Verfahren zum Granulieren von plastischen Massen und Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Granulieren von plastischen Massen, bei welchem die durch eine Düse vorgeformte heisse, plastische Granulatmasse direkt an der äusseren Düsenaustrittsfläche auf die gewünschte Länge geschnitten wird, sowie auf eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Unter den bekannten Methoden für die Granulierung von plastischen Massen, z. B. thermoplastischen Kunststoffen, spielt die Granulierung im Anschluss an eine Kolben- oder Schneckenpresse eine bedeutende Rolle. Hierbei werden entweder die aus der Formdüse kommenden Materialstränge zuerst auf einer Kühlstrecke abgekühlt und dann kalt in verfestigtem Zustand mittels einer Schneidvorrichtung granuliert, oder das aus der Düse in Form von einem oder mehreren Strängen mit dem Granulatprofil austretenden Produkt direkt in warmem Zustand an der Düsenfläche geschnitten und erst in der Form des einzelnen Granulatteilchens mit Luft oder Wasser abkühlt. Diese Kühlung der Granulatteilchen vom plastifizierten warmen Zustand zum kalten, festen Granulatkorn erfolgt in einem Luft oder Wasserstrom.
Eine Abkühlanlage ohne Wasser, das heisst mit Luftstrom, arbeitet mit den heutigen technischen Mitteln nur bei wenigen Produkten einwandfrei, zum Beispiel bei Polyvinylchlorid. Wenn diese Produkte klebrige Eigenschaften aufweisen, wie dies zum Beispiel bei anderen Kunststoffen, wie Polyäthylen, Polypropylen, Polystyrol usw. der Fall ist, war bisher eine befriedigende Granulierung im Dauerbetnieb nicht möglich. Bei diesen Stoffen ist der Abkühlweg des Granulatteilchens in Luft so gross, dass die hierfür notwendigen Auffanggehäuse vollkommen unwirtschaftliche Abmessungen erhalten würden.
Aus diesem Grunde schleudert man vorwiegend nach dem direkten Schneiden des Granulats an der Düsenoberfläche die einzelnen Granulatteilchen in einen Wasserstrom. Hierdurch findet an der Ober- fläche eine sofortige Abschreckung statt, die ein Ankleben des Granulats bei der Weiterverarbeitung verhindert. Der Hauptnachteil dieser Methode besteht darin, dass mittels einer verhältnismässig teuern Installation, meistens einem Sieb, das Granulat zunächst vom Wasser getrennt und in einem Luftstrom anschliessend getrocknet werden muss. Ausserdem übt auf viele Produkte das Wasser einen schädigenden Einfluss aus.
Zweck der Erfindung ist, ein Verfahren und eine Einrichtung vorzuschlagen, bei welchem die oben geschilderten Nachteile vermieden werden können. Insbesondere soll ermöglicht werden, dass auch klebrige, schwierige Materialien nach dem direkten warmen Schneiden des Granulats beim Austritt aus der Düse einwandfrei abgekühlt werden, ohne dass dabei ein Verkleben der einzelnen Granulatkörnchen aneinander oder ein Verstopfen der Leitungen durch Festsetzen des Granulats an den Leitungswänden eintritt.
Das erfindungsgemässe Verfahren besteht darin, dass das Granulat zur Abkühlung und hierdurch bedingten Verfestigung direkt von der Düsenaustrittsfläche aus abgesogen wird.
Zweckmässigerweise werden die Granulatteilchen mittels einer Gasströmung ab gesogen, deren Grösse und Richtung so gewählt ist, dass die durch die Schneidorgane in mug gesetzten Granulatteilchen aus ihrer Flugrichtung in die Richtung der Gasströmung abgelenkt werden.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Granulatteilchen mit einer Gasgeschwindigkeit abgesogen werden, welche im Bereiche der durch die Schneidmesser er zeugten Fluggeschwindigkeit der Granulatteilchen oder etwas darüber liegt.
Die Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens weist eine Formdüse und vor dieser rotierende Schneidorgane auf und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Formdüse eine Absaugdüse zum Absaugen der Granulatteilchen nachgeschaltet ist. In den meisten Fällen verläuft die Achse der Absaugdüse annähernd parallel zur Flugrichtung, und die Geschwindigkeit der Gasströmung liegt im Bereiche der Fluggeschwindigkeit der Granulatteilchen. Sollte aus Platzgründen die Achse der Absaugdüse schräg zur Flugrichtung der Granulatteilchen verlaufen, so werden letztere durch die Gasströmung aus ihrer Flugrichtung in die Strömungsrichtung abgelenkt.
Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigen:
Fig. 1 die Gesamtanordnung der Einrichtung,
Fig. 2 eine erste Ausführung der Auffangdüse im Schnitt,
Fig. 3 eine zweite Ausbildung der Auffangdüse und
Fig. 4 einen Querschnitt durch eine Auffangdüse mit von unten nach oben wirkender Schneideinrichtung.
Gemäss der in der Fig. 1 gezeigten Ausführung weist die Einrichtung eine Kolben- oder Schneckenpresse 1 auf, welche von einem Motor 2 betätigt wird. Die Presse 1 ist mit einer Formdüse 3 versehen. Von der Formdüse 3 ist eine von einem Motor 4 angetriebene Schneideinrichtung 5 angeordnet, welche die aus der Presse austretenden Materialstränge granuliert. Der Formdüse 3 ist eine Auffangoder Absaugdüse 6 angeschlossen, in welcher eine Luftströmung herrscht, die die Granulatteilchen be- schleunigt abführt. Die Verhältnisse sind so gewählt, dass die Strömungsgeschwindigkeit in der Auffangoder Absaugdüse 6 zur Ablenkung der Granulatteilchen aus der Flugrichtung in die Strömungsrichtung in der Düse 6 ausreicht. Diese Fluggeschwindigkeit und -richtung der Granulatteilchen ist durch die Schneideinrichtung 5 bestimmt.
Die Auffang-oder Absaugdüse 6 steht über eine Leitung 7 mit einem Zyklon 8 in Verbindung, in welchem die Granuiatteilchen abgeschieden werden.
Durch diese Ausbildung wird erreicht, dass sämtliche durch die Schneideinrichtung abgeschleuderten Granulatteilchen von der Düse 6 aufgefangen und abgesogen werden. Die hohe Strömungsgeschwindigkeit führt einerseits zu einer sehr raschen Abkühlung der Oberfläche des Granulats und verunmöglicht anderseits ein Ankleben des Granulats an den Wänden.
In der Fig. 2 ist eine Ausbildung dargestellt, bei welcher in der Auffang- oder Absaugdüse 6 eine Einnebelungsdüse 9 vorhanden ist. Diese Ausführung eignet sich für solche Produkte, welche besonders schnell abgekühlt werden müssen. Durch die Verwendung der Einnebelungsdüse wird Wasser direkt in die Absaug- oder Auffangdüse 6 eingebracht, wobei die im Innern des Granulatteilchens noch vorhandene Wärme zum Wiederverdampfen des Wassers genügt. Diese Wiederverdampfung erfolgt auf dem Wege des Granulatteiichens zum Zyklon, wo die Teile ausgeschieden werden. Anstatt einer Düse 9 können selbstverständlich auch mehrere hinter- oder nebeneinander angeordnet sein.
Bei der in der Fig. 3 gezeigten Ausführung ist die Auffang- oder Absaugdüse 6 mit Leitblechen 10 ausgerüstet. Diese dienen zur Umlenkung des Luftstroms und zur Vermeidung von Wirbelbildung.
Ferner weist die Auffang- oder Absaugdüse einen Kühlmantel 11 auf, welcher mit Wasserzu- und Ableitstellen 12 bzw. 13 ausgerüstet ist. Auch die Leitbleche 10 können doppelwandig ausgebildet und mit einem Anschluss an eine Kühlflüssigkeit versehen sein.
In der Fig. 4 ist schliesslich eine Ausführung der Einrichtung gezeigt, welche besonders platzsparend ist. Die Auffang- oder Absaugdüse 6 ist in diesem Falle oberhalb oder seitlich der Formdüse 3 angeordnet, wobei die Schnittrichtung und der Drehpunkt der Schneideinrichtung 5 entsprechend zu wählen sind.
Die beschriebene Einrichtung weist gegenüber den gebräuchlichen Auffanggehäusen noch den zusätzlichen Vorteil auf, dass die Reinigung derselben ausserordentlich rasch und einfach erfolgt.
Process for granulating plastic masses and equipment for carrying out the process
The present invention relates to a method for granulating plastic masses, in which the hot, plastic granulate mass preformed by a nozzle is cut to the desired length directly at the outer nozzle exit surface, and to a device for carrying out the method.
Among the known methods for the granulation of plastic masses, e.g. B. thermoplastics, the granulation after a piston or screw press plays an important role. Here, either the strands of material coming out of the molding nozzle are first cooled on a cooling section and then granulated cold in a solidified state by means of a cutting device, or the product emerging from the nozzle in the form of one or more strands with the granulate profile is cut directly in a warm state on the nozzle surface and only cools with air or water in the form of the individual granulate particles. This cooling of the granulate particles from the plasticized warm state to the cold, solid granulate grain takes place in an air or water flow.
