Maschine zum Mischen und Plastifizieren von thermoplastischem Kunststoff-Abfall und gegebenenfalls -Frischmaterial
Man kennt Maschinen zum Mischen und Plastifizieren von thermoplastischen Kunststoffen, mit einer mit einem schnellaufenden Mischwerk ausgerüsteten Mischtrommel, in welcher das Plastifizieren ohne Druckanwendung ausschliesslich durch die vom Mischwerk erzeugte Reibungswärme erfolgt.
Hierbei kann das Kunststoffmaterial in einen rieselfähigen Zustand, in einen angelierten Granulatzu- stand oder aber in einen vollplastifizierten Zustand überführt werden. Im letztgenannten Zustand kann dieses Material dann einem Kalander, einer Strangpresse oder dergleichen zur Weiterverarbeitung übergeben werden.
Bisher hat man die bekannten Maschinen nur bei der Verarbeitung von Kunststoffrohmaterialien für Thermoplaste oder Duroplaste eingesetzt, und in dieser Beziehung haben sich die Maschinen sehr gut bewährt.
Wenn aber das durch diese Maschine aufbereitete Kunststoffmaterial z. B. in Kalandern, Strangenpres- sen usw. weiterverarbeitet wird, ergeben sich bei dieser Weiterverarbeitung Abfälle, die z. B. aus aufgerollten Folienbahnen, aus einem Seitenabschnitt der hergestellten Kunststoffolien usw. bestehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Kunststoffabfälle in möglichst wirtschaftlicher Weise und in einem Arbeitsgang wieder zu verwerten und demzufolge besteht die Erfindung darin, dass die Mischmaschine mit einer Zerkleinerungseinrich tung für die Kunststoff-Abfälle versehen ist.
Eine solche Zerkleinerungseinrichtung kann an einer Stirnfläche der Mischmaschine angesetzt werden. Hierbei lässt sich vorzugsweise ein Schneidwerk verwenden, welches innen oder aussen an dieser Mischmaschine angebracht und mit der umlaufenden Mischwerkswelle in Umdrehung versetzt wird.
Dieses Schneidwerk kann hierbei zweckmässigerweise aus einem oder mehreren Schneidbalken bestehen. Einer oder mehrere der Schneidbalken können auch mit Ritzmesser versehen werden. Wenn es sich z. B. darum handelt, dass eine von einer Walze aufgewickelte Abfallfolienbahn in dieser Mischmaschine wieder ausgewertet werden soll, dann hat das oder die Ritzmesser des Schneidwerkes die Aufgabe, die Stirnfläche dieser Wickelrolle in gewissen Abständen aufzuritzen, so dass bei dem anschliessenden Einsatz eines Schneidbalkens nicht ein langes aufgewickeltes Band von dem Wickel abgetrennt wird, sondern statt dessen Einzelstreifen entstehen, die nicht den ordnungsgemässen Arbeitsablauf des Mischwerkes in dem Mischtrog stören können.
Um ebenfalls kleinere Abfallstreifen durch das Schneidwerk abzutrennen und andererseits den erforderlichen Schneiddruck partiell zur Einwirkung kommen zu lassen, ist es auch vorteilhafterweise möglich, das Schneidwerk mit mehreren Schneidbalken auszurüsten, die nacheinander zur Einwirkung kommen und zwar in der Weise, dass die einzelnen Schneidbalken gesonderte, jedoch einander ergänzende Schnittzonen bestreichen.
Das Abfallmaterial, sei es in Form einer Wickelrolle oder sei es in Form irgendeines Haufwerkes, kann zweckmässigerweise einer Zuführvorrichtung zugeleitet werden. Diese Zuführvorrichtung kann ihrerseits mit einem Schubstempel ausgerüstet werden, durch dessen Vorschubbewegung das Abfallmaterial dem Schneidwerk zugeleitet wird.
Es ist für einen einwandfreien Arbeitsablauf von Bedeutung, dass die mengenmässige Zufuhr des Kunststoff-Abfallmaterials der Schneidleistung des Schneidwerkzeugs angepasst ist. Aus diesem Grunde kann mit Vorteil eine Regelvorrichtung für die Vor schubgeschwindigkeit des Schubstempels oder für den durch den Schubstempel erzeugten Pressdruck vorgesehen werden.
