DE4414753C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Abkühlen und Granulieren von Kunststoff-Strängen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abkühlen und Granulieren von Kunststoff-Strängen, die schmelzflüssig aus Düsen austreten und sodann einer Ablaufrinne zugeführt werden, in der sie mit Hilfe wenigstens eines Kühlflüssigkeitsstroms weiter transportiert und gekühlt werden, wobei die durch Kühlung erstarrten Kunststoff-Stränge im Anschluß an die Ablaufrinne in einen Granulator eingeführt und granuliert werden.

Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Abkühlen und Gra­ nulieren von Kunststoff-Strängen, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung, mit Düsen für schmelzflüssig austreten­ de Kunststoff-Stränge, einer nachfolgend angeordneten Ablaufrinne, die wenigstens eine Einrichtung zur Erzeugung eines Kühlflüssigkeitsstroms aufweist, und einem im Anschluß an die Ablaufrinne angeordneten Granulator, der wenigstens eine rotierende Messeranordnung aufweist.

Aus der DE 39 00 250 C2 ist eine Vorrichtung zum Abkühlen, Trock­ nen und Granulieren von schmelzflüssig aus Düsen austretenden Strän­ gen mit einer mit ihrem aufnahmeseitigen Ende unter den Düsen an­ geordneten Ablaufrinne bekannt, wobei weiterhin eine Einrichtung vor­ gesehen ist, die auf der Ablaufrinne einen Kühlflüssigkeitsstrom erzeugt, während der Ablaufrinne ein Granulator nachgeordnet ist und außerdem noch eine vor dem abgabeseitigen Ende in der Ablaufrinne angeordnete Entwässerungsstrecke vorgesehen ist, in der die Ablaufrinne mit Durch­ lässen für den freien Durchtritt der Kühlflüssigkeit versehen ist. Außer­ dem sind im Bereich der Ablaufrinne zusätzliche Kühlwasser-Sprühdüsen vorgesehen, welche, falls erforderlich, zusätzliche Kühl­ flüssigkeit, insbesondere Kühlwasser, auf die Ablaufrinne sprühen und damit den auf die Kunststoff-Stränge ausgeübten Kühleffekt verstärken.

Darüber hinaus ist bei dieser bekannten Vorrichtung die Ablaufrinne im Bereich nach der Entwässerungsstrecke in ihrem Boden über eine solche Länge und so dicht benachbart mit Eintrittsdüsen für einen Luftstrom versehen, daß die Stränge gegenüber dem Boden weitgehend reibungs­ frei entlang der Ablaufrinne in den an ihrem abgabeseitigen Ende an­ geordneten Granulator mit einem die sofortige Weiterverarbeitung er­ möglichenden Trocknungsgrad geleitet werden. Dieser Granulator weist innerhalb eines entsprechenden Gehäuses im wesentlichen zwei überein­ anderliegende Einzugswalzen für die Kunststoffstränge auf, ferner eine Messerwalze, die mit einem entsprechenden Gegenmesser zusammen­ arbeitet. Mit Hilfe dieser Messerwalze und dem Gegenmesser werden die von den Einzugswalzen zugeführten Kunststoff-Stränge granuliert und das infolgedessen durch den Granulator erzeugte Granulat fällt durch einen Ausfallschacht zur weiteren Verarbeitung heraus.

Der im Bereich der Ablaufrinne in Richtung zu dem Granulator hin erzeugte Strom von Kühlflüssigkeit dient im übrigen nicht nur zur Ab­ kühlung der Kunststoff-Stränge, sondern auch zu deren Weitertransport entlang der Ablaufrinne. Infolgedessen kann davon gesprochen werden, daß es sich bei der der Ablaufrinne zugeführten Flüssigkeit sowohl um "Kühl- als auch um Transport-Flüssigkeit, insbesondere -Wasser" handelt.

In der Praxis hat es sich herausgestellt, daß insbesondere in der An­ fahrphase der Vorrichtung zum Abkühlen und Granulieren von Kunst­ stoff-Strängen die erforderliche Transportwassermenge wesentlich größer sein muß als die allein zur Kühlung erforderliche Wassermenge.

