专利名称：塑料棒的粒化的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于粒化由聚碳酸酯(PC)制成的塑料棒的方法和装置的应用，
所述塑料棒首先例如熔融地从挤出机中挤出，并为对其进行冷却而使该塑料棒在制粒机中 粒化为塑料颗粒前被首先引导通过一水池。
背景技术：
现在，在这种方法中主要将淋水的沟槽用作水池。但以前常用的水池也可以应用
在本发明中。替代水，理论上也可以使用其它流体作为冷却剂。尽管在实际的观点中很少
符合实际。然而，下文中的概念"水"在意义上应理解为"流体"，其中优选是水。 因此目前在聚碳酸酯粒化时通常将熔融的塑料棒输送到淋水的沟槽中，其中，棒
一方面借助于水冷却，另一方面借助于水运输。由于高于28(TC的高熔化温度，在制粒机出
口处的聚碳酸酯颗粒在粒化之后用水继续冷却，并接着在其被填装之前在颗粒干燥部中干
燥。颗粒的再冷却通过85t:至95t:的冷水温度实现。由于使用越来越高粘性的聚碳酸酯 的趋势，待加工的聚碳酸酯塑料的熔化温度也不断提高，已知有高达43(TC的熔化温度。
在填充有玻璃的塑料中，由于玻璃的高导热能力以及由此造成的迅速冷却而可以 省略对颗粒的再冷却。 在处理聚碳酸酯、尤其是那些高熔化温度的聚碳酸酯时的问题是，在颗粒中形成 空泡，该空泡使得材料必须相对强烈地冷却。在此，在工业上希望获得带有少于1%空泡的 颗粒。 空泡的形成归结为两种不同的现象。 一方面，空泡在棒在水池里时已经形成，另一 方面，(另一些)空泡在颗粒的后续冷却时形成。两种情况下的原因在于，即，棒或颗粒的 外部塑料材料更快地冷却，并因此在塑料核心能够足够冷却之前就变硬且相对刚性。然而， 这种不均匀的冷却的结果对于棒和颗粒是不同的。 塑料棒通常是圆的。在从熔化状态非常缓慢地冷却时，例如在空气中，塑料棒也保 持圆形，并且不形成空泡。该塑料棒在非常快速地冷却时，例如在冰池中同样也保持圆形， 但却形成连续的中央空泡，因为塑料材料立即硬化并且由于还是熔融的塑料核心随后的冷 却导致的材料收縮不能得到补偿。反之，如果在热的水池中冷却棒，塑料表面和塑料核心之 间的不均匀冷却就导致塑料棒收縮并且形成椭圆形的横截面。椭圆形的横截面的形成充 分地防止了在棒中形成空泡。但如申请人的尝试表明，椭圆的横截面的取向在棒的长度上 是不规则的，因此有其椭圆横截面不同地取向的具有椭圆形横截面的棒段，以及位于(所 述椭圆形截面)之间的横截面不是椭圆的或者至少不充分为椭圆的棒段，以便避免形成空 泡。然后在这些中间段形成连续的空泡。由此制造的颗粒具有中央通孔，并且可以形象地 称作"通心粉(Macca皿i)，，。 人们试图通过良好的冷却来减少棒中空泡的形成。替代通常使用的水池中5(TC至 8(TC的冷却水温度，以直至95t:冷却。在此，不过在棒中保留有高的剩余能量，该剩余能量 接着在颗粒中导致空泡形成加强。将塑料棒的冷却路径从通常的约8m延长至最多12m带
4来了积极的、但不足够的效果，以便在最终产物中获得带有少于1%的空泡的颗粒。 如已经提及的那样，只要在制粒机中对没有空泡的棒段进行粒化，就会在由此产
生的颗粒中形成额外的空泡。这也在于，外部颗粒表面在常见的85t: -951:的再冷却温度
下是硬且无弹性的，并因此不可能通过收縮补偿空泡的形成。在颗粒核心冷却时空泡的形 成是不可避免的，因为出于物理原因排除了使用更热的冷却水进行冷却。 尤其存在问题的是由熔化温度高于34(TC的聚碳酸酯制造没有空泡的颗粒，而这 种情况则是本发明规定的。
发明内容
因此，本发明所要解决的技术问题是在制造塑料棒颗粒时减少空泡的形成，S卩，在
