DE102019000610A1 - Mixture of plastic with wood particles - Google Patents
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Abstract
Nach der Erfindung werden Mischungen aus Holzpartikeln und Pflanzenpartikeln und Kunststoff im Planetwalzenextruder dadurch erzeugt, dass der Kunststoff separat in eine schmelzflüssige Form überführt wird, bevor eine Zusammenführung stattfindet.According to the invention, mixtures of wood particles and plant particles and plastic are produced in the planetary roller extruder in that the plastic is separately converted into a molten form before it is brought together.
Description
Die Erfindung betrifft die Mischung von Kunststoff mit Holzpartikeln oder anderen Pflanzenpartikeln oder dergleichen, nachfolgend insgesamt als Holzpartikel/Pflanzenpartikel bezeichnet. Soweit im Weiteren nur Holz oder nur Holzpartikel angesprochen sind, schließt das Holzpartikel/Pflanzenpartikel ein.The invention relates to the mixture of plastic with wood particles or other plant particles or the like, hereinafter referred to collectively as wood particles / plant particles. To the extent that only wood or only wood particles are addressed, the wood particle / plant particle includes.
Kunststoffe finden vielfältige Anwendung
- Formteile, Werkstücke, Blöcke, Tafeln, Folien, Bahnen, Beläge, Rohre, Schläuche, Stäbe, Stangen, Profile, Bänder, Schnüre, Drähte, Borsten, Netze
- Klebstoffe, Lacke, Leime, Kleister, Kitte, Bindemittel
- Farben, Putze, Spachtel, Verguß- und Versiegelungsmassen, Schmelz- und Beschichtungsstoffe, Gele,
- Fäden, Fasern, Garne, Seiden, Stränge, Matten, Vliese, Gewebe
- Molded parts, workpieces, blocks, sheets, foils, sheets, coverings, pipes, hoses, rods, bars, profiles, strips, cords, wires, bristles, nets
- Adhesives, varnishes, glues, glue, putties, binders
- Paints, plasters, spatulas, casting and sealing compounds, melting and coating materials, gels,
- Threads, fibers, yarns, silks, skeins, mats, nonwovens, fabrics
Die Kunststoffe können aus Monomeren und/oder aus Polymeren bestehen. Häufig handelt es sich um ein Gemisch/Blends von Kunststoffen, wobei auch Mischungen mit anderen Stoffen als Kunststoffen vorkommen. Das gilt besonders für die Herstellung von Kunststoffschaum.The plastics can consist of monomers and / or of polymers. Often it is a mixture / blends of plastics, whereby there are also mixtures with substances other than plastics. This is especially true for the production of plastic foam.
Zur Aufarbeitung von Kunststoffen finden Extruder bevorzugte Anwendung.
Mit einem Extruder lassen sich die eingesetzten Stoffe sehr vorteilhaft aufschmelzen, mischen bzw. homogenisieren und Mischungsanteile im Kunststoff dispergieren.Extruders are preferred for processing plastics.
The materials used can be melted, mixed or homogenized very advantageously with an extruder, and the proportions of the mixture dispersed in the plastic.
Außerdem kann das Einsatzgut zugleich erwärmt oder gekühlt werden. Zur Erwärmung bzw. Kühlung finden sich in dem Extrudermantel und ggfs. auch in Zentralspindeln Kühlleitungen bzw. Heizleitungen. Zusätzlich bewirkt die von den Extruderspindeln auf das Einsatzgut ausgeübte Verformung eine erhebliche Erwärmung. In addition, the feed can be heated or cooled at the same time. For heating or cooling there are cooling lines or heating lines in the extruder jacket and possibly also in central spindles. In addition, the deformation exerted by the extruder spindles on the feed material causes considerable heating.
Im Extruder lassen sich auch sehr schwierige Stoffe miteinander vermischen. Zu den schwierig zu mischenden Stoffen gehören Holz und Kunststoff. Das Holz wird dabei in kleinen Partikeln in den Extruder geführt und dort mit dem Kunststoff umhüllt.
Um die Umhüllung zu bewirken, muß der Kunststoff stark plastifiziert werden. Das geschieht unter entsprechender Erwärmung und unter Druck. Die Wärme wird allerdings von dem Holz nur sehr schlecht weitergegeben. Darüber hinaus ist das Holz stark porenhaltig.
Nach einem älteren Vorschlag wird eine Gefahr gesehen, dass der Kunststoff überproportional in die Poren gedrückt wird und ungleichmäßig verteilt wird und keine allseitige Umhüllung der Holzpartikel stattfindet.Very difficult substances can also be mixed in the extruder. The difficult to mix substances include wood and plastic. The wood is fed into the extruder in small particles, where it is coated with the plastic.
In order to effect the wrapping, the plastic must be strongly plasticized. This happens under appropriate heating and under pressure. However, the heat is only very poorly passed on by the wood. In addition, the wood contains a lot of pores.
According to an older proposal, there is a risk that the plastic will be disproportionately pressed into the pores and distributed unevenly and that the wood particles will not be encased on all sides.
Die Holz-Kunststoffmischung wird auch als Holzsubstitut bezeichnet.The wood-plastic mixture is also called a wood substitute.
Holz findet in diversen Bereichen Anwendung. Dazu gehören Möbel, Innenausbau, Messebau, sogar Kfz-Auskleidungen. Bei den Möbeln ist zu unterscheiden zwischen Möbel, bei denen das Holz lediglich als Konstruktionsmaterial oder auch Sichtflächen bildend Anwendung findet.
In Polstermöbeln findet Holz zumeist nur als Konstruktionsmaterial Anwendung. Üblicherweise besitzen alle Polstermöbel eine feste Unterkonstruktion, z.B. einen Rahmen, auch Gestell genannt. In und an dem Gestell werden wahlweise Sitzflächen, Rückenlehnen und Armlehnen sowie die Füße montiert. Wahlweise bildet das Gestell auch unmittelbar die Sitzfläche, Rückenlehnen und Armlehnen oder umgekehrt. Das Material, aus dem der Rahmen gefertigt wird, ist das Konstruktionsmaterial.
Traditionell werden Rahmen für Polstermöbel aus Holz gefertigt. Verwendet werden Bretter und Stäbe. Holz hat den Vorteil, dass die einzelnen Teile miteinander sowie mit dem Polster und dem Polsterbezug durch sogenanntes Tackern verbunden werden können. Zum Tackern dienen U-förmige Klammern. Die Klammer ersetzen die Polsternägel aus früherer Zeit.Wood is used in various areas. This includes furniture, interior fittings, exhibition stand construction, even automotive linings. In the case of furniture, a distinction must be made between furniture in which the wood is used only as a construction material or as a visible surface.
In upholstered furniture, wood is mostly only used as a construction material. Usually all upholstered furniture has a solid substructure, eg a frame, also called a frame. Seating surfaces, backrests and armrests as well as the feet are optionally mounted in and on the frame. Optionally, the frame also directly forms the seat, backrests and armrests or vice versa. The material from which the frame is made is the construction material.
Traditionally, frames for upholstered furniture are made of wood. Boards and sticks are used. Wood has the advantage that the individual parts can be connected to each other as well as to the upholstery and upholstery by so-called tacking. U-shaped brackets are used for stapling. The clip replaces the upholstery nails from earlier times.
Andere Möbel zeigen Holz als Sicht- und Dekor- bzw. Schmuckflächen.
Die damit gegebenen Anforderungen werden zum Teil nur von bestimmten seltenen Holzsorten erfüllt. Seltene Hölzer sind relativ teuer. Deshalb gehört es schon lange zum Stand der Technik, Furniere aus den seltenen Hölzern zu schneiden, welche die Sichtfläche bilden. Furniere beinhalten dünne, folienartige Holzschnitte. Dabei kommt ein erheblicher Ausschuß vor, wenn die Furniere verarbeitet werden sollen, wie das Holz gewachsen ist.Other furniture shows wood as visible and decorative or decorative surfaces.
The requirements thus given are only partially met by certain rare types of wood. Rare woods are relatively expensive. That is why it has long been state of the art to cut veneers from the rare woods that form the visible surface. Veneers contain thin, foil-like woodcuts. There is a considerable committee when the veneers are to be processed, as the wood has grown.
Durch die Mischung von Holzpartikeln und Kunststoff entsteht ein vorteilhaftes Holzsubstitut.
Anstelle von Holzpartikeln können auch andere zerkleinerte Pflanzen Anwendung finden. Wahlweise wird ein Extrudat aus Kunststoff und Holzpartikeln und anderen Zuschlägen erzeugt, das geschäumt oder ungeschäumt ist. Bei Holzfasern im Extrudat spricht man von einer Armierung. Bei anderer Verwendung von Holzpartikeln im Kunststoff wird Holz als Füller bezeichnet. In USA spricht man von einem Holzsubstitut, wenn der Holzanteil in der Mischung einen Gewichtsanteil von 50% erreicht. Zum Beispiel sind Bretter aus der Mischung von Holzpartikeln und Kunststoff mit den angegebenen Mischungsanteilen in USA üblich. Der US-Markt akzeptiert dies. Ein Beispiel für die in USA üblichen Mischungen zeigt die
Der europäische Markt akzeptiert ein Holzsubstitut im Sichtbereich nur, wenn das Aussehen des Materials dem Holz wesentlich näher kommt. Dabei werden 70% und mehr Holzanteile erforderlich.
Allerdings konnten dauerhafte und mangelfreie Außenanwendungen mit einem solchen Material bisher nicht erreicht werden.
Für die Verwendung von anderen Pflanzenbestandteilen, zum Beispiel von Stroh, anstelle von Holzpartikeln gilt ähnliches wie bei Holz. Zum Teil haben die Pflanzenteile eine geringere Festigkeit als Holz. Soweit es auf die Festigkeit ankommt, ist dem durch Änderungen der Mischung Rechnung zu tragen. Als weitere Planzenteile können auch Körnerschrot und zerkleinertes Heu Anwendung finden.The mixture of wood particles and plastic creates an advantageous wood substitute.
Instead of wood particles, other shredded plants can also be used. Optionally, an extrudate made of plastic and wood particles and other aggregates is produced, which is foamed or unfoamed. With wood fibers in the extrudate one speaks of a reinforcement. When wood particles are used differently in plastic, wood is called a filler. In the USA, one speaks of a wood substitute if the proportion of wood in the mixture reaches 50% by weight. For example, boards made from a mixture of wood particles and plastic with the specified proportions are common in the USA. The US market accepts this. An example of the mixtures customary in the USA is shown in
The European market only accepts a wood substitute in the visible area if the appearance of the material comes much closer to the wood. This requires 70% or more wood.
However, permanent and flawless outdoor applications with such a material have so far not been achieved.
For the use of other plant components, for example straw, instead of wood particles, the same applies as for wood. Some of the parts of the plants have a lower strength than wood. As far as strength is concerned, this must be taken into account by changing the mixture. Grain meal and crushed hay can also be used as further plant parts.
Nach einem älteren Vorschlag soll der Kunststoff-Anteil am Extrudat so weit wie möglich reduziert werden. Dabei werden Holzanteile im Extrudat von 60 bis 95Gew%, bezogen auf die Mischung, angestrebt. Der optimale Kunststoff-Anteil soll in Abhängigkeit von den Mischungsanteilen, von der Verarbeitung und von den vorgesehenen Eigenschaftswerten der Mischung zugegeben werden.According to an older proposal, the plastic portion of the extrudate should be reduced as much as possible. The wood content in the extrudate is 60 to 95% by weight, based on the mixture. The optimal plastic content should be added depending on the mixture proportions, the processing and the intended property values of the mixture.
Die Abmessungen der Pflanzenpartikel werden nach dem älteren Vorschlag bei Verwendung üblicher Extruder von der Durchgängigkeit der Partikel in dem Extruder bestimmt. Dabei wird die Durchgängigkeit von dem Spiel der bewegten Extruderteile im Extruder und von der Öffnungsweite des Düsenspaltes bestimmt. Die Durchgängigkeit kann anhand der bekannten Maschinendaten bestimmt werden. Danach können die für den jeweiligen Extruder zulässigen Abmessungen der Pflanzenpartikel festgelegt werden. Aus Sicherheitsgründen können die Abmessungen der Planzenpartikel kleiner gewählt werden als die oben beschriebene Durchgängigkeit. Das kann durch Aufmahlung und/oder Klassifizierung erfolgen. Bei der Aufmahlung werden die Holzpartikel auf ein gewünschtes Maß verkleinert. Bei der Klassifizierung wird eine Partikelmischung durch Absieben nach gewünschten Partikelgrößen getrennt.According to the older proposal, the dimensions of the plant particles are determined by the continuity of the particles in the extruder when using conventional extruders. The continuity is determined by the play of the moving extruder parts in the extruder and by the opening width of the nozzle gap. The continuity can be determined based on the known machine data. The permissible dimensions of the plant particles for the respective extruder can then be determined. For safety reasons, the dimensions of the plant particles can be chosen smaller than the continuity described above. This can be done by grinding and / or classification. When grinding, the wood particles are reduced to a desired size. In the classification, a particle mixture is separated by sieving for desired particle sizes.
Alternativ kann nach dem älteren Vorschlag auch die Durchgängigkeit der Extruder der gewünschten Partikelgröße angepaßt werden. Bei Einschneckenextrudern und Doppelschneckenextrudern kommt aus auf das Spiel zwischen den Schnecken und dem umgebenden Gehäuse an. Das Spiel kann im Wege des Extruderneubaus oder des Austausches von Bauteilen, z.B. des Austausches der Extruderschnecke, der Düse oder der Buchse im Extrudergehäuse. Zeitgemäße Extruder besitzen eine Buchse im Extrudergehäuse, in der die Schnecken umlaufen.
Bei Planetwalzenextrudern kommt es auf das Spiel zwischen den verzahnten Teilen an. Das sind die Zentralspindel, das Gehäuse mit der Innenverzahnung bzw. die Gehäusebuchse mit der Innenverzahnung und die Planetspindeln. Die Planetspindeln sind leicht auswechselbar. Aber auch die Zentralspindel und die innen verzahnte Gehäusebuchse bzw. das innen verzahnte Gehäuse sind auswechselbar.Alternatively, the continuity of the extruders can be adapted to the desired particle size according to the older proposal. In the case of single-screw extruders and twin-screw extruders, the play between the screws and the surrounding housing is important. The game can be done by building a new extruder or by replacing components, for example by replacing the extruder screw, the nozzle or the bushing in the extruder housing. Contemporary extruders have a socket in the extruder housing in which the screws circulate.
In planetary roller extruders, the play between the toothed parts is important. These are the central spindle, the housing with the internal toothing or the housing bushing with the internal toothing and the planetary spindles. The planetary spindles are easy to replace. However, the central spindle and the internally toothed housing bush or the internally toothed housing can also be replaced.
Als Kunststoffe kommen alle extrudierbaren Kunststoffe in Betracht, insbesondere Polethylen (PE), Polystyrol (PS), Polyurethan (PU) und Polypropylen (PP). Besonders bevorzugt findet PE Anwendung.All extrudable plastics are suitable as plastics, in particular polyethylene (PE), polystyrene (PS), polyurethane (PU) and polypropylene (PP). PE is particularly preferably used.
Die Haftvermittler können eine mangelnde Haftung von Kunststoff mit Pflanzenpartikeln bzw. mit Holzpartikeln kompensieren.
