DE3414029A1 - Process for cooling extrudates of plastic or elastomers and device for carrying out the process - Google Patents

Process for cooling extrudates of plastic or elastomers and device for carrying out the process

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Abstract

A process for cooling extrudates of plastic or elastomers by applying cooling medium is described. The process is carried out in such a manner that the cooling medium is atomised into microdroplets and the mist thus formed is led over the surface of the extrudate. A cooling device for carrying out the process consists in providing a structural unit which is formed from a water tank, a blower and an oscillator and can be connected to a feed line for supplying the water mist to the extrudate.

Description

, GRÜNECKER. KINKELDEY, STOCKMAIR& PARTNER PATENTANWÄLTE, GRÜNECKER. KINKELDEY, STOCKMAIR & PARTNER PATENT LAWYERS

EUROPEAN PATENT ATTORNEYSEUROPEAN PATENT ATTORNEYS

A. GRÜNECKER. qr_-in&A. GRÜNECKER. qr_-in &

DR. H.. KINKELDEY, opl-ino.DR. H .. KINKELDEY, opl-ino.

DR. W. STOCKMAIR, DiPu-INa1ADR. W. STOCKMAIR, DiPu-INa 1 A

DR. K. SCHUMANN, opl-physDR. K. SCHUMANN, opl-phys

P. H. JAKOB.P. H. JAKOB.

DR. G. BE2OLD.DR. G. BE2OLD.

W. MEISTER. OPL-(NaW. MASTER. OPL- (Na

H. HILGERS. opu-inaH. HILGERS. opu-ina

DR. H. MEYER-PLATH, dwcinq.DR. H. MEYER-PLATH, dwcinq.

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CINCINNATI MILACRON AUSTRIA AKTIENGESELLSCHAJFT Laxenburger. Straße 24-6
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Verfahren zur Kühlung von Extrudaten aus Kunststoff oder Elastomeren sowie Vorrichtung zur Durchführung des VerfahrensProcess for cooling extrudates made of plastic or elastomers and device to carry out the procedure

TLtFON ID091131Λ»2TLtFON ID091 131Λ »2

TEkEX OH-XtMO TEkEX OH-XtMO

MONAPAT·MONAPAT ·

TELEFAX (OR III CCITT, (OM) 222»CT)TELEFAX (OR III CCITT, (OM) 222 »CT)

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kühlung von Extrudaten aus Kunststoff oder Elastomeren durch Aufbringung von Kühlmedium und eine Kühlvorrichtuna zur Durchführuna des Verfahrens.The invention relates to a method for cooling extrudates made of plastic or elastomers by applying a cooling medium and a cooling device for performing the method.

Zur Kühluna von Extrudaten sind verschiedenste Verfahren bekannt. So wird beispielsweise bei der Herstelluna von Blasfölien eine Luftkühluna anaewendet. Dazu ist ein Kühirina· auf der Runddüse des Extruders anoeordnet, in den mittels eines Gebläses* Luft Geblasen. dort verteilt und- über einen· LinOensoalt an die Folienoberfläche geführt .wird... Da iedoch Luft eine sehr aeringe Wärmekapazität hat, muß eine sehr große Luftmenge durchgesetzt werden, sodaß es zu großen Strömungsgeschwindigkeiten kommt. Dies hat wiederum sehr:nachteilige Auswirkungen auf die Stabilität der in statu nascendi befindliche Folienblase. Der Ausstoß einer solchen Anlage wird dadurch begrenzt, daß die an die Folienblase geführte Kühlluft nicht mehr steigerbar ist. Um trotzdem den Ausstoß, weiter steigern zu können, werden Luftkanäle durch das Extrusionswerkzeug geführt, um die zur Stützung der·Folienblase notwendige Stützluft tauschen zu können. Es ist daher ein großer]technischer Aufwand notwendig, um den Druck in der Folienblase trotz ständigem Luftaustausch konstant zu halten, wobei' überdies auch noch die Bedienbarkeit einer derartigen Anlage erschwert wird.A wide variety of methods are known for cooling extrudates. For example, air cooling is used in the manufacture of blown films. For this purpose, a cooler is arranged on the round nozzle of the extruder, into which air is blown by means of a blower. distributed there and - via a · LinOensoalt to the surface of the film .wird ... Since air has a very low heat capacity, a very large amount of air must be passed through, so that there are high flow velocities. This in turn has very: adverse effects on the stability of the bubble located in the nascent state. The output of such a system is limited by the fact that the cooling air fed to the film bubble can no longer be increased. In order to still be able to increase the output further, air channels are passed through the extrusion tool in order to be able to exchange the supporting air necessary to support the film bubble. A great technical effort is therefore necessary in order to keep the pressure in the film bubble constant in spite of the constant exchange of air, in addition to which the operability of such a system is made more difficult.

