DE102005043526A1 - Method and device for treating plastic material and device for conveying and simultaneously heating material, in particular plastic parts - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Behandeln von Kunststoffen, wie Polyester, insbesondere zum Recyceln von Polyethylenterephthalat (PET), z. B. aus Getränkeflaschen, vorzugsweise zur Herstellung von lebensmittelechtem PET, und insbesondere zur Umwandlung von amorphem Kunststoffmaterial, das beispielsweise in Form von Granulat oder Flakes vorliegt, in kristallines Kunststoffmaterial bereit. Außerdem wird eine Einrichtung (1) zum Fördern und gleichzeitigen Heizen von Material, insbesondere von Kunststoffteilen, wie Kunststoffflakes und -partikel, bestehend aus einer Förderstrecke, Mitteln zum Fördern, Mitteln zum Herstellen (2, 5) eines Material-Förderatmosphären-Gemisches und einer Quelle (3) für die Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Infrarotstrahlung, aufgezeigt, die unter anderem als Mittel zum Vortrocknen, zum Kristallisieren und vor der Feststoffnachkondensation zum Vorwärmen eingesetzt werden kann. Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung lässt sich beispielsweise bei zumindest gleich bleibend hoher Qualität lebensmittelechtes PET-Granulat erzeugen, wobei das bisherige Verfahren vereinfacht und insbesondere dessen apparativer Aufwand verringert, die Kapazität bestehender Anlagen erhöht und Energie eingespart werden kann.The present invention provides a method and an apparatus for treating plastics, such as polyester, in particular for recycling polyethylene terephthalate (PET), e.g. B. from beverage bottles, preferably for the production of food-safe PET, and in particular for the conversion of amorphous plastic material, which is present for example in the form of granules or flakes, in crystalline plastic material. In addition, a device (1) for conveying and simultaneously heating material, in particular plastic parts such as plastic flakes and particles, consisting of a conveying path, means for conveying, means for producing (2, 5) a material-conveying atmosphere mixture and one Source (3) for the irradiation with electromagnetic radiation, in particular infrared radiation, is shown, which can be used, inter alia, as a means for pre-drying, for crystallization and for preheating before the solid post-condensation. With the aid of the present invention, for example, food-grade PET granules can be produced with at least the same high quality, the previous method being simplified and in particular reducing the outlay on equipment, increasing the capacity of existing systems and saving energy.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln von Kunststoffmaterial gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, eine Einrichtung zum Fördern und gleichzeitigen Heizen von Kunststoffteilen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 7 und eine Vorrichtung zum Behandeln von Kunststoffmaterial gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 18.The The present invention relates to a method of treating plastic material according to the generic term of claim 1, a means for conveying and simultaneous heating of plastic parts according to the preamble of claim 7 and an apparatus for treating plastic material according to the generic term of claim 18.
Kunststoffmaterialien, wie Polyester, insbesondere Polyethylenterephthalat (PET), werden heutzutage vielfältig eingesetzt, beispielsweise zur Herstellung von Getränkeflaschen, qualifizierten Folien und Fasern, medizinischen Geräten, insbesondere medizinischen Spritzen und medizinischen Behältnissen. Aufgrund eines gewachsenen ökologischen Bewusstseins und auch zunehmenden ökonomischen Interessen wird verstärkt nach Verfahren gesucht, diese Kunststoffmaterialien nach ihrem bestimmungsgemäßen Gebrauch weiter zu verwerten, also möglichst vollständig im Wertstoffkreislauf zu führen. Dies ist insbesondere bei den oben genannten Anwendungsgebieten der Lebensmittelverpackung und Medizintechnik derzeit nur mit umfangreichen Vorkehrungen möglich, die verhindern, dass im Kunststoff flüchtige Kontaminationen verbleiben.Plastic materials such as polyesters, especially polyethylene terephthalate (PET), are becoming popular nowadays diverse used, for example for the production of beverage bottles, qualified films and fibers, medical devices, in particular medical syringes and medical containers. Because of a grown ecological consciousness and also increasing economic Interests are reinforced sought after method, these plastic materials according to their intended use continue to use, so possible Completely to lead in the recycling cycle. This is especially true in the above-mentioned fields of application the food packaging and medical technology currently only with extensive Arrangements possible, prevent plastic contaminants from remaining in the plastic.