加工由聚碳酸酯制成的塑料棒时，该塑料棒以高的熔化温度输送到粒化工艺中。 该技术问题通过具有并列的权利要求特征的方法以及装置的应用解决。在各个从 属权利要求中给出了本发明有利的设计和扩展形式。 按照本发明，棒的横截面在到达水池之前或在水池开始处被借助于恰当的装置以 规定的方式这样地影响，使得其具有与圆形不同的横截面，该横截面至少在一个方向上减 小。 通过该措施防止形成横截面关于棒长度在不同方向收縮的棒段，因此也不形成其 中会形成空泡的、未收縮的棒段。而是借助于横截面影响装置使横截面的收縮从一开始就 以规定的方式并在整个棒长度上预先给定。它们在整个棒长度上相同，因此从起初就完全 不可能形成具有不充分收縮的横截面的前述中间段。 可以以简单的方式设定细长形的、尤其是椭圆的横截面，其最大的横截面高度相 对于横截面宽度减小。因此，喷嘴头的喷嘴(塑料棒熔融地从该喷嘴流出)具有与希望的 棒横截面相应构造的喷嘴通道横截面和/或尤其是喷嘴出口横截面。作为替代或附加措 施，塑料棒的横截面也可以借助于轧辊或轧辊对以希望的方式影响，其中，轧辊间隙的宽度 确定塑料棒的横截面减小的横截面尺寸。然后，横截面是具有约半圆形的窄边的矩形。可 通过喷嘴通道或喷嘴出口恰当的构造实现精确矩形或优选卵形或椭圆形的横截面。两种变 型既可以使用在淋水的沟槽，也可以应用在冷却水池中。 尽管塑料棒的横截面越长，避免空泡的效果越好。但是在工业中希望尽可能圆形 的颗粒。在聚碳酸酯中，等价的直径通常在2.5至3.5mm。试验表明，横截面宽度与相应减 小的横截面高度的比例至少应为1. 25，优选至少1. 35，尤其优选1. 45。塑料棒的等效直径 越大，选择高的比值越有利。在等效直径为2. 8至2. 9mm时证明对于以43(TC的熔化温度输 送的、在约8m的淋水沟槽并且在约8(TC的冷却水温度下冷却的聚碳酸酯，业已证明3. 3mm 比2. 4mm的棒横截面宽高比足以减小棒中的空泡。 此外，聚碳酸酯塑料棒按照本发明在所谓的"干切割"中粒化。干切割是指粒化后 干燥存在的颗粒。反之，颗粒在所谓的"湿切割"中在颗粒出口作为颗粒-水-混合物存在， 要么因为塑料棒与冷却水一起被输送到制粒机中和/或因为在粒化时水淋到制粒辊上，和 /或因为为了进一步冷却颗粒而向制粒机出口处的颗粒输送水。 原理上在加工塑料棒时并不是未知的、但迄今没有在非增强聚碳酸酯的粒化中考 虑的干切割具有各种优点。首先干切割导致颗粒缓慢的继续冷却，没有干切割的情况下，颗粒表面会由于冷却剂保持在给定温度85°C至95°C 。相反，在颗粒横截面上形成均匀的温度 平衡。这使得颗粒在空气冷却过程中在颗粒端面收縮，因此防止在颗粒中形成空泡。
干切割的另一优点是，可以省略水冷却的再冷却路径，该再冷却路径通常需要具 有其它冷却水温度的第二冷却回路。并且最终也可以整个省去设置在后面的干燥器，因为 在干切割中的颗粒在制粒机出口通常已经带有小于0. 5%的剩余湿度。塑料棒在粒化时刻 还包含的少许水由于高的粒化温度立即蒸发。 按本发明的方法相应设计为，水池设计为带有重力排水的淋水沟槽，其中，可以有 利地额外地吹掉剩余湿气。但也有利的是，如果塑料棒在粒化的时候还是"湿的"，也就是还 带有水膜，那么就可以实现最大的冷却，其中，该水膜如前所述接着立即蒸发，因此颗粒在 制粒机出口是干燥的。出于该目的，本发明接着在重力排水装置中设计塑料棒后续的冲淋 并优选设置另一重力排水装置。在此有利的是，用比用于在沟槽内进行水冷却的水更冷的 水冲淋棒，例如用相比85t:至95°C的沟槽水温度更低的50°C的淋水温度。为此甚至也不需 要一个额外的冷却水回路，因为冲淋量是如此小，使得其可从主冷却回路分支，并且可以借 助于小的热交换器置于较低的淋水温度。
以下根据附图示例性地说明本发明，其中 图1在侧视图中示意示出了塑料棒粒化装置以及 图2示出了带有椭圆形喷嘴出口的挤出头的喷嘴流出面。
具体实施例方式
图1示出了按本发明的一种优选的实施形式的塑料棒粒化设备。高熔化温度的塑 料棒KS从挤出机的挤出头2挤出，所述熔化温度在高粘度的聚碳酸酯的情况下例如可以为 430°C。塑料棒KS碰到朝下倾斜的、淋水的沟槽1。附加的冷水喷嘴3安装在淋水的沟槽 l上。塑料棒KS通过水流在排放沟槽1中朝设置在后面的制粒机50输送并同时冷却。在 此，将所述塑料棒冷却到这样的程度，使得所述塑料棒至少在其表面变硬。
