KR20120111925A

KR20120111925A - 반-결정 폴리머 물질을 생산하기 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20120111925A
Application number: KR1020117024318A
Authority: KR
Inventors: 클라우스 파이팅어; 만프레드 핵클; 안드레아스 뢰슬러-크처마크; 게랄드 비스
Original assignee: 에레마 엔지니어링 리싸이클링 마쉬넨 운트 안라겐 게젤샤프트 엠. 베.하.
Priority date: 2009-12-28
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2012-10-11
Anticipated expiration: 2030-12-27
Also published as: MX2011011388A; US20120165497A1; ZA201106716B; AT508252B1; KR101870770B1; RU2011137883A; RU2550356C2; AU2010339053A1; EP2454311A1; CA2751779A1; PT2454311E; AT508252A4; JP2013515787A; CN102439060A; UA103663C2; BRPI1014144A2; TW201138949A; BRPI1014144B1; DK2454311T3; JP5697688B2

Abstract

본 발명은 반-결정질 폴리머 물질을 생산하기 위한 방법으로서, 상기 방법에서는, 처리될 예정인, 대부분 비정질인 원료 폴리머 물질, 특히 그래뉼(granules)이 결정화 반응기(1) 내에 공급되고, 거기서 용해되는 일 없이 가열에 의해 적어도 부분적으로 결정화되며, 후속적으로 이러한 방식으로 얻어진 반-결정질 폴리머 물질이 결정화 반응기(1)로부터 제거되고, 폴리머 물질의 점착성 경향을 감소하기 위해 상기 반-결정질 폴리머 물질의 적어도 일부가 결정화 반응기(1) 내로 전환되고 다시 혼합된다. 본 발명에 따르면, 전환된 반-결정질 폴리머 물질이 결정화 반응기(1) 내에서 다시 혼합되기 이전에 원료 폴리머 물질과 화합되고 혼합되며, 그 이후에 혼합물이 결정화 반응기(1) 내로 도입된다.

Description

반-결정 폴리머 물질을 생산하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING SEMICRYSTALLINE POLYMER MATERIAL}

본 발명은 특허청구범위 제1항의 일반적인 부분에 따른 부분적 결정질 폴리머 물질을 생산하기 위한 방법, 및 특허청구범위 제6항의 일반적인 부분에 따른 상기 방법을 수행하기 위한 장치와 관련된 것이다.

폴리머를 결정화하기 위한 수많은 종류의 방법들이 알려져 있으며, 이러한 방법들이, 폴리머의 저장, 수송, 처리 또는 추가 프로세싱(processing)을 향상시키기 위해, 그리고 이러한 폴리머의 성질에 영향을 미치기 위해 기본적으로 이용되고 있다.

열가소성 폴리머의 결정화 동안, 폴리머 내에서 분자 체인의 부분적 정렬이 있다. 결정 핵으로부터 시작하여, 분자 체인은 함께 접히며, 초기에 이후 스페룰라이트(spherulite) 같은 더 큰 구조를 형성하는 라멜라(lamellar) 구조를 형성한다.

결정화는 결정화 동안의 온도, 폴리머의 분자 무게, 폴리머의 종류 같은 다양한 파라미터에 의존하며, 이외에도 폴리머 내의 필터의 존재, 습기, 용매 또는 압력에 의존한다.

결정화 또는 결정화의 정도는 폴리머의 광학적, 기계적, 열적 그리고 화학적 성질에 막대한 영향을 끼친다. 특히, 결정화 정도를 증가시킴으로써, 대개 그래뉼(granular) 형태로 발생하는, 서로 스티킹(stick) 되거나 뭉치는 비정질 폴리머의 경향을 감소시키는 것이 주된 관심사이다. 그러한 방법으로, 특히 그래뉼(granule)의 프로세싱, 수송, 및 저장이 매우 단순화될 수 있다.

결정화 프로세스 동안 폴리에틸렌 테레플레이트(polyethylene terephthalate; PET) 같은 열가소성 폴리머의 스티킹을 감소하기 위하여, 수많은 방법이 종래 기술로부터 공지되어 있다.

즉, 미국특허 US 3,746,688은 결정화 프로세스 이전에 수 시간 동안 비정질 그래뉼을 건조하는 것을 개시하고 있다. 미국특허 US 3,014,011은 팽윤제(swelling agent)를 이용하여 그래뉼의 사전 처리를 통해 스티킹을 감소하는 것을 개시하고 있다. 미국특허 US 5,919,872는 서로 뭉치는 경향을 감소하기 위한 코팅제의 이용을 개시하고 있다. 유럽특허 EP 1 203 040 또는 미국특허 US 3,544,525에서는, 그래뉼이 녹는점 아래의 특정 온도로 유지되고 조절되는 것이 개시되고 있다.

결정화 반응기 내에서 입자의 유동성을 유지하기 위해, 결정화 반응기 내에서 이미 부분적으로 결정화된 그래뉼의 특정 일부를 서로 뭉치는 경향을 가진 비정질 천연 그래뉼에 부가하는 종래의 기술이 알려져 있다. 이것은 스티키하지 않은(non-sticky) 부분적으로 결정화된 그래뉼이 비정질 그래뉼과 혼합될 때에 달성되는데, 이는 심지어 높은 온도에서도 총 그래뉼이 입자성을 유지하고 서로 뭉치지 않도록 한다.

그러나, 위와 같은 알려진 방법 모두는 약간의 문제점을 가지고 있다. 특히, 코팅제 또는 팽윤제 등을 이용하는 것, 그리고 원료 물질의 사전 처리를 이용하는 것이 항상 유용하지는 않은데, 예를 들어 이는 비용의 증가 및 보다 긴 프로세싱 타임을 유발할 수 있다.

특히, 비정질 천연 그래뉼로부터의 부분적으로 결정화된 물질의 재-혼합은 다소 위험한 프로세스인데, 왜냐하면 결정화 반응기 내에서 직접적으로 재-혼합할 시에 - 현 종래 기술에서 관습적으로 이용되는 바와 같이 -, 충분한 혼합이 보장되지 않고 달성될 수 없으며, 스티키한(sticky) 비정질 그래뉼의 뭉침이 반응기의 적어도 일부 영역에서 형성되기 때문이다.

이에, 본 발명의 목적은, 대개의(predominantly) 비정질 그래뉼과 부분적 결정질 그래뉼과의 충분한 혼합이 그래뉼의 상호 교착반응(conglutination) 없이도 달성될 수 있도록 하여, 전술한 종류의 방법을 더 개선하기 위한 것이다.

본 발명의 추가 목적은 위와 같은 방법을 수행하기 위한 장치를 생산하는 것이다.

상기의 방법에서, 본 발명의 목적이 특허청구범위 제1항의 특징적 부분에 의해 달성된다. 그의 재-혼합 이전에, 분리된 부분적 결정질 폴리머 물질이, 서로 뭉치기 쉬운, 처리되지 않은 대부분 비정질인 원료 폴리머 물질과 함께 결정화 용기 내로 유입되고, 상기 혼합물이 오직 후속적으로 결정화 반응기 내로 운반되는 방법이 제공된다.

이러한 방법은 물질이 결정화 반응기로 들어가기 이전에 강한 혼합이 이미 일어날 수 있다는 이점, 그리고 결정화 반응기 이전의 상태에서 서로 뭉칠 가능성이 미리 방지된다는 이점을 가진다. 스티키한 뭉침의 형성은 이에 따라 불가능하게 되는데, 왜냐하면 결정화 반응기로 들어가는 혼합물이 이미 그의 서로 뭉치는 경향을 상실하였기 때문이다. 이는 입자의 유동성의 영속한 유지를 가능하게 하며, 결정화는 효율적으로, 그리고 균질하게 일어날 수 있다.

