DE19720722C2 - Unterwassergranulierverfahren für ein thermoplastisches Kunstharz und Unterwassergranulierstempel dafür - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Unterwassergranulierverfahren und einen Unterwassergranulierstempel, in dem thermoplastisches Kunstharz geknetet, geschmolzen und durch einen Knetextruder des Schraubentyps extrudiert wird, so daß es unter Wasser granuliert wird, und bezieht sich insbesondere auf eine Verbesserung beim Startvorgang.

Im allgemeinen werden Unterwassergranulierverfahren zum Granulieren unter Verwendung eines Knetextruders des Schraubentyps und entsprechende Unterwasser­ granuliervorrichtungen weitverbreitet als Verfahren zum Granulieren von großen Menge von thermoplastischem Kunstharz, wie etwa Polyäthylen, Polypropylen, usw., aus ei­ nem Rohpulver zu Pellets verwendet. Rohpulver wird dem Knetextruder des Schrauben­ typs zugeführt, um geknetet und geschmolzen und dann in Strängen aus Düsen eines Stempels, der an dem Kopf des Knetextruders angeordnet ist, in Kühlwasser mit einer Temperatur von 40 bis 80°C, das in der Unterwassergranuliervorrichtung zirkuliert, extrudiert zu werden und gleichzeitig von einer Schneidvorrichtung geschnitten zu wer­ den, so daß es von dem Kühlwasser gekühlt wird und in Granulatpellets granuliert wird. Bei einem solchen Unterwassergranulierverfahren tritt manchmal die Situation auf, daß die Vorrichtung zeitweilig angehalten werden muß, wenn es Probleme bei der Instandhaltung der Vorrichtung, Probleme mit dem Rohmaterialsystem oder dem Pro­ duktsystem oder dergleichen gibt. In diesem Fall werden der Knetextruder des Schrau­ bentyps und die Unterwassergranuliervorrichtung angehalten und nach einer Weile wie­ der gestartet, wenn diese Probleme beseitigt sind.

Bislang wurden solche zeitweiligen Stopp- und Startvorgänge des Knetextruders des Schraubentyps und der Unterwassergranuliervorrichtung auf die folgende Weise durchgeführt. Wenn die Vorrichtung angehalten wird, wird zunächst die Zufuhr des Rohpulvers unterbrochen und gleichzeitig wird der Knetextruder des Schraubentyps angehalten. Jedoch wird die Heizung in Betrieb gehalten, um das in dem Extruder ver­ bleibende Kunstharz geschmolzen zu halten. Nachdem kein geschmolzenes Kunstharz mehr von dem Stempel extrudiert wird, wird die Schneidvorrichtung von der Ober­ fläche des Stempels entfernt und dann angehalten, und das Kühlwasser wird aus der Unterwassergranuliervorrichtung entfernt, so daß das geschmolzene Harz in den Düsen nicht länger von dem Kühlwasser gekühlt und gehärtet wird. Die Stempeloberfläche wird ohne Kontakt mit dem Kühlwasser bei einer Temperatur von 250°C gehalten, so daß der Stempel für einen erneuten Start bereit ist. Bei einem erneuten Start wird zu­ nächst die Schneidvorrichtung betätigt. Als nächstes werden die Schritte des Heranfüh­ rens des Schneidvorrichtung zur Stempeloberfläche, der Zufuhr und Zirkulation von Kühlwasser in der Unterwassergranuliervorrichtung und des Antreibens des Knetextru­ ders des Schraubentyps zum Extrudieren des geschmolzenen Kunstharzes von dem Stempel im wesentlichen gleichzeitig durchgeführt.

Wenn die Knetvorrichtung des Schraubentyps das erste Mal betrieben wird oder wenn eine Routineinspektion durchgeführt wurde, wenn also der Betrieb in einem Zu­ stand begonnen wird, in dem sich kein Kunstharz in der Vorrichtung befindet, wird zunächst, wie in Fig. 4 gezeigt, die Unterwassergranuliervorrichtung 3 getrennt, so daß nur der Knetextruder des Schraubentyps angetrieben wird und geschmolzenes Kunstharz 12 ohne Halt von den Düsen 7 des Stempels 2 fließt. Dann wird, wenn der ungehaltene Fluß des geschmolzenen Kunstharzes in einen normalen, stationären Zustand gebracht Worden ist, der Antrieb des Knetextruders des Schraubentyps angehalten, während die Heizung weiter betrieben wird, die Oberfläche des Stempels 2 gereinigt wird und die Unterwassergranuliervorrichtung 3 mit dem Stempel 2 verbunden wird, um einen Be­ reitschaftszustand herzustellen. Danach wird der Start auf die gleiche Weise wie bei einem zeitweiligen Anhalten durchgeführt.

