蜡和似蜡材料造粒的装置和方法

专利名称：蜡和似蜡材料造粒的装置和方法
技术领域：
本发明通常涉及对蜡和似蜡材料造粒的装置和方法。更特别地， 本发明涉及一种对蜡和似蜡材料造粒的装置和方法，其通过挤压蜡或 者似蜡材料穿过模板中的孔并且使用一类似于水下造粒机但无水的旋 转切割机切割挤出的线材，以"热表面"或"干表面"特性造粒，并 且蜡和似蜡材料处于固态。
背景技术：
蜡制造有多种普通方法，将蜡放在某种条件或形状下然后打包， 运输和使用和/或在随后的工序中供料，这些大部分可能发生在其他地
点。以下是普遍的形式
A) 砖和蛋糕此形式很可能是最古老以及最原始的制作法。基 本上，熔蜡被浇注入所需形状的模具比如圆形，长方形等等内，然后 使之冷却。此制作方法的缺点包括原料飞溅到操作员身上的危险，长 时间储藏以及过多的制冷空间，在浇注期间污染的危险以及通常此技 术是非常劳动密集的。后来当使用这些砖和蛋糕时，总质量很大因此 需要熔融罐和一定时间去重新融化蜡。将更多的砖加入部分装满液态 蜡的现有容器也会增加飞溅到操作员身上的危险。配料及输送方法并 不十分复杂。
B) 小颗粒造粒工艺牵涉到带有长长延伸的隔热管的非常高的 塔(从而牵涉建筑)，其基本上利用某些雾化喷嘴。喷蜡通常自由落在 具有一定距离的横向冷气流里来冷却蜡滴成固态。根据蜡以及如何调
整，此方法可产生细颗粒如粉末到小珠到接近2至3毫米大小的颗粒。在蜡是最低粘度类型时此方法往往运转良好并具有最佳灵活性。但是， 随着粘度增加使喷雾设计起作用就成了挑战，因为蜡作为固体流或串 更适合于倾到。此外，因为这些塔非常高，需要相当大的空间(在高 度和体积上)和建设工作。此外，气冷不是生产聚合物的最有效方式。 因此，制冷和气体循环功能需要相当多的能量，另外这么巨大的设施 和特别在是环境温度十分高的地点需要巨大数量的建筑保温。
C) 条和片(slats & chips):将熔蜡作为连续的条泵送和/或挤出
在输送机通常是钢带上，热能被输送机从蜡吸走直至蜡变为固态，从 而得到此形态。在输送机的端部，蜡链或带(当带是平的)被送进切 割机，然后将带切成了条和片。其缺点是缺乏效率。当条掉落在输送 机上时，接触表面迅速冷却/固化。但是如此形成了隔离剩余蜡的边界 层。因此，当蜡位于输送机上而没有任何搅拌或者冷却表面清除/更新 时制冷过程减缓。因此必须具有抛光处理(像一面镜子)的钢带变得 十分长和宽从而具有任何可观的产生速度。这些精确抛光的钢带十分 昂贵以及容易被破坏，同时需要很多的冷却支持装置。这些钢带占地 面积大，同时倘若速率增加了 (或者粘性增加)，还需要越来越大的长 度，需要改变工厂布局内的通道或更糟。越来越高粘度的蜡趋于需要 现有的流水线明显变慢，从而增加了暴露于冷却的时间，从而导致产 量重大损失。此外，在潮湿季节或湿度很高的地方，太冷的钢带可能 遭遇冷凝聚集，从而使蜡变湿(并且一般没有干燥能力)。为补救，可 围绕钢带包裹一个昂贵的盖套。但这也必须受到气候控制。没有这样 的盖套，产品就暴露于灰尘、昆虫和其它污染物，它们嵌入仍然熔化 的蜡中。在带或不带盖套的情形下，温度的增高也会导致暴露于氧化 的增加。
D) 锭剂该方法还是使用钢带原理。同样，很多缺点与前述用
于"条和片"的方法的缺点相同。 一个明显的不同在于最终的蜡产品 形状更像颗粒或双凸体形状，并且最终的产品趋于一致。相反地，当 处理更高粘度等级的更合适倾倒在输送机而非滴落其上的蜡产品时， 使用蜡"滴"滴落在输送机上的原理的该方法更为有限。因此，该方
