DE102008004858A1

DE102008004858A1 - Temperieren der Düsenplatte eines Unterwassergranulators

Info

Publication number: DE102008004858A1
Application number: DE102008004858A
Authority: DE
Inventors: Hubertus Dr. Schulte
Original assignee: CF Scheer und Cie GmbH and Co KG
Current assignee: SCHULTE, HUBERTUS, DR., 83278 TRAUNSTEIN, DE
Priority date: 2008-01-17
Filing date: 2008-01-17
Publication date: 2009-07-23
Also published as: WO2009090089A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zum Temperieren von in eine Wasserkammer eines Unterwassergranulators zu extrudierendem Kunststoff, umfassend eine Düsenplatte (2) mit die Düsenplatte (2) durchdringenden Schmelzekanälen (4, 5) für den Durchtritt von Kunststoff und eine Kavität (6, 7, 8), die zur Aufnahme eines Temperierfluids zum Temperieren der Düsenplatte (2) eingerichtet ist. Das System umfasst eine Heizeinrichtung (9, 10), welche eingerichtet und zumindest im Betrieb des Systems benachbart zu der Kavität (6, 7, 8) angeordnet ist, um mittels der Heizeinrichtung (9, 10) in der Kavität (6, 7, 8) enthaltenes Temperierfluid zu beheizen und zumindest teilweise zu verdampfen. Außerdem betrifft die Erfindung eine zum System zugehörige Düsenplatte (2) und ein Verfahren zum Temperieren von in eine Wasserkammer eines Unterwassergranulators zu extrudierendem Kunststoff unter Verwendung des beschriebenen Systems. Auf die Heizeinrichtung (9, 10) kann gegebenenfalls auch verzichtet werden, wenn die Wärme des zu extrudierenden Kunststoffs zum Verdampfen des Temperierfluids genutzt wird und ausreichend ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Düsenplatte und ein die Düsenplatte umfassendes System sowie ein Verfahren zum Temperieren von Kunststoff, der durch die Düsenplatte hindurch in eine Wasserkammer eines Unterwassergranulators extrudiert wird. Das System bzw. die Düsenplatte umfassen eine Kavität, die zur Aufnahme eines Temperierfluids zum Temperieren der Düsenplatte eingerichtet ist.
Beim Betrieb eines Unterwassergranulators wird der Kunststoff in einem Extruder aufgeschmolzen und durch die Düsen einer an dem Extruderkopf angebrachten Düsenplatte in eine mit Wasser durchspülte Kammer extrudiert. Zur Herstellung des Granulats werden die durch die Düsen extrudierten Stränge unmittelbar an der Düsenplatte durch ein rotierendes Messer abgeschnitten. Dies geschieht unter Wasser in der Kammer, wodurch das Granulat sofort erstarrt. Allerdings grenzt die Düsenplatte an die Wasserkammer an und wird so durch das Wasser ebenfalls gekühlt. Dieser unerwünschte Effekt hat zur Folge, dass der durch die Düsen tretende Kunststoff zu früh erkalten und in den Düsen "einfrieren" kann. Um diesem Effekt entgegen zu wirken, muss die Düsenplatte bzw. der durch die Schmelzekanäle und Düsen der Düsenplatte tretende Kunststoff temperiert, insbesondere beheizt werden. Dies geschieht im Allgemeinen durch ein Temperiermedium, das durch die Düsenplatte geleitet wird, oder durch eine elektrische Beheizung der Düsenplatte.
In der WO 2007/079839 A1 wird eine solche beheizbare Düsenplatte beschrieben. Dabei wird der geschmolzene Kunststoff durch Schmelzekanäle in einer am Extruderkopf montierten Platte hindurch zur Düsenplatte befördert. Diese Platte bildet somit eine Rückwand für die Düsenplatte. Sie ist mit Leitungen für ein Temperiermedium durchsetzt. Durch einen Ein- und Auslass in der Düsenplatte sind diese Leitungen der Rückwand mit entsprechenden Leitungen in der Düsenplatte verbunden, um über diese Leitungen ein flüssiges oder dampfför miges Temperiermedium durch die Düsenplatte leiten zu können. Außerhalb der Rückwand sind Absperrventile angebracht, um den Strom des Temperiermediums unterbrechen zu können, wenn die Düsenplatte zum Beispiel zur Reinigung von der Rückwand gelöst wird.
