高分子材料造粒技術(shù)

1、高分子材料造粒技術(shù)大多數(shù)聚合物在制成最終產(chǎn)品之前，必須配合混煉，然后造粒，成為 可銷售的原料。有許多不同的造粒器設(shè)計(jì)，但一切造粒器可以分為兩 大類：冷切粒系統(tǒng)和模面熱切粒系統(tǒng)。二者的主要區(qū)別在于切粒過程 時間的安排。冷切粒系統(tǒng)，在加工過程的末了從已固化的聚合物切粒； 而在模面熱切粒系統(tǒng)中，當(dāng)熔融狀態(tài)聚合物從口模出現(xiàn)時即進(jìn)行切粒， 而在下游對粒料進(jìn)行冷卻。兩種切粒系統(tǒng)各有具優(yōu)缺點(diǎn)。冷切粒系統(tǒng)冷切粒系統(tǒng)包括口模、冷卻區(qū)（風(fēng)冷或水冷）、干燥區(qū)（如果采 用水冷）和切粒室。冷切粒系統(tǒng)有兩大類，即片料造粒機(jī)和條料造粒 機(jī)。片料造粒機(jī)熔融的聚合物從混煉設(shè)備流經(jīng)一個帶式口?；蜉棢挋C(jī) 壓延成一定厚度的聚合物片料

2、。片料在運(yùn)輸過程中通過一段距離凝固 并冷卻，然后在一個倉室中用切粒刀切成圓形或方形粒料。片料造粒是制造粒料最老的方法，可用于從尼龍到聚氯乙烯各種不同聚合物.據(jù)報道精確度相當(dāng)好，造粒能力可達(dá) 1843.69kg/h.這是 一種冷切粒方法，噪聲散發(fā)比從熔融聚合物切粒的方法為高。凝固態(tài) 切割聚合物切刀壽命較短，生成粉末常成為問題。對有些聚合物可以 見到某些粒鏈”現(xiàn)象。條料造粒機(jī)的使用歷史幾乎與片粒造粒機(jī)同樣悠久。包括口模、冷卻段（水浴或鼓風(fēng)機(jī)）、干燥段（如果采用水冷）和切粒刀。用擠出機(jī) 或齒輪泵擠出熔融的聚合物通過一個水平安裝的口模而形成條料（現(xiàn) 代化的口模經(jīng)過精密機(jī)械加工，均勻加熱，以產(chǎn)出質(zhì)量穩(wěn)定

3、的條料） 條料從口型排出后，即用鼓風(fēng)機(jī)或空氣/真空設(shè)施進(jìn)行冷卻， 或用水 浴冷卻。如果采用水冷，條料需通過一個干燥段，用強(qiáng)制通風(fēng)吹除水 分，然后將條料送至切粒室。利用一對固定刀和旋轉(zhuǎn)刀的剪切作用， 把條料精確地切成所需長度。 粒料的直徑為3.175 mm ,長 3.175mm ,棱角清晰。傳統(tǒng)的拉制條料方法是拉伸條料通過冷卻段（最常用的是水?。?有時造成條料跌落或尺寸不一致。這最常見于熔融態(tài)強(qiáng)度較差的聚合 物，如聚丙烯、聚酯和尼龍等。當(dāng)條料跌落時，材料即報廢，因此操 作工需密切注意。如果條料拉制不一致，下游粒料需過篩。其它模式的成條方法可無需操作工密切監(jiān)視，其辦法是采用電動 機(jī)驅(qū)動的有梢進(jìn)料

4、輸送機(jī)，在從口模到切粒機(jī)處支承和分割條料。 這 種被旋力輸送的條料尺寸比較均勻， 不會跌落因而報廢較少。這類方 法有些可使其生產(chǎn)能力達(dá)6803.89 kg /h,而比較起來拉伸成條方法 只有約1814.37 kg/h,因?yàn)椴僮鞴ぶ荒芸垂苡邢迶?shù)目的條料。條料 生產(chǎn)線成本不高，操作簡便，且清洗便捷。這對色料配混來說有其優(yōu) 點(diǎn)，因?yàn)閮膳煌系母鼡Q必須徹底清洗設(shè)備。但是，造條方法的 缺點(diǎn)是冷卻段需占用空間，其長度按聚合物的溫度要求來確定。模面熱切系統(tǒng)模面熱切系統(tǒng)有三種基本型式，即氣流造粒機(jī)，噴水（水環(huán)）造 粒機(jī)和水下造粒機(jī)。雖然這類系統(tǒng)可以有不同設(shè)計(jì)，但典型的系統(tǒng)包 括口模、切料室、電動旋轉(zhuǎn)葉刀、

5、冷卻介質(zhì)和干燥粒料的方法（如果采用了水冷）口模是模面熱造粒系統(tǒng)的重要部件。它垂直或水平安裝，通常用 油、蒸汽或筒式或帶式電熱器加熱。電熱通常用于較小型的口模；但 較大型的口模通常用蒸汽或油加熱?？谀＝Y(jié)構(gòu)材料有不同的材質(zhì)，但 不管采用何種材料或何種加熱介質(zhì)，口?？卓谥睆奖仨毦鶆颍灰凶?夠的熱量來維持整個擠出過程中聚合物的溫度； 切粒刀對著旋轉(zhuǎn)的模 面必須堅(jiān)韌光滑一一這些是制造均勻的粒料所必需的。當(dāng)熔融的聚合物被擠出口模時，以很高轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的切粒刀將其切 成粒料。典型的情況是切粒刀或接觸或十分貼近模面。粒料被切下后， 即被離心力的作用被拋離刀，并輸送至冷卻介質(zhì)處。切粒刀的尺寸、 形狀、材質(zhì)和安裝方

