PL204166B1 - Urządzenie do granulacji na gorąco polimerów termoplastycznych oraz zastosowanie urządzenia - Google Patents

Abstract

Przedstawiono urządzenie do granulowania na gorąco polimerów termoplastycznych, ewentualnie zdolnych do spieniania, w skład którego wchodzą: a) dysza (1) z szeregiem małych płytek (6), z szeregiem otworów do wytłaczania, oraz szeregiem kanałów zasilających (3), usytuowanych wewnątrz cylindrycznego korpusu (2) w odpowiednim położeniu z perforowanymi małymi płytkami, wyłożonymi materiałem o wysokiej przewodności cieplnej (4); b) komora cięcia składająca się z zespołu dysz rozpylających (17), które tworzą strumień kropelek termostatowej cieczy regulacyjnej do chłodzenia wyciętych granulek; c) układ tnący, w skład którego wchodzi płyta tnąca (13) podtrzymująca zespół noży (15) rozmieszczonych tak, żeby profil tnący noża był promieniowy względem powierzchni dyszy.

Description

Wynalazek dotyczy urządzenia do granulacji na gorąco polimerów termoplastycznych, w szczególności zdolnych do spieniania, na przykład polimerów winyloaromatycznych, a także zastosowania urządzenia.

Dokładniej, wynalazek dotyczy urządzenia do granulacji na zimno polistyrenu i polistyrenu spienionego.

Znane są w stanie techniki urządzenia do granulacji polimerów termoplastycznych.

W skład znanych z dostępnych publikacji urządzeń do granulacji polimerów termoplastycznych wchodzą dysza złożona z ogrzewanego perforowanego korpusu, komora cięcia i zbiorcza dla granulek, w której, w przypadku polimerów zdolnych do spieniania, można utrzymywać ciśnienie, układ tnący, w skład którego wchodzi obrotowy wał napędowy, tarcza trzymająca noże osadzona na wale napędowym oraz urządzenie pozycjonujące ostrza względem zewnętrznej strony dyszy, a także układ podający i rozprowadzający do termostatowej cieczy regulującej, na ogół wody, w komorze cięcia, do chłodzenia i odprowadzania wyciętych granulek.

Materiał termoplastyczny w stanie stopionym jest wytłaczany przez otwory w dyszy i jest cięty w chwili opuszczania dyszy za pomocą obrotowych ostrzy, a uzyskane w ten sposób granulki są chł odzone i odprowadzane za pomocą termostatycznej cieczy regulującej.

Znane są różnorodne głowicowe urządzenia tnące i granulujące, ale w zastosowaniach praktycznych zupełnie nie spełniają wymagań technicznych. Na przykład, znane są urządzenia granulujące „tnące na sucho, które dzielą na kawałki strumień polimeru opuszczający dyszę za pomocą ostrzy, a następnie usuwają utworzone w ten sposób granulki wykorzystując zjawisko odśrodkowe, natomiast fazę chłodzenia uzyskuje się na ogół za pomocą pierścienia płynu (na przykład wody lub powietrza). Jednakże takie urządzenia nie tylko nie są w stanie zagwarantować dużych natężeń przepływu, zwłaszcza w przypadku polimerów o dużej lepkości, ale nie są również w stanie zapewnić wytwarzania granulek o zmniejszonych wymiarach (mikrogranulek), ze względu na to, że zjawisko odśrodkowe nie jest skuteczne przy usuwaniu mikrogranulek z noży.

Innymi znanymi urządzeniami granulującymi są urządzenia do „cięcia podwodnego, które gwarantują większe natężenia przepływu niż urządzenia do cięcia na sucho, ale mają inne niedogodności, takie jak intensywna wymiana ciepła pomiędzy wodą i polimerem, co implikuje konieczność stosowania wysokich temperatur dla dyszy albo wody tnącej, możliwość występowania zjawiska kawitacji poza nożami tnącymi, jeżeli ciśnienie robocze w komorze cięcia nie jest wystarczająco wysokie albo jeżeli liczba obrotów jest za duża, a także występowanie długich i uciążliwych procedur rozruchowych ze względu na zatrzymywanie i ponowne uruchamianie granulowania powodowane usterkami podczas cięcia, z konsekwencją powstania odpadów materiału. Ponadto następne ponowne uruchomienia nie są możliwe bez ingerencji w komorze cięcia.

