(57)【要約】ペレットの製造システムおよび方法を開示する。当該システムおよび方法は、改善された乾燥システムおよび技術を備え得る。いくつかの実施形態において、例えば、当該システムおよび方法は、１つ以上の真空乾燥器およびそれに関連した様々な他の改良を利用できる。【選択図】図１
2017531703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物質を押出成形するように構成された押出部と、
前記押出成形された物質をペレット化するように構成されたペレット化器と、
前記ペレット化器から離れるよう、輸送液を介してペレットを方向付けるように構成された第１の搬送部と、
前記ペレットを脱液体化させるように構成された脱液体部と、
前記脱液体化されたペレットを乾燥させるように構成された少なくとも１つの真空乾燥器と、を備え、
当該少なくとも１つの真空乾燥器は、
前記脱液体化されたペレットを加熱するように構成された加熱ホッパーと、
前記加熱されたペレットを減圧して、加熱されたペレットから水分をさらに除去するように構成された真空槽と、
前記真空乾燥器から前記乾燥したペレットを放出するように構成された流出システムと、を備える、ペレット化システム。
【請求項２】
前記加熱ホッパーは、熱源に連通している、請求項１に記載のペレット化システム。
【請求項３】
前記熱源は、送風器および加熱部を備え、前記送風器は、前記加熱部に向かって前記加熱ホッパー内へと空気を方向付けるように構成されている、請求項２に記載のペレット化システム。
【請求項４】
前記加熱ホッパーは、前記ペレットを前記輸送液から分離するためのスクリーンを備える、請求項１に記載のペレット化システム。
【請求項５】
前記加熱ホッパーは、ペレットが加熱されている間、前記加熱ホッパー内で当該ペレットを混合するように構成された混合器を備える、請求項１に記載のペレット化システム。
【請求項６】
前記真空槽は、前記ペレットを加熱するように構成された少なくとも１つの加熱部を備える、請求項１に記載のペレット化システム。
【請求項７】
前記乾燥したペレットを、梱包、袋詰め、および／または保管するように構成されたペレット放出部と、
前記乾燥したペレットを、前記真空乾燥器から前記ペレット放出部へと方向付けるように構成された最終搬送部と、をさらに備える、請求項１に記載のペレット化システム。
【請求項８】
前記脱液体化されたペレットを、前記脱液体部から前記少なくとも１つの真空乾燥器へと方向付けるように構成された第２の搬送部と、
前記乾燥したペレットを、前記流出システムから離れるよう方向付けるように構成された第３すなわち最終の搬送部と、をさらに備える、請求項１に記載のペレット化システム。
【請求項９】
前記搬送部のうち少なくとも１つは、送風器、サイクロン分離器、およびコンベヤのうちの１つ以上を含む、請求項８に記載のペレット化システム。
【請求項１０】
前記真空槽は、０ｍｍＨｇより大きく大気圧未満の圧力となるまで減圧される、請求項１に記載のペレット化システム。
【請求項１１】
前記真空槽は、７０ｍｍＨｇ±２０ｍｍＨｇの圧力となるまで減圧される、請求項１０に記載のペレット化システム。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの真空乾燥器は、１つより多い真空乾燥器を直列に備え、前記ペレット化システムは、追加の搬送部をさらに備え、各追加の搬送部は、前記１つより多い真空乾燥器のうちの１つの真空乾燥器における前記流出システムから、前記直列に配置された１つより多い真空乾燥器のうちの、次の真空乾燥器における前記加熱ホッパーへと、ペレットを方向付けるように構成されている、請求項１に記載のペレット化システム。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの真空乾燥器は、第１の真空乾燥器および第２の真空乾燥器を備え、前記ペレット化システムは、前記脱液体化されたペレットの第１の部分を前記第１の真空乾燥器へと方向付け、前記脱液体化されたペレットの第２の部分を前記第２の真空乾燥器へと方向付けるように構成された切換弁をさらに備える、請求項１に記載のペレット化システム。
【請求項１４】
粒状物質を乾燥させるシステムであって、
粒状体および液体の流れを脱液体化させるように構成された脱液体器を備え、
当該脱液体器は、
前記粒状体から前記液体の一部を分離するように構成されたスクリーン装置、
前記粒状体および液体の流れから、微小物を除去するように構成された微小物除去篩、ならびに
持ち上げブレードを有する回転子、および前記回転子の周囲を囲むスクリーンを備えた遠心乾燥器であって、前記粒状体から前記液体の一部を除去するように構成されている遠心乾燥器、のうちの１つ以上を備え、
前記脱液体化された粒状体を、前記脱液体器から離れるよう方向付けるように構成された搬送部と、
前記脱液体化された粒状体を乾燥させるように構成された少なくとも１つの真空乾燥器と、をさらに備え、
当該真空乾燥器は、
前記脱液体化された粒状体を加熱するように構成された加熱ホッパーと、
前記加熱された粒状体を減圧して、加熱された粒状体から水分をさらに除去するように構成された真空槽と、
前記真空乾燥器から前記乾燥した粒状体を放出するように構成された流出システムと、を備える、システム。
【請求項１５】
前記加熱ホッパーは、熱源に連通しており、前記熱源は、送風器および加熱部を備え、前記送風器は、加熱部を越えて加熱ホッパー内へと空気を方向付けるように構成されている、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記加熱ホッパーは、ペレットが加熱されている間、前記加熱ホッパー内で当該ペレットを混合するように構成された混合器を備える、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
前記搬送部は、送風器、サイクロン分離器、およびコンベヤのうちの１つ以上を備える、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１８】
前記真空槽は、０ｍｍＨｇより大きく大気圧未満の圧力となるまで減圧される、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１９】