Bei dieser Anordnung führen die Leitungen für das Temperiermedium sowohl durch die Düsenplatte als auch durch die Rückwand, mit der die Düsenplatte am Extruderkopf montiert wird. Deshalb muss beim Montieren darauf geachtet werden, dass die Anschlüsse für die Leitungen dichtend aufeinander treffen. Vor dem Lösen der Düsenplatte muss der Strom des Temperiermediums unterbrochen und gegebenenfalls noch in der Düsenplatte vorhandenes Temperiermedium abgelassen werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, das Temperieren von Kunststoff, der durch eine Düsenplatte hindurch in eine Wasserkammer eines Unterwassergranulators extrudiert wird, einfacher zu gestalten.
Diese Aufgabe wird durch ein System, eine Düsenplatte und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. In davon abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
Ein erfindungsgemäßes System zum Temperieren von, in eine Wasserkammer eines Unterwassergranulators zu extrudierendem Kunststoff umfasst die Düsenplatte mit den diese durchdringenden Schmelzekanälen für den Durchtritt von Kunststoff und einer in dieser angeordneten Kavität, die zur Aufnahme eines Temperierfluids zum Temperieren der Düsenplatte eingerichtet ist. Andererseits umfasst das System darüber hinaus eine Heizeinrichtung, welche eingerichtet und zumindest im Betrieb des Systems benachbart zu der Kavität angeordnet ist, um mittels der Heizeinrichtung in der Kavität enthaltenes Temperierfluid zu beheizen und zumindest teilweise zu verdampfen. Im Betrieb ist die Kavität somit verschlossen, so dass ein Verdampfen des Temperierfluids innerhalb der Kavität mittels der Heizeinrichtung möglich ist.
Der Vorteil dieser Anordnung liegt in der einfachen Beheizung des durch die Schmelzekanäle und Düsen dringenden Kunststoffs. Der Dampf des Temperierfluids gelangt leicht in jeden Winkel der Kavität, auch wenn diese eine komplizierte Geometrie hat. Dampf- und Flüssigkeitsströmungen transportieren die Wärme schnell an die kälteren Stellen der Kavität. Dort kondensiert der Dampf und fließt zurück in ein Reservoir in der Kavität. An die kälteren Stellen der Kavität gelangt dann sofort wieder heißer Dampf und beheizt diese weiter. Durch das Kondensieren des Dampfes und Zurückfließen in das Reservoir entsteht ein geschlossener Kreislauf innerhalb der Kavität und es ist keine externe Aufbereitung des Temperierfluids nötig.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Kavität der Düsenplatte zur Aufnahme des Temperiermediums als ein innerhalb der Düsenplatte abgeschlossener Hohlraum ausgebildet. Dadurch werden keine Zu- und Ableitungen für das Temperiermedium durch den Extruderkopf oder durch außerhalb der Düsenplatte liegende Leitungen zum Befüllen der Kavität mit Temperierfluid benötigt. Vielmehr wird das Temperierfluid in den Hohlraum einmal eingebracht und kann dann immer darin verbleiben. Da die Düsenplatte keine Fluidanschlüsse benötigt, kann sie ohne weitere Handgriffe gewechselt oder zur Reinigung abgenommen und wieder angebracht werden. Ein Abschließen oder Öffnen eventuell vorhandener Ventile entfällt.
Das schließt nicht aus, dass die Düsenplatte einen Verschluss besitzen kann, mit dem eine Befüll- und Ablassöffnung der Kavität verschließbar ist, z. B. für den Fall, dass das Temperierfluid ausgetauscht werden muss oder die Auslieferung der Düsenplatte ohne Temperierfluid erfolgt.
Das System kann Heizeinrichtungen unterschiedlichster Anordnung umfassen. Dabei ist es für die Beheizung und das Verdampfen des Temperierfluids erforderlich, dass die Heizeinrichtung zumindest im Betrieb benachbart zu der Kavität angeordnet ist. Falls die Heizeinrichtung ein von der Düsenplatte getrennter Teil des Systems ist, d. h. die Düsenplatte selbst keine Heizeinrichtung enthält und deshalb keinerlei Anschlüsse dafür benötigt, kann sie vorteilhaft in die Rückwand, an welcher die Düsenplatte im Betrieb des System fixiert ist, inte griert sein. Dabei ist darauf zu achten, dass die Heizeinrichtung im Betrieb benachbart zu der Kavität in der Düsenplatte angeordnet ist.
In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Heizeinrichtung als integraler Bestandteil der Düsenplatte ausgebildet. Dadurch kann die Heizeinrichtung sehr nahe an die Kavität heranreichen, und somit wird ein günstiger Wärmeübergang zwischen der Heizeinrichtung und dem Temperierfluid ermöglicht.
Es können unterschiedliche Typen von Heizeinrichtungen verwendet werden. Vorteilhaft ist die Verwendung einer elektrischen Widerstandsheizung. Diese umfasst in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung mindestens eine Heizpatrone. Dies stellt eine einfache und erprobte Möglichkeit der Beheizung dar. Vorzugsweise sind die Heizpatronen im Bereich des Reservoirs dichter beieinander angeordnet als im übrigen Bereich der Kavität.
Die Erfindung ist aber nicht auf die Verwendung einer elektrischen Widerstandsheizung beschränkt. Denkbar ist auch eine induktive Heizeinrichtung. Dabei kann ein erster Teil der Heizeinrichtung benachbart zu oder innerhalb der Kavität angeordnet sein und besitzt keinen direkten elektrischen Kontakt zu einer Stromversorgung. Der Strom wird in dem ersten Teil stattdessen mittels eines zweiten Teils induziert, der außerhalb der Düsenplatte angeordnet ist. Dieser zweite Teil kann zum Beispiel am Extruderkopf montiert oder Teil der Rückwand sein und ist bei montierter Düsenplatte ausreichend nahe zu dem Teil der Heizeinrichtung in der Düsenplatte angeordnet, um die induktive Wirkung zu erzielen.
Als weitere mögliche Ausführung der Heizeinrichtung kommt ein Wärmetauscher in Betracht. Dabei führt eine Leitung mit einem erhitzten Temperierfluid in der Nähe der Kavität an der Düsenplatte vorbei und erwärmt dadurch das in der Kavität enthaltene Temperierfluid. Auch bei dieser Variante kann auf komplizierte Leitungen in der Düsenplatte verzichtet werden.
Besonders vorteilhaft ist eine abgewandelte Ausführungsvariante, bei der keine zusätzliche Heizeinrichtung erforderlich ist. Stattdessen erfolgt die Beheizung des Temperierfluids allein durch den erhitzten Kunststoff im Extruderkopf. Hier zu erstreckt sich ein Teil der Kavität der Düsenplatte – vorzugsweise zumindest das Reservoir – bis in die Nähe der Schmelzekanäle des Extruderkopfes bzw. der am Extruderkopf montierten Rückwand, um eine möglichst lange Strecke zu haben, über die Wärme vom Kunststoff an das Temperierfluid abgegeben werden kann. Das verdampfte Temperierfluid beheizt wiederum dann den Kunststoff in den entfernt liegenden Schmelzekanälen und Düsen in der Düsenplatte bzw. hält den die Schmelzekanäle und Düsen umfassenden Bereich der Düsenplatte auf Temperatur.
Wird eine elektrische Heizeinrichtung verwendet, die integraler Bestandteil der Düsenplatte ist, so wird eine elektrische Verbindung zwischen dieser Heizeinrichtung und einer externen Stromversorgung benötigt. Vorteilhaft ist es dabei, wenn die elektrische Verbindung automatisch beim Montieren der Düsenplatte auf den Extruderkopf hergestellt wird. Dies kann mittels einer geeigneten Steck- oder Schiebeverbindung an der Düsenplatte und der Rückwand, an der die Düsenplatte befestigt wird, realisiert werden. Dabei führt eine Stromversorgungsleitung von der Rückseite der Düsenplatte aus zur Heizeinrichtung in der Düsenplatte hin. Auf diese Weise erfolgt die Stromversorgung der Heizeinrichtung einfach und zuverlässig, da die Verbindung automatisch beim Montieren der Düsenplatte hergestellt wird.