Es ist - insbesondere bei der Rohrextrusion - auch bekannt, die Extrudate durch Voll- bzw. Sprühbäder zu führen, wobei im ersterenIt is also known - especially in pipe extrusion - to pass the extrudates through full baths or spray baths, in the former

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Fall eine schlechte Wärmeabfuhr durch freie Konvektion sowie eine nachteilige, auf das Rohr einwirkende Auftriebskraft gegeben ist. Die Tröpfchengröße und damit die Wirksamkeit der kühlung ist beim Sprühbad vom Wasserdruck abhängig, wobei die Sprühdüsen außerdem leicht verstopfen, sodaß eine häufige Kontrolle erforderlich ist.In the case of poor heat dissipation through free convection and a disadvantageous buoyancy force acting on the pipe is. The droplet size and thus the effectiveness of the cooling is dependent on the water pressure in the spray bath In addition, the spray nozzles are slightly clogged so that frequent checks are necessary.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt daher darin, ein Verfahren zur Kühlung von Extrudaten der eingangs beschriebenen Art sowie eine Kühlvorrichtung 'zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, mit dem unter Vermeidung der angeführten Nachteile und mit geringem Aufwand eine besonders wirksame Abfuhr der Extrudatwärme durchführbar ist.The object of the present invention is therefore to provide a method for cooling extrudates of the type described at the outset Art and a cooling device 'for carrying out the method to create a particularly effective removal of the Extrudate heat is feasible.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Kühlmedium in Mikrotröpfchen zerstäubt und der somit gebildete Nebel über die Oberfläche des Extrudats geführt wird. Mit einem derartigen Kühlverfahren wird in vorteilhafter Weise die Verdampf ungisober fläche des Kühlmediums optimal vergrößert, wobei dem Extrudat über die Verdampfungswärme der verdampfenden Mikrotröpfchen Wärme entzogen wird. Dieser Wärmeentzug ist insbesondere in Folge der leichten Verteil- und Bewegbarkeit des Kühlmittelnebels besonders hoch und in vorteilhafter Weise über den gesamten Einwirkungsbereich konstant. Darüberhinaus.sind zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nur wenige einfach herstellbare und bereitstellbare Hilfsmittel erforderlich. ! .This is achieved according to the invention in that the cooling medium is atomized into microdroplets and the mist thus formed is guided over the surface of the extrudate. With such a cooling method, the evaporation surface of the cooling medium is optimally enlarged in an advantageous manner, with heat being extracted from the extrudate via the heat of evaporation of the evaporating microdroplets. This extraction of heat is particularly high, in particular as a result of the easy distribution and mobility of the coolant mist, and is advantageously constant over the entire area of action. Furthermore, only a few aids that are easy to manufacture and provide are required to carry out the method according to the invention. ! .

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Eine vorteilhaft Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß Ultraschallwellen, vorzugsweise mit einer Frequenz zwischen 0,5 bis 2,5 MHZ, auf die Oberfläche eines in einem Tank befindlichen Kühlmediums gerichtet werden, wobei der dabei -entstehende Nebel aus !zerstäubten. Kühlmedium durch ein Gebläse dem abzukühlenden Extrudat zugeführt wird. Damit ist bei einem relativ geringem Energieaufwand eine koninuierliche und konstante Bildung von Mikrotröpfchen sowie deren Weiterführung an die Extrudatoberflache gewährleistet.An advantageous development of the invention is that ultrasonic waves, preferably with a frequency between 0.5 to 2.5 MHz, are directed onto the surface of a cooling medium located in a tank, wherein the resulting mist from! Coolant through a fan is fed to the extrudate to be cooled. This means that it is continuous with a relatively low expenditure of energy and constant formation of microdroplets and their continuation guaranteed to the extrudate surface.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung wird der Nebel dem hohl .ausgebildeten Extrudat gleichzeitig an dessen Innen- und Außenseite zugeführt. Dadurch ist selbst bei geringer Einwirkungslänge eine außerordentlich hohe Kühlwirkung bzw. ein?besonders hohe Ausstoßleistung erzielbar. According to another advantageous embodiment of the invention the mist becomes the hollow extrudate at the same time fed on its inside and outside. As a result, even with a short length of action, one is extraordinary high cooling effect or a particularly high output can be achieved.

