CN1370106A - 树脂组合物的造粒装置 - Google Patents

Abstract

本发明的转子1配有一打孔金属网2,将熔融和混合的树脂组合物由开口部分供给到转子1的上部,打孔金属网的外圆周是由磁性材料形成的或由与磁性材料3相接触的非磁性材料形成,为了使树脂组合物由离心力的作用通过均匀加热的打孔金属网2中的小孔,通过对磁性材料部分进行加热而将树脂组合物造粒成粉末或纤维状。造粒粉末经安装在其中具有旋转叶片11的供气装置12从排料口转移到外箱8的下部。因此,由于在产品回收容器13中收集的粉碎树脂组合物成粉末的粒径比直接造粒后的粉末粒径更接近于最终产品的粒径,所以促进了冷却操作,在不损害树脂性能的情况下减少了粉碎的时间并且在粉碎时减少了生成的细粉和粗粉。因此,该树脂组合物造粒装置可减少分类的步骤或可节省劳力和时间。

Description

树脂组合物的造粒装置

                    技术领域

本发明涉及树脂组合物的造粒装置，更确切地说，本发明涉及在粉碎过程中减少细粉的生成量以及粉碎时间的树脂组合物的造粒装置。

                    技术背景

例如，环氧树脂粉末涂覆材料一般是根据干法通过对各原料进行熔融混合、冷却以及对原料进行粉碎生产的。冷却带主要用于冷却。在此情况下，熔融和混合的组合物不能得到充分地冷却，因而降低了粉碎效率。并且在某些情况下，不能得到所要求的颗粒直径。粉碎可使用粉碎机、victory mill、球磨机、射流磨等。它们可根据粉末的性能和所希望的颗粒直径进行选择使用。通常，为了增加粉碎的效率，粉碎是分步骤进行的，在粗粉碎阶段首先将材料粉碎成5～15mm，然后再将其粉碎成所要求的颗粒直径。

通常，由于粗粉碎材料的颗粒直径在粉碎后更接近于最终的颗粒直径，因而所需的粉碎时间就会更短，颗粒的尺寸分布就会更窄，从而限制了由于过渡粉碎所造成的更多粉碎粉末的形成。可是，在使用粉碎机，例如锤磨机等的情况下，平均颗粒直径会变大2～5mm，颗粒尺寸分布从几微米变宽到十几微米以及几毫米。在粉碎粗粉碎的材料时粉碎时间会延长，并产生许多细粉和粗粉。为了提高产量，就需要在回收和处理后再粉碎细粉和粗粉，这样就增加了加工的成本。也就是说，在粉碎前，颗粒尺寸比最终颗粒尺寸大并且颗粒尺寸分布宽的情况下由于生成了许多的细粉和粗粉，所以使得粉碎的效率降低，成本升高。特别是，细粉的生成对工作环境是一种危害。

在日本专利未审公开号为Nos.8-218643和8-294916中公开了关于提高粉碎效率的生产方法。用该方法与用诸如锤式研磨机等经粗粉碎后进行传统的细粉碎相比，可大大地减少细粉的生成量。但正如在该方法中所述，在不使用加热装置供应熔融和混合树脂的情况下，某些性能的树脂在造粒的过程中会被冷却并且粘度变高，以致于产生阻塞，这不仅会带来有害的因素，而且甚至在进行造粒的情况下所获得产品的尺寸也是不均匀的并且大于最终的颗粒直径。例如，在销型盘的情况下，当供应的树脂具有低的熔体粘度并且连续的呈线性地供应到转子上时，为了成为纤维状，由于离心力的作用树脂就在两个相邻的销间扩展蔓延，从而使纤维的长度大于销间的距离。

为了减小纤维的长度而减小销间距离的情况下，由于销间树脂量的减少，所以使得施加的离心力降低，这样树脂就难于从销间部位处移开并且会停留在转子上。为了增加离心力以防止树脂停留，就需要增加转速，而这就势必要加大功率，操作的安全性也会随之降低。相反，由于纤维的厚度取决于树脂的供应量，当供应量足够小时，纤维会变细，但在增加供应量以增加生产能力的情况下，纤维的直径就会变粗，从而就不能获得稳定的造粒操作。