前記真空槽は、７０ｍｍＨｇ±２０ｍｍＨｇの圧力となるまで減圧される、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの真空乾燥器は、１つより多い真空乾燥器を直列に備え、当該システムは、追加の搬送部をさらに備え、各追加の搬送部は、前記１つより多い真空乾燥器のうちの１つの真空乾燥器における前記流出システムから、前記直列に配置された１つより多い真空乾燥器のうちの、次の真空乾燥器における前記加熱ホッパーへと、粒状体を方向付けるように構成されている、請求項１４に記載のシステム。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの真空乾燥器は、第１の真空乾燥器および第２の真空乾燥器を備え、前記システムは、前記脱液体化された粒状体の第１の部分を前記第１の真空乾燥器へと方向付け、前記脱液体化された粒状体の第２の部分を前記第２の真空乾燥器へと方向付けるように構成された切換弁をさらに備える、請求項１４に記載のシステム。
【請求項２２】
物質をペレット化する方法であって、
前記物質を押出成形する工程と、
前記物質をペレット化する工程と、
前記ペレットを輸送液中に浸す工程と、
前記ペレットを脱液体化させる工程と、
前記脱液体化されたペレットを、加熱ホッパーおよび真空槽を備える少なくとも１つの真空乾燥器内で乾燥させる工程と、
前記乾燥したペレットの、梱包、袋詰め、保管、および使用のうち１つ以上を行う工程と、を備え、
前記脱液体化されたペレットを乾燥させる工程は、
前記脱液体化されたペレットおよび加熱空気の流れを、前記加熱ホッパー内へと方向付ける工程と、
前記ペレットを加熱するために前記脱液体化されたペレットおよび前記加熱空気を前記加熱ホッパー内で混合する工程と、
前記加熱されたペレットを乾燥させるために前記加熱されたペレットを前記真空槽内で減圧する工程と、
前記乾燥したペレットを、前記少なくとも１つの真空乾燥器から放出する工程と、を含む、方法。
【請求項２３】
前記ペレットを脱液体化させる工程は、傾斜スクリーンを有するスクリーン装置を介して、前記輸送液の一部を前記ペレットから分離することを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記ペレットを脱液体化させる工程は、前記ペレットが遠心乾燥器を通過するようにすることによって、前記輸送液の一部を前記ペレットから除去することを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
物質を押出成形するように構成された手段と、
前記押出成形された物質をペレット化するように構成されたペレット化器と、
前記ペレット化器から離れるよう、輸送液を介してペレットを方向付けるように構成された第１の搬送部と、
前記ペレットを脱液体化させるように構成された脱液体部と、
前記脱液体化されたペレットを乾燥させるように構成された少なくとも１つの真空乾燥器と、を備え、
当該少なくとも１つの真空乾燥器は、
前記脱液体化されたペレットを集めて一時保管するための搭載ホッパーと、
前記搭載ホッパーから前記脱液体化されたペレットを受け入れ、当該脱液体化されたペレットを加熱するように構成された加熱ホッパーと、
前記加熱されたペレットを減圧して、加熱されたペレットから水分をさらに除去するように構成された真空槽と、
前記真空乾燥器から前記乾燥したペレットを放出するように構成された流出システムと、を備える、ペレット化システム。
【請求項２６】
輸送液と組み合わせられた粒状物質の連続した流れを乾燥させる方法であって、
前記粒状物質を脱液体化させて、前記輸送液の大部分を除去する工程と、
前記脱液体化された粒状物質を、搭載ホッパー、加熱ホッパー、および真空槽を備える少なくとも１つの真空乾燥器内で乾燥させる工程と、
前記乾燥した粒状物質の、梱包、袋詰め、保管、および使用のうち１つ以上を行う工程と、を備え、
前記脱液体化された粒状物質を乾燥させる工程は、
前記粒状物質を集めて一時保管するために前記脱液体化された粒状物質を搭載ホッパーへと方向付ける工程と、
前記脱液体化された粒状物質を、前記搭載ホッパーから前記加熱ホッパーへと方向付ける工程と、
加熱空気の流れを、前記加熱ホッパー内へと方向付ける工程と、
前記粒状物質を加熱するために前記脱液体化された粒状物質および前記加熱空気を前記加熱ホッパー内で混合する工程と、
前記加熱された粒状物質を乾燥させるために前記加熱された粒状物質を前記真空槽内で減圧する工程と、
前記乾燥した粒状物質を、前記少なくとも１つの真空乾燥器から放出する工程と、を含む、方法。
【請求項２７】
前記脱液体化させる工程は、前記物質の外側の水分をおよそ３重量％以下に低減させる、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記乾燥した粒状物質は、含水量がおよそ０．１重量％以下であり、好ましくはおよそ０．０５重量％以下である、請求項２６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペレット化システムおよび方法に関し、より具体的には、製造中または製造後にペレットおよび他の物質を乾燥させることに関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、2014年9月16日付で出願した米国仮出願第62/051,226号「ペレットおよび他の物質を乾燥させるシステムおよび方法」に基づく優先権を主張するものであり、参照により当該出願を本明細書に援用する。
【０００３】
ペレット製造中または製造後にペレットから液体を除去するための乾燥器や他の関連した構成要素を有するペレット化システム等の、種々のペレット化システムが公知である。しかしながら、公知のシステムは、十分な量の液体を除去できなかったり、液体の除去が十分に速くなかったり、購入や運転に過剰なコストがかかったりする場合がある。また、公知システムは、乾燥しようとする物質の大きさ、形状、または種類に適合しない場合もある。さらには、乾燥器は、物質をバッチ式に乾燥させるように特に設計されているために、乾燥しようとする物質が連続で流れていると対応できない場合もある。したがって、ペレットを乾燥させるための改善されたシステムおよび方法が必要であり、本開示の実施形態は、この点および他の事項に向けられている。