A cooling system without water, i.e. with air flow, only works properly with today's technical means for a few products, for example with polyvinyl chloride. If these products have sticky properties, as is the case, for example, with other plastics such as polyethylene, polypropylene, polystyrene, etc., a satisfactory granulation in continuous operation has not previously been possible. In the case of these substances, the cooling path of the granulate particles in air is so great that the collecting housing required for this would have completely uneconomical dimensions.
For this reason, the individual granulate particles are mainly thrown into a stream of water after the granulate has been cut directly on the nozzle surface. This causes an immediate deterrent to the surface, which prevents the granulate from sticking during further processing. The main disadvantage of this method is that by means of a relatively expensive installation, usually a sieve, the granulate must first be separated from the water and then dried in an air stream. In addition, water has a damaging influence on many products.
The purpose of the invention is to propose a method and a device in which the disadvantages described above can be avoided. In particular, it should be made possible that even sticky, difficult materials are perfectly cooled after the direct warm cutting of the granules as they exit the nozzle, without the individual granules sticking to one another or clogging of the pipes due to the granules sticking to the pipe walls.
The method according to the invention consists in that the granulate is sucked off directly from the nozzle outlet surface for cooling and the solidification caused by it.
The granulate particles are expediently sucked off by means of a gas flow, the size and direction of which is selected such that the granulate particles placed in the mug by the cutting elements are deflected from their flight direction in the direction of the gas flow.
Furthermore, it is advantageous if the granulate particles are sucked off with a gas velocity which is in the range of the flight speed of the granulate particles generated by the cutting knife or slightly above it.
The device for carrying out the method has a shaping nozzle and cutting elements rotating in front of it and is characterized in that the shaping nozzle is followed by a suction nozzle for sucking off the granulate particles. In most cases the axis of the suction nozzle is approximately parallel to the direction of flight, and the speed of the gas flow is in the range of the flight speed of the granulate particles. If, for reasons of space, the axis of the suction nozzle runs obliquely to the direction of flight of the granulate particles, the gas flow deflects the latter from its direction of flight into the direction of flow.
In the drawing, exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown, namely show:
1 shows the overall arrangement of the device,
2 shows a first embodiment of the collecting nozzle in section,
Fig. 3 shows a second embodiment of the collecting nozzle and
4 shows a cross section through a collecting nozzle with a cutting device acting from bottom to top.
According to the embodiment shown in FIG. 1, the device has a piston or screw press 1 which is operated by a motor 2. The press 1 is provided with a shaping nozzle 3. A cutting device 5 driven by a motor 4 is arranged from the shaping nozzle 3 and granulates the strands of material emerging from the press. A collecting or suction nozzle 6 is connected to the shaping nozzle 3, in which an air flow prevails which removes the granulate particles in an accelerated manner. The conditions are chosen so that the flow velocity in the collecting or suction nozzle 6 is sufficient to deflect the granulate particles from the direction of flight into the direction of flow in the nozzle 6. This flight speed and direction of flight of the granulate particles is determined by the cutting device 5.
The collecting or suction nozzle 6 is connected via a line 7 to a cyclone 8 in which the granulate particles are separated.
This design ensures that all of the granulate particles thrown off by the cutting device are caught by the nozzle 6 and sucked off. The high flow velocity leads, on the one hand, to very rapid cooling of the surface of the granulate and, on the other hand, makes it impossible for the granulate to stick to the walls.
In FIG. 2, an embodiment is shown in which a misting nozzle 9 is provided in the collecting or suction nozzle 6. This version is suitable for those products that have to be cooled particularly quickly. By using the fogging nozzle, water is introduced directly into the suction or collecting nozzle 6, the heat still present inside the granulate particle being sufficient to re-evaporate the water. This re-evaporation takes place on the way of the granulate pooling to the cyclone, where the parts are separated. Instead of one nozzle 9, several can of course also be arranged one behind the other or next to one another.
In the embodiment shown in FIG. 3, the collecting or suction nozzle 6 is equipped with guide plates 10. These serve to redirect the air flow and avoid vortex formation.
The collecting or suction nozzle also has a cooling jacket 11 which is equipped with water supply and discharge points 12 and 13, respectively. The guide plates 10 can also be double-walled and provided with a connection to a cooling liquid.
Finally, FIG. 4 shows an embodiment of the device which is particularly space-saving. The collecting or suction nozzle 6 is in this case arranged above or to the side of the shaping nozzle 3, the cutting direction and the pivot point of the cutting device 5 being to be selected accordingly.
The device described has the additional advantage over the usual collecting housings that the same can be cleaned extremely quickly and easily.