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CN106541509A - 一种高开孔率造粒模板 - Google Patents

一种高开孔率造粒模板 Download PDF

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CN106541509A CN201610950120.7A CN201610950120A CN106541509A CN 106541509 A CN106541509 A CN 106541509A CN 201610950120 A CN201610950120 A CN 201610950120A CN 106541509 A CN106541509 A CN 106541509A
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陈有卿
张海军
蒋赛男
刘洪运
方雅娇
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Abstract

本发明涉及一种高开孔率造粒模板，包括模板母体和设于模板母体接触水侧的孔板，所述模板母体上加工有若干流道、与流道相通的若干挤出孔、设于相邻的挤出孔之间的孔间伴热通道、设于挤出孔区域内侧的内伴热通道、设于挤出孔区域外侧的外伴热通道、至少一个伴热介质进孔、至少一个伴热介质出孔以及若干螺钉安装孔，所述孔板上加工有与挤出孔中心线重合的若干出料孔，其特征在于：所述出料孔与挤出孔直径相等，所述挤出孔与出料孔的总长度之和与挤出孔直径的比值不小于6。从根本上解决了现有造粒模板出料孔出料不均匀、模板开孔率低的问题，容易制造，可靠性高，消除温度梯度，进行造粒时造粒带区域温度达到基本相同。

