Verfahren und Vorrichtung zum Pulverisieren thermoplastischer Kunststoffe, insbesondere zwecks Verwendung als Ausgangsmaterial für das Flammspritzverfahren
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein. e Vorrichtung zum Pulverisieren thermo- plastischer Kunststoffe, insbesondere zwecks Verwendung als Ausgangsmaterial für das Flammspritzverfahren. In erster Linie verwendet man hierzu Polyäthylen.
Beim Verspritzen von Kunststoffen nach dem Flammspritzverfahren darf die Korngrösse des Materials einen bestimmten Wert nicht übersteigen. Bei dem genannten Material liegt dieser Wert etwa bei 0,4 mm.
Es gibt bereits versehiedene Möglichkeiten, um Kunststoffe zu einem Material mit dem gewünschten Feinheitsgrad zu verarbeiten, jedoeh sind die bekannten Verfahren hierzu entweder kostspielig oder es haften ihnen sonstige nnangenehme Nachteile an.
So hat man zum Beispiel den Kunststoff in der Weise pulverisiert, dass er mittels eines flüssigen Stickstoffbades, dessen Temperatur (-Iwa minus 200 C beträgt, versprödet und das versprodete Material in einer Stiftmühle ver mahlen wnrde.
Bei einer andern Arbeitsweise hat man das Material in Bloekform mittels einer Schleif- machine abgeschliffen, wobei für eine ent sprechende Kühlung gesorgt werden musste.
Schliesslich kann man nach dem sogenann ten JET-Verfahren arbeiten, wobei das Material durell Wärmeeinwirkung verflüssigt, durci eine Düse gepresst und hinter der Düse durch einen quergestellten Luftstrom versprüht und aufgefangen wird.
Sowohl die Anwendung einer Kühl-als auch Heizvorrichtung verteuert die bekannten Arbeitsweisen, während beim Sehleifen noch die Gefahr der Verschmutzung imd Verstop- fung der Schleifeinrichtung hinzukommt, weil das Material bereits bei verhältnismässig geringen Temperaturen plastisch wird und schmiert.
Es hat sich nun gezeigt, dass man die Pul- verisierung in sehr einfacher und gegenüber den bekannten Verfahren mindestens ebenso wirksamer, aber wesentlich billigerer Weise durchfiihren kann.
Erfindungsgemäss geschieht dies dadureh, dass der Kunststoff zwisehen einem hoelitouri- gen Rotor und einem den Rotor umschliessen- den, ortsfesten Siebkorb aus gelochtem Blech mit sehräg zur Blechfläche liegenden Löehern unter ständiger Luftkühlung zerkleinert wird.
Die Zerkleinermg des Kunststoffes erfolgt in besonders vorteilhafter Weise bei einer Tem peratur, die wenig unter seiner Erweiehungstemperatur liegt. Zur Einstellmg dieser Tem peratur kann die zur Kühlung bestimm. te Luftmenge veränderlich sein.
Znr Durchfiihrung dieser Arbeitsweise ist eine Vorrielitung besonders geeignet, bei der der Rotor als Reibsehlagseheibe mit Reibbak lven und bei der die Innenfläehe des Siebkorbes nach Art einer Reibe ausgebildet ist.
Ausserdem kann die Vorrichtung einen Exhaustor aufweisen.
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführung der Vorrichtung zur Durchfüh- rung des Verfahrens gemäss der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen :
Fig. 1 eine schematische Stirnansicht der Zerkleinerungsvorrichtung ohne Absehluss- deckel,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der ganzen Vorrichtung,
Fig. 3 und 4 eine schematische Darstellnng der Ausbildung des Siebbleches in Draufsicht und im Schnitt in grösserem Massstab.
Gemäss Fig. 1 hat die Vorrichtung einen Rotor l, welche als Reibschlagseheibe mit Reibbaeken 2 ausgebildet ist. Die Reibbacken 2 können auswechselbar und in bekannter Weise, z. B. mittels Spannstiften, mit der Reibschlagseheibe verbunden sein.
Der Rotor 1 läuft mit hoher Tourenzahl. das heisst mindestens 3000 Touren pro Minute, in einem ortsfesten Siebkorb 3, welcher den Rotor umsehliesst. Das Spiel zwischen Rotor und Sieb beträgt zweckmässig nicht mehr als etwa 1 mm. Die Innenfläche des Siebkorbes ist nach Art einer Reibe ausgebildet. Die Gestaltung ist derart, dass die Löcher des Siebbleches schräg zur Blechfläehe liegen.
Die Ausbildung des Siebbleches ist aus Fig. 3 und 4 ersichtlich. In der Blechfläche befinden sich die ausgestanzten Löcher 4. Jedoch liegen die Begrenzungen 5 dieser Licher nicht in der Blechebene, sondern schräg zu ihr, so dass im Schnitt nach Linie A-B der Fig. 3 die Darstellung gemäss Fig. 4 entsteht, wie sie von einer Kiichenreibe bekannt ist.