Wenn ein zeitweiliges Anhalten und ein Wiederstarten auf die oben beschriebene Weise durchgeführt wird, treten bei dem herkömmlichen Unterwassergranulierverfahren eines thermoplastischen Kunstharzes die folgenden Probleme auf:

Da die Stempeloberfläche bei einer ausreichend hohen Temperatur gehalten wird, um das Kunstharz beim Anhalten im geschmolzenen Zustand zu halten, schmilzt das die Düsen füllenden Kunstharz und fließt über die Stempeloberfläche. Da der Knet­ extruder des Schraubentyps auch im laufenden Betrieb erwärmt wird, fließt ein Teil des geschmolzenen Kunstharzes, das den oberen Bereich des Stempels füllt, durch die Dü­ sen. Als Ergebnis wird ein Hohlraum in dem oberen Bereich des Stempels geformt, und Luft tritt durch die Düsen in den Hohlraum ein, so daß bei hohen Temperaturen ge­ schmolzenes Material mit Sauerstoff in der Luft reagiert und oxydiert wird und folglich in seiner Qualität verschlechtert wir. Daher wird ein Vorlauf des Knetextruders des Schraubentyps zur Elimination des schlechten Abschnitts des Kunstharzes vor dem ei­ gentlichen Start durchgeführt, wie in Fig. 4 gezeigt, so daß von den Düsen extrudiertes Kunstharz verschwendet wird. Wenn die Herstellungskapazität bei 20 Tonnen pro Stun­ de liegt, erreicht die Menge des verschwendeten Materials 300 bis 500 kg in zwei bis drei Minuten, wenn die Vorrichtung bei halber Kapazität oder weniger läuft. Daher wird bei einem Stoppzustand, bei dem der Knetextruder des Schraubentyps laufen kann, der Knetextruder des Schraubentyps zeitweilig an der Untergrenze der möglichen Dreh­ zahlen betrieben, um Kunstharz aus den Düsen zu extrudieren, damit auch in dem an­ gehaltenen Zustand des Extruders kein Hohlraum in dem oberen Bereich des Stempels erzeugt wird. Auch in diesem Fall wird extrudiertes Kunstharz vergeudet. In jedem Fall wird, da geschmolzenes Kunstharz von den Düsen in einem Zeitraum vom Anhalten bis zum erneuten Start extrudiert und vergeudet wird, die Unterwassergranuliervorrichtung von dem Stempel getrennt, wie in Fig. 4 gezeigt.

Um den Knetextruder des Schraubentyps zu starten, wird zunächst die Stempel­ oberfläche, über die das geschmolzene Kunstharz ohne Halt fließt, nach dem Beendigen des Vorlaufs gereinigt. Als nächstes wird die Unterwassergranuliervorrichtung mit dem Stempel, der sich auf dem Kopf des Knetextruders des Schraubentyps befindet, verbun­ den, und die Schneidvorrichtung wird betrieben. Dann wird fast gleichzeitig die Schneidvorrichtung an die Stempeloberfläche herangeführt, Kühlwasser der Unterwas­ sergranuliervorrichtung zugeführt und zirkuliert und der Antrieb des Knetextruders des Schraubenttyps wird begonnen, um das geschmolzene Material von den Düsen zu ex­ trudieren. Eine solche Reihe von Startvorgängen muß schnell durchgeführt werden, bevor das geschmolzene Kunstharz aus den Düsen fließt. Zusätzlich ist bei diesen Wie­ derstartvorgängen die zeitliche Relation zwischen der Zufuhr von Kühlwasser zu der Unterwassergranuliervorrichtung und seiner Zirkulation und der Extrusion des ge­ schmolzenen Kühlmaterials aus dem Stempel wichtig. Wenn das Kühlwasser zu früh zugeführt und zirkuliert wird, wird die Stempeloberfläche plötzlich abgekühlt, so daß lokal eine Temperaturdifferenz auftritt und eine Ungleichmäßigkeit bei der Extrusion bewirkt. Wenn das geschmolzene Kunstharz zu früh extrudiert wird, klebt das ge­ schmolzene Kunstharz an der Schneidvorrichtung, so daß ein Granulieren unmöglich ist. Wenn die Zeitrelation für einen guten Start nicht gut ist, werden die obigen Vorgän­ ge zum Vorlaufen wiederholt. Wie beschrieben wurde, sind hochwertige Technik und eine Bearbeitung von Kunstharz, das verschwendet wird, notwendig, um den Knetextruder des Schraubentyps und die Unterwassergranuliervorrichtung zu betreiben, und es sind we­ nigsten drei oder vier Operateure notwendig.