【発明の概要】
【０００４】
簡単に説明すると、本開示の実施形態は、ペレット化システム、より具体的に、脱液体部、任意で備えられる移送部、１つ以上の真空乾燥器、および、任意で備えられる後段の移送部および／または梱包部を含むマイクロペレット化システムを含み得る。１つより多い真空乾燥器を含む一実施形態において、システムは、ペレットを真空乾燥器へと方向付けるフラッパー弁またはロータリー弁等の弁を含み得る。１つ以上の真空乾燥器、および各乾燥器に対応する加熱ホッパーを含むシステムにおいて、ペレット化器または脱水部からの物質を連続して受け入れる保持容器または搭載容器を含んでいてもよく、フラッパー弁またはロータリー弁は、各加熱ホッパーの内容物がその対応する真空室へと放出される際に、ペレットを当該ホッパーへと方向付けることができる。
【０００５】
マイクロペレットの乾燥において、標準的な大きさのペレットを乾燥させるのに用いられる遠心乾燥器等の従来の乾燥器には、いくつかの問題がある。非常に小さいペレットによるスクリーン（篩）の目詰まり、乾燥器内のあらゆる継ぎ手や縫い目からのペレット漏れ、およびマイクロペレット用の非常に細かいスクリーンの開口面積が非常に小さいために乾燥器の出力を低下させる必要があること等の問題によって、マイクロペレットに対して遠心乾燥器を使用することは困難である。可動部品がより少なく、ペレットとスクリーンとの間に衝撃を生じさせない真空乾燥器では、遠心乾燥器に伴う問題をいくつか取り除くことができる。さらに、遠心乾燥器は、標準的な大きさのペレットから表面の水分を除去するのに有効であるが、同ペレットの内部の水分はほとんど除去できない。真空乾燥器は、遠心乾燥器のこの欠点も克服することができる。
【０００６】
本発明のさらなる特徴や提供される利点を、同様な構成要素が同様の参照番号で示される添付の図面に示す具体的な実施形態を参照して、以下により詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本開示のいくつかの実施形態に係るペレット化システムの概略図である。
【図２】本開示のいくつかの実施形態に係る真空乾燥器の概略図である。
【図３】直列に配置された複数の真空乾燥器を有する、例示としての実施形態を示す。
【図４】単一の加熱ホッパーが物質を複数の真空室へと分配する、例示としての実施形態を示す。
【図５】並列に配置された複数の真空乾燥器を有し、単一の搭載ホッパーおよび分配弁を有する、例示としての実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の種々の実施形態の原理および特徴の理解を促進するために、様々な例示としての実施形態を以下に示す。本発明の例示としての実施形態を、ペレット化およびペレット乾燥に関したシステムおよび方法であるとして詳細に説明するが、マイクロペレット、小片体、粉体、ビーズ体、チップ体、顆粒、薄片、および他の粒状物質を製造して乾燥させることを含む実施形態等の、他の実施形態も想定できることが理解されよう。したがって、本発明の範囲は、以下の記載または例示で説明される構造および構成要素の配置の詳細に限定されるものではない。本発明は、他の実施形態が可能であり、様々な様式で実行または実施することができる。また、例示としての実施形態の説明において、説明を明確にするために、特定の専門用語を用いることがある。これに関して、用語「微小物」は、乾燥しようとする目的の粒子よりも小さいすべての物体であり、目的の粒子に付随するのは望ましくない物体であることが理解される。
【０００９】
本明細書および添付の特許請求の範囲で用いられるところの、単数形「a」、「an」、および「the」は、特に明記されない限り、複数形をも含む。例えば、ある構成要素に言及した場合、その構成要素が複数ある構成をも含むことが意図される。冠詞「a」を付した構成要素を含む構成に言及した場合、当該特に指定された構成要素に加えて他の構成要素をも含むことが意図される。
【００１０】
また、例示としての実施形態の説明において、説明を明確にするために、専門用語を用いることがある。各用語は、当業者に理解される最も広い範囲の意味が想定でき、同様に動作して同様の目的を達成するすべての技術的同等物を含むことが意図される。
【００１１】
範囲は、「約」、「およそ」、または「実質的に」ある特定の値から、かつ／または「約」、「およそ」、または「実質的に」別の特定の値までと記載することがある。範囲がこのように記載された場合、他の例示としての実施形態は、当該ある特定の値から、かつ／または当該別の特定の値までを含む。
【００１２】
「備える」、「含有する」または「含む」は、少なくとも特に指定された化合物、要素、粒子、または方法ステップが、構成、物品、または方法に存在することを意味するが、他の化合物、物質、粒子、または方法ステップが特に指定されたものと同一の機能を有している場合であっても、そのような他の化合物、物質、粒子、または方法ステップの存在を阻むものではない。
【００１３】
１つ以上の方法ステップに言及した場合、追加の方法ステップ、または、これら明確に特定されたステップ間に介在する方法ステップが存在することを阻むものではないと理解されよう。同様に、構成内の１つ以上の構成要素に言及した場合、これら明確に特定されたもの以外のさらなる構成要素の存在を阻むものではないことが理解されよう。
【００１４】
本発明の種々の構成要素を形成するものとして記載される物質は、あくまで実例にすぎず、本発明を限定するものではない。本明細書に記載の物質と同一または同様の機能を実現し得る数多くの適切な物質が、本発明の範囲に包括されることが意図される。本明細書に記載されないそのような他の物質は、例えば、本発明の開発後に開発される物質に限定されないが、これらを含む。
【００１５】
本開示の原理および特徴の理解を促進するために、様々な例示としての実施形態を以下に示す。特に、本開示の様々な実施形態は、改善された乾燥システムおよび技術を用いたペレット化システムおよび方法として記載される。しかしながら、本発明のいくつかの実施形態は、他の文脈にも適用可能であり、そのような適用を含む実施形態も想定できる。
