(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空ペレットを製造するための押出成形プロセスであって、
プロセスは
ダイオリフィスおよびダイオリフィス内に配置されるインサートを含む押出成形ダイを介して溶融材を押出成形することを備え、インサートはマンドレルとインサートの長さに延在する複数のフィンとを含み、複数のフィンはダイオリフィス内に複数の通路を形成し、さらに
中空キャビティを有するペレットを製造するのに有効な押出成形された溶融材を冷却することを備える、プロセス。
【請求項２】
中空キャビティは、ペレットの第１表面を貫通し、連続的に延在してペレットの第２表面を通る、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
中空キャビティは、ペレット内において完全に封入されている、請求項１に記載のプロセス。
【請求項４】
中空キャビティは、ペレットの第１表面を貫通し、ペレット本体の内部まで内側に延在する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項５】
押出成形は圧力押出成形を含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項６】
溶融材は、ポリオレフィン、架橋性ポリオレフィン、ビニルポリマー、置換ビニルポリマー、ポリエステル、ポリアミド、ポリエーテル、ポリチオエーテル、ポリウレタン、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリスルフィド、ポリスルホン、ワックス、その共重合体、または前記のうちの少なくとも２つを含む調合物を含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項７】
インサートの複数のフィンのうちの少なくとも一つは先細りとなる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項８】
押出成形ダイは、単体押出成形ダイまたは取外し可能押出成形ダイアセンブリである、請求項１に記載のプロセス。
【請求項９】
中空ペレットを製造するための押出成形プロセスであって、プロセスは
溶融材をペレタイザに供給することと、
圧力を用いてペレタイザの押出成形ダイを介して溶融材を押出成形することとを備え、押出成形ダイは、ダイオリフィスと、ダイオリフィス内に配置されるインサートとを含み、インサートはマンドレル、インサートの長さに延在する複数のフィンを含み、複数のフィンのうちの少なくとも一つは先細りとなり、複数のフィンはダイオリフィス内に複数の通路を形成し、さらに
中空キャビティを有するペレットを製造するのに有効な押出成形された溶融材を冷却することを備え、中空キャビティはペレットの第１表面を貫通し、連続的に延在してペレットの第２表面を通り、またはペレット内において完全に封入され、またはペレットの第１表面を貫通し、ペレット本体の内部まで内側に延在する、押出成形プロセス。
【請求項１０】
押出成形ダイは単体押出成形ダイまたは取外し可能押出成形ダイアセンブリである、請求項９に記載のプロセス。
【請求項１１】
押出成形ダイは溶融材が中を押出成形される複数のダイオリフィスを含み、複数のダイオリフィスの各ダイオリフィスはインサートを含む、請求項９に記載のプロセス。
【請求項１２】
ペレタイザは水中ペレタイザである、請求項９に記載のプロセス。
【請求項１３】
ペレタイザであって、
溶融材を受入れるための入口と、
入口下流において、溶融材を押出成形するためのダイオリフィスと、
ダイオリフィス内に配置されるインサートとを備え、インサートは、マンドレル、インサートの長さに延在する複数のフィンを含み、複数のフィンのうちの少なくとも一つは先細りとなり、複数のフィンはダイオリフィス内に複数の通路を形成し、さらに
押出成形された溶融材をペレタイザから搬送するための出口を備える、ペレタイザ。
【請求項１４】
インサートは少なくとも４つのフィンを含み、少なくとも４つのフィンの各々は、マンドレルを中心に、隣接するフィンに対して約９０°以下離れて配置される、請求項１３に記載のペレタイザ。
【請求項１５】
ペレタイザは水中ペレタイザである、請求項１３に記載のペレタイザ。
【請求項１６】
