TWI483827B - Apparatus and method for continuous casting and granulation of thermoplastic synthetic strip - Google Patents

Description

由熱塑性合成料條連續鑄造與粒化之裝置與方法 發明領域

本發明係有關以具有多個噴嘴開口之噴嘴頭及水濡導引設備(6)來連續鑄造與粒化熱塑性合成料條之裝置與方法，該等噴嘴開口具有最大4公釐的直徑，該水濡導引設備(6)係用來冷卻並在該噴嘴開口之後導引該等合成料條經由送料輥輸送到用以把該等合成料條切斷成大約2～3公釐長之顆粒的切割設備之入口。

發明背景

這樣的一種裝置已於美國專利申請案第2004/0164443 A1公開號中說明與呈現。

在以這樣的一種或是類似裝置粒化合成料條，特別是PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)時，總是要屈服於這樣的問題，即，離開粒化器之後的顆粒在其表面上擁有某種程度的沾粘傾向，這通常是由於顆粒表面不夠冷卻或結晶化。顆粒之冷卻取決於沿著這些裝置的不同操作條件，並常係由於這些操作條件在不經意下的改變並不容易控制。因此，本發明係基於實質上減少顆粒之沾粘傾向之使命。

發明概要

此問題係透過先前所述之裝置的一種特別設計來舒緩，其特徵在於，在該等料條冷卻下之熔條從該等噴嘴，經由該導引設備到該切割設備之該等送料輥的流速，在該等噴嘴開口空間上之中央區域中增加到至少100公尺/分鐘，以致使該切割設備以＞2000片/秒的切割頻率來切割該等料條。

以此裝置之創新設計，人們首先能夠由於噴嘴開口相對較小的直徑而獲得在噴嘴開口的空間上之中央區域中的特別高的熔條速度，此速度於這些噴嘴開口中相對於它們的壁面傾向於接近零，這導致已經流經這些噴嘴開口的料條被棄以很高的縱向內部張力，其致使早期成核與結晶化，特別是在料條表面上。這種傾向接著會繼續被支持，由於料條在粒化器之前的對應進送口，離開速度被提高，因此具有特別高的切割頻率之粒化器必須切割料條，就此產生一般約2.0～3.0公釐長的顆粒。在噴嘴開口與粒化器之進送口之間的路徑上，合成料條之拉伸會由於料條到進送口的特別高的速度而再次實質上地提高，故在此區域中亦屈服於料條在表面上早期結晶化之效應。

這些效應導致料條以及，當然地，由它所產生的顆粒表面的早期的這樣的結晶化，使其就此實際上完全喪失其沾粘傾向。

於此所應用之方法之特徵在於，出自該等噴嘴開口的料條，基於一窄小的噴嘴開口，即最大為4公釐之故，在至少100公尺/分鐘的流速下，在該等噴嘴開口的區域中，從該等噴嘴開口之內表面朝往內部區域，具有一高的速度梯度，而具有在該等合成料條之表面上的更大拉伸的結果以及藉此在該區域中快速結晶化的效果，且，因料條是以較高速度被送入粒化器之故，而具有進一步的拉伸，導致合成料條表面的進一步拉伸及結晶化直到粒化器為止，由於在顆粒被維持在約3公釐的最大長度下，具有此高輸送速度，合成料條得以＞2000片/秒的非常高的切割頻率被切割成顆粒。

圖式簡單說明

於圖中呈現本發明之實施例。簡言之：第1圖　用以產生依據在德國專利申請案號DE 197 39747.6中所提之類型的合成顆粒的裝置之基本設計，但具有合成料條在噴嘴出口之後的直線進程以及顆粒/水混合物的直接向前輸送。

第2圖　合成料從料條形成到進入粒化器中的行為。

較佳實施例之詳細說明

第1圖示出一種用以粒化合成料條之裝置的側視圖，其基本上亦呈現在DE 197 39 747 A1中並說明。然而在第1圖中，合成料條之進程係直接連貫到粒化器中，並且顆粒/水混合物係直接向前輸送。合成料條4從一個噴嘴頭1踏出，其中為求說明簡明，只有示出一個噴嘴開口2。一個合成料條4從噴嘴開口2踏出，其首先在運轉閥門5上集中，並且由導引設備6從運轉閥門5導引，在導引設備6上噴灑器7集中噴灑冷水。之後，導引設備6將料條4送抵一對送料輥8和9，由其，料條4被加速到一個高輸送速度，於此沿著導引設備6的料條4受到一個對應的拉伸。之後，送料輥8和9將料條4引導至切割設備10，其以如刀輥這樣的習知方式建構，並且以＞2000片/秒的切割頻率將料條4切割成顆粒，然後從粒化器殼體11中垂直向下成為顆粒12送出。

