KR20140034227A - 개선된 탈수 기계 및 프로세스 - Google Patents

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KR20140034227A
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크리스토퍼 에스. 투커
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엔에프엠 웰딩 엔지니어스 인코포레이티드
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Abstract

폴리머 또는 엘라스토머의 습기를 감소시키기 위한 탈수 기계는 일반적으로 중실형 배럴 및 이 배럴 내에 배치되는 한 쌍의 스크류들을 포함한다. 스크류들의 적어도 일부분은 상호 맞물리고, 구동 수단이 스크류들에 커플링된다. 하나 이상의 기계식 필터가 배럴에 연결된다. 기계는 폴리머 또는 엘라스토머의 입자들이 융합하는 것을 가능하게 하는 수단을 포함하고, 이는 기계로부터 탈출하는 미립자들의 양을 감소시킨다. 게다가, 기계는 폴리머의 습기를 최대 약 20 중량% 물로부터 약 0.5 중량% 미만의 물로 감소시키고, 엘라스토머의 습기를 최대 약 50 중량% 물로부터 약 3.0 중량% 미만의 물로 감소시킨다. 폴리머 또는 엘라스토머의 습기를 감소시키기 위한 탈수 방법이 또한 제공된다.

Description

개선된 탈수 기계 및 프로세스 {IMPROVED DEWATERING MACHINE AND PROCESS}
본 출원은 2011년 5월 13일에 출원된, 미국 가출원 일련번호 제 61/485,762 호의 이익을 주장한다.
본 발명은 폴리머들 및 엘라스토머들의 탈수 및 건조의 분야에 관한 것이다. 더 특별하게는, 본 발명은 특정한 폴리머들 및 엘라스토머들의 형성(formulation)의 마무리에서 사용되는 기계적인 탈수 및 건조 기계들의 분야에 관한 것이다. 더욱더 특별하게는, 본 발명은 종래 기술의 탈수 및 건조 기계들 및 프로세스들에서 직면하게 되는 미세 입자들의 탈출을 감소시키고 종래 기술의 탈수 및 건조 프로세스보다 더 적은 기계들을 이용하고, 탈수 프로세스의 휘발성을 감소시키는 개선된 탈수 및 건조 기계 및 그 동반 프로세스에 관한 것이다.
특정한 폴리머들 및 합성 엘라스토머들의 형성 또는 제품에서, 입자들의 습식 슬러리가 종종 생성된다. 슬러리는 통상적으로, 미립자들로서 그 분야에 공지된, 미세 입자들을 따라서, 가루 형태의 형성된 폴리머 또는 엘라스토머로 이루어진다. 이러한 미립자들은 통상적으로 직경이 약 0.1 밀리미터(㎜)로부터 직경이 약 4.0 ㎜ 까지의 크기 범위에 있다. 폴리머 또는 엘라스토머가 다른 사용을 위해 제조되게 하기 위해, 슬러리 물은 반드시 제거되어야 하고 폴리머 또는 엘라스토머의 습기 레벨은 그 후 약 0.5 중량% 의 레벨의 물로 감소되어야 한다. 습기의 감소는 종종 탈수 및 건조 프로세스에 의해 수행되며, 이는 이하에 상세하게 설명될 것이다.
그 분야에서, 탈수는 종종 폴리머 또는 엘라스토머의 습기가 약 5 중량% 물 내지 약 15 중량% 의 레벨의 물로 감소되는 제 1 단계로서 여겨지고, 건조는 폴리머 또는 엘라스토머의 습기가 5 내지 15 중량% 레벨의 물로부터 약 0.5 중량% 의 레벨의 물로 감소되는 제 2 단계로서 여겨진다. 하지만, 편의의 목적을 위해, 이하에 기준이 탈수라는 용어에 대하여 만들어져야 하며 이러한 기준은 또한 본 발명의 전체 컨셉 또는 작동에 영향을 미치지 않으면서, 또한 건조를 포함하는 것을 이해해야 한다.
종래 기술에서, 탈수 프로세스 동안, 많은 미립자들은 통상적으로 제거되는 습기와 함께 탈출하고, 이들은 그 후 바람직하지 않은 추가적인 장비 및 단계들을 사용하여 재활용되거나 버려져야만 하며, 이는 바람직하지 않은 폐기물을 생성한다. 게다가, 종래 기술의 탈수 프로세스들은 통상적으로 하나 초과의 탈수 기계를 이용하고, 이들 각각은 구매, 작동 및 보수에 대한 비용 투자를 수반한다. 또한, 탈수 프로세스는 휘발성일 수 있으며, 반드시 보유되어야 하는 수증기들 및/또는 입자들의 탈출을 종종 수반한다. 하지만, 특정한 종래 기술의 탈수 기계들의 디자인은 이러한 보유를 어렵게 만든다.
그 결과, 그 분야에는 단일 기계에 의한 충분한 물의 제거, 미립자들의 탈출의 감소, 및 휘발성의 감소를 제공함으로써 종래 기술의 단점들을 극복하는 개선된 탈수 기계 및 동반하는 프로세스에 대한 필요가 있다. 본 발명의 개선된 탈수 기계 및 프로세스는, 이하에 상세하게 설명될 것과 같이 이러한 필요를 만족한다.
본 발명의 목적은 이용되는 탈수 및 건조 기계들의 개수를 감소시키면서 충분한 물의 제거를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 미립자들의 탈출을 감소시키는 탈수 기계 및 프로세스를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 탈수 프로세스의 휘발성을 감소시키는 탈수 기계 및 프로세스를 제공하는 것이다.
이러한 목적 및 다른 것들은 본 발명의 폴리머 또는 엘라스토머의 습기를 감소시키기 위한 개선된 탈수 기계에 의해 얻어진다. 예로서, 탈수 기계는 일반적으로 중실형(solid) 배럴 및 이 배럴 내에 배치되는 한 쌍의 스크류들을 포함한다. 스크류들의 적어도 일부분은 상호 맞물리고, 구동 수단이 스크류들에 커플링된다. 하나 이상의 기계식 필터가 폴리머 또는 엘라스토머로부터 습기를 제거하기 위해 배럴에 연결된다. 기계는 폴리머 또는 엘라스토머의 입자들이 융합하는 것을 가능하게 하는 수단을 포함하고, 이는 기계로부터 탈출하는 미립자들의 양을 감소시킨다. 게다가, 기계는 폴리머의 습기를 최대 약 20 중량% 물로부터 약 0.5 중량% 미만의 물로 감소시키고, 엘라스토머의 습기를 최대 약 50 중량% 물로부터 3.0 중량% 미만의 물로 감소시킨다.
이러한 목적 및 다른 것들은 본 발명의 폴리머 또는 엘라스토머의 습기를 감소하기 위한 개선된 탈수 방법에 의해 얻어진다. 예로서, 방법은 일반적으로 중실형 배럴을 포함하는 탈수 기계를 제공하는 단계, 및 배럴 내에 한 쌍의 스크류들을 배치하는 단계를 포함하고, 상기 스크류들의 적어도 일부분은 상호 맞물린다. 스크류들은 구동 수단에 의해 회전되고, 폴리머 또는 엘라스토머는 배럴 안으로 그리고 스크류들 안으로 공급된다. 폴리머 또는 엘라스토머의 입자들은 기계를 탈출하는 미립자들의 양을 감소시키기 위해 융합되고, 폴리머 또는 엘라스토머로부터의 습기는 배럴에 연결되는 하나 이상의 기계식 필터에 의해 제거된다. 폴리머의 습기는 최대 약 20 중량% 물로부터 약 0.5 중량% 미만의 물로 감소되고, 엘라스토머의 습기는 최대 약 50 중량% 물로부터 약 3.0 중량 % 미만의 물로 감소된다.