더욱이, 이러한 방법에서는, 더 효율적이기 때문에, 재-혼합된 부분적 결정질 폴리머의 필요 부피가 감소하게 된다. 재-혼합 비율 때문에, 반응기 내에서의 필요 체재(dwell) 시간이 짧아지게 되며, 이에 따라 필요한 결정화 설비의 크기 및 에너지 요구사항 역시 짧아지게 된다.

전술한 형태의 장치 내에서, 이송 섹션이 애드-온 소켓에서 종결되는 문제가 해결된다.

혼합물이 결정화 반응기 내에 직접적으로 부가되는 것이 아니라, 사전-혼합이 애드-온 소켓의 상류에서 일어나기 때문에, 전술한 이점은 단순한 방법으로 달성된다.

애드-온 소켓은 결정화 용기 내에서 물질 레벨 위에 종결된다. 이송 섹션은 물질 레벨 아래의 섹션에서 결정화 용기에 연결된다.

용어 "비정질 천연 그래뉼"은, 배타적으로, 또는 여느 결정화 성분이 없는 100% 비정질 그래뉼로만 정의되는 것이 아닌데, 본 기술분야의 숙련자는 비정질 천연 그래뉼을 기본적인 비정질 또는 충분히 비정질이어서 원하는 요구사항을 만족시키는 것으로 분류되는 그래뉼을 의미한다고 이해할 수 있다.

이하의 종속항은 방법 및 장치의 유용한 실시예 및 개선예를 개시하고 있다.

방법의 유용한 실시예에 따르면, 분리된 부분적 결정질 폴리머 물질과 원료 폴리머 물질 상호간의 혼합 및 화합이 결정화 반응기의 외부 영역 내에서, 특히 애드-온 소켓 내에서 달성되는 방법이 제공된다. 이러한 방법으로, 효율적인 혼합이 달성되며, 서로 뭉치는 위험이 효율적으로 감소된다.

방법의 또 다른 예에 따르면, 특히 수직 오거를 이용하여, 결정화 용기로부터 제거되는 부분적 결정질 폴리머 물질이 결정화 반응기 위의 레벨로 이동된다면, 분리된 부분적 결정질 폴리머 물질이 후속적으로 물질 처트를 경유하여 재-혼합을 위해 애드-온 섹션에 중력을 통해 슬라이드 동작한다. 이러한 방법에서, 중력의 효과를 통해, 그래뉼의 포텐셜 에너지가 운동 에너지로 쉽게 전환될 수 있으며, 그래뉼은 쉽게 후속적인 효과적 혼합에 이점이 있는 특정 유동 속도를 달성하게 된다.

이와 관련하여, 분리된 부분적 결정질 폴리머 물질 및 천연 폴리머 물질이 그들이 함께 만나는 장소 및 시기에서 특정 유동 속도로 유동할 때에, 여기서 두 개의 물질 스트림의 유동 방향이 특히 예각으로, 바람직하게는 20° 내지 55°로, 특히 30° 내지 40°로 만나는 것이 유용하다. 두 개의 물질 스트림이 동작할 때에, 입자가 서로 스티킹하는 위험이 더 감소되며, 입자의 운동 에너지가 충분한 혼합을 위해 활용된다.

분리된 부분적 결정질 폴리머 물질 및 천연 폴리머 물질이 영속적으로(permanently), 그리고 프로세스의 매 섹션마다, 입자성으로 그리고 유동성으로 유지되는 것에 주의를 기울인다면 더욱 효과적이다. 이것은 그래뉼의 처리 및 프로세싱을 향상시킨다.

방법의 유용한 예에 따르면, 폴리머는 결정화 반응기 내에서, 외부 가열 에너지 또는 연료의 추가 없이 가열된다. 유용하게는, 성공적이고 빠른 결정화를 위해 필요한 열이 배타적으로 그래뉼의 내부 에너지로부터 오며, 및/또는 그것이 발열(exothermal) 결정화 동안 생성된다.

장치의 유용한 예에서는, 이송 섹션이 운반 수단, 특히 결정화 반응기에 직접적으로 연결되는 것, 바람직하게는 수직 오거를 포함하는데, 이에 의해 결정화 반응기로부터 나가는 부분적 결정질 폴리머 물질이 결정화 반응기 위의 레벨로 운반될 수 있다. 이송 섹션이 상기 운반 수단의 상부 섹션으로부터 시작해서 애드-온 소켓 내로 비스듬하게 종결되는, 바람직하게는 튜브 같이 형상되는 물질 처트를 포함하며, 그 결과 물질 처트가 바람직하게는, 15° 내지 50°인, 특히 20° 내지 30°인 수평선 쪽으로 경사각 β를 가질 때에, 더욱 효율적이다. 이것은 재-혼합되는 물질이, 중력 하에 특정 높이로부터 아래 방향으로 슬라이드 동작하도록 하며, 추가 운반 수단 없이 더 빠른 속도로 천연 폴리머와 혼합되도록 한다. 플러깅(plugging)을 방지하고, 특정 최소 속도를 보장하기 위해, 전술된 경사각 β는 효율적이다.

애드-온 소켓이 결정화 반응기의 상부 에지 영역 내에 배치되고, 및/또는 특히 수평선에 대해 25° 내지 60°인, 특히 30° 내지 40°인 각 δ로 경사져 있고, 이는 폴리머 물질이 결정화 반응기 내에서 슬라이드 동작하게끔 하기 때문에, 대부분의 비정질 천연 그래뉼은 또한 특정 속도에 도달하며 결정화 반응기 내로 슬라이드 동작한다.

매우 유용한 실시예에서는, 물질 처트가 운반 수단에 인접한 상부 섹션, 및 애드-온 소켓에 인접한 하단 섹션 또는 버클 섹션을 포함할 때에, 그 결과 버클 섹션은 애드-온 소켓에 대해 소정의 각도로, 또는 아래 방향으로 위치되면서, 물질 처트의 상부 섹션과 버클 섹션 사이의 각 α는, 특히 60° 내지 140°, 바람직하게는 90 ° 내지 100°로 형성되도록 한다. 버클 섹션은 배플 플레이트로서 작동한다. 부분적 결정질 폴리머는 높은 속도로 버클 섹션의 맞은편 벽에 부딪히며, 이는 주위에서 그들을 소용돌이치게 한다. 이는 개개의 입자들의 다양한 동작 방향과 속도, 및 더 우수한 분배를 유발하는데, 이에 따라 애드-온 소켓 내의 두 개의 물질 스트림이 층을 형성하는 것이 방지된다.

플러깅을 방지하기 위하여, 애드-온 소켓의 중심 축은 버클 섹션의 중심 축과, 바람직하게는 20° 내지 55°인, 특히 30° 내지 40°인 예각 ε를 형성하도록 하는 것이 유용하다. 이에 따라, 여전히 애드-온 소켓 내에서 층을 형성하는 일 없이, 물질 스트림들은 실질적으로 유사한 방향성 벡터 하에서 서로 만나게 된다.

유용한 실시예에 따르면, 버클 섹션의 중심 축은 거의 수직으로, 특히 수직선에 대해 0° 내지 45°인, 특히 15° 내지 25°인 각 υ로 정렬된다. 이러한 방법으로, 배플된(baffled) 그래뉼은 대부분 자유 낙하로 애드-온 소켓 내로 떨어진다.