押出成形された溶融材は、中空キャビティを有するペレットを含む、請求項１３に記載のペレタイザ。
【請求項１７】
中空キャビティは、ペレットの第１表面を貫通し、連続的に延在してペレットの第２表面を通り、またはペレット内において完全に封入され、またはペレットの第１表面を貫通し、ペレット本体の内部まで内側に延在する、請求項１６に記載のペレタイザ。
【請求項１８】
複数のフィンの各々は、マンドレルを中心に、隣接するフィンに対して約１８０°以下離れて配置される、請求項１に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２００８年５月１６日に提出され、「中空ペレットの押出成形のための方法および装置」と題される米国特許仮出願第６１／０５３，９８４号の利益を主張し、その全体は引用によりここに援用される。
【０００２】
発明の背景
１．発明の分野
本発明は中空ペレットを製造するための押出成形プロセスに関し、押出成形ダイのダイ穴にインサートが配置され、そこから溶融材が押出されて中空ペレットを形成する。
【背景技術】
【０００３】
２．先行技術の説明
ペレット化装置および押出成形処理による使用は、米国特許公報4,123,207; 4,251,198; 4,500,271; 4,621,996; 4,728,176; 4,888,990; 5,059,103; 5,403,176; 5,624,688; 6,332,765; 6,551,087; 6,793,473; 6,824,371; 6,925,741; 7,033,152; 7,172,397; 米国特許出願公報20050220920, 20060165834; ドイツ特許および出願公報DE 32 43 332, DE 37 02 841, DE 87 01 490, DE 196 42 389, DE 196 51 354, DE 296 24 638; 国際特許出願公報WO2006/087179, WO2006/081140, WO2006/087179, および WO2007/064580; ならびに欧州特許EP 1 218 156 および EP 1 582 327を含む先行技術明細書によって例示されるように、本譲受人による出願において長年紹介および／または用いられてきた。これら特許および出願はすべて本譲受人によって所有され、その全体は引用によりここに援用する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これらの明細書はペレット化プロセスにおいてインサートを用いることについては触れていない。具体的には、これらの明細書は押出成形ダイ内にインサートを用いて、溶融材が押出成形ダイおよびインサートの周りに流れて中空ペレットが生成されることについては触れていない。
【０００５】
本発明のさまざまな実施例は、押出成形ダイプレートによる複数のダイオリフィスにおいて同じ数のインサートを用いることにより、再現可能な中空ペレットを用意するための費用効果の高い方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の簡単な概要
好ましい形で簡単に記載されるが、本発明の種々の実施例は、押出成形ダイにおける少なくとも１つのダイオリフィスを通る少なくとも１つのインサートを用いることにより、中空ペレットを押出成形するためのプロセスを提供する。溶融材はインサートを含むダイオリフィスに入り、そこを通る。溶融材は好ましくは圧力によって押出成形され、冷却により中空ペレットをもたらし、形成される中空キャビティは、ペレット全体を通って連続して中空である、またはペレット内において完全にかつ外周が封入されている、またはその様々な組合せのうちの少なくとも１つであり得る。封入された中空キャビティは、少なくとも１つの場所においてペレットの外部に対して少なくとも穿孔されて接続される。
【０００７】
中空ペレットは構造において再現可能であり、好ましくはポリマーであるが、どの溶融材およびどのジオメトリであってもよく、そのジオメトリはペレットの形状および中空キャビティの形状のどちらも任意である。得られる中空ペレットは、押出成形粘度、ダイスエリング、材料の組成、溶融物の温度、冷却速度、結晶化度、メルトインデックス、ペレット化プロセスの切削速度などに依存するが、これらに限定されない。
【０００８】