Innym urządzeniem, znanym i opisanym w angielskim opisie patentowym GB 1,062,307, jest urządzenie nazywane urządzeniem do „cięcia spaghetti pracujące za pomocą strumienia wody, które wykazuje jednakże następujące problemy, mianowicie, granulka wycięta za pomocą tego urządzenia jest silnie zorientowana i w rezultacie jest bardzo trudno wykonać odpowiedni wyrób eliminując całkowicie naprężenia, granulka jest wycinana pod ciśnieniem atmosferycznym i jest tylko częściowo ochłodzona (65-70°C), dlatego sposób ten nie nadaje się do polimerów spienionych, ponieważ sprzyja on powstawaniu niepożądanych mikrorozszerzeń. Przetwarzalność i struktura takich granulek nie są możliwe do zaakceptowania.

Ponadto przyjęty układ tnący wytwarza nieregularne granulki, ponieważ natężenie przepływu w wytłaczarce może zmieniać się w stosunku do małych zmian warunków działania, gęstości polimeru lub natężenia przepływu środka spieniającego (pentan) w przypadku polimerów zdolnych do spieniania (zjawisko, które silnie wpływa na lepkość podstawy). W praktyce nie ma możliwości zagwarantowania regularności cięcia za pomocą, na przykład, elementów przeciwstawnych sprzężonych z ostrzami zdolnymi do przeciwstawiania się wszelkim nagłym działaniom mających tendencję do zdejmowania krawędzi samego ostrza z płyty, dodatkowo kanały doprowadzające w dyszy nie gwarantują równomiernej temperatury polimeru, powodując niestabilność wytłaczania. Temperatura polimeru w styczności z metalem jest w praktyce większa niż temperatura polimeru wewnątrz strumienia i dlatego jest on bardziej p ł ynny.

Znane są także urządzenia granulujące z zespołami tnącymi ze sztywnymi ostrzami, ale wytwarzają one nie tylko granulki o słabej jakości, ale również powodują silne zużycie zarówno ostrzy jak

PL 204 166 B1 i dysz, ponieważ smarowanie pomię dzy nimi odbywa się za pomocą zwykł ej warstwy wody i dlatego nie jest zbyt skuteczne.

Znane jest również urządzenie według amerykańskiego opisu patentowego nr US 3,341,892 do pastylkowania lub tabletkowania wytłaczanych polimerów termoplastycznych zawierające obudowę, w której są rozmieszczone wzdłuż okręgu liczne otwory, przez które wytłacza się termoplastyczne materiały polimerowe w postaci prętów. Urządzenie zawiera ponadto wałek wprowadzony do obudowy od strony przeciwnej w stosunku do otworów, obrotowe elementy tnące z co najmniej dwiema krawędziami tnącymi, umieszczone w obudowie na obrotowym wałku i dociskane do otworów w ścianie obudowy, a także elementy natryskujące chłodziwo w kierunku otworów i wytłaczanych prętów polimerowych, umieszczone wewnątrz obudowy oraz zbiornik umieszczony w obudowie niezależnie od elementów tnących i poniżej nich, w którym gromadzone są zarówno spływające chłodziwo jak i tabletki polimerowe, przy czym zbiornik posiada wylot do odprowadzania chłodziwa w sposób ciągły.

Ponadto znana jest dysza do czołowego cięcia na gorąco termoplastycznych polimerów, ujawniona w amerykańskim opisie patentowym nr US 4,678,423. Dysza posiada korpus zaopatrzony w liczne kanały dopływowe polimeru oraz płytkę przymocowaną do powierzchni czołowej korpusu, w której wywiercone są otwory w poł o ż eniach odpowiadają cych poł o ż eniu poszczególnych kanał ów. Pomiędzy korpusem i płytą z otworami umieszczona jest warstwa izolacyjna. Kanały są wyposażone w system termoregulacyjny dla korpusu dyszy, zaś wewnątrz korpusu dyszy rozmieszczone są liczne końcówki wylotowe przytwierdzone w miejscach odpowiadających poszczególnym kanałom. Końcówki wylotowe wystają z korpusu i biegną poprzez warstwę izolacyjną i płytę z otworami, przy czym końcówki wylotowe są wykonane z metalu o przewodności cieplnej wyższej niż 60 W/mDEG K.

