CN102209613A - 对热塑性材料的条料进行连续铸塑和造粒的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种对热塑性材料的条料进行连续铸塑和造粒的装置，该装置采用具有多个喷嘴孔的喷嘴头以及水润湿的导向装置，每个喷嘴孔的最大直径为4mm，所述水润湿导向装置用于冷却和引导塑料条料离开喷嘴孔，经过进料辊到切割单元的入口，所述切割单元用于切碎塑料条料以形成长度在2mm至3mm之间的颗粒。在将条料从喷嘴通过导向装置到切割单元的进料辊的过程中冷却的情况下，在喷嘴孔的中部空间区域至少为100m/min的所述熔融物的流速被提高至切割单元将以＞2000次/秒的切割速率切碎条料这样的程度。

Description

对热塑性材料的条料进行连续铸塑和造粒的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种采用具有多个喷嘴孔的喷嘴头和水润湿导向装置(6)的用于热塑性材料的条料(strands)连续铸塑(casting)和造粒的装置和方法，每个喷嘴孔的最大直径为4mm，所述水润湿导向装置(6)用于冷却和引导塑料条料离开喷嘴孔，经过进料辊到切割单元的入口，在切割单元中切碎塑料条料以形成长度在2mm至3mm之间的颗粒。
背景技术
公开号为2004/0164443A1的美国专利申请中对这种类型的装置进行了描述与说明。
通常遇到的一个问题是当使用这种装置或一种相似类型的装置对塑料性条料，尤其是PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)造粒的时候，在颗粒离开造粒机后，由于所述颗粒表面的结晶或冷却不充分，所述颗粒表面将会有粘结在一起的趋势。实际中所述颗粒被冷却到何种程度取决于这些装置中不同的操作条件。经常，由于这些装置的操作条件的不期望的变化使颗粒的冷却程度不易控制。因此，本发明的目的在于大幅度地降低颗粒表面的粘结趋势。
发明内容
采取一种设计方案，通过上述装置的一种特别实施方式来实现本发明的目的，其特征在于，提高熔融物的流速至切割单元将以＞2000次/秒(cuts/s)的切割速率切碎条料(同时在条料从喷嘴通过导向装置到切割单元的进料辊的过程中冷却条料)，所述熔融物的流速在喷嘴孔的中部空间区域至少为100m/min。
首先，由于喷嘴孔的孔径相对地小，所述装置的创造性设计可以使在喷嘴孔的中部空间区域获得的熔融物的流速特别高，由此将会使该流速在喷嘴孔内且朝向喷嘴孔壁时趋向零。因此，当条料通过喷嘴孔时，条料已经在纵向经受了高的内部应力。这是所期望的效果，会在所有条料的表面上促使该塑料的早期成核与结晶。然后，这种趋势将得到支持，此外，由于造粒机上游的条料各自的进料速度，出口速度将增加到造粒机不得不以特别高的切割速度切碎条料以生产长度约在2.0mm至3.0mm之间的典型颗粒这样的程度。因此，当所述塑料条料离开喷嘴孔并在之后被进料到造粒机中，由于朝向进料器的条料流速特别高，该塑料条料承受的拉伸量将再次大幅度地增加。于是，在此区域也可以获得条料的表面早期结晶的效果。
这些作用将导致条料的表面早期结晶，并也因此从中产生了颗粒，达到将使颗粒几乎完全丧失粘结趋势这样的程度。
用于该目的的方法的特征在于，由于小喷嘴孔径最大为4mm，从喷嘴孔离开的条料将在喷嘴孔区域经受从喷嘴孔的内表面朝向内部区域的高流速梯度，所述内部区域的流速为至少100m/min。结果，所述塑料条料将在表面上被大幅度地拉伸并因此在此区域显现快速结晶，并且所述塑料条料由于被供料到造粒机时的速度高而将被进一步地拉伸，导致所述塑料条料在到达造粒机时，塑料条料的表面进一步地拉伸以及在塑料条料的结晶，由于高的进料速度并且考虑到维持每个颗粒最大长度约3mm，造粒机将以＞2000次/秒的非常高的切割速度切碎所述塑料条料成为颗粒。
附图说明
附图中显示的是本发明的实施方式，其中：
图1是一种以德国专利申请DE 197 39 747.6中示出的方式生产塑料颗粒的装置的示意图，不过，在DE 197 39 747.6中，塑料条料径直离开喷嘴，并且颗粒/水的混合物同样地也是以径直方式被引导。
图2是塑料从被铸塑成为条料直到造粒机的路径中的行为的说明。
具体实施方式
图1是与DE 197 39 747 A1显示和描述基本相同的一种用于使塑料条料成为颗粒的装置的侧视图。但是，图1所示的所述塑料条料到造粒机的整个路径是一个径直过程(straight course)，并且颗粒/水的混合物同样地也是被以径直路线(straight way)引导。所述塑料条料4离开喷嘴头1，为了简化说明所述喷嘴头仅示出一个喷嘴孔2。所述塑料条料4离开喷嘴孔2将首先流向启动板5(start-up flap)，所述启动板5将引导所述塑料条料4进入导向装置6。喷洒喷嘴7对准所述导向装置6用于在所述导向装置6上洒冷却水。所述条料4将从所述导向装置6开始，接着通过一对进料辊8和9，该进料辊8和9将使所述条料4加速到一个高的进料速度，因而促使所述条料4沿着所述导向装置6的长度方向相应地被拉伸。然后，所述进料辊8和9将所述条料4供料到切割单元10，以公知的方法，所述切割单元10形成为刮刀式圆筒(knife cylinder)并且将以＞2000次/秒的切割速度将所述条料4切成颗粒。然后，所述颗粒将以颗粒12的形式被垂直向下地从造粒机外壳11排出。
图2是条料4的示意图，首先所述条料4位于喷嘴盒1(nozzle pack)的区域，然后通过喷嘴2，接着所述条料4离开所述喷嘴2并最终通向切割单元10。如图所示，随意切割的体积片段12a(volume segment)用于说明所述装置的操作方式，在喷嘴2的前部区域的所述体积片段12a在某种程度上相对而言直径大，当所述条料4进入喷嘴2后，这些体积片段12将显著地向纵向延展并因此直径减小，例如能够观察到由体积片段12a变形成的各个体积片段12b。以这种形状，体积片段12b接着将通过喷嘴孔2，在此体积片段12b的表面将再次被显著地拉伸。所述条料4完全离开喷嘴孔2后，将再次变宽，促使体积片段12b的宽度也增加而变成各个体积片段12c，但是没有失去由于喷嘴开口2的约束而获得的在体积片段12c表面上的结晶效果。在体积片段沿着导向装置6(见图1)往前的路径上，各个体积片段由于进料辊8、9实现的高进料速度将再次被显著地拉伸，并在之后进入切割单元10，同时体积片段12d较体积片段12c再次呈现出更长的拉伸形状，在切割单元10中体积片段12c被以＞2000次/秒的相当大的切割速度切碎成颗粒12。实际上体积片段12d在该工序过程中受到额外的显著地拉伸，导致单个条料4的表面上更剧烈的结晶。因此颗粒在离开造粒机11后，进一步地在表面上结晶，且其结果是因为颗粒的表面上显著的结晶而使颗粒丧失了任何粘结的趋势。

