DE202012004600U1 - nozzle device - Google Patents
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Abstract
Düseneinrichtung zur Erzeugung von Endlosfäden aus einer Kunststoffschmelze, die Düseneinrichtung weist einen Düsengrundkörper (1) auf, in dem zumindest ein Düsenkanal (2) und zumindest eine Düsenaustrittsöffnung (5) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenfläche des Düsenkanals (2) zumindest ein in das Innere des Düsenkanals (2) ragender Vorsprung (3) ausgebildet ist.Nozzle device for producing continuous filaments from a plastic melt, the nozzle device has a nozzle base body (1) in which at least one nozzle channel (2) and at least one nozzle outlet opening (5) are formed, characterized in that at least on the inner surface of the nozzle channel (2) a projection (3) protruding into the interior of the nozzle channel (2) is formed.
Description
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Granulierung thermoplastischer Kunststoffe, und insbesondere eine hierzu verwendbare Düseneinrichtung.The invention relates to the field of granulation of thermoplastics, and more particularly to a nozzle device which can be used for this purpose.
Generell werden zur Granulierung von thermoplastischem Kunststoffmaterial, wie z. B. Polyethylen oder Polypropylen, häufig Granuliervorrichtungen mit Extrudern eingesetzt, bei welchen das geschmolzene Kunststoffmaterial durch eine Düsenplatte in ein Temperierfluid, beispielsweise Wasser, gepresst wird und von einer Messeranordnung, deren zumindest ein Messer die Öffnungen der Düsenplatte überstreicht, dort abgetrennt wird, so dass Granulatkörner gebildet werden. Entsprechende Vorrichtungen, welche beispielsweise Verfahren zur Unterwassergranulierung ausführen, sind als Unterwassergranulieranlagen z. B. unter der Produktbezeichnung SPHERO® vom Unternehmen Automatik Plastics Machinery GmbH bekannt.Generally, for the granulation of thermoplastic material, such. As polyethylene or polypropylene, granulating often used with extruders, in which the molten plastic material is pressed through a nozzle plate in a tempering fluid, such as water, and from a knife assembly whose at least one knife covers the openings of the nozzle plate, is separated there, so that Granules are formed. Corresponding devices, for example, perform methods for underwater granulation are known as underwater granulating z. B. under the product name SPHERO ® by the company Automatik Plastics Machinery GmbH.
Aus dem Dokument
Aus dem Dokument
In den genannten Verfahren und Vorrichtungen haben die statischen Mischelemente oder Verdrängerelemente oftmals auch die Aufgabe, für eine gewisse Kühlung der Kunststoffschmelze zu sorgen. Wegen der hohen Schmelzetemperatur, hervorgerufen durch den Extruder, und der hohen Fließgeschwindigkeit der Kunststoffschmelze ist die Kühlfähigkeit jedoch begrenzt und oftmals unzureichend. Es bestand daher die Notwendigkeit, eine Kühlfähigkeit zu verbessern.In the methods and devices mentioned, the static mixing elements or displacer elements often also have the task of ensuring a certain cooling of the plastic melt. However, because of the high melt temperature caused by the extruder and the high flow rate of the plastic melt, the cooling capability is limited and often inadequate. There was therefore a need to improve a cooling ability.
Im Stand der Technik war es zur Verbesserung der Kühlung weiter bekannt, zusätzliche Kühlvorrichtungen oder zusätzliche Kühl-/Mischvorrichtungen vorzusehen.It has also been known in the art to provide additional cooling devices or additional cooling / mixing devices to improve cooling.
