DE1604344A1

DE1604344A1 - Spritzwerkzeug in Unterwassergranulatoren

Info

Publication number: DE1604344A1
Application number: DE19661604344
Authority: DE
Inventors: Siegfried Braun; Friedrich Rueppel
Original assignee: Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1966-12-14
Filing date: 1966-12-14
Publication date: 1970-10-22
Also published as: BE707549A; ES347830A1; CH461771A; LU54970A1; US3516120A; DE1604344B2; AT312913B; FR1553155A; NL6716518A; GB1176719A; DE1679806A1

Description

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Spritzwerkzeug In Unterwassergranulatoren

B a r m a g
Banner Maschinenfabrik Aktiengesellschaft "WUPPERTAL

Die Erfindung bezieht sieh auf ein Spritzwerkzeug in Unterwassergranulatoren zum Granulieren von thermoplastischen Kunststoffen, in denen die von den Granuliermessern überstrlchene und gegebenenfalls verschleißfest armierte Stirnfläche der Düsenplatte von einem Kühlmittel' bespült bzw. besprüht wird.

Um ein einwandfreies Granulat erzeugen zu können,- ist es notwendig, das zu granulierende, thermoplastische Material bis zu seinem Austritt aus den Düsenbohrungen oberhalb seiner Erstarrungstemperatur zu halten. Diese Bedingung ist aber deshalb schwierig zu erfüllen, weil der schmelzflüssige Kunststoff sofort bei seinem Austritt aus der Düsenbohrung gekühlt werden muß und hierzu Üblicherweise ein die Außenfläche der Düsenplatte beaufschlagendes Kühlbad verwendet bzw. ein kräftiger Kühlmittelstrom gegen die Düsenplatte gerichtet wird. Das tfärmegefalle zwischen der Düsenplatte und dem.Kühlmittel ist sehr hoch.

Bei den bisher bekannten Unterwassergranuliervorrlchtungen ist man bestrebt, die durch das Kühlmittel von der Düsenplatte abgeführte Wärme laufend zu ersetzen. Durch intensives Beheizen werden der Düsen· platte sehr große Wärmemengen zugePührtv Aber selbst hohe Heiz-' 1eistungen bringen nur selten den gewünschten Erfolg, das au granu-

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lierende Polymer vor vorzeitiger Erstarrung zu bewahren.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, das Spritzwerkzeug so auszubilden, daß alle granuiierbaren Kunststoffe, auch solche mit hohen Erstarrungstemperaturen, die Düsenbohrungen glatt durchströmen können, ohne schon in ihnen zu erstarren.

Es wurde nun gefunden, daß Spritzwerkzeuge für Unterwassergranulatoren zum Granulieren thermoplastischer Kunststoffe, in denen die von den Granulieraiessern Überstrichen© Stirnfläche der Düsenplatte von einem Kühlmittel bespült oder besprüht wird, überraschenderweise dann die beschriebenen Nachteile nicht zeigen, wenn jede Düsenbohrung des Spritswerkzeugs mit Material geringer Wärmeleitfähigkeit ausgefüttert wird.

Man kann eingesprühte Ausfütterungen verwenden, oder auch auf jede andere beliebige Art das wärmedämmende Material in die Bohrungen einbringen. Vorzugsweise ist das Material geringer .VarmeleitrHhigkeit in Form eines einsetzbaren Futterrohres in den Düsenbohrungen enthalten.

Es hat sich gezeigt, daß bei Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Wärmemenge, die das zu granulierende Material bei seinem Übergang vom Üblicherwelse beheizten Verteilerkörper in die Düsenplatte mitbringt, groß genug ist, um das Material ohne zu erstarren glatt die Düsenbohrungen durchfließen zu lassen. Das gilt sowohl bei hohen als auch bei niedrigen Durchflußgeschwindigkeiten des Materials durch die Düsenbohrungen.

DUsenplatte und beheizter Verteilerkörper stehen im allgemeinen in unmittelbarer Berührung miteinander, so daß infolge Wärmeableitung an der Düaenplatte auch der nächstliecendö Bereich des Verteilerkör ρ er β eine Temperatur aufweist, die unter Umständen nur wenig über dem Erstarrungspunkt der Kunststoff schmelze liegt. Nach einer Aue-

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fülirungsform der Erfindung wird daher das Spritzwerkzeug so ausgebildet, daß die Ausfütterung bzw. das eine Ende des Futterrohres

in den'Verteiierkörpsr hineinragt. . .

