DE1085139B

DE1085139B - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Granulat

Info

Publication number: DE1085139B
Application number: DEF25229A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr-Ing Kurt Richard; Dipl-Ing Hans-Eber Hildebrandt
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1958-03-12
Filing date: 1958-03-12
Publication date: 1960-07-14
Also published as: CH372285A; ES247828A1; CH433577A

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Granulat Granulieren, d. h. zu Teilchen bestimmter Form und Größe verarbeiten, lassen sich alle Stoffe, die unter Druck formbar sind. Die Weiterverarbeitung vieler dieser Stoffe (z B. thermoplastischer Kunststoffe) erfolgt vorwiegend von dieser Granulatform aus. Die Wege, die dabei zum Granulat führen, können recht verschieden sein.
Im großen Bereich der thermoplastischen Kunststoffe ist es im allgemeinen so, daß das Material in einer Strang- oder Schneckenpresse plastifiziert, d. h. aufgeschmolzen wird. Diese plastische Masse wird dann nach Verlassen der Schneckenpresse entweder zu einem Band ausgewalzt, gekühlt und in kaltem Zustand in quadratische Stücke geschnitten, oder der plastischen Masse werden beim Austritt am Kopf der Schneckenpresse Profile aufgeprägt. Diese werden noch im warmen Zustand oder auch erst nach dem Erkalten in der Länge unterteilt.
Für dieses Granulierverfahren sind in Gestalt der Schneckenpressen komplizierte Maschinen erforderlich, denen zusätzlich zu der Energie, die für das Bewegen und das Auspressen der plastischen Masse erforderlich ist, noch diejenige Wärmemenge zugeführt werden muß, die zum Aufschmelzen der Thennoplasten erforderlich ist. Ferner fällt ins Gewicht, daß für verschiedene Stoffe thermische Beanspruchungen weitgehend vermieden werden sollen; so neigen z. 13. die aus Kettenmolekülen aufgebauten thermoplastischen Kunststoffe unter Wärmeeinfluß zu molekularem Abbau und damit in der Regel zu einer Verschl echterung der Eigenschaften. Für pulverartige Gemische aus thermoplastischen makromolekularen Stoffen und z. B. Treibmitteln kann bei dieser bekannten Art der Granulierung durch Wärme der Schäumprozeß unerwünschterweise eingeleitet werden.
Es ist weiter ein Verfahren bekannt, bei dem das zu granulierende Pulver zwischen zwei kämmenden Zahnrädern verdichtet wird und durch Bohrungen im Zahngrund als verdichteter Strang ins Innere der hohl ausgebildeten Zahnradkörper übertritt. Dort können die Stränge beim Verlassen der Bohrungen -von Abstreifern erfaßt und zerteilt werden. Bei die sem Verfahren treten nicht unerhebliche Pulververluste auf, denen nur durch Verringerung des Zahnspiels im gewissen Umfang begegnet werden kann. Es läßt sich bei kämmenden Zahnrädern nicht vermeiden, daß infolge Abwälzens der Zahnflanken aufeinander metallischer Abrieb entsteht, der durch eine Verringerung des Zahnspiels und den dadurch erhöhten Anpreßdruck stark vergrößert wird. Dieser metallische Abrieb ist für verschiedene Erzeugnisse, besonders der elektrotechnischen Industrie, nicht tragbar. Um auf andere Weise diesen Pulververlust zu vermeiden, ist man dazu übergegangen, die Zahnräder z. B. induktiv oder mit Dampf zu beheizen.
Es wurde nun gefunden, daß man ein Granulat aus einem pulverförmigen, unter Druck formbaren Stoff, vorzugsweise einem hochmolekularen thermoplastischen Kunststoff, durch Verpressen durch eine Lochplatte derart herstellen kann, daß das Verpressen zwischen Raumtemperatur und Temperaturen unterhalb des Schmelz- oder Erweichungspunktes des zu granuliegenden Materials mit Hilfe eines Stempels erfolgt, wobei das Verhältnis der Stempelfläche zur Summe aller Durchlaßflächen 1,2 bis 1,8 beträgt. Die Durchlässe der Lochplatte werden zweckmäßigerweise in gleichmäßigen Abständen angeordnet.
Das im folgenden beschriebene erfindungsgemäße Verfahren geht von dem Gedanken aus, daß es durch eine geeignete Anordnung möglich ist, die zu granulierenden Stoffe ohne den Umweg über den plastischen Zustand zu verdichten, ohne daß dabei mechanischer Abrieb und Pulvervefluste eintreten. Zur Durchführung des Verfahrens bedient man sich einer im Prinzip bekannten Apparatur, die Abb. 1 im Schema zeigt.
Die Verdichtung des Pulvers erfolgt dabei durch einen Stempel 1 z. B. vom Durchmesser D = 28 mm, der beispielsweise durch eine Kurbelwelle angetriehen werden kann. Dieser Stempel, der zur Vermeidung des Abriebs und zur Verbesserung seiner Gleiteigenschaften gehärtet ist, bewegt sich in einem Zylinder 2 hin und her. Um eine Vielzahl von komprimierten Strängen mit üblichem Querschnitt, von z. B.