6、式可以有所不同。有些系統(tǒng)中切粒刀有彈簧施加 載荷自動調(diào)整切粒刀、口模間的間距；而有些系統(tǒng)必須用手工調(diào)節(jié)切 粒刀至口模的間距。由于切料刀壽命取決于刀一模對中精度、 聚合物 的磨蝕性和操作工的進(jìn)取性，在熔融狀態(tài)下切割聚合物粒料是可取 的。氣流造粒機(jī)推薦用于對熱和長停留時間敏感的聚合物，例如聚氯 乙烯、TPR和交聯(lián)聚乙烯。切粒速率高達(dá)4989.52kg/h聚合物從擠出 機(jī)至切粒室的流徑要保持得盡可能短， 并采用最少的熱量。當(dāng)聚合物 通過口模擠出時，貼模面旋轉(zhuǎn)的旋力即將它切成粒料。粒料切下后， 隨即被拋離旋轉(zhuǎn)刀，為在專門設(shè)計(jì)的切粒室中強(qiáng)制循環(huán)流動的空氣所 捕獲?？諝饬鲗αＡ媳砻孢M(jìn)行初步淬冷，并把它帶出

7、切粒室而送至冷 卻區(qū)。流化床干燥器常被采用來冷卻粒料。粒料沿著一個可調(diào)節(jié)的斜面 溜下，而循環(huán)風(fēng)機(jī)則鼓風(fēng)通過這些粒料。調(diào)節(jié)斜面傾角可延長或縮短 粒料在干燥器中的停留時間。另一個通用的冷卻方法是把粒料從切粒 室中卸出送入一個水梢，然后用流化床干燥器或離心干燥器脫除水 分。噴水造粒機(jī)，除熔體粘度低或具有粘性的聚合物之外，適用于大 多數(shù)聚合物。這類設(shè)備又稱為水環(huán)切粒機(jī)，造粒速率達(dá) 到 13607.77 kg /h。熔融的聚合物從熱口模擠出，被地著模面旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)刀切成粒料。 這種甘粒系統(tǒng)的特色是其特殊設(shè)計(jì)的噴水切粒室。 水呈螺旋線繞因流 動，直至流出甘粒室。粒料切下后，即被拋入水流，進(jìn)行初步淬冷。 粒料

8、水漿排入粒料漿梢被進(jìn)一步冷卻，然后送入離心干燥器脫除水 分。水下造粒機(jī)與氣流造粒機(jī)及噴水造粒機(jī)類似，不同的是它有一股 平穩(wěn)的水流流過模面，而與模面直接接觸。切粒室的大小以恰足以使 切粒刀自由地轉(zhuǎn)動越過模面而不限制水流為度。 熔融聚合物從口模擠 出，旋轉(zhuǎn)刀切割粒料，粒料被經(jīng)過調(diào)溫的水帶出切粒室而進(jìn)入離心干 燥器。在干燥器中，水被排回貯罐，冷卻并循環(huán)再用；粒料通過離心 干燥器除去水份。水下造粒機(jī)需使用熱分布均勻并有特殊絕熱設(shè)施的 口模。小型切粒刀采用電熱；大型切粒刀需采用油熱或蒸汽加熱的口 模。工藝用水常規(guī)情況下加熱至最高溫度，但其熱度應(yīng)不足以對粒料 的自由流動造成有害影響。水下造粒機(jī)用于極大多數(shù)

9、聚合物，有些機(jī)型能達(dá)到22679.62kglh的造粒能力。當(dāng)用于低粘度或粘附性聚合物的切粒時水流過口模模面的方式是一大優(yōu)點(diǎn)，但對有些聚合物如尼龍 和某些品牌的聚酯這一特點(diǎn)可能引起口模凍結(jié)。 其他優(yōu)點(diǎn)有：因?yàn)樵?熔融狀態(tài)下切粒，而水又起著聲障作用，噪聲散發(fā)較低；與冷切系統(tǒng) 比較起來更換切粒刀的次數(shù)較少。離心力造粒機(jī)離心力造粒機(jī)由于口模只使用或只需要最低程度的熱量，而不是 熱模面切粒機(jī)，又由于是對熔融態(tài)的聚合物切粒，也不是冷切系統(tǒng)， 而是自成一類。這類造粒機(jī)的特點(diǎn)是采用圓柱形口模， 擠出孔沿其圓 周分布。熔融的聚合物在常壓下喂入。由轉(zhuǎn)子上熔體的深度、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn) 速和聚合物的相對密度等形成擠出壓力。 隨著圓柱形口模隨其心軸以 高速旋轉(zhuǎn)，離心力作用使熔融的聚合物均勻地流至口模上的各個孔口。 當(dāng)聚合物從擠出孔流出后，旋轉(zhuǎn)