉，更佳為100℉至350℉，且最佳為200℉至300℉。在透過冷卻擠壓機300進行附加冷卻情況下，熔體在模板65之溫度減至75℉至400℉，較佳為75℉至300℉，更佳為100℉至250℉，且最佳為150℉至250℉。用於水下粒化之水溫調節到40℉至200℉，較佳為40℉至150℉，更佳為40℉至100℉，且最佳為40℉至80℉，以確保合適顆粒尺寸、用於粒化卻不變形之充分低溫、降低在該模凍結的可能性、及避免因切割機轉動而導致環繞該模該表面包裹該壓出型材。

依據本發明之裝置和方法欲進行粒化之瀝青(asphalt)，可天然產生或合成，例如由瀝青質(bitumen)、增塑劑、粘結劑、及/或聚合樹脂基體所組成之配方。瀝青質例示性地可來自原油、石油瀝青、來自蒸餾煤焦油之塑膠殘餘物、地蠟、瀝青片岩、瀝青砂、瀝青煤、及瀝青分散系。

依據本發明之裝置和方法欲進行處理之粘合劑，包括含有聚合基或粘結劑、增粘劑、蠟、填料、添加劑等之那些粘合劑。膠基相似地包含能夠咀嚼的聚合基體、聚合膠基、乳化劑、軟化劑或增塑劑、調質劑、填料、香料、及芳香劑。熱敏性或氧化敏感性藥物和藥劑也包含在本發明應用範圍之內。

聚合基和膠基可包括丙烯腈－丁二烯－苯乙烯人造橡膠、醇酸樹脂、無定形聚a－烯烴或APAO、無規聚丙烯、樹膠、丁二烯橡膠、糖膠樹膠(chicle)、粒狀橡膠(crumb rubber)、乙烯－丙烯酸共聚合物、乙烯－環戊二烯共聚物、乙烯－甲基丙烯酸共聚物、三元乙丙橡膠(ethylene－propylene－diene monomer)或EPDM、乙烯－醋酸乙烯共聚物、乙烯－乙烯醇共聚物、銀菊膠、古塔膠(gutta hang kang)、古搭帕恰膠(guttapercha)、鹵化丁基橡膠(halobutyl rubber)、高密度聚乙烯或HDPE、丁基橡膠、丁基－異戊二烯共聚性橡膠、等規立構聚丁烯、聚丙烯、及聚苯乙烯、節路噸膠(jelutong Gum)、勒其卡士比膠(lechi caspi)、低密度聚乙烯或LDPE、順丁烯二酸酯聚烯烴、二齒鐵線子膠(massaranduba balata)、巧克力鐵線子(massaranduba chocolate)、天然或液體膠乳、天然橡膠、歐查樹膠、腈或鹵化腈橡膠、氧化的聚烯烴、紫蘇樹膠(perillo)、聚丙烯醯胺、聚丙烯酸酯、聚丙烯腈、聚醯胺、聚丁烯、聚碳酸酯、聚氯丁二烯、包括PET和PBT之聚酯、聚異戊烯、聚降冰片烯(polynorbornene)、聚矽酸鹽、聚胺甲酸酯、聚乙酸乙烯酯或PVA或PVAc、聚乙烯醇、聚脲樹膠、松脂第哈(rosindinha)、香豆的果實、苯乙烯－丙烯酯、苯乙烯丁二烯橡膠或SBR、苯乙烯丁二烯苯乙烯或SBS、苯乙烯乙烯丁烯嵌段共聚物、苯乙烯乙烯丙烯嵌段共聚物、苯乙烯－異戊烯橡膠或SIR、苯乙烯－異戊烯－丁二烯橡膠或SIBR、苯乙烯－異戊烯－苯乙烯或SIS、乙酸乙烯酯均聚物、乙酸乙烯酯－十二酸乙烯酯共聚物、或其等混合物，舉例而言。咀嚼劑或咀嚼式基體也可包括醇溶穀蛋白、麩朊、大麥蛋白、玉米蛋白、或相似蛋白質材料。聚合材料可為交聯的或可交聯的。

