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Title:
DEVICE FOR GRANULATING PLASTIC STRANDS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1996/014195
Kind Code:
A1
Abstract:
A new device is disclosed for granulating plastic strands (4) that come out of nozzles (3) in a molten state and are supplied to a downward inclined discharge channel (1) in which they are conveyed by means of a flow of liquid, in particular water. The device further has a dewatering section (1b) for the plastic strands (4) and a granulator (6) arranged behind said dewatering section. At least one tempering section (9) is arranged between the dewatering section (1b) and the granulator (6). The tempering section (9) consists of a stiff stationary channel (15) and integrated transport rollers (16) for the plastic strands (4). The tempering section (9) is long enough for the temperature differences over the cross-section of the plastic strands (4) to be largely equilibrated during their dwelling time in the tempering section (9). After running through the tempering section (9), the plastic strands (4) enter the granulator (6) in which they are granulated by one or several cutting blade arrangements and are then discharged as a plastic granulate.

Inventors:
ZOLLITSCH LUDWIG (DE)
KREUZ ULRICH (DE)
Application Number:
PCT/EP1995/004382
Publication Date:
May 17, 1996
Filing Date:
November 07, 1995
Export Citation:
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Assignee:
SCHEER & CIE C F (DE)
ZOLLITSCH LUDWIG (DE)
KREUZ ULRICH (DE)
International Classes:
B29B9/06; B29B13/02; B29B13/04; (IPC1-7): B29B9/06; B29B13/02; B29B13/04
Foreign References:
DE4314162C11994-04-28
US3076999A1963-02-12
US2952038A1960-09-13
US5242289A1993-09-07
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 6, no. 124 (M - 141)<1002> 9 July 1982 (1982-07-09)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 12, no. 149 (M - 694)<2996> 10 May 1988 (1988-05-10)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 10, no. 234 (M - 507)<2290> 14 August 1986 (1986-08-14)
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Claims:
Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Granulieren von KunststoffSträngen (4), die schmelzflüssig aus Düsen (3) austreten und einer nachfolgend angeord¬ neten, nach abwärts geneigten Ablaufrinne (1) zugeführt werden, in welcher die KunststoffStränge mittels eines Flüssigkeitsstromes, ins besondere Wasserstromes transportiert werden, wobei die Vorrichtung weiterhin eine Entwässerungsstrecke (lb) für die KunststoffStränge (4) und einen hinter der Entwässerungsstrecke angeordneten Granulator (6) aufweist, in welchem die erstarrten KunststoffStränge (4) mit Hilfe wenigstens einer Messeranordnung (12, 13) granuliert werden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Entwässerungsstrecke (lb) und dem Granulator (6) wenigstens eine Temperierstrecke (9) angeordnet ist, die aus einer starren, nicht bewegten Rinne (15) und integrierten Transportwalzen (16) für die KunststoffStränge (4) besteht und eine solche Länge aufweist, daß sich die Temperaturunterschiede der KunststoffStränge (4) über ihren Querschnitt während ihrer Verweilzeit in der Temperierstrecke (9) weitgehend ausgleichen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Temperierstrecke (9) mindestens gleich oder größer als die Länge der Ablaufrinne (1) ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportwalzen ein sich gegenüberliegend angeordnetes Wal¬ zenpaar (16' , 16") sind, das im wesentlichen am Beginn der Rinne (15) angeordnet ist, wobei ein Spalt (5) des Walzenpaares (16' , 16") eine solche Weite hat, daß den Strängen (4) mittels Reibschluß, aber ohne wesentliche Verformung eine Vorschubkraft in Richtung Granulator (6) erteilt wird, und wobei sich der Walzenspalt (5) in etwa in Höhe des Bodens der Rinne (15) befindet.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinne (15) im wesentlichen horizontal ausgerichtet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinne (15) in Richtung zum Granulator (6) mit einer gegenüber der Horizontalen nach abwärts gerichteten Neigung angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinne (15) in Richtung zum Granulator (6) mit einer gegenüber der Horizontalen nach aufwärts gerichteten Neigung angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinne (15) vibrierend ist.
Description:
Vorrichtung zum Granulieren von Kunststoff-Strängen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Granulieren von Kunststoff- Strängen, die schmelzflüssig aus Düsen austreten und einer nachfolgend angeordneten, abwärts geneigten Ablaufrinne zugeführt werden, in der die Kunststof- Stränge mittels eines Flüssigkeitsstromes, insbesondere Wasserstromes transportiert werden, wobei die Vorrichtung weiterhin eine Entwässerungsstrecke für die Kunststoff-Stränge sowie einen hinter dieser Entwässerungsstrecke angeordneten Granulator aufweist, in welchem die erstarrten Kunststoff-Stränge mit Hilfe wenigstens einer Messeranordnung granuliert werden.