Um eine effektive Beheizung des Temperierfluids in der Kavität zu erreichen, ist es weiter vorteilhaft, die Heizeinrichtung so anzuordnen, dass sich ein Teil der Kavität um zumindest einen Teil der Heizeinrichtung herum erstreckt. Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn die Heizeinrichtung in zumindest einen Teil der Kavität hineinragt. Dadurch steht das Temperierfluid in direktem Kontakt mit der Heizeinrichtung, und eine Beheizung kann somit noch effektiver erfolgen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Kavität der Düsenplatte mit einem Temperierfluid derart gefüllt ist, dass bei Raumtemperatur eine flüssige Phase des Temperierfluids (Reservoir) in der Kavität vorliegt. Durch das teilweise Befüllen bei Raumtemperatur mit flüssigem Temperierfluid wird erreicht, dass sich beim Beheizen eine gesättigte dampfförmige Phase des Temperierfluids bilden kann. Da die Kavität in der Düsenplatte eine komplizierte Geometrie besitzen kann, erreicht die dampfförmige Phase schlecht zugängliche Bereiche der Kavität innerhalb der Düsenplatte leichter und schneller als eine flüssige Phase und beheizt damit die gesamte Kavität gleichmäßig.
Um eine Verdampfung des Temperierfluids schon bei niedrigeren Temperaturen zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn die teilweise mit Temperierfluid gefüllte Kavität bei Raumtemperatur unter Unterdruck steht. Insoweit ist es vorteilhaft, wenn die Kavität als abgeschlossener Hohlraum in der Düsenplatte ausgebildet ist. Eine solche Düsenplatte kann dann noch vor ihrer Auslieferung unter Vakuum mit einem Temperierfluid befüllt und verschlossen werden. Im Betrieb entsteht dann aufgrund der hohen Betriebstemperaturen durch teilweises Verdampfen des Temperierfluids ein Überdruck in der Kavität.
Beim Beheizen des Temperierfluids stellt sich ein thermodynamisches Gleichgewicht ein. Die Heizeinrichtung beheizt des Temperierfluid und verdampft es zumindest teilweise. Es kondensiert an den kälteren Stellen der Innenflächen der Kavität und sammelt sich als flüssige Phase. Zu diesem Zweck ist ein Teil der Kavität als Reservoir eingerichtet. Es ist vorteilhaft, wenn die flüssige Phase des Temperierfluids zwischen 150°C und 330°C die Kavität über 0% füllt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die flüssige Phase des Temperierfluids zwischen 150°C und 330°C die Kavität zwischen 40% und 10% füllt. Dadurch ist gewährleistet, dass sich im Betrieb immer eine flüssige und eine dampfförmige Phase des Temperierfluids in der Kavität befinden und die dampfförmige Phase somit gesättigt ist. Daraus ergibt sich ein besonders schnelles und gleichmäßiges Temperieren des durch die Schmelzekanäle und Düsen tretenden Kunststoffes. Es sind zum Beispiel bei der Reinigung der Düsenplatte auch Temperaturen bis zu 450°C möglich.
Als besonders geeignetes Temperierfluid erweist sich zum Beispiel ein Gemisch aus Diphenyl und Diphenylether. Dieses Temperierfluid wird auch unter der Marke DIPHYL^® vertrieben.
Um eine möglichst homogene Beheizung des Kunststoffes zu erreichen, ist eine spezielle Ausgestaltung der Kavität von Vorteil, bei der die Kavität einen relativ zu den Schmelzekanälen radial außen liegenden Bereich und einen rela tiv zu den Schmelzekanälen radial innen liegenden Bereich umfasst. Da die Schmelzekanäle und die Düsen in der Düsenplatte ringförmig angeordnet sind, werden die Schmelzekanäle und Düsen in der Düsenplatte so von zwei Seiten beheizt.
Um eine noch bessere Beheizung der Schmelzekanäle in der Düsenplatte und damit des Kunststoffes zu erreichen, kann es weiter vorteilhaft sein, die Schmelzekanäle durch die Kavität hindurch zu führen. Dadurch sind die Schmelzekanäle direkt vom Temperierfluid umgeben.
Beim Beheizen des Temperierfluids in der Kavität mittels der Heizeinrichtung entsteht, wie erwähnt, in der Kavität ein Überdruck. Um einen zu hohen Druck in der Kavität der Düsenplatte zu vermeiden, ist es vorteilhaft, die Kavität mit einem Überdruckventil zu versehen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
1a eine an einer Rückwand befestigte Düsenplatte mit in der Düsenplatte integrierter Heizeinrichtung (Schnitt I-I in 3),
1b eine Vergrößerung des Gewindestopfens aus 1a,
2 die Düsenplatte aus 1 in einem anderen Querschnitt (Schnitt II-II in 3),
3 einen Schnitt durch die Düsenplatte aus 1 und 2 orthogonal zur Düsenrichtung,
4 eine an einer Rückwand befestigte Düsenplatte mit in der Rückwand integrierter Heizeinrichtung,
5 eine an einer Rückwand befestigte Düsenplatte ohne zusätzliche Heizeinrichtung, und
6 eine an einer Rückwand befestigte Düsenplatte mit erweiterter Kavität.
