Спосіб переробки полімерно-біоматеріальних композитів у гранули

1. Спосіб переробки полімернобіоматеріальних композитів у гранули, що включає стадії екструдування ниток полімернобіоматеріального композита через перфоровану плиту (18) у підводний гранулятор (12, 102), розрізання композитних пасом на гранули в грануляторі, транспортування композитних гранул із гранулятора у вигляді гідросуміші води і гранул і висушування композитних гранул, який відрізняється тим, що зазначена стадія транспортування композитних гранул включає інжектування інертного газу з високою швидкістю у зазначену гідросуміш води і гранул, щоб забезпечити видалення води із зазначених гранул і затримування гранулами внутрішньої теплоти, зменшення поглинання вологи гранулами, і прискорення транспортування і висушування гранул. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що висушування гранул досягає рівня вологості приблизно 1 %, і переважно менше ніж 1 %. 2 (19) 1 3 93518 4 13. Спосіб за п. 11, який відрізняється тим, що біоматеріал містить волокнисті частинки розміром від 10 до 900 мікрон, зі співвідношенням геометричних розмірів від 1 до 50, і переважно від 2 до 20. 14. Спосіб за п. 11, який відрізняється тим, що біоматеріал містить порошки, що мають розмір частинок від 15 до 425 мікрон. 15. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що полімер вибирається з групи, яка складається з поліолефінів, заміщених поліолефінів, складних поліефірів, поліамідів, поліуретанів і полікарбонатів. 16. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що полімерно-біоматеріальний композит містить один або більше агентів для надання більшої сумісності між полімером і біоматеріалом. Даний винахід у цілому стосується способу і пристрою, що застосовує гранулювання під водою, і подальше прискорене висушування полімернобіоматеріальних композитів і спінених полімернобіоматеріальних композитів для виробництва гранул з істотно зниженим вмістом вологи. Конкретніше, даний винахід торкається способу і пристрою для гранулювання під водою поліолефінів, таких як поліетилен і поліпропілен, заміщених поліолефінів, таких як полівінілхлорид і полістирол, складних поліефірів, поліамідів, поліуретанів, полікарбонатів або співполімерів вищеназваних матеріалів, які містять твердий або напівтвердий біосировинний компонент, такий як полісахариди, включаючи похідні целюлози і крохмалю, або матеріали білкової природи, включаючи поліпептиди, у тому числі композити, що здуваються, із подальшим прискореним висушуванням цих таблеток і гранул, що здуваються або ні, таким чином, що вміст вологи в цих таблетках або гранулах істотно знижується. Процес гранулювання і висушування, описаний тут, виробляє таблетки і гранули, що мають бажаний рівень вологості, який досягає одного відсотка (1%) або менше. Деревообробна промисловість протягом багатьох років приділяла підвищену увагу композитам полімерів із деревними матеріалами. Оскільки високоякісні ресурси для декоративної обробки і відкритих поверхонь деревини з роками все скорочуються, були зроблені значні зусилля в пошуку економічних альтернатив. Особливий інтерес привертали композитні матеріали на основі поліетилену, поліпропілену і полівінілхлориду. Останні з таких також досліджувалися в широкому масштабі для використання у ролі спінених композитних матеріалів із деревною мукою і різними неорганічними наповнювачами. Згодом сфера інтересів розширилася з підвищенням уваги до конструкційних матеріалів, таких як обробні матеріали, до можливостей повторної переробки у виробництві паперу і деревної пульпи та утилізації відходів від процесів ферментації. Постійне зростання цін на нафту призвело також до додаткового аналізу джерел пластичних матеріалів, що регенерують. Надалі підвищена увага була звернена на сфери ландшафтної архітектури, виробництва автомобільних деталей і розробок матеріалів для усунення запахів домашніх тварин. Основну проблему складає контроль вологості на шляху до кінцевого продукту. Високий вміст вологи веде до потенційної втрати структурної цілісності кінцевого продукту внаслідок розтріскування під впливом напружень і утворення пузирів. Поверхнева обробка також може постраждати в результаті неконтрольованого вологовмісту. Крім того, існує проблема температурних обмежень, зумовлених застосуванням целюлозних матеріалів, які особливо схильні до обвуглювання при підвищенні температури обробки. Ця проблема обмежує вибір пластичних матеріалів, з яких можуть бути виготовлені композити. Висушування біосировинних матеріалів пов'язане з великими витратами часу і є дорогим в економічному плані. Це додатково ускладнюється імовірністю поглинання вологи біологічними компонентами композитного матеріалу при зберіганні, зумовлюючи необхідність дорогого контролю вологості або застосування вологонепроникної упаковки. Тому обробка, яка призводить до поглинання вологи з навколишнього середовища або включає безпосередній вплив води, не користувалася популярністю в промисловості. Пропускна здатність виробничої установки страждає від нормативних обмежень, зумовлених необхідністю зниження вмісту вологи перед