버클 섹션의 중심 축과 애드-온 소켓의 중심 축이 결정화 반응기를 실질적으로 동등한 두 개의 서브 섹션(subsection)으로 분할하고, 운반 수단 또는 수직 오거의 중심 축이 그 평면 내에 위치되게끔 하는 평면을 형성하거나, 상기 평면에 걸쳐있을 때에, 유용한 장치가 제공된다.

대안적으로, 물질 처트의 상부 섹션이 특히 10° 내지 30°인, 각 μ로 상기 평면 맞은 편에 정렬되며, 운반 수단 또는 수직 오거의 중심 축이 상기 평면의 외부에 위치될 수 있다. 수직 오거의 공간-절약형 오프-중심 배치, 및 물질 처트의 (상면에서의) 버클형 설계 덕분에, 추가 임펄스(impulse)가 재-혼합되는 입자에 제공될 수 있다.

충분한 혼합을 달성하기 위하여, 유용하게는, 물질 처트가 버클 섹션 앞에서 너비를 증가하는 것, 또한 아마도 그의 단면 형태를 변화하는 것이 가능하다.

유용하게는, 애드-온 소켓이 결정화 반응기에 인접한 그의 단부 내에서 팬의 형태로 확장될 때에, 충분한 혼합과 미리 혼합된 그래뉼의 공급까지 달성된다. 이는 결정화 반응기 내에서 그래뉼의 더 우수한 분배를 유발한다.

이와 관련하여, 복수의 일자형 리세스(recessed) 홈이 애드-온 소켓의 하부 슬라이딩 표면 내에 형성될 때에 유용하다. 애드-온 개구 위로 들어가는 원료 폴리머 물질과 위로부터 오는 부분적 결정질 물질이 위와 같은 홈 내에서 슬라이드 동작하며, 애드-온 소켓의 전체 넓이에 걸쳐 고르게 분배되고, 이는 충분한 혼합을 유발하며, 넓은, 상대적으로 얇은, 이에 따라 어느 정도 균질하게 혼합 및 화합할 수 있는 물질 스트림이 결정화 용기로 들어가도록 한다.

물질이 홈 내로 유동할 때에, 예를 들어 부정확한 설치 때문에, 애드-온 소켓이 길이 방향에 교차하여 경사진다면, 그것은 더 이상 위험하지 아니하다. 그렇지 않으면, 물질은 소켓의 측면 상에 집합하며, 좋지 않게 혼합되고, 혼입되기 어려운 두꺼운 물질 스트림으로 결정화 반응기에 들어간다.

바람직하게는, 홈의 높이, 또는 깊이, 및/또는 너비는 유동 방향에서 아래 방향으로 증가하며, 이는 추가로 물질의 균질화 및 동등화를 유발한다.

유용한 실시예에 따르면, 수직 오거는 물질을 배출하기 위한 추가 배출 개구를 가지며, 그 결과 상기 배출 개구는 물질 처트에 연결되는 개구와 최대한 같은 레벨로, 또는 그보다 낮게 위치된다.

이와 관련하여, 물질 처트 내로 갈라지는 부분적 결정질 폴리머 물질의 일부 및/또는 배출 개구를 넘어 배출되는 부분적 결정질 폴리머 물질의 비율이 조절될 수 있는 제어 수단이 제공되는 것이 유용하다. 이는 재-혼합 비율의 쉽고 효율적인 제어를 가능하게 할 수 있다. 대안적으로, 부분적 결정질 물질은 결정화 반응기로부터 직접적으로 분리된 배출물을 통해 갈라질 수 있다.

더욱이, 캡처(capture) 및 저장하기 위한 빈(bin), 및/또는 SSP 빈 같은, 부분적 결정질 폴리머 물질을 추가로 프로세싱하기 위한 용기가 배출 개구의 운반 수단에 연결될 수 있다.

본 발명의 추가 이점들 및 실시예가 상세한 설명 내에 개시되며 첨부된 도면 내에 도시된다.

본 발명은 이하의 도면을 참고하여, 실시예에 의하여 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 장치의 측면을 도시하고 있다.
도 2는 도 1에 따른 장치의 정면을 도시하고 있다.
도 3은 다른 측면으로부터의 상기 장치를 도시하고 있다.
도 4는 상기 장치의 상면을 도시하고 있다.
도 5는 상면으로부터 비스듬하게 바라본 모습을 도시하고 있다.
도 6a 및 6b는 유용한 애드-온 소켓의 섹션을 상세하게 도시하고 있다.
도 7a, 7b 및 7c는 유용한 애드-온 소켓을 상세하게 도시하고 있다.

도 1은 본 발명의 특히 효율적인 실시예에 따른 장치의 예의 측면을 도시하고 있다. 왼쪽 아래에는 종래의 방식으로 설계된, 수평 바닥 및 수직 측면 벽들을 갖는 실린더형 빈을 구비하는 결정화 반응기(1)가 있다. 결정화 반응기(1)의 내부에는 믹서/교반기(2)가 있다. 본 실시예에서, 후자는 서로 위 아래인 두 개의 레벨 상에 배치된다. 믹서/교반기(2)는 바닥과 평행한 수평면 내에서 회전하는 회전 블레이드 또는 바아(bar)들을 포함하는데, 이들은 공통 수직 구동 샤프트 상에 배치된다. 이러한 블레이드 또는 바아들은 영속적으로 결정화 반응기(1) 내에서 폴리머 물질을 유동성 및 입자성 형태로, 이동시키고, 혼합하고, 유지한다.

결정화 반응기(1)는 폴리머 물질을 가열 및/또는 냉각하는 수단을 포함할 수 있다. 가열은 자켓 가열을 이용하여 외부로부터, 또는 가열된 혼합 및 교반 도구(2)를 이용하여 내부적으로 제공될 수 있다. 그러나, 그래뉼은 여전히 실질적으로 충분한 내부 에너지 및 열을 보유하고 있으며, 이는 추가 가열이 필요 없도록 한다. 더욱이, 결정화 공정은 발열 과정이며, 이는 심지어 그래뉼의 부분적 용해를 방지하기 위해 냉각이 필요하도록 한다.

효율적인 결정화를 위해, 그래뉼의 온도는 영속적으로, 유리 전이 온도 위로, 그리고 녹는점 아래로 유지되어야 한다. PET에서, 최적의 결정화 속도는 대략 174℃의 온도에 있다.

결정화 반응기(1)의 상부 왼쪽 가장자리에, 애드-온 소켓(4)이 부가되는데, 이를 통해 물질이 결정화 반응기(1) 내로 도입된다. 작동 동안에, 애드-온 소켓(4)은 이동된 입자들의 물질 레벨 위의 영역 내에 위치된다. 애드-온 소켓(4)은 대략 30° 내지 40°인 각 δ로, 아래 방향으로 경사지는데, 이는 폴리머 물질이 독립적으로 결정화 반응기(1) 내로 슬라이드 동작하게끔 한다.

애드-온 소켓(4)의 상류는 원심분리기(12)이다. 원심 분리기(12) 내에서, 새로이 형성된 천연 그래뉼은 존재할 수 있는 여느 미세 입자 및 그들의 표면 습기를 제거하기 위해 처리된다. 천연 폴리머 물질이 원심 분리기(12) 내에 아래로 제공되며, 입자들은 특정 동작 임펄스 및 속도에 도달하는 동안 위쪽 방향으로 소용돌이친다. 여전히 비정질인 천연 폴리머 물질은, 원심 분리기(12)의 상부 섹션과 애드-온 소켓의 시작점을 연결시키는 애드-온 개구(14)를 통해, 애드-온 소켓(4) 내로 공급된다.