In 1a ist eine Düsenplatte 2 eines Unterwassergranulators dargestellt, die an einer Rückwand 1 befestigt ist (Befestigungen nicht dargestellt). Die Rückwand 1 wird ihrerseits an einem Extruderkopf montiert. Die Rückwand 1 ist mit Schmelzekanälen 3 durchsetzt, die den geschmolzenen Kunststoff vom Extruder über Schmelzekanäle 4 in der Düsenplatte 2 zu den Düsen 5 leiten. Der Kunststoff wird dann durch die Düsen 5 in die Wasserkammer eines nicht dargestellten Unterwassergranulators gepresst, wo die extrudierten Stränge mittels eines rotierenden Messers pelletiert werden. Wie eingangs beschrieben, wird die Düsenplatte 2 temperiert, insbesondere beheizt, da das Wasser in der Wasserkammer die Düsenplatte 2 kühlt und der Kunststoff in den Schmelzekanälen 4 und Düsen 5 ansonsten erstarren könnte. Zu diesem Zweck ist die Düsenplatte 2 mit einer Kavität 6, 7, 8 versehen. Diese erstreckt sich im Ausführungsbeispiel gemäß 1 relativ zu den Schmelzekanälen 4, 5 sowohl radial außen 6, 7 als auch radial innen 8. Ein in der Kavität 6, 7, 8 enthaltenes Temperierfluid wird mittels Heizpatronen 9, 10 beheizt, so dass es zumindest teilweise verdampft. Der untere Bereich 7 der Kavität 6, 7, 8 dient als Reservoir zum Auffangen des kondensierten Temperierfluids.
Die Befüllung der Kavität 6, 7, 8 erfolgt im Vakuum bei Raumtemperatur (20°C). Das Temperierfluid ist dabei vollkommen entgast, d. h. dieses enthält keine gelöste Luft. Da die Befüllung im Vakuum – unterhalb des Dampfdruckes des Temperierfluids – erfolgt, wird nach dem Verschließen der Kavität 6, 7, 8 bereits ein Teil des Temperierfluids verdampfen. Mit zunehmender Temperatur – beim Beheizen – werden weitere Volumenanteile des Temperierfluids verdampfen und der Druck in der Kavität 6, 7, 8 steigt ebenfalls. Es stellt sich wiederum ein Gleichgewicht zwischen Flüssigkeits- und Dampfphase in der Kavität 6, 7, 8 ein.
Die Kavität 6, 7, 8 ist so ausgestaltet, dass der aus dem Temperierfluid entstehende Dampf im Vakuum entgegen der Schwerkraft strömt und zunächst alle Wände der Kavität 6, 7, 8 gleichmäßig benetzt, da die abfließende Wärme relativ klein ist – die freien Flächen der Düsenplatte 2 sind nur mit der Umgebungsluft in Kontakt. Erst wenn an die Schneidfläche der Düsenplatte 2 Wasser kommt, fließt mehr Wärme aus der Düsenplatte 2 ab, der Wärmestrom bewirkt jetzt eine sehr große Temperaturdifferenz zwischen der Schneidfläche und der Oberfläche der Kavität 6, 7, 8, welche sehr nahe an der Schneidfläche liegt. Die Wärme wird vom heißen Dampf auf die örtlich begrenzte kalte Oberfläche der Kavität 6, 7, 8 übertragen, somit entsteht auch innerhalb der Kavität 6, 7, 8 im Dampf eine Temperaturdifferenz. Die Temperaturdifferenz im Dampf bewirkt einen Dichteunterschied und damit entsteht im Dampf eine Strömung – hin zu den kalten Oberflächen. Hinzu kommt, dass sich der Dampf an der kalten Oberfläche soweit abkühlt, dass dieser kondensiert und sich Flüssigkeit an der kalten Oberfläche bildet. Die Flüssigkeit fließt durch die Schwerkraft in der Kavität 6, 7, 8 nach unten, wo sich das Reservoir 7 befindet.
Durch die ständige Beheizung des Reservoirs 7 wird wiederum der Teil des Temperierfluids verdampft, welcher zur Aufrechterhaltung des Gleichgewichtes zwischen Dampf- und Flüssigkeitsphase in der Kavität 6, 7, 8 bei der entsprechenden Temperatur erforderlich ist.
