TWI429690B - 用於增強利用顆粒與微粒之擠壓、造粒及熔體流變控制之小型剪力模製的方法及裝置及由其製成之模製製品 - Google Patents

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TWI429690B
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Matthew Jean Tornow
Shawn David Newbury
Nathan Eugene Weaver
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Description

用於增強利用顆粒與微粒之擠壓、造粒及熔體流變控制之小型剪力模製的方法及裝置及由其製成之模製製品
本發明一般係關於一種擠壓顆粒(更尤其微粒)、控制顆粒大小及形狀以及保留顆粒化學完整性之非粉末方法，確保該等顆粒儘可能不進行不欲之降解、過早氧化、變色、過早反應、膨脹或交聯，且進一步確保其為用於單軸、雙軸及多軸小型剪力模製之組合物的近乎均勻之混合物或摻合物，以鑒於習知方法促進過程溫度、旋轉比率及旋轉速率之增強。
本申請案主張2007年8月28日申請且標題為"METHOD AND APPARATUS FOR ENHANCED MINIMAL SHEAR MOLDING UTILIZING EXTRUSIONAL,PELLETIZATION,AND MELT RHEOLOGICAL CONTROL OF PELLETS AND MICROPELLETS AND MOLDED OBJECTS MADE THEREFROM"之美國專利申請案第11/846,372號之權利，該案如下文完全闡述般以全文引用的方式併入本文中。
用於擠壓、造粒、乾燥、輸送、旋轉模製及搖擺模製之個別方法及裝備一般已為人所知且用於各種應用中。已分別已知此項技術所涉及之化學過程。此等方法及裝備應用於可能化學過程及延伸以增強旋轉及搖擺模製之小型剪力過程尚未容易地自先前技術之揭示顯而易見，且為本發明之焦點。
造粒裝備及其在擠壓加工後之使用已藉由受讓人在例如 包括以下之先前技術揭示案之申請案仲介紹及/或利用多年：美國專利第4,123,207號、第4,251,198號、第4,500,271號、第4,621,996號、第4,728,176號、第4,888,990號、第5,059,103號、第5,403,176號、第5,624,688號、第6,332,765號、第6,551,087號、第6,793,473號、第6,824,371號、第6,925,741號、第7,033,152號、第7,172,397號；美國專利申請公開案第20050220920號、第20060165834號；德國專利及申請案，包括DE 32 43 332、DE 37 02 841、DE 87 01 490、DE 196 42 389、DE 196 51 354、DE 296 24 638；世界專利申請公開案WO2006/087179、WO2006/081140、WO2006/087179及WO2007/064580；及歐洲專利，包括EP 1 218 156及EP 1 582 327。此等專利及申請案均為受讓人所擁有且以全文引用的方式包括在本文中。
類似地，在擠壓及造粒後之乾燥器裝備已藉由受讓人在如以下說明之申請案仲介紹且使用多年：例如美國專利第3,458,045號、第4,218,323號、第4,447,325號、第4,565,015號、第4,896,435號、第5,265,347號、第5,638,606號、第6,138,375號、第6,237,244號、第6,739,457號、第6,807,748號、第7,024,794號、第7,172,397號；美國專利申請公開案第20060130353號；世界專利申請公開案第WO2006/069022號；德國專利及申請案，包括DE 19 53 741、DE 28 19 443、DE 43 30 078、DE 93 20 744、DE 197 08 988；及歐洲專利，包括EP 1 033 545、EP 1 602 888、EP 1 647 788、EP 1 650 516。此等專利及申請案均為受讓人所擁有且以全文引用的方式包括在本文中。
類似地，包括(但不限於)旋轉模製及搖擺模製裝備且自薄殼模製(slush molding)裝備得出之小型剪力模製裝備揭示於(例如)美國專利第2,629,131號、第2,893,057號、第3,134,140號、第3,315,314號、第3,350,745號、第3,564,656號、第3,676,037號、第3,703,348號、第3,788,792號、第3,810,727號、第3,822,980號、第3,825,395號、第3,841,821號、第3,843,285號、第3,914,105號、第4,022,564號、第4,247,279號、第4,671,753號、第4,705,468號、第4,738,815號、第4,956,133號、第4,956,135號、第5,022,838號、第5,039,297號、第5,188,845號、第5,238,379號、第5,705,200號、第6,030,557號、第6,296,792號、第6,338,623號、第6,511,619號、第6,555,037號及第6,604,931號；美國專利申請公開案第2006/0257518號；加拿大專利第2 025 267號；日本專利申請案第JP 2005028803號；及世界專利申請公開案第WO 1999/056930號中。此等專利及申請案例示性地以引用的方式包括在本文中且不受限制。
各種粉狀材料亦已用於小型剪力模製，該等材料包括聚乙烯及其他聚烯烴、乙烯基酯及其他乙烯基聚合物、氟聚合物、聚醯胺、聚酯、聚碳酸酯、丙烯腈－丁二烯－苯乙烯 (ABS)共聚物及反應性聚合物，諸如可交聯聚乙烯(XLPE)。已引入添加劑包以給予抗氧化穩定、熱穩定、紫外線(UV)穩定、色素沈著、流動改質、加工改質、增塑、發泡及/或交聯能力。
Le Roy Payne已經由(例如)美國專利第4,671,753號、第4,671,991號、第4,749,533號、第4,909,718號、第4,956,133號、第4,956,135號、第5,011,636號、第5,022,838號、第5,173,221號、第5,188,845號、第5,238,379號、第5,316,701號、第5,503,780號、第5,507,632號、第5,705,200號、第6,030,557號、第6,296,792號、第6,511,619號、第6,555,037號、加拿大專利第CA 2 025 267號及世界專利申請公開案第WO 1999/056930號(以引用的方式包括在本文中)介紹證明在視情況與振盪或搖擺加工組合的一或多個旋轉軸中使用可傾注可聚合之反應性聚胺基甲酸酯或聚酯旋轉模製以產生旋製部分之裝備及方法。在美國專利第6,555,037號中證明微球體作為至少一種可聚合液體成份之添加劑的用途，但此參考文獻未說明如本發明所述之顆粒或微粒的用途。
對旋轉模製組合物之早期提及包括使用通常更多為圓柱狀且通常經研磨以提供粉末之顆粒。美國專利第3,514,508號揭示較佳使用聚乙烯、聚丙烯及聚氯乙烯之20目至50目粒子，其中建議烘箱溫度為350℉至950℉(約177℃至510℃)，其中模具內部存在諸如二氧化氮或二氧化碳之惰性氣體以給予一定程度正壓力。揭示較大大小之粒子，大 至兩(2)毫米(mm)。如美國專利第3,935,143號中所揭示，製備用於旋轉澆鑄之大小在－10目至＋100目範圍內的含有丙烯腈－丁二烯－苯乙烯(ABS)樹脂之添加劑。美國專利第4,508,859號中揭示母體摻合物，其中在低於軟化溫度之溫度下將樹脂粒子與添加劑混合且在轉移至強力混合器之後，此摻合物在無助熔作用下足夠軟化顆粒體以允許添加劑吸附至顆粒體中或上。期望樹脂顆粒體稍微磨圓且美國專利第4,508,859號描述30或35目篩網之使用以移除不可接受之大顆粒體。美國專利第4,624,818號揭示含有大小較佳在24目至500目範圍內之耐研磨組份的大小在12至35目範圍內之耐綸顆粒體。類似地，美國專利第4,970,045號揭示用於旋轉模製之聚醯胺及離子性共聚物之顆粒或粉末的形成。未揭示實現可再生粒徑分佈、均勻摻合物及/或最佳化模製物品品質或效能的受控造粒。
在美國專利第5,525,274號中，藉由將聚胺基甲酸酯擠壓且使其成薄片，接著將其與包括增塑劑之其他添加劑混合來製備微球體。接著經由在0.007吋(")至0.040"(約0.178 mm至1.02 mm)範圍內之孔再擠壓該組合。類似地，將聚胺基甲酸酯、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯或聚氯乙烯與包括增塑劑之添加劑摻合，其中擠壓佔混合物50%至55%之樹脂以產生在尺寸上與上述尺寸相等之粒子。美國專利第5,525,274號之一目標似乎為將增塑劑鎖至樹脂基質中以獲得具有均勻厚度且不含"背部不規則"之澆鑄部分。揭示50,000至150,000之聚氯乙烯(PVC)分子量範圍。亦揭示較 低分子量樹脂降低過程溫度且減少循環時間。
美國專利第5,525,284號為美國專利第5,525,274號之分割專利(divisional patent)。在此參考文獻中，使用等於或大於經模製或薄殼模製以形成薄塑膠殼之部分之重量的預定饋料大小，旋轉澆鑄高度增塑之微球體。
美國專利第5,654,102號為美國專利第5,525,274號及第5,525,284號之分割專利。在此參考文獻中，揭示含有增塑劑之微球體組合物(樹脂限於50%至55%)為聚胺基甲酸酯、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯或環氧樹脂或其混合物。
美國專利第5,998,030號及第6,410,141號為美國專利5,525,274、5,525,284及5,564,102之部份接續申請案專利。此等參考文獻將分子量擴展在2,000至150,000之範圍內。增塑劑仍為組份，不過其為可選的，且在其中一實例中，樹脂含量在如上所述之50%至55%範圍內。此等專利要求顏料以小於5 wt%之含量存在。
美國專利第5,597,586號中描述一種用於擠壓微粒之造粒機模具。該模具需要許多模孔同心成組配置在模面周圍。該等組中之至少一組由直徑相同但與其他組不同之模孔組成，或該等模孔組內之分組直徑相同，但與該組之其他分組不同。已發現過大壓力產生及阻塞實際上堵塞至少一些模孔，且此證明對實施該模具之嘗試存在問題。
美國專利第4,238,537號揭示均由用於旋轉模製之各種乙烯－乙酸乙烯酯共聚物組成之顆粒與粉末的混合物之使 用。該說明書揭示顆粒通常為1/8吋×1/8吋(約3.2 mm×3.2 mm)且粉末經研磨在20目與50目之間。所揭示之摻合物為50%至80%顆粒且反之50%至20%粉末。模製一般在500℉與625℉(約260℃至329℃)之間進行。根據美國專利第4,238,537號，並不需要顆粒及粉末完全聚結，在該專利中揭示顆粒至少部分地保留其粒子特徵。
歐洲專利第EP 0 755 761號及美國專利第5,585,419號揭示使用用於旋轉模製之類似組合物的直徑為0.028吋至0.051吋(約0.7 mm至1.3 mm)之微粒以及0.012吋至0.035吋(約0.3 mm至0.9 mm)及不規則形狀之粉末。類似地，美國專利第5,886,068號揭示使用類似組合物之兩種不同微粒大小，其中微粒具有0.024吋至0.039吋(約0.6 mm至1.0 mm)之直徑以及在0.028吋至0.051吋(約0.7 mm至1.3 mm)範圍內之較大大小。所揭示之材料包括聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯及SURLYN。在熔融溫度列為400℉至550℉(約204℃至288℃)之情況下，維持600℉至800℉(約316℃至427℃)之烘箱溫度。揭示3.75：1之旋轉比率或多種等效比率；且大顆粒大小令人洩氣，此係因為揭示其需要更長時間來熔融且因此在粉末或較小微粒已開始沈積(lay down)在模具表面上後融合。美國專利第5,886,068號未說明對層分離或使用不同材料之嘗試。
類似地，美國專利第6,433,086號及第6,682,685號描述一種旋轉模製方法，其使用聚乙烯顆粒與同一組合物之經研磨聚烯烴粉末之組合，其中粉末分別為摻合物重量之20% 至30%或20%至50%。自此樹脂摻合物形成單一層，根據美國專利第6,682,685號，該樹脂摻合物可包括強化纖維以改良結構性質。美國專利第6,833,410號揭示包括有機、無機及礦物質強化纖維之纖維，該等纖維以用可比樹脂顆粒至樹脂粉末摻合物之重量計10%至80%之負載含量利用，但未揭示樹脂組合物。
美國專利第3,368,013號揭示僅燒結各種形狀顆粒之邊緣以製造多孔空心物品。類似地，根據美國專利第6,030,558號，燒結小於1/8吋(約3.2 mm)之顆粒以製造多孔塑膠。孔隙大小受顆粒大小控制且在足以僅僅融合顆粒外表面之溫度下進行燒結。提及極為狹窄之粒子分佈大小範圍，其在諸如選擇性過濾之應用中尤其有益。對於低密度聚乙烯而言，溫度自周圍溫度(或室溫)循環至320℉(約160℃)且接著經五(5)分鐘之時間冷卻，其中粒徑為0.031吋(約0.8 mm)。對於比此粒徑大之粒徑而言，如上循環後，在320℉(約160℃)下加熱二(2)至四(4)分鐘，接著冷卻。
WO 2000/035646證明使用在2至10個碳單體之範圍內之聚烯烴顆粒，尤其乙烯及丙烯。根據請求項1，粒徑分佈應符合平均0.035吋(約0.9 mm)粒徑之尺寸分佈與平均0.004吋(約0.1 mm)粒徑分佈之差與平均0.020吋(約0.5 mm)粒徑分佈之比率最大值為一(1)的標準；且顆粒應含有小於0.1 wt%之水含量。描述一種需要至少一種添加劑與聚烯烴在混合器、擠壓機及造粒機、脫水離心機及流化床乾燥器中組合之裝置。亦揭示所主張之材料進行旋轉模製。 WO 2000/035646亦描述殘餘水含量不超過1 wt%。美國專利申請公開案第2005/0228118號為美國專利第6,894,109號(其自身為美國專利第6,573,314號之分割專利)之分割專利申請案，且僅主張旋轉模製物品中最少存在或不存在針孔。如本文引用之WO 2000/035646中所揭示，美國專利第6,894,109號將此水含量降低至小於0.1%之值。
美國專利第6,632,525號揭示直徑在0.007吋至0.040吋(約0.18 mm至1.0 mm)範圍內之塑膠粒子之製造及使用，該塑膠粒子在該粒子外表面上具有突起環。環可連續或不連續且在無環之原始顆粒擠壓、造粒及冷卻之後在額外加熱步驟中產生。
在文獻中亦描述多層模製物品。美國專利第3,542,912號揭示使用35目或更細顆粒體之混合物，其中熔點相差至少10℉(約5℃)之組份形成各別層。描述個別組份為不可混溶的。亦描述20至100轉/分鐘(rpm)之旋轉速率。有必要揭示烘箱溫度係在最高熔點組份之熔點以上最少20℉(約11℃)下且通常維持在550℉(約288℃)下。在例示性實施例中，內層及較高熔點層係由耐綸、聚碳酸酯、縮醛、聚苯醚、聚碸及聚酯形成。必然地，最高熔點層亦應具有比至少一個其他層高之密度。建議用於耐綸之外(因此，較低熔點)層包含聚乙烯、聚丙烯、聚胺基甲酸酯、聚苯乙烯、乙酸纖維素、丙酸纖維素、乙酸丁酸纖維素、丙烯腈－丁二烯－苯乙烯、聚苯醚、聚碸、苯乙烯－丁二烯或聚氯乙烯。對於聚碳酸酯內層，僅推薦耐綸。縮醛、聚酯或聚碸內層補 充聚乙烯或聚丙烯外層。描述由耐綸－縮醛－聚乙烯或聚丙烯組成或者由聚碳酸酯－耐綸－聚乙烯或聚丙烯組成之三層結構。
類似組合物之層的連續形成揭示於美國專利第3,627,869號中，其中認為在10目至400目範圍內之粒子為可接受的，其中認為16目(0.047"或約1.2 mm)至50目(0.012"或約0.3 mm)適於旋轉模製。揭示10至20 rpm之旋轉速度，其中給出烘箱溫度在500℉至700℉(約260℃至271℃)或更高之範圍內，以650℉(約343℃)為較佳。針對各層，描述聚烯烴均聚物或共聚物。類似地，美國專利第4,548,779號產生第一較高熔點外層，接著將模具冷卻且引入一種材料以形成內層。較佳地，外層為聚醯胺且內層為聚烯烴。
日本專利摘要公開案第JP 03－000216號揭示一種在約460℉(約238℃)下自粉末旋轉模製之多步多層物品，其中各層單獨饋入模具中。類似地，日本專利摘要公開案第JP 2006－095928號揭示一種兩步雙層方法，其中第二材料耐綸經由進料噴嘴引入模具中。類似地，美國專利第6,982,057號揭示該兩步雙層方法，其中聚乙烯、聚丙烯或耐綸用作第一層且內層應為透明的。描述375℉至650℉(約191℃至343℃)之烘箱溫度。以8：2之旋轉比率及在540℉(約282℃)下模製線性低密度聚乙烯。將第一層鑄得足夠薄以允許移除絕緣構件，使得第二可流動組份可經由暴露間隙傾注。以實例說明，透明第二層目前密封在間隙上以形成視線。