Urządzenie do granulacji na gorąco polimerów termoplastycznych, ewentualnie zdolnych do spieniania zawierające dyszę, według wynalazku charakteryzuje się tym, że dysza posiada cylindryczny korpus, na którego powierzchni zewnętrznej znajduje się szereg małych płytek zaopatrzonych w szereg otworów do wytł aczania, oraz szereg zasilają cych kanał ów stopionego polimeru, usytuowanych wewnątrz cylindrycznego korpusu zestrojonych odpowiednio i połączonych z perforowanymi małymi płytkami, wyłożonymi materiałem o wysokiej przewodności cieplnej, urządzenie posiada również komorę cięcia zawierającą zespół dysz rozpylających, które tworzą strumień kropelek termostatycznej cieczy regulującej, używanej do chłodzenia i usuwania wyciętych granulek, rozdrabnianych i rozpylanych przez dyszę oraz układ tnący, w skład którego wchodzi płyta tnąca, trwale osadzona na obrotowym wale, podtrzymująca zespół noży rozmieszczonych tak, żeby profil tnący noża był promieniowy względem powierzchni dyszy, która jest zwrócona ku temu układowi tnącemu, przy czym korpus dyszy podlega temperaturowej regulacji termostatycznej i jest utrzymywany w temperaturze równej albo wyższej od temperatury mięknienia polimeru.

Korzystnie, kanały doprowadzające stopiony polimer są wyłożone metalem o przewodności cieplnej wyższej od 40 W/mK.

Korzystnie, kanały zasilające prowadzą polimer, który ma być granulowany przez perforowane małe płytki z liczbą otworów co najmniej równą 1.

Korzystnie, otwory mają średnicę większą niż 0,2 mm.

Korzystnie, otwory do wytłaczania znajdują się bezpośrednio na dyszy w położeniu odpowiadającym każdemu kanałowi doprowadzającemu stopiony polimer.

Korzystnie, termostatyczną ciecz regulującą wybiera się spośród takich substancji jak woda, do której można ewentualnie dodać środki przeciwdziałające sklejaniu, oraz gliceryna, olej mineralny lub olej silikonowy, rozdrobnione i rozpylone w postaci kropelek i mikrokropelek przez dyszę za pomocą jednej lub więcej dysz rozpylających.

Korzystnie, termostatyczna ciecz regulująca jest utrzymywana w temperaturze w granicach od 10°C do temperatury mięknienia polimeru.

Korzystnie, dysze rozpylające są rozmieszczone w położeniu ortogonalnym i/lub stycznym względem dyszy lub są przymocowane do noży.

Korzystnie, dysze rozpylające są rozmieszczone za tarczą trzymającą noże.

Korzystnie, w przypadku granulacji zdolnych do spieniania polimerów termoplastycznych, komora cięcia jest utrzymywana pod ciśnieniem od 0,1 do 10 MPa.

Korzystnie, liczba noży jest większa lub równa 1.

Korzystnie, noże są nożami schodkowymi z krawędzią tnącą, która jest promieniowa względem dyszy.

PL 204 166 B1

Zastosowanie urządzenia przedstawionego powyżej do granulacji polimerów termoplastycznych wybieranych spośród takich substancji jak polistyren (PS), polistyren wysokoudarowy (HIPS), polietylen (PE), polipropylen, odpowiednie stopy PS/PE (lub HIPS/PE), SAN, ABS, polimetakrylan, poliwęglan z Bisphenol-A, odpowiednie stopy, kopolimery styrenu z butadienem oraz, ogólnie, kauczuki termoplastyczne.

Korzystnie, wytłacza się same polimery termoplastyczne albo dodaje się do nich środek spieniający, wybrany spośród takich substancji jak węglowodory alifatyczne C3-C6, freon, dwutlenek węgla, woda, alkohol metylowy, alkohol izopropylowi lub kombinacje tych środków spieniających, w ilościach od 1 do 10% wagowych.