Es kann die Zuführung des Kunststoffmaterials und der wieder verwendeten Abfälle vereinfacht werden, wenn gleichzeitig die Zerkleinerungseinrichtung auch zur Zuführung von Kunststoffrohmaterialien verwendet wird. Dies kann dadurch geschehen, wenn auf der Mischwerkswelle eine Schneidschubschnecke für beliebige Kunststoff-Abfälle und Frischmaterial vorgesehen ist.
Eine solche Zerkleinerungs- und Zufuhreinrichtung kann aus einer Schneidschnecke bestehen, die auf einer Verlängerung der Mischwerkswelle derart angebracht werden kann, dass diese Schneidschnecke an der inneren Trommelstirnwand beginnt und sich von dort in Richtung auf das Lager erstreckt. Oberhalb dieser Schneidschnecke kann ein Zufuhrraum für Abfälle und Frischmaterial vorgesehen sein. Für die Verarbeitung von klumpigem Abfall kann dieser Zufuhrraum noch zuszätzlich mit einem Druckstempel versehen werden.
Ein wesentlicher Vorteil der Maschine besteht darin, dass zum erstenmal bei den eingangs genannten Maschinen zur Aufbereitung von plastifizierbaren Kunststoffen mit der gleichen Einrichtung sowohl Abfälle als auch Rohmaterial eingebracht werden können. Die Vorteile bestehen weiterhin darin, dass für die Materialzubringung bei der besonderen Arbeitsweise dieser Maschinen, die durch ihre hohen Drehzahlen eine ausgesprochene Materialringbildung an der Mischtrommeiinnenwand besitzen, durch die Schneidschnecke keinerlei innerer Widerstand der Mischmaschine bzw. des Mischgutes in der Mischmasenine zu überwinden ist. Auch in betriebs tedhnisoher Hinsicht ergibt sich ein wesentlicher Vorteil, dadurch, dass das Mischwerk dieser Maschine zur Beschickung nicht mehr abgestellt zu werden braucht.
Bei der bisher üblichen Beschickung durch eine Öffnung in der Zylinderwand war es nämlich notwendig, das Mischwerk abzustellen, da durch die hohen Zentrifugalkräfte das Mischgut sonst nicht ein, gebracht werden konnte.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Maschine werden anhand der Zeichnung näher erläutert, die schematisch Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes wiedergibt. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine Mischmaschine mit eingebautem Schneidwerk und Zuführungsvorrichtung im Längs schnitt,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer Maschine, und
Fig. 3 einen Schnitt durch die Schneidschnecke und einen Zufuhrraum mit einem Zudrückstempel, gemäss einer Abänderung des Ausführungsbeispieles nach Fig. 2.
Die Mischmaschine besteht aus dem ortsfest angeordneten Mischtrog 1 mit den Stirnwänden 2 und 3, die ihrerseits nach unten im Ständer 4 und 5 übergehen. In den Stirnwänden 2 und 3 ist die Mischwerkswelle 6 in Lagern 7 und 8 gehalten. Mit Ziffer 9 ist ein Antriebsflansch für die Mischwerkswelle 6 angedeutet. Die Mischwerkswelle 6 ist ausserdem mit Mischarmen 10 ausgerüstet.
An die Stirnwand 2 des Mischtroges 1 ist ein Zuführzylinder 11 angesetzt, der mit einem Deckel 12 verschliessbar ist. In diesen Zuführzylinder kann somit das zu verarbeitende Kunststoffabfallmaterial eingeführt werden.
In dem Zylinder 11 ist der Schubstempel 13 gleitbar geführt, dessen Hin- und Herbewegung hydraulisch oder pneumatisch gesteuert wird. Hierzu ist die Stange 14 des Schubstempels 13 mit einem Kolben
15 ausgerüstet, der in einem Zylinder 16 geführt ist.
Diesem Zylinder 16 kann das Druckmittel zur Erzielung einer Vor- und Rückwärtsbewegung durch die Anschlussleitungen 17 und 18 zugeführt werden.