增粘劑和樹脂經常作為增塑劑和軟化劑，用於依據本發明之加工中，包括脂肪族的、酯環族的、及芳香族的烴、混合脂肪族的/芳香族的烴、天然和部分氫化的松脂酯、天然和部分氫化的木松脂、甘油松脂酯、甘油松油酯、順丁烯二酸改性松脂酯、季戊四醇松脂酯、多萜、萜、a－蒎烯、b－蒎烯、及d－檸檬烯、酚醛改性萜、聚乙烯油脂、包括石蠟油和對胺基萘磺酸油之礦物油、及苯乙烯－萜共聚物、以及其他為此領域具有通常知識者所熟知之液體增塑劑。

單獨或配成的蠟，其可依據本發明進行加工，包括蜂蠟、堪地里拉蠟、巴西棕櫚蠟(carnauba)、硬蠟(ceresin wax)、中國蠟、包括氧化的形式之費－托合成蠟、高密度低分子重量聚乙烯或HDLMWPE、羥基硬脂醯胺蠟、日本蠟、茶樹蟲蠟、褐煤蠟、微晶蠟、地蠟、石蠟或石油蠟、聚乙烯蠟、聚烯烴蠟、米糠蠟、甘蔗蠟、及包括由油菜花(canola)、椰子、穀物、棉籽、海甘藍、亞麻子、棕櫚、棕櫚仁、花生、葡萄渣、或大豆所製成的那些蠟等蔬菜蠟。

用於依據本發明進行處理之高熔體流聚合體，包括低黏性熔融聚烯烴，而較佳的是，包括聚丙烯及其乙烯基例如是，包含有，乙烯、丁烯、環乙烯基的共聚物。

乳化劑、著色劑、填料、香料、芳香劑、及其他適用於該配方並為此領域具有通常知識者所熟知之添加劑，可依據本發明根據需要使用。

在下文緊隨的申請專利範圍中所用和本文前述中所用之用語“熔體”，意圖包含材料的所有可擠壓形式，包括但不局限於，熔融、半固體或液體材料。

進言之，無意將本發明局限于本文所述的具體製程。前述應僅視作對本發明原理之揭示。進言之，多種修改和變化將為此領域具有通常知識者容易想到，不希望將本發明限制於所示和所述的實際構造和操作，因此所有合適修改及其等等效變化均可落入本發明範圍之內。