Korzystnym skutkiem rozwiązania według wynalazku jest zapewnienie urządzenia do granulowania na gorąco zdolnych do spieniania polimerów termoplastycznych, pozbawionego problemów i niedogodności cechujących urządzenia znane dotychczas, a takż e zdolne do zagwarantowania dużych i stałych natężeń przepływu polimeru, tj. zdolne do utrzymywania równomiernego przepływu termicznego do otworów wytłaczających w celu uniknięcia gradientu temperatury pomiędzy krawędzią i ś rodkiem kanał ów podają cych stopiony polimer, co umoż liwia wytwarzanie regularnych granulek o dowolnych wymiarach, z naprężeniami wewnętrznymi, które można łatwo wyeliminować przy niskim zużyciu ostrzy i/lub dyszy oraz które można łatwo ponownie uruchomić w razie przerwy w działaniu.

Rozwiązanie urządzenia do granulacji według wynalazku wykazuje następujące zalety: zapewnia optymalne chłodzenie granulek za pomocą strumienia kropelek termostatycznej cieczy regulującej, stałą jakość granulek pod względem wymiarów, stałą jakość granulek pod względem struktury i przetwarzalności wskutek cięcia ciśnieniowego, łatwość uruchamiania/ wyłączania urządzenia, pełne wykorzystanie liczby otworów znajdujących się w dyszy, niskie zużycie noży wskutek ich schodkowego układu i stałego ciśnienia wywieranego przez układ pozycjonowania na układ tnący oraz dłuższe okresy pracy, również przy łatwiejszym uruchamianiu, ze względu na używanie środków przeciwsklejających wtryskiwanych razem z termostatową cieczą regulacyjną.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania przedstawiono na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat płaskiego przekroju dyszy, fig. 2 - schemat płaskiego przekroju komory cięcia, fig. 3 - schemat tylnej sekcji tarczy trzymającej noże z zamocowanymi nożami, fig. 4 - wzór ogólny monomeru winyloaromatycznego w znaczeniu stosowanym według wynalazku.

Urządzenie do granulacji na gorąco polimerów termoplastycznych, ewentualnie zdolnych do spieniania w zalecanym przykładzie wykonania według wynalazku zawiera dyszę 1 składającą się z cylindrycznego korpusu 2 na którego powierzchni zewnętrznej znajduje się szereg małych płytek 6 z szeregiem otworów do wytłaczania, oraz szereg kanałów 3 zasilających stopionego polimeru, usytuowanych wewnątrz cylindrycznego korpusu 2 w odpowiednim położeniu i w połączeniu z perforowanymi małymi płytkami 6, wyłożonymi materiałem o wysokiej przewodności cieplnej, komorę cięcia S składającą się z zespołu dysz rozpylających które tworzą strumień kropelek termostatycznej cieczy regulującej, używanej do chłodzenia i usuwania wyciętych granulek, rozdrabnianych i rozpylanych przez dyszę, układu tnącego 9, w skład którego wchodzi płyta tnąca, mocno osadzona na wirującym wale 14, podtrzymująca zespół noży 15 rozmieszczonych tak, żeby profil tnący noża 15 był promieniowy względem powierzchni dyszy 1, która jest zwrócona ku wspomnianemu układowi tnącemu 9.

Według wynalazku, dysza 1 jest w stanie zagwarantować wysokie natężenia przepływu polimeru w stanie stopionym i transportować równomierny strumień termiczny do swobodnej krawędzi kanału 3, w celu uniknięcia chłodzenia polimeru w środku kanału. Zatem gwarantuje się równomierne natężenie przepływu w wytłaczarce i w rezultacie jednakowe wymiary granulek.

W celu uzyskania takiego wyniku, temperatura korpusu 2 dyszy 1 jest regulowana termostatycznie i korpus jest utrzymywany w temperaturze bliskiej albo wyższej od temperatury mięknienia polimeru. Temperaturową regulację termostatyczną można uzyskać za pomocą dowolnych znanych w tej dziedzinie środków, na przykład za pomocą elektrycznych rezystorów oporowych 1 albo za pomocą cyrkulacji gorącego płynu w odpowiednich kanałach usytuowanych w korpusie 2 dyszy 1.

