造粒机系统的挤出模板组件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及水下造粒组件，并且更具体地，涉及用于水下造粒机的模板和垫圈。
【背景技术】
[0002]造粒机被用于将熔融的热塑性塑料加工成为粒料。该粒料可继而被用于其他工艺，以制造各种塑性材料或物件。
[0003]水下造粒组件通常由安装至挤出装置的模板组成。较小的具有小于20英寸的直径的模板通常是圆顶形或锥形的。此类较小的模板称为圆顶形模板组件。较大的模板(直径超过约20英寸)是具有被定位在模板中心附近的内圈螺栓孔和围绕模板周边延伸的外圈螺栓孔的中置的、平坦的模板。该主题发明涉及平坦的模板。
[0004]挤出装置迫使熔融的热塑性树脂通过模板的挤出孔，形成薄型聚合物股线。该股线从模板中被挤出至水浴。更具体地，模板的近侧可包括多个用于容纳熔融树脂的低压狭槽。该熔融树脂通过与狭槽相连的室，然后进入从所述室朝具有约0.10英寸的直径并且位于模板远侧表面上的挤出孔渐缩的通道。熔融树脂通过这些挤出孔被挤出，从而形成聚合物树脂的薄型股线。该股线通过定位于邻近模板远侧表面的旋转刀进行切割。切割在水浴中水下进行。切割而成的粒料接触冷却水并变硬，从而形成具有大体上均匀的形状和大小的热塑性粒料。
[0005]通常，水下造粒组件被构造成使得持续的水流流过模具的远侧表面。水必须足够冷，以使挤出的聚合物以可接受的速率硬化。具体地，粒料应在被允许与相邻粒料或冷却水容器或管道的侧面接触而导致变形之前硬化。硬化的粒料通过持续的水流从模具表面被运送走。切割而成的粒料通过过滤设备从水流中被移除。一旦硬化的粒料从水流中被移除，就可使用鼓风机、加热器或类似的干燥设备对其进行干燥。
[0006]为了形成特定大小和形状的粒料，挤出模具的挤出孔必须保持不含硬化的聚合物材料。硬化的聚合物材料对挤出孔部分的堵塞导致形成不规则形状的粒料。如果聚合物树脂直到从模具表面被移除时才硬化，那么通道堵塞的可能性将显著减小。然而，在这种情况下，所形成的粒料可能会硬化得不够快。粒料可能会相互接触或碰触水浴的侧面而变形。
[0007]在许多水下造粒系统中，使用加热装置来加热模板，以确保穿过其中通过的热塑性树脂直到其从挤出孔排出后才硬化。例如，模板可包括延伸穿过板结构以选择性地为板表面提供热的电加热线圈。作为另外一种选择，模板可暴露于加热流体诸如热油或水蒸气以保持期望的板温度。
[0008]将加热的模板暴露于持续的冷却水流会引起若干问题。最为显著地，流过模板的水可能渗漏到螺栓孔并对螺栓孔和螺栓造成腐蚀和损坏。密封结构，诸如垫圈，被用于防止螺栓和螺栓孔的此类劣化。
[0009]此外，流过加热的模板表面的水有效地耗散了来自模板的热量，从而不必要地冷却了模板并加热了循环水。因此，隔热材料通常被放置在模板和水流之间以防止水流的不必要的热量损耗。通过降低水流的热量损耗，将模板加热至足够温度以防止聚合物树脂在模板的挤出孔中硬化所需的能量被有效地降低。
[0010]参考图1-3，示出了如在现有技术中已知的用于水下造粒组件的模板10。此类模板10可从多个来源商购获得，包括宾夕法尼亚州拉特罗比的肯纳金属公司(KennametalInc.0f Latrobe, Pennsylvania)。模板10是具有通孔14的内圈12和通孔15的外圈16的中置的、平坦的模板。紧固件18，诸如螺栓，延伸穿过通孔14，15将模板10安装于组件的其他元件，诸如挤出装置。模板10被构造成通过流体加热物质诸如水蒸气或油加热。
[0011]为了防止水进入通孔14，15，垫圈被放置在通孔14，15上方以与之形成密封。适用于模板的垫圈也由肯纳金属公司(Kennametal Inc.)制造。适用于肯纳金属公司的模板的垫圈也可得自多个第三方制造商。如图1所示，提供了两个独立的垫圈。外垫圈22覆盖通孔15的外圈16。内垫圈24覆盖通孔14的内圈12。