So war aus dem Dokument
Das Dokument
Das Vorsehen eines zusätzlichen Schmelzkühlers weist den Nachteil auf, dass damit eine weitere Komponente vorgesehen werden muss, was die Anlage vergrößert, mit entsprechendem Mehrbedarf an Raum und Kosten.The provision of an additional melt cooler has the disadvantage that it must be provided with a further component, which increases the system, with a corresponding increase in space and cost.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehenden Nachteile zu überwinden und eine verbesserte Kühlmöglichkeit für das Schmelzematerial zu schaffen, welche ohne zusätzlichen separaten Kühlem auskommt.It is therefore an object of the present invention to overcome the above drawbacks and to provide an improved cooling capability for the melt material which requires no additional separate cooling.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Düseneinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1.The object is achieved by a nozzle device with the features of
Bevorzugte Ausführungsformen sind in den jeweiligen Unteransprüchen definiert.Preferred embodiments are defined in the respective subclaims.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Düseneinrichtung zur Erzeugung von Endlosfäden aus einer Kunststoffschmelze bereitgestellt, die Düseneinrichtung weist einen Düsengrundkörper auf, in dem zumindest ein Düsenkanal und zumindest eine Düsenaustrittsöffnung ausgebildet sind, wobei an der Innenfläche des Düsenkanals zumindest ein in das Innere des Düsenkanals ragender Vorsprung ausgebildet ist.According to the present invention, a nozzle device for producing continuous filaments from a plastic melt is provided, the nozzle device has a nozzle main body, in which at least one nozzle channel and at least one nozzle outlet opening are formed, wherein at least one into the inside of the nozzle channel Inside the nozzle channel protruding projection is formed.
Mit der vorliegenden Erfindung wurde erkannt, dass die Fähigkeit einer Düseneinrichtung zur Temperierung und/oder Kühlung verbessert werden kann, indem zumindest ein Vorsprung in dem Düsenkanal bereitgestellt wird. Die Bereitstellung des zumindest einen Vorsprungs hat den Effekt, dass die Innenfläche des Düsenkanals vergrößert wird. Das geschmolzene Kunststoffmaterial, das durch die Düseneinrichtung gepresst wird, kommt daher mit einer größeren Fläche in Kontakt, mit der Wirkung, dass über die vergrößerte Oberfläche mehr Wärme aus der Kunststoffschmelze über den Grundkörper der Düseneinrichtung abgeführt werden kann oder entsprechend über eine Temperierung des Düsenkörpers dort Wärme der Schmelze zugeführt werden kann.With the present invention it has been recognized that the ability of a nozzle means for temperature control and / or cooling can be improved by providing at least one projection in the nozzle channel. The provision of the at least one projection has the effect of enlarging the inner surface of the nozzle channel. The molten plastic material that is pressed through the nozzle device therefore comes into contact with a larger area, with the effect that more heat can be dissipated from the plastic melt via the base body of the nozzle device via the enlarged surface or accordingly via a temperature control of the nozzle body there Heat of the melt can be supplied.
Der Düsenkanal kann eine Länge im Bereich von 50 bis 150 mm, bevorzugt im Bereich von 80 bis 120 mm, besonders bevorzugt von 100 mm aufweisen.The nozzle channel may have a length in the range of 50 to 150 mm, preferably in the range of 80 to 120 mm, particularly preferably 100 mm.
Der zumindest eine Vorsprung kann sich über die gesamte Länge des Düsenkanals erstrecken. oder zumindest in einem Bereich der Länge des Düsenkanals erstrecken, bevorzugt über 80%, bevorzugter über 90% der Länge des Düsenkanals erstrecken.The at least one projection may extend over the entire length of the nozzle channel. or at least extend in a region of the length of the nozzle channel, preferably over 80%, more preferably extend over 90% of the length of the nozzle channel.
Der zumindest eine Vorsprung kann eine Höhe aufweist, die im Bereich von 15 bis 40%, bevorzugt 25 bis 35% des Durchmessers des Düsenkanals liegt.The at least one projection may have a height which is in the range of 15 to 40%, preferably 25 to 35% of the diameter of the nozzle channel.
Der zumindest eine Vorsprung kann sich beispielsweise in einer im Wesentlichen geraden Linie parallel zur Längsachse des Düsenkanals erstrecken.The at least one projection may, for example, extend in a substantially straight line parallel to the longitudinal axis of the nozzle channel.