Kanały doprowadzające polimer można, na przykład, rozmieścić w kierunkach równoległych do siebie i do osi dyszy (w przybliżeniu pokrywającej się z obrotowym wałem 14 urządzenia tnącego) i wyłożyć metalem o przewodności termicznej wyższej niż 40 W/mK, korzystnie powyżej 100 W/mK. Przykładami tych metali są miedź, srebro i złoto.

Kanały zasilające 3 prowadzą polimer, który ma być granulowany, przez perforowane małe płytki 6, w których zapewniona jest pewna liczba otworów, która zmienia się stosunkowo do natężenia przepływu, jakie ma być uzyskane. Liczba ta może być większa niż lub równa 1, na przykład od 4 do 10.

PL 204 166 B1

Średnica otworów zależy od typu i średnicy granulek, jakie mają być wykonane i jest większa niż 0,2 mm, wynosząc typowo od 0,2 do 5 mm, korzystnie od 0,3 do 1,5 mm, a jeszcze bardziej korzystnie od 0,4 do 1 mm.

W alternatywnym przykładzie wykonania wynalazku, można zrezygnować z małych płytek 6 i otworów do wytłaczania rozmieszczonych bezpośrednio na dyszy 1 odpowiednio do każdego kanału 3 doprowadzającego stopiony polimer.

Za pomocą dyszy 1 urządzenia granulującego, będącego przedmiotem wynalazku, można wytłaczać dowolny polimer termoplastyczny. Typowymi przykładami są żywice poliolefinowe, kopolimery kondensacyjne, takie jak poliwęglany i poliestry, polimery (meta)krylowe, polimery konstrukcyjne i polimery pochodzące z monomerów winyloaromatycznych, również w postaci nadającej się do spieniania.

Termin „monomer winyloaromatyczny, w znaczeniu stosowanym w niniejszym opisie i zastrzeżeniach patentowych odnosi się do wyrobu określanego wzorem ogólnym przedstawionym na fig. 4 rysunku, na którym R jest grupą wodorową lub metylową, n jest równe zero albo jest liczbą całkowitą w przedziale od 1 do 5, a Y jest chlorowcem, takim jak chlor lub brom, albo rodnikiem alkilowym lub alkoksylowym mającym od 1 do 4 atomów węgla.

Przykładami monomerów winyloaromatycznych opisywanych wyżej powołanym ogólnym wzorem są: styren, α-metylostyren, metylostyren, etylostyren, butylostyren, dimetylostyren, mono-, di-, tri-, tetra- i penta- chlorostyren, bromo-styren, metoksy-styren, acetoksy-styren, itp. Do zalecanych monomerów winyloaromatycznych należą styren i α-metylostyren.

Monomery winyloaromatyczne według wzoru (I) mogą być stosowane samodzielnie albo w mieszankach do 50% wagowych z innymi monomerami nadającymi się do kopolimeryzacji. Przykładami takich monomerów są kwas (metylo)akrylowy, estry alkilowe C1-C4 kwasu (metylo)akrylowego, takie jak akrylanu metylu, metakrylanu metylu, akrylanu etylu, etylometakrylan, akrylanu izopropylu, akrylanu butylu, amidy i nitryle kwasu (meta)krylowego, takie jak akryloamid, metakryloamid, akrylonitryl, metakrylonitryl, butadien, etylen, diwinylobenzen bezwodnik maleinowy, itp. Do zalecanych monomerów nadających się do kopolimeryzacji należą aktylonitryl i metylometakrylan.

Typowymi przykładami polimerów termoplastycznych, które można granulować za pomocą urządzenia według wynalazku, są polistyren (PS), polistyren wysokoudarowy (HIPS), polietylen (PE), polipropylen, odpowiednie stopy PS/PE (lub HIPS/PE), SAN, ABS, polimetakrylan, poliwęglan z Bisphenol-A, odpowiednie stopy, kopolimery styrenu z butadienem oraz, ogólnie, kauczuki termoplastyczne.