Ein wirksames Verfahren zur Herstellung recyclierten PET-Materials, das die Anforderungen an lebensmittelechtes PET erfüllt, d. h. im Wesentlichen keine Kontaminationen aufweist, ist in der WO 2004/106025 A1 beschrieben. Dieses Verfahren umfasst die Verfahrensschritte Extrusion und/oder Granulation unter im Wesentlichen Vakuum und die Durchführung einer Feststoffnachkondensation unter im Wesentlichen Vakuum, wobei diese Schritte mit oder ohne Strippen zur weiteren Entfernung von Restkontaminationen durchgeführt werden. Vor der Extrusion/Granulation wird ein zusätzlicher Vortrocknungsschritt und/oder zwischen der Extrusion/Granulation und der Feststoffnachkondensation ein zusätzlicher Kristallisationsschritt ausgeführt. Der Vortrocknungsschritt führt zu einem geringeren Wasser- bzw. Wasserdampfgehalt im Extruder, wodurch die Viskosität des PET-Materials bei der Extrusion nicht so stark absinkt bzw. das recyclierte Material eine höhere Viskosität aufweist, was wiederum die Weiterverarbeitung beispielsweise zu Getränkeflaschen begünstigt. Außerdem fördert der verringerte Wasserdampfgehalt im Extrusionsprozess die Entgasung von Acetaldehyd. Der zusätzliche Kristallisationsschritt führt dazu, dass bei dem extrudierten/granulierten PET die Teilkristallinität um ca. 50 % erhöht wird, wodurch ein Verkleben des PET-Granulats verhindert wird. Dadurch kann der Feststoffnachkondensationsprozess besser und schneller durchgeführt werden. Diese beiden Maßnahmen, die alternativ oder zusammen durchgeführt werden können, bewirken eine effiziente Verfahrensführung verbunden mit einer sehr gleichmäßigen Produktqualität.One effective process for producing recycled PET material, that meets the requirements for food grade PET, d. H. has substantially no contamination is in WO 2004/106025 A1 described. This method comprises the method steps Extrusion and / or granulation under essentially vacuum and the implementation a Feststoffnachkondensation under substantially vacuum, wherein these steps with or without stripping to further remove residual contaminants carried out become. Before extrusion / granulation will be an additional Predrying step and / or between the extrusion / granulation and solid postcondensation an additional crystallization step executed. The pre-drying step leads to a lower water or steam content in the extruder, whereby the viscosity of the PET material does not sink so much in the extrusion or the recycled material a higher one viscosity which, in turn, further processing for example beverage bottles favored. Furthermore promotes the reduced water vapor content in the extrusion process the degassing of Acetaldehyde. The additional Crystallization step leads In addition, in the case of extruded / granulated PET, the partial crystallinity should be reduced by approx. 50% is increased, whereby a sticking of the PET granules is prevented. Thereby the solid post-condensation process can be better and faster be performed. These two measures, which can be performed alternatively or together an efficient process management combined with a very even product quality.
Bei dem Verfahren der WO 2004/106025 A1, deren Offenbarung hiermit vollumfänglich aufgenommen wird, setzt die vorliegende Erfindung an, die sich eine weitere Vereinfachung, insbesondere im apparativen Aufwand zur Aufgabe gestellt hat unter einer weiteren Steigerung der wirtschaftlichen Effizienz und gleich bleibenden Produktqualität dieses gattungsgemäßen Verfahrens.at the method of WO 2004/106025 A1, the disclosure of which fully incorporated herein becomes, sets the present invention, which is another Simplification, especially in terms of equipment required has under a further increase in economic efficiency and consistent product quality this generic method.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Behandeln von Kunststoffmaterial mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Einrichtung zum Fördern und gleichzeitigen Heizen von Material mit den Merkmalen des Anspruchs 7 und einer Vorrichtung zum Behandeln von Kunststoffmaterial mit den Merkmalen des Anspruchs 18. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche.These Task is solved by a method of treating plastic material having the features of claim 1, a means for conveying and simultaneous heating of material having the features of claim 7 and a device for treating plastic material having the features of the claim 18. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Der vorliegenden Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass das gattungsgemäße Verfahren dann vereinfacht, insbesondere mit weniger apparativen Aufwand ausgeführt werden kann, wenn einzelne Schritte eines Beförderns zu einer Behandlungsvorrichtung, beispielsweise zu einem Kristallisator, und des Behandlungsvorgangs selbst, beispielsweise also des Kristallisierens, geeignet miteinander verbunden werden.Of the The present invention is based on the finding that the generic method then simplified, in particular be carried out with less equipment can, if individual steps of a conveyance to a treatment device, for example, to a crystallizer, and the treatment process itself, for example, crystallizing, suitably with each other get connected.
Bisher
wurde beispielsweise nach der Extrusion/Granulation das Granulat
zu einem erhitzten Rüttelbett
befördert,
um dort für
vorzugsweise 15 Minuten bei 140 °C
zu kristallisieren. Eine solche Kristallisation könnte auch
in einem in der
Nun hat sich überraschend gezeigt, dass durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung die drei Schritte der Beförderung, Behandlung (im eben geschilderten Fall eine Kristallisation) und Weiterbeförderung zu einem einzigen Förder- und Behandlungsschritt in einer einzigen Einrichtung zusammengefasst werden können und so der apparative Aufwand beträchtlich verringert werden kann. Hierdurch werden auch eine Kostenersparnis und eine Verringerung der erforderlichen Stellflächen erreicht.Now it has surprisingly been found that by the subject matter of the present invention the three steps of transport, treatment (in the case just described crystallization) and further transport can be combined into a single promotion and treatment step in a single institution and so the equipment cost can be considerably reduced. As a result, a cost savings and a reduction in the required footprints are achieved.
