粒子制造方法和粒子制造設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及粒子制造方法和粒子制造設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 近來，已經(jīng)提出用于制造調(diào)色劑的方法，其包括：使熱塑性樹脂熔融并且使該熔融 樹脂與壓縮性流體接觸，隨后，通過常規(guī)類型的靜態(tài)混合器混合該熔融樹脂和壓縮性流體， 以降低熔融樹脂的粘度，并使所得的混合物減壓膨脹，從而制造調(diào)色劑（參見PTL 1)。根據(jù) 這一提出的方法，能夠在保持能量成本低的情況下制造調(diào)色劑。
[0003] 然而，在其中使用靜態(tài)混合器混合各自具有不同粘度的流體（例如熔融樹脂和 液態(tài)的碳氧化物）的情況下（如在PTL 1的情況下），難以均勻地將兩種流體混合在一 起。至于靜態(tài)混合器，已知的是在管狀外殼中具有混合元件的靜態(tài)混合器。所述混合元件 不具有活動部分，且具有沿著軸向排列并且以管的軸線作為中心的多個擋板。在所述靜態(tài) 混合器中，隨著流體在管狀外殼的內(nèi)部通過，通過設(shè)置于管中的混合元件，使流體經(jīng)由分流 (split)、轉(zhuǎn)向和翻轉(zhuǎn)而混合。至于另一類型的靜態(tài)混合器，已知的是這樣的混合器，其中， 將作為混合元件的大量由多邊形小室組成的蜂巢形狀的板彼此重疊排列。
[0004] 在這樣的靜態(tài)混合器中，隨著流體從管的中心部分向外側(cè)以及從外側(cè)向管的中心 部分順序地移動通過管中的小室，使流體經(jīng)由分散、翻轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)（spin around)而混合。
[0005] 然而，當(dāng)使作為高粘性流體的熱塑性樹脂和作為低粘性流體的壓縮性流體在靜態(tài) 混合器中通過時，壓縮性流體通過混合元件與管狀元件之間的空間，而不受到來自混合元 件的混合作用。結(jié)果，這兩種流體可能未均勻混合。因此，壓縮性流體沒有充分溶解在熱塑 性樹脂中，以至于熱塑性樹脂的粘度未充分降低。甚至當(dāng)所得混合物通過減壓而膨脹時，所 得粒子的直徑變大，例如，幾百微米至幾毫米，而且粒子的粒度分布由于粒子的熔合和產(chǎn)生 的纖維狀產(chǎn)物而變寬。因此，存在難以制造大量具有小粒徑的均勻粒子的問題。
[0006] 存在針對前述混合失敗的對策，例如，給混合元件賦予復(fù)雜的結(jié)構(gòu)、以及增加混合 器的長度。但是，這些對策不是用于防止作為低粘性流體的壓縮性流體通過的有效方法， 且因此存在問題，例如，混合期間的壓力損失的增大、變大的裝置、以及洗滌工作（washing effort)的增加。
[0007] 因此，需要提供用于制造具有窄粒度分布且具有小粒徑的粒子的制造方法，在該 方法中，使作為高粘性流體的熱塑性樹脂與作為低粘性流體的壓縮性流體彼此接觸以產(chǎn)生 熔體，并且噴射所述熔體以形成粒子。
[0008] 引用文獻(xiàn)列表 [0009] 專利文獻(xiàn)
[0010] PTL 1 :日本專利（JP-B)No. 4113452

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 技術(shù)問題
[0012] 本發(fā)明的目的在于提供粒子制造方法，其能夠有效地制造具有窄粒度分布的粒 子。
[0013] 解決問題的方案
[0014] 作為用于解決前述問題的手段，本發(fā)明的粒子制造方法包括：
[0015] 采用多級分流型流體微混合器（multistage split flow micromixer)，使壓縮性 流體與壓力塑性材料彼此接觸，從而產(chǎn)生其中溶解有所述壓縮性流體的所述壓力塑性材料 的熔體；和
[0016] 噴射所述壓力塑性材料的熔體以形成粒子，
[0017] 其中所述壓力塑性材料是具有羰基結(jié)構(gòu)-C( = 0)-的樹脂，且
[0018] 其中所述熔體的粘度為500mPa · s或更低，其是在噴射所述壓力塑性材料的熔體 時的溫度和壓力條件下測得的。