Claims (2)

1.一种对热塑性材料的条料(4)进行连续铸塑和造粒的装置，该装置采用具有多个喷嘴孔(2)的喷嘴头(1)以及水润湿导向装置(6)，每个喷嘴孔的最大直径为4mm，所述水润湿导向装置(6)用于冷却和引导所述塑料条料(4)离开所述喷嘴孔(2)，经过进料辊(8，9)到切割单元(10)的入口，所述切割单元(10)用于切碎塑料条料以形成各自长度在2mm至3mm之间的颗粒(12)，其特征在于，增加熔融物的流速至所述切割单元(10)将以＞2000次/秒的切割速率切碎所述条料(4)的程度，同时当所述条料(4)从喷嘴通过导向装置(6)到切割单元的进料辊(8，9)时冷却所述条料(4)，所述熔融物的流速在喷嘴孔(2)的中部空间区域为至少100m/min。
2.一种基于权利要求1所述的装置对热塑性材料的条料(4)进行连续铸塑和造粒的方法，其特征在于，由于喷嘴孔的孔径小，例如不大于4mm，离开喷嘴孔(2)的条料(4)将在喷嘴孔(2)区域具有从喷嘴孔(2)的内表面朝向内部区域的高速度梯度，所述内部区域的流速为至少100m/min，由此将导致所述塑料条料(4)在表面上被显著地拉伸并因此在此区域快速结晶，并且由于所述塑料条料(4)高速进入到造粒机(11)而被进一步地拉伸，结果导致所述塑料条料(4)的表面更进一步地被拉伸以及在到达切割单元(10)的时候结晶，由于高的进料速度，所述切割单元(10)将以＞2000次/秒的非常高的切割速度同时维持最大颗粒长度约3mm切碎所述塑料条料成为颗粒(12)。
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