DE3420944A1

DE3420944A1 - Granulierwerkzeug fuer einen kunstharzextruder

Info

Publication number: DE3420944A1
Application number: DE19843420944
Authority: DE
Inventors: Erfinder Wird Nachtraeglich Benannt Der
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 1983-08-02
Filing date: 1984-06-05
Publication date: 1985-02-21
Also published as: JPS6026810U

Description

Die Erfindung betrifft ein Granulierwerkzeug (Spritzkopf) für einen Extruder bzw. eine Strangpresse für thermoplastische oder wärmehärtbare Kunstharze (Thermoplaste bzw. Duroplaste).

Mit einem an der Austragseite eines Extruders zum Granulieren von thermoplastischen oder wärmehärtbaren Kunstharzen angeordneten Granulierwerkzeug oder -spritzkopf kann eine große Kunstharzmenge nach einem sog. "Unterwasser-Heißschnittverfahren", bei dem das Kunstharz aus einer Vielzahl von im Granulierwerkzeug ausgebildeten Düsen in ein Wasserbad extrudiert und mittels eines Messers geschnitten wird, zu Pellets granuliert ° werden. Um dabei ein hochviskoses Kunstharz aus den einen kleinen Durchmesser besitzenden Düsen im Granulierwerkzeug zu extrudieren, muß letzteres im allgemeinen mit einem Extrudierdruck in der Größenordnung von 30 - 200 kg/cm² bzw. bar (2940 - 19600 kPa) beaufschlagt werden. Damit das Werkzeug diesen Druck aushalten kann, müssen seine Wände zwecks Gewährleistung ausreichender Festigkeit dick ausgebildet sein.

Ein bisheriges Granulierwerkzeug ist in den Fig. 1 und 2 dargestellt. Dabei sind zahlreiche Kunstharz-Durchgänge, jeweils bestehend aus einer Primärbohrung 11 und einer mit dieser in Verbindung stehenden Düse 12 kleinen Durchmessers, im Werkzeug-Körper 10 in kreisförmiger Anordnung ausgebildet. In Fig. 2 ist bei 13 ein Heizmantel angedeutet.

Der Durchmesser jeder Düse 12 bestimmt sich durch die Größe der herzustellenden Pellets (im allgemeinen zylindrische oder sphärische Pellets eines Durchmessers von 1-4 mm). Durch Vergrößerung des Durchmessers der Primärbohrungen 11 kann der Extrudierdruck herabgesetzt werden. Nachteilig daran ist dabei

jedoch, daß es bei ausschließlicher Durchmesservergrößerung der Primärbohrungen 11 schwierig ist, eine ausreichende Zahl Düsen 12 in der begrenzten Schnittfläche des Granulierwerkzeugs unterzubringen.

Zur Vermeidung dieser Mangel sieht die Erfindung die Schaffung eines Granulierwerkzeugs für einen Kunstharzextruder vor, bei dem eine Vielzahl von Kunstharz-Durchgängen, jeweils bestehend aus einer Primärbohrung mit einer Länge von mehr als der halben Dicke des Werkzeugs und mit einem Durchmesser von nicht weniger als 8 mm (Durchmesser beim bisherigen Granulierwerkzeug: 4-6 mm) und jeweils drei mit jeder Primärbohrung verbundenen Düsen(bohrungen), im Werkzeug-Körper ausgebildet sind. Aufgrund dieser Ausgestaltung wird der Kunstharzdruck, der sich mit der vierten Potenz des Durchmessers der Bohrungen verringert, durch welche das Kunstharz strömt, aufgrund des vergrößerten Primärbohrungsdurchmessers verringert, woraus sich verschiedene vorteilhafte Wirkungen ergeben.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Rückseitenansicht einer Hälfte eines

bisherigen Granulierwerkzeugs für einen Kunstharzextruder ,

Fig. 2 eine Teilschnittdarstellung des bisherigen Werkzeugs nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Fig. 2 ähnelnde Darstellung eines Granulierwerkzeugs gemäß der Erfindung,

Fig. 4 eine Fig. 2 ähnelnde Darstellung des Granulierwerkzeugs nach Fig. 3,

Fig. 5 eine Vorderansicht einer Hälfte eines bisherigen Rohrspritzkopfes (pipe die) als Granulierwerkzeug für einen Kunstharzextruder, 5

Fig. 6 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen

Teilschnitt durch das Werkzeug nach Fig. 5,

Fig. 7 eine Fig. 5 ähnelnde Darstellung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Rohrspritzkopfes

und

Fig. 8 eine Fig. 6 ähnelnde Teilschnittdarstellung

des Werkzeugs nach Fig. 7. 15

Nachdem Fig. 1 eingangs bereits erläutert worden ist, ist im folgenden eine Ausführungsform der Erfindung anhand der Fig. 3 und 4 beschrieben.