法趋于局限于低端的粘度范围。此外"锭剂"的尺寸非常有限；意味
着用输送机方法来制造"微粒"尺寸是不那么有效和实际的。
5E)颗粒和粉末某些造粒应用可产生"接近粉末"尺寸或使得
接近颗粒尺寸(类似2 —3mm)接着政磨成粉末。某些蜡具有极高的 粘性，还具有足够的熔融强度和从液态到固态的足够宽的温度范围从 而适合于被造粒，如通过水下造粒方法。对于这样等级的蜡，它们可 以颗粒状态(如大约3mm直径)或磨成细沫被售卖。
但是，使用水下造粒机和离心干燥设备对蜡进行造粒的努力获得 了混乱的结果，并且在大多数情形下，水下造粒法得到非常不好的结 果。与可使用水下造粒技术进行造粒的多种树脂、聚合物、塑料和弹 性体类型的材料相比，大多数蜡具有极低的液态一固态温度点。水下 进行蜡造粒的基本问题在于这些蜡许多都在极窄的温度范围一一通常 约5 —20'C内从极低粘度(比在其它上述聚合物中观察到的相比低的 多)变为固态。相反地，对于实施水下造粒的许多其它聚合物来说， 从液态变为固态的温度幅度或范围宽的多。为了这种应用，液态/固态 在极窄温度范围转变的材料被称为具有"尖熔点(sharp melt point)"。
具有这样的尖熔点同时具有极低的熔融至固态的转变温度的材料 包括大多数蜡。当试图使用水下造粒设备对蜡进行造粒时，这些特性 可导致严重的问题。导致的问题是当蜡经过模板(具有相对同心的圆 的挤出孔的金属板)时，蜡将趋于在挤出孔内凝固。这是由于水下造 粒使用水流穿过模版表面作为用于离开模孔的挤出线材的冷却介质， 并且一旦线材在离开孔处被造粒切割器的旋转切割机切成颗粒可作为 传输装置。
这种凝结或凝固的发生是因为流过模表面的水温比挤出的蜡的液 态或熔点温度低的多。因此，当蜡的线材经过模挤出孔时，该线材离 开时将大量剩余的内热留给了模挤出孔壁的周围。并且由于它的尖熔 点，在离开孔前蜡很快转变为固态从而在孔内形成阻隔。因此促使蜡 进入并穿过模孔的背压增加并且穿过任何剩余开放流孔的速度也增 加。其它孔继续凝固和堵塞直至达到某种平衡速度和背压，从而通常 保持任何剩余的未堵塞孔开放。该情形对于造球方法来说很难预测， 并且产生不一致大小的颗粒。因此该方法很难稳定地继续。
此外，由于熔融/液态蜡的极低粘度，很容易发生背压增大导致的 上游泵送设备内的打滑。从泵到模具的速率损耗还使得达到平衡态的
6问题复杂化并且因此还增加了方法的不稳定性。此外，泵送设备在用 于产生压力和使蜡流动同时遭受打滑时，会给蜡增加更多能量，从而 使得本来就低的粘度更低，从而更难建立具有可预测造粒结果的稳定 运行系统。 ，
另一个与蜡造粒有关的问题在于大部分蜡的共性，与许多水下造 粒良好的聚合物/塑料不同，它们具有非常低的"熔融强度"。为了该 应用，术语"熔融强度"是对材料在切割刀片切割离开模孔的聚合物 或蜡线材的高速撞击下粘着在一起的能力的定义。换句话说，当线材 在工业用水的影响下冷却时，颗粒获得了将其自身保持在一起从而形 成颗粒的强度。
对于许多蜡来说，熔融强度几乎不存在，并且当液态或半液态蜡 离开模孔时，切割刀片试图将线材切割为颗粒的撞击实际上导致触发 爆炸或颗粒破碎为许多碎片。这种效果产生的蜡的固体几何形状更像 是切碎的椰子或像碎末和/或两者的组合。
即使切碎的椰子或碎末型微粒是可以接受的，仍然存在如何将这 样的蜡微粒与水分离并干燥的问题。通常支撑水下造粒机的标准离心 干燥机不能被有效地使用。例如，对于可用水下造粒机得到适宜/正常