Schließlich besteht eine vorteilhafte Kühlvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, daß eine aus einem Wassertank, einem Gebläse und einem Oszillator gebildete bauliche Einheit vorgesehen ist, die an: eine Zuleitung ,zur Zuführung des Wassernebels zum Extrudat anschließbar ist.:Eine' derartige kompakte, leicht, .transportierbare Kühleinheit kann besonders flexibel und wirtschaftlich eingesetzt werden, da für einen reibungslosen Einsatz lediglich die Verbindung mit der Zuleitung erforderlich ist. Mit der Ultraschall-Zerstäubung ist mit geringem Energieaufwand und hoher Zuverlässigkeit eine besonders leistungsfähigeFinally, there is an advantageous cooling device for implementation of the method according to the invention in that a structural formed from a water tank, a fan and an oscillator Unit is provided which is connected to: a feed line for feeding the Water mist can be connected to the extrudate: Such a compact, lightweight, .portable cooling unit can be particularly flexible and can be used economically, as only the connection with the supply line is required for smooth use. Ultrasonic atomization is a particularly powerful one with low energy consumption and high reliability

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- 4- -. "■ : 34U029. 6 - 4- -. "■ : 34U029. 6

Zestäuberwirkung erzielbar.Atomizer effect achievable.

Die Erfindung wird nun im folgenden an Hand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention will now be explained in more detail below with reference to two exemplary embodiments shown in the drawing.

Es zeigen: : It show :

Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Kühlung einer äußeren Rohroberfläche, Fig. 2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Kühlung einer inneren Rohroberfläche.Fig. 1 is a schematic representation of the invention Method for cooling an outer pipe surface, FIG. 2 shows a schematic representation of the inventive method Process for cooling an inner pipe surface.

Eine in Fig. 1 ersichtliche Kühlvorrichtung besteht aus einem Ultraschall-Zerstäuber 2, einem Wassertank 3 mit Wasser 4 und einem Gebläse 5. Der Ultraschall-Zerstäuber 2 besteht aus einemA cooling device shown in FIG. 1 consists of an ultrasonic atomizer 2, a water tank 3 with water 4 and a blower 5. The ultrasonic nebulizer 2 consists of a

mit einer Frequenz von 1,7 MHZ Sender mit eigenem Oszillator, der Ultraschallwellen, z.B. / auf die Oberfläche des Wassers 4·strahlt. Das Auftreten der Ultraschallwelle auf die Grenzschichte zwischen Wasser und Luft verursacht einen aufsteigenden Flüssigkeitsstrahl, der in Form eines Mikrotröpfchen enthaltenden Nebels mit.Hilfe des Gebläses 5 über eine Zuleitung 6 einen Vak'uumtank 7 zugeführt wird. Ein derartig ausgebildeter Ultraschall-Zerstäuber 2 weist einen besonders hohen Zerstäuberwirkungsgrad mit einer Zerstäubermenge von etwa 400 cm?/Std. bei einer Eingangsleistung von lediglich 3 2 Watt auf. Der über die Zuleitung 6 dem Vakuumtank 7 zugeführte Nebel wird mit Hilfe des Gebläses 5 über ein Rohr 8with a frequency of 1.7 MHz transmitter with its own oscillator, the ultrasonic waves, e.g. / radiates 4 · on the surface of the water. The appearance of the Ultrasonic wave on the boundary layer between water and air causes an ascending jet of liquid, which in the form a mist containing microdroplets with the help of the fan 5 is fed to a vacuum tank 7 via a feed line 6. A Ultrasonic nebulizer 2 designed in this way has a particularly high degree of nebulizer efficiency with a quantity of nebulizer of about 400 cm? / hour with an input power of only 3 2 watts. The vacuum tank 7 supplied via the supply line 6 Fog is generated with the aid of the fan 5 via a pipe 8

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geführt und anschließend in Richtung eines Pfeiles 9 abgesaugt. Indem die dabei" auf die Rohroberfläche auf treffenden Mikrotröpfchen verdampfen, wird dem Extrudat Wärme entzogen, die weit über der mittels Luftkühlunjmöglichen Wärmeabfuhr liegt.guided and then sucked off in the direction of arrow 9. By doing so "on the pipe surface on hitting microdroplets evaporate, heat is withdrawn from the extrudate, which is far above the heat dissipation which is impossible by means of air cooling.