출원인이 원리들을 적용하는 것을 고려해 온 최적의 모드들을 도시하는, 본 발명의 바람직한 실시예들이 이하의 설명에 명시되고 도면들에 나타나며, 첨부된 청구항들에 특별히 그리고 명백하게 언급되고 명시된다.
도 1 은 ABS 의 제품을 위한 종래 기술의 응결 프로세스 및 동반되는 장비의 개략적인 도시이고;
도 2 는 ABS 의 제품을 위한 종래 기술의 직접적인 라텍스 응결 프로세스 및 동반되는 장비의 개략적인 도시이고;
도 3 은 도 2 에 나타낸 응결기 압출기 상에 장착된 기계식 필터의 횡단면도이고;
도 4 는 ABS 의 제품을 위한 종래 기술의 수정된 종래의 응결 프로세스 및 동반되는 장비의 개략적인 도시이고;
도 5 는 폴리머들 및 엘라스토머들의 탈수에 사용하기 위한 본 발명의 개선된 탈수 기계의 제 1 실시예의 측입면도이고;
도 6 은 도 5 에 나타낸 탈수 기계를 위한 최적의 프로세싱 조건들을 나타내는, 스팀 온도 대 압력 그래프이고;
도 7 은 폴리머들 및 엘라스토머들의 탈수에 사용하기 위한 본 발명의 개선된 탈수 기계의 제 2 실시예의 측입면도이고;
도 8 은 종래 기술의 엘라스토머 또는 고무 탈수 시스템의 측입면도이고; 및
도 9 는 폴리머들 및 엘라스토머들의 탈수에 사용하기 위한 본 발명의 개선된 탈수 기계의 제 3 실시예의 측입면도이다.
유사한 숫자들은 도면들 전반에 걸쳐 유사한 부분들을 나타낸다.
본 발명의 개선된 탈수 기계 및 프로세스를 더 잘 이해하기 위해, 종래 기술의 탈수 기계들 및 프로세스들의 논의가 적절하다. 예로서, 그 분야에 ABS 로서 공지된, 코폴리머 아크릴로니트릴 부타디엔의 제품에 대한 참조가 여기서 제공된다. ABS 는 스티렌 아크릴로니트릴(SAN) 코폴리머가, 매트릭스 내에 확산되는, 부타디엔 스티렌(BS) 합성 고무 필러에 대한 매트릭스의 역할을 하는 코폴리머이다. ABS 제조 방법은 SAN 매스 폴리머와 혼합되는, 그래프트(graft) 코폴리머에 의한 유화 중합(emulsion polymerization)이다. ABS 제조의 이러한 방법은 통상적으로 2 가지 방식 : 종래의 응결 또는 직접적인 라텍스 응결 중 하나로 실행된다.
종래의 응결 프로세스는 도 1 에 나타나 있고 일반적으로 10 으로 표시된다. 종래의 응결 프로세스(10)에서, A 에 의해 표시되는 스트립 형 라텍스가 혼합 탱크(12) 안으로 도입되고, 그 후 파이프 또는 그 분야에 공지된 다른 수단에 의해 응결 탱크(14)로 전달된다. 탱크(14) 내의 응결 후에, B 에 의해 표시되는 폐수 재료가 제 1 스크린(16)을 이용하는 분리 또는 차폐(screening)에 의해 제거되고, 남아있는 입자들은 세정 탱크(wash tank; 18) 안으로 도입된다. 입자들이 탱크(18)에서 세정된 후, 습식 슬러리가 존재하며, 이는 물, 가루 형태의 형성된 ABS, 및 미립자들을 포함한다. C 에 의해 표시되는 슬러리는 슬러리로부터 자유수(free water)의 많은 퍼센티지를 제거하는 제 2 스크린(20)으로 공급되며, 남아있는 슬러리는 물의 추가의 제거를 위해 원심 분리기(22) 안으로 도입된다. 원심 분리기(22)는 ABS 가루의 습기 함량을 대략 20 중량% 물 내지 30 중량% 물로 감소시키며, 이는 H 로 표시된다.
ABS 가루(H)의 습기 함량을 계속해서 감소시키기 위해, 가루는 열적(thermal) 건조기(24)로 전달되며, 이는 가루의 습기 함량을 약 0.4 중량% 물 내지 1.0 중량% 물로 감소시킨다. 열적 건조기(24)에서, ABS 가루로부터의 휘발성 방출물들이, D 에 의해 표시되는 배기 시스템에 의한 제거 동안, 건조기 내의 휘발성 방출물들 및 열의 조합은 바람직하지 않게는 화재들 및/또는 먼지 폭발들이 발생하는 것을 가능하게 할 수 있다. 게다가, 열적 건조기(24)는 바람직하지 않게는 작동을 위해 상당한 양의 에너지를 요구한다.
열적 건조기(24)를 통과한 후에, 건식 ABS 가루는 복합 압출기(26)로 전달된다. 압출기(26)로 공급되는 것은 ABS 가루, SAN 펠릿들, 및 임의의 다른 첨가제들을 포함하며, 이는 E 에 의해 표시된다. 복합 압출기(26)는 통상적으로는 동시 회전하는 스크류들(도시되지 않음)을 갖는 이축 압출기이다. 그 분야에 공지된 것과 같이, 복합 압출기(26)는, G 에 의해 표시되는 최종 조제된 ABS 산물에 도달하기 위해, 하나 또는 둘 이상의 벤트(28)들을 통하여, F 에 의해 표시되는 수증기들 및/또는 추가적인 습기를 제거하는 동안, ABS 가루, SAN 펠릿들, 및 임의의 다른 첨가제들을 용융하고 섞는다. 복합 압출기(26)로의 건식 ABS 가루의 전달의 단점은, 가루로서 취급될 때, ABS 그래프트 코폴리머가 손실될 수 있다는 것이다. 게다가, 복합 압출기(26)의 처리 용량은 ABS 가루의 낮은 겉보기 밀도(bulk density)로 인하여 제한될 수 있다.
열적 건조기(24) 및 종래 기술의 응결 프로세스(10)의 다른 양태들과 연관된 단점들로 인하여, 직접적인 라텍스 응결 프로세스가 종래 기술에서 이용되어왔다. 직접적인 라텍스 응결 프로세스의 예는 일반적으로 30 으로 표시되고 도 2 에 나타나 있다.
직접적인 라텍스 응결 프로세스(30)에서, 응결기 압출기(32)가 이용된다. 응결기 압출기(32)는, 상호 맞물리지 않는 역회전 스크류(40)들(도 3)을 갖는 이축 압출기이다. I 에 의해 표시되는 대략 40 중량% 고형물로 이루어지는 ABS 라텍스 슬러리는 응결을 위해 요구되는 열을 발생하기 위해, K 에 의해 표시되는 스팀 및 ABS 의 응결을 위해, J 에 의해 표시되는 응결제를 따라, 응결기 압출기(32) 안으로 도입된다. 도 3 에 나타낸, 제 1 기계식 필터(34)는 압출기 내에 고형 입자성 물질을 유지하면서, L 에 의해 표시되는 응결기 압출기(32)로부터 유체들 및 수증기들의 제거를 가능하게 한다.