In weiterer Ausbildung der Erfindung wird auch zwischen Düsenplatte und Verteilex'körper eine tfärmelsolierschicht angebracht, um den Wärmeverlust des Verteilerkörpers au mindern. lsi- Gegensatz zu den bisherigen Konstruktionen, bGi denen man bestrebt war, der Düsen platte eine'möglichst große Wärmemenge zuzuführen, indem man beispielsvicise sogar Heizkanäle um die Düsenbohruniren herum anordnete, verhindert die bevorzugte Vorrichtungsform das Abfließen der Wärme in die gekühlte Düsenplatte. Der Verteilerkörpei" nimmt dadurch weitgehend die Temperatur der schtnelflüssigen Kunststoffmasse an, wodurch in besonderem Maße ein zu frühes Srstarren der Schmelze verhindert wird. Ss hat sich bei dieser Konstruktion des Unterwassergrariulierwerkzeuges überraschenderweise herausgestellt, daß die Temperatur der Düsenplatte als.solche tatsächlich erheblich unterhalb des Erstarrungsbereichös des-zu verarbeitenden Materials absinken kann> ohne daß Granulierschv^ierlgkeiten eintreten. Die Qualität des so erzeugten Granulates war sogar besonders gut.

Im übrigen- kann die Armierungider von den Granuliermessern überstricheneh .Stirnfläche der Dtlsenplatte ebenfalls wärmedämmend ausgebildet sein. Ebenso ,kann auch zwischen der Armierung und der Düsenplatte eine Wärmeisolierschicht angeordnet werden. Auf diese Weise läßt sich die von der Düsenplatte an das Kühlmittel abgegebene Wärmemenge und damit der·Energiebedarf der .Vorrichtung nochmals mindern*

Um ein rasches Auswechseln der Futterröhrchen im Falle einer Um-stellung de$-Granulators auf eine andere Granulatkörnung zu ermöglichen, ist in weiterer Ausbildung der Erfindung vorgesehen, die Futterröhrchen mit durch Vorsprünge in ihrer Lage fixiertem radialem • Spiel in die Bohrungen der püsenplafcte einzusetzen, pie "DÜseribohrungen

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können im Rahmen der Erfindung ganz oder nur teilweise mit Material geringer Wärmeleitfähigkeit ausgefüttert sein. Eine nur teilweise Ausfütterung ist dann angebracht, wenn ein Polymeres granuliert werden soll, das vor dem Spritzwerkzeug mit einer für das Granulieren unvorteilhaft hohen Temperatur vorliegt, und ein Wärmeentzug im Düsenkanal die Granulierbarkelt verbessert. Durch Wahl der Ausfütterungslänge und der 'ungefüttert verbleibenden Teile der Düsenkanäle, läßt sich der Wärmeabfluß an dieser Stelle an die für das zu granulierende Polymere optimalen Bedingungen gut anpassen. Die Verwendung von auswechselbaren Futterrohrchen ermöglicht auch in diesem Zusammenhang ein leichtes Wechseln der Betriebsbedingungen.

Unter den Materialien geringer Wärmeleitzahl hat sich zur Ausfütterung als besonders vorteilhaft Quarz, Glas sowie Porzellan und ähnliche keramische Werkstoffe erwiesen.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 Verteilerkörper mit unmittelbar daran anschließender. Düsenplatte, in welcher drei Düsenbohrungen dargestellt sind, . . " '

Fig. 2 eine ähnliche Anordnung wie in Fig. 1, wobei zwischen Verteilerkörper und Düsenplatte eine Wärmeisolierschicht angeordnet ist,

Fig. 3 ^r

bis 6 weitere Ausführungßbelspiele mit je einer Düsenbohrung.

Fig. 7 ■■'·..

und B weitere vereinfachte Ausführungsbeispiele mit drei bzw.

zwei Bohrungen. .- -'.■-.