亦已使用旋轉模製來製造利用可發泡層之多層物品。美國專利第3,419,455號揭示一種由熱塑性塑膠外殼製成之裝飾性製品，且硬化內部芯可為一層或可完全填充模製物品之內室。根據美國專利第3,527,852號，將一層可反應之樹脂引入含有發泡劑囊狀物之模具中且經受旋轉模製。一旦形成皮層，即將發泡劑可控制地釋放以產生發泡芯物品。類似地，美國專利第3,541,192號引入塑性溶膠(plastisol)以形成皮層且接著引入第二可發泡或可膨脹塑性溶膠以控制產生發泡芯。美國專利第3,914,361號利用塑膠粉末及較大可膨脹顆粒狀物同時饋入可密封模具中，產生外皮及內發泡芯。自外部加熱使粉末熔融以形成外殼，且接著使較大顆粒狀物膨脹以產生發泡之內部。
美國專利第3,936,565號介紹一種夾心結構，其中將第一層饋入模具中且均勻塗佈在模面上。第一層較佳為可交聯聚乙烯且充分控制模製溫度以防止完全交聯。在完成第一層熔體沈積後，將第二層(較佳為可發泡的)饋入模具中且類似分層堆積而不發泡。可將可選第三層置放於第二層之內表面上且同時執行交聯及發泡操作以完成模製過程。
美國專利第5,532,282號揭示同時引入小的不可膨脹之粉末(通常為20至50目)及顯著較大之可膨脹顆粒體或顆粒(通常直徑為0.040"至0.15"(約1.0 mm至3.8 mm)且長度為0.040"至0.125"(約1.0 mm至3.2 mm))且特定揭示其無需為球形。描述580℉(約304℃)之烘箱溫度作為例示性烘箱溫度。假定較小顆粒狀物優先熔融，使得較大顆粒形成第二 層且接著在第一層形成後發泡。揭示發泡層及發泡芯兩者。如所呈現，成皮之層可為可交聯的。美國專利第5,783,611號、第5,830,392號、第5,922,778號及第6,038,434號利用類似方法，其中藉由小心控制化學調配及摻合來實現表面性質之改良。此概念在美國專利第6,180,203號中進一步延伸，包括在形成內皮層之較大更高熔點層中使用再生材料。此外，此提供模製且膨脹之物品之內皮與外皮之間的可選強化棒及可發泡層。
美國專利第5,928,584號中揭示高零剪切黏度及低零剪切黏度聚合材料之混合物及形成可發泡芯之第三組份。該專利描述高黏度材料作為成壁障壁，其與內模表面相抵成層且形成可發泡組份之障壁，防止可發泡組份與模壁接觸。優先可交聯之低黏度組份用作成壁層與形成內部可發泡芯之組份的黏合劑。
可交聯聚烯烴及其他反應性樹脂在旋轉模製中熟知且在聚合物結構中包括反應性殘餘組份或併入"添加劑包"，該等添加劑包在相鄰定位之聚合物部分之間產生通常自由基或其他共價鍵之鍵。此等添加劑包通常包括交聯劑、多官能物質及增強交聯可能性之促進劑。該等包之例示性先前技術討論包括美國專利第3,876,613號、第3,969,475號、第4,029,729號、第4,088,714號、第4,267,080號、第4,414,340號、第4,526,916號、第4,587,318號、第4,678,834號、第4,808,364號、第4,857,257號、第4,900,792號、第5,260,381號、第5,367,025號、第 6,528,585及第6,610,768號。其他實例包括美國專利申請公開案第2005/02024338號、第2005/0261430號及第2005/0261443號。
藉由旋轉模製製造各種產品。此等產品尤其包括玩具、化學劑儲存槽、水槽、車輛燃料槽及汽車部件。已揭示聚合物之裝飾效應，包括美國專利第2,330,108號中之鹽添加劑之大理石花紋及珍珠光澤效應，以及如美國專利第5,304,592號中所說明，由將許多可比或相等密度之顆粒狀物併入及懸浮於通常透明或半透明基質中產生之花崗岩樣效應。
本發明之一目標為提供一種具有成本效益之方法，該方法係藉由控制擠壓及造粒以及適當乾燥旋製及擠壓級材料及旋製及擠壓調配物來製備可再生顆粒及微粒，該等調配物包括添加劑，使得組份或顆粒之降解作用或不欲反應最少或不發生；及使用彼等顆粒利用小型剪力旋轉及振盪過程(包括薄殼模製)形成單層或多層品質模製物品，鑒於習知方法，其藉由增加中間物容積密度，能夠利用較低加工溫度，減少加工時間，減小旋轉比率及減小旋轉速率，減少儲存體積，促進模具內脫揮發，減少橋接，易於運輸，操作安全，減少粉塵危險且降低運輸成本，使得該無粉末方法產生在衝擊強度、滲透性、生產可重複性、模具細節之複雜及精確度、層厚度均勻性、層完整性、層間黏結強度、夾層均勻性、氣泡及針孔及滲坑或麻點之最小化、減少或消除孔隙、內表面品質、結構完整性、凝膠形成、色 素沈著均勻性及裝飾效應方面與工業標準之基於粉末之產品可比或優於其的產品。
簡要描述，本發明之各個實施例提供一種擠壓微粒、控制微粒大小及形狀以及保留微粒化學完整性之無粉末方法。根據本發明之各個實施例，此等可控制產生之微粒用於諸如旋轉或搖擺方法之小型剪力模製中，且其藉由降低過程溫度及/或過程時間促進相當大的能量成本節省，以及藉由允許相當大地減小一或多個旋轉支撐臂之旋轉比率及/或旋轉速率來降低對裝備之磨損。
已發現如與工業上更標準之大批粉末相比，由於顯著增加微粒之容積密度，所以極大地簡化微粒輸送且極大地降低運輸成本。藉由允許經由均勻併入抗氧化劑、紫外線及其他穩定劑包(包括熱穩定劑)以改良模具中製劑壽命以及模製後壽命，直接製備傳統上未出售用於小型剪力模製之材料，使用經擠壓之微粒擴展可用材料之範疇。
根據本發明，微粒之結構更可再生，幾何形狀更為球狀，且具有更可控制之表面積，該更可控制之表面積顯著影響材料分層堆積至模具表面之旋轉機制。此控制使得一層模製方法容易地擴展成多層方法，其中該等層可連續或以材料單一饋入模具中之方式形成。多組份饋料之分層堆積可藉由包括(但不限於)以下各機制之數個機制中之至少一者來實現：熔融溫度、軟化溫度、顆粒大小、顆粒密度、熔體密度、熔體黏度、熔體流量、表面性質(包括熔 體對金屬表面或下層之可濕性)及極性或化學組合物之差異。
根據本發明之一些實施例之微粒的使用增強對色素沈著之控制以達成著色均勻，實現大理石花紋，或達成其他裝飾效應。使用更為球狀之微粒顯著改良內模製表面性質且允許更大地控制氣泡及針孔移除及低沸點組份之脫揮發，該等低沸點組份可為擠壓、造粒、熔體形成、分層堆積、反應及/或模製過程中所用或產生之副產物、加工助劑或賦形劑。如與傳統粉末模製方法之當代技術之品質相比，如本文所述之方法並不不利地影響所模製物品之品質。
先前技術已證明在小型剪力模製中使用粉末產生自玩具至管套至汽車部件至船舶至容納數千加侖(gallon)之油槽及甚至油船襯套之各種物品的有效性。亦已證明粉末技術之侷限性。例示性侷限性包括粒徑及形狀之不規則及不可再生性、粒徑分佈之變化、有疑問之流體動力學、熔體不規則性及隨後在模製期間沈積時缺乏均勻性、尤其受容積密度限制影響之小或複雜模製的有疑問之體積、對複雜或緊縮模具設計而言沈積中不欲之橋接及不一致性、模製物品中壁厚之不均勻性、研磨期間粉末組份之不穩定性，導致潛在降解或變色，以及自潛在粉塵、吸入、火及爆炸危險之維修、操作及安全性問題。
傳統上可用於及/或經調配用於小型剪力模製應用之材料在種類方面受限制，且通常特定級別或調配物已意外地自市場移除，產生對模製者之挑戰。
最初顆粒亦通常且不欲地以圓柱形狀及通常足夠(及不欲)大之大小引入市場，造成其實用性之限制，此部分係因為對沈積物之熔融及均勻性存在挑戰，產生不可接受或品質差之最終產品。因為顆粒大小隨日益複雜之製造裝備而減小，所以緊跟通常在初始粉末模製條件下之加工，已將其實用性引入市場，因此需要顯著增塑(假定需要組份在整個多種粒子中分佈均勻)，需要與不同大小之粉末或顆粒組合(假定需要與粉末或甚至更小可比之顆粒大小)及/或利用過度加熱或腐蝕性旋轉順序。其結果通常為差的模製品質，缺乏均勻沈積且模表面不規則，具有針孔或形成滲坑及麻點之顯著問題，組成或色素沈著或壁厚不均勻，對材料考慮有限制，限制有用材料之範疇及因此有用最終產品之範疇，且甚至需要危險或不安全生產處理以達成結構或障壁性質之所欲效應，諸如形成多層。
因而所需要的是一種產生相對一致及可再生顆粒或微粒之方法，該等顆粒或微粒可易於輸送且可易於併入小型剪力模製過程中，該等小型剪力模製過程視情況含有添加劑，該等添加劑包括：各種穩定劑包，以增強造粒過程、模製過程及/或最終產品之存放期；或結合，反應性聚合物或調配物，以改良結構強度、障壁性質、衝擊強度及/或改進撓曲性質；顏料或紫外線吸收劑；熱吸收；反射組份；及其類似物。在由此產生之顆粒及微粒下，需要具有一種用於模製過程之方法，該方法在能量方面具有吸引力，經由更少侵蝕性模製技術來減少設備維護，改良模製 過程之品質且最終改良模製部分之品質，消除研磨之損耗及不一致，且對於運輸及儲存而言更具成本效率。
本發明之各個實施例提供一種用於小型剪力模製之組合物、一種小型剪力模製方法及一種用於小型剪力模製之裝置。
本發明之組合物及方法均可在四個參數內操作以提供新穎及不顯而易見之組合物及方法。在例示性實施例中，提供一種裝置，使得顆粒/微粒之造粒、運輸及乾燥不降級、過早反應、膨脹、過早交聯，且另外改變用於小型剪力模製之顆粒/微粒之化學組合物。
本發明之一些實施例提供一種用於至少一層之小型剪力模製之組合物，其中該組合物包括顆粒、微粒、粉末或包含上述至少一者之組合。較佳組合物包含至少一種可同時形成至少一層以(例如)滿足以下四個參數之化學組合物。第一，用於單層之組合物含有小於20%之少量組份，且若使用，則粉末大小不必小於顆粒大小。第二，用以形成多層中之各層之顆粒、微粒及/或粉末在組成上不同，使得各層在組成上不同。第三，均一大小顆粒及均一大小微粒之組合不用於單層。且最後，不由單獨粉末形成單層。
化學組合物可包括聚合物、共聚物、添加劑及其組合。此外，聚合物、共聚物及添加劑可含有可交聯之反應性官能基。反應性官能基可藉由化學反應(包括可膨脹)來改質。
聚合物可為聚烯烴、聚醯胺、聚酯、聚碳酸酯、聚胺基 甲酸酯、聚醚、纖維質及其共聚物。
聚烯烴可為超低密度聚乙烯(ULDPE)、線性低密度聚乙烯(LLDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯、烷基及芳基取代之乙烯系物質、鹵化及多鹵化乙烯系物質、聚乙烯酯、聚乙烯醇及其共聚物。
聚合物、共聚物及添加劑可為非晶形、結晶或其組合。
添加劑可在組成上包括流變改質劑、交聯促進劑、抗氧劑、紫外線穩定劑、熱穩定劑、顏料、填充劑、纖維、成核劑、膨脹劑、增黏劑、脫黏劑、顆粒塗料、增塑劑、蠟、加工助劑及造球助劑。添加劑可為單組份及多組份調配物。
顆粒及微粒可包括多種幾何外形，諸如球狀至透鏡狀。
可將顆粒及微粒可控制地造粒以使降解、膨脹、過早反應及過早交聯最小化。
顆粒、微粒或兩者可含有小於約0.5重量百分比之細粉。
顆粒可具有約0.7毫米(mm)至約3.5 mm之平均最長橫截面尺寸。在一些狀況下此尺寸可為約0.7 mm至約1.6 mm；且在其他狀況下其可為約0.7 mm至約1.0 mm。微粒橫截面一般小於約0.7 mm。
顆粒及微粒可輸送、運輸且儲存而不堵塞在一起且不會阻塞輸送及運輸裝備。
此外，組合物可含有一種針對所形成之各層之一化學組 合物的均一大小顆粒或微粒。
本發明之其他實施例係針對小型剪力模製方法。一種小型剪力模製方法可包括提供顆粒、微粒、粉末或包含上述至少一者之組合。該方法亦可包括用該等顆粒、微粒或粉末同時形成模製部分之至少一層。組合物可包括至少一種可同時形成至少一層以(例如)滿足以下四個參數之化學組合物。首先，用於單層之組合物含有小於20%之少量組份，且若使用，則粉末大小不必小於顆粒大小。第二，用以形成多層中之各層之顆粒、微粒及/或粉末在組成上不同，使得各層在組成上不同。第三，均一大小顆粒及均一大小微粒之組合不用於單層。最後，不由單獨粉末形成單層。
該方法可為一種其中可產生不變色且內表面平滑而無流動不規則性使得部分幾乎無表面缺陷(包括，針孔、氣泡、滲坑及麻點)之模製部分的方法。
該方法可利用比可比組合物之35目粉末的模製溫度低至少25℃之模製溫度。在一些狀況下，該方法可利用比可比組合物之35目粉末的模製溫度低至少50℃、低至少75℃之模製溫度，且在例示性實施例中，可利用比可比組合物之35目粉末的模製溫度低至少100℃之模製溫度。
該方法可提供自對可比組合物之35目粉末而言典型之10：1至4：1之範圍減至5：1至3：1之範圍的模製比率。
該方法可提供自對可比組合物之35目粉末而言典型之6 rpm至20 rpm之範圍減至1.75 rpm至6 rpm之範圍的模製旋 轉速率。
該方法可提供比可比組合物之35目粉末的模製過程時間減少至少10%之模製過程時間；且在一些狀況下，時間減少至少15%。可藉由較低過程溫度、較短冷卻時間及更有效地傳熱至與對於35目經研磨粉末而言典型之不規則表面區域相比近乎均勻之顆粒表面區域的組合，來減少模製過程時間。
該方法可為一種其中小型剪力模製在至少一個軸(單軸)、至少兩個軸(雙軸)或兩個以上軸(多軸)中旋轉發生之方法。
小型剪力模製可在至少一個軸中旋轉發生且連續及呈圓形。或者，小型剪力模製可在至少一個軸中旋轉發生且呈弧形及振盪。此外，小型剪力模製可在至少兩個軸中旋轉發生且連續及呈圓形以及呈弧形及振盪。另外，小型剪力模製可在至少兩個軸中旋轉且連續發生。
不同軸中之旋轉速率無須相同。
小型剪力模製可包括在密封烘箱中旋轉、在明火上旋轉及/或在夾套模具中旋轉。不同區域可以不同方式加熱且加熱可使用至少一種包括紅外輻射、電、氣、油及/或蒸汽之方法實現。
部分層可使用弧形及振盪運動來形成。
該等層可藉由連續添加組份來形成。
層間介面可為平滑、不同、均勻的，且幾乎不含氣泡。
該方法可提供藉由控制釋放手動進行之組份連續添加。 組份連續添加可藉由控制釋放以熱方法進行。
該方法可限制在冷卻及儲存時層之分離。此外，該方法可包括添加在層間模製之黏著層以防止冷卻及儲存時層分離。
在一些狀況下，所有層之所有組份可同時饋入模具中以在不連續添加組份之情況下形成層。
分離成層可涉及包括以下至少一者之條件：有差異之熔體黏度、熔體密度、顆粒大小、顆粒密度、軟化溫度、熔融溫度、極性、組份不混溶性、表面動力學及表面濕潤及其組合。
成功之分層可藉由變化包括以下各者之至少一參數來實現：旋轉速率、旋轉比率、組合物、模製過程溫度、模製過程時間及其組合。
兩層之黏著可藉由在彼兩層之間的介面處混合來實現。
該方法可利用多種與所模製之組合物相容之合適材料(包括，金屬及陶瓷)的模具。
模具可具有口或無口，且材料至模具之添加可經由口、孔或其組合來實現。
較高容積密度之顆粒及微粒可允許將物質單次饋入模具中，對於可比組合物之35目粉末而言通常包含多次饋料。
本發明之方法之反應性物質可令人滿意地經模製以實現反應。
該方法可提供模製部分之交聯。
此外，可實現發泡劑之膨脹。
該方法可利用一系列組合物，組合物之選擇可包括顆粒幾何形狀、組成及尺寸。組合物之選擇可包括顆粒幾何形狀、組成及尺寸以純粹達成裝飾之目的。此外，材料之選擇可包括不熔融之材料以提供裝飾性夾雜物。材料及模製條件之選擇可允許變化表面圖案結構及顏色以達成裝飾效應。
材料及模製條件之選擇可包括使用過大顆粒、低熔融指數顆粒及單獨及組合使用之分級熔融顆粒(其給予裝飾性及功能性三維模製部件)。
本發明之其他實施例係針對一種裝置。該裝置可包括高度調節混合階段，其能夠在可選加壓及過濾下加熱及冷卻以實現經由具有直徑近乎一致之小孔之多孔模具進行擠壓，使得顆粒之造粒、運輸及乾燥不降解、過早反應、膨脹、過早交聯及以其他方式改變用於小型剪力模製之聚合物及共聚物的化學組合物。
擠壓化學組合物所經由之裝置之模具可包括許多直徑近乎一致之小孔，該等小孔沿圓周及單獨地同心位於模面周圍。
擠壓化學組合物所經由之裝置之模具可包括許多直徑近乎一致之小孔，該等小孔以多組棒狀沿圓周同心位於模面周圍。
因此，本發明之一目標為提供一種產生顆粒及微粒之方法，該等顆粒及微粒可易於輸送、運輸及儲存經濟，且具有包括單獨或組合之以下各物之組合物：聚合物或樹脂、 穩定劑、顏料、反應性或可膨脹組份或組份包、交聯改質劑、流變改質劑、加工劑、增塑劑、表面改質劑及添加劑。該組合物使得所產生之顆粒及微粒具有可再生尺寸、幾何形狀及組成且可易於使用小型剪力方法在一或多層中利用單獨或組合之降低之模製溫度、減少之模製時間、減小之軸或多軸旋轉速率及比率來模製，使得模製物品在結構上充分滿足必備標準，包括單獨或任何組合之可接受之外觀、均勻表面品質、衝擊強度、撓曲品質、凝膠形成或缺乏、障壁性質及壁均勻性。
雖然詳細說明本發明之例示性實施例，但應瞭解其他實施例係可能的。因此，不欲本發明之範疇限於以下實施方式中所闡述或圖示中所說明之組件構造及配置的詳情。本發明能夠具有其他實施例且能夠以各種方式實施或進行。同樣，為清楚起見，在描述實施例時，將採取特定術語。
小型剪力模製為人所知且如本文所使用，包括模具繞單軸(例如襯裏管中)旋轉；雙軸，其可包括兩個獨立旋轉360°之垂直臂，或一臂旋轉360°，而第二臂以預定拱形來回擺動，使得該運動可稱為振盪或搖擺，或可藉由兩臂彼此獨立地振盪旋轉；或可為多軸的，其中各獨立旋轉可為振盪或可旋轉360°。雙軸旋轉為用於製造儲存槽或油船襯套之常見方法。獨木舟及船舶類似地用作搖擺方法之常見應用的實例。