і/або в ході процесу складання композиції. Щоб уникнути непотрібного зберігання і скоротити небажане поглинання вологи, багато галузей промисловості перейшли до складання композитів із безпосереднім одержанням кінцевого продукту за допомогою екструзії або іншої виробничої технології. У світлі вищевикладеного даний винахід зосередився на розробці технології одержання полімерно-біоматеріального композиту без непотрібного попереднього висушування компонентів і з прискореною обробкою для приготування гранульованих напівпродуктів, достатньо висушених для подальшої обробки, перевезення або багатостадійної обробки, як буде потрібно. Цей процес включає безперервний технологічний ланцюжок, що складається з екструзії, гранулювання під водою і прискореного висушування для виготовлення бажаного композитного матеріалу з низьким вмістом вологи. Рівень техніки Патенти США 5441801 Aug. 1995 Deaner et al. 428/326 5563209 Oct. 1996 Schumann et al. 524/709 5714571 Feb. 1998 A1 Ghatta et al. 528/308.2 5746958 May 1998 Gustafsson et al. 264/115 5847016 Dec. 1998 Cope 521/84.1 5 5938994 Aug. 1999 English et al. 264/102 5951927 Sep. 1999 Cope 264/54 6015612 Jan. 2000 Deaner et al. 428/326 6066680 May 2000 Cope 521/79 6083601 Jul. 2000 Prince et al. 428/71 6245863 Jun. 2001 A1 Ghatta 525/437 6255368 Jul. 2001 English et al. 524/13 6280667 Aug. 2001 Koenig et al. 264/68 6498205 Dec. 2002 Zehner 524/14 6624217 Sep. 2003 Tong 524/9 6632863 Oct. 2003 Hutchison et al. 524/13 6685858 Feb. 2004 Korney, Jr. 264/102 6706824 Mar. 2004 Pfaendner et al. 524/437 6737006 May 2004 Grohman 264/211.21 6743507 Jun. 2004 Barlow et al. 428/393 6762275 Jul. 2004 Rule et al. 528/271 6790459 Sep. 2004 Andrews et al. 428/36.92 6797378 Sep. 2004 Shimizu 428/394 Опубліковані патентні заявки США 2002/0106498 Aug. 2002 Deaner et al. 428/292.4 2003/0025233 Feb. 2003 Korney, Jr. 264/102 2004/0126568 Jul. 2004 Deaner et al. 428/326 2004/0140592 Jul. 2004 Barlow et al. 264/523 2004/0169306 Sep. 2004 Crews et al. 264/140 2005/0075423 Apr. 2005 Riebel et al. 524/17 Інші патентні заявки США, що знаходяться на розгляді 20050110182 May 2005 Еloo 264/69 20050110184 May 2005 Еloo 264/143 Іноземні патентні документи 1467246 Jan. 2004 CN 1470568 Jan. 2004 CN 1515617 Jul. 2004 CN 1603088 Apr. 2005 CN 2005/035134 Feb. 2005 JP 2005/053149 Mar. 2005 JP 2005/060556 Mar. 2005 JP 2005/088461 Apr. 2005 JP 2005/097463 Apr. 2005 JP Інші публікації "Wood-Filled Plastics", by Lilli Manolis Sherman, Senior Editor, July 2004 Plastics Technology Термін "гранули", що застосовується в цій заявці, призначений для опису продукту, сформованого в підводному грануляторі, у його самому широкому значенні, і включає гранули і будь-які інші частинки, що мають певні форму і розміри, сформовані в підводному грануляторі. Даний винахід спрямований на спосіб і пристрій для гранулювання, який виробляє полімерні гранульовані композитні матеріали з мінімальним часом перебування під водою так, щоб зберегти достатню кількість теплоти для самоініціювання процесу висушування і в результаті забезпечити досить низькі рівні вологості, що досягають одного відсотка (1%) або менше, без потреби в додатковій стадії нагрівання полімерних гранульованих композитних матеріалів перед додатковою обробкою. Попередні патентні публікації продемонстрували ефективність гранулювання та охолодження для одержання достатньо висушених гранул, але, як правило, вони уникали впливу вологи, особливо безпосереднього занурення у воду, щоб запобігти істотному і небажаному поглинанню води біоматеріалами. Відповідно до даного винаходу було ви 93518 6 явлено, що полімерні композитні гранули можуть бути одержані в прийнятно сухому стані, коли вони зазнають впливу умов із підвищеною температурою, і перевага, що складається зі скорочення часу перебування гранул у водній суспензії, полягає в збереженні достатньої кількості теплоти в гранулах, щоб ефективно знизити вміст вологи всередині гранул. Щоб забезпечити високий рівень прихованої теплоти, гранули повинні бути відділені від води настільки швидко, наскільки можливо, при істотному збільшенні швидкості, з якою вони переміщуються від виходу з підводного гранулятора в сушарку і через останній. Гранули виходять із сушарки, зберігаючи велику частину своєї прихованої теплоти, і можуть бути транспортовані, на вимогу, на загальнозастосовуваних вібраційний конвеєрах або подібних вібраційних установках або іншому підіймально-транспортному обладнанні так, що з додатковим часом досягається бажаний рівень вологості. У даний винахід включено зберігання гарячих гранул у загальнозастосовуваних термостатованих контейнерах або теплоізольованих контейнерах, яке забезпечує час для завершення висушування до бажаного рівня. Досягнутий бажаний рівень вологості визначається допустимим рівнем у стадіях обробки або виробництва і може приблизно становити один відсоток (1%) або менше. Полімерно-біоматеріальні композити, які можуть бути гранульовані згідно з даним винаходом, у цілому включають у ролі своїх основних компонентів придатний полімер і частинки біоматеріалу. Включають також прийнятні добавки. Відносні