【００１６】
本開示の例示としてのペレット化システム１００を、図１に示す。ペレット化システム１００は、物質を、混合、溶融および／または混和および押出部１１０（「押出部１１０」）内へと送り込む少なくとも１つの供給または充填部１０５を備え得る。押出部１１０は、一種の物質前処理システムの一例にすぎないことが理解されよう。押出部１１０の代わりに用いることができる他の同様の装置としては、溶融槽、または溶融ポンプを備えた反応器が挙げられる。また、同部１１０は、熱交換器、溶融物冷却器、フィルター、あるいはスクリーン交換器、および／またはポリマー切換弁等の装置のうち１つ以上を備えていてもよい。押出部１１０は、材料をペレット化するために、流体中ペレット化部、水中ペレット化部、ストランドペレット化部等のペレット化部１１５に連結されていてもよい。いくつかの実施形態において、ペレット化部は、ペレット化された物質を移動させるために、流体中搬送システム等の第１の搬送部１２０に連通していてもよい。搬送部１２０は、任意で、調整システム、分類システム、凝集体収集器すなわち凝集体除去システム、および／または脱液体部１２５のうち１つ以上へと、ペレット化された物質を移動させてもよい。調整システムは、米国特許公開番号第2012/0228794号に記載のｉＨｅａｔプロセス、米国特許第7,157,032号、第8,366,428号、第8,080,196号、第8,361,364号、および第9,032,641号に記載のＣＰＴおよびＰＣＳプロセス、ならびに米国特許第8,007,701号および第8,011,912号に記載のガス注入システム用位置決め可能ノズルの形態であってもよい。これらの特許および出願はすべて本件出願人が所有するものであり、参照によりその全内容を本明細書に援用する。脱液体部１２５は、ペレット化された物質から液体を除去、または、ペレット化された物質から液体を除去するプロセスを開始できる。脱液体部１２５は、第２の搬送部１３０に供給を行って、例えば、真空乾燥器等の乾燥器１３５へとペレット化された物質を移動させることができる。乾燥器１３５は、ペレット乾燥プロセスを終了させて、第３すなわち最終の搬送部１４０に供給を行って、梱包、袋詰め、保管、または他の使用のための最終ステーション１４５へとペレット化された物質を移動させることができる。
【００１７】
図１に薄い影で示すように、ペレット化システム１００は、任意で、１つより多い乾燥器１３５を備えていてもよい。そのようなペレット化システム１００において、第２の搬送部１３０は、「Ｙ」字状フラッパー弁、または、例えば米国特許第8,863,931号に記載された種類のロータリー弁等の切換弁１５０に供給を行うことができる。次いで、弁１５０は、２つ以上の乾燥器１３５、１３５ａ等に供給を行うことができる。各乾燥器１３５、１３５ａ等は、次いで、乾燥したペレットを搬送部１４０、１４０ａ等へと供給することでき、各搬送部１４０、１４０ａ等は、梱包、袋詰め、保管、または他の使用のための最終ステーションへとペレット化された物質を移動させることができる。
【００１８】
さらに、上記および図１に示すペレット化システム１００の構造は、変更可能である。可能な構造の変更によって、ペレット化システム１００のある構成要素の必要性がなくなる場合もあり、さらなる構成要素が必要となる場合もある。例えば、いくつかの実施形態において、脱液体部１２５は、乾燥器１３５の上部または切換弁１５０の上部に装着されていてもよい。この場合、ペレットは、脱液体部１２５から重力によって直接に乾燥器１３５または切換弁１５０へと供給可能であり、これによって、搬送部１３０の必要性がなくなる。
【００１９】
図３は、真空乾燥器１３５から放出される物質が、物質を乾燥させる目的に必要な所定の乾燥レベルに達していない場合がある、例示としての実施形態を示す。いくつかの実施形態において、１３５ａ等の追加の乾燥器が直列に配置されていてもよく、乾燥器１３５から出た物質が第３の搬送部１４０を通って乾燥器１３５ａに入り、乾燥器１３５ａから出た物質が次の搬送部１４０ａを通って次の乾燥器に入るなどのことが、所定の乾燥レベルに達するまで行われる。
【００２０】
図４は、１つの大きな加熱ホッパー部２０５が、脱水された物質を、第２の搬送部１３０を介して連続式に受け入れるように構成されていてもよい、例示としての別の実施形態を示す。この場合、加熱ホッパー２０５は、物質を、切換弁１５０を用いて複数の真空槽２１０、２１０ａ、２１０ｂ等へと分配するように構成されていてもよい。各真空槽２１０、２１０ａ等がその乾燥サイクルを終了すると、乾燥した物質は、第３すなわち最終の搬送部１４０へと放出され、梱包または保管部１４５に搬送されてもよい。空になった真空槽２１０、２１０ａ等には、システムを通じて物質が連続して流れるように、切換弁１５０を用いて加熱ホッパー２０５から再充填が行われてもよい。
【００２１】
図５は、単一の搭載ホッパー２００が、脱水された物質を、脱液体部１２５から第２の搬送部１３０を用いて連続式に受け入れるように構成されていてもよい構造を示す。搭載ホッパー２００は、脱液体部１２５から放出される速度において、物質を溢れさせることなく連続式に受け入れることができる十分な大きさであってよい。排水アセンブリ２０２を、搭載ホッパー２００の底部に配置して、脱液体化された物質が加熱ホッパー２０５に放出される前に、当該物質からさらに出てくるあらゆる液体を排水するようにしてもよい。開閉弁２０３を、搭載ホッパー２００の最底部に配置して、搭載ホッパー２００から加熱ホッパー２０５への物質の流れを制御するようにしてもよい。あるいは、開閉弁２０３は、搭載ホッパー２００からフラッパー弁またはロータリー弁１５０への物質の流れを制御し、次いで、フラッパー弁またはロータリー弁１５０が、当該物質を必要に応じて加熱ホッパー２０５、２０５ａ等へと方向付けるようにしてもよい。フラッパー弁またはロータリー弁１５０は、各加熱ホッパー２０５、２０５ａ等の内容物が開閉弁２０３を介して対応する真空槽２１０、２１０ａ等へと放出される際に、脱液体化された物質を搭載ホッパー２００から１つ以上の加熱ホッパー２０５、２０５ａ等へと導くことができる。このような方法により、物質の連続した流れは、１つまたは複数の加熱ホッパー２０５、２０５ａ等へバッチ式に運ばれる前に、搭載ホッパー２００に留めておくことができる。このようにして、搬送部１３０からの比較的冷たい脱液体化された物質が、加熱ホッパー２０５内に既に存在する比較的暖かい物質と相互に混じり合わないようにできる。
