DE2328019A1

DE2328019A1 - Verfahren und vorrichtung zum granulieren von kunststoffen

Info

Publication number: DE2328019A1
Application number: DE2328019A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Lambertus
Original assignee: Werner and Pfleiderer GmbH
Current assignee: Werner and Pfleiderer GmbH
Priority date: 1973-06-01
Filing date: 1973-06-01
Publication date: 1974-12-12
Also published as: DE2328019B2

Description

Verfahren und Vorrichtuna zum Granulieren von Kunststoffen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Granulieren von Kunststoffen, bei dem der Kunststoff in Strangform aus einer Lochplatte ausgepreßt und beim Austritt in heißem Zustand von rotierenden Messern eines Schneidwerkzeugs in gleichmäßige Teilchen geschnitten wird, wobei die einzelnen Teilchen weggeschleudert werden und in einen flüssigen Kühimitteistrom gelangen, mit dem sie weiterbefördert werden.
Es ist eine nach diesem Verfahren betriebene Granullervorrichtung bekannt (DT-AS 1 454 888), bei der der Kühlmittel strom tangential in eine koaxial die Lochplatte und das Schneidwerkzeug umschließende Haube eingeleitet wird. Durch die Zentrifugalkraft wird das K5hlmS.ttel an der Wand der Haube gehalten und durchströmt diese auf einer schraubenförmigen Stromlinienbahn, bis es am entgegengesetzten Ende der Haube unter Mitnahme der Granulatteilchen ebenfalls tangential wieder aus der Haube austritt. Längs der Haube bildet der KUhlmSttelstrom einen Flüssi gkeitsmantel ringförmigen Querschnitts, weshalb diese Art der Gránulierung auch als Wasserringgranulierung bekannt ist Beim Eintauchen der abgeschnittenen Granulatkörner in die Flüssigkeit entshen Snrits diese werden insbesondere bei höheren Drehzahlen des Schneidwerkzeugs durch die Propellerwirkung der Schneidmesser zusammen mit der Luft in Form eines Sprtthnebels auf die Lochplatte geblasen.
Dieser Nebel kann zur schnellen Kühlung der Granulatteilchen durchaus nützlich sein, er kühlt aber die Lochplatte unter Umständen übermäßig stark ab.
Die starke Abkühlung der Lochplatte kann zwar durch Isoliermaßnahmen verhindert oder durch seine aufwendige HeJzung kompensiert werden, es läßt sich aber auf die sem Wege nicht vermeiden, daß der auf der Lochplatte durch den Kunststoff selbst gebildete feine Schmierfilm durch den Kühlmittelnebel unter die Schmelztemperatur abgekühlt wird. Er erstarrt dabei und wird durch die rotierenden Messer von der Schneidfläche der Lochplatte abgeschabt. Als Folge nimmt der Verschleiß an der Lochplatte und an den Messern ganz erheblich zu.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, die von den Messern des Schneidwerkzeugs überstrichene Lochplattenstirnseite gegen das Auftreffen von Kühimittelnebel oder -spritzern wirksam zu schützen Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß di e austrittsseitige Sti rnfläcbe der Lochplatte mit einer starken; als Sperrvorhang wirkenden Gasstrom beaufschlagt wird.
Der Gasstrom läßt sich besonders gleichmäßig über die Lochplatte verteilen, indem er nach weiterer Ausbildung der Erfindung durch die Welle des Schneidwerkzeugs hindurch der Lochplatte zugeführt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich zweckmäßigerwelse mit einer Vorrichtung durchführen, die gebildet ist durch eine am Ausstoßende eines Extruders angeordnete und mit Ddsenbohrungen versehene Lochplatte, einem roti.erenden-Schneidwerkzeug mit die Lochplatte im Bereich der Düsenbohrungen überstreichenden Messern, eine das Schneidwerkzeug und di e Lochplatte umgebende und von einem Kühlmitte'lstrom durchströmte Haube, sowie Mittel zum Erzeugen eines starken, als Sperrvorhang auf der Stirnfläche der Lochplatte wirkenden Gasstroms.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsmäßigen Granuliervorrichtung können den weiteren Unteransprüchen und der Beschreibung der Ausführungsbeispiele entnommen werden.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Nachteile bekannter fahren mit besonders elntachen PlStteln vermieden werden. Es lassen sich mit ihr auch bislang kaum zu granulierende schwierige Kunststoff sorten einwandfrei beherrschen. Die abgeschnittenen Kunststoffteilchen können schon auf ihrer Flugbahn vor Erreichen des Kühimittelmantels mit einem starken Kühlmittelnebel besprüht werden, wodurch ein schädliches Zusammenkleben mi t anderen Teilchen vermieden wird, ohne daß dieser starke Kühlmittelnebel die Lochplatte selbst berühren sdrde, mit all den geschilderten nachteiligen Folgen. Besonders nützlich ist das neue Verfahren zum Granulieren von niederviskosen Kunststoff sorten.
Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele von Granuliervorrichtungen, mit denen das erfindungsgemäße Verfahren in vorteilhafter Weise durchgeführt werden kann. Die Einzelheiten werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 eine Gesamtansicht einer an das Austrittsende eines Extruders angeschlossenen Granuliervorrichtung im Längsschnitt, Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus einer Granuliervorrichtung gemaß Fig. 1, Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus einer anderen Ausführung einer Giranuliervorrichtun , Fig. 4 eine Ansicht gemäß Linie IV-IV auf das Schneidwerkzeug der Granuliervorrichtung nach Fig. 3 und Fig. 5 einen Teilschnitt entsprechend der Linie V-V durch die Granuliervorrichtung von Fig. 3 in vergrößertem Maßstab. Diese Ansicht entspricht auch einem Schnitt gemäß Linie V-V in Fig. 4.
Ein am Ausstoßende eines hier (Fig. 1) nicht dargestellten Extruders angeordneter Granulierkopf 1 eist Verteilerkanäle 2 auf, durch die der zu granulierende Kunststoff in aufgeschmolzenem Zustand den kreisringförmig angeordneten Düsenbohrungen 3 einer Lochplatte 4 zuströmt. Pfeile A deuten die Strömungsri.chtung des Kunststoffs an. Der austrittsseitigen Stirnfläche der Lochplatte 4 ist ein mit hoher Drehzahl antreibbares Schneidwerkzeug 5 vorgelagert, dessen Messer 6 die aus den Düsenbohrungen-3 austretenden. Kunststoffstränge in Granulatkörner gleichmäßi.-ger Form zerschneiden. Die Messer 6 sind auf radial angeordneten Haltearmen 7 eines scheibenförmigen Tragkörpers 8 befestigt.und dieser -wiederum ist mittels Befestigungsringen 9 und lo auf einer drehbar gelagerten Antriebs-Welle 12 befestigt. Die Befestigung erfolgt mit Hilfe einer in das Wellenende eingeschraubten Bundschraube 13.
Die Antriebswelle 12 ist axial verschiebbar, so daß das Spiel zwischen der Lochplatte 4 und den sie tberstreichendcn Messern 6 verändert werden kann. Bei: bestimmten Kunststoffsorten müssen die Messer auch mit unterschiedlicher Vorspannkraft gegen die Lochplatte angedrückt werden. Die Verstell- und Andrilckeinrichtung ist hier nicht dargestellt, da sie zum Stand der Technik gehört (vgl. z. B. DT-PS 1 959 507).
Die Antriebswelle 12 ist in einer Nabe 14 gelagert, die über Stege 15 mit einer Platte 16 verbunden ist. Am aus dieser Platte herausragenden Ende der Welle 12 ist eine KeilriemenscheSbe 17 befestigt, über die das Schneidwerkzeug angetrieben wird. Ferner ist das Wellenende mit einem Drehanschlußkopf 18 versehen, mittels dessen eine Druckgasströmung der Welle zugeführt und durch eine Axialbohrung 19 in der Welle sowie durch Kanäle 2o im Tragkörper 8 hindurch auf die Stirnseite der Lochplatte 4 aufgegeben werden kann. Weitere Einzelheiten hierzu werden weiter unten erläutert. Ein Pfeil 13 deutet den Eintritt des Druckgasmediums in den Drehanschlußkopf 18 an.
Eine ringförmige Scheibe 21 deckt die Austrittsöffnungen der Kanäle 20 in Axialrichtung ab. Durch den zwischen dem Tragkörper 8 und der Scheibe 21 gebildeten Ringspalt rtIft das-Druckgasmedium sehr gleichmäsig verteilt auf die Lochplatte 4 auf.
Die Lochplatte 4, das Schneidwerkzeug 5 und dessen Antriebswelle 12 samt Lagerung sind von einer Haube 22 umgeben, die zusammen mit dem Granulierkopf 1 und der Platte 16 einen abgeschlossenen Granulierraum 23 bildet. Durch tangential in die Haube 22 einmündende Einläße, von denen ein Einlaß 24 angedeutet ist, tritt unter Druck ein Kühlmittel strom in den Granulierraum 23 ein. Das Kühlmittel, in der Regel aber durchaus nicht immer Wasser, fließt in schraubenförmigen Stromlinien entlang der Wand der Haube 22 in Richtung auf das zur Lochplatte entgegengesetzte Ende hin und tritt dort durch einen ebenfalls axial angeordneten Auslaß 25 wieder aus der Haube aus. Der KUhlmittelstrom wird durch die Zentrifugalkraft gegen die Wand der Haube gedrückt und bildet dort einen geschlossenen Flüssigkeitsmantel 26 etwa ringförmigen Querschnitts.
Die von den rotierenden Messern.6 des Schneidwerkzeugs abgeschnittenen Kunststoff-Granulatteilchen werden in Richtung zur Haubenwandung weggeschleudert und gelangen dort in den Flüssigkeitsmantel 26, wo sie gekühlt und in Richtung Austragsendc mitgerissen werden. Der strömende Flüssigkeitsmantel erfüllt also gleichzeitig eine Kthl-und Transportfunktiona Die rotierenden Messer 6 des Schneidwerkzeugs wirken, insbesondere bei den heute üblichen hohen Drehzahlen, als Propeller und blasen einen mehr. oder weniger starken Luftstrom auf die Lochplatte 4. Durch Stromlinien 27 ist dieser Luftstrom angedeutet (Fig. 2). Die durch die Messer des Schneidwerkzeugs von den aus der Lochplatte austretenden Kunststoffsträngen abgeschnittenen Granulatteilehen 28 lassen, wenn sie mit großer Geschwindigkeit in den Kühlmittelmantel 26 eintauchen, Wassertropfen anfspritzen. Diese Tropfen werden von dem Luftstrom (StronlJnSen 27) mitgerissen und auf die Stirnfläche der Lochplatte geschleudert. Auch der ohnehin im Granulierraum 23 - durch das Strömen des Kühlmittels - vorhandene Flüssigkeitsnebel wird durch die Propellerwirkung der Messer auf die Lochplatte geschleudert. Die stetig auf die Lochplatte auftreffenden Wassertröpfchen können eine zu starke Kühlung der Lochplatte verursachen.