відсоткові частки цих основних компонентів можуть варіювати залежно від вибраних полімеру і частинок біосировинного матеріалу, але типово становлять 5%-95% полімеру і 10%-90% частинок біоматеріалу. Відділення гранул від води і подальше підвищення швидкості переміщення гранул у сушарку виконується за допомогою комбінації інжектування стислого газу з одночасним видаленням (видуванням) води. Як тільки відрізані гранули покидають водяну камеру підводного гранулятора у вигляді водної суспензії, повітря або інший застосовний інертний газ інжектується в транспортний трубопровід, що веде з водяної камери до сушарки. Термін "повітря" тут і далі означає застосування повітря, азоту або будь-якого іншого придатного інертного газу. Інжектоване повітря служить для видалення води з переходом у пару з ефективним відділенням її від гранул. Інжектоване повітря далі підвищує швидкість переміщення гранул у сушарку і в результаті через нього. Це підвищення швидкості переміщення є досить швидким, щоб дозволити гранулі залишатися при температурі, достатньо високій для ініціювання процесу висушування гранул, які можуть бути далі висушені при транспортуванні через відцентрову сушарку. Інші загальновживані способи висушування гранули з порівнюваною ефективністю можуть бути використані фахівцем-технологом і передбачаються включеними тут. 7 Щоб забезпечити видування води і підвищення швидкості переміщення від виходу з водяної камери гранулятора до сушарки, інжектоване повітря повинне мати дуже високу швидкість. Згідно з даним винаходом об'єм інжектованого повітря повинен складати принаймні, 100 кубічних метрів на годину, із розрахунку на інжектування через вентиль у трубопровід діаметром 1,5 дюйми. Ця витрата варіює відповідно до об'єму продуктивності, ефективності висушування і діаметру трубопроводу, що буде зрозуміло фахівцеві в даній галузі техніки. Швидкість інжектування повітря в гідросумішевий трубопровід переважно регулюється шляхом застосування кульового клапана або іншого клапанного механізму, розташованого в транспортному трубопроводі для гідросуміші після місця інжектування. Регулювання за допомогою цього вентильного пристрою дозволяє краще контролювати час перебування гранул у транспортному трубопроводі і сушарці і служить для поліпшення аспірації гідросуміші гранул і води. Застосуванням вентильного пристрою після місця інжектування також зменшується або усувається вібрація в транспортному трубопроводі. Регулювання інжектування повітря забезпечує необхідний контроль для скорочення часу переміщення від виходу з водяної камери гранулятора через сушарку, дозволяючи гранулам зберегти всередині значну кількість теплоти. Гранули зі збільшеним діаметром не втрачають тепло так швидко, як гранули з меншим діаметром, і тому можуть бути транспортовані з меншою швидкістю, ніж дрібні гранули. Порівнювані результати досягаються шляхом підвищення швидкості інжектування повітря по мірі скорочення діаметра гранул, що буде зрозумілим фахівцеві в даній галузі техніки. Скорочення часу перебування між водяною камерою гранулятора і виходом із сушарки залишає достатню кількість теплоти в гранулах, щоб досягнути бажаного рівня вологості. Затримування теплоти всередині гранули може бути посилене шляхом використання термостатованого вібраційного конвеєра, розташованого після виведення гранул із сушарки і/або шляхом застосування загальнозастосовуваних контейнерів для зберігання або теплоізолюючих контейнерів, за необхідності. Цей спосіб і агрегат є ефективним для описаних тут полімерів. Рівні вологості приблизно близько одного відсотка (1%), і переважно менше ніж один відсоток (1%), можуть бути досягнуті за допомогою описаних тут способу та агрегату. Відхилення часів перебування для полімеру і полімерних сумішей можуть бути за необхідності відрегульовані для оптимізації результатів для конкретного складу, що буде зрозумілим фахівцеві в даній галузі техніки. Додаткові стадії нагрівання усуваються застосуванням описаних тут способу та агрегату. Фіг. 1 являє собою схематичну ілюстрацію системи гранулювання під водою, що включає підводний гранулятор і відцентрову сушарку, що виробляються і продаються фірмою Gala Industries, Inc. ("Gala"), Eagle Rock, Virginia, із вдуванням повітря і вібраційним конвеєром згідно з даним винаходом. 93518 8 Фіг. 2а являє собою схематичну ілюстрацію вигляду збоку вібраційного конвеєра з Фіг. 1. Фіг. 2b являє собою схематичну ілюстрацію вигляду з торця вібраційного конвеєра з Фіг. 1. Фіг. 3 ілюструє компоненти системи підводного гранулювання, показаної в Фіг. 1, у байпасному режимі, коли виробнича лінія була відключена. Фіг. 4 являє схематичну ілюстрацію, яка показує пристрій для інжектування інертного газу в трубопровід із гідросумішшю, що веде від гранулятора до сушарки, згідно з даним винаходом. Фіг. 5 являє схематичну ілюстрацію, яка показує переважний пристрій для інжектування інертного газу в трубопровід із гідросумішшю, що веде від гранулятора до сушарки, включаючи збільшений вигляд кульового клапана в лінії з гідросумішшю. Детально роз'яснюються переважні варіанти здійснення винаходу. Прототип