Das Rohr 8 wird bereits in einer Vorkammer 10 des Vakuumtanks abgekühlt. Nach der Kalibrierung durch einen Kalibrator 11 erfolgt eine nochmalige Abkühlung.The tube 8 is already cooled in an antechamber 10 of the vacuum tank. After the calibration is carried out by a calibrator 11 another cooling off.

In dem in Fig. 2 dargestellten· Beispiel wird der durch einen Ultraschallzerstäuber 12, einem Wassertank 13 und einem Gebläse 14 erzeugte und durch eine Zuleitung 15 geführte Nebel über eine Bohrung 16 in den Dorn des Rohrwerkzeuges geführt. Am Ende dieser Bohrung 16 wird der Nebel in ein durch einen Kablibrator 17 kalibriertes Rohr 18 geblasen.In the example shown in FIG. 2, the is indicated by a Ultrasonic atomizer 12, a water tank 13 and a fan 14 generated and guided through a feed line 15 mist guided through a bore 16 in the mandrel of the tubular tool. At the end of this bore 16, the mist is blown into a pipe 18 calibrated by a calibrator 17.

Es ist im Rahmen der Erfindung a'ber ebenso möglich beispielsweise bei der Kühlung einer Folienblase bei:der Blasfolienextrusion gleichzeitig an der Außen- und Innenseite, mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zu kühlen. Ebenso ist eine derartige Kühlung bei der Herstellung von .F,lachfolien oder Platten möglich, indem der Nebel mittels eines Luftrakels auf die Extrudatoberflache aufgebracht wird. ■It is also possible, for example, within the scope of the invention when cooling a film bubble with: the blown film extrusion simultaneously on the outside and inside, by means of to cool the process according to the invention. Likewise is one Such cooling is possible in the production of .F, lachfolien or plates by applying the mist by means of an air knife is applied to the extrudate surface. ■

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Claims (4)

ν- - - ■ 34H029 Patentansprücheν- - - ■ 34H029 claims 1.J Verfahren zur Kühlung von Extrudaten aus Kunststoff oder Elastomeren, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmedium in Mikrotröpfchen zerstäubt und der somit gebildete Nebel .über die Oberfläche des Ex'trudats geführt wird.1. J method for cooling extrudates made of plastic or elastomers, characterized in that the cooling medium is atomized into microdroplets and the mist thus formed is passed over the surface of the extrudate. 2. Verfahren nach Anspruch 1 ," dadurch' gekennzeichnet, daß2. The method according to claim 1, "characterized in that Ultraschallwellen, vorzugsweise mit einer Frequenz zwischen 0,5 bis 2,5 MHZ, auf die Oberfläche eines in einem Tank befindlichen^Küh!mediums gerichtet werden, wobei der dabei entstehende. Nebel t aus·.verdampf ten Kühlmedium durch ein Gebläse dem ,abzukühlenden Extrudat zugeführt wird.Ultrasonic waves, preferably with a frequency between 0.5 to 2.5 MHz, are directed onto the surface of a cooling medium located in a tank, the resulting cooling medium. Mist from t · .verdampf th cooling medium by a blower which, cooled extrudate is fed. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that daß der Nebel dem hohl ausgebildeten Extrudat gleichzeitig an dessen Innen- und Außenseite zugeführt wird.that the mist is fed to the hollow extrudate at the same time on its inside and outside. 4. Kühlvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus einem Wassertank (3), einem Gebläse (5) und:einem Oszillator (2) gebildete bauliche Einheit vorgesehen ist, die an eine Zuleitung (6) zur Zuführung des 'Wassernebels zum· Extrudat anschließbar ist.4. Cooling device for performing the method according to claims 1 to 3, characterized in that a structural unit formed from a water tank (3), a fan (5) and: an oscillator (2) is provided which is connected to a supply line (6 ) can be connected to supply the water mist to the extrudate. EPO COPYEPO COPY
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