Powyższe polimery można wytłaczać samodzielnie albo można do nich dodawać środek spieniający, wybrany spośród takich substancji jak węglowodory alifatyczne C3-C6, freon, dwutlenek węgla, woda, alkohol metylowy, alkohol izopropylowy lub kombinacje tych środków spieniających, w ilościach od 1 do 10% wagowych.

Wewnątrz komory cięcia 8, wytłoczony polimer 5 jest granulowany za pomocą układu tnącego 9 i chłodzony za pomocą strumienia kropelek termostatycznej cieczy regulującej, rozdrabnianej i rozpylanej przez dysze rozpylające 17, w wyniku czego powstaje mgła. Ciecz ta składa się na ogół z wody, do której można dodać środki przeciwsklejające, lub gliceryny, glikolu etylenowego, oleju mineralnego, oleju silikonowego, itp. lub ich mieszanek i jest utrzymywana w temperaturze w przedziale od 10°C do temperatury mięknienia polimeru.

Termostatyczną ciecz regulującą rozpyla się za pomocą dysz rozpylających 17 rozmieszczonych, na przykład, w położeniu ortogonalnym i/lub stycznym do dyszy albo przymocowanych do noży. Korzystnie, dysze rozpylające 17 są rozmieszczone za tarczą trzymającą noże tak, że powierzchnia rzutowana przez noże reguluje przepływ kropelek w dyszy ze względu na geometrię samych noży 15 i/lub szybkość obrotu tarczy trzymającej noże i/lub rozpylanych kropelek.

Termostatyczna ciecz regulująca gromadzi się na dnie komory cięcia 8 wraz z wyciętymi granulkami, które odprowadza się i wysyła do następnej obróbki wygrzewającej, ewentualnie z dodatkiem następnej cieczy chłodzącej.

W przypadku granulowania spienianych polimerów termoplastycznych, komora cięcia 8 znajduje się pod ciśnieniem w celu eliminacji ryzyka wstępnego spienienia granulek. Ciśnienia robocze wynoszą na ogół od 0,11 do 10 MPa.

W skład układu tnącego 9 wchodzi w zasadzie płyta, na której są osadzone dwa lub więcej noże 15. Liczba i wymiary noży mogą zmieniać się w zależności od liczby i średnicy kanałów 3 dyszy 1

PL 204 166 B1 albo typu polimeru 5, który ma być granulowany, tj., w zależności od tego czy polimer ma dużą czy też małą lepkość. Na ogół stosuje się liczbę noży większą niż lub równą 1, korzystnie od 2 do 40.

Noże te są na ogół nożami schodkowymi, ponieważ takie rozwiązanie gwarantuje równomierne zużycie i możliwość wyginania noży bez łamania się, co znacznie ułatwia wielokrotne operacje rozruchowe. Ponadto noże schodkowe, rozmieszczone promieniowo, mają nie tylko zadanie skutecznego cięcia polimeru, ale również dzielenia przepływu termostatycznej cieczy regulującej, rozpylonej przez dyszę, w wyniku czego jej przepływ staje się przerywany i równomierny.

Noże 15 te działają przy stałym ciśnieniu z powodu nacisku na dyszę 1 utrzymywanego przez specyficzny układ pozycjonowania, taki jak opisano, na przykład, w europejskim zgłoszeniu patentowym nr EP 266,673. Układ pozycjonowania umożliwia wywieranie optymalnego nacisku, który jest wystarczająco duży do zagwarantowania jednorodnego cięcia granulek, wskutek czego unika się powstawania bryłek, ale nie zbyt duży w celu ograniczenia zużycia noży i dyszy.

Takie rozwiązanie zapewnia stałą jakość granulek pod względem wymiarów i temperatury (stałe ciśnienie zapewnia bardziej równomierną i stałą wymianę ciepła pomiędzy stopionym polimerem 5 a otoczeniem).

Powszechnie wiadomo, że ciśnienie polimeru w dyszy 1 zmienia się w zależności od niejednorodności wyrobu podczas jego doprowadzania w odniesieniu zarówno do masy molekularnej jak i rozproszenia dodatków, takich jak środki przeciwutleniające, woski, barwniki, obojętne wypełniacze, środki spieniające, itp.