був включений із метою пояснення, і повинно бути зрозумілим, що винахід не обмежується в своїй галузі подробицями конструкції, компонування вузлів або хімічними компонентами, викладеними в описі, який йде нижче або ілюстрований кресленнями. Варіанти виконання винаходу можуть бути реалізовані або проведені різними шляхами, і вони входять до меж галузі винаходу. Описи варіантів здійснення, які йдуть нижче, використовують термінологію, включену для пояснення, і призначені для розуміння фахівцями в даній галузі техніки в самому широкому значенні, включаючи всі технічні еквіваленти. Полімерні компоненти, описані для цього винаходу, розкривають рядовим фахівцям у даній галузі техніки подробиці про обсяг розкриття способу і не передбачають обмеження обсягу охорони винаходу. Полімерно-біоматеріальні композити типово складаються з волокнистого(-их) біосировинного(их) матеріалу(-ів), термопластичної матриці, зв'язуючого засобу або стабілізатора, мастил, наповнювачів, барвників і різних технологічних добавок. Вони можуть також містити реагенти, що здувають, або спінюючі реагенти і зшиваючі реагенти, як вимагається конкретним кінцевим варіантом застосування. Компоненти складу, що вводяться з різних процесів регенерації, також цілком входять до галузі цього винаходу. Біоматеріал або волокнисті компоненти надають матеріалу міцність і поверхневі властивості для конкретного продукту. Розміри біоматеріалу або волокнистих компонентів обмежені тільки бажаним розміром гранульованого напівпродукту та умовами досягнення необхідних поверхневих характеристик. Поглинання та затримування вологи композитним матеріалом дуже сильно зумовлюються вибором біоматеріалу. Термічна стійкість біокомпоненту є важливою при виборі матеріалу полімерної матриці. Потрібно бути обережними при виборі полімеру з температурою плавлення або температурою обробки, яка не буде призводити до обвуглювання або розкладання біосировинного матеріалу. Склади типово включають від 10% до 90% біоматеріалу, і переважно від 30% до 70% біоматеріалу. Інше припадає на полімерну матрицю та інші компоненти. Температури екструзії 9 складають менше ніж 220°С, і переважно менше ніж 200°С. Біоматеріали включають, але не обмежуються такими, полісахариди, у тому числі похідні целюлози і крохмалю, і матеріали білкової природи, у тому числі поліпептиди. Прикладами целюлозних матеріалів є деревні стружки, деревний багатошаровий матеріал, деревний шпон, деревні пластівці, деревні волокна, деревні частинки, деревна маса, тирса, шкаралупа кокосових горіхів, лушпиння арахісових горіхів, солома, пшенична солома, бавовна, рисове лушпиння або оболонки, люцерна, рисова солома, пшеничні висівки, пшенична м'якоть, плодоніжки квасолі, кукурудза або маїс, кукурудзяні качани, кукурудзяні плодоніжки, сорго або майло, цукрова тростина, вижимки від апельсинового соку, макуха, бамбукова зола, летюча зола, торфовий мох, ламінарія, кострика, жито, просо, ячмінь, овес, соя, кавова гуща, бобові рослини, кормова трава і рослинні волокна, у тому числі волокна бамбука, пальми, конопель, юки і джуту. Додатково в цьому винаході знаходять застосування паперові продукти, такі як папір для комп'ютерів, картон, газети, журнали, книги, картонні упаковки для молока і напоїв, і паперова маса. Приклади матеріалів на основі крохмалю включають картоплю, солодку картоплю, маніоку і грубі корми для худоби. Матеріали білкової природи включають тверді відходи процесів зброджування, зерна і тверді залишки винокурного виробництва, борошняну клейковину, проламіни з пшениці і жита, такі як гліадин, з кукурудзи як зеїн, і з сорго і проса як кафінін. Розміри частинок біосировинного матеріалу варіюють залежно від того, чи є частинки волокнистими або порошкоподібними, і від величини і кінцевого застосування гранул. Розмір волокнистих частинок типово може варіювати від 10 до 900 мікрон, зі співвідношенням геометричних розмірів від 1 до 50, і переважніше від 2 до 20. Для порошків розмір частинок типово варіює від 15 до 425 мікрон. Термопластичні матеріали, показані в прототипі для застосування в полімернобіоматеріальних композитах, включають поліетилен, або PE, полівінілхлорид, або PVC, поліпропілен, або PP, і полістирол, або PS, із поліетиленом високої щільності, або HDPE, як найбільш широко поширеним у вживанні. Серед складів для застосування зі здиманням істотна увага була звернена на можливості полівінілхлориду (PVC) або хлорованого полівінілхлориду, CPVC Вибір матеріалів часто був обмежений такими матеріалами, які можуть бути оброблені при температурах нижчих за температуру розкладання біосировинних матеріалів. При ретельному виборі складів різноманіття полімерів може бути розширене включенням складних поліефірів, поліамідів, поліуретанів і полікарбонатів. Термопластичні матеріали, а також термореактивні полімери входять до рамок цього винаходу. Застосування термореактивних матеріалів при підборі полімерів вимагає передбачливої уваги до температур зшивання для забезпечення подальшого тужавіння, щоб зшивання виконува 93518 10 лося при температурах, які не досягають граничних, або за допомогою хімічних реакцій, що