[0019] 發(fā)明的有益效果
[0020] 本發(fā)明能夠解決本領(lǐng)域中的前述各種問題并且能夠提供可有效地制造具有窄粒 度分布的粒子的粒子制造方法。
【附圖說明】
[0021] 圖1是說明壓力塑性材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度與壓力之間的關(guān)系的圖。
[0022] 圖2是說明相對于溫度和壓力的物質(zhì)狀態(tài)的相圖。
[0023] 圖3是定義壓縮性流體的范圍的相圖。
[0024] 圖4是說明用于本發(fā)明粒子制造方法的粒子制造設(shè)備的一個實(shí)例的示意圖。
[0025] 圖5是說明用于本發(fā)明粒子制造方法的粒子制造設(shè)備的另一實(shí)例的示意圖。
[0026] 圖6A是說明多級分流型流體微混合器的一個實(shí)例的示意性頂視圖。
[0027] 圖6B是說明多級分流型流體微混合器的一個實(shí)例的示意性正視圖。
[0028] 圖6C是圖6B的X部分的示意性放大圖。
[0029] 圖6D是圖6C的雙管混合部101的示意性放大圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] (粒子制造方法和粒子制造設(shè)備）
[0031] 本發(fā)明的粒子制造方法包括熔融步驟和造粒步驟，而且，如果必要的話，可進(jìn)一步 包括其它步驟。
[0032] 所述粒子制造設(shè)備包括熔融單元和造粒單元，而且，如果必要的話，可進(jìn)一步包括 其它單元。
[0033] 本發(fā)明的粒子制造方法可適宜地通過本發(fā)明的粒子制造設(shè)備進(jìn)行。熔融步驟可適 宜地通過熔融單元進(jìn)行。造粒步驟可適宜地通過造粒單元進(jìn)行。前述其它步驟可適宜地通 過前述其它單元進(jìn)行。
[0034] 〈熔融步驟和熔融單元〉
[0035] 熔融步驟是采用多級分流型流體微混合器，使壓縮性流體與壓力塑性材料彼此接 觸以產(chǎn)生其中溶解有壓縮性流體的壓力塑性材料的熔體。熔融步驟適宜地通過熔融單元進(jìn) 行。
[0036] 術(shù)語"壓力塑性材料的熔體"是指，當(dāng)壓力塑性材料與壓縮性流體接觸時，處于塑 化（增塑，plasticize)和/或液化狀態(tài)下并發(fā)生溶脹的壓力塑性材料。
[0037] 〈〈壓力塑性材料》
[0038] 壓力塑性材料是具有如下特性的材料：隨著其在施加壓力的情況下與壓縮性流體 接觸，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度降低。更具體地說，壓力塑性材料是指通過施加壓力而不是施加熱 而塑化的材料。
[0039] 例如，隨著通過使壓力塑性材料與壓縮性流體接觸而向壓力塑性材料施加壓力， 壓力塑性材料在低于壓力塑性材料在大氣壓下的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg)的溫度下塑化。
[0040] 圖1是說明了在作為壓縮性流體的一個實(shí)例的二氧化碳的存在下作為壓力塑性 材料的一個實(shí)例的聚苯乙烯的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（縱軸）與壓力（橫軸）之間的關(guān)系的圖。 如圖1中所示的，聚苯乙烯的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度與壓力是相關(guān)的，且其斜率為負(fù)。類似地，其 它材料也可形成描繪了其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度與壓力之間的關(guān)系的圖。當(dāng)圖中的斜率為負(fù)時， 該材料為壓力塑性材料。斜率取決于壓力塑性材料的類型、組成和分子量而變化。例如，當(dāng) 壓力塑性材料是聚苯乙烯樹脂時，所述斜率是-9°C /MPa ;當(dāng)壓力塑性材料是苯乙烯-丙烯 ?；鶚渲瑫r，所述斜率是-9°C /MPa ;當(dāng)壓力塑性材料是非晶聚酯樹脂時，所述斜率是-8°C / MPa ;當(dāng)壓力塑性材料是結(jié)晶聚酯時，所述斜率是-2°C /MPa ;當(dāng)壓力塑性材料是多元醇樹脂 時，所述斜率是_8°C /MPa ;當(dāng)壓力塑性材料是氨基甲酸酯樹脂時，所述斜率是-7°C /MPa ; 當(dāng)壓力塑性材料是聚丙烯酸酯樹脂時，所述斜率是-HO /MPa ;且當(dāng)壓力塑性樹脂是聚碳 酸酯樹脂時，所述斜率是-l〇°C /MPa。