Bevorzugt kann sich der zumindest eine Vorsprung in einer Kurve, insbesondere einer Wendel, entlang der Richtung der Längsachse des Düsenkanals erstrecken.Preferably, the at least one projection in a curve, in particular a helix, extend along the direction of the longitudinal axis of the nozzle channel.
Die Verwendung von gekrümmten bzw. gekurvten Vorsprüngen hat den Effekt, das Kunststoffschmelzmaterial, das durch die Düseneinrichtung gepresst wird, in dem Düsenkanal auf Grund der gekurvten Vorsprünge sich nicht in gerader Linie bewegen kann, und einer Drehbewegung unterworfen wird. Die Drehbewegung wird sich in den meisten Fällen nicht gleichmäßig über den gesamten Querschnitt des im Düsenkanal befindlichen Kunststoffschmelzematerials einstellen, vielmehr wird die Drehbewegung im Bereich der Vorsprünge am größten sein und zur Mitte des Düsenkanals hin abnehmen. Dies hat die Wirkung, dass das Kunststoffschmelzematerial im Düsenkanal einer gewissen Durchmischung unterworfen wird, so dass eine gleichmäßigere Kühlung und/oder Temperierung möglich ist.The use of curved protrusions has the effect that the plastic melt material pressed by the nozzle means in the nozzle channel can not move in a straight line due to the curved protrusions and is subjected to rotational movement. The rotational movement will in most cases not be uniform over the entire cross section of the plastic melt material located in the nozzle channel, but rather the rotational movement will be greatest in the area of the projections and decrease towards the center of the nozzle channel. This has the effect that the plastic melt material is subjected to a certain mixing in the nozzle channel, so that a more uniform cooling and / or temperature control is possible.
Darüber hinaus hat die Verwendung von gekrümmten bzw. gekurvten Vorsprünge die Folge, dass die Vorsprünge eine größere Länge aufweisen, wenn verglichen mit geradlinig verlaufenden Vorsprüngen, was wiederum zur Folge hat, dass auch die Oberfläche der Vorsprünge vergrößert ist, mit der Wirkung, dass durch die vergrößerten Vorsprünge die Fläche vergrößert wird, mit der Kunststoffschmelzmaterial in Kontakt treten kann. Die Kühl- und/oder Temperierfähigkeit wird dadurch weiter verbessert.In addition, the use of curved protrusions has the consequence that the protrusions have a greater length, as compared with rectilinear protrusions, which in turn has the consequence that the surface of the protrusions is increased, with the effect that the enlarged projections increase the area with which plastic melt material can come in contact. The cooling and / or temperature control is thereby further improved.
Besonders effektiv kann die Durchmischung der Schmelze weiter dadurch verbessert werden, wenn bevorzugt der zumindest eine wendelförmige Vorsprung über den Verlauf abschnittsweise unterschiedliche Steigungswinkel aufweist, wobei sich besonders bevorzugt über den Verlauf abschnittsweise auch die Drehrichtung des wendelförmigen Verlaufs ändern kann.The mixing of the melt can be further improved in a particularly effective manner if the at least one helical projection preferably has different pitch angles in sections over the course, whereby the direction of rotation of the helical profile can also change in sections over the course.
Der Düsenkanal kann einen Durchmesser im Bereich von 5 bis 15 mm, bevorzugt im Bereich von 8 bis 12 mm, besonders bevorzugt von 10 mm aufweisen.The nozzle channel may have a diameter in the range of 5 to 15 mm, preferably in the range of 8 to 12 mm, particularly preferably 10 mm.
Es kann eine Mehrzahl von 3, 4, 5 oder mehr Vorsprüngen als zueinander gleichmäßig beabstandete Kühlrippen vorgesehen sein.There may be a plurality of 3, 4, 5 or more protrusions as mutually evenly spaced cooling fins.
