空心颗粒的挤出方法和设备的制造方法
【专利说明】空心颗粒的挤出方法和设备
[0001]本申请是专利申请号200980116394.4的分案申请。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求美国临时申请的优先权，该美国临时申请的申请号为61/053，984，申请日为2008年5月16日，发明创造名称为“空心颗粒的挤出方法和设备”，通过要求优先权的方式将该美国临时申请的全部内容引入本申请中。
[0004]本发明的
【背景技术】
[0005]1.本发明的技术领域
[0006]本发明涉及生产空心颗粒的挤出方法，具体为在挤出模的模孔中置入一插入件，并在该插入件周围挤压熔料形成这些空心颗粒。
[0007]2.现有技术说明
[0008]造粒设备及其在挤压加工中的作用已由受让人在应用过程中引进和/或使用多年，现有技术中的造粒设备及其应用在如下的美国专利:专利号为4，123，207,4, 251，198、4，500，271、4，621，996、4，728，176、4，888，990、5，059，103、5，403，176、5，624，688、6，332，765,6, 551，087、6，793，473、6，824，371、6，925，74U7, 033，152 和 7，172，397 ；如下的美国专利申请:公开号为20050220920和20060165834 ;如下的德国专利和专利申请:公开号为 DE 32 43 332、DE 37 02 841、DE 87 01 490、DE 196 42 389、DE 196 51354和DE 296 24 638 ;如下的国际专利申请:公开号为W02006/087179、W02006/081140、W02006/087179和W02007/064580 ;以及，如下的欧洲专利，公开号为EP I 218 156和EP I582 327中已有揭示。这些专利和专利申请均由受让人所有，在此，通过引用的方式将这些专利和专利申请的全部内容引入本申请中。
[0009]这些专利和专利申请公开的内容均未说明在造粒加工中使用插入件。更明确的是，这些专利和专利申请公开的内容未涉及在挤出模中使用插入件，具体为未涉及使熔料关于挤出模和插入件流动而形成空心颗粒的说明。
[0010]本发明的各种实施例提供了一种具有高性价比的通过使用插入件生产出可重复生产的空心颗粒的方法，该方法应用了多种穿过挤出模基板的模孔的结构设计以及与多种模孔结构相对应的多种插入件的结构。
[0011]本发明的简要说明
[0012]简要地说，在优选的形式中，本发明的各种实施例提供一种挤出空心颗粒的方法，该方法使用至少一个插入件插入一挤出模的至少一个模孔中。熔料进入并且流经内部置有该插入件的该模孔。挤出该熔料，优选为在压力的作用下挤出该熔料，在冷却的状态下形成空心颗粒，所形成的空腔可以是至少一个贯穿该颗粒的，被颗粒完全和在周向上包围在其内部的，以及结合上述结构使被包围的空腔至少在一处穿透该颗粒的连续的腔。
[0013]该空心颗粒在结构上是可复制的，其可以由任何熔料，优选为聚合物制成，并且，该空心颗粒可以是由颗粒形状和空腔形状结合而成的任何几何形状。所获得的空心颗粒取决于但不局限于挤压粘度、模口挤出膨胀情况、材料成分、熔体温度、冷却速度，结晶度、熔体指数、造粒工序的切割速度等。
[0014]因此，本发明的一个方面是提供一种生成结构稳定和可重复生产的，低成本和高性价比的空心颗粒的方法，该方法使用至少一个插入件，每个插入件插入挤出模上的至少一个模孔中，在插入件的周围挤压熔料，这样可以控制颗粒形状、颗粒直径、空腔形状、空腔直径，以及空腔是否与外界连通。
[0015]在一种实施方式中，提供了一种生产空心颗粒的挤出方法，该方法包括通过一挤出模挤出熔料，其中该挤出模包括一模孔和一置于该模孔中的插入件；以及对挤出的熔料进行有效的冷却从而形成具有空腔的颗粒的步骤。该挤出模可以是单体的挤出模，也可是可拆卸的挤出模总成，或者其它结构的挤出模。在一些实施例中，可通过压力的作用实现挤出。