【００２２】
いくつかの実施形態において、単一の真空乾燥器１３５が用いられ、搭載ホッパー２００は、搬送部１３０を通る物質の流量に、真空槽２１０の１回のバッチ分の物質を乾燥させるのに必要な時間を乗算して得られる量よりもわずかに多い物質を保持可能である大きさであってもよい。本実施形態において、ロータリー弁またはフラッパー弁１５０は、必要でない場合もある。別の実施形態において、複数の真空乾燥器１３５が並列に用いられ、搭載ホッパー２００は、それに従った大きさとなり、ロータリー弁またはフラッパー弁１５０は、各加熱ホッパー２０５、２０５ａ等に対応する真空槽の内容物が開閉弁２０３を介して放出され、加熱ホッパーの内容物が当該空になった真空槽へと開閉弁２０３を介して放出される際に、物質を各加熱ホッパーへと方向付けるように構成されていてもよい。このようにして、単独で動作する真空乾燥器１３５の別の例示としてのバッチ式乾燥プロセスを、連続式乾燥プロセスへと変更することができる。物質の連続した流れを生じさせるために１つ以上の搭載ホッパーが用いられてもよく、１つより多い搭載ホッパーが用いられる場合、ロータリー弁またはフラッパー弁を搬送部１３０に連通させて、脱液体化された物質を各搭載ホッパーへと順に方向付けるようにしてもよいことが理解されよう。開閉弁２０３およびロータリー弁またはフラッパー弁１５０の制御は、脱液体化された物質が１つまたは複数の搭載ホッパーに出入りし、１つまたは複数の加熱ホッパーに出入りするように循環させる循環制御プログラムによって為されてもよい。
【００２３】
いくつかの実施形態において、供給または充填部１０５、押出部１１０、ペレット化部１１５、および搬送部１２０は、例えば、流体中ペレット化（例えば、水中ペレット化）に関する公知の部および／またはシステムと同一、実質的に同一、または同様であってもよい。しかしながら、部およびシステムが本明細書に記載の用途等の特定の用途に最適化されている実施形態も、本開示によって想定できる。例えば、搬送部１２０内でペレットまたは粒子を搬送するのに用いられる輸送流体は、水または、添加物を加えた水であってもよいが、他の輸送流体も想定できる。他の輸送流体の例としては、空気、窒素、または他の気体等のガス状流体、ならびに、油分、アルコール、グリセリン、および他の非水性液体等の液体が挙げられる。
【００２４】
いくつかの実施形態において、上記のように、脱液体部１２５は、ペレットからの液体の除去、または、除去の開始を行うことができる。搬送部１２０から流出した後のペレットは、表面に液体を有していてもよく、ペレットが吸湿性物質を有している場合等においては、内部に液体を有していてもよい。吸湿性物質は、例えば、ポリカーボネート、ポリエステル、またはポリアミドであってもよく、ポリ乳酸、ポリヒドロキシアルカノエート、ポリブチレンサクシネート等のバイオマテリアル、および／またはペレット化プロセス前に加えられるそれらの添加物あってもよい。このような液体の存在は、流体中ペレット化器を含み得るペレット化部１１５、および／または、流体中搬送システムを含み得る搬送部１２０によって生じ得る。いくつかの実施形態において、当該液体は、水であってもよいが、他の液体であってもよく、他の成分が内部に混合された水であってもよい。
【００２５】
いくつかの実施形態において、脱液体部１２５は、スクリーン装置を含み得る。スクリーン装置は、１つ以上の振動スクリーンを含み得る。搬送部１２０は、長さが短いまたは長い液体搬送配管または流路であってもよく、上記特許および出願公開明細書に記載のように、ペレット調整プロセスを備え得る。搬送部１２０は、液体およびペレットの振動スクリーンへの流れを生じさせることができ、液体は、スクリーンを通り、ペレットを出て当該ペレットから離れるように流れることができる。ペレットは、振動スクリーン上で揺り動かすことが可能であり、スクリーンの振動によって、余分な液体をペレットから出して、スクリーンを通して流れ落とすことができる。いくつかの実施形態において、スクリーンは、層構造を有し、比較的小さいペレットが、より大きい隙間を有する上方のスクリーンを通って、より小さい隙間を有する下方のスクリーン上に落ちるようにしてもよい。このようにして、スクリーンは、ペレットを脱液体化させながら、大きさによってペレットを分離可能である。振動によって、脱液体化を生じさせながら、ペレットをスクリーンに沿ってスクリーン装置の流出領域へと移動させることもできる。
【００２６】
いくつかの実施形態において、スクリーン装置は、水平から傾いて配置されるスクリーンを含み得る。このような実施形態において、搬送部１２０は、液体およびペレットの傾斜スクリーンへの流れを生じさせることができる。したがって、ペレットが液体から離れてスクリーン装置の流出領域に向かうように、傾斜スクリーンがペレットを方向付けている状態で、液体は、傾斜スクリーンを通って流れることができる。
【００２７】
同様に、いくつかの実施形態において、脱液体部１２５は、微小物または余分な物質を液体／ペレットの流れから除去する微小物除去篩を含み得る。さらに、いくつかの実施形態において、脱液体部１２５は、強制または加熱による空気対流システム、タンブラー乾燥器等の回転式乾燥システム、あるいは流動床を含み得る。いくつかの実施形態において、脱液体部１２５は、凝集体をペレットの流れから除去する凝集体収集器を含み得る。あるいは、別の実施形態において、凝集体収集器は、脱液体部１２５から分離していてもよい。
【００２８】
いくつかの実施形態において、脱液体部１２５は、傾斜ねじコンベヤ脱水装置を含み得る。傾斜ねじコンベヤは、液体および粒状物質のスラリーを受け入れる流入口を低い箇所に有し、スラリーを移送するねじコンベヤを有していてもよい。ねじコンベヤがスラリーを傾斜の上方に移送するにつれて、輸送液が排水されることになる。ねじコンベヤの最上部において、実質的に脱水された物質は、搬送部１３０に放出されるか、搭載ホッパー２００または加熱ホッパー２０５に直接放出される。同様に、脱液体部１２５と搬送部１３０とを一体構造に組み合わせて、上記のような傾斜ねじコンベヤ脱水装置を含ませることもできる。
