CN105538536A - 一种塑料造粒水环切节能模头及塑料造粒节能冷却方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种塑料造粒水环切节能模头及塑料造粒节能冷却方法，其中，所述节能模具头包括连接在料筒末端的附有加热和温度控制功能的金属穿孔板，该金属穿孔板上设有若干通孔；所述金属穿孔板的外侧还设有隔热板，该隔热板在与所述金属穿孔板通孔对应处开设过料孔。该模头既确保塑料在通过金属穿孔板时流动性好，不出现堵塞，又能保证切粒后的塑料颗粒能够迅速冷却定形，并且具有节省耗能的优点。

Description

一种塑料造粒水环切节能模头及塑料造粒节能冷却方法

技术领域

本发明涉及一种塑料造粒设备及方法，具体涉及一种塑料造粒水环切节能模头及塑料造粒节能冷却方法。

背景技术

在热塑性塑料再生、改性等塑料原料加工过程中，通常需要塑料造粒机将塑料制作成粒状。其中水环切造粒有操作简单、自动化程度高、成粒均匀等特点而成为优选方法之一。水环切造粒的工作原理为：热塑性塑料受热变成熔融状态，在金属筒内由螺杆挤压输送通过螺筒末端的金属穿孔板；位于金属穿孔板外侧设有以一定速度旋转的刮刀将通孔挤出的熔融塑料切割，同时用冷却水等冷媒将切成粒状的塑料快速冷却定型，防止粘结，再经固液分离获得塑料颗粒产品。

金属穿孔板在工作时需要维持一定的温度；温度过低，塑料会在通孔内冷却凝固，堵塞孔洞，不能通过；温度过高，冷却水等冷媒受到热交换速率的限制未能及时将切下的熔融状态塑料冷却定形而出现粘结成团；因此温度过低与过高都达不到顺畅造粒的目的。

现实工作中在通孔金属板上设置加热与温度控制装置，使金属板维持一定的温度。而冷媒也直接与金属板接触，部分热能消耗在加热冷媒，同时亦为冷媒的冷却回用增加耗能；因此造成热塑性塑料造粒过程出现无益的能耗。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种塑料造粒水环切节能模头，该模头既确保塑料在通过金属穿孔板时流动性好，不出现堵塞，又能保证切粒后的塑料颗粒能够迅速冷却定形，并且具有节省耗能的优点。

本发明的另一个目的在于提供一种应用上述塑料造粒水环切节能模头实现的塑料造粒节能冷却方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：

一种塑料造粒水环切节能模头，包括连接在料筒末端的附有加热和温度控制功能的金属穿孔板，该金属穿孔板上设有若干通孔；其特征在于，所述金属穿孔板的外侧还设有隔热板，该隔热板在与所述金属穿孔板通孔对应处开设过料孔。

本发明的一个优选方案，其中，所述隔热板为由单一材料制作的单一材料隔热板或由多种材料制作的复合隔热板。

为了获得更好的使用效果，隔热板应当具有以下性能：(1)绝热性能好；(2)刚性好；(3)与旋转的刮刀接触的一侧耐磨性能好。当采用单一材料制作的单一材料隔热板，该材料应当具有上述综合性能，例如陶瓷；而当采用由多种材料制作的复合隔热板时，靠近金属穿孔板一侧的材料可以选择绝热性能更好的材料，而靠近刮刀一侧的材料可以选择耐磨性更好的材料，这种复合隔热板能够更好满足所述隔热板的使用要求。

作为一种优选方案，所述复合隔热板为双层结构，由靠近金属穿孔板一侧的绝热层和位于另一侧的耐磨层构成，其中，绝热层由绝热材料制成，耐磨层由耐磨材料制成。

本发明的一个优选方案，其中，所述隔热板与金属穿孔板之间设有铜密封垫片。该铜密封垫片的作用在于：1、起到密封作用，防止金属穿孔板与隔热板之间的间隙出现物料的泄漏；2、能够缓冲金属穿孔板与隔热板之间因膨胀系数不一致而在热胀冷缩的变形下所产生的作用力，避免金属穿孔板与隔热板受到破坏。

