AT516905A1 - Vorrichtung zum Entgasen von thermoplastischem Kunststoff - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zum Aufbereiten von thermoplastischem Kunststoff, mit wenigstens ei- ner in einem Gehäuse (1) gelagerten, drehangetriebenen Förderschnecke (2) be- schrieben, wobei das Gehäuse (1) vorzugsweise wenigstens eine Entgasungsöffnung (E) aufweist. Um vorteilhafte Aufbereitungsverhältnisse zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass im Gehäuse (1) in Förderrichtung (4) der Förderschnecke (2) versetzt angeordnete Durchtritte (5) vorgesehen sind, die Zuleitungen für in das Ge- häuse (1) mit einer Kunststoffschmelzefördereinrichtung (6) einzubringende Kunst- stoffschmelze bilden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufbereiten von thermoplastischem Kunststoff, mit wenigstens einer in einem Gehäuse gelagerten, drehange-triebenen Förderschnecke, wobei das Gehäuse vorzugsweise wenigstens eine Entgasungsöffnung aufweist.

Mit derartigen Vorrichtungen sollen Kunststoffe, insbesondere auch Kunststoffabfälle, welche vor der weiteren Verarbeitung einen Entgasungs- bzw. einen Reinigungsvorgang benötigen, entgast und aufbereitet werden. Bei der Aufbereitung von Kunststoffen aus Produktionsabfall bzw. aus bereits im Umlauf gewesenem Kunststoffmaterial ergibt sich durch Bedruckung, Lackierung oder Verschmutzung das Erfordernis, diese Kunststoffe vor einer Wiederverwendung zu reinigen. Dazu ist es bekannt (WO 93/04841 A1), den aufzubereitenden Kunststoff in einem Extruder aufzuschmelzen, durch einen Filter zu drücken und vor einer Weiterverarbeitung bzw. einer Granulierung zu entgasen. Um dabei einen Übertritt von dem Plastifizierungsabschnitt zum Entgasungs- bzw. Austragsabschnitt von aufgeschmolzenem Kunststoff zu vermeiden und zu gewährleisten, dass sämtlicher aufgeschmolzener Kunststoff durch das Schmelzenfilter geleitet wird, ist zwischen dem Plastifizierungsabschnitt und dem Entgasungsabschnitt ein gegenläufiger Fördergang, also eine Art Rückfördergewinde bzw. ein Dichtgewinde oder eine beliebige, in der Technik gebräuchliche Wellendichtung, vorgesehen, das eine dem Schneckengewinde von Plastifizierungsabschnitt, Entgasungsabschnitt und Austragsabschnitt entgegengesetzte Steigung aufweist. Durch dieses bekannte Rückfördergewinde wird ein geringer Anteil an bereits durch den Schmelzenfilter geströmtem und gereinigtem Kunststoff wieder in den Plastifizierungsabschnitt rückgefördert. Die einlauf-und die auslaufseitigen Mündungen des den Schmelzenfilter enthaltenden Strö mungskanals sind zur Vermeidung von Toträumen direkt neben dem Rückfördergewinde angeordnet. Damit soll vermieden werden, dass es zu verlängerten Verweilzeiten des Kunststoffgutes in der Vorrichtung und in der Folge zu einer thermischen Schädigung des Kunststoffes kommt. Von Nachteil ist bei dieser Vorrichtung insbesondere, dass es sich bei dem gegenläufigen Fördergang um eine Art dynamische Dichtung handelt, die je nach Drehzahl der Extruderschnecke dicht ist oder nicht. Auch die Viskosität des Kunststoffes ist dabei sehr von Bedeutung, da beispielsweise mit Feuchtigkeit behafteter Kunststoff Dämpfe bildet. Diese Dämpfe sind unter anderem Träger für Schmutzstoffe, die nur schwer aus dem Kunststoff auszubringen sind und wodurch eine gleichbleibende Qualität des entgasten und gereinigten Kunststoffes praktisch nicht gewährleistet werden kann. Ein ordnungsgemäßes Durchkneten und ein sauberes Ausgasens des Kunststoffes, bedarf eines hohen Aufwandes, beispielsweise durch Einsatz eines Doppelschneckenextruders.