[0016]该插入件可以包括一心轴，多个翅片和多个翅片锥体。
[0017]该颗粒的空腔可以从颗粒的第一表面穿入，并连续延伸，直至穿透该颗粒的第二表面。可选地，该空腔可以被颗粒完全包围在其内部。同样可行的是，该空腔从颗粒的第一表面穿入，并向内延伸至颗粒本体的内部。如果颗粒具有多于一个空腔，则可以在颗粒的内部并入这些类型的任何一个或者多个空腔。
[0018]该熔料可以选择为聚烯烃、交联聚烯烃、乙烯基聚合物、乙烯基聚合物取代物、聚酯、聚酰胺、聚醚、聚硫醚、聚亚安酯、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚硫化物、聚砜、蜡，前述物质的共聚物，以及包括至少二种上述物质的配方。
[0019]另一种形成空心颗粒的挤出方法包括，将熔料供入造粒机中；在压力的作用下挤压熔料，使其通过造粒机的模孔；以及，对挤出的熔料进行有效的冷却，形成具有空腔的颗粒。该造粒机可以是水下造粒机。
[0020]该造粒机的挤出模可以具有一个模孔和一个置于该模孔中的插入件，该插入件包括一个心轴、多个翅片和多个翅片锥体。在一些实施例中，该挤出模包括多个使熔料经其挤出的模孔，多个模孔中的每个模孔中均置有一插入件。
[0021 ] 根据某些实施方式，一造粒机可以包括一供熔料进入的入口，一位于入口下游和用于挤出熔料的模孔，一置于该模孔中的插入件，以及一供被挤出熔料从该造粒机中输出的出口，其中，该插入件包括一心轴，多个翅片和多个翅片锥体。该造粒机可以是水下造粒机。在一些实施例中，该插入件具有至少四个围绕心轴排列的翅片，每个翅片和与其相邻的翅片之间彼此分开约90°或小于90°。该被挤出的熔料包括具有一空腔的颗粒。
【附图说明】
[0022]图1为根据本发明一种实施方式的单体挤出模总成的纵向截面示意图，其中，穿孔的部分是整体结构；
[0023]图2为本发明的可拆卸的镶嵌挤出模总成的纵向截面示意图，其中，穿孔的部分是可拆卸的中部结构；
[0024]图3为示出模孔和插入件配合结构的纵向截面示意图；
[0025]图4示出了插入件；
[0026]图5示出了在横向上对位于模孔中的插入件进行截断示意的截面位置；
[0027]图5a为位于模孔中的插入件在线a处的横截面示意图；
[0028]图5b为位于模孔中的插入件在线b处的横截面示意图；
[0029]图5c为位于模孔中的插入件在线c处的横截面示意图；
[0030]图5d为位于模孔中的插入件在线d处的横截面示意图；
[0031]图6示出了多种几何形状颗粒的俯视图、截面图和侧视图，其中，
[0032]图6a为空腔完全穿透颗粒的圆柱形颗粒的俯视图；
[0033]图6b为示出图6a的基本是圆柱形颗粒的空腔的截面图；
[0034]图6c为示出图6a的基本是圆柱形颗粒的空腔的侧视图；
[0035]图6d为基本是球形颗粒的俯视图；
[0036]图6e为图6d中球形颗粒的截面图；
[0037]图6f为基本是长方体形颗粒的俯视图；
[0038]图6g为示出图6f中长方体颗粒内部的球形空腔或空穴的截面图；
[0039]图6h为基本是球形颗粒的俯视图；
[0040]图6i为示出图6h中球形颗粒的空腔穿入，并穿透球体壁的截面图。
[0041]具体说明
[0042]虽然以下仅具体说明了本发明的优选实施方式，但是本发明并不局限于以下说明中公开的或者附图中示出的各组分的具体构造和排列的范围。本发明可以通过其它实施方式实现，以及可以通过多种方式实践或者实施。此外，在说明优选实施方式时，为了能够清楚说明技术方案，使用了特定术语，但应当清楚的是，每个特定术语包括所有以基本相同的方式获得基本相同的技术效果的技术等同体。
[0043]参照附图，图1示出了本发明的具有造粒机各组件的一种【具体实施方式】。该造粒机包括一来自熔化和/或混合装置(图中未示出)的进入腔12。该进入腔12包括一供熔化材料或者其它待挤出物(以下共同称为“加工熔体”)进入的通道14，该加工熔体可以包括有机材