DE2461535C3 - Vorrichtung zum Abziehen von extrudieren Strängen aus thermoplastischen Kunststoffen - Google Patents

Description

Zum Pelletisieren oder Granulieren von thermoplastischen Polymerisaten sind Vorrichtungen bekannt, bei denen das thermoplastische Polymerisat in einem Kolben- oder Schneckenextruder durch Düsen extrudiert wird, die gebildeten Stränge in einer Kühlzone gekühlt und die gekühlten und erstarrten Stränge mit einer Schneidvorrichtung zu Pellets geschnitten werden. Bekannt sind ferner Vorrichtungen, bei denen das thermoplastische Polymerisat durch Düsen, die den gleichen Querschnitt wie die gewünschten Pellets haben, extrudiert wird, die gebildeten Stränge unmittelbar nach dem Extrudieren und im noch nicht vollständig erstarrten Zustand geschnitten und die gebildeten Pellets mit Luft oder Wasser gekühlt werden, um sie vollständig zum Erstarren zu bringen.

Bei der erstgenannten Arbeitsweise wird eine senkrechte Unterwasser-Pelletisier-Schneidvorrichtung verwendet, die zum Abziehen und Fördern der extrudierten Stränge eine hydraulische Saugkraft ausnutzt und einen Düsenteil, einen Injektorteil, einen Kühlteil und einen Schneidteil aufweist.

Das thermoplastische Polymerisat wird als Schmelze durch eine Düse im Düsenteil extrudiert, und der gebildete Strang aus thermoplastischem Polymerisat wird in einen Injektor im Injektorteil eingeführt und durch ein Führungsrohr im Kühlteil geführt, wo der Strang gekühlt und mit Wasser, das aus dem Injektor in das Führungsrohr eingeführt wird, zum Erstarren gebracht wird. Der Strang läuft zusammen mit dem Kühlwasser im Führungsrohr nach unten zum Schneidteil, wo er zu Pellets geschnitten wird, die ausgetragen und dann getrocknet werden. Bei den vorstehend beschriebenen Stufen häuft sich der als Schmelze durch die Düse austretende Strang des thermoplastischen Polymerisats dadurch, daß der Strang hin- und herschwingt oder ausschlägt, am Eingang oder am oberen Ende des Injektors durch Schwankungen der Menge des vom Injektorteil eingeführten Kühlwassers und durch Störungen in der Schneidvorrichtung an. Da das Kühlwasser hier durchläuft, erstarrt das Polymerisat sofort und verursacht eine Verstopfung. Wenn die Verstopfung einmal stattgefunden hat, wächst die Anhäufung von Polymerisat an einen Injektor leicht und setzt sich nacheinander in den angrenzenden Injektor fort und bedeckt schließlich sämtliche Injektoren, so daß es notwendig wird, die Vorrichtung stillzusetzen, um das angehäufte und erstarrte Polymerisat zu entfernen. Dies erfordert nicht nur einen sehr großen Arbeits- und Zeitaufwand, sondern hat unvermeidlich eine Verschlechterung der Qualität des gebildeten Polymerisats zur Folge.

Um die Verstopfung mit Polymerisat am Injektorteil zu verhindern, ist es üblich, sich auf die Überwachung durch den Bedienungsmann zu verlassen. Angesichts der Grenzen, die der menschlichen Aufmerksamkeit und Überwachungsfähigkeit gesetzt sind und zur Einsparung von Arbeit ist es zweckmäßiger, die einsetzende Verstopfung unmittelbar bei Beginn zu entdecken und diese Störung in einem sehr frühen Stadium zu beseitigen.

Es wurde nun gefunden, daß während des Betriebes der obere Teil des Führungsrohres nicht vollständig mit Wasser gefüllt ist, sondern ein gewisser Raum verbleibt und, wenn die Verstopfung am Injektor einsetzt, der Druck in diesem Raum gesenkt wird. Diese Drucksenkung erreicht ihr Maximum einige Sekunden nach dem Verstopfen und nimmt dann mit der Zeit einen gewissen konstanten Wert an. Die Zeit, die verstreicht, bis der maximale verminderte Druck erreicht ist, beträgt gewöhnlich etwa 3 bis 6 Sekunden, kann jedoch beispielsweise in Abhängigkeit von Menge und Temperatur des Kühlwassers, Art des Injektors verschieden sein.

Aufgabe der Erfindung ist somit die Schaffung einer Vorrichtung zum Abziehen von extrudierten Strängen aus thermoplastischen Kunststoffen, die die vorstehend genannten Nachteile der Vorrichtungen des Standes der Technik vermeidet und die ein Verstopfen mit Polymerisat in den Injektoren verhindert bzw. im Stadium des Entstehens beseitigt.