通常，粉末已證明旋轉模製工業之主力，其中先前技術 建議使用在－10目至200目、較佳20目至50目(分別約0.033吋至0.012吋或0.84 mm至0.30 mm)範圍內且更佳35目或0.020吋(約0.5 mm)之大小。視材料而定，傳統上粉末經研磨或低溫研磨，其中之任一者均增加相當大之損耗至總加工成本。
完全證明研磨為將相當大之工作能量(通常表示為熱)引入材料中，其可潛在導致所產生之粉末降解、分解及/或變色。由此產生之粉末之粒徑分佈通常具有極小至極大之廣泛範圍；且此等粒子之凝聚或黏著並不罕見，導致材料損失或再循環進行額外研磨步驟。此廣泛大小分佈可進一步需要篩分過程以移除比所需加工範圍大及/或小的材料。研磨過程自身隨著時間，隨刀片或其他研磨裝置在使用下磨損或磨蝕而極為可變。產量限於研磨裝置在擴大維修成本及關閉操作下潛在需要多個單元之能力。研磨過程潛在產生極大量之精細顆粒狀物或細粉，應對其予以控制以防止不安全含量之粉塵，導致吸入及滑倒危險、火或爆炸危險及對工作人員及工廠兩者而言其他不利條件及安全性問題。所利用之各種類型之研磨裝備為熟習此項技術者完全瞭解。
所產生之習知粉末可具有多種形狀(例如，球形、橢圓形、蛋形、正方形、長方形、板狀、薄片狀、針狀或針尖狀，或可具有高度不規則性，其中可能具有可易於破裂之尖端及突起)。由於粉末幾何形狀及由於模具旋轉，所以進入模具中之粉末流可在連續模式與滑倒模式(其中粉末 保持在原位，直至模具或其他外力之此升高引起其沿路徑平穩、週期性地滑動)或級聯或雪崩流動模式(其中大部分粉末同時極如雪崩般坍塌)之間變化。此在概念上被比作自一箱糖傾倒，與自一箱極細麵粉傾倒相對。當模具變暖且粉末開始軟化時，材料中發生黏著，使得至少一部分粉末黏住模具表面，進一步改變或阻礙此等流動機制，可能導致模製部分之表面不規則性。最終，施加至模具之熱使粉末熔融，粉末塗佈在持續旋轉之模具之表面且接著重新凝固以產生模製物品。
可藉由將通常在冷卻後切割以產生圓柱狀粒子之一股熔融材料擠壓來製備顆粒或更為適當地，股顆粒。此等股顆粒通常在切割過程期間或切割過程後易於不規則破裂且可在運輸期間受到磨損。材料之旋轉模製等級通常且仍以粉末(如上詳述)或以具有此性質之顆粒形式出售。視製造方法而定，此等顆粒可具有任何長度及直徑。常見長度及寬度為1/8吋(約3.2 mm)之大小。如上所述之顆粒與粉末類似地遭受不規則粒徑及分佈、不良顆粒狀物流動、不均勻熔融及不良之模製物品可重複性，且因此很少直接用於旋轉模製中。
用於旋轉模製之粉末及/或顆粒(如先前所述)通常可獲得且不限於線性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、可交聯聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚醯胺、聚碳酸酯、丙烯腈－丁二烯－苯乙烯(ABS)、聚苯乙烯、乙烯－乙酸乙烯酯(EVA)、乙烯－三氟氯乙烯共聚物 (ECTFE)、聚氯乙烯及聚偏二氟乙烯(PVDF)。
顆粒亦可在反應器中產生。通常如分散般進行顆粒聚合，其在分散介質中產生熔融材料小球，該等熔融材料小球在冷卻時凝固以形成略微呈球形之具有特定大小分佈的顆粒，接著該等顆粒可經篩分以在用於所考慮之過程及應用的合適範圍內。
藉由上述或類似方法製備之顆粒藉由引用的方式包含於本發明，且較佳藉由如圖1中所示，經由水下造粒機擠壓聚合物熔體調配物，接著乾燥來製備。圖1中所示之裝置包括一進料或填充區1，該進料或填充區1將材料提供至適當附接至造粒區3之混合、熔融及/或摻合區2中，該造粒區3優先利用另外暢通流體將顆粒運輸至脫水及乾燥設備4。接著，將材料輸送至包裝、儲存及/或加工後處理5。
在進料區1中，將材料或組份材料以固體或液體形式手動進給至混合區2。較佳地，液體可抽汲或計量供給(未圖示)至混合裝置2中，且固體可經由如圖1、1a及/或1b中所指示之進給螺桿10添加或藉由另一合適之設備添加。進料可按重量或體積來達成，且較佳經由如熟習此項技術者易知之機械及/或電子反饋機構控制。該過程可需要一或多個類似或不同之進料機構且其可置放在如混合入口14a、14b、14c或14d所指示之混合區2中相同或不同的進入點處。進給組份可處於周圍溫度下，經加熱或冷卻，且可處於大氣條件下或加壓，以空氣或惰性介質(例如，氬或氮)淨化，或可在進料設備之出口附近經受真空或部分真空以 加速流入混合區2中。一例示性出口為進給螺桿出口12。
混合區2可包括動態2a、擠壓2b及/或靜態2c混合組件。此等組件可個別或組合使用，且可互相連接或串聯、串接及/或並聯附接。
如圖1a所示，進料區1之進給螺桿出口12在一或多個入口(例如，針對熱控制混合容器16之入口14a)處附接於動態混合區2a。容器室可處於大氣下或以空氣或惰性氣體(例如，氬或較佳氮)淨化。組份可連續或以數份添加，其中溫至所需要之溫度。藉由旋轉由馬達20控制之轉子18來實現混合。混合刀片22附接至轉子18，其可為螺旋槳型、船型、犁鏵型、△型、σ型(單一、雙重或多重組態)或螺旋狀或螺旋狀分散刀片。或者，混合器可為捏合機、布氏捏合機(Buss kneader)或法瑞爾密閉式混合器(Farrell internal mixer)，或其可為帶形摻合器、班伯裏類型摻合器(Banbury－type blender)、臥式混合器、立式混合器、行星混合器或熟習此項技術者已知之等效設備。
在達到合適之傾倒點時，閥24打開且流體或熔融材料進入且穿過管26且吸入增壓泵30中。增壓泵30可為(例如)離心泵或正排量往復或旋轉泵。較佳地，增壓泵30為旋轉的且可為蠕動泵、葉片泵、螺桿泵、凸輪泵、螺桿推進泵或齒輪泵。齒輪泵可具有高精確度或開口間隙，且產生中壓(例如高達500 psi，但較佳小於150 psi)。泵壓足以迫使熔體穿過粗過濾器35，該粗過濾器35可為燭形過濾器、籃式過濾器或篩網更換器。在例示性實施例中，粗過濾器35為 20目或更粗之籃式過濾器。當熔體流動至且穿過管32時，粗過濾器35自熔體移除較大粒子、凝聚物或粒狀物質。虛線40a表示與熔體泵80之連接。
或者，圖1中之進料區1經由進給螺桿出口12在擠壓機50之一或多個入口(例如，入口14b)處連通附接至混合區2且更明確言之，附接至擠壓混合區2b，該擠壓機50視情況可為(但不限於)單螺桿、雙螺桿、多螺桿或環形擠壓機或柱塞式擠壓機。螺桿區或區域應同時進料、混合及輸送材料，提供足夠熱能及機械能以熔融、混合及均勻分散及分佈材料以進行隨後造粒。擠壓機50(較佳為雙螺桿擠壓機)可以空氣或惰性氣體淨化，且亦可具有一或多個排氣孔。一些或所有排氣孔可裝配有一或多個真空吸附器(vacuum attachment)或如熟習此項技術者所瞭解之其他排氣機構。排氣孔或合適排氣機構促進氣體、不需揮發物(諸如，剩餘單體)、副產物及/或雜質之移除。應小心使用排氣且其經定位以使得對調配物而言為必要之任何揮發性組份在引入混合過程後不損失或受損。螺桿組態應符合要求以實現進料、分散及/或分佈混合、熔融、摻合及生產速率之合適水平(其係由調配及加工要求決定)。如圖1中所示，在類似藉由針對圖1a中所說明之動態混合區2a之虛線40a所鑑別的位置處，擠壓機50耦接至熔體泵80。
類似地，進料區1可經由進給螺桿出口12連接至靜態混合區2c中之入口14c及/或連接至靜態混合區2d中之入口14d。過程操作可包括使用增壓泵30及/或熔體泵80以促進 材料流至靜態混合器60之轉移及加壓。靜態混合器60在如虛線40b所指示之位置上連接至熔體泵80。
混合區可單獨或組合使用，在組合中動態、擠壓及/或靜態混合串聯及/或並聯連接。此實例可視作動態混合區2a在入口14d處直接附接至靜態混合區2d，擠壓混合區2b在入口14d處直接附接至靜態混合區2d，且擠壓混合區2b在入口14c處直接附接至靜態混合區2c，繞過靜態混合器100。或者擠壓混合區2b可串聯及/或並聯附接至具有類似或不同設計類型或組態之另一擠壓混合區。各個混合區中之溫度及過程參數可相同或不同，且混合單元可組合、串聯或以其他方式附接。
固體或液體成份可利用在一或多個包括(但不限於)入口14a、14b、14c或14d之位置處連接的進料區1來添加。對於動態混合而言，組份在入口14a處添加，或對於包含揮發物之情況而言，在與入口14c鄰近之入口位置75處添加。在動態混合串聯附接至靜態混合之情況下(圖1中未圖示)，揮發物之添加較佳在靜態混合器之入口處(其實例包括對靜態混合器60之入口14d之改進(圖1b))進行。對於擠壓混合而言，組份在入口14b處添加，或對於包含揮發物之情況而言，在位於擠壓機50末端附近之入口處(如藉由入口位置70所示)添加，或者在鄰近入口14c之入口位置75處添加。對於在齒輪泵80之前串聯附接至靜態混合之擠壓混合而言(圖1中未圖示)，組份可在靜態混合器之入口處(例如對靜態混合器60之入口14d之改進(圖1b))添加。對於 靜態混合而言，組份可在圖1b中之入口14d處引入，或對於包含揮發物之情況而言，在與圖1中之入口14c鄰近之入口位置75處引入。
各種程度之混合及剪力藉由不同類型之混合過程來實現。靜態混合通常具有最小剪力且更多地依賴於熱能。動態混合在很大程度上取決於刀片設計及混合器設計。擠壓混合隨螺桿類型、螺桿數目及螺桿外形而變且完全能夠顯著產生剪切能量。因此，根據剪切能或機械能及熱能將能量引入混合過程中。單元之加熱及/或冷卻可藉由電、藉由蒸汽或藉由循環熱控制之液體(諸如，油或水)來實現。持續混合，直至調配物達到如藉由熟習此項技術者針對該過程特定測定之合適溫度或稠度或黏度之其他標準為止。
自混合階段2a、2b、2c、2d或其任何組合排出時，熔融或流化材料視情況進入且穿過熔體泵80，該熔體泵80對熔體產生附加壓力，較佳至少約10巴(bar)且更佳約30至約250巴或更多。確切壓力將視所加工之材料而定且可受混合之後之造粒過程3顯著影響，且視該過程之生產速率或流動速率而定。熔體泵80可為離心或正排量往復或旋轉泵。在例示性實施例中，熔體泵為旋轉泵，且可為蠕動泵、葉片泵、螺桿泵、凸輪泵、螺桿推進泵或齒輪泵，其中齒輪泵為較佳。密封件應與所加工之材料在化學及機械上相容，其詳情為熟習此項技術者完全瞭解。
經加壓之熔體通過過濾器90，該過濾器90可為籃式過濾器或篩網更換器。較佳使用約200目或更粗之篩網更換 器。一例示性篩網更換器為具有兩種或兩種以上具有不同目之篩網(例如，20目、40目及80目篩網)的多層篩網更換器。篩網更換器可為手動、平板、滑板、旋轉板、單一或雙重螺釘，且可連續或不連續。
熔體泵80及/或過濾器90之使用強烈且視情況視對調配物中任何揮發性成份之抑制而定。來自擠壓混合2b之壓力可足夠熔體泵80之先前使用，而使用靜態及/或動態混合2a或2d可需要促進加壓以確保調配物前進穿過裝置及自裝置排出。若採用，則過濾器90提供安全機制以確保過大粒子、塊、非晶形塊狀物或凝聚物不傳送至旁路靜態混合器100或造粒過程3。或者，如先前所描繪，任何揮發性組份之引入可在圖1中與入口14c鄰近之入口位置75處進行。在額外加壓及/或篩選為必需過程組件之情況下，經由與入口14c鄰近之入口位置75引入為較佳之方法。
圖1b中所示之靜態混合器60可用於加熱所形成之混合物以產生均勻熔體或可有效用作為熔體冷卻器以降低熔體溫度。當靜態混合器串聯使用時，各單元可用於加熱及進一步混合調配物，其中溫度、設計、幾何形狀及組態、實際大小及過程條件可相同或不同。串聯中之一靜態混合器可加熱混合物以實現更佳分散及分佈混合，而第二靜態混合器實際上可冷卻混合物以便於進一步加工。靜態混合器60或熔體冷卻器為蛇管型、刮壁式、殼管式設計、U型管設計或其他可比類型之熱交換器。在例示性實施例中，其為殼管式設計，其包括在個別管內具有合適組態之靜態混合 刀片以進一步混合材料且使更多材料與管壁密切接觸，在管外為諸如油或水之流體流以視情況來提供加溫或冷卻。循環介質之溫度及流動速率藉由控制單元(未圖示)小心調節。用於選擇靜態混合或熔體冷卻中之條件的重要標準為在最小壓降下做最大量之功來實現混合，同時維持適當混合所需之壓力。若存在，則藉由擠壓機50及/或熔體泵80產生之壓力應足以維持熔融或流體流動穿過過濾器90，(若適當)進入且穿過旁路靜態混合器100，且進入及穿過造粒區3。或者，可選熔體泵80可經定位附接至出口130及入口205以維持或增加壓力進入及穿過造粒區3。
圖1中所示之可選旁路靜態混合器100具有優於先前技術之獨特優點，其中靜態混合器60必須在實體上自熔體流動路徑移除以進行維修或清潔，且在特定過程中並不總是需要。為簡化此挑戰，將可具有或不具有冷卻連接之"卷軸"或直線大孔徑管插入路徑中以允許繞過不需之靜態混合器而有效流動。或者，如圖2中所示，可將旁通管線102插入流動路徑中，其中換向閥104用以將流自靜態混合器60轉換至旁通管線102中。類似地，在靜態混合器60之出口處或附近需要第二換向閥106以將旁通流再連接回主流中。
圖1中可選過濾器90之出口經由如圖3中詳述之旁路換向閥120之入口110連接至旁路靜態混合器100。入口110經由靜態混合器入口152將熔體流引導至旁路靜態混合器100之靜態混合組件150中。熔體流通過靜態混合組件150，且經由靜態混合器出口154排至旁路換向閥120之出口130中。 圖3中說明兩程或雙程熱交換器，其具有靜態混合組件150之基底156，該基底156經由入口152及出口154附接至旁路換向閥120。靜態混合組件150之頂部158遠離旁路換向閥120。
圖4說明如根據圖3中所詳述，與靜態混合組件150結合之旁路換向閥120之五種操作模式。旁路換向閥120之閥管線中之"X"表示該閥管線關閉。圖4a說明如上文所詳述，與垂直取向之靜態混合組件150結合之旁路換向閥的操作。更特定言之，閥組件162與164之間的旁通閥管線166關閉，以及閥排泄管線168及170關閉。因而，經由閥進入管線165進入旁路換向閥120之液體、熔融材料或壓出物藉由閥組件162經由閥靜態混合器進入管線172引導至靜態混合組件150。經由靜態混合器排出管線174自靜態混合組件150排出之熱改質材料藉由來自旁路換向閥120之閥組件164經由閥出口管線167引導至造粒區3。
圖4b說明旁路換向閥120之旁路模式。如所示，旁通閥管線166打開，閥排泄管線168及170仍關閉，且閥靜態混合器進入管線172(其連接至靜態混合組件150之入口152)及靜態混合器排出管線174亦關閉。因而，液體、熔融材料或壓出物直接經由旁路換向閥120自閥進入管線165流動，因此繞過靜態混合組件150。
圖4c說明第一排泄模式，其中旁通閥管線166關閉，同時閥排泄管線168及170及閥靜態混合器進入管線172及靜態混合器排出管線174打開。以此方式，靜態混合組件150 中之熔融或液體調配物可排出。類似地，打開閥進入管線165及閥出口管線167，使得分別自旁路換向閥120上游及/或下游之液體、熔融調配物或壓出物亦可分別經由閥排泄管線168及170排出。
在圖4d中所示之一替代性排泄模式中，旁通閥管線166關閉。靜態混合組件150中與閥排泄管線168鄰近之液體或熔融材料以及旁路換向閥120上游之材料經由閥進入管線165排泄且經由閥排泄管線168排出。靜態混合組件150中與靜態混合器排出管線174鄰近之熔融或液體材料經由該管線經過閥組件164排泄至閥出口管線167外，且接著通過換向閥200(自圖1)。
圖4e說明將來自閥進入管線165之流直接重新引導至閥出口管線168之淨化位置，有效移除靜態混合組件及所有後續加工。
圖5說明靜態混合組件150及旁路換向閥120之一替代性配置。在此實施例中，靜態混合組件150垂直懸掛在旁路換向閥120下方。靜態混合組件150之入口152及出口154均安裝在靜態混合組件150之頂部及旁路換向閥120之基底。在圖5a中，液體、熔融或擠壓材料經由閥入口管線165進入閥組件180中。在旁通管線166關閉及閥靜態混合器入口管線172開口之情況下，閥組件180將流引導至靜態混合組件150中。在穩態過程條件期間，在出口154處自靜態混合組件150排出之材料經由靜態混合器出口管線174進入旁路換向閥120，且藉由閥組件182將流經由閥出口管線167引 導出。
在圖5b中所說明之旁路模式中，閥靜態混合器入口管線172及靜態混合器出口管線174均關閉，同時打開旁通管線166，因此使得材料繞過靜態混合組件150，直接至閥出口管線167。
圖6說明靜態混合組件150相對於旁路換向閥120之第三種取向。更特定言之，靜態混合組件150相對於旁路換向閥120水平定位。如所示，入口152及出口154均位於與旁路換向閥120鄰接之靜態混合組件150末端。如圖6a中所說明，在正常操作模式中，熔體、液體或壓出物藉由旁路換向閥120引導。旁路模式遵照圖6b所說明，且排泄模式顯示於圖6c中。在各操作中，旁路換向閥120以與先前針對閥組件162及164描述之方法相同的方式操作，且因此，此處不予描述。靜態混合器100與旁路換向閥120之取向可為懸垂、水平或垂直安置，或可以此等位置之間的多個角度定位傾斜。
旁路換向閥120之較佳設計具有能夠藉由夾套(例如，使用蒸汽或其他傳熱流體)或藉由電熱器筒加熱之單體外殼。其具有複數個如圖3、4、5及6中所示之入口及出口孔及連接。閥組件162及164以及閥組件180及182較佳呈可移動螺釘之形式，其中閥組件162及180在靜態混合組件150上游，且類似地，閥組件164及182在下游。螺釘可含有(但不限於)2個孔。此實例包括閥組件164、180及182。螺釘亦可含有3個孔，閥組件162為其實例。各別孔可直通， 形成90°轉角或呈"T"形，且沿螺釘長度特定置放。如熟習此項技術者所瞭解，基於運行該過程之操作者需要的所欲位置，此等孔中之每一者藉助於流體控制筒或等效設備定位置放，且可調節地維持與旁路換向閥120之適當入口及/或出口的良好對準。流體動力筒之定位及因此螺釘之位置可藉由手動操作流體流動閥、藉由自動控制(例如，藉由PLC)或兩者來控制。
圖43說明熔體冷卻器特定之另一實施例，其中熔體冷卻器相對於換向閥之取向與圖6中所示之取向相同且確定為靜態混合組件150。更特定言之，顯示熔體冷卻器2090相對於一般由參考數字2092表示之換向閥水平定位。如所示，入口2094及出口2096均位於與換向閥2092鄰接之熔體冷卻器2090末端。在此實施例中，入口2094位於熔體冷卻器2090之底部部分2093中，且出口2096位於熔體冷卻器2090之頂部部分2091中。其中熱熔性聚合物藉由換向閥2092引導穿過熔體冷卻器2090之正常操作模式顯示於標記為"A"之圖43之左側圖中。旁路模式顯示於標記為"B"之圖43之中心圖中，且排泄模式顯示於標記為"C"之右側圖中。在各操作模式中，換向閥2092以與上述方式相同之方式操作。
圖44說明其中熔體冷卻器相對於換向閥之取向與圖6中所示之取向相同的另一實施例。更特定言之，顯示熔體冷卻器2090相對於換向閥2092水平定位。入口2094及出口2096均位於與換向閥2092鄰接之熔體冷卻器2090末端。在 此實施例中，入口2094及出口2096位於熔體冷卻器之相對部分2097及2098，呈並排組態。其中熱熔性聚合物藉由換向閥2092引導穿過熔體冷卻器2090之正常操作模式顯示於標記為"A"之圖44之左側圖中。旁路模式顯示於標記為"B"之圖44之中心圖中，且排泄模式顯示於標記為"C"之右側圖中。在各操作模式中，換向閥2092以與上述方式相同之方式操作。
如分別圖45及46中所示，熔體冷卻器2030及熔體冷卻器2060可經組態以排出可壓縮流體且排泄聚合物熔體及其他流體。圖45說明位於熔體冷卻器2030之頂部2038之排放孔2095。圖46說明位於熔體冷卻器2060之底部2100之排放孔及排泄口2101。
為提供熔體冷卻器2030之頂部2038中所欲熔體流動狀態，可將頂部2038加熱。舉例而言，如圖47中所說明，頂部2038可藉由通過流動通道2039之傳熱流體加熱或冷卻。在如圖48中所說明之另一可能加熱組態中，頂部2038可(諸如)藉由電熱器2041電加熱。控制頂部2038之溫度確保當熔體經由頂部2038自熔體冷卻器之第一過程側面轉至熔體冷卻器之第二過程側面時，熔體不冷卻至預定溫度以下。
如上所指出，圖49、50及51分別提供冷卻操作模式、旁路操作模式及排泄操作模式之換向閥2040的詳圖。換向閥2040具有能夠藉由夾套使用蒸汽或其他傳熱流體或藉由電熱器筒加熱之體外殼。在一較佳實施例中，第一可移動閥 組件2042為其中具有三組流動通道之可液壓致動之螺釘，且第二可移動閥組件2044為其中具有兩組流動通道之可液壓致動之螺釘。在換向閥2040之其他可能實施例中，螺釘可包括兩組或三組流動通道，每一組流動通道呈直通流動通道，呈90°轉角流動通道，或呈T形流動通道，沿螺釘長度特定置放。基於運行該過程之操作者所欲之位置，此等流動通道中之每一者藉由流體控制筒移動至特定位置，且與換向閥之相應入口及/或出口對準。流體動力筒之定位及因此螺釘之位置可藉由手動操作流體流動閥、藉由自動控制(例如，藉由PLC)或兩者來控制。
在其他情況下，熔體冷卻器2030可垂直於穿過換向閥2140之熔體流動路徑取向。如圖52A、52B及52C中所說明，換向閥2140具有單一可移動閥組件2145。可移動閥組件2145為其中具有三組流動通道之可液壓致動之螺釘，其包括冷卻流動通道2141、旁通流動通道2145及排泄流動通道2143。換向閥之單一螺釘實施例提供相對短之熔體流動路徑及經濟之閥構造。
在採用旁路靜態混合器100之情況下，旁路靜態混合器100提供迄今為止不可實現之超越先前技術設備之揮發物成份控制水平。使用旁路靜態混合器100代替靜態混合器60完全在本發明之範疇內。待獲得之收益在於旁路換向閥極大地促進淨化之能力。如圖4e中所說明，在入口管線165及排泄管線168為唯一開口路徑以及旁路變化如本文所述之情況下，閥組件162之取向允許上游流在進入靜態混 合組件150之前轉向。若該過程液體、熔體或壓出物之額外改質不為特定應用所必需，則在可維持溫度及加壓之情況下旁路路徑具有最小距離。淨化過程或淨化材料可足夠容易地通過組件，而無不必要損失任何揮發物之危險，及/或危險可燃性問題之可能性減小，且不顯著抑制過程流。停工期最小化可易於經由消除用於日常維修或修理之組件移除來實現。
如圖1中所指示，混合區2之組件可連接至換向閥200，其中旁路靜態混合器100之出口130附接至入口205。圖7說明附接至換向閥200之外殼202的入口205及出口206。可移動換向螺釘(未說明)可藉由電機械、液壓、空氣或藉由其任何組合致動。
再次參看圖1，換向閥200在出口206處附接至模具320之入口301處之造粒區3，其詳情在圖8、9、10及11中說明。
圖8中之模具320為單體類型模具，其包括附接至模體324之鼻錐322，加熱元件330裝配於模體324中且數目及取向模式變化之多個空心模孔340穿過模體324。模孔340直徑可為約3.5 mm或更小，較佳約1.5 mm或更小，更佳約1.0 mm或更小且最佳約0.5 mm或更小。模孔340可具有多種設計組合，包括(但不限於)增加或降低之錐形、圓柱形及其組合。區段長度可根據過程及材料需要而變。較佳地，模孔單獨或成組或成群共同地置放於一或多個如由其所附接之換向閥200之出口206的直徑所決定之同心環中。
加熱元件330可包括匣式或蛇形管類型元件，且在模體 324內部可具有足夠長度以保持在模孔周圍之外，如圖8中所說明及圖9a及9b中以組態1所詳述。其亦可擴展至模體中心且在模體中心附近而長度不經過中心(如圖9a及9b中組態2所示)，或長度可擴展經過中心，但無足夠長度與徑直相對之模孔之環接觸(如圖9a及9b中組態3所示)。模孔之定位可改變以適應加熱元件330之合適組態。
圖10中說明模體中具有可移動中心或插入物組態之模具320。加熱元件330具有匣式或蛇形管組態且插入外模體組件352中，其中加熱元件330長度受限制以合適地裝配於外模體組件352之範圍內。模孔340含於可移動插入物350內且如上文討論中所詳述，其設計、尺寸及位置可變化。可移動插入物350藉由常見機構固定附接至外模體組件352。
圖11顯示模具320之一替代性設計，其中模體具有可移動中心或插入物組態，其中多個加熱區之加熱效率增強且當熔融或液體材料通過模孔340時傳熱至該等熔融或液體材料更容易。未圖示之外模體組件類似於針對圖10所述之外模體組件。替代性設計之受熱可移動插入物360具有開孔中心，該中心裝配有加熱元件365，較佳為蛇形加熱元件，其可與外模體組件中之其他加熱元件共同受熱控制或可自主熱調節(因此允許模具320內多區加熱能力)
所有組態之模具320(圖8、9、10及11)可含有固定附接用於如圖11中所說明之切割表面的合適硬面370，該硬面370較佳耐磨、抗磨及(若需要)耐腐蝕。用於擠壓熔融、液體壓出物之模孔340可通過其。以實例說明，碳化鎢、碳化 鈦、其他陶瓷或其混合物為硬面應用之常見材料。
亦可進行模具320之表面處理、表面修整、拋光或表面硬化，以提供對模體之額外保護。該等處理之實例包括(但不限於)磷化鎳、鍍鉻、氮化或可比之物理或化學處理。先前技術已證明在存在數組模孔之情況下或其中特定一組模孔具有至少兩種不同大小之情況下在至少一組中使用不同模孔大小。此尚未被認為係必需或實用的，且通常發現其導致聚合物阻塞或包裹在模面周圍。本發明未反映同時擠壓不同顆粒大小之需要。
圖11中說明鼻錐322之一例示性栓接機制。如圖8、10及11中分別所示，蓋板372藉由螺釘374定位附接至模體320、可移動插入物350或受熱可移動插入物360之表面。蓋板372可小於或至少等於硬面370之高度。或者，可如需要使用密封墊材料或其他材料以密封蓋板372。
再次參看圖1，模具320附接至運輸流體箱或水箱400，如圖12、13、14及15(a、b及c)中所詳述。圖12說明整塊運輸流體箱或水箱400之組態，其包含連接至具有類似直徑及幾何形狀之入口管404及出口管406的外殼402。整塊運輸流體箱或水箱400在位置上徑直相對且在模面410(代表性地相當於圖8、10及11中硬面370之表面)周圍(具有足夠直徑以完全環繞)互連附接至長方形、正方形、圓柱形或其他幾何形狀之開口切割室408。外殼402具有安裝凸緣412，複數個安裝螺釘414通過安裝凸緣412以將運輸流體箱或水箱400及模具320密封性地附接至換向閥200。外殼 402上之凸緣416允許附接至如下詳述之造粒機900(參見圖1)。稍後在本揭示案中描述在切割室408內自由旋轉之組件。
類似地，圖13說明運輸流體箱或水箱400之兩塊組態，其包含具有連接至入口管454及出口管456之外殼452的主體450，入口管454及出口管456具有類似直徑及幾何形狀且在位置上徑直相對且在模面410(代表性地相當於圖8、10及11中硬面370之表面)周圍(具有足夠直徑以完全環繞)互連附接於長方形、正方形、圓柱形或其他幾何形狀之開口切割室458。外殼452具有安裝凸緣462，複數個安裝螺釘或螺栓464通過安裝凸緣462。安裝凸緣462密封性地附接至具有可比直徑(內部及外部尺寸兩者)之接合環470。複數個埋頭螺釘472通過其。安裝螺釘或螺栓464及埋頭螺釘472較佳以交替方式使用，且將完整運輸流體箱或水箱400及模具320之組件密封性地附接至換向閥200。主體450之外殼452上之凸緣466允許附接至如下詳述之造粒機900(參見圖1)。稍後在本揭示案中描述在圖12中之切割室408及/或圖13中之切割室458內自由旋轉之組件。接合環470單獨附接至及穿過模具320允許主體450因清潔或維修而移除，同時使模體320密封性地附接至換向閥200。
圖14中說明運輸流體箱或水箱400之兩塊組態之分解圖，完整組件在圖15中說明。如同整個本揭示案中其他圖般，圖13、14及15a中類似部件具有類似編號。
圖15b及15c說明運輸流體箱或水箱入口及出口之一替代 性設計，其中入口480固定附接至長方形或正方形入口管482，該入口管482在其接近外殼481時沿其長度錐體式地增加，其附接性地連接至外殼481且在外殼481內為切割室484。類似地，長方形或正方形出口管486附接至外殼481且與入口管482徑直相對，其沿其長度錐體式地減小至其固定附接之出口488。圖15b及15c中凸緣483及凸緣485在設計及目的上與先前所述之圖15a中凸緣462及466可比。
圖15a、15b及15c說明較佳徑直相對之入口及出口。或者，入口454及480及出口456及488可以相對於出口至入口之位置且由其界定之約20°至約180°的角度定位。以實例說明，入口454及480及出口456及488可相對或交錯附接至外殼481。入口及出口之尺寸可相同或不同，且入口及出口之設計可類似或不同。如此確定之入口及出口較佳具有類似尺寸及設計且徑直相對。
再次回至圖1，顯示處於未操作之空位置之造粒機900。附接至該造粒機的係導流器800及具有切割刀片700之切割輪彀600。在操作該裝備後，造粒機900移動至位置中以使其可固定地附接至運輸流體箱或水箱400之整塊組態之凸緣416或運輸流體箱或水箱400之兩塊組態之主體450上的凸緣466，分別如圖12及13中詳述。附接可經由迅速斷接或其他此類機構進行。在操作組態中，切割輪彀600及切割刀片700在切割室408(圖12)或458(圖13)內自由旋轉。所有所說明之組件之詳情在下文中更詳細地描述。
本發明之造粒機900示意性地顯示於圖16中。造粒機900 可根據切割輪彀600與模面410之關係在位置上可調節。圖16表示處於操作位置之造粒機900，其中其經由造粒機凸緣902密封性地附接至由可移動迅速斷接夾904緊密固持之運輸流體箱或水箱凸緣466。造粒機之位置調節可藉由手動、經由負載彈簧、液壓、氣動、電機械來實現，或可藉由此等機制之組合在一方向累積或在所施加之力之反方向相反起作用以確保位置如需要之合適，以實現磨損均勻，壽命增加，避免過度擠壓而導致熔體包裹在切割輪彀或模面410周圍，及粒化產物具有一致性。較佳設計具有圖16中所詳述之液壓－氣動機制，其包含馬達905、外殼910且含有與耦接器922嚙合之液壓缸920。轉軸930將耦接器922連接至模面410上之切割輪彀600，且通過止推軸承940及與運輸流體箱或水箱400之切割室458流體接觸之密封機構及較佳機械密封機構950。入口管454及出口管456指示流體(例如，水)流動至切割室458之方向、切割室458中流體與顆粒之混合及接著所形成之顆粒漿狀物遠離切割輪彀600以及模面410及自切割室458之流動。
圖17說明一較佳組態，其中導流器800位於切割室458中，有效減小該區之流體體積。此組態可用於增加穿過切割室458之流體速度，改良顆粒品質，減少阻塞，避免熔體包裹在模面410周圍，產生或增加輸送壓力，且改良顆粒幾何形狀。僅部分顯示之模具320、運輸流體箱或水箱400及造粒機900以與圖16中所示方式相同之方法定位。中空轉軸轉子可附接至具有如先前所述之合適入口管454及 出口管456的切割室458中之切割輪彀600。經由使用如上造粒機凸緣902及運輸流體箱或水箱凸緣466上之迅速斷接夾904，造粒機900密封性且可移動地附接運輸流體箱或水箱400。
圖18a及18b顯示導流器800之兩種不同之可能組態，其中區段可具有類似或不同之區段長度，其具有一致外徑，外徑小於切割室458之直徑且可根據切割室458中所欲體積之需要減少而改變。如單獨藉由803a或以803b及803c中複數方式指示，導流器間隔區803可在圓周及直徑上近乎均勻，但區段長度可改變。為引導及/或限制流動，舉例而言，單個(801a)或無限複數個(801b、801c及801d)導流區段801藉由縱向擴展橫向組態中呈弧形之凹槽來改變，其中深槽區位於與切割輪彀600之鄰近處。不欲關於區段之數目限制一系列區段之較佳組態，且具有可比幾何形狀及功能性之單一導流器組件完全在本發明之範疇內。
繼續看圖16，藉由螺紋連接將切割輪彀600附接至造粒機900之轉軸930之螺紋頭上。切割輪彀600可剛性安裝至轉軸930且可含有許多切割臂610，如圖19中所說明，以平衡比例繞切割輪彀600周圍置放。或者，使用接管620將切割輪彀600可撓性地附接至轉軸930，其中接管620藉由附接及螺紋連接至轉軸930。接管620具有與切割輪彀600中類似偏球形內表面孔602匹配之偏球形外表面622。與偏球形內表面孔602徑直相對且凹進其中的係縱向凹口605，該等縱向凹口605延伸至切割輪彀600之邊緣且球珠640適合 其。球珠640之類似對立凹口626位於接管620上，該接管620在位置上經取向，使得一旦接管直角插入位置中且旋轉至與切割輪彀600平行之位置，縱向凹口605及對立凹口626即對準以內鎖球珠640。此允許切割輪彀600繞固定附接至轉軸930之接管620上的徑直定位之球珠640自由振盪，從而允許切割輪彀600旋轉自對準。
如圖19中所示，切割臂610及切割輪彀主體612之橫截面可為正方形或長方形。切割臂610及切割輪設主體612可更為流線型以產生如圖20c中所說明之擴展六角形橫截面。圖20a及20b顯示流線型切割輪彀650之區段。切割刀片(未圖示)藉由螺絲或類似機構固定附接在平直角度凹槽614(圖19)或平直角度凹口652(圖20a及20b)上。
或者，圖21說明大角度切割輪彀600，其中切割臂610(如圖19中所示)視情況經切割刀片支撐件702替代，切割刀片750較佳藉由螺絲748或其他機構附接至切割刀片支撐件702。接管720在藉由螺紋附接至轉軸930(圖16)下允許自動對準之可撓性。如熟習此項技術者所瞭解，其他功能等效之切割輪彀設計在本發明之範疇內。
圖22說明切割刀片750之各種角度傾斜位置及形狀。刀片角度755可在相對於模具硬面370約0°至約110°或更大角度之間變化。例如參見圖22a、b及c。如圖8中所示之60°至79°之刀片角度755為較佳。如圖22b中所示之75°之刀片角度為更佳。刀片切割邊760可為直角、斜角或傾斜，且可處於約20°至約50°之刀片切割角765，以約45°為較佳。 或者，如圖22d中所說明之半厚度刀片770可類似附接、類似傾斜，且可具有如上所述之可比刀片切割角及較佳值。此外，在尺寸及組成上，刀片設計可視其他過程參數來證明為有用的。