ініціюються в ході процесів у рамках цього винаходу. Поліетилени для використання в цьому винаході включають поліетилен низької щільності, або LDPE, лінійний поліетилен низької щільності, або LLDPE, поліетилен середньої щільності, або MDPE, поліетилен високої щільності, або HDPE, і поліетилен з ультрависокою молекулярною масою, або UHMWPE, також відомий як поліетилен ультрависокої щільності UHDPE. Також до рамок цього винаходу входять олефінові похідні, що охоплюють поліпропілен, або PP, полі-альфа-олефіни, або РАО, включаючи полімери і співполімери, прикладами яких є полібутен, поліізобутен, поліпентени, поліметилпентени і полігексени. Полістирол, або PS, і полі(альфаметил)стирол, акрил онітрил-бутадієн-стирольний співполімер, або ABS, акрилат-стиролакрилонітрильний співполімер, або ASA, стиролакрилонітрильний співполімер, або SAN, і стирольні блокспівполімери включені тут як приклад. Аморфні, кристалічні і напівкристалічні матеріали також включені в межі цього винаходу. Полівінілхлорид, або PVC, і хлорований полівінілхлорид, або CPVC, як описані для цього винаходу, можуть бути пластифікованими або не пластифікованими, і можуть бути використані як гомополімер або в співполімерах, що включають раніше названі олефінові похідні, а також у полімерних композиціях з акрилонітрилом, вінілідендихлоридом, акрилатами, метилакрилатами, метилметакрилатами, гідроксіетилакрилатом, вінілацетатом, вінілтолуолом і акриламідом як приклад. Складні поліефіри, поліаміди, полікарбонати і поліуретани в межах цього винаходу повинні підбиратися так, щоб температура обробки матеріалу була нижчою за температуру розкладання біосировинного матеріалу. Наскільки це є знайомим фахівцям-технологам, це може бути досягнуто застосуванням співполімерів у межах цього широкого сімейства продуктів конденсаційної хімії. Складні поліефіри для даного винаходу відповідають загальній структурній формулі (OR1O)x(C=O)[R2(C=O)]y і/або (C=O)[R1O]x(C=O)[R2O]y. Описані тут радикали R1 і R2 включають аліфатичні, циклоаліфатичні, ароматичні групи і фрагменти з введеними в ланцюги замісниками, що включають, але не обмежені такими, галогени, нітрогрупи, алкільні та арильні групи, і можуть бути однаковими або різними. Переважніше описувані тут складні поліефіри включають поліетилентерефталат, або PET, політриметилентерефталат, або РТТ, полібутилентерефталат, або РВТ, поліетиленнафталат, або PEN, полілактид, або PLA, і полі-альфа-гідроксіалканоати, або РНА, та їхні співполімери. Поліаміди, застосовні для даного винаходу, відповідають загальній структурній формулі [N(H,R)R1N(H,R)]x(C=O)[R2(C=O)]y і/або [(C=O)R1N(H,R)]x(C=O)[R2N(H,R)]y. 11 Описані тут радикали R1 і R2 включають аліфатичні, циклоаліфатичні, ароматичні групи і фрагменти з введеними в ланцюги замісниками, що включають, але не обмежені такими, галогени, нітрогрупи, алкільні та арильні групи, і можуть бути однаковими або різними. Радикал R, що описується тут, включає, але не обмежується такими, аліфатичні, циклоаліфатичні та ароматичні фрагменти. Переважніше поліаміди включають політетраметиленадипінамід, або найлон-4,6, полігексаметиленадипінамід, або найлон-6,6, полігексаметиленсебацинамід, або найлон-6,10, полігексаметилендіамін-спів-додекандіова кислота, або найлон-6,12, полікапролактам, або найлон-6, полігептанолактам, або найлон-7, поліундеканолактам, або найлон 11, полідодеканолактам, або найлон-12, та їхні співполімери. Полікарбонати, що є застосовними для даного винаходу, відповідають загальній структурній формулі [(C=O)OR1O]x(C=O)[OR2O]y. Описані тут радикали R1 і R2 включають аліфатичні, циклоаліфатичні, ароматичні групи і фрагменти з введеними в ланцюги замісниками, що включають, але не обмежені такими, галогени, нітрогрупи, алкільні і арильні групи. Переважніше полікарбонати включають бісфенол- і заміщені бісфенолкарбонати, де бісфенольний фрагмент представлений структурною формулою HOPhC(CH3)2PhOH або OHPhC(CH3)(CH2CH3)PhOH, де Ph описує фенільне кільце, і замісники включають, але не обмежуються такими, алкільнї, циклоалкільні, арильні групи, галогени і нітрогрупи. Радикали R1 і R2 можуть бути однаковими або різними. Поліуретани, які є застосовними для даного винаходу, відповідають загальній структурній формулі [(C=O)OR1N(H,R)]x(C=O)[OR2N(H,R)]y. Описані тут радикали R1 і R2 включають аліфатичні, циклоаліфатичні, ароматичні групи і фрагменти з введеними в ланцюги замісниками, що включають, але не обмежені такими, галогени, нітрогрупи, алкільні та арильні групи. Радикал R, що описується тут, включає, але не обмежується такими, аліфатичні, циклоаліфатичні та ароматичні фрагменти. Переважніше поліуретани, що описуються тут, включають прості поліефірполіуретанові і/або складні поліефірполіуретанові співполімери, у тому числі метиленбісфенілізоціанат. Радикали R1 і R2 можуть бути однаковими або різними. Складні поліефіри і співполімери, поліамідні співполімери, полікарбонати і співполімери, і поліуретани і співполімери можуть включати принаймні один діол, включаючи етиленгліколь, 1,2пропіленгліколь, 1,3-пропіленгліколь, 1,3бутандіол, 1,4-бутандіол, 1,5-пентандіол, 1,3гександіол, 