結晶ポリマーペレット及びグラニュールを製造する方法及び装置
結晶化ポリマーを水中造粒した後、乾燥して、それ以後に加熱することなく、ポリマーペレットを結晶化する方法及び装置である。造粒機出口の近傍で、高速空気又は他の不活性ガスを、約１００から約１７５ｍ３／時以上の流量で、水とペレットの乾燥機へのスラリーラインに注入する。このような高速の空気移動は、水とともに水蒸気ミストを形成し、乾燥機への又は乾燥機から出るペレットの速度を著しく増加し、これによりポリマーペレットは該ペレット内で自己結晶化を生じるのに十分な潜熱をもって乾燥機を離れる。ガス注入後のスラリーラインの弁機構は、ペレットの滞留時間をさらに調整し、乾燥機の後の振動コンベアは、ペレットが所望レベルの結晶化度を達成するのを助けるとともに、凝集を回避する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は２００５年５月２６日に出願された同時係属の米国暫定出願第６０／６８４５５６号の優先権を与えられ、その優先権を主張する。
【０００２】
本発明は、概略的には、結晶化度のレベルを向上したポリマーペレットを水中造粒し、その後に乾燥する方法及び装置に関する。さらに詳しくは、本発明は、ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、熱可塑性ポリウレタン、及びそれらの共重合体を水中で造粒し、これらのペレット及びグラニュールの結晶化が自ら開始されるように、これらのペレット及びグラニュールを乾燥する方法及び装置に関する。ここに記載の造粒及び乾燥工程は、非晶構造よりも、所望のレベルの結晶化度を有するペレット及びグラニュールを製造する。
【０００３】
本発明は、２００３年１１月２１日、２００４年１０月１日に出願され、本願の譲受人であり、米国バージニア州イーグルロックのガラインダストリーズインコーポレーテッド（以下、カラという）が所有する継続中の米国特許出願第１０／７１７６３０号、第１０／９５４３４９号の開示を拡大する。前記米国特許出願の開示内容は、参照することで、ここに完全に記載されているかのように本願に明示的に組み入れる。前記出願は以下「ガラ出願」と言及する。
【背景技術】
【０００４】
以下の米国特許及び公開公報は、本発明に関連する開示を含み、参照することで、ここに完全に記載されているかのように本願に明示的に組み入れる。
【特許文献１】米国特許第５，５６３，２０９号（シューマンら）
【特許文献２】米国特許第６，７０６，８２４号（ファエンドナーら）
【特許文献３】米国特許第５，６４８，０３２号（ネルソンら）
【特許文献４】米国特許第６，７６２，２７５号（ルールら）
【特許文献５】米国特許第６，７９０，４９９号（アンドリュースら）
【特許文献６】米国特許第６，３４４，５３９号（パルマーら）
【特許文献７】米国特許第６，５１８，３９１号（マックロスキーら）
【特許文献８】米国特許第５，６６３，２８１号（ブルーゲルら）
【特許文献９】米国特許第６，４５５，６６４号（パテルら）
【特許文献１０】米国特許第６，７４０，３７７号（ペコリニら）
【特許文献１１】米国特許第５，７５０，６４４号（ダフら）
【特許文献１２】米国特許第６，１２１，４１０号（グルーバーら）
【特許文献１３】米国特許第６，２７７，９５１号（グルーバーら）
【特許文献１４】米国特許第４，０６４，１１２号（ローザら）
【特許文献１５】米国特許第４，１６１，５７８号（ヘロンら）
【特許文献１６】米国特許第５，４１２，０６３号（ダフら）
【特許文献１７】米国特許第５，５３２，３３５号（キムボールら）
【特許文献１８】米国特許第５，７０８，１２４号（アルガータら）
【特許文献１９】米国特許第５，７１４，５７１号（アルガータら）
【特許文献２０】米国特許第５，７４４，５７１号（ヒルバートら）
【特許文献２１】米国特許第５，７４４，５７２号（シューマンら）
【特許文献２２】米国特許第６，１１３，９９７号（メッシーら）
【特許文献２３】米国特許第６，１５９，４０６号（シェルビーら）
【特許文献２４】米国特許第６，３５８，５７８号（オットーら）
【特許文献２５】米国特許第６，４０３，７６２号（ダフ）
【特許文献２６】米国特許第５，８６４，００１号（メッセら）
【特許文献２７】米国特許第６，５３４，６１７号（バットら）
【特許文献２８】米国特許第６，５３８，０７５号（クレッチら）
【特許文献２９】米国特許出願第２００５／００４９３９１号（ルールら）
【特許文献３０】米国特許出願第２００５／００５６９６１号（ボナー）
【発明の開示】
【０００５】
本発明は、追加の処理の前にポリマーペレット及びグラニュールの追加の加熱工程を要することなく、結晶化工程を自己開始するのに十分な潜熱を保有すると同時に、十分な結晶構造を提供するポリマーペレットを水中で生成する造粒システムに向けられている。ガラの出願は、この高熱条件の有効性を、ポリ（エチレン又はテレフタレート）又はＰＥＴ及びこれから作られた共重合体について実証している。類似の高熱条件を受けると結晶化される他のポリマーは、水スラリー中のペレット及びグラニュールの滞留時間の減少から利益を受け、乾燥段階でペレット及びグラニュールに十分な熱を残し、ペレット及びグラニュール内で結晶化が開始されることが分かった。これらのポリマーは、ここで「結晶化ポリマー（crystallizing polymer）」として識別されるポリマーの広いカテゴリーに入る。
【０００６】
自己開始結晶化を達成するために、水中造粒機の出口から乾燥装置に流入し通過する速度を著しく増加することで、ペレットを水からできるだけ早く分離しなければならないことが分かった。このペレットは、多くの潜熱を保持して乾燥機を出ると、従来の振動コンベア又は類似の振動装置又は他の取扱い装置上を輸送され、時間をかけて所望の結晶化が達成される。所望レベルの結晶化を完了する時間を与える従来の熱保有容器又は断熱容器に熱いペレットを貯蔵することは、本発明に含まれる。望ましい結晶化は、追加の処理を受ける時にペレット及びグラニュールの凝集を回避するのに少なくとも十分である。
【０００７】
水からのペレットとグラニュールの分離、及び乾燥装置へのペレット速度の増加は、ガラ出願のＰＥＴ及び共重合体用に開示された同一の一般的方法及び装置に従って達成される。切断されたペレットとグラニュールが水中造粒機水箱を出て水スラリーになると、空気又は他の適当なガスが、水箱から乾燥装置に通じる輸送パイプ内に注入される。注入された空気は、水を蒸気に吸引（aspirate）するのに役立ち、ペレット及びグラニュールから水を有効に分離し、さらにペレットの乾燥機への輸送速度、及び乾燥機を通る速度を増加する。この輸送速度の増加は十分に急峻であり、ペレットがペレット及びグラニュールの内側で結晶化プロセスを開始するのに十分な高温に留まることができ、遠心乾燥機を出ると非晶質となる。同程度の効率を有するペレットを乾燥する他の従来の方法は、当業者により採用されてもよく、参照することでここに含められる。
【０００８】
水の吸引を達成し、造粒機水箱の出口から乾燥機までの輸送速度を増加するために、注入される空気は非常に高速でなければならない。時に、注入空気の容量は、弁を通して１．５インチ径のパイプへの注入する場合、好ましくは少なくとも１００平方メートル毎時とすべきである。この流量は、当業者に理解されるように、処理量、乾燥効率、及び管径に従って変化する。窒素又はその他の不活性ガスが空気の代わりに使用されてもよい。乾燥機へのび乾燥機を通るペレットを加速することでペレットから水の同程度の分離を与える他の方法は、当業者により採用されてもよく、参照することでここに含められる。
【０００９】
スラリー配管への空気注入量は、空気注入点の後に位置するボール弁又は他の弁機構を使用することで調整するのが好ましい。この弁機構による調整により、輸送管及び乾燥装置でのペレット及びグラニュールの滞留時間をさらに制御することができ、ペレット/水スラリーの吸引を促進するのに役立つ。また、空気注入点より後で弁機構を使用することで、輸送管内での振動が減少し、又は排除される。
【００１０】
空気注入の調整は、造粒機水箱の出口から乾燥機を通るまでの輸送時間を減少するのに必要な制御を提供し、これによりペレットは内部にかなりの潜熱を保持することができる。大径のペレットは、小径のペレットほど迅速に熱を損失することはないので、小径のペレットよりも低速で輸送することができる。当業者に理解されるように、ペレット径が増加するにつれて空気注入速度を増加することで、同程度の結果を達成することができる。造粒機水箱と乾燥機出口の間の滞留時間の減少により、ペレットの中に十分な熱が残り、所望の結晶化を達成することができる。ペレットの内側の熱の保有は、熱保有振動コンベアを使用して乾燥機からペレットを放出し、及び/又は従来の貯蔵容器又は断熱容器の使用により、促進される。
【００１１】
振動コンベア上の輸送時間は、２０から９０秒が有効であり、３０から６０秒が特に有効であるとガラ出願に開示されている。この時間フレームは、ここに記載するポリマーに有効である。３０％以上、好ましくは３５％以上、及びさらに好ましくは４０％以上の結晶化は、以下に説明する方法により達成される。ポリマー及びポリマーブレンドの滞留時間の変更は、当業者に理解されるように、特定の形状及び結晶化の所望レベルに対する結果を最適化するのに必要とされるように調整されてもよい。追加の加熱工程は、ここに記載する処理の方法により排除されている。
【００１２】
したがって、本発明の目的は、乾燥機から出るポリマーペレット内で結晶化することができる水中造粒システムにおける結晶化ポリマーを処理する方法及び装置を提供することである。
【００１３】
本発明の他の目的は、非晶質ポリマーペレットを結晶ポリマーペレットに変換するのに高価な第２の加熱段階を必要とすることなく、水中造粒システムを使用して結晶化ポリマーペレット内で結晶化する方法及び装置を提供することである。
【００１４】
本発明のさらに他の目的は、造粒機を出る水とペレットのスラリーに不活性ガスを注入して、水蒸気ミスト状態のスラリー取り扱い（slurry handling）とし、これにより輸送ペレットに良好に熱保持させることができる、結晶化ポリマーの水中造粒の方法及び装置を提供することである。
【００１５】
本発明のさらに他の目的は、少なくとも１００ｍ３／時から約１７５ｍ３／時以上の流量で空気を注入することで、ペレットが装置を急速に輸送され、これにより乾燥機を出る前のペレットの滞留時間が十分に減少し、全結晶化（１００％）の３０％−４０％のオーダーで結晶化を生じる、前述の目的に従った結晶化ポリマーの水中造粒の方法及び装置を提供することである。
【００１６】
本発明のさらに他の目的は、乾燥機を出るペレットが十分な熱を内部に残して、ペレットの全結晶化の少なくとも３５％が後に加熱をすることなく生じる、水中造粒システムを使用して結晶化ポリマー生成する方法及び装置を提供することである。