的颗粒几何形状如3mm直径的圆柱体、双凸体或球体的多种等级的 蜡，这些蜡颗粒进入离心干燥机在更冷的工业水温下易碎，从而颗粒 破碎产生碎末或粉尘废弃物。相反地，如果水温升高来减少破碎，更 高的水温导致颗粒变软并且当通过干燥机时更容易从蜡颗粒的表面剥 离，从而仍然产生碎末和粉尘。
使用离心干燥机的另一个问题在于干燥机内的颗粒变形效应。只 要材料的变形温度低于材料进入和穿过离心干燥机的实际温度，就会 产生这个问题。所观察到最常见的问题就是材料嵌在或嵌入干燥机转 子筛网上，导致随着时间推移筛网逐渐被材料堵塞。这种嵌入和/堵塞 减少或最终使干燥机丧失了充分干燥材料使其接下来被包装、存储或 加工的能力。，

发明内容
在实验工作期间，观察到蜡的另一个特性或特征。特别地，在从完全液态转变为完全固态时，固态蜡仍然是延展性很好。尽管它在液 体的意义上不会流动也不会容易粘在一起，但是它可容易地被"冷处 理"为另一种形状并且通常保持这种形状。此处使用的术语"冷处理" 指的是在塑料或聚合物材料上低于熔点下进行的任何形式的机械形变 加工。很明显，固体温度越高，可延展性或冷处理能力越高，相反固 体温度越低可延展性越低。此外，还发现蜡作为固态蜡材料比常用的 液态或熔融材料容易挤压穿过水下造粒机模板。实际上，被挤压穿过 模孔的固态蜡材料形成至少不在自重条件下容易粘合在一起的适宜线 材。
考虑到前述问题，模板的上游设备因而被改进从而从反应器或混 合容器或其它使用的用具中取出热液体从而产生或熔解和/或搅拌蜡，
接着尽可能高效地将蜡冷却为固态。随后蜡处于固态但很容易塑造的 状态，其可被加压从而以相同的固态穿过模板。根据本发明，固态蜡 的可延展条件允许可延展材料在压力下进行高塑性变形而不破碎。在 模板的造粒机一侧，蜡己经为固态，不再需要水的骤冷作用。因此， 水下造粒机被转换为"干燥表面"造粒机。当固态的线材离开模板挤 出孔时，旋转的切割机轴上的切割刀片切断目前的线材，但不需要同 时用水冷却/淬火。此外，固态的蜡具有充分的熔融强度从而当切割刀 片撞击它时不破碎。用于本发明的典型的水下造粒机设备参见美国专
利US5059103和7033152，都是本发明的申请人所有，其专利的公开 内容全部引用作为参考。
由于不再使用水下方法，在被旋转切割机切割后，颗粒简单地在 重力作用下穿过切割室的底部开口落下。当离开切割室时，蜡颗粒优 选落在传送装置如输送机或气动类型上，从而将颗粒从造粒装置运至 颗粒筛网、冷却器和/或包装装置。
此外，因为不需要水来冷却，那么不再需要水循环/过滤和水温控 制系统。此外不再需要脱水和干燥设备，从而实现多个显著的优点。 例如，这些优点包括
造粒系统的主要设备成本更低；
造粒系统的能耗更低；
造粒系统所需的占地面积更小； 因为不再牵涉水，工业用水排放导致的有关污染和环境问题不
再是考虑因素；
此外，因为不再涉及水，脱水和得到所需的颗粒表面湿度水平 有关的问题不再是考虑因素；并且
该造粒系统的工厂安装没那么复杂。 造粒机和模板设备自身实现了更多优点，如
模孔的数量和/或大小可增加并且"每孔的速率"降低，因此背 压可被更好地控制或进一步减小。在水下方法中，通常很重要的是保 持每孔的高速率或速度从而最小化凝固的危险。根据本发明的方法则 不需要再考虑这个因素。
可使用更小的造粒电动机并且/或造粒电动机将消耗更少的能 源。水下造粒电动机的安培负载的大部分只是用来旋转水中的切割刀 片。相反在空气中适当旋转切割刀片需要最小量的能量。