Da die Heizpatronen 9, 10 in die Düsenplatte 2 integriert sind, werden sie über elektrische Verbindungen 11, 12 rückseitig mit Strom versorgt (schematisch dargestellt). Dabei handelt es sich um eine Schiebeverbindung, so dass die elektrische Verbindung jeweils automatisch beim Montieren der Düsenplatte 2 auf die Rückwand 1 hergestellt wird, indem Kontakte an den Heizpatronen 9, 10 an Gegenkontakten der Rückwand 1 zur Anlage kommen. Die Kavität besitzt außerdem einen Gewindestopfen 15, der eine Befüll- und Ablassöffnung der Kavität 6, 7, 8 verschließt. Dieser ist, wie in 1b vergrößert dargestellt, entsprechend abgedichtet und mit einem Überdruckventil versehen.
Die Reinigung der Düsenplatte 2 erfolgt durch Erwärmen auf 450°C. Dabei zersetzt sich die Schmelze des Kunststoffs und kann mechanisch entfernt werden. Das Temperierfluid bleibt von dieser Temperatur unbeeinflusst und kann in der Kavität 6, 7, 8 verbleiben.
2 zeigt die an der Rückwand 1 befestigte Düsenplatte 2 aus 1 in einer anderen Schnittebene. Es sind die Verbindungen 13, 14 zwischen dem radial innen liegenden Teil 8 der Kavität und dem radial außen liegenden Teil 6 der Kavität. Der als Reservoir ausgebildete untere Bereich 7 des außen liegenden Teils 6 der Kavität ist in diesem Schnitt nicht zu sehen.
Die Verbindungen 13, 14 werden ebenfalls aus 3 deutlich. Es handelt sich bei 3 um einen Schnitt durch die Düsenplatte 2 der gleichen Ausgestaltung wie in 1 und 2 orthogonal zur Düsenrichtung. Neben der Anordnung der bereits beschriebenen Elemente der Düsenplatte 2, wie z. B. den Düsen 5, ist die Anordnung der Kavität 6, 7, 8 deutlicher dargestellt. Der untere Bereich 7 der Kavität 6, 7, 8 bildet das Reservoir, in dem sich das im äußeren Teil 6 und Innenteil 8 kondensierte Temperierfluid sammelt. Um eine effektive Verdampfung des Temperierfluids zu gewährleisten, sind am unteren Reservoirbereich 7 der Düsenplatte 2 mehr Heizpatronen 10 angebracht als am übrigen äußeren Teil 6 der Düsenplatte 2.
4 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hierbei ist die Heizeinrichtung in Form von Heizpatronen 9, 10 nicht in der Düsenplatte 2, sondern in der Rückwand 1 integriert. Damit die Heizpatronen 9, 10 trotzdem in die Nähe der Kavität 6, 7 reichen, sind die Heizpatronen 9, 10 in Vorsprüngen der Rückwand 1 integriert. Die Düsenplatte 2 hat in diesem Falle entsprechende Aussparungen, in die die Vorsprünge der Rückwand 1 beim Montieren eingreifen.
5 zeigt eine Ausgestaltung der Erfindung, bei der keinerlei zusätzliche Heizeinrichtung erforderlich ist, sondern das Temperierfluid allein durch den heißen Kunststoff verdampft wird, der durch die Rückwand 1 und die Düsenplatte 2 fließt. Um eine ausreichende Erwärmung und damit Verdampfung des Temperierfluids zu gewährleisten, erstreckt sich die Kavität 6, 7 auf einer möglichst langen Strecke entlang der Schmelzekanäle 3 in der Rückwand. Die Rückwand 2 ist zu diesem Zweck dicker ausgebildet als ansonsten üblich. Da die Schmelzekanäle 3 überwiegend in der Rückwand 1 und die Kavität 6, 7 vollständig in der Düsenplatte 1 enthalten sind, sind die Düsenplatte 2 und die Rückwand 1 so ausgebildet, dass sie ineinander eingreifen. Da die Kavität 6, 7 und die Schmelzekanäle 3 auf einer relativ langen Strecke dicht nebeneinander angeordnet sind, ist eine Wärmeübertragung vom Kunststoff auf das Tempe rierfluid möglich. Das so erhitzte Temperierfluid beheizt die Schmelzekanäle 4, 5, die ebenfalls benachbart zu der Kavität 6, 7, 8 angeordnet sind.