Rozruch urządzenia do granulowania na gorąco polimerów termoplastycznych składa się z następujących trzech faz wstępnego chłodzenia dyszy 1, polegającego na rozpyleniu przez nią, zamiast polimeru, termostatycznej cieczy regulującej lub wody, ogrzaniu dyszy 1 na kilka sekund bez termostatycznej cieczy regulującej, w celu osiągnięcia temperatury roboczej, ze względu na podział, również całkowity, rozpylonego przepływu, a następnie rozruchu poprzez chwilowe doprowadzenie wody i polimeru.

Te trzy fazy można powtarzać kilka razy bez konieczności otwierania głowicy tnącej w celu optymalizacji procentowego udziału otworów, aż do 100% swobodnych otworów. Procedurę tę można powtarzać w dowolnej chwili podczas procesu granulowania.

Pracę urządzenia granulującego, będącego przedmiotem wynalazku, można dalej ułatwić stosując dodatki przeciwsklejające, które dozuje się do termostatycznej cieczy regulującej, w sposób ciągły lub partiami, przed utworzeniem strumienia kropelek. Dodatki te ułatwiają odłączanie perełek od noży kiedy tworzą one bardzo cienką warstwę na metalu poprzez zapobieganie stopniowemu zanieczyszczaniu ostrzy i w ten sposób zapewnianiu doskonałego cięcia również w przypadku dłuższych okresów pracy.

Zalecanymi środkami przeciwsklejającymi według wynalazku są polisiloksany, takie jak polidimetylosiloksany rozpuszczalne albo emulgujące w wodzie. Ilość polisiloksanu, jaką trzeba dodać do termostatycznej cieczy regulującej przed rozdrobnieniem jest wyższa niż 1 ppm, korzystnie od 1 do 1000 ppm, a jeszcze bardziej korzystnie od 10 do 100 ppm.

W przykładzie wykonania wynalazku urządzenie zawiera dyszę 1, w skład której wchodzi w zasadzie cylindryczny korpus 2, wewnątrz którego znajdują się kanały 3, powleczone materiałem 4 o wysokiej przewodności cieplnej, do doprowadzania stopionego polimeru 5. Kanały 3 wychodzą na zewnątrz przez perforowane małe płytki 6. Rezystory oporowe utrzymują cylindryczny korpus dyszy we właściwej temperaturze. Urządzenie posiada płaską komorę cięcia 8 w powiązaniu z odpowiednim układem tnącym 9. W skład komory cięcia wchodzi pojemnik 10, który pasuje do dyszy 1, mający, wylot 11, z którego odzyskuje się mieszankę 12 granulek z termostatyczną cieczą regulującą. W skład układu tnącego wchodzi tarcza 13 trzymająca noże 15, zwrócona ku dyszy 1 i trwale osadzona na obrotowym wale 14. Noże 15 ze schodkową krawędzią tnącą 16 rozmieszczone są promieniowo względem dyszy 1 i są osadzone w tarczy 13 trzymającej noże. Dysze rozpylające 17, osadzone w tylnej części pojemnika 10, znajdują się za tarczą 13 trzymającą noże, która, zasilana pompą wysokociśnieniową, niepokazaną na figurze, rozdrabnia termostatyczną ciecz regulującą i wtryskuje ją do dyszy w postaci kropelek lub mikrokropelek. Jak wspomniano urządzenie zawiera tarczę 13 trzymającą noże, na której zamocowane są noże 15. W przykładzie wykonania przedstawiono tarczę 13, na której znajduje się, wyłącznie do celów ilustracyjnych, osiem noży 15 z usytuowaną promieniowo krawędzią tnącą.