切割刀片750在組成上包括(但不限於)工具鋼、不鏽鋼、鎳及鎳合金、金屬陶瓷複合材料、陶瓷、金屬或金屬碳化物複合材料、碳化物、釩硬化鋼、合適固化塑膠或其他同等耐用材料，且可如熟習此項技術者已知進行退火、硬化及/或表面處理。耐磨性、耐腐蝕性、耐久性、磨損壽命、耐化學性及抗磨蝕性為一些影響特定刀片相對於造粒調配物之實用性的因素。對刀片尺寸長度、寬度及厚度以及與切割輪彀設計有關之所用刀片的數目無特定限制。
圖1說明旁路環550之相對位置。用於旁路環550及顆粒運輸中之水或可比流體自儲集器1600(或其他來源)獲得且經由泵500運輸至運輸流體箱或水箱400，該泵500可具有一設計及/或組態以提供足夠流體流至及穿過可選熱交換器520及運輸管530，至旁路環550。類似地，熱交換器520可經設計以具有維持水(或其他運輸流體)之溫度在合適程度下的合適能力，以維持所形成之顆粒溫度，使得顆粒幾何形狀、產量及顆粒品質符合要求而無拖尾，且避免熔融塑膠包裹在切割面上、顆粒凝聚、空腔化及/或顆粒在運輸流體箱或水箱中積聚之情況。運輸流體之溫度、流動速率及組成將隨所加工之材料或調配物而變。運輸流體溫度維持在低於聚合物熔融溫度至少約20℃下且較佳維持在低 於熔融溫度約30℃至約100℃之溫度下。運輸流體溫度更佳維持在約0℃至約100℃下，以約10℃至約90℃更佳，且以60℃至約85℃最佳。
此外，加工助劑、流動改質劑、表面改質劑、塗層、表面處理(包括防靜電劑)及熟習此項技術者已知之各種添加劑可供應於運輸流體中。管道、閥及旁路組件應具有合適構造以經受住顆粒－運輸流體混合物之適當運輸所需要的溫度、化學組合物、磨損性、腐蝕性及/或任何壓力。系統所需之任何壓力由垂直及水平運輸距離、抑制組份不必要揮發或過早膨脹所需之壓力水平、穿過閥之顆粒－運輸流體漿狀流、粗篩選及輔助過程及/或監測裝置來決定。類似地，顆粒與運輸流體之比率應具有改變之比例以在消除或減輕以上提及之複雜情況中具有令人滿意之有效性，其中顆粒積聚、流動阻塞、堵塞及凝聚為例示性情況。管道直徑及距離由材料產量(因此流動速率及顆粒－運輸流體比率)及實現合適程度之顆粒冷卻及/或凝固以避免不欲揮發及/或過早膨脹所需的時間來決定。閥、計量器或其他加工及監測裝置應具有足夠流量及壓力等級以及具有足夠通過直徑以避免不適當阻塞、堵塞或以其他方式改變過程，導致額外及不欲之壓力產生或過程閉塞。運輸流體及添加組合物應與顆粒調配物之組份相容且不應容易地吸附至該調配物中之任何組份中/上。過量運輸流體及/或添加劑應可易於藉由諸如沖洗、抽吸、蒸發、脫水、溶劑移除、過濾或熟習此項技術者所瞭解之類似技術之方法自顆 粒移除。
如圖23中所說明之旁路環550允許來自入口管530之運輸流體(例如，水)進入三路閥555且重新引導至旁通流或運輸流體箱或水箱400。為繞過運輸流體箱或水箱400，運輸流體藉由三路閥555引導至/穿過旁通管565，至出口管570中。為實現此，將閉塞閥575關閉。或者，為使水流向/穿過運輸流體箱或水箱400，在閉塞閥575打開及排泄閥590關閉下，引導三路閥555以允許流入/穿過管560且流至管580中。水前進至/穿過運輸流體箱或水箱400且運輸顆粒至/穿過視鏡585，穿過閉塞閥575且至出口管570中，以進行如下所述之下游加工。為使系統排泄且允許清潔或維修運輸流體箱或水箱400或模具硬面370，或替換任何模具320組件，三路閥555將流引導至/穿過管565且至管570中。在目前關閉閉塞閥575且打開排泄閥590之情況下，組件585、400、560及580中截留在575以下之水自排泄閥595排出以進行再循環或處理。
如圖1中所說明，一旦顆粒足夠凝固用於加工，即將其經由管1270運輸至/穿過凝聚物捕獲器/脫水單元1300，且至乾燥單元1400及下游過程2000中。
乾燥器1400可為用於實現材料之控制水份含量的任何裝置，其可呈薄片狀、球狀、球形、圓柱形或其他幾何形狀。其可藉由(但不限於)過濾、離心乾燥、強制通風或熱風對流或流化床來實現，且較佳為離心乾燥器，且最佳為自動清洗離心乾燥器1400。
目前轉至圖24，管1270將顆粒及流體漿狀物或濃縮漿狀物排放至凝聚物捕獲器1300中，該凝聚物捕獲器1300經由排料槽1305捕獲、移除及排放顆粒凝聚物。凝聚物捕獲器1300包括傾斜圓棒柵格、穿孔板或篩網1310，1310允許流體及顆粒通過但收集黏著、凝塊或以其他方式凝聚之顆粒且將其引導至排料槽1305。如圖24及25中所示，接著顆粒及流體漿狀物視情況進入脫水器1320中。脫水器1320包括至少一個含有一或多個擋板1330之垂直或水平之脫水多孔薄膜篩網1325及/或傾斜多孔薄膜篩網1335，其能夠使流體向下進入細粉移除篩網1605中且穿過其至儲水器1600(圖1及27)。將表面上仍保留水份之顆粒自脫水器1320排至自動清洗離心乾燥器1400之下端漿狀物入口1405處(圖24)。
如圖24中所說明，自動清洗離心顆粒乾燥器1400包括(但不限於)一般圓柱形外殼1410，該外殼1410具有垂直取向之一般圓柱形篩網1500，該篩網1500安裝在篩網基底上之圓柱形篩網支撐件1415及篩網頂部上之圓柱形篩網支撐件1420上。因此篩網1500以自外殼內壁之徑向間隔關係同心定位於外殼1410內。
垂直轉子1425經安裝以在篩網1500內旋轉且可藉由馬達1430旋轉驅動，該馬達1430可安裝在及/或連接至乾燥器之基底(圖26)或頂部。如圖24中所示，馬達1430較佳安裝在乾燥器之上端頂上。馬達1430藉由驅動連接1435及經由與外殼上端連接之軸承1440連接至轉子1425。連接1445及 軸承1440支撐轉子1425且引導轉子上端之旋轉運動。漿狀物入口1405與篩網1500及轉子1425之下端經由下篩網支撐區1450在連接1448處連通。外殼及轉子之上端與乾燥顆粒排料槽1460經由外殼上端之上篩網支撐區1455中之連接(未圖示)連通。出口1467中之換向板1465可將來自出口1470或出口1475之乾燥顆粒轉向。
外殼1410具有分區構造，其在乾燥器之下端部分之凸緣耦接器(未圖示)及乾燥器上端部分之凸緣耦接器(未圖示)處連接。最上面凸緣耦接器連接至頂板1480，該頂板1480支撐由外殼或防護罩1437密封之軸承結構1440及驅動連接1435。在外殼1437頂上之耦接器1432支撐馬達1430且維持組裝關係中之所有組件。
外殼1410之下端藉由如圖27中所說明之凸緣連接1610連接至水槽或儲集器1600頂部上之底板1412。孔1612提供乾燥器外殼之下端與儲集器1600之間的連通方式以在表面水分自顆粒移除時允許流體自外殼1410排至儲集器1600中。此移除係藉由轉子作用來實現，轉子作用使顆粒升高且向顆粒提供離心力，使得對篩網1500內部之衝擊將水份自具有該水份之顆粒移除，通過篩網且最終進入儲集器1600中。
如圖24中所說明，乾燥器之自動清洗結構包括支撐在外殼1410內部與篩網1500外部之間的複數個噴霧嘴或噴霧頭組件1700。噴霧嘴組件1700支撐在噴霧管1702末端，該噴霧管1702向上延伸穿過外殼上端之頂板1480，其中噴霧管 1702之上端1704暴露。軟管或管線1706將高壓流體(例如，水)以至少40加侖/分鐘(gpm)之流動速率進給至噴霧嘴1700。在一些實施例中，壓力流體可以約60 gpm至約80 gpm之速率進料，而在其他實施例中，速率可為80 gpm或更高。軟管1706視情況可自安裝在乾燥器1400上之單一歧管(未圖示)進料。
較佳存在至少三個噴霧嘴組件1700及相關噴霧管1702及管線1706。噴霧嘴組件1700及管1702以繞篩網1500周圍之圓周間隔關係取向，且以交錯垂直關係取向，以使自噴霧嘴1700排放之加壓流體將接觸及清潔篩網1500內部及外部以及外殼1410之內部。因此，如圖27中所示，積聚或堆積在篩網1500外表面與外殼1410內壁之間的懸料點或區域中之任何收集顆粒經沖洗穿過孔1612，至儲集器1600中。類似地，篩網1500內部及轉子1425外部之殘留顆粒自乾燥器衝出且不會污染在乾燥不同類型顆粒之隨後乾燥循環期間通過乾燥器之顆粒或與其混合。
乾燥器下端之篩網支撐區1450與外殼1410內壁之間的區域包括將乾燥器外殼之組件連接在一起之開口及接縫處的平坦區。來自噴霧嘴組件1700之高壓水亦有效沖洗此區域。基底篩網支撐區1450藉由螺絲或其他扣件附接至外殼1410之底板1412及儲集器1600以將外殼及篩網固定至儲集器1600。如圖24中所示，基底篩網支撐區1450呈桶或盆形式。或者，在其他乾燥器組態中，基底篩網支撐區1450可呈倒置桶或倒置基底形式(未圖示)。
轉子1425包括實質上管形構件1427，該管形構件1427裝備有傾斜轉子刀片1485以提起及升高顆粒且接著將其對著篩網1500衝擊。在其他乾燥器中，轉子1410可具有正方形、圓形、六角形、八角形或其他橫截面形狀。空心軸1432以與形成轉子之管形構件1427同心間隔之關係延伸穿過轉子1425。當空心軸延伸穿過轉子1425下端之導套1488中之開口1482時，其引導轉子下端，以及將底板1412及儲集器1600頂壁中之開口分別對準。旋轉耦接器1490經由軟管或管線1492供應連接至空心軸1432及流體壓力來源(較佳為空氣，未圖示)以加壓空心軸1432之內部。
空心軸1432包括連通空心轉子構件1427內部之孔。此等孔允許加壓流體(例如，空氣)被引入轉子1425內部中。轉子1425在底壁中亦具有孔，該等孔使轉子1425底端與基底或桶區1450內部連通以能夠清潔轉子1425及桶區1450之下端。自轉子及篩網1500內部衝出之顆粒優先經由乾燥顆粒出口槽1460排出。
頂部區1455內之轉子1425頂部亦為懸料點且經受高壓流體以移去積聚顆粒。如圖24中所示，噴嘴1710引導高壓流體跨過轉子1425頂部以將積聚顆粒自頂部區推出且優先至顆粒出口槽1460中。噴嘴1710藉由延伸穿過頂板1480及連接至高壓流體來源之軟管或管線(未圖示)進料。
除乾燥器結構中之懸料點或區域外，凝聚物捕獲器1300亦可藉由受電磁閥控制之獨立管或軟管1720來清潔，該電磁閥將高壓流體引導在傾斜凝聚物柵格或捕獲器板及棒條 柵格1310之顆粒接觸側面上以清除凝聚物，接著經由排料管或槽1305排放凝聚物。
軟管及噴嘴可以使其清潔轉子1425頂部及顆粒排放口1460之方向將空氣(或其他流體)脈衝供應至排料槽或管1460。空氣排放將顆粒吹過管連接及換向板1465，穿過出口1467，以自乾燥器排放乾燥顆粒。
轉子1425較佳在完全清潔循環期間連續轉動。提供電磁閥以較佳以約60 psi至80 psi或更大將空氣供應至其他懸料點(未圖示)，該等懸料點包括水箱旁路空氣口、轉子空氣口、頂部區空氣口、顆粒出口空氣口及換向閥空氣口。電磁閥包括計時器以提供短脈衝(例如，約三秒)，其良好清潔且不需要大量時間。清潔循環按鈕(未圖示)啟動清潔循環，其中首先激發水箱旁路空氣孔以允許空氣在多次空氣脈衝(例如，五次或更多次)下淨化旁路。接著啟動頂部區空氣口。在此之後依序為換向板1465之啟動。此閥在啟動噴霧嘴組件1700之前閉合，該噴霧嘴組件1700將篩網洗滌約1至約10秒，較佳約6秒。吹氣機1760應在噴水循環期間停用且接著在噴霧嘴泵未激發時重新啟動，因此完成一個清潔循環。如本文所述之循環在範疇上不受限制，且循環之各組件的頻率及/或持續時間按實現殘餘顆粒之適當移除所需來改變。
如圖28中所說明，用於過程之篩網視情況可包括一或多個水平或垂直脫水篩網1325、傾斜脫水篩網1335、口式篩網1595及/或一或多個圓柱形可附接之篩網1500。篩網之 大小、組成及尺寸應適於所產生之顆粒，且可穿孔、沖孔、鑽穿、編織或具有熟習此項技術者已知之另一組態，且在構造、組成及類型上可相同或不同。當顆粒大小之直徑減小時，篩網較佳由兩層或兩層以上組成。此等層可具有類似或不同組成、設計及尺寸。篩網藉由鎖銷、夾子、螺釘或任何其他固定機構原位固定。
篩網1500較佳具有合適之可撓性構造以便在乾燥器1400及轉子1425周圍按圓周置放，且如圖29及30中所說明，可含有擋板條1550，該等擋板條1550原位栓接，將篩網區域有效分成近似相等之區域。或者，如圖31及32中所示，篩網可不含擋板條。篩網1500較佳具有兩層或兩層以上，該等層在功能上併入外支撐篩網及內篩網，實現顆粒及更小微粒之有效乾燥。此外，視特定應用而定，一或多個篩網層可夾在外支撐篩網與內篩網之間。圖33說明三層組態之邊視圖；且圖34說明雙層組態之類似邊視圖。圖35說明雙層篩網組態之表面圖，其中圖係自支撐層之側面，經由該支撐層可看見更細網格之篩網層。
外支撐篩網1510可由模製塑膠或絲強化塑膠形成。聚合物/塑膠可選自聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚醯胺或耐綸、聚氯乙烯、聚胺基甲酸酯，或在離心顆粒乾燥器之操作中所期望之化學及物理條件下能夠維持其結構完整性之類似惰性材料。較佳地，外支撐篩網1510為金屬板，其具有合適厚度以維持整個篩網組件之結構完整性及具有足以起伏(例如，圓柱形)之可撓性以緊密且在位置上配合合適之離 心顆粒乾燥器。金屬板較佳為18規格至24規格厚，且最佳為20規格至24規格厚。金屬可為鋁、銅、鋼、不鏽鋼、鎳鋼合金或對乾燥過程之組件呈惰性之類似非反應性材料。金屬較佳為不鏽鋼合金，諸如如藉由經受乾燥操作之化學過程在環境上所需要之等級304或等級316不鏽鋼。
金屬板可鑽穿、沖孔、穿孔或開縫以形成開孔，該等開口可為圓形、橢圓形、正方形、長方形、三角形、多邊形或其他尺寸上類似之結構，以提供用於分離及隨後乾燥之開孔區域。開口較佳為圓形穿孔且在幾何學上交錯以提供最大開孔區域，同時保留外支撐篩網之結構完整性。圓形穿孔直徑較佳為至少約0.075吋且其交錯以提供至少約30%之開孔區域。更佳為使得有效開孔區域為約40%或更大之開孔區域幾何取向。最佳為直徑為至少約0.1875吋之經交錯以實現約50%或更大之開孔區域的圓形穿孔。
或者，外支撐篩網可為由傾斜、直角堆疊或交織及焊接、銅焊、電阻焊接或以其他方式固定在適當位置之絲、棒或條組成的組裝結構或篩網。絲、棒或條可為塑膠、絲強化塑膠或金屬，且幾何形狀可為圓形、橢圓形、正方形、長方形、三角形、楔形、多邊形或其他類似結構。跨過篩網寬度或經線之絲、棒或條在尺寸上可與縱向上所含之作為緯線或緯之絲、棒或條相同或不同。
絲、棒或條之最窄尺寸較佳最小為約0.020吋，最窄尺寸更佳至少為約0.030吋，且最窄尺寸最佳為約0.047吋。開孔區域在尺寸上視相鄰結構元件之鄰近置放而定且在位 置上經定位以便維持至少約30%之開孔區域百分比，更佳約40%以上，且最佳大於或等於約50%。
可選中間篩網1520及內篩網1530在結構上類似於本文針對外支撐篩網所述之結構。各別層中之篩網在尺寸及組成上可類似或不同。各別篩網之開孔區域百分比可類似或不同，但較小開孔區域百分比將減少篩網之有效開孔區域，且最小開孔區域百分比將最具限制性且因此界定篩網組件之開孔區域百分比。任何篩網相對於該組件之其他層的取向以及篩網之尺寸及結構組成可類似或不同。
內篩網1530較佳為可呈正方形、長方形、平面、荷蘭式(Dutch)或類似編法之編織絲篩網，其中經絲及緯絲直徑在尺寸或組成上可相同或不同。更佳地，內篩網為平坦正方形或長方形編織絲篩網，其中經絲及緯絲在組成及尺寸上類似，且開孔區域為約30%或更大。甚至更佳地，內層篩網為平坦正方形或長方形之約30目或更大目之等級304或等級316不鏽鋼，且經絲及緯絲大小相同以允許至少約30%之開孔區域；且開孔區域最佳為至少約50%。更佳為平坦正方形或長方形編法之約50或更大目之內篩網，其中開孔區域百分比為約50%或更大。若將中間篩網1520併入，則其將具有支撐篩網1510與內篩網1530之間的網格中間物，且在結構、幾何形狀、組成及取向上可類似或不同。
自顆粒排料槽1460排放之顆粒可經篩分，篩選，包裝，另外乾燥，或經受進一步加工(諸如，流體化)或運輸以根 據過程需要儲存或即刻處理。本文所包括之該等過程僅供參考，而非限制。
乾燥器1400及篩網1500可經處理或塗佈以使效能最佳化、減少靜電荷、改良耐磨性、增強耐腐蝕性、使抗磨蝕性更佳、便於乾燥或類似過程改良。
藉由上述過程製造之顆粒的橫截面可具有多種形狀，包括(但不限於)圓形、正方形、長方形、三角形、五邊形、六角形或另外幾何形狀；星形或其他裝飾設計；且在垂直於第一橫截面之第二橫截面中看時可相同或不同。對於主要或佔優勢之旋轉組份而言，顆粒及微粒較佳為球狀至透鏡狀。此外，其較佳不含拖尾、尖點或突起，該等尾部、尖點或突起可易於破碎以產生不必要之細粉。對於待併入模製物品中之裝飾性夾雜物的考慮需要認識到顆粒及微粒之該裝飾可藉由可能由乾燥過程、經由輸送、運輸或經由旋轉過程自身產生之接觸、衝擊、磨損及/或攪動在其三種維度上打折扣。