【００１７】
本発明のさらに他の目的は、ダイ面での押出し時から遠心乾燥機を出るまでの滞留時間が、造粒機から乾燥機までのスラリーラインにガスを注入することで、約２分の１以下まで減少される、結晶化ポリマーを生成する水中造粒方法及び装置を提供することである。
【００１８】
本発明のさらに他の目的は、弁機構を使用し、該弁の下流での水蒸気ミストの加圧を促進することで、滞留時間を調整することができる、前述の目的にしたがって結晶化ポリマーペレットを生成する水中造粒方法及び装置を提供することである。
【００１９】
本発明のさらに他の目的は、乾燥機を出る熱いペレットが振動コンベア又は他の振動又は取扱い装置の上を搬送され、所定容量のペレットが出力される間に均一な結晶化を事実上達成することができる、水中造粒システムを提供することである。
【００２０】
本発明のさらに他の目的は、ガラ出願の装置及び方法が自己開始結晶化を達成できる重合体（polymer）及び共重合体(copolymer)の範囲を拡大することである。
【００２１】
これら及び他の目的並びに利点は、添付図面を参照して以下により完全に説明する本発明の構成と作用の詳細において明らかとなる。なお、図において同一の符号は同一の部品を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。本発明は以下で説明する構成、要素の配置、又は化学成分にその範囲が限定されるものではないことを理解されたい。本発明の実施形態は、本発明の範囲に含まれる種々の方法で実施し、実行することができる。
【００２３】
以下の実施形態の説明は、明確化のための用語を使用するが、当業者により全ての技術的均等物を含む広い意味に理解されるように意図するものである。この発明で説明されるポリマー成分は、当業者に開示された方法の広さについての詳細を与えるものであり、本発明の範囲を制限することを意図するものではない。
【００２４】
本発明の結晶化ポリマーとして適するポリマーは、一般構造式（ＯＲ１Ｏ）ｘ［（Ｃ＝Ｏ）Ｒ２（Ｃ＝Ｏ）］ｙ及び/又は［（Ｃ＝Ｏ）Ｒ１Ｏ］ｘ［（Ｃ＝Ｏ）Ｒ２Ｏ］ｙＲ１を有する。ここに記載のＲ２は、ハロゲン、窒素官能基、アルキル及びアルキル基を含むがこれらに限定されない脂肪族、脂環式、芳香族、及びペンダント置換部分を含み、また同一又は異なるものとすることができる。さらに詳しくは、ここに説明するポリマーは、ポリ（エチレンテレフタレート）又はＰＥＴ、ポリ（トリメチレンテレフタレート）又はＰＴＴ、ポリ（ブチレンテレフタレート）又はＰＢＴ、ポリ（エチレンナフタレート）又はＰＥＮ、ポリラクチド又はＰＬＡ、及びポリ（アルファ−ヒドロキシルアルカノアーテ）又はＰＨＡを含む。
【００２５】
本発明の結晶化ポリマーとして適するポリアミドは、一般構造式[Ｎ（Ｈ，Ｒ）Ｒ１Ｎ（Ｈ，Ｒ）]ｘ[（Ｃ＝Ｏ）Ｒ２（Ｃ＝Ｏ）]ｙ及び/又は[（Ｃ＝Ｏ）Ｒ１Ｎ（Ｈ，Ｒ）]ｘ[（Ｃ＝Ｏ）Ｒ２Ｎ（Ｈ，Ｒ）]ｙを有する。ここに記載のＲ１及びＲ２は、ハロゲン、窒素官能基、アルキル及びアルキル基を含むがこれらに限定されない脂肪族、脂環式、芳香族、及びペンダント置換部分を含み、また同一又は異なるものとすることができる。ここに記載するＲは、脂肪族、脂環式、及び芳香族部分を含むがこれらに限定されない。さらに詳しくは、ポリアミドは、ポリテトラメチレン、アジポアミド又はナイロン４，６、ポリヘキサメチレンアジポアミド又はナイロン６，６、ポリヘキサメチレンセバシン酸アミド
又はナイロン６，１０、ポリ（ヘキサメチレンジアミン−共ドデカン二酸）又はナイロン６，１２、ポリカプロラクタム又はナイロン６、ポリヘプタノラクタム又はナイロン７、ポリウデカノラクタム又はナイロン１１、及びポリドデカノラクタム又はナイロン１２を含む。
【００２６】
本発明の結晶化ポリマーとして適するポリカーボネートは、一般構造式[（Ｃ＝Ｏ）ＯＲ１Ｏ]ｘ[（Ｃ＝Ｏ）ＯＲ２Ｏ]ｙを有する。ここに記載のＲ１及びＲ２は、ハロゲン、窒素官能基、アルキル及びアルキル基を含むがこれらに限定されない脂肪族、脂環式、芳香族、及びペンダント置換部分を含み、また同一又は異なるものとすることができる。さらに詳しくは、ポリカーボネートは、ビスフェノール、及び置換ビスフェノールカーボネートを含み、ここでビスフェノールは構造式ＨＯＰｈＣ（ＣＨ３）２ＰＨＯＨ又はＨＯＰｈＣ（ＣＨ３）（ＣＨ２ＣＨ３）ＰｈＯＨを有し、ここでＰｈはフェニル環をいい、置換基はアルキル、シクロアルキル、アリル、ハロゲン、及びニトロ官能基を含むがこれらに限定されない。
【００２７】
本発明の結晶化ポリマーとして適したポリウレタンは、一般構造式[（Ｃ＝Ｏ）ＯＲ１Ｎ（Ｈ，Ｒ）]ｘ[（Ｃ＝Ｏ）ＯＲ２Ｎ（Ｈ，Ｒ）]ｙを有する。ここに記載のＲ１及びＲ２は、ハロゲン、窒素官能基、アルキル及びアルキル基を含むがこれらに限定されない脂肪族、脂環式、芳香族、及びペンダント置換部分を含み、また同一又は異なるものとすることができる。ここに記載のＲは、脂肪族、脂環式、及び芳香族置換部分を含むがこれらに限定されない。さらに詳しくは、ポリウレタンは、ポリエーテルポリウレタン、及び/又はメチレンビス（フェニルイソシアネート）を含むポリエステルポリウレタン共重合体を含む。
【００２８】
本発明の結晶化ポリマーとして適した前に開示していない追加のポリエステル及び共重合体、ポリアミド及び共重合体、ポリカーボネート及び共重合体、ポリウレタン及び共重合体は、エチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，３−ヘキサンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、デカメチレングリコール、ドデカメチレングリコール、２−ブチル−１，３−プロパンジオール、２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオール、２，２−ジエチル−１，３−プロパンジオール、２−エチル−２−イソブチル−１，３−プロパンジオール、２−メチル−１，４−ペンタンジオール、３−メチル−２，４−ペンタンジオール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオール、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール、２，２，４−トリメチル−１，６−ヘキサンジオール、１，２−シクロヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジオール、１，２−シクロヘキサンジメタノール、１，３−シクロヘキサンジメタノール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、プロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、カテコール、ヒドロキノン、イソソルビド、１，４−ビス（ヒドロキシメチル）−ベンゼン、１，４−ビス（ヒドロキシエトキシ）−ベンゼン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン及びこれらの異性体を含む少なくとも１つのジオールからなっていてもよい。
【００２９】
本発明の結晶化ポリマーとして適した他のポリエステル及び共重合体、ポリアミド及び共重合体、ポリカーボネート及び共重合体、ポリウレタン及び共重合体は、ブチロラクトン、カプロラクトン、乳酸、グリコール酸、２−ヒドロキシエトキシ酢酸、３−ヒドロキシプロポシキ−酢酸、及び３−ヒドロキシ酪酸を含む少なくとも１つのラクトン又はヒドリキシ酸からなっていてもよい。
【００３０】
本発明の結晶化ポリマーとして適したさらに他のポリエステル及び共重合体、ポリアミド及び共重合体、ポリカーボネート及び共重合体、ポリウレタン及び共重合体は、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタリン酸−２，６−ジカルボン酸及び異性体、スチルベンジカルボン酸、ジフェニルジカルボン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フマル酸、ピメリン酸、ウンデカン酸、オクタデカン二酸、及びシクロヘキサンアセト酢酸を含む少なくとも１つの二塩基酸からなっていてもよい。
【００３１】
本発明の結晶化ポリマーとして適したさらに他のポリエステル及び共重合体、ポリアミド及び共重合体、ポリカーボネート及び共重合体、ポリウレタン及び共重合体は、ジメチル又はジエチルフタレート、ジメチル又はジエチルイソフタレート、ジメチル又はジエチルテレフタレート、ジメチルナフタレン−２，６−ジカルボン酸塩及び異性体を含む少なくとの１つのジエステルからなっていてもよい。
【００３２】
本発明の結晶化ポリマーとして適したさらに他のポリアミド及び共重合体、ポリエステル及び共重合体、ポリカーボネート及び共重合体、ポリウレタン及び共重合体は、１，３−プロパンジアミン、１，４−ブタンジアミン、１，５−ペンタンジアミン、１，６−ヘキサンジアミン、１，８−オクタンジアミン、１，１０−デカンジアミン、１，１２−ドデカンジアミン、１，１６−ヘキサデカンジアミン、フェニレンジアミン、４，４′−ジアミノジフェニルエーテル、４，４′−ジアミノジフェニルメタン、２，２−ジメチル１，５−ペンタンジアミン、２，２，４−トリメチル−１，５−ペンタンジアミン、及び２，２，４−トリメチル−１，６−ヘキサンジアミンを含むジアミンからなっていてもよい。
【００３３】
本発明の結晶化ポリマーとして適したさらに他のポリアミド及び共重合体、ポリエステル及び共重合体、ポリカーボネート及び共重合体、ポリウレタン及び共重合体は、プロピオンラクタム、ピロリジノン、カプロラクタム、ヘプタンノンラクタム、カプリルラクタム、ノナンラクタム、デカノラクタム、ウンデカンラクタム、及びドデカンラクタムを含む少なくとも１つのラクタン又はアミノ酸からなっていてもよい。
【００３４】
本発明の結晶化ポリマーとして適したさらに他のポリウレタン及び共重合体、ポリエステル及び共重合体、ポリアミド及び共重合体、及びポリカーボネート及び共重合体は、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート及び異性体、トルエンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレン−ジイソシアネート、エチレンジイソシアネート、４，４′−メチレンビス（フェニルイソシアネート）及び異性体、キシリレンジイソシアネート及び異性体、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、１，５−ナフタレン−ジイソシアネート、１，４−シクロヘキシルジイソシアネート、ジフェニルメタン−３，３′−ジメトキシ−４，４′−ジイソシアネート、１，６−ヘキサンジイソシアネート、１，６−ジイソシアネート−２，２，４，４−テトラメチルヘキサン、１，３−ビス（イソシアネートメチル）シクロヘキサン、及び１，１０−デカンジイソシアネートを含む少なくとも１つのイソシアネートからなっていてもよい。
