DE102010028786A1

DE102010028786A1 - Anlage und Verfahren zur kontinuierlichen Beschickung eines Extruders

Info

Publication number: DE102010028786A1
Application number: DE102010028786A
Authority: DE
Inventors: Norbert Güntherberg; Rainer Bardon; Hartmut Heinen
Original assignee: BASF SE
Current assignee: Ineos Styrolution Europe GmbH
Priority date: 2009-05-11
Filing date: 2010-05-10
Publication date: 2010-11-25

Abstract

Vorgeschlagen wird eine Anlage zur kontinuierlichen Beschickung eines Extruders mit einer Mischung enthaltend ein Kunststoffgranulat und ein oder mehrere Additive, umfassend einen zylindrischen, vertikalen Mischapparat (1), der mit einem Rührer ausgestattet ist, mit Einfüllöffnungen für das Kunststoffgranulat und das eine oder die mehreren Additive am oberen Ende des zylindrischen, vertikalen Mischapparates (1) sowie einem ersten Auslaufrohr (2) am unteren Ende des Mischapparates (1), das eine Absperreinrichtung aufweist, und das mit einem Vorlagebunker (3) verbunden ist, von dem aus der Extruder beschickt wird, die dadurch gekennzeichnet ist, dass am unteren Ende des Mischapparates (1) ein zweites Auslaufrohr (4) mit einer Absperreinrichtung vorgesehen ist, über das Spülwasser aus dem Mischapparat (1) vollständig abgelassen werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur kontinuierlichen Beschickung eines Extruders sowie ein Verfahren.
Bei der Bereitstellung von Mischungen, enthaltend Kunststoffgranulate für Spritzguss- oder Extrusionsanwendungen werden die Komponenten der Mischung in der Regel in der Zusammensetzung entsprechend der Rezeptur in einen Mischapparat eingewogen, gemischt und in einen Vorlagebunker für den Extruder abgelassen. Während hieraus der Extruder beschickt wird, kann bei gleicher Rezeptur nach vollständiger Entleerung des Mischapparates darin bereits der nächste Mischansatz vorbereitet werden.
Wenn jedoch eine Mischung mit abweichender Rezeptur bereitgestellt werden muss, so ist es erforderlich, den Mischapparat vor der Herstellung der zweiten Mischung, mit abweichender Rezeptur von der vorausgehenden Mischung, zu reinigen. Dies kann von Hand, teilautomatisch oder vollautomatisch erfolgen und wird in der Regel durch Ausspülen mit Wasser, insbesondere unter Hochdruck, gegebenenfalls unter Verwendung von Reinigungshilfsstoffen, durchgeführt.
Bei einer festen Verbindung zwischen Mischapparat und Vorlagebunker kann der Spülvorgang im Mischapparat erst gestartet werden, nachdem der Vorlagebunker vollständig entleert ist, was je nach Extruderdurchsatz und Größe des Vorlagebunkers längere Zeit, beispielsweise eine bis zwei Stunden, in Anspruch nehmen kann.
Der Spülvorgang des Mischapparates verläuft dann so, dass die Spülflüssigkeit, in der Regel Spülwasser, durch den Mischapparat und durch den Vorlagebunker für den Extruder läuft. Dabei werden Verkrustungen von Additiven, insbesondere Farbstoffreste aus dem Mischapparat entfernt.
Bei der obigen Betriebsweise ist es nachteilig, dass bei einem Rezepturwechsel zum Reinigen des Mischapparates für die Bereitstellung der Mischung der Extruder abgestellt werden muss. Dies ist, insbesondere bei Extrudern mit hohen Durchsätzen, aufwändig, und führt zu Produktionsausfällen durch Stillstandszeiten.
Es war demgegenüber Aufgabe der Erfindung, eine Anlage und ein Verfahren zur kontinuierlichen Beschickung eines Extruders zur Verfügung zu stellen, wonach Stillstandszeiten bei einem Rezepturwechsel minimiert oder vermieden werden können.
Die Lösung besteht in einer Anlage zur kontinuierlichen Beschickung eines Extruders mit einer Mischung enthaltend ein Kunststoffgranulat und ein oder mehrere Additive, umfassend
einen zylindrischen, vertikalen Mischapparat, der mit einem Rührer ausgestattet ist, mit Einfüllöffnungen für das Kunststoffgranulat und das eine oder die mehreren Additive am oberen Ende des zylindrischen, vertikalen Mischapparates sowie einem ersten Auslaufrohr am unteren Ende des Mischapparates, das eine Absperreinrichtung aufweist, und das mit einem Vorlagebunker verbunden ist, von dem aus der Extruder beschickt wird, die dadurch gekennzeichnet ist, dass am unteren Ende des Mischapparates ein zweites Auslaufrohr mit einer Absperreinrichtung vorgesehen ist, über das Spülwasser aus dem Mischapparat direkt, unter Umgehung des Vorlagebunkers, vollständig abgelassen werden kann.
Es wurde gefunden, dass es möglich ist, eine Anlage zur Beschickung eines Extruders in einfacher Weise so auszubilden, dass bei einem Rezepturwechsel keine oder geringe Stillstandszeiten des Extruders anfallen.
Erfindungsgemäß wird eine Anlage bereitgestellt, die einen zylindrischen, vertikalen Mischapparat umfasst, der mit einem Rührer ausgestattet ist. Der Rührer wird, wie üblich, über einen Motor angetrieben, der in der Regel oberhalb des Mischapparates angeordnet ist. Der Mischapparat ist mit Einfüllöffnungen für das Kunststoffgranulat und das eine oder die mehreren Additive im oberen Ende desselben ausgestattet.
In einer anderen Ausführungsform werden die einzelnen Komponenten, d. h. das Kunststoffgranulat und das eine oder die mehreren Additive einzeln abgewogen und über eine Einfüllöffnung eingefüllt.
Als Kunststoffgranulat wird vorliegend ein einheitliches Granulat von Kunststoffen verstanden, aber auch eine Mischung von Kunststoffgranulaten unterschiedlicher Molmasse, unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung oder unterschiedlicher Geometrie.
Als Additiv oder Additive werden insbesondere ein oder mehrere Stoffe, ausgewählt aus der nachfolgenden Aufzählung, eingesetzt:
Wachse, Weichmacher, Gleit- und Entformungsmittel, Pigmente, Farbstoffe, Mattierungsmittel, Flammschutzmittel, Antioxidantien, Stabilisatoren gegen Lichteinwirkung und thermische Schädigung, faser- und pulverförmige Füll- und Verstärkungsmittel und Antistatika in den für diese Mittel üblichen Mengen.
Die Zusatzstoffe können in reiner Form fest, flüssig oder gasförmig vorliegen, oder bereits als Gemisch der reinen Stoffe miteinander eingesetzt werden. Sie können ebenso in einer Formulierung eingesetzt werden, welche die Dosierung erleichtert, etwa als Lösung, oder als Dispersion (Emulsion oder Suspension). Auch eine Formulierung als Masterbatch, d. h. als konzentrierte Mischung mit einem verträglichen thermoplastischen Polymeren, ist geeignet und in manchen Fällen bevorzugt.
Als Kunststoffgranulate können prinzipiell alle thermoplastisch verarbeitbaren Kunststoffe (Polymeren) eingesetzt werden, und zwar in reiner Form als Einzelkomponenten oder bereits als Mischung mit anderen Thermoplasten oder mit Kautschukkomponenten schlagzäh modifiziert.
Beispielhaft, aber nicht einschränkend, seien erwähnt Polystyrol, schlagzähes Polystyrol (HIPS), SAN, schlagzäh modifiziertes SAN (ABS, ASA, MARS), Poly-α-Methylstyrol-AN-Copolymer, Poly-Methylmethacrylat, Polyamid, Polyester (PBT, PET etc.), Polysulfone, Polycarbonate, Polyolefine (PE, PP, PIB), Polymilchsäure und andere, in unterschiedlichen Mengenverhältnissen. Die Herstellung derartiger Polymere ist dem Fachmann bekannt und einschlägiger Literatur zu entnehmen.
Die Erfindung betrifft insbesondere eine Anlage zur Beschickung eines Extruders mit einer Mischung enthaltend als Additiv(e) einen oder mehrere Farbstoffe.