Die
vorliegende Erfindung stellt also zum einen eine Einrichtung bereit,
die beliebiges Material, insbesondere Kunststoffmaterial, in Form
von einzelnen Materialteilen zugleich befördert und heizt und zwar dadurch,
dass während
der Förderung
der Kunststoffteile diese auch gleichzeitig mit Strahlung im Infrarotbereich
bestrahlt werden. Während
bei der bisherigen Technik (Rüttelbett)
das Heizen mittels Luft erfolgte und die Heizwärme so nur langsam in das Material
eindrang oder das Heizen mittels Infrarotstrahlung erfolgte (Schneckenförderer der
Es sind dabei verschiedene Frequenzbereiche elektromagnetischer Strahlung verwendbar. Welche Art verwendet wird, hängt vom gegeben Material und seiner Geometrie ab, dass heißt davon, welche Strahlungsart am effektivsten ein Materialteil gleichzeitig wirksam und vollkörperlich zu heizen in der Lage ist.It are different frequency ranges of electromagnetic radiation usable. Which type is used depends on the given material and its geometry, that is of which type of radiation most effectively a material part at the same time effective and full body to heat is able.
Wichtig für die Verwendung der elektromagnetischen Strahlung zur Heizung bei gleichzeitiger Förderung des Kunststoffmaterials ist allerdings, dass jedes Kunststoffteil, also beispielsweise ein Kunsstoffflake oder ein -partikel, der Strahlung unmittelbar ausgesetzt ist. Die Einrichtung ist dazu erfindungsgemäß neben einer Förderstrecke, Mitteln zum Fördern und einer Quelle für elektromagnetische Strahlung weiterhin mit Mitteln zur Herstellung eines Kunststoffteil-Förderatmosphären-Gemisches (als Förderatmosphäre wird dabei die Atmosphäre innerhalb der Förderstrecke verstanden) versehen, so dass die Kunststoffteile vereinzelt werden und somit im Wesentlichen alle beförderten Kunststoffteile bestrahlt werden.Important for the Use of electromagnetic radiation for heating while conveying of the plastic material, however, is that every plastic part, So for example, a Kunsstoffflake or a particle, the radiation is directly exposed. The device is according to the invention in addition a conveyor line, Means for conveying and a source for electromagnetic radiation further with means for production a plastic part conveying atmosphere mixture (as conveying atmosphere while the atmosphere within the conveyor line understood), so that the plastic parts are separated and thus essentially irradiates all transported plastic parts become.
Vorteilhaft sind in der erfindungsgemäßen Fördereinrichtung die Förderstrecke und die Mittel zur Herstellung des Material-Förderatmosphären-Gemisches zusammengefasst verwirklicht. Dies kann zum einen dadurch geschehen, dass das Material in einem vertikalen Förderrohr schwerkraftbedingt herab fällt (Schwerkraftförderung) und sich je nach Menge des herab fallenden Materials ein Mischungsverhältnis zwischen Kunststoffteilen und Förderrohratmosphäre, also eine bestimmte Kunststoffteildichte ausbildet, die es gestattet an einem bestimmten Rohrabschnitt alle vorbei beförderten Kunststoffteile gleichzeitig mit Infrarotstrahlung zu bestrahlen. Andererseits kann eine gemeinsame Verwirklichung der Förderstrecke und der Mittel zur Herstellung des Material-Förderatmosphären-Gemisches dadurch realisiert werden, dass die Kunststoffteile in einem Förderrohr, beispielsweise vertikal von einem unteren auf ein oberes Niveau, mittels einer Luftstromförderung befördert werden. Diese Luftstromförderung wird bevorzugt über eine Gebläsevorrichtung erreicht, jedoch ist auch die Verwendung einer Saugvorrichtung denkbar. Auch hierbei bildet sich wiederum ein Kunststoffteil-Förderrohratmosphären-Gemisch mit einer bestimmten Kunststoffteildichte aus. Diese Dichte kann dann beispielsweise gezielt durch Einstellen der Förderleistung oder der Zudosierung, die über eine Dosierungseinrichtung geregelt wird, beeinflusst werden.Advantageous are in the conveyor according to the invention the conveyor line and the means for producing the material conveying atmosphere mixture summarized realized. This can be done by the fact that the material in a vertical conveyor pipe due to gravity falls down (Gravity feed) and depending on the amount of falling material a mixing ratio between Plastic parts and conveying tube atmosphere, ie creates a specific plastic part density that allows it at a certain pipe section all transported plastic parts over to be irradiated simultaneously with infrared radiation. On the other hand can a common realization of the conveyor line and the means for producing the material conveying atmosphere mixture be realized in that the plastic parts in a conveyor tube, for example vertically from a lower to an upper level, by means of an airflow promotion promoted become. This airflow promotion is preferred over a blower device achieved, however, the use of a suction device is conceivable. Again, this forms a plastic part-Förderrohratmosphären mixture with a certain plastic part density. This density can then, for example, targeted by adjusting the flow rate or the dosing over a metering device is controlled to be influenced.
In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Mittel zur Herstellung eines Kunststoffteil-Förderatmosphären-Gemisches angepasst, dessen Dichte zu homogenisieren. Durch diese Homogenisierung wird erreicht, dass alle Materialteile im Wesentlichen über die gleiche Zeit mit der im Wesentlichen gleichen Strahlungsintensität beaufschlagt werden, wodurch eine besonders gleichmäßige Materialqualität erzielt wird.In an advantageous embodiment are the means for producing a plastic part conveying atmosphere mixture adapted to homogenize its density. Through this homogenization is achieved that all material parts substantially over the same time applied to the substantially same radiation intensity which results in a particularly uniform material quality becomes.
