DE2218210C2

DE2218210C2 - Vorrichtung zum Abkühlen und Granulieren von Strängen aus thermoplastischen Kunststoffen

Info

Publication number: DE2218210C2
Application number: DE2218210A
Authority: DE
Inventors: Kenneth Knebworth Hertfordshire Clarke
Original assignee: Automatik Apparate-Maschinenbau H Hench 8754 Grossostheim De GmbH
Current assignee: Automatik Apparate-Maschinenbau H Hench 8754 Grossostheim De GmbH
Priority date: 1971-04-14
Filing date: 1972-04-14
Publication date: 1982-10-21
Also published as: NL7204875A; BE782099A; IT965633B; FR2133666A1; JPS5516806B1; FR2133666B1; DE2218210A1; GB1390614A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abkühlen und Granulieren von Strängen aus thermoplastischen Kunststoffen, die schmelzflüssig aus Düsen austreten, mit einer mit ihrem oberen Ende unter den Düsen angeordneten geneigten, rinnenförmigen Bahn, einem dem unteren Ende der Bahn nachgeordneten Granulator und einer auf der Bahn einen Kühlflüssigkeitsstrom erzeugenden Einrichtung.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der US-PS 29 75 483 bekannt. Bei dieser Vorrichtung werden die Stränge von einem geneigten, rinnenförmigen Förderband aufgenommen, dessen Fördergeschwindigkeit mit der Extrusionsgeschwindigkeit übereinstimmt. Oberhalb des Förderbandes sind Sprühdüsen für die Zuführung von Kühlwasser vorgesehen, wodurch die Stränge gekühlt werden. Dem unteren Ende des Förderbandes ist ein Granulator nachgeordnet. Vom Ende des Förderbandes bis zu dem Eingang des Granulators werden die Stränge freitragend geführt. Es fließt dabei Kühlwasser mit durch den Granulator, das dazu dient noch im Granulator eine Kühlwirkung auszuüben.

Dieser bekannten Vorrichtung haftet der Nachteil an, daß die beim Anfahren der Vorrichtung oder bei Abriß von Strängen vorhandenen Stranganfänge nicht automatisch in den Granulator einlaufen können. Am Ende des Förderbandes sind die Stränge nämlich innerlich noch nicht so weit verfestigt, daß sie starr der Richtung des Förderbandes folgen können. Vielmehr neigen die Stränge dazu, mit ihren Anfängen am Ende des Förderbandes aufgrund der Schwerkraft nach unten abzuknicken, wodurch sie am Eingang des Granulators vorbeilaufen. In den betreffenden Betriebsfällen muß also durch eine besondere Maßnahme, insbesondere eine Bedienungsperson, dafür gesorgt werden, daß die Stranganfänge sicher in den Eingang des Granulators geleitet werden. Es sei im übrigen noch darauf

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65 hingewiesen, daß in der US-PS 29 75 483 eine mit dem Einlaufen der Stränge in den Granulator zusammenhängende Problematik überhaupt nicht angesprochen ist

Ein weiterhin in diesem Zusammenhang relevanter Stand der Technik wird durch die US-PS 23 24 397 gebildet Gemäß Fig. 5 dieser Patentschrift dient zum Abkühlen eines aus einer Spinndüse abgezogenen Kunststoff-Fadens eine geneigte, feststehende Ablaufrinne, der über ein am oberen Ende der Ablaufrinne angeordnetes Wehr eine Kühlflüssigkeit zugeführt wird, die zusammen mit dem Kunststoff-Faden die Ablaufrinne hinabläuft Am Ende der Ablaufrinne fließt die Kühlflüssigkeit in einen Behälter, während der gekühlte Faden über eine Umlenkrolle einer Aufwickelspule zugeführt wird. Bei dieser Vorrichtung spielt der Vorgang des GranuHerens überhaupt keine Rolle, infolgedessen ist auch das Problem des Einlaufens von Strängen in einen Granulator nicht angesprochen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs beschriebene Vorrichtung in konstruktiv einfacher Weise so zu gestalten, daß die Stränge von der Kühlstrecke so geführt und dem Granulator übergeben werden, daß sie ohne manuellen Eingriff in den Granulator einlaufen.

Gelöst wird dieses Problem nach der Erfindung dadurch, daß die Bahn als an sich bekannte feststehende Ablaufrir^ie ausgebildet ist und daß das untere Ende der Ablaufrinne direkt mit dem Eintritt des Granulators verbunden ist

Durch die direkte Verbindung des unteren Endes der Ablaufrinne mit dem Eintritt des Granulators wird das die Ablaufrinne herabfließende Wasser zusammen mit den Strängen in den Granulator hineingeführt, das Wasser behält dabei seine Führungsfunktion bis in den Granulator hinein bei, die es längs der gesamten Ablaufrinne ausübt, so daß sich die Stränge Seite an Seite mit Abstand voneinander die Ablaufrinne hinabbewegen, ohne daß es zu Verstopfungen in der Ablaufrinne kommt. Da der Kühlflüssigkeitsstrom in der Rinne sich schneller bewegt als die Stränge zu Beginn des Austritts aus den Düsen, werden die Stränge automatisch vom Kühlflüssigkeitsstrom zum Ende der Ablaufrinne getragen. Die Vorrichtung arbeitet daher selbsteinfädelnd, wodurch die zum Anfahren erforderliche Arbeit auf ein Minimum verringert wird. Wenn außerdem ein Strang reißt, dann wird das Strangmaterial stromabwärts des Bruchs durch die Vorrichtung geführt und der folgende Strang läuft mit seinem Stranganfang ebenfalls durch die Vorrichtung hindurch, ohne daß diese angehalten werden muß.