Ausgehend von einem Stand der Technik der eingangs geschilderten Art liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die oben genannten Nachteile zu vermeiden und eine Vorrichtung zum Aufbereiten von thermoplastischem Kunststoff, insbesondere zum Wiederaufbereiten von Kunststoff, mit verbessertem Entgasungseffekt zu schaffen. Zudem sollen Kunststoffe mit unterschiedlichen Eigenschaften gut miteinander vermischt werden können.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass im Gehäuse in Förderlängsrichtung der Förderschnecke hintereinander angeordnete Durchtritte vorgesehen sind, die Zuleitungen für in das Gehäuse mit einer Kunststoffschmelzefördereinrichtung einzubringende Kunststoffschmelze bilden.

Mit diesen erfindungsgemäßen Maßnahmen ist ein verbesserter Entgasungseffekt, insbesondere beim Wiederaufbereiten von verunreinigten Kunststoffen gewährleistet. Zudem können auch unterschiedliche Eigenschaften aufweisende Kunststoffe mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gut miteinander vermischt werden. Der aufgeschmolzene Kunststoff wird durch die Durchtritte in das Gehäuse der Förderschnecke eingebracht und dort von der rotierenden Förderschnecke an der Eintritts kante in den Schneckenraum abgeschnitten. Dabei ergeben sich relativ kleine Kunststoffteile, die bei Durchtritt der Schmelze in den Freiraum bzw. in die Entgasungszone der Förderschnecke nach Art einer Granulierung entstehen. Es wird also praktisch eine Granulierung des aufzubereitenden Kunststoffes in das Gehäuse der Förderschnecke vorgenommen, wobei das Granulat von der Förderschnecke im Bereich der Eintrittsöffnung vom Kunststoffförderstrom abgetrennt wird. Es liegen somit im Schneckenraum des Gehäuses eine Vielzahl kleiner Kunststoffgranulate vor, die eine große Oberfläche bezogen auf ihr Volumen aufweisen, wodurch eine besondere gute Entgasung möglich ist. Dazu empfiehlt es sich insbesondere, wenn das Gehäuse mit Unterdrück beaufschlagt ist. Die Vielzahl kleiner Kunststoffgranulate lässt sich in weiterer Folge gut homogen mischen.

Insbesondere bei der PET-Verarbeitung ergibt sich ein wesentlicher Vorteil. Wird das granulierte PET einem intensiven hohen Vakuum ausgesetzt, bedingt dies durch die große Oberfläche eine erhebliche Verbesserung der Viskosität des wiederaufbereiteten PET. Bei der Verarbeitung von Polypropylen und Polyethylen bzw. anderen Kunststoffen, die mit Mineralien, Additiven, wie Farbe und dgl., vermengt sind, entsteht durch das Erzeugen der Granulate eine besondere starke Durchmischung, wenn diese in weiterer Folge wieder zusammengeführt werden.

Insbesondere empfiehlt es sich, wenn den Durchtritten eine gemeinsame Verteilerkammer vorgeordnet ist, an welche die Kunststoffschmelzefördereinrichtung angeschlossen ist. Die Kunststoffschmelzefördereinrichtung liefert bei einem aufgeschmolzenen Kunststoff dabei an die Verteilerkammer, in welcher der Kunststoff an die einzelnen Durchtritte weitergeleitet wird. Eine Beheizung dieser Verteilerkammer kann vorzugsweise vorgesehen sein. Die Anzahl und Anordnung der Durchtritte wird derart gewählt, dass die erzeugten Kunststoffplättchen, das Granulat, möglichst gut entgast werden können. Insbesondere sind wenigstens drei, insbesondere wenigstens zehn und besonders vorteilhaft wenigstens fünfzig Durchtritte vorgesehen, wobei diese Durchtritte einen Durchmesser von 2 bis 8 mm, insbesondere von 5 mm aufweisen. Dazu sind die Durchtritte in Förderrichtung bzw. und/oder in Um fangsrichtung der Förderschnecke im Gehäuse vorgesehen, wobei die Durchtritte das Gehäuse insbesondere radial durchbrechen.

