DE19522620C2 - Verfahren zur Granulierung von Kunststoffsträngen und Lochplatte zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Granulierung, insbe­ sondere zur Unterwassergranulierung von Kunststoffsträngen, die durch eine Lochplatte gepreßt werden, die eine stirnseitig an­ geordnete, von Strangaustrittsdüsen durchsetzte Schneidplatte und im Mündungsbereich konisch sich verjüngende Einlaufkanäle aufweist, die zumindest in einem Teilbereich ihrer Längser­ streckung am Umfang von Heizkanälen umgeben sind, durch die über eine Zuleitung Heizdampf zu einer Ableitung geführt wird.

Die Erfindung betrifft ferner eine Lochplatte zur Granulierung, insbesondere zur Unterwassergranulierung von Kunststoffsträngen mit einer stirnseitig angeordneten, von Strangaustrittsdüsen durchsetzten Schneidplatte und mit im Mündungsbereich konisch sich verjüngenden Einlaufkanälen, die in einem Teilbereich ih­ rer Längserstreckung am Umfang von Heizkanälen umgeben sind, die mit einer Zu- und Ableitung für Heizdampf verbunden sind.

Kunststoffe, wie Thermoplaste, werden vom Hersteller als Granu­ lat angeliefert, bevor sie durch Extrudieren, Extrusionsblasen, Folienblasen oder Spritzgießen, ggf. zu Halbzeugen, die noch einer Warmumformung unterzogen werden, verarbeitet werden. Die hierzu verwendeten Lochplatten sind prinzipiell nach dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der DE 38 09 735 C1. Die dort beschriebene Lochplatte weist auf konzentrischen Loch­ kreisen Einlaufkanäle auf, die für die Zuführung von Kunst­ stoffschmelzen mit einem Verteiler in Verbindung stehen. In je­ weils zylinderförmigen Einsätzen befinden sich weiterhin Strangaustrittsdüsen, in die die Einlaufkanäle einmünden. In die Einsätze münden Zubringer- und Ringkanäle, worüber gasför­ mige Heizmedien, wie z. B. Wasserdampf, geführt werden.

Obwohl bei den geschilderten Lochplatten durch trichterförmige Verengung der Einlaufkanäle und gegenüber deren Längsachse ge­ neigte Strangaustrittskanäle die Möglichkeit schaffen, die Ab­ stände der Heizkanäle zu den Strangaustrittsdüsen gering zu halten bzw. den Heizkanaldurchmesser mit großem Querschnitt auszuführen, kann nur eine annähernd gleichmäßige Temperatur der Lochplatte erzielt werden. Örtlich unterschiedliche Wärme­ übergangswerte ergeben sich insbesondere dann, wenn sich auf den Wärmeübergangsflächen durch Kondensation unterschiedliche Kondensatfilmschichtdicken bilden und wenn der Heizdampf einen unterschiedlichen Feuchtigkeitsanteil enthält. Ein sich an den Heizkanalwänden niederschlagender Kondensatfilm vermindert die Wärmeübergangszahl in Abhängigkeit der Filmschichtdicke bis zu einem Drittel des Wertes, der ohne Kondensatfilm-Niederschlag besteht.

Die Dicke des Kondensatfilmes ist im wesentlichen abhängig von der Fließgeschwindigkeit des Dampfes sowie des Dampfzustandes, d. h. des Anteils der Kondensattröpfchen im Dampf. Da im Dampf­ einlaufbereich der Lochplatte in den Heizkanälen Dampf mit ge­ ringem Tröpfchenanteil und wegen der Kondensation im nachge­ schalteten Bereich mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit fließt, ist der Wärmeübergang erheblich günstiger als im Aus­ flußbereich, wo der Dampf einen höheren Kondensattröpfchenan­ teil aufweist und mit sehr geringer Geschwindigkeit fließt und sich ein entsprechend dickerer Kondensatfilm bildet. Die unter­ schiedliche Fließgeschwindigkeit entsteht bekanntlich durch die Volumenminderung bei der Kondensation des Dampfes.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das eingangs genannte Verfahren und die Lochplatte derart weiterzubilden, daß eine unterschiedliche Kondensatfilmschichtdicke und damit ein unterschiedlicher Wärmeübergang weitgehend minimiert werden.

Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 beschriebene Verfah­ ren gelöst, das erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß in der Ableitung eine Dampftrocknung durchgeführt, und der getrocknete Dampf mindestens einem weiteren Wärmeverbraucher zugeführt wird. Grundsätzlich kann auf nach dem Stand der Tech­ nik bekannte Dampftrocknungsverfahren zurückgegriffen werden.