Gemäß den Fig. 3 und 4 sind zahlreiche Kunstharz-Durchgänge in kreisförmiger Anordnung in einem Werkzeugoder Spritzkopf-Körper 1 ausgebildet. Jeder Durchgang besteht aus einer einen großen Durchmesser besitzenden Primärbohrung 2, die an der einen Stirnfläche des Körpers 1 mündet und mit dem Spritzauslaß des Extruders bzw. der Strangpresse verbunden ist, sowie vier Düsen(bohrungen) 3 kleinen Durchmessers, die parallel zur Längsachse der Primärbohrung 2 verlaufen und an der anderen Stirnfläche des Körpers 1 mündfen. In Fig.

ist bei 4 ein Heizmantel angedeutet, in den üoer einen Heizmediumeinspritz-Einlaß 17 ein heißes Medium (im allgemeinen Dampf) eingeleitet wird, das über einen entsprechenden Auslaß 18 abgeführt wird.

Wenn das Granulierwerkzeug mit dem beschriebenen Aufbau an den Spritzauslaß eines Extruders angeschlossen ist, durchströmt das Kunstharz die Primärbohrungen 2 (deren Durchmesser um mindestens 30% größer ist als

beim bisherigen Werkzeug), während es vor dem Verspritzen aus den Düsen 3 durch das heiße Medium im Heizmantel 4 erwärmt wird. Im Vergleich zur bisherigen Konstruktion ist daher der Kunstharzdruckabfall verringert, und die Gesamtzahl der Düsen kann das 1,5 bis 2-fache derjenigen beim bisherigen Werkzeug betragen. Zudem ist die mechanische Festigkeit des Körpers

I ausreichend groß.
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Jeder Kunstharz-Durchgang besteht aus einer weiten Primärbohrung 2 und mindestens drei mit letzterer verbundenen Düsen 3 (maximal sechs Düsen). Mit vier oder fünf Düsen 3 wird nämlich der beste Wert pro Flächeneinheit erzielt, während im Fall von zwei Düsen die Querschnittsfläche der Primärbohrung 2 nicht wirksam genutzt wird und daher die erzielte Wirkung von derjenigen beim bisherigen Werkzeug nicht sehr verschieden ist.

Die Fig. 5 und 6 veranschaulichen ein Beispiel eines bisherigen Rohrspritzkopfes (pipe die), bei dem die Kunstharz-Durchgänge in Rohren ausgebildet sind. Aufgrund dieser speziellen Ausgestaltung ist die Zahl der Düsen des Rohrspritzkopfes auf 1/2 bis 1/3 derjenigen beim Massiv- oder Kernspritzkopf (core die) gemäß Fig. und 4 beschränkt. Die Anwendung des technischen Grundgedankens gemäß der Erfindung auf den Rohrspritzkopf liefert mithin eine besonders günstige Wirkung. Gemäß den Fig. 5 und 6 sind ein Werkzeug- oder Spritzkopf-Körper 10' und Rohrelemente 14 mit jeweils einem Kunstharz-Durchgang vorgesehen. Die Rohrelemente sind zur Bildung der Durchgänge deshalb vorgesehen, weil die von den Düsen eines Rohrspritzkopfes aufgenommene Wärmemenge größer ist als bei einem Kernspritzkopf und in ersterem die Wärme gleichmäßig weitergeleitet wird. In jedem Rohrelement 14 sind eine Primärbohrung

II und eine mit letzterer verbundene Düse 12 kleineren

Durchmessers als dem der Primärbohrung ausgebildet. Die (hinteren) Enden der Rohrelemente 14 sind in durchgehende Bohrungen in einer in den Werkzeug-Körper 10' eingesetzten, ringförmigen Halteplatte 15 eingepaßt und darin durch Elektronenstrahlschweißen oder aber Silber- oder Nickelhartlöten befestigt. Die vorderen Abschnitte der Rohrelemente 14 sind in durchgehende Bohrungen im Körper 10' eingesetzt bzw. eingepaßt und auf ähnliche Weise darin befestigt. An der Stirnfläche des Körpers 10' ist eine ringförmige, aus einem harten Werkstoff bestehende Lochplatte 16 angeordnet, wobei die vorderen Enden der Düsen 12 mit kleinen Bohrungen (eines den Düsen entsprechenden Durchmessers) in der Lochplatte 16 kommunizieren. Beispiele für geeignete harte Werkstoffe sind Wolframkarbid, Stellit oder Keramik. Die Lochplatte 18 wird durch Aufspritzen und -schmelzen, Aufschweißen (buildup welding) oder Hartlöten des harten Werkstoffs ausge- bildet.