【００３５】
本発明に関連して使用するための水中造粒システムは、図１に概略的に示されている。水中造粒システムは、参照符号１０で全体的に示され、ガラ水中造粒機のような水造粒機１２を含み、カッターハブ及びブレード１４が水箱１６及びダイプレート１８から離れて配置されている。
【００３６】
水中造粒システム１０では、処理されるポリマーは、ポリマーだる又はホッパー１６０（図６参照）を使用して上方から典型的には押出機１５５に供給され、剪断と熱を受けて溶解する。ポリエステル及びポリアミドは典型的には約２００℃から約３００℃で押し出される。ホットメルト接着剤の製剤（formulation）は典型的には約１００℃から約２００℃で押し出される。ポリカーボネートは典型的には約２２５℃から約３５０℃で押し出され、ポリウレタンは典型的には約１７５℃から約３００℃で押し出される。溶融ポリマーは、スクリーン交換機２０（図１参照）に供給され、固形粒子又は異物が取り除かれる。溶融物はギヤポンプ２２を通して供給され続ける。ギヤポンプは、ポリマー誘導弁２４、ダイプレート１８のダイ孔に制御された流れを提供する。ダイ孔を通る押し出しにより形成される溶融ポリマーのストランドは、水箱１６に入り、ロータリーカッターハブ及びブレード１４によって切断され、所望のペレット又はグラニュールに形成される。ここに記載されたこの方法は、例示的であり、所望のポリマー流れを達成する他の形態も当業者により容易に理解されるし、従来技術に従う他のものも本発明の範囲内に含まれる。
【００３７】
従来技術は、熱的又は酸化的に押出性の低下を減少するのに有効な押出処理に対する多くの修正や付加を実証している。適用されたもののなかには、副生成物及び過剰モノマーの真空除去、加水分解減少、触媒解重合、重合触媒の添加、末端基保護、分子量増大、ポリマー鎖延長、及び不活性ガスパージの使用がある。
【００３８】
水は、パイプ２６を通って水箱１６に入り、ダイ面から形成されるペレットを迅速に除去し、ペレットと水のスラリーを形成する。本発明に含まれる造粒機水箱を通って循環する処理水は、限定されないが、当業者に理解されるように、ペレット化を促進し、凝集を防止し、及び/又は輸送流れを維持するのに必要とされる添加剤、共溶剤、及び処理酸を含む。このように形成されるペレット水スラリーはパイプ２８を通って水箱から出て、スラリーライン３０を通って乾燥機３２に搬送される。
【００３９】
本発明によると、空気がシステムのスラリーライン３０に、好ましくは水箱１６からの出口に隣接し、かつ、スラリーライン３０の始点の近傍の点７０で、注入される。この空気注入の好ましい場所７０は、輸送量を増加し、スラリー中の水の吸引を促進することで、ペレットの輸送を促進する。これにより、ペレット及びグラニュールは十分な潜熱を保持し、所望の結晶化を生じる。高速の空気が、空気圧縮機により製造施設で典型的に利用できる従来の圧縮空気ラインを使用して、点７０で都合良くかつ経済的にスラリーライン３０に注入される。本発明によると、前述したように高速でペレットを搬送するのに、窒素を含むがこれに限定されない他の不活性ガスを使用してもよい。この高速空気又は不活性ガスの流れは、圧縮ガスを使用して達成され、少なくとも８バールの圧力に調整するための標準のボール弁を使用して、標準のパイプ径、好ましくは１．５インチのパイプ径であるスラリーライン３０に、少なくとも１００ｍ３/時の流量を提供する。
【００４０】
当業者にて、流量とパイプ径は、処理容量、所望の結晶化度のレベル、及びペレット及びグラニュールのサイズに応じて変化させることができる。高速空気又は不活性ガスは、有効にペレット水スラリーに接触し、吸引（aspiration）により水蒸気を発生させ、スラリーラインを通る間にペレットを分散し、これらのペレットを増加した速度好ましくは水箱１６から乾燥機出口３４まで１秒以下の速度で乾燥機３２に伝搬する。高速吸引は、空気/ガス混合物中にペレットの混合物を生成し、それはガス状混合物中に９８−９９容積％の空気に達する。
【００４１】
図５は、スラリーラインへの空気の注入のための好ましい配置を示す。水/ペレットスラリーは、造粒機水箱１０２を出てスラリーライン１０６（図４）に入り、覗き窓１１２を介してエルボ１１４を通る。ここで、圧縮空気が弁１２０から注入され、傾斜したスラリーライン１１６を通り、拡大エルボ１１８を経て、乾燥機入口１１０を通って乾燥機１０８に入る。エルボ１１４への空気の注入は、スラリーライン１１６の軸と一致しているので、ペレット/水スラリーへの空気注入の最大の効果を発揮する結果、混合物の吸引が一定になる。
【００４２】
スラリーライン１１６の縦軸とスラリーライン１１６の長手軸との間に形成される角度は、乾燥機１０８への入口１１０の高さに対する造粒機１０２の高さの変化により、要求により０°から９０°又はそれ以上まで変化させることができる。この高さの差は、造粒機１０２に対する乾燥機１０８の物理的位置によるか、乾燥機と造粒機のサイズの差の結果であるかもしれない。好ましい角度範囲は、３０°から６０°であり、さらに好ましい角度は４５°である。乾燥機入口１１０への拡大エルボ１１８は、流入スラリーライン１１６から乾燥機１１０の入口への高速吸引ペレット/水スラリーの移動を促進し、乾燥機１０８へのペレットスラリーの速度を低減する。
【００４３】
図５に示す装置の好ましい位置により、造粒機１０２から乾燥機１０８の出口まで、約１秒でペレットを移送することができ、ペレット内の熱の損失が最小になる。これは、空気注入口１２０の後に、第２の弁機構又はさらに好ましくは第２のボール弁１５０を挿入することにより、さらに最適化することができる。この追加のボール弁により、スラリーライン１１６内のペレットの滞留時間をよりよく調整することができ、スラリーラインで生じる振動を減少することができる。第２のボール弁により、チャンバーに注入される空気をさらに加圧することができ、ペレット/水スラリーからの水の吸引を促進することができる。これは、ペレット及びグラニュールのサイズが減少する際に特に重要となる。
【００４４】
ペレットは乾燥機１０８の出口１２６から排出され、好ましくは、図２ａ、２ｂに概略的に示す振動コンベア８４のような振動装置に向かって導かれる。振動コンベア８４の振動動作から生じる攪拌により、ペレットが他のペレットや振動コンベアに接触する際に、熱がペレット間で移動する。これにより、温度の均一化が促進し、ペレットやグラニュールの結晶化がより向上し均一になる。攪拌により、ペレット温度が増加する結果、ペレットが互いに、及び/又は振動コンベアの構成部材に付着するのが、緩和される。
【００４５】
振動コンベア上のペレットとグラニュールの滞留時間は、達成されるべき所望の結晶化度に貢献する。ペレットが大きければ大きいほど、長い滞留時間が期待される。滞留時間は、ペレットが所望の程度まで結晶化し、ペレットが取り扱えるように冷却するために、典型的には約２０秒から約１２０秒又はそれ以上、好ましくは約３０秒から６０秒、さらに好ましくは約４０秒である。大きなペレットは、小さなペレットで期待されるよりも、多くの熱を内部に保有し、速く結晶化する。逆に、ペレットサイズが大きければ大きいほど、取扱いのためにペレットが冷却するのに必要な滞留時間が長い。最終包装の望まれるペレットの温度は、典型的には、さらなる処理に要求される温度よりも低い。ペレットの結晶化温度Ｔｃ以下の温度は追加の処理に十分である一方、ガラス遷移温度Ｔｇ以下の温度は包装に適している。冷却モードで測定される示差走査熱量測定（differential scanning calorimetry）により得られる値は、ここで特定された温度を良好に示す。
【００４６】
他の冷却方法又は振動コンベヤに付加される方法は、乾燥機を出たペレットが結晶化し、その後の取扱いのために冷却するのに十分な時間を有するように、使用することができる。例えば、本発明の代案の手段は、ガラにより販売されているペレット結晶化システム（ＰＣＳ）である。ガラＰＣＳは、図６と７に示されている。ガラＰＣＳは、ペレットと水のスラリーを入口弁２０１を介して集塊捕獲器２０２に通過させ、さらに図７に２０６で示す攪拌機が取り付けられたタンクにタンク入口弁２０５を介して流入させることで、追加の結晶化と冷却を行う。水注入弁２０４を介して初期水注入した後、ペレット/水スラリーを３つの別個のタンクに交互に導入し、攪拌することで冷却と結晶化の時間を追加し、ペレット又はグラニュールの凝集を防止することができる。実際の工程の詳細は製品カタログに記載されているので、ここでは図示のための簡単な説明とする。冷却されたスラリーは任意のタンクからドレン弁２０７を介して出て、プロセスポンプ２０９を介して輸送管２１０を通過し、前述したように図１の乾燥機入口３３を経て乾燥機３２に輸送される。
【００４７】
代案として、ガラＰＣＳは乾燥機１０８の後又は振動コンベア８４の後に連続して付設することで、ペレットの追加の結晶化を達成することができる。前述したように、処理添加剤と共溶媒（cosolvent）を含む水は、本プロセスの範囲に含まれる。水又は水含有溶液の温度は、１、２又は３つの全てのタンクで制御することができ、各タンクで同一又は異ならせて、より大きな結晶化度を達成してもよい。結晶化の程度が増加すると、結晶化温度が増加し、処理温度が増加して、より大きな結晶化度を達成することができる。歴史的に実証されているように、増加した結晶化度はポリマーに改良された特性を与え、これらの望ましい特性の利益に応じて条件を最適化してもよい。
【００４８】
乾燥機１０８又は振動コンベア８４からのペレット及びグラニュールは、包装し、又は必要に応じて保管することができる。また、これらは、ここで「ＳＳＰ」として識別され、従来広範囲に詳述されているソリッドステート重縮合又はソリッドステート重合に輸送してもよい。高温で不活性ガス好ましくは窒素ガスを並流又は逆流させて攪拌することは、ＳＳＰ処理の共通要素である。この処理は、ＳＳＰ処理の適切な操作に必要な温度でのペレットとグラニュールの凝集を回避するために、本発明で提供されるような結晶化を促進することを要する。ＳＳＰ処理から生じる分子量の増加により、透明で非晶質のポリマーを得ることができる。適用と用途は従来技術によく開示されている。ＳＳＰに適したここに含まれる種々のポリマーに対する処理条件を記載することは、本発明の範囲を超えるものである。
【００４９】