具有2 — 3mm直径的适宜标准大小的蜡颗粒可被容易地生产。 甚至如约lmm直径的微小颗粒可更可靠和可预见地生产。


图1为实现本发明的蜡造粒方法的装置的一个实施例的示意图。
图2为用于实现本发明的蜡造粒方法的装置的示意图。
图3为用于实施本发明的蜡造粒装置和方法的测试的装置的示意图。
图4A—4H为使用图3的装置测试本发明的装置和方法期间生产 的产品的照片。
具体实施例方式
尽管详述了本发明的优选实施例，要了解其它实施例是可能的。 因此，本发明的范围不局限于下面描述或附图示出的构造的细节及部 件的设置。本发明能够具有其它实施例并且以不同方式实践或实施。 此外，在描述优选实施例时，为清楚目的采用特定的术语。要了解， 每个特定术语包括所有以类似方式实现类似目的的技术等价物。只要 可能，附图中类似的部件用相同的附图标记表示。来看图1，示出了实现本发明的蜡造粒方法的装置部件。在下文 中将讨论根据本发明使用的装置的每个部件，图1中相同的附图标记 对应相同的部件。
用于形成热熔状态的蜡的上游装置如反应器、混合容器或某种熔
融/搅拌类型机器用附图标记1表示。在反应器1的排出端2，蜡具有 其最高的熔点和最低的粘性，并且完全为液态。低粘度泵3产生足够 压力和流量从而使蜡穿过任何必须的过滤元件4、第一级冷却器5并 且接着进入第二级冷却器8的起点，或被换向阀7转向另一个蜡处理 步骤或返回容器或上游设备。
第一冷却阶段基本为热交换器，许多类型都适用，包括板和框架 型，线圈型，刮壁(scrape-wall)型，带有或不带有静态混合器的U 型管类型，以及带有或不带有静态混合器的壳管式类型。优选带有静 态混合器的壳管式类型实现最有效的冷却效果。热交换器可被适当设 计和专用的热油或热水系统所支撑。记住蜡是在最高温或接近最高温 进入热交换器的，如果设计得当，热交换器将大多数内部热能去除达 到恰好高于蜡将从液态转变为固态的已知温度。优选地，第一阶段冷 却器内的热交换器应当将蜡的温度减小至高于蜡液态至固态转变温度 的约5'C或更低，从而蜡保持在足以无阻地流入和穿过下一个下游设 备的液态。意图使第一阶段冷却器的热交换器成为最有效的冷却器， 从而第二阶段冷却器只要做较少量的冷却工作。
可选的流量计6优选紧随在第一阶段冷却器之后，这样可在上游 的泵3处进行流速调节来改变或最优化下游如造粒机10处或第二阶段 冷却器8内的条件。换向阀7可具有一个或多个出口。它的主要出口 是通往第二阶段冷却器8的内室。 一个或多个其它出口可通往排出容 器和/或作为分配器连接至其它步骤和/或至再循环环形线路回到上游 步骤原点。换向阀7与下游步骤设备同步，从而当准备开始并运行或 当准备关闭并停止流动时它能够将液态蜡送入，并且/或者在必须突然 中止至下游设备/步骤的流动的情形下作为紧急换向器。
第二阶段冷却器8最好以5个部分说明。首先，入口室8a应当具 有加热外壳从而精确地控制液态蜡的温度，防止蜡在此接口固化，也 不要添加任何热量从而之后不用再将其去除。入口室允许操作员肉眼
10检查，防止可能导致老化或污染问题的任何有害灰尘、杂质和周围空 气进入。它还包括带有预警功能的级别控制，从而提醒操作员任何潜
在问题，以及/或自动地致动上游换向阀7禾卩/或关闭泵3，直至可完成 维修或其它调节。