Haftvermittler bilden Molekularbrücken an den Grenzflächen zwischen den zu verbindenden Stoffen, hier dem Kunststoff.
Soweit noch andere Füllstoffe oder Armierungs/Verstärkungsmittel wie z.B. Glasfasern Einsatz finden, können die Haftvermittler auch die Aufgabe haben, die Haftung zu diesen anderen Stoffen zu erhöhen. Haftvermittler können sein, VC(Vinylchlorid)-Copolymerisate, polymerisierbare Polyester oder Vinyl-Acrylnitril-Methacrylsäure-Copolymerisate, Phenolharze, Kautschukderivate oder Acrylharze ohne oder mit PF(Phenol-Formaldehyd)-bzw. EP(Epoxid)-Harzen.
Als Haftvermittler sind allgemein auch EVA (Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisate) bekannt. The adhesion promoters can compensate for a lack of adhesion of plastic with plant particles or with wood particles.
Adhesion promoters form molecular bridges at the interfaces between the substances to be bonded, here the plastic.
If other fillers or reinforcing / reinforcing agents such as glass fibers are used, the adhesion promoters can also have the task of increasing the adhesion to these other substances. Adhesion promoters can be VC (vinyl chloride) copolymers, polymerizable polyesters or vinyl-acrylonitrile-methacrylic acid copolymers, phenolic resins, rubber derivatives or acrylic resins with or without PF (phenol-formaldehyde) or. EP (epoxy) resins.
EVA (ethylene-vinyl acetate copolymers) are also generally known as adhesion promoters.
Ausreichend kann auch schon sein, die Pflanzenpartikel zu hydrophobieren, d.h. die Oberflächenspannung herabzusetzen.It may also be sufficient to make the plant particles hydrophobic, i.e. reduce the surface tension.
Der Kunststoff wird herkömmlich als Granulat mit den Pflanzenpartikeln und Zuschlägen in den Extruder aufgegeben. Wahlweise beinhalten die Granulate bereits eine Mischung von Kunststoff und Zuschlägen.The plastic is conventionally fed into the extruder as granules with the plant particles and aggregates. Optionally, the granules already contain a mixture of plastic and aggregates.
Die Feuchte kann durch Trocknung auf jedes für die Extrusion gewünschte Maß reduziert werden. Die Feuchteeinstellung/Entgasung kann auch im Extruder erfolgen. Gewünscht ist dabei nicht immer ein minimaler Feuchtegehalt, sondern wahlweise ein bestimmter Feuchtegehalt, mit dem Einfluß auf den Extrusionsvorgang und/oder auf die Beschaffenheit des Extrudats genommen wird.The moisture can be reduced to any desired level for the extrusion by drying. The humidity setting / degassing can also be carried out in the extruder. It is not always desirable to have a minimal moisture content, but rather a specific moisture content which influences the extrusion process and / or the nature of the extrudate.
Für die Extrusion wurden bisher Doppelschneckenextrudern als besonders günstig angesehen, weil diese Extruder haben:
- eine sehr hohe Einzugswirkung
- einen sehr guten Druckaufbau.
- a very high feed effect
- a very good pressure build-up.
Vorteilhafterweise können Extruder aus verschiedenen Elementen bzw. Abschnitten unterschiedlicher Bauart zusammengesetzt werden. Deshalb ist es möglich, für die Plastifizierungszone ein dort günstiges Element in der Bauart eines Doppelschneckenextruders einzusetzen und dieses Element in anderen Extruderzonen mit anderen Bauarten zu kombinieren, die dort Vorteile haben. So kann in der Einfüllzone ein Einschneckenextruderabschnitt verwendet werden, mit dem sich ein Druckaufbau vorteilhaft darstellen läßt. Für die Mischung und Homogenisierung sind andere Abschnitte besser.Extruders can advantageously be composed of different elements or sections of different designs. Therefore it is possible to enter the plasticization zone to use a cheap element there in the design of a twin-screw extruder and to combine this element in other extruder zones with other designs which have advantages there. Thus, a single-screw extruder section can be used in the filling zone, with which a pressure build-up can advantageously be represented. Other sections are better for mixing and homogenization.
Unter Druck und Temperatur schmilzt der Kunststoff auf. Im weiteren Gang der Einsatzmischung durch den Extruder wird die Mischung homogenisiert. Für die Homogenisierungszone und Dispergierungszone ist es von Vorteil, dort Extruderelemente einzusetzen, die eine große Mischleistung besitzen. Das sind z.B. Elemente mit der Bauart eines Planetwalzenextruders. Dieses Element besitzt zugleich eine hohe Kühlwirkung, mit der sich die Verarbeitungstemperatur sehr genau kontrollieren läßt. Je nach Pflanzenart bzw. Holzart und je nach Kunststoff ergibt sich eine andere optimale Verarbeitungstemperatur für die Schmelze. Die Temperatur kann zum Beispiel bis 200 Grad Celsius bei einer maximalen Verweildauer (Wärmebelastungsdauer) von 15 min betragen. Bei kürzerer Dauer kann die maximale Temperatur höher als bei längerer Dauer sein.The plastic melts under pressure and temperature. In the further course of the feed mixture through the extruder, the mixture is homogenized. For the homogenization zone and dispersion zone, it is advantageous to use extruder elements with a high mixing capacity. These are e.g. Elements with the design of a planetary roller extruder. This element also has a high cooling effect, with which the processing temperature can be controlled very precisely. Depending on the type of plant or type of wood and the plastic, there is a different optimal processing temperature for the melt. The temperature can be, for example, up to 200 degrees Celsius with a maximum residence time (heat exposure period) of 15 minutes. With a shorter duration, the maximum temperature can be higher than with a longer duration.
Bei der weiteren Extrusion ist zwischen dem Extrudieren ungeschäumten Kunststoffes und dem Extrudieren geschäumten Kunststoffes zu unterscheiden.
Bei beiden Extrusionsvorgängen kann ein bestimmter Feuchtegehalt erwünscht sein.
Die Restfeuchte kann als Gleitmittel dienen. Die Restfeuchte kann auch in chemische Reaktion treten. Zum Beispiel kann die Feuchte in Reaktion mit dem Lignin der Pflanzenpartikel treten. Überraschender Weise kann damit eine verbesserte Haftung zwischen Holz und Kunststoff bewirkt werden. Der geeignete Gehalt an Feuchte/Lignin läßt sich durch Variation der Feuchte und Variation des Ligningehaltes austesten. Lignin steht auch in flüssiger Form handelsüblich zur Verfügung.In the further extrusion, a distinction must be made between extruding non-foamed plastic and extruding foamed plastic.
A certain moisture content may be desired in both extrusion processes.
The residual moisture can serve as a lubricant. The residual moisture can also react chemically. For example, moisture can react with the lignin of the plant particles. Surprisingly, this can result in improved adhesion between wood and plastic. The appropriate moisture / lignin content can be tested by varying the moisture and varying the lignin content. Lignin is also commercially available in liquid form.
Wenn bei der Extrusion kein Wasser/Feuchtigkeit gewünscht ist, kann dem einerseits durch Trocknung der Pflanzenpartikel vor der Extrusion entgegengewirkt werden. Zusätzlich oder anstelle der Trocknung kann die Feuchte nach Verdampfung im Extruder im Wege der Entgasung entfernt werden. Die Entgasung kann unmittelbar nach der Verdampfung stattfinden. Das ist regelmäßig in der Plastifizierungszone der Fall. Dort findet die notwendige Erwärmung statt.
Diese Erwärmung entsteht aus der Verformungsarbeit beim Plastifizieren und gegebenenfalls durch Zuführung von Wärme. Die Zuführung von Wärme kann z.B. über eine Temperierung im Extrudergehäuse erfolgen.
Die Entgasung findet, soweit sie gewünscht ist, spätestens unmittelbar vor der Extrusionsdüse statt.
Die Entgasung setzt üblicherweise voraus, dass der Schmelzdruck reduziert wird.
Bekannt ist auch die Entgasung unter Verwendung von zwei Extrudern in Tandemanordnung an der Übergabe zwischen den beiden Extrudern.
Die Entgasung kann auch in einem Extruder erfolgen. Eine erwünschte Druckreduzierung der Schmelze kann mit verschiedenen Maßnahmen erfolgen, z.B. durch Änderung der Ganghöhe der Schnecke im Extruder.
Zur Entgasung kann die Schmelze auch aus dem Extruder abgezogen und über eine Entgasungsvorrichtung geführt und wieder in den Extruder zurückgeführt werden.
Dabei kann die Drucksteuerung durch Zwischenschaltung einer Schmelzepumpe wesentlich erleichtert werden. Das gilt auch für den Druck unmittelbar vor der Extrusionsdüse (Werkzeug). Hier kann der Druck zusätzlich noch durch die Schmelzepumpe vergleichmäßigt werden und so die Qualität des Extrudats verbessert werden.
Weitere Entgasungsmöglichkeiten sind in der
This warming arises from the deformation work during plasticizing and, if necessary, by adding heat. Heat can be supplied, for example, by temperature control in the extruder housing.
If required, the degassing takes place immediately before the extrusion die.
Degassing usually requires that the melt pressure be reduced.
Degassing using two extruders arranged in tandem at the transfer between the two extruders is also known.
The degassing can also take place in an extruder. A desired pressure reduction of the melt can be achieved with various measures, for example by changing the pitch of the screw in the extruder.
For degassing, the melt can also be drawn off from the extruder and passed through a degassing device and returned to the extruder.
Pressure control can be made considerably easier by interposing a melt pump. This also applies to the pressure immediately in front of the extrusion die (tool). Here the pressure can also be evened out by the melt pump, thus improving the quality of the extrudate.
Further degassing options are in the
Je höher der Holzanteil im Gemisch ist, desto größer wird die Gefahr, dass das Material nicht mehr für eine Außenanwendung geeignet ist. Die bekannten Materialien zerfallen nach einiger Zeit aufgrund ständiger Frost/Tauwechsel. Ein weiterer Nachteil der bekannten Materialien ist ein überproportionales Quellen, das leicht zu großen Schäden führt oder mit überdimensionalen Dehnungsspalten berücksichtigt werden muß.
Außerdem erhöht sich der Verschleiß der Extrusionsanlage mit zunehmendem Holzanteil. Der Verschleiß reduziert die Wirtschaftlichkeit der Anlage.The higher the proportion of wood in the mixture, the greater the risk that the material is no longer suitable for outdoor use. The known materials disintegrate after some time due to constant frost / thaw changes. Another disadvantage of the known materials is a disproportionate swelling, which easily leads to great damage or must be taken into account with oversized expansion gaps.
In addition, the wear of the extrusion system increases with the increasing proportion of wood. The wear reduces the economic efficiency of the system.
Die
Nach der
Der Anwendung steht zugleich die Erkenntnis entgegen, dass hohe Holzanteile bzw. hohe Pflanzenanteile zu einem starken Verschleiß in dem vorgesehenen Planetwalzenextruder oder Planetwalzenextruderabschnitt führt. After
The application is at the same time opposed to the knowledge that high wood proportions or high plant proportions lead to heavy wear in the planetary roller extruder or planetary roller extruder section provided.
Nach der
In der
Dabei ist vorgesehen, den Druckaufbau mit Entspannung so oft zu wiederholen, bis die gewünschte Trocknung erreicht ist.
Die Zonen des Druckaufbaus und der Entspannung lassen sich an der Zeichnung ohne weiteres ablesen, Dort wechseln Bereiche großer Steigung mit Bereichen geringer Steigung. Zugleich soll eine intensive Mischung von Holz und Kunststoff stattfinden. Dazu ist ein gegenläufiger Doppelschneckenextruder vorgesehen. Doppelschneckenextruder sind durch einen hohen Druckaufbau und durch eine hohe Mischwirkung gekennzeichnet.
Dieses Konzept lässt sich mit einem in der
It is intended to repeat the pressure build-up with relaxation until the desired drying is achieved.
The zones of pressure build-up and relaxation can be easily read from the drawing, where areas of high incline alternate with areas of low incline. At the same time, an intensive mixture of wood and plastic should take place. A counter-rotating twin screw extruder is provided for this. Twin screw extruders are characterized by a high pressure build-up and a high mixing effect.
This concept can be
Nun ist die Verwendung von Planetwalzenextrudern zur Herstellung von Mischungen aus Holz und Kunststoff an sich bekannt. Solche Überlegungen finden sich zum Beispiel in folgenden Druckschriften:
Allen diesen Vorschlägen ist gemeinsam, dass sie nicht praxisrelevant geworden sind.
Das wird darauf zurück geführt, dass Holzpartikel in größerer Menge in der Mischung in einem Planetwalzenextruder sehr schwer durchgängig sind. Das gilt besonders bei Überschreiten der Grenze von 60Gew%, insbesondere von 65Gew%. Es besteht dann die Gefahr, dass die Partikel von den umlaufenden Planeten in die Verzahnung gewalzt werden und sich dabei auf dem Zahngrund aufbauen. Die Partikel werden dann von den Zähnen der Planetspindeln im Zahngrund der Zentralspindel und im Zahngrund der Gehäuseverzahnung nicht mehr verdrängt. Das gilt auch für Partikel im Zahngrund der Planetspindelverzahnung. Now the use of planetary roller extruders for the production of mixtures of wood and plastic is known per se. Such considerations can be found, for example, in the following publications:
All of these suggestions have in common that they have not become practice-relevant.
This is attributed to the fact that large quantities of wood particles in the mixture are very difficult to penetrate in a planetary roller extruder. This is particularly true when the 60% by weight limit is exceeded, particularly 65% by weight. There is then a risk that the particles will be rolled into the toothing by the orbiting planets and thereby build up on the tooth base. The particles are then no longer displaced by the teeth of the planetary spindles in the tooth base of the central spindle and in the tooth base of the housing teeth. This also applies to particles in the tooth base of the planetary spindle toothing.
Durch Aufbauen der Partikel im Zahngrund kommt es zu einem Überspringen der Planeten, die während ihres Umlaufens nur in der Verzahnung der Zentralspindel und in der Verzahnung des umgebenden Gehäuses gehalten sind. Beim Überspringen wird die gesamte Verzahnung geschädigt. Die Folge kann ein Totalschaden der Verzahnung mit entsprechendem Betriebsausfall für die Reparatur sein.
Unabhängig von der Schadensgefahr durch Aufbauen von Partikeln im Zahngrund verursachen die Pflanzenpartikel erheblichen Verschleiß am Planetwalzenextruder.
Nun sind die Kosten für einen Planetwalzenextruder um Vieles größer als die Kosten für Einschneckenextruder und Doppelschneckenextruder.The build-up of the particles in the tooth base causes the planets to jump over, which are only held in the toothing of the central spindle and in the toothing of the surrounding housing during their rotation. When skipping, the entire toothing is damaged. The result can be total damage to the gearing with a corresponding breakdown for the repair.
Regardless of the risk of damage caused by the build-up of particles in the tooth base, the plant particles cause considerable wear on the planetary roller extruder.
Now the costs for a planetary roller extruder are much greater than the costs for single-screw extruders and twin-screw extruders.
Alle in der Praxis bekannten Anlagen verwenden Doppelschneckenextruder .