Description

一种高开孔率造粒模板
技术领域
本发明涉及对热熔体进行水下造粒的造粒模板，特别是一种高开孔率造粒模板，适用于PE、PP、EVA、TPEE、丁苯透明抗冲树脂、聚酰胺树脂、热熔胶等热熔体。
背景技术
在热熔体水下造粒过程中，造粒模板是关键生产部件。现有的模板出料孔一般布置在偶数个扇形区内，所有扇形区的集合构成了造粒带，由于结构原因，靠近扇形边缘不能布置出料孔，处于扇形中部区域的每个出料孔平均承担散热面积要比处于扇形边缘区域的每个出料孔平均承担的散热面积小，简言之，整个造粒带存在温度梯度。由于造粒模板出料侧需浸入流动的冷却循环水中，故必然导致热量散失，散热面积小也就意味着散热快。
基于上述原因，现有的造粒模板主要存在如下问题：首先，由于模板上布置有数百个、甚至数千个出料孔，要使各出料孔出料尽量均匀的重要条件是使各挤出孔节流以形成必要的压力差。但如果形成的压力差小，其它任何干扰(例如温度梯度)造成的压力降都会成为主要矛盾，造成出料孔出料不均匀，这是目前很多造粒模板存在的问题。其次，造粒模板在运行时，随着向扇形边缘靠近，模板温度逐渐降低，温度低则导致热熔体粘度增大，出料孔出料逐渐减少，甚至“冻死”不出料，从而造成各出料孔出料不均，最终造成模板开孔率低。
为了解决造粒模板出料孔出料不均匀、模板开孔率低的问题，美国专利US 4,752,196和US 4,856,974给出了在孔板下各列出料孔间喷涂氧化锆隔热层的隔热方案。这些方案对降低模板整个造粒带区域表面散热量具有明显效果，但并未解决扇形边缘区模板温度低这一根本问题，且造成孔板与模板钎焊接触面积降低，影响模板强度，同时制造加工困难。而日本专利JP 8-192423和JP 10-264251、德国专利DE4036196分别给出不同结构的真空隔热方案，这些方案对降低模板整个造粒带区域表面散热量同样具有明显效果，但也并未解决扇形边缘区模板温度低这一根本问题，且由于受结构要求制约，出料孔间伴热通道与孔板间距离较近，真空隔热件布置困难，制造加工困难。
因此，现有的热熔体造粒模板的结构形式仍需改进。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种从根本上解决现有造粒模板出料孔出料不均匀、模板开孔率低的问题的高开孔率造粒模板，容易制造，可靠性高，消除温度梯度，进行造粒时造粒带区域温度达到基本相同。
本发明的技术方案是：
一种高开孔率造粒模板，包括模板母体和设于模板母体接触水侧的孔板，所述模板母体上加工有若干流道、与流道相通的若干挤出孔、设于相邻的挤出孔之间的孔间伴热通道、设于挤出孔区域内侧的内伴热通道、设于挤出孔区域外侧的外伴热通道、至少一个伴热介质进孔、至少一个伴热介质出孔以及若干螺钉安装孔，所述孔板上加工有与挤出孔中心线重合的若干出料孔，其特征在于：所述出料孔与挤出孔直径相等，所述挤出孔与出料孔的总长度之和与挤出孔直径的比值不小于6。
上述的高开孔率造粒模板，所述模板母体材质为室温下导热系数不大于18wm-1k-1的不锈钢。
上述的高开孔率造粒模板，所述孔板材质为室温下导热系数不大于21wm-1k-1的、含有碳化物成分的耐磨材料。
上述的高开孔率造粒模板，所述孔板材质为室温下导热系数不大于18wm-1k-1的不锈钢，所述孔板上均匀布置小筒体和小柱体，所述小筒体和小柱体材质为室温下导热系数不大于21wm-1k-1的、含有碳化物成分的耐磨材料，所述出料孔为小筒体的内孔。
上述的高开孔率造粒模板，所述孔板是通过将室温下导热系数不大于21wm-1k-1的、含有碳化物成分的耐磨材料粉体喷涂在模板母体上实现的。
上述的高开孔率造粒模板，所述碳化物为碳化钨、碳化钛或是两者组合。
上述的高开孔率造粒模板，所述孔间伴热通道的靠近孔板的顶面喷涂有隔热层，所述内伴热通道和外伴热通道的靠近孔板的顶面和远离挤出孔区域的侧面喷涂有隔热层，所述隔热层材质为热传导系数低、耐高温、且不龟裂的材料。
上述的高开孔率造粒模板，所述隔热层材料为氧化锆。
上述的高开孔率造粒模板，所述孔板的厚度为1mm～5mm。
本发明的有益效果是：
1、经多年研究发现，要使模板母体上的挤出孔区域的各个挤出孔出料尽量均匀的重要条件是使各挤出孔节流以形成必要的压力差，而达到各挤出孔节流以形成必要的压力差这一目的的手段是使挤出孔与出料孔长度之和与挤出孔直径之比值不小于6，热熔体熔融指数越低(流动性越差)，上述比值越应接近6，基于上述挤出孔和出料孔的尺寸特征，各出料孔出料均匀、模板开孔率高、压力负荷低。
2、由于隔热层的存在，模板母体运行时孔板整个区域温度基本相同，同时使热量散失少、节约伴热能源、冷却水热负荷低。
3、结构简单、制造容易、运行可靠。
综上，本发明通过确立挤出孔、出料孔几何尺寸、使各挤出孔节流以形成必要的压力差；从选择低导热系数材料制造模板、采取隔热措施等着手、提高造粒模板隔热效果，使模板运行时造粒带所具有温度梯度降低到最低程度，从而根本上解决了现有造粒模板出料孔出料不均匀、模板开孔率低的问题。
附图说明
图1是本发明的结构示意图(对应实施例1，孔板材质为抗磨材料)；
图2是图1中I部放大图；
图3是图2中A—A向剖面图；
图4是本发明的结构示意图(对应实施例2，孔板材质为不锈钢)；
图5是图4中I部放大图；
图6是图5中B—B向剖面图；
图7是图2和图5中C—C向剖面图；
图8是图2和图5中D—D向剖面图。
图中：1.模板母体、2.挤出孔、3.孔间伴热通道、4.内伴热通道、5.外伴热通道、6.孔板、7.伴热介质进孔、8.螺钉安装孔、9.伴热介质出孔、10.隔热层、11.螺钉安装孔、12.出料孔、13.小筒体、14.小柱体、15-18.隔热层。
具体实施方式
实施例1
如图1-图3、图7、图8所示，该高开孔率造粒模板，包括模板母体1和设于模板母体1接触水侧的孔板6。所述模板母体1上加工有若干流道19、与流道19相通的若干挤出孔2、设于相邻的挤出孔2之间的孔间伴热通道3、设于挤出孔区域内侧的内伴热通道4、设于挤出孔区域外侧的外伴热通道5、至少一个伴热介质进孔7、至少一个伴热介质出孔9以及若干螺钉安装孔8、11。所述孔板6上加工有与挤出孔2中心线重合的若干出料孔12。所述出料孔12与挤出孔2直径相等，所述挤出孔2与出料孔12的总长度之和与挤出孔2直径的比值不小于6。所述孔间伴热通道3的靠近孔板6的顶面喷涂有隔热层10，所述内伴热通道4靠近孔板6的顶面和远离挤出孔区域的侧面喷涂有隔热层15、16，外伴热通道5的靠近孔板6的顶面和远离挤出孔区域的侧面喷涂有隔热层17、18。所述孔板6的厚度为1mm～5mm。
本实施例中，所述孔板6的厚度为4mm。所述挤出孔2与出料孔12的总长度之和与挤出孔2直径的比值等于6。所述模板母体1材质为室温(20℃)下导热系数不大于18wm-1k-1的不锈钢。所述孔板6材质采用室温(20℃)下导热系数不大于21wm-1k-1的、含有碳化物成分的耐磨材料，喷涂在模板母体1上实现的，其中，所述碳化物为碳化钨、碳化钛或是两者组合。所述隔热层材质为热传导系数低、耐高温、且不龟裂的材料，本实施例中，隔热层材料为氧化锆，可通过真空镀膜、等离子喷镀、超音速喷涂等方法喷涂在模板母体1上。
使用时，带有一定压力的热熔体依次流过模板母体1上的流道、挤出孔2和出料孔12后，在流动冷却水中被与孔板6出料侧贴合的旋转切刀切成颗粒。
现有模板开孔率约80％，本实施例中模板开孔率约90％，模板热量散失比现有模板降低约30％。
实施例2
如图4-图8所示，该高开孔率造粒模板，包括模板母体1和设于模板母体1接触水侧的孔板6。所述模板母体1上加工有若干流道19、与流道19相通的若干挤出孔2、设于相邻的挤出孔2之间的孔间伴热通道3、设于挤出孔区域内侧的内伴热通道4、设于挤出孔区域外侧的外伴热通道5、至少一个伴热介质进孔7、至少一个伴热介质出孔9以及若干螺钉安装孔8、11。所述孔板6上加工有与挤出孔2中心线重合的若干出料孔12。所述出料孔12与挤出孔2直径相等，所述挤出孔2与出料孔12的总长度之和与挤出孔2直径的比值不小于6。所述孔间伴热通道3的靠近孔板6的顶面喷涂有隔热层9，所述内伴热通道4靠近孔板6的顶面和远离挤出孔区域的侧面喷涂有隔热层15、16，外伴热通道5的靠近孔板6的顶面和远离挤出孔区域的侧面喷涂有隔热层17、18。所述孔板6的厚度为1mm～5mm。
本实施例中，所述孔板6的厚度为3mm。所述挤出孔2与出料孔12的总长度之和与挤出孔2直径的比值等于8。所述模板母体1材质为室温下导热系数不大于18wm-1k-1的不锈钢。所述孔板6材质为室温下导热系数不大于18wm-1k-1的不锈钢，所述孔板6上均匀布置小筒体13和小柱体14，所述小筒体13和小柱体14材质为室温下导热系数不大于21wm-1k-1的、含有碳化物成分的耐磨材料，所述出料孔12为小筒体13的内孔，其中，所述碳化物为碳化钨、碳化钛或是两者组合。
现有模板开孔率约80％，本实施例中模板开孔率约90％，模板热量散失比现有模板降低约30％。