In 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Hier umfasst die Kavität 6, 7, 8 einen größeren Bereich der Düsenplatte 2. Die Schmelzekanäle 4, 5 führen durch die Kavität 6, 7, 8 hindurch und sind so vollständig vom Temperierfluid umgeben. Um die Beiheizung noch effektiver zu gestalten, ragen die Heizpatronen 9, 10 in die Kavität 6, 7, 8 hinein. Durch den unmittelbaren Kontakt der Schmelzekanäle 4, 5 und der Heizpatronen 9, 10 mit dem Temperierfluid ist somit eine sehr effektive Beheizung möglich.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 2007/079839 A1 [0003]

Claims

System zum Temperieren von in eine Wasserkammer eines Unterwassergranulators zu extrudierendem Kunststoff, umfassend eine Düsenplatte (2) mit die Düsenplatte (2) durchdringenden Schmelzekanälen (4, 5) für den Durchtritt von Kunststoff und eine Kavität (6, 7, 8), die zur Aufnahme eines Temperierfluids zum Temperieren der Düsenplatte (2) eingerichtet ist, gekennzeichnet durch eine Heizeinrichtung (9, 10), welche eingerichtet und zumindest im Betrieb des Systems benachbart zu der Kavität (6, 7, 8) angeordnet ist, um mittels der Heizeinrichtung (9, 10) in der Kavität (6, 7, 8) enthaltenes Temperierfluid zu beheizen und zumindest teilweise zu verdampfen.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavität (6, 7, 8) als ein innerhalb der Düsenplatte (2) abgeschlossener Hohlraum ausgebildet ist.
System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (9, 10) eine elektrische Heizeinrichtung ist.
System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (9, 10) mindestens eine Heizpatrone umfasst.
System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem ersten Bereich (7) der Kavität (6, 7, 8), der im Betrieb des Systems einen unteren Bereich der Kavität (6, 7, 8) bildet, relativ mehr Heizpatronen angeordnet sind als bei einem zweiten Bereich (6) der Kavität (6, 7, 8).
System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (9, 10) ein von der Düsenplatte (2) ge trennter Teil des Systems ist.
System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (9, 10) in eine Rückwand (1), an welcher die Düsenplatte (2) im Betrieb des Systems fixiert ist, integriert ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (9, 10) Bestandteil der Düsenplatte (2) ist.
System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Heizeinrichtung (9, 10) in der Düsenplatte (2) eine Stromversorgungsleitung von einer Rückseite der Düsenplatte (2) aus hinführt.
System nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch eine Steck- oder Schiebeverbindung (11, 12) zur automatischen Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen der Heizeinrichtung (9, 10) in der Düsenplatte (2) und einer externen Stromversorgung an einer Rückwand (1), an welcher die Düsenplatte (2) im Betrieb des Systems montiert ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Teil der Kavität (6, 7, 8) um zumindest einen Teil der Heizeinrichtung (9, 10) herum erstreckt.
System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (9, 10) in zumindest einen Teil der Kavität (6, 7, 8) hineinragt.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine flüssige Phase des Temperierfluids die Kavität (6, 7, 8) bei Raumtemperatur teilweise füllt.
System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavität (6, 7, 8) bei Raumtemperatur unter Unterdruck steht.
System nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssige Phase des Temperierfluids bei Temperaturen zwischen 150°C und 330°C die Kavität (6, 7, 8) über 0% füllt.
System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssige Phase des Temperierfluids bei Temperaturen zwischen 150°C und 330°C die Kavität (6, 7, 8) zwischen 40% und 10% füllt.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperierfluid ein Diphenyl/Diphenylether-Gemisch ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavität (6, 7, 8) sowohl einen relativ zu den Schmelzekanälen (4, 5) radial außen liegenden Teil (6, 7) als auch einen relativ zu den Schmelzekanälen (4, 5) radial innen liegenden Teil (8) umfasst.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzekanäle (4, 5) durch die Kavität (6, 7, 8) hindurch führen.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavität (6, 7, 8) mit einem Überdruckventil versehen ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenplatte (2) einen Verschluss besitzt, mit dem eine Befüll- und Ablassöffnung der Kavität (6, 7, 8) verschließbar ist.