Ein Beispiel ist auch die in der
Another example is that in the
Nach der
Die Anschaffungskosten des gemeinsamen Planetwalzenextruders verteilen sich auf alle Produktionslinien und schlagen deshalb nicht so stark durch wie bei Verwendung eines unabhängigen Planetwalzenextruders für jede Produktionslinie.After
The acquisition costs of the common planetary roller extruder are distributed across all production lines and therefore do not have as strong an impact as when using an independent planetary roller extruder for each production line.
Nach der
Die Entgasung am Austritt des Planetwalzenextruders kann die einzige Entgasungsstelle sein oder sich mit einer bekannten Entgasung an anderer Stelle des Planetwalzenextruders ergänzen.The degassing at the outlet of the planetary roller extruder can be the only degassing point or can be supplemented with a known degassing at another point of the planetary roller extruder.
Wahlweise ist auch zunächst hinter dem Planetwalzenextruder ein Vorratsbehälter vorgesehen. Der Vorratsbehälter bildet einen Puffer, indem er Produktionsschwankungen zwischen dem Planetwalzenextruder und den nachgeschalteten Produktionslinien ausgleicht. In dem Vorratsbehälter wird die Mischung auf der vorgesehenen Temperatur gehalten. Vorzugsweise findet auch in dem Vorratsbehälter eine Entgasung statt.Optionally, a storage container is also initially provided behind the planetary roller extruder. The storage container forms a buffer by compensating for production fluctuations between the planetary roller extruder and the downstream production lines. The mixture is kept at the intended temperature in the storage container. Degassing preferably also takes place in the storage container.
Der Verteiler kann verschiedene Formen aufweisen.
Eine Variante wird durch eine Weiche gebildet, die wie ein Messer in die anströmende Mischung ragt und von dem Strom gewünschte Mengen abzweigt. Durch Verstellung der Weiche kann die abgezweigte Menge geändert werden. Vorzugsweise ist die Verstellung der Weiche mit einer Mengenmessung kombiniert, so dass bei Unterschreiten oder Überschreiten der gewünschten Menge in einer Abzweigung ein Kontakt für eine Verstellung der Weiche gegeben wird. Vorzugsweise ist diese Regelung mit einer besonderen Trägheit versehen, so dass nicht jede kleine Lücke im Mischungsstrom sofort zu einer Verstellung der Weiche führt. Die Trägheit der Regelung kann dadurch erreicht werden, dass in zeitlichen Intervallen gemessen wird. Die Intervalle haben mindestens eine Länge von 5 Sekunden, vorzugsweise eine Länge von 10 Sekunden, noch weiter bevorzugt eine Länge von mindestens 20 Sekunden. Die Trägheit der Regelung kann auch dadurch erreicht werden, dass die Verstellung nur bei Erreichen größerer Abweichungen von dem Sollwert reagiert. Vorzugsweise ist eine Reaktion bei einer Abweichung von der Sollmenge von mindestens 5Gew%, noch weiter bevorzugt bei einer Abweichung von mindestens 10Gew% und höchst bevorzugt bei einer Abweichung von mindestens 20 Gew% vorgesehen.The distributor can have various shapes.
A variant is formed by a switch which projects like a knife into the incoming mixture and branches off desired quantities from the stream. The branched quantity can be changed by adjusting the switch. The adjustment of the switch is preferably combined with a quantity measurement, so that a contact for an adjustment of the switch is given when the desired quantity in a branch is undershot or exceeded. This control is preferably provided with a particular inertia, so that not every small gap in the mixture flow leads to an adjustment of the switch. The inertia of the control can be achieved by measuring at intervals. The intervals are at least 5 seconds long, preferably 10 seconds long, more preferably at least 20 seconds long. The inertia of the control can also be achieved in that the adjustment only reacts when larger deviations from the target value are reached. A reaction is preferably provided in the event of a deviation from the target quantity of at least 5% by weight, more preferably with a deviation of at least 10% by weight and most preferably with a deviation of at least 20% by weight.
Bei zwei Abzweigungen zu zwei Produktionslinien ist eine Weiche ausreichend.
Bei drei Abzweigungen zu drei Produktionslinien sind zwei Weichen ausreichend.
Bei vier Abweichungen zu vier Produktionslinien sind drei Weichen ausreichend.
Die Zahl der Weichen ist um 1 geringer als die Zahl der Abzweigungen. A switch is sufficient for two branches to two production lines.
With three branches to three production lines, two switches are sufficient.
With four deviations from four production lines, three switches are sufficient.
The number of turnouts is 1 less than the number of branches.
Die Weichen werden wahlweise mit einer offenen Rutsche kombiniert. Vorzugsweise hat die Rutsche dazu einen ebenen Boden, so dass die Weichen dicht über dem Boden oder sogar unter Berührung mit dem Boden bewegt werden können.
Die Weichen sind gelenkig gehalten und mit einem Verstellmotor versehen.
Die Mengenmessung erfolgt wahlweise im Bereich der Einfüllöffnung oder Einfülltrichters an den nachgeschalteten Einschneckenextrudern.
Die Mengenmessung kann auch im Wege einer Gewichtsmessung an der Rutsche erfolgen. Dazu ist vorzugsweise unmittelbar hinter den Weichen ein Teil der Abzweigung nachgiebig angeordnet und dort mit einer Messeinrichtung versehen. Dabei kann es sich um elektrisch wirkende Messdosen handeln. Solche Messdosen besitzen einen Dehnungsmessstreifen, der auf unterschiedliche Belastungen zum Beispiel mit unterschiedlichem Widerstand für einen durchfließenden elektrischen Strom reagieren.The switches are optionally combined with an open slide. For this purpose, the slide preferably has a flat floor, so that the switches can be moved close to the floor or even in contact with the floor.
The turnouts are articulated and equipped with an adjustment motor.
The quantity is measured either in the area of the filling opening or in the funnel on the downstream single-screw extruders.
The quantity can also be measured by weight measurement on the slide. For this purpose, part of the branch is preferably arranged directly behind the switches and provided there with a measuring device. These can be electrical measuring cells. Such load cells have a strain gauge that reacts to different loads, for example with different resistance for a flowing electrical current.
Es kann auch die Intervallregelung mit der beschriebenen größeren Mengenabweichung kombiniert werden.The interval control can also be combined with the larger quantity deviation described.
Vorzugsweise können die Sollwerte der Regelung verändert werden, um eine Anpassung an unterschiedliche Bedarfsmengen an Mischung in den Produktionslinien Rechnung zu tragen. Die Bedarfsmengen an Mischung in den Produktionslinien verändern sich zum Beispiel, wenn andere Profile geringeren Querschnittes oder größeren Querschnittes hergestellt werden sollen.The setpoints of the control can preferably be changed in order to take into account an adaptation to different required quantities of mixture in the production lines. The required quantities of mixture in the production lines change, for example, if other profiles of smaller cross-section or larger cross-section are to be produced.
Der Verteiler kann auch einen Verteilerkegel besitzen, der die aus dem Planetwalzenextruder austretende Mischung in eine Rinne lenkt. Von der Rinne gehen dann verschiedene Abzweigungen zu den nachgeschalteten Produktionslinien. Der Verteilerkegel kann die Mischung auch unmittelbar in die Abzweigungen lenken. Die verschiedenen Abzweigungen sind dann vorzugsweise um den Verteilerkegel herum angeordnet.
Wahlweise werden die Abzweigungen auch mit einer verstellbaren Einlauföffnung versehen und ist das mit einem drehbeweglichen Verteilerkegel kombiniert, so dass durch die Drehung des Verteilerkegels eine ausreichende Mischungsmenge vor jeder Einlauföffnung gewährleistet werden kann. Vorzugsweise wird die Mischungsmenge entsprechend eingestellt. Bei zwischengeschaltetem Puffer/Vorratsbehälter kann die anströmende Mischungsmenge über eine regelbare Austragschleuse leicht dem Bedarf angepasst werden. The distributor can also have a distributor cone which directs the mixture emerging from the planetary roller extruder into a channel. Various branches then go from the trough to the downstream production lines. The distributor cone can also direct the mixture directly into the branches. The various branches are then preferably arranged around the distributor cone.
Optionally, the branches are also provided with an adjustable inlet opening and this is combined with a rotatable distributor cone, so that a sufficient quantity of mixture can be guaranteed before each inlet opening by rotating the distributor cone. The amount of mixture is preferably adjusted accordingly. With an intermediate buffer / storage container, the inflowing mixture quantity can be easily adjusted to the requirements via a controllable discharge lock.
Das heißt, die Austrittsmenge aus dem Puffer/Vorratsbehälter wird durch Verstellung der Austragsschleuse verändert, wenn die Mischungsmenge vor den Einlauföffnungen von einer Sollgröße abweicht.
Die Verstellbarkeit der Einlauföffnungen wirkt wie eine Verstellung der oben beschriebenen Weiche. Die gleichen Mittel wie bei der Weiche können auch zur Verstellung der Einlauföffnung genutzt werden. This means that the amount of discharge from the buffer / storage container is changed by adjusting the discharge lock if the amount of mixture in front of the inlet openings deviates from a target size.
The adjustability of the inlet openings acts like an adjustment of the switch described above. The same means as for the switch can also be used to adjust the inlet opening.
Wahlweise ist an dem Verteilerkegel auch ein umlaufender Räumer vorgesehen, der die Mischungsmenge ganz oder teilweise nacheinander zu den verschiedenen Einlauföffnungen bewegt. Auf dem Wege werden die Einlauföffnungen in Intervallen mit Mischung beaufschlagt. In Abhängigkeit von der Länge und Häufigkeit der Intervalle kann Mischung in die Einlauföffnung strömen. Dadurch kann die Länge und Häufigkeit der Intervalle als Regelgröße genutzt werden.Optionally, a circumferential scraper is also provided on the distributor cone, which moves the mixture quantity in whole or in part to the various inlet openings. Along the way, the inlet openings are mixed at intervals. Depending on the length and frequency of the intervals, mixture can flow into the inlet opening. As a result, the length and frequency of the intervals can be used as a controlled variable.
Wahlweise wird anstelle des Verteilerkegels auch ein umlaufender Verteilerteller benutzt. Mit dem Verteilerteller kann das gleiche wie mit dem Verteilerkegel erreicht werden.Alternatively, a rotating distributor plate is used instead of the distributor cone. The same can be achieved with the distributor plate as with the distributor cone.
Wahlweise kann auch eine Zellenradschleuse für die Beschickung der verschiedenen Abzweigungen zu den Produktionslinien benutzt werden. Jede Zellenradschleuse besitzt ein Zellenrad. Das Zellenrad bildet diverse Kammern, die von oben befüllt werden und sich über der zu beschickenden Abzweigung öffnen. Auf dem Weg zu der richtigen Abzweigung können auch andere, in dem Augenblick nicht zu beschickende Abzweigungen überfahren werden, wenn die befüllte Kammer des Zellenrades mit einem Deckel verschließbar ist. Der Deckel wird dann an der richtigen Abzweigung geöffnet.
Anstelle des Deckels oder zusätzlich zu dem Deckel am Zellenrad können auch Deckel oder Schieber an der Einlassöffnung der Abzweigungen vorgesehen sein.Alternatively, a rotary feeder can be used to feed the various branches to the production lines. Each cellular wheel sluice has a cellular wheel. The cellular wheel forms various chambers, which are filled from above and open above the branch to be charged. On the way to the correct branch, other branches that are not to be loaded at the moment can be run over if the filled chamber of the cellular wheel can be closed with a cover. The lid is then opened at the correct junction.
Instead of the cover or in addition to the cover on the cellular wheel, covers or slides can also be provided on the inlet opening of the branches.
Vorzugsweise ist der Verteiler topfartig ausgebildet
Dies hat verschiedene Vorteile. Zu den Vorteilen gehört auch das Topfvolumen. Bei entsprechend großem Topf bildet der Topf zugleich einen Vorratsbehälter/Puffer.The distributor is preferably designed like a pot
This has several advantages. The advantages also include the pot volume. If the pot is large enough, the pot also forms a storage container / buffer.
An dem Topf sind die verschiedenen Abzweigungen im Bodenbereich angeschlossen. Der Bodenbereich schließt den Boden und den unteren Bereich der Seitenwände ein.The various branches in the floor area are connected to the pot. The floor area includes the floor and the lower area of the side walls.
Durch Leiteinrichtungen im Inneren des Topfes kann die Mischung vor die Einlassöffnungen gelenkt werden. Wahlweise bildet eine solche Leiteinrichtung einen Kegel. Die Leiteinrichtung kann auch auf andere Verteilbauarten Anwendung finden.
Das gleiche gilt für einen im Topf vorgesehenen Rotor.
Für den Rotor ist eine runde Topfform von Vorteil, weil der drehbewegliche Rotor dann leicht an der Behälterwand entlangfahren kann.
Zu dem Rotor gehören vorzugsweise Arme, die gerade und/oder gebogen verlaufen. Noch weiter bevorzugt stehen die Arme in jedem Bereich unter einem Neigungswinkel zum Radius des Rotors. Bei geradem Verlauf ist die Neigung immer gleich. Bei gebogenem Verlauf verändert sich der Neigungswinkel. Mit dem Rotor wird die Mischung gegen die Einlassöffnungen der Abzweigung gedrückt.
Günstig ist ein halbrunder oder ovaler oder sichelartiger Verlauf der Arme, bei dem sich die Arme des Rotors in Drehrichtung öffnen, so dass die von den Armen bewegte Mischung auf einer Kreisbahn bewegt/konzentriert wird, die möglichst dicht an der Mitte der Einlassöffnungen verläuft. Das hat unter anderem den Vorteil, dass keine Toträume an der Behälterwand entstehen, in denen der Kunststoff zu lange verbleibt und infolge übermäßiger Wärmebelastung beschädigt wird.The mixture can be directed in front of the inlet openings by means of guide devices inside the pot. Such a guide device optionally forms a cone. The control device can also be used for other types of distribution.
The same applies to a rotor provided in the pot.
A round pot shape is advantageous for the rotor because the rotatable rotor can then easily move along the container wall.
The rotor preferably includes arms that are straight and / or curved. Even more preferably, the arms are at an angle to the radius of the rotor in each area. If the course is straight, the inclination is always the same. If the course is curved, the angle of inclination changes. The mixture is pressed with the rotor against the inlet openings of the branch.
A semicircular or oval or sickle-like course of the arms is favorable, in which the arms of the rotor open in the direction of rotation, so that the mixture moved by the arms is moved / concentrated on a circular path which runs as close as possible to the center of the inlet openings. Among other things, this has the advantage that there are no dead spaces on the container wall in which the plastic remains for too long and is damaged as a result of excessive heat load.
In Bezug auf den Topf können die Öffnungen im Topf auch als Auslaßöffnungen bezeichnet werden. Die Bezeichnung Auslassöffnung kann sogar treffender als die Bezeichnung Einlassöffnung sein, wenn die Abzweigung nicht unmittelbar mit dem Topf verbunden ist, sondern in geringem Abstand unter den Öffnungen im Topf angeordnet ist.
Dann sind die oben angesprochenen Vorrichtungen zur Änderung der Öffnungsweite vorzugsweise unterhalb des Topfes an dessen Öffnungen vorgesehen.
Als Verstelleinrichtungen dienen wahlweise Schieber, durch deren Betätigung die Öffnungen teilweise oder sogar ganz verschlossen werden bzw. geöffnet werden.
Die Bewegungsrichtung der Schieber verläuft vorzugsweise in radialer Richtung des Topfes parallel zu dessen Boden. Es kommen aber auch andere Schieberrichtungen in Betracht. Die Schieber können in einer Geradführung gehalten sein. Die Schieber können auch schwenkbeweglich angeordnet sein.
Von Vorteil ist, wenn die Schieber wie mit einem Schrittschaltmotor versehen sind, der eine definierte Bewegung und Stellung der Schieber ermöglicht. Der Antrieb für den Rotor kann dagegen einfacher Art sein.With regard to the pot, the openings in the pot can also be referred to as outlet openings. The designation outlet opening can even be more appropriate than the designation inlet opening if the branch is not directly connected to the pot, but is arranged at a short distance below the openings in the pot.
Then the above-mentioned devices for changing the opening width are preferably provided below the pot at its openings.
Sliders are optionally used as adjusting devices, the actuation of which partially or even completely closes or opens the openings.
The direction of movement of the slide preferably runs parallel to the bottom of the pot in the radial direction. However, other slide directions can also be considered. The slides can be held in a straight line. The slides can also be arranged so as to be pivotable.
It is advantageous if the slides are provided with a stepping motor that enables a defined movement and position of the slides. The drive for the rotor, however, can be of a simple type.
Für Betrieb, Wartung und Instandhaltung des Verteilers ist von Vorteil, wenn wesentliche Teile des Verteilers öffenbar sind. Das kann mit beweglichen Klappen und abnehmbaren Deckeln und/oder dadurch erfolgen, das wesentliche Teile wie beispielsweise der Topf seitlich und/oder in radialer Richtung aus dem Verteiler herausbewegt werden können.
Das wird mit geeigneten Schienen erreicht.For operation, maintenance and repair of the distributor, it is advantageous if essential parts of the distributor can be opened. This can be done with movable flaps and removable lids and / or by the fact that essential parts such as the pot can be moved laterally and / or in the radial direction out of the distributor.
This is achieved with suitable rails.
Soweit noch andere Anlagen zur Herstellungen von Mischungen aus Holz und Kunststoff bekannt geworden sind, zeigt keine dieser Anlagen eine ähnliche Technik wie die
Die
Auch die
Deshalb hat es durch vorstehende Druckschrift nicht nahe gelegen, die dort erwähnte separate Aufschmelzung von Kunststoff zur Lösung des Verschleißproblems an Planetwalzenextrudern heranzuziehen.Therefore, it was not obvious from the above publication to use the separate melting of plastic mentioned there to solve the wear problem on planetary roller extruders.
Vorzugsweise wird zunächst der Kunststoff mit den Zuschlägen in eine Mischung gebracht und aufgeschmolzen und die Schmelzemischung homogenisiert. Dem folgt die Vermischung mit den Holzpartikeln.
Durch das Homogenisieren verteilt sich der Kunststoff gleichmäßig auf die Holzpartikel. Für obigen Vorgang ist günstig, wenn die Schmelze dünnflüssig ist. Jeder thermoplastische Kunststoff hat einen Schmelzpunkt und oberhalb des Schmelzepunktes einen Punkt, in dem der Kunststoff gasförmig wird und/oder in eine chemische Reaktion tritt. Der Punkt, an dem der Kunststoff in einen gasförmigen Zustand übergeht, ist vom Umgebungsdruck abhängig. So kann die Schmelztemperatur je nach Beschaffenheit des Kunststoffes zum Beispiel für Polyethylen (PE) zwischen 100 und 135 Grad Celsius liegen (PE-LD
Durch Pressen der Holzpartikel werden deren Hohlräume zumindest deutlich verringert. Vorzugweise werden die Hohlräume/Poren im Holz um mindestens 10%, vorzugsweise um mindestens 20% ihres Ausgangsvolumens verringert. Wahlweise werden die Holzpartikel auch noch weiter verdichtet, zum Beispiel auf mindestens 40% ihres Ausgangsvolumens verringert. Das geschieht durch Verdichten der Holzpartikel bzw. Pflanzenpartikel. Die Verdichtung ist mindestens an der Oberfläche vorgesehen. Durch die Verdichtung an der Oberfläche verringert sich der Verbrauch an Kunststoff, der notwendig ist, um eine ausreichende Verbindung zwischen den Partikeln herzustellen und um die Feuchteaufnahme und das Quellen der Partikel auf ein für die jeweilige Anwendung zulässiges Maß zu verringern.
Ähnliche Wirkung hat die Einhaltung bestimmter Korngrößen.
Vorzugsweise werden Späne mit einer Partikelgröße kleiner 1mm, noch weiter bevorzugt kleiner oder gleich 0,8mm verwendet. Die verwendeten Späne haben ein Kornspektrum. Vorzugsweise liegt die Hauptmasse der Späne bei einer Partikelgröße von 0,3 bis 0,4mm. Mit Hauptmasse sind mindestens 50%, vorzugsweise mindestens 60% der Späne gemeint.Preferably, the plastic is first mixed with the additives and melted, and the melt mixture is homogenized. This is followed by mixing with the wood particles.
Due to the homogenization, the plastic is evenly distributed over the wood particles. It is favorable for the above process if the melt is thin. Each thermoplastic has a melting point and above the melting point a point at which the plastic becomes gaseous and / or enters into a chemical reaction. The point at which the plastic changes to a gaseous state depends on the ambient pressure. Depending on the nature of the plastic, the melting temperature for polyethylene (PE), for example, can be between 100 and 135 degrees Celsius (PE-LD
By pressing the wood particles, their voids are at least significantly reduced. The voids / pores in the wood are preferably reduced by at least 10%, preferably by at least 20%, of their initial volume. Optionally, the wood particles are compressed even further, for example reduced to at least 40% of their initial volume. This is done by compressing the wood particles or plant particles. The compaction is provided at least on the surface. The compression on the surface reduces the consumption of plastic that is necessary to establish a sufficient connection between the particles and to reduce the moisture absorption and swelling of the particles to a level that is permissible for the respective application.
Adherence to certain grain sizes has a similar effect.
Chips with a particle size of less than 1 mm, more preferably less than or equal to 0.8 mm, are preferably used. The chips used have a grain spectrum. The main mass of the chips is preferably from 0.3 to 0.4 mm in particle size. The main mass means at least 50%, preferably at least 60% of the chips.
Das Komprimieren von Holzpartikeln für die Herstellung von Mischungen aus Holzpartikeln und Kunststoff ist an sich bereits Gegenstand eines älteren Vorschlages. In dem älteren Vorschlag ist vorgesehen, die Holzpartikel vor dem Zusammenführen mit dem Kunststoff zu pelletierten. Die Verwendung von Pellets dient vorrangig der Vergrößerung des Holzanteiles in der Mischung, zum Beispiel auf einen Anteil von über 80Gew% in der Mischung. Dabei erleichtern die Pellets das Einziehen der Holzpartikel in den Extruder. Die Pellets laufen nämlich leicht in den Aufgabetrichter eines Extruders. Die Pellets lassen sich auch leicht dosieren. In der Praxis haben die Pellets sich jedoch nicht bewährt, weil die Gefahr besteht, dass die Pellets sich im Extruder nicht ausreichend aufschließen, aber später zerfallen, wenn sie nach der Profilgebung der Mischung durchfeuchtet werden. Die Gefahr ist um Vieles größer bei Verwendung des Materials im Außenbereich, wenn die durchfeuchteten Pellets in der Mischung immer wieder einen Frost/Tauwechsel durchlaufen.The compression of wood particles for the production of mixtures of wood particles and plastic is in itself the subject of an older proposal. The older proposal provides for the wood particles to be pelletized before being brought together with the plastic. The use of pellets primarily serves to increase the proportion of wood in the mixture, for example to a proportion of more than 80% by weight in the mixture. The pellets make it easier for the wood particles to be drawn into the extruder. The pellets run easily into the feed hopper of an extruder. The pellets are also easy to dose. In practice, however, the pellets have not been tried and tested because there is a risk that the pellets will not disintegrate sufficiently in the extruder, but will disintegrate later if they are moistened after the mixture has been profiled. The danger is much greater when the material is used outdoors if the moistened pellets in the mixture always go through a freeze / thaw change.
Bei der Pelletierung findet auch eine Pressung der Holzpartikel und eine Reduzierung des Hohlraumes in den Holzpartikeln statt, jedoch findet das vor der Berührung mit der Kunststoffschmelze statt.
Während nach derPCT/
While after the PCT /
Nach der
Die Zusammenführung von Kunststoffschmelze und Holzpartikel erfolgt vorzugsweise unter Vorwärmung der Holzpartikel, so dass die Fließfähigkeit der Schmelze nicht wesentlich durch einen Übergang von Wärme auf die Holzpartikel reduziert wird.The fusion of plastic melt and wood particles is preferably carried out by preheating the wood particles, so that the flowability of the melt is not significantly reduced by a transfer of heat to the wood particles.
Die Zusammenführung von Holzpartikel und Kunststoffschmelze erfolgt vorzugsweise in einem Planetwalzenextruder bzw. in einem Planetwalzen-Abschnitt eines Extruders. Die Planetwalzen bestehen aus einer mittigen Zentralspindel, umlaufenden Planetenspindeln und einem innen verzahnten Gehäuse. Die Planetenspindeln kämmen beim Umlaufen gleichzeitig mit der Zentralspindel und dem innen verzahnten Gehäuse. Dabei werden die zwischen die Zähne der Planetenspindeln gelangenden Holzpartikel mit der Kunststoffschmelze besonders innig vermischt und zugleich gepresst.Wood particles and plastic melt are preferably brought together in a planetary roller extruder or in a planetary roller section of an extruder. The planetary rollers consist of a central central spindle, rotating planetary spindles and an internally toothed housing. The planetary spindles mesh simultaneously with the central spindle and the internally toothed housing. The wood particles that get between the teeth of the planetary spindles are particularly intimately mixed with the plastic melt and pressed at the same time.
Herkömmlich kann die Vorwärmung der Holzpartikel erst im Extruder erfolgen. Günstig ist eine Vorwärmung der Holzpartikel vor deren Aufgabe in den Extruder, weil herkömmliche Einrichtungen für die Vorwärmung nur einen Bruchteil der Kosten eines Extruders verursachen.Traditionally, the wood particles can only be preheated in the extruder. It is advantageous to preheat the wood particles before they are fed into the extruder, because conventional preheating devices only cause a fraction of the cost of an extruder.
Die Austrittstemperatur der Mischung aus dem Extruder wird vorzugsweise so gewählt, dass der austretende Profilstrang eine ausreichende Steifigkeit besitzt, um zum Beispiel auf einem Rollengang mit dicht aneinander angeordneten Rollen auskühlen zu können, ohne dass es zu nachteiligen Verformungen kommt. Aber auch höhere Austrittstemperaturen können beherrscht werden, indem unmittelbar hinter der Extrusionsdüse eine Kalibrierung vorgesehen ist. Die Kalibrierung entspricht in den Abmessungen ihrer Durchrittsöffnung dem gewünschten Querschnitt des Extrusionsstranges. Die Berührungsflächen der Kalibrierung mit dem Extrusionsstrang sind jedoch gekühlt, so dass sich der Extrusionsstrang am äußeren Rand verfestigt und dadurch rollgangsfest wird.
Die Kalibrierung ist der Extrusionsdüse sehr ähnlich. Auch die Extrusionsdüse besitzt eine Öffnung mit einem Querschnitt, der dem Querschnitt des gewünschten Extrusionsstranges entspricht. Auch die Düse besitzt vorzugsweise eine Kühlung. Soweit diese Kühlung ausreicht, um den austretenden Extrusionsstrang rollgangsfest zu machen, ist eine Kalibrierung in obigem Sinne entbehrlich. Dagegen kann eine Verwendung der Kalibrierung wirtschaftlicher als eine Extrusionsdüse in Sonderform mit besonders langer Kühlstrecke sein.The exit temperature of the mixture from the extruder is preferably selected so that the emerging extruded strand has sufficient rigidity, for example, to be able to cool down on a roller conveyor with rollers arranged close to one another, without there being any disadvantageous deformations. However, higher outlet temperatures can also be controlled by calibrating directly behind the extrusion nozzle. The dimensions of its passage opening correspond to the desired cross section of the extrusion strand. However, the contact surfaces of the calibration with the extrusion strand are cooled, so that the extrusion strand solidifies on the outer edge and is therefore resistant to the roller table.
The calibration is very similar to the extrusion die. The extrusion die also has an opening with a cross section that corresponds to the cross section of the desired extrusion strand. The nozzle also preferably has cooling. To the extent that this cooling is sufficient to make the emerging extrusion strand stable on the roller table, calibration in the above sense is unnecessary. In contrast, the use of calibration can be more economical than an extrusion die in special form with a particularly long cooling section.
Vorteilhafterweise haben insbesondere die extrudierten Profile, bei denen die Holzpartikel nach dem Eintritt in den Planetwalzenabschnitt des Extruders sofort mit Kunststoffschmelze vermischt und anschließend zwischen den Teilen des Planetwalzenextruderabschnittes verdichtet worden sind, eine besonders hohe Festigkeit und einen besonders großen Widerstand gegen Feuchteaufnahme und eine besonders hohe Frost/Tauwechselbeständigkeit.Advantageously, in particular the extruded profiles, in which the wood particles are immediately mixed with plastic melt after entering the planetary roller section of the extruder and then compressed between the parts of the planetary roller extruder section, have a particularly high strength and a particularly high resistance to moisture absorption and a particularly high level of frost / thaw resistance.
Von der
Nach der
Im Übrigen ist bei dem bekannten Verfahren nicht nur mehr Aufwand zu berücksichtigen, das Kneten der flüssigen Schmelze führt auch zu einem höheren Kunststoffanteil.Of the
After
In addition, not only is more effort to be taken into account in the known method, the kneading of the liquid melt also leads to a higher proportion of plastic.
Die
Die US-PS 5653534 zeigt ein Verfahren zur Verstärkung von Kunststoff mit Fasern. Der Kunststoff wird in eine schmelzflüssige Form gebracht. Danach werden die Fasern eindosiert. Das entstehende Produkt besitzt im Wesentlichen das gleiche Aussehen wie Kunststoff ohne Verstärkungseinlage. Nach der PCT/EP2007/9140 soll jedoch ein Holzsubstitut mit der Anmutung einer Holzoberfläche entstehen.
Außerdem stellt die Verarbeitung von Holz/Kunststoffmischung mit einem Holzanteil von 60% und mehr gegenüber der Verarbeitung von Faser/Kunststoffmischung mit einem Faseranteil von 30% unvergleichlich höhere Anforderungen.US-PS 5653534 shows a method for reinforcing plastic with fibers. The plastic is brought into a molten form. The fibers are then metered in. The resulting product has essentially the same appearance as plastic without a reinforcement insert. According to PCT / EP2007 / 9140, however, a wood substitute with the appearance of a wooden surface should be created.
In addition, the processing of wood / plastic mixture with a wood content of 60% and more places incomparably higher demands than the processing of fiber / plastic mixture with a fiber content of 30%.
Bei der
Günstig ist eine hohe Temperatur der Schmelze. Je höher die Schmelzetemperatur ist, desto höher ist die Fließfähigkeit der Schmelze und desto besser kann die Schmelze vor dem Verdichten der Holzpartikel in dessen Hohlräume/Poren dringen. Die maximale Schmelzetemperatur ist materialabhängig. Vorzugsweise wird bei der Schmelzetemperatur ein Sicherheitsabstand von der Temperatur eingehalten, bei der die Schmelze in einen gasförmigen Zustand übergeht oder eine chemische Reaktion entsteht. Der Sicherheitsabstand beträgt wahlweise mindestens 5%, noch weiter bevorzugt mindestens 10% und höchst bevorzugt mindestens 15% von der Temperatur, bei der ein Übergang in den gasförmigen Zustand oder eine chemische Reaktion eintritt.In the
A high temperature of the melt is favorable. The higher the melt temperature, the higher the flowability of the melt and the better the melt can penetrate into its cavities / pores before the wood particles are compacted. The maximum melt temperature depends on the material. At the melt temperature, a safety distance from the temperature at which the melt changes into a gaseous state or a chemical reaction occurs is preferably maintained. The safety distance is optionally at least 5%, even more preferably at least 10% and most preferably at least 15% of the temperature at which a transition to the gaseous state or a chemical reaction occurs.
Darüber hinaus ist die Schmelzetemperatur durch die Beschaffenheit der Holzpartikel beschränkt. Je nach Beschaffenheit neigen die Holzpartikel bei höheren Temperaturen zu einer unerwünschten Verfärbung.In addition, the melt temperature is limited by the nature of the wood particles. Depending on the nature, the wood particles tend to discolour at higher temperatures.
Je nach Material und Druck ergeben sich unterschiedliche Verarbeitungstemperaturen für die Schmelze. Ob der Verarbeitungsbereich ganz oder teilweise ausgeschöpft werden kann, hängt von den eingesetzten Holzpartikeln und von der Temperatur der Holzpartikel ab. Bei den höheren Temperaturen entsteht hochflüssiger Kunststoff. Das heißt, diese Plastifizierung beinhaltet eine starke Verflüssigung.Depending on the material and pressure, there are different processing temperatures for the melt. Whether the processing area can be fully or partially used depends on the wood particles used and the temperature of the wood particles. At the higher temperatures, highly fluid plastic is created. This means that this plasticization involves strong liquefaction.
Vorzugweise wird Kunststoff eingesetzt, der höchstens einmal recycelt ist. Je häufiger das Material recycelt ist, desto schlechter wird die Fließfähigkeit bei einigen Kunststoffen.
Oder es wird Kunststoff eingesetzt, der aus einer Mischung von frischem Material mit recyceltem Material besteht und mindestens die gleiche Fließfähigkeit wie ein Material besitzt, das insgesamt nicht mehr als einmal recycelt worden ist.
Noch weiter bevorzugt wird insgesamt frischer Kunststoff, nicht recyceltes Material, eingesetzt.
Wahlweise wird der Kunststoff zusammen mit Zuschlägen plastifiziert oder werden die Zuschläge nach der Plastifizierung des Kunststoffes mit diesem vermischt, bevor die Mischung mit den Holzpartikeln stattfindet. Zu diesen Zuschlägen gehören vorzugsweise Farbstoffe und Haftvermittler sowie Hydrophobierungsmittel.Plastic is preferably used, which is recycled at most once. The more often the material is recycled, the worse the flowability becomes with some plastics.
Or plastic is used, which consists of a mixture of fresh material with recycled material and has at least the same flowability as a material that has not been recycled more than once.
Fresh plastic, non-recycled material, is even more preferred.
Optionally, the plastic is plasticized together with aggregates or the aggregates are mixed with the plastic after the plasticization before the mixture with the wood particles takes place. These additives preferably include dyes and adhesion promoters and water repellents.
Die Holzpartikel werden vorzugsweise in der Form von Spänen, zum Beispiel in der Form von Sägespänen eingesetzt. Sägespäne fallen in großen Mengen bei der Verarbeitung von Holz an. Zugleich liegen die Abmessungen von Sägespänen in bestimmten Grenzen. Üblicherweise werden Sägespäne mit Druckluft gefördert. Mit der Druckluft können die Holzpartikel in weiten Grenzen an beliebige Stellen, z.B. in Aufgabetrichter, transportiert werden. Druckluft entsteht üblicherweise unter Verwendung von Gebläsen, die auf der einen Seite Luft ansaugen und an der anderen Seite die Luft in eine Transportleitung drücken. Am Ziel des Holzpartikeltransportes muss die Druckluft wieder von den Holzpartikeln getrennt werden. Das geschieht durch geeignete Filter. In der Praxis können die Filter jedoch nicht jeden Staubpartikel aus der Druckluft abscheiden. Feinstaub gelangt in mehr oder weniger großem Umfang in die Umgebung. Nach der
Die Plastifizierung des Kunststoffes kann in verschiedenen Einrichtungen erfolgen. Denkbar ist eine batchweise Verflüssigung, Vorzugsweise ist zur Verflüssigung des Kunststoffes ein beheizter Druckbehälter vorgesehen. Der batchweise Betrieb erlaubt bei der Verwendung eines einzigen Druckbehälters mit einer einzigen Kammer nur einen intermittierenden Verflüssigungsvorgang. Mit zwei Behältern läßt sich jedoch bereits ein kontinuierlicher Verflüssigungsvorgang darstellen. Das gleiche gilt für einen einzigen Behälter mit zwei Schmelzekammern, die wechselweise befüllt und entleert werden können. Die Entleerung der Behälter erfolgt vorzugsweise durch eine Pumpe. Die Pumpe sorgt nicht nur für eine schnelle Entleerung. Die Pumpe kann auch einen hohen Druck in der Schmelze aufbauen.The plasticization of the plastic can take place in various facilities. Batch liquefaction is conceivable. A heated pressure vessel is preferably provided for the liquefaction of the plastic. Batch operation allows only one intermittent liquefaction process when using a single pressure vessel with a single chamber. With two tanks, however, a continuous liquefaction process can already be carried out. The same applies to a single container with two melt chambers, which can be alternately filled and emptied. The containers are preferably emptied by a pump. The pump not only ensures rapid emptying. The pump can also build up a high pressure in the melt.
Vorzugsweise geschieht das Plastifizieren der Schmelze in einem Extruder. Im Extruder läßt sich die Schmelzetemperatur leicht steuern/regeln.The melt is preferably plasticized in an extruder. The melt temperature can easily be controlled in the extruder.
Die Erwärmung der Holzpartikel kann einstufig oder mehrstufig erfolgen. Die Erwärmung erfolgt vor der Berührung mit dem Kunststoff. Je nach Temperatur der zugeführten Schmelze und der weiteren Bearbeitung der Mischung und der damit verbundenen Temperaturführung kann das Holz durch die zugeführte Schmelze und die weitere Bearbeitung eine weitere Erwärmung oder eine Abkühlung erfahren.
Die Vorwärmung der Holzpartikel beträgt vorzugsweise mindestens 50 Grad Celsius, noch weiter bevorzugt mindestens 100 Grad Celsius und höchst bevorzugt mindestens 150 Grad Celsisus.The wood particles can be heated in one or more stages. The heating takes place before contact with the plastic. Depending on the temperature of the supplied melt and the further processing of the mixture and the associated temperature control, the wood can experience further heating or cooling due to the supplied melt and further processing.
The preheating of the wood particles is preferably at least 50 degrees Celsius, even more preferably at least 100 degrees Celsius and most preferably at least 150 degrees Celsisus.
Wahlweise wird die mehrstufige Vorwärmung der Holzpartikel mit unterschiedlichen Heizeinrichtungen bewirkt. Jede der Heizanlagen kann kontinuierlich oder diskontinuierlich arbeiten. Eine kontinuierlich arbeitende Heizanlage ist zum Beispiel ein Heizband und/oder ein Tunnelofen. The multi-stage preheating of the wood particles is optionally carried out with different heating devices. Each of the heating systems can work continuously or discontinuously. A continuously operating heating system is, for example, a heating tape and / or a tunnel oven.
Das Heizband ist ein beheizter Bandförderer, an dem die Holzpartikel sich erwärmen. Das Heizband kann die Holzpartikel auch unter geeigneten Wärmestrahlern durchgeführt werden. Günstig ist dabei, das Heizband einzuhausen, um einen Temperaturverlust zu vermeiden. Ein Tunnelofen unterscheidet sich von dem Heizband dadurch, dass nicht das Transportband, sondern die Einhausung mit einer Heizeinrichtung versehen ist und/oder dass ein Heizgas durch die Einhausung geleitet wird. Die Beheizungstemperatur wird so gewählt, dass jede Gefahr einer Entzündung/Brandgefahr für das Holz vermieden wird.The heating tape is a heated belt conveyor on which the wood particles heat up. The wood particles can also be passed through the heating tape using suitable heat radiators. It is beneficial to enclose the heating tape in order to avoid a loss of temperature. A tunnel oven differs from the heating belt in that it is not the conveyor belt but the housing that is provided with a heating device and / or that a heating gas is passed through the housing. The heating temperature is selected so that any risk of ignition / fire for the wood is avoided.
Eine diskontinuierliche Erwärmung kann in einem Behälter erfolgen, bis die Holzpartikel die gewünschte Temperatur erreicht haben. Wahlweise wird der Behälter mit einem gasförmigen Heizmedium durchströmt. Günstig sind inerte Heizgase. Inerte Heizgase können mit weit höherer Temperatur in die Behälter geführt werden als zum Beispiel Luft, ohne dass eine Brandgefahr besteht.
Nach der gewünschten Erwärmung der Holzpartikel kann der Behälter geöffnet und können die Holzpartikel zur Mischung mit dem Kunststoff aus dem Behälter abgeführt werden.Discontinuous heating can take place in a container until the wood particles have reached the desired temperature. A gaseous heating medium flows through the container. Inert heating gases are cheap. Inert heating gases can be introduced into the container at a much higher temperature than air, for example, without the risk of fire.
After the desired heating of the wood particles, the container can be opened and the wood particles can be removed from the container for mixing with the plastic.
Wenn die Vorwärmung ganz oder teilweise in einem Extruder bzw. einem Extruderabschnitt (Modul) erfolgt, so findet die Mischung von Kunststoff und Holzpartikeln vorzugsweise in einem nachgeschalteten weiteren Extruder oder nachgeschalteten Extruderabschnitt statt. Jeder Extruder/Extruderabschnitt ist mit einer Materialaufgabeöffnung und mit einem Austritt für das aufbereitete Material versehen. Die Materialaufgabeöffnung befindet sich an einem Ende des Extruders. Von dort wird das Material unter gewünschter Behandlung zum Materialaustritt am anderen Extruderende gefördert.If all or part of the preheating takes place in an extruder or an extruder section (module), the mixing of plastic and wood particles preferably takes place in a downstream further extruder or downstream extruder section. Each extruder / extruder section is provided with a material feed opening and with an outlet for the processed material. The material feed opening is at one end of the extruder. From there, the material is conveyed under the desired treatment to the material outlet at the other end of the extruder.
Nach der
Wahlweise sind in den verschiedenen Zuführungsleitungen zum Zwischenring Ventile oder Blenden zur Einstellung des Schmelzestromes vorgesehen. Die Ventile erlauben wahlweise ein Nachstellen und Einflussnahme auf den Schmelzestrom während des Betriebes. Das kann zur Vergleichmäßigung oder zur Erzeugung von Unterschieden genutzt werden. Zusätzlich oder anstelle der Ventile kann auch eine Veränderung des Schmelzestromes durch Einsätze erreicht werden, die in den Zuführungsleitungen positioniert werden. Die Einsätze können auch in dem Zwischenring vorgesehen sein.After
Valves or orifices for adjusting the melt flow are optionally provided in the various feed lines to the intermediate ring. The valves optionally allow readjustment and influence on the melt flow during operation. This can be used to even out or create differences. In addition to or instead of the valves, a change in the melt flow can also be achieved by means of inserts which are positioned in the feed lines. The inserts can also be provided in the intermediate ring.
Im Übrigen wird die Schmelzezuführung durch die Drehzahl des zur Plastifizierung des Kunststoffes vorgesehenen Extruder bzw-. durch den Druck der Schmelze bestimmt. Der Schmelzdruck kann gemessen und durch Änderung der Extruderdrehzahl verändert werden.Incidentally, the melt feed is determined by the speed of the extruder intended for plasticizing the plastic or. determined by the pressure of the melt. The melt pressure can be measured and changed by changing the extruder speed.
Wahlweise wird die flüssige Schmelze am Ende der Aufwärmstrecke in den Einschneckenmodul/Abschnitt aufgegeben. Soweit erforderlich ist der zur Erzeugung der flüssigen Kunststoff-Schmelze vorgesehene Extruder unmittelbar an den für die Erwärmung der Holzpartikel vorgesehenen Einschneckenmodul/Abschnitt angeschlossen. Oder es ist eine Zuführungsleitung vorgesehen, die an das Gehäuse des Einschneckenmoduls/Abschnitts führt.Optionally, the liquid melt is fed into the single-screw module / section at the end of the heating section. If necessary, the extruder provided for the production of the liquid plastic melt is directly connected to the single-screw module / section provided for heating the wood particles. Or a feed line is provided which leads to the housing of the single-screw module / section.
Der unmittelbar an den Einschneckenmodul angeflanschte und der Herstellung flüssiger Kunststoff-Schmelze dienende Extruder kann als Seitenarmextruder bezeichnet werden. In Bezug auf den Seitenarmextruder ist der Extruder, in dem die Mischung von Holzpartikel und flüssiger Kunststoff -Schmelze erfolgt, der Hauptextruder. Wie oben erläutert, ist ein zeitgemäßer Hauptextruder aus mehreren Modulen zusammengesetzt.
Dieser Seitenarmextruder kann die gleiche Bauart haben wie ein Einschneckenmodul des Hauptextruders haben. Als Seitenarmextruder kann aber auch ein Extruder anderer Bauart zum Einsatz kommen, zum Beispiel ein Doppelschneckenextruder oder auch ein Planetwalzenextruder.The extruder flanged directly to the single-screw module and used to produce liquid plastic melt can be referred to as a side arm extruder. With regard to the side arm extruder, the extruder, in which the mixture of wood particles and liquid plastic melt takes place, is the main extruder. As explained above, a contemporary main extruder is composed of several modules.
This side arm extruder can have the same design as a single screw module of the main extruder. However, another type of extruder can also be used as the side arm extruder, for example a twin-screw extruder or a planetary roller extruder.
Für das Eintragen der flüssigen Kunststoff-Schmelze in einen Einschneckenmodul/Abschnitt des Hauptextruders muss dessen Gehäuse durchbohrt werden. Dabei wird der zur Temperierung (zur Führung eines Temperierungsmittels, je nach Temperatur zum Beispiel Wasser) doppelwandig ausgeführte Gehäusemantel durchbohrt. Damit einerseits die Kunststoff--Schmelze nicht in den Hohlmantel strömt und andererseits das Temperierungsmittel nicht die Schmelze verunreinigt, kann ein Flansch angebracht werden, der mit einem Kragen in die Bohrung ragt und den Hohlmantel wieder verschließt.For the introduction of the liquid plastic melt into a single-screw module / section of the main extruder, its housing must be drilled. The casing jacket, which is double-walled for temperature control (for guiding a temperature control agent, depending on the temperature, for example water), is drilled through. So that the plastic melt does not flow into the hollow jacket on the one hand and the tempering agent does not contaminate the melt on the other hand, a flange can be attached which projects into the bore with a collar and closes the hollow jacket again.