결정화 반응기(1)의 최하부 섹션에서는, 하부 믹서/교반기(2)의 레벨에 배출 개구(15)가 제공되는데, 여기에서 처리된 그리고 현재 부분적 결정질인 폴리머 물질이 결정화 반응기(1)로부터 배출될 수 있다. 작동 동안, 배출 개구(15)는 교반된 입자의 물질 레벨 아래에 위치된다. 이러한 배출 개구(15)는 이송 섹션(3, 5)의 시작점과 연결되는데, 이를 통하여 부분적 결정질 폴리머 물질의 일부가 결정화 반응기(1) 내로 회수될 수 있다.

이송 섹션(3, 5)은 수직 오거(3)의 형태로 결정화 반응기(1)에 직접적으로 연결되는 운반 수단(3)을 포함한다. 이러한 수직 오거(3)는 대략 분당 100 내지 150 회전의 비율로 회전하며, 부분적 공급 상태에서도, 결정화 반응기(1)를 떠나는 부분적 결정질 폴리머 물질을 결정화 반응기(1) 위의 레벨로, 본 실시예에서는 결정화 반응기(1) 레벨의 대략 두 배의 높이로 운반한다.

수직 오거(3)의 최상부 영역에서 개구가 형성되며, 이를 통해 물질이 튜브형 밀폐 물질 처트(5) 내로 공급된다. 물질 처트(5)는 수평선에서 측정되는 약 30° 내지 40°의 평균 경사각 β로 비스듬하게 경사진다. 물질 처트(5)는 애드-온 소켓(4) 내에 일자형으로 종결되지는 않으나, 특정 각도로 종결된다. 이러한 방식으로, 재-혼합 사이클이 형성되며, 이에 의해 부분적 결정질이며 스티키하지 않은 그래뉼이 스티키한 비정질 천연 그래뉼과 혼합된다.

물질 처트(5)에는 운반 수단(3)에 인접한 상부 섹션(8), 및 애드-온 소켓(4)에 인접한 하부 버클 섹션(7)이 구비된다. 버클 섹션(7)은 애드-온 소켓(4)에 대해 소정의 각도로 위치되며, 아래 방향으로 굽어지는데, 이는 본 실시예에서는 약 95°의 각도 α이다. 버클 섹션(7) 또는 버클 섹션(7)의 중심 축은 상대적으로 수직을 이루며 또는 직각을 이루며 정렬되는데, 본 실시예에서는 수직선에 대해 대략 15° 내지 20°의 각도 υ로 정렬된다.

도 1 및 도 3에 적절하게 도시되어 있는 바와 같이, 버클 섹션(7) 및 애드-온 소켓(4)은 서로 예각 ε로 정렬되며, 그들의 중심 축들은 대략 35°의 각을 형성한다. 이에 따라, 두 개의 물질 스트림은 위와 같은 예각에서 높은 속도로 만나게 되고 혼합된다.

도 4는 본 발명의 장치의 정면을 도시하고 있다. 버클 섹션(7) 및 애드-온 소켓(4)의 중심 축들은 평면(9)을 형성하거나 평면(9)으로 확장되는 것을 확인할 수 있다. 이렇게 수직으로 정렬된 평면(9)은 결정화 반응기(1)를 실질적으로 동등한 두 개의 부분으로 분할한다. 수직 오거(3)는 위와 같은 평면(9) 내에 놓이지 않는다. 이에 따라, 물질 처트(5)의 상부 섹션(8)은 또한 평면(9)에 대해 약 20°의 각도 μ로 정렬된다. 유용한 실시예에 따르면, 수직 오거(3)는 또한 평면(9)에 정렬되며, 수직 오거(3)의 수직 길이 방향 축은 이러한 평면(9) 내에 위치된다.

대략 각도 μ의 물질 처트(5)의 버클의 영역에서, 수평선 쪽으로 버클이 있다. 이러한 영역에서, 경사각 β는 대략 5° 내지 10° 정도 감소된다. 이에 따라, 슬라이딩 물질은 두 개의 관점으로 방향을 변화할 수 있다.

도 2 및 3은 물질 처트(5)가 아래 방향으로 더 넓게 되는 것을 도시하고 있다. 버클 섹션(7) 바로 앞의 영역에서, 실질적으로 동일한 레벨로 남아있는 동안 물질 처트(5)는 원뿔꼴로 넓어진다. 더욱이, 물질 처트(5)의 단면은 버클 섹션(7)의 바로 앞에서 대략 원형에서 직사각형으로 변화한다.

도 6a 및 6b는 애드-온 소켓(4)의 가능한 실시예의 영역에 관해 상세하게 도시하고 있는데, 이들은 전반적인 관점에서 그리고 측단면적 관점에서 도시하고 있다. 이들은 단면이 직사각형으로 변화하는 물질 처트(5)의 단부 섹션을 도시하고 있다. 버클 섹션(7)이 유동 방향에서 각도 α로 거기에 연결되는데, 이는 배플 플레이트로서의 기능을 가진다. 더욱이, 버클 섹션(7)은 리세스(16)를 경유하여 상부에서부터 아래 방향으로 종결되며, 경사진 애드-온 소켓(4)의 중앙 섹션 내에 예각으로 종결된다. 여기에서 재-혼합될 여전히 비정질인 천연 폴리머 및 이미 부분적으로 결정화된 입자의 두 개의 물질 스트림이 만나게 된다. 애드-온 소켓(4)은 아래 방향으로 더 넓게 원뿔꼴로 된다.

도 7a, 7b, 및 7c는 애드-온 소켓(4)의 가능한 실시예를 상세하게 도시하고 있다. 도 7a에서는 도시상의 명확성을 위하여 상부 커버의 일부가 제거된 채로 정면이 도시되고 있다. 도 7b는 전경을 도시하고 있다. 도 7c는 측면을 도시하고 있는데, 여기서 본 실시예의 경우에 약 20°의 각도인, 각도 δ의 애드-온 소켓(4)의 비스듬한 경사가 도시되고 있다.

애드-온 소켓(4)은 팬 형상으로 아래 방향으로 확장되며, 그의 하부 슬라이딩 표면은 다수의 일자형 홈(17)을 가진다. 이러한 홈(17)은 원심 분리기(12)에서 결정화 용기(1)로 유동 방향으로 나아간다. 중앙 홈(17)은 평면(9)에 평행하게 나아가며, 왼쪽과 오른쪽에 인접한 홈(17)은 팬의 형상으로 바깥쪽으로 경사지는데, 이는 홈(17)들 사이의 상부 에지가 서로 평행하게 나아가지 않으며 다소 갈라지면서(diverging) 나아가는 것을 의미한다.

각 홈(17)들은 서로에 대해 소정의 각도로 배치되는 두 개의 측면 및 삼각형 단면을 가지는데, 이러한 방식으로 물질이 슬라이드 동작할 수 있는 더 깊은 홈(17)을 형성한다. 본 실시예에서, 두 개의 측면은 서로에 대해 대략 90°의 각도에 있다.

각 홈(17)의 높이 또는 깊이는 연속적으로, 각 홈(17)의 상단에서 거의 170 내지 180%의 높이 또는 깊이로, 아래 방향으로 증가한다. 각 홈(17)의 너비는 동일한 정도로 증가한다.