도 3 에 나타낸 것과 같이, 제 1 기계식 필터(34)는 한 쌍의 상호 맞물리는 스크류(36)들을 포함하며 이는 운반 및 조제를 위해, M 에 의해 표시되는 고형물들을 응결기 압출기(32)의 이중 스크류(40)들로 다시 아래로 이동시키면서, 유체들 및 수증기들(L)이 출구 포트(38)를 지나가게 하는 것을 가능하게 한다. 이제 도 2 로 복귀하면, 제 1 기계식 필터(34) 후에 또는 그 하류에, N 에 의해 표시되는 세정 물의 응결기 압출기(32) 안으로의 제 1 도입이 이루어진다. 세정 물(N)의 제 1 도입의 하류에서, 제 2 기계식 필터(44)는 제 1 기계식 필터(34)와 동일한 방식으로, O 에 의해 표시되는 유체들 및 수증기를 제거한다. 제 2 기계식 필터(44)에 의한 유체들 및 수증기(O)의 제거 시에, P 에 의해 표시되는 세정 물의 응결기 압출기(32) 안으로의 제 2 도입이 이루어진다. 세정 물(P)의 제 2 도입의 하류에서, 제 3 기계식 필터(48)는, 제 1 기계식 필터(34)에서와 동일한 방식으로 압출기 내에 고형물들을 유지하면서, 응결기 압출기(32)로부터 Q 에 의해 표시되는 유체들 및 수증기를 제거한다.
진공 벤트(50)는 S 에 의해 표시되는 ABS 그래프트 코폴리머 재료의 응결기 압출기로부터의 배출 전에 습기 함량을 감소시키기 위해 응결기 압출기(32) 내의 ABS 재료로부터, R 에 의해 표시되는 추가적인 유체들을 제거한다. ABS 그래프트 코폴리머 재료는 그 후 그 분야에 공지된 절단 및/또는 펠릿 수단(51)에 의해 펠릿되고, 결과적인 ABS 펠릿들은 복합 압출기(26)로 전달된다. 복합 압출기(26)로 공급되는 것은 도 1 에서 상기 설명된 것과 유사한, ABS 펠릿들, SAN 펠릿들, 및 첨가제들을 포함하며, 이는 T 에 의해 표시된다. 그 분야에 공지된 것과 같이, 복합 압출기(26)는, V 에 의해 표시되는 최종 조제된 ABS 산물에 도달하기 위해, 하나 또는 둘 이상의 벤트(28)들을 통하여, U 에 의해 표시되는 수증기들 및/또는 추가적인 습기를 제거하는 동안, ABS 펠릿들, SAN 펠릿들, 및 임의의 다른 첨가제들을 용융하고 섞는다.
ABS 라텍스 응결기 압출기(32)가 단일 기계이기 때문에, 넓은 범위의 ABS 형성들을 효과적으로 처리하기 위해 응결기 압출기를 조정하는 것은 어려울 수 있다. 게다가, 직접적인 라텍스 응결 프로세스(30)는 2 개의 압출기(26 및 32)들의 구매 및 보수를 수반하며, 이는 바람직하지 않게는 비쌀 수 있다. 그 결과, 특정한 사용자들은 바람직하게는 직접적인 라텍스 응결 프로세스(30)보다는 종래의 응결 프로세스(10)를 이용하였다.
하지만, 종래의 응결 프로세스(10)의 상기 설명된 단점들로 인하여, 종래의 프로세스에 대한 수정들이 이루어져 왔다. 더 특별하게는, 수정된 종래의 ABS 응결 프로세스는 일반적으로 52 로 표시되고 도 4 에 나타나 있다. 수정된 종래의 응결 프로세스(52)에서, 종래의 응결 프로세스(10)에서와 같이, 스트립형 라텍스가 혼합 탱크(12) 안으로 도입되고, 이는 A' 에 의해 표시되며, 응결이 응결 탱크(14)에서 발생한다. 폐수가 제 1 스크린(16)에 의한 분리 또는 차폐에 의해 제거되고, 이는 B' 에 의해 표시되며, 남아있는 입자들은 탱크(18) 내에서 세정된다. 결과적인 슬러리는 일부의 물을 제거하기 위해 제 2 스크린(20)을 넘어 공급되고, 이는 C' 에 의해 표시되며, 남아있는 슬러리는 원심 분리기(22) 안으로 도입된다.
수정된 종래의 응결 프로세스(52)에서, ABS 가루가 원심 분리기(22)에서 대략 20 % 내지 30 % 습기로 감소된 후에, X 에 의해 표시되는 습식 ABS 가루는 탈수 및 복합 압출기(54) 안으로 도입된다. 습식 ABS 가루(X)의 도입은, E' 에 의해 표시되는 SAN 펠릿들 및 첨가제들이 탈수 복합 압출기(54) 안으로 도입된 후에 일어나고, 이는 SAN 펠릿들 및 첨가제들이 용융되고 따라서 즉시 ABS 가루와 결합되는 것을 가능하게 한다. ABS 가루의 과도한 20 % 내지 30 % 습기 레벨로 인하여, 복합 압출기(54)가, Y 에 의해 표시되는 물이 배럴을 통과하는 것을 가능하게 하는 슬릿들 또는 개구들, 또는 벤트 스터퍼(stuffer)가 형성되는 배럴(58)과 같은, 탈수 장치(56)를 포함하는 것이 필요하다.
통상적으로는, 많은 미립자들이 탈수 장치(56)를 통과하며, 반드시 재활용되어야 하며, 이에 의해 추가적인 장비 및 프로세스 단계들을 요구하거나, 또는 버려져야 하는 폐기 재료를 생성하고, 이는 바람직하지 않은 폐기물을 발생한다. 종래의 응결 프로세스(10)에서 복합 압출기(26)를 가짐으로써, 수정된 종래의 응결 프로세스(52)의 탈수 복합 압출기(54)는, G' 에 의해 표시되는 건식 조제된 ABS 산물을 제조하기 위해, F' 에 의해 표시되는 추가적인 습기를 제거하기 위하여 하나 또는 둘 이상의 벤트(28)들을 포함한다. 종래 기술의 수정된 종래의 응결 프로세스(52)의 탈수 복합 압출기(54)가 열적 건조기(24)를 없앰으로써 종래의 응결 프로세스(10)와 연관된 잠재적인 휘발성의 단점을 감소시키지만, 수정된 응결 프로세스는 그 자체의 단점들을 포함한다.
더 특별하게는, 10 % 를 초과하는 습기 함량을 갖는 ABS 가루를 탈수 복합 압출기(54) 안으로 도입하는 것과 연관된 단점들이 있다. 예컨대, 단일 탈수 기계/압출기(54)는 재료를 건조시키고 조제하기 위해 충분한 물을 제거해야만 하며, 종래 기술에서, 단일 기계가 바람직한 레벨로 재료의 습기 레벨을 감소시키는 것은 어려웠다. 게다가, 수정된 종래의 응결 프로세스(52)는 많은 미립자들이 탈수 압출기(54)를 탈출하는 것을 가능하게 하며, 상기 설명된 것과 같이, 이는 상당한 폐기물을 유도한다. 또한, 탈수 압출기(54)에서의 이러한 높은 습기 함량을 갖는 가루의 가열은 높은 스팀 흐름을 발생하고, 이는 역류(blow-back) 효과를 생성한다. 이러한 역류 효과는 탈수 복합 압출기(54)를 통한 재료의 운반을 방해하며 폴리머의 융합을 방지하고, 이는 결국 ABS 재료의 효과적인 조제를 방지한다.
종래 기술의 종래의 응결 프로세스 및 종래 기술의 직접적인 라텍스 응결 프로세스(30)와 비교할 때의 수정된 종래의 응결 프로세스(52)의 이점들로 인하여, 종래 기술의 기계들의 단점들을 극복하는 수정된 종래의 응결 프로세스에 사용하기 위한 단일 탈수 기계 및 동반되는 프로세스를 개발하는 것이 바람직하다. 본 발명의 개선된 탈수 기계 및 동반되는 프로세스는 수정된 종래의 응결 프로세스(52), 뿐만 아니라 이하에 설명될 다른 탈수 및 마무리 프로세스들에서의 적용을 발견한다.