したがって本発明の一局面に従い、相対的に一貫したかつ再現可能な中空ペレットを製造するための安価および費用効果の高い方法であって、押出成形ダイの少なくとも１つのオリフィス内において少なくとも１つのインサートを用いて、溶融材が押出成形され、ペレット形状、ペレット径、キャビティ形状、キャビティ径、およびペレット内のおよび／またはペレットを通るキャビティの貫通もしくはその欠如が制御される方法が提供される。
【０００９】
特定の実施例において、中空ペレットを製造するための押出成形プロセスは、ダイオリフィスとダイオリフィス内に配置されるインサートとを含む押出成形ダイを介して溶融材を押出成形し、中空キャビティを有するペレットを製造するのに有効な押出成形された溶融材を冷却することを含む。押出成形ダイは、単体押出成形ダイ、取外し可能押出成形ダイアセンブリ、または他の構造を取り得る。一部の場合、押出は圧力を用いて行なうことができる。
【００１０】
インサートは、マンドレル、複数のフィン、および複数のフィンテーパを含むことができる。
【００１１】
ペレットの中空キャビティは、ペレットの第１表面を貫通し、連続的に延在してペレットの第２表面を通る。代替的に、中空キャビティはペレット内において完全に封入され得る。中空キャビティがペレットの第１表面を貫通し、ペレット本体の内部まで内側に延在することができる。ペレットが２つ以上の中空キャビティを有する場合、この種の中空キャビティを１つ以上ペレット内に導入することができる。
【００１２】
溶融材は、ポリオレフィン、架橋性ポリオレフィン、ビニルポリマー、置換ビニルポリマー、ポリエステル、ポリアミド、ポリエーテル、ポリチオエーテル、ポリウレタン、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリスルフィド、ポリスルホン、ワックス、その共重合体、または前記のうちの少なくとも２つを含む調合物から選択することができる。
【００１３】
中空ペレットを製造する別の押出成形プロセスは、溶融材をペレタイザに供給し、圧力を用いてペレタイザの押出成形ダイを介して溶融材を押出成形し、中空キャビティを有するペレットを製造するのに有効な押出成形された溶融材を冷却することにかかわる。ペレタイザは水中ペレタイザであり得る。
【００１４】
ペレタイザの押出成形ダイは、ダイオリフィスと、ダイオリフィス内に配置されるインサートとを有することができ、インサートはマンドレル、複数のフィン、および複数のフィンテーパを含む。場合によっては、押出成形ダイは溶融材が押出される複数のダイオリフィスを含み、複数のダイオリフィスの各ダイオリフィスはインサートを有する。
【００１５】
一部の実施例に従うペレタイザは、溶融材を受け入れるための入口と、入口の下流にあり、溶融材を押出すためのダイオリフィスと、ダイオリフィス内に配置されるインサートとを含むことができ、インサートはマンドレル、複数のフィン、および複数のフィンテーパを含み、さらに押出された溶融材をペレタイザから搬送するための出口を含む。ペレタイザは水中ペレタイザであり得る。場合によっては、インサートはマンドレルを中心に配置される少なくとも４つのフィンを有し、少なくとも４つのフィンの各々は、隣接するフィンに対して約９０°以下離れて配置される。押出された溶融材は、中空キャビティを有するペレットを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の単体押出成形ダイアセンブリの一実施例であって、穿孔は単体構造である略縦断面図である。
【図２】本発明の取外し可能インサート押出成形ダイアセンブリであって、穿孔は取外し可能中央構造である略縦断面図である。
【図３】ダイオリフィスとインサートとの関係を示す略縦断面図である。
【図４】インサートの略図である。
【図５】ダイ穴におけるインサートの断面図である。
【図５ａ】線ａにおけるダイ穴内のインサートの水平断面図である。
【図５ｂ】線ｂにおけるダイ穴内のインサートの水平断面図である。
【図５ｃ】線ｃにおけるダイ穴内のインサートの水平断面図である。
【図５ｄ】線ｄにおけるダイ穴内のインサートの水平断面図である。
【図６】上面、断面、および側面のさまざまなペレットジオメトリの図である。
【図６ａ】中空が完全に貫通する円筒形ペレットの上面図である。
【図６ｂ】図６ａの中空略円筒形ペレットの断面図である。
