[发明专利]聚合物原料的造粒方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及聚合物原料，例如热熔粘合剂聚合物原料的造粒方法和设备。

背景技术

基于烯烃的聚合物由于它们是化学惰性的，具有低密度和低成本而广泛地用于各种应用。应用包括粘合剂、膜、纤维、模塑部件和它们的组合。虽然这些聚合物在室温下是固体，但是它们通常作为熔体制备和加工。这些材料的制造方法中的最后步骤是将聚合物熔体转化成容易处理的颗粒(granule)。颗粒(粒料是一种类型)是有利的，因为它们可以容易地包装、运输、称量/分批、和再加工。

近几年来，两种不同类别的成粒技术已经发展起来，低粘度熔体(例如粘度小于100cP)的成粒技术和高粘度熔体(例如粘度大于100,000cP)的成粒技术。低粘度熔体的成粒通常特征在于：(1)将低粘度熔体施加到冷却表面上，(2)将该熔体冷却成固体，和(3)回收为薄片、锭剂、坯块、颗粒或其它适合的形式的固体。然而，通常，对于低粘度熔体，完全跳过成粒步骤，并在可运输熔体的罐中包装熔体。高粘度熔体的成粒通常包括(1)经由模头将高粘度熔体挤出和(2)将所得的线材冷却并切成粒料。

虽然已经开发了低粘度和高粘度熔体的成粒技术，但是中等粘度的材料，例如热熔粘合剂(HMA)的成粒技术还存在真空。一般而言，具有中等粘度的熔体具有比高粘度熔体更低的熔体强度。这种更低熔体强度转化为不能容易地采用传统造粒技术切割的聚合物熔体，因为这种聚合物熔体几乎没有至没有轮廓或形态。因此，当用具有中等粘度的聚合物熔体尝试这些传统的成粒技术时，通常导致聚合物包覆切割机组件。

此外，不管如何形成颗粒，HMA的粘性是影响HMA成粒的因素。如果颗粒的表面发粘，则这可能导致颗粒附聚。附聚的颗粒则比自由流动、非附聚的颗粒更难以再熔融来用于后续应用。

常规方法已经尝试解决与将HMA造粒有关的一些问题，例如切割机包覆和颗粒附聚，然而，这些及其它问题仍存在。例如，与HMA造粒有关的另一种问题是当将聚合物熔体冷却时，通常开始发生结晶并且聚合物熔体可能损失均匀性，因为熔体中的聚合物组分分散并从溶液中沉降。

另外，当正被造粒的材料显示：宽熔程，多熔程，低温熔程，中等粘度，慢导热性并因此不太能迅速冷却以便加工，当冷却时经历相分离的倾向，延迟结晶，表面发粘和/或从混合和共混阶段到挤出和造粒阶段的极端温度变化时，造粒也可能是困难的，因为所有这些品质可能导致差的粒料形成和差的粒料几何结构。

因此，仍需要将具有中等粘度的聚合物熔体和/或显示延迟结晶的聚合物熔体造粒的方法和设备。具体来说，具有将HMA组合物造粒的方法将是合乎需要的。

发明内容

发明概述

提供了将聚合物原料造粒的方法，该方法由以下步骤构成：将聚合物原料引入挤出机，将仍在挤出机中的熔融聚合物原料冷却以提高该聚合物原料的粘度，和经由造粒模头将该经冷却的聚合物原料挤出。

例如，将在190℃下具有大约10cP-大约75,000cP或100cP-大约35,000的粘度的聚合物原料造粒的方法，包括以下步骤：将熔融聚合物原料引入挤出机，将仍在挤出机中的聚合物原料冷却到造粒温度以将该聚合物原料的粘度提高到大于5000cP，和经由造粒模头将该经冷却的聚合物原料挤出。造粒温度可以是：(a)足够接近，但是大于仍在挤出机中的聚合物原料的环球法软化点以致该挤出机提高该聚合物熔体的分散均匀性，(b)小于聚合物原料的环球法软化点，(c)小于聚合物原料的环球法软化点，但是大于仍在挤出机中的聚合物原料的结晶温度，(d)足够接近，但是大于仍在挤出机中的聚合物原料的结晶温度以致该挤出机提高该聚合物熔体的分散均匀性，或(e)等于或低于聚合物原料的结晶温度。在一个实施方案中，挤出机在模头面产生至少250psi的压力以推动经冷却的聚合物原料穿过造粒模头。

还提供了聚合物原料的造粒设备，该设备由具有入口和出口的熔体冷却器；具有入口、料筒和出口的挤出机，其中该挤出机入口与该熔体冷却器出口附接；适合于从该挤出机的料筒除热的除热装置；和与该挤出机的出口附接的造粒模头，例如水下造粒装置构成；其中该聚合物原料流过该挤出机料筒并且该除热装置从该聚合物原料除热以将该聚合物原料的粘度提高。

在另一个实施方案中，聚合物原料的造粒设备包括具有入口和出口的熔体冷却器；具有入口、料筒和出口的挤出机，其中该挤出机入口与该熔体冷却器出口附接；适合于从该挤出机的料筒除热的除热装置；和与该挤出机的出口附接的水下造粒模头；其中该聚合物原料流过该挤出机料筒并且该除热装置从该聚合物原料除热以将该聚合物原料的粘度提高到至少5,000cP。