改进的聚合物熔体切削刀具和与其相关的方法技术

在一种改进聚合物熔体切削刀具中，将气体在冷却液体进入切削腔室（１）之前添加到冷却液体中，或者直接穿过切削腔室壁添加。这在切削腔室中形成冷却液体／气体混合物，这具有提供启动较容易、操作成本较低的优点以及和其它优点。本发明专利技术还公开了与改进聚合物熔体切削刀具相关的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
一种聚合物熔体切削刀具，具有较容易的起动，并且/或者丸粒状产品的温度可以通过将气体与冷却液体相混合而控制。
技术介绍
热塑性塑料(ThermoPlastics，TP)是非常重要的商用物资。典型地它们通过熔体成形，就是说，TP的熔化，将它在熔化的同时成形及然后将TP冷却到固态以将它“固定”在该形状中，而形成各种零件和形状。在大多数熔体成形机器中，TP按丸粒或颗粒的形式进给，该丸粒或颗粒典型地在0.1至约0.7cm(最长维度)的尺寸范围内。为了使大多数熔体成形机器高效地工作，优选的是，丸粒或颗粒是自由流动的，并且具有合理的均勻尺寸。为了将TP制成丸粒，已经开发了多种类型的设备。这样一种设备优选地应该以低成本生产均勻而又容易流动的丸粒。一种这样类型的制丸设备是所谓的“水下熔体刀具”(Underwater Melt Cutter, UMC，有时也叫做“水下制丸机”)，参见例如美国专利 2，918，701和3，749，539。当UMC正在适当地操作时，它能够生产大量TP丸粒，这些TP丸粒是均勻的和自由流动的。然而，UMC存在多种缺陷，尤其是在制丸较高熔点(> 200°C ) TP或否则容易冷冻成固体的TP时的困难、不能容忍诸如聚合物流动的短暂中断之类的工艺过程扰动、及有时困难的起动。由于用于UMC的冷却液体(由于水至今是最普遍地使用的液体，所以这里冷却液体和水被互换地使用)通常是水，所以被制丸的聚合物可能吸收水的一些，关于容易吸收水并且/或者在水存在的情况下水解的聚合物常常是个问题，特别是在熔体成形机中，如在挤出机或注压机中。如在Encyclopedia of Polymer Science and Technology, Vol. 2，John ffiley&Sons, New York, p. 518 中指出的那样，“用于水下制丸机的起动方法常常要求塑料流动、切削刀具转动、及进口水流量的认真排序，以避免模具凝固或结块”。因而希望的是具有改进的UMC，这些改进的UMC使关于UMC的这些和其它困难被最小化。美国专利7，157，032描述了水下熔体切削方法，在这些水下熔体切削方法中，在聚合物丸粒/水流束已经离开切削腔室之后，将空气注入到这个流束中。并未提及将气体引入到切削腔室中。日本专利申请69007143描述了一种制丸设备，该制丸设备在模具正面上具有气体“层”，以减少模具的冷却。
技术实现思路
本专利技术公开和要求保护一种熔体切削刀具，该熔体切削刀具包括模具，该模具具有出口正面和一个或更多个模具孔，熔化聚合物通过所述模具孔被进给，并且在所述出口正面处离开所述模具孔；以及旋转切削刀具头，该旋转切削刀具头具有一个或更多个刀片， 这些刀片在所述聚合物从所述模具孔出现时切削所述聚合物，所述出口正面和所述旋转切削刀具在切削腔室中并且/或者是切削腔室的一部分，该切削腔室填充有冷却液体，该冷却液体冷却所述熔化聚合物以固化所述熔化聚合物，并且其中，所述冷却液体流过所述腔室，其中，改进包括将气体引入到所述冷却液体中，该气体与所述冷却液体形成混合物，所述混合物与所述出口正面相接触，并且其中，所述气体按体积是进入所述腔室的气体和冷却液体的总体积的约百分之2至约百分之70。本专利技术也包括使用在上文中刚描述过的UMC来丸化聚合物的一种方法、和用来起动熔体制丸机的一种方法。附图说明图1是UMC的切削腔室的横截面，在该UMC中，将气体添加到冷却液体进口管。 具体实施例方式这里使用一些术语，这些术语中的一些术语在下文中定义(模具的)“出口正面”是指聚合物最后离开进入冷却介质中的正面或表面。出口正面可以包括模具本体本身的出口正面、放在模具本体上以防止它失去热量的隔热部分、 在模具本体的顶部上以防止由转动刀对模具本体的磨损的硬表面材料、这些的任何组合、 等等。典型地转动刀将接触出口正面，或者与出口正面之间具有非常小的间隙，从而离开出口正面的熔化的、但正被冷却的聚合物由刀干净地切断。