본 발명의 탈수 기계의 제 1 예시적인 실시예는 일반적으로 60 으로 표시되고 도 5 에 나타나 있다. 제 1 실시예의 탈수 기계(60)는 바람직하게는 대략 54 : 1 의 길이 대 직경비(l/d)를 포함한다. 탈수 기계(60)는 배럴(70) 및 이 배럴 내에 배치되는 역회전하며, 상호 맞물리는 이중 스크류(62)들을 포함한다. 이중 스크류(62)들은 커플링(63)들 및 기어 박스(65)에 의해 스크류들에 연결되는 모터(61)에 의해 구동된다. 스크류(62)들은 물을 제거하기 전에 ABS 입자들을 함께 융합하기 위해 ABS 재료에 충분한 에너지를 전달하기 위해 역회전하며, 상호 맞물리는 스크류들이다. 물이 제거되기 전에 이러한 ABS 입자들을 함께 융합하는 것은 미립자들의 감소를 가능하게 한다.
탈수 기계(60)는, AA 에 의해 표시되는 SAN 펠릿들이 안으로 공급되는 공급 섹션(64)을 또한 포함한다. SAN 펠릿(AA)들은 연속적인 상태를 생성하기 위해 역회전하며 상호 맞물리는 스크류(62)들의 기계적인 작용을 통하여 공급 섹션(64)에서 용융된다. SAN 펠릿(AA)들이 용융된 후에, BB 에 의해 표시되는 ABS 분말이 측면 공급기(69)를 통하여 탈수 기계(60) 안으로 도입된다. SAN 펠릿(AA)들이 용융된 후의 ABS 분말(BB)의 도입은 조제를 위해 SAN 펠릿들에 대한 ABS 분말의 즉시의 접합을 가능하게 한다.
ABS 재료(BB)의 건조 및 SAN 펠릿(AA)들과의 효과적인 조제를 가능하게 하기 위해, CC 에 의해 표시되는 스팀의 도입이 ABS 도입 직전에 제공된다. 이러한 방식으로, 스팀 도입(CC)은 ABS 입자들을 충분히 탈수하고 조제하기 위해 탈수 기계 배럴(70)의 가열을 가능하게 한다. 스크류(62)들의 증가하는 코어 직경과 같은 제한부(도시되지 않음)가 배럴(70)의 압력을 유지하기 위해, 탈수 기계(60) 내의 ABS 분말(BB)의 도입의 하류에 포함된다. 증가되는 압력으로 인하여, DD 에 의해 표시되는 스팀 및 물은 ABS 분말(BB)의 도입의 상류에서 제 1 기계식 필터(72)에 의해 제거될 수 있다. 제 1 기계식 필터(72)는 기계식 필터(34, 44 및 48)들에 대하여 상기 설명된 것과 유사한 방식으로 작동하며, 즉 배럴(70) 내에 고형물들을 유지하면서 액체들 및 수증기들을 제거한다. 조제가 진행될 때, ABS 재료는 스크류(62)들의 제한부를 지나서 이동하고 제 2 기계식 필터(74)에 도달하며, 이는 제 1 기계식 필터(72)와 유사한 방식으로 작동하고, EE 에 의해 표시되는 습기를 계속하여 제거한다. FF 에 의해 표시되는 습기의 추가의 제거를 가능하게 하기 위해, 진공 필터(76)는 제 2 기계식 필터(74)의 하류에 포함되고, 따라서 GG 에 의해 표시되는 건식 조제된 ABS 산물이 탈수 기계(60)로부터 배출되는 것을 보장한다. 이러한 특징들은 탈수 기계(60)가 배출된 ABS 산물에 대하여 약 0.5 % 미만의 습기 함량을 달성하는 것을 가능하게 한다.
도 6 에 나타낸 것과 같이, ABS 분말이 융합하고, 이에 의해 미립자들의 양을 감소시키기 위해, ABS 분말(BB)이 반드시 탈수 기계(60) 안으로의 스팀 도입(CC)의 온도(77)에서, 그리고 배럴(70)의 압력(79)에서 반드시 중대한 구역(78)에 도달해야 하는 것이 본 발명에서 결정되었다. 중대한 구역(78)은 약 132 도(℃)로부터 약 157℃ 의 스팀 온도 범위, 그리고 약 44 psi 기압(PSIA)으로부터 약 72 PSIA 의 압력 범위에서 발생한다. 탈수 기계(60)가 중대한 구역(78)에 도달되는 것을 가능하게 하기 때문에, ABS 분말의 융합이 달성되고, 탈수 프로세스에서 탈출할 수 있는 미립자들의 양은 이에 의해 감소된다.
따라서, 본 발명의 탈수 기계(60)는 단일 기계의 사용에 의해 탈수, 및 탈수 프로세스에서 탈출하는 미립자들의 감소를 가능하게 한다. 게다가, 슬릿들 또는 개구들을 갖는 배럴보다는, 중실형 배럴(70)을 이용함으로써, 휘발성일 수 있는 입자들 및/또는 수증기들이 쉽게 보유되는 것을 가능하게 하며, 이는 탈수 프로세스와 연관된 위험들을 감소시킨다.
이제 도 7 을 의존하면, 본 발명의 탈수 기계의 제 2 예시적인 실시예가 일반적으로 80 으로 표시된다. 제 2 실시예 탈수 기계(80)는 배럴(82) 및 이 배럴 내에 배치되는 이중 스크류(84)들을 포함한다. 이중 스크류(84)들은 커플링(88)들 및 기어 박스(90)에 의해 스크류들에 연결되는 모터(86)에 의해 구동된다. 스크류(84)들은 상호 맞물림 부분(92) 및 상호 비맞물림 부분(94)을 포함한다. JJ 에 의해 표시되는 ABS 재료는 상호 맞물림 부분(92)에서 배럴(82)에 들어간다. ABS 재료(JJ)는 바람직하게는 최대 약 20 중량% 물의 습기 함량을 갖는다. 선택적인 웨지바(wedgebar) 바닥 배수부(93)가, 특히 더 높은 습기 공급 재료들에 의해, NN 에 의해 표시되는, 기계로 들어가는 자유수를 제거하기 위해 상호 맞물림 부분(92)에서 배럴(82) 내에 포함된다. 이중 스크류(84)들의 상호 맞물림 부분(92) 및 상호 비맞물림 부분(94)의 본질은 탈수 기계(80)의 탈수 및 비휘발화 용량을 강화하고, 제 1 실시예 탈수 기계(60)에서와 같은 프로세싱 특징들을 강화하기 위해 미립자들의 탈출을 감소시키며 SAN 펠릿들을 도입할 필요를 없앤다.
상호 맞물림 부분(92)에서, 이중 스크류(84)들의 채널들(도시되지 않음)이 축방향으로 그리고 채널 상호 간에 폐쇄되고, 이는 유체들 및 미립자들의 누출을 감소시킨다. 더 특별하게는, 역회전하는 이중 스크류(84)들의 상호 맞물림 부분(92)은 포지티브하게 운반하는 이중 스크류 기하학적 형상이며, 이는 모든 습기가 융합된 폴리머에 의해 탈수 기계(80)의 탈수 섹션(96)을 향하여 밀리는 것을 가능하게 한다. 이중 스크류(84)들의 상호 맞물림 부분(92)에 의한 이러한 포지티브한 공급 및 운반 작용은 약 0.1 ㎜ 로부터 약 4.0 ㎜ 의 범위의 작은 입자 크기들, 즉 미립자들이 ABS 재료의 저하 또는 미립자들의 손실 없이 운반되는 것을 가능하게 한다. 최적의 성능이 역회전하는 이중 스크류(84)들로부터 얻어지는 동안, 스크류들은 또한, 본 발명의 전체적인 컨셉 또는 작동에 영향을 미치지 않으면서, 상호 맞물림 부분(92)의 축방향으로 그리고 채널 상호 간에 폐쇄되는 채널들을 갖는 동시 회전하는 상호 맞물림 타입들일 수 있는 것이 이해된다.
상호 맞물림 부분(92)에서, 이중 스크류(84)들의 상호 맞물림의 바람직한 각도는 내부로부터의 거리에 대한 배럴(82)의 보어 직경 또는 스크류들의 중앙선에 대한 배럴의 보어 벽의 비로서 표현될 수 있다. 예컨대, 약 2.35 인치의 보어 직경 및 약 2.0 인치의 스크류들 사이의 중심선 거리를 갖는 상호 맞물림 부분(92)에 대하여, 결과적인 보어 대 루트 직경비는 약 1.424 이다. 보어 대 루트 직경비는 1.78 만큼 높을 수 있고, 더 낮은 값들은 더 높은 전단 및 포지티브한 운반을 제공하며, 더 큰 값들은 더 낮은 전단을 제공한다.
이중 스크류(84)들의 상호 맞물림 부분(92)을 지나간 후에, ABS 재료는 제 1 기계식 필터(98) 그리고 이중 스크류들의 상호 비맞물림 부분(94)에 들어간다. 이중 스크류(84)들의 상호 비맞물림 부분(94)을 지나가는 것에 의해, KK 에 의해 표시되는 물 및 수증기들의 제거는 제 1 기계식 필터(98)에 의해 쉽게 달성되고, 이는 상기 설명된 제 1 실시예 탈수 기계(60)의 기계식 필터(72 및 74)들과 구성 및 작동이 유사하다. 제 1 기계식 필터(98)를 지나간 후에, ABS 재료는 이중 스크류(84)들의 상호 비맞물림 부분(94)을 따라 배럴(82)을 통하여 계속하여 제 2 기계식 필터(100)로 지나간다. 제 2 기계식 필터(100)는 제 1 기계식 필터(98)와 구성 및 작동이 유사하고, LL 에 의해 표시되는 추가적인 습기 및 수증기들을 제거하며, 이에 의해, MM 에 의해 표시되는 탈수된 ABS 산물이 약 0.5 중량% 미만의 물을 보유하는 습기 레벨로 탈수 기계(80)로부터 배출되는 것을 가능하게 한다.
이러한 낮은 습기 함량은 이중 스크류(84)들을 갖는 단일 탈수 기계(80)의 사용으로 인하여 도달될 수 있고, 이 기계는 2.35 인치의 상호 맞물림 부분(92)의 보어 직경, 그리고 2.0 인치의 상호 비맞물림 부분(94)의 보어 직경을 포함한다. 탈수 기계(80)는 시간 당 탈수된 ABS 산물의 대략 300 내지 450 파운드의 처리율을 산출한다.
상호 맞물림 부분(92)으로부터 상호 비맞물림 부분(94)으로 변하는 이중 스크류(84)들을 이용함으로써, ABS 재료의 과열은 방지되며, 재료의 효과적인 탈수와 동시에 미립자들을 감소시키기 위한 포지티브한 공급 및 운반이 달성된다. 필요하다면, 디자인 고려 사항들로 인하여, 스팀 도입 또는 분사가 선택적으로는 직접 접촉 가열을 위해 배럴(82)을 따라 제공될 수 있거나, 또는 템퍼링된 물의 분사에 의한 직접 접촉 냉각이 제공될 수 있다. 이러한 직접 접촉 가열 또는 냉각은 상이한 처리율들 및/또는 재료들에 대하여 탈수 기계(80)를 적응시키기 위해 제공될 수 있다. 게다가, 탈수 기계(80)의 길이 및/또는 직경은 원하는 대로, 상이한 처리율들을 달성하기 위해 적응될 수 있다.
종래 기술에서, 배럴들의 길이를 따라 탈수 기계 배럴들에 형성되는 개구들 또는 슬릿들은 미립자들이 탈출하는 것을 가능하게 하였으며, 종종 플러그되며, 이는 물이 기계의 공급 섹션 내에 바람직하지 않게 생성되는 것을 가능하게 한다. 재료를 융합하는 포지티브한 공급 및 운반을 제공함으로써, 그리고 개구들 또는 슬릿들이 없거나, 또는 선택적인 제한된 웨지바 영역(93)을 갖는 배럴(82)을 포함함으로써, 탈수 기계(80)는 종래 기술에서 직면하는 바람직하지 않은 미립자들의 탈출 및 물의 생성을 감소시키거나 없앤다.
게다가, 종래 기술의 탈수 기계 배럴들의 길이를 따른 개구들 또는 슬릿들은 스팀이 개구들 또는 슬릿들을 통하여 대기로 배출되는 것을 가능하게 하며, 이는 휘발성 입자들 또는 수증기들의 존재로 인하여 바람직하지 않다. 또한, 동시 회전하는 이중 스크류들을 이용하는 종래 기술의 탈수 기계들은 폴리머 입자들의 더 높은 손실을 가능하게 하는 큰 수증기 경로를 갖는다. 탈수 기계(80)는 일반적으로 중실형 배럴(82) 및 역회전하며, 상호 맞물리는 이중 스크류(84)들을 포함하여서, 휘발성일 수 있는 입자들 및/또는 수증기들이 쉽게 보유되는 것을 가능하게 한다. 탈수 기계(80)는 에워싸이고, 적절한 파이핑 또는 도관(도시되지 않음)은 스팀, 물, 수증기들, 및 다른 배출물들의 제거를 가능하게 하기 위해 설정될 수 있다. 그 결과, 탈수 기계(80)는 매우 감소된 방출물들 및 수증기들, 모노머들 및 열의 회수를 제공하고, 이는 탈수 프로세스와 연관된 위험을 감소시킨다.
이제 도 8 을 참조하면, 고무 슬러리의 탈수를 위한 종래 기술의 프로세스가 일반적으로 102 로 표시된다. 종래 기술의 고무 슬러리 탈수 프로세스(102)에서, 제 1 탈수 기계(104)는 통상적으로 약 50 % 내지 95 % 의 습기 함량의, OO 에 의해 표시되는 슬러리를 수용하고, 고무 슬러리를 대략 10 % 내지 15 % 의 습기 레벨로 기계적으로 탈수하는데 이용된다. PP 에 의해 표시되는, 감소된 습기 레벨을 갖는 슬러리 재료는 그 후 제 2 탈수 기계(106) 안으로 공급되고, 약 1 % 내지 3 % 로 재료의 습기 함량을 감소시키며, 이는 QQ 에 의해 표시된다. 재료(QQ)는 그 후 추가의 건조 또는 마무리 작동들을 위해 전달된다. 제 1 및 제 2 탈수 기계(104, 106)들의 사용은 각각, 특정 사용자들에 대하여 바람직하지 않을 수 있는, 자본 투자, 계속된 작동, 및 2 개의 별개의 기계들의 보수를 수반한다.
본 발명은, 일반적으로 110 으로 표시되고 도 9 에 나타낸, 본 발명의 탈수 기계의 제 3 예시적인 실시예에 의해 나타낸 것과 같은, 단일 기계에 의한 다른 폴리머들 및 엘라스토머들의 탈수에서의 적용을 발견한다. 제 3 실시예 탈수 기계(110)는 배럴(112) 및 배럴 내에 배치되는 이중 스크류(114)들을 포함한다. 이중 스크류(114)들은 커플링(118)들 및 기어 박스(120)에 의해 스크류들에 연결되는 모터(116)에 의해 구동된다. TT 에 의해 표시되며, 바람직하게는 최대 약 50 중량% 물의 습기 함량을 갖는 고무 가루 재료가 스크류(114)들의 상호 맞물림 부분(122)에서 배럴(112) 안으로 공급된다. 더 특별하게는, 스크류(114)들은 상호 맞물림 부분(122) 및 상호 비맞물림 부분(124)을 포함한다. 이중 스크류(114)들의 상호 맞물림 부분(122) 및 상호 비맞물림 부분(124)의 본질은 탈수 기계110)의 탈수 및 비휘발화 용량을 강화한다.
상호 맞물림 부분(122)에서, 이중 스크류(114)들의 채널(도시되지 않음)들은 축방향으로 및 채널 상호 간에 폐쇄되고, 이는 미립자들 및 유체들의 누출을 감소시킨다. 더 특별하게는, 역회전하는 이중 스크류(114)들의 상호 맞물림 부분(122)은 포지티브하게 운반하는 이중 스크류 기하학적 형상이며, 이는 모든 습기가 융합된 폴리머에 의해 탈수 기계(110)의 탈수 섹션(126)을 향하여 밀리는 것을 가능하게 한다. 이중 스크류(114)들의 상호 맞물림 부분(122)에 의한 이러한 포지티브한 공급 및 운반 작용은 약 0.1 ㎜ 로부터 약 4.0 ㎜ 의 범위의 작은 입자 크기들, 즉 미립자들이 엘라스토머 또는 고무 재료의 저하 또는 미립자들의 손실 없이 운반되는 것을 가능하게 한다. 최적의 성능이 역회전하는 이중 스크류(114)들로부터 얻어지는 동안, 스크류들은 또한, 본 발명의 전체적인 컨셉 또는 작동에 영향을 미치지 않으면서, 상호 맞물림 부분(122)의 축방향으로 그리고 채널 상호 간에 폐쇄되는 채널들을 갖는 동시 회전하는 상호 맞물림 타입들일 수 있는 것이 이해된다.
선택적인 웨지바 배수부(123)가, 특별히 더 높은 습기의 공급 재료들을 갖는, ZZ 에 의해 표시되며, 기계에 들어가는 자유수를 제거하기 위해 상호 맞물림 부분(122)에서 탈수 기계110)의 배럴(112)에 포함될 수 있다. 예컨대, 웨지바 배수부(123)는 배럴(112)에 형성되는 탈수 스크린 또는 탈수 슬릿들일 수 있다. 후방 배수부는 통상적으로 주요 습기 제거 장치가 아니지만, 추가적인 배수를 제공함으로써, 높은 습기의 공급 슬러리의 공급을 보조하거나 또는 최적화할 수 있다.
상호 맞물림 부분(122)에서, 이중 스크류(114)들의 상호 맞물림의 바람직한 각도는 내부로부터의 거리에 대한 배럴(112)의 보어 직경 또는 스크류들의 중앙선에 대한 배럴의 보어 벽의 비로서 표현될 수 있다. 예컨대, 약 2.35 인치의 보어 직경 및 약 2.0 인치의 스크류들 사이의 중심선 거리를 갖는 상호 맞물림 부분(122)에 대하여, 결과적인 보어 대 루트 직경비는 약 1.424 이다. 보어 대 루트 직경비는 1.78 만큼 높을 수 있고, 더 낮은 값들은 더 높은 전단 및 포지티브한 운반을 제공하며, 더 큰 값들은 더 낮은 전단을 제공한다.
이중 스크류(114)들의 상호 맞물림 부분(122)을 지나간 후에, 고무는 제 1 기계식 필터(128) 그리고 이중 스크류들의 상호 비맞물림 부분(124)에 들어간다. 이중 스크류(114)들의 상호 비맞물림 부분(124)을 지나가는 것에 의해, UU 에 의해 표시되는 물 및 수증기들의 제거는 제 1 기계식 필터(128)에 의해 쉽게 달성되고, 이는 상기 설명된 제 2 실시예 탈수 기계(80)의 기계식 필터(98 및 100)들과 구성 및 작동이 유사하다. 제 1 기계식 필터(128)를 지나간 후에, 고무는 이중 스크류(114)들의 상호 비맞물림 부분(124)을 따라 배럴(112)을 통하여 계속하여 제 2 기계식 필터(130)로 지나간다. 제 2 기계식 필터(130)는 제 1 기계식 필터(128)와 구성 및 작동이 유사하고, VV 에 의해 표시되는 추가적인 습기를 제거하며, 이에 의해, WW 에 의해 표시되는 탈수된 고무 또는 엘라스토머 산물이 약 0.5 중량% 물 내지 약 3.0 중량% 물의 바람직한 범위에 있는 습기 레벨로 탈수 기계(110)로부터 배출되는 것을 가능하게 한다.
이러한 낮은 습기 함량은 이중 스크류(114)들을 갖는 단일 탈수 기계(110)의 사용으로 인하여 도달될 수 있고, 이 기계는 2.35 인치의 상호 맞물림 부분(122)의 보어 직경, 그리고 2.0 인치의 상호 비맞물림 부분(124)의 보어 직경을 포함한다. 상호 맞물림 부분(122)으로부터 상호 비맞물림 부분(124)으로 변하는 이중 스크류(114)들을 이용함으로써, 엘라스토머의 과열은 방지되며, 재료의 효과적인 탈수와 동시에 미립자들을 감소시키기 위한 포지티브한 공급 및 운반이 달성된다. 필요하다면, 디자인 고려 사항들로 인하여, XX 에 의해 표시되는 스팀 도입 또는 분사가 선택적으로는 직접 접촉 가열을 위해 배럴(112)에 제공될 수 있거나, 또는 YY 에 의해 표시되는 직접 접촉 냉각이 상이한 처리율들 및/또는 재료들에 대하여 탈수 기계(110)를 적응시키기 위해 제공될 수 있다. 게다가, 탈수 기계(110)의 길이 및/또는 직경은 원하는 대로, 상이한 처리율들을 달성하기 위해 적응될 수 있다.
종래 기술에서, 배럴들의 길이를 따라 탈수 기계 배럴들에 형성되는 개구들 또는 슬릿들은 미립자들이 탈출하는 것을 가능하게 하였으며, 종종 플러그되며, 이는 물이 기계의 공급 섹션 내에 바람직하지 않게 생성되는 것을 가능하게 한다. 재료를 융합하는 포지티브한 공급 및 운반을 제공함으로써, 그리고 개구들 또는 슬릿들이 없거나, 또는 선택적인 제한된 웨지바 영역(123)을 갖는 배럴(112)을 포함함으로써, 탈수 기계(110)는 종래 기술에서 직면하는 바람직하지 않은 미립자들의 탈출 및 물의 생성을 감소시키거나 없앤다.
게다가, 종래 기술의 탈수 기계 배럴들의 개구들 또는 슬릿들은 스팀이 개구들 또는 슬릿들을 통하여 대기로 배출되는 것을 가능하게 하였으며, 이는 휘발성 입자들 또는 수증기들의 존재로 인하여 바람직하지 않다. 슬릿들 또는 개구들을 갖는 배럴보다는, 일반적으로 중실형 배럴(112)을 이용함으로써, 휘발성일 수 있는 입자들 및/또는 수증기들은 쉽게 보유되는 것을 가능하게 하며, 이는 탈수 프로세서와 연관된 위험들을 감소시킨다.
또한, 탈수 프로세스에서 고무에 부과되는 에너지의 양은 열을 추가하기 위해 배럴(112) 내의, XX 에 의해 표시되는 것과 같은, 선택적인 스팀 분사를 사용하거나, 또는 열을 제거하기 위해 YY 에 의해 표시되는 것과 같은, 선택적인 템퍼링된 물을 사용하여 정밀하게 제어될 수 있다. YY 에 의해 표시되는 것과 같은, 템퍼링된 물이 이용될 때, 템퍼링된 물은 그 후에 기계식 필터(128, 130)들을 통하여 탈수 기계(110)로부터 제거된다. 고무에 부과되는 에너지의 양의 이러한 정밀한 제어는 고무가 원하는 배출 조건으로 정밀하게 건조 및 냉각되는 것을 가능하게 한다.
상기 설명된 구조적 특징들의 사용을 통하여, 본 발명의 탈수 기계(60, 80 및 110)는 단일 기계에 의해 습식 슬러리 내의 폴리머들 및 엘라스토머들의 효율적이고 효과적인 탈수를 가능하게 한다. 게다가, 미립자들을 운반하고 함께 융합하는 구조를 제공함으로써, 본 발명의 탈수 기계(60, 80 및 110)로부터의 미립자들의 탈출은 바람직하게는 감소된다. 또한, 탈수 기계(60, 80, 110)가 에워싸이기 때문에, 휘발성일 수 있는 입자들 및/또는 수증기들은 쉽게 보유되는 것이 가능하며, 이는 탈수 프로세스와 연관된 위험들을 감소시킨다.
본 발명은 상기에 나타나고 도 5 내지 도 7 및 도 9 에 나타낸 설명에 따른 단계들을 포함하는 탈수 기계(60, 80, 110)의 상기 설명된 예시적인 실시예들을 동반하는 폴리머들 및 엘라스토머들의 탈수 방법을 또한 포함한다.
본 발명이, 본 발명의 컨셉 또는 작동에 영향을 미치지 않으면서 여기서 나타내고 설명되며 당업자들에게 공지된 재료들 외의 재료들의 탈수에서의 적용을 발견한 것이 이해된다. 예컨대, 본 발명은 임의의 ABS 그래프트 코폴리머를 포함하는, 엘라스토머릭 코폴리머들, 스티렌 아크릴로 니트릴(SAN) 펠릿들, 부타디엔 고무(BR), 니트릴 고무(NBR), 이소프렌 고무(IR), 부틸 또는 이소부틸렌-이소프렌 고무(IIR), 클로로프렌 고무(CR), 아크릴레이트 고무들, 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 스티렌 부타디엔 스티렌 고무(SBS), 스티렌 이소프렌 스티렌(SIS), 에틸렌 프로필렌 고무(EPR), 에피클로하이드린 고무, 임의의 합성 고무 또는 열가소성 엘라스토머(TPE), 미립자들을 갖는 열가소성 고무(TPR), 또는 목재 또는 사탕수수를 포함하는 임의의 바이오매스 재료들과 같은, 미립자들을 갖는 습식 슬러리에서 처리되는 임의의 재료의 탈수 또는 비휘발화에서의 적용을 발견한다.
본 발명의 탈수 기계(60, 80, 110)의 구조는 본 발명의 전체 컨셉 또는 작동에 영향을 미치지 않으면서 바뀌거나 또는 재배열될 수 있다는 것이 더 이해되어야 한다. 예컨대, 탈수 기계(60, 80, 110)는 스크류들이, 일정한 보어 직경을 갖고, 본 발명의 전체 컨셉 또는 작동에 영향을 미치지 않으면서, 역회전하고 상호 맞물릴 수 있도록 적응될 수 있다. 이러한 적응에서, 각각의 스크류의 직경의 대략 12 배의 길이에 동등한, 각각의 공급 섹션 각각의 제 1 부분에서, 스크류들은 채널에 걸쳐서 폐쇄되고, 완전히 상호 맞물리며, 이는 액체들 및 수증기들이 스크류들의 축선을 따라 쉽게 흘러나오는 것을 방지한다. 이러한 부분의 하류에서, 스크류들의 층(flight)들은 더 좁으며, 예컨대 스크류 직경의 약 10 내지 20 % 이며, 이는 다른 스크류에 대한 하나의 스크류의 플랭크로부터 큰 간극을 제공하며, 이에 의해 스크류들 사이에 그리고 스크류들의 축선을 따라서 상호 비맞물림 기하학적 형상에서와 유사한 방식으로 액체들 및 수증기들의 흐름을 가능하게 한다. 이러한 적응은 탈수 기계(60, 80, 110)의 더 간단한 기계적 구성을 제공하며, 이는 기어 박스를 이동시키거나 각각 기계 각각의 배럴을 제거할 필요 없이 스크류들의 제거를 가능하게 한다.
추가적인 예로서, 탈수 기계(60, 80, 110)가 단일 기계로서 상기에 설명되었지만, 특별한 디자인 요구사항들에 의존하여, 2 개의 별개의 기계들을 갖는 탈수 기계의 특징들을 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 탈수라는 용어가 여기서 참조되었으며 이러한 참조는 본 발명의 전체 컨셉 또는 작동에 영향을 미치지 않으면서, 또한 건조를 포함하는 것의 이해에 의해 이해된다.
따라서, 개선된 탈수 기계 및 프로세스는 간단하게 되고, 모든 열거된 목적들을 달성하는 효과적이고, 안전하고, 비싸지 않고, 효율적인 구조를 제공하며, 종래 기술의 탈수 기계들 및 프로세스들에 의해 직면하는 어려움들을 없애는 것을 제공하며, 당업계에서 문제들을 해결하고 새로운 결과들을 얻는다.
전술한 설명에서, 특정한 용어들은 간결함, 명확함 및 이해를 위해 사용되었으나; 종래 기술의 요구사항들을 넘어서는 불필요한 제한들이 이들로부터 나타나지 않는데, 이는 이러한 용어들은 설명의 목적들을 위해서 사용되며 넓게 이해되는 것이 의도되기 때문이다. 또한, 본 발명은 예시적인 실시예들을 참조하여 설명되었다. 본 발명의 범주는 나타낸 또는 설명된 정확한 세부 사항들로 제한되지 않기 때문에, 이러한 도시는 예이고 제한이 아닌 것으로 이해되어야 한다. 잠재적인 수정들 및 변화들이 본 명세서를 읽고 이해할 때 당업자들에게 발생할 것이며, 본 발명은 모든 이러한 수정들 및 변화들 및 그의 동등물들을 포함하는 것이 이해된다.
본 발명의 특징들, 발견들 및 원리들이 이제 설명되었고, 개선된 탈수 기계 및 프로세스가 구성되고, 배열되고 사용되는 방식, 구성 및 배열의 특징들, 및 유리하고, 새롭고 유용한 결과들이 얻어졌으며; 새롭고 유용한 구조들, 장치들, 요소들, 배열들, 부분들 및 조합들은 첨부된 청구항들에 명시된다.

Claims (22)

  1. 폴리머 및 엘라스토머 중 하나 이상의 습기 감소를 위한 탈수 기계로서,
    일반적으로 중실형 배럴;
    상기 배럴 내에 배치되는 한 쌍의 스크류들로서, 상기 스크류들의 적어도 일부분이 상호 맞물리는, 스크류들;
    상기 스크류들에 커플링되는 구동 수단;
    상기 폴리머 및 상기 엘라스토머 중 하나 이상으로부터 습기를 제거하기 위해 상기 배럴에 연결되는 하나 이상의 기계식 필터; 및
    상기 기계가 상기 폴리머 및 상기 엘라스토머 중 하나 이상의 입자들을 융합하는 것을 가능하게 하는 수단을 포함하고, 이에 의해 기계를 탈출하는 미립자들의 양이 감소되고, 적어도 폴리머의 상기 습기는 최대 약 20 중량% 물로부터 약 0.5 중량% 미만의 물로 감소되고 적어도 엘라스토머의 습기는 최대 약 50 중량% 물로부터 약 3.0 중량% 미만의 물로 감소되는,
    습기 감소를 위한 탈수 기계.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기계가 상기 폴리머 및 상기 엘라스토머 중 하나 이상의 입자들을 융합하는 것을 가능하게 하는 상기 수단은,
    첨가제 재료를 수용하기 위해 상기 배럴 내에 형성되는 공급 섹션;
    상기 공급 섹션의 하류에서 상기 배럴 안으로 스팀을 도입하기 위한 수단; 및
    스팀을 도입하기 위한 상기 수단 및 상기 공급 섹션의 하류에서 상기 배럴에 연결되는 공급기를 포함하며, 이에 의해 상기 공급기는 상기 폴리머 및 상기 엘라스토머 중 하나 이상을 수용하는,
    습기 감소를 위한 탈수 기계.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 공급기의 하류에서 상기 배럴 내에 제한부를 더 포함하는,
    습기 감소를 위한 탈수 기계.