[0041] 所述斜率可基于以下方式測定。具體地說，壓力塑性材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度是例 如通過SETARAM Instrumentation制造的高壓量熱儀C-80在改變所施加的壓力的情況下 測量的，而且所述斜率是基于所述測量的結(jié)果而測定的。在上述測量中，將樣品置于高壓測 量室中，并然后以二氧化碳吹掃所述室，隨后施加壓力以賦予預(yù)定壓力，從而測量所述樣品 的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。而且，可基于當(dāng)壓力從大氣壓（〇. IMPa)變化到IOMPa時玻璃化轉(zhuǎn)變溫 度的變化來測定所述斜率。
[0042] 玻璃化轉(zhuǎn)變溫度相對于壓力的變化的斜率取決于預(yù)期意圖適當(dāng)?shù)剡x擇而沒有任 何限制，但其優(yōu)選為-rc /MPa或更小、更優(yōu)選-5°C /MPa或更小、且甚至更優(yōu)選-10°c /MPa 或更小。所述斜率的下限沒有特別限制。當(dāng)所述斜率大于-1°C/MPa時，在施加壓力而不施 加熱的情況下塑化是不足的，這不能使得熔體為低粘性的，且因此其可難以形成粒子。
[0043] 壓力塑性材料取決于預(yù)期意圖適當(dāng)?shù)剡x擇而沒有任何限制，但其優(yōu)選為在30MPa 或更低的條件下具有500mPa *s或更低粘度的壓力塑性材料。注意，在該情況下，通過向壓 力塑性材料施加具有等于其在大氣壓下的熔點(diǎn)或更低的溫度的熱量，可使得壓力塑性材料 在30MPa或更低的條件下具有500mPa · s或更低的粘度。
[0044] 至于壓力塑性材料，可使用具有羰基結(jié)構(gòu)_C( = 0)_的樹脂。
[0045] 所述具有羰基結(jié)構(gòu)_C( = 0)_的樹脂具有對壓縮性流體的優(yōu)異親和性，且顯示出 高的塑化效果。盡管尚未知曉具體原理，但認(rèn)為，由于以下原因其反應(yīng)性是高的。在羰基結(jié) 構(gòu)-C( = 0)_中，具有高電負(fù)性的氧通過31-鍵而鍵合至碳，且31-鍵電子被強(qiáng)烈地吸引至 氧，因此氧被負(fù)地極化，且碳被正地極化，這導(dǎo)致高的反應(yīng)性。而且，在其中壓縮性流體是二 氧化碳的情況中，這樣的樹脂與二氧化碳具有高的親和性，因?yàn)轸驶Y(jié)構(gòu)-C ( = 0)-與二氧 化碳的結(jié)構(gòu)相似。
[0046] 所述具有羰基結(jié)構(gòu)_C( = 0)_的樹脂取決于預(yù)期意圖適當(dāng)?shù)剡x擇而沒有任何限 制，且其實(shí)例包括聚酯樹脂、氨基甲酸酯樹脂、多元醇樹脂、聚酰胺樹脂、松香、改性松香、和 萜烯樹脂。這些可單獨(dú)使用、或組合使用。在它們當(dāng)中，特別優(yōu)選聚酯樹脂和氨基甲酸酯樹 脂。
[0047] 聚酯樹脂取決于預(yù)期意圖適當(dāng)?shù)剡x擇而沒有任何限制，且其實(shí)例包括改性聚酯樹 月旨、未改性的聚酯樹脂、非晶聚酯樹脂、結(jié)晶聚酯樹脂、和聚乳酸樹脂。
[0048] 聚乳酸樹脂取決于預(yù)期意圖適當(dāng)?shù)剡x擇而沒有任何限制，且其實(shí)例包括：L-型、 D-型、或外消旋體聚乳酸樹脂；立體復(fù)合物的聚乳酸樹脂；以及基于聚乳酸的嵌段共聚物。
[0049] 氨基甲酸酯樹脂取決于預(yù)期意圖適當(dāng)?shù)剡x擇而沒有任何限制。
[0050] 除了所述具有羰基結(jié)構(gòu)_C( = 0)_的樹脂以