在排放沟槽1的下端设置一排水装置70，该排水装置在所示的实施形式中集成在 排放沟槽l中。排水装置由栅格和固定在其下面的水收集容器组成，该水收集容器可以借 助于阀71在需要时截止，例如在要为进行湿切割而将冷却水一同导引到设置在后面的制 粒机50中。 在沟槽1的下端部区域上在排水装置70后面安置有另一水喷嘴8，接着是另一排 水装置80。浇在塑料棒KS上的冷水的温度明显低于在排放沟槽1中导引的冷却水的温度， 并且在加工高粘度聚碳酸酯的情况下例如为比80至9(TC更低的50°C。喷嘴8的淋水可以 从与排出通道1的冷却水相同的冷却水回路取出，并且借助于未示出的热交换器冷却到希 望的较低温度。由此实现塑料棒KS的有效的进一步冷却。水喷嘴3和/或8可以单独截 止，以改变水冷却。 在淋水喷嘴8和制粒机50之间还可以在塑料棒KS上方安装吹气喷嘴或/和抽吸 装置(未示出)。 在倾斜的沟槽1的上端，塑料棒KS在沟槽1的底部和型材轧辊20之间导引。该型材轧辊20用于限定塑料棒横截面的最大高度。该最大高度通过型材轧辊20和沟槽1的 底部之间的间隙的宽度预先给定。因此为塑料棒KS压制出一基本上矩形的、带有倒圆的窄 边的横截面。通过将如此成型的塑料棒以其平侧贴靠在沟槽1的底部实现塑料棒在沟槽1 内部更平静的运动，作为另一积极的效果。这种效果相当普遍地这样形成，使得纵向横截面 关于运输方向不垂直，而是横向地取向，也就是平行于运输平面延伸。 作为选择或必要时也与型材轧辊20组合，喷嘴头2的喷嘴通道或喷嘴通道出口 4 的横截面可以这样地成型，使得塑料棒KS从一开始就以细长形的横截面从喷嘴流出。为 此，图2示意示出了相应构造的喷头2以及在此椭圆形构造的喷嘴出口 4的正视图。在此， 细长形的喷嘴出口横截面的纵轴相对塑料棒KS接下来的运输方向分别横向，也就是也就 平行于运输平面，使得再次在沟槽1中实现塑料棒KS安静的运动。
权利要求
一种用于冷却和运输熔融的、由聚碳酸酯制成的塑料棒(KS)至制粒机的方法，其中还是熔融的棒为进行冷却而被沿着倾斜的、淋水的沟槽(1)导引，并且将所述棒的横截面在到达水池(1)之前或在水池(1)的起点处借助于横截面影响装置(20，4)调节为与圆形不同的横截面，该横截面至少在一个方向具有减小的横截面尺寸，其中，至少所述减小的横截面尺寸通过所述横截面影响装置(20，4)限定，其特征在于，所述倾斜的、淋水的沟槽(1)包括一重力排水装置(70)并且接着在所述重力排水装置中用冷却水(8)冲淋所述塑料棒(KS)。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述棒的横截面是细长形的，具有一宽度和 相对该宽度减小的最大高度。
3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述细长形横截面的横截面宽度和横截面 高度的比例的值设定在1. 25至1. 5的范围内。
4. 如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述细长形横截面是矩形的，必要时带 有半圆形的窄边。
5. 如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述细长形横截面是椭圆或卵形的。
6. 如权利要求2至5之一所述的方法，其特征在于，所述细长形横截面的纵轴在所述横 截面影响装置(20，4)中关于所述棒(KS)接下来沿着倾斜的、淋水的沟槽(1)的运输方向 横向地取向，使得所述纵轴平行于所述运输面延伸。
7. 如权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，通过将所述塑料棒(KS)由具有相 应于所希望的棒横截面构造的喷嘴通道横截面和/或尤其是喷嘴出口横截面(4)的喷嘴头 (2)挤出，借助于所述横截面影响装置(20，4)调节所述塑料棒(KS)的横截面。
8. 如权利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，通过将所述塑料棒(KS)输送经过 具有其间隙宽度限定所述塑料棒(KS)的横截面的减小的横截面尺寸的轧辊(20)或轧辊 对，借助于所述横截面影响装置(20，4)调节所述塑料棒(KS)的横截面。
9. 如权利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，所述塑料棒(KS)由非增强聚碳酸 酯制成。
10. 如权利要求9所述的方法，其特征在于，使用冷水来冲淋所述塑料棒(KS)，该冷水 比输送到淋水的沟槽(1)的冷水更冷。