為達成說明及簡化之目的，下文中顆粒大小反映用以製造其之模孔之尺寸而不考慮由於模具膨脹或潛在收縮而引起之增加或減小的任何變化。顆粒大小不受限制且通常在約3.5 mm至約0.5 mm(約0.138吋至約0.020吋)或更小之範圍內，欣然包含顆粒與微粒之間的差別之任何概念。當顆粒大小減小時，壓力通常增加且產量可必然地打折扣。較佳主要或佔優勢之旋轉組份為約1.6 mm(約0.063吋)或更小，更佳約1.0 mm(約0.040吋)或更小，且最佳約0.7 mm(約0.028吋)或更小。顆粒0.7 mm(約0.028吋)及更小在本文中亦描述為"微粒"。對於錯綜複雜或小的模製物品而言，如本文所詳述，較佳使用約0.35 mm(約0.014吋)或更小。
顆粒及微粒較佳含有少於1%之橫截面小於約0.007吋(約0.18 mm)之粉末或細粉，更佳少於約0.5%之細粉，且最佳小於約0.1%之細粉。已發現更小大小之顆粒通常含有更少細粉。
類似地，材料及顆粒組合物不侷限於迄今為止所確定之旋轉模製等級。歷史上，對於小型剪力模製而言，材料通常表示為如使用ASTM D1238在條件E(在2.16公斤負載下190℃)下或在對於考慮中之材料而言合適之標準溫度下評估的200公克/10分鐘至1公克/10分鐘之熔融流動指數的範圍。近年來，該範圍較佳為50公克/10分鐘至1公克/10分鐘，且更佳為30公克/10分鐘至1公克/10分鐘。熔融流動指數愈高，平均分子量範圍通常愈低，且接著黏度愈低。對於特定材料而言，存在過高而無法使沈積物在適用於旋轉模製之條件下合理流動之黏度，且類似地，亦存在過低而實際不可應用之黏度。因此，在本申請案中造粒之材料之選擇標準類似地在(但不限於)此等較佳流動約束內。
與在組成上之限制相比，材料及更特定言之顆粒的熔融溫度約束更多地由小型剪力模製裝備自身之限制界定。熔融溫度應足夠低以避免材料過早反應或膨脹，且應使得關鍵性成份之不當揮發類似避免。較佳亦避免導致材料分解 或降解之熔融溫度。無論熔融或加工溫度如何，加工、輸送、儲存及模製裝備之淨化可為必需的以將此危險最小化。諸如二氧化氮或二氧化碳之惰性氣體為較佳，但其自身不具限制性。模製過程中之應用將在本發明中稍後描述。
物理性質約束將包括避免玻璃轉移溫度足夠低而在加工、運輸及輸送溫度下發黏之材料以避免潛在凝聚、堵塞或不欲黏著模具外部之表面。較佳避免材料脆性以最小化或消除可導致細粉及潛在粉塵及其他安全危險不當形成之在任何加工階段的破碎危險。
符合迄今為止所述之優先規格的材料及特定言之顆粒之化學組合物不侷限於傳統上出售之旋轉模製等級，且隨後清單不具有限制性。顆粒及微粒可由聚乙烯(PE)製成，包括超低密度PE、線性低密度PE、低密度PE、中密度PE、高密度PE、可交聯聚烯烴、聚丙烯及其他聚烯烴及其共聚物、非晶形或結晶。類似地，可造粒衍生之聚烯烴，包括：烷基取代之聚烯烴；聚乙烯酯、酸及其衍生物；聚乙烯鹵化物；聚乙烯醇及其酯；芳族及經取代芳族聚烯烴；其與此等或其他聚烯烴之共聚物。使用本發明之方法易於造粒通常在上述組合物內之黏著材料及蠟。
此外、聚酯、聚醯胺、聚醚、聚碳酸酯及聚胺基甲酸酯及其共聚物、非晶形或結晶能夠進行造粒。纖維質及生物可降解之聚合物亦在造粒過程之範疇內。
顆粒可以任何或所有負載含量併有個別或與任何或所有 以下組份或添加劑組合之聚合物組份，以達成上文所闡述之模製標準之約束。該等添加劑可包括且不限於抗氧化劑及抗氧化穩定劑或調配物、紫外線吸收劑及紫外線吸收穩定劑或調配物、熱穩定劑或調配物、擠壓加工助劑、流動及流變助劑、熔融加工助劑、黏度改質劑、顏料(包括液體或固體調配物)、顆粒塗料、填充劑、纖維、結構改質劑、衝擊改質劑、化學及/或物理膨脹劑及其各別調配物、成核劑、流變改質劑、交聯劑或調配物、交聯促進劑及含有諸如蠟、增黏劑或脫黏劑之催化劑或調配物，且可為固體或液體或任何組合。
此外，用於模製之顆粒在組成上可類似或不同，且在尺寸及/或形態上可類似或不同。用於一、二或更多層之小型剪力模製的顆粒對每一各別層而言可單獨使用或可在尺寸上、在組成上及/或在形態上具有多重性。
雖然較佳使用具有合適幾何形狀、大小及組合物之顆粒或微粒，但本發明之各個實施例不特定限於使用其中模製組合物中可包括固體或液體添加劑或少量組份之顆粒。
小型剪力模製裝備之實際設計可見於先前技術參考文獻之代表性清單中，不欲其設計或範疇或其應用限制於本發明之各個實施例。
小型剪力模製包括本質上依賴於材料熔融及流動以在該熔融流冷卻及再凝固時產生模製物品之過程。旋轉模製及其變體搖擺模製為此技術之非限制性實例。該過程適於一、二或多尺寸/軸旋轉，旋轉繞其連續及相對於如模製 裝置之模具及/或臂所轉錄之其運動呈圓形或振盪及弧形發生。
在一實例中，一維或單軸旋轉旋轉360°或更小之弧形，且以搖擺運動來回振盪該弧形之界定距離，該弧形較佳小於約360°，更佳小於約270°，且最佳為約180°或更小。例如，此將適用於模製模具限制區域中之部件之一部分。作為替代且更通常，一維旋轉繞單軸旋轉連續360°圓。此通常應用於(例如)管中襯套之形成。
二維或雙軸旋轉將一維旋轉選擇與以不同於第一軸之角度旋轉且較佳垂直或正交於該第一旋轉軸之第二旋轉軸之相同選擇組合。因此，一種二維模式包含一軸繞其中心連續旋轉360°以及第二及較佳垂直軸繞其中心呈圓形同時旋轉360。或者，與針對一維旋轉討論較佳指示類似，第二模式包含繞第一軸呈圓形連續旋轉360°且繞第二垂直軸振盪連續旋轉360°。第三二維或雙軸模式包含繞旋轉之兩垂直軸振盪旋轉類似較佳之旋轉度。對於雙軸而言，旋轉速率及/或弧形振盪度可相同或不同。關於對此等旋轉之限制或約束的額外細節在下文中討論。
自二維旋轉討論中得出多維或多軸旋轉，其中每一各別旋轉軸可連續及呈圓形，且可振盪及呈弧形，且可具有相同或不同旋轉速率及/或弧形振盪度，且每一各別軸不同於其他軸之每一者或任一者取向。
小型剪力模具裝置可在旋轉時在封閉加熱區內(例如)藉由烘箱加熱。加熱區藉由電、藉由強制通風對流、燃料 油、氣、蒸汽、紅外輻射、油、施加於模具之直接明火或藉由使用其中夾套可藉由電、蒸汽或藉由傳熱流體(諸如，油或水)連續環流加熱之夾套式模具來加熱。或者，模具可在不同區域或部分中不定受熱。
模具設計可具有合適金屬或陶瓷材料，其視情況可具有排放孔，且該排放孔之大小可藉由熟習此項技術者來確定。排放管穿入模具之深度應使得材料損失最小。排放管可經可滲透地塞住以允許氣體在加熱時流出，或保持不塞住。模具大小及設計應適於所欲物品，包括模具材料之合適容許收縮量及所欲物品之任何多重之分層需要。模具大小受所需部件及小型剪力模具裝置限制，使得其不阻擋或妨礙以任何方式之各別旋轉。模具可裝備有惰性氣體淨化及/或直接供應管線。
本發明之各個實施例藉由以下非限制性實例進一步說明。
實例
此實例係關於模製過程最佳化之討論。
初始評估在如圖36a及36b中所示之槽上進行，該槽高度2515為約17吋，直徑2510為約9.5吋(約24.13公分)，且具有外徑為約0.5吋(約1.27公分)之排放孔2520。該排放孔自槽之外壁插進約1吋(約2.54公分)。最初在排放孔最裏端以纖維玻璃棉可滲透性地塞住孔。槽之粉末條件確定為約550℉(約288℃)之烘箱溫度、約37分鐘之加熱時間、約3.7：1之旋轉比率(長軸：短軸)以及約6 rpm之旋轉速率。未 量測內部氣溫，且在加熱循環完成時之冷卻用風扇強制通風來實現，至不超過約100℉(或約38℃)之溫度。將約五磅(2.3公斤)之材料、粉末或微粒饋入模具中。比較使用由上述裝置產生之35目或約0.020吋(約0.5 mm)研磨粉末及約0.014吋(約0.36 mm)微粒的槽。在高密度聚乙烯(HDPE)及中密度聚乙烯(MDPE)上進行評估。針對MDPE及HDPE之此等初步測試顯示在同等溫度下，粉末槽在顏色及衝擊阻力方面符合要求，而微粒槽顏色更暗，但在衝擊阻力方面符合要求。在加熱時間方面MDPE及HDPE之時間減少約2分鐘至約5分鐘實現可與較長加熱持續時間之粉末槽相比之顏色。
類似地，使用約0.020吋(約0.5 mm)研磨粉末及約0.014吋、約0.020吋及約0.038吋(分別為約0.36 mm、0.5 mm及0.97 mm)之微粒，在約500℉、475℉、450℉、425℉、400℉、375℉及350℉(分別為約260℃、246℃、232℃、218℃、204℃、191℃及177℃)之烘箱溫度下，對黑色可交聯聚乙烯(XLPE)進行更為詳細之研究。根據初步測試，將加熱時間減少至約27分鐘。重要的是注意到除烘箱溫度及固化時間外之條件亦經改變以改良沈積物在內部槽表面上之均勻性，使得旋轉比率調節至5：1.2且旋轉速率增至約10 rpm。所有材料之熔融溫度均為約240℉至250℉(約116℃至121℃)且XLPE之交聯溫度為約350℉或177℃。
70%以上成功凝膠之樣品之衝擊測試均通過200呎－磅(ft.－lbs.)測試水平。
根據ASTM D 1998－97測定凝膠形成及低溫衝擊，其中粉末標準定義為對於XLPE而言最少70%形成凝膠，且對於所有所引用材料而言此槽之低溫衝擊最小為100 ft－lbs。對於本發明之槽而言，較佳為84%之凝膠形成及200 ft.－lbs.之低溫衝擊的值。
自此材料顯而易見在比標準粉末中可能溫度顯著低之微粒中溫度下實現成功模製及交聯。當烘箱溫度減小時且當顆粒大小增加時，槽內表面之品質實際上改良，使得在約450℉(約232℃)下約0.038吋(約0.97 mm)顆粒可與粉末槽或約500℉(約260℃)下製備之約0.014吋(約0.36 mm)微粒槽相比。此現象最初係歸因於與交聯速率相比熔融及沈積之速率之間的競爭，其中當溫度增加時，交聯更快速地進行，由於不適當沈積而導致表面更粗糙，此似乎均合理及合乎邏輯。
凝膠測試在微粒上測定以確保不發生交聯。所有大小均不存在凝膠。
在製備天然及白色粉末XLPE槽中亦觀測到當烘箱溫度下降時變色減少。為評估此，如上類似製備槽且量測凝膠形成及衝擊。
70%以上成功凝膠之樣品之衝擊測試均通過200 ft.－lb.測試水平。
當烘箱溫度自約500℉減至約425℉(約260℃至218℃) 時，天然槽顏色逐漸減輕且白色槽之內表面自褐色減輕至棕褐色至微黃色且最終至白色。
為研究顏色改良及內表面改良，在可比溫度間隔及約0.020吋、約0.030吋及約0.045吋(分別為約0.5 mm、0.76 mm及1.14 mm)顆粒以及標準粉末下在MDPE上進行測試。顏色隨著溫度降低以及顆粒大小增加而改良。如在XLPE下所觀測，當溫度降低時較大顆粒之內表面改良，導致約500℉(約260℃)下粗糙及不勻表面改良至約425℉(約218℃)下極平滑表面，可與粉末槽及更小大小顆粒槽相比較。在所有狀況下，粉末槽顏色顯著比微粒槽褐，且類似地，當烘箱溫度降低時改良。尤其注意，粉末槽及約0.020吋(約0.5 mm)顆粒槽未通過約100 ft.lb.水平下之衝擊測試，而所有其他測試證明為成功的。
自此等實例顯而易見使用顯著較低之烘箱溫度、減小之加熱時間可易於將微粒製成槽，且該等微粒可具有變化之大小。額外測試允許使用包括約0.063吋、約0.090吋及甚至不規則及圓柱形約0.125吋(分別為約1.6 mm、2.3 mm及3.2 mm)之較大MDPE顆粒作為供應顆粒製成槽。當顆粒大小增加時，內表面之沈積物不均勻，且必須增加加熱時間以實現所需均勻性。最後，在顯著降低之烘箱溫度及/或減少之加熱時間下引進約0.020吋至約0.040吋(約0.5 mm至1.0 mm)微粒大小為合理的。
為研究排放現象、旋轉比率及旋轉速率變化，使用如圖37a及37b中所說明之較小槽。該槽高度2615約為9.5吋(約 24公分)，直徑2610約為8.25吋(約20.1公分)且具有以槽頂部為中心之約2.25吋(約5.7公分)之排放孔2620。將約2磅(0.9公斤)之約0.038吋(約0.97 mm)黑色XLPE微粒饋入槽中且設置模製條件以監測槽形成之失敗。因此，估計烘箱溫度在約400℉至低至約350℉(約204℃至177℃)，加熱時間減少至約25分鐘，估計旋轉比率在5：1.2、4：1.2及3：1.2，且旋轉速率自先前10 rpm或8 rpm減少至僅約1.75 rpm，且最終約1.5 rpm。成功製備具有可接受之內表面沈積物之槽。未評估凝膠形成，此係因為並不期望通過根據原始資料之所需70%。重要的是注意到與先前測試相比過大排放孔似乎改變熔融或沈積過程。在排放孔下使用粉末尤其存在問題，此係因為粉末在無一些堵塞下易於倒出，而顆粒完全含有，只要排放孔長度足夠在模具內部使得總體積之顆粒含於倒轉位置即可。發現旋轉比率愈慢，顆粒保留在內部愈好，且粉末損失愈大。此與早期先前技術形成巨大對比，早期先前技術反映20 rpm至高達100 rpm或更多之旋轉速率，合理預計該等旋轉速率將嚴重損害且施加顯著應力至小型剪力模具裝備自身。模具設計及因此所需模製裝置愈大，高旋轉比率及旋轉速率愈加顯著不利。
不欲受任何理論束縛，似乎可合理地推斷出較高旋轉比率及較高旋轉速率對於粉末而言為必需的以克服對於更為球狀、可易於滾動之顆粒而言並非問題之各種流動不規則性。期望此等增加之速率以充分攪動粉末以便保持大量懸浮在空氣中，此係歸因於在較高溫度下內表面之平滑及均 勻性改良。此後一現象歸因於粉末之過度損失，此係因為粉末劇烈地顛簸在整個模具內部。僅少量粉末最初與模具加熱表面接觸，且此看似促進在較高溫度下較長加熱時間的需要。因為顆粒自由滾動，所以在較低溫度下旋轉時間及旋轉比率可易於降低，使得更緊密及長時間與加熱模具表面觸且更佳沈積。在較少攪動下，微粒顛簸或滾出排放孔之傾向減小，即使在排放孔顯著過大時亦如此。
對使用微粒滾動之工廠之增加益處為易於自儲存設備輸送及運輸至模製裝備。可使用多種輸送方式(例如，自手工傾倒、機械傾倒顆粒、真空輸送、振動或帶式輸送至氣動輸送)。對於粉末而言，該等方式通常非常成問題，此係因為對流動之容易度存在各種約束，以及產生尤其嚴重之粉塵及細粉，產生粉塵及細粉對工作人員及裝備而言均為維護且更重要地潛在嚴重健康及安全性危險。使用微粒顯著減少或消除粉塵問題，只要所選組合物之脆性如上所述最小化即可。
評估各種大小顆粒之容積密度以測定此可具有之對儲存、運輸、輸送及模具負載之影響。將XLPE及MDPE之粉末及微粒均進行比較。
容積測定被認為近似為藉由稱重不規則容器中粉末或顆粒且將彼等重量與在適當轉換下針對該容器所測定之水重量比較來進行。
此資料說明在如先前定義之較佳大小範圍中之微粒的體積密度顯著大於可比粉末，因此如與粉末比較，顯著降低儲存及運輸成本。在辯論過程中假定所用基本技術中存在巨大誤差且顆粒在運輸及儲存時較少期望可能壓實，保守節省約30%似乎為合理的。以實例說明，對於儲存而言僅需要2個料倉而非3個，或10個軌道車之運輸目前僅需要7個。
容積密度及其與體積之關係在高表面積模具中具有顯著重要性，高表面積模具具有小體積且因此通常需要一次以上饋入粉末。圖38a說明小的無排放孔模具之一部分之剖視圖，該模具高度僅約0.75吋(約1.9公分)，其中孔2710完全穿透具有如2715所指示之部分切孔之部分。圖38b說明模製壁2720之此相同模製部件之橫截面。饋料需要約0.5磅(約0.2公斤)粉末，粉末必須實體上儘可能緊密地擠入模 具中以獲得符合要求之部分。使用約0.014吋、約0.020吋或約0.038吋(分別為約0.36 mm、0.5 mm及0.97 mm)之微粒而無需壓緊或不適當挑戰，因為體積充裕地適合模具。在表面品質方面，約0.014吋(約0.36 mm)微粒之模製物品至少相當於粉末，其不含針孔及其他表面缺陷。約0.020吋及約0.038吋(分別為約0.5 mm及0.97 mm)微粒含有針孔，藉由變化烘箱溫度、加熱時間、旋轉比率或旋轉速率無法消除該等針孔。此為重要的，因為其說明當模具大小減小及/或複雜增加時特定微粒篩選之需要。重要地，當經選擇以在尺寸上適於模製物品設計同時在僅以整份令人滿意地饋入模具而無壓緊或在粉末下未實現之其他處理方面具有特定重要性時，藉由使用該等微粒未獲得損害。
此外，使用聚丙烯及聚丙烯與聚乙烯之共聚物之微粒評估針孔減少。將約5磅(約2.3公斤)各別材料饋入如圖36a及36b中所說明之槽，且在約550℉(約288℃)下使用4：1.2之旋轉比率及約8 rpm之旋轉速率模製約30分鐘。所得槽充滿大量針孔，其中許多針孔穿透槽壁。一般認為針孔說明夾氣，無論來自空氣抑或潛在來自可包括水份之揮發物。藉由將可比量之約0.030吋及約0.020吋(分別為約0.76 mm及0.50 mm)微粒之各別材料饋入模具中且保持相同旋轉比率及旋轉速率在約300℉(約149℃)下將每一者加熱15分鐘且接著在約550℉(約288℃)下加熱約18分鐘，來重複測試。當在類似旋轉下約300℉(約149℃)第一階段加熱增至約20分鐘，接著在約550℉(約288℃)下相同第二階段加熱約18 分鐘時，針孔數目急速降低且最終消除。此表明有效地在合理適當地改變模製條件下可消除具有排放孔之模具中揮發或夾氣。