另外，在供应的树脂组合物的熔体粘度高并且树脂不连续地供应到转子上时，由于树脂不能连续地呈线性供应，所以就会使树脂供给到销的局部。因此，树脂就会过多的以这种局部供给的方式进行供应，并且树脂会从整个销的中空部分挤出，树脂形成不均匀的形状并且明显偏大。可以相同的方式将其用在叶片型盘上。也就是说，该方法不足以稳定地获得减少粉碎时间的造粒操作。

在日本专利未审公开号为Nos.50-121529，50-121530，59-203448等中公开了利用转子的生产方法，但所有这些专利的目的都是为生产棉花状产品，它们不同于本发明。

另外，作为用于提供粉碎涂布材料造粒装置的结构，可列举有日本专利未审公开号为Nos.10-032581，10-032582和10-032583，但在这些制造方法中，用于收集造粒粉末的容器被构造成外箱安置在与造粒粉末或纤维状树脂组合物飞扬方向相垂直的方向上。在此情况下，由于壁表面受到的冲击能相对于颗粒粉末速度能没有被减少，因而造粒的粉末易于粘附在壁表面上。由于由转子旋转产生的风流作用处于把造粒粉末压向壁表面的方向上，所以造粒的粉末易于停留在壁表面附近。另外，由于造粒粉末的飞扬速度很大，因而在与壁面碰撞后的反射方向基本上与入射方向相同。因此，其与后面飞扬的造粒粉末发生碰撞的概率大为提高，由于造粒粉末是熔融的并且彼此粘附在一起，因此使得热容量增加，造粒粉末很容易粘在壁表面上。一旦造粒粉末粘附在壁表面上，造粒粉末会基于这些造粒的粉末进一步熔融并粘附在一起，致使造粒粉末难于被冷却，这样由于热的作用而造成进一步的恶化。

为解决上述问题，作为用于树脂组合物造粒装置的结构，可列举有日本专利未审公开号为No.11-309713。可是，那些直接收集在外箱或外箱容器中的造粒粉末在飞扬时其外边缘部分会被冷却，而其内部还保持有热量。之后，造粒的粉末变软并彼此粘在一起，其性能在上述造粒粉末积聚的情况下会受到损害。

本发明的目的是提供一种粉碎涂布材料的造粒装置，该装置在不损害性能的情况下通过稳定地获得粒径接近于最终产品粒径的造粒粉末而减少了粉碎时间，该装置还减少了许多分类的步骤，并且通过在粉碎步骤中减少细粉和粗粉的生成量而节省了劳力，节约了时间。

                    发明概述

本发明提供了一种树脂组合物的造粒装置，它包括：

安放在旋转转子上部的料筒；

用于通过料筒供应熔融和混合的树脂组合物的开口部分；

在转子的外圆周具有小孔的打孔金属网；

加热装置；

在打孔金属网上的小孔，可均匀地被加热，使得树脂组合物在离心力的作用下通过，以便将树脂组合物造粒成粉末或纤维状；

用于回收造粒粉末的外箱，其与造粒粉末碰撞部分的壁表面倾斜10～80度；和

安装在外箱外圆周上的冷却夹套，

其中用于取出造粒粉末的排料口设置在外箱的下部，造粒粉末从外箱中移走的同时通过安装在排料口前面的供气装置进行空气冷却。

                     附图的简要说明

图1是用于实现本发明树脂组合物造粒过程装置的示意图，它示出了树脂的熔融、混合操作与造粒粉末收集间的状态；

图2是一个局部截面图，它示出了用于本发明的转子和磁化线圈装置；和

图3是用于将熔融和混合的树脂组合物引入转子的料筒装置的截面图。

                    本发明的详细描述

本发明的熔融和混合的树脂组合物相当于具有热固性树脂例如环氧树脂、环氧-聚酯树脂、聚酯树脂、丙烯酸-聚酯树脂、聚酰亚胺树脂等或具有热塑性树脂例如聚氯乙烯、聚乙烯树脂、聚酰胺树脂、ABS树脂、氟碳树脂等作为基本树脂的树脂组合物，该树脂组合物还可根据用途含有各种原料，例如固化剂、填料、颜料或其它在其中混合的添加剂，并且根据用途该基本树脂可以是改性树脂或混合物。