Aus der DE 39 00 250 C2 ist eine Vorrichtung zum Abkühlen, Trock- nen und Granulieren von schmelzflüssig aus Düsen austretenden Strän¬ gen mit einer mit ihrem aufnahmeseitigen Ende unter den Düsen an¬ geordneten Ablaufrinne bekannt, wobei weiterhin eine Einrichtung vor¬ gesehen ist, die auf der Ablaufrinne einen Kühlflüssigkeitsstrom erzeugt, während der Ablaufrinne ein Granulator nachgeordnet ist und außerdem noch eine vor dem abgabeseitigen Ende in der Ablaufrinne angeordnete

Entwässerungsstrecke vorgesehen ist, in der die Ablaufrinne mit Durch¬ lässen für den freien Durchtritt der Kühlflüssigkeit versehen ist.

Darüber hinaus ist bei dieser bekannten Vorrichtung die Ablaufrinne im Bereich nach der Entwässerungsstrecke in ihrem Boden über eine solche

Länge und so dicht benachbart mit Eintriπsdüsen für einen Gas- oder Luftstrom versehen, daß zur Restwasserentfernung die Stränge gegen¬ über dem Boden weitgehend reibungsfrei entlang der Ablaufrinne in den an ihrem abgabeseitigen Ende angeordneten Granulator mit einem die sofortige Weiterverarbeitung ermöglichenden Trocknungsgrad geleitet werden. Dieser Granulator weist innerhalb eines entsprechenden Ge¬ häuses im wesentlichen zwei übereinanderliegende Einzugswalzen für die Kunststoff-Stränge auf, ferner eine Messerwalze, die mit einem entspre¬ chenden Gegenmesser zusammenarbeitet. Mit Hilfe dieser Messerwalze und des Gegenmessers werden die von den Einzugswalzen zugeführten

Kunststoffstränge granuliert und das infolgedessen durch den Granulator

erzeugte Granulat fällt durch einen Ausfallschacht zur weiteren Verarbei¬ tung heraus.

Darüber hinaus ist aus der US-PS 41 80 539 eine Vorrichtung der ein- gangs definierten Art bekannt, bei welcher auf die Ablaufrinne eine aufwärts geneigte Entwässerungs- und Trocknungsstrecke für die Kunst¬ stoff-Stränge folgt, die im wesentlichen aus einem umlaufenden, end¬ losen und gitterförmig ausgebildeten Förderband besteht, auf welchem die die Ablaufrinne verlassenden und hierbei noch zumindest einen Teil des Flüssigkeitsstromes mitnehmenden Kunststoff-Stränge in Richtung zum Granulator hin weiterbefördert werden. Oberhalb dieses umlaufen¬ den gitterförmigen Förderbandes ist eine Anzahl von Luftdüsen angeord¬ net, mittels denen verhältnismäßig scharfe Luftstrahlen ("Luftmesser") auf die Oberfläche der Kunststoff-Stränge gerichtet werden. Diese Luft- messer dienen dazu, die Stränge bei deren Weiterbeförderung auf ihren