Außerdem ist ein abnutzungsfestes Material auf der Stempeloberfläche aufgebracht, um dadurch eine gehärtete Schicht auf der Stempeloberfläche zu erzeugen, um dem Kon­ takt mit der Schneidvorrichtung zu wiederstehen. Wenn sie erhitzt und bei einer Tempera­ tur von 250°C gehalten wird, kontaktiert die gehärtet Schicht das Kühlwasser mit einer Temperatur von 40 bis 80°C, so daß diese gehärtete Schicht plötzlich abgekühlt wird und sie einen thermischen Streß erfährt. Durch Wiederholung dieses Abkühlungsvorgangs wer­ den in der gehärteten Schicht Risse erzeugt. Dies kann ein Grund für die Ablösung der gehärteten Schicht sein.

Ein Verfahren zum Anfahren einer Unterwassergranuliereinrichtung und eine Vorrichtung zur Unterwassergranulierung ist aus der DE 39 41 418 A1 bekannt. Bei diesem Stand der Technik wird ein Anfahren ohne Einfrieren der Schmelze in der Düse der Lochplatte da­ durch erreicht, daß während des Anfahrens Kühlwasserzuführung derart erfolgt, daß sich an der Innenwand der Granulierhaube ein Wasserring ausbildet, wobei das dabei entstehen­ de Anfahrgranulat-Wassergemisch über eine am Anfang der Nachbehandlungsstrecke vor­ handene Weiche einem gesonderen Behälter zugeleitet wird. Beim Erreichen des Betrieb­ spunktes erfolgt durch Flutung der Granulierhaube der Übergang zur Unterwassergranulie­ rung. Eine weitere Vorrichtung zum Granulieren von Kunststoffsträngen ist aus der DE 28 14 113 A1 bekannt.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die obenstehenden Probleme zu lösen und ein Unterwassergranulierverfahren für thermoplastisches Kunstharz und einen Unterwassergranulierstempel dafür zu schaffen, bei dem der Knetextruder des Schrauben­ typs und die Unterwassergranuliervorrichtung leicht gestartet werden können, kein Kunst­ harz vergeudet wird und kein thermischer Streß wiederholt die gehärtete Schicht des Stem­ pels belastet.

Diese Aufgabe wird durch das in den beigefügten Patentansprüchen definierte Unterwassergranulierverfahren für thermoplastische Kunstharze und einen Unterwassergranulierstempel dafür gelöst.

Insbesondere wird entsprechend der vorliegenden Erfindung ein Unterwasser­ granulierverfahren geschaffen, bei dem thermoplastisches Kunstharz durch einen Kne­ textruder geknetet und geschmolzen wird, während das geschmolzene Kunstharz von Düsen eines Stempels, dessen äußere Oberfläche mit Kühlwasser bedeckt ist, in das Kühlwasser extrudiert wird und das in dünnen Strängen extrudierte Kunstharz von einer Schneidvorrichtung geschnitten wird, die so angetrieben wird, daß sie sich entlang der äußeren Oberfläche des Stempels bewegt, wobei das Unterwassergranulierverfahren für thermoplastisches Kunstharz dadurch gekennzeichnet ist, daß der Betrag der Erwärmung des Stempels erhöht wird, damit das in der Nachbarschaft der äußeren Oberfläche die Düsen füllende, aufgeweichte Kunstharz von einem solchen Zustand geschmolzen wird, daß der Extruder seinen stationären Betrieb zeitweilig während des Erwärmungs­ zustands, bei dem der Knetextruder mit Kunstharz versorgt wird, anhält, die Schneid­ vorrichtung angehalten wird, der Erwärmungsbetrag des Stempels verringert wird und das in der Nachbarschaft der externen Oberfläche die Düsen füllende Kunstharz er­ weicht wird, um die Düsen zu schließen, und daß danach der Antrieb der Schneidvor­ richtung begonnen wird und gleichzeitig der Antrieb des Knetextruders begonnen wird.

Genauer wird bei dem obigen Unterwassergranulierverfahren die Wärmemenge für den Stempel so eingestellt, daß das Kunstharz, das in der Nachbarschaft der äußer­ den Oberfläche die Düsen füllt, in einem Zustand erweicht wird, in dem der Extruder angehalten ist.

