DE1504378C - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen und Kühlen von Strängen aus thermoplastischen Kunststoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen und Kühlen von Strängen aus thermoplastischen Kunststoffen, vorzugsweise aus solchen mit einem engen Schmelzbereich, die durch Polykondensieren oder Polymerisieren und/oder durch Strangpressen erhalten werden, wobei die Schmelze unter hohem· Druck durch eine Austragdüse zu einem Strang gepreßt wird.

Es ist bekannt, daß die Verarbeitung von thermoplastischen Kunststoffen mit engem Schmelzbereich insbesondere dann große Schwierigkeiten bereitet, wenn es um die Herstellung strangförmiger Profile geht. Dabei muß der zu verarbeitende Kunststoff der Formvorrichtung kontinuierlich oder diskontinuierlich zugeleitet und der gebildete Strang gleichzeitig mit Hilfe von Walzen abgezogen werden. Der schmelzflüssig in die Form oder Lochdüse eintretende Kunststoff kann sich beim Abkühlen mit den verschiedensten Medien darin festsetzen, so daß ein störungsfreier Betrieb nicht immer gewährleistet ist.

Zur Beseitigung dieser Mängel sind im Laufe der Entwicklung vielfältige Verfahren und Vorrichtungen bekanntgeworden. Man hat z. B. in der Zufuhrleitung der Formvorrichtung ein Ventil vorgesehen, um den Druck des geschmolzenen Kunststoffes regeln zu können, und ferner eine Temperaturregelung für den geschmolzenen Kunststoff eingebaut (deutsche Auslegeschrift 1 037 119). Diese Maßnahmen sind allerdings auf eine Formvorrichtung mit einer einzigen Austrittsöffnung beschränkt, da Regelungsvorrichtungen für mehrere Düsen erhebliche Kosten verursachen und außerdem den ganzen Aufbau wesentlich komplizieren.

Bei einer anderen Strangpresse ist an den Preßzylinder ein besonders langes beheiztes Rohrstück angeschlossen, das einen hohen Preßdruck ermöglicht und dessen Austrittsende abgekühlt wird (deutsche Patentschrift 384 998). Eine Ausführung dieser Art ist nur für Kunststoffe mit großem Temperatur- bzw. Schmelzbereich geeignet.

Die französische Patentschrift 1250 388 beschreibt eine weitere Art, bei der die aus der Strangpresse kommenden Kunststoffstränge von einem Rollteppich, der in einer Kühlwanne läuft, abgenommen und über Andrückwalzen der Schneideinrichtung zugeführt werden.

Ein gleichartiges Verfahren ist in der deutschen Auslegeschrift 1 191 929 beschrieben, bei dem der Faden kurz nach dem Austritt aus der Formvorrichtung in einem Flüssigkeitsbad gekühlt wird. Der Faden wird dabei über mehrere Umlenkrollen geführt und gezogen und nach dem Kühlen durch Wärme verstreckt.

Schließlich ist aus der deutschen Auslegeschrift 1176 346 ein Verfahren zum Granulieren von thermoplastischem Material, das bei niedrigen Temperaturen erweicht, bekanntgeworden. Die aus der Strangpresse kommenden Stränge werden hier ebenfalls in einem Wasserbad gekühlt, sodann mit Luft beblasen und endlich über ein Transportband der Schneidvorrichtung zugeführt.

Aus den drei zuletzt genannten Ausführungsarten geht ohne weiteres hervor, daß zur Durchführung der Herstellungsverfahren umfangreiche Einrichtungen, die nicht nur kostspielig sind, sondern auch erheblichen Platz beanspruchen, notwendig sind. Es sind den Strangpressen unmittelbar Abzugsgeräte nachzuschalten, ferner großvolumige Wasserbäder bereitzustellen und für den Transport des Stranggutes spezielle Bänder oder Rollenpaare vorzusehen. Über die Verstreckung des aus der Strangpresse kommenden, plastisch verformbaren Materials ist nur an einer Stelle (deutsche Auslegeschrift 1191 929) ein Hinweis gegeben. Danach ist eine besondere Einrichtung hierfür erforderlich, die als weiteres Aggregat nach der Kühleinrichtung angeordnet ist.