Je nach aufzubereitendem Kunststoff kann es von Vorteil sein, wenn die Kunststoffschmelzefördereinrichtung über eine Filtereinrichtung an die Verteilerkammer angeschlossen ist. Somit kann der Kunststoffstrom vor dem Granulieren mit der Förderschnecke mit einer üblichen Filtereinrichtung vorgereinigt werden.

Besonders bevorzugt ist die Kunststoffschmelzefördereinrichtung ein Extruder. Der Extruder nimmt das aufzubereitende Kunststoffgut auf, verdichtet es, schmilzt es auf und entgast es gegebenenfalls bereits vorab, bevor es den Zuleitungen bzw. den Durchtritten in das Gehäuse zur Förderschnecke zugeleitet wird.

Die Förderschnecke ist vorzugsweise wenigstens zweigängig ausgebildet, wobei es sich insbesondere empfiehlt, wenn wenigstens ein Gang einen in üblicherweise an den Gehäusedurchmesser angepassten Schneckenaußendurchmesser aufweist und wenn wenigstens ein weiterer Gang ein gegenüber dem ersten Gang kleineren Schneckenaußendurchmesser aufweist. Diese Maßnahme bewirkt, dass mit der Vorrichtung Plättchen mit noch vergrößerter Oberfläche geschaffen werden können. In das Gehäuse eindringender Kunststoff wird zunächst von der Schnecke bzw. vom Schneckengang der Schnecke mit dem kleineren Außendurchmesser in Förderrichtung ausgestrichen, also in Förderrichtung zwischen Schneckengang und Gehäusewand in Förderrichtung ausgezogen bzw. gewalkt, wodurch sich Plättchen mit vergrößerter Oberfläche ergeben. In weiterer Folge wir das Plättchen vom nächsten, passgenau im Gehäuse sitzenden Schneckengang im Bereich der Durchtrittsöffnung abgeschnitten. Förderschnecke und Extruder bzw. Kunststoffschmelzefördereinrichtung können getrennte Bauteile bzw. Vorrichtungen sein, die über geeignete Leitungen aneinander angeschlossen sind. Besonders bevorzugt ist es allerdings, wenn die Kunststoffschmelzefördereinrichtung einen der Förderschnecke vorgeordneten und mit der Förderschnecke gemeinsam drehangetriebenen Extruder zum Extrudieren von thermoplastischem Kunststoffgut umfasst, wobei zwischen dem Extruder und der Förderschnecke wenigstens ein gegenläufiger Fördergang oder eine Dichtung angeordnet ist und wobei wenigstens ein den wenigstens gegenläufigen Fördergang oder die Dichtung überbrückender Bypasskanal, der in der Verteilerkammer mündet, vorgesehen ist und der an die Durchtritte angeschlossen ist. Extruder und Fördereinrichtung sind somit in Förderrichtung hintereinander angetrieben, werden von derselben Antriebseinheit drehangetrieben, wobei zwischen Extruder und Förderschnecke die Durchstromsperre mit dem gegenläufigen Fördergang oder einer Dichtung angeordnet ist, die einen direkten Übertritt des Kunststoffgutes vom Extruder in die Fördereinheit unterbindet. Der Extruder kann auch ein gleich- oder gegenläufiger Doppelwellenextruder sein.

