DE2455757A1

DE2455757A1 - Verfahren und vorrichtung zum granulieren thermoplastischer massen

Info

Publication number: DE2455757A1
Application number: DE19742455757
Authority: DE
Inventors: Eduard Dipl Ing Heil; Harald Dipl Ing Dr Smits
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1974-11-26
Filing date: 1974-11-26
Publication date: 1976-06-10

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Granulieren thermoplastischer Massen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrich tung zum Granulieren thermoplastischer Massen in einem Wasserringheißabschlag, wobei die Massen in thermoplastischem Zustand durch eine Dusenplatte in einen mit feinen Flüssigkeitstropfen erfüllen Gasraum extrudiert, die an der Düsenplatte austretenden Masse stränge mittels gekuhlter, rotierender Schneidmesser abgeschlagen, oberflächlich gekühlt und anschließend in den an der Gehäusewand aufgebauten Flüssigkeitsring geschleudert und mit der den Flüssigkeitsring bildenden Flüssigkeit ausgetragen werden Thermoplastische Massen, beispielsweise Kunststoffe, Massen, damit sie leichter in den Handel gebracht und verarbeitet werden konnen, konfektioniert werden Dies geschieht dadurch, daß sie granuliert werden Es sind zahlreiche Verfahren und Vorrichtungen bekannt, um die Form der im allgemeinen als Band oder Fäden beispielsweise aus dem Extruder anfalLenden Kunststoffschmelze zu verändern Gemäß einem bekannten Verfahren werden die thermoplastischen polymeren Schmelzen in Form von Fäden oder Strängen aus Auspreßöffnungen in einen Gasraum extrudiert und durch exentrisch zur Düsenplatte gelagerte Messer quergeschnitten Die abgeschlagenen Schmelzeteilchen gleiten danach über die Messerschneide in einen daran anschließenden offenen, rinnenähnlichen Kanal, der mit dem Messer rotiert und zwecks Kühlung von einem gasförmigen oder flüssigen Medium von innen nach außen durchströmt wird0 Bei sehr viskosen Massen ist Jedoch die -Gefahr des Aneinanderklebens der einzelnen Granulatteilohen sehr groß, da sie nach dem Verlassen der Auspreßöffnungen noch zähflüssig sind Auch das Wegführen des Granulats mit oder in einem in den rinnenähnlichen Kanal gerichteten Wasserstrahl befriedigt nicht in Jeder Hinsicht, Als besonders nachteilig erweisen sich die durch die hohen Drehzahlen der Schneidmesser entstehenden Wassernebel, die an die heiße Düsenplatte herangezogen werden0 Die Folge ist eine gewisse Abkühlung der Düsenplatte bzw1 eine gewisse Störung der Temperaturverhältnisse an der Düsenplatte, so daß sich Fadenbildungen einstellen, d. h., beim Abschneiden des Granulats kann es leicht vorkommen, daß einzelne Granulatkörner unter sich durch Fäden zusammengehalten bleiben, was höchst unerwunscht ist.
Es ist zwar bereits eine Vorrichtung der Wasserringgranulierung zum Granulieren thermoplastischer Kunststoffe bekannt, wobei durch koaxiale Anordnung von Düsenplatte und Schneidmesserachse verhindert werden soll, daß Kühlwasser mit der Düsenplatte in Berührung kommt. Aus dieser Anordnung folgend sind die Schneidmesser während ihres Umlaufens dauernd federnd an der Düsenplatte angedrückt0 Erfahrungsgemäß hat sich Jedoch gezeigt, daß eine nachteilige Abkühlung der Düsenplatte danach nicht absolut sicher vermeidbar war, Abgesehen davon unterliegen sowohl die Düsen platten als auch die Schneidmesser infolge ihrer direkten und innigen BerUhrung erheblichem Verschleiß0 Unter. Umgehung vorstehend genannter Nachteile wurde nun ein Verfahren der eingangs bezeichneten Art zum Granulieren thermoplastischer Massen gefunden, das erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß ein flüssigkeitsfreies Gasmedum in ständiger Strömung über die Stirnfläche der DUsenplatte geleitet wird0 Hierdurch kann das sogenannte Einfrieren der Düsenplatte, do h. das Erstarren der Schmelze in den Düsenplattenbohrungen sicher vermieden werden0 Es besteht infolge der Gasströmung keine Möglichkeit, daß die Düsenplatte sich mit einem Wasserfilm überzieht.
