DE2309996A1

DE2309996A1 - Verfahren zum granulieren von kunststoffen von hohem schmelzpunkt

Info

Publication number: DE2309996A1
Application number: DE19732309996
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Hashimoto; Michiaki Yamamoto
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 1972-04-03
Filing date: 1973-02-28
Publication date: 1973-10-18
Also published as: DE2309996B2; FR2178998B1; JPS48100454A; GB1391394A; IT977975B; FR2178998A1

Description

DR. IN«. E. HOFFMANN · DIPL. ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN

PATENTANWÄLTE

D-8000 MÖNCHEN 81 · ARABELLASTRASSE 4 ■ TELEFON (0811) 911087

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JAPAN STEEL WORKS LTD.,
Tokyo / JAPAN

Verfahren zum Granulieren von Kunststoffen von hohem Schmelzpunkt

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Granulieren von Kunststoffen mit hohem Schmelzpunkt und insbesondere ein Verfahren zum Granulieren solcher Kunststoffe, deren Schmelzpunkt bei 2oo°C oder darüber liegt, durch e:
unter Verwendung eines Extruders.

2oo°C oder darüber liegt, durch einen Unterwasser-Schneidprozess

Auf dem Gebiet der Kunststofftechnik wurden in jüngster Zeit erhebliche Portschritte erzielt und zahlreiche Arten ganz ausgezeichneter Kunststoffe herausgebracht. Unter diesen befinden sich solche mit im Vergleich zu herkömmlichen Kunststoffen relativ hohen Schmelzpunkten, wie z.B. Nylon, Polyester-Harze und

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dergleichen.

Ferner hat es sich eingebürgert, Kunststoffe oder synthetische Harze vom Hersteller zum Verarbeiter in Granulatform zu liefern, da dies eine bequemere Handhabung des Rohstoffes sowie eine wirtschaftlichere Verpackung und Transport ermöglichen. Dies aufgrund des Umstandes, daß die spezifische Dichte des Materials geringer ist.

Zum Granulieren von Kunststoffen sind eine Reihe von Verfahren bekannt, von denen im folgenden einige aufgezählt werden:

(a) das Bandgranulieren,

(b) das Stranggranulieren,

(c) das Heißabschlagverfahren,

(d) das Unterwassergranulieren

Zum Granulieren von Kunststoffen mit einem hohen Schmelzpunkt wurde im allgemeinen bislang entweder das Bandauftrenn- oder das Stranggranulieren angewendet. Allerdings ließen sich bislang für solche Kunststoffe kaum zufriedenstellende Ergebnisse aufgrund des Umstandes erzielen, daß die Viskosität derartiger Kunsti&offe im geschmolzenen Zustand relativ niedrig ist und die Regelung der Kühlgeschwindigkeit oder Abzugsgeschwindigkeit des band- oder strangförmigen Harzes nach Extrusion durch die Düsen eines Formwerkzeuges so große Schwierigkeiten bereitet, daß die Dicke der Bänder oder der Durchmesser der Stränge nicht gleichmäßig ist und dadurch aus solchen Bändern oder Strängen ungleichförmiges Granulat hergestellt wird. Darüberhinaus treten während des Abzugsprozesses relativ oft Brüche auf. Darüberhinaus erfordert diese Vorgehensweise,auch als Kaltschneidverfahren bekannt, eine Anzahl manueller Manipulationen, um den Kunststoff aus dem Formwerkzeug durch den Kühlwasserbehälter zum Schneidwerk zu führen. Des weiteren ist das bislang praktizierte Kaltschneidverfahren unter anderem mit einer erheblichen Lärmentwicklung verbunden.

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Die Kunststoffindustrie verlangt zur Einsparung von Arbeitspersonal Anlagen mit einer großen Produktionskapazität. Diesem Bedürfnis wird bekanntlich das Unterwasserschneidgranulieren am ehesten gerecht. Bislang wurde jedoch davon ausgegangen, daß Kunststoffe mit einem hohen Schmelzpunkt durch derartige Unter_r wassergranulier-Verfahren unmöglich zu verarbeiten sind, da man derartige Anlagen ausschließlich zum Granulieren von Kunststoffen mit einem relativ niedrigen Schmelzpunkt entwickelt hat. Folglich wurde bislang niemals die Verwendung eines derartigen "Verfahrens zum Granulieren von Kunststoffen mit einem hohen Schmelzpunkt in Erwägung gezogen. Unter Berücksichtigung des Umstandes, daß die Formwerkzeugoberfläche stets unter Wasser sich befindet, wird der Grund für diesen Vorbehalt verständlich. Die Temperatur der Oberfläche des Formwerkzeuges ist nämlich im Vergleich zum Schmelzpunkt des Kunststoffes, der eine hohe Temperatur aufweist, sehr gering, so daß die Kunststoffe leicht aushärten und dann die Düsen des Formwerkzeuges verstopfen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ver zum Granulieren von Kunststoffen mit einem hohen Schmelzpunkt in einem Unterwasserschneidprozess zu schaffen, der bislang für diesen Zweck als ungeeignet angesehen wurde,und darüberhinaus soll mit einem derartigen Verfahren eine hohe Ausstoßleistung erzielt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man den Kunststoff unter Wasser durch Düsen eines Formwerkzeugs mit einem konstanten, über einem bestimmten Wert liegenden Bohrungsdurchmesser längs der gesamten Dicke des Formwerkzeuges mit einer über einen bestimmten Wert liegenden Geschwindigkeit extrudiert und aen extrudierten Kunststoff unter Wasser vor den Auslassen der Düsen in Granulate zerkleinert.