10．．．混合器/攪拌器

12．．．饋入螺杆

14．．．容器孔

16．．．容器腔

18．．．轉子

20．．．馬達

22．．．混合刀片

24．．．閥

26．．．管

30．．．增壓泵

32．．．管

35．．．粗過濾器

40．．．熔體泵

45．．．第二過濾器

60．．．分流器閥

65．．．擠壓模

70．．．造粒機

72．．．泵

74．．．管道

75．．．捕塊器

76．．．旁流回路

78．．．流出管

80．．．亁燥器

82．．．圓形線柵格/粗眼篩

84．．．脫水裝置

86．．．擋板

88．．．角形饋入篩網

90．．．水箱/貯水池

92．．．精細移除篩網

94．．．轉子/升降器總成

95．．．控制系統

96．．．輸送篩網

98．．．外罩

100．．．亁燥裝粒斜槽

102．．．馬達

104．．．鼓風機

200．．．擠壓機

212．．．饋入單元

240．．．熔體泵

245．．．換網器

250．．．熔體冷卻器

300．．．冷卻擠壓機

310．．．旁側饋入器

340．．．熔體泵

345．．．換網器

400．．．擠壓機

412．．．饋入器

440．．．增壓泵

445．．．粗過濾器

450．．．熔體冷卻器

460．．．分流器閥

540．．．熔體泵

545．．．換網器

550．．．第二熔體冷卻器

555．．．熔體泵

560．．．分流器閥

第1圖是揭示第一傳統混合容器、造粒機、及離心式乾燥器之示意性圖式。

第2圖是揭示第二傳統擠壓機、造粒機和離心機之示意性圖式。

第3圖是揭示在習知技藝裏習知的順序配置的混合容器、熔體冷卻器、造粒機和離心式乾燥器之示意性圖式。

第4圖是揭示順序配置了混合容器、過濾、熔體冷卻、擠出的分散系和冷卻、造粒機和離心式乾燥器之本發明之第一實施例的示意圖。

第5圖是揭示順序配置了擠壓混合、過濾、熔體冷卻、擠出的分散系和冷卻、造粒機和離心式乾燥器之本發明之第二實施例的示意圖。

第6圖是揭示順序配置了可選擇性混合容器或混合擠壓機、過濾、熔體冷卻器、用於分散和冷卻的擠壓機、可選擇性的附加熔體冷卻、造粒機和離心式乾燥器之本發明之第三實施例的示意圖。

10．．．混合器/攪拌器

12．．．饋入螺杆

14．．．容器孔

16．．．容器腔

18．．．轉子

20．．．馬達

22．．．混合刀片

24．．．閥

26．．．管

30．．．增壓泵

32．．．管

35．．．粗過濾器

40．．．熔體泵

45．．．第二過濾器

60．．．分流器閥

65．．．擠壓模

70．．．造粒機

250．．．熔體冷卻器

300．．．冷卻擠壓機

310．．．旁側饋入器

340．．．熔體泵

345．．．換網器

Claims (25)