Die Kunststoffteildichte kann durch zusätzliche Mittel gezielt beeinflusst werden. So können beispielsweise geeignete Siebe, Verwirbler, Umleitbleche, Verdrängungskörper oder Gebläse zum Einstellen der Dichte, insbesondere durch Hemmung des Materialflusses, vorgesehen sein, die als Nebeneffekt auch eine vorteilhafte Homogenisierung der Materialdichte über den Förderquerschnitt bewirken können. Damit sich durch die zusätzlichen Mittel kein Stau im Förderrohr ergibt, können weiterhin geeignete Mittel zum Rütteln vorgesehen sein, die beispielsweise ein Sieb so in Schwingung versetzen, dass immer eine kontinierlich gleiche Menge von Kunststoffteilen durch das Sieb hindurchtritt.The Plastic part density can be influenced by additional means become. So can For example, suitable screens, turbulators, deflectors, displacement body or fan for adjusting the density, in particular by inhibiting the material flow, be provided, as a side effect also an advantageous homogenization the material density over the conveyor cross section can effect. Thus by the additional Medium no jam in the conveyor pipe results, can furthermore suitable means for shaking be provided which vibrate, for example, a sieve, that always a contingently equal amount of plastic parts passes through the sieve.
Außerdem können die Förderstrecke und/oder Mittel zur Herstellung des Matrial-Förderrohratmosphären-Gemischs einen im Vergleich zur Förderstrecke im Querschnitt vergrößerten Behälter, insbesondere einen Zyklon, der gleichzeitig zur Trennung des Material-Förderatmosphären-Gemisches dient, umfassen. In solch einem Behälter kann die elektromagnetische Strahlungsquelle vorteilhaft im Deckel und/oder in den Seitenwänden integriert sein. Um die Effizienz der Bestrahlung zu erhöhen, können in der Förderstrecke Reflektoren für die elektromagnetische Strahlung vorgesehen sein, so dass beispielsweise auch in dem Fall, dass nur über einen gewissen Umfangsbereich der Förderstrecke Strahler angebracht sind, das vorbeibeförderte Materialteil-Förderatmosphären-Gemisch allseitig mit Strahlung beaufschlagt wird.In addition, the conveyor line and / or means for producing the Matrial conveying tube atmosphere mixture a larger compared to the conveying section in cross-section container, in particular a cyclone, the same time to Tren tion of the material-delivery atmosphere mixture serves include. In such a container, the electromagnetic radiation source may advantageously be integrated in the lid and / or in the side walls. In order to increase the efficiency of the irradiation, reflectors for the electromagnetic radiation can be provided in the conveying path, so that, for example, even in the case that only over a certain peripheral region of the conveying path radiators are mounted, the vorbeabeförderte material part conveying atmosphere mixture on all sides with radiation is charged.
Weiterhin kann der Heizeffekt und damit die in den Kunststoffteilen eingestellte Temperatur neben einer geeigneten Einstellung der Strahlungsintensität über die Fördergeschwindigkeit festgelegt werden. Die Fördergeschwindigkeit kann wiederum über die Gebläseleistung, in die Förderstrecke eingebrachte Siebe, Verwirbler oder dgl. oder im Fall der Schwerkraftförderung durch einen gegen die Fallrichtung wirkenden, beispielsweise durch ein Gebläse erzeugten Luftstrom eingestellt werden.Farther can the heating effect and thus set in the plastic parts Temperature in addition to a suitable adjustment of the radiation intensity over the conveyor speed be determined. The conveying speed can turn over the blower output, in the conveyor line sieves, swirlers or the like, or in the case of gravity conveying by acting against the fall direction, for example by a fan generated airflow can be adjusted.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung umfasst die Einrichtung Mittel zum Strippen der Kunststoffteile beispielsweise in Luft, Dampf, inerten Gasen, wie Stickstoff, oder Heißluft und es wird bevorzugt, dass Mittel zum Absaugen entstehender flüchtiger Produkte, beispielsweise Wasserdampf, Kontaminationen oder dgl., wie sie unter anderem beim Strippen freigesetzt werden, vorgesehen sind.In a preferred embodiment of the device according to the invention the device comprises means for stripping the plastic parts For example, in air, steam, inert gases such as nitrogen, or hot air and it is preferred that means for evacuating evolved volatile Products, such as water vapor, contaminants or the like., as they are released inter alia stripping, provided are.
Die erfindungsgemäße Einrichtung zum Fördern und gleichzeitigen Heizen ist nun im Rahmen des erfindungsgemäßen Kunststoffbehandlungsverfahrens und der erfindungsgemäßen Kunststoffbehandlungsvorrichtung aber auch bei anderen Verfahren und Vorrichtungen universell einsetzbar, da mit Hilfe der Beaufschlagung mit elektromagnetischer Strahlung beliebige Materialtemperaturen im Sekundenbereich direkt während des Förderns einstellbar sind.The inventive device to promote and simultaneous heating is now within the scope of the plastic treatment process according to the invention and the plastic treatment device according to the invention but also universally applicable in other methods and devices, because with the help of the application of electromagnetic radiation any material temperatures in the seconds range directly during the conveying are adjustable.