多数の結晶化ポリマーに関して本発明を説明したが、現在知られている、又は将来発見される他の結晶化ポリマーも本発明に従って処理することができる。したがって、本発明は特定の結晶化ポリマー又は結晶化ポリマー群に限定されることを意図するものではないが、本発明は全ての結晶化ポリマーを包含するように意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明による空気注入振動コンベアを備え、ガラにより製造販売された水中造粒機及び遠心乾燥機を含む水中造粒システムの概略図。
【図２ａ】図１の振動コンベアの側面の概略図。
【図２ｂ】図１の振動コンベアの端面の概略図。
【図３】製造ラインが遮断されたときのバイパスモード中の図１に示す水中造粒システムの構成要素を示す。
【図４】本発明により造粒機から乾燥機へのスラリーラインに空気又はその他の不活性ガスを注入する方法及び装置を示す概略図。
【図５】造粒機から乾燥機へのスラリーラインに不活性ガスを注入する好ましい方法及び装置を示す概略図と、スラリーラインのボールバルブの拡大図。
【図６】熱可塑性ポリウレタン工程とともに使用する結晶化及び乾燥機を含むガラにより製造販売された水中造粒システムを示す概略図。
【図７】図６に示すシステムの結晶化部の概略図。
【符号の説明】
【００５１】
１０ 水中造粒システム
１２ 水造粒機
１４ カッターハブ及びブレード
１６ 水箱
１８ ダイプレート
２６ パイプ
２８ パイプ
３０ スラリーライン
３２ 乾燥機
３４ 乾燥機出口
７０ ガス注入点
８４ 振動コンベア
１０２ 造粒機
１０６ スラリーライン
１０８ 乾燥機
１１０ 乾燥機入口
１１４ エルボ
１１６ スラリーライン
１１８ 拡大エルボ
１２０ 空気注入口
１２６ 乾燥機出口
１５０ 第２のボール弁
【技術分野】
【０００１】
本出願は２００５年５月２６日に出願された同時係属の米国暫定出願第６０／６８４５５６号の優先権を与えられ、その優先権を主張する。
【０００２】
本発明は、概略的には、結晶化度のレベルを向上したポリマーペレットを水中造粒し、その後に乾燥する方法及び装置に関する。さらに詳しくは、本発明は、ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、熱可塑性ポリウレタン、及びそれらの共重合体を水中で造粒し、これらのペレット及びグラニュールの結晶化が自ら開始されるように、これらのペレット及びグラニュールを乾燥する方法及び装置に関する。ここに記載の造粒及び乾燥工程は、非晶構造よりも、所望のレベルの結晶化度を有するペレット及びグラニュールを製造する。
【０００３】
本発明は、２００３年１１月２１日、２００４年１０月１日に出願され、本願の譲受人であり、米国バージニア州イーグルロックのガラインダストリーズインコーポレーテッド（以下、カラという）が所有する継続中の米国特許出願第１０／７１７６３０号、第１０／９５４３４９号の開示を拡大する。前記米国特許出願の開示内容は、参照することで、ここに完全に記載されているかのように本願に明示的に組み入れる。前記出願は以下「ガラ出願」と言及する。
【背景技術】
【０００４】
以下の米国特許及び公開公報は、本発明に関連する開示を含み、参照することで、ここに完全に記載されているかのように本願に明示的に組み入れる。
【特許文献１】米国特許第５，５６３，２０９号（シューマンら）
【特許文献２】米国特許第６，７０６，８２４号（ファエンドナーら）
【特許文献３】米国特許第５，６４８，０３２号（ネルソンら）
【特許文献４】米国特許第６，７６２，２７５号（ルールら）
【特許文献５】米国特許第６，７９０，４９９号（アンドリュースら）
【特許文献６】米国特許第６，３４４，５３９号（パルマーら）
【特許文献７】米国特許第６，５１８，３９１号（マックロスキーら）
【特許文献８】米国特許第５，６６３，２８１号（ブルーゲルら）
【特許文献９】米国特許第６，４５５，６６４号（パテルら）
【特許文献１０】米国特許第６，７４０，３７７号（ペコリニら）
【特許文献１１】米国特許第５，７５０，６４４号（ダフら）
【特許文献１２】米国特許第６，１２１，４１０号（グルーバーら）
【特許文献１３】米国特許第６，２７７，９５１号（グルーバーら）
【特許文献１４】米国特許第４，０６４，１１２号（ローザら）
【特許文献１５】米国特許第４，１６１，５７８号（ヘロンら）
【特許文献１６】米国特許第５，４１２，０６３号（ダフら）
【特許文献１７】米国特許第５，５３２，３３５号（キムボールら）
【特許文献１８】米国特許第５，７０８，１２４号（アルガータら）
【特許文献１９】米国特許第５，７１４，５７１号（アルガータら）
【特許文献２０】米国特許第５，７４４，５７１号（ヒルバートら）
【特許文献２１】米国特許第５，７４４，５７２号（シューマンら）
【特許文献２２】米国特許第６，１１３，９９７号（メッシーら）
【特許文献２３】米国特許第６，１５９，４０６号（シェルビーら）
【特許文献２４】米国特許第６，３５８，５７８号（オットーら）
【特許文献２５】米国特許第６，４０３，７６２号（ダフ）
【特許文献２６】米国特許第５，８６４，００１号（メッセら）
【特許文献２７】米国特許第６，５３４，６１７号（バットら）
【特許文献２８】米国特許第６，５３８，０７５号（クレッチら）
【特許文献２９】米国特許出願第２００５／００４９３９１号（ルールら）
【特許文献３０】米国特許出願第２００５／００５６９６１号（ボナー）
【発明の開示】
【０００５】
本発明は、追加の処理の前にポリマーペレット及びグラニュールの追加の加熱工程を要することなく、結晶化工程を自己開始するのに十分な潜熱を保有すると同時に、十分な結晶構造を提供するポリマーペレットを水中で生成する造粒システムに向けられている。ガラの出願は、この高熱条件の有効性を、ポリ（エチレン又はテレフタレート）又はＰＥＴ及びこれから作られた共重合体について実証している。類似の高熱条件を受けると結晶化される他のポリマーは、水スラリー中のペレット及びグラニュールの滞留時間の減少から利益を受け、乾燥段階でペレット及びグラニュールに十分な熱を残し、ペレット及びグラニュール内で結晶化が開始されることが分かった。これらのポリマーは、ここで「結晶化ポリマー（crystallizing polymer）」として識別されるポリマーの広いカテゴリーに入る。
【０００６】
自己開始結晶化を達成するために、水中造粒機の出口から乾燥装置に流入し通過する速度を著しく増加することで、ペレットを水からできるだけ早く分離しなければならないことが分かった。このペレットは、多くの潜熱を保持して乾燥機を出ると、従来の振動コンベア又は類似の振動装置又は他の取扱い装置上を輸送され、時間をかけて所望の結晶化が達成される。所望レベルの結晶化を完了する時間を与える従来の熱保有容器又は断熱容器に熱いペレットを貯蔵することは、本発明に含まれる。望ましい結晶化は、追加の処理を受ける時にペレット及びグラニュールの凝集を回避するのに少なくとも十分である。
【０００７】
水からのペレットとグラニュールの分離、及び乾燥装置へのペレット速度の増加は、ガラ出願のＰＥＴ及び共重合体用に開示された同一の一般的方法及び装置に従って達成される。切断されたペレットとグラニュールが水中造粒機水箱を出て水スラリーになると、空気又は他の適当なガスが、水箱から乾燥装置に通じる輸送パイプ内に注入される。注入された空気は、水を蒸気に吸引（aspirate）するのに役立ち、ペレット及びグラニュールから水を有効に分離し、さらにペレットの乾燥機への輸送速度、及び乾燥機を通る速度を増加する。この輸送速度の増加は十分に急峻であり、ペレットがペレット及びグラニュールの内側で結晶化プロセスを開始するのに十分な高温に留まることができ、遠心乾燥機を出ると非晶質となる。同程度の効率を有するペレットを乾燥する他の従来の方法は、当業者により採用されてもよく、参照することでここに含められる。
【０００８】
水の吸引を達成し、造粒機水箱の出口から乾燥機までの輸送速度を増加するために、注入される空気は非常に高速でなければならない。時に、注入空気の容量は、弁を通して１．５インチ径のパイプへの注入する場合、好ましくは少なくとも１００平方メートル毎時とすべきである。この流量は、当業者に理解されるように、処理量、乾燥効率、及び管径に従って変化する。窒素又はその他の不活性ガスが空気の代わりに使用されてもよい。乾燥機へのび乾燥機を通るペレットを加速することでペレットから水の同程度の分離を与える他の方法は、当業者により採用されてもよく、参照することでここに含められる。
【０００９】
スラリー配管への空気注入量は、空気注入点の後に位置するボール弁又は他の弁機構を使用することで調整するのが好ましい。この弁機構による調整により、輸送管及び乾燥装置でのペレット及びグラニュールの滞留時間をさらに制御することができ、ペレット/水スラリーの吸引を促進するのに役立つ。また、空気注入点より後で弁機構を使用することで、輸送管内での振動が減少し、又は排除される。
【００１０】
空気注入の調整は、造粒機水箱の出口から乾燥機を通るまでの輸送時間を減少するのに必要な制御を提供し、これによりペレットは内部にかなりの潜熱を保持することができる。大径のペレットは、小径のペレットほど迅速に熱を損失することはないので、小径のペレットよりも低速で輸送することができる。当業者に理解されるように、ペレット径が増加するにつれて空気注入速度を増加することで、同程度の結果を達成することができる。造粒機水箱と乾燥機出口の間の滞留時間の減少により、ペレットの中に十分な熱が残り、所望の結晶化を達成することができる。ペレットの内側の熱の保有は、熱保有振動コンベアを使用して乾燥機からペレットを放出し、及び/又は従来の貯蔵容器又は断熱容器の使用により、促進される。
【００１１】
振動コンベア上の輸送時間は、２０から９０秒が有効であり、３０から６０秒が特に有効であるとガラ出願に開示されている。この時間フレームは、ここに記載するポリマーに有効である。３０％以上、好ましくは３５％以上、及びさらに好ましくは４０％以上の結晶化は、以下に説明する方法により達成される。ポリマー及びポリマーブレンドの滞留時間の変更は、当業者に理解されるように、特定の形状及び結晶化の所望レベルに対する結果を最適化するのに必要とされるように調整されてもよい。追加の加熱工程は、ここに記載する処理の方法により排除されている。
【００１２】
したがって、本発明の目的は、乾燥機から出るポリマーペレット内で結晶化することができる水中造粒システムにおける結晶化ポリマーを処理する方法及び装置を提供することである。
【００１３】
本発明の他の目的は、非晶質ポリマーペレットを結晶ポリマーペレットに変換するのに高価な第２の加熱段階を必要とすることなく、水中造粒システムを使用して結晶化ポリマーペレット内で結晶化する方法及び装置を提供することである。
【００１４】