Das Ankleben und Erstarren von Schmelze auf den Schneidmessern tritt ebenfalls nicht auf, da eine ausreichende Kühlung der Messer durch den Wassernebel bewirkt wird, Daraus resultiert, daß keine Faden- und Doppelkornbildungen, auch nicht bei Granulaten kleiner Durchmesser auftreten; Der Wassernebel entsteht bei Gasdrücken im Abschlagraum in der Nähe des Atmosphärendruck durch verschiedene Ursachen, nämlich durch Spritzen des Wasserrings beim Eintauchen des Granulats und durch Aufreißen der Oberfläche des Wasserrings infolge der Ventilatorwirkung der Abschlagmesser, außerdem aber auch durch Spritzen des Wasserrings infolge nicht ganz strömungsgerecht gestalteter GehåuseformO Wenn dieser zwangsläufig entstehende Wassernebel nicht ausreicht, kann er zusätzlich durch Düsen zum Versprühen von Wasser verstärkt werden0 Wird im Abschlagraum bei über dem Atmosphärendruck liegenden Gasdrücken gearbeitet, so bewirkt die Ventilatorwirkung der Abschlagmesser im Zusammenhang mit der höheren Gasdichte einen dichten undurchsichtigen Wassernebel. Alles hier über Wasser gesagte gilt ganz allgemein für jede Kühlflüssigkeit0 Das Verfahren ist ganz allgemein fur die Verarbeitung thermoplastischer Nassen, beispielsweise für die Verarbeitung von Polyolefinen, Polyamiden, Polyestern, Homo- und Copolymerisation des Vinylchlorids und insbesondere Styrolpolymerisaten geeignet, Es gestattet die Herstellung von Granulat mit im wesentlichen zylindrischer oder kugelförmiger bis halbkugelförmiger Gestalt.
Die Granulatkörner werden durch die umlaufenden Schneidmesser nach außen geschleudert und mittels des in der Kammer vorhandenen Wassernebels gekühlt, Zur weiteren Kühlung und zum Transport des Granulats dient ein Kühlflüssigkeitsstrom, der tangential unter entsprechendem Druck in die Kammer eingeleitet wird und sich auf der Innenwand der Kammer schraubenlinienförmig zur Granulat-Auslaßöffnung fortbewegt0 Über eine weitere Einlaßöff nung erfolgt die Zufuhr von Gas unter Drucken von zweckmäßig Os1 bis 25 at in die Kammer0 Das erfindungsgemäß in ständiger Strömung über die Stirnfläche der Düsenplatte geleitete flüssigkeitsfreie Gasmedium kann von einer separaten Gasquelle über ein oder mehrere durch die Düsenplatte führende Zuleitungskanäle in den Raum zwischen Düsenplatte und Messerhalter gefördert werden (Fig0 2). Als Gasmedien eignen sich beispielsweise Stickstoff, Kohlendioxid und insbesondere, aus wirtschaftlichen Gründen, Luft0 Gegebenenfalls empfiehlt es sich, das Gasmedium, Je nach den zu verarbeitenden thermoplastischen Massen, auf eine Temperatur von 50 bis 2500C zu erwärmen, Um eine ständige Strömung des Gas mediums aufrecht zu erhalten, ist es außerdem erforderlich, dieses unter einem gegenüber dem Gasraum höheren Druck, d. h0 unter Drucken von bis zu 50 at in die Kammer zu pressen.