이에 따라, 각 홈(17)은 일자형이고, 아래쪽으로 경사지며, 그의 높이 또는 깊이, 및 그의 너비가 아래 방향으로 증가한다. 애드-온 소켓(14)을 통해 들어가는 천연 폴리머 물질과 위에서부터 오는 부분적 결정질 물질은, 위와 같은 홈(17) 내에서 슬라이드 동작하며, 이에 따라 애드-온 소켓(4)의 전체 너비에 걸쳐 균일하게 분배되는데, 그 결과 충분한 혼합이 달성되며, 더 넓은 물질 스트림이 결정화 반응기(1)로 들어갈 수 있게 된다.

또 다른 배출 개구(10)가 수직 오거(3) 내에 제공되는데, 이를 통하여 부분적 결정질 폴리머가 재-혼합 사이클을 떠나게 된다. 이러한 배출 개구(10)는, 본 실시예의 경우에 개구(11)의 반대 측면 상에, 개구(11)와 같은 높이로, 또는 그보다 더 낮게 위치된다. 이것에는 비-압축성 오거(13)가 연결되는데, 이는 위쪽으로 경사진다. 이러한 오거(13)는 제어 가능하며, 이에 따라 배출된 폴리머의 비율이 정확하게 측정될 수 있게 되는데, 이는 재-혼합 비율 또는 재-혼합 정량(ration)이 정확하게 조절될 수 있게 된다는 것을 의미한다. 대안적으로, 부분적 결정질 물질은 반응기(1)로부터 직접 갈라질 수 있으며 사이클로부터 격리될 수 있다.

위와 같은 오거로부터 하류에는 폴리머 물질을 추가 프로세싱 및/또는 저장하기 위한 빈(6)이 있다. 이러한 빈은 종래 기술에 공지되어 있으며, 오직 예로서 설명하자면, 빈(6)은 옥타빈(Octabin) 또는 SSP 반응기일 수 있다.

본 발명의 방법은 위와 같은 장치를 이용하여 아래와 같이 수행된다

상기 방법은, 펠리타이저(pelletizer)를 경유하여 압출기(도시되지 않음)에 의해 운반된 폴리머 용해물이 종래의 방식으로 형성되고, 먼저 가닥(strands)으로, 이후에 그래뉼로 세분되면서(comminuted) 시작된다. 그래뉼은 이후에 원심 분리기(12) 내에서 건조되고, 먼지 및 미세 입자를 제거하기 위해 세정되며, 후속적으로 애드-온 개구(14)를 통해 애드-온 소켓(4)의 영역 내로 운반된다. 그래뉼은 아직 고온이며, 그들의 내부는 아직 용해된(molten) 상태일 수 있다. 외부 가열의 필요 없이 여느 잔류 습기를 건조 제거하는 것을 효율적으로 지지하고 향상시키도록, 그들은 여전히 충분한 내부 열을 보유하고 있다. 반면에, 그들은 변형되지 않을 뿐만 아니라 그들의 형상을 유지할 만큼 충분히 저온 상태이다. 여느 경우에, 위와 같은 여전히 대부분 비정질인 천연 그래뉼은, 특히 그들이 서로에 대해 정지된 상태에 있을 때에, 서로 스티킹하고 케이크(cake)를 형성하려는 큰 경향을 가진다; 프로세싱을 어렵게 만들기 때문에 이것은 예방되어야 한다.

제1 단계에서, 대부분 비정질이고 고온인 천연 그래뉼은 바로 특정 속도로 원심 분리기(12)에서 애드-온 소켓(4)으로 방출되는데, 여기에서부터 그들은 애드-온 소켓(4)의 비스듬한 경사를 통해 결정화 반응기(1) 내로 슬라이드 동작한다. 그들은 결정화 비율이 매우 큰 상황 하에서 특정한 조절 가능 체재 시간 동안 유지되며, 그들은 일정한 교반 하에서 입자 형상을 유지한다. 동일한 라임(rime)에서, 그들은 조절되며, - 적어도 몇몇 섹션에서 - 그들은 결정화 속도가 증가하는 동안 부분적으로 결정질 성분을 형성한다.

이러한 제1 단계 이후에, 이제 막 부분적으로 결정화된 폴리머 물질은 결정화 반응기(1)의 하부 영역에서 개구(15)를 통해 수직 오거(3) 내로 배출된다. 그것으로부터, 그들은 위쪽으로 운반되는데, 그 레벨은 대략 결정화 반응기(1)의 두 배의 높이의 레벨이다. 빈(6)으로의 방출 개구(10)는 여전히 차단되어 있는데, 이는 시작점에서 부분적 결정질 그래뉼 전체가 혼합된다는 것을 의미한다.

부분적 결정질 그래뉼은 개구(11)를 통해 물질 처트(5) 내로 운반되며, 이를 따라 상기 그래뉼은 중력 하에서 슬라이드 동작한다. 여기서, 그것이 버클 섹션(7) 내의 배플 플레이트 또는 배플 섹션(18)에 부딪힐 때까지, 그것은 특정 속도 및 특정 운동 임펄스를 달성한다. 이것은 그래뉼에 브레이크를 걸며(brake) 주위에서 그래뉼을 소용돌이치게 하는데, 그래뉼은 서로에 대해 그리고 벽에 대해 부딪히며, 이에 따라 다른 방향 및 상대 속도가 달성된다. 우수한 분배가 그래뉼의 브레이킹 작동을 통해 달성된다.

두 개의 물질 스트림은 이후에 애드-온 소켓(4) 내에서 화합된다. 한편, 대부분 비정질인 천연 그래뉼은 애드-온 소켓(4) 내로 유동한다. 한편, 버클 섹션(7)에 의해 배플된 부분적 결정질 그래뉼은 위에서부터 아래로 떨어진다. 이러한 방식으로, 두 개의 물질 스트림은, 그들이 결정화 반응기(1)에 이르기 이전에, 애드-온 소켓(4)의 섹션 내에서 혼합된다. 애드-온 소켓(4)의 설계 및 기하 구조 때문에, 충분한 물질 스트림의 혼합이 이루어지며, 그들은 아무런 층도 형성하지 않는다. 스티킹 경향을 가지지 않는 부분적 결정질 폴리머 입자들은 균질하게 자리잡으며, 스티키한 비정질 입자들 사이에서 통계학적으로 원활하게 분배되는데, 그 결과 애드-온 소켓(4)의 팬-형태 확장을 이용하여 결정화 반응기(1) 내로 전반적으로 강한 균질 혼합물이 공급되며, 여기서 그것은 스티킹 없이 혼합기 및 교반기 구성요소에 의해 이동될 수 있다.

위와 같은 본 발명의 과정은 연속적이며, 특정 평행 상태(equilibrium)가 과정 내에서 달성된 이후에, 방출 개구(10)는 점차적으로 개방되고, 재-혼합 정량이 감소된다. 이후에, 덜 부분적 결정질인 물질은 갈라지고 재-혼합되며, 물질의 일부는 비-압축성 오거(13)를 경유하여 빈(6) 내로, 본 실시예의 경우에 옥타빈 내로 운반된다. 물론, 실로(silo) 또는 SSP 빈 같은 여느 종류의 빈이 옥타빈 대신에 이용될 수 있다. 정확한 재-혼합 비율 또는 재-혼합 사이클로부터의 처리된 물질의 분리는 빈(6)에 연결되는 오거(13)의 r.p.m 및/또는 수직 오거(3)의 r.p.m에 의해 크게 제어된다. 또한, 개구(11, 10)가 조절 가능한 슬라이드를 이용하여 필요한 만큼 개방되고 차단되는 것이 가능하다.