本発明のさらに他の目的は、造粒機を出る水とペレットのスラリーに不活性ガスを注入して、水蒸気ミスト状態のスラリー取り扱い（slurry handling）とし、これにより輸送ペレットに良好に熱保持させることができる、結晶化ポリマーの水中造粒の方法及び装置を提供することである。
【００１５】
本発明のさらに他の目的は、少なくとも１００ｍ３／時から約１７５ｍ３／時以上の流量で空気を注入することで、ペレットが装置を急速に輸送され、これにより乾燥機を出る前のペレットの滞留時間が十分に減少し、全結晶化（１００％）の３０％−４０％のオーダーで結晶化を生じる、前述の目的に従った結晶化ポリマーの水中造粒の方法及び装置を提供することである。
【００１６】
本発明のさらに他の目的は、乾燥機を出るペレットが十分な熱を内部に残して、ペレットの全結晶化の少なくとも３５％が後に加熱をすることなく生じる、水中造粒システムを使用して結晶化ポリマー生成する方法及び装置を提供することである。
【００１７】
本発明のさらに他の目的は、ダイ面での押出し時から遠心乾燥機を出るまでの滞留時間が、造粒機から乾燥機までのスラリーラインにガスを注入することで、約２分の１以下まで減少される、結晶化ポリマーを生成する水中造粒方法及び装置を提供することである。
【００１８】
本発明のさらに他の目的は、弁機構を使用し、該弁の下流での水蒸気ミストの加圧を促進することで、滞留時間を調整することができる、前述の目的にしたがって結晶化ポリマーペレットを生成する水中造粒方法及び装置を提供することである。
【００１９】
本発明のさらに他の目的は、乾燥機を出る熱いペレットが振動コンベア又は他の振動又は取扱い装置の上を搬送され、所定容量のペレットが出力される間に均一な結晶化を事実上達成することができる、水中造粒システムを提供することである。
【００２０】
本発明のさらに他の目的は、ガラ出願の装置及び方法が自己開始結晶化を達成できる重合体（polymer）及び共重合体(copolymer)の範囲を拡大することである。
【００２１】
これら及び他の目的並びに利点は、添付図面を参照して以下により完全に説明する本発明の構成と作用の詳細において明らかとなる。なお、図において同一の符号は同一の部品を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。本発明は以下で説明する構成、要素の配置、又は化学成分にその範囲が限定されるものではないことを理解されたい。本発明の実施形態は、本発明の範囲に含まれる種々の方法で実施し、実行することができる。
【００２３】
以下の実施形態の説明は、明確化のための用語を使用するが、当業者により全ての技術的均等物を含む広い意味に理解されるように意図するものである。この発明で説明されるポリマー成分は、当業者に開示された方法の広さについての詳細を与えるものであり、本発明の範囲を制限することを意図するものではない。
【００２４】
本発明の結晶化ポリマーとして適するポリマーは、一般構造式（ＯＲ１Ｏ）ｘ［（Ｃ＝Ｏ）Ｒ２（Ｃ＝Ｏ）］ｙ及び/又は［（Ｃ＝Ｏ）Ｒ１Ｏ］ｘ［（Ｃ＝Ｏ）Ｒ２Ｏ］ｙＲ１を有する。ここに記載のＲ２は、ハロゲン、窒素官能基、アルキル及びアルキル基を含むがこれらに限定されない脂肪族、脂環式、芳香族、及びペンダント置換部分を含み、また同一又は異なるものとすることができる。さらに詳しくは、ここに説明するポリマーは、ポリ（エチレンテレフタレート）又はＰＥＴ、ポリ（トリメチレンテレフタレート）又はＰＴＴ、ポリ（ブチレンテレフタレート）又はＰＢＴ、ポリ（エチレンナフタレート）又はＰＥＮ、ポリラクチド又はＰＬＡ、及びポリ（アルファ−ヒドロキシルアルカノアーテ）又はＰＨＡを含む。
【００２５】
本発明の結晶化ポリマーとして適するポリアミドは、一般構造式[Ｎ（Ｈ，Ｒ）Ｒ１Ｎ（Ｈ，Ｒ）]ｘ[（Ｃ＝Ｏ）Ｒ２（Ｃ＝Ｏ）]ｙ及び/又は[（Ｃ＝Ｏ）Ｒ１Ｎ（Ｈ，Ｒ）]ｘ[（Ｃ＝Ｏ）Ｒ２Ｎ（Ｈ，Ｒ）]ｙを有する。ここに記載のＲ１及びＲ２は、ハロゲン、窒素官能基、アルキル及びアルキル基を含むがこれらに限定されない脂肪族、脂環式、芳香族、及びペンダント置換部分を含み、また同一又は異なるものとすることができる。ここに記載するＲは、脂肪族、脂環式、及び芳香族部分を含むがこれらに限定されない。さらに詳しくは、ポリアミドは、ポリテトラメチレン、アジポアミド又はナイロン４，６、ポリヘキサメチレンアジポアミド又はナイロン６，６、ポリヘキサメチレンセバシン酸アミド
又はナイロン６，１０、ポリ（ヘキサメチレンジアミン−共ドデカン二酸）又はナイロン６，１２、ポリカプロラクタム又はナイロン６、ポリヘプタノラクタム又はナイロン７、ポリウデカノラクタム又はナイロン１１、及びポリドデカノラクタム又はナイロン１２を含む。
【００２６】
本発明の結晶化ポリマーとして適するポリカーボネートは、一般構造式[（Ｃ＝Ｏ）ＯＲ１Ｏ]ｘ[（Ｃ＝Ｏ）ＯＲ２Ｏ]ｙを有する。ここに記載のＲ１及びＲ２は、ハロゲン、窒素官能基、アルキル及びアルキル基を含むがこれらに限定されない脂肪族、脂環式、芳香族、及びペンダント置換部分を含み、また同一又は異なるものとすることができる。さらに詳しくは、ポリカーボネートは、ビスフェノール、及び置換ビスフェノールカーボネートを含み、ここでビスフェノールは構造式ＨＯＰｈＣ（ＣＨ３）２ＰＨＯＨ又はＨＯＰｈＣ（ＣＨ３）（ＣＨ２ＣＨ３）ＰｈＯＨを有し、ここでＰｈはフェニル環をいい、置換基はアルキル、シクロアルキル、アリル、ハロゲン、及びニトロ官能基を含むがこれらに限定されない。
【００２７】
本発明の結晶化ポリマーとして適したポリウレタンは、一般構造式[（Ｃ＝Ｏ）ＯＲ１Ｎ（Ｈ，Ｒ）]ｘ[（Ｃ＝Ｏ）ＯＲ２Ｎ（Ｈ，Ｒ）]ｙを有する。ここに記載のＲ１及びＲ２は、ハロゲン、窒素官能基、アルキル及びアルキル基を含むがこれらに限定されない脂肪族、脂環式、芳香族、及びペンダント置換部分を含み、また同一又は異なるものとすることができる。ここに記載のＲは、脂肪族、脂環式、及び芳香族置換部分を含むがこれらに限定されない。さらに詳しくは、ポリウレタンは、ポリエーテルポリウレタン、及び/又はメチレンビス（フェニルイソシアネート）を含むポリエステルポリウレタン共重合体を含む。
【００２８】
本発明の結晶化ポリマーとして適した前に開示していない追加のポリエステル及び共重合体、ポリアミド及び共重合体、ポリカーボネート及び共重合体、ポリウレタン及び共重合体は、エチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，３−ヘキサンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、デカメチレングリコール、ドデカメチレングリコール、２−ブチル−１，３−プロパンジオール、２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオール、２，２−ジエチル−１，３−プロパンジオール、２−エチル−２−イソブチル−１，３−プロパンジオール、２−メチル−１，４−ペンタンジオール、３−メチル−２，４−ペンタンジオール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオール、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール、２，２，４−トリメチル−１，６−ヘキサンジオール、１，２−シクロヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジオール、１，２−シクロヘキサンジメタノール、１，３−シクロヘキサンジメタノール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、プロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、カテコール、ヒドロキノン、イソソルビド、１，４−ビス（ヒドロキシメチル）−ベンゼン、１，４−ビス（ヒドロキシエトキシ）−ベンゼン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン及びこれらの異性体を含む少なくとも１つのジオールからなっていてもよい。
【００２９】
本発明の結晶化ポリマーとして適した他のポリエステル及び共重合体、ポリアミド及び共重合体、ポリカーボネート及び共重合体、ポリウレタン及び共重合体は、ブチロラクトン、カプロラクトン、乳酸、グリコール酸、２−ヒドロキシエトキシ酢酸、３−ヒドロキシプロポシキ−酢酸、及び３−ヒドロキシ酪酸を含む少なくとも１つのラクトン又はヒドリキシ酸からなっていてもよい。
【００３０】
本発明の結晶化ポリマーとして適したさらに他のポリエステル及び共重合体、ポリアミド及び共重合体、ポリカーボネート及び共重合体、ポリウレタン及び共重合体は、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタリン酸−２，６−ジカルボン酸及び異性体、スチルベンジカルボン酸、ジフェニルジカルボン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フマル酸、ピメリン酸、ウンデカン酸、オクタデカン二酸、及びシクロヘキサンアセト酢酸を含む少なくとも１つの二塩基酸からなっていてもよい。
【００３１】
本発明の結晶化ポリマーとして適したさらに他のポリエステル及び共重合体、ポリアミド及び共重合体、ポリカーボネート及び共重合体、ポリウレタン及び共重合体は、ジメチル又はジエチルフタレート、ジメチル又はジエチルイソフタレート、ジメチル又はジエチルテレフタレート、ジメチルナフタレン−２，６−ジカルボン酸塩及び異性体を含む少なくとの１つのジエステルからなっていてもよい。
【００３２】
本発明の結晶化ポリマーとして適したさらに他のポリアミド及び共重合体、ポリエステル及び共重合体、ポリカーボネート及び共重合体、ポリウレタン及び共重合体は、１，３−プロパンジアミン、１，４−ブタンジアミン、１，５−ペンタンジアミン、１，６−ヘキサンジアミン、１，８−オクタンジアミン、１，１０−デカンジアミン、１，１２−ドデカンジアミン、１，１６−ヘキサデカンジアミン、フェニレンジアミン、４，４′−ジアミノジフェニルエーテル、４，４′−ジアミノジフェニルメタン、２，２−ジメチル１，５−ペンタンジアミン、２，２，４−トリメチル−１，５−ペンタンジアミン、及び２，２，４−トリメチル−１，６−ヘキサンジアミンを含むジアミンからなっていてもよい。
【００３３】
本発明の結晶化ポリマーとして適したさらに他のポリアミド及び共重合体、ポリエステル及び共重合体、ポリカーボネート及び共重合体、ポリウレタン及び共重合体は、プロピオンラクタム、ピロリジノン、カプロラクタム、ヘプタンノンラクタム、カプリルラクタム、ノナンラクタム、デカノラクタム、ウンデカンラクタム、及びドデカンラクタムを含む少なくとも１つのラクタン又はアミノ酸からなっていてもよい。