Diese übermäßige Abkühlung und die damit verbundenen, weiter oben schon beschriebenen. Nachteile werden mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wirksam vermieden.
Durch die Axialbohrung 19 der Antriebswelle 12 strömt ein gasförmiges Medium 29, das durch eine feine Punktierung angedeutet ist, in Richtung auf den Tragkörper 8 des Schneidwerkzeugs 5, durch die Kanäle 2n una. zwischen Tragkörper 8 und Scheibe 21 hindurch aur die Lochplatte 4, auf die es i.m Bereich der Austrittsmündungen der Düsenbohrungen 3 auftrifft. Die Düsenbohrungen sind ringförmig über die Lochplatte verteilt angeordet.
pfeile C- deuten die Richtung des unter Druck strömenden gasförmigen Mediums an.
Vor der Lochplatte bildet das gasförmige Medium eine Art als Sperrvorhang wirkendes Druckpolster, das durch einen Wulst 30 zeichnerisch dargestellt ist Dieser Sperrvorhang verhlndert, daß die von der Propeflerströmung der Messer mitgerissenen KUhlmitteltropfen auf die Lochplatte gelangen und sie abkühlen. Die Tropfen werden vielmehr in Richtung auf die Wandung der Granulierhaube 22 abgelenkt und gelangen so wieder in den Kühlmittelmantel. Indem der Druck des gasförmigen Mediums erhöht und damit seine Geschwindigkeit gesteigert wird, kann der Sperrvorhang so verstärkt werden, daß er auch bei den höchsten vorkommenden Schneidwerkzeugdrehzahlen eine wirksame Abschirmung der Lochplatte gewAhrleistet.
Das den Sperrvorhang bildende strömende Medium kühlt Zwar selbst auch die Lochplatte ab, diese Kühlung ist aber viel weniger intensiv als die Kühlung durch Wassertropfen oder Wassernebel. Zum anderen hat der auf die Lochplatte geschleuAerke Wasernebe1 den ganz erheblichen Nachteil, daß er den feinen Schmierfilm auswäscht und zerstört, den der zu granulierende Kunststoff auf der Lochplatte bildet. Dieser Schmi-erfilmwird durch die rotierenden Messer auf der Stirnfläche der Lochplatte gleichmäßig verteilt. Er vermindert, solange er intakt ist, Verschleiß an der;Lochplatte und an den Messern in ganz erheblichem Maße. Er sollte deshalb möglichst immer vorhanden sein und seine Zerstörung hat entsprechend negative AuswSrkungen auf die Standzeit der Granuliervorrichtung.
In der feststehenden Nabe 14 ist die Antriebswelle 12 mittels eines Wälzlagers 32, das mit einer Scheibe 34 abgedeckt ist, gelagert. Die Scheibe 34 ist mit zwei Dichtringen 33 versehen. Die Lagerung am linken Ende der Antriebswelle 12 ist in Fig. 2 nicht mehr zu sehen.
Die Figuren 3 bis 5 zeigen eine andere Ausführung einer Granuliervorrichtung, bei der das den Sperrvorhang vor der Lochplatte bildende gasförmige Medium nicht von außen unter Druck zugeführt wird, sondern durch eine besondere Gestaltung des Tragkörpers 8g des Schneidwerkzeugs 5 vom Schneidwerkzeug selbst durch die auch hier durchbohrte Antriebswelle 12' hindurch angesaugt und dann auf die Lochplatte geblasen wird. Der Tragkörper 8! ist auf seiner der Lochplatte zugewandten Stirnseite mit einer Reihe von gekrtmmten Flügeln 36 versehen (Fig. 3 umd Fig. 4). Bei drehendem Schneidwerkzeug wirken diese Flügel als Radiallüfter, saugen durch die 1Axialbohrung 19' der Antriebswelle 12' hindurch von außerhalb des Granulierraums Luft an und blasen sie vor die Stlrnfläche-der Lochplatte 4, dort ähnlich wie oben beschrieben als Druckpolster einen Sperrvorhang bildend. Diese Ausführung der Granuliereinrichtung ist weniger aufwendig als die mit Druckgaszuführung von außen, die Sperrwirkung des Luftpolsters kann aber nicht unabhängig von der Drehzahl des Schneidwerkzeugs verändert werden.
Der Tragkörper 8' ist hier mittels eines Getinderinges 37 auf der Antriebswelle befestigt. Die Lagerung und Abdichtung der Antriebswelle entspricht der oben beschriebenen Ausführung. Die weiteren Bezugszeichen haben die gleiche Bedeutuny wie bei Fig. 1 und 2. Pfeile D in Fig. 4 deuten die Drehrichtung der Messer 6 des Schneidwerkzeugs und des Tragkörpers 8' mit Flügeln 36 an.
In Fig. 5 ist in vergrößerter Darstellung die Befestigung eines Messers 6 mittels Schrauben 38 auf einem Haltearm 7 des Schneidwerkzeugs und die Lage des Messers 6 relativ zur Lochplatte 4, sowie seine Schnittrichtung (Pfeil D) zu erkennen.
-. Patentansprüche -