예를 들어, 시스템에서의 효율적인 평형 상태는 다음의 파라미터를 이용하여 달성될 수 있다.

대략 130℃의 온도에서 그리고 350 kg/h의 질량 유동 속도로, 원심 분리기(12)로부터 또는 건조기로부터 오는 비정질 PET가 애드-온 소켓(4) 내로 도입된다. 동시에, 대략 145℃의 온도에서 그리고 850 kg/h의 질량 유동 속도로, 부분적으로 결정질인 PET가 물질 처트(5)를 경유하여 애드-온 소켓(4) 내로 운반된다. 애드-온 소켓(4) 내에서, 물질은 충분히 혼합되고, 그 이후에 그것은 결정화 반응기(1) 내로 운반된다.

다음의 설명은 본 발명의 충분한 이해를 위해 제공된다.

위와 같은 처리를 위해 적절한 폴리머는 결정화 가능한 열가소성 폴리머이다. 폴리머는, 라디칼, 음이온(anionic) 또는 양이온(cationic) 폴리머화, 중첨가(polyaddition) 또는 중축합(polycondensation) 같은 폴리머화 반응을 통하여, 그들의 단량체로부터 유도된다. 특히 적절한 것은 결정화 가능한 열가소성 중축합물(polycondensate)인데, 예를 들어 폴리아미드(polyamide), 폴리에스테르(polyester), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리하이드록실알코아네이트(polyhydroxylalkoanates), 폴리락타이드(polylactides) 또는 그들의 공중합체이다.

폴리에스테르는 중축합을 통해 그들의 단량체, 디올(diol) 성분, 및 디카르복실산(dicarboxylic acid) 성분으로부터 일반적으로 유도되는 폴리머이다. 폴리에스테르의 대표적인 예는, 호모폴리머(homopolymer) 또는 공중합체로서 모두 이용되는, 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate)(PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트(Polybutylene terephthalate)(PBT)이다.

페놀(phenol) / 디클로로벤젠(dichlorobenzene) (1:1)의 100 ml 내에서 0.5 g의 PET로 측정할 때에, 적절한 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 영역 내에서 0.3 내지 1 dl/g의 고유 점성(intrinsic viscosity)을 가진다.

폴리락타이드(PLA)는 젖산(lactic acid)으로부터 디하이드레이션(dehydration) 하에, 또는 그들의 환형 이합체(락타이드)로부터 개환 중합(ring opening polymerization)에 의해, 직접 유도될 수 있는 폴리머이다. 본 발명의 방법 및 장치는 PLA에 대해서도 성공적으로 증명되었다.

폴리머는 새로운 물질 또는 재순환된(recycled) 폴리머일 수 있다. 재순환된 폴리머는 제조 및 탈-공업화된 프로세스 출신의 재-프로세스된 폴리머이거나, 소비자 이용 후에 수집되고 재-프로세스된 폴리머(사용-후(post-consumer) 폴리머)이다.

폴리머에는 부가물이 제공될 수 있다. 적절한 부가물의 예는 촉매, 인공 색소 및 안료(pigment), UB 블로커, 프로세싱 보조제, 안정제, 충격 조절제, 화학적 또는 물리적 발포제, 필러, 조핵제, 난연제(flame retardant), 유연제(softener), 기계적 성질을 개선할 수 있는 배리어 또는 입자, 구상체(globule) 또는 섬유 같은 보강체, 및 산소 업소버(aborber), 아세트알데히드(acetaldehyde) 업소버, 또는 분자 중량을 증가시키는 물질 등과 같은 반응성 물질이다.

폴리머 용해물은 종래 기술에서 알려진 장치 또는 반응기를 이용하여 생산된다. 원칙적으로, 폴리머화 반응기는, 교반 탱크 반응기, 케이지(cage) 반응기 또는 디스크 반응기와 같은 폴리머가 액체 상으로 생산되는 반응기, 또는 압출기 또는 반죽기(kneaders)와 같은, 사전 생산된 폴리머가 용해되는 장치인 것이 적절하다. 폴리머 생산은 연속적이거나, 배치형일 수 있다. 그러나, 연속적인 프로세스가 추가 프로세싱을 위해 바람직하다. 폴리머 용해물 생산으로부터의 단량체, 이합체, 올리고머 또는 분열(fission) 산출물뿐만 아니라. 재순환된 산출물로부터의 오염물, 폴리머 산출물로부터의 잔류 용매와 같은 바람직하지 않은 물질은 가스 제거 시스템을 이용하여 제거되는데, 가스 제거 시스템은, 예를 들어 얇은 층 증발기 또는 압출기, 특히 트윈-스크류 압출기 또는 링 압출기 같은 다중-스크류 압출기이다. 폴리머 용해물의 프로세싱을 위해, 압력 발생, 필터링, 템퍼링(tempering), 또는 혼합과 같은 다른 프로세스 단계가 이용될 수 있다.

입자들은 다양한 수단에 의해 폴리머 용해물로부터 형성될 수 있다. 폴리머 용해물 내에서 형성되는 클럼프(clump), 가닥, 또는 밴드가 세단될(shredded) 수 있으며, 또는 입자들이 직접적으로, 예를 들어 액적 성형 또는 스프레잉(spraying)에 의해 형성될 수 있다. 외부 수단, 특히 노즐 또는 노즐 플레이트 내에서 개개의 폴리머 가닥이 폴리머 용해물로부터 형성되는 것이 가장 일반적인 그래뉼 관련 프로세스이다. 그래뉼은 종래 기술에서 알려진 그래뉼레이션 과정을 이용하여 폴리머 가닥으로부터 형성될 수 있는데, 상기 과정은 예를 들어 가닥 그래뉼레이션, 워터 링 그래뉼레이션, 언더워터 그래뉼레이션 또는 핫 페이스 그래뉼레이션, 드리핑(dripping) 또는 스프레잉을 들 수 있다. 용해물 채널을 떠나는 폴리머 가닥은 응고되고 다수의 개개 그래뉼로 분리되는데, 이러한 분리는 응고화 이후에 또는 이전에 일어날 수 있다.

용어 "워터"가 몇몇 장치의 이름에서 사용되었다고 하더라도, 다른 액체 매체도 이용될 수 있음은 물론이다. 입자들은, 예를 들어 독립적인 액적 형성에 의해, 액체 전단(shear) 매체를 이용하며 또는 기계적 분리, 특히 커팅을 이용하여, 분리된다. 액적이 노즐 출구에서의 전단 매체를 통해 독립적으로 형성되는 동안에, 커팅은 노즐 출구에서 직접적으로, 또는 처리 단계를 통해 물질이 지나간 이후에만 수행될 수 있다.

폴리머 용해물은 기체일 수 있는 (예를 들어, 공기, 질소 또는 CO₂), 또는 액체일 수 있는(예를 들어, 워터 또는 에틸렌 글리콜), 하나 이상의 냉각 매체 또는 이들의 조합을 이용하여 냉각함으로써 경화된다. 액체 냉각 매체가 이용된다면, 입자들은 후속적으로 그것으로부터 분리되어야 한다. 이는 흡입, 가스 스트림, 충격 드라이어 또는 원심 분리 건조기를 이용하여 수행될 수 있다. 평균 입자 크기는 0.5 mm 내지 10 mm, 바람직하게는 1.5 mm 내지 5 mm, 특히 2 mm 내지 3.5 mm 이어야 한다. 평균 입자 크기는 입자 높이, 길이 및 너비의 평균으로부터 산출되는 입자 직경의 통계학적 평균이다. 바람직한 그래뉼 무게는 2 내지 100 mg, 특히 5 mg 이상, 바람직하게는 10 mg 이상, 특히 50 mg 아래, 바람직하게는 30 mg 아래이다.