【００３４】
本発明の結晶化ポリマーとして適したさらに他のポリウレタン及び共重合体、ポリエステル及び共重合体、ポリアミド及び共重合体、及びポリカーボネート及び共重合体は、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート及び異性体、トルエンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレン−ジイソシアネート、エチレンジイソシアネート、４，４′−メチレンビス（フェニルイソシアネート）及び異性体、キシリレンジイソシアネート及び異性体、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、１，５−ナフタレン−ジイソシアネート、１，４−シクロヘキシルジイソシアネート、ジフェニルメタン−３，３′−ジメトキシ−４，４′−ジイソシアネート、１，６−ヘキサンジイソシアネート、１，６−ジイソシアネート−２，２，４，４−テトラメチルヘキサン、１，３−ビス（イソシアネートメチル）シクロヘキサン、及び１，１０−デカンジイソシアネートを含む少なくとも１つのイソシアネートからなっていてもよい。
【００３５】
本発明に関連して使用するための水中造粒システムは、図１に概略的に示されている。水中造粒システムは、参照符号１０で全体的に示され、ガラ水中造粒機のような水造粒機１２を含み、カッターハブ及びブレード１４が水箱１６及びダイプレート１８から離れて配置されている。
【００３６】
水中造粒システム１０では、処理されるポリマーは、ポリマーだる又はホッパー１６０（図６参照）を使用して上方から典型的には押出機１５５に供給され、剪断と熱を受けて溶解する。ポリエステル及びポリアミドは典型的には約２００℃から約３００℃で押し出される。ホットメルト接着剤の製剤（formulation）は典型的には約１００℃から約２００℃で押し出される。ポリカーボネートは典型的には約２２５℃から約３５０℃で押し出され、ポリウレタンは典型的には約１７５℃から約３００℃で押し出される。溶融ポリマーは、スクリーン交換機２０（図１参照）に供給され、固形粒子又は異物が取り除かれる。溶融物はギヤポンプ２２を通して供給され続ける。ギヤポンプは、ポリマー誘導弁２４、ダイプレート１８のダイ孔に制御された流れを提供する。ダイ孔を通る押し出しにより形成される溶融ポリマーのストランドは、水箱１６に入り、ロータリーカッターハブ及びブレード１４によって切断され、所望のペレット又はグラニュールに形成される。ここに記載されたこの方法は、例示的であり、所望のポリマー流れを達成する他の形態も当業者により容易に理解されるし、従来技術に従う他のものも本発明の範囲内に含まれる。
【００３７】
従来技術は、熱的又は酸化的に押出性の低下を減少するのに有効な押出処理に対する多くの修正や付加を実証している。適用されたもののなかには、副生成物及び過剰モノマーの真空除去、加水分解減少、触媒解重合、重合触媒の添加、末端基保護、分子量増大、ポリマー鎖延長、及び不活性ガスパージの使用がある。
【００３８】
水は、パイプ２６を通って水箱１６に入り、ダイ面から形成されるペレットを迅速に除去し、ペレットと水のスラリーを形成する。本発明に含まれる造粒機水箱を通って循環する処理水は、限定されないが、当業者に理解されるように、ペレット化を促進し、凝集を防止し、及び/又は輸送流れを維持するのに必要とされる添加剤、共溶剤、及び処理酸を含む。このように形成されるペレット水スラリーはパイプ２８を通って水箱から出て、スラリーライン３０を通って乾燥機３２に搬送される。
【００３９】
本発明によると、空気がシステムのスラリーライン３０に、好ましくは水箱１６からの出口に隣接し、かつ、スラリーライン３０の始点の近傍の点７０で、注入される。この空気注入の好ましい場所７０は、輸送量を増加し、スラリー中の水の吸引を促進することで、ペレットの輸送を促進する。これにより、ペレット及びグラニュールは十分な潜熱を保持し、所望の結晶化を生じる。高速の空気が、空気圧縮機により製造施設で典型的に利用できる従来の圧縮空気ラインを使用して、点７０で都合良くかつ経済的にスラリーライン３０に注入される。本発明によると、前述したように高速でペレットを搬送するのに、窒素を含むがこれに限定されない他の不活性ガスを使用してもよい。この高速空気又は不活性ガスの流れは、圧縮ガスを使用して達成され、少なくとも８バールの圧力に調整するための標準のボール弁を使用して、標準のパイプ径、好ましくは１．５インチのパイプ径であるスラリーライン３０に、少なくとも１００ｍ３/時の流量を提供する。
【００４０】
当業者にて、流量とパイプ径は、処理容量、所望の結晶化度のレベル、及びペレット及びグラニュールのサイズに応じて変化させることができる。高速空気又は不活性ガスは、有効にペレット水スラリーに接触し、吸引（aspiration）により水蒸気を発生させ、スラリーラインを通る間にペレットを分散し、これらのペレットを増加した速度好ましくは水箱１６から乾燥機出口３４まで１秒以下の速度で乾燥機３２に伝搬する。高速吸引は、空気/ガス混合物中にペレットの混合物を生成し、それはガス状混合物中に９８−９９容積％の空気に達する。
【００４１】
図５は、スラリーラインへの空気の注入のための好ましい配置を示す。水/ペレットスラリーは、造粒機水箱１０２を出てスラリーライン１０６（図４）に入り、覗き窓１１２を介してエルボ１１４を通る。ここで、圧縮空気が弁１２０から注入され、傾斜したスラリーライン１１６を通り、拡大エルボ１１８を経て、乾燥機入口１１０を通って乾燥機１０８に入る。エルボ１１４への空気の注入は、スラリーライン１１６の軸と一致しているので、ペレット/水スラリーへの空気注入の最大の効果を発揮する結果、混合物の吸引が一定になる。
【００４２】
スラリーライン１１６の縦軸とスラリーライン１１６の長手軸との間に形成される角度は、乾燥機１０８への入口１１０の高さに対する造粒機１０２の高さの変化により、要求により０°から９０°又はそれ以上まで変化させることができる。この高さの差は、造粒機１０２に対する乾燥機１０８の物理的位置によるか、乾燥機と造粒機のサイズの差の結果であるかもしれない。好ましい角度範囲は、３０°から６０°であり、さらに好ましい角度は４５°である。乾燥機入口１１０への拡大エルボ１１８は、流入スラリーライン１１６から乾燥機１１０の入口への高速吸引ペレット/水スラリーの移動を促進し、乾燥機１０８へのペレットスラリーの速度を低減する。
【００４３】
図５に示す装置の好ましい位置により、造粒機１０２から乾燥機１０８の出口まで、約１秒でペレットを移送することができ、ペレット内の熱の損失が最小になる。これは、空気注入口１２０の後に、第２の弁機構又はさらに好ましくは第２のボール弁１５０を挿入することにより、さらに最適化することができる。この追加のボール弁により、スラリーライン１１６内のペレットの滞留時間をよりよく調整することができ、スラリーラインで生じる振動を減少することができる。第２のボール弁により、チャンバーに注入される空気をさらに加圧することができ、ペレット/水スラリーからの水の吸引を促進することができる。これは、ペレット及びグラニュールのサイズが減少する際に特に重要となる。
【００４４】
ペレットは乾燥機１０８の出口１２６から排出され、好ましくは、図２ａ、２ｂに概略的に示す振動コンベア８４のような振動装置に向かって導かれる。振動コンベア８４の振動動作から生じる攪拌により、ペレットが他のペレットや振動コンベアに接触する際に、熱がペレット間で移動する。これにより、温度の均一化が促進し、ペレットやグラニュールの結晶化がより向上し均一になる。攪拌により、ペレット温度が増加する結果、ペレットが互いに、及び/又は振動コンベアの構成部材に付着するのが、緩和される。
【００４５】
振動コンベア上のペレットとグラニュールの滞留時間は、達成されるべき所望の結晶化度に貢献する。ペレットが大きければ大きいほど、長い滞留時間が期待される。滞留時間は、ペレットが所望の程度まで結晶化し、ペレットが取り扱えるように冷却するために、典型的には約２０秒から約１２０秒又はそれ以上、好ましくは約３０秒から６０秒、さらに好ましくは約４０秒である。大きなペレットは、小さなペレットで期待されるよりも、多くの熱を内部に保有し、速く結晶化する。逆に、ペレットサイズが大きければ大きいほど、取扱いのためにペレットが冷却するのに必要な滞留時間が長い。最終包装の望まれるペレットの温度は、典型的には、さらなる処理に要求される温度よりも低い。ペレットの結晶化温度Ｔｃ以下の温度は追加の処理に十分である一方、ガラス遷移温度Ｔｇ以下の温度は包装に適している。冷却モードで測定される示差走査熱量測定（differential scanning calorimetry）により得られる値は、ここで特定された温度を良好に示す。
【００４６】
他の冷却方法又は振動コンベヤに付加される方法は、乾燥機を出たペレットが結晶化し、その後の取扱いのために冷却するのに十分な時間を有するように、使用することができる。例えば、本発明の代案の手段は、ガラにより販売されているペレット結晶化システム（ＰＣＳ）である。ガラＰＣＳは、図６と７に示されている。ガラＰＣＳは、ペレットと水のスラリーを入口弁２０１を介して集塊捕獲器２０２に通過させ、さらに図７に２０６で示す攪拌機が取り付けられたタンクにタンク入口弁２０５を介して流入させることで、追加の結晶化と冷却を行う。水注入弁２０４を介して初期水注入した後、ペレット/水スラリーを３つの別個のタンクに交互に導入し、攪拌することで冷却と結晶化の時間を追加し、ペレット又はグラニュールの凝集を防止することができる。実際の工程の詳細は製品カタログに記載されているので、ここでは図示のための簡単な説明とする。冷却されたスラリーは任意のタンクからドレン弁２０７を介して出て、プロセスポンプ２０９を介して輸送管２１０を通過し、前述したように図１の乾燥機入口３３を経て乾燥機３２に輸送される。
【００４７】
代案として、ガラＰＣＳは乾燥機１０８の後又は振動コンベア８４の後に連続して付設することで、ペレットの追加の結晶化を達成することができる。前述したように、処理添加剤と共溶媒（cosolvent）を含む水は、本プロセスの範囲に含まれる。水又は水含有溶液の温度は、１、２又は３つの全てのタンクで制御することができ、各タンクで同一又は異ならせて、より大きな結晶化度を達成してもよい。結晶化の程度が増加すると、結晶化温度が増加し、処理温度が増加して、より大きな結晶化度を達成することができる。歴史的に実証されているように、増加した結晶化度はポリマーに改良された特性を与え、これらの望ましい特性の利益に応じて条件を最適化してもよい。
【００４８】