Die Förderschnecke kann aber auch selbst einem Extruder zugehören, also Teil eines Extruders sein, wobei die Zuleitungen für das Gehäuse mit einer Kunststoffschmelzefördereinrichtung einzubringende Kunststoffschmelze im Einzugsbereich des Extruders angeordnet sind. Es besteht also nicht nur die Möglichkeit, das erzeugte Granulat zu kühlen und aus der Fördereinrichtung als Granulat auszubringen, sondern in weiterer Folge in der als Extruder ausgebildeten Fördereinrichtung weiterzuvermengen, aufzuschmelzen und einer gesonderten Granuliereinrichtung zuzuführen. Für eine optimale Ausgasung empfiehlt es sich, dem Gehäuse in üblicherweise Weise im Einzugsbereich des Extruders wenigstens eine Entgasungsöffnung zuzuordnen, an welche vorzugsweise eine Unterdruckpumpe angeschlossen ist.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung im teilgeschnittenen Längsschnitt,

Fig. 2 einen Ausschnitt einer Konstruktionsvariante der Vorrichtung aus Fig. 1, und Fig. 3 eine weitere Konstruktionsvariante der Vorrichtung mit zweigängiger Förderschnecke.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufbereiten von thermoplastischem Kunststoff. Die Vorrichtung umfasst dabei unter anderem wenigstens eine in einem

Gehäuse 1 gelagerte, drehangetriebene Förderschnecke 2. Das Gehäuse 1 weist Entgasungsöffnungen 2 auf. Die Förderschnecke 2 kann insbesondere Teil eines Extruders sein und ist passgenau in eine vom Gehäuse ausgebildete, zylinderförmige Schneckenaufnahme 3 eingesetzt. Im Gehäuse 1 sind in Förderrichtung 4 der Förderschnecke 2 versetzt angeordnete radiale Durchtritte 5 vorgesehen, die Zuleitungen für in das Gehäuse 1, nämlich in die Schneckenaufnahme 3, mit einer Kunststoffschmelzefördereinrichtung 6, einzubringende Kunststoffschmelze bilden. Die Förderschnecke 2 gehört einem Extruder zu, bzw. ist Teil eines Extruders, und die Zuleitungen 5 für in das Gehäuse 1 mit der Kunststoffschmelzefördereinrichtung 6 einzubringende Kunststoffschmelze sind im Einzugsbereich des Extruders angeordnet.

Die Durchtritte 5 können auch über den Umfang des Gehäuses verteilt angeordnet sein und bilden dabei eine Art Einspritzdüsen, die Kunststoffschmelze in die vom Gehäuse ausgebildete Schneckenkammer einbringen. Eingebrachte Kunststoffpfropfen werden von der rotierenden Schnecke mit der Schneidkante 7 an der Durchtrittsöffnung abgeschert, womit die Kunststoffschmelze praktisch granuliert wird. Die Größe des abgescherten Granulates bestimmt sich durch die Einbringgeschwindigkeit und Einbringmenge je Zeiteinheit und aus der Rotationsgeschwindigkeit der Förderschnecke 2. Auf Grund der sich ergebenden großen Oberfläche je Volumeneinheit des aufzubereitenden Kunststoffes kann somit über die auf Förderhöhe der der Durchtritte 5 angeordneten Entgasungsöffnungen E, an die gegebenenfalls eine entsprechende Unterdruckpumpe angeschlossen ist, eine verbesserte Entgasung des Kunststoffes erfolgen.

Den Durchtritten 5 ist eine gemeinsame Verteilerkammer 8 vorgeordnet, an welche die Kunststoffschmelzefördereinrichtung 6 angeschlossen ist. Die Verteilerkammer 8 wird im dargestellten Ausführungsbeispiel von einer außen lösbar an das Gehäuse 1 angesetzten Abdeckung 9 gebildet, die auch den Verbindungskanal zur Kunststoffschmelzefördereinrichtung 6 ausbildet.

Die Kunststoffschmelzefördereinrichtung 6 ist in den dargestellten Ausführungsbeispielen stets ein Extruder, der gegebenenfalls über eine Filtereinrichtung 10 an die Verteilerkammer 8 angeschlossen ist (Fig. 2).

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist die Förderschnecke 2 zweigängig ausgebildet, wobei ein Gang Gi einen in üblicherweise an den Gehäuseinnendurchmesser angepassten Schneckenaußendurchmesser D aufweist und wobei der zweite Gang G2 einen gegenüber dem ersten Gang G1 kleineren Schneckenaußendurchmesser d aufweist.