接下来是冷却部分8b。当蜡进入和穿过该部分时，它暴露于彻底 低于其液态至固态转变温度的冷却温度从而彻底进入固态温度。该冷 却设备可被调节从而可生产许多不同等级的蜡。该冷却部分内的元件 的大小和布局可对应每种蜡而变化以便有暴露于冷却表面的最佳暴露 量，冷却了的层被移走并且暖层蜡点缀其中成为相对均一的混合物， 接着返回冷却表面以减少更多的热量。该过程沿冷却设备的长度被一 遍遍重复，始终擦去"旧的"冷却蜡来为进入的热/暖的"新"蜡腾地 方。这些功能可以被实现，同时在材料内投入绝对最小的工作能量从 而不反过来加热蜡。
当机器的焦点从冷却移开并且蜡目前彻底进入固态但"可延展性" 很强，部分8c中的设备必须具有最优的设计来推动/加压或泵送固态 蜡进入和穿过下游的设备，包括最小的造粒机模。同时，应当注意防 止任何输入的能量转换为可能再熔化蜡的热量。此外，在该方法的这 部分期间还优选具有自清洁的特性。
优选在该第二阶段冷却中，经受猛烈的混合和再混合从而保持不 同温度下不同层的蜡交错成为最终均匀、固态、但可延展的产品，在 8d处添加或"混入"某些希望的添加剂。这些添加剂多种多样，包括 不同矿物质、抗氧化剂、染料等、其它等级的蜡、母料或不同形态的 浓縮物如粉末或甚至预加热或不加热的液体。这些添加剂可通过液态 计量泵、螺杆给料器等被引入该步骤，并且进入入口室或甚至在其之 前，或通过在压力下或不在压力下喷射进入冷却器的侧面和/或顶部， 沿部分8b和8c的任何位置。最终，第二阶段冷却器必须被适当大小 和可靠的冷却系统8e所支撑。
关于第二阶段冷却器8，它必须具有加热和冷却受压的蜡的能力。 如果机器需要停止任意长的时间，并且蜡失去大多数或全部热量或使 得蜡穿过设备的所有必需的可延展性，接着蜡必须被再加热为液态或 至少为可延展的状态，从而使步骤再次前进。优选地，该能力被嵌入每个设备部件或步骤的每个阶段从而具有至少在开端或必需时加热设 备部件的能力。
此外对于第二阶段冷却器8，其应当被设计为全部长度和直径足 以完成目标蜡或就被加工的蜡的冷却并且速度足以符合整个步骤的生 产目标。目前认为适合于第二阶段冷却器8的设备是如单螺杆类型的 挤出机。优选带有两个或更多螺杆的挤出机，最优选带有共旋转和互 相配合的双螺杆或两个螺杆的挤出机。
聚合物换向阀9是用于水下造粒机前面的普通部件。它是有用的， 尽管非必需，在本发明中有助于挤出机的启动，带有最小的头压(head pressure),并且一旦运行就使得操作员在蜡进入造粒机前检查蜡固体 和温度条件。接着一旦检査认为上游步骤是稳定的、可预测的并且蜡 显示具有最优的温度和可延展性，聚合物换向阀(PDV)接着被改变 从而将蜡流送入模板并且造粒机运行。如果在造粒机、模板或甚至模 板后的处理设备存在任何问题或麻烦，那么PDV通常是第一个被致动 从而使蜡流换向的部件。操作员接着进行任何快速的必需调节而不关 闭该处理的上游部件。或者，操作员可能选择关闭大多数或所有的上 游处理部件直至任何必须的调节、维修等完成。
造粒机和模板IO之前已经描述过了。现在蜡以固态被挤出；使用 无水的干燥表面造粒机。但是，本领域技术人员将了解，不是所有的 蜡在水下造粒都会产生问题。此外，添加剂的类型和数量达到如此显 著程度/水平以使蜡化合物达到以半固态或半液态甚至液态被更好地 造粒的更高粘度，那么期间可优选水下类型的造粒机。因此，根据本 发明可以想到，造粒机10可容易地从干燥表面造粒机转换为水下造粒 机或相反。