[0012]继续参考图1-3，外垫圈22是环形垫圈。内垫圈24是覆盖通孔14的内圈12以及模板10的中心部分的盘形垫圈。每个垫圈22，24都被金属固定板，即外固定板27和内固定板26覆盖，它们在形状上与相应的垫圈22，24相似。垫圈22，24和固定板26，27通过将固定螺钉52插入通过对应的固定孔54被附接到模板10。垫圈22，24为通孔14，15提供有效的密封。此外，垫圈22，24在水流和模板10的远侧表面之间提供有效的隔热。具体地，垫圈22，24确保水流不会与模板10或与紧固件18直接接触。
[0013]垫圈22，24通常由弹性体材料构成，诸如Aflas (四氟乙烯(TFE)和丙烯⑵的共聚物)以及Garlock(包含无机微球添加剂的聚四氟乙烯(PTFE))。垫圈22，24可由单层弹性体材料组成或可包括多个层合在一起的层。所述多个层可由不同的弹性体材料形成，以获得不同的隔热或密封特性。垫圈22，24暴露于高达约440 °F的温度时仍保持结构完整性。只要提供持续的水流以耗散来自模板10的远侧表面的热量，垫圈22，24就不会暴露于超过440 °F上限的温度。然而，如果水流在模板10冷却下来之前停止，由于垫圈22，24不再被水流冷却，但仍在被加热，垫圈22，24可能会过热至超过500 °?的温度。暴露在这样的高温下使得垫圈22，24翘曲并且在垫圈22，24和模板10之间形成间隙。水通过垫圈24和模板10的表面之间的间隙渗漏并聚集在二者间。当为垫圈供给热量的加热机构被再次启动，水将快速地被转化为水蒸气。当间隙大小足以允许液态水渗入时，它们就不再足够大以允许快速膨胀的水蒸气排出。因此，水蒸气可能会被“滞留”盘形内垫圈24下面。被滞留的水蒸气可在垫圈22，24、固定板26，27和将内垫圈24连接至模板10的固定螺钉52上施加较大的压力。这样的压力可足够使内垫圈24和内固定板26从模板10分离，并且不可挽回地损坏内垫圈24和内固定板26。
[0014]考虑到现有技术下的与模板10和内垫圈24相关的困难，需要能够有效密封中置模板10的通孔14的内圈12的用于水下造粒机的模板10和内垫圈24。内垫圈24和外垫圈22还应有效地将加热的模板10与持续的冷却水流隔离，以防止模板10的热量损耗并提高模板10的能量效率。此外，模板10和内垫圈24应被构造成避免在模板10和内垫圈24之间滞留水蒸气，从而在模板和垫圈之间的水转化为水蒸气时防止垫圈失效。最后，限制可在模板10上应用的垫圈的类型对其将是有益的。具体地，易于过度滞留水蒸气的垫圈应不能够用于模板和水下造粒组件。
【发明内容】
[0015]本发明的模板组件被构造成解决在现有技术中已知的模板和垫圈的上述不足中的一些或全部。具体地，提供了一种模板和垫圈，该模板和垫圈针对水渗漏提供有效的密封，并且提供有效隔热以防止加热的模板的热量损耗。所述垫圈还被构造成使得水蒸气能够容易地离开垫圈和模板之间，避免了垫圈下方的压力积聚。
[0016]因此，本发明提供了一种用于水下造粒机系统的挤出模板组件，其中熔融的塑性材料流过模板，并接着进入流体浴以进行进一步加工。该组件包括具有多个通孔的至少一个模板以及至少一个隔热室，所述通孔用于容纳将模板安装至造粒机系统的另一部分的紧固件，所述隔热室用于将模板与位于模板下游侧的流体浴隔热。该组件还包括至少一个垫圈，所述垫圈覆盖通孔中的一个或多个以将一个或多个通孔与流体隔离。在某些实施例中，至少一个垫圈的至少一部分被定位在流体与隔热室的至少一部分之间。
[0017]在某些构型中，所述至少一个垫圈是环形垫圈。模板组件还包括至少一个保持器，该保持器在形状上与所述至少一个垫圈基本上相同。任选地，模板主体是中置的模板。在这种情况下，通孔被布置用于形成内圈通孔和外圈通孔。内环形垫圈被构造成覆盖内圈通孔，外环形垫圈被构造成覆盖外圈通孔。
[0018]在某些另外的构型中，隔热室被隔热室盖覆盖，并且垫圈接触该隔热室盖的至少一部分。在此类构型中，该隔热室盖包括沿盖的周长的周边沟槽，其被构造成容纳垫圈的至少一部分。
[0019]在某些另外的构型中，垫圈由弹性体材料形成。该弹性体材料可以是一个或多个聚合物层的形式。该聚合物层可由四氟乙烯、丙烯以及它们的组合形成。
[0020]根据本发明的另一个方面，提供了形成用于水下造粒机的模板组件的方法，其中熔融的塑性材料流过模板，并接着进入流体浴以进行进一步加工。该方法包括提供具有多个通孔的模板以及至少一个用于形成隔热室的空隙空间，所述多个通孔用于容纳将模板