Die Erfindung betrifft daher eine Vorrichtung zum Abziehen von extrudierten Strängen aus thermoplastischen Kunststoffen mit mehreren Extrusionsdüsen, denen jeweils Injektoren nachgeordnet sind, in denen jeweils ein extrudierter Strang unter Mitwirkung der Saugkraft eines in die Injektoren eingeführten Kühlwassersaugstrahles abziehbar ist, und mit den Injektoren nachgeschalteten Führungsrohren zum Kühlen und Abführen der Stränge zusammen mit dem Kühlwasser. Diese Vorrichtung ist zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Injektoren ein dünnes Rohr abzweigt, das zu einem Vakuumdruckschalter führt, dessen der Drucksenkung im Führungsrohr proportionales Signal über einen Stromkreis zu einem Ventil an jeder Extrusionsdüse übermittelt wird, deren Durchfluß durch das Ventil steuerbar ist.

Bezüglich der Überwachungsvorrichtung gemäß der Erfindung besteht keine besondere Begrenzung. Da jedoch die Größe der Drucksenkung, die sich durch Verstopfung des Injektorteils ergibt, nicht sehr hoch ist, wird vorzugsweise eine Vorrichtung gebraucht, die sehr empfindlich ist und selbst eine winzige Druckänderung wahrnimmt. Geeignet sind Vorrichtungen, die den Druck auf der Grundlage einer Differenz im Flüssigkeitsstand zu messen vermögen, Vorrichtungen, die den Druck auf der Grundlage einer durch die Druckdifferenz verursachten elastischen Deformierung zu messen vermögen und andere Vorrichtungen. Die Verbindung der Vorrichtung mit dem Führungsrohr kann mit einem feinen Rohr, vorzugsweise am oberen Teil des Führungsrohres, hergestellt werden.
Hinsichtlich der automatischen Steuervorrichtung

zum Abbruch des Extrudierens des thermoplastischen Polymerisats bei Entdeckung de;· Drucksenkung durch die Überwachungsvorrichtung sind ebenfalls keine besonderen Grenzen gesetzt. Zum Unterbrechen des Extrudierens wird gewöhnlich ein Ventil, ein Hahn o. dgl. verwendet. Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist es zweckmäßig, ein automatisches Ventil, das mit Luft, Strom, öl o. dgl. betätigt wird, zu verwenden.

Die Verbindung der Überwachungsvorrichtung mit der automatischen Steuervorrichtung kann in an sich bekannter üblicher Weise hergestellt werden. Geeignet ist beispielsweise ein Stromkreis, eine Druckluftleitung oder eine Kombination dieser Mittel. Vorzugsweise kann die Überwachungsvorrichtung an einem Injektor mit der automatischen Steuervorrichtung an dem Extrudierteil oder an der Düse, die diesem Injektor entspricht, verbunden werden. Es ist jedoch nicht immer notwendig, jeweils eine Überwachungsvorrichtung mit einer automatischen Steuervorrichtung zu verbinden, vielmehr kann sie mit zwei oder mehr automatischen Steuervorrichtungen verbunden werden.

Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung, ist die Zeit, die zur Entdeckung einer Anhäufung des thermoplastischen Polymerisats im Injektorteil erforderlich ist, äußerst kurz, so daß die Zuführung von geschmolzenem Polymerisat unterbrochen ist, wenn die Anhäufung noch sehr gering ist. Es ist somit äußerst leicht, das angehäufte Polymerisat zu entfernen. Dies ermöglicht schnelles Wiederanfahren der Vorrichtung zum Pelletisieren. Dies hat eine Verringerung des Verlustes an Polymerisat zur Folge. Außerdem ergibt sich hierdurch eine Steigerung der Qualität des Polymerisats, da die Zeit, während der das Polymerisat im Zustand der Schmelze bleibt, verkürzt wird.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung wird im nachstehenden Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher beschrieben.

F i g. 1 ist die Frontansicht einer senkrecht angeordneten Unterwasser-Pelletisier-Schneidvorrichtung,

F i g. 2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Injektors im Injektorteil der Vorrichtung im Zustand ohne Verstopfung,

F i g. 3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des Injektors im Zustand der Verstopfung,

Fig. 4 ist eine teilschematische Ansicht einer Überwachungsvorrichtung an der Vorrichtung zum Abziehen von extrudierten Strängen,

In F i g. 1 weist der Düsenteil eine Vielzahl von Düsen 1 auf, die üblicherweise erhitzt sind. In der gezeigten Ausführungsform sind die Düsen 1 an der Peripherie vorgesehen. Im Injektorteil sind eine Vielzahl von trichterförmigen Injektoren 2 an Stellen angebracht, die denen der Düsen entsprechen. Mit 3 wird der Einlaß für das Kühlwasser bezeichnet. Unter dem Injektorteil sind eine Vielzahl von Führungsrohren 4 angeordnet, die den Kühlteil darstellen, und zwar an Stellen, die den Injektoren entsprechen. Die unteren Teile der Führungsrohre 4 sind mit dem Schneidteil 5 verbunden, der einen Auslaß 6 aufweist.