Mit Rücksicht hierauf besteht die Gefahr, daß es in der Startphase und auch während des Betriebs der Vorrichtung bei Wassermangel zu Problemen beweglich des Weitertransports der Kunststoff-Stränge kommt. Wenn die Kunststoff-Stränge durch die mit Kühl- und Trans­ port-Wasser gefüllte Ablaufrinne gezogen werden, dann bildet sich um den jeweiligen Strang herum ein Warmwassermantel aus, der zu einem verschlechterten Abkühlverhalten führt. Zur Beseitigung oder Vermei­ dung derartiger Nachteile sind bei bekannten Vorrichtungen oder Anlagen in der Regel eine größere Anzahl von Kühlwasser-Sprühdüsen zusätzlich vorgesehen, wobei derartige Sprühdüsen jedoch sehr empfind­ lich gegen Verstopfung sind und infolgedessen eine aufwendige Wasser­ filtrierung und gewissenhafte Wartung erfordern. Bei Ausfall mehrerer solcher Sprühdüsen kommt es zu einer deutlichen Verringerung der Kühlleistung im Bereich der Ablaufrinne.

Kunststoffe mit geringer Strangstabilität können durch den auftreffenden Flüssigkeitsstrahl aus den Sprühdüsen im Strangfluß in ungünstiger Weise beeinträchtigt werden, ferner können auch Strangverklebungen auftreten.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues Ver­ fahren der eingangs definierten Art anzugeben, mit dessen Hilfe die vorangehend geschilderten Nachteile vermieden werden und selbst bei verringerter Kühlflüssigkeitszufuhr in den Bereich der Ablaufrinne ein sicherer und ungehinderter Weitertransport der zugeführten Kunststoff- Stränge in Richtung zum Granulator hin gewährleistet ist.

Daneben soll eine verbesserte Vorrichtung zum Abkühlen und Granulie­ ren von Kunststoff-Strängen der eingangs genannten Art geschaffen werden, die insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung geeignet ist.

Das Verfahren zum Abkühlen und Granulieren von Kunststoff-Strängen, wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 definiert, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Ablaufrinne während des Weitertransportierens und Kühlens der Kunststoff-Stränge in Vibrations­ schwingungen versetzt wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen dieses erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 7.

Durch diese erfindungsgemäßen Verfahrensmaßnahmen wird erreicht, daß während des Betriebes ein dauerhafter Kontakt zwischen dem Boden und den Seitenwänden der Ablaufrinne mit den zugeführten Kunststoff- Strängen vermieden wird. Außerdem ergibt sich aufgrund des vibrierenden Zustandes der Ablaufrinne gleichsam eine fördernde Wirkung, d. h., die Stränge benötigen zu ihrem Transport, insbesondere in der Startphase weniger "Transportwasser" als bei den bisher bekannten Vorrichtungen.

Außerdem kann sich infolge der in die Ablaufrinne eingekoppelten Vibrationsschwingungen kein "Warmwassermantel" um die Kunststoff- Stränge herum bilden, hinzu kommt aber auch noch, daß das Kühl- und Transportwasser durch die vibrierende Ablaufrinne in einen sprudelnden Zustand versetzt wird, und daß die Mantelflächen der Kunststoff-Stränge ständig benetzt werden, selbst wenn ein Kunststoff-Strang die Wasser­ oberfläche durchstoßen hat, mit der Folge, daß der Verbrauch an Kühl­ flüssigkeit deutlich herabgesetzt werden kann. Ein ganz besonderer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Anzahl der erforder­ lichen zusätzlichen Kühlflüssigkeits-Sprühdüsen im Bereich der Ablauf­ rinne merklich verringert werden kann, in besonderen Anwendungsfällen kann sogar auf derartige Sprühdüsen vollständig verzichtet werden.

Die Vorrichtung zum Abkühlen und Granulieren von Kunststoff- Strängen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 8 ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Ablaufrinne mit einem Vibrator zum Ein­ koppeln von Vibrationsschwingungen in die Ablaufrinne verbunden ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Ansprüche 9 bis 18.