Um die Kühl- und/oder Temperierfähigkeit durch zusätzlichen Materialeinsatz im Düsenkanal erfindungsgemäß weiter zu verbessern und um gegebenenfalls auch die Stabilität der gesamten erfindungsgemäßen Anordnung zu erhöhen, kann sich gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der zumindest eine im Düsenkanal verlaufend angeordnete Vorsprung an einem zusätzlich zentral im Düsenkanal verlaufend angeordneten zentralen Abstützelement abstützen, wobei sich bevorzugt das zentrale Abstützelement vom Einlassbereich bis zur Düsenöffnung des Düsenkanals erstreckt oder bevorzugt das zentrale Abstützelement sich nur über einen Teilbereich der Länge des Düsenkanals erstreckt.In order to further improve the cooling and / or tempering capability by additional use of material in the nozzle channel according to the invention and optionally to increase the stability of the entire arrangement according to the invention, according to a preferred embodiment of the invention, the at least one extending in the nozzle channel projection on an additionally central supported in the nozzle channel arranged centrally supporting element, wherein preferably the central support element extends from the inlet region to the nozzle opening of the nozzle channel or preferably the central support element extends only over a portion of the length of the nozzle channel.
In dem Düsengrundkörper können Kanäle für ein Temperierfluid zum Kühlen und/oder Temperieren, d. h. gegebenenfalls auch Heizen, der Düseneinrichtung ausgebildet sein.Channels for a tempering fluid for cooling and / or tempering, ie. H. optionally heating, the nozzle device may be formed.
Um die Temperierbarkeit der Düsenvorrichtung erfindungsgemäß weiter zu verbessern und den Einsatzbereich davon in thermischer Hinsicht durch die Möglichkeit der Temperierung (Heizen oder Kühlen) mit Temperierfluid flexibel zu gestalten, ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Düseneinrichtung der zumindest eine im Düsenkanal verlaufend angeordnete Vorsprung hohl ausgebildet und das zentrale Abstützelement hohl ausgebildet, wobei der zumindest eine Vorsprung und das zentrale Abstützelement an den axialen Enden davon jeweils fluiddicht verschlossen sind, und die Kanäle, der Hohlraum des zumindest eine Vorsprungs und der Hohlraum des zentralen Abstützelements stehen in Fluidverbindung.In order to further improve the temperability of the nozzle device according to the invention and to make the field of application thereof flexible in the thermal aspect by the possibility of tempering (heating or cooling) with tempering fluid According to a preferred embodiment of the nozzle device, the at least one projection arranged in the nozzle channel is hollow and the central support element is hollow, wherein the at least one projection and the central support element are respectively closed fluid-tight at the axial ends thereof, and the channels, the cavity of the at least a projection and the cavity of the central support member are in fluid communication.
Der Düsenkanal kann als ein Einsatz ausgebildet ist, der in den Düsengrundkörper eingesetzt ist. Beispielsweise kann der Düsenkanal als eine Buchse gefertigt werden, welche anschließend in eine entsprechende Bohrung des Düsengrundkörpers eingesetzt wird. Die Buchse kann auch zwei- oder dreiteilig gefertigt werden, so dass die Innenflächen leichter bearbeitet und die Vorsprünge gefertigt werden können. Die Buchse kann dann aus den zwei oder drei Teilen zusammengesetzt und so in die Bohrung eingesetzt werden.The nozzle channel may be formed as an insert which is inserted into the nozzle main body. For example, the nozzle channel can be made as a socket, which is then inserted into a corresponding bore of the nozzle body. The socket can also be made in two or three parts, so that the inner surfaces easier machined and the projections can be made. The bush can then be assembled from the two or three parts and inserted into the hole.
Die erfindungsgemäße Düseneinrichtung kann als Lochplatte einer Vorrichtung zur Herstellung von Granulatkörnern aus einer Kunststoffschmelze entsprechend zur Anwendung des dem Fachmann an sich bekannten Unterwasser-Heißabschlags ausgebildet sein.The nozzle device according to the invention can be designed as a perforated plate of an apparatus for the production of granules from a plastic melt according to the application of the known in the art underwater Heißabschlags.