Das Eintragen der flüssigen Schmelze kann auch in den benachbarten Planetwalzenmodul oder in ein Zwischenstück zwischen dem Planetwalzenmodul und dem Einschneckenmodul erfolgen. Desgleichen ist das Eintragen der Schmelze in Zwischenstücke zwischen dem Planetwalzenmodul und einem Modul anderer Bauart möglich.The liquid melt can also be introduced into the adjacent planetary roller module or into an intermediate piece between the planetary roller module and the single-screw module. Likewise, the melt can be introduced into intermediate pieces between the planetary roller module and a module of another design.
Zum Eintragen der flüssigen Schmelze in den Planetwalzenmodul des Hauptextruders kann dessen Gehäuse angebohrt werden. Üblicherweise ist der Planetwalzenmodul temperiert. Dazu besitzt er ein Gehäuse mit einem Doppelmantel, der durch die Bohrung geöffnet wird und wieder geschlossen werden muss.
Nach der
- die Bohrung durch das Gehäuse hindurchgeführt ist und in die im Gehäuse sitzende Buchse ragt,
- wobei die Materialzuführung mit einem Zufuhrungsgehäuse in die Bohrung ragt und
- aa) wobei die Bohrung im Bereich der zum Temperieren dienenden Kanäle eine ringförmige Erweiterung aufweist, so dass um das Zuführungsgehäuse herum ein ringförmiger Verbindungskanal für die zum Temperieren dienenden Kanäle entsteht oder
- bb) wobei die Bohrung bis in eine Nut reicht, die sich über den gesamten Umfang oder über einen Teil des Umfangs der im Gehäuse sitzenden Buchse erstreckt und deren Breite größer als der Durchmesser des Zuführungsgehäuses ist, so dass um das Zuführungsgehäuse herum ein Verbindungskanal für die dem Temperieren dienenden Kanäle entsteht oder
- cc) wobei ein Zuführungsgehäuse verwendet wird, das in die Buchse ragt, wobei das Zuführungsgehäuse im Bereich der dem Temperieren dienenden Kanäle mit mindestens einem Verbindungskanal für diese Kanäle versehen ist Vorteilhafterweise kann der Verbindungskanal nach cc) spanabhebend durch Fräsen oder Drehen außen in die das Zuführungsgehäuse eingearbeitet werden.Vorzugsweise ist ein Zuführungsgehäuse mit mehreren Verbindungskanälen vorgesehen, so dass jede durch die Bohrung entstandene Unterbrechung eines Kanals durch einen Verbindungskanal aufgehoben bzw. überbrückt worden ist.
- Noch weiter bevorzugt ist ein Zuführungsgehäuse mit mehreren Verbindungskanälen, die übereinander liegen. Die einzelnen Verbindungskanäle können als neben einander liegende Nuten in das Zuführungsgehäuse gearbeitet werden. Die Kanäle können außen an dem Zuführungsgehäuse liegen.
- Günstig ist dabei, wenn die übereinander liegenden Verbindungskanäle eine Höhe besitzen, die geringer als die Breite ist. Zugleich ist die Breite so groß gewählt, dass die Verbindungskanäle gleichwohl einen ausreichenden Querschnitt zur störungsfreien Weiterleitung des Temperierungsmittels besitzt, vorzugsweise ist der Querschnitt gleich.
- Günstig ist, wenn die Höhe der Verbindungskanäle so gewählt ist, dass die Gesamthöhe der übereinander liegenden und durch einen Steg voneinander getrennten Verbindungskanäle nicht höher als die Höhe bzw. Tiefe der zum Temperieren dienenden Kanäle in der Buchse ist.
- Vorteilhafterweise können die übereinander liegenden Kanäle mit das Zuführungsgehäuse in diesem Bereich außen umschließenden Rohrmantel geschlossen werden. Der außen liegende Rohrmantel ist dann mit Einlaßöffnungen und Auslaßöffnungen versehen. Jede Einlaßöffnung ist so angeordnet, dass sie an dem zugehörigen, durch die beschriebene Unterbrechung entstandenen Kanalende liegt
- Wahlweise sind die Verbindungskanäle auch an einer Innenseite des Zuführungsgehäuses eingearbeitet worden und sind die Verbindungskanäle durch einen innen liegenden Rohrmantel verschlossen. Durch außen in das Zuführungsgehäuse eingearbeitete Einlaßöffnungen und Auslaßöffnungen entstehen gleichwohl Verbindungskanäle.
oder
- dd) wobei die Bohrung gegenüber dem Zuführungsgehäuse vergrößert ist und wobei in dem Gehäuse ein Einsatz mit einer Öffnung oder einem Anschluß zur Aufnahme des Zuführungsgehäuses vorgesehen ist. Der Einsatz besitzt außen liegend oder innen liegend einen oder mehrere Verbindungskanäle, die wie die Verbindungskanäle unter cc) ausgebildet sind bzw. hergestellt werden.
- ee) wobei in der Bohrung ein Einsatz sitzt, an dem das Zuführungsgehäuse befestigt ist und der Einsatz außen liegend oder innen liegend oder innen liegend einen oder mehrere Verbindungskanäle besitzt, die wie die Verbindungskanäle unter cc) ausgebildet sind bzw. hergestellt werden.
After
- the bore is passed through the housing and protrudes into the socket seated in the housing,
- the material feed with a feed housing protrudes into the bore and
- aa) wherein the bore has an annular extension in the region of the channels used for temperature control, so that an annular connecting channel for the temperature control channels is created around the feed housing or
- bb) wherein the bore extends into a groove which extends over the entire circumference or over a part of the circumference of the bushing seated in the housing and whose width is larger than the diameter of the feed housing, so that a connecting channel for the feed housing channels used for tempering arise or
- cc) where a feed housing is used which protrudes into the socket, the feed housing being provided with at least one connecting channel for these channels in the region of the tempering channels. Advantageously, the connecting channel according to cc) can be machined by milling or turning the outside into the feed housing A feed housing with a plurality of connecting channels is preferably provided, so that each interruption of a channel caused by the bore has been canceled or bridged by a connecting channel.
- A feeder housing with a plurality of connecting channels which are located one above the other is even more preferred. The individual connecting channels can be worked into the feed housing as adjacent grooves. The channels can lie on the outside of the feed housing.
- It is advantageous if the connection channels lying one above the other have a height that is less than the width. At the same time, the width is chosen so large that the connecting channels nevertheless have a sufficient cross-section for the trouble-free forwarding of the temperature control means; the cross-section is preferably the same.
- It is favorable if the height of the connecting channels is selected such that the total height of the connecting channels lying one above the other and separated from one another by a web is not higher than the height or depth of the channels in the socket used for temperature control.
- Advantageously, the ducts lying one above the other can be closed with a tubular casing which surrounds the feed housing in this area on the outside. The outer tubular jacket is then provided with inlet openings and outlet openings. Each inlet opening is arranged so that it lies on the associated channel end resulting from the interruption described
- Optionally, the connection channels have also been incorporated on the inside of the feed housing and the connection channels are closed by an inner tubular jacket. Connection channels are nevertheless formed by inlet openings and outlet openings worked into the outside of the feed housing. or
- dd) wherein the bore is enlarged relative to the feed housing and an insert with an opening or a connection for receiving the feed housing is provided in the housing. The insert has one or more connection channels on the outside or on the inside, which, like the connection channels under cc), are designed or manufactured.
- ee) wherein an insert is seated in the bore, to which the feed housing is fastened and the insert has one or more connecting channels on the outside or inside or on the inside, which are designed or manufactured like the connecting channels under cc).
Das oben beschriebene Zuführungsgehäuse kann die im Extrudergehäuse sitzende Buchse so weit durchdringen, dass sie mit der Innenfläche der Buchse ganz oder teilweise abschließt. Vorzugsweise ist das Zuführungsgehäuse der Innenfläche der Buchse angepasst und kann ganz mit der Innenfläche der Buchse abschließen. Das kann auch auf innen verzahnte Buchsen eines Extrudergehäuses Anwendung finden. Die Anpassung kann durch Drehen oder Fräsen oder Schleifen bzw. bei der Anpassung an innen verzahnte Gehäusebuchsen dadurch erreicht werden, dass in die Gehäusewandung eine Verzahnung in gleicher Weise eingearbeitet wird wie beim Innenverzahnen der im Extrudergehäuse sitzenden Buchse. Günstig ist dabei die Anwendung des Funkenerodierens zum Verzahnen.The feed housing described above can penetrate the bushing located in the extruder housing to such an extent that it completely or partially closes with the inner surface of the bushing. The feed housing is preferably adapted to the inner surface of the bushing and can be completely flush with the inner surface of the bushing. This can also be applied to internally toothed bushings in an extruder barrel. The adaptation can be achieved by turning or milling or grinding or when adapting to internally toothed housing bushings in that a toothing is worked into the housing wall in the same way as for the internal toothing of those located in the extruder housing Rifle. The use of spark erosion for gear cutting is favorable.
Im übrigen gilt für den Anschluss des zur Herstellung flüssiger Kunststoff-Schmelze dienenden Teiles an das Gehäuse des Planetwalzenmoduls das gleiche wie für den Anschluß an den Einschneckenmodul.For the rest, the same applies to the connection of the part used for the production of liquid plastic melt to the housing of the planetary roller module as to the connection to the single-screw module.
Im Falle des Anschluss des Seitenarmextruders an ein Zwischenstück kann es sich um gekühltes oder ungekühltes Zwischenstück handeln.
Jedes Zwischenstück besteht vorzugsweise aus einem rohrförmigen oder ringförmigen Teil, an das der Seitenarmextruder angeflanscht ist, und zwei Flanschen, mit denen das Zwischenstück an den benachbarten Modulen des Hauptextruders gehalten ist.
Im Falle eines gekühlten Zwischenstückes besitzt das Zwischenstück an dem rohrförmigen oder ringförmigen Teil einen Doppelmantel, der zum Beispiel in der oben beschriebenen Form durchdrungen werden kann. Bei einem ungekühlten Zwischenstück entfällt die Notwendigkeit eines Doppelmantels mit den dann bei einer Durchdringung anfallenden Maßnahmen zur Sicherung des Durchlaufes von Temperierungsmittel.If the side arm extruder is connected to an intermediate piece, it can be a cooled or uncooled intermediate piece.
Each intermediate piece preferably consists of a tubular or annular part, to which the side arm extruder is flanged, and two flanges, with which the intermediate piece is held on the adjacent modules of the main extruder.
In the case of a cooled intermediate piece, the intermediate piece has a double jacket on the tubular or annular part, which can be penetrated, for example, in the form described above. In the case of an uncooled intermediate piece, there is no need for a double jacket with the measures which then result in the case of penetration to ensure the passage of temperature control agents.
Der erläuterte Seitenarmextruder kann verschiedene Bauweisen haben.
Es gibt Einschneckenextruder, Doppelschneckenextruder und Planetwalzenextruder.
Der Einschneckenextruder ist die billigste Bauart eines Extruders, aber auch der Extruder mit der kleinsten Bauweise.
Bei der Verwendung eines Einschneckenextruders soll die Steigung der Schnecke die gewünschte Förderwirkung verursachen.The side arm extruder explained can have different designs.
There are single screw extruders, twin screw extruders and planetary roller extruders.
The single-screw extruder is the cheapest type of extruder, but also the smallest type of extruder.
When using a single screw extruder, the pitch of the screw should cause the desired conveying effect.
Der Doppelschneckenextruder besitzt zwei parallel nebeneinander angeordnete und miteinander kämmende Schnecken. Der Doppelschneckenextruder ist zwar aufwendiger als ein Einschneckenextruder. Der Doppelschneckenextruder hat jedoch eine wesentlich größere Förderwirkung als ein Einschneckenextruder. Gleichwohl ist der Doppelschneckenextruder noch verhältnismäßig günstig. Außerdem baut der Doppelschneckenextruder noch sehr klein. The twin-screw extruder has two parallel and intermeshing screws. The twin screw extruder is more complex than a single screw extruder. However, the twin-screw extruder has a much greater conveying effect than a single-screw extruder. Nevertheless, the twin screw extruder is still relatively cheap. In addition, the twin-screw extruder is still very small.
Aufgrund der hohen Förderwirkung läßt sich mit dem Doppelschneckenextruder leicht sicherstellen, dass die flüssige Schmelze mit dem richtigen Druck in den Planetwalzenmodul eingespritzt wird.Due to the high conveying effect, the twin screw extruder makes it easy to ensure that the liquid melt is injected into the planetary roller module at the correct pressure.
Wahlweise wird für diesen Seitenarmextruder auch ein Planetwalzenteil verwendet. In der Anwendung kann auch dieser Planetwalzenteil so gefahren werden, dass der notwendige Druck zum Einspritzen der flüssigen Schmelze entsteht.A planetary roller part is optionally used for this side arm extruder. In use, this planetary roller part can also be operated in such a way that the pressure required to inject the liquid melt is created.
Die Erfindung knüpft an die
Gleichwohl hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, das Verfahren zu verbessern. Dabei setzt die Erfindung bei der Überlegung ein, die Wirtschaftlichkeit durch Reduzierung des Verschleißes zu steigern.Nevertheless, the invention has set itself the task of improving the method. The invention is used in the consideration of increasing the economy by reducing wear.
Nach der Erfindung wird das mit den Merkmalen des Hauptanspruches erreicht.
Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Ausführungsbeispiele.According to the invention this is achieved with the features of the main claim.
The subclaims describe advantageous exemplary embodiments.
Nach der Erfindung wird zwar an dem Prinzip des Aufschmelzens von Kunststoff, separat von den Holzpartikeln, festgehalten. Anders als nach der
Zugleich wird nach der Erfindung mindestens ein Teil der Kunststoffschmelze vor der Aufgabe von Holzpartikeln in den Planetwalzenmodul aufgegeben. Die Schmelze benetzt alle Berührungsflächen des Extruders mit den Holzpartikel, bevor die Holzpartikel mit diesen Extruderflächen in Berührung kommen. Dort setzt die Schmelze die Reibungswerte der Berührungsflächen im Extruder herunter.
Der Anteil der vor dem Eintrag der Holzpartikel in den Planetwalzenmodul aufgegebenen Schmelze beträgt mindestens 5Gew% von der gesamten vorgesehenen Schmelzemenge, vorzugsweise mindestens 15Gew% von der gesamten vorgesehenen Schmelzemenge, noch weiter bevorzugt mindestens 30Gew% der gesamten, vorgesehenen Schmelzemenge und höchst bevorzugt mindestens 45Gew% der gesamten, vorgesehenen Schmelzemenge. Der Anteil an der Schmelzemenge kann auch 60Gew% oder 75Gew% oder 90Gew% oder sogar 100Gew% der vorgesehenen Schmelzemenge sein.According to the invention, the principle of melting plastic, separate from the wood particles, is adhered to. Different from after
At the same time, according to the invention, at least part of the plastic melt is placed in the planetary roller module before the wood particles are introduced. The melt wets all the contact surfaces of the extruder with the wood particles before the wood particles come into contact with these extruder surfaces. There the melt lowers the friction values of the contact surfaces in the extruder.