Bei einer Vorschubbewegung des Schubstempels 13 in Richtung auf den Mischtrog 1 gelangt das Abfallmaterial in den Bereich des Schneidwerkes. Dieses Schneidwerk wird im vorliegenden Fall gebildet durch Schneidbalken 18a, 19. Der Schneidbalken 19 ist mit einem Ritzmesser 20 versehen, um in entsprechenden Abständen das Abfallmaterial an der Stirnfläche anzuritzen. Wenn alsdann das Schneidmesser 21 am Schneidbalken 1 8a zur Wirkung kommt, entstehen mehr oder weniger kurze Materialstreifen, die nunmehr der Einwirkung des Mischwerkes unterworfen werden. Diese kurze Streifenform des Abfallma- terials gibt eine günstige Voraussetzung für eine gute Aufbereitung dieses Abfallmaterials in der Mischmaschine.
Der Mischwerkstrog 31 des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispieles einer Maschine besteht aus der Trommelwand 32 und den Stirnwänden 33a und 33b.
In diesem Trog 31 läuft ein Mischwerk 34 mit den Mischarmen 35 um. Das Mischwerk 34, 35 wird an der Seite des Drehpfeiles a durch eine nicht dargestellte Antriebseinrichtung hochtourig angetrieben.
Die Mischwerkswelle 34 ist mit den Mischarmen 35 in den Lagern 36a und 36b gelagert. Das Lager 36b befindet sich nicht unmittelbar an der Stirnwand 33b, sondern ist um die Länge der Schneidschubschnecke 37 nach aussen versetzt. Diese Schneidschubschnecke 37 kann mit der Mischwelle 34 aus einem Stück bestehen, wird aber vorteilhafterweise auf diese aufgeschoben. Oberhalb der Schneidschubschnecke 37 befindet sich ein Beschickungsraum 38, der durch Wände 39a, 39b und 39c begrenzt wird. Der Beschickungsraum 38 kann nach oben eine trichterartige Erweiterung besitzen. Die Mischtrommelwand 32 ist mit einer an sich bekannten Ablassklappe 40 versehen, aus der nach Erreichen des gewünschten plastifizierten Zustandes des verarbeiteten Kunststoffmaterials das Arbeitsgut ausgeworfen wird.
Bei dem gemäss Fig. 3 im Querschnitt dargestellten Ausführungsbeispiel ist mit 34 wiederum die Mischwerkswelle, diesmal im Schnitt bezeichnet.
Ebenso ist die Schneidschubschnecke 37 im Schnitt dargestellt. Die Zufuhrraumbegrenzung 39c, die Mischtrommelseitenwand 33b und die Abiassklappe 40 stimmen mit den gleichen Teilen der Fig. 2 überein. Der Zufuhrraum 38 ist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel jedoch durch die Wände 41a, 41b und 41c zur Anwendung eines Druckstempels 42 besonders ausgebildet. Der Druckstempel 42 wird über eine Schubstange 43 von einem nicht dargestellten Druckzylinder in Richtung des Pfeiles b gedrückt und schiebt dabei durch die Öffnung 44 eingegebenes Abfall- und Frischmaterial der Schneidzuführschnecke 37 zu. Der Zufuhrraum selbst ist in an sich bekannter Weise durch eine Einschuböffnung 44, die durch die Wand 41c gebildet wird, erweitert.
Es ist beispielsweise auch möglich, die Schnecke 37 nur als Zufuhrschnecke auszubilden und im Innern der Trommel 31 ein aus einem oder mehreren mit der Mischwerkswelle umlaufenden Schneidbalken bestehendes Schneidwerk vorzusehen. Gegebenenfalls kann, wenn die Schnecke 37 als Schneidschnecke ausgebildet ist, dieses innere Schneidwerk noch zusätzlich vorgesehen werden. Die Schneidbalken reichen dabei ganz bis an die Mischwerkswelle 34 heran.
Es ist ferner auch möglich, eine einseitige Lagerung der Maschine vorzusehen. Ebenso können auch an sich bekannte Dosiereinrichtungen für die Bestimmung der Menge des zuzuführenden Rohmaterials bzw. Abfallmaterials vorgesehen werden. In bestimmten Fällen ist es vorteilhaft, Regeleinrichtungen vorzusehen, die beispielsweise die Vorschubgeschwindigkeit des Schubstempels, die Menge des zugeführten Materials, die Öffnungszeiten des Verschlusses 40 und ähnliches regeln. Wenn die Schneidschubschnecke 37 auf die Rührwerkswelle 34 aufgeschoben ist, besteht auch die Möglichkeit, die Schneidschubschnecke 37 mit einem vom Antrieb der Mischwerkswelle 34 unabhängigen Antrieb zu versehen. Dadurch lässt sich eine Anpassung der Zufuhrgeschwindigkeit des eingeführten Materials unabhängig vom hochtourig umlaufenden Mischwerk erzielen.
