[发明专利]具有高抗磨性的制粒机刀片及其磨快方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有高抗磨性的制粒机刀片和相关的磨快方法。

作为本发明目的的刀片可以在用于热塑性聚合物的制粒机(granulator)中使用，例如水环、水下和喷水型制粒机。

乙烯基和乙烯芳烃(vinyl aromatic)聚合物，可选地是可膨胀的，都是可以应用本发明的热塑性聚合物。更具体地说，可以将本发明应用于聚苯乙烯、可膨胀的聚苯乙烯及其混合物(alloy)的颗粒化(granulation)。

应该将文中规定的所有条件视为优选的，即使未明确指出。

背景技术

可以通过使熔融状态下的热塑性聚合物通过位于模具板(die plate)中的一系列孔，之后借助于专用装置切割仍处于熔融状态中的聚合物来实现对它们的切割。

通过使用连续转动的并且带有与模具板的表面对应的切割刀片的一系列刀具来实现切割。

这样获得的颗粒借助于热量调节器流体被冷却并且移除。

用于聚合物的颗粒化的不同系统使用上述技术。在它们当中，如专利WO 03/053650中描述的喷水型聚合物切割技术、水下和水环技术是特别重要的。这些和其他技术在许多专利或者专利申请中示出，在这些专利或者专利申请当中有US 4,752,196；WO 03/106544；WO 03/053650；WO 2007/087001；WO 2007/089497。

然而，在某些应用中，颗粒化可能存在问题。尤其是，要解决的一个困难是获得持久的切割系统，即，能够降低替换刀具的频率。刀具的持续时间(duration)严格依赖于由与模具板的摩擦和由对聚合物相同的切割操作造成的刀具的磨损率。

已经开发出各种技术解决方案来获得足够的可靠性，以及高切割质量(例如不存在废料和不产生聚合物粉末)。

专利申请WO 2007/089497描述了特定的刀具几何形状和相关的刀具保持器毂座(hub)，使得刀具关于模具板的表面几乎垂直。该几何形状使熔融聚合物的边沿(bead)与刀具的表面能够更好地分离。

专利申请WO 03/053650描述了一种喷水型切割方法，该方法允许通过使用热矢量流体的喷雾来调节颗粒的冷却速率，热矢量流体仅占据制粒机的容积的一部分，制粒机的容积的剩余部分被气体占据。这样，颗粒化的质量和孔变得阻塞的趋势二者都得到控制。

专利申请US 2005/0126015描述了转动刀具的特定构造和相关的支承结构，该支承结构能够确保减小摩擦。这能够使得刀具的振动和加热被最小化。

专利US 7,296,985示出用于热塑性聚合物的颗粒化的特殊装备，配备有用于在能够轴向移动的轴与刀具保持器毂座之间传递扭矩的装置。

专利申请WO 2007/087001描述了一种用于热塑性树脂的制粒机的启动方法。通过使用特殊的模具板，该方法能够通过避免可能阻塞模具板的孔的过度冷却、还通过确保用于获得良好的颗粒质量的足够冷却两者来开始制粒。

通常在压力下将刀具保持抵接于模具板的表面，以便确保良好的切割质量。该压力与高转动速率一起造成上述刀具的高磨损。该磨损是对工厂的重要制约，在这些工厂中，颗粒化通常是连续实现的，并且因而维修停产意味着工厂生产能力的降低。

当采用含有无机添加剂(该添加剂具有相当大硬度、或者具有高浓度，或者二者兼具)的聚合物树脂时，这种磨损会更加显著。在专利US6,340,713和EP 1514895中描述了这些应用的示例。

在切割例如可膨胀树脂的更加流动的树脂、和在微型颗粒化的情况下，磨损尤其严重。实际上，在这些条件下，必须确保刀具对制粒机的表面的贴附(adherence)最大化。作为结果，这个高贴附通过磨耗造成高磨损。

制造切割刀具的材料对于限制它们的磨损和对于聚合物的正确和持久的颗粒化而言是至关重要的。

正如已知的那样，使用极硬的材料能够使刀片的寿命持续时间增大。因此模具板的表面必须比刀片更硬从而使刀片首先被磨损。可选地，仅仅一部分模具板表面(即使是少数)由更硬的材料制成就足够了，因为当围绕轴转动刀具时，至少一部分刀片总是与所述更硬的材料接触。

最广泛用于这些应用的刀具的材料是冷加工工具钢。例如确保高体积稳定性(dimensional stability)的Bohler-Uddeholm的K100型的一些冷加工工具钢具有足够的弹性和相当大的硬度(洛氏)，例如高于50HRC。

然而，尤其是在上述应用中，用这些材料制成的刀具也要经受用于工业使用的相当高的磨损。