通過氣冷熱模面造粒來生產(chǎn)表面結(jié)晶球形顆粒的方法以及用于執(zhí)行該方法的設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種通過氣冷熱模面造粒來生產(chǎn)表面結(jié)晶球形顆粒的方法，W及一種 用于執(zhí)行該方法的設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 烙融材料目前一般例如通過造粒來被加工和處理。一般性地，經(jīng)常用擠出機(jī)或烙 體累對(duì)烙融材料、尤其是例如烙融塑料進(jìn)行造粒。運(yùn)些擠出機(jī)或烙體累通過穿孔板中的噴 嘴將烙融的塑料基礎(chǔ)材料擠壓入冷卻媒介(例如水）中。從噴嘴中的開口出來的材料在此被 具有至少一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)切割刃的切割刃組件切割，從而生產(chǎn)粒料。執(zhí)行例如水下造粒工藝的相 應(yīng)設(shè)備被稱作水下造粒系統(tǒng)，例如Automatik Plastics Machinery Gm地公司的產(chǎn)品名稱 為SPHE民0液的水下造粒系統(tǒng)。
[0003] 歐洲專利申請(qǐng)EP 2 052 825A1描述了一種根據(jù)所謂的氣冷熱模面造粒方法、在冷 卻和供給空氣流中對(duì)塑料進(jìn)行造粒的設(shè)備，該設(shè)備可W例如用于PVC材料。然而，該專利申 請(qǐng)沒有設(shè)及塑料的結(jié)晶。
[0004] 來自于同一申請(qǐng)人的德國(guó)未審查專利申請(qǐng)DE 10 2009 006 123 A1描述了對(duì)熱塑 性材料進(jìn)行造粒的一種方法和一種設(shè)備，設(shè)置了冷卻液體的優(yōu)化流動(dòng)的徑向流入W由此減 小在液體冷卻劑中驅(qū)動(dòng)切割刃所要求的能量的量。該公開也沒有設(shè)及制造具有相應(yīng)設(shè)計(jì)的 可結(jié)晶產(chǎn)品的問題的特殊解決方式。
[0005] 在由烙融材料來制造可結(jié)晶產(chǎn)品中，產(chǎn)品均勻的尺寸并因此均勻的重量W及可均 勻地實(shí)現(xiàn)的形狀是根本的考量。大的量也是為人所期望的，運(yùn)使得相應(yīng)生產(chǎn)方法必須可靠 地W非常大數(shù)量(例如高達(dá)每小時(shí)5億個(gè)單元)的粒料來進(jìn)行。
[0006] 由于代表了相對(duì)易于建造的對(duì)條狀擠出熱塑性材料進(jìn)行造粒的機(jī)器，在作為冷卻 媒介的空氣中執(zhí)行氣冷熱模面造粒的系統(tǒng)已經(jīng)在市場(chǎng)上很長(zhǎng)時(shí)間了。借助于盡可能接近表 面地轉(zhuǎn)動(dòng)的切割刃并通過條材料固有的慣性，將從穿孔板出來的烙融條切成構(gòu)成粒料的小 的個(gè)體。由于切割刃的轉(zhuǎn)動(dòng)，或多或少自由地并相對(duì)于切割位置離屯、地承載粒料的空氣借 助于與切割刃一起轉(zhuǎn)動(dòng)的風(fēng)扇葉片從切割室的周圍或內(nèi)部被吸入。所發(fā)生的問題在于切割 刃的不良冷卻（切割刃會(huì)隨時(shí)間推移過度加熱并卡?。?，W及由于作用于粒料上的切割刃的 轉(zhuǎn)動(dòng)的離屯、加速度運(yùn)些系統(tǒng)傾向于卡住和阻塞，尤其是在帶有現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)條件下的大量待制 造粒料的高流率的情況下。由此制造的粒料還傾向于圓柱形和不規(guī)則形狀，尤其是如果烙 融材料的粘度相對(duì)高，在隨后的應(yīng)用中要求大量具有在毫米直徑范圍內(nèi)的均勻尺寸的球形 粒料，特別是在可結(jié)晶材料的情況下。