本发明的一个优选方案，其中，所述与金属穿孔板之间通过螺钉连接，其中，螺钉的钉头与隔热板之间设有垫片；所述螺钉的钉体与金属穿孔板螺纹连接，该钉体与铜密封垫片和隔热板之间具有间隙。其目的在于，由于存在螺钉的钉体与铜密封垫片和隔热板之间的间隙，当金属穿孔板与隔热板之间因膨胀系数不一致而在热胀冷缩变形作用下产生相互错位运动时，该间隙为螺钉的运动提供了空间，避免隔热板受到挤压而破坏。

本发明的一个优选方案，其中，所述金属穿孔板上通孔的孔径大于隔热板过料孔的孔径。其目的在于：(1)便于克服因加工金属穿孔板与隔热板时存在公差而导致装配时可能出现不能完全对齐的问题；(2)因从金属穿孔板的通孔到隔热板的过料孔截面变小，使得塑料在金属穿孔板内保持高温熔融状态，通过隔热板的过料孔时速度加快，从而不易在隔热板的过料孔内因降温凝固而出现堵塞孔洞的情形。

本发明的一个优选方案，其中，所述金属穿孔板外侧连接有冷却箱体，该冷却箱体上设有进水口和排料口；所述进水口为两个，该两个进水口沿着模头的轴线方向排列设置，分别为第一进水口和第二进水口，所述第一进水口中进入的冷媒温度低于所述第二进水口中进入的冷媒温度。

采用上述优选方案的目的在于：现有的水环切模头均采用一个进水口输送冷媒进行冷却，刚切成粒状的塑料颗粒由于立即受到大流量的冷媒的冲击，表面未来得及冷却硬化就受冷媒冲击并翻滚，使得颗粒与颗粒在接触时极易粘结在一起。而上述优选方案中，由于分成两个进水口送入冷媒，并且第一进水口中的冷媒的温度低于第二进水口中的冷媒的温度，刚切成粒状的塑料颗粒首先受到第一进水口中温度较低的冷媒的冷却，使得塑料颗粒表面迅速冷却硬化，并且在总流量不变的前提下，通过控制第一进水口中的冷媒流量小于第二进水口中的冷媒流量，使得在第一进水口对应处塑料颗粒之间相互接触的几率也大幅减少，从而确保塑料颗粒在第一阶段的冷却中就不会粘结在一起；接着塑料颗粒受到第二进水口中冷媒的冷却，由于塑料颗粒在第一阶段的冷却中表面已经硬化，颗粒之间不会再粘结，从而在第二阶段中只需提供足够量的冷媒将塑料颗粒的热量带走即可，从而有效地防止塑料颗粒在冷却阶段粘结成团。

一种应用上述塑料造粒水环切节能模头实现的塑料造粒节能冷却方法，包括以下步骤：

(1)熔融塑料在塑料造粒机的料筒内由送料螺杆向前输送，塑料在模头中依次通过金属穿孔板的通孔以及隔热板的过料孔被挤出，连续转动的刮刀将挤出的塑料切割成粒状；

(2)塑料颗粒进入冷却箱体中由冷媒进行冷却；从第一进水口中进入的冷媒的温度低于第二进水口中的冷媒的温度，刚切成粒状的塑料颗粒首先受到第一进水口中温度较低的冷媒的冷却，使得塑料颗粒表面迅速冷却硬化，防止塑料颗粒粘结成团；接着塑料颗粒受到第二进水口中冷媒的冷却，带走表面已经硬化的塑料颗粒中的大量热量，完成塑料颗粒的冷却成型；