本发明装置的构成要使得树脂组合物造粒装置通过将交流电源与安装有打孔金属网的转子和安放在磁性材料附近的磁化线圈电连接而能加热打孔金属网或与其接触的磁性材料，由此可均匀地加热打孔金属网，打孔金属网的外圆周是由磁性材料制成的，或其具有的小孔是由非磁性材料制成并且和磁性材料相接触，细粉或纤维状材料很容易通过下述方式获得：从开口部分经安放在旋转转子上部的双管型料筒供应熔融并混合的树脂组合物，在不增加树脂由于固化带来的熔体粘度的情况下将树脂组合物与加热的打孔金属网接触并在离心力的作用下使树脂组合物通过小孔。

由于回收造粒粉末的外箱形成为带有冷却夹套的双圆锥形，因此，上圆锥体部分的倾斜可防止造粒粉末粘附，而转子在下圆锥体部分上旋转，于是造粒的粉末就会沿产生的气流方向落下，从而可有效地冷却造粒的粉末。另外，由于用于取出造粒粉末的排料口设置在双圆锥形外箱下圆锥体部分，并且连接有供气装置，该供气装置具有一安装在配置在其前面的管道中间的旋转叶片，所以被转移的造粒粉末就会与旋转叶片发生接触，同时还会被空气冷却，于是，与造粒后不久在产品回收容器中收集时从转子金属网输出的粉末相比，它们被粉碎成粉末时的颗粒尺寸接近于最终产品的颗粒尺寸。因此，由于比表面积的增加，所以促进了造粒粉末的冷却，从而在不损害树脂性能(由于造粒粉末间的粘附)的情况下，可减少粉碎的时间，并在粉碎时可减少细粉和粗粉的生成量。

下面，将参照附图对本发明的实施方案进行描述。图1是实现本发明树脂组合物磨碎方法的示意图，图2显示的是转子和磁化线圈，图3显示的是放置在转子上部的料筒。在双螺杆挤出机9中熔融并混合的树脂经由被输入内壁和外壁之间的冷冻剂所冷却的料筒5供给到转子1中。在料筒5还没有被冷却的情况下，树脂很容易粘附在料筒上并且很难稳定地供应树脂，因此这种情况不是优选的。料筒的材料没有特别的限制，只要料筒能通过冷冻剂被冷却就行。例如其可列举的有铁，铝等。

转子1与一电机10相连，并且可在任意的转速下旋转。打孔金属网2放置在转子1的外圆周上，其具有均匀的孔径并且是由磁性材料制成的，打孔金属网2由于涡流损耗和磁滞损耗而被加热，该涡流损耗和磁滞损耗是通过将交流电源发生装置6产生的交流电能供应到设置在打孔金属网2附近的磁化线圈4而产生的交变磁通量通道引起的。在此情况下，例如铁材料、硅氧烷钢等可作为磁性材料，并且一种或两种或多种磁性材料可结合使用。

另外，打孔金属网不限于磁性材料，非磁性材料也可以使用。在此情况下，打孔金属网的上部和/或下部可与磁性材料接触，或可用磁性材料进行涂覆。

打孔金属网可通过相当于热源的热磁性材料3根据热传导来加热。当打孔金属网2是由具有热导率高的非磁性材料制成的时候，进行均匀的加热是可能的。作为非磁性材料可列举的例如有铜、铝等。一种、两种或多种非磁性材料可结合使用。在向转子1进行供应后，由于离心力的作用树脂会飞移到加热的打孔金属网2上。