Beim beschriebenen (bisherigen) Rohrspritzkopf besteht jeder Durchgang aus einer Primärbohrung 11 und einer damit kommunizierenden Düse 12. Diese Konstruktion ist daher mit denselben Schwierigkeiten behaftet wie das vorher anhand von Fig. 1 und 2 beschriebene Granulierwerkzeug .

Die Fig. 7 und 8 veranschaulichen ein Ausführungsbei- QQ spiel eines Rohrspritzkopfes, auf den die Erfindung angewandt ist. Dabei weisen Rohrelemente 14 jeweils einen Kunstharz-Durchgang aus einer Primärbohrung 2 großen Durchmessers und zwei, einen kleineren Durchmesser besitzenden Düsen(bohrungen) 3 auf, die sich gg parallel zur Längsachse der Primärbohrung 2 erstrecken und mit dieser in Verbindung stehen. Weiter vorgesehen sind ein Heizmantel 4, eine Halteplatte 15 und eine Spritzkopf-Lochplatte 16.

Das vorstehend beschriebene Granulierwerkzeug bietet dieselben betrieblichen Wirkungen und Vorteile wie die Ausführungsform nach Fig..3 und 4. 5

Beim erfindungsgemäßen Granulierwerkzeug sind somit im Werkzeug-Körper mehrere Kunstharz-Durchgänge ausgebildet, die jeweils aus einer Primärbohrung großen Durchmessers, die an der einen Stirnfläche des Werkzeug-Körpers mündet und an den Spritzauslaß des Extruders angeschlossen ist, sowie drei bis sechs engen Düsen(bohrungen) bestehen, die parallel zur Längsachse der Primärbohrung verlaufen, mit dieser kommunizieren und an der anderen Stirnfläche des Körpers münden.

Das erfindungsgemäße Granulierwerkzeug bietet mithin die folgenden Vorteile:

1. Da der Durchmesser der Primärbohrungen vergrößert ist, wird beim Extrudieren geschmolzenen Kunstharzes der Druckabfall in den vergleichsweise langen Primärbohrungen verringert.

2. Es können mit jeweils einer Primärbohrung mehr als zwei Düsen(bohrungen) in Verbindung stehen. Die Gesamtzahl der in der begrenzten Stirnfläche des Granulierwerkzeugs ausgebildeten Düsen ist demzufolge um das 1,5- bis 2-fache größer als bei der bisherigen An-Ordnung. Die Kunstharzverarbeitungsleistung ist somit beim erfindungsgemäßen Granulierwerkzeug um 150 - 200% größer als bei einem bisherigen Granulierwerkzeug derselben Größe.

3. Der Kunstharz-Druckabfall oder -verlust in den Primärbohrungen ist im Vergleich zur bisherigen Anordnung um 20 - 50% niedriger. Das Kunstharz kann

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daher bei niedrigen Temperaturen extrudiert werden, bei denen es vergleichsweise viskos ist; demzufolge kann eine Verbesserung.;jder Kunstharzgüte erwartet werden.

Claims

Patentansprüche

1. Granulierwerkzeug für einen Kunstharzextruder, gekennzeichnet durch einen Werkzeug- oder Spritzkopf-Körper (1; 10') und mehrere in diesem ausgebildete Kunstharz-Durchgänge mit jeweils einer Primärbohrung (2) großen Durchmessers, die an der einen Stirnfläche des Körpers (1; 10') mündet und an einen Spritzauslaß des Extruders angeschlossen ist, und mindestens drei parallel zur Längsachse der Primärbohrung (2) verlaufenden, an der anderen Stirnfläche des Körpers (1; 10') mündenden Düsen-(bohrungen) (3) kleinen Durchmessers.

2. Granulierwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen drei und sechs Düsen(bohrungen) pro Primärbohrung vorgesehen sind.

3. Granulierwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vier oder fünf Düsen(bohrungen) pro Primärbohrung vorgesehen sind.

4. Granulierwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunstharz-Durchgänge durch in durchgehende Bohrungen im Werkzeug-Körper (10¹) eingesetzte oder eingepaßte Rohrelemente (14) gebildet sind.

5. Granulierwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der einen Stirnfläche des Werkzeug-Körpers (10') eine kreisrunde Spritzkopf-Lochplatte

(16) mit Bohrungen, die mit den betreffenden Düsen-(bohrungen) (3) kommunizieren und denselben Durchmesser wie letztere besitzen, angebracht ist.

6. Granulierwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochplatte (16) aus einem Werkstoff, wie Wolframkarbid, Stellit oder Keramik, hergestellt ist.