乾燥機１０８又は振動コンベア８４からのペレット及びグラニュールは、包装し、又は必要に応じて保管することができる。また、これらは、ここで「ＳＳＰ」として識別され、従来広範囲に詳述されているソリッドステート重縮合又はソリッドステート重合に輸送してもよい。高温で不活性ガス好ましくは窒素ガスを並流又は逆流させて攪拌することは、ＳＳＰ処理の共通要素である。この処理は、ＳＳＰ処理の適切な操作に必要な温度でのペレットとグラニュールの凝集を回避するために、本発明で提供されるような結晶化を促進することを要する。ＳＳＰ処理から生じる分子量の増加により、透明で非晶質のポリマーを得ることができる。適用と用途は従来技術によく開示されている。ＳＳＰに適したここに含まれる種々のポリマーに対する処理条件を記載することは、本発明の範囲を超えるものである。
【００４９】
多数の結晶化ポリマーに関して本発明を説明したが、現在知られている、又は将来発見される他の結晶化ポリマーも本発明に従って処理することができる。したがって、本発明は特定の結晶化ポリマー又は結晶化ポリマー群に限定されることを意図するものではないが、本発明は全ての結晶化ポリマーを包含するように意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明による空気注入振動コンベアを備え、ガラにより製造販売された水中造粒機及び遠心乾燥機を含む水中造粒システムの概略図。
【図２ａ】図１の振動コンベアの側面の概略図。
【図２ｂ】図１の振動コンベアの端面の概略図。
【図３】製造ラインが遮断されたときのバイパスモード中の図１に示す水中造粒システムの構成要素を示す。
【図４】本発明により造粒機から乾燥機へのスラリーラインに空気又はその他の不活性ガスを注入する方法及び装置を示す概略図。
【図５】造粒機から乾燥機へのスラリーラインに不活性ガスを注入する好ましい方法及び装置を示す概略図と、スラリーラインのボールバルブの拡大図。
【図６】熱可塑性ポリウレタン工程とともに使用する結晶化及び乾燥機を含むガラにより製造販売された水中造粒システムを示す概略図。
【図７】図６に示すシステムの結晶化部の概略図。
【符号の説明】
【００５１】
１０ 水中造粒システム
１２ 水造粒機
１４ カッターハブ及びブレード
１６ 水箱
１８ ダイプレート
２６ パイプ
２８ パイプ
３０ スラリーライン
３２ 乾燥機
３４ 乾燥機出口
７０ ガス注入点
８４ 振動コンベア
１０２ 造粒機
１０６ スラリーライン
１０８ 乾燥機
１１０ 乾燥機入口
１１４ エルボ
１１６ スラリーライン
１１８ 拡大エルボ
１２０ 空気注入口
１２６ 乾燥機出口
１５０ 第２のボール弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中造粒機と乾燥機を含む装置を使用して結晶化ポリマーをペレットに加工する方法において、
結晶化ポリマーのストランドをダイプレート通して押し出して、前記水中造粒機内で切断し、
前記ポリマーストランドを前記造粒機の切断チャンバ内でペレットに切断し、
前記ペレットを水とペレットのスラリーとして前記切断チャンバの外側の前記乾燥機まで輸送し、
前記水とペレットのスラリーに高速ガスを注入して、水蒸気ミストを発生させ、前記乾燥機の内外へのペレットの速度を向上し、前記ペレットの結晶化のために前記乾燥機を出るときに、前記ペレットに十分な内部熱を保有させる、
工程からなる方法。
【請求項２】
前記乾燥機を出るペレットは、凝集を回避するように取り扱われる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記乾燥機を出るペレットは、凝集を回避し、保有内部熱から所望の結晶化度を達成するように、撹拌される請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ペレットは、約１３５℃以上、好ましくは約１４５℃以上の平均温度で前記乾燥機を出る請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ペレットの結晶化は３０％以上、好ましくは３５％以上、さらに好ましくは４０％以上である請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ペレットを前記造粒機から前記乾燥機に輸送する工程は、前記スラリーを鉛直から３０°と６０°の間、好ましくは約４５°の角度で、上方に輸送する請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記加圧ガスは空気である請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ガスは、前記水とペレットのスラリーの流れ方向とほぼ一致させて注入される請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記高速ガスは、少なくとも約１００立方メートル毎時の流量で約８バールの圧力で注入される請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記水蒸気ミストは約９８容積％のガス成分を有する請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記スラリーに注入されるガスは、前記造粒機から前記乾燥機の出口までのペレット流速を約１秒以下の速度まで増加する請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記ペレットの結晶化は、押し出しから保有される内部熱及び第２加熱工程がない場合には前記装置を通過する間に保有される内部熱のみを使用して生じる請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
結晶化ポリマーをペレットに加工する方法において、
結晶化ポリマーをストランドに押し出し、
押し出されたストランドを水流中でペレットに切断し、
前記ペレットを水とペレットのスラリーとして前記水流中を輸送し、
前記ペレットが外熱を加えることなく前記ポリマーの結晶化に十分な熱を保有するように、前記水とペレットのスラリーに不活性ガスを高速で注入し、
前記ペレットを乾燥し攪拌して、前記保有熱から所望の結晶化を達成する、
工程からなる方法。
【請求項１４】
前記所望の結晶化は、３０％以上、好ましくは３５％以上、さらに好ましくは４０％以上である請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記スラリーに注入されるガスは、前記切断工程での前記造粒機から前記乾燥機の出口までのペレット流速を約１秒以下の速度まで増加する請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記ポリマーは、ポリエステル及び共重合体、ポリイミド及び共重合体、ポリカーボネート及び共重合体、及びポリウレタン及び共重合体からなる群から選ばれる請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
水中造粒機と遠心乾燥機を有する装置を使用して結晶化ポリマーを結晶化済ペレットに加工する方法において、
結晶化ポリマーのストランドをダイプレート通して押し出して、前記水中造粒機内で切断し、
前記ポリマーストランドを前記水中造粒機内でペレットに切断し、
前記ペレットを水とペレットのスラリーとして前記造粒機の外側に輸送し、
前記水とペレットのスラリーに高速不活性ガスを導入して、前記ガス導入点の下流に位置する前記遠心乾燥機を通る前記ペレットの速度を向上し、前記ペレットが結晶化に十分な内部熱を持って前記乾燥機を出るようにする、
工程からなる方法。
【請求項１８】
前記スラリーに導入されるガスは、前記造粒機から前記乾燥機の出口までのペレット流の速度を約１秒以下の速度まで増加する請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記高速ガスを導入する工程は、少なくとも約１００立方メートル毎時の流量で約８バールの圧力で前記ガスを注入することを含む請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記注入されたガスは、約９８容量％のガス成分を有する水蒸気ミストを生成する請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記ペレットの結晶化は、前記装置を通過する間に、第２の加熱工程なしに、押し出しから保有された前記内部熱のみを使用して、生じる請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
前記ポリマーは、ポリエステル及び共重合体、ポリイミド及び共重合体、ポリカーボネート及び共重合体、及びポリウレタン及び共重合体からなる群から選ばれる請求項１７に記載の方法。
【請求項２３】
前記乾燥機を出るペレットは、凝集を回避するように取り扱われる請求項１７に記載の方法。
【請求項２４】
前記乾燥機を出るペレットは、凝集を回避し、保有内部熱から所望の結晶化度を達成するように、撹拌される請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
結晶化ポリマーをペレットに加工する装置において、
押し出された結晶化ポリマーのストランドをペレットに切断する水中造粒機と、
前記造粒機に水を導入する配管と、
水とペレットのスラリーを前記造粒機から前記ペレットを乾燥する乾燥機に輸送するスラリーラインと、
前記水とペレットのスラリーにペレット速度増進剤（pellet speed expediter）を導入して、前記装置を通る前記ペレットの速度を増加し、前記ペレットを前記ペレットの結晶化を開始するのに十分な内部熱を持って前記乾燥機を出るようにする注入器と、
からなる装置。
【請求項２６】
前記ペレット速度増進剤は、約１００から１７５ｍ３/時の流量で移動する不活性ガスである請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記乾燥機を出る前記ペレットを受け入れて、凝集を回避し、前記ペレットの所望の結晶化度を達成する攪拌装置をさらに有する請求項２５に記載の装置。
【請求項２８】
前記乾燥機を出たペレットを受け入れて、前記ペレットの所望の結晶化度を達成する１又は複数の断熱容器をさらに有する請求項２５に記載の装置。
【請求項２９】
前記スラリーラインの一部分はほぼ垂直であり、他の部分は、鉛直から３０°と６０°の間、好ましくは約４５°の角度で、上方に屈曲している請求項２５に記載の装置。
【請求項３０】
前記スラリーラインはエルボと直線部を有し、前記ガス注入器は前記直線部の長手軸とほぼ一致する方向に前記エルボに前記不活性ガスを導入する請求項２５に記載の装置。
【請求項３１】