【図６ｃ】図６ａの中空略円筒形ペレットの側面図である。
【図６ｄ】ほぼ丸いペレットの上面図である。
【図６ｅ】図６ｄの丸いペレットを通る断面図である。
【図６ｆ】ほぼ矩形のペレットの上面図である。
【図６ｇ】図６ｆのペレットを通り、その矩形ペレット内の丸い中空またはキャビティを示す断面図である。
【図６ｈ】ほぼ丸いペレットの上面図である。
【図６ｉ】図６ｈのペレットを通り、キャビティがペレット壁に向かいかつ貫通する穿孔を有する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
詳細な説明
本発明の好ましい実施例のみが詳細に説明されるが、本発明は以下の説明または図面に示される構造および部品の配置の詳細に限定されないことは理解されるであろう。本発明では他の実施例が可能であり、さまざまな態様で実施または行なうことができる。さらに、好ましい実施例の記載において、明瞭にするために特定の用語が用いられる。各特定の用語は、同様の目的を達成するために同様の態様で動作するすべての技術的均等物を含むことは理解されるであろう。
【００１８】
図面を参照して、図１は、ペレタイザのコンポーネントに関連する本発明の一実施例を示す。ペレタイザは、溶解および／または混合装置（図示されていない）からの入口ハウジング１２を含む。入口ハウジング１２は、有機物、オリゴマー、ポリマー、ワックス、およびその組合せであって、これらに限定されない溶融材や他の押出物（以下、集合的に「プロセス溶融物」と呼ぶ）のための通路１４を含む。ノーズコーン１６はプロセス溶融物を単体押出成形ダイ１０の上流側に方向付け、ねじ切りされたロッド（図示されていない）によって取付け可能に接続されている。ねじ切りされたロッドは一方端がノーズコーン１６のねじ切りされたボア１８内に捩じ込まれ、その遠位端は単体押出成形ダイ１０のねじ切りされたボア２０に捩じ込まれる。代替的に、ノーズコーン１６は単体押出成形ダイ１０と一体であることができ、上記のように取付け可能に接続される必要はない。
【００１９】
単体押出成形ダイ１０は少なくとも１つ、好ましくは複数のダイ穴２２を含み、単独で、または複数で同心円状に少なくとも１つのリングとして、単体押出成形ダイ１０の上流面２４から下流面２６に延在するよう配置される。裁断室（図示されていない）における回転可能に駆動されるカッターハブ３０に取付けられる複数のナイフブレードアセンブリ２８により、押出成形され、冷却され、および少なくとも部分的に凝固されたプロセス溶融物がペレットとして裁断される。こうして形成されたペレットは、機械的に、空気圧で、流体圧で、およびその組合せによって、下流の処理へと搬送される。
【００２０】
下流側の面２６の領域は、ダイ穴２２と円周方向において隣接する少なくとも１つの環状凹所またはキャビティ３２を形成するように任意に削り出すことができ、ダイ穴２２は、単体押出成形ダイ１０のベースプレート３６と連続する突出部３４内に含まれる。突出部３４を有するまたは有さないダイ穴２２内において、以下に詳細に説明される同じ数のインサート５０がある。環状カバープレート３８は、環状凹所またはキャビティ３２上に重なり、ろう付け、溶接、または当業者にとって既知である同様の技術により、ベースプレート３６および突出部３４に取付け可能に接続される。カバープレート３８は少なくとも耐摩耗性および耐腐食性のどちらかを有する金属、好ましくはニッケル鋼、耐摩耗加工材、好ましくは炭化タングステン、およびそのいくつもの組合せからなり得る。同様に、ベースプレート３６および／または突出部３４に対するカバープレート３８の取付けは、好ましくは溶接、ろう付けなどによって達成される。カバープレート３８の表面および単体押出成形ダイ１０の下流面２６は、当業者にとって既知であるように、耐薬品性、耐摩耗性、耐腐食性、および耐摩滅性のコートで被覆されてもよい。
【００２１】
図２は本発明の第２の実施例の取外し可能インサート押出成形ダイアセンブリ１００を示す。取外し可能インサート押出成形ダイアセンブリ１００は、ベースプレート１０５および取外し可能インサート１１０からなる。図１と同様に、取外し可能インサート押出成形ダイアセンブリ１００は、溶解および／または混合装置（図示されていない）からの入口ハウジング１２に取付け可能に接続されている。入口ハウジング１２は、上記のようにプロセス溶融物のための通路１４を含む。ノーズコーン１６はプロセス溶融物を取外し可能インサート１１０の上流側に方向付け、ねじ切りされたロッド（図示されていない）によって取付け可能に接続されている。ねじ切りされたロッドは一方端がノーズコーン１６のねじ切りされたボア１１８内に捩じ込まれ、その遠位端は取外し可能インサート１１０のねじ切りされたボア１２０内に捩じ込まれる。