Der Mischapparat weist an seinem unteren Ende ein erstes Auslaufrohr für die Mischung auf, das mit einer Absperreinrichtung versehen ist. Das Auslaufrohr ist vertikal oder auch schräg angeordnet, wobei wesentlich ist, dass die im Mischapparat hergestellte Mischung vollständig abgelassen werden kann.
Die Mischung fällt durch das Auslaufrohr bei geöffneter Absperreinrichtung in einen Vorlagebunker, von dem aus der Extruder gespeist wird. Es ist auch möglich, über den Vorlagebunker mehrere Extruder zu bedienen.
Insbesondere kann das erste Auslaufrohr mit einem Förderorgan, bevorzugt einer Austragsschnecke verbunden sein, um die Förderung der im Mischapparat erzeugten Mischung in den Vorlagebunker zu unterstützen. Eine exakte Dosierung wird beispielsweise durch eine geeignete gravimetrische Dosiereinrichtung ermöglicht.
Erfindungsgemäß ist am unteren Ende des Mischapparates ein zweites Auslaufrohr vorgesehen, das ebenfalls mit einer Absperreinrichtung vorgesehen ist.
Das zweite Auslaufrohr muss dergestalt positioniert sein, dass der Inhalt des Mischapparates über das zweite Auslaufrohr vollständig abgelassen werden kann.
Erfindungsgemäß wird auch ein Verfahren zur kontinuierlichen Beschickung eines Extruders während eines Rezepturwechsels bereitgestellt, bei dem zunächst eine erste Mischung, enthaltend ein Kunststoffgranulat und ein oder mehrere Additive in einem zylindrischen, vertikalen mit einem Rührer ausgestatteten Mischapparat bereitgestellt wird, dem das Kunststoffgranulat und das eine oder die mehreren Additive über Einfüllöffnungen am oberen Ende desselben zugeführt werden, wonach die Mischung über ein erstes Auslaufrohr mit Absperreinrichtung am unteren Ende des Mischapparates in einen Vorlagebunker für den Extruder fällt, das dadurch gekennzeichnet ist, dass nach Entleeren des Mischapparates in den Vorlagebunker und Absperren des ersten Auslaufrohres der Mischapparat mit einer Spülflüssigkeit gespült und anschließend die Spülflüssigkeit mit darin enthaltenen Resten der Mischung aus dem Mischapparat über ein zweites Auslaufrohr durch Öffnen einer Absperreinrichtung im zweiten Auslaufrohr abgelassen wird, wobei die Beschickung des Extruders mit der Mischung aus dem Vorlagebunker nicht unterbrochen wird, und wonach im Mischapparat eine zweite Mischung aus einem Kunststoffgranulat und einem oder mehreren Additiven, mit einer von der ersten Mischung verschiedenen Rezeptur hergestellt und nach Entleeren der ersten Mischung aus dem Vorlagebunker in denselben und hieraus dem Extruder zugeführt wird.
In gleicher Weise kann, nachdem die zweite Mischung vollständig aus dem Mischapparat abgelassen ist, der Mischapparat in derselben, wie oben beschriebenen Weise, gespült werden, mit anschließender Entleerung der Spülflüssigkeit mit darin enthaltenen Resten der zweiten Mischung, wobei der Extruder auch während dieses weiteren Spülvorgangs nicht abgestellt werden muss.
Die Spülung des Mischapparates erfolgt insbesondere mit Wasser als Spülflüssigkeit, gegebenenfalls unter Zusatz von Reinigungshilfsstoffen. Bevorzugt wird mit Wasser unter Hochdruck gespült.
Das Spülwasser wird über das zweite Auslaufrohr bevorzugt unmittelbar in den Abwasserkanal abgeleitet.
Die erfindungsgemäße Anlage und das erfindungsgemäße Verfahren sind insbesondere für Extruder mit hohen Durchsätzen, besonders bevorzugt für Extruder mit Durchsätzen im Bereich von 500 bis 10.000 kg/h geeignet.
Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Anlage und des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das aufwändige Abstellen von Extrudern, insbesondere von Extrudern mit hohen Durchsätzen, und entsprechende Stillstandzeiten und somit Produktionsausfälle, vermieden werden.