Die Erfindung wird nunmehr im folgenden anhand von Ausführungsbei­ spielen näher erläutert, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zum Abkühlen und Granulieren von Kunststoff-Strängen in ihrer Betriebsposition gemäß einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2 eine Teil-Ansicht der Vorrichtung nach Fig. 1 in deren Anfahr­ position;

Fig. 3 schematisch eine Seitenansicht einer Vorrichtung zum Abkühlen und Granulieren von Kunststoff-Strängen in ihrer Betriebsposition gemäß einer zweiten Ausführungsform; und

Fig. 4 eine Teil-Ansicht der Vorrichtung nach Fig. 3 in deren Anfahr­ position.

Aus der Fig. 1 ist eine Vorrichtung zum Abkühlen und Granulieren von Kunststoff-Strängen gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ersichtlich, wobei diese Vorrichtung ein schematisch dargestelltes Düsen­ paket 2 aufweist, dem in einer hier nicht näher dargestellten Art und Weise, welche an sich bekannt ist, thermoplastischer Kunststoff schmelz­ flüssig zugeführt wird, der sodann aus einer unten angeordneten Düse 3 ausgepreßt wird. In der Regel befinden sich mehrere derartige Düsen 3 in einer Reihe nebeneinander unterhalb des Düsenpakets 2.

Fig. 1 zeigt die Betriebsposition der Vorrichtung, in welcher die aus den Düsen 3 austretenden Kunststoff-Stränge 4 zunächst auf den Anfangsbereich einer schräg geneigt angeordneten Ablaufrinne 1 gelangen, welche an ihrem oberen Ende mit einer Kühl- und Transportwasser-Zuführung 19 versehen ist. Diese Ablaufrinne 1 leitet die zugeführten Kunststoff-Stränge 4 in paralleler Anordnung mit Hilfe des zugeführten Kühl- und Transportwassers und aufgrund ihrer schräg geneigten Anordnung weiter in Richtung zu dem auf der rechten Seite der Fig. 1 dargestellten Granulator 6, der ein Gehäuse 7 aufweist, das auf seiner der Ablaufrinne 1 zugewendeten Seite mit einer Eintrittsöffnung 7a versehen ist. In diese Eintrittsöffnung 7a führt der untere Endbereich der Ablaufrinne 1, derart, daß die von der Ablaufrinne 1 her kommenden Kunststoff-Stränge 4 in den Granulator 6 eingeleitet werden.

Innerhalb des Gehäuses 7 des Granulators 6 befinden sich zwei Einzugs­ walzen für die Kunststoff-Stränge 4, nämlich eine obere Einzugswalze 10 und eine untere Einzugswalze 11. Diese beiden Einzugswalzen 10 und 11 ziehen den Strang 4 aus der Ablaufrinne 1 ab und führen ihn zu einem rotierenden Schermesser 13, das mit einem Amboßmesser 12 zusammenarbeitet, das auf einem Messerhalter 12a angeordnet ist. Mittels dieser Messeranordnung werden die zugeführten Kunststoff- Stränge 4 granuliert, wobei das resultierende Kunststoff-Granulat den Granulator 6 bei einem Auslaß 14 verläßt.

Das Granulator-Gehäuse 7 weist in seinem unteren Bereich noch eine Kühlwasser-Ablaßvorrichtung 24 auf.

Aus Fig. 1 ist weiterhin ersichtlich, daß im Bereich der Unterseite der Ablaufrinne 1 ein Vibrator 9 zum Einkoppeln von Vibrations­ schwingungen in die Ablaufrinne 1 angeordnet ist, wobei der Vibrator 9 über ein Kopplungselement 15 mit der Unterseite der Ablaufrinne 1 verbunden ist. Vorzugsweise ist dieser Vibrator 9 als ein Vibrations­ motor ausgebildet, beispielsweise kann es sich bei einem solchen Vibrator um einen elektromechanischen oder um einen elektro­ magnetischen Vibrator handeln.

Auf jeden Fall ist dem Vibrator 9 noch eine Steuereinheit 16 vorge­ schaltet, welche über eine Leitung 17 mit dem Vibrator 9 verbunden ist.

Mit Hilfe einer derartigen Steuereinheit 16 läßt sich beispielsweise die Energie der in die Ablaufrinne 1 eingekoppelten Vibrationsschwingungen steuern, insbesondere läßt sich beispielsweise die Frequenz dieser Vibrationsschwingungen regeln oder im Bedarfsfall verändern. Die Vibrationsfrequenz wird z. B. im Bereich zwischen 50-350 Hz, insbesondere zwischen 150-200 Hz gewählt.