【００２２】
取外し可能インサート１１０は少なくとも１つ、好ましくは複数のダイ穴２２を含み、単独で、または複数で同心円状に少なくとも１つのリングとして、取外し可能インサート１１０の上流面１２４から下流面１２６に延在するよう配置される。裁断室（図示されていない）における回転可能に駆動されるカッターハブ３０に取付けられる複数のナイフブレードアセンブリ２８により、押出成形され、冷却され、および少なくとも部分的に凝固されたプロセス溶融物がペレットとして裁断される。こうして形成されたペレットは、機械的に、空気圧で、流体圧で、およびその組合せによって、下流の処理へと搬送される。
【００２３】
下流側の面１２６の領域は、ダイ穴２２と円周方向において隣接する少なくとも１つの環状凹所またはキャビティ１３２を形成するように任意に削り出すことができ、ダイ穴２２は、取外し可能インサート１１０の取外し可能センターベースプレート１３６と連続する突出部１３４に含まれる。突出部１３４を有するまたは有さないダイ穴２２内において、以下に詳細に説明される同じ数のインサート５０がある。環状カバープレート１３８は、環状凹所またはキャビティ１３２上に重なり、ろう付け、溶接、または当業者にとって既知である同様の技術により、取外し可能センターベースプレート１３６および突出部１３４に取付け可能に接続される。カバープレート１３８は少なくとも耐摩耗性および耐腐食性のどちらかを有する金属、好ましくはニッケル鋼、耐摩耗加工材、好ましくは炭化タングステン、およびそのいくつもの組合せからなり得る。同様に、取外し可能センターベースプレート１３６および／または突出部１３４に対するカバープレート１３８の取付けは、好ましくは溶接、ろう付けなどによって達成される。カバープレート１３８の表面および取外し可能インサート１１０の下流面１２６は、当業者にとって既知であるように、耐薬品性、耐摩耗性、耐腐食性、および耐摩滅性のコートで被覆されてもよい。
【００２４】
単体押出成形ダイ１０および取外し可能インサート押出成形ダイアセンブリ１００において、加熱および／または冷却プロセスは、従来開示されているように、電気抵抗、誘導、蒸気または熱伝導流体によって行なうことができる。図２の取外し可能インサート１１０およびベースプレート１０５は、代替的に同様のまたは異なる機構により、別々に加熱することができる。好ましくは、図１および図２に示されるように、加熱要素４６が単体押出成形ダイ１０または取外し可能インサート押出成形ダイアセンブリ１００にそれぞれ挿入される。当業者にとって既知である他の構成も、引用により援用されるが、これらに限定されるものではない。
【００２５】
単体押出成形ダイ１０の図３を参照して、ダイ穴２２内にインサート５０が示され、ダイ穴２２は上流面２４からベースプレート３６の任意の突出部３４を通ってカバープレート３８の下流面２６まで延在する。明瞭にするために、任意の環状凹所およびキャビティ３２も示されている。同様のアセンブリが、取外し可能インサート１１０に付随するが、図示されていない。
【００２６】
図４はインサート５０の構造の詳細を示し、マンドレル５２、複数のインサートフィンテーパ５４、および複数のフィン５６を含む。インサート５０は耐摩耗材からなり、好ましくは金属である。この金属は、アルミニウム、黄銅、ブロンズ、銅、鋼、工具鋼、カーボンスチール、バナジウム鋼、ステンレススチール、ニッケル鋼、ニッケルなどであり得るが、これらの限定されない。より好ましくは、この金属は熱伝導に優れている、黄銅、ブロンズ、銅などである。如何なる理論によっても限定される意図はないが、熱伝導金属は図１、図２および図３のダイ穴２２内に入って通るプロセス溶融物の温度の均一性を維持すると考えられている。これは材料が複数のフィン５６によって形成される複数の通路内を流れる際の熱の損失および／または温度の変動をできるだけ減らすのに有効である。
【００２７】