【００２９】
いくつかの実施形態において、脱液体部１２５は、遠心乾燥器を含み得る。遠心乾燥器は、持ち上げブレードを有する回転子、および回転子の周囲を囲むスクリーンを含み得る。ペレットを、遠心乾燥器の底部へと供給し、持ち上げブレードの回転によって、「巻き上げ」て垂直方向上方に移動させることができる。ペレットが上方に巻き上げられると、ペレットは回転子を囲むスクリーンに弾き飛ばされる。この弾き飛ばしによって、ペレットから水分を叩き落として、ペレットを乾燥させる。次いで、ペレットは、遠心乾燥器の最上部近くから流出し得る。いくつかの遠心乾燥器が公知であり、いくつかの用途において、これらの乾燥器は、ペレットを完全に乾燥させる、または与えられた処理条件で可能な限りペレットを乾燥させるのに用いることができる。しかしながら、本開示のいくつかの実施形態において、より小型かつより安価の遠心乾燥器が、脱液体部１２５に含まれていてもよい。そのような遠心乾燥器は、ペレットを完全に乾燥させることなく、ペレットから大部分の流体を除去することができる。
【００３０】
脱液体部１２５から流出したペレットは、搬送部１３０へと供給され得る。次いで、搬送部１３０は、ペレット化された物質を乾燥器１３５へと方向付けることができる。いくつかの実施形態において、搬送部１３０は、ペレットを配管または流路に通して乾燥器１３５内へと吹き込む空気ブロワ等の送風器を含み得る。いくつかの実施形態において、搬送部１３０は、配管または流路の先端において、ペレットを空気（およびいかなる望ましくない、より小さい物質）から分離するサイクロン分離器をさらに含み得る。いくつかの実施形態において、搬送部１３０は、フレキシブルねじコンベヤ等のねじコンベヤ、あるいは、ベルトコンベヤ、バケットコンベヤ、および／または真空コンベヤ等の他の種類のコンベヤ、等を含み得る。
【００３１】
例示としての実施形態において、脱液体部は、その態様にかかわらず、総含水量がおよそ１５水分重量％以下である脱液体化された物質を放出するように構成されていてもよい。例えば、脱液体化された物質は、搭載ホッパー２００または加熱ホッパー２０５へと放出される前に、総含水量がおよそ１５水分重量％以下であってもよい。さらなる実施形態において、例えば、主として表面に水分を有する物質の場合、脱液体部１２５は、含水量がおよそ３％以下となる脱液体化された物質を放出するように構成されていてもよい。水分レベルが上記のレベルよりも高い物質は、真空乾燥器１３５に深刻な問題を引き起こすことがある。そのような問題としては、例えば、液体が物質から出続けて加熱ホッパーから流出され続け、高湿物質の流動性が乾燥器内物質の流動性未満となり、加熱ホッパー内で高湿物質を予熱する加熱時間が長くなる問題が挙げられる。さらに、加熱ホッパー２０５に入る物質の水分レベルが高くなると、真空槽２１０から放出される際の所定の最終水分レベル（ある実施形態において物質のおよそ０．１％以下、別の実施形態においておよそ０．０５％以下）に達するのに必要な時間および／またはエネルギーが増加する。したがって、脱液体手段１２５の選択は、乾燥しようとする物質および真空乾燥器１３５の最適性能にとって重大であることがわかる。
【００３２】
上記のように、搬送部１３０は、ペレットを乾燥器１３５へと供給可能である。いくつかの実施形態において、乾燥器１３５は、真空乾燥器であってもよい。したがって、図２に示すように、乾燥器は、流入口および／または加熱ホッパー２０５（「加熱ホッパー２０５」）、真空槽２１０、および流出システム２１５を含み得る。加熱ホッパー２０５は、熱空気を加熱ホッパー２０５内へと方向付けるように構成された熱源に連通していてもよい。いくつかの実施形態において、熱源は、送風器２０６および加熱部２０４を含み、当該送風器は、加熱部を通って加熱ホッパー２０５内へと空気を吹き込むように構成されていてもよい。熱空気が加熱ホッパー２０５内のペレット中に吹き込まれてこれを通過すると、ペレットと混合されて、ペレット全体に相対的に均一に熱を分配する。加熱部２０４は、電気部品であってもよく、蒸気、熱水、熱油、燃焼ガス等を流体媒質として用いる空気／流体熱交換器の何らかの態様であってもよい。送風器２０６の空気流量は、予熱性能を最適化するために変更可能であることが想定できる。いくつかの実施形態において、「予備乾燥」プロセスを補助するために、加熱ホッパー２０５は、スクリーンまたは他の排水機構を含み、ペレット表面の液体が加熱ホッパー２０５から流出するようにしてもよい。さらに、いくつかの実施形態において、加熱ホッパー２０５は、加熱ホッパー２０５内での加熱中にペレットを混合する混合器を含み得る。この場合、混合器は、加熱ホッパー２０５内の熱をペレット全体に相対的に均一に分配することができる。いくつかの実施形態において、第２の脱液体部１２５（または唯一の脱液体部１２５）は、加熱ホッパー２０５の上部に配置され、ペレットが加熱ホッパー２０５に入る前に、ペレットをさらに脱液体化させるようにしてもよい。
【００３３】
真空槽２１０は、開閉弁２０３が作動すると、加熱ホッパー２０５から加熱されたペレットを受け入れることができる。続いて、真空槽２１０が封止されて、ペレットの圧力が周囲圧力よりも低くなるように内部圧力が減圧され得る。これによって、ペレット表面または内部のいかなる液体も沸騰させて、そのガスが除去されるようにできるため、ペレットから液体を除去可能である。沸騰および乾燥プロセスを補助するため、真空槽は、ペレットおよびその表面にある水分を加熱する１つ以上の加熱部、または蒸気もしくは熱油加熱用等の加熱ジャケットを含み得る。
【００３４】
ペレットが乾燥した後、開閉弁２０３が作動すると、真空槽２１０は、ペレットを流出システム２１５へと放出することができる。いくつかの実施形態において、流出システム２１５は、第３すなわち最終の搬送部１４０に供給を行う漏斗を含み得る。あるいは、別の実施形態において、流出システム２１５は、後段の梱包または保管前にペレットを集めるホッパーを含み得る。
【００３５】