(3)冷却后的塑料颗粒和冷媒由排料口中排出，进入后续的固液分离工艺。

本发明的工作原理是：

本发明的塑料造粒水环切节能模头中，通过在金属穿孔板的外侧设置隔热板，由于隔热板具有绝热性能好的特点，因此能够隔断金属穿孔板和冷媒之间的热传递，一方面，确保金属穿孔板中的热量不被冷媒带走，减少维持金属穿孔板温度的加热电耗；另一方面，由于冷媒所带走的金属穿孔板的热量大大减少，在经使用后冷媒需降温后循环回用时降低了散热所需的能耗；再者，由于冷媒所带走的金属穿孔板的热量大大减少，因此提高了对塑料颗粒的冷却速度，使得塑料颗粒表面快速硬化，有效防止颗粒之间粘结成团。

本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：

1、工作时金属穿孔板中的热量不被冷媒带走，减少了维持金属板温度的加热电耗，同时确保熔融塑料在金属穿孔板中具有很好的流动性，不会出现孔洞堵塞现象。

2、冷媒中用于带走金属穿孔板热量的冷量大幅减少，因此冷媒在后续的降温循环回用工艺中因降温而消耗的能量相应减少，节省了能耗。

3、冷媒中的冷量基本用于对料颗粒进行冷却，冷却速度快，冷却效果好，有利于促使塑料颗粒表面快速硬化定形，有效降低塑料颗粒相互粘结成团的概率。

附图说明

图1为本发明的塑料造粒水环切节能模头的一个具体实施方式的结构示意图。

图2为图1的I处放大图。

图3为本发明的塑料造粒水环切节能模头的第二个具体实施方式的结构示意图。

图4为本发明的塑料造粒水环切节能模头的第三个具体实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

参见图1和图2，本实施例的塑料造粒水环切节能模头包括连接在料筒1末端的附有加热和温度控制功能的金属穿孔板2，该金属穿孔板2上设有若干通孔2-1。所述料筒1的内部设有送料螺杆4；所述金属穿孔板2的外缘上设有加热温控装置9。所述金属穿孔板2的外侧还设有隔热板3，该隔热板3在与所述金属穿孔板2通孔2-1对应处开设过料孔3-1。

参见图1和图2，所述隔热板3为由单一材料制作的单一材料隔热板，为了获得更好的使用效果，该单一材料隔热板的制作材料应当具有以下性能：(1)绝热性能好；(2)刚性好；(3)与旋转的刮刀7接触的一侧耐磨性能好。采用由单一材料制作的单一材料隔热板时，制作材料应当具有上述综合性能，例如，绝热性能、刚性以及耐磨性很好的陶瓷，是适合制作上述单一材料隔热板的材料之一。

参见图1和图2，所述隔热板3与金属穿孔板2之间设有铜密封垫片5。该铜密封垫片5的作用在于：1、起到密封作用，防止金属穿孔板2与隔热板3之间的间隙出现物料的泄漏；2、能够缓冲金属穿孔板2与隔热板3之间因膨胀系数不一致而在热胀冷缩的变形下所产生的作用力，避免金属穿孔板2与隔热板3受到破坏。

参见图1和图2，所述金属穿孔板2上通孔2-1的孔径大于隔热板3过料孔3-1的孔径。其目的在于：(1)便于克服因加工金属穿孔板2与隔热板3时存在公差而导致装配时可能出现不能完全对齐的问题；(2)因从金属穿孔板2的通孔2-1到隔热板3的过料孔3-1截面变小，使得塑料在金属穿孔板2内保持高温熔融状态，通过隔热板3的过料孔3-1时速度加快，从而不易在隔热板3的过料孔3-1内因降温凝固而出现堵塞孔洞的情形。当然，金属穿孔板2上通孔2-1的孔径也可以等于或小于隔热板3过料孔3-1的孔径。

参见图1和图2，所述隔热板3与金属穿孔板2之间通过螺钉10连接，其中，螺钉10的钉头与隔热板3之间设有垫片11；所述螺钉10的钉体与金属穿孔板2螺纹连接，该钉体与铜密封垫片5和隔热板3之间具有间隙12。其目的在于，由于存在螺钉10的钉体与铜密封垫片5和隔热板3之间的间隙12，当金属穿孔板2与隔热板3之间因膨胀系数不一致而在热胀冷缩变形作用下产生相互错位运动时，该间隙12为螺钉10的运动提供了空间，避免隔热板3受到挤压而破坏。