該類型的微粒料通常具有直徑例如小于/等于1.5mm 的粒料尺寸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種從烙融材料來生產(chǎn)可結(jié)晶產(chǎn)品的方法，該方法克服了 現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，并特別地，相對(duì)容易地且成本有效地方便對(duì)具有相同粒料尺寸和均勻且 不變的形狀的可結(jié)晶產(chǎn)品粒料進(jìn)行有效造粒，即使是在要在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)條件下產(chǎn)生大量粒料 時(shí)。本發(fā)明的另一目的在于提供一種設(shè)備，該設(shè)備用于執(zhí)行該通過氣冷熱模面造粒來生產(chǎn) 表面結(jié)晶球形粒料的方法。本發(fā)明的任務(wù)尤其是在于，結(jié)合根據(jù)本發(fā)明的、用于制造具有直 徑小于/等于1.5mm的粒料尺寸的微型顆粒的應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)或設(shè)置上述內(nèi)容。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明，該目的是通過具有符合獨(dú)立權(quán)利要求的特征的方法和設(shè)備來實(shí)現(xiàn) 的。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中在從屬權(quán)利要求中限定。
[0009] 本發(fā)明的第一方面設(shè)及一種方法，通過該方法，通過氣冷熱模面造粒在切割室中 生產(chǎn)表面結(jié)晶球形顆粒。為此，首先烙融可結(jié)晶塑料材料。該可結(jié)晶塑料材料然后穿過穿孔 板被擠出。在借助于至少一個(gè)相對(duì)于該穿孔板移動(dòng)的切割刃來進(jìn)行顆粒的氣冷熱模面造粒 期間，對(duì)穿孔板進(jìn)行溫度控制的同時(shí)保持穿孔板的開口內(nèi)的塑料材料烙體的粘性。通過向 屯、地流入的處理氣體來對(duì)被干切的顆粒進(jìn)行表面冷卻，W冷卻到表面晶核形成溫度，該晶 核形成溫度低于最優(yōu)晶體生長(zhǎng)溫度但高于可結(jié)晶塑料材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。此后，通過 控制在絕熱設(shè)置的溫度下處理氣體的量，將平均顆粒溫度維持在最優(yōu)晶體生長(zhǎng)溫度范圍 內(nèi)、高于晶核形成溫度并低于塑料材料的烙融溫度的水平。繼續(xù)進(jìn)行處理氣體流動(dòng)W使得 顆粒在切割室中不接觸壁地流動(dòng)，直至顆粒具有從其表面開始生長(zhǎng)的結(jié)晶層。
[0010] 該方法的優(yōu)點(diǎn)在于，在切割后粒料的表面上的晶核形成最初被向屯、冷卻氣體傳導(dǎo) 和流入的處理氣體初始的低冷卻溫度強(qiáng)化，其中所述流入的處理氣體從表面上將粒料冷卻 到仍低于最優(yōu)晶體生長(zhǎng)溫度的溫度，由此確保粒料由于初始晶核形成階段和隨后的晶核生 長(zhǎng)階段不接觸切割室的內(nèi)壁并且不能夠粘附到內(nèi)壁，運(yùn)是因?yàn)榱Ａ嫌欣卦谙蛲?、處理氣體 流中被引導(dǎo)。
[0011] 在表面晶核形成的該第一冷卻階段(或不如說是驟冷階段），處理氣體從粒料吸走 熱量并因此本身是被加熱的，由此促進(jìn)晶核的進(jìn)一步晶體生長(zhǎng)，運(yùn)是由于最優(yōu)晶體生長(zhǎng)溫 度高于晶核形成溫度但低于可結(jié)晶熱塑性材料的烙融溫度。存儲(chǔ)在粒料內(nèi)的潛熱也促進(jìn)晶 體生長(zhǎng)，運(yùn)是由于切割后的粒料的該潛在（即內(nèi)在)熱量在氣冷熱模面造粒期間不像其在冷 卻液體中的造粒期間消散得那樣快。
[0012] 在氣冷熱模面造粒期間，縮聚過程和結(jié)晶過程不會(huì)像粒料表面接觸冷卻液體(例 如水)時(shí)那樣被如此高的熱量消散限制或甚至阻止，運(yùn)是因?yàn)樘幚須怏w的熱吸收能力比冷 卻液體的熱消散能力低得多。由對(duì)流引起的熱傳遞或熱傳遞系數(shù)α因此在冷卻液體(例如 水）中大約是在氣體(例如空氣）中的10倍或更高。因此，按照本發(fā)明將氣冷熱模面造粒用于 可結(jié)晶塑料材料，可W在顆粒體積中形成更長(zhǎng)得多的縮聚鏈，并由此可W生產(chǎn)質(zhì)量更高的 產(chǎn)品。符合本發(fā)明的方法的另一優(yōu)點(diǎn)在于，直至形成顆粒的非粘著結(jié)晶近表面層之前，粒料 與壁的接觸都通過處理氣體引導(dǎo)而被阻止。
[0013] 特別是針對(duì)待結(jié)晶的熱塑性材料通常存在的濕度敏感性，有利地將冷卻和移走新 切割的粒料所需的氣態(tài)冷卻媒介運(yùn)樣地提供到相應(yīng)的造粒設(shè)備的切割室中的切割區(qū)域，使 其對(duì)切割刃組件的至少一個(gè)刃造成盡可能小的阻力，并同時(shí)盡可能快地將由可結(jié)晶烙融材 料制成的粒料從轉(zhuǎn)動(dòng)區(qū)域、并由此從切割區(qū)域移走。因此材料的高單位產(chǎn)量(大量的直徑為 毫米級(jí)別的相對(duì)小的粒料)是可能的，與此同時(shí)，由于符合本發(fā)明的良好的干冷卻W及處理 氣體流(該處理氣體流包括包含在其中的來自于烙融材料的粒料）的均勻流動(dòng)行為而能夠 避免粒料結(jié)塊，根據(jù)本發(fā)明是能夠被實(shí)現(xiàn)運(yùn)種均勻流動(dòng)的。
[0014] 在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，當(dāng)粒料隨處理氣體流達(dá)到切割室的出口并在滾動(dòng)板上 滾走時(shí)，完成粒料的不粘結(jié)晶表面層的形成。顆粒的不粘結(jié)晶外殼或表面層的滾動(dòng)有利地 支持粒料高質(zhì)量的球形形狀的形成、成型和均勻化。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明，在通過轉(zhuǎn)動(dòng)區(qū)域之后，包含在處理氣體中的粒料可W流動(dòng)到殼罩的 出口的區(qū)域上方，在該區(qū)域中粒料W與位于殼罩內(nèi)的壁呈小于15°的角度被引導(dǎo)，使得滾動(dòng) 運(yùn)動(dòng)被賦予給包含在處理氣體流中的粒料。根據(jù)本發(fā)明，由此能夠特別可靠地實(shí)現(xiàn)粒料的 均勻成形。
[0016] 優(yōu)選地，根據(jù)符合本發(fā)明的方法，在切割室中的處理氣體的質(zhì)量流率與包含在其 中的粒料的質(zhì)量流率之間的比值可W構(gòu)成負(fù)載比值一一其定義為每小時(shí)的粒料的質(zhì)量與 每小時(shí)的處理氣體的質(zhì)量的比值，該負(fù)載比值在0.3至0.7之間，優(yōu)選地為0.5。因此還可W 特別可靠地阻止粒料粘在一起，尤其是在具有高產(chǎn)率的時(shí)候，運(yùn)是因?yàn)榇嬖谧銐虻奶幚須?體將粒料單獨(dú)地?zé)o結(jié)塊地包圍起來，并由此冷卻并運(yùn)輸粒料。
[0017] 在該方法的一個(gè)優(yōu)選示例性實(shí)施例中，將可聚合和/或可縮聚的熱塑性材料用作 可結(jié)晶塑料材料。該類型的熱塑性材料在高于其軟化溫度時(shí)變成硬的、粘性粘著性材料，使 得當(dāng)熱塑性材料的烙體被冷卻到高于軟化溫度的水平時(shí)，形成粘性表面，僅能夠通過快速 下降到該軟化溫度W下來避免運(yùn)種情況