Ausführungsbeispiel 1 (Vergleich)
In einem zylindrischen Mischer mit einem Rauminhalt von 1500 l, versehen mit einem obenliegenden Rührmotor und einem zweistufigen Flügelmischer wurden die folgenden Komponenten über eine Einfüllöffnung nacheinander zugegeben:
400 kg ABS-Granulat, enthaltend ca. 50% Pfropfkautschuk auf Basis Polybutadien-g-SAN, 600 kg α-Methylstyrol-Acrylnitril-Copolymer, 0,6 kg eines phenolischen Antioxidans, 0,6 kg eines Schwefelsynergisten, 1,2 kg eines flüssigen Antistatikums, 5 kg Magnesiumstearat und 10 kg Ruß. Der Mischer wurde verschlossen und der Rührer in Betrieb gesetzt und bis zur Homogenisierung der Füllung bei 50 UPM für 6 Min. betrieben. Danach wurde der Ansatz über ein untenliegendes Auslassventil in einen Vorratsbunker abgelassen und über eine gravimetrische Dosiervorrichtung mit 1200 kg/h der Extrusion zugeführt. Nach Entleerung des Mischerswurde die gleiche Rezeptur weitere 2 mal angesetzt. Nach dem letzten Ansatz wurden der Mischer und der Vorratsbunker leergefahren und der Extruder abgestellt. Mischer und Vorratsbunker wurden zur Reinigung mit einem Hochdruckreiniger ausgiebig gespült. Das Spülwasser wurde durch die Ableitung aus dem Mischer und den Vorratsbunker dem Abwassersystem zur Klärung zugeführt. Das Dosiersystem wurde separat gereinigt.
Die Abstellphase des Extruders dauerte ca. 90 Min.
Nach dem Reinigungsvorgang wurde ein anderes Rezept hergestellt: 400 kg eines ABS mit ca. 50% Pfropfkautschuk, 600 kg α-Methylstyrol-Acrylnitril-Copolymer, 0,6 kg eines phenolischen Antioxidans, 0,6 kg eines Schwefelsynergisten, 1,2 kg eines flüssigen Antistatikums, 10 kg Montanwachs, 30 kg Titandioxid. Hiervon wurden wieder einige Ansätze bis zum nächsten Produktwechsel und Reinigungsvorgang gefahren.
Ausführungsbeispiel 2 (Erfindung)
In einem zylindrischen Mischer mit einem Rauminhalt von 1500 l, versehen mit einem obenliegenden Rührmotor und einem zweistufigen Flügelmischer und den erfindungsgemäßen 2 Auslaufrohren, entsprechend 1, wurden die folgenden Komponenten über eine Einfüllöffnung nacheinander zugegeben:
400 kg ABS-Granulat, enthaltend ca. 50 % Pfropfkautschuk auf Basis Polybutadien-g-SAN, 600 kg α-Methylstyrol-Acrylnitril-Copolymer, 0,6 kg eines phenolischen Antioxidans, 0,6 kg eines Schwefelsynergisten, 1,2 kg eines flüssigen Antistatikums, 5 kg Magnesiumstearat und 10 kg Ruß. Der Mischer wurde verschlossen und der Rührer in Betrieb gesetzt und bis zur Homogenisierung der Füllung bei 50 UPM für 6 Min. betrie ben. Danach wurde der Ansatz über ein untenliegendes Auslassventil in einen Vorratsbunker abgelassen und über das erste Auslaufrohr in einen Vorratsbunker abgelassen und über eine gravimetrische Dosiervorrichtung mit 1200 kg/h der Extrusion zugeführt. Nach Entleerung des Mischers wurde die gleiche Rezeptur weitere 2 mal angesetzt. Nach dem letzten Ansatz wurde der Mischer leergefahren und das 1. Auslaufrohr geschlossen. Während der Vorratsbunker leergefahren wurde, wurde bereits der Mischer zur Reinigung mit einem Hochdruckreiniger ausgiebig gespült. Das Spülwasser wurde durch das erfindungsgemäße zweite Auslaufrohr dem Abwassersystem zur Klärung zugeführt. Während danach der Vorratsbunker und das Dosiersystem separat gereinigt wurden, konnte bereits die nächste Rezeptur im Mischer vorbereitet werden, ohne dass der Extruder abgestellt werden musste.