Außerdem wird bei dem obigen Unterwassergranulierverfahren die Temperatur in der Peripherie der Düsen wenigstens in der Nähe der äußeren Oberfläche an der In­ nenseite des Stempels gemessen, um die Temperatur des in der Nachbarschaft der äuße­ ren Oberfläche die Düsen füllenden Kunstharzes abzuschätzen, und der Erwärmungs­ betrag des Stempels wird auf der Basis dieser Abschätzung eingestellt.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird ein Unterwassergranulierstempel für ein thermoplastisches Material geschaffen, bei dem ein plattenförmiger Körper mit­ tels eines Stempelhalters auf dem abwärts gelegenen Kopf eines Knetextruders angeord­ net ist, der plattenförmige Körper eine äußere Oberfläche besitzt, die aus einer gehärte­ ten Schicht besteht, eine Mehrzahl von im Querschnitt kreisförmigen Düsen durch den plattenförmigen Körper von einer inneren Oberfläche zur einer äußeren Oberfläche hin geformt ist und ein Wärmeübertragungskanal in der Nähe der Düsen in dem plattenför­ migen Körper geformt ist, wobei ein Temperaturmeßbereich in der Nähe der Düsen wenigstens in der Nähe der äußeren Oberfläche innerhalb der gehärteten Schicht an­ geordnet ist.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nach­ stehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 ist ein struktureller Querschnitt eines Granulierbereichs für thermoplasti­ sches Material, der eine Verbindung eines Unterwassergranulierstempels und einer Un­ terwassergranuliervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist.

Fig. 2 ist ein erweiterter Querschnitt eines Hauptteils der Fig. 1.

Fig. 3 ist ein Diagramm, das Temperaturänderungen in einer Vorrichtung nach Fig. 2 zeigt.

Fig. 4 ist ein Querschnitt einer herkömmlichen Granuliervorrichtung.

Fig. 1 ist ein Querschnitt, der einen Hauptteil einer Unterwassergranuliervor­ richtung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, und Fig. 2 ist ein erweiterter Querschnitt, der einen Erwärmungszustand des Stempels zeigt. In den Zeichnungen bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Stempelhalterung, die mit dem Kopf eines nicht gezeigten Knetextruders des Stempeltyps verbunden ist. Ein Kunstharz­ kanal 1a, der sich ringförmig an der unteren Endoberfläche der Stempelhalterung 1 öffnet, ist innerhalb der Stempelhalterung 1 geformt. Ein Wärmeübertragungskanal 1b ist in der Peripherie des Kunstharzkanals 1a angeordnet. Ein im wesentlich scheibenför­ miger Stempel 2 ist mit der unteren Endoberfläche der Stempelhalterung 1 verbunden. Eine Mehrzahl (eine große Anzahl) von Düsen 7 ist ringförmig in der Plattenoberfläche des Stempels 2 geformt, so daß sie in den Stempel 2 in der Richtung seiner Dicke ein­ dringen, und Öffnungen an der Seite der inneren Oberfläche 2b der jeweiligen Düsen stehen mit dem ringförmig geöffneten Kunstharzkanal 1a der Stempelhalterung 1 in Verbindung. Auf einer äußeren Oberfläche 2a stehen die Öffnungsflächen der Düsen 7 ringförmig von der äußeren Oberfläche 2a vor, um eine gehärtete Schicht 2c zu bilden. . Zusätzlich ist ein Wärmeübertragungskanal 8 mit einem Versorgungseingang 8a und einem Ausgang 8b, die in der Peripherie des Stempels 2 geformt sind, an der Peripherie der Düsen 7 angeordnet. Eine Schneidekammer 4 einer Unterwassergranuliervorrich­ tung 3 ist mit der äußeren Oberfläche 2a des Stempels 2 verbunden. Die Schneidekam­ mer 4 ist zur kreisförmigen Öffnungsoberfläche der Düsen 7 hin geöffnet und ist mit einem Kühlwasserkanal 4a versehen, der mit einem Eingang 4b und einem Ausgang 4c in Verbindung steht. Eine Schneidvorrichtung 5 mit einer Mehrzahl von Schneiden 6, die so angetrieben werden, daß sie sich entlang der ringförmigen Öffnungsoberfläche der Düsen 7 bewegen (rotieren), ist so angeordnet, daß sich die Schneidvorrichtung 5 in der Richtung des Pfeils A in dem Kühlwasserkanal 4a zur äußeren Oberfläche 2a des Stempels 2 bewegen kann und sich von dieser entfernen kann. In diesem Ausführungs­ beispiel sind Thermoelemente an drei Stellen angeordnet. Ein erstes Thermoelement 9 ist mit seinem Temperatursensorbereich 9a in dem Kunstharzkanal 1a der Stempelhalte­ rung 1 angeordnet, die sich oberhalb der inneren Oberfläche 2b des Stempels 2 befin­ det, um die Temperatur des Kunstharzes zu messen; ein zweites Thermoelement 10 ist mit seinem Temperatursensorbereich 10a in dem peripheren Bereich (in der Nachbar­ schaft) der Düsen 7 in der Nähe der inneren Oberfläche 2b innerhalb des Stempels 2 angeordnet, um die Temperatur des Stempels 2 zu messen; und ein drittes Thermoele­ ment 11 ist mit seinem Temperatursensorbereich 11a in dem peripheren Bereich (in der Nachbarschaft) der Düsen 7 in der Nähe der äußeren Oberfläche 2a innerhalb des Stem­ pels angeordnet, um die Temperatur des Stempels 2 zu messen. Diese Thermoelemente 9, 10 und 11 können getrennt in dem Kunstharzkanal 1a, der sich ringförmig öffnet, und an einer Stelle der ringförmigen Anordnung der Düsen 7 ringförmig angeordnet sein oder können an mehreren Stellen der ringförmigen Anordnung angeordnet sein.