インサート５０の寸法は、処理温度におけるダイ穴２２の寸法を超えないものでなければならず、インサート５０の金属が図１のベースプレート３６または図２の取外し可能インサート１１０の金属と異なる場合には、膨張差を考慮しなければならない。フィン５６はプロセス溶融物についての複数の流通通路を形成するだけでなく、ダイ穴２２内におけるインサート５０の位置を保持する働きがある。フィンの最低個数は少なくとも二つ（２）であり、好ましくは三つ（３）である。インサート５０はより好ましくは四つ（４）以上のフィン５６がある。複数のフィン５６は隣接するフィンに対して任意の角度で配向されて、ポリマー溶融物が流れる通路を形成する。好ましくはフィンは１８０°以下の角度で離れている。より好ましくは、フィンは１２０°以下の角度で離れている。最も好ましくは、フィンは９０°以下の角度で離れている。
【００２８】
図５はダイ穴２２内のインサート５０を示し、マンドレル５２の大部分はダイランド６０にあり、インサートフィンテーパ５４は寸法的にダイ穴テーパ６２とほぼ対応し、フィン５６はほぼプリランド管６４内にある。ダイランド６０の長さは、典型的には少なくとも約０．３８ミリメートル（約０．０１５インチ）から約３１．７５ミリメートル（約１．２５インチ）の範囲にあり、好ましくは少なくとも約０．６４ミリメートル（約０．０２５インチ）から約２５ミリメートル（約１．００インチ）である。ダイランド６０内のマンドレル５２は、好ましくはダイランド６０の長さよりも小さく、より好ましくはダイランドの長さよりも少なくとも約０．５０ミリメートル（約０．０２５インチ）小さく、マンドレルの先端は図１のダイの下流面２６、または図２の下流面１２６よりわずかに中にある。ダイランド６０および／またはマンドレル５２は円筒形または先細り、およびジオメトリにおいて丸、楕円、矩形などであり得る。同様に、ダイランド６０およびマンドレル５２は同様のまたは異なるジオメトリであり得る。インサート５０はダイ穴２２内に圧入、好ましくは摺動嵌合される。
【００２９】
インサートフィンテーパ５４は角度においてダイ穴テーパ６２と同様であり、０°から９０°の範囲にある角度６６を有し、これはダイ穴テーパ６２の接合部において、プリランド管６４の径にある垂直のシリンダから測定される。好ましくは、ここに記載される角度６６は１５°から４５°の範囲にある。インサートフィンテーパ５４は、ダイ穴テーパ６２と同じまたは異なる外形であって、寸法上フィン５６の径からマンドレル５２の径に先細りとなる。同様に、フィン５６はプリランド管６４のジオメトリと類似、たとえば円筒形もしくは先細りやその組合せと類似、またはジオメトリにおいて異なり得る。好ましくは、プリランド管６４およびフィン５６は円筒状である。フィン５６の長さは、プリランド管６４の長さと同じであり得るが、好ましくはプリランド管６４の長さよりも短い。より好ましくは、フィンの長さは、フィンがプリランド管６４の長さに対して外に突出しないよう、プリランド管６４の長さよりも少なくとも約０．５０ミリメートル（約０．０２０インチ）短い。
【００３０】
図５ａは、線ａにおけるプリランド管６４内のフィン５６の例示的断面配置を示す。図５ｂは、線ｂにおけるダイ穴テーパ６２のインサートフィンテーパ５４の例示的断面配置を示す。図５ｃは、線ｃにおける、ダイランド６０のインサートフィンテーパ５４への装着点でのマンドレル５２の例示的断面配置を示す。図５ｄは、線ｄにおけるダイランド６０の任意に先細りとなるマンドレル５２を示す。
【００３１】
図６は、本発明に従い形成される中空ペレットのさまざまなジオメトリを示す。図６ａは、中空キャビティが完全に貫通する円筒形ペレットの上面図である。図６ｂは、図６ａの中空のほぼ円筒形のペレットの断面図である。図６ｃは同じペレットの側面図である。図６ｄはほぼ丸いペレットの上面図であり、図６ｅはそのペレットの断面を示す。図６ｆは、ほぼ矩形のペレットの上面図であり、図６ｇはそのペレットの断面図であり、その矩形ペレット内の丸い中空キャビティを示す。図６ｈは、ほぼ丸いペレットの上面図であり、図６ｉはそのペレットの断面図であり、ペレット壁に向かいかつ貫通する穿孔を有するキャビティを示す。本発明の方法に従い、限定されずに多くのペレットの形状およびキャビティの形状が得られることは当業者にとって理解されるであろう。
【００３２】