The proportion of the melt introduced before the wood particles are introduced into the planetary roller module is at least 5% by weight of the total envisaged amount of melt, preferably at least 15% by weight of the total envisaged amount of melt, even more preferably at least 30% by weight of the total envisaged amount of melt and most preferably at least 45% by weight. of the total envisaged amount of melt. The proportion of the melt amount can also be 60% by weight or 75% by weight or 90% by weight or even 100% by weight of the envisaged amount of melt.
Sofern die gesamte Schmelzemenge vor der Zugabe der Holzpartikel in den Extruder aufgegeben wird, ist nur eine Schmelzezuführung zu dem Extruder vorgesehen, die in Förderrichtung des Extruders vor der Holzzugabe an dem Extrudergehäuse angeordnet worden ist.
Soweit die Schmelzezugabe gesplittet vor Holzzugabe und nach der Holzzugabe erfolgt, bedingt das entsprechende Schmelzezuleitungen zu beiden Zugabestellen.
Bei der Anwendung eines Extruders, wie in der
Insofar as the melt addition is split before the addition of wood and after the addition of wood, the corresponding melt feed lines to both addition points are necessary.
When using an extruder, as in the
Bei der Anwendung eines aus der
Bei einer Verteilung der Schmelze auf zwei Zugabestellen sind vorzugsweise zwei Schmelzeleitungen von der Pumpe zu den beiden Zugabestellen vorgesehen, je eine für jede Zugabestelle. Vorzugsweise ist in mindestens einer Schmelzeleitung ein Ventil oder eine andere Vorrichtung zur Einstellung des Schmelzestromes vorgesehen. Vorzugsweise ist in jeder der Schmelzeleitungen eine Vorrichtung zur Einstellung des Schmelzestromes vorgesehen.When using one from the
When the melt is distributed over two addition points, two melt lines are preferably provided from the pump to the two addition points, one for each addition point. A valve or another device for adjusting the melt flow is preferably provided in at least one melt line. A device for adjusting the melt flow is preferably provided in each of the melt lines.
Die Schmelzezugabe vor der Holzpartikelzugabe mittels eines Seiteneintrages kann wie nach der
Je nach Beschaffenheit der Einsatzmaterialien und je nach Betriebsbedingungen kann es von Vorteil sein, den Eintrag von Holzpartikeln zu steigern. Im Falle eines als Doppelschneckenextruder ausgebildeten Seitenarmextruders für die Holzaufgabe ist es von Vorteil diesen Seitenarmextruder zu drehen/verschwenken. Überraschender Weise wird der Holzpartikeleintrag in zwei Punkten verbessert:
- -der Planetwalzenmodul nimmt mehr Holzpartikel in der Zeiteinheit auf als bei der Anordnung des Doppelschneckenextruders, die aus der
PCT/EP2007/9140 - -die Pulsation bei der Zuführung und Verarbeitung des Holzes wird erheblich reduziert. Die Pulsation bei der Zuführung und Verarbeitung des Holzes/Holzpartikel entsteht auch bei gravimetrischer Dosierung durch Schwankungen in der Korngröße und/oder in der Art des Holzes/Holzpartikel und/oder in einer Vorverdichtung. Auch andere Eigenschaftsänderungen können trotz gravimetrischer
- Dosierung eine Pulsierung verursachen. Aus den gleichen Gründen und ähnlichen Gründen kann es trotz volumetrischer Dosierung zu einem Pulsieren in der Holzzuführung geben. Extrem macht sich die Pulsation bei Einschneckenmodulen zum Eintrag der Holzpartikel bemerkbar. Schon geringste Unterschiede des Einsatzgutes bewirken bei Einschnecken Schwankungen in dem Materialdurchsatz durch den Extruder.
Durch das Drehen/Verschwenken des Doppelschneckenextruders reduziert sich überraschenderweise die Pulsation.
Beste Ergebnisse lassen sich mit einer Drehung/Schwenkung um 90 Grad erreichen, so dass die beiden Mittelachsen dieses Seitenarmextruders genau senkrecht zur Mittelachse des Hauptextruders verlaufen. Senkrecht zu der Mittelachse des Hauptextruders kann „vertikal“ sein, wenn die Mittelachse horizontal verläuft. Da der Bezeichnung Seitenarmextruder nach der vorliegenden Erfindung auch alle Ausführungen umfasst, bei denen die Mittelachse des Seitenarmextruders in einer Ebene steht, die quer, vorzugsweise senkrecht, zu der Mittelachse des Hauptextruders steht. Dabei kann die Mittelachse des Seitenarmextruders bei horizontaler Anordnung der Mittelachse des Hauptextruders jede Lage von horizontal bis senkrecht einnehmen. Bei geneigter Lage der Mittelachse des Hauptextruders können die Mittelachsen des Doppelschneckenextruders jede Lage in der Ebene einnehmen, die quer, vorzugsweise senkrecht, zu der Mittelachse des Hauptextruders verläuft.Depending on the nature of the feed materials and the operating conditions, it can be advantageous to increase the entry of wood particles. In the case of a side arm extruder designed as a twin-screw extruder for the wood feed, it is advantageous to rotate / pivot this side arm extruder. Surprisingly, the wood particle entry is improved in two ways:
- -The planetary roller module absorbs more wood particles in the time unit than with the arrangement of the twin-screw extruder, which results from the
PCT / EP2007 / 9140 - -The pulsation during the feeding and processing of the wood is significantly reduced. The pulsation in the feeding and processing of the wood / wood particles also occurs with gravimetric dosing due to fluctuations in the grain size and / or in the type of wood / wood particles and / or in a pre-compression. Other property changes can be done despite gravimetric
- Dosage cause a pulsation. For the same reasons and similar reasons, there may be a pulsation in the wood feed in spite of volumetric dosing. The pulsation is extremely noticeable in single-screw modules for the entry of the wood particles. Even the slightest differences in the feed material cause fluctuations in the material throughput through the extruder for single screws.
By rotating / swiveling the twin-screw extruder, the pulsation is surprisingly reduced.
The best results can be achieved with a rotation / swivel of 90 degrees, so that the two central axes of this side arm extruder run exactly perpendicular to the central axis of the main extruder. Vertical to the central axis of the main extruder can be "vertical" if the central axis is horizontal. Since the term side arm extruder according to the present invention also includes all versions in which the central axis of the side arm extruder is in a plane which is transverse, preferably perpendicular, to the central axis of the main extruder. The central axis of the side arm extruder can assume any position from horizontal to vertical when the central axis of the main extruder is arranged horizontally. When the central axis of the main extruder is inclined, the central axes of the twin-screw extruder can assume any position in the plane that runs transversely, preferably perpendicularly, to the central axis of the main extruder.
Die Erfindung übernimmt von dem älteren Vorschlag der
Eine der in der
Der erfindungsgemäße Abstand des Eintrages der Holzpartikel mittels Seitenarmextruder erfolgt in geringem, aber noch ausreichendem Abstand von dem Seitenarmextruder für den Schmelzeeintrag. Der Abstand ist so gewählt, daß er für die gewünschte Benetzung der ineinander greifenden Extruderteile ausreicht. Der Abstand wird in axialer Richtung zwischen dem eintretenden Holzpartikelstrom und dem eintretenden Schmelzestrom gemessen.
Für den Holzpartikelstrom ist die Öffnungsweite der Eintragsöffnung im Mantel des Hauptextruders für den Partikelstrom maßgebend. Die Abstandsmessung kann von dem Punkt der Eintragsöffnung erfolgen, welche dem Schmelzeeintrag in axialer Richtung am nächsten kommt.
Für den Schmelzestrom können sich unterschiedliche Situationen in Abhängigkeit von der oder den Düsen ergeben, mit denen die Schmelze in den Hauptextruder eingedüst wird. Sofern der Schmelzeeintrag wie der Holzpartikeleintrag über eine einzige Eintragsöffnung in dem Mantel des Hauptextruders erfolgt, gilt für den Schmelzestrom das gleiche wie für den Holzpartikelstrom.
Denkbar wäre, daß anstelle der einen Eintragsöffnung mehrere kleinere Eintragsöffnungen auf einem Kreis des Mantelumfanges verteilt angeordnet sind. Dann tritt von allen Seiten des Mantelumfanges Schmelze in den Hauptextruder ein.
Bei den Planetwalzenextrudern hat sich eine Ringkonstruktion zum Eindüsen von Schmelze durchgesetzt. In der Ringkonstruktion befindet sich ein umlaufender Schmelzekanal, zu dem verschiedene Düsenöffnungen führen. Das andere Ende der zugehörigen Düsen öffnet sich in axialer Richtung des Hauptextruders zum Extruderaustritt/Extruderausstrag hin. In dem Fall wird der Abstand von der Eintragsöffnung für die Holzpartikel bis zu der Ebene gemessen, in der die Düsenaustrittsöffnungen der Ringkonstruktion liegen.The invention takes over from the older proposal of
One of the in the
The distance according to the invention of the entry of the wood particles by means of a side arm extruder takes place at a small but still sufficient distance from the side arm extruder for the melt entry. The distance is chosen so that it is sufficient for the desired wetting of the intermeshing extruder parts. The distance is measured in the axial direction between the incoming wood particle flow and the incoming melt flow.
For the wood particle flow, the opening width of the entry opening in the jacket of the main extruder is decisive for the particle flow. The distance measurement can take place from the point of the entry opening which comes closest to the melt entry in the axial direction.
Different situations can arise for the melt flow depending on the nozzle or nozzles with which the melt is injected into the main extruder. If the melt entry, like the wood particle entry, takes place via a single entry opening in the jacket of the main extruder, the same applies to the melt flow as to the wood particle flow.
It would be conceivable that instead of one entry opening, several smaller entry openings are arranged distributed over a circle of the circumference of the jacket. Then melt enters the main extruder from all sides of the jacket circumference.
With the planetary roller extruders, a ring construction for the injection of melt has prevailed. There is a circumferential melt channel in the ring construction, to which various nozzle openings lead. The other end of the associated nozzles opens in the axial direction of the main extruder towards the extruder outlet / extruder discharge. In this case, the distance from the entry opening for the wood particles to the plane in which the nozzle exit openings of the ring construction lie is measured.
Im Falle der Verwendung eines Seitenarmextruders für den Eintrag der Holzpartikel und einer Pumpe für den Schmelzeeintrag kann der Schmelzeeintrag über die Pumpe in gleicher Weise in gleicher Weise über eine oder mehrere Mantelöffnungen am Hauptextruder oder über eine Ringkonstruktion im Hauptextruder erfolgen. Dementsprechend kann die AbstandsmessungIf a side arm extruder is used for the entry of the wood particles and a pump for the melt entry, the melt entry via the pump can be carried out in the same way in the same way via one or more jacket openings on the main extruder or via a ring construction in the main extruder. Accordingly, the distance measurement
Bei Verwendung zweier Seitenarmextruder (einer für den Holzpartikeleintrag, der andere für den Schmelzeeintrag) ergibt sich ein prägnanter Planetwalzenmodul mit den beiden Seitenarmextrudern. Zu diesem Planetwalzenmodul und anderen Extrudermodulen des Hauptextruders gehört wie bei anderen Hauptextrudern eine gemeinsame Zentralspindel. Üblicherweise ist ein Abstand von höchstens 1D für eine ausreichende Benetzung der verzahnten Extruderteile erforderlich. Es kann auch ein geringerer Abstand von 0,5D oder noch weniger Abstand ausreichend sein. Dabei ist D der Teilkreisdurchmesser für die Gehäuseinnenverzahnung des Planetwalzenmoduls.
Bei Verwendung zweier Seitenarmextruder(einer für den Holzpartikeleintrag, der andere für den Schmelzeeintrag) ist es für die Zugänglichkeit der Seitenarmextruder von Vorteil, wenn die Seitenarmextruder einander diametral am Planetwalzenmodul des Hauptextruders gegenüber liegen.Using two side arm extruders (one for the wood particle entry, the other for the melt entry) results in a concise planetary roller module with the two side arm extruders. As with other main extruders, this planetary roller module and other extruder modules of the main extruder have a common central spindle. A distance of at most 1D is usually required for adequate wetting of the toothed extruder parts. A smaller distance of 0.5D or even less distance may be sufficient. D is the pitch circle diameter for the internal teeth of the planetary roller module.
When using two side arm extruders (one for the wood particle entry, the other for the melt entry), it is advantageous for the accessibility of the side arm extruders if the side arm extruders are diametrically opposed to each other on the planetary roller module of the main extruder.
Wahlweise sind anstelle des einen Planetwalzenmoduls mehrere Abschnitte vorgesehen, wobei mindestens ein Seitenarmextruder, vorzugsweise beide Seitenarmextruder an ein Zwischenstück angeschlossen sind. Die Zwischenstücke bilden dann gemeinsam mit einem oder mehreren Reststücken in Planetwalzenextruderbauweise ein Bauteil gleicher Länge und mit gleichen Anschlußmaßen wie der vorstehend beschriebene Planetwalzenmodul mit den beiden Seitenarmextrudern. Das gilt auch für die gemeinsame Zentralspindel und die Planetspindeln.
Mindestens die genannten Reststücke besitzen Gehäuse die gleiche Innenverzahnung wie der einstückige Planetwalzenmodul mit den beiden Seitenarmextrudern. Vorzugsweise besitzen die beiden Zwischenstücke mit den angeschlossenen Seitenarmextruder auch die gleiche Gehäusesinnenverzahnung und besteht eine durchgehende Öffnung durch den aus Zwischenstücken und Reststücken zusammen gesetzten Planetwalzenmodul. Diese durchgehende Öffnung gibt nicht nur Raum für die Zentralspindel, sondern auch Raum für Planetspindeln, die sich wie die Planetspindeln des einstückigen Planetwalzenmoduls mit den beiden angeschlossenen Seitenarmextrudern durch den gesamten, zusammengesetzten Modul erstrecken. Am austrittsseitigen Ende des gesammengesetzten Moduls gleiten die Planetspindeln an einem Anlaufring. Weitere Anlaufringe sind in dem zusammengesetzten Modul nicht vorgesehen.Optionally, several sections are provided instead of the one planetary roller module, at least one side arm extruder, preferably both side arm extruders, being connected to an intermediate piece. The intermediate pieces then form, together with one or more remnants in planetary roller extruder construction, a component of the same length and with the same connecting dimensions as the planetary roller module described above with the two side arm extruders. This also applies to the common central spindle and the planetary spindles.
At least the remaining pieces mentioned have housings with the same internal toothing as the one-piece planetary roller module with the two side arm extruders. Preferably, the two intermediate pieces with the connected side arm extruders also have the same internal toothing and there is a continuous opening through the planetary roller module composed of intermediate pieces and remaining pieces. This continuous opening not only gives space for the central spindle, but also space for planetary spindles which, like the planetary spindles of the one-piece planetary roller module with the two connected side arm extruders, extend through the entire, assembled module. The planetary spindles slide on a thrust ring at the exit end of the assembled module. No further thrust rings are provided in the assembled module.
Jedes Zwischenstück besteht, wie oben erläutert, aus einem rohrförmigen Gehäuse mit einem Befestigungsflansch an jedem Ende. Das Gehäuse ist vorzugsweise gekühlt. Der Seitenarmextruder oder die Pumpe wird an das rohrförmige Gehäuse des Zwischenstückes angeflanscht.As explained above, each intermediate piece consists of a tubular housing with a fastening flange at each end. The housing is preferably cooled. The side arm extruder or the pump is flanged to the tubular housing of the intermediate piece.