第2圖大體上示出噴嘴頭1之區域的一個料條4隨著過程通過噴嘴2，然後噴嘴2放出料條4直到它透過切割設備10之處理。由此呈現可看出，為例示此裝置之操作，在噴嘴2之前的區域中之任意截下的體積截段12a擁有某個相對較大的半徑，其在進入時實質上於縱向上拉長，並因而失去一些半徑，如可從對應的體積截段12b所看出的，體積截段12a已變形成體積截段12b。體積截段12b以這種形狀移動穿過噴嘴開口2，而一股強烈的拉扯在其表面上顯露。在離開噴嘴開口2之後，料條4再次前進，同時體積截段12b亦已改變成的適當的體積截段12c已增加了厚度，而不會由於在噴嘴開口2中的收縮效果使其因此失去結晶化在其表面上之效用。由沿著導引設備6(見第1圖)的更往前的路，由於穿過送料輥8和9在切割設備10中之高饋送速度影響。適當的體積截段再次遭遇強烈的拉扯，其中體積截段12d再次變成比體積截段12c所擁有的更為拉長的形狀，其中其以此以緊湊的＞2000片/秒的切割速度被切割成顆粒12，其中體積截段12d遭受到額外的強烈拉扯，其使對應的合成料在個別的料條4表面上之結晶化又加強。因此，離開粒化器11在表面上留下更進一步的結晶化之顆粒，透過在表面上之結實結晶化，任何沾粘傾向在很大程度上都會被取走。

1．．．噴嘴頭

2．．．噴嘴/噴嘴開口

4．．．料條

5．．．運轉閥門

6．．．導引設備

7．．．噴灑器

8、9．．．送料輥

10．．．切割設備

11．．．粒化器/粒化器殼體

12．．．顆粒

12a～12d．．．體積截段

第1圖　用以產生依據在德國專利申請案號DE 197 39747.6中所提之類型的合成顆粒的裝置之基本設計，但具有合成料條在噴嘴出口之後的直線進程以及顆粒/水混合物的直接向前輸送。

第2圖　合成料從料條形成到進入粒化器中的行為。

1．．．噴嘴頭

2．．．噴嘴/噴嘴開口

4．．．料條

8、9．．．送料輥

10．．．切割設備

12．．．顆粒

12a～12d．．．體積截段

Claims (6)

1. 一種用於連續鑄造及粒化熱塑性合成料條之裝置，其包含：一噴嘴頭，其具有多個最大直徑為4公釐的噴嘴開口；以及一水濡導引設備，其係用於冷卻並導引從該噴嘴開口離開的合成料條；該噴嘴開口產生的該合成料條在該噴嘴開口的區域中以一從該噴嘴開口的內側表面朝該噴嘴頭的一內部區域之至少100公尺/分鐘之流速的高速梯度從噴嘴開口直接離開，且該合成料條不會通過一浸水裝置(flooding means)；一對送料輥操作性地配置成使該合成料條的表面拉伸，以在該表面產生快速結晶；該對送料輥提高該合成料條在該等噴嘴開口及該粒化器進送口之間的進料速度；由於該合成料條進入該粒化器之高速度，該對送料輥拉伸該合成料條，而導致更進一步地拉伸該合成料條的表面，以及該合成料條在抵達一切割設備之前的結晶化；以及該水濡導引設備被配置於該對送料輥的上方，用於直接將該合成料條送至該對送料輥，且該合成料條不會通過一浸水裝置，該水濡導引設備冷卻並導引該合成料條，該對送料輥將該合成料條送至該切割設備之入口，該切 割設備係配置於該對送料輥下方，該切割設備切割該合成料條以形成長度在2公釐及3公釐之間之顆粒；其中該合成料條由於該高的供應速度而以>2000片/秒之非常高的切割速率被切細成顆粒，且同時維持約3公釐的最大顆粒長度。
2. 一種用於連續鑄造與粒化熱塑性料條之方法，該方法係基於一用於連續鑄造及粒化熱塑性料條之裝置，其包含下列步驟：提供一噴嘴頭，該噴嘴頭具有多個最大直徑為4公釐的噴嘴開口；當該合成料條不會通過一浸水裝置地離開該噴嘴開口而至一對送料輥及至一用於切細該合成料條以形成顆粒的粒化器之切割設備的入口時，以一水濡導引設備冷卻並導引該合成料條；其中，由於一不比4公釐大的最大直徑之窄小的噴嘴開口，該合成料條在該噴嘴開口的區域中以一從該噴嘴開口的內側表面朝該噴嘴頭的一內部區域之至少100公尺/分鐘之流速的高速梯度從噴嘴開口直接離開且該合成料條不會通過一浸水裝置，此將導致該料條的表面顯著地拉伸，俾使在此區域內快速結晶；提高該料條的進料速度以致在該噴嘴開口與粒化器進送口之間的路線上之該料條基於進入該粒化器的高進入速度而被進一步拉伸，以導致更進一步地拉伸該料條的表面，以及該料條在抵達該切割設備之前的結晶化； 以及該料條由於該高的供應速度而以>2000片/秒之非常高的切割速率切細成顆粒，且同時維持約3mm的最大顆粒長度。
3. 如申請專利範圍第2項之用於連續鑄造與粒化熱塑性料條之方法，其中多個噴嘴係被並排設置於該噴嘴頭內。
4. 如申請專利範圍第3項之用於連續鑄造與粒化熱塑性料條之方法，其中在該噴嘴內的料條之拉伸將改變一體積截段的直徑且不喪失在該體積截段表面上之結晶化的效用。
5. 如申請專利範圍第4項之用於連續鑄造與粒化熱塑性料條之方法，其中該體積截段之拉伸具有更為拉長的形狀與一減少的直徑，當該料條從該至少一噴嘴經由該導引設備至該送料輥時，在該體積截段的表面上產生增強的結晶化。
6. 如申請專利範圍第5項之用於連續鑄造與粒化熱塑性料條之方法，其中該體積截段因為在該外表面上之結實的結晶化而喪失任何沾粘傾向。