Durchmesser D = 3 mm zu erhalten, weist die Lochplatte 3 erfindungsgemäß entsprechend viele Durchlässe, z. B. 61 Stück, auf, so daß das oben schon erwähnte Erfordernis, daß das Verhältnis der Stempelfläche zur Summe aller Durchlaßflächen zwischen 1,2 und 1,8 liegen muß, erfüllt ist.
Die -Schwierigkeit besteht nun darin, für das vor dem Stempel mit seinem großen Querschnitt her bewegte Gut den Übergang in die einzelnen Durchlässe mit ihren kleinen Querschnitten so auszubilden, daß dabei ein gleichmäßiger Materialfluß während des ganzen Hubes ermöglicht wird. Andererseits muß aber die Lochplatte auch den zum Verdichten erforderlichen Stau erzeugen. Als weitere notwendig konstruktive Besonderheit hat sich zu diesem Zweck eine keilförmige Ausbildung der in der Platte 3 befindzeichen Durchlässe-bzw; der angrenzenden Metallstege erwiesen.
Die Beschickung des Verdichterraumes erfolgt bei dieser Ausführung beispielsweise durch den beim Aufwärtshub des Stempels entstehenden Unterdruck, der nach Freilegen eines oder mehrerer am Umfang des Zylinders verteilter Schlitze (Abb. 1, Ziffer 4) das Pulver selbsttätig aus einem Vorratsgefäß ansaugt.
Dieser Unterdruck ist insofern wichtig, als pulverige Stoffe in Kanälen oftmals zu Brückenbildung neigen, die ein Nachrutschen des Pulvers verhindert Für die Erzeugung des Unterdrucks sind Stempel und Zylinder mit entsprechender Passung versehen. Sollte es sich z. B. bei großen Stempeldurchmessern als erforderlich erweisen, die Ansaugleistung zu erhöhen, so kann der Pulvervorratsraum 5 als Luftverdichtungsraum ausgebildet werden (vgl. Abb. 2). Die Füllung dieses Raumes mit Pulver erfolgt dabei während des Aufwärtshubs. Die durch den zurückgehenden Stempel 1 verdichtete Luft drückt dann zusätzlich zu dem im Pulverdichtungsraum 6 der Abb. 2 entstandenen Vakuum Pulver vor die Durchlässe 7. Es ist jedoch auch eine andere Art der Beschickung, z. B. rein mechanisch durch eine Förderschnecke, möglich.
Die aus der Lochplatte austretenden Stränge können in bekannter Weise abgeschnitten oder abgeschert werden. Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet aber noch eine viel einfachere Unterteilung der Stränge. Der Hub der Maschine kann so ausgelegt werden, daß die je Hub ausgepreßte Stranglänge gleich der geforderten Teilchenlänge ist. Durch nach folgende Biegebeanspruchung der Stränge erfolgt dann ein Abbrechen an den biegeempfindlichen Punkten, den Hubansatzstellen.
Das Verfahren. eignet sich für alle Stoffe, die unter Druck formbar sind, beispielsweise thermoplastische Kunststoffe. Die bei den letzteren erzielte Dichte weicht nur geringfügig von der des aufgeschmolzenen Materials ab.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich beispielsweise zur Granulierung von pulverförmigem Polyvinylchlorid, Polytriflu¢rchloräthylen, Polytetrafluoräthylen, besonders vorteilhaft aber zur Granulierung der Niederdruckpolyolefine (deren Herstellung bei Raff/Allison, »Polyethylene« [1956], S.72ff., erwähnt ist) anwenden.
Der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren anzuwendende Stempel druck ist von der Art des granulierenden Materials abhängig.
Es sind bereits verschiedene Verfahren beltannt Prcfilstränge aus plastischen Massen herzustellen, indem man diese Massen mit Hilfe eines Kolbens durch eine oder mehrere Düsen aus einem Zylinder auspreßt. Von diesen unterscheidet sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch, daß das zu granulierende pulverförmige Material weder durch Zusätze irgendeines plastifizierend wirkenden, flüssigen oder leicht schmelzbaren Stoffes noch durch Erwärmung auf eine höhere Temperatur in den plastisch verformbaren Zustand übergeführt wird. Die Erwärmung des zu granulierenden Stoffes durch Reibung ist infolge des kurzen Reibungsweges der Apparatur zu gering, um ein Aufschmelzen zu bewirken.
Gegebenenfalls läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren auch so ausführen, daß statt des Stempels eine passend gearbeitete Schnecke verwendet wird, wobei die Beaufschlagung der Schnecke mit dem zu granulierenden Gut in der üblichen Weise erfolgt. Bei dieser erfindungsgemäßen Anordnung ist ein Ansaugen des zu granulierenden Gutes über einen Ansaugzylinder selbstverständlich nicht notwendig.