Der getrocknete Dampf, der den Dampftrockner verläßt, wird ver­ wertet, indem er einem weiteren Wärmeverbraucher zugeführt wird. Dieser weitere Wärmeverbraucher kann ein Granulierkopfge­ häuse und/oder ein Siebwechsler und/oder ein Anfahrventil einer Granuliermaschine sein. Durch die Weiterverwertung des getrock­ neten Dampfes arbeitet das erfindungsgemäße Verfahren ohne die ansonsten entstehenden Energieverluste.

Vorzugsweise wird der Dampf durch die Heizkanäle mit einer zur Ablösung etwa gebildeten Kondensatfilmes in den Heizkanälen ausreichenden Geschwindigkeit geführt, d. h., es werden von vornherein Strömungsverhältnisse eingestellt, die eine Konden­ satfilmbildung verhindern.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, die insbeson­ dere bei großen Lochplatten angewendet wird, wird die Loch­ platte mit Dampf über mehrere voneinander getrennte Heizkanäle gespeist, in deren jeweiligen Ableitungen eine Dampftrocknung durchgeführt wird. Es werden hierdurch mehrere getrennte Heiz­ systeme geschaffen.

Die erfindungsgemäße Lochplatte nach Anspruch 5 ist dadurch ge­ kennzeichnet, daß in der Ableitung ein Dampftrockner angeordnet und dessen Trockendampfleitung mit mindestens einem Wärmever­ braucher verbunden ist.

Weiterbildungen der Lochplatte sind in den Ansprüchen 6 und 7 beschrieben, für deren Ausgestaltung und Vorteile Entsprechen­ des wie oben beschrieben gilt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 eine Teilansicht der Austrittsseite einer Loch­ platte mit Einlaufkanälen, die in zylinderför­ migen Einsätzen angeordnet sind,

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie II-II nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht der Austrittsseite einer Loch­ platte mit einem Dampftrockner in der Ableitung und einem Wärmeverbraucher

Nach Fig. 1 und 2 weist die mit einem nicht näher dargestellten Extruder über eine Schraubverbindung verbundene Lochplatte eine ringförmige Schneidplatte 13 auf, die als erhabene Kreisring­ fläche 6 aus der Lochplatte 1 herausgebildet und üblicherweise mit einer Verschleißschutzschicht 3 bedeckt ist, über welche dicht anliegende nicht näher dargestellte Schneidmesser geführt sind. Auf konzentrischen Kreisen 11 sind innerhalb des Berei­ ches der Kreisringfläche 6 Einlaufkanäle 2 angeordnet, die mit einem Verteilerkanal 12 für die Zuführung von Kunststoffschmel­ ze in Verbindung stehen. Die Einlaufkanäle 2 sind innerhalb ei­ nes zylinderförmigen Einsatzes 5 angeordnet, in dem sich zudem mehrere Strangaustrittsdüsen 14, in die die Einlaufkanäle 2 einmünden, befinden. Jeder Einlaufkanal 2 besteht aus einer konzentrisch im zylinderförmigen Einsatz 5 angeordneten Sack­ lochbohrung 4, die sich an ihrem Ende trichterförmig verengt. Am Grund der trichterförmigen Verengung 8 der Sacklochbohrung 4 sind Strangaustrittsdüsen 14 nebeneinander angeordnet, wobei sie ineinander übergehend einen gemeinsamen Eintrittsquer­ schnitt bilden, der zugleich dem Austrittsquerschnitt des Ein­ laufkanales 2 entspricht. Die Längsachsen 9 der Strangaus­ trittsdüsen 14 sind zur jeweiligen Längsachse 10 des Einlaufka­ nales 2 um einen Winkel geneigt, der vorzugsweise in einem Be­ reich von 10° bis 20° liegt. In der dargestellten Ausfüh­ rungsform besitzt jeder Einlaufkanal 2 sechs Strangaustrittsdü­ sen an der Stirnseite der ringförmigen Schneidplatte 13. Die trichterförmige Verengung 8 der Einlaufkanäle gewährleistet ei­ nen gleichmäßigen Kunststoffschmelzefluß, wobei sich der Konus­ winkel der Verengung 8 nach den rheologischen Eigenschaften der zu verarbeitenden Kunststoffschmelze richtet. Vorzugsweise liegt der Kegelwinkel zwischen 30° und 60°. Die Zuordnung meh­ rerer Strangaustrittsdüsen 14 zu einem Einlaufkanal, d. h., de­ ren Bündelung innerhalb eines zylinderförmigen Einsatzes 5, er­ möglicht bei relativ geringen Abständen dieser Einsätze die Un­ terbringung einer hohen Anzahl von Strangaustrittsdüsen 14, in deren Einschnürungsbereich am Außenumfang der zylinderförmigen Einsätze 5 jeweils Heizkanäle 15 und 15' angeordnet sind, die mit am Außenmantel der zylinderförmigen Einsätze in Form einer ringförmigen Ausdrehung gebildeten Ringkanälen über Zubringer­ kanäle 17 verbunden sind. Die Ringkanäle 18 und die Zubringer­ kanäle 17 befinden sich unmittelbar im Einlaufbereich der Strangaustrittsdüsen 14, so daß eine intensive und gleichmäßige Beheizung der Strangaustrittsdüsen 14 möglich ist. Jeder der genannten Heizkanäle ist mit einer Ableitung 19 und einer Zu­ leitung 20 verbunden. In der Ableitung 19 ist ein Dampftrock­ ner 21 mit Kondensatabscheider 28 angeordnet. Dieser besitzt beispielsweise spiralartig nach unten geführte Gasführungslei­ tungen 22 und einen bodenseitigen Flüssigkeitsabscheider 23, von dem ggf. mittels einer Pumpe das sich dort bildende Konden­ sat abgeschieden wird. Der den Dampftrockner 21 über die Lei­ tung 24 verlassende Dampf kann einem beliebigen Wärmeverbrau­ cher 25 zugeführt werden, der beispielsweise ein Granulierkopf­ gehäuse und/oder ein Siebwechsler und/oder ein Anfahrventil sein kann.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 besitzt die Lochplatte 1 zwei getrennte Heizkreisläufe, wobei der zweite Kreislauf eine Heizdampfzuführleitung 26 und eine Ableitung 27 aufweist. In der Ableitung 27 ist (zeichnerisch nicht dargestellt) ebenfalls ein Dampftrockner vorgesehen. Der Kondensatabscheider des Dampf­ trockners ist mit 28 bezeichnet.