与加热的打孔金属网2接触的树脂很容易通过打孔金属网2上的孔，并且在熔体粘度不因固化而增加的情况下，排出树脂。加热温度可根据所用树脂的性能进行任意的设定。在使用热固性树脂的情况下，当过分地增加加热温度时，会促进树脂固化，其性能会受到损害并且还会在打孔金属网2的孔中发生阻塞。可是，在适当的温度条件下，由于树脂能很快的通过打孔金属网2的小孔，所以接触时间很短并且基本上不会影响树脂的性能。另外，由于打孔金属网2被均匀加热，所以其性能基本上不会产生局部变化。

由通过打孔金属网2上的孔制成粉状或纤维状的树脂组合物被收集在置于转子1边缘处的外箱8中。外箱8为双圆锥形，其上圆锥体部分倾斜相对于碰撞表面10～80度，优选倾斜25～65度，以便防止造粒的粉末粘附在内壁上或造粒的粉末被熔融并彼此粘在一起。如果倾斜角度太小，就不能充分地分散造粒粉末的碰撞能量而且还会发生壁表面粘附现象。另外，如果倾斜太大的话，由于造粒粉末的飞扬速度减少的太小并且飞扬的方向是指向外箱的壁表面，所以在与相邻壁表面碰撞时就会有产生粘附的危险。另外，由于当与造粒粉末碰撞表面温度增加时易于发生粘附，所以在外圆周处设置有一冷却夹套7，这样可对整个外箱进行冷却。

与上圆锥体碰撞的造粒粉末沿转子1旋转产生的气流方向降落到下圆锥体同时将其进行冷却。由于转子1旋转而在外箱8中产生气流，可是，为了进一步增强该气流，可安装一或多个气流发生装置14并且它们可共同使用。气流发生装置14没有限制，只要该装置能产生强有力的气流就行，例如鼓风机，压缩空气等。由于当外箱8的内径太小时，造粒粉末在飞扬期间不能受到充分地冷却，所以造粒粉末就会有粘附在内壁上的危险并且造粒粉末被熔融并彼此粘在一起，因此这不是优选的。外箱8的尺寸取决于要处理的树脂量，例如，在转子直径为20cm的情况下，可防止造粒粉末发生粘附，而当内径为100cm时，可防止熔融和粘附。

在双圆锥形外箱8的下圆锥体部设置有用于取出造粒粉末的排料口，该排料口与供气装置12相连接，该供气装置12具有一安装在配置在其前面的管道中间的旋转叶片11，要转移的粉碎粉末会与旋转叶片11发生接触，同时还会被空气冷却，于是，与造粒后不久并且从转子的金属网飞出的粉末相比，它们被粉碎成粉末时的颗粒尺寸接近于最终产品的颗粒尺寸。因此，比表面积是很大的，这就促进了冷却过程，从而造粒粉末可在充分冷却后输送到造粒粉末回收容器13中。由于在造粒后不久的飞扬期间其表面被冷却，但在外箱8中收集时还存在有内热的造粒粉末在充分冷却后被转移到造粒粉末回收容器13中，所以，可防止造粒粉末彼此粘在一起并且也可防止其性能因热历史所造成的损害。

由于造粒粉末和旋转叶片11间的碰撞能足够小于标准粉碎机的粉碎能，因此，与旋转叶片11的碰撞不会产生细粉。材料、轮叶的数目和旋转叶片11的数目没有特别的限制，只要在与造粒粉末接触时旋转叶片11能产生粉碎作用就行。另外，供气装置的送风机或鼓风机可安装在造粒粉末回收容器13的前面以代替旋转叶片。

当造粒后获得的树脂组合物的平均粒径设为α时，所收集到的粉末或纤维状造粒粉末的平均宽度被调整到0.5α～12.0α，平均长度调整到1.0α～20.0α。造粒粉末的平均宽度和平均长度是根据熔融树脂组合物的供给速度，熔体粘度，转子的转速，打孔金属网的孔径和加热温度调整的。与在传统工艺的日本专利未审公开号为No.11-309713中获得的造粒粉末的平均宽度1.0α～20.0α和其平均长度1.0α～40.0α相比，所获得的造粒粉末的粒径接近于产品粉末的颗粒直径，从而使在粉碎步骤中减少生成细粉和粗粉的效果得到了增强。