Als Kühlflüssigkeit wird vorzugsweise Wasser verwendet, es kann aber auch eine andere geeignete Kühlflüssigkeit verwendet werden.

Zweckmäßig gestaltet man die Vorrichtung so, daß das eine Ende der Ablaufrinne höhenverstellbar ist. Hierdurch läßt sich die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlflüssigkeitsstroms einstellen, außerdem die Tiefe des Kühlflüssigkeitsstroms auf der Ablaufrinne. Diese Parameter sind natürlich auch noch von der Geschwindigkeit abhängig, mit der die Kühlflüssigkeit dem oberen Ende der Rinne zugeführt wird. Im allgemeinen liegt die Strömungsgeschwindigkeit im Bereich von 0,3—5 m/sec, vorzugsweise zwischen 0,5 und 2 m/sec. Es hängt die Zeit, während der ein bestimmtes Kunststoffmaterial in der Rinne bleiben muß, von seiner Extrusionstemperatur und von den Abschreckungscharakteristiken ab. So wurde beispielsweise gefunden, daß zum Abschrecken von Polyäthylensträngen eine längere

Rinne erforderlich ist, als im Falle von Polyamiden oder von Polyethylenterephthalat Die Vorrichtung kann auch zum Granulieren von mit Glasfasern verstärktem Kunststoff verwendet werden, zum Beispiel Polypropylen und Polyamid.

Vorzugsweise ist der Boden der Ablaufrinne flach, wobei die Wände der Rinne zweckmäßigerweise senkrecht zum Boden verlaufen. Es kann aber such vorteilhaft sein, den Boden der Ablaufrinne mit Wellungen eu versehen, deren Wellentäler in Längsrichtung der Ablaufrinne verlaufen. Durch die Wellungen werden kanalartige Führungen für die Stränge längs der Ablaufrinne geschaffen, wodurch der Gefahr begegnet wird, daß benachbarte Stränge aneinander kleben, wenn sie die Ablauf rinne hinablaufen.

Insbesondere bei flach ausgebildetem Boden der Ablaufrinne ist das gleichmäßige Herabfließen des Kühlflüssigkeitsstroms längs der Ablaufrinne wichtig, da hierdurch den Strängen längs der Ablaufiinne und vor allem im Bereich von deren Ende eine sichere seitliche Führung gegeben wird, die dann dazu führt, daß die Stränge mit ihren Anfängen ohne manuellen Eingriff in den Granulator einlaufen. Insbesondere im Falle einer Mehrzahl von gleichzeitig die Ablaufrinne hinablaufenden Strängen ist es daher von Vorteil, die Ablaufrinne an ihrem oberen Ende in eine als Wehr ausgebildete Überlauf einrichtung übergehen zu lassen. Hierdurch wird erreicht, daß die Kühlflüssigkeit gleichmäßig über die Breite der Ablaufrinne herabfließt, was zu dem gewünschten Effekt der gleichmäßigen Führung der Stränge nebeneinander und mit Abstand voneinander längs der Ablauf rinne führt.

In den Figuren sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 die Vorrichtung in schematischer Darstellung in Seitenansicht;

F i g. 2 das obere Ende der Ablaufrinne mit Düsenanordnung und Überlaufeinrichtung;

Fig.3 eine mit Wellung versehene Ablaufrinne im Querschnitt.

In F i g. 1 ist ein Extruderdüsenkopf 50 gezeigt, von dem Kunststoffstränge 52 nach unten gegen eine geneigte Ablaufrinne 54 extrudiert werden. Als Kühlflüssigkeit dienendes Wasser wird dem oberen Ende 56 der Ablaufrinne 54 durch eine Überlaufeinrichtung 57 zugeführt, die ein Zuleitungsrohr für das Wasser aufweist. Das Wasser fließt die Ablaufrinne 54 in Richtung auf deren unteres Ende 58 hinab. Die 'Ablaufrinne 54 führt direkt zum Eintritt eines Granulators 60, der die abgeschreckten Stränge aufnimmt und sie zu Granalien 62 schneidet, die auf einen Trocknungsund Kühlungsförderer fallen, der als netzförmiges Band 64 ausgebildet ist. Das Wasser fließt entlang der Ablaufrinne 54 mit den Strängen durch den Granulator 60 und mit den Granalien 62 aus dem Granulator 60. Das Wasser fließt dann durch das netzförmige Förderband 64 hindurch und wird in einem Wasservorratstank 66 oder von einem Blech 67, das zum Tank 66 führt, aufgefangen, von wo aus es, nötigenfalls durch ein Filter mittels einer Pumpe zum Zuleitungsrohr der Überlaufeinrichtung 57 geführt wird. Die Granalien 62 bleiben auf dem netzförmigen Band 64 liegen und werden von diesem aufwärts getragen und an einen Behälter 68 abgegeben. Hierbei kann das Wasser von den Granalien 62 durch das netzförmige Band 64 ablaufen, wobei die Granalien teilweise getrocknet werden. Ein Luftgebläse kann über dem Band 64 vorgesehen sein, um den Trocknungseffekt zu steigern.

Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung kann zusammen mit jedem Extrusionssystem verwendet werden, z.B. mit dem dargestellten Extruder-Düsenkopt 50, einer kontinuierlichen Schmelzvorrichtung oder einem Autoklaven.

In Fig.2 ist nur das obere Ende einer geneigten Ablauf rinne 12 dargestellt, und zwar zusammen mit einem Düsenkopf 10 eines Extruders und einer Überlaufeinrichtung 21. Der Düsenkopf 10 besitzt vier nach unten gerichtete Düsen, durch welche vier Kunststoffstränge 18 vertikal gegen die Ablaufrinne 12 extrudiert werden. Es sind zwar in der F i g. 2 nur vier Stränge gezeigt, jedoch sei darauf hingewiesen, daß auch eine größere Anzahl von Strängen vorgesehen werden kann, z. B. bis zu 150 Stränge mit je einem Durchmesser von einigen mm, wobei die Düsen auf einer quer zur Ablaufrinne 12 verlaufenden Linie liegen und einen Abstand von 1,5 cm, gemessen von Mitte zu Mitte, aufweisen. Das Wasser für die Abschreckung der Stränge und für deren Führung längs der Ablaufrinne 12 wird an deren oberem Ende 20 mittels der Überlaufeinrichtung 21 zugeführt, welche durch ein Rohr 22 mit Wasser gespeist wird. Der Spiegel des Wassers, welches gleichmäßig über die Breite der Ablaufrinne 12 in diese einfließt, ist mit dem Bezugszeichen 23 versehen. Das Wasser kann gekühlt werden, bevor es der Überlaufeinrichtung 21 zugeführt wird. Es wird jedoch normalerweise Wasser mit Raumtemperatur verwendet. Dabei werden die anderen Parameter so gewählt, daß die gewünschte Abschreckung erzielt wird. Die Ablaufrinne 12 besteht vorzugsweise aus Metallblech. Sie besitzt einen flachen Boden 24 zwischen vertikalen Seitenwänden 26. Die Breite der Rinne verringert sich vom oberen Ende 20 bis zu ihrem nicht dargestellten unteren Ende gleichmäßig.

Wenn die Stränge 18 die Ablaufrinne 12 erreichen, dann kommen sie mit einem weitgehend gleichförmigen Wasserstrom in Berührung, der über die Ablaufrinne 12 von der Überlaufeinrichtung 21 hinabläuft. Dabei werden die Stränge vom Wasserstrom abwärts weggetragen. Infolgedessen biegen sich die Stränge entsprechend dem Neigungswinkel des Bodens 24 der Ablaufrinne 12 um und laufen in dem erreichten dynamischen Zustand die vollständige Länge der Ablaufrinne 12 hinab. Die Biegung der Stränge ist bei 30 gezeigt.

In Fig.3 ist eine Ablaufrinne, deren Boden 4 mit Wellungen versehen ist, im Querschnitt dargestellt. Dabei befinden sich hier die Stränge 2 innerhalb von kanalartig wirkenden Wellentälern unterhalb des Spiegels des Kühlflüssigkeitsstroms 3.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Abkühlen und Granulieren von Strängen aus thermoplastischen Kunststoffen, die schmelzflüssig aus Düsen austreten, mit einer mit ihrem oberen Ende unter den Düsen angeordneten geneigten, rinnenförmigen Bahn, einem dem unteren Ende der Bahn nachgeordneten Granulator und einer auf der Bahn einen Kühlflüssigkeitsstrom erzeugenden Einrichtung, dadurch gekenn-10 zeichnet, daß die Bahn als an sich bekannte, feststehende Ablauf rinne (12 bzw. 54) ausgebildet ist und daß das untere Ende der Ablaufrinne (12 bzw. 54) direkt mit dem Eintritt des Granulators (60) verbunden ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende der Ablaufrinne (12 bzw. 54) höhenverstellbar ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (4) der Ablaufrinne mit Wellungen versehen ist, deren Wellentäler in Längsrichtung der Ablaufrinne verlaufen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 —3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablaufrinne (54) an ihrem oberen Ende (56) in eine als Wehr ausgebildete Überlaufeinrichtung (21 bzw. 57) übergeht