中空ペレットの成形は、溶融物のリオロジー、特に溶融物の粘度によって著しく制御される。部分的に溶解される材料は、上記の図６ａ、図６ｂ、および図６ｃに示されるように、典型的にはカラー状の、またはドーナツ状のペレットを形成する。溶融物の粘度が減少し、メルトフローインデックスが増加すると、ペレットのより高い閉鎖性が達成されて、図６ｄ、図６ｅ、図６ｆおよび図６ｇに示されるように、完全に封入されたキャビティが形成される。溶融物の粘度がさらに下がり、メルトフローインデックスが増加すると、より完全に封入されていないキャビティは生成され、穿孔が入り、最終的にはキャビティが崩壊または部分的に崩壊して、不規則なキャビティのジオメトリをもたらす。
【００３３】
さらに、化学的組成、溶融点範囲や結晶度といったファクタも、プロセス溶融物の流動性および温度に影響するので重要である。結晶化は典型的には発熱を伴い、溶融物プロセス温度を上げて、粘度を下げることになる。溶融点範囲が狭くなればなるほど、凝固を著しく上げるために必要な冷却は少なくなり、キャビティが完全に貫通するカラー状またはドーナツ状のペレットと比べて、より完全に封入されたキャビティを形成することがより困難となる。ポリマーの極性、分岐、および疎水性／親水性相互作用は、溶解位相での特性および凝固をもたらすプロセスに影響を与える。ダイを出る際に膨らむ材料の機能は、特定の径を有するキャビティを含む所望の径のペレットを得るために、ペレットの閉鎖性、ならびに図５のマンドレル５２およびダイランド６０の径での必要な違いを評価するのに重要な要因である。溶融物の粘度が下がると、これらの変数の制御は下がり、結晶化での温度の影響は、もしあれば、増加する。
【００３４】
吸湿性は、ペレット化が好ましい水中ペレット化で行なわれた場合における、水分の可能な封入を解明する手段として評価された。搬送流体、好ましくは水の封じ込めが、生成された中空キャビティで起こった場合、水分は比例して高くなると予測された。驚くべきことに、中空ペレットのより小さい質量に対する同等の径の固体ペレットの質量の違いを考慮すると、水分含有量は予測された量よりも著しく小さいことが見出された。さらに驚くべきことに、材料の極性が強くなるにつれ、水分減少が増えた。たとえば、ポリエチレンおよびポリプロピレンの中空ペレットは、匹敵する径の固体ペレットと匹敵する水分量を有することがわかり、それに対してエチルビニルアセテートの中空ペレットは固体ペレットの水分の約２分の１から３分の２を有することがわかった。
【００３５】
本発明に係わる中空ペレットを製造するのに用いられる材料として、ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリプロピレン、架橋性ポリオレフィン、ビニルポリマー、置換ビニルポリマーであって、脂肪族および芳香族のポリエステル、ポリアミド、ポリエーテル、ポリチオエーテル、ポリウレタン、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリスルフィド、ポリスルホン、ワックス、共重合体、ならびにその調合物を挙げることができるが、これらに限定されない。
【００３６】
予測されたように、押出成形プロセスの背圧はインサートを用いることにより増加し、ダイを通る穴の数を増やすこと、プロセス溶融物の温度を上げること、およびダイの温度を上げることのうちの少なくとも１つにより緩和されることがわかった。これらの要因は、当業者にとって理解されるように、驚くべき結果をもたらすものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図６ｄ】
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【図６ｅ】
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【図６ｆ】
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【図６ｇ】
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【図６ｈ】
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【図６ｉ】
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