CN1315628C - 输送和处理塑料挤出体的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种输送和处理以熔融液体形式从模具中排出的塑料挤出体的方法，在该方法中有一个粒化塑料挤出体的冷却区域，塑料挤出体离开模具之后即刻在结晶区域上的温度受控的液体媒质中被部分地结晶，液体媒质保持在塑料挤出体的玻璃态转变温度之上的一个温度。本发明还涉及一种实施该方法的设备，该设备包括一熔化塑料的装置、一从模具中挤出塑料的装置、一紧接在模具下游设置的结晶区域部和一设置在结晶区域部下游的制粒装置。为了控制结晶区域的温度，该设备具有加热和/或冷却装置和温度控制装置，借助温度控制装置就能将温度受控的液体媒质的温度设定在塑料挤出体的玻璃态转变温度之上的一个温度。

Description

输送和处理塑料挤出体的方法和设备

本发明涉及一种输送和处理塑料挤出体的方法和设备，这些塑料挤出体以熔融液体的形式从模具中排出，并根据权利要求1和11的前述部分为使塑料挤出体形成小球提供一冷却区域。

从文献DE 43 14 162中可了解一种这样的方法。在该方法中，从已有技术中可知，一旦塑料挤出体在冷水中淬冷、排水、弄干、最后结晶，那么塑料挤出体就被粒化，为此，一能产生冷却液流的装置与输出通道一体，以便淬冷从模具中排出的塑料挤出体。在经过这种性质的淬冷区域之后，来到排水区域，在该区域中，冷却液自由地流出输出通道，接着是干燥区域，在该区域中，吹嘴将塑料挤出体上的残留冷却液吹掉，被干燥的塑料挤出体在被一制粒机粒化之前在一相邻的细长干燥区域中完全结晶。对于实施已有技术的方法，为了确保在残留区域、排水区域和结晶塑料挤出体的干燥区域获得不同的停留时间，就需要一有几米长的细长的运行通道。

这种类型的已知设备对于实施该方法具有缺陷，尤其是因为在进行粒化之前从淬冷经干燥至干燥的塑料挤出体结晶的不同阶段要处在相当长的输出通道，所以该设备需要付出高的费用。其它已知方法在非结晶的非晶体状态下对挤出体进行粒化，这首先是在冷却剂中冷却塑料挤出体至玻璃态转变温度之下，然后在冷却剂的影响下和存在冷却剂的情况下在达到非晶体状态之后，将它们加工成小球。对于这种“水下粒化方法”，为了用通常是冷水的冷却媒质粒化塑料挤出体，为了保持如熔融塑料中存在的非晶体状态，冷却区域比输出通道中的淬冷区域要长得多。

为实施从已有技术中可知的两个方法，需要复杂的细长的输出通道，尽管它们能确保以结晶或非晶体形式精确和可再生地生产小球，但它们由于其长度和它们的构件必须彼此适合而要占据大量的空间。

本发明的目的是提供一种输送和处理塑料挤出体的方法，该塑料挤出体以熔融液体的形式从模具中排出，该方法为粒化塑料挤出体提供一冷却区域，该方法设法在粒化之前显著地缩短挤出体长度，因此，适合占据小空间的设备。

根据本发明的一个方面，提供一种输送和处理以熔融液体形式从模具中排出的塑料挤出体的方法，在该方法中有一个粒化塑料挤出体的冷却区域，塑料挤出体离开模具之后即刻在结晶区域上的温度受控的液体媒质中被部分地结晶，液体媒质保持在塑料挤出体的玻璃态转变温度之上的一个温度，直到随后的制粒阶段。