Oberflächen zu trocknen, wobei sie das an diesen noch anhaftende Wasser wegblasen und durch das Gitterband hindurch nach unten abfuh¬ ren. Die gitterförmige Ausbildung des Transportbandes ist bei der be¬ kannten Vorrichtung nach der US-PS 4 180 539 insbesondere deswegen erforderlich, weil relativ scharfe Luftstrahlen von oberhalb auf die Strän¬ ge gerichtet werden, so daß die Luft ebenfalls nach unten durch das Gitterband hindurch abgeführt werden muß. weil ansonsten es nicht zu einem richtigen Anpreßdruck der Stränge auf die Oberfläche des Giner- bandes kommen würde, vielmehr würde dies da/u fuhren, daß die mit den Luftmessern beaufschlagten Stränge gleichsam "auffliegen" und

"verwirbeln" würden. Hinzu kommt, daß bei der bekannten Ent¬ wässerungs- und Trocknungsstrecke lediglich ein Entwässerungs- und Trocknungsvorgang bezüglich der Strangoberflächen gewährleistet ist, während das Stranginnere immer noch eine gegenüber der Oberfläche erhöhte Temperatur aufweist, so daß die nach der Entwässerungs- und

Trocknungsstrecke unmittelbar in den Granulator einlaufenden Kunst¬ stoff-Stränge hinsichtlich ihres Temperatuiprofils noch nicht ausgegli¬ chen sind.

Es ist jedoch prinzipiell erforderlich, daß die zu Granulat zu verarbeiten¬ den Kunststoff-Stränge weder zu weich noch zu spröde sind, wenn sie

der Messerwalze des Granulators zugeführt werden. Im Hinblick auf diese Forderung und auch wegen der höchst unterschiedlichen Eigen¬ schaften der in Granulatform auf den Markt gebrachten Kunststoffe, wobei diese Eigenschaften von "sehr elastisch" bis zu "außerordentlich spröde" reichen, sind bei bisher bekannt gewordenen Vorrichtungen die zwischen einem Extruder und einem Granulator eingesetzten Kühlein¬ richtungen bereits vom Hersteller an den später zu verarbeitenden Kunst¬ stoff-Typ angepaßt worden, um zu gewährleisten, daß die frisch extru- dierten Kunststoff-Stränge mit einer solchen Intensität gekühlt werden, daß sie die gewünschten Festigkeitseigenschaften aufweisen, wenn sie an die Messerwalze des Granulators gelangen. Im Falle der Verarbeitung von bestimmtem Kunststoff, insbesondere von glasfaserverstärkten Kunststoffen, wird gefordert, daß die Granuliertemperatur über ca. 100 °C liegt, wobei das Temperaturprofil über den Strangquerschnitt gesehen möglichst homogen sein soll. Eine entsprechende Forderung besteht ganz generell z.B. aber auch im Falle der Verarbeitung von Kunststoffen, die von Haus aus relativ schlechte Wärmeleiter sind.

Bei der aus der US-PS 41 80 539 bekannten Vorrichtung ist es durch den dortigen Entwässerungs- und Trocknungsprozeß nicht möglich, den

Kunststoff-Strängen vor Eintritt in den Granulator eine homogene Tem- peraturverteilung über jeweils den gesamten Strangquerschnitt zu ver¬ leihen, weil der Entwässerungs- und Trocknungsvorgang sich insbeson¬ dere auf die Strangoberflächen konzentriert.

Mit Rücksicht auf die im vorangehenden geschilderten Gegebenheiten und Nachteile bei den bekannten Vorrichtungen zum Abkühlen und Granulieren von Kunststoff-Strängen liegt nunmehr der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung der eingangs definierten Art anzugeben, die in der Weise ausgebildet ist, daß gewährleistet werden kann, daß die in den Granulator eintretenden Stränge eine für ihre Weiterverarbeitung geforderte Temperatur und insbesondere ein über den Strangquerschnitt gesehen möglichst homoge¬ nes Temperaturprof l aufweisen.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs definierten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zwischen der Entwässe¬ rungsstrecke und dem Granulator wenigstens eine Temperierstrecke angeordnet ist, die aus einer starren, nicht bewegten Rinne und integrier- ten Transportwalzen für die Stränge besteht und eine solche Länge auf¬ weist, daß sich die Temperaturunterschiede der Stränge über ihren Quer¬ schnitt während der Verweilzeit in der Temperierstrecke weitgehend ausgleichen.