Claims (14)

1. Urzą dzenie do granulacji na gorąco polimerów termoplastycznych, ewentualnie zdolnych do spieniania zawierające dyszę, znamienne tym, że dysza (1) posiada cylindryczny korpus (2), na którego powierzchni zewnętrznej znajduje się szereg małych płytek (6) zaopatrzonych w szereg otworów do wytłaczania, oraz szereg zasilających kanałów (3) stopionego polimeru (5), usytuowanych wewnątrz cylindrycznego korpusu (2) zestrojonych odpowiednio i połączonych z perforowanymi małymi płytkami (6), wyłożonymi materiałem o wysokiej przewodności cieplnej, urządzenie posiada również komorę cięcia (8) zawierającą zespół dysz rozpylających (17), które tworzą strumień kropelek termostatycznej cieczy regulującej, używanej do chłodzenia i usuwania wyciętych granulek, rozdrabnianych i rozpylanych przez dyszę oraz układ tnący (9), w skład którego wchodzi płyta tnąca, trwale osadzona na obrotowym wale (14), podtrzymująca zespół noży (15) rozmieszczonych tak, żeby profil tnący noża był promieniowy względem powierzchni dyszy, która jest zwrócona ku temu układowi tnącemu (9), przy czym korpus (2) dyszy podlega temperaturowej regulacji termostatycznej i jest utrzymywany w temperaturze równej albo wyższej od temperatury mięknienia polimeru (5).

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że kanały (3) doprowadzające stopiony polimer są wyłożone metalem o przewodności cieplnej wyższej od 40 W/mK.

3. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że kanały (3) zasilające prowadzą polimer, który ma być granulowany przez perforowane małe płytki (6) z liczbą otworów co najmniej równą 1.

4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że otwory mają średnicę większą niż 0,2 mm.

5. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że otwory do wytłaczania znajdują się bezpośrednio na dyszy (1 w położeniu odpowiadającym każdemu kanałowi (3) doprowadzającemu stopiony polimer (5).

6. Urządzenie według jednego z zastrz. 1-5, znamienne tym, że termostatyczną ciecz regulującą wybiera się spośród takich substancji jak woda, do której można ewentualnie dodać środki przeciwdziałające sklejaniu, oraz gliceryna, olej mineralny lub olej silikonowy, rozdrobnione i rozpylone w postaci kropelek i mikrokropelek przez dyszę za pomocą jednej lub więcej dysz rozpylających (17).

7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że termostatyczna ciecz regulująca jest utrzymywana w temperaturze w granicach od 10°C do temperatury mięknienia polimeru.

8. Urządzenie według jednego z zastrz. 1-7, znamienne tym, że dysze rozpylające (17) są rozmieszczone w położeniu ortogonalnym i/lub stycznym względem dyszy (1) lub są przymocowane do noży (15).

9. Urządzenie według jednego z zastrz. 1-8, znamienne tym, że dysze rozpylające (17) są rozmieszczone za tarczą (13) trzymającą noże.

10. Urządzenie według jednego z zastrz. 1-9, znamienne tym, że w przypadku granulacji zdolnych do spieniania polimerów termoplastycznych, komora cięcia (8) jest utrzymywana pod ciśnieniem od 0,1 do 10 MPa.

11. Urządzenie według jednego z zastrz. 1-10, znamienne tym, że liczba noży (15) jest większa lub równa 1.

12. Urządzenie według jednego z zastrz. 1-11, znamienne tym, że noże (15) są nożami schodkowymi z krawędzią tnącą (16), która jest promieniowa względem dyszy (1).

13. Zastosowanie urządzenie według jednego z zastrz. 1-12 do granulacji polimerów termoplastycznych wybieranych spośród takich substancji jak polistyren (PS), polistyren wysokoudarowy (HIPS), polietylen (PE), polipropylen, odpowiednie stopy PS/PE (lub HIPS/PE), SAN, ABS, polimetakrylan, poliwęglan z Bisphenol-A, odpowiednie stopy, kopolimery styrenu z butadienem oraz, ogólnie, kauczuki termoplastyczne.

14. Zastosowanie urządzenia według zastrz. 13, znamienne tym, że wytłacza się same polimery termoplastyczne albo dodaje się do nich środek spieniający, wybrany spośród takich substancji jak węglowodory alifatyczne C3-C6, freon, dwutlenek węgla, woda, alkohol metylowy, alkohol izopropylowy lub kombinacje tych środków spieniających, w ilościach od 1 do 10% wagowych.