Zweckmäßigerweise haben die Düsen cfebei einen Durchmesser von 3 mm oder darüber. Die Ausstoßgeschwindigkeit des Kunststoffes

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sollte zweckmäßigerweise l,o m/sek. oder mehr betragen.

Eine Ausfuhrungsform der Erfindung wird anhand der Zeichnung im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: eine zum Stand der Technik gehörende Ausbildung eines Formwerkzeugs,

Fig. 2: ein Formwerkzeug zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens.

Aufgrund zahlreicher Versuchsergebnisse wurde festgestellt, daß sogar Kunststoffe mit einem hohen Schmelzpunkt sich gut im Unterwassergranulier-Verfahren granulieren lassen, sofern sie unter bestimmten Bedingungen extrudiert werden. Die Formen der Granulate aus Kunststoffen mit einem relativ niedrigen Schmelzpunkt, wie durch die herkömmlichen Unterwassergranulier-Verfahren hergestellt, sind im allgemeinen Kugeln mit einem Durchmesser von etwa j5 mm, zylindrische Säulen mit einem Durchmesser von 3 mm und einer Länge von etwa 3 mm oder flache Scheiben mit einem Durchmesser von etwa 3 mm und einer Dicke von etwa 3 mm.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sollen ebenfalls Granulate mit im wesentlichen gleichen Formen wie die zuvor genannten erhaltenwerden. Es wurde festgestellt, daß man derartige Granulate durch optimale Wahl der Düsengestalt des Formwerkzeugs und der Durchtrittsgeschwindigkeit des Kunststoffes durch diese Düsen erhalten kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend unter Vergleich mit konventionellen Verfahren näher erläutert.

Fig. 1 und 2 zeigen schematisch im Querschnitt die Gestalt von Düsen für konventionelle Formwerkzeuge bzw. für Düsen, welche

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in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden. Die Angaben D und d betreffen den Innendurchmesser einer Düse, während der Pfeil die Richtung des Flusses des Kunststoffes andeutet. Aus Fig. 1 geht hervor, daß die Gestalt der Düse eines konventionellen Formwerkzeuges so ist, daß sie am Eintrittsbereich einen Innendurchmesser D und im mittleren Teil der Dicke des Formwerkzeuges sich auf einen Innendurchmesser d verjüngt, so daß zwischen den Durchmesser D und d ein Drosselbereich T gebildet ist. Die Abmessungen der Durchmesser D und d_ sind zur Herstellung von Granulatformen und Abmessungen der zuvor genannten Art im allgemeinen 4 bis 6 mm bzw. 2 bis 2,4 mm.

Im Gegensatz hierzu hat die erfindungsgemäße Düse nach Fig. 2 über die gesamte Dicke des Formwerkzeugs einen konstanten Durchmesser ei, der wenigstens 3 mm sein sollte. Die Größe von d ist in Abhängigkeit von den geforderten Granulatabmessungen zu bestimmen, und obgleich d_ keinesfalls unter 3 mm liegen sollte, lassen sich größere Abmessungen als 3 mm problemlos realisieren, falls größere Granulate hergestellt werden sollen. Nach oben ist die Düsenabmessung vorläufig auf 5o mm aufgrund der gegenwärtigen Marktbedürfnisse für Granulate beschränkt.

Bezüglich der Geschwindigkeit des durch die Düsen extrudierten Kunststoffes wurde festgestellt, daß diese wenigstens l,o m/sek. betragen soll. Geschwindigkeiten, die über diesem Grenzwert liegen, sind ohne weiteres für das erfindungsgemäße Verfahren einsetzbar. Je größer die Geschwindigkeit, um so mehr Vorteile werden erzielt, sofern nur der Kunststoff selbst als auch die Granuliereinrichtung derartig hohe Geschwindigkeiten vertragen. Der auf diese Weise durch das Formwerkzeug extrudierte Kunststoff wird unter Wasser durch irgendeine bekannte passende Schneideinrichtung in Granulate zerkleinert.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich demzufolge selbst Kunststoffe mit hohen Schmelzpunkten, wie beispielsweise Nylon

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oder Polyester-Harze, deren Schmelzpunkte oberhalb 2oo°C liegen, oder auch andere Kunststoffe im Unterwasserschneidverfahren granulieren, was bislang für derartige Kunststoffe als nicht durchführbar erachtet wurde. Es zeigte sich dabei, daß die erhaltenen Granulate ausgezeichnete Eigenschaften aufwiesen.

Darüberhinaus ist das erfindungsgemäße Verfahren gegenüber dem konventionellen Band- oder Stranggranulieren insofern vorteilhaft, als es mit weniger Arbeitspersonal auskommt, weniger Lärm verursacht und größere Ausstoßleistungen ermöglicht.

- Patentansprüche -

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Claims

Patent ans prüche

Verfahren zum Granulieren von Kunststoffen mit hohem Schmelzpunkt, dadurch gekennzeichnet , daß man den Kunststoff unter Wasser durch Düsen eines Formwerkzeugs mit einem längs der Dicke des Formwerkzeugs konstanten Bohrungsdurchmesser, der oberhalb eines bestimmten Wertes liegt, mit einer oberhalb eines bestimmten Wertes liegenden Geschwindigkeit extrudiert und den extrudierten Kunststoff unter Wasser vor den Auslässen der Düsen in Granulate schneidet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Düsen mit einem Durchmesser von 3 nun oder darüber vorsieht.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Kunststoff mit einer Geschwindigkeit von l,o m/sek. oder darüber durch die Düsen presst.

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