Im folgenden wird das Granulieren von thermoplastischem Kunstharz in einer derart aufgebauten Unterwassergranuliervorrichtung beschrieben. Wie in Fig. 1 gezeigt, bewegt sich während des Vorgangs zum Granulieren von thermoplastischem Kunstharz heißes Kunstharz, das von einem nicht gezeigten Knetextruder extrudiert wird, kontinu­ ierlich in dem Kunstharzkanal 1a der Stempelhalterung 1, fließt dann in die Düsen 7 des Stempels 2 und durch die unterhalb gelegene, ringförmige Endoberfläche und wird in der Form von dünnen Strängen durch die Öffnung der äußeren Oberfläche 2a des Stem­ pels 2 in den Kühlwasserkanal 4a der Schneidekammer 4 extrudiert. In dem Kühlwas­ serkanal 4a wird die Schneidvorrichtung 5 angetrieben, und die Schneiden 6 werden so bewegt, daß sie entlang der Öffnung der äußeren Oberfläche 2a des Stempels 2 rotieren, so daß das Kunstharz, das in der Form dünner Stränge extrudiert wird, in regelmäßigen Intervallen geschnitten wird, so daß es in Pellets granuliert wird. Während dieses Vor­ gangs wird in der Stempelhalterung 1 ein Heizmittel dem Wärmeübertragungs­ kanal 1b zugeführt, so daß das geschmolzene Kunstharz, das sich in dem Kunstharz­ kanal 1a bewegt, erhitzt wird und im geschmolzenen Zustand gehalten wird. In dem Stempel 2 wird ein Heizmittel dem Wärmeübertragungskanal 8 zugeführt, so daß das geschmolzene Kunstharz, das sich in den Düsen 7 bewegt, erhitzt wird und im ge­ schmolzenen Zustand gehalten wird, so daß es flüssig bleibt. In der Unterwassergranu­ liervorrichtung 3 wird von dem Einlaß 4b Kühlwasser dem Kühlkanal 4a zugeführt, so daß die granulierten Pellets gekühlt und erhärtet werden, wonach das Kühlwasser zu­ sammen mit den Pellets über den Ausgang 4c entfernt werden. Daher steht die äußere Oberfläche 2a des Stempels 2 immer in Kontakt mit dem Kühlwasser, so daß der Stem­ pel 2 immer gekühlt wird, so daß das dem Wärmeübertragungskanal 8 zugeführte Heiz­ mittel die von dem Kühlwasser weggenommene Wärmmenge kompensiert, so daß im­ mer der geschmolzene, also der flüssige Zustand des Kunstharzes in den Düsen aufrecht erhalten wird.

Fig. 3 zeigt die Beziehung zwischen der Position und der Temperatur des Kunst­ harzes in seiner Fließrichtung, wobei die Kurve I den Zustand beim stationären Granu­ liervorgang zeigt. Wie gezeigt, nimmt die Temperatur der Stempelhalterung 1, des Stempels 2 und des Kühlwassers allmählich so ab, daß sie in der Stempelhalterung 1 T0, an der Stelle des ersten Thermoelements T1, an der Stelle des zweiten Thermo­ elements T2 und an der Stelle des dritten Thermoelements T3 beträgt, und die Tempera­ tur fällt an der Stelle X3 des dritten Thermoelements plötzlich von T3 auf T4 in dem Kühlwasser an der äußeren Oberfläche ab. Das Kunstharz, das in der Stempelhalterung 1 und dem Stempel 2 fließt, wird mit einem ähnlichen Temperaturverlauf wie in der Kurve I extrudiert. Das Kunstharz wird bis unmittelbar vor dem Erreichen der äußeren Oberfläche 2a des Stempels 2 auf Schmelztemperatur gehalten und von dem Kühlwasser unmittelbar nach seiner Extrusion von der äußeren Oberfläche abgekühlt, so daß es von der äußeren Peripherie der dünnen Stränge her erhärtet.