对蜡造粒后，颗粒通常可落入输送机11上从而被运走。围绕输送 机可放置冷却风扇以助于任何残余的内部热量排走从而使颗粒在进一 步加工和包装前更接近周围温度。作为冷却风扇的替换，可使用冷却 输送机。输送机(也可使用其它许多机械类型)的另一个可选方案是 也可使用寒冷/冷却空气或任何气体或在周围温度下的气流输送机。可 选地，还证明水流输送装置也很好，这取决于环境。如果蜡和/或蜡化 合物颗粒需要达到更低的最终温度和/或迅速达到，水流输送当然是更快的冷却方法。但是如果使用水，那么如上所述需要随后立即进行脱 水和干燥步骤。
在输送机11之后，蜡颗粒经过分类步骤12，其中特定大小的颗 粒被分为可接受和不可接受的。"不可接受"可能指的是直径太小的颗 粒或粉末的"过小"，以及颗粒太大或甚至成团或结块的"过大"，它 们都要在继续被存储、包装或接下来的步骤或加工之前被去除从而确 保尺寸合格的颗粒质量。除了分类外，可在此阶段可选地用空气或其 它气体冷却从而确保得到适宜的最后颗粒。
现在看图2，示出根据本发明的可被供给蜡处理器的设备的示意 图。图2所示的很多设备部件类似于前述的与图1有关的部件，并且 不再重复进一步的详述。通常，蜡反应器、混合容器或某些其它类型 的用于形成热熔蜡的熔融/搅拌机械由蜡制造商或加工者提供，因此图 2未示出。此外，图2所示的设备由将反应器、混合容器等(未示出) 连接至熔融泵1的适配器20启动。
熔融泵1通过适配器2连接于熔融冷却器3。熔融冷却器3对应 于图1的第一阶段冷却器3，并且优选为静态混合器类型的热交换器 以提供最高的冷却效率。这样的热交换器通常被热油或热水系统所支 撑，其在图2示出但没有用数字单独标出。
紧随熔融冷却器3之后的是适配器4，其将熔融冷却器3与流量 计5连接。其后是换向阀6和将换向阀连接于挤出机10的给料斗8 的适配器7。换向阀6也包括换向阀溜槽9，最终蜡从挤出机的给料斗 8转向至排出口或再循环回到处理和设备的上一个阶段。
挤出机IO包括制冷器(chiller) 11来冷却并彻底混合蜡使其达到 理想的颗粒温度，从而在挤出机的排出端蜡变为可延展的均匀固体。 适配器13将挤出机的排出端连接于聚合物换向阀14，后者接着连接 于造粒机16。旋转切割机(没有单独标出)在切割室16a内切割离开 模板孔(也为单独标出)被挤出的固态蜡线材。被切割的蜡颗粒从切 割室16a落入输送机17上并且接着进入分类机18。可选地，吹风机 和管道12可连接于切割室16a以助于冷却和颗粒离开该室进入输送 机。图2示出的整个设备和步骤被带有远程控制工作站15的控制系统 所操纵。
13要注意，在图2中所有用星号标出的部件具有加热能力，油加热 (一个星号(*))或电加热(两个星号(*))。提供该加热能力的原因 已经结合图1的设备和方法被解释。
现在看图3，示出了用于实施本发明的装置和方法的测试的装置。
这些测试使用具有如下特性的聚乙烯蜡进行
软化点一 110-120°C
密度—0.70-0.80克/厘米3@液体供给温度
— 0.92-0.95克/厘米3@45°。(固态) 粘度一 5-200厘泊centipoise @149°C
聚乙烯蜡在超过120。C的桶形加热器22内加热至上述密度。 一旦 处于理想的液态，液态蜡被液体泵26供给至加热器管24并进入挤出 机28的入口端。挤出机28是双螺杆类型。在挤出机内时，聚乙烯蜡 的温度从挤出机入口处的超过120'C被减小至挤出机出口处的约50 °C。利用被制冷器30所支撑的挤出机的桶中的冷却孔进行冷却。当在 5(TC处离开挤出机时，聚乙烯蜡为固体的可延展状态。 一旦离开挤出 机，固态聚乙烯蜡穿过颗粒换向阀(PDV) 32并且接着进入干燥表面 造粒机34，离开模板孔的固态蜡线材在此被旋转切割机切割。被切割 的颗粒被吹风机36制造的气流送出造粒机34的切割室并且送入旋风 分离器38接着进入容器。