流出システム２１５がペレットを第３すなわち最終の搬送部１４０へと供給する一実施形態において、搬送部１４０は、梱包、袋詰め、保管、または他の使用のための最終ステーション１４５へとペレット化された物質を方向付けることができる。いくつかの実施形態において、搬送部１４０は、ペレットを配管または流路に通して最終ステーション１４５内へと吹き込む空気ブロワ等の送風器を含み得る。いくつかの実施形態において、搬送部１４０は、配管または流路の先端において、ペレットを空気（およびいかなる望ましくない、より小さい物質）から分離するサイクロン分離器をさらに含み得る。いくつかの実施形態において、搬送部１４０は、フレキシブルねじコンベヤ等のねじコンベヤ、あるいは、ベルトコンベヤ、バケットコンベヤ、および／または真空コンベヤ等の他の種類のコンベヤ、等を含み得る。別の実施形態において、図３は、物質を乾燥させる目的に必要な乾燥レベルに達していない物質を放出する真空乾燥器１３５を示す。例示としての本実施形態において、乾燥器１３５ａ等の追加の乾燥器が直列に配置されていてもよく、乾燥器１３５から出た物質が第３の搬送部１４０を通って乾燥器１３５ａに入り、乾燥器１３５ａから出た物質が次の搬送部１４０ａ等を通って次の乾燥器に入るなどのことが、所望の乾燥レベルに達するまで行われ、乾燥した物質は、最終的に最終ステーション１４５へと移送される。
【００３６】
上記のように、最終ステーション１４５において、ペレットは、梱包されたり、袋詰めされたり、保管用の容器に入れられたり、あるいは、後で使用できるようにされてもよい。
【００３７】
上記の乾燥器１３５は、複数の仕様および異なる構造を有していてもよい。例えば、いくつかの実施形態において、真空乾燥器は、特定の用途に最適な大きさに応じて、大きめまたは小さめの流入口および／または加熱ホッパー２０５を含み得る。同様に、真空槽２１０および流出システム２１５の大きさおよび容量は、特定の用途に対して最適化することができる。また、複数の真空乾燥器１３５が並列または直列に配置されていてもよく、あるいは、複数の真空室２１０が特定の用途の必要に応じて配置されていてもよい。
【００３８】
さらに、真空槽２１０内の真空圧力は、特定の用途に対して最適化することができる。いくつかの実施形態において、例えば、真空槽２１０内の圧力は、約１気圧すなわち約７６０ｍｍＨｇから約７０ｍｍＨｇ±２０ｍｍまで下げることができるが、真空レベルを上げると、水分レベルの低下や乾燥時間の短縮に繋がることが明らかである。真空槽２１０内の圧力を大気圧よりも低い圧力に低下させることによって、実際、大気圧における液体の沸点と比較して、物質の表面やその内部の液体の沸点が低下することが理解されよう。したがって、真空槽２１０内の圧力は、使用する装置および乾燥しようとする物質に対して適切となるように、０ｍｍＨｇより高く大気圧未満のいずれの値にも低下可能であることが想定できる。いくつかの実施形態において、圧力は、真空槽２１０の真空サイクル時間を通じて相対的に一定のレベルで維持することができ、あるいは、真空槽２１０の真空サイクル時間を通じて変化させることもできる。圧力が変化する場合、圧力の変化によって、ペレット間またはペレット内に閉じ込められた水分を、ペレット間またはペレット内から外に出すことができる。したがって、真空槽２１０に取り付けられる真空ポンプの強度は、必要な圧力が必要な時間にわたって確実に得られるように、特定の用途の必要に基づいて変更可能である。さらに、真空サイクル時間、すなわちペレットが真空槽内に滞在する時間は、約５分間から約６時間の間で変更可能であるが、いくつかの実施形態において、約１０分間〜約３０分間または約１５分間〜約２０分間であってもよい。これによって、ペレットを乾燥させる数多くの公知の方法、特に公知のバッチ式乾燥方法と比較して、より短く、より改善された乾燥時間が実現可能となる。
【００３９】
いくつかの用途に対して、真空乾燥器を用いることで、大きな利点が得られる。例えば、場合によっては、真空乾燥器は、他の種類の乾燥器（例えば、乾燥剤式乾燥器または流動層式乾燥器）よりも短い時間でペレットを乾燥させることができるため、時間の節約になる。さらに、場合によっては、真空乾燥器は、他の種類の乾燥器よりも少ないエネルギーで同量のペレットを乾燥させることができるため、エネルギーコストの低減になる。また、真空乾燥器は、他の種類の乾燥器よりも可動部品がより少ないため、必要となる乾燥器メンテナンスの量が低減される。さらに、真空乾燥器は、ペレットから水分を叩き落としたり振り落としたりすることがないため、乾燥中のペレットの形状変化やペレットの表面構造破損を少なくすることができる。最終的に、場合によっては、真空乾燥器は、他の種類の乾燥器よりも低い水分レベルとなるまでペレットを乾燥させることができる。
【００４０】
さらに、真空乾燥器を用いたものも含む本明細書に記載のシステムおよび方法は、様々な場面で用いることが可能である。例えば、本明細書に記載のシステムおよび方法は、様々なペレットに対して用いられてもよい。いくつかの実施形態において、本明細書に記載のシステムおよび方法は、吸湿性および／または非吸湿性物質からなるペレットに対して用いられてもよい。真空状態にするとペレットの表面上の水分を素早く蒸発させることができるため、真空乾燥器は、ポリエチレンまたはポリプロピレン等の非吸湿性物質からなるペレットを乾燥させるのに効率的かつ有効であると考えられている。さらに、いくつかの実施形態において、真空状態にすると吸湿性物質の内部からの水分の引き出しを促進できるため、吸湿性物質からなるペレットをも有効に乾燥させることができる。
【００４１】
さらに、真空乾燥器を用いたものも含む本明細書に記載のシステムおよび方法は、様々なペレットに対して用いることができる。例えば、本明細書に記載のシステムおよび方法は、いくつかの例を挙げると、球形ペレット、中空ペレット、レンズ形ペレット、または円筒状ペレットを製造および／または乾燥させるのに用いることができる。さらに、本明細書に記載のシステムおよび方法は、マイクロペレットを製造および乾燥させるのに用いることができる。マイクロペレットは、断面の寸法が１．０ｍｍ以下のペレットであってもよい。マイクロペレットは、比較的小さいため、表面積−内面積比が一般的により大きくなり、マイクロペレットの乾燥が困難となる場合がある。さらに、マイクロペレットは、比較的大きいペレットよりも質量が少なく、小さい質量の場合はペレットから液体を「叩き落とす」ことが難しいため、遠心乾燥器での乾燥が困難となる。しかしながら、真空槽２１０は、真空槽２１０内のペレットの表面全体に相対的に均一に真空圧力および温度を及ぼすことができるため、真空乾燥器を用いることは、このような比較的小さいペレットを乾燥させる他の方法よりも、より効率的になる。