在上述的方法中，控制液体媒质的温度，使液体媒质的温度保持在玻璃态转变温度之上的一恒定温度。

在上述的方法中，控制液体媒质的温度，使液体媒质的温度在玻璃态转变温度以℃计的150％之下，在以℃计的玻璃态转变温度的100％之上。

在上述的方法中，所用的液体媒质是热水。

在上述的方法中，塑料挤出体具有100℃以下的玻璃态转变温度。

在上述的方法中，熔融塑料包含聚酰胺。

在上述的方法中，熔融塑料包含聚烯烃。

在上述的方法中，当塑料挤出体经过一基本垂直的结晶区域时，控制该塑料挤出体的温度。

在上述的方法中，塑料挤出体在结晶区域通过自由下落而被引导。

在上述的方法中，将塑料挤出体送到一制粒装置，以便进一步处理。

根据本发明的另一个方面，提供一种输送和处理以熔融液体形式从模具中排出的塑料挤出体的设备，该设备包括所述模具、一紧接在模具下游设置的冷却区域部和一设置在冷却区域部下游的制粒装置，冷却区域部设计成一结晶区域部，以控制结晶区域部的结晶区域的温度，设置加热和/或冷却装置和温度控制装置，加热和/或冷却装置能将温度受控的液体媒质的温度设定在塑料挤出体的玻璃态转变温度之上的一个温度。

在上述的设备中，结晶区域部基本是垂直设置。

在上述的设备中，加热和冷却装置是通流自动调温器，以将温度受控的液体媒质设定在一恒定的初始温度。

在上述的设备中，制粒装置设置在紧靠沿材料流动方向的结晶区域下游的结晶区域部的后面。

在上述的设备中，为了控制塑料挤出体下侧的温度，一输送管的内部传送温度受控的液体媒质，其外表面引导塑料挤出体。

在上述的设备中，输送管有一纵向槽，以向结晶区域部供应温度受控的媒质。

在上述的设备中，输送管在每一引导塑料挤出体的位置有一借助温度受控的媒质控制塑料挤出体下侧的温度的孔。

在上述的设备中，结晶区域部可在一停止位置与一工作位置之间枢转，该停止位置允许熔融塑料沿垂直方向从模具中排出，该工作位置将部分结晶的塑料挤出体送到制粒装置。

为了缩短在输出通道中停留时间，塑料挤出体的一部分在它们从模具中排出之后通过液体温度***质部分直接结晶，为此，温度受控的液体媒质的温度保持玻璃挤出体的玻璃态转变温度之上。

该方法具有如下的优点，从模具中以熔融液体形式排出的塑料挤出体不是用冷水淬冷，随后要干燥、结晶和粒化，而是使塑料挤出体进入相当热的液体媒质，其温度能控制，这样，确保了整个输出通道上的塑料挤出体的温度不会下降到玻璃态转变温度之下。其结果是，至少在塑料挤出体的表面被部分结晶，使得塑料挤出体有足够的强度，随后在制粒装置中被分割成小球，不需要像已有技术那样要干燥塑料挤出体。紧接制粒装置的下游有小球和液体冷却媒质的混合物，用已知的手段将小球从混合物中分离出来。由于至少塑料挤出体的表面的部分结晶是紧接在熔融塑料从模具中排出后开始的，塑料挤出体在它们经过一相当短的温度控制区域之后就被粒化。

最好是，塑料挤出体保持在温度受控的液体媒质中的区域长度被设计成停留时间长于0.5秒，短于5秒。为此，最好这样控制液体媒质的温度，即液体媒质保持在玻璃态转变温度之上的一恒定温度中。这种温度的保持最好发生在液体媒质的管路中，这样，在液体媒质中使用适当控制的加热部件。这样，以如下一种方式控制液体媒质的温度，即媒质的温度在塑料挤出体的玻璃态转变温度以℃计的150％之下，在塑料挤出体的玻璃态转变温度以℃计的100％之上。在该方法的一较佳形式中，所用的液体媒质是热水。这与使用冷水淬冷或冷水冷却的方法相比具有其优点，在热水管道中不会有形成藻类物的问题，因为这些藻类物无法足足热水中生存。此外，水具有优于其它液体的优点，因为可以化相对较低的代价将其制成超纯水，这样本发明的整个方法的成本保持在相当低的程度上。

在方法的另一较佳形式中，塑料的玻璃态转变温度在100℃之下。具有这种低玻璃态转变温度的塑料的优点是，可用热水作为温度受控的液体媒质。在100℃之上的温度，较佳地可使用甘油/水混合物或油作为温度受控的液体媒质。

在一另一较佳实施例中，熔融塑料包含聚酰胺。对于这种含有作为氨基的NH基的聚酰胺，有两者具有完全不同的玻璃态转变温度的塑料。其中的一种塑料是附加内酰胺而被聚合，以形成聚酰胺-6，具有在40°与60℃之间的玻璃态转变温度。对于这样的一种塑料，用热水作为温度受控的液体媒质是较好的，因为内酰胺由于其较高的可溶性，在热水管道中的沉积少于在冷水管道中的沉积，因此，污染管道的风险极小。此外，本方法与在此之前在冷水中生产的非晶体小球相比，能够大量生产较热的被部分结晶的小球。这些较热的小球在随后的萃取(extraction)阶段的加工过程中，只需要较短的加热时间，因此，能降低方法整个过程中的能量消耗。

第二组聚酰胺通过两种不同的单体诸如二胺和二羧酸的缩聚所形成，它们在凝结条件下形成聚酰胺-6.6，其玻璃态转变温度大约较高10℃，位于50℃与80℃之间。

在方法的另一较佳实施例中，所加工的塑料为含有聚烯烃的熔融塑料。这种性质的熔融塑料同样从模具中排出被加工成塑料挤出体，因此，它们离开模具后，根据本发明即刻在结晶区域上的热量受控的液体媒质中部分结晶。

在方法的另一较佳实施例中，塑料挤出体经过一基本垂直的结晶区域。这种性质的基本垂直的结晶区域的优点是，不需要采取任何专门的措施将结晶挤出体引向制粒机，尤其是如果塑料挤出体通过自由下落而在结晶区域中被引导。

提供一种输送和处理以熔融液体形式从模具中排出的塑料挤出体的设备，该设备具有一紧接在模具下游的结晶区域部、最好是为结晶区域提供的加热和冷却装置以及一温度控制装置，借助温度控制装置，能将温度受控的液体媒质设定在塑料的玻璃态转变温度之上的一个温度。为此，结晶区域部分最好设置成基本垂直。

最好是，温度受控的液体媒质通过一作为加热和冷却装置的通流自动调温器设定为一恒定的初始温度，这样将温度受控的液体媒质保持在玻璃态转变温度之上的并达到玻璃态转变温度的150％的一个恒定的初始温度。

在设备的一较佳实施例中，制粒装置7紧设置在位于结晶区域5的下游的结晶区域部35的后面，如材料流动的方向。为此，结晶区域部可以是制粒装置的一个整体构件。为了能够启动一个这种性质的接触装置，包括结晶区域和制粒装置，通过最初为了稳定而使从模具中排出的塑料挤出体能够自由下落的这样一种方式将这种性质的一个装置分离开来。自动挤压-切割装置开始动作后，使各分离的装置移动在一起，使得稳定的塑料挤出体至少部分地在结晶区域部中即刻结晶，并在所连接的制粒装置中被加工成小球和媒质的混合物。

为了控制从模具中排出的塑料挤出体下侧的温度，最好在模具的下游设置一输送管。这种输送管的内部装有温度受控的液体媒质，其外表面引导塑料挤出体。为了将温度受控的媒质供应到结晶区域部，输送管具有一纵向槽，该纵向槽处在这样一个位置，即它向塑料挤出体的下侧提供温度受控液体媒质，以在结晶区域部上形成一温度受控的液体媒质的薄膜。在结晶区域中最好用从另一输送管供应温度受控的液体媒质的若干喷嘴控制塑料挤出体顶侧的温度。

在设备的另一较佳实施例中，引导塑料挤出体的输送管可以不是在每一位置有一纵向槽以引导塑料挤出体，而是具有一借助温度受控的媒质控制塑料挤出体下侧的温度的孔。

在设备的另一较佳实施例中，结晶区域部可在一停止位置与一工作位置之间枢转，该停止位置允许熔融塑料沿垂直方向从模具中排出，该工作位置将部分结晶的塑料挤出体送到一制粒装置。该实施例的优点是，设备的布局结构节省空间，制粒装置作为一单独的构件可有一固定的位置，而只有结晶区域部被设计成可移动的或枢转的。用一最好是伸出制粒装置的短的输送通道就能确保从结晶区域部过渡到制粒装置。

下面根据一个示意性的实施例和结合附图来更详细地描述本发明的其它优点、特征和可能的应用。

图1示出了根据本发明一实施例的用于实施方法的设备的轮廓图，

图2示出了根据本发明另一实施例的包括一热量受控的液体媒质管路的设备的轮廓图，

图3和3B分别示出了一引向结晶区域的输送管的纵向和垂直向的剖视图，在输送管的内部可传送温度受控的液体媒质，在输送管的外侧可引导塑料挤出体，以及

图4A和4B分别示出了一引向结晶区域的输送管的纵向和垂直向的剖视图，在输送管的内部装有温度受控的液体媒质，在输送管的外侧可引导塑料挤出体。

图1示出了本发明一实施例的一设备的轮廓图，该设备用于实施输送和处理以熔融液体形式从模具排出的塑料挤出体2的方法，该设备具有一使塑料挤出体2粒化的冷却区域，一使塑料挤出体2粒化的结晶区域5。塑料挤出体2从模具1排出之后，即在结晶区域5上的温度受控的液体媒质4中被部分结晶。为此，液体媒质4保持在塑料挤出体2的玻璃态转变温度之上的温度中，不是在流体玻璃态转变温度之下淬冷，以便将塑料挤出体2在非晶体状态下输送到制粒装置，而在已有技术中，只能将挤出体冷却在冷却水下中长的导向通道被冷却并保持在玻璃态转变温度之下。由于在本发明的方法中，部分结晶是通过挤出体从模具1中排出之后即可用一温度受控的液体媒质4实现的，所以结晶区域非常短，因此，制粒装置与模具出口15之间的距离也相当短。

因此在一实施该方法的一较佳设备中，如图1所示，结晶区域是一与制粒装置紧邻的整体构件。借助一传动辊16和一与传动辊16同步运转的加压辊17，制粒装置获得被部分结晶的塑料挤出体18并将它们输送到切割转子19，从而在制粒装置7中形成温度受控的液体媒质和塑料小球的混合物，输送该混合物，进行进一步的加工。

为控制要借助温度受控的液体媒质4而结晶的塑料挤出体的温度，如图1所示的设备有一输送管13，将在下面结合图3A、3B或4A和4B对该输送管13作更加详细的说明。

该引向结晶区域5的输送管13有一细长槽20，它使得控制温度的液体媒质4能够在结晶区域5中形成一控制温度的液体薄膜。该纵向槽20也可用一组孔代替，使得控制温度的液体媒质4直接从输送管13的塑料挤出体2经过的那些位置中排出。为引导塑料挤出体2，输送管有一在其外圆周上的沿纵向的外壳，该外壳具有圆周通道22，如图3A所示，或圆周槽21，如图4A所示。这些在输送管13上的圆周槽21或圆周通道22用于朝结晶区域5引导塑料挤出体。

当输送管13通过其纵向槽20或其相应的孔，从塑料挤出体的一侧(以下称为下侧)供应控制温度的液体媒质时，按照该实施例中实施本发明方法的一个装置利用从喷孔24出来的受控温度液体媒质，控制塑料挤出体的另一侧(以下被称为顶侧)的温度。喷嘴24通过另一输送管23供应温度控制的液体媒质。喷嘴24的喷射角度可通过使输送管23绕其轴线25枢转进行调节。由于在该较佳设备中，结晶区域部分35和输送管13彼此固定连接，所以塑料挤出体2在结晶区域上滑动的角度可通过使输送管13绕其轴线26枢转进行调节。在其它的实施例中，结晶区域5的倾斜角度的调节也可与输送管13的位置无关。

在图1所示的整体实施例中，在紧凑组件中有制粒装置7和结晶区域部分35，输送管13、传动辊16和切割辊19以及切割边缘支承件27设置在一框架上，整个框架28可沿箭头B方向移动，同时一其上设置输送管23和加压辊17的第二框架29可沿箭头C方向移动。框架以这样的形式被分成两部分的结果是，这样比较容易启动设备，及只有当在模具出口15形成的塑料挤出体稳定时，框架28和29才能一起移动。另一方面，为了使输送管13对准模具头6，在起动阶段输送管13可以相对于框架28朝D方向移动。

图2示出了根据本发明另一实施例的一实施本发明方法的一设备的轮廓图，它包括一用于温度受控的液体媒质的管路。图2中示出的该实施例在如下的方面不同于图1中示出的实施例，塑料挤出体2顶侧的温度借助一具有多个喷嘴24的大面积的喷射装置30控制。此外，在该实施例中，制粒装置7是不可移动的，而是固定地连接于底部结晶区域部分47。为了能够较容易地开始安装，顶部结晶区域部分46可以与输送管13一起绕接合件45沿方向F枢转。

模具出口到达稳定状态之后，可通过一自动挤出切割装置(未示出)沿长度切割塑料挤出体2，而且顶部结晶区域部分46能够枢转，借助结晶区域5，在粒化之前挤出体能部分结晶。为此，用来自输送管13的温度受控的液体媒质4通过纵向槽20或若干相应的孔40控制塑料挤出体2下侧的温度，用大面积的喷射装置30向挤出体的顶侧供应温度受控的液体媒质4。

然后通过输送通道31，将部分结晶的挤出体送到制粒装置7，在液体媒质下进行粒化。液体媒质4和小球12的混合物被送到一分离器10，该分离器10沿箭头G的方向输送已经从液体媒质中分离出来的小球12，以便进一步加工，将液体媒质送到一温度控制装置9。在该温度控制装置中，用加热和/或冷却装置8控制液体媒质的温度，随后将该媒质送到大面积喷射装置30、输送管13和制粒装置。在该实施例中，要加工PA6塑料挤出体，冷却剂是热水，温度设在80℃。

图3A和图3B示出了引向结晶区域的输送管13的纵向(图3A)的剖视图和垂直向(图3B)的剖视图，在管子的内部装有温度受控的冷却媒质4，在管子外面的圆周圈33中引导塑料挤出体。为此，输送管13涂覆一导热性良好的的外层32，例如一层金属合金，在其中形成诸圆周通道22。在该实施例中，输送管13有一纵向槽20，温度受控的液体媒质4通过该槽沿箭头L方向排出，从而用温度受控的液体薄膜覆盖在结晶区域部分35上的结晶区域5。

图4A和4B示出了引向结晶区域的输送管13的纵向剖视图和垂直向剖视图在输送管的内侧装有温度受控的液体媒质4，在外侧的圆周槽21中引导塑料挤出体。圆周槽21与图3A中所示的圆周通道22的不同之处在于，在外层中32形成锯齿形。此外，在每一挤出体的位置，为了使液体媒质4从输出管13中沿箭头M方向排出，设置若干孔40，这样能够用媒质4在塑料挤出体的下侧控制塑料挤出体的温度。

Claims (10)

1.一种输送和处理以熔融液体形式从模具(1)中排出的塑料挤出体(2)的方法，在该方法中有一个粒化塑料挤出体(2)的冷却区域，其特征在于，塑料挤出体(2)离开模具(1)之后即刻在结晶区域(5)上的温度受控的液体媒质(4)中被部分地结晶，液体媒质(4)保持在塑料挤出体(2)的玻璃态转变温度之上的一个温度，直到随后的制粒阶段。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，控制液体媒质(4)的温度，使液体媒质(4)的温度保持在玻璃态转变温度之上的一恒定温度。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，控制液体媒质(4)的温度，使液体媒质(4)的温度在玻璃态转变温度以℃计的150％之下，在以℃计的玻璃态转变温度的100％之上。

4.如前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，所用的液体媒质(4)是热水。

5.如前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，塑料挤出体(2)具有100℃以下的玻璃态转变温度。

6.如前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，熔融塑料包含聚酰胺。

7.如前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，熔融塑料包含聚烯烃。

8.如前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，当塑料挤出体(2)经过一基本垂直的结晶区域(5)时，控制该塑料挤出体(2)的温度。

9.如前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，塑料挤出体(2)在结晶区域(5)通过自由下落而被引导。

10.如前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，将塑料挤出体(2)送到一制粒装置(7)，以便进一步处理。