Es ist auch bereits ein Verfahren zum Abziehen von Schmelzen zur Herstellung von Granalien oder Fasern aus diesen mit Hilfe von flüssigen oder gasförmigen Stoffen vorgeschlagen worden, deren Strahl aus einer Ringdüse auf den Strom der Schmelze geleitet wird und diesen unter Abkühlung zerteilt. Hierbei werden die als Kühl- oder Granuliermittel dienenden flüssigen oder gasförmigen Stoffe unmittelbar an der engsten Stelle der Abstichöffnung des Schmelzofens mit so hoher Geschwindigkeit eingeführt, daß der Abfluß der Schmelze beschleunigt und diese dabei zerteilt wird, wobei die entstehenden Sehmelzteilchen bis zu ihrer Erstarrung gekühlt werden. ' Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den aus der Schmelze abgezogenen Strang zunächst in dieser Form zu erhalten, um ihn dann aus der Strangform weiter verarbeiten zu können, beispielsweise zu schneiden. Hierbei soll mit weniger Aufwand an Geräten und beträchtlich eingeschränktem Platzbedarf ausgekommen werden. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der aus der Austragdüse austretende Strang nach Durchlaufen einer offenen Strecke und einer sich an die Strecke anschließenden Leitdüse von einem den Strang koaxial einhüllenden und in Richtung der Strangbewegung mit größerer Geschwindigkeit als der Strang strömenden gasförmigen oder flüssigen Saug- und Kühlmedium erfaßt und gezogen wird, wobei die vom Medium auf den Strang ausgeübte Saugwirkung durch Änderung des Druckes und der Geschwindigkeit des Mediums stufenlos regelbar ist.

Die Anordnung kann dabei so getroffen werden, daß der ausgepreßte Strang durch die Austrag- und Leitdüse senkrecht oder waagerecht hindurchbewegt wird. Dadurch wird der Strang unmittelbar beim "■ gleichzeitigen Austragen und Kühlen durch die Injektorwirkung verstreckt. Es bedarf dazu keiner zusätzlichen Einrichtung zum Transport des Stranges. Es ist zweckmäßig, daß der gekühlte Strang zum Granulieren in eine Schneideinrichtung eingebracht wird. Hierbei kann die Durchflußgeschwindigkeit sowohl des Stranges als auch des Kühlmediums gemessen und durch Impulsübertragung über elektrische Geber zwecks Einstellung der Arbeitsgeschwindigkeit auf die Schneideinrichtung bzw. eine andere Abzugseinrichtung übertragen werden. Es ist vorteilhaft, wenn das Kühlmedium im Kreislauf rückgekühlt und wieder verwendet wird. Es ist weiterhin zweckmäßig, daß das Kühlmedium vor der Schneideinrichtung ohne Beeinflussung der Austrittsrichtung des Stranges abgeleitet wird.

Durch diese Maßnahmen werden eine kontinuierliche Arbeitsweise gewährleistet und die Herstellung gleicher Produktlängen sichergestellt.

Es dient ferner der Lösung der der Anmeldung zugrunde liegenden Aufgabe, wenn bei der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der Leitdüsefür den Strang unter Bildung eines Ringkanals eine

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Kühlmitteldüse koaxial zugeordnet ist. Das Kühlmedium wird somit durch den von der Leit- und Kühlmitteldüse gebildeten Ringkanal dem Strang in Fließrichtung zugeführt. Es ist zweckmäßig, wenn die Leitdüse und die Kühlmitteldüse durch mindestens drei Leitbleche gegenseitig in axialer Richtung verschieblich miteinander verbunden sind. Der Strang wird somit nach dem Auspressen aus der Austragdüse und Durchlaufen einer kurzen Luftstrecke vom Kühlmedium auch koaxial erfaßt. Dadurch, daß der Druck des Kühlmediums beispielsweise durch gegenseitiges Verschieben der Leit- und Kühlmitteldüsen geregelt werden kann, ist die Möglichkeit gegeben, die Fördergeschwindigkeit durch Veränderung der Querschnittverhältnisse stufenlos zur regeln. Es ist hierbei vorteilhaft, wenn die Leitdüse einen größeren Durchmesser als der Strang infolge von Einschnürung, Schrumpfung und Kühlung aufweist.