1,6-гександіол, неопентилгліколь, декаметиленгліколь, додекаметиленгліколь, 2-бутил1,3-пропандіол, 2,2-диметил-1,3-пропандіол, 2,2діетил-1,3-пропандіол, 2-етил-2-ізобутил-1,3пропандіол, 2-метил-1,4-пентандіол, 3-метил-2,4пентандіол, 3-метил-1,5-пентандіол, 2,2,4триметил-1,3-пентандіол, 2-етил-1,3-гександіол, 93518 12 2,2,4-триметил-1,6-гександіол, 1,2циклогександіол, 1,4-циклогександіол, 1,2циклогександиметанол, 1,3циклогександиметанол, 1,4циклогександиметанол, діетиленгліколь, триетиленгліколь, поліетиленгліколь, дипропіленгліколь, трипропіленгліколь, поліпропіленгліколь, політетраметиленгліколь, пірокатехін, гідрохінон, ізосорбід, 1,4-бісгідроксиметилбензол, 1,4бісгідроксіетоксибензол, 2,2-біс(4гідроксифеніл)пропан та їхні ізомери. Складні поліефіри і співполімери, поліамідні співполімери, полікарбонати і співполімери, і поліуретанові співполімери можуть включати, принаймні, один лактон або оксикислоту, включаючи бутиролактон, капролактон, молочну кислоту, гліколеву кислоту, 2-гідроксіетоксіоцтову кислоту, і 3-гідроксипропоксіоцтову кислоту, 3гідроксимасляну кислоту як приклад. Складні поліефіри і співполімери, поліаміди і співполімери, полікарбонатні співполімери, і поліуретанові співполімери можуть включати принаймні одну дикарбонову кислоту, прикладами якої є фталева кислота, ізофталева кислота, терефталева кислота, нафталін-2,6-дикарбонова кислота та ізомери, стильбендикарбонова кислота, 1,3цикл огександикарбонова кислота, дифенілдикарбонові кислоти, бурштинова кислота, глутарова кислота, адипінова кислота, азелаїнова кислота, себацинова кислота, фумарова кислота, пімелінова кислота, ундекандіова кислота, октадекандіова кислота, і циклогександіоцтова кислота. Складні поліефіри і співполімери, поліаміди і співполімери, полікарбонатні співполімери, і поліуретанові співполімери можуть включати принаймні один складний діефір, включаючи, наприклад, диметил- або діетилфталат, диметил- або діетилізофталат, диметил- або діетилтерефталат, і диметилнафталін-2,6-дикарбоксилат. Поліаміди і співполімери, складні поліефірні співполімери, полікарбонатні співполімери, і поліуретани і співполімери, складені діамінами, включаючи 1,3-діамінопропан, 1,4-діамінобутан, 1,5діамінопентан, 1,6-діаміногексан, 1,8-діамінооктан, 1,10-діамінодекан, 1,12-діамінодо декан, 1,16діаміногексадекан, фенілендіамін, простий 4,4'діамінодифеніловий ефір, 4,4'діамінодифенілметан, 2,2-диметил-1,5діамінопентан, 2,2,4-триметил-1,5-діамінопентан, і 2,2,4-триметил-1,6-діаміногексаи, є включеними в цей винахід і не обмежуються тим, що тут описано. Поліаміди і співполімери, складні поліефірні співполімери, полікарбонатні співполімери, і поліуретанові співполімери, можуть включати принаймні один лактам або амінокислоту, у тому числі пропіолактам, піролідинон, капролактам, гептанолактам, каприлактам, нонанолактам, деканолактам, ундеканолактам, і додеканолактам як приклад. Поліуретани і співполімери, складні поліефірні співполімери, поліамідні співполімери і полікарбонатні співполімери можуть включати принаймні один ізоціанат, включаючи, але не обмежуючись такими, 4,4'-дифенілметандіізоціанат та ізомери, толуілендіізоціанат, ізофорондіізоціанат, гексаме 13 тилендіізоціанат, етилендіізоціанат, 4,4'метиленбісфенілізоціанат та ізомери, ксилілендіізоціанат та ізомери, тетраметилксилілендіізоціанат, 1,5-нафтилендіізоціанат, 1,4циклогексилдіізоціанат, дифенілметан-3,3'диметокси-4,4'-діізоціанат, 1,6-гексилендіізоціанат, 1,6-діізоціанато-2,2,4,4-тетраметилгексан, 1,3біс(ізоціанатометил)циклогексан, і 1,10децилендіізоціанат. Зв'язуючі агенти переважно вводять до складу для надання більшої сумісності полімерів із більш полярними біосировинними матеріалами. Зв'язуючі агенти ефективно зв'язують біосировинні матеріали з пластиковою матрицею і забезпечують підвищену розмірну стабільність, вищу ударостійкість, ефективніше диспергування волокнистих матеріалів, зниження повзучості і скорочення поглинання води і можливого набухання гранульованих напівпродуктів, а також кінцевих продуктів. Прикладами таких зв'язуючих агентів або стабілізаторів є поліпропіленмалеінат, поліетиленмалеінат, довголанцюгові хлоровані парафіни, або LCCP, твердий парафін, металеві мила, силани, титанати, цирконати і поверхнево-активні речовини. Водорозчинні зв'язуючі матеріали служать подібно активаторам адгезії і можуть бути включені в полімерно-біоматеріальні композити для даного винаходу. Ці зв'язуючі матеріали додають підвищену розчинність біосировинним матеріалам і особливо ефективні для цілей повторної утилізації, як практично продемонстровано в прототипі. Приклади таких включають поліакриламід, поліакрилову кислоту, полівініловий спирт, поліетиленгліколь, полівінілпіролідон, заміщену целюлозу, натрієву сіль карбоксиметилцелюлози, натрієву сіль гідроксіетилцелюлози, натрієву сіль гідроксипропілцелюлози і натрієву сіль карбоксиметилгідроксіетилцелюлози. Мастила також є бажаними для даного винаходу, в якому вони підвищують дисперсність біосировинних матеріалів, а також знижують надмірне нагрівання внаслідок опору тертя, ефективно знижуючи це тертя і зумовлені цим