还可以想到，作为本发明一部分，此处公开的干燥表面造粒机的 切割室可使用惰性气体排空和/或传送颗粒。根据本发明处理的某些蜡 或似蜡材料在暴露于周围空气下可起不良反应和/或氧化(降解)。为 最小化这样的周围空气反应和/或维持被造粒材料的所需特性，可以想 到惰性气体而非空气被用来排空切割室和传送形成的颗粒。惰性气体 也可用于进一步帮助冷却造粒材料，并且紧随造粒步骤后的设备应当 被适当地设计从而处理和维持惰性气体的存在和使用直至颗粒被适当 地包装用于储存和/或用于进一步进行加工。
使用上述设备和处理测试运行的聚乙烯蜡颗粒如图4A — 4H所 示。如图所示，本发明的装置和方法在生产直径约3mm的大小一致的 聚乙烯蜡颗粒方面是成功的。
可根据本发明加工的单独或配方形成的蜡包括酸蜡(acid waxes)、
14蜂蜡、小烛树蜡、棕榈蜡、地蜡、中国蜡、共聚蜡、酯蜡、包括氧化
形态的Fischer—Tropsch、高密度低分子量聚乙烯或HDLMWPE、羟 基硬脂酰胺蜡、日本蜡、lardeceine、褐煤蜡、直链和支链蜡、非极性 和极性聚乙烯、聚丙烯以及聚烯烃蜡、氧化蜡、石蜡、固体石腊或石 油蜡、聚乙烯蜡、聚烯烃蜡、米糠蜡、皂化和部分皂化的蜡、代氨基 蜡、甘蔗蜡、磺化蜡、表面改性蜡和包括来自月桂果、菜籽油、椰子、 玉米、棉籽、海甘蓝、亚麻籽、棕榈、棕榈仁、花生、葡萄或大豆等 的植物蜡。
根据本发明可被造粒的其它材料包括但不局限于脂肪酸和酯，粘 合剂和防粘剂，松香和有机树脂，粘性和流变调节剂，固体表面活性 剂，包括聚乙烯氧化物和聚丙烯氧化物的水溶性聚合物，牛脂，羊毛 脂和动物脂。
其它本发明可使用的材料包括但不局限于高熔体流动指数材料和 低分子量材料，似蜡有机聚合物，低聚物，环状聚合物和低聚物以及 有机化合物。
相信本发明的装置和方法可生产高质量的适于包装和磨成细沫 使用的颗粒和微粒。本发明能够最快、最安全和有效地将蜡从最热的 熔融状态变为足够冷却进行运输和/或包装的状态同时占用最小的空 间。此外，提供了处理最宽范围的蜡等级、重量、熔融强度、热特性 等的灵活度，从而产生极宽尺寸范围的颗粒并且覆盖极大范围的生产 率。此外，本发明灵活到足以使得大范围的添加剂被搅拌入被造粒的 蜡并且还使得在产品之间转换时设备的排空相对简单。
本发明不意图局限于此处描述的特定步骤。上述仅是对本发明的 原理的一般描述。此外，本领域技术人员很容易做出不同改进和改变， 本发明的范围不局限于所示和所述的确切结构和操作，因此任何适宜 的改进和等价物都落入本发明的保护范围内。
权利要求
1、一种用于对具有尖熔点的材料造粒的方法，包括(a)将具有尖熔点的材料变成热熔状态；(b)冷却热熔状态的材料至低于其熔点的温度，从而使得材料处于可挤出的固体状态；(c)将固体状态的材料挤压穿过模板的模孔形成线材；并且(d)在无液体状态下用旋转切割机在切割室内切割挤出的线材从而将所述材料变成颗粒。
2、 如权利要求1所述的方法，其中所述颗粒借助重力从所述切 割室的下部开口落出。
3、 如权利要求2所述的方法，其中离开所述切割室的所述颗粒 被输送机运至颗粒筛网、冷却器和/或包装装置。
4、 如权利要求1所述的方法，其中所述切割室和所述旋转切割 机是作为干燥表面造粒机在无水或其它冷却液体状态下运行的水下造 粒机的一部分。
5、 如权利要求1所述的方法，其中所述热熔状态的材料为蜡或 似蜡聚合物或其它似蜡材料。