Die Ausdehnung der Löcher 4 bestimmt die Korngrösse, welche, wie oben erwÅahet, unter 0,4 mm liegen soll.
Im Betrieb der Vorrichtung wird der Kunststoff durch die Reibbacken 2 auf dem gelochten Blech des Siebkorbes 3 verrieben.
Die Kühlung geschieht durch einen Ex haustor 6 (Fig. 2), welcher ständig einen Frisehluftstrom durch die Vorrichtwg 7 saugt. Das zerkleinerte Gut wird imterhalb der Vorrichtung mittels eines Trichters 8 ab gesackt. Hinter dem Exhaustor ist noch ein Absaugstutzen 9 vorgesehen, um in dem Luftstrom noch vorhandenes Gut abzusaugen. Die Luft tritt dann dureli das Gewebe des Sackes 1 0 aus.
Aus Versuchen hat sich ergeben, dass die Qualität des hergestellten Kunststoffpulvers durch einen besonders konstanten Wärmeausgleich der Vorrichtung während der Arbeit stark beeinflusst wird und dass die Wärme- grade jeweils auf die zu pulverisierenden Produkte abgestimmt sein müssen.
Man hat festgestellt, dass man eine min derwertige Qualität des Pulvers, insbesondere von Polyäthylen, erhält, wenn die Arbeitstem peratur zu niedrig gewählt ist, was sich dadurch ausdrückt, dass das Material in wolli gem Zustand anfällt. Für eine vorteilhafte Weiterverarbeitung, beispielsweise bei dem sogenannten Flammspritzen, ist es erforderlich, dass das Material eine bestimmte messbare Rie selfähigkeit besitzt, um die Garantie zu haben, dass das Material durch die Injektoren der Spritzanlage gleichmässig durehläuft.
Wird die Temperatur zu loch gewählt, so tritt ein Schmelzprozess in der Vorrichtung ein. Der Zerkleinerungsraum wird dadureh verschmiert und das Reibelement zum Stehen gebraeXt.
Infolgedessen ist es notwendig, die Tem perat. ur der Reibelemente in der Vorrich- tung in engen Grenzen zu halten, damit die vorher geschilderten Nachteile vermieden werden. Es ist daher erforderlich, diese Tem peraturen zu bestimmen und zu kontrollieren.
Die Luft innerhalb der Vorrichtung weist beim Eintritt eine andere Temperatur auf als beim Austritt. Die Temperatur der Luft wird durch den Reibungswiderstand des Kunststoffes auf dem Sieb sowie durch die von der Vorrichtung und dem nachgeschalteten Ge bläse durchgeführte Luftmenge bestimmt.
Daraus geht hervor, dass bei einer konstanten Drehzahl der Vorrichtung und einem konstanten Luftsog des Gebläses unter Beriieksichtigung des Erweichungspunktes des zu vermah- lenden Kunststoffes ein bestimmtes Verhält- nis hinsichtlich der entstehenden Wärme ermittelt werden kann, die nach einem Probelauf der Machine durch Temperatur-Ablese- geräte festgelegt wird. Durch Erhöhung bzw.
Verminderung des Luftsoges des Gebläses so wie dureh die Dosiervorrichtung kann diese Temperatur eingestellt und gehalten werden.
Man hat zum Beispiel gefunden, dass die Temperatur bei der Vermahlung von Lupolen H (eingetragene Marke) der B. A. S. F., Iaudwigshafen, bei 120 liegt bei einer Dosierung von 4 kg Material pro Stunde und einem Luftdurehgang von etwa 7 em3 und einer Raumtemperatur von 18 C.
Das erfindungsgemässe Verfahren hat den Vorteil, dass die maximale Grösse der Körnung clurch die Sieblochung genau bestimmt werden kann und somit kein Überkorn anfällt. Ferner fällt im Gegensatz zu dem bekannten Veriahren die sonst unvermeidliche Unterkühlmg mit flüssigem Stickstoff fort.
Als Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens kann eine an sich bekannte Mühle mit Reibschlagseheibe verwendet werden, nachdem ein entsprechend den Erfordernissen der Erfindung ausgebildeter Siebkorb eingesetzt worden ist.
Method and device for pulverizing thermoplastic plastics, in particular for use as a starting material for the flame spraying process
The invention relates to a method and a. e Device for pulverizing thermoplastic plastics, in particular for use as a starting material for the flame spraying process. Polyethylene is primarily used for this.
When spraying plastics using the flame spraying process, the grain size of the material must not exceed a certain value. In the case of the material mentioned, this value is around 0.4 mm.
There are already various ways of processing plastics into a material with the desired degree of fineness, but the known processes for this are either expensive or they have other pleasant disadvantages.
For example, plastic has been pulverized in such a way that it embrittles it by means of a liquid nitrogen bath at a temperature (-Iwa minus 200 C) and the embrittled material is ground in a pin mill.