Zu diesem Zweck kann die Schneidschubschnecke auf der Mischwerkswelle 34 drehbar gelagert sein und beispielsweise eine Hohlwelle aufweisen, die über das Lager 36b hinausreicht und mit einem Antrieb verbindbar ist.
Machine for mixing and plasticizing thermoplastic waste and, if necessary, fresh material
Machines for mixing and plasticizing thermoplastics are known, with a mixing drum equipped with a high-speed mixing mechanism, in which the plasticizing takes place without the application of pressure exclusively through the frictional heat generated by the mixing mechanism.
Here, the plastic material can be converted into a free-flowing state, into a gelled granular state or into a fully plasticized state. In the latter state, this material can then be transferred to a calender, an extruder or the like for further processing.
So far, the known machines have only been used in the processing of plastic raw materials for thermoplastics or thermosets, and in this respect the machines have proven to be very effective.
But if the plastic material processed by this machine z. B. is further processed in calenders, extrusion presses, etc., this further processing results in waste that z. B. consist of rolled film webs, from a side section of the plastic films produced, etc. exist.
The invention is based on the object of recycling this plastic waste in the most economical way possible and in one operation, and accordingly the invention consists in that the mixing machine is provided with a shredding device for the plastic waste.
Such a comminution device can be attached to an end face of the mixing machine. In this case, a cutting unit can preferably be used which is attached to the inside or outside of this mixer and is set in rotation with the rotating mixer shaft.
This cutting mechanism can expediently consist of one or more cutting bars. One or more of the cutter bars can also be provided with scoring knives. If it is z. If, for example, a waste film web wound by a roller is to be evaluated again in this mixer, then the scoring knife or knives of the cutting unit has the task of scoring the end face of this winding roll at certain intervals so that the subsequent use of a cutting bar does not result in a long wound tape is separated from the roll, but instead individual strips arise that cannot interfere with the proper operation of the mixer in the mixing trough.
In order to also separate smaller waste strips through the cutting unit and, on the other hand, to allow the necessary cutting pressure to come into effect partially, it is also advantageously possible to equip the cutting unit with several cutting bars, which act one after the other in such a way that the individual cutting bars separate, however, coat complementary cut zones.
The waste material, be it in the form of a winding roll or in the form of any pile of debris, can expediently be fed to a feed device. This feeding device can for its part be equipped with a pusher, the feed movement of which feeds the waste material to the cutting unit.
For a smooth workflow, it is important that the quantitative supply of plastic waste material is adapted to the cutting performance of the cutting tool. For this reason, a regulating device for the advance speed of the thrust ram or for the pressure generated by the thrust ram can be provided with advantage.
The supply of the plastic material and the reused waste can be simplified if the comminution device is also used to supply raw plastic materials at the same time. This can be done if a cutting screw conveyor for any plastic waste and fresh material is provided on the mixer shaft.
Such a comminuting and feeding device can consist of a cutting screw that can be attached to an extension of the mixer shaft in such a way that this cutting screw begins at the inner drum front wall and extends from there in the direction of the bearing. A feed space for waste and fresh material can be provided above this cutting screw. For the processing of lumpy waste, this feed space can also be provided with a pressure stamp.
A major advantage of the machine is that for the first time in the machines mentioned at the beginning for processing plasticizable plastics, both waste and raw material can be introduced with the same device. The advantages also consist in the fact that the cutting screw does not have to overcome any internal resistance of the mixing machine or the material to be mixed in the mixing machine for the material feed in the special operation of these machines, which have a pronounced ring formation on the inner wall of the mixing drum due to their high speeds. In terms of operation, there is also a significant advantage in that the mixer of this machine no longer needs to be turned off for charging.
In the case of the usual charging through an opening in the cylinder wall, it was necessary to turn off the mixer, since otherwise the material to be mixed could not be brought in due to the high centrifugal forces.