Aufgrund dieser Ausbildung ist es insbesondere möglich, die Verweilzeit der Kunststoffstränge innerhalb der Temperierstrecke in Abhängigkeit von der Transportgeschwindigkeit zu steuern, welche für die Transport¬ walzen eingestellt wird, welche einen integrierten Bestandteil der Tem¬ perierstrecke bzw. der entsprechenden Rinne bilden.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung der Vorrichtung zum Granulieren von Kunststoff-Strängen ergibt sich der wesentliche Vorteil, daß diese Vorrichtung eine Temperierstrecke mit eigener Transportfunk¬ tion besitzt, so daß insbesondere beim Anfahren die Stränge selbsttätig in den Granulator "eingefädelt" werden.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Temperierstrecke kann im wesentli¬ chen horizontal ausgerichtet sein, sie kann aber auch in Richtung zum Granulator hin mit einer gegenüber der Horizontalen entweder nach abwärts gerichteten oder nach aufwärts gerichteten Neigung versehen sein.

Letztendlich kann die Rinne der Temperierstrecke als eine vibrierende Rinne ausgebildet sein, um den angestrebten Effekt des Temperatur- Ausgleichs innerhalb der Kunststoff-Stränge noch zu verstärken und zu unterstützen.

Aufgrund der erfϊndungsgemäßen Ausbildung ergibt sich eine selbsttrans¬ portierende Temperaturausgleichstrecke mit Einiadelfunktion innerhalb der Vorrichtung zum Granulieren dieser Kunststoff-Stränge.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen wird.

Die einzige Figur zeigt eine schematische Seitenansicht einer Vorrich¬ tung zum Abkühlen und Granulieren von Kunststoff-Strängen in ihrer Betriebsposition.

Diese Vorrichtung weist ein schematisch dargestelltes Düsenpaket 2 auf, dem in einer hier nicht näher dargestellten Art und Weise, welche an sich bekannt ist, thermoplastischer Kunststoff schmelzflüssig zugeführt wird, der sodann aus einer unten angeordneten Düse 3 ausgepreßt wird. In der Regel befinden sich mehrere derartiger Düsen 3 in einer Reihe nebeneinander unterhalb des Düsenpakets 2.

Die Figur zeigt die Betriebsposition der Vorrichtung, in welcher die aus den Düsen 3 austretenden Kunststoff-Stränge 4 zunächst auf den An¬ fangs-Bereich einer schräg geneigt angeordneten Ablaufrinne 1 gelangen, welche an ihrem oberen in der Zeichnungsfigur links dargestellten Ende mit einer Kühl- und Transportwasser- Zuführung 8 versehen ist. Diese in einen ersten Rinnenabschnitt, nämlich eine Kühlstrecke la, und in einen zweiten Abschnitt, nämlich eine Entwässerungsstrecke lb funktions- mäßig aufgeteilte Ablaufrinne 1 leitet die zugeführten Kunststoff-Stränge 4 in paralleler Anordnung mit Hilfe des zugefühπen Kühl- und Trans- portwassers und aufgrund ihrer schräg geneigten Anordnung weiter in

Richtung zu einer sich unmittelbar an die Entwässerungsstrecke lb an¬ schließenden Temperierstrecke 9, die im Bereich zwischen der Ablauf¬ rinne 1 und einem auf der rechten Seite dargestellten Granulator 6 an¬ geordnet ist.

Diese zum Ausgleich von Temperaturunterschieden innerhalb der Kunst¬ stoff-Stränge 4 dienende Temperierstrecke 9 besteht im wesentlichen aus einer starren, nicht bewegten Rinne 15 und einem in diese Rinne 15 integrierten, eine untere Vorschubwalze 16" und eine obere Gegendruck- walze 16' aufweisenden Transportwalzensystem 16 für den Weitertrans¬ port der von der Ablaufrinne 1 herkommenden Kunststoff-Stränge 4 in

Richtung zu dem Granulator 6 hin, der auf die Temperierstrecke oder Temperaturausgleichstrecke 9 folgt.