розкладання і знебарвлення. Вони також сприяють скороченню агломерування і злежування біосировинних матеріалів. Швидкості проходження матеріалів і поверхневі характеристики істотно модифікуються підбором мастила(-ил). Силіконове масло, твердий парафін, окиснений поліетилен, стеарати металів, аміди жирних кислот, олеоїлпальмітамід і етиленбісстеарамід включені тут як приклад. Наповнювачі також можуть бути використані для зниження вартості і служать для модифікування властивостей, як це легко є зрозумілим фахівцям-технологам, і включені в рамки цього винаходу. Спінюючі засоби, включаючи азот, діоксид вуглецю, бутан, пентан, гексан і багато разів описані хімічні спінюючі агенти (CFA) також ідуть як приклади, розкриті в прототипах. Розгляд попередніх патентних матеріалів показав, що високі рівні вологості у біоматеріалах, що вводяться, можуть бути знижені за допомогою сушильного обладнання, знайомого фахівцям у даній галузі техніки, до введення в екструдер, або 93518 14 можуть бути істотно знижені в процесі подачі та екструдування. Подробиці цього виходять за рамки цього винаходу, але тут включені як посилання. Сировина з рівнями вологості до 40% вводилася в екструдер із прийнятним вентилюванням для досягнення прийнятних характеристик продукту. Система гранулювання під водою для використання у зв'язку з даним винаходом схематично показана на Фіг. 1. Система гранулювання під водою загалом позначена номером 10 і включає підводний гранулятор 12, такий як підводний гранулятор Gala, із ріжучою втулкою і лезами 14, показаних в окремому вигляді від водяної камери 16 і перфорованої плити 18. У системі гранулювання під водою 10 полімерно-біоматеріальні композити, що обробляються, звичайно подаються зверху з використанням, принаймні, одного полімерного бака або бункера 160 в екструдер 155, і зазнають зсуву і нагрівання для розплавлення полімеру. Полімерно-біоматеріальні композити звичайно екструдуються при температурах нижчих ніж 220C щоб уникнути розкладання біоматеріалів. Розплав може продовжувати рух для подавання через шестеренчастий насос 22, який забезпечує рівномірну і контрольовану швидкість потоку. Полімерний розплав за необхідності може бути поданий до фільєрного перемикача 20 (Фіг. 1) для видалення будь-яких об'ємних або великорозмірних твердих частинок або стороннього матеріалу. Розплав тече в полімерний перепускний клапан 24 і у фільєрні отвори в перфорованій плиті 18. Нитки полімерного розплаву, сформовані в результаті екструзії через отвори фільєри, попадають у водяну камеру 16 і розрізаються ріжучою втулкою, що обертається, і лезами 14 з утворенням бажаних гранул або гранульованого матеріалу. Процес, як описаний тут, є ілюстративним за визначенням, й інші конфігурації, що забезпечують бажаний потік полімеру, як це є легко зрозумілим будь-якому фахівцеві в даній галузі техніки, є включеними до обсягу цього винаходу. У прототипі продемонстровано безліч модифікацій і добавок до екструзійного процесу, які є застосовними для зменшення термічного або окисного розкладання екструдату. До кількості цих пристосувань входять вакуумне видалення побічних продуктів і надмірних мономерів, скорочення гідролізу, контроль каталітичної деполімеризації, інгібування каталізаторів полімеризації, захист кінцевих груп, підвищення молекулярної маси, подовження полімерних ланцюгів, і застосування продування інертним газом. Вода надходить у водяну камеру 16 через трубопровід 26 і швидко видаляє таким чином сформовані гранули з робочої поверхні фільєри, утворюючи гідросуміш із гранул і води. Робоча вода циркулює через водяну камеру гранулятора, як включена у цей винахід не обмежена в складі і може містити добавки, співрозчинники і технологічні добавки, потрібні для полегшення гранулювання, запобігання агломерування і/або підтримки транспортного потоку, як буде зрозуміло фахівцям у даній галузі техніки. Таким чином сформована гідросуміш гранул і води виходить з водяної камери через трубопровід 28 і прямує до сушарки 32 15 через трубопровід 30 для гідросуміші. Згідно з цим винаходом, повітря подається в трубопровід для гідросуміші 30 у точці 70, переважно поруч із виходом із водяної камери 16 і поблизу від початку трубопроводу для гідросуміші 30. Це переважне місце 70 для інжектування повітря полегшує транспортування гранул завдяки підвищенню швидкості переміщення, що полегшує видалення води в гідросуміші, тим самим дозволяючи гранулам зберігати достатню кількість прихованої теплоти для проведення бажаного висушування. Повітря з високою швидкістю зручно та економічно інжектується в трубопровід для гідросуміші 30 у точці 70 з використанням загальнозастосовуваних трубопроводів для стислого повітря, що звичайно є у виробничих установках, таких як забезпечених повітряним компресором. Інші інертні гази, включаючи, але не обмежуючись азотом, можуть бути використані відповідно до цього винаходу, щоб надати гранулам високу швидкість, як описується. Це повітряний потік із високою швидкістю організується з використанням стислого газу, що створює об'єм потоку, принаймні, 100 м3/годину, із використанням стандартного кульового клапана