Claims (9)

1.一种高开孔率造粒模板，包括模板母体和设于模板母体接触水侧的孔板，所述模板母体上加工有若干流道、与流道相通的若干挤出孔、设于相邻的挤出孔之间的孔间伴热通道、设于挤出孔区域内侧的内伴热通道、设于挤出孔区域外侧的外伴热通道、至少一个伴热介质进孔、至少一个伴热介质出孔以及若干螺钉安装孔，所述孔板上加工有与挤出孔中心线重合的若干出料孔，其特征在于：所述出料孔与挤出孔直径相等，所述挤出孔与出料孔的总长度之和与挤出孔直径的比值不小于6。
2.根据权利要求1所述的高开孔率造粒模板，其特征在于：所述模板母体材质为室温下导热系数不大于18wm-1k-1的不锈钢。
3.根据权利要求1所述的高开孔率造粒模板，其特征在于：所述孔板材质为室温下导热系数不大于21wm-1k-1的、含有碳化物成分的耐磨材料。
4.根据权利要求1所述的高开孔率造粒模板，其特征在于：所述孔板材质为室温下导热系数不大于18wm-1k-1的不锈钢，所述孔板上均匀布置小筒体和小柱体，所述小筒体和小柱体材质为室温下导热系数不大于21wm-1k-1的、含有碳化物成分的耐磨材料，所述出料孔为小筒体的内孔。
5.根据权利要求1所述的高开孔率造粒模板，其特征在于：所述孔板是通过将室温下导热系数不大于21wm-1k-1的、含有碳化物成分的耐磨材料粉体喷涂在模板母体上实现的。
6.根据权利要求3或4或5所述的高开孔率造粒模板，其特征在于：所述碳化物为碳化钨、碳化钛或是两者组合。
7.根据权利要求1所述的高开孔率造粒模板，其特征在于：所述孔间伴热通道的靠近孔板的顶面喷涂有隔热层，所述内伴热通道和外伴热通道的靠近孔板的顶面和远离挤出孔区域的侧面喷涂有隔热层，所述隔热层材质为热传导系数低、耐高温、且不龟裂的材料。
8.根据权利要求7所述的高开孔率造粒模板，其特征在于：所述隔热层材料为氧化锆。
9.根据权利要求1所述的高开孔率造粒模板，其特征在于：所述孔板的厚度为1mm～5mm。
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