模面热切系统有三种基本型式,即气流造粒机,喷水(水环)造粒机和水下造粒机。虽然这类系统可以有不同设计,但典型的系统包括口模、切料室、电动旋转叶刀、冷却介质和干燥粒料的方法(如果采用了水冷)。
口模是模面热造粒系统的重要部件。它垂直或水平安装,通常用油、蒸汽或筒式或带式电热器加热。电热通常用于较小型的口模;但较大型的口模通常用蒸汽或油加热。口模结构材料有不同的材质,但不管采用何种材料或何种加热介质,口模孔口直径必须均匀;要有足够的热量来维持整个挤出过程中聚合物的温度;切粒刀对着旋转的模面必须坚韧光滑——这些是制造均匀的粒料所必需的。
当熔融的聚合物被挤出口模时,以很高转速旋转的切粒刀将其切成粒料。典型的情况是切粒刀或接触或十分贴近模面。粒料被切下后,即被离心力的作用被抛离刀,并输送至冷却介质处。切粒刀的尺寸、形状、材质和安装方式可以有所不同。有些系统中切粒刀有弹簧施加载荷自动调整切粒刀、口模间的间距;而有些系统必须用手工调节切粒刀至口模的间距。由于切料刀寿命取决于刀一模对中精度、聚合物的磨蚀性和操作工的进取性,在熔融状态下切割聚合物粒料是可取的。
气流造粒机推荐用于对热和长停留时间敏感的聚合物,例如
聚氯乙烯、TPR和
交联聚乙烯。切粒速率高达4989.52kg/h聚合物从挤出机至切粒室的流径要保持得尽可能短,并采用最少的热量。当聚合物通过口模挤出时,贴模面旋转的旋力即将它切成粒料。粒料切下后,随即被抛离旋转刀,为在专门设计的切粒室中强制循环流动的空气所捕获。空气流对粒料表面进行初步淬冷,并把它带出切粒室而送至冷却区。
流化床干燥器常被采用来冷却粒料。粒料沿着一个可调节的斜面溜下,而循环风机则鼓风通过这些粒料。调节斜面倾角可延长或缩短粒料在干燥器中的停留时间。另一个通用的冷却方法是把粒料从切粒室中卸出送入一个水槽,然后用流化床干燥器或
离心干燥器脱除水分。
其特殊设计的喷水切粒室。水呈螺旋线绕因流动,直至流出甘粒室。粒料切下后,即被抛入水流,进行初步淬冷。粒料水浆排入粒料浆槽被进一步冷却,然后送入
离心干燥器脱除水分。
与气流造粒机及喷水造粒机类似,不同的是它有一股平稳的水流流过模面,而与模面直接接触。切粒室的大小以恰足以使切粒刀自由地转动越过模面而不限制水流为度。熔融聚合物从口模挤出,旋转刀切割粒料,粒料被经过调温的水带出切粒室而进入离心干燥器。在干燥器中,水被排回贮罐,冷却并循环再用;粒料通过离心干燥器除去水份。水下造粒机需使用热分布均匀并有特殊绝热设施的口模。小型切粒刀采用电热;大型切粒刀需采用油热或蒸汽加热的口模。工艺用水常规情况下加热至最高温度,但其热度应不足以对粒料的自由流动造成有害影响。水下造粒机用于极大多数聚合物,有些机型能达到22679.62kglh的造粒能力。当用于低粘度或粘附性聚合物的切粒时水流过口模模面的方式是一大优点,但对有些聚合物如尼龙和某些品牌的聚酯这一特点可能引起口模冻结。其他优点有:因为在熔融状态下切粒,而水又起着声障作用,噪声散发较低;与冷切系统比较起来更换切粒刀的次数较少。