Zum Starten der Unterwassergranuliervorrichtung 3 werden der Knetextruder und die Stempelhalterung 1 mit Kunstharz gefüllt und auf die gleiche Weise wie beim laufenden Betrieb erwärmt, die Wärmemenge für den Stempel 2 wird verringert, so daß das die Düsen 7 des Stempels 2 füllende Kunstharz erweicht wird, und die Schneide­ kammer 4 wird mit Kühlwasser gefüllt. Die Schneiden 6 werden angehalten, wobei sie von der Oberfläche des Stempels 2 entfernt werden, wie durch die strich-punktierte Linie in Fig. 1 gezeigt. In diesem Zustand ändert sich die Temperatur der Stempelhalte­ rung 1 und des Stempels 2 wie durch die Kurve II der Fig. 3 gezeigt. Verglichen mit der Kurve I beim Granulierbetrieb nimmt die Temperatur an der Position X2 des zwei­ ten Thermoelements dann auf T2' ab, und die Temperatur an der Position X3 des drit­ ten Thermoelements nimmt auf T3' ab, so daß die Temperatur des Kunstharzes in den Düsen 7 nicht höher als der Schmelzpunkt aber auch nicht niedriger als der Weichpunkt ist, so daß das Kunstharz in einem Zwischenzustand zwischen dem geschmolzenen Zu­ stand und dem festen Zustand gehalten wird und eine gewisse Fluidität aufweist. Jedoch wird das Kunstharz in der Nähe der äußeren Oberfläche 2a in den Düsen durch das Kühlwasser erhärtet. Daher wird das Kunstharz in den Düsen 7 teilweise in der Nähe der äußeren Oberfläche 2a erhärtet, so daß es die Öffnungen der Düsen 7 schließt, um dadurch zu verhindern, daß Kunstharz heraus- und Wasser hineinfließt, während das Kunstharz gleichzeitig teilweise in einem erweichten Zustand gehalten wird, von dem aus es leicht geschmolzen werden kann. Zum Beispiel liegt im Falle von Polypropylen der Schmelzpunkt zwischen 167°C und 170°C und der Erweichungspunkt zwischen 110°C bis 120°C, so daß die Wärmemenge des Heizmittels so eingestellt wird, daß die Temperatur T3' im Bereich von 120°C bis 167°C liegt. Im Falle von hochdichtem Polyäthylen liegt der Schmelzpunkt zwischen 120°C und 140°C und der Erweichungs­ punkt zwischen 60°C und 88°C, so daß die Wärmemenge des Heizmittels so eingestellt wird, daß die Temperatur T3' im Bereich von 88°C bis 120°C liegt. In einem solchen Zustand wird ein massives Heizmittel, das zum Beispiel 1,5 bis 2 mal so viel wie im Falle des stationären Betriebs ist, dem Wärmeübertragungskanal 8 des Stempels 2 zu­ geführt, um den Stempel 2 zu heizen. Wenn die Temperatur des dritten Thermoele­ ments 11, das die Temperatur des Stempels 2 zeigt, auf T3 steigt und die Temperatur des zweiten Thermoelements 10 auf T2 steigt, wird die Schneidvorrichtung 5 angetrie­ ben, so daß sie rotiert und die Schneiden 6 sich der äußeren Oberfläche 2a des Stempels 2 nähern. Danach wird das Kühlwasser zirkuliert und der Knetextruder wird betrieben. Zu diesem Zeitpunkt erreicht, wenn der Stempel 2 so erwärmt wird, daß die Tempera­ tur des dritten Thermoelements 11 auf T3 ansteigt, das Kunstharz in den Düsen 7 den geschmolzenen Zustand, wird also wenigstens in den Bereichen, die die inneren Löcher der Düsen 7 kontaktieren, und mit Ausnahme geringer Bereiche in der Nähe der äuße­ ren Oberfläche flüssig. Wenn dann der Knetextruder betrieben wird, wird das Kunstharz leicht aus den Düsen 7 in das Kühlwasser extrudiert. Dann wird das Kunstharz von den Schneiden 6, die rotieren, geschnitten, so daß es der Reihe nach kontinuierlich granu­ liert wird. Wenn der Granuliervorgang gestartet wird, wird heißes, geschmolzenes Kunstharz kontinuierlich extrudiert, und die Wärmemenge, die für den Stempel 2 er­ forderlich ist, nimmt ab, so daß die Zufuhr des Heizmittels verringert wird und der Temperaturverlauf der Kurve I der Fig. 3 eingehalten wird.