Ein geschmolzenes thermoplastisches Polymer wird durch die Düse 1 extrudiert, um Stränge 7 herzustellen, von denen jeder durch je einen Injektor 2 des Injektorteils in je ein Führungsrohr 4 im Kühlungsteil geführt wird. Kühlwasser wird durch den Einlaß 3 in die Injektoren 2 eingeführt und dann in die Führungsrohre 4 geführt. Die Stränge und das Wasser gehen zusammen in den Führungsrohren 4 abwärts, während die Stränge gekühlt und zum Erstarren gebracht werden. Die Stränge gelangen in den Schneidteil 5, werden durch eine Schneidvorrichtung in Pellets geschnitten, die zusammen mit dem Wasser durch den Auslaß 6 ausgetragen werden.

In F i g. 2 und 3 ist der Strang 7 eines thermoplastischen Polymeren, der Gang 8 für den Strang und das Kühlwasser, ein Leitblech 9, ein Haltungsteil tO gezeigt und das angesammelte thermoplastische Polymer mit 11 bezeichnet.

Der Strang 7 kommt durch die Düse des Extruders und tritt in den Injektor ein, wo er in Kontakt mit Kühlwasser gebracht wird, das zusammen mit der Luft von dem Leitblech 9 hineinfließt und durch die Saugkraft des Wassers durch das Führungsrohr geführt wird. Unter störungsfreien Bedingungen läuft der Strang glatt durch den Injektor, wie in F i g. 2 dargestellt. Wenn jedoch eine Ansammlung von thermoplastischem Polymerisat an dem Leitblech 9 des Injektors durch Hin- und Herschwingen des Stranges, durch Schwankung der Menge des Kühlwassers und durch Störungen in der Schneidvorrichtung einmal begonnen hat, wie in F i g. 3 dargestellt, erstarrt das angesammelte Polymerisat 11 sofort, da es mit dem Kühlwasser in Kontakt ist. Die Anhäufung des erstarrten Polymerisats an einem Injektor geht auf die angrenzenden Injektoren über und verstopft schließlich alle Injektoren.

In Fig.4 ist der Injektor 2, das Führungsrohr 4, der Strang 7, das dünne Rohr 12, der Vakuumdruckschalter 13, der Stromkreis 14, das Ventil 15 in der Ausführung als Diaphragmaventil und die Extrusionsdüse 16 gezeigt. Der Vakuumdruckscha!ter i3 ist an dem Führungsrohr 4 durch das dazwischenliegende dünne Rohr 12 angebracht. Wenn eine Anhäufung von Polymer am Injektor 2 anfängt, wird die dadurch in dem Raum des Führungsrohres 4 verursachte Drucksenkung durch den Vakuumdruckschalter festgestellt und das erhaltene Signal wird durch den Stromkreis 14 zum Diaphragmaventil 15, das an der Durchflußste'le des geschmolzenen thermoplastischen Polymers angebracht ist, übermittelt, wobei das Diaphragmaventil 15 geschlossen wird, um die Einführung von geschmolzenem thermoplastischem Polymer durch die Extrusionsdüse 16 zu stoppen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zum Abziehen von extrudierten Strängen aus thermoplastischen Kunststoffen mit mehreren Extrusionsdüsen, denen jeweils Injektoren nachgeordnet sind, in denen jeweils ein extrudierter Strang unter Mitwirkung der Saugkraft eines in die Injektoren eingeführten Kühlwassersaugstrahles abziehbar ist, und mit den Injektoren nachgeschalteten ,o Führungsrohren zum Kühlen und Abführen der Stränge zusammen mit dem Kühlwasser, dadurch gekennzeichnet, daß unterhaib der Injektoren (2) ein dünnes Rohr (12) abzweigt, das zu einem Vakuumdruckschalter (13) führt, dessen der Druck-Senkung im Führungsrohr (4) proportionales Signal über einen Stromkreis (14) zu einem Ventil (15) an jeder Extrusionsdüse (16) übermittelt wird, deren Durchfluß durch das Ventil (15) steuerbar ist.

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