для регулювання тиску принаймні 8 бар, через трубопровід для гідросуміші 30, який має стандартний трубний діаметр, переважно 1,5дюймовий трубний діаметр. Для фахівців у даній галузі техніки, швидкості потоку і діаметри трубопроводів варіюють згідно з об'ємом виробництва, бажаним рівнем вологості і розміром гранул. Повітря з високою швидкістю ефективно контактує з гідросумішшю гранул і води, утворюючи водяну пару шляхом видування, і розганяє гранули по довжині гідросумішевого трубопроводу, передаючи ці гранули з підвищеною швидкістю до сушарки 32, переважно зі швидкістю менше ніж за одну секунду, із водяної камери 16 до виходу з сушарки 34. Видування з високою швидкістю створює суміш гранул і повітря, яка може досягати 98-99% за об'ємом повітря. Фіг. 5 показує переважне компонування для подачі повітря в трубопровід із гідросумішшю. Гідросуміш із води і гранул виходить із водяної камери гранулятора 102 в лінію (трубопровід) 106 для гідросуміші через трубчастий рівнемір 112 та обминає кутове коліно 114, де стисле повітря інжектується з клапана 120 у зігненій лінії 116 для гідросуміші. Інжектоване повітря, гранули і випарована вода проходять через розширене коліно 118, через вхід у сушарку 110 і в сушарку 108. Переважно, що подача повітря в кутове коліно 114 проводиться співвісно з віссю лінії 116 для гідросуміші, тим самим забезпечуючи максимальну дію цього інжектованого повітря на гідросуміш гранул і води, маючи результатом рівномірне випаровування суміші. Кут, утворений між вертикальною віссю трубопроводу для гідросуміші 106 і подовжньою віссю трубопроводу для гідросуміші 116, може варіювати від 0° до 90° або більше, як буде потрібно змінами висоти гранулятора 102 стосовно висоти входу 110 до сушарки 108. Ця різниця у висоті може бути зумовлена реальним розташуванням сушарки 108 щодо гранулятора 102 або може бути наслідком 93518 16 різниці розмірів сушарки і гранулятора. Переважний кут варіює від 30° до 60° із більш переважним кутом 45°. Розширене коліно 118 на вході в сушарку 110 полегшує перехід гідросуміші гранул і води, що продувається з високою швидкістю, із завантажуючої лінії 116 для гідросуміші у вхід сушарки 110 і зменшує можливість агломерування гранул у сушарці 108. Переважне розташування обладнання, як описане у Фіг. 5, дозволяє транспортувати гранули з гранулятора 102 до виходу з сушарки 108 приблизно за одну секунду, що мінімізує втрату теплоти всередині гранули. Це далі оптимізується введенням другого клапанного пристрою, або більш переважного другого кульового клапана 150 після місця подачі повітря при коліні 114. Цей додатковий кульовий клапан 150 дозволяє краще регулювати час перебування гранул у лінії 116 для гідросуміші і зменшує будь-яку вібрацію, яка може виникати в трубопроводі для гідросуміші. Другий кульовий клапан 150 дозволяє забезпечити додаткове стиснення повітря, введеного в камеру, і поліпшує випаровування води з гідросуміші гранул і води. Це стає особливо важливим по мірі зменшення величини діаметра гранул. Гранули виводяться через вихід 126 сушарки 108 і переважно спрямовують до вібраційного блоку, такого як вібраційний конвеєр 84, що показаний схематично на Фіг. 2а і Фіг. 2b. Перемішування, яке відбувається внаслідок впливу вібрації вібраційного конвеєра 84, дозволяє розподіляти теплоту серед гранул, коли вони приходять у контакт з іншими гранулами і деталями названого вібраційного конвеєра. Це дозволяє досягнути рівномірності температури і має результатом поліпшений, знижений і більш однорідний вміст вологи в гранулах. Перемішування зменшує схильність гранул до злипання між собою і/або прилипання до деталей вібраційного конвеєра як наслідок підвищеної температури гранул. Час перебування гранул на вібраційному конвеєрі може впливати на бажаний вміст вологи, який повинен бути досягнутий. Чим більша гранула, тим триваліший очікуваний час перебування. Час перебування типово складає від близько 20 секунд до близько 120 секунд або довше, переважніше від 30 секунд до 60 секунд, і переважніше 40 секунд, щоб дозволити гранулам висохнути до бажаного ступеню і дозволити гранулам охолонути для транспортування. Більші гранули будуть зберігати більше теплоти всередині і висихати швидше, ніж потрібно було чекати для гранул із діаметром, що зменшується. Навпаки, чим більший діаметр гранули, тим більший час перебування потрібно для гранули, щоб охолонути для цілей транспортування. Бажана температура гранули для кінцевого упаковування звичайно нижча, ніж та, яка потрібна для подальшої обробки. Інші способи охолодження або способи на додаток до вібраційного конвеєра можуть бути використані, щоб дозволити гранулам покинути сушарку і мати досить часу для висушування і подальшого охолодження для транспортування. Гранули по мірі постачання можуть бути упаковані, 17 можуть зберігатися або транспортуватися, як потрібно для додаткової обробки або виробництва 93518 18 кінцевого продукту, включаючи проміжне і кінцеве здимання гранул, де це є застосовним. 19 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 93518 Підписне 20 Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601