Further advantages and details of the machine are explained in more detail with reference to the drawing, which schematically shows exemplary embodiments of the subject matter of the invention. It shows:
Fig. 1 a mixer with built-in cutting unit and feed device in longitudinal section,
2 shows a longitudinal section through a second exemplary embodiment of a machine, and
3 shows a section through the cutting screw and a feed space with a pressure ram, according to a modification of the embodiment according to FIG. 2.
The mixing machine consists of the stationary mixing trough 1 with the end walls 2 and 3, which in turn merge down into the stand 4 and 5. The mixer shaft 6 is held in bearings 7 and 8 in the end walls 2 and 3. Numeral 9 indicates a drive flange for the mixer shaft 6. The mixer shaft 6 is also equipped with mixing arms 10.
A feed cylinder 11, which can be closed with a cover 12, is attached to the end wall 2 of the mixing trough 1. The plastic waste material to be processed can thus be introduced into this feed cylinder.
The thrust ram 13 is slidably guided in the cylinder 11, the reciprocating movement of which is controlled hydraulically or pneumatically. For this purpose, the rod 14 of the thrust ram 13 is provided with a piston
15, which is guided in a cylinder 16.
The pressure medium for achieving a forward and backward movement can be fed to this cylinder 16 through the connection lines 17 and 18.
With a feed movement of the pusher 13 in the direction of the mixing trough 1, the waste material reaches the area of the cutting mechanism. In the present case, this cutting unit is formed by cutting bars 18a, 19. The cutting bar 19 is provided with a scoring knife 20 in order to score the waste material on the end face at appropriate intervals. When the cutting knife 21 then comes into effect on the cutting bar 18a, more or less short strips of material are produced which are now subjected to the action of the mixer. This short strip shape of the waste material is a favorable prerequisite for a good preparation of this waste material in the mixer.
The mixer trough 31 of the exemplary embodiment of a machine shown in FIG. 2 consists of the drum wall 32 and the end walls 33a and 33b.
A mixer 34 with the mixer arms 35 rotates in this trough 31. The mixing mechanism 34, 35 is driven at high speed on the side of the rotary arrow a by a drive device, not shown.
The mixer shaft 34 is supported by the mixer arms 35 in the bearings 36a and 36b. The bearing 36b is not located directly on the end wall 33b, but is offset to the outside by the length of the cutting screw 37. This cutting feed screw 37 can consist of one piece with the mixing shaft 34, but is advantageously pushed onto it. Above the cutting screw screw 37 there is a loading space 38 which is delimited by walls 39a, 39b and 39c. The loading space 38 can have a funnel-like extension at the top. The mixing drum wall 32 is provided with a known discharge flap 40, from which the work material is ejected after the desired plasticized state of the processed plastic material has been reached.
In the embodiment shown in cross section according to FIG. 3, the mixer shaft is again designated by 34, this time in section.
The cutting feed screw 37 is also shown in section. The supply space delimitation 39c, the mixing drum side wall 33b and the outlet flap 40 correspond to the same parts in FIG. 2. In the second exemplary embodiment, however, the supply space 38 is specially designed by the walls 41a, 41b and 41c for the application of a pressure ram 42. The pressure ram 42 is pressed by a pressure cylinder (not shown) in the direction of arrow b via a push rod 43 and pushes waste and fresh material entered through the opening 44 to the cutting feed screw 37. The supply space itself is expanded in a manner known per se by an insertion opening 44 which is formed by the wall 41c.
It is also possible, for example, to design the screw 37 only as a feed screw and to provide a cutting unit consisting of one or more cutting bars rotating with the mixer shaft inside the drum 31. If necessary, if the worm 37 is designed as a cutting worm, this inner cutting mechanism can also be provided. The cutter bars reach right up to the mixer shaft 34.
It is also possible to mount the machine on one side. Dosing devices known per se can also be provided for determining the amount of the raw material or waste material to be supplied. In certain cases it is advantageous to provide regulating devices which regulate, for example, the feed speed of the pusher ram, the amount of material supplied, the opening times of the closure 40 and the like. When the cutting screw 37 is pushed onto the agitator shaft 34, there is also the possibility of providing the cutting screw 37 with a drive that is independent of the drive of the mixer shaft 34. As a result, the feed speed of the introduced material can be adjusted independently of the high-speed rotating mixer.
For this purpose, the cutting screw worm can be rotatably mounted on the mixer shaft 34 and, for example, have a hollow shaft which extends beyond the bearing 36b and can be connected to a drive.