In bevorzugter Weise werden von dem Vibrator 9 aus die Vibrations­ schwingungen permanent in die Ablaufrinne 1 eingekoppelt.

Es besteht aber auch die Möglichkeit, daß diese Vibrationsschwingungen intermittierend in die Ablaufrinne 1 eingekoppelt werden.

Aufgrund der hierdurch erzeugten Vibrationen der Ablaufrinne 1 ergeben sich die bereits weiter oben erläuterten Vorteile, insbesondere wird ermöglicht, daß keine zusätzlichen Kühlwasser-Sprühdüsen im Bereich der Ablaufrinne 1 erforderlich sind bzw. dort nur noch eine geringe Anzahl solcher Sprühdüsen angeordnet zu werden braucht.

Aus der Fig. 2 ist die Anfahrposition der Vorrichtung nach Fig. 1 er­ sichtlich, wobei dargestellt ist, daß in diesem Fall der Anfangsbereich der Ablaufrinne 1, welcher gemäß Fig. 1 noch unterhalb des Düsen­ pakets 2 angeordnet ist, aus dem Bereich unterhalb des Düsenpakets 2 bzw. der Düsen 3 herausgefahren ist, derart, daß nunmehr die aus den Düsen 3 herauskommenden Kunststoff-Stränge 4 unmittelbar in eine darunter angeordnete Auffangwanne 5 gelangen, in welcher der nicht verarbeitete Kunststoff 8 gesammelt wird.

Der Übergang von der Anfahrposition in die Betriebsposition erfolgt dadurch, daß der Anfangsbereich der Ablaufrinne 1 in die in Fig. 1 dargestellte Stellung gebracht wird, so daß nunmehr die Kunststoff- Stränge 4 auf die Ablaufrinne 1 geleitet werden, wie bereits weiter oben beschrieben.

Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung nach Erfindung, welche sich gegenüber der in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsform dadurch unterscheidet, daß nunmehr dem Anfangsbereich der Ablaufrinne 1 zusätzlich eine einleitende Schurre 20 zugeordnet ist, auf welche zunächst die aus den Düsen 3 austretenden Kunststoff-Stränge 4 gelangen. Diese unterhalb des Düsenpakets 2 in schräg geneigter Anordnung befindliche, einleitende Schurre 20 ist in ihrem der Ablaufrinne 1 abgewendeten Endbereich mit ihrer eigenen Kühl- und Transportwasser-Zuführung 18 versehen. Der hierdurch der einleitenden Schurre 20 zugeführte Wasserfilm nimmt die Kunststoff- Stränge 4 mit, derart, daß sie entlang der Schurre 20 und über deren in Richtung zur Ablaufrinne 1 hin weisendes Ende hinaus zu dieser Ablaufrinne 1 hin weitergeleitet werden. Alle übrigen Elemente der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung stimmen mit denjenigen gemäß Fig. I überein und werden daher an dieser Stelle nicht mehr erneut beschrieben.

Fig. 4 zeigt in Teilansicht die Anfahrposition der Vorrichtung nach Fig. 3. In dieser Anfahrposition ist die Schurre 20 gegenüber ihrer in Fig. 1 dargestellten Position in der Weise verändert worden, daß nunmehr die Kunststoff-Stränge 4 zunächst in einer unterhalb angeordneten Auffangwanne 5 aufgefangen werden, in welcher wiederum der nicht verarbeitete Kunststoff gesammelt wird. Insbesondere läßt sich die Orientierung der Schurre 20 relativ zur Ablaufrinne in der Anfahrposition so verändern, daß die Schurre 20 die aus den Düsen 3 austretenden Kunststoff-Stränge 4 in einer zur Ablaufrinne 1 entgegengesetzten Richtung der unterhalb angeordneten Auffangwanne 5 zuleitet.

Es ist noch zu erwähnen, daß die Ablaufrinne I in Richtung zu dem Granulator 6 hin vorzugsweise unter einem Winkel von 45° oder kleiner gegenüber der Horizontalen geneigt angeordnet ist.