  4. 제 1 항에 있어서,
    하나 이상의 기계식 필터의 하류에서 상기 배럴에 연결되는 진공 필터를 더 포함하는,
    습기 감소를 위한 탈수 기계.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 기계가 상기 폴리머 및 상기 엘라스토머 중 하나 이상의 입자들을 융합하는 것을 가능하게 하는 상기 수단은 상기 스크류들을 포함하고 이 스크류들에는 상기 배럴의 공급 섹션 내에 상호 맞물림 부분이 형성되며, 상기 공급 섹션의 하류에 상호 비맞물림 부분이 형성되는,
    습기 감소를 위한 탈수 기계.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 배럴의 보어 직경 대 상기 배럴의 내부 벽으로부터 상기 스크류들의 중심선으로 연장하는 거리의 비는 약 1.4 내지 약 1.78인,
    습기 감소를 위한 탈수 기계.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 스크류들은 역회전하는,
    습기 감소를 위한 탈수 기계.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 스크류들은 동시 회전하는,
    습기 감소를 위한 탈수 기계.
  9. 제 1 항에 있어서,
    웨지바(wedgebar) 배수부를 더 포함하는,
    습기 감소를 위한 탈수 기계.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 기계의 직접 접촉 가열을 위해 상기 배럴에 연결되는 수단을 더 포함하는,
    습기 감소를 위한 탈수 기계.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 기계의 직접 접촉 냉각을 위해 상기 배럴에 연결되는 수단을 더 포함하는,
    습기 감소를 위한 탈수 기계.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리머 및 상기 엘라스토머 중 하나 이상은 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌, 스티렌 아크릴로 니트릴, 부타디엔 고무, 니트릴 고무, 이소프렌 고무, 부틸 또는 이소부틸렌-이소프렌 고무, 클로로프렌 고무, 아크릴레이트 고무들, 스티렌 부타디엔 고무, 스티렌 부타디엔 스티렌 고무, 스티렌 이소프렌 스티렌, 에틸렌 프로필렌 고무, 에피클로로하이드린 고무, 합성 고무, 열가소성 엘라스토머, 열가소성 고무, 및 바이오매스 재료들로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는,
    습기 감소를 위한 탈수 기계.
  13. 폴리머 및 엘라스토머 중 하나 이상의 습기 감소를 위한 탈수 방법으로서,
    일반적으로 중실형 배럴을 포함하는 탈수 기계를 제공하는 단계,
    상기 배럴 내에 한 쌍의 스크류들을 배치하는 단계로서, 상기 스크류들의 적어도 일부분이 상호 맞물리는, 스크류들을 배치하는 단계;
    구동 수단에 의해 상기 스크류들을 회전시키는 단계;
    상기 폴리머 및 상기 엘라스토머 중 하나 이상을 상기 배럴 및 상기 스크류들 안으로 공급하는 단계;
    상기 기계를 탈출하는 미립자들의 양을 감소시키기 위해 상기 폴리머 및 상기 엘라스토머 중 하나 이상의 입자들을 융합하는 단계;
    상기 배럴에 연결되는 하나 이상의 기계식 필터에 의해 상기 폴리머 및 상기 엘라스토머 중 하나 이상으로부터 습기를 제거하는 단계; 및
    적어도 폴리머의 상기 습기를 최대 약 20 중량% 물로부터 약 0.5 중량% 미만의 물로 감소시키고 적어도 엘라스토머의 습기를 최대 약 50 중량% 물로부터 약 3.0 중량% 미만의 물로 감소시키는 단계를 포함하는,
    습기 감소를 위한 탈수 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 폴리머 및 상기 엘라스토머 중 하나 이상의 입자들을 융합하는 상기 단계는,
    상기 배럴 내에 형성되는 공급 섹션 안으로 첨가제 재료를 공급하는 단계; 및
    상기 공급 섹션의 하류에서 상기 배럴 안으로 스팀을 도입하는 단계를 포함하고,
    상기 폴리머 및 상기 엘라스토머 중 하나 이상을 상기 배럴 및 상기 스크류들 안으로 공급하는 상기 단계는 상기 폴리머 및 엘라스토머 중 하나 이상을 상기 스팀 도입 및 상기 공급 섹션의 하류에서 상기 배럴 안으로 공급하는 단계를 포함하는,
    습기 감소를 위한 탈수 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 공급기의 하류에서 배럴 내의 제한부에 의해 상기 배럴 내의 압력을 유지하는 단계를 더 포함하는,
    습기 감소를 위한 탈수 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    하나 이상의 기계식 필터의 하류에서 배럴에 연결되는 진공 필터에 의해 상기 배럴 내의 진공을 흡입하는 단계를 더 포함하는,
    습기 감소를 위한 탈수 방법.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 폴리머 및 상기 엘라스토머 중 하나 이상의 입자들을 융합하는 상기 단계는 상기 배럴의 공급 섹션 내에 상호 맞물림 부분을 갖고, 상기 공급 섹션의 하류에 상호 비맞물림 부분을 갖는 상기 스크류들을 형성하는 단계를 포함하는,
    습기 감소를 위한 탈수 방법.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 폴리머 및 상기 엘라스토머 중 하나 이상의 입자들을 융합하는 단계는 폴리머 및 엘라스토머 중 하나 이상을 약 132 ℃ 내지 약 157 ℃ 범위로 가열하는 단계, 그리고 상기 배럴 내의 압력을 약 44 psi 기압으로부터 72 psi 기압으로 유지하는 단계를 포함하는,
    습기 감소를 위한 탈수 방법.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 배럴의 공급 섹션 내의 웨지바 배수부에 의해 상기 배럴로부터 자유수(free water)를 배수하는 단계를 더 포함하는,
    습기 감소를 위한 탈수 방법.
  20. 제 13 항에 있어서,
    스팀 분사에 의해 상기 기계를 가열하는 단계를 더 포함하는,
    습기 감소를 위한 탈수 방법.
  21. 제 13 항에 있어서,
    템퍼링된 물의 도입에 의해 상기 기계를 냉각하는 단계를 더 포함하는,
    습기 감소를 위한 탈수 방법.
  22. 제 13 항에 있어서,
    상기 폴리머 및 상기 엘라스토머 중 하나 이상은 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌, 스티렌 아크릴로 니트릴, 부타디엔 고무, 니트릴 고무, 이소프렌 고무, 부틸 또는 이소부틸렌-이소프렌 고무, 클로로프렌 고무, 아크릴레이트 고무들, 스티렌 부타디엔 고무, 스티렌 부타디엔 스티렌 고무, 스티렌 이소프렌 스티렌, 에틸렌 프로필렌 고무, 에피클로로하이드린 고무, 합성 고무, 열가소성 엘라스토머, 열가소성 고무, 및 바이오매스 재료들로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는,
    습기 감소를 위한 탈수 방법.
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