参见图1，所述金属穿孔板2外侧连接有冷却箱体6，该冷却箱体6上设有进水口6-1和排料口6-2，进水口6-1用于向冷却箱体6内通入冷媒对塑料颗粒进行冷却，冷却后的冷媒和塑料颗粒从排料口6-2中排出，进入后续的固液分离工艺。所述冷却箱体6的外缘通过法兰与金属穿孔板2连接，所述隔热板3和铜密封垫片5设置于冷却箱体6内。紧贴在隔热板3的外侧面侧设有刮刀7，该刮刀7通过转轴与电机8连接。

本发明的塑料造粒水环切节能模头工作过程及原理是：

参见图1和图2，熔融塑料在料筒1内由送料螺杆4向前输送，塑料在模头中依次通过金属穿孔板2的通孔2-1以及隔热板3的过料孔3-1被挤出，连续转动的刮刀7将挤出的塑料切割成粒状，随后由从进水口6-1中进入的冷媒快速冷却定形，最后从排料口6-2中排出。本发明的塑料造粒水环切节能模头中，通过在金属穿孔板2的外侧设置隔热板3，由于隔热板3具有绝热性能好的特点，因此能够隔断金属穿孔板2和冷媒之间的热传递，一方面，确保金属穿孔板2中的热量不被冷媒带走，减少维持金属穿孔板温度2的加热电耗；另一方面，由于冷媒所带走的金属穿孔板2的热量大大减少，在经使用后冷媒需降温后循环回用时降低了散热所需的能耗；再者，由于冷媒所带走的金属穿孔板2的热量大大减少，因此提高了对塑料颗粒的冷却速度，使得塑料颗粒表面快速硬化，有效防止颗粒之间粘结成团。

实施例2

参见图3，本实施例与实施例1相比的不同之处在于：

所述进水口6-1为两个，该两个进水口6-1沿着模头的轴线方向排列设置，分别为第一进水口6-11和第二进水口6-12，所述第一进水口6-11中进入的冷媒温度低于所述第二进水口6-12中进入的冷媒温度。其作用在于：现有的水环切模头均采用一个进水口6-1输送冷媒进行冷却，刚切成粒状的塑料颗粒由于立即受到大流量的冷媒的冲击，表面未来得及冷却硬化就受冷媒冲击并翻滚，使得颗粒与颗粒在接触时极易粘结在一起。而在本实施的方案中，由于分成两个进水口6-1送入冷媒，并且第一进水口6-11中的冷媒的温度低于第二进水口6-12中的冷媒的温度，刚切成粒状的塑料颗粒首先受到第一进水口6-11中温度较低的冷媒的冷却，使得塑料颗粒表面迅速冷却硬化，并且在总流量不变的前提下，通过控制第一进水口6-11中的冷媒流量小于第二进水口6-12中的冷媒流量，使得在第一进水口6-11对应处塑料颗粒之间相互接触的几率也大幅减少，从而确保塑料颗粒在第一阶段的冷却中就不会粘结在一起；接着塑料颗粒受到第二进水口6-12中冷媒的冷却，由于塑料颗粒在第一阶段的冷却中表面已经硬化，颗粒之间不会再粘结，从而在第二阶段中只需提供足够量的冷媒将塑料颗粒的热量带走即可，从而有效地防止塑料颗粒在冷却阶段粘结成团。

本发明的应用上述塑料造粒水环切节能模头实现的塑料造粒节能冷却方法，包括以下步骤：

(1)熔融塑料在塑料造粒机的料筒1内由送料螺杆4向前输送，塑料在模头中依次通过金属穿孔板2的通孔2-1以及隔热板3的过料孔3-1被挤出，连续转动的刮刀7将挤出的塑料切割成粒状；

(2)塑料颗粒进入冷却箱体6中由冷媒进行冷却；从第一进水口6-11中进入的冷媒的温度低于第二进水口6-12中的冷媒的温度，刚切成粒状的塑料颗粒首先受到第一进水口6-11中温度较低的冷媒的冷却，使得塑料颗粒表面迅速冷却硬化，防止塑料颗粒粘结成团；接着塑料颗粒受到第二进水口6-12中冷媒的冷却，带走表面已经硬化的塑料颗粒中的大量热量，完成塑料颗粒的冷却成型；

(3)冷却后的塑料颗粒和冷媒由排料口6-2中排出，进入后续的固液分离工艺。

实施例3

参见图4，本实施例与实施例2相比的不同之处在于：

本实施例中，所述隔热板3为由多种材料制作的复合隔热板，具体是双层结构，由靠近金属穿孔板2一侧的绝热层3-1和位于另一侧的耐磨层3-2构成，其中，绝热层由绝热材料制成，耐磨层由耐磨材料制成，相对于实施例1，所述绝热层可以采用绝热性能更好的材料，而所述耐磨层3-2可以采用耐磨性能更好的材料制成，这种复合隔热板能够更好满足所述隔热板3的使用要求。

上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种塑料造粒水环切节能模头，包括连接在料筒末端的附有加热和温度控制功能的金属穿孔板，该金属穿孔板上设有若干通孔；其特征在于，所述金属穿孔板的外侧还设有隔热板，该隔热板在与所述金属穿孔板通孔对应处开设过料孔。

2.根据权利要求1所述的塑料造粒水环切节能模头，其特征在于，所述隔热板为由单一材料制作的单一材料隔热板或由多种材料制作的复合隔热板。

3.根据权利要求2所述的塑料造粒水环切节能模头，其特征在于，所述隔热板为双层结构的复合隔热板，由靠近金属穿孔板一侧的绝热层和位于另一侧的耐磨层构成，其中，绝热层由绝热材料制成，耐磨层由耐磨材料制成。

4.根据权利要求1所述的塑料造粒水环切节能模头，其特征在于，所述隔热板与金属穿孔板之间设有铜密封垫片。

5.根据权利要求4所述的塑料造粒水环切节能模头，其特征在于，所述隔热板与金属穿孔板之间通过螺钉连接，其中，螺钉的钉头与隔热板之间设有垫片；所述螺钉的钉体与金属穿孔板螺纹连接，该钉体与铜密封垫片和隔热板之间具有间隙。

6.根据权利要求1所述的塑料造粒水环切节能模头，其特征在于，所述金属穿孔板上通孔的孔径大于隔热板过料孔的孔径。

7.根据权利要求1-6任一项所述的塑料造粒水环切节能模头，其特征在于，所述金属穿孔板外侧连接有冷却箱体，该冷却箱体上设有进水口和排料口；所述进水口为两个，该两个进水口沿着模头的轴线方向排列设置，分别为第一进水口和第二进水口，所述第一进水口中进入的冷媒温度低于所述第二进水口中进入的冷媒温度。

8.一种应用权利要求7所述的塑料造粒水环切节能模头实现的塑料造粒节能冷却方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)熔融塑料在塑料造粒机的料筒内由送料螺杆向前输送，塑料在模头中依次通过金属穿孔板的通孔以及隔热板的过料孔被挤出，连续转动的刮刀将挤出的塑料切割成粒状；

(2)塑料颗粒进入冷却箱体中由冷媒进行冷却；从第一进水口中进入的冷媒的温度低于第二进水口中的冷媒的温度，刚切成粒状的塑料颗粒首先受到第一进水口中温度较低的冷媒的冷却，使得塑料颗粒表面迅速冷却硬化，防止塑料颗粒粘结成团；接着塑料颗粒受到第二进水口中冷媒的冷却，带走表面已经硬化的塑料颗粒中的大量热量，完成塑料颗粒的冷却成型；

(3)冷却后的塑料颗粒和冷媒由排料口中排出，进入后续的固液分离工艺。