“旋转切削刀具头”是指一种切削刀具头，该切削刀具头连结有一个或更多个刀， 刀具头在操作中的同时转动。刀(一个或更多个)抵靠出口正面而转动或者非常靠近出口正面而转动，从而离开模具组件的聚合物被干净地切断。通常，切削刀具头的转动轴线相对于出口正面的表面成直角。腔室可以包围内部元件的全部，如出口正面和模具组件的部分及切削刀具头，或者这些元件的一个或更多个，如靠近出口正面的模具，可以形成腔室的外部部分(一个或更多个)的部分。“切削腔室”是指包含旋转切削刀具头和模具组件的出口正面的体积，并且该体积通常具有用于冷却液体的进口和出口，该冷却液体通常是水。在操作中，冷却液体按高得足以冷却离开模具组件的熔化聚合物、和将所生成的丸粒运送出腔室的速率，流过腔室。在一个优选实施例中，冷却液体是水。“倒锥形模具孔”是指，在模具板的(聚合物)出口侧处的模具孔的直径大于沿模具孔的其余部分的直径，并且随着从模具板的出口正面向模具板的(聚合物)进口正面延伸，孔变细到较小尺寸。这些模具孔不必在模具孔的整体长度上都变细，但在模具板出口侧上必须变细。典型地，锥体的深度将是至少约0.5cm至约5cm。“锥体的深度”是指沿倒锥形段的孔的轴线的长度。锥形部分具有“锥角”(对于“锥角”的定义，参见美国公开专利申请20050140044，该专利申请通过参引包括于此)。尽管不是关键的，但优选的是，锥角是至少0.1°，更优选地至少约0.2°，特别优选地至少约0.5°，非常优选地至少约1.0°。也优选的是，锥角是约10°或更小，更优选地约5°或更小，特别优选地约4.0°或更小。要理解，以上给出的任何最小和最大锥角可以组合，以给出优选锥角范围。当本专利技术用作用于 UMC起动的工艺过程时，倒锥形模具孔的存在是特别优选的。据信，与气体混合的冷却液体的“有效导热率”或许是通过两种机理而被降低的。 气体和液体的整体流动的热容量较低，并且实际上所有气体的导热率都低于实际上所有液体的导热率。这意味着，离开模具出口正面的熔化聚合物的热量损失较低，并且从模具出口正面(包括可能正在覆盖模具本体的任何东西，如隔热体、防止在实际模具正面上的磨损的硬正面、等等)到冷却液体的热损失也较低。这对于UMC的起动特别重要，特别是在如果在模具组件的模具孔或其它部分中有固化的残余聚合物的情况下。在以前的UMC中，典型地在起动时，这种残余聚合物是固体，并且必须被软化，优选地被熔化，以通过模具。因而为了起动，通常由内部加热装置和/或外部加热装置将模具加热，以熔化或软化聚合物。然后快速连续地，接通旋转切削刀具，启动冷却液体流，并启动聚合物流，例如通过泵送熔化的聚合物(可以在冷却剂流动之前启动聚合物流，但这可能引起其它问题，如切断的聚合物在切削腔室中结块)。这必须迅速地进行，以便在模具孔之前的材料、和在模具孔中的或流入模具孔中的聚合物，不会冷却到足以使聚合物凝固。这是因为当接通冷却液体(水)时，它迅速冷却模具的出口正面，这当然通过热传导也冷却模具更内部的部分，包括模具孔表面。然而，如果使用冷却液体和气体的混合物，则冷却液体的有效导热率被降低，从而模具的出口正面、和因此模具本体，不会被迅速地冷却，由此给出起动工艺过程的较大余地(leeway)。更为优选地本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种熔体切削刀具，它包括：模具，该模具具有出口正面和一个或更多个模具孔，熔化聚合物通过所述模具孔被进给，并且在所述出口正面处离开所述模具孔；以及旋转切削刀具头，该旋转切削刀具头具有一个或更多个刀片，这些刀片在所述聚合物从所述模具孔出现时切削所述聚合物，所述出口正面和所述旋转切削刀具在切削腔室中并且／或者是所述切削腔室的一部分，该切削腔室填充有冷却液体，该冷却液体冷却所述熔化聚合物以固化所述熔化聚合物，并且其中，所述冷却液体流过所述腔室，其中，改进包括将气体引入到所述冷却液体中，该气体与所述冷却液体形成混合物，所述混合物与所述出口正面相接触，并且其中，所述气体按体积是进入所述切削腔室的气体和冷却液体的总体积的约百分之２至约百分之７０。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·G·瓦格纳，
申请(专利权)人：提克纳有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US