Beispielsweise kann die Einrichtung zum Fördern und gleichzeitigen Heizen zur Vortrocknung vor der Extrusion/Granulation des beispielsweise aus einer Waschanlage kommenden vorgereinigten PET-Materials verwendet werden, wenn Materialtemperaturen von etwa 150 °C eingestellt werden. Für PET-Material empfiehlt sich der Einsatz von Infrarotstrahlung, insbesondere von Strahlung im nahen Infrarot. Durch die Erwärmung von z. B. Kunststoffflakes wird das noch aus der Waschanlage anhaftende bzw. das im Inneren der Flakes befindliche Wasser, wobei Restfeuchten von bis zu 2 Gew.-% üblich sind, verdampft und entweder durch die Luftströmung bei einer Luftströmungsförderung abgeführt oder durch geeignete Mittel bei einer Schwerkraftförderung abgesaugt. Die Restfeuchte des mit der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Fördern und gleichzeitigen Heizen zur Extrusion/Granulation beförderten Materials wird trotz der im Sekundenbereich stattfindenden Infrarotbestrahlung auf Werte bis < 0,2 Gew.-% abgesenkt. Durch Einsatz der erfindungsgemäßen Einrichtung als Vortrockner wird somit bei gleich bleibender Trockenleistung wiederum der apparative Aufwand verringert.For example may be the device for conveying and simultaneous heating for pre-drying before extrusion / granulation for example, coming from a car wash prepurified PET material used when setting material temperatures of about 150 ° C become. For PET material We recommend the use of infrared radiation, in particular of Near infrared radiation. By heating z. B. plastic flakes this will still stick out of the car wash or inside the flakes water, with residual moisture content of up to 2 wt .-% are common, evaporated and either through the airflow in an air flow promotion dissipated or by suitable means in gravity conveying aspirated. The residual moisture of the device according to the invention to promote and simultaneous heating for extrusion / granulation Material becomes despite the infrared radiation taking place within seconds to values up to <0.2 % By weight lowered. By use of the device according to the invention As a pre-dryer is thus at constant dry performance in turn reduces the expenditure on equipment.
Weiterhin kann die erfindungsgemäße Einrichtung zum Fördern und gleichzeitigen Heizen direkt zur Kristallisation von aus der Extrusion/Granulation kommenden PET-Granulats eingesetzt werden. Zu diesem Zweck wird das beförderte Material in der Einrichtung durch Infrarotbestrahlung auf 140 °C aufgeheizt, so dass das Granulat auch innerhalb der kurzen Bestrahlungszeit im Sekundenbereich eine Teilkristallinität ausbildet. Diese führt dazu, dass das PET-Granulat nicht verklebt und somit die Feststoffnachkondensation im Feststoffreaktor, beispielsweise einem Taumeltrockner, besser und schneller durchgeführt werden kann. Auch hierdurch kann gegenüber dem bisherigen Verfahrensschritt, beispielsweise einer Kristallisation auf einem erhitzten Rüttelbett der apparative Aufwand wesentlich verringert werden.Farther can the device of the invention to promote and simultaneous heating directly to the crystallization of the Extrusion / granulation coming PET granules are used. To this purpose is promoted Material in the device heated by infrared irradiation to 140 ° C, so that the granules also within the short irradiation time in the second range forms a partial crystallinity. This leads that the PET granules are not glued and thus the solid state after-condensation in the solid reactor, for example a tumble dryer, better and done faster can be. This can also be compared to the previous process step, for example, a crystallization on a heated Rüttelbett the equipment costs are significantly reduced.
Einen weiteren Einsatzbereich findet die erfindungsgemäße Einrichtung zum Fördern und gleichzeitigen Heizen als Vorwärmeinrichtung zum Vorwärmen des teilkristallinen Materials bei einer im Wesentlichen direkten Einfüllung aus einem Zwischenlager in den Feststoffreaktor, beispielsweise einen Taumeltrockner. Bei dieser Prozessführung wird das teilkristalline PET-Granulat über die erfindungsgemäße Einrichtung in den Taumeltrockner befördert und während des Förderns auf etwa 200 °C bis 250 °C aufgeheizt, so dass der Nachkondensationsprozess im Taumeltrockner nach dessen Auffüllung direkt beginnen kann.a Another application is the inventive device for conveying and simultaneous Heating as preheating device to preheat of the semi-crystalline material at a substantially direct filling from an intermediate storage in the solid reactor, for example a tumble dryer. In this process, the semi-crystalline PET granules over the inventive device transported in the tumble dryer and while of promoting at about 200 ° C up to 250 ° C heated, so that the post-condensation process in the tumble dryer after its replenishment can start directly.
Insbesondere, wenn die erfindungsgemäße Einrichtung zum Fördern und gleichzeitigen Heizen gleichzeitig als Kristallisator und Vorwärmeinrichtung eingesetzt wird, ergibt sich eine bedeutende Verminderung des aparativen Aufwands und gleichzeitig eine Energieeinsparung.Especially, when the device according to the invention to promote and simultaneous heating used simultaneously as a crystallizer and preheater results in a significant reduction of the aparativen expense and at the same time an energy saving.