Wie oben beschrieben wurde, wird die Unterwassergranuliervorrichtung 3 wie folgt gestartet: Im Falle eines zeitweiligen Anhaltens während des Arbeitsvorgangs, wie es im obigen Kapitel für den Stand der Technik beschrieben wurde, wird nach dem Anhalten des Arbeitsvorgangs die Heizmenge für den Stempel 2 auf einen Bereitschaft­ zustand verringert, in dem das Kunstharz in den Düsen in einem erweichten Zustand gehalten wird, während das Kühlwasser in der Schneidekammer 4 gehalten wird. Beim erstmaligen Starten des Betriebs wird die Schneidekammer 4 mit dem Stempel 2 in dem Bereitschaftszustand nach dem ungehaltenen Ausflußvorgang verbunden, das Kühlwas­ ser wird in der Schneidekammer 4 gehalten, und der Stempel 2 wird auf einen Bereit­ schaftszustand erhitzt, in dem das Kunstharz in den Düsen 7 auf die gleiche Weise in einem erweichten Zustand gehalten wie im Falle eines zeitweiligen Anhaltens.

Auch wenn in diesem Ausführungsbeispiel die Temperaturmeßbereiche der Thermoelemente 10 und 11 in der Nähe der Düsen 7 an zwei Stellen des Stempels an­ geordnet sind, also in der Nähe der Düsen 7 in der Nähe der äußeren Oberfläche 2a beziehungsweise der inneren Oberfläche 2b des Stempels 2, kann wenigstens das zweite Thermoelement 11 mit seinem Temperaturmeßbereich in der Nähe der äußeren Ober­ fläche 2a so angeordnet sein, daß ein Erweichen des Kunstharzes in den Düsen 7 sicher­ gestellt wird und die Erweichungsrate erhöht wird.

Bei dem Unterwassergranulierverfahren für thermoplastisches Material mit dem Unterwassergranulierstempel dafür nach der vorliegenden Erfindung, der wie oben beschrieben aufgebaut ist, können folgende Effekte erreicht werden:

• 1. Der Vorgang kann einfach mit wenigen Fehlern und ohne die Erfordernis einer hochentwickelten Technik gestartet werden, indem der Vorgang des Unterwassergranulierverfahrens aus einem Zustand begonnen wird, in dem die Düsen des Stempels durch erweichtes Kunstharz in den Düsen verschlossen sind und die äußere Oberfläche der Düsen mit Kühlwasser bedeckt ist, dann der Stempel erwärmt wird, um das Kunstharz in den Düsen zum Schmelzen zu bringen und dann der Betrieb der Unter­ wassergranuliervorrichtung und des Knetextruders begonnen wird.
• 2. Da der Vorgang mit wenigen Fehlern gestartet werden kann, wird kein Kunstharz vergeudet, so daß eine Verarbeitung des vergeudeten Kunstharzes nicht er­ forderlich ist, und der Vorgang kann mit den normalen Operateuren der Vorrichtung gestartet werden.
• 3. Da kein Kunstharz vergeudet wird, wird nicht nur die Ausbeute verbessert, sondern es fallen auch keine Kosten zur Bearbeitung des vergeudeten Materials an.
• 4. Da der Stempel auf eine Temperatur erwärmt wird, die niedriger ist als die für den stationären Zustand, die aber das Beibehalten eines erweichten Zustands des Kunstharzes ermöglicht, von dem aus das Kunstharz leicht geschmolzen werden kann, ist die von dem Stempel zum Kühlwasser übertragene Wärmemenge geringer als in dem Fall, in dem der Stempel auf die hohe Temperatur des stationären Zustands erhitzt wird, und die zum Schmelzen des Kunstharzes in den Düsen zum Zeitpunkt des Starten des Betriebs erforderliche Wärmemenge ist geringer als in dem Fall, in dem die Erwärmung des Stempels vorher völlig unterbrochen war und sich das Kunstharz in den Düsen er­ härtet hat. Somit wird die für das Erwärmen erforderliche Zeit verkürzt.
• 5. Da das Kunstharz in den Düsen erweicht wird, um die Düsen perfekt zu verschließen, und gleichzeitig die äußere Oberfläche des Stempels mit Kühlwasser be­ deckt ist, besteht keine Gefahr, daß Kühlwasser von Düsen aus in den oberen Bereich des Stempels fließt und daß Luft einströmt und das Kunstharz oxidiert und verdirbt.
• 6. Da die äußere Oberfläche des heißen Stempels immer mit Kühlwasser be­ deckt ist, besteht keine Gefahr, daß der Stempel wiederholt einen thermischen Streß erfährt, wie es bei der herkömmlichen Vorrichtung der Fall ist, so daß keine Risse in der gehärteten Schicht aufgrund von thermischem Streß und keine Ablösung der gehär­ teten Schicht aufgrund von Rissen auftreten.
• 7. Da die innere Temperatur des Unterwassergranulierstempels wenigstens an der Peripherie der Düsen in der Nähe der äußeren Oberfläche gemessen wird, kann die Temperatur des Kunstharzes genauer erfaßt werden, und das Kunstharz in den Düsen kann im erweichten Zustand gehalten werden.
• 8. Da der Temperaturmeßbereich in der Nähe der Düsen wenigstens in der Nähe der äußeren Oberfläche des Unterwassergranulierstempels angeordnet ist, kann die Temperatur in der Nähe der äußere Oberfläche des Kunstharzes in den Düsen abge­ schätzt werden.