前記スラリーラインは、前記遠心乾燥機に入る前に拡大径を有する出口端を含む請求項２５に記載の装置。
【請求項３２】
前記スラリーラインは、前記造粒機からのほぼ垂直部と、前記ほぼ垂直部からのほぼ屈曲した直線部と、前記ほぼ屈曲した直線部の出口の拡大部とを有し、前記乾燥機を出るペレットのスラリー速度を減少する請求項２５に記載の装置。
【請求項１】
水中造粒機と乾燥機を含む装置を使用して結晶化ポリマーをペレットに加工する方法において、
結晶化ポリマーのストランドをダイプレート通して押し出して、前記水中造粒機内で切断し、
前記ポリマーストランドを前記造粒機の切断チャンバ内でペレットに切断し、
前記ペレットを水とペレットのスラリーとして前記切断チャンバの外側の前記乾燥機まで輸送し、
前記水とペレットのスラリーに高速ガスを注入して、水蒸気ミストを発生させ、前記乾燥機の内外へのペレットの速度を向上し、前記ペレットの結晶化のために前記乾燥機を出るときに、前記ペレットに十分な内部熱を保有させる、
工程からなる方法。
【請求項２】
前記乾燥機を出るペレットは、凝集を回避するように取り扱われる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記乾燥機を出るペレットは、凝集を回避し、保有内部熱から所望の結晶化度を達成するように、撹拌される請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ペレットは、約１３５℃以上、好ましくは約１４５℃以上の平均温度で前記乾燥機を出る請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ペレットの結晶化は３０％以上、好ましくは３５％以上、さらに好ましくは４０％以上である請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ペレットを前記造粒機から前記乾燥機に輸送する工程は、前記スラリーを鉛直から３０°と６０°の間、好ましくは約４５°の角度で、上方に輸送する請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記加圧ガスは空気である請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ガスは、前記水とペレットのスラリーの流れ方向とほぼ一致させて注入される請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記高速ガスは、少なくとも約１００立方メートル毎時の流量で約８バールの圧力で注入される請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記水蒸気ミストは約９８容積％のガス成分を有する請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記スラリーに注入されるガスは、前記造粒機から前記乾燥機の出口までのペレット流速を約１秒以下の速度まで増加する請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記ペレットの結晶化は、押し出しから保有される内部熱及び第２加熱工程がない場合には前記装置を通過する間に保有される内部熱のみを使用して生じる請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
結晶化ポリマーをペレットに加工する方法において、
結晶化ポリマーをストランドに押し出し、
押し出されたストランドを水流中でペレットに切断し、
前記ペレットを水とペレットのスラリーとして前記水流中を輸送し、
前記ペレットが外熱を加えることなく前記ポリマーの結晶化に十分な熱を保有するように、前記水とペレットのスラリーに不活性ガスを高速で注入し、
前記ペレットを乾燥し攪拌して、前記保有熱から所望の結晶化を達成する、
工程からなる方法。
【請求項１４】
前記所望の結晶化は、３０％以上、好ましくは３５％以上、さらに好ましくは４０％以上である請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記スラリーに注入されるガスは、前記切断工程での前記造粒機から前記乾燥機の出口までのペレット流速を約１秒以下の速度まで増加する請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記ポリマーは、ポリエステル及び共重合体、ポリイミド及び共重合体、ポリカーボネート及び共重合体、及びポリウレタン及び共重合体からなる群から選ばれる請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
水中造粒機と遠心乾燥機を有する装置を使用して結晶化ポリマーを結晶化済ペレットに加工する方法において、
結晶化ポリマーのストランドをダイプレート通して押し出して、前記水中造粒機内で切断し、
前記ポリマーストランドを前記水中造粒機内でペレットに切断し、
前記ペレットを水とペレットのスラリーとして前記造粒機の外側に輸送し、
前記水とペレットのスラリーに高速不活性ガスを導入して、前記ガス導入点の下流に位置する前記遠心乾燥機を通る前記ペレットの速度を向上し、前記ペレットが結晶化に十分な内部熱を持って前記乾燥機を出るようにする、
工程からなる方法。
【請求項１８】
前記スラリーに導入されるガスは、前記造粒機から前記乾燥機の出口までのペレット流の速度を約１秒以下の速度まで増加する請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記高速ガスを導入する工程は、少なくとも約１００立方メートル毎時の流量で約８バールの圧力で前記ガスを注入することを含む請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記注入されたガスは、約９８容量％のガス成分を有する水蒸気ミストを生成する請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記ペレットの結晶化は、前記装置を通過する間に、第２の加熱工程なしに、押し出しから保有された前記内部熱のみを使用して、生じる請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
前記ポリマーは、ポリエステル及び共重合体、ポリイミド及び共重合体、ポリカーボネート及び共重合体、及びポリウレタン及び共重合体からなる群から選ばれる請求項１７に記載の方法。
【請求項２３】
前記乾燥機を出るペレットは、凝集を回避するように取り扱われる請求項１７に記載の方法。
【請求項２４】
前記乾燥機を出るペレットは、凝集を回避し、保有内部熱から所望の結晶化度を達成するように、撹拌される請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
結晶化ポリマーをペレットに加工する装置において、
押し出された結晶化ポリマーのストランドをペレットに切断する水中造粒機と、
前記造粒機に水を導入する配管と、
水とペレットのスラリーを前記造粒機から前記ペレットを乾燥する乾燥機に輸送するスラリーラインと、
前記水とペレットのスラリーにペレット速度増進剤（pellet speed expediter）を導入して、前記装置を通る前記ペレットの速度を増加し、前記ペレットを前記ペレットの結晶化を開始するのに十分な内部熱を持って前記乾燥機を出るようにする注入器と、
からなる装置。
【請求項２６】
前記ペレット速度増進剤は、約１００から１７５ｍ３/時の流量で移動する不活性ガスである請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記乾燥機を出る前記ペレットを受け入れて、凝集を回避し、前記ペレットの所望の結晶化度を達成する攪拌装置をさらに有する請求項２５に記載の装置。
【請求項２８】
前記乾燥機を出たペレットを受け入れて、前記ペレットの所望の結晶化度を達成する１又は複数の断熱容器をさらに有する請求項２５に記載の装置。
【請求項２９】
前記スラリーラインの一部分はほぼ垂直であり、他の部分は、鉛直から３０°と６０°の間、好ましくは約４５°の角度で、上方に屈曲している請求項２５に記載の装置。
【請求項３０】
前記スラリーラインはエルボと直線部を有し、前記ガス注入器は前記直線部の長手軸とほぼ一致する方向に前記エルボに前記不活性ガスを導入する請求項２５に記載の装置。
【請求項３１】
前記スラリーラインは、前記遠心乾燥機に入る前に拡大径を有する出口端を含む請求項２５に記載の装置。
【請求項３２】
前記スラリーラインは、前記造粒機からのほぼ垂直部と、前記ほぼ垂直部からのほぼ屈曲した直線部と、前記ほぼ屈曲した直線部の出口の拡大部とを有し、前記乾燥機を出るペレットのスラリー速度を減少する請求項２５に記載の装置。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公表番号】特表２００８−５４２０６２（Ｐ２００８−５４２０６２Ａ）
【公表日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５１３６２１（Ｐ２００８−５１３６２１）
【出願日】平成１８年５月２４日（２００６．５．２４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０１９８９９
【国際公開番号】ＷＯ２００６／１２７６９８
【国際公開日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【出願人】（５０００９２３６５）ガラ・インダストリーズ・インコーポレイテッド (23)
【氏名又は名称原語表記】Ｇａｌａ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ， Ｉｎｃ．
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月２４日（２００６．５．２４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０１９８９９
【国際公開番号】ＷＯ２００６／１２７６９８
【国際公開日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【出願人】（５０００９２３６５）ガラ・インダストリーズ・インコーポレイテッド (23)
【氏名又は名称原語表記】Ｇａｌａ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ， Ｉｎｃ．
【Ｆターム（参考）】
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