Zusätzlich stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Recyceln von Kunststoffen bereit. Diese weist wenigstens einen Extruder, Granulator oder Feststoffnachkondensator auf sowie wenigstens einen Vortrockner oder einen Kristallisator. Dabei bildet die erfindungsgemäße Einrichtung zum Fördern und gleichzeitigen Heizen wenigstens entweder den Vortrockner, den Kristallisator oder vor dem Feststoffnachkondensator die Vorwärmeinrichtung.Additionally poses the present invention is an apparatus for recycling plastics ready. This has at least one extruder, granulator or solid secondary condenser on and at least one pre-dryer or a crystallizer. In this case, the device according to the invention forms to promote and simultaneously heating at least either the pre-dryer, the Crystallizer or before the solid secondary condenser preheating.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung zusätzlich Mittel zum Filtern des aufgeschmolzenen PET-Materials, insbesondere Wechselfilter und/oder Siebkombinationen in Kerzen- und Scheibenform, deren Porengröße vorteilhaft kleiner als 100 μm ist.In an advantageous embodiment includes the device according to the invention additional funds for filtering the molten PET material, in particular replaceable filter and / or sieve combinations in candle and disk form, the pore size advantageous smaller than 100 μm is.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung mindestens einen Stripper, der zu einer zusätzlichen Entfernung von flüchtigen Kontaminationen, insbesondere von Acetaldehyd und Oligomeren, beiträgt.In a further embodiment includes the device according to the invention At least one stripper leading to an additional removal of volatile Contaminations, in particular of acetaldehyde and oligomers contributes.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung weiterhin Mittel zum Zerkleinern des Kunststoffmaterials, die angepasst sind, das Kunststoffmaterial so zu zerkleinern, dass Kunststoffflakes entstehen, die in wenigstens einer Dimension eine Wandstärke geringer als 2 mm aufweisen, wobei die Wandstärke jedoch in den übrigen Dimensionen sehr viel größer sein kann. Bevorzugt sind die Mittel zum Zerkleinern so angepasst, dass die Kunststoffflakes eine Länge und/oder Breite im Bereich 1 bis 20 mm, insbesondere 5 bis 12 mm aufweisen. Durch diese Zerkleinerung wird die Entfernung von Restkontaminationen aus dem Kunststoffmaterial maßgeblich befördert, da die Diffusionslänge dieser Kontaminationen in dem Material üblicherweise größer ist als 1 mm, so dass die Kontaminationen aus dem maximal 2 mm dicken Kunststoffflakes leicht in Richtung der Dimension mit der geringen Wandstärke austreten können.In A further advantageous embodiment comprises the device according to the invention Furthermore, means for crushing the plastic material, adapted are to shred the plastic material so that plastic flakes arise, in at least one dimension, a wall thickness less than 2 mm, the wall thickness but in the rest Dimensions be much larger can. Preferably, the means for shredding are adapted so that the plastic flakes a length and / or width in the range 1 to 20 mm, in particular 5 to 12 mm exhibit. This comminution will remove residual contaminants from the plastic material promoted because the diffusion length This contamination is usually greater in the material than 1 mm, so that the contaminations from the maximum 2 mm thick Plastic flakes slightly towards the dimension with the low Wall thickness can escape.
Weiterhin kann es auch zweckdienlich sein, statt der Mittel zum Zerkleinern Mittel zum Feinvermahlen des Kunststoffmaterials zu Kunststoffpartikeln einzusetzen, wobei die Mittel zum Feinvermahlen angepasst sind, Kunststoffpartikel mit einer durchschnittlichen mittleren Partikelgröße von 0,12 bis etwa 2,6 mm Durchmesser zu erzeugen. Auch aus diesen Kunststoffpartikeln lassen sich Kontaminationen leichter als bei unzerkleinertem Material entfernen.Farther it may also be convenient, instead of crushing Means for fine grinding of the plastic material to plastic particles use, the means are adapted for fine grinding, Plastic particles with an average mean particle size of 0.12 to about 2.6 mm in diameter. Also from these plastic particles it is easier to remove contaminants than uncrushed material.
Weitere Kennzeichen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung deutlich werden. Dabei ist rein schematisch inFurther Features, features, and advantages of the present invention will become apparent based on preferred embodiments of the present invention in conjunction with the accompanying drawings become clear. It is purely schematic in
In
Anstelle
einer ringförmigen Öffnung
Durch
zusätzlich
im Fallrohr
Zum Einstellen der Fördergeschwindigkeit kann zusätzlich ein Gebläse (nicht gezeigt) verwendet werden, das Fallrohr aufwärts einen Luftstrom erzeugt und so die Kunststoffteile abbremst. Diese Luftströmung nimmt außerdem vorteilhaft flüchtige Produkte, wie Feuchtigkeit, von dem Kunststoffmaterial auf und transportiert diese ab, so dass beispielsweise die Vortrocknung noch effektiver erfolgt. Aber auch flüchtige Kontaminationen werden so schneller beseitigt.For adjusting the conveying speed, a blower (not shown) may additionally be used, which generates an air flow up the downpipe and thus slows down the plastic parts. This air flow also advantageously absorbs volatile products, such as moisture, from the plastic material and transports them, so that, for example, predrying is even more effective. But also volatile contaminants are eliminated faster.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben.The inventive method will now be described with reference to a preferred embodiment.