Claims

Patentansprürche Verfahren zum Granulieren von Kunststoffen, bei dem - der Kunststoff in Strangform aus einer Lochplatte ausgepreßt und beim Austritt in heißem Zustand von rotierenden Messern eines Schneidwerkzeugs in gleichmäßige Teilchen geschnitten wird, wobei- aj e einzelnen Teilchen weggeschleudert werden und in einen flüssigen Kühlmittelstrorn gelangen, mit dem sie weiterbefördert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die austrittsseitige Stirnfläche der Lochplatte mit einem starken, als Sperrvorhang wirkenden Gasstrom beaufschlagt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gas strom durch die Welle des Schneidwerkzeuges hindurch der Lochplatte zugeführt wird.
3. Vorrichtung zum purchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine am Ausstoßende eines Extruders angeordnete und mit Düsenbohrungen (3) versehene Lochplatte (4), einem rotierendem Schneidwerkzeug (5) mit die Lochplatte im Bereich der DUsenbohrungen (3) überstreichenden Messern (6), eine das Schneidwerkzeug (5) und die Lochplatte (4) umgebende und von einem Kühlmittelstrem durchtrömte Haube (22), sowie Mittel zum Erzeugen eines starken, als Sperrvorhang (30) auf der Stirnfläche der Lochplatte (4) wirkenden Gasstroms (C).
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gelcennzeichnet, daß zum Erzeugen eines Sperrvorhangs (30) die Antriebswelle (12) des Schneidwerkzeugs (5) eine axiale Durchtrittsbohrung (19) aufweist, die einerseits mit einer einen Gasstrom liefernden Quelle und andererseits mit auf die Lochplatte (4) mündenden Kanälen (20) verbunden ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidwerkzeug (5') mit LüfterflUgeln (36) versehen i.st, die zum Erzeugen des Sperrvorhangs (30) trockene Luft durch die Antriebswelle (19') des Schneidwerkzeugs hindurch ansaugen und auf die austrittsseitige Stirnfläche der Lochplatte (4) blasen.