바람직하게는, 입자는 정의된 그래뉼 형태를 가지게 되는데, 예를 들어 실린더형, 타원형, 액적-형태, 구형 또는 예를 들어 유럽특허 EP 541 674 (Yau)에서 제안된 바와 같은 설계 형태를 가지게 된다. 예를 들어 소결, 성형 등을 통해 생산될 수 있는 고체 입자 또는 다공성 입자가 이용될 수 있다.

입자의 냉각은 입자 생산의 일부로서 이루어질 수 있으며, 또는 입자 생산 이후에 연속하여 이루어질 수 있다. 입자 생산에서와 같은 냉각 매체가 이용될 수 있다. 그러나 다른 냉각 매체가 이용될 수 있음은 물론이다. 대안적으로, 종래 기술에서 알려진 냉각 장치 역시 이용될 수 있다.

폴리머 입자가 형성된 이후에, 본 발명은 결정화 반응기 내에서의 적어도 부분적 결정화와 관련된 단계를 제공한다. 결정화는 연속적으로 또는 배치형으로 이루어질 수 있다. 관례적으로, 결정화는 열적 프로세스이다. 필요한 열은, 예를 들어 결정화 반응기의 가열된 벽을 이용하여, 결정화 반응기 내의 가열된 삽입물을 통하여, 고온 프로세스 가스의 화입(blowing-in) 또는 방사를 이용하여, 바람직하게는 플레이크(flakes) 입자의 내부 열을 이용하여 얻어질 수 있다.

결정화는 적절한 체재 시간 동안 적절한 온도에서 진행되어야 한다. 유용하게는, 결정화는 적어도, 스티킹 또는 뭉침의 형성을 유발하는 일 없이 건조 또는 고체-상 중축합 같은 추가 열 처리를 허용하는 결정화 정도로 끝나야 한다.

적절한 온도 범위는, DSC를 이용하여 측정하면 결정화 하프-라이프(half-life)가 온도의 함수로서 기록될 때에, 명백하게 된다.

결정화하는 폴리머 물체의 스티킹을 방지하기 위하여, 이들은 서로에 대해 동작 상태를 유지하여야 한다. 이는 예를 들어, 교반기, 교반 빈으로, 또는 유동화 가스를 이용하여 달성될 수 있다.

적절한 결정화 반응기는 진동 반응기, 회전 반응기, 교반기를 구비한 반응기 및 프로세스 가스에 의해 살포되는(perfused) 반응기인데, 여기서 프로세스 가스의 유동 속도는 폴리머 물체가 이동될 수 있을 정도이어야 한다. 결정화 반응기로서 특히 적절한 것은 유동층(fluidized-bed) 또는 난기류(turbulent) 유동층 결정 장치이다.

입자 생산을 위한 여러 다른 장치가 결정화 장치에 연결될 수 있다. 이는 입자의 생산을 위한 여러 장치의 교번식 동작에서, 일정 부피의 입자가 결정화 장치에 공급되는 이점을 가져온다. 선택적으로, 결정화 정도를 상승시키는 단계 이후에, 다른 단계가 열 처리를 제공하기 위해 일어난다. 예를 들어, 이는 습윤 또는 건조를 위한 단계 및/또는 고체-상 중축합(SSP)을 위한 단계일 수 있다.

결정화 이후에 직접 또는 열 처리의 추가 단계 후에, 폴리머 물체는 그들을 저장하기에 적절한 온도로 냉각될 수 있다. 냉각은 종래 기술에서 알려진 수단에 의해 제공되는데, 예를 들어 플레이트 열 교환기, 유동층 쿨러 내에서, 냉각 매체의 공급을 이용한 컨베이어 내에서, 냉각 액체로의 직접 투입에 의해, 또는 냉각 표면에의 접촉에 의해 제공된다. 공기에 의한 냉각은 PET 또는 PA를 대상으로 주로 이점이 있는데, 이들 물질은 흡습성(hygroscopic)이 있기 때문이다.

이후에, 폴리머 물질은, 섬유, 리본, 튜브, 필름, 압출 블로우 몰드, 주입 몰드 또는 소결된 부품 같은 물품으로 되기 위해 프로세스될 수 있다. 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 병과 같은 공동의 구성요소로 크게 만들어진다. 폴리머 물품은 결정화 이후에 또는 열 처리의 추가 단계 후에, 직접적으로 물품으로 프로세스될 수도 있다.