In einem ersten Schritt werden beispielsweise PET-Flakes aus einer Waschanlage entnommen. Diese Flakes entstehen in der Regel durch Zerkleinerung von PET-Flaschen, die in mit Natronlauge versetztem Spülwasser vorgewaschen wurden, um Getränkereste und sonstige anhaftende Verschmutzungen sowie Klebstoffe von aufgeklebten Etiketten zu entfernen, und die von artfremden Materialien, wie Verschlusskappen oder sonstigen Fremdstoffen wie anderen Kunststoffen, Metallteile und dgl. getrennt wurden.In A first step, for example, PET flakes from a Car wash taken. These flakes usually arise through Shredding of PET bottles, which were prewashed in rinse water added with caustic soda, for drinks leftovers and other adhesive contaminants and adhesives from glued on Removing labels and non-similar materials, such as caps or other foreign substances such as other plastics, metal parts and the like were separated.
In einem zweiten Schritt erfolgt die Vortrocknung der aus der Waschanlage kommenden PET-Flakes, die demzufolge noch mit Feuchtigkeit behaftet sind. Diese Vortrocknung erfolgt direkt in einer Förderleitung mit Hilfe der Beaufschlagung mit Strahlung des nahen Infrarots geeigneter Intensität, so dass sich in den beförderten Flakes eine Materialtemperatur von etwa 150 °C einstellt, wobei die PET-Flakes entweder durch Luftstromförderung oder Schwerkraftförderung gefördert und die Luft-Teilchen-Dichte eingestellt wird. Die Wärme breitet sich dabei in jedem Flake unmittelbar innerhalb kurzer Zeit aufgrund der Bestrahlung aus. Dadurch reicht das Vorbeifördern der Flakes, das eine Zeitdauer im Sekundenbereich in Anspruch nimmt, an einem Bestrahlungsfenster aus, um eine signifikante Verringerung der Restfeuchte in und an den Flakes zu erzielen.In In a second step, the pre-drying takes place from the car wash coming PET flakes, which consequently still moistened are. This predrying takes place directly in a delivery line by the application of near-infrared radiation more appropriate Intensity, so that in the promoted Flakes sets a material temperature of about 150 ° C, the PET flakes either by Air flow promotion or gravity promoted and the air-particle density is adjusted. The heat spreads in each one Flake immediately within a short time due to the irradiation out. This is enough to get past the flakes, which take a period of time in the range of seconds, at a radiation window to a significant reduction to achieve the residual moisture in and on the flakes.
In einem dritten Schritt werden die Flakes einem 1-Wellen, 2-Wellen oder Mehrwellenextruder (Ringextruder) mit einem Durchmesser von etwa 50 mm und einer Schneckendrehzahl von etwa 350 U/min zugeführt, der mehrere, insbesondere drei Entgasungszonen mit Vakuumpumpenständen aufweist und bei dem das Material unter nahezu Vakuum (< 100 mbar) bei einer Temperatur von 280 °C extrudiert wird. Durch die Friktion und die hohen Temperaturen entsteht eine Schmelze der PET-Flakes. Diese Schmelze wird mit Hilfe von Filtern mit einer Porengröße kleiner 100 μm gefiltert, dadurch von Schmutzpartikel befreit und danach einem Granulator zugeführt. Dadurch wird Granulat mit einer Granulatkorngröße von kleiner 3 mm erzeugt.In in a third step, the flakes become a 1-wave, 2-wave or multi-screw extruder (ring extruder) with a diameter of about 50 mm and a screw speed of about 350 U / min fed, the has several, in particular three degassing zones with Vakuumpumpenständen and in which the material under almost vacuum (<100 mbar) at a temperature of Extruded 280 ° C becomes. Due to the friction and the high temperatures creates a Melt of PET flakes. This melt is made with the help of filters smaller with a pore size 100 μm filtered, thereby freed of dirt particles and then a granulator fed. As a result, granules are produced with a granule size of less than 3 mm.
Nachdem der dritte Schritt der Extrusion und Granulation beendet ist, wird das Granulat direkt in ein Silo befördert. Mit dem Einlagern des Granulats in dem Silo endet die kontinuierliche Prozessführung. Nachdem das Silo einen ausreichenden Füllstand aufweist, um den Taumeltrockner zu befüllen, wird dieser direkt während des vierten Schrittes befüllt. Auch hier erfolgt die notwendige Beförderung des Granulats mit Hilfe einer Luftstrom- oder Schwerkraftförderung unter gleichzeitiger Vereinzelung der einzelnen Granulatkörner, die während der Vereinzelung mit Strahlung des nahen Infrarots geeigneter Intensität beaufschlagt werden, so dass sich in den Granulatkörnern eine Temperatur von etwa 140 °C einstellt. Trotzdem die Bestrahlung der einzelnen Granulatkörner nur im Sekundenbereich erfolgt, reicht diese Zeit aus, um eine Teilkristallität von etwa 40 % in dem Granulat zu bewirken. Durch die Verlegung des Beginns der diskontinuierlichen Verfahrensführung erfolgt außerdem eine Energieersparnis.After this the third step of the extrusion and granulation is finished The granules are transported directly into a silo. With the storage of the Granules in the silo ends the continuous process. After this the silo has a sufficient filling level, to fill the tumble dryer, this is directly during of the fourth step. Also Here the necessary transport takes place of the granules by means of an airflow or gravity conveying with simultaneous separation of the individual granules, the while the singling applied to radiation of the near infrared of appropriate intensity be so that in the granules, a temperature of about 140 ° C. Nevertheless, the irradiation of the individual granules only in seconds this time is sufficient to have a partial crystallinity of about 40 % in the granules. By laying the beginning of the discontinuous process control takes place as well an energy saving.