Claims (7)

1. Verfahren zur Granulierung, insbesondere zur Unter­ wassergranulierung von Kunststoffsträngen, die durch eine Lochplatte (1) gepreßt werden, die eine stirnseitig angeordnete, von Strangaustrittsdüsen (14) durchsetzte Schneidplatte (13) und im Mündungsbereich konisch sich verjüngende Einlaufkanäle (8) aufweist, die zumindest in einem Teilbereich ihrer Längserstreckung am Umfang von Heizkanälen (15, 15', 17, 18) umgeben sind, durch die über eine Zuleitung (20) Heizdampf zu einer Ableitung (19) geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ableitung (19) eine Dampftrockung durchgeführt und der getrocknete Dampf mindestens einem weiteren Wärmever­ braucher (25) zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampf mit einer einen Kondensatfilm in den Heizkanälen (15, 15', 17, 18) ablösenden bzw. dessen Bildung verhindernden Geschwin­ digkeit durch die Heizkanäle (15, 15', 17, 18) geleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochplatte (1) mit mehreren getrennten Heizkanal­ systemen (15, 15', 17, 18) ausgeführt ist und über mehrere Zuleitungen (20, 26) gespeist wird und daß in der jeweiligen zugehörigen Ableitung (19, 27) eine Dampftrocknung durchgeführt wird.

4. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der getrocknete Dampf Wärme­ verbrauchern einer Granuliermaschine, wie z. B. einem Granulierkopfgehäuse und/oder einem Siebwechsler und/oder Anbauventil zugeführt wird.

5. Lochplatte (1) zur Granulierung, insbesondere zur Unter­ wassergranulierung von Kunststoffsträngen, zur Durch­ führung des Verfahrens nach wenigstens einem der An­ sprüche 1 bis 4, mit einer stirnseitig angeordneten, von Strangaustrittsdüsen (14) durchsetzten Schneidplatte (13) und mit im Mündungsbereich konisch sich verjün­ genden Einlaufkanälen (8), die in einem Teilbereich ih­ rer Längserstreckung am Umfang von Heizkanälen (15, 15', 17, 18) umgeben sind, die mit einer Zu- (20) und Ablei­ tung (19) für Heizdampf verbunden sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der Ableitung (19) ein Dampftrockner (21) angeordnet und dessen Trockendampfleitung (24) mit mindestens einem Wärmeverbraucher (25) verbunden ist.

6. Lochplatte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trockendampfleitung (24) mit dem Granulier­ kopfgehäuse und/oder einem Siebwechsler und/oder An­ fahrventil einer Granuliermaschine verbunden ist.

7. Lochplatte nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochplatte (1) mit mehreren Zuleitungen versehen ist, denen jeweils ge­ trennte Heizkanalsysteme (15, 15', 17, 18) zugeordnet sind, wobei in der jeweiligen Ableitung (19, 27) ein Dampftrockner (21) angeordnet ist.