模製旋轉等級粉末中另一特定挑戰為實現複雜螺紋而在引入螺紋之最薄部分中無氣泡形成及夾帶。此類設計說明於圖39a、39b及39c中。圖39a說明該等螺紋2810之側視圖，具有環繞區域2805為所關注之最顯著點。使用先前所述之標準粉末條件用HDPE粉末模製槽，且如圖39b中所說明，在如所指示之環繞區域中產生大量氣泡，其中許多氣泡穿透薄螺紋，導致高度不規則之粗糙外觀。用HDPE之約0.014吋(約0.36 mm)微粒之可比模製產生白得多之槽，如圖39c中所示，其在螺紋之最薄部分中僅具有一點極少顆粒體，具有最少氣泡且無穿透。
圖40a說明具有非常接近接觸(touching)2905或如圖40c中實體且緊密接觸2915之鄰近區域的靠破區。通常已證明使用旋轉模製等級粉末存在問題，產生橋接2910，該橋接2910可為小的股線或較大柱體，其中2個壁之"靠破"區部分如圖40b中圖示接觸。此證明對於微粒而言同等挑戰。然而，發現對材料之選擇可產生所欲效應。利用呈粉末或微粒形式之HDPE之模製產生顯著橋接，且無論所用顆粒狀物如何，各種"靠破"區中之橋接均不同。然而，當使用XLPE之微粒或粉末時在整個模製物品中製備符合要求及可再生之均勻"靠破"區。此呈現可選擇材料選擇及/或粒子選擇以實現所欲效應之選擇。
如圖41a及41b中所說明之非常接近之模製物品長壁同等難以用粉末模製，且通常產生有利於其中多個壁接縫受到更多累積加熱且因此產生更厚之壁3010(圖41a)之角落區的不均勻壁厚。如圖41b中所說明，如與粉末相比，使用約0.020吋(約0.5 mm)微粒HDPE導致角沈積3005中積聚顯著減少，但使用約0.020吋(約0.5 mm)微粒XLPE顯示相當大之改良。咸信減小旋轉速率顯著影響微粒之沈積，允許更合理之時間使微粒分佈更均勻。如上所詳述，該速率減少在使用粉末時不可行。此證明使用微粒與合理性選擇材料(如藉由旋轉速率潛在影響)之組合為實現與粉末相比不成問題之模製物品的有效方法。
亦根據圖36，使用諸如約0.025吋(約0.64 mm)微粒之聚對苯二甲酸乙二酯羥乙酸鹽(PETG)及約0.040吋(約1.0 mm)微粒之共擠非晶形及結晶聚酯之混合物的材料製備槽。兩種材料均為可購之非旋轉模製等級材料且未經添加劑改質。模製條件包括約550℉(約288℃)之烘箱溫度，加熱時間為30分鐘，利用4：1.2之旋轉比率及約10 rpm之旋轉速率。使用7磅饋料，期望在比上文討論之聚烯烴典型之密度高的密度下該量為必需的。兩者均成功模製且僅觀測到最小收縮速率，自該模具移除相當大之挑戰。期望錐形模具設計為一種如此處所展示之最小模製物品收縮情況的合理解決辦法。槽外觀將在下文討論。
除所述各種槽外，將HDPE之約0.014吋(約0.36 mm)微粒製成設計可與圖36相比之約1450加侖、約3900加侖及約 12500加侖(分別5488公升、14762公升、47,313公升)槽，且發現槽內壁上比如所說明之可比模製粉末平滑得多，此係因為存在粉末流動及沈積之各種問題。所有槽均通過衝擊測試且未顯示滿載水之有害作用。若環繞槽之環向應力不為模製槽壁之結構完整性適當抵消，則如所期望，未觀測到槽壁之拉開或垂直分裂。
已模製兩層槽多年，其中將形成部件外壁之第一粉末材料饋入合適模具中，在合適條件下模製特定加熱時間，視情況冷卻或自烘箱移除，且接著將另一粉末材料饋入目前含有第一層之模具中。此經受相同或不同模製條件。或者，亦可添加額外層。一旦完成，將模具自烘箱移除，適當冷卻且模製物品。可藉由打開模具且實體上移除一小部分第一層以引入第二材料進行模製來手工引入第二及任何隨後插接(shot)，在合適時間、溫度或其他合適測定點以機械或熱方法打開的模具內之可熔融容器或"升降箱(drop box)"之各種設計可用於引入下一層之材料。
傳統上，各層係由在尺寸上及/或在組成上可相同或不同之粉末製成。該等層亦可含有反應性或可膨脹材料，其實例包括交聯或發泡產品。詳言之，先前技術亦已證明在與粉末同時引入之大顆粒中使用發泡體使得粉末熔體最初沈積連續及未穿孔壁。可發泡材料沈積在壁內部，其可形成獨特層且接著發泡或可經發泡以完全充滿部件核心。在其他應用中，兩層技術可用於添加障壁層至結構元件，或提供裝飾性強化，或用作強化層以改良結構剛度。
兩層或多層槽製造並非沒有危險及安全問題，因為第二層材料應在旋轉及加熱有效停止時儘可能快地添加。在更大槽下，模製裝備保留更大熱量，工作人員自地板之高度更大，所需材料之量更大，且粉塵危險更大(例如，當添加粉末至熱槽時，當經加熱及潛在危險或有毒之氣體自內部傾倒出時)。安全性危險之極大潛在性及事故之增加可能性不言而喻。
因而，重要的是測定微粒代替至少一種材料之有效性且較佳替換所有組份之有效性。為便於檢驗且因為在此等相同材料上進行之實驗量，所以選擇黑色XLPE微粒及天然MDPE或天然HDPE微粒進行重要之色彩對比。圖42a說明具有外層3110、內層3105及介面3115之理想化雙層概念。雙層模製常見之特定問題包括在材料介面處極小氣泡或微泡3120之連續線(圖42b)、在介面處一系列大氣泡及小氣泡兩者(分別為大泡3125及微泡3120)(圖42c)、在雙層介面處不規則接縫3130(圖42d)或以變化之深度及頻率夾帶之氣泡3135(圖42e)。圖42f說明在所有介面處具有均勻密切接觸之三層槽。關於圖42a、42b、42c、42d、42e及42f之討論一般不包括可膨脹材料。另一問題為自外層完全或部分分離內層。第二層影響初始層之結構完整性之趨勢為多層模製所固有的，因為雙層之冷卻未必具有類似速率且收縮速率亦可不同。因此，麻點或滲坑可顯現在槽壁外部。此處必須指出若脫模劑之選擇或不恰當應用未慎重施行，則類似現象可發生在一或多層槽中。
使用如圖37a及37b中所說明之槽，使用約2磅(0.9公斤)黑色XLPE粉末，將其饋入模具且在4：1.2之旋轉比率及約10 rpm之旋轉速率下在約425℉(約218℃)之烘箱溫度下加熱27分鐘之加熱時間，使粉末條件最佳化。第一分層堆積完成時，暫時停止旋轉且視情況移除排放管。小心添加MDPE粉末，必要時，重新插入排放管，且在相同烘箱溫度、旋轉比率及旋轉速率下持續旋轉約15分鐘之加熱時間。如藉由在冷卻及自模具移除後切割槽所避免，獲得交聯黑色外層及界線分明之白色內層。壓條可與圖42a中理想說明之壓條相比。
如上詳述之先前工作證明在對於模製槽而言內外具有最均勻表面性質之最低溫度下沈積約0.014吋及約0.020吋(分別為約0.36 mm及0.5 mm)微粒的便易。當模製條件為對於約兩(2)磅約0.014吋或約0.36 mm黑色XLPE微粒而言在約400℉(約204℃)之烘箱溫度下以4：1.2之旋轉比率及約10 rpm之旋轉速率歷時約19分鐘時，條件之最佳化產生可與由粉末產生之槽相比較的槽。此後為內層之模製條件，使用約1.25磅(約0.57公斤)之MDPE之約0.020吋(約0.5 mm)微粒，在類似烘箱溫度、旋轉比率及旋轉速率下，歷時約15分鐘。第二層中略微較高之旋轉速率尤其為重要的以使沈積物之不均勻性最小。使用約1.25磅(約0.57公斤)之HDPE代替MDPE之最佳化產生可比結果。
重要地，最初藉由停止加熱及旋轉，移除排放管且經由在基底周圍具有隔離層之漏斗饋入第二材料以防止所添加 之材料過早加熱或熔融，來引入第二材料。引入微粒顯著比粉末容易且需要約一半時間。此外，發現微粒可易於經由排放管直接傾倒，此顯著減少加熱及旋轉必須停止之時間。如上所述之最佳化利用引入粉末之技術，然而具有挑戰性且粉塵有點多，以及微粒直接經由排放管。在不處理或破壞第一層之情況下該直接添加係對如上所展示之更標準雙層模製技術的重要改良。
雙層方法之最佳化導致如圖42a、42b、42c、42d、42e及42f中之圖所述之各種現象的產生。不受理論束縛，鹹信如圖42b中所說明之小氣泡層表明不完全排氣、脫揮發或第一層可能過度固化。以實例說明，若尤其XLPE材料過度交聯，則在內表面觀測到液體層，該液體層不能夠在第二層沈積之前消散。圖42c中所示之與更小氣泡一致之大氣泡表明固化不足、不完全脫揮發或空氣自材料之沈積物不完全排氣。因此，在第二層截留後釋放之材料可形成如層間介面處所觀測到之大氣泡。圖42d說明在第二層或內層沈積之前外層內表面之不均勻性，且圖42e說明嚴重夾氣、揮發物排氣或特定調配物中至少一些成份之化學不相容性。在其中額外量之抗氧化劑包引入MDPE之調配物中觀測到此。在可比模製後，觀測到如圖42c及42e中所說明之氣泡現象顯著增加。進一步測試展示含有所添加之抗氧化劑包之調配物比不含抗氧化劑包之調配物顯著黑；且當烘箱溫度降低時，在比無添加劑之MDPE高的溫度下，由具有添加劑之MDPE製成之槽未通過衝擊測試。認為此 額外表明如雙層評估中類似觀測到之添加劑包之反作用。
在雙層槽以符合要求之方式完成之情況下，進行雙層單插接模製之評估。最初，嘗試使用來源於製造商之黑色XLPE粉末及MDPE之約1/8吋(約3.2 mm)圓柱形顆粒。在各種嘗試中觀測到分離之一些趨勢，但在整個槽壁上混合存在問題，其中白色MDPE材料少量穿透至壁外層。更成問題的是內表面粗糙，其中大顆粒均勻沈積不成功。藉由根據此引導，但利用在測試時不可購得之大小的MDPE顆粒來實現類似結果。
使用粉末及顆粒進行單層模製及用於可發泡體中之先前技術已贊成粉末沈積，首先推理較小粒徑更易於吸收熱，因此足夠軟化以略微發黏且黏著至槽壁，接著足夠熱能為較大顆粒所吸收以開始類似軟化。基於此，使用圖36a及36b中所說明之槽開始工作。不考慮顆粒大小，認識到增加旋轉速率促進主要層更佳沈積。對於粉末A與微粒B之混合物而言，較慢旋轉速率利於粉末更優先地沈積，而在旋轉速率增加之情況下，顆粒成為優先層。類似地，如自先前技術推理出，較低熔點材料將優先沈積。因此，似乎可合理地假定較低熔點及較小粒徑應產生該材料在初始沈積中之優勢。意外地，甚至此可藉由旋轉速率增加而阻遏。進一步測定使用聚乙烯用於一層及較高熔點材料(諸如，聚丙烯或聚酯)用於第二層應產生主要較低熔點聚乙烯層，較高熔點層稍後沈積。再次，旋轉速率增加可逆轉此，視哪一種材料具有較小粒徑而定。對類似熔點材料之 研究證明再次在增加旋轉之情況下，不管熔點如何，較小材料可被推至外部。在評述中遵循改變之旋轉速率可類似地逆轉較高熔融密度材料或較低熔融密度之沈積，且可顯而易見可逆轉顆粒密度，首先將較低密度材料放下或將較重者放下。在不同大小微粒下觀測到類似矛盾，其中改變旋轉速率可首先沈積最大顆粒或較小顆粒。改變旋轉比率具有比期望顯著小之效應，且發現均勻槽形成處於極窄旋轉比率範圍內。自此等初步探查，顯而易見包括(但不限於)粒子或顆粒大小、化學組合物、熔點、軟化點、極性、熔融密度、粒子密度、旋轉速率及旋轉比率的多個變數均涉及於層之整體沈積。亦認識到熔融或軟化材料沈積在金屬表面上之能力需要使表面濕潤之適當能力以及黏著於表面之能力。在如本文所詳述之至少一個及通常多個態樣中研究本文所引用之所有材料。
首先實現約兩磅(約0.9公斤)之約0.014吋(約0.36 mm)黑色XLPE微粒及約1.25磅(約0.57公斤)之約0.020吋(約0.5 mm)MDPE微粒組合的任何顯著分離。烘箱溫度為約400℉(約204℃)，加熱時間為約27分鐘，使用4：1.2之旋轉比率及約10 rpm之旋轉速率。將旋轉速率連續下降至約6 rpm，額外獲得分離，因此將烘箱溫度連續下降至約350℉(約177℃)，此次收益最小。再次將旋轉速率下降至約4 rpm，其中加熱時間增加至約35分鐘，額外收益微小。旋轉比率變化最多僅為微小的，且在較低溫度下交聯不可發生，因此在隨後降低旋轉速率之情況下逐漸升高溫 度以獲得合理分離。用HDPE代替MDPE實現甚至更可接受之分離，但導致最內層表面品質更差，且增加XLPE之大小促進甚至更大之改良。使用約1.75磅約0.038吋(約0.8公斤及0.97 mm)之黑色XLPE微粒及約1.5磅(約0.68公斤)HDPE在約450℉(約232℃)之烘箱溫度下歷時約30分鐘之加熱時間，且接著增加烘箱溫度在約475℉(約246℃)下歷時約7分鐘，在4：1.2之旋轉比率下在約1.75 rpm之驚人旋轉速率下，終於實現可接受之分離。重複此等條件，但以MDPE替換HDPE，其中最內表面積之沈積物甚至更均勻。因此，白色MDPE或HDPE中無一者穿透黑色XLPE之外表面。在兩材料之介面處觀測到較少間層理。可實現其中槽外表面為交聯XLPE及槽內表面為MDPE或HDPE的兩重要層之形成。在使用相容性較小之材料(諸如，XLPE及聚酯)時發現添加之益處，其中在介面處小的間層理更佳地促進另外具挑戰性之不相容材料之黏著。
經過考慮，需要完全及獨特雙層或多層模製，其中一層至下一層之任何穿透之障壁性質或其他關鍵性避免最好在各單層引入時保留。藉由引入可熔融黏著層以用作該等不相容或限制性相容之層之間的黏結劑，顯著地改良黏著問題。
導致重要層形成之評估提供一條實現廣泛裝飾效應之優良路徑。聚碳酸酯及其他透明材料(例如，PETG)、尤其非晶形材料使模製物品透明，該等模製物品可併有其他形狀顆粒或較高熔點顆粒以引入獨特及罕見之裝飾性物品。具 有類似熔點之非晶形及結晶材料之混合(諸如，本文所述之聚酯)產生獨特含有漩渦圖案之槽，發現該漩渦圖案隨旋轉比率之微小變化而變化。可藉由將顏料或不同顏料併入上述具有各種分層效應之組份中來實現罕見之色素沈著。在一或多個維度上利用約束之搖擺使得一層沈積在局部區域中，其他材料或呈其他顏色之類似材料可在該層上分層堆積。發現使用分級熔融及低熔融指數微粒產生格外堅固之槽，該等槽可透過其他較低熔點材料以製成具有罕見圖案之物品。藉由利用具有一或多種連續及圓形旋轉或振盪及弧形運動之單軸、雙軸或多軸能力，使裝飾性組合不受限制。
本發明之實施例不限於本文所揭示之特定調配物、過程步驟及材料，因為該等調配物、過程步驟及材料可略微變化。此外，本文所用之術語用於僅達成描述例示性實施例之目的且不欲術語具有限制性，此係因為本發明之各個實施例之範疇僅受隨附申請專利範圍及其等效物限制。舉例而言，溫度、顆粒大小及時間參數可視所用特定材料而變化。
因此，雖然已藉由特定參考例示性實施例來詳細描寫本揭示案之實施例，但熟習此項技術者將瞭解變化及修改可在如隨附申請專利範圍所定義之本揭示案之範疇內。因此，本發明之各個實施例之範疇不應限於以上討論之實施例，且僅應由以下申請專利範圍及所有等效物定義。
1‧‧‧進料或填充區/進料區
2a‧‧‧動態混合區
2b‧‧‧擠壓混合區
2c‧‧‧靜態混合區
2d‧‧‧靜態混合區
3‧‧‧造粒區/造粒過程
4‧‧‧脫水及乾燥裝置
5‧‧‧包裝、儲存及/或加工後處理
10‧‧‧進給螺桿
12‧‧‧進給螺桿出口
14a‧‧‧混合入口/入口
14b‧‧‧混合入口/入口
14c‧‧‧混合入口/入口
14d‧‧‧混合入口/入口
16‧‧‧熱控制混合容器
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
40a‧‧‧虛線
40b‧‧‧虛線
50‧‧‧擠壓機
60‧‧‧靜態混合器
70‧‧‧入口位置
75‧‧‧入口位置
80‧‧‧熔體泵
90‧‧‧過濾器
100‧‧‧旁路靜態混合器
102‧‧‧旁通管線
104‧‧‧換向閥
106‧‧‧換向閥
110‧‧‧入口
120‧‧‧旁路換向閥
130‧‧‧出口
150‧‧‧靜態混合組件
152‧‧‧靜態混合器入口
154‧‧‧靜態混合器出口
156‧‧‧基底
158‧‧‧頂部
162‧‧‧閥組件
164‧‧‧閥組件
165‧‧‧閥進入管線
166‧‧‧旁通閥管線
167‧‧‧閥出口管線
168‧‧‧閥排泄管線
170‧‧‧閥排泄管線
172‧‧‧閥靜態混合器進入管線
174‧‧‧靜態混合器排出管線
180‧‧‧閥組件
182‧‧‧閥組件
200‧‧‧換向閥
202‧‧‧外殼
205‧‧‧入口
206‧‧‧出口
301‧‧‧入口
320‧‧‧模具/模體
322‧‧‧鼻錐
324‧‧‧模體
330‧‧‧加熱元件
340‧‧‧模孔
350‧‧‧可移動插入物
352‧‧‧外模體組件
360‧‧‧受熱可移動插入物
365‧‧‧加熱元件
370‧‧‧硬面
372‧‧‧蓋板
374‧‧‧螺釘
400‧‧‧運輸流體箱或水箱
402‧‧‧外殼
404‧‧‧入口管
406‧‧‧出口管
408‧‧‧切割室
410‧‧‧模面
412‧‧‧安裝凸緣
414‧‧‧安裝螺釘
416‧‧‧凸緣
450‧‧‧主體
452‧‧‧外殼
454‧‧‧入口管/入口
456‧‧‧出口管/出口
458‧‧‧切割室
462‧‧‧安裝凸緣
464‧‧‧安裝螺釘或螺栓
466‧‧‧凸緣
470‧‧‧接合環
472‧‧‧埋頭螺釘
480‧‧‧入口
481‧‧‧外殼
482‧‧‧入口管
483‧‧‧凸緣
484‧‧‧切割室
485‧‧‧凸緣
486‧‧‧出口管
488‧‧‧出口
500‧‧‧泵
520‧‧‧熱交換器
530‧‧‧運輸管/入口管
550‧‧‧旁路環
555‧‧‧三路閥
560‧‧‧管
565‧‧‧旁通管
570‧‧‧出口管
575‧‧‧閉塞閥
580‧‧‧管
585‧‧‧視鏡
590‧‧‧排泄閥
595‧‧‧排泄閥
600‧‧‧切割輪彀
602‧‧‧偏球形內表面孔
605‧‧‧縱向凹口
610‧‧‧切割臂
612‧‧‧切割輪彀主體
614‧‧‧平直角度凹槽
620‧‧‧接管
622‧‧‧偏球形外表面
626‧‧‧對立凹口
640‧‧‧球珠
650‧‧‧流線型切割輪彀
652‧‧‧平直角度凹口
700‧‧‧切割刀片