In Fig. 1 umfasst die Kunststoffschmelzefördereinrichtung 6 einen der Förderschnecke 2 vorgeordneten und mit der Förderschnecke 2 gemeinsam drehangetriebenen Extruder 11 zum Extrudieren von thermoplastischem Kunststoffgut. Förderschnecke 2 und Extruder 11 bilden eine Baueinheit und sind koaxial zueinander angeordnet. Zwischen dem Extruder 11 und der Förderschnecke 2 ist ein gegenläufiger Fördergang 12 angeordnet, der ein direktes Überströmen der Kunststoffschmelze aus dem Extruder 11 in die Förderschnecke 2 im Gehäuse 2 unterbindet. Zur Überleitung der Kunststoffschmelze vom Extruder 11 zur Förderschnecke 2 ist ein den gegenläufigen Fördergang 12 überbrückender Bypasskanal, die Verteilerkammer 8, vorgesehen, an den die Durchtritte 5 strömungstechnisch angeschlossen sind.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist der Extruder 11 quer gegenüber der Förderschnecke 2 ausgerichtet.

Claims (9)

1. Patentansprüche

   1. Vorrichtung zum Aufbereiten von thermoplastischem Kunststoff, mit wenigstens einer in einem Gehäuse (1) gelagerten, drehangetriebenen Förderschnecke (2), wobei das Gehäuse (1) vorzugsweise wenigstens eine Entgasungsöffnung (E) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (1) in Förderrichtung (4) der Förderschnecke (2) versetzt angeordnete Durchtritte (5) vorgesehen sind, die Zuleitungen für in das Gehäuse (1) mit einer Kunststoffschmelzefördereinrichtung (6) einzubringende Kunststoffschmelze bilden.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den Durchtritten (5) eine gemeinsame Verteilerkammer (8) vorgeordnet ist, an welche die Kunststoffschmelzefördereinrichtung (6) angeschlossen ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschmelzefördereinrichtung (6) über eine Filtereinrichtung (10) an die Verteilerkammer (8) angeschlossen ist.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschmelzefördereinrichtung (6) ein Extruder (11) ist.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens drei, insbesondere wenigstens zehn und besonders vorteilhaft wenigstens fünfzig Durchtritte (5) vorgesehen sind.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderschnecke (2) wenigstens zweigängig ausgebildet ist, wobei wenigs- tens ein Gang (Gi) einen in üblicherweise an den Gehäuseinnendurchmesser an-gepassten Schneckenaußendurchmesser (D) aufweist und dass wenigstens ein weiterer Gang (G2) einen gegenüber dem ersten Gang (Gi) kleineren Schneckenaußendurchmesser (d) aufweist.
7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschmelzefördereinrichtung (6) einen der Förderschnecke (2) vorgeordneten und mit der Förderschnecke (2) gemeinsam drehangetriebenen Extruder (11) zum Extrudieren von thermoplastischem Kunststoffgut umfasst, wobei zwischen dem Extruder (11) und der Förderschnecke (2) wenigstens ein gegenläufiger Fördergang (12) oder eine Dichtung angeordnet ist und wobei wenigstens ein den wenigstens einen gegenläufigen Fördergang (12) oder die Dichtung überbrückender Bypasskanal vorgesehen ist, an den die Durchtritte (5) im Entgasungsbereich angeschlossen sind.
8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderschnecke (2) einem Extruder (11) zugehört und dass die Zuleitungen für in das Gehäuse (1) mit einer Kunststoffschmelzefördereinrichtung (6) einzubringende Kunststoffschmelze im Entgasungsbereich des Extruders (11) angeordnet sind.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem Gehäuse (1) im Entgasungsbereich des Extruders (11) wenigstens eine Entgasungsöffnung (E) zugehört, an welche vorzugsweise eine Unterdruckpumpe angeschlossen ist.