本发明将根据下面的实施方案作更加详细的描述。

《实施方案1》

将5kg双酚A型环氧树脂(环氧当量为850)，5kg晶体二氧化硅粉末，0.06kg 2-甲基咪唑和0.02kg匀涂剂通过汉歇尔混合机混合并在双螺杆挤出机中熔融和混合后，在120℃下就得到了熔融的环氧树脂组合物。

将该环氧树脂组合物供给到配有孔径为1.0mm的铜打孔金属网的转子上，并通过直径为24cm，转速为3000r.p.m的磁化线圈将其加热到120℃，于是，就得到了平均宽度为90μm、平均长度为134μm的纤维状组合物。当用4000r.p.m的粉碎机粉碎上述组合物时，所得到的环氧树脂组合物的平均粒径为50μm，它不含有颗粒尺寸等于或小于7μm的细粉以及不含有颗粒尺寸等于或大于170μm的粗粉。

《实施方案2》

将与实施方案1相同的120℃熔融的环氧树脂组合物供给到配有孔径为3.0mm铜打孔金属网的转子上，并通过直径为24cm，转速为3000r.p.m的磁化线圈将其加热到120℃，于是，就得到了平均宽度为100μm、平均长度为150μm的纤维状组合物。当用4000r.p.m的粉碎机粉碎上述组合物时，所得到的环氧树脂组合物的平均粒径为60μm，它不含有颗粒尺寸等于或小于10μm的细粉以及不含有颗粒尺寸等于或大于180μm的粗粉。

《比较方案》

将5kg双酚A型环氧树脂(环氧当量为850)，5kg晶体二氧化硅粉末，0.06kg 2-甲基咪唑和0.02kg匀涂剂通过汉歇尔混合机混合后，用双螺杆挤出机熔融和混合该环氧树脂。在用冷却带冷却并经锤磨机粗粉碎后，所得粗粉碎材料的平均粒径为800μm，颗粒尺寸分布为40μm～10mm。当用4000r.p.m的粉碎机粉碎上述粉碎材料时，所得到的环氧树脂组合物的平均粒径为70μm，它包括颗粒尺寸等于或小于10μm的11wt％的细粉和颗粒尺寸等于或大于180μm的8％的粗粉。

                   工业实用性

根据本发明树脂组合物的造粒装置，由于可稳定的获得粒径接近于最终产品粒径并且颗粒尺寸分布窄的造粒细粉，因此，可减少粉碎的时间，在粉碎时细粉和粗粉的生成量，并可提高生产率，同时可省略并减少分类步骤或节省劳力和时间以及可改进操作的环境。因此，为了实现自动化，可将造粒装置与所需的造粒粉末加工装置相连，和为防止粉末和粉尘对人体环境造成不利的影响，可将造粒装置进行全密封。

Claims (3)

1.一种树脂组合物的造粒装置，它包括：

安放在旋转转子上部的料筒；

用于通过料筒供应熔融和混合的树脂组合物的开口部分；

在转子的外圆周具有小孔的打孔金属网；

加热装置；

在打孔金属网上的小孔，可均匀地被加热，使得树脂组合物在离心力的作用下通过，以便将树脂组合物造粒成细粉末或纤维状；

用于回收造粒树脂的外箱，其与造粒粉末碰撞部分的壁表面倾斜10～80度；和

安装在外箱外圆周上的冷却夹套，

其中用于取出造粒粉末的排料口设置在外箱的下部，造粒粉末从外箱中移走的同时通过安装在排料口前面的供气装置进行空气冷却。

2.根据权利要求1的树脂组合物造粒装置，其中用于回收造粒粉末的外箱呈双圆锥形，在造粒粉末与在其外圆周配有冷却夹套的上圆锥体部分接触后，造粒粉末沿转子旋转时产生气流的方向降落在其外圆周配有冷却夹套的下圆锥体部分，从而使造粒粉末得到冷却。

3.根据权利要求1或2的树脂组合物造粒装置，其中设置在外箱下部的排料口与安装在管道中的具有旋转叶片的供气装置相连。

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