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung können die gasförmigen Anteile des in der Kammer vorhandenen Wassernebels in ständiger Strömung über die Düsenplatte geleitet werden (Fig0 1)o Hierzu ist der Raum zwischen Messerhalter und Düsenplatte über eine oder mehrere Bohrungen im Messerhalter mit dem übrigen Kammerteil verbunden, Infolge der von den rotierenden Schneidmessern ausgehenden Zentrifugalkräfte entsteht vor der Düsenplatte ein Unterdruck von beispielsweise 0,1 m WS gegenüberdem übrigen Kammerteil bei Atmosphärendruck und 1 m WS gegenüber 16,5 at, so daß das Flüssigkeit in feiner Verteilung enthaltende Gasmedium durch die Bohrungen des Messerhalters strÖmt0 Diese wirken etwa wie Zentrifugalabscheider, do h0 bei entsprechenden Drehzahlen des Messerhalters werden die flüssigen Anteile, bedingt durch ihr höheres spezifisches Gewicht, abgetrennt und zurückgehalten0 Es gelangt nur flüssigkeitsfreies Gas durch die Bohrungen.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Vorrichtung zum Granulieren thermoplastischer Massen in einem Wasserringheiß abschlag, bestehend aus einer am Ausstoßende einer Schneckenpresse angeordneten Düsenplatte, einem der Düsenplatte vorgelagerten, einstellbaren Messerhalter mit mehreren, dicht über der Stirnfläche der Düsenplatte rotierenden Schneidmessern und einer die Düsenplatte sowie den Messerhalter umschließenden und mit feinen Flüssigkeitstropfen beaufschlagten Kammer, wobei der Messerhalter eine oder mehrere Bohrungen aufweist, die den Raum zwischen Messerhalter und Düsenplatte mit dem übrigen Kammerteil verbinden.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung sind die Bohrungen im Messerhalter etwa schräg zur Mitte der Düsenplatte verlaufend angeordnet.
Die Vorrichtung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß man mit einfach konstruierten Heizsystemen für die Düsenplatten auskommt, Von Vorteil sind ferner die erzielbaren hohen Massedurchsätze durch die einzelne Düsenbohrung von bis zu 40 kg/ho Außerdem läßt sich Schmelze durch Düsenbohrungen mit Durchmessern<O,8 mm extrudieren, ohne daß wegen der fehlenden intensiven Kanalbeheizung Schwierigkeiten bei der Inbetriebnahme der Vorrichtung oder während des Betriebs auftreten. Solche kleinen Bohrungen-sind notwendig, wenn besonders kleines Granulat von unter 1,3 mm Durchmesser hergestellt werden soll. Schwierigkeiten bestanden bisher darin, daß aufgrund der intensiven Kühlung der Düsenplatte es nicht gelingt, die Masse in den kleinen Bohrungen ausreichend zu erwärmen und aufzuschmelzen0 Eine beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und im folgenden naher erläutert.