Die Leit- und Kühlmitteldüsen können reihenweise nebeneinander oder hintereinander, insbesondere auf Kreis- oder Spirallinien angeordnet liegen, wobei jeweils mehrere Austrag-, Leit- und Kühlmitteldüsen vorgesehen sein können. Als Kühlmedium wird zweckmäßig Wasser, Luft oder ein sonst den jeweiligen Kunststoff nicht ungünstig beeinflussendes Kühlmittel verwendet, das nach dem Durchströmen der Kühlmitteldüsen entweder im Behälter aufgefangen wird oder in den Raum entweicht. Dabei besteht die Möglichkeit, die Temperatur des Kühlmittels zu variieren, um die Erhaltung der chemischen und physikalischen Grundstoffeigenschaften zu gewähleisten. Im Zusammenhang mit der Druckregelung des Kühlmittels ergibt sich durch zusätzliche Spalteinstellung eine regelbare Injektorwirkung und Regelung der Fördergeschwindigkeit im Bereich der Kühlmitteldüse.

Ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist im folgenden an Hand einer Zeichnung näher beschrieben.

Aus einem flüssigen Kunststoff enthaltenden Gefäß tritt dieser durch die Austragdüse 6 nach unten aus und gelangt nach Durchlaufen einer offenen Strecke in Form des Stranges 5 in die Leitdüse 1. Der Leitdüse 1 ist unter Bildung eines Ringkanals 3 eine Kühlmitteldüse 2 koaxial zugeordnet. Gemäß dem eingezeichneten Pfeil wird ein Kühlmedium zugeführt, das über den Ringkanal 3 nach unten mit größerer Geschwindigkeit als der Strang 5 aus der Kühlmitteldüse 2 austritt. Die Leitdüse 1 und die Kühlmitteldüse 2 sind dabei durch Leitbleche 4 gegenseitig in axialer Richtung verschiebbar miteinander verbunden. Durch eine derartige Verschiebung kann der Druck des Kühlmediums und damit die Fördergeschwindigkeit durch Veränderung der Querschnittsverhältnisse stufenlos geregelt werden.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen und Kühlen von Strängen aus thermoplastischen Kunststoffen, vorzugsweise aus solchen mit einem engen Schmelzbereich, die durch Polykondensiert oder Polymerisieren und/oder durch Strangpressen erhalten werden, wobei die Schmelze unter hohem Druck durch eine Austragdüse zu einem Strang gepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der aus der Austragdüse austretende Strang nach Durchlaufen einer offenen Strecke und einer sich an die Strecke anschließenden Leitdüse von einem den Strang koaxial einhüllenden und in Richtung der Strangbewegung mit größerer Geschwindigkeit als der Strang strömenden gasförmigen oder flüssigen Saug- und Kühlmedium erfaßt und gezogen wird, wobei die vom Medium auf den Strang ausgeübte Saugwirkung durch Änderung des Druckes und der Geschwindigkeit des Mediums stufenlos regelbar ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gekühlte Strang zürn Granulieren in eine Schneideinrichtung eingebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußgeschwindigkeit sowohl des Stranges als auch des Kühlmediums gemessen und durch Impulsübertragung über elektrische Geber zwecks Einstellung der Arbeitsgeschwindigkeit auf die Schneideinrichtung bzw. eine andere Abzugseinrichtung übertragen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmedium im Kreislauf rückgekühlt und wieder verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmedium vor der Schneideinrichtung ohne Beeinflussung der Austrittsrichtung des Stranges abgeleitet wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitdüse (1) für den Strang unter Bildung eines Ringkanals (3) eine Kühlmitteldüse (2) koaxial zugeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitdüse (1) und die Kühlmitteldüse (2) durch mindestens drei Leitbleche (4) gegenseitig in axialer Richtung verschiebbar miteinander verbunden sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitdüse (1) einen größeren Durchmesser als der Strang infolge von Einschnürung, Schrumpfung und Kühlung aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils mehrere Austrag-, Leit- und Kühlmitteldüsen (6,1, 2) vorgesehen sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine reihenweise nebeneinander oder hintereinander, insbesondere auf Kreis- oder Spirallinien liegende Anordnung der Austrag-, Leit- und Kühlmitteldüsen (6,1, 2).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen