[发明专利]粒化生物材料复合物的方法和设备

说明书

技术领域

本发明一般涉及利用水下粒化以及随后加速干燥聚合物生物材料复合物和发泡的聚合物生物材料复合物而生产含水量显著减少的粒料的方法和设备。更具体地，本发明涉及水下粒化例如聚乙烯和聚丙烯的聚烯烃，例如聚氯乙烯和聚苯乙烯的取代聚烯烃，聚酯，聚酰胺，聚氨酯，聚碳酸酯，或前述的共聚物，以及利用随后的加速干燥这些可膨胀或不可膨胀(orotherwise)的粒料或细粒，同时使得这些粒料或细粒的含水量显著降低的方法和设备，所述材料含有包括可膨胀的复合物的固态或半固态的生物材料成分，例如包括纤维素制品和淀粉的多糖，或包括多肽的蛋白质材料。在此描述的粒化和干燥处理制备出湿度达到1％或更低的希望水平的粒料或细粒。

背景技术

多年来，木材产品工业非常关注聚合物和木材产品的复合物。因为用于装饰性整理以及暴露的木材表面的高品质资源已经逐年减少，人们花费很多精力来寻找经济的替代物。这种兴趣的大部分都涉及聚乙烯复合物、聚丙烯复合物以及聚氯乙烯复合物。聚氯乙烯复合物已经被广泛研究以用作具有木粉和各种无机填料的发泡复合物。

近来的研究涉及到例如甲板的建筑材料，用于纸张和木材纸浆工业的循环利益，以及发酵过程的废弃副产品。石油价格的持续高涨也导致考虑可循环的塑料资源。近来的研究也涉及环境美化、汽车构件、以及宠物臭气控制应用。

主要的关注点在于控制最终产品的湿度。高的含水量导致由于应力破坏和起泡形成而在抛光的产品中产生对结构整体性的潜在损坏。由于不受控制的含水量也可以有损于表面抛光。也需要关注的是使用纤维素制品对温度的限制，因为所述纤维素制品非常易于随着加工温度的升高而碳化。这种关注限制了对用于制造该复合物的塑料材料的选择。

生物材料的干燥是耗时的而且在经济上昂贵的。由于该复合物的生物成分可能会吸收水分，在存储时有必要进行成本高昂的湿度控制或不透水包装，而使得成本进一步增加。因此在工业上已经逐渐舍弃了导致吸收环境水分或存在直接暴露于水的加工。

由于在制造过程之前和/或在制造过程中需要减少含水量，所以产品生产量受到速度限制。为避免不必要的存储和较少的不利的水分吸收，很多工业直接在合成制造之后执行挤压或其它生产技术以形成最终的产品。

基于以上关注，本发明提出了一种技术，用于在没有对成分进行不必要的初步干燥的情况下形成聚合物生物材料复合物，并且加快加工以在需要时制备被适当干燥而用于随后加工、运输或分步加工的中间粒料。这种加工包括连续的生产步骤：挤出、水下粒化、以及加速干燥以形成理想的低含水量的复合物。

相关在先技术

美国专利

5,441,801  1995年8月   Deaner等人      428/326

5,563,209  1996年10月  Schumann等人    524/709

5,714,571  1998年2月   Al Ghatta等人   528/308.2

5,746,958  1998年5月   Gustafsson等人  264/115

5,847,016  1998年12月  Cope            521/84.1

5,938,994  1999年8月   English等人     264/102

5,951,927  1999年9月   Cope            264/54

6,015,612  2000年1月   Deaner等人      428/326

6,066,680  2000年5月   Cope            521/79

6,083,601  2000年7月   Prince等人      428/71

6,245,863  2001年6月   Al Ghatta       525/437

6,255,368  2001年7月   English等人     524/13

6,280,667  2001年8月   Koenig等人      264/68

6,498,205  2002年12月  Zehner          524/14

6,624,217  2003年9月   Tong            524/9

6,632,863  2003年10月  Hutchison等人  524/13

6,685,858  2004年2月   Korney，Jr.    264/102