1. 一種用於將在一別的造粒機加工線上難於粒化的材料進行粒化之方法，其包括，在一主混合器、擠壓機內形成一欲被粒化的熔體，在具有一擠壓模之一造粒機內將該熔體粒化成顆粒，並在一亁燥器內亁燥該等顆粒之步驟，該方法的特徵在於，在將該熔體粒化成顆粒之該步驟之前，將該熔體通過位於一冷卻擠壓機上游之一熔體冷卻器以將該熔體於該冷卻擠壓機前予以冷卻，並接著將該熔體通過一冷卻擠壓機以增加該熔體的分散同質性，並在將該熔體饋入該造粒機之該擠壓模內時，將該熔體進一步冷卻至一擠壓粒化的合適溫度。
2. 如申請專利範圍第1項之方法，其特徵在於，該粒化步驟是在一水下、熱面、帶形或水環型造粒機內實施。
3. 如申請專利範圍第1項之方法，其特徵在於，該粒化步驟是在一水下造粒機內實施。
4. 如申請專利範圍第1項之方法，其特徵在於，該粒化步驟是在一熱面型造粒機內實施。
5. 如申請專利範圍第1項之方法，其特徵在於，形成一欲被粒化的熔體之該步驟包括，過濾該熔體，並對該熔體充分加壓以確保其通過該冷卻擠壓機和通過該造粒機的該擠壓模。
6. 如申請專利範圍第1項之方法，其特徵在於，在該熔體通過該冷卻擠壓機之後，在進入該造粒機的該擠壓模之前，該熔體進一步被加壓並通過一換網器。
7. 如申請專利範圍第1項之方法，其特徵在於，形成一欲被粒化的熔體之該步驟包括，將該熔體通過一分流器閥，以需要時將該熔體從該加工線分流出。
8. 如申請專利範圍第1項之方法，其特徵在於，將該熔體通過該冷卻擠壓機之該步驟包括，透過該冷卻擠壓機之一個或多個饋入器添加熱敏性配料。
9. 如申請專利範圍第8項之方法，其特徵在於，該熱敏性配料可為固體或液體，且選自由流變添加劑、易混合劑、表面活性劑、膨脹劑、催化劑、抑制劑、抗氧化劑、增鏈劑、成核劑、香料、芳香劑、著色劑、液化劑、化學淨化劑、或合適用於該該等欲被粒化材料之添加劑所組成群組中的一者。
10. 如申請專利範圍第1項之方法，其特徵在於，在該熔體通過該冷卻擠壓機之後，該熔體通過一位於該冷卻擠壓機下游之第二熔體冷卻器，以附加調節該熔體進入該造粒機的該擠壓模之前之該溫度和最終混合。
11. 如申請專利範圍第1項之方法，其特徵在於，在該熔體通過該熔體冷卻器之前，該熔體通過一用於剪切及混和的一擠壓機。
12. 如申請專利範圍第1項之方法，其特徵在於，該冷卻擠壓機選自單、雙、多螺杆、或環形擠壓機之一者。
13. 一種用於將在一別的造粒機加工線上難於粒化的材料進行粒化之裝置，其包括用於形成一欲被粒化熔體之一主混合器和一擠壓機、具有一擠壓模之一造粒機、一亁 燥組件、合適管、泵、及過濾器，該裝置的特徵在於，一冷卻擠壓機處理該熔體以增加該熔體分散同質性，並在引入該造粒機的該擠壓模之前，將該熔體冷卻至一擠壓粒化的合適溫度，且一熔體冷卻器係位於該冷卻擠壓機之上游以將該熔體於該冷卻擠壓機前予以冷卻。
14. 如申請專利範圍第13項之裝置，其特徵在於，該造粒機是一水下、熱面、帶形或水環型造粒機。
15. 如申請專利範圍第13項之裝置，其特徵在於，該造粒機是一水下造粒機。
16. 如申請專利範圍第13項之裝置，其特徵在於，該造粒機是一熱面型造粒機。
17. 如申請專利範圍第13項之裝置，其特徵在於，該加工線包括一個或多個泵，以對該熔體充分加壓以確保其通過該冷卻擠壓機和通過該造粒機的該擠壓模。
18. 如申請專利範圍第13項之裝置，其特徵在於，該加工線包括一個或多個泵，以在該冷卻擠壓機後，對進入該造粒機的該擠壓模之前的該熔體進一步加壓。
19. 如申請專利範圍第13項之裝置，其特徵在於，該加工線包括位於該冷卻擠壓機之前之一分流器閥，以需要時將該熔體從該加工線分流出。
20. 如申請專利範圍第13項之裝置，其特徵在於，該冷卻擠壓機包括，用於添加熱敏性配料之一個或多個饋入器。
21. 如申請專利範圍第20項之裝置，其特徵在於，該熱敏性配料可為固體或液體，且選自由流變添加劑、易混合 劑、表面活性劑、膨脹劑、催化劑、抑制劑、抗氧化劑、增鏈劑、成核劑、香料、芳香劑、著色劑、液化劑、化學淨化劑、或合適用於該該等欲被粒化材料之添加劑所組成群組中的一者。
22. 如申請專利範圍第13項之裝置，其特徵在於，該加工線包括位於該冷卻擠壓機之後之一第二熔體冷卻器，以附加調節該熔體進入該造粒機的該擠壓模之前之該溫度和最終混合。
23. 如申請專利範圍第13項之裝置，其特徵在於，該加工線包括位於該熔體冷卻器上游之一第一擠壓機，該熔體通過該第一擠壓機以於通過該熔體冷卻器之前剪切混和並熔化。
24. 如申請專利範圍第13項之裝置，其特徵在於，該冷卻擠壓機是單、雙、多螺杆、或環形擠壓機。
25. 如申請專利範圍第13項、第22項或第23項之裝置，其特徵在於，該熔體冷卻器是一盤繞型、刮壁、板和框架、具有或沒有靜態混合器之殼體和管設計，或者具有或沒有靜態混合器之U式管設計之熱交換器。