【００４２】
また、本明細書に記載のシステムおよび方法は、「メルトフラクチャー」後のペレット、または小片体物等の表面構造が粗いまたは平らでないペレットを製造および乾燥させるのに用いられる。このようなペレット／物質は、通常、表面に割れ目を有し、水分が当該割れ目に取り込まれるため、乾燥がより困難になり、特に遠心乾燥器を用いた場合にそうである。しかしながら、真空槽２１０は、割れ目内または粗い領域間を含むペレットの表面全体に相対的に均一に真空圧力および温度を及ぼすことができるため、真空乾燥器を用いることは、このようなペレットを乾燥させる他の方法よりも、より効率的になる。また、本明細書に記載のシステムおよび方法は、遠心乾燥器内で衝撃によって破損または劣化し得る、脆いペレットを製造および乾燥させるのに用いられる。
【００４３】
ペレットを製造して乾燥させる場合、ペレット化システム１００全体でのペレットの流れを管理することが重要である。具体的に、ペレット化（またはペレット製造）プロセスが連続式である実施形態において、連続して製造され連続して流れているペレットの行先が確実に存在することが重要である。このことは、大量のペレットを短時間で製造するシステムの場合、特に当てはまる。例えば、ペレットが加熱ホッパー２０５から溢れることは望ましくない。しかしながら、搬送部１３０はペレットを乾燥器１３５へと供給し続けるため、真空槽２１０内のペレットが未乾燥であって、加熱ホッパー２０５の内容物を真空槽２１０へと放出できない場合、このことは懸案事項となり得る。
【００４４】
したがって、乾燥器１３５の大きさは、望ましいペレットの流れが確実に維持されるように所与の用途に対して注意深く選ぶ必要がある。特に、ペレットの高流量が必要であるか望ましい用途の場合、大きめの乾燥器１３５を用いてもよい。ペレットの低流量が必要であるか望ましい用途の場合、小さめの乾燥器１３５が用いられてもよい。
【００４５】
さらに、上記のように、いくつかの実施形態において、ペレット化システム１００は、１つより多い乾燥器１３５を任意で備えていてもよい。１つより多い乾燥器１３５を用いることによって、特に連続式システムの場合に、ペレットの行先が存在することを確実にする別の技術が提供できるようになる。さらに、場合によっては、１つより多い乾燥器１３５を用いることによって、大きめの乾燥器１３５を１つだけ用いる場合よりも効率を上げることができる。
【００４６】
上記のように、１つより多い乾燥器１３５を含むペレット化システム１００において、搬送部１３０は、「Ｙ」字状フラッパー弁またはロータリー弁等の切換弁１５０に供給を行うことができる。次いで、弁１５０は、２つ以上の乾燥器１３５、１３５ａ等に供給を行うことができる。このように、ペレットのバッチを並列に乾燥可能であり、システムの乾燥容量を増加させ、高速度で製造されたペレットが乾燥器１３５、１３５ａ等の後段の構成要素で有効に処理されることが確実になる。また、図４を参照して上記したように、１つの大きな加熱ホッパー部２０５は、脱水された物質を、搬送部１３０を介して連続式に受け入れることができる。加熱ホッパー２０５は、脱水部１２５から出た物質を連続式に受け入れることができる大きさであってよい。加熱ホッパー２０５は、物質を、切換弁１５０を用いて複数の真空槽２１０、２１０ａ、２１０ｂ等へと順番に分配する。各真空槽２１０、２１０ａ等がその乾燥サイクルを終了すると、乾燥した物質は、第３すなわち最終の搬送部１４０へと放出され、梱包または保管部１４５に搬送されてもよい。空になった真空槽２１０、２１０ａ等には、システムを通じて物質が連続して流れるように、切換弁１５０を用いて加熱ホッパー２０５からの再充填が行われてもよい。
【００４７】
また、図５に示すように、搭載ホッパー２００は、物質の連続した流れを受け入れ、各加熱ホッパー２０５、２０５ａ等の内容物がその対応する真空槽へと放出される際に、単独でまたは並列に配置された１つまたは複数の加熱ホッパー２０５、２０５ａ等へと物質を分配するように構成することもできる。このような方法により、物質の連続した流れは、１つまたは複数の加熱ホッパー２０５、２０５ａ等へバッチ式に運ばれる前に、搭載ホッパー２００に留めておくことができる。このようにして、搬送部１３０からの比較的冷たい脱液体化された物質が、加熱ホッパー２０５内に既に存在する比較的暖かい物質と相互に混じり合わないようにできる。
【００４８】
本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他の種々の形態で実施できることが、当業者には明らかであろう。例えば、本発明をペレット、ペレット化、およびペレット乾燥の文脈で説明したが、本明細書で記載した概念は例示の実施形態に限定されるものではない。本明細書で記載した概念は、例えば、小片体物等の他の物質の製造にも同様に適用可能である。
【００４９】
さらに、特定の構成、物質の選択、ならびに、種々の構成要素の大きさおよび形状は、用いられる物質および製造条件に応じた特定の設計仕様または制限に基づいて、変更可能である。そのような変更も本発明の範囲に包括される。
【００５０】
したがって、上記の実施形態は、あらゆる点において実例にすぎず、限定的なものではない。本発明の範囲は、明細書本文ではなく特許請求の範囲によって示すものであり、特許請求の範囲の均等な範囲や意味に属する変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【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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【国際調査報告】
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