702‧‧‧切割刀片支撐件
720‧‧‧接管
748‧‧‧螺絲
750‧‧‧切割刀片
755‧‧‧刀片角度
760‧‧‧刀片切割邊
765‧‧‧刀片切割角
770‧‧‧半厚度刀片
800‧‧‧導流器
801a‧‧‧導流區段
801b‧‧‧導流區段
801c‧‧‧導流區段
801d‧‧‧導流區段
803a‧‧‧導流器間隔區
803b‧‧‧導流器間隔區
803c‧‧‧導流器間隔區
900‧‧‧造粒機
902‧‧‧造粒機凸緣
904‧‧‧迅速斷接夾
905‧‧‧馬達
910‧‧‧外殼
920‧‧‧液壓缸
922‧‧‧耦接器
930‧‧‧轉軸
940‧‧‧止推軸承
950‧‧‧機械密封機構
1270‧‧‧管
1300‧‧‧凝聚物捕獲器/脫水單元/傾斜凝聚物柵格或捕獲器板及棒條柵格
1305‧‧‧排料管或槽
1310‧‧‧傾斜圓棒柵格、穿孔板或篩網/傾斜凝聚物柵格或捕獲器板及棒條柵格
1320‧‧‧脫水器
1325‧‧‧脫水多孔薄膜篩網/水平或垂直脫水篩網
1330‧‧‧擋板
1335‧‧‧傾斜多孔薄膜篩網/傾斜脫水篩網
1400‧‧‧乾燥單元/乾燥器
1405‧‧‧漿狀物入口
1410‧‧‧外殼
1412‧‧‧底板
1415‧‧‧篩網支撐件
1420‧‧‧篩網支撐件
1425‧‧‧垂直轉子
1427‧‧‧管形構件/空心轉子構件1427
1430‧‧‧馬達
1432‧‧‧耦接器/空心軸
1435‧‧‧驅動連接
1437‧‧‧外殼或防護罩
1440‧‧‧軸承
1445‧‧‧連接
1448‧‧‧連接
1450‧‧‧下篩網支撐區/基底篩網支撐區
1455‧‧‧上篩網支撐區
1460‧‧‧乾燥顆粒排料槽/乾燥顆粒出口槽/顆粒出口槽/顆粒排放口
1465‧‧‧換向板
1467‧‧‧出口
1470‧‧‧出口
1475‧‧‧出口
1480‧‧‧頂板
1482‧‧‧開口
1485‧‧‧傾斜轉子刀片
1488‧‧‧導套
1490‧‧‧旋轉耦接器
1492‧‧‧軟管或管線
1500‧‧‧篩網/可圓柱形附接之篩網
1510‧‧‧外支撐篩網
1520‧‧‧中間篩網
1530‧‧‧內篩網
1550‧‧‧擋板條
1595‧‧‧口式篩網
1600‧‧‧儲集器/儲水器
1605‧‧‧細粉移除篩網
1610‧‧‧凸緣連接
1612‧‧‧孔
1700‧‧‧噴霧嘴或噴霧頭組件
1702‧‧‧噴霧管
1704‧‧‧噴霧管1702之上端
1706‧‧‧軟管或管線
1710‧‧‧噴嘴
1720‧‧‧獨立管或軟管
1760‧‧‧吹氣機
2000‧‧‧下游過程
2030‧‧‧熔體冷卻器
2038‧‧‧頂部
2039‧‧‧流動通道
2040‧‧‧換向閥
2041‧‧‧電熱器
2042‧‧‧第一可移動閥組件
2044‧‧‧第二可移動閥組件
2060‧‧‧熔體冷卻器
2090‧‧‧熔體冷卻器
2091‧‧‧頂部部分
2092‧‧‧換向閥
2093‧‧‧底部部分
2094‧‧‧入口
2095‧‧‧排放管
2096‧‧‧出口
2097‧‧‧相對部分
2098‧‧‧相對部分
2100‧‧‧底部
2101‧‧‧排放管及排泄管
2140‧‧‧換向閥
2141‧‧‧冷卻流動通道
2143‧‧‧排泄流動通道
2145‧‧‧旁通流動通道/可移動閥組件
2510‧‧‧直徑
2515‧‧‧高度
2520‧‧‧排放孔
2610‧‧‧直徑
2615‧‧‧高度
2620‧‧‧排放孔
2710‧‧‧孔
2715‧‧‧部分切孔
2720‧‧‧模製壁
2805‧‧‧環繞區域
2810‧‧‧螺紋
2905‧‧‧接觸
2910‧‧‧橋接
2915‧‧‧接觸
3010‧‧‧壁
3005‧‧‧角沈積
3105‧‧‧內層
3110‧‧‧外層
3115‧‧‧介面
3120‧‧‧極小氣泡或微泡
3125‧‧‧大泡
3130‧‧‧不規則接縫
3135‧‧‧氣泡
圖1為一例示性裝置之示意圖，其包括進料區、混合區、造粒區、脫水及乾燥區及加工後區。
圖1a為混合容器、中壓泵及粗篩更換器之示意圖。
圖1b為進料器、齒輪泵及靜態混合器組件之示意圖。
圖2為齒輪泵與旁通管藉由三路閥連接之可比靜態混合器之示意圖。
圖3為具有附接旁通換向閥之垂直組態之靜態混合器的示意圖。
圖4為圖3中旁通換向閥之流動、淨化及排泄位置之示意圖。
圖4a說明在靜態混合器垂直傾斜之情況下旁通換向閥中閥之操作流動位置。
圖4b說明繞過靜態混合器之旁通換向閥中淨化或旁通操作。
圖4c說明允許垂直傾斜之靜態混合器之兩側淨化或排泄而不將材料引入下游的旁通換向閥中淨化或排泄位置。
圖4d說明允許靜態混合器之上游部分排泄以自系統排出而靜態混合器之下游部分經由附接聚合物換向閥排泄的旁通換向閥中排泄位置。
圖4e說明阻斷靜態混合器及所有下游裝備以使得上游裝備獨立淨化之淨化位置。
圖5為旁通換向閥及附接懸垂取向之靜態混合器之流動及淨化位置的示意圖。
圖5a說明在靜態混合器懸垂附接之情況下旁通換向閥中 閥之操作流動位置。
圖5b說明繞過靜態混合器之旁通換向閥中之淨化操作。
圖6為旁通換向閥及水平附接靜態混合器之流動及淨化位置的示意圖。
圖6a說明在靜態混合器水平附接之情況下旁通換向閥中閥之操作流動位置。
圖6b說明繞過靜態混合器之旁通換向閥中之淨化或旁通操作。
圖6c說明允許水平定位之靜態混合器之兩側排泄而不將材料引入下游的旁通換向閥中之排泄位置。
圖7為聚合物換向閥之示意圖。
圖8為具有呈三種組態之加熱元件之整體模板的示意圖。
圖9a說明自模板提取出之加熱元件之三種組態。
圖9b說明自側面看，個別定位置放之加熱元件之三種組態。
圖10為中心可移除之模具之示意圖。
圖11為可移除之中心經加熱之模具之組件的展開圖。
圖12為具有運輸流體箱或水箱之模體之示意圖。
圖13為模體及兩塊運輸流體箱或水箱之示意圖。
圖14為可比兩塊水箱或運輸流體箱之展開圖。
圖15a為可比兩塊水箱或運輸流體箱之完整組件的示意圖。
圖15b為一替代性水箱或運輸流體箱入口及出口設計之 橫截面圖。
圖15c為圖15b之替代性水箱或運輸流體箱入口及出口設計之示意性前視圖。
圖16為顯示模具之具有附接水箱或運輸流體箱之造粒機的示意圖。
圖17為含有導流器之附接至水箱或輸送流體箱之模具的示意圖。
圖18a為可比導流器之示意圖。
圖18b為可比導流器之第二組態之示意圖。
圖19為在可撓性輪彀組件分解圖下可比可撓性切割輪彀之示意圖。
圖20a為流線型切割輪彀之一部分之示意圖。
圖20b為以相對於圖20a之角度旋轉之流線型切割輪彀之示意圖。
圖20c為圖20a中流線型切割輪彀之橫截面圖。
圖21為大角度切割輪彀之示意圖。
圖22a為具有附接法線角刀片之可比切割輪彀之示意圖。
圖22b為具有附接刀片之大角度切割輪彀之示意圖。
圖22c為具有附接非錐形或四面鋸切之鈍尖刀片之可比直角切割輪彀的示意圖。
圖22d為具有附接法線角下厚度減小之刀片之切割輪彀的示意圖。
圖23為可比水箱旁路之示意圖。
圖24為可比自動清洗乾燥器之示意圖。
圖25為圖24中自動清洗乾燥器之脫水部分的示意圖。
圖26為具有附接脫水區之第二可比乾燥器之示意圖。
圖27為儲集器之示意圖。
圖28為顯示脫水篩網及離心乾燥篩網定位之乾燥器之示意圖。
圖29說明具有擋板條之乾燥器篩網。
圖30為圖29中具有擋板條之乾燥器篩網的橫截面圖。
圖31說明不需擋板條之組態之乾燥器篩網。
圖32為無擋板條之圖31之乾燥器篩網的橫截面圖。
圖33說明三層篩網之邊緣放大圖。
圖34說明雙層篩網之邊緣放大圖。
圖35說明根據圖34之多層篩網之放大外部視圖。
圖36a為具有排氣孔之一例示性圓柱形槽之示意圖。
圖36b為說明非中心排氣孔位置之圖36a中圓柱形槽之俯視圖的示意圖。
圖37a為說明同心排氣孔位置之第二例示性圓柱形槽之圖。
圖37b為說明排氣管穿透至槽內部空間之圖37a中圓柱形槽之橫截面圖。
圖38a為顯示穿透孔之模製部分之頂視圖。
圖38b為圖38a中模製部分之橫截面圖。
圖39a為槽上模製螺紋之示意圖。
圖39b為說明粉末之模製非理想特徵的圖39a中螺紋槽之 俯視圖。
圖39c為說明微粒之模製非理想特徵減少的圖39a中螺紋槽之俯視圖。
圖40a為模製槽之邊緣接觸靠破區的橫截面圖。
圖40b為具有橋接之模製槽的邊緣接觸靠破區之橫截面圖。
圖40c為模製槽之密切接觸靠破區的橫截面圖。
圖41a為長邊長度顯著大於寬度之模具中粉末典型角度變形的橫截面圖。
圖41b為說明長邊長度顯著大於寬度之模具中微粒典型最小角度變形的橫截面圖。
圖42a為在兩層介面上層緊密及均勻接觸之雙層模製部分壁之區段的示意圖。
圖42b為在兩層之接觸介面上夾帶微泡的雙層模製部分壁之區段之示意圖。
圖42c為在兩層之接觸介面上夾帶微泡以及大泡的雙層模製部分壁之區段之示意圖。
圖42d為在兩層之間具有不規則接觸介面的雙層模製部分壁之區段之示意圖。
圖42e為在兩層介面附近及內層中夾帶隨機分散之大泡的雙層模製部分壁之區段之示意圖。
圖42f為在各層介面上層緊密及均勻接觸之三層模製部分壁之區段的示意圖。
圖43為相對於換向閥水平安裝之熔體冷卻器之示意圖， 其中熔體冷卻器入口管線進入冷卻器之底部部分。
圖44為相對於換向閥水平安裝之熔體冷卻器之示意圖，其中熔體冷卻器入口管線及熔體冷卻器出口管線以並排組態取向。
圖45為具有裝在頂部之排氣孔之圖43中所示熔體冷卻器的示意圖。
圖46為具有裝在底部之排氣孔及排泄管之熔體冷卻器的示意圖。
圖47為頂蓋藉由傳熱流體加熱/冷卻之圖43中所示熔體冷卻器的示意圖。
圖48為頂蓋溫度由電控制之圖43中所示熔體冷卻器之一部分的示意圖。
圖49為以冷卻模式操作之換向閥之透視圖。
圖50為顯示以旁路模式操作之換向閥之透視圖。
圖51為顯示以排泄模式操作之換向閥之透視圖。
圖52a、52b及52c為各種組態之熔體冷卻器及換向閥之示意圖。
1‧‧‧進料或填充區/進料區
2a‧‧‧動態混合區
2b‧‧‧擠壓混合區
2c‧‧‧靜態混合區
2d‧‧‧靜態混合區
3‧‧‧造粒區/造粒過程
4‧‧‧脫水及乾燥裝置
5‧‧‧包裝、儲存及/或加工後處理
10‧‧‧進給螺桿
12‧‧‧進給螺桿出口
14a‧‧‧混合入口/入口
14b‧‧‧混合入口/入口
14c‧‧‧混合入口/入口
14d‧‧‧混合入口/入口
16‧‧‧熱控制混合容器
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
40a‧‧‧虛線
40b‧‧‧虛線
50‧‧‧擠壓機
60‧‧‧靜態混合器
70‧‧‧入口位置
75‧‧‧入口位置
80‧‧‧熔體泵
90‧‧‧過濾器
100‧‧‧旁路靜態混合器
110‧‧‧入口
130‧‧‧出口
200‧‧‧換向閥
205‧‧‧入口
206‧‧‧出口
301‧‧‧入口
400‧‧‧運輸流體箱或水箱
500‧‧‧泵
520‧‧‧熱交換器
530‧‧‧運輸管/入口管
550‧‧‧旁路環
600‧‧‧切割輪彀
700‧‧‧切割刀片
800‧‧‧導流器
900‧‧‧造粒機
1270‧‧‧管
1300‧‧‧凝聚物捕獲器/脫水單元/傾斜凝聚物柵格或捕獲器板及棒條柵格
1400‧‧‧乾燥單元/乾燥器
1460‧‧‧乾燥顆粒排料槽/乾燥顆粒出口槽/顆粒出口槽/顆粒排放口
1500‧‧‧篩網/可圓柱形附接之篩網
1600‧‧‧儲集器/儲水器
1760‧‧‧吹氣機
2000‧‧‧下游過程

Claims (39)

  1. 一種用於小型剪力模製至少一層之小型剪力模製組合物，該小型剪力模製組合物包含：具有至少一種可形成該至少一層之化學組合物的顆粒、微粒、粉末或包含上述至少一者之組合；其中對於各層而言，用以小型剪力模製該至少一層中之每一者之該等顆粒、該等微粒或該等粉末在組成上不同，使得各層在組成上不同於相鄰層；及其中由該小型剪力模製組合物形成之層中無一者僅由粉末組成。
  2. 如請求項1之小型剪力模製組合物，其中該至少一種化學組合物係選自由聚合物、共聚物、添加劑及其組合組成之群。
  3. 如請求項1或2之小型剪力模製組合物，其中該至少一種化學組合物包含具有反應性官能基之聚合物。
  4. 如請求項1或2之小型剪力模製組合物，其中該等反應性官能基可交聯。
  5. 如請求項1或2之小型剪力模製組合物，其中該等顆粒具有到達3.5mm之平均最長橫截面尺寸。
  6. 如請求項1或2之小型剪力模製組合物，其中該至少一層中之每一者之該至少一種化學組合物包含一少量組份，其包含小於20重量百分比之該至少一種化學組合物。
  7. 如請求項1或2之小型剪力模製組合物，其中無 一層僅由均一大小顆粒及均一大小微粒之組合組成。
  8. 如請求項1或2之小型剪力模製組合物，其中該組合之一組份係為一具有一小於0.6mm之橫截面尺寸之微粒。
  9. 一種小型剪力模製方法，其包含：提供顆粒、微粒、粉末或包含上述至少一者之組合；用該等顆粒、該等微粒、該等粉末或該上述之一組合同時形成模製部分之至少一層；其中對於各層而言，用以小型剪力模製該至少一層中之每一者之該等顆粒、該等微粒或該等粉末在組成上不同，使得各層在組成上不同於相鄰層；且其中無一層僅由粉末組成。
  10. 如請求項9之方法，其中該模製部分之內表面平滑而無流動不規則性。
  11. 如請求項9之方法，其中該等顆粒具有到達3.5mm之平均最長橫截面尺寸。
  12. 如請求項9之方法，其中同時形成模製部分之至少一層在比可比組合物之35目數粉末之模製溫度低至少25℃的溫度下發生。
  13. 如請求項9之方法，其中如關於可比組合物之35目數粉末之模製比率，模製比率為5：1至3：1。
  14. 如請求項9之方法，其中如關於可比組合物之35目數粉末之模製旋轉速率，模製旋轉速率為1.75rpm至6rpm。
  15. 如請求項9之方法，其中小型剪力模製在至少一個軸中旋轉發生。
  16. 如請求項9之方法，其中小型剪力模製在至少兩個軸中旋轉發生，且不同軸中之該等旋轉速率不同。
  17. 如請求項9之方法，其中部分層係使用弧形及振盪運動來形成。
  18. 如請求項9之方法，其中層係藉由連續添加組份來形成。
  19. 如請求項9之方法，其中組份之連續添加係藉由控制釋放手動或以熱方法進行。
  20. 如請求項9之方法，其進一步包含模製由該等顆粒、該等微粒或該等粉末形成之層之間的黏著層以限制由該等顆粒、該等微粒或該等粉末形成之層在該模製部分冷卻及儲存時分離。
  21. 如請求項9之方法，其中所有層之所有組份同時饋入該模具中以在不連續添加組份之情況下形成層。
  22. 如請求項9之方法，其中該分離成個別層由以下至少一者實現：有差異之熔體黏度、熔體密度、顆粒大小、顆粒密度、軟化溫度、熔融溫度、極性、組份不混溶性、表面動力學或表面濕潤。
  23. 如請求項9之方法，其中分離成個別層藉由變化以下至少一者來實現：旋轉速率、旋轉比率、組合物、模製過程溫度或模製過程時間。
  24. 如請求項9之方法，其中所形成之兩個相鄰層之 該黏著藉由在該兩個相鄰層之間的介面處混合來實現。
  25. 如請求項9之方法，其中用於該模製部分之模具具有排放孔。
  26. 如請求項9之方法，其中材料至該模具之添加係經由該排放孔實現。
  27. 如請求項9之方法，其進一步包含使該模製部分交聯。
  28. 如請求項9之方法，其進一步包含使該模製部分之該至少一層中之發泡劑膨脹。
  29. 如請求項9之方法，其進一步包含提供不熔融之至少一種組合物。
  30. 如請求項9之方法，其中組合物及模製條件之該選擇包括以下一或多者：使用過大.顆粒、低熔融指數顆粒及分級熔融顆粒，其給予裝飾性及功能性三維模製部分。
  31. 如請求項9之方法，其中該至少一層中之每一者之一種組合物包含一少量組份，其具有小於20重量百分比之組合物。
  32. 如請求項9之方法，其中無一層由均一大小顆粒及均一大小微粒之組合組成。
  33. 如請求項9之方法，其中該組合之一組份係為一具有一小於0.6mm之橫截面尺寸之微粒。
  34. 一種裝置，其包含：高度調節混合階段，其能夠加熱及冷卻以實現經由具有直徑近乎一致之小孔之多孔模具進行擠壓，使得顆粒之 造粒、運輸及乾燥不降解、過早反應、膨脹、過早交聯或以其他方式改變用於小型剪力模製之聚合物及共聚物的化學組合物。
  35. 如請求項34之裝置，其中該混合階段進一步包含加壓及過濾能力。
  36. 一種旋轉模製物品，其包含至少一層，其中該物品之該至少一層中之每一者係由至少一種包括顆粒、微粒、粉末或包含上述至少一者之組合的化學組合物形成；其中對於各層而言，用以形成該至少一層中之每一者之該等顆粒、該等微粒或該等粉末在組成上不同，使得各層在組成上不同於相鄰層；且其中無一層僅由粉末組成。
  37. 如請求項36之旋轉模製物品，其中該至少一層中之每一者之該至少一種化學組合物包含一少量組份，其包含小於20重量百分比之該至少一種化學組合物。
  38. 如請求項36之旋轉模製物品，其中無一層僅由均一大小顆粒及均一大小微粒之組合組成。
  39. 如請求項36之旋轉模製物品，其中該組合之一組份係為一具有一小於0.6mm之橫截面尺寸之微粒。
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