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Die Spritzwerkzeuge für Unterwassergranulatoren weisen in der Regel eine größere Anzahl von DUsenbohrungen auf, die auf mehreren, z.B. drei zueinander konzentrischen Kreisen angeordnet sind. Die Pig. I und 2 zeigen drei DUsenbohrungen,die in einem radialen Schnitt durch ein solches Werkzeug liegen können. Der Einfachheit halber zeigen die übrigen Figuren nur je eine Düsenbohrungj^ wie sie in jeder beliebigen geometrischen Anordnung in DUsenplatten verwendet werden können. Die Pfeile in den Pig, 1 bis 6 zeigen die Fließrichtung des dem Granulator angelieferten, schmelzflüssigen Materials an. " - - - -■-■ - -■ ;■-..■

Der Verteilerkörper weist bekanntlich einen oder mehrere Ringkanäle und/oder einzelne Verteilerkanäle auf und kann von gewöhnlich um seinen Umfang herumliegenden Heizbändern, auf eine Temperatur· gebracht werden, die gegebenenfalls erforderlich 1st, um das angelieferte Material um ein bestimmtes Maß über seiner Erstarrungstemperatur zu halten. Gemäß Fig. 1 schließt sich unmittelbar an den Verteilerkörper 1 die Düsenplatte 3 an. Nicht dargestellte Schrauben halten die beiden Teile zusammen. Die Bohrungen 4 der Düsenplatte j5 sind mit Futterröhrchen 5 aus Quarzglas gefuttert, welche mit ihrem oberen Ende ein Stück in die Verteilerkanäle 2 des Verteilerkörpers 1 hineinragen. Die Röhrchen 5 können eingepaßt, eingeklebt oder gegebenenfalls auch eingegossen vorliegen. Die Ausfütterung bzw. die Futterröhrchen 5 verhindern bzw. vermindern den Wärnieabfluß aus dem zu granulierenden Material in die Düsenplatte 3>. , . .

Die Ausfütterungen bzw. die Futterröhrchen 5 gemäß Fig. 2 sind aus Herstellungsgründen zweiteilig. Das obere Ende 6 des Röhrchens 5 mit dem trichterförmigen Einlauf 7 kann z.B. aus Metall oder einem anderen Werkstoff bestehen,· in den sich der itrichterförmige Einlauf 7 leicht einarbeiten läßt. Diesee obere Ende 6 kann gegebenen- falle lose aufgeeetzt sein. Den wichtigsten Unterschied der Vo-rrich-

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tung gemäß Pig. 2 gegenüber der in Fig. 1 stellt die Wärmeisolierschicht 8 dar. Sie setzt den Wärmeübergang vom Verteilerkörper 1 zur Düsenplatte J stark herab, so daß dem in den Verteilerkanälen 2 ankommenden Material noch bis unmittelbar zu seinem Eintritt in den Bereich der Düsenplatte 3 Wärme zugeführt werden kann. Da die Wärmeableitung gering ist werden hierzu keine sonderlich hohen Heizleistungen erforderlich. Aus diesem Grunde ist es auch nicht mehr unbedingt notwendig, die Röhrchen 5 in die Verteilerkanäle 2 hineinragen zu lassen.

In den Fig. 1 bis j5 sind die Röhrchen 5 an ihrem unteren öide konisch ausgebildet und stützen sich auf einen entsprechend ausgebildeten Absatz der Bohrungen 4. In der Vorrichtung gemäß Fig. 4 besitzt das Futterrohrchen 5 an seinem oberen Ende einen Bund 9* mit dem es auf der Wärmeisolierschicht 8 liegt. Zweckmäßigerweise schließt die untere ringförmige Stirnfläche des Röhrchens 5 nicht mit der unteren Fläche der Düsenplatte 3 ab, sondern springt nur um einige Bruchteile vom einem Millimeter zurück, um zu verhindern, daß die über die Fläche der Düsenplatte 3 streichenden Granuliermesser die sprödharten Futterröhrehen beschädigen.

Fig. "5 zeigt eine Ausführung bei der das Röhrchen 5 verhältnismäßig weit zurückspringt und der Querschnitt des Bohrungsfortsatzes 10 etwas größer ist als der Querschnitt der Röhrchenbohrung, damit der ausgepreßte Kunststoffstrang die Düsenplatte selbst nicht berührt. RUcksprung und Unterschied sind zur besseren Wiedergabe in vergrößertem Maßstab dargestellt.