6、 如权利要求1所述的方法，其中步骤(b)以两个阶段进行； 在第一阶段，材料的温度被降至恰好高于材料从液态变为固体的温度 使得材料保持在足以具有良好无阻流动的液态，在第二阶段，冷却了 的液态材料的温度被进一步降低使得材料为完全混合的可挤出固体。
7、 如权利要求6所述的方法，其中第一阶段中材料的温度被降 至高于所述材料液态至固态转变温度的约5'C或更低。
8、 如权利要求4所述的方法，其中利用被引入所述切割室一侧 的惰性气体将所述颗粒从所述切割室移走，惰性气体将颗粒从所述切 割室的另一侧运出。
9、 如权利要求6所述的方法，其中所述第一和第二阶段也可升 高其中材料的温度。
10、 如权利要求6所述的方法，其中所述第二阶段在螺杆型挤出 机中进行，优选在带有两个或多个螺杆的挤出机中进行，最优选在共旋转和相互啮合的双螺杆或两螺杆的挤出机中进行。
11、如权利要求4所述的方法，其中所述干燥表面造粒机可转换 为有水的水下造粒机并且再转换回无液体的干燥表面造粒机。
12、 用于由具有尖烙点的熔融材料形成颗粒的装置，包括-(a) 传热装置，用于将熔融材料冷却至恰好高于其熔点温度的 温度使得材料保持在足以具有无阻流动的液态；(b) 挤出机，用于进一步将材料温度降低至低于其熔点温度并 且将材料混合成完全混合的可挤出固态；(c) 带有模孔和模表面的模板；以及(d) 切割室和旋转切割机，旋转切割机与所述模表面协同作用 从而在无液体条件下将挤压穿过所述模孔的所述完全混合 的可挤出固体切割为颗粒。
13、 如权利要求12所述的装置，其中所述熔融材料为蜡或似蜡 聚合物或其它似蜡材料。
14、 如权利要求12所述的装置，其中所述模板和所述旋转切割 机是干燥表面造粒机的一部分。
15、 如权利要求12所述的装置，其中所述切割室具有底部开口， 所述颗粒借助重力穿过所述底部开口落出。
16、 如权利要求15所述的装置，还包括将从所述切割室离开的 颗粒运走的输送机。
17、 如权利要求12所述的装置，其中所述传热装置为热交换器， 包括板和框架型，线圈型，刮壁型，带有或不带有静态混合器的U型 管类型，以及带有或不带有静态混合器的壳管式类型，优选所述壳管 式类型带有静态混合器。
18、 如权利要求14所述的装置，其中所述干燥表面造粒机包括 入口和出口，并且可转换为有液体的水下造粒机。
19、 如权利要求18所述的装置，还包括引入所述入口的惰性气 体，用于从所述切割室排空和移走颗粒并且通过所述出口将颗粒运出。
20、 如权利要求12所述的装置，其中所述传热装置和所述挤出 机包括加热元件以提高其中材料的温度。
全文摘要
用于蜡、似蜡材料和其它具有尖熔点的材料造粒的装置和方法，包括用于将蜡形成熔融材料的容器。接着热交换器冷却该熔融的蜡至恰好高于其熔点温度的温度。冷却的液态蜡被供给至挤出机，挤出机进一步降低温度并将液态蜡混合成完全混合的可挤出固体蜡。该固体蜡接着穿过模板的模孔被挤出，进入切割室，并且与模板的模表面协同作用的旋转切割机将挤出的蜡线材切割为颗粒。该模板、切割室和旋转切割机可具有与水下造粒机相同的结构，但作为干燥表面造粒机在无水或液态的条件下运行。这样形成的蜡颗粒借助重力从切割室穿过其底部开口落出。
文档编号B29B9/00GK101448614SQ200780012741
公开日2009年6月3日 申请日期2007年3月8日 优先权日2006年3月9日
发明者B·特西芒, J·W·马丁 申请人:加拉工业公司