Die erfindungsgemäße Düseneinrichtung kann ebenso als ein Düsenpaket ausgebildet ist, in dem eine Vielzahl der Düsenaustrittsöffnungen in einer geradlinig angeordneten Reihe ausgebildet ist, z. B. zum Einsatz in Stranggranulierungssystemen.The nozzle device according to the invention can also be designed as a nozzle package in which a plurality of nozzle outlet openings is formed in a rectilinear row, for. For use in strand granulation systems.
Die erfindungsgemäße Düseneinrichtung kann zur Erzeugung von Endlosfäden nach dem Schmelzblasverfahren verwendbar sein.The nozzle device according to the invention can be used to produce continuous filaments by the meltblown process.
Die erfindungsgemäße Düseneinrichtung kann zur Erzeugung von Endlosfäden für flächenmässig nicht gewebte Bahnen verwendbar sein.The nozzle device according to the invention can be used to produce continuous filaments for sheets which are not woven in terms of area.
Die erfindungsgemäße Düseneinrichtung kann zur Vertropfung niedrigviskoser Schmelzen verwendbar sein.The nozzle device according to the invention can be used for dropping low-viscosity melts.
Die erfindungsgemäße Düseneinrichtung kann insbesondere zur Granulierung verwendbar sein.The nozzle device according to the invention can be used in particular for granulation.
Unter dem Begriff Kunststoffmaterial ist erfindungsgemäß auch beispielsweise bevorzugt jegliches zu granulierende Material zu verstehen. Anwendungsfelder bzw. zu granulierende Materialien können sein: Thermoplaste, Elastomere, Biopolymere (biologisch abbaubare Kunststoff), Antioxidantien, Oleochemikalien, zum Beispiel Fettsäuren und Glycerine, Alkohole und Metallseifen, Tenside und Schmiermittel, zum Beispiel PE- und PP-Wachse, Schmelzkleber und Harze (zum Beispiel auf Basis von PP, SAN), schmelzeähnliche Polymere, Oligomere und niedrigmolekulare Polymere, auf Kunststoffmaterialien basierende Färbemittel, Chemikalien, pharmazeutische Produkte und weitere Materialien, welche für eine Granulierung geeignet sind.The term plastic material according to the invention is also to be understood as meaning, for example, preferably any material to be granulated. Areas of application or materials to be granulated may be: thermoplastics, elastomers, biopolymers (biodegradable plastics), antioxidants, oleochemicals, for example fatty acids and glycerols, alcohols and metal soaps, surfactants and lubricants, for example PE and PP waxes, hot melt adhesives and resins (for example based on PP, SAN), melt-like polymers, oligomers and low molecular weight polymers, plastic materials based dyes, chemicals, pharmaceuticals and other materials suitable for granulation.
Weitere Aufgaben, Vorteile, Merkmale und Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden ersichtlich werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung, welche Bezug nimmt auf die Zeichnungen:Other objects, advantages, features and aspects of the present invention will become apparent from the following detailed description, which refers to the drawings:
Die
An der Innenwand des Düsenkanals
Die Vorsprünge
Mit Bezug auf die
Wie in
Während in der
Die
Eine nochmals weitere Ausführungsform einer Düseneinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist in den
Die
Gemäß der Darstellung der
Die Düseneinrichtung kann als eine einzelne Düse ausgebildet sein. Die Düseneinrichtung kann ebenso in einer Lochplatte ausgebildet sein, wobei die Lochplatte den Grundkörper
Die Düseneinrichtung kann zur Erzeugung von Endlosfäden nach dem Schmelzblasverfahren oder von Endlosfäden für flächenmäßig nicht gewebte Bahnen verwendbar sein. Insbesondere ist die Düseneinrichtung zur Granulierung verwendbar.The nozzle means may be useful for producing continuous filaments by the melt-blown process or continuous filaments for non-woven webs. In particular, the nozzle device is usable for granulation.
Die Düseneinrichtung kann durch ein Gießverfahren hergestellt werden. Eine Herstellung durch ein spanendes Verfahren oder Funkenerosion ist ebenfalls denkbar.The nozzle device can be produced by a casting process. A production by a cutting process or spark erosion is also conceivable.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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