Nach dem Reinigungsvorgang wurde ein anderes Rezept hergestellt: 400 kg eines ABS mit ca. 50% Pfropfkautschuk, 600 kg α-Methylstyrol-Acrylnitril-Copolymer, 0,6 kg eines phenolischen Antioxidans, 0,6 kg eines Schwefelsynergisten, 1,2 kg eines flüssigen Antistatikums, 10 kg Montanwachs, 30 kg Titandioxid. Hiervon wurden wieder einige Ansätze bis zum nächsten Produktwechsel und Reinigungsvorgang gefahren.
Es wurde ein Produktionsausfall des Extruders von ca. 90 Min. gegenüber dem Stand der Technik vermieden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert:
Die einzige 1 zeigt schematisch einen horizontalen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Anlage.
Ein zylindrischer, vertikaler Mischapparat 1 weist ein erstes Auslaufrohr 2 in einen Vorlagebunker 3 für einen Extruder auf, sowie ein zweites Auslaufrohr 4 für eine Spülflüssigkeit, insbesondere Spülwasser.

Claims

Anlage zur kontinuierlichen Beschickung eines Extruders mit einer Mischung enthaltend ein Kunststoffgranulat und ein oder mehrere Additive, umfassend einen zylindrischen, vertikalen Mischapparat (1), der mit einem Rührer ausgestattet ist, mit Einfüllöffnungen für das Kunststoffgranulat und das eine oder die mehreren Additive am oberen Ende des zylindrischen, vertikalen Mischapparates (1) sowie einem ersten Auslaufrohr (2) am unteren Ende des Mischapparates (1), das eine Absperreinrichtung aufweist, und das mit einem Vorlagebunker (3) verbunden ist, von dem aus der Extruder beschickt wird, dadurch gekennzeichnet, dass am unteren Ende des Mischapparates (1) ein zweites Auslaufrohr (4) mit einer Absperreinrichtung vorgesehen ist, über das Spülwasser aus dem Mischapparat (1) vollständig abgelassen werden kann.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Auslaufrohr (2) mit einem Förderorgan, insbesondere mit einer Austragschnecke, verbunden ist.
Verfahren zur kontinuierlichen Beschickung eines Extruders während eines Rezepturwechsels, bei dem zunächst eine erste Mischung, enthaltend ein Kunststoffgranulat und ein oder mehrere Additive in einem zylindrischen, vertikalen mit einem Rührer ausgestatteten Mischapparat (1) bereitgestellt wird, dem das Kunststoffgranulat und das eine oder die mehreren Additive über Einfüllöffnungen am oberen Ende desselben zugeführt werden, wonach die Mischung über ein erstes Auslaufrohr (2) mit Absperreinrichtung am unteren Ende des Mischapparates (1) in einen Vorlagebunker (3) für den Extruder fällt, dadurch gekennzeichnet, dass nach Entleeren des Mischapparates (1) in den Vorlagebunker (3) und Absperren des ersten Auslaufrohres (2) der Mischapparat (1) mit einer Spülflüssigkeit gespült und anschließend die Spülflüssigkeit mit darin enthaltenen Resten der Mischung aus dem Mischapparat (1) über ein zweites Auslaufrohr (4) durch Öffnen einer Absperreinrichtung im zweiten Auslaufrohr (4) abgelassen wird, wobei die Beschickung des Extruders mit der Mischung aus dem Vorlagebunker (3) nicht unterbrochen wird, und wonach im Mischapparat (1) eine zweite Mischung aus einem Kunststoffgranulat und einem oder mehreren Additiven, mit einer von der ersten Mischung verschiedenen Rezeptur hergestellt und nach Entleeren der ersten Mischung aus dem Vorlagebunker (3) in denselben und hieraus dem Extruder zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Extruder mit einem Durchsatz im Bereich von 500 bis 10.000 kg/h beschickt wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischapparat (1) unter Hochdruck gespült wird, wobei die Spülflüssigkeit Wasser ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Mischung als Additiv(e) einen oder mehrere Farbstoffe enthalten.