In another way of working, the material was sanded in bloek form using a sanding machine, whereby appropriate cooling had to be ensured.
Finally, one can work according to the so-called JET process, whereby the material is liquefied by the action of heat, pressed through a nozzle and sprayed and caught behind the nozzle by a transverse air stream.
Both the use of a cooling device and a heating device make the known working methods more expensive, while with sanding there is an additional risk of contamination and clogging of the sanding device, because the material becomes plastic and lubricates even at relatively low temperatures.
It has now been shown that pulverization can be carried out in a very simple manner that is at least as effective as the known processes, but much cheaper.
According to the invention, this happens because the plastic is comminuted between a high-speed rotor and a stationary screen basket surrounding the rotor, made of perforated sheet metal with holes lying very close to the sheet surface, with constant air cooling.
The shredding of the plastic takes place in a particularly advantageous manner at a temperature that is little below its heightening temperature. To adjust this temperature, the temperature can be determined for cooling. The air volume can be variable.
A supply line is particularly suitable for carrying out this mode of operation, in which the rotor is designed as a friction pad disc with friction blade and in which the inner surface of the screen basket is designed in the manner of a grater.
In addition, the device can have an exhaustor.
The drawing shows an example of an embodiment of the device for carrying out the method according to the invention, namely show:
1 shows a schematic front view of the shredding device without a closure cover,
2 shows a schematic representation of the entire device,
3 and 4 a schematic representation of the design of the screen plate in plan view and in section on a larger scale.
According to FIG. 1, the device has a rotor 1, which is designed as a friction impact disk with friction bars 2. The friction jaws 2 can be exchanged and in a known manner, for. B. be connected to the friction disc by means of dowel pins.
The rotor 1 runs at a high number of revolutions. That means at least 3000 revolutions per minute, in a stationary screen basket 3, which surrounds the rotor. The play between the rotor and the sieve is usefully no more than about 1 mm. The inner surface of the strainer basket is designed like a grater. The design is such that the holes in the screen plate are inclined to the plate surface.
The formation of the sieve plate can be seen from FIGS. 3 and 4. The punched holes 4 are located in the sheet metal surface. However, the boundaries 5 of these lights do not lie in the sheet metal plane, but at an angle to it, so that in the section along line AB of FIG. 3, the illustration according to FIG Kitchen grater is known.
The extent of the holes 4 determines the grain size, which, as mentioned above, should be below 0.4 mm.
When the device is in operation, the plastic is rubbed by the friction jaws 2 on the perforated sheet metal of the sieve basket 3.
The cooling takes place through an Ex house door 6 (Fig. 2), which constantly sucks a Frisehlluftstrom through the Vorrichtwg 7. The comminuted material is sacked inside the device by means of a funnel 8. A suction nozzle 9 is also provided behind the exhaustor in order to suck off any material still present in the air flow. The air then exits through the fabric of the bag 1 0.
Tests have shown that the quality of the plastic powder produced is strongly influenced by a particularly constant heat balance of the device during work and that the degrees of heat must be matched to the products to be pulverized.
It has been found that the quality of the powder, in particular polyethylene, is of inferior quality if the working temperature is too low, which is reflected in the fact that the material is obtained in a woolly state. For an advantageous further processing, for example with the so-called flame spraying, it is necessary that the material has a certain measurable smoothness in order to have the guarantee that the material flows evenly through the injectors of the spraying system.
If the temperature is chosen too hole, a melting process occurs in the device. The shredding chamber is smeared and the friction element is brought to a standstill.
As a result, it is necessary to perat the temp. Only the friction elements in the device must be kept within narrow limits so that the disadvantages described above are avoided. It is therefore necessary to determine and control these temperatures.
The air inside the device has a different temperature on entry than on exit. The temperature of the air is determined by the frictional resistance of the plastic on the sieve and by the amount of air carried out by the device and the downstream blower.
This shows that with a constant speed of the device and a constant air suction of the fan, taking into account the softening point of the plastic to be ground, a certain ratio with regard to the heat generated can be determined, which after a test run of the machine by reading off the temperature - devices is set. By increasing or
This temperature can be set and maintained by reducing the air suction of the fan as well as through the metering device.
For example, it has been found that the temperature when grinding Lupolen H (registered trademark) from B. A. S. F., Iaudwigshafen, is 120 with a dosage of 4 kg of material per hour and an air flow rate of about 7 em3 and a room temperature of 18 C.
The method according to the invention has the advantage that the maximum size of the grain size can be precisely determined by the perforation of the screen and thus no oversize grain is produced. Furthermore, in contrast to the known procedure, the otherwise unavoidable hypothermia with liquid nitrogen is eliminated.
A known mill with a friction beater disk can be used as the device for carrying out the method, after a sieve basket designed in accordance with the requirements of the invention has been used.