Gemäß Figur 1 besteht die Vorrichtung aus einer im wesentlichen zylinderförmigen Kammer 1 mit den Flüssigkeitsein- und -auslässen 2 und 2to Die Flüssigkeit wird tangential entlang der inneren Kammerwand eingespeist, so daß der mittlere Teil 14 der Kammer, in dem sich die Düsenplatte 5 und die Schnddmesser 8 befinden, nicht von Flüssigkeit erfüllt ist0 In diesen mittleren Kammerteil reicht eine Gäszufuhreinrichtung 3. Mit 39 t ist der Gasauslaß angedeutet0 Vor der Stirnfläche 7 der mit mehreren Bohrungen 6 versehenen Düsenplatte 5 rotieren Schneidmesser 8, die an einem Messer halter 9 befestigt sind0 Der Messerhalter ist auf der druckdicht durch die Kammerwand geführten Welle 10 angeordnet, die im Gehäuse 11 gelagert ist und von einem Getriebemotor 4 angetrieben wird. Über mehrere in der Nabe des Messerhalters vorgesehene Bohrungen 12 wird der mittlere Kammerteil 14 mit dem Raum 13 zwischen Düsenplatte und Messerhalter verbunden, Die thermoplastischen Massen werden in heißem Zustand durch die Bohrungen 6 der Düsenplatte 5 gepreßt und von den dicht über der Stirnfläche 7 rotierenden Schneidmessern 8 abgeschlagen. Durch die von den Schneidmessern übertragenen Zentrifugalkräfte wird das Granulat gegen die mit Flüssigkeit beaufschlagte Kammerwand geschleudert, vom Flüssigkeitsstrom erfaßt, abgekühlt und ausgetragen0 Gleichzeitig entsteht im Raum 13 ein Unterdruck, der über die Bohrungen 12 durch eine vom mittleren Kammerteil 14 ausgehende Medienströmung «'ausgeglichen" wird, Im Kammerteil 14 sind ferner infolge der vorherrschenden Druckverhältnisse und der Zentrifugalkräfte Wassernebel gebildet, Die se konnen durch Einspritzen von Wasser über Düsen 16 gegebenenfalls erzeugt oder verstärkt werden. Die flüssigen Anteile des Wassernebels werden in den Bohrungen 12 abgetrennt und zurUckgehalten, Die Bohrungen sind dazu zweckmäßigerweise etwa schräg zur Mitte der Düsenplatte verlaufend angeordnet, so daß das in den Raum 13 gelangende Gasmedium in ständiger Strömung über die gesamte Stirnfläche der Düsenplatte streichen kann0 In der Figur 2 ist eine weitere Möglichkeit der Zufuhr eines Gasmediums in den Raum 13 dargestellt0 Dabei wird das Gasmedium, ausgehend von einer separaten Gasquelle (in der Zeichnung nicht dargestellt) uber den Zuleitungskanal 15 herangeführt0 Der Zuleitungskanal 15 mündet zweckmäßig in der DusenplattenmitteO Es ist Jedoch auch mÖglich, mehrere Zuleitungskanäle vorzusehen0

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zum Granulieren thermoplastischer Massen in einem Wasserringheißabschlag, wobei die Massen in thermoplastischem Zustand durch eine Düsenplatte in einen mit feinen Flüssigkeitstropfen erfüllten Gasraum extrudiert, die an der Düsenplatte austretenden Massestränge mittels gekühlter, rotierender Schneidmesser abgeschlagen, oberflächlich gekühlt und anschließend in den an der Gehäusewand aufgebauten Flüssigkeitsring geschleudert und mit der den Flüssigkeitsring bildenden Flüssigkeit ausgetragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein flüssigkeitsfreies Gasmedium in ständiger Stung über die Stirnfläche der Düsenplatte geleitet wird 2. Verfahren nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet, daß das die Flüssigkeit in feiner Verteilung enthaltende Gasmedium in der Kammer durch die von dem rotierenden Messerhalter ausgehenden Zentrifugalkräfte in Bewegung gebracht, von seinen flüssigen Anteilen getrennt und in ständiger Strömung über die Stirnfläche der Düsenplatte geleitet wird, 3. Vorrichtung zum Granulieren thermoplastischer Massen in einem Wasserringheißabschlag, bestehend aus einer am Ausstoßende einer Schneckenpresse angeordneten Düsenplatte, einem der Düsenplatte vorgelagerten, einstellbaren Messerhalter mit mehreren, dicht über der Stirnfläche der Düsenplatte rotierenden Schneidmessern und einer, die Düsenplatte sowie den Messerhalter umschließenden und mit feinen Flüssigkeitstropfen beaufschlagten Kammer, dadurch gekennzeichnet, daß der Messerhalter (9) eine oder mehrere Bohrungen (12) aufweist, die den Raum (13) zwischen Messerhalter und Düsenplatte mit dem übrigen Kammerteil (14) verbinden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (12) im Messerhalter (9) etwa schräg zur Mitte der Düsenplatte (5) verlaufend angeordnet sind0 Leerseite