Claims

PATENTANSPRUCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von Granulat aus pulverförmigem, unter Druck formbarem Gut durch Verpressen durch eine Lochplatte mit Hilfe eines Stempels oder einer Schnecke, dadurch gekennzeichnet, daß das Verpressen zwischen Raumtemperatur und Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes oder Erweichungspunktes des zu granulierenden Materials erfolgt, wobei das Verhältnis der Stempelfläche bzw. der Querschnittsfläche der Schnecke zur Summe aller Durchlaßflächen 1,2 bis 1,8 beträgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßstempel nur einen sehr kurzen Hub ausführt und eine Trennung der verdichteten Stränge durch Brechen in den als Trennflächen bevorzugten Hubbegrenzungsflächen erfolgt.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem einseitig mit einer Lochplatte versehenen Zylinder, in dem ein Stempel beweglich angeordnet ist und in dem innerhalb des Bereiches des Stempelhubes Zufuhrleitungen für ein frei fließendes Gut einmünden, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Stempelfläche zur Summe aller Durchlaßflächen der Lochplatte 1,2 bis 1,8 beträgt und die Mundstücke der Löcher der Lochplatte keilförmig aus gebildet sind.
4. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel innerhalb des Zylinders mit einer Passung angeordnet ist, die eng genug ist, um beim Aufwärtshub des Stempels das Auftreten eines Unterdruckes in dem darunter befindlichen Raum zu gewährleisten.
5. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrleitungen mit Kammern in Verbindung stehen, die derart am Zylinder angeordnet sind, daß der Stempel beim Aufwärtshub die Luft über dem pulverförmigen Gut in den Kammern verdichtet.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 621 941, 663 410, 718 509, 741 998, 752 704, 914 554; französische Patentschrift Nr. 1102 711.; USA.-Patentschriften Nr. 2 316 726, 2 624 514; »Kunststoffe«, 44. Jahrgang 1954, S. 292; »Chemical Engineering«, 61. Jahrgang, 1954, S.156, 157.