Dieses teilkristalline Granulat wird in einem fünften Schritt in einem Feststoffreaktor und zwar einem Taumeltrockner bei Temperaturen von 200 °C bis 250 °C und einem Druck kleiner 1 mbar zwischen 4 und 18 Stunden nachkondensiert, wobei der Taumeltrockner bis zu 2 Umdrehungen pro Minute durchführt. Das so erzeugte PET-Recyclat weist nur noch Spuren von Kontaminationen im ppm-Bereich auf, so dass es für den Lebensmittelbereich einsetzbar ist.This semi-crystalline granules is in a fifth step in a solid reactor namely a tumble dryer at temperatures of 200 ° C to 250 ° C and a Condensed pressure less than 1 mbar between 4 and 18 hours, wherein the tumble dryer performs up to 2 revolutions per minute. The so produced PET recyclate has only traces of contamination in the ppm range, leaving it for the food sector can be used.
Vorteilhaft kann das Vorwärmen des teilkristallinen Granulats im Taumeltrockner von 140 °C auf Temperaturen von etwa 200 °C bis 250 °C, die zur Nachkondensation notwendig sind, ebenfalls mithilfe der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Fördern und gleichzeitigen Heizen erfolgen. Und zwar besonders vorteilhaft, wenn sowohl die Kristallisation als auch das Vorwärmen gleichzeitig mit der erfindungsgemäßen Einrichtung beim Befüllen des Taumeltrockners geschehen. Dadurch ist die bisher notwendige Vorwärmzeit verzichtbar, da dieser Zwischenschritt direkt mit dem Befüllen des Taumeltrockners gekoppelt ist. Statt bisher sechs Prozessschritten: Entnahme der Flakes aus Waschanlage, Vortrocknung, Extrusion/Granulation, Kristalisation, Vorwärmung, Feststoffnachkondensation wird das Verfahren so auf fünf Prozessschritte verkürzt: Entnahme der Flakes aus Waschanlage, Vortrocknung, Extrusion/Granulation, Kristalisation/Vorwärmung, Feststoffnachkondensation. Dabei wird nicht nur ein Heizschritt, es wird auch ein Förderschritt eingespart, da bisher vor und nach der Kristallisation befördert werden musste, nun aber die Förderung direkt während der Kristallisation/Vorwärmung erfolgt. Weil der Beginn der diskontinuierlichen Prozessführung vor die Kristallisation verlegt wurde und die Förderwege reduziert sind, wird ein Auskühlen des kristallinen Materials verhindert. Dadurch kann Energie eingespart und die Kapazität bestehender Anlagen erhöht werden.Advantageous can preheat of the semi-crystalline granules in the tumble dryer of 140 ° C to temperatures from about 200 ° C up to 250 ° C, which are necessary for the postcondensation, also with the aid of inventive device to promote and simultaneous heating done. And especially advantageous if both the crystallization and the preheating at the same time with the device according to the invention when filling tumble dryer happen. This is the previously necessary preheat dispensable, since this intermediate step directly with the filling of the Tumble dryer is coupled. Instead of six process steps so far: removal flakes from car wash, pre-drying, extrusion / granulation, Crystallisation, preheating, Solid state post-condensation, the process is so on five process steps shortened: Removal of the flakes from the washer, pre-drying, extrusion / granulation, Crystal neutralization / preheating, Feststoffnachkondensation. It's not just a heating step, it will also be a promotion step saved, since previously transported before and after the crystallization had, but now the promotion directly during the Crystallization / preheating he follows. Because the beginning of discontinuous process management ago the crystallization has been relocated and the transport routes are reduced a cool down of the crystalline material prevented. This can save energy and the capacity existing facilities increased become.
Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Einrichtung zum Fördern und gleichzeitigen Heizen von Material nicht nur beim Recyceln von Kunststoffmaterial sondern auch beim Umwandeln von amorphen Kunststoffmaterial, das beispielsweise in Form von recyceltem oder frischem PET-Granulat oder -flakes zugekauft wird, in teilkristallines oder kristallines Kunststoffmaterial verwendet werden.Of course, the inventive device for conveying and simultaneously heating material not only in the recycling of plastic material but also in converting of amorphous plastic material purchased, for example, in the form of recycled or fresh PET granules or flakes, into semi-crystalline or crystalline plastic material.
Hierbei besteht die Verfahrensführung nur aus den Schritten Kristallisation/Vorwärmen und Feststoffnachkondensation.in this connection is the procedure only from the steps of crystallization / preheating and solid postcondensation.
Aus der obigen Darstellung ist deutlich geworden, dass die Vorteile des gattungsgemäßen Verfahrens der WO 2004/106025 mit Hilfe der vorliegenden Erfindung beibehalten werden, wobei zusätzliche Vereinfachungen, insbesondere im apparativen Aufwand, eine effizientere Energienutzung und eine Erhöhung der Kapazität bestehender Anlagen ermöglicht werden.Out The above illustration has made it clear that the benefits of the generic method WO 2004/106025 with the aid of the present invention be, with additional Simplifications, especially in terms of equipment, a more efficient Energy use and an increase the capacity existing facilities become.
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2006
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