Das Transportwalzensystem 16 ist im wesentlichen am Beginn der Rinne 15 angeordnet, wobei ein Spalt 5 zwischen der unteren Vorschubwalze

16" und der oberen Gegendruckwalze 16' eine solche Weite hat, daß den in den Spalt 5 einlaufenden Strängen 4 mittels Reibschluß, aber ohne wesentliche Verformung eine Vorschubkraft in Richtung zum Granulator 6 hin erteilt wird. Der Spalt 5 des Walzenpaares 16', 16" befmdet sich hierbei in etwa in Höhe des Bodens der Rinne 15.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Länge der Temperierstrecke 9 annähernd gleich der Länge der Ablaufrinne 1, vorzugsweise kann die Temperierstrecke 9 aber auch länger sein als die Ablaufrinne 1.

Der Granulator 6 weist ein Gehäuse 17 auf, das auf seiner der Tempe¬ rierstrecke 9 zugewendeten Seite mit einer Eintrittsöffnung 7 versehen ist. In diese Eintrittsöffnung 7 führt der zugeordnete Endbereich der Rinne 15 derart hinein, daß die auf ihr weitertransportierten, homogen erstarrten Kunststoffstränge 4 in den Granulator 6 gleichsam mit einem

Selbsteinfädelungseffekt eingeleitet werden.

Innerhalb des Gehäuses 17 des Granulators 6 befinden sich zwei Ein¬ zugswalzen für die Kunststoff-Stränge 4, nämlich eine obere Einzugs- walze 10 und eine untere Einzugswalze 11. Diese beiden Einzugswalzen

10 und 11 ziehen den Strang 4, der jetzt nach und nach die Temperier¬ strecke 9 verläßt, weiter in den Granulator 6 hinein und führen ihn letztendlich zu einem rotierenden Schermesser 13, das mit einem Am¬ boßmesser 12 zusammenarbeitet, das auf einem Messerhalter 12a an- geordnet ist. Mittels dieser Messeranordnung werden die zugeführten

Kunststoff-Stränge 4 granuliert, wobei das resultierende Kunststoff- Gra¬ nulat das Gehäuse 17 bei einem Auslaß 14 verläßt. Im Bereich der Entwässerungsstrecke lb erfolgt eine gravimetrische Vor-Entwässerung, wobei das Wasser durch einen Auffangkasten 18 unterhalb der Ent- wässerungsstrecke lb aufgefangen wird.

Die Temperierstrecke 9 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel im wesentlichen horizontal ausgerichtet, es besteht jedoch auch die Mög¬ lichkeit, diese Temperierstrecke 9 in Richtung zum Granulator 6 hin mit einer gegenüber der Horizontalen entweder nach abwärts oder nach aufwärts gerichteten Neigung zu versehen, was im einzelnen in der

Zeichnung der Einfachheit halber nicht dargestellt ist.

Ferner besteht noch die Möglichkeit, zumindest die Rinne 15 der Tem¬ perierstrecke 9 vibrierend auszubilden, derart, daß während des Weiter- transportierens der Kunststoff-Stränge 4 durch die Temperierstrecke 9 diese Stränge in entsprechende Vibrationsschwingungen versetzt werden.

Aufgrund der Ausbildung der Vorrichtung zum Granulieren gemäß vorliegender Erfindung erreichen die von der Temperier-Strecke 9 in Richtung zum Granulator 6 hin weiterbeförderten Kunststoff-Stränge 4 die Eintrittsöffnung 7 des Granulator-Gehäuses 17 mit der jeweils er¬ wünschten, über die Strangquerschnitte homogenen Temperatur bzw. dem Erstarrungsgrad, praktisch völlig unabhängig von der Art des pri¬ mär verwendeten Kunststoffes. Die Kunststoff-Stränge 4 besitzen jetzt eine derartige Steifigkeit, daß sie automatisch in den Granulator 6 ein¬ gefädelt und anschließend mit Hilfe der dortigen Messeranordnung pro¬ blemlos granuliert werden können. Das homogene Temperaturprofil der Stränge ergibt ein qualitativ hochwertiges Granulat mit einwandfreier Schnittfläche und wenig Staubanteil über einen großen Produktionszeit- räum.