11. 如权利要求IO所述的方法，其特征在于，在粒化之前将剩余湿气从塑料棒(KS)吹 出和/或抽吸出。
12. —种用于粒化由聚碳酸酯制成的塑料棒(KS)的装置的应用，其中，所述装置包括 -喷嘴(4)，所述喷嘴用于在熔化状态喷出所述塑料棒(KS)，-倾斜的、可用水冲淋的沟槽(l)，所述沟槽用于冷却通过所述喷嘴(4)流出的塑料棒 (KS)，-制粒机(50)，所述制粒机用于粒化冷却的塑料棒(KS)，-横截面影响装置(20，4)，所述横截面影响装置用于在到达所述倾斜的、可用水冲淋 的沟槽(1)之前或在所述倾斜的、可用水冲淋的沟槽(1)的起始处将所述塑料棒(KS)的横 截面调整为一与圆形不同的、具有至少在一个方向减小的横截面尺寸的横截面，其中，至少 所述减小的横截面尺寸通过所述横截面影响装置(20，4)限定，-沿所述塑料棒(KS)的运输方向在所述制粒机(50)前面的排水装置(70)，-至少一个用于以冷水冲淋所述棒(KS)的喷嘴(8)，该喷嘴沿所述棒(KS)的运输方向 在所述排水装置(70)后面朝向所述棒(KS)，禾口-用于排出所述喷嘴冷却水的第二排水装置(80)。
13. 如权利要求12所述的用于粒化由聚碳酸酯制成的塑料棒(KS)的装置的应用，其特 征在于，所述装置的横截面影响装置(20，4)布置为，使塑料棒(KS)的横截面调节为具有一 宽度和相对该宽度减小的最大高度的细长形横截面。
14. 如权利要求13所述的用于粒化由聚碳酸酯制成的塑料棒(KS)的装置的应用，其特 征在于，所述装置的横截面影响装置(20，4)至少部分通过带有相应于希望的棒横截面构 造的喷嘴通道横截面和/或尤其是喷嘴出口横截面(4)的喷嘴头(2)形成。
15. 如权利要求14所述的用于粒化由聚碳酸酯制成的塑料棒(KS)的装置的应用，其特 征在于，所述装置的横截面影响装置(20，4)布置为，将细长形横截面调节为矩形，必要时 带有半圆形的窄边。
16. 如权利要求14所述的用于粒化由聚碳酸酯制成的塑料棒(KS)的装置的应用，其 特征在于，所述装置的横截面影响装置(20，4)布置为，将细长形横截面调节为卵形或椭圆 形。
17. 如权利要求15或16所述的用于粒化由聚碳酸酯制成的塑料棒(KS)的装置的应 用，其特征在于，所述装置的横截面影响装置(20，4)布置为，将细长形横截面的横截面宽 度和横截面高度的比例的值调节到1. 25至1. 5的范围内。
18. 如权利要求13所述的用于粒化由聚碳酸酯制成的塑料棒(KS)的装置的应用，其特 征在于，所述装置的横截面影响装置(20，4)至少部分通过具有一轧辊间隙的轧辊(20)或 轧辊对形成，其间隙宽度限定塑料棒(KS)的横截面的减小的横截面尺寸。
19. 如权利要求13至18之一所述的用于粒化由聚碳酸酯制成的塑料棒(KS)的装置的 应用，其特征在于，所述装置的横截面影响装置(20，4)布置为，使所述细长形横截面的纵 轴关于所述棒(KS)接下来经过所述水池(1)的运输平面横向地取向。
20. 如权利要求12至19之一所述的用于粒化由聚碳酸酯制成的塑料棒(KS)的装置的 应用，其特征在于，所述装置包括沿所述棒(KS)的运输方向在所述制粒机(50)前面的用于 吹送和/或抽吸冷水的装置。
21. —种按权利要求12至20之一所述的用于粒化非增强聚碳酸酯的应用。
全文摘要
本发明涉及一种具有高熔化温度的塑料、尤其是聚碳酸酯的塑料粒化方法，其建议，将塑料棒的横截面在到达冷水路径之前或在冷水路径开始处借助于横截面影响装置(20，4)调节为一种与圆形不同的、至少在一个方向减小了横截面尺寸的横截面，尤其是调节为一种带有一宽度和相对该宽度减小的最大高度的细长形横截面。通过这种方式可以减少在塑料棒及由其制成的塑料棒颗粒中的空泡。塑料棒在干切割中被粒化，也就是没有后续的水冷却，因此额外地减少了在颗粒中的空泡形成。横截面影响装置例如可以通过轧辊(20)和沟槽(1)的底部之间的轧辊间隙和/或通过构造为细长形的喷嘴通道或喷嘴出口横截面(4)形成。
文档编号B29B9/02GK101743107SQ200880024943
公开日2010年6月16日 申请日期2008年5月15日 优先权日2007年5月15日
发明者乌尔里克·克罗兹 申请人:瑞达申工程股份有限公司