Claims (5)

1. Unterwassergranulierverfahren für thermoplastisches Kunstharz, bei dem thermoplastisches Kunstharz durch einen Knetextruder geknetet und geschmolzen wird, das geschmolzene Kunstharz von Düsen (7) eines Stempels (2), dessen äußere Ober­ fläche (2a) mit Kühlwasser bedeckt ist, in das Kühlwasser extrudiert wird und das in dünnen Strängen extrudierte Kunstharz von einer Schneidvorrichtung (5) geschnitten wird, die so angetrieben wird, daß sie sich entlang der äußeren Oberfläche des Stempels bewegt, wobei das Unterwassergranulierverfahren folgende Schritte umfaßt:
zeitweiliges Anhalten des stationären Betriebs des Knetextruders, der in einem Erwärmungszustand läuft, in dem der Knetextruder mit Kunstharz versorgt wird;
Anhalten der Schneidvorrichtung (5);
Verringern der Wärmezufuhr zu dem Stempel (2), wobei dessen äußere Ober­ fläche (2a) mit Kühlwasser bedeckt ist, so daß das in der Nachbarschaft der äußeren Oberfläche die Düsen füllende Kunstharz erweicht wird, um die Düsen zu verschließen;
Erhöhen der Wärmezufuhr zu dem Stempel, so daß das in der Nachbarschaft der äußeren Oberfläche die Düsen füllende Kunstharz geschmolzen wird; und
Starten des Betriebs der Schneidevorrichtung und gleichzeitiges Starten des Kne­ textruders.

2. Unterwassergranulierverfahren für thermoplastisches Kunstharz nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmezufuhr für den Stempel so eingestellt wird, daß das Kunstharz, daß in der Nachbarschaft der äußeren Oberfläche die Düsen füllt in einem Zustand erweicht ist, in dem der Extruder angehalten ist.

3. Unterwassergranulierverfahren für thermoplastisches Kunstharz nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur in der Peripherie der Düsen wenigstens in der Nähe der äußeren Oberfläche an der Innenseite des Stempels gemes­ sen wird, um die Temperatur des in der Nachbarschaft der äußeren Oberfläche die Dü­ sen füllenden Kunstharzes abzuschätzen, und daß die Wärmemenge für den Stempel auf der Basis dieser Abschätzung eingestellt wird.

4. Unterwassergranulierverfahren für thermoplastisches Kunstharz nach An­ spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur in der Peripherie der Düsen wenigstens in der Nähe der äußeren Oberfläche an der Innenseite des Stempels gemes­ sen wird, um die Temperatur des in der Nachbarschaft der äußeren Oberfläche die Dü­ sen füllenden Kunstharzes abzuschätzen, und daß die Wärmemenge für den Stempel auf der Basis dieser Abschätzung eingestellt wird.

5. Unterwassergranulierstempel für ein thermoplastisches Material, welcher umfaßt:
einen plattenförmige Körper (2), der mittels einer Stempelhalterung (1) auf dem abwärts gelegenen Kopf eines Knetextruders angeordnet ist, wobei der plattenförmige Körper eine äußere Oberfläche (2a) besitzt, die aus einer gehärteten Schicht (2c) be­ steht;
eine Mehrzahl von im Querschnitt kreisförmigen Düsen (7) durch den plattenför­ migen Körper hindurch von einer inneren Oberfläche (2b) zu einer äußeren Oberfläche (2a) hin;
einen Wärmeübertragungskanal (8) in der Nähe der Düsen (7) in dem plattenför­ migen Körper (2); und
einen Temperatursensorbereich (9, 10, 11) in der Nähe der Düsen wenigstens in der Nähe der äußeren Oberfläche innerhalb der gehärteten Schicht.