Düsenplatte mit die Düsenplatte (2) durchdringenden Schmelzekanälen (4, 5) für den Durchtritt von Kunststoff und mit einer Kavität (6, 7, 8), die zur Aufnahme eines Temperierfluids zum Temperieren der Düsenplatte (2) eingerichtet ist, insbesondere für ein System nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavität (6, 7, 8) als ein innerhalb der Düsenplatte (2) abgeschlossener Hohlraum aus gebildet ist.
Düsenplatte nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kavität (6, 7, 8) ein Temperierfluid enthalten ist, dessen flüssige Phase die Kavität (6, 7, 8) bei Raumtemperatur teilweise füllt.
Düsenplatte nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavität (6, 7, 8) bei Raumtemperatur unter Unterdruck steht.
Düsenplatte nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass eine flüssige. Phase des Temperierfluids bei Temperaturen zwischen 150°C und 330°C die Kavität (6, 7, 8) über 0% füllt.
Düsenplatte nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssige Phase des Temperierfluids bei Temperaturen zwischen 150°C und 330°C die Kavität (6, 7, 8) zwischen 40% und 10% füllt.
Düsenplatte nach einem der Ansprüche 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass als Temperierfluid ein Diphenyl/Diphenylether-Gemisch in der Kavität (6, 7, 8) enthalten ist.
Düsenplatte nach einem der Ansprüche 22 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavität (6, 7, 8) mit einem Überdruckventil versehen ist.
Düsenplatte nach einem der Ansprüche 22 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenplatte (2) einen Verschluss besitzt, mit dem eine Befüll- und Ablassöffnung der Kavität (6, 7, 8) verschließbar ist.
Düsenplatte nach einem der Ansprüche 22 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass in die Düsenplatte (2) eine Heizeinrichtung (9, 10) integriert ist, welche eingerichtet und benachbart zu der Kavität (6, 7, 8) angeordnet ist, um mittels der Heizeinrichtung (9, 10) in der Kavität (6, 7, 8) enthaltenes Temperierfluid zu beheizen und zumindest teilweise zu ver dampfen.
Düsenplatte nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (9, 10) eine elektrische Heizeinrichtung ist.
Düsenplatte nach Anspruch 30 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (9, 10) mindestens eine Heizpatrone umfasst.
Düsenplatte nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem ersten Bereich (7) der Kavität (6, 7, 8) relativ mehr Heizpatronen angeordnet sind als bei einem zweiten Bereich (6) der Kavität (6, 7, 8).
Düsenplatte nach einem der Ansprüche 31 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass zur Heizeinrichtung (9, 10) in der Düsenplatte (2) eine Stromversorgungsleitung von einer Rückseite der Düsenplatte (2) aus hinführt.
Düsenplatte nach einem der Ansprüche 30 bis 34, gekennzeichnet durch eine Steck- oder Schiebeverbindung (11, 12) zur automatischen Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen der Heizeinrichtung (9, 10) in der Düsenplatte (2) und einer externen Stromversorgung an einer Rückwand (1), an welcher die Düsenplatte (2) im Betrieb des Systems montiert wird.
Düsenplatte nach einem der Ansprüche 30 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Teil der Kavität (6, 7, 8) um einen Teil der Heizeinrichtung (9, 10) herum erstreckt.
Düsenplatte nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (9, 10) in zumindest einen Teil der Kavität (6, 7, 8) hineinragt.
Düsenplatte nach einem der Ansprüche 22 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavität (6, 7, 8) einen relativ zu den Schmelzekanälen (4, 5) radial außen liegenden Teil (6, 7) und einen relativ zu den Schmelzekanälen (4, 5) radial innen liegenden Teil (8) umfasst.
Düsenplatte nach einem der Ansprüche 22 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzekanäle (4, 5) durch die Kavität (6, 7, 8) hindurch führen.
Verfahren zum Temperieren von in eine Wasserkammer eines Unterwassergranulators zu extrudierendem Kunststoff unter Verwendung eines Systems nach einem der Ansprüche 1 bis 21 und/oder einer Düsenplatte nach einem der Ansprüche 22 bis 39, umfassend den Schritt des Beheizens eines in der Kavität (6, 7, 8) enthaltenen Temperierfluids zumindest bis zum teilweisen Verdampfen des Temperierfluids.
Verfahren nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperierfluid auf einer Temperatur zwischen 150°C und 450°C gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 40 oder 41, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdampfen des Temperierfluids mittels Wärme des zu extrudierenden Kunststoffs ohne zusätzliche Heizeinrichtung erfolgt.