Die Ausführung gemäß Fig. 6 weicht insofern wesentlich von den übrigen ab, als das Futterröhrchen 5 nicht satt in der Bohrung 4 sitzt, sondern lediglich durch mehrere, z.B. drei auf seinem umfang sitzende Nocken 11 zentrisch gehalten wird. In axialer Richtung

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stützt sich das Röhrchen 5 ähnlich wie in den Fig. 1 bis 2 und 5 auf einem konisch-ringförmigen Absatz in der Bohrung 4 ab. Diese Anordnung bringt einen besonderen Vorteil. Kunststoffschmelze dringt in den ringförmigen Luftspalt zwischen dem Futterröhrehen und der Bohrungsinnenwand 4 ein, erkaltet und erstarrt dort und bildet dadurch eine zusätzliche Wärmeisolierschicht zwischen dem heißen Materialfluß und der kälteren Düsenplatte.

Gemäß Fig. 7 gehen die Düsenbohrungen 4, In denen die Futterröhrchen 5 sitzen, von einem gemeinsamen,in die Düsenplatte J5 eingearbeiteten Verteilerringkanai 12 aus, wobei die Düsenplatte J und der nur angedeutete zentrale Umlenkdorn 13 aus einem Stück bestehen können. Die von den Granuliermessern Überstrichehe Stirnfläche der Dtisenplatte J kann wie bereits bekannt und vielfach üblich mit ■ einer verschleißfesten Armierung 14 ausgerüstet sein.

Gemäß Fig. 8 ist' die von den Granuliermessern überstrichene Stirnfläche der Düsenplatte 3 mit einer Armierung 15 ausgerüstet,-welche vorwiegend zur Wärmedämmung dient und aus keramischen Werkstoffen bestehen kann. Die Futterröhrehen 5 können innerhalb der Armierung 15 enden, mit dieser genau abschließen öder' aber auchj, wie in der Figur dargestellt, aus dieser um ein geringes Maß hervorstehen, so daß die aranuliermesser unmittelbar über die ringförmigen Stirnflächen der Futterröhrchen streichen.

Die Düsenquerschnitte der Futterröhrchen 5 müssen nicht kreisrund, sondern können auch elliptisch, polygon oder anderweitig profiliert sein.

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Claims

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Patentansprüche

I)J Spritzwerkzeug in Unterwassergranulatoren, zum Granulieren von thermoplastischen Kunststoffen, in denen die von den Granuliermessern überstrichene Stirnfläche der Düsenplatte von einem Kühlmittel bespült oder besprüht wird, dadurch gekennzeichnet, daß jede Düsenbohrung mit Material geringer Wärmeleitfähigkeit ausgefüttert ist.

2) Spritζwerkzeuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material geringer Wärmeleitfähigkeit in Form eines einsetzbaren Futterrohres in den Düsenbohrungen enthalten ist.

3) Spritzwerkzeug nach den Ansprüchen 2 und J, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausfütterung bzw. das eine Ende des Futterrohres (5) in den Verteilerkörper (1) hineinragt.

4) Spritzwerkzeug nach den Ansprüchen 1 bis >, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Düsenplatte (3) und Verteilerkörper (1) eine jiärmeisolierschicht (b) angeordnet ist.

5) Spritzwerkzeug nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die DUsenbohrungen (4) auf ihrer ganzen Länge oder nur auf einem Teil ihrer Länge mit Material geringer Wärmeleitung ausgefüttert sind.

6) Spritzwerkzeug nach den Ansprüchen 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß die verschleißfeste Armierung der Düsenplatte gleichzeitig wärmedämmend ausgebildet ist.

7) Spritzwerkzeug nach den Ansprüchen 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Armierung und der Düsenplatte eine Wärmeisolierschicht angeordnet ist. _B._

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8) Spritzwerkzeug nach den Ansprüchen 2 bis J, dadurch gekennzeichnet, daß die Futterröhrchen (5) mit durch VorSprünge (11) tangential fixierter Lage und mit radialem Spiel in die Bohrungen (Λ) der Düsenplatte (?) eingesetzt sind (Pig, β).

9) Spritzwerkzeug nach den Ansprüchen 1 bis 8,.dadurch gekennzeichnet., daß als Material geringer .Wärmeleitfähigkeit Quarz vorliegt. ■ -

10) Spritzwerkzeug nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Material geringer Wärmeleitfähigkeit Glas vorliegt. ■ . ·

11) Spritzwerkzeug nach den Ansprüchen 1 bis 8-, dadurch gekennzeichnet, daß als Material geringer ,Wärmeleitfähigkeit,
keramische Massen vorliegen,

12) Spritzwerkzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,

als keramische Masse Porzellan vorliegt.

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