Claims

부분적 결정질 또는 반-결정질 폴리머 물질을 생산하기 위한 방법으로서,
처리될 예정인, 특히 그래뉼(granules)로 구성되는, 대부분 비정질인 원료 폴리머 물질이 결정화 반응기(1) 내에 공급되고, 상기 반응기(1)에서 상기 원료 폴리머 물질이 용해되지 않으면서 가열되는 동안 적어도 부분적으로 결정화되며, 그 결과 더욱이 이렇게 얻어진 폴리머 물질이 상기 결정화 반응기(1)로부터 다시 제거되고, 그것의 스티킹(sticking) 경향을 감소하기 위해 이러한 부분적 결정질 또는 반-결정질 폴리머 물질의 적어도 일부가 상기 결정화 반응기(1) 내에서 분리되고 재-혼합되며, 상기 결정화 반응기(1) 내에서 재-혼합되기 이전에 상기 분리된 부분적 결정질 또는 반-결정질 폴리머 물질이 원료 폴리머 물질과 화합되고 혼합되는 것을 특징으로 하는,
부분적 결정질 또는 반-결정질 폴리머 물질을 생산하기 위한 방법.
제1항에 있어서,
상기 분리된 부분적 결정질 또는 반-결정질 폴리머 물질의 화합 및 혼합은, 상기 결정화 반응기(1)의 외부 영역 내에서, 특히 애드-온 소켓(4) 내에서 일어나는 것을 특징으로 하는,
부분적 결정질 또는 반-결정질 폴리머 물질을 생산하기 위한 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 결정화 반응기(1)로부터 이동된 상기 부분적 결정질 또는 반-결정질 폴리머 물질은, 특히 수직 오거(auger)(3)를 이용하여, 상기 결정화 반응기(1) 위의 레벨로 운반되며, 상기 분리된 부분적 결정질 또는 반-결정질 폴리머 물질은 후속적으로, 특히 물질 처트(chute)(5)를 통하여, 재-혼합되는 애드-온 영역으로 중력 하에 슬라이드 동작하는 것을 특징으로 하는,
부분적 결정질 또는 반-결정질 폴리머 물질을 생산하기 위한 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분리된 부분적 결정질 폴리머 물질 및 상기 원료 폴리머 물질은 그들이 함께 만나는 장소 및 시기에서 특정 유동 속도로 유동 동작하며, 여기서 상기 두 개의 물질 스트림의 유동 방향은, 특히 예각 ε로, 바람직하게는 20° 내지 55°로, 특히 30° 내지 40°로 만나는 것을 특징으로 하는,
부분적 결정질 또는 반-결정질 폴리머 물질을 생산하기 위한 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분리된 부분적 결정질 또는 반-결정질 폴리머 물질 및 상기 원료 폴리머 물질은, 영속적으로(permanently) 유지되며, 프로세스의 매 섹션마다 입자성으로 그리고 유동성으로 유지되고, 및/또는 상기 폴리머는 상기 결정화 반응기(1) 내에서, 외부 가열 에너지의 추가 없이, 특히 결정화 동안 생성되는 열 및/또는 그래뉼의 내부 에너지에 의해서만 가열되는 것을 특징으로 하는,
부분적 결정질 또는 반-결정질 폴리머 물질을 생산하기 위한 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위한 장치로서,
결정화 반응기(1)를 포함하고, 상기 결정화 반응기(1)는 상기 결정화 반응기(1) 내의 상기 폴리머 물질을 교반하고 입자형으로 유지하기 위한 수단. 특히 기계적 혼합 및 교반 수단, 및 상기 결정화 반응기(1)의 상부 영역 내에 배치되며, 이를 통해서 처리될 예정인 상기 대부분 비정질인 원료 폴리머 물질이 운반될 수 있는 애드-온 소켓(4)을 구비하고, 그 결과 이송 섹션(3, 5)이 상기 결정화 반응기(1)와 연결되며, 이를 통해서 상기 부분적 결정질 또는 반-결정질 폴리머 물질의 적어도 일부가 상기 결정화 반응기(1) 내에서 재-혼합될 수 있고, 상기 이송 섹션(3, 5)은 상기 애드-온 소켓(4)으로 종결되는 것을 특징으로 하는,
부분적 결정질 또는 반-결정질 폴리머 물질을 생산하기 위한 장치.
제6항에 있어서,
상기 이송 섹션(3, 5)은 운반 수단(3), 바람직하게는 특히 그의 낮은 섹션 내에 및/또는 상기 결정화 반응기(1)에 직접적으로 연결되는 수직 오거(3)를 포함하며, 그 결과 상기 운반 수단(3)으로부터 배출되는 상기 부분적 결정질 또는 반-결정질 폴리머 물질이 상기 결정화 반응기(1) 위의 레벨로 운반될 수 있는 것을 특징으로 하는,
부분적 결정질 또는 반-결정질 폴리머 물질을 생산하기 위한 장치.
제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 이송 섹션(3, 5)은 물질 처트(5), 바람직하게는 상기 운반 수단(3)의 상부 영역으로부터 시작해서 상기 애드-온 소켓(4) 내로 비스듬하게 종결되는 튜브 형상인 물질 처트(5)를 포함하며, 상기 물질 처트(5)는 바람직하게는, 15° 내지 50°인, 특히 20° 내지 30°인 수평선에 대한 경사각 β를 가지는 것을 특징으로 하는,
부분적 결정질 또는 반-결정질 폴리머 물질을 생산하기 위한 장치.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 애드-온 소켓(4)은, 상기 결정화 반응기(1)의 상부 에지 영역 내에 배치되고, 및/또는 아래 방향으로 특별히, 수평선에 대해 25° 내지 60°인, 특히 30° 내지 40°인 각 δ로 경사져 있으며, 이는 상기 폴리머 물질이 상기 결정화 반응기(1) 내에서 중력 하에 슬라이드 동작할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는,
부분적 결정질 또는 반-결정질 폴리머 물질을 생산하기 위한 장치.
제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 물질 처트(5)는 상기 운반 수단(3) 부근의 상부 섹션(8), 및 상기 애드-온 소켓(4) 부근의 하단 섹션 또는 버클 섹션(7)을 구비하며, 그 결과 상기 버클 섹션(7)은 소정의 각도로 위치되거나 아래 방향으로 굽어지며, 상기 물질 처트(5)의 상부 섹션과 상기 버클 섹션(7) 사이의 각 α는, 특히 60° 내지 140°, 바람직하게는 90 ° 내지 100°인 것을 특징으로 하는,
부분적 결정질 또는 반-결정질 폴리머 물질을 생산하기 위한 장치.
제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 애드-온 소켓(4)의 중심 축은 상기 버클 섹션(7)의 중심 축과, 바람직하게는 20° 내지 55°인, 특히 30° 내지 40°인 예각 ε를 형성하는 것을 특징으로 하는,
부분적 결정질 또는 반-결정질 폴리머 물질을 생산하기 위한 장치.
제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 버클 섹션(7)의 중심 축은 수직선에 대해, 0° 내지 45°인, 특히 15° 내지 25°인 각 υ로 위치되는 것을 특징으로 하는,
부분적 결정질 또는 반-결정질 폴리머 물질을 생산하기 위한 장치.
제6항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 버클 섹션(7)의 중심 축과 상기 애드-온 소켓(4)의 중심 축은, 상기 결정화 반응기(1)를 실질적으로 동등한 두 개의 서브 섹션(subsection)으로 분할하는 평면(9)을 형성하거나, 상기 평면(9)에 걸쳐있으며, 바람직하게는 상기 운반 수단(3) 또는 상기 수직 오거(3)의 중심 축 또한 상기 평면(9) 내에 위치되게끔 되는 것을 특징으로 하는,
부분적 결정질 또는 반-결정질 폴리머 물질을 생산하기 위한 장치.
제6항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 애드-온 소켓(4)은 상기 결정화 반응기(1) 부근의 단부 섹션 내에 팬 형태로 확장되는 것을 특징으로 하는,
부분적 결정질 또는 반-결정질 폴리머 물질을 생산하기 위한 장치.
제6항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
복수의 일자형 리세스(recessed) 홈(17)이 상기 애드-온 소켓(4)의 하부 슬라이딩 표면 내에 형성되고, 그 결과 바람직하게는 상기 홈(17)의 높이 또는 깊이 및/또는 너비가 아래쪽으로, 즉 유동 방향으로 증가하는 것을 특징으로 하는,
부분적 결정질 또는 반-결정질 폴리머 물질을 생산하기 위한 장치.
제6항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 물질을 배출하기 위해 상기 수직 오거(3) 내에 다른 배출 개구(10)가 제공되며, 그 결과 상기 배출 개구(10)는 상기 물질 처트(5)에 연결되는 상기 개구(11)와 최대 같은 레벨로, 또는 그보다 낮게 위치되는 것을 특징으로 하는,
부분적 결정질 또는 반-결정질 폴리머 물질을 생산하기 위한 장치.
제6항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
제어 수단이 제공되며, 상기 제어 수단을 이용하여, 상기 물질 처트(5) 내로 갈라져 나가는 상기 부분적 결정질 또는 반-결정질 폴리머 물질 부분 및/또는 상기 배출 개구(10)를 통해 배출되는 상기 부분적 결정질 또는 반-결정질 폴리머 물질 부분이 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는,
부분적 결정질 또는 반-결정질 폴리머 물질을 생산하기 위한 장치.
제6항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 부분적 결정질 폴리머 물질의 추가 처리 및/또는 수집을 위한 빈(bin)(6)이, 예를 들어 오거를 이용하여, 상기 운반 수단(3) 및/또는 상기 배출 개구(10)에 연결되는 것을 특징으로 하는,
부분적 결정질 또는 반-결정질 폴리머 물질을 생산하기 위한 장치.
제6항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
존재할 수 있는 여느 미세 입자 및 표면 습기를 제거하기 위한 원심 분리기(12)가 상기 결정화 반응기(1)의 상류 또는 상기 애드-온 소켓(4)의 상류에 위치되며, 상기 원심 분리기(12)는 높은 속도로, 바람직하게는 접선 방향으로 상기 애드-온 소켓(4) 내에 상기 원료 폴리머 물질을 공급하는 것을 특징으로 하는,
부분적 결정질 또는 반-결정질 폴리머 물질을 생산하기 위한 장치.