Im Falle der Verarbeitung von bestimmten Kunststoffen, insbesondere von glasfaser-verstärkten Kunststoffen, ist es erforderlich, daß die Granuliertemperatur über ca. 100°C liegt, wobei das Temperaturprofil über den Strangquerschnitt gesehen möglichst homogen sein soll. Um derartigen Randbedingungen gerecht zu werden, ist, was in den Zeichnungen im einzelnen nicht dargestellt ist, zusätzlich eine der vibrierenden Ablaufrinne 1 nachgeschaltete, ebenfalls vibrierende Temperaturausgleichsstrecke vorgesehen, die vorzugsweise in horizontaler oder leicht steigender Ausrichtung angeordnet ist. In einem solchen Falle läßt sich die Ausdehnung der Ablaufrinne relativ kurz gestalten.

Es besteht hierbei die Möglichkeit, die Vibrationsschwingungen von dem gleichen Vibrator 9 oder einem gesonderten Vibrator aus in diese Temperaturausgleichsstrecke einzukoppeln.

Claims (18)

1. Verfahren zum Abkühlen und Granulieren von Kunststoff-Strängen, die schmelzflüssig aus Düsen austreten und sodann einer Ablaufrinne zugeführt werden, in der sie mit Hilfe wenigstens eines Kühlflüssigkeits­ stromes weiter transportiert und gekühlt werden, wobei die durch Kühlung erstarrten Kunststoff-Stränge im Anschluß an die Ablaufrinne in einen Granulator eingeführt und granuliert werden, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ablaufrinne während des Weitertransportierens und Kühlens der Kunststoff-Stränge in Vibrationsschwingungen versetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sinusförmige Vibrationsschwingungen in die Ablaufrinne eingekoppelt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Vibrationsschwingungen konstant gehalten wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Vibrationsschwingungen variiert wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Vibrationsschwingungen im Bereich zwischen 50 bis 350 Hz, insbesondere im Bereich zwischen 150 und 200 Hz gewählt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vibrationsschwingungen permanent in die Ablaufrinne eingekoppelt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Vibrationsschwingungen intermittierend in die Ablaufrinne eingekoppelt werden.

8. Vorrichtung zum Abkühlen und Granulieren von Kunststoff-Strängen, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der An­ sprüche 1 bis 7, mit Düsen (3) für schmelzflüssig austretende Kunst­ stoff-Stränge einer nachfolgend angeordneten Ablaufrinne (1), die we­ nigstens eine Einrichtung zur Erzeugung eines Kühlflüssigkeitsstroms aufweist, und einem im Anschluß an die Ablaufrinne (1) angeordneten Granulator (16), der wenigstens eine rotierende Messeranordnung auf­ weist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablaufrinne (1) mit einem Vibrator (9) zum Einkoppeln von Vibrationsschwingungen in die Ablauf­ rinne (1) verbunden ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Vibrator (9) im Bereich der Unterseite der Ablaufrinne (1) ange­ ordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Vibrator (9) als ein Vibrationsmotor ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Vibrator (9) ein elektromechanischer Vibrator ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Vibrator (9) ein elektromagnetischer Vibrator ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich zwischen den Düsen (3) und der Ab­ laufrinne (1) eine Schurre (20) mit Kühlwasserzuleitung vorgesehen ist, die unterhalb der Düse derart angeordnet werden kann, daß die Kunst­ stoff-Stränge über diese Schurre (20) der Ablaufrinne (1) zuführbar sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schurre (20) aus dem Bereich der aus den Düsen (3) austretenden schmelzflüssigen Kunststoff-Stränge heraus verschiebbar bzw. ver­ schwenkbar ist, derart, daß die Kunststoff-Stränge in der Anfahrposition der Vorrichtung zunächst in einer unterhalb der Düsen angeordneten Auffangwanne (5) aufgefangen werden.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Orientierung der Schurre (20) relativ zur Ablaufrinne (1) so ver­ änderbar ist, daß die Schurre (20) die aus den Düsen (3) austretenden Kunststoff-Stränge in einer zur Ablaufrinne (1) entgegengesetzten Richtung-einer unterhalb angeordneten Auffangwanne (5) zuleitet.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablaufrinne (1) in Richtung zu dem Granulator (6) gegenüber der Horizontalen unter einem Winkel von 45° geneigt angeordnet ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablaufrinne (1) eine Temperaturausgleichs­ strecke nachgeschaltet ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturausgleichsstrecke vibrierend ist.