Für die erfindungsgemäße Benetzung der verzahnten Extruderteile vor der Zugabe von Holzpartikel mit flüssiger Kunststoffschmelze können herkömmliche Ringe verwendet werden, die innen mit einer Schmelzeleitung/Kanal versehen sind, die zu Austrittsöffnungen an der Stirnfläche der Ringe führen, welche den zu benetzenden Exrtruderteilen zugewandt sind.
Vorzugsweise finden neue Ringe Anwendung, bei denen die innen liegende Schmelzeleitung/Kanal sich zu der gleichen Stirnfläche wie die herkömmlichen Ringe hin öffnet, aber die Öffnung durch einen bogenförmigen Spalt gebildet wird, der sich mindestens über 300 Grad, vorzugsweise über mindestens 330 Grad und noch weiter bevorzugt über mindestens 345 Grad auf der Stirnfläche des Ringes erstreckt. Der bogenförmige Kanal/Schmelzeleitung besitzt zwei Enden. In Betracht kommt auch ein ringförmiger Kanal/Schmelzeleitung in dem Ring, in dem sich die Schmelze unkontrolliert verteilen kann. Im bogenförmigen Kanal/Schmelzleitung ist die Verteilung der Schmelze besser.
Aus einem ringförmigen Kanal/Schmelzeleitung kann durch Verschließen des Kanals an einer Stelle ein bogenförmiger Kanal/Schmelzeleitung gemacht werden.
Vorzugsweise wird die Schmelze bei einem bogenförmigen Kanal/Schmelzeleitung auf halber Bodenlänge eingespeist, so dass die Schmelze sich von dieser Stelle in jeder Umfangsrichtung des Ringes gleich weit erstrecken kann.For the wetting of the toothed extruder parts according to the invention before the addition of wood particles with liquid plastic melt, conventional rings can be used which are provided on the inside with a melt line / channel which lead to outlet openings on the end face of the rings which face the extruder parts to be wetted.
New rings are preferably used, in which the internal melt line / channel is on the same end face as the conventional rings opens, but the opening is formed by an arcuate gap which extends at least over 300 degrees, preferably over at least 330 degrees and even more preferably over at least 345 degrees on the end face of the ring. The arcuate duct / fuse line has two ends. An annular channel / melt line in the ring can also be considered, in which the melt can be distributed in an uncontrolled manner. The distribution of the melt is better in the curved duct / fusible duct.
By closing the channel at one point, an arcuate channel / melt line can be made from an annular channel / melt line.
In the case of an arcuate channel / melt line, the melt is preferably fed in at half the floor length, so that the melt can extend from this point to the same extent in each circumferential direction of the ring.
Für den Kanal/Schmelzeleitung kann der Ring wahlweise aus mehreren Teilen zusammen gesetzt werden, so dass sich die Fertigung und Wartung des Ringes vereinfacht. Zum Beispiel kann der Ring einen offenen Kanal, insbesondere einen U-förmigen Querschnitt bilden, dessen offenes Ende durch ein zweites Teil in der Form eines ringförmigen Deckels verschlossen wird. Ein U-förmiger Querschnitt entsteht zum Beispiel durch eine Nut in dem Ring. An sich sind solche Ringe mit Deckeln bekannt, in denen sich Öffnungen für eine Entgasung von Schmelze oder für das Eintragen flüssiger Zuschläge befinden. Neu ist, den Deckel für die Zuführung von Schmelze so zu gestalten, dass er die U-förmige Vertiefung/Nut des Kanals/Schmelzeleitung in der Betriebsstellung/Schließstellung an einem Rand einen Spalt offen läßt.For the sewer / melt line, the ring can optionally be composed of several parts, so that the manufacture and maintenance of the ring is simplified. For example, the ring can form an open channel, in particular a U-shaped cross section, the open end of which is closed by a second part in the form of an annular cover. A U-shaped cross-section is created, for example, by a groove in the ring. Such rings with lids are known per se, in which there are openings for degassing the melt or for introducing liquid additives. What is new is to design the cover for the supply of melt in such a way that it leaves a gap at one edge of the U-shaped recess / groove of the channel / melt line in the operating position / closed position.
Wahlweise kann der erfindungsgemäße Ring auch mit anderen Ringen in einer Konstruktion zusammen gefaßt werden. Eine solcher Ring kann zum Bespiel der Anlaufring sein.Optionally, the ring according to the invention can also be combined with other rings in one construction. Such a ring can be, for example, the thrust ring.
Im Falle der Kombination verschiedener Ringe ist es von Vorteil, wenn sich beide Ringe ergänzen. In der Anwendung auf die erfindungsgemäße Ringkonstruktion kann das heißen, der Anlaufring bildet zugleich den Deckel für den erfindungsgemäßen Ring.
Die Kombination des erfindungsgemäßen Ringes kann auch mit anderen Extruderteilen erfolgen.
Wahlweise kann auch eine Kombination mit der innen verzahnten Gehäusebuchse erfolgen. Dabei kann die Gehäusebuchse den Deckel für den erfindungsgemäßen Ring bilden.In the case of the combination of different rings, it is advantageous if both rings complement each other. When applied to the ring construction according to the invention, this can mean that the thrust ring also forms the cover for the ring according to the invention.
The ring according to the invention can also be combined with other extruder parts.
A combination with the internally toothed housing socket can also be used. The housing bushing can form the cover for the ring according to the invention.
Wahlweise ist auch eine Kombination von mehreren Funktionsteilen des Extruders mit dem erfindungsgemäßen Ring vorgesehen.A combination of several functional parts of the extruder with the ring according to the invention is also optionally provided.
Eine Düse kann zum Beispiel mit einer U-förmigen Nut in der Stirnfläche des erfindungsgemäßen Ringes gebildet werden. Durch die Nut in der in Arbeits/Förderrichtung weisenden Stirnfläche des erfindungsgemäßen Ringes entstehen ein außen liegender Steg, der den äußeren, ringförmigen Teil der Stirnfläche bildet, und ein innen liegender Steg, der den inneren, ringförmigen Teil der Stirnfläche bildet. Der außen liegende Steg ist um ein Vielfaches dicker als der innen liegende Steg.
Die Nut wird in der Anwendung des erfindungsgemäßen Ringes auf Planetwalzenxtruder dadurch zu einem Kanal/Schmelzeleitung, dass der Ring mit dem außen liegenden Steg und dessen äußerer Stirnfläche dichtend gegen die innen verzahnte Buchse in dem Extrudergehäuse gedrückt wird.For example, a nozzle can be formed with a U-shaped groove in the end face of the ring according to the invention. The groove in the end face of the ring according to the invention pointing in the working / conveying direction results in an outer web which forms the outer, annular part of the end face and an inner web which forms the inner, annular part of the end face. The outside web is many times thicker than the inside web.
In the application of the ring according to the invention to planetary roller extruders, the groove becomes a channel / melt line in that the ring with the outer web and its outer end face is pressed sealingly against the internally toothed bush in the extruder housing.
Der innere Steg endet in geringem Abstand von der Stirnfläche der innen verzahnten Buchse des Extrudergehäuses. Dadurch wird der Öffnungsspalt gebildet, aus dem im Betriebsfall Schmelze herausspritzt und die verzahnten Extruderteile benetzt.The inner web ends at a short distance from the end face of the internally toothed bushing of the extruder housing. This forms the opening gap, from which melt melts out during operation and wets the toothed extruder parts.
Die Spaltweite ist abhängig von der Schmelzemenge, die pro Zeiteinheit durch den Spalt strömen soll.
Diese Schmelzemenge ergibt sich aus der aktuellen Extruderleistung und dem dazu vorgesehenen Kunststoffanteil für die Zugabe in den Extruder vor der Zugabe von Holz.
Für den notwendigen Durchsatz dieser Schmelze durch den Spalt werden die Temperatur und der Druck der Schmelze eingestellt/erhöht/reduziert. Das geschieht unter Messung dieser Schmelzemenge solange, bis die gewünschte Schmelzemenge erreicht ist. Dabei ist vorzugsweise eine mittlere Spaltweite von mindestens 0,2mm, noch weiter bevorzugt von mindestens 0,4mm und höchst bevorzugt von mindestens 0,6mm vorgesehen.The gap width depends on the amount of melt that is to flow through the gap per unit of time.
This amount of melt results from the current extruder output and the intended plastic content for the addition into the extruder before the addition of wood.
The temperature and pressure of the melt are adjusted / increased / reduced for the necessary throughput of this melt through the gap. This is done by measuring this amount of melt until the desired amount of melt is reached. An average gap width of at least 0.2 mm, more preferably of at least 0.4 mm and most preferably of at least 0.6 mm is preferably provided.
Der Spalt an dem erfindungemäßen Ring wird vorzugsweise im Bereich des Schmelzeintrittes in den Kanal/Schmelzeleitung eng gewählt und erweitert sich(Spaltweite vergrößert sich) - ausgehend von der Eintrittsstelle in den Kanal/Schmelzeleitung - mit zunehmendem Abstand von der Eintrittsstelle. Damit soll dem Druckabfall in der Schmelze Rechnung getragen werden, der vom Spaltanfang bis zum Spaltende entsteht, so dass der Schmelzeaustritt aus dem Spalt vergleichmäßigt und die verzahnten Extruderteile gleichmäßiger benetzt werden. Die Erweiterung ist bei Planetwalzenextrudern mit kleiner Baugröße geringer als bei Planetwalzenextrudern mit großer Baugröße. Für einen 150iger Exrtruder (die Baugrößenbezeichnung entspricht dem Teilkreisdurchmesser der Innenverzahnung des Gehäuses bzw. der innen verzahnten Gehäusebuchse) beträgt die Erweiterung vorzugsweise mindestens 0,3mm, noch weiter bevorzugt mindestens 0,6mm und höchst bevorzugt mindestens 0,9mm.The gap on the ring according to the invention is preferably chosen narrowly in the area of the melt entry into the channel / melt line and widens (gap width increases) - starting from the entry point into the channel / melt line - with increasing distance from the entry point. This is to take into account the pressure drop in the melt that arises from the beginning of the gap to the end of the gap, so that the melt emerges from the gap and the toothed extruder parts are wetted more evenly. The expansion is smaller for planetary roller extruders with a small size than for planetary roller extruders with a large size. For a 150 mm extruder (the size designation corresponds to the pitch circle diameter of the internal toothing of the housing or the internally toothed housing bush), the expansion is preferably at least 0.3 mm, even more preferably at least 0.6 mm and most preferably at least 0.9 mm.
Der erfindungsgemäße Ring ist vorzugsweise temperiert, so dass sichergestellt ist, dass die Schmelze in dem Ring nicht übermäßig abkühlt und auch nicht übermäßig erwärmt wird. Die Gefahr einer übermäßigen Erwärmung entsteht, wenn die Holz/Kunststoffmischung im Extruder bearbeitet wird. Dabei wird Energie in die Mischung eingetragen, die wieder abgeführt werden muß.
Die Gefahr einer übermäßigen Abkühlung entsteht insbesondere bei einer Unterbrechung des Materialstromes, beim Abfahren des Extruders wie auch beim Anfahren des Extruders. The ring according to the invention is preferably tempered, so that it is ensured that the melt in the ring does not cool excessively and is also not excessively heated. The danger of excessive heating arises when the wood / plastic mixture is processed in the extruder. Energy is introduced into the mixture, which has to be removed again.
The risk of excessive cooling arises in particular when the material flow is interrupted, when the extruder is shut down, and when the extruder is started up.
Für die Kühlung des Ringes ist in dem Ring ein Kühlkanal vorgesehen, durch den im Betriebsfall Temperierungsmittel geführt wird. Das Temperierungsmittel ist im Ausführungsbeispiel Wasser, für die Verarbeitung von Holzpartikel mit Polyethylen.For the cooling of the ring, a cooling channel is provided in the ring, through which tempering agent is passed in the operating case. In the exemplary embodiment, the temperature control agent is water, for processing wood particles with polyethylene.
Nach der
Die Aufgabe in den Extruder kann nach der
Wahlweise ist nach der Erfindung vorgesehen, die Holzpartikel zunächst in einen Seitenarmextruder aufzugeben, darin vorzuwärmen und dann in den Planetwalzenextruder zur Mischung mit der Schmelze aufzugeben. Als Seitenarmextruder ist dabei vorzugsweise ein Doppelschneckenextruder vorgesehen.After
The task in the extruder can be according to the
According to the invention, it is optionally provided that the wood particles are first fed into a side arm extruder, preheated therein and then fed into the planetary roller extruder for mixing with the melt. A twin-screw extruder is preferably provided as the side arm extruder.
Im Übrigen hat die Erfindung erkannt, daß für die Mischung von Holzpartikeln mit flüssiger Kunststoffschmelze wichtig werden kann, welcher Art die verwendeten Planetspindeln in dem Planetwalzenmodul mit beiden Seitenarmextrudern sind. Neben der Art der Planetspindeln ist in weiten Grenzen die Anzahl der Planetspindeln wählbar. Außerdem sind verschiedenartige Planetspindeln miteinander kombinierbar.In addition, the invention has recognized that the type of planet spindles used in the planetary roller module with both side arm extruders can be important for the mixing of wood particles with liquid plastic melt. In addition to the type of planet spindles, the number of planet spindles can be selected within wide limits. In addition, different types of planetary spindles can be combined.
Die Hauptarten der bekannten Planetspindeln sind Normalspindeln, Igelspindeln, Noppenspindeln und Transportspindeln(TT-spindeln).
Normalspindeln sind durchgehend und in einer Richtung mit einer Evolventen-Schrägverzahnung versehen. In einem Querschnitt der Normalspindel ist auf dem Teilkreis der Verzahnung ein Zahn neben dem anderen vorgesehen. Die Zähnezahl ist eine volle Zahl. Die Form des Zahnes ist durch die Art der Verzahnung und den Zahnmodul festgelegt. Igelspindeln werden aus Normspindeln hergestellt, indem in Abständen ringförmige Ausnehmungen in die Normalspindeln gedreht werden. Der dadurch reduzierte Zahnbesatz verringert die Förderwirkung der Planetspindeln.
Noppenspindeln werden auch aus Normalspindeln hergestellt. Das geschieht durch eine gegenläufige Verzahnung der Normalspindeln. Die zusätzliche, gegenläufige Verzahnung schneidet die Zähne der Normalverzahnung unter einem Winkel, der vorzugsweise 9O Grad beträgt, so dass Noppen entstehen. Diese Verzahnung hat eine minimale Förderwirkung, aber eine maximale Mischwirkung.The main types of the known planetary spindles are standard spindles, hedgehog spindles, knob spindles and transport spindles (TT spindles).
Standard spindles have continuous and unidirectional helical teeth. In a cross section of the normal spindle, one tooth is provided next to the other on the pitch circle of the toothing. The number of teeth is a full number. The shape of the tooth is determined by the type of toothing and the tooth module. Hedgehog spindles are made from standard spindles by rotating annular recesses in the standard spindles at intervals. The resulting reduced number of teeth reduces the conveying effect of the planetary spindles.
Knob spindles are also made from standard spindles. This is done by counter-cutting the normal spindles. The additional, opposite toothing cuts the teeth of the normal toothing at an angle, which is preferably 90 degrees, so that nubs are formed. This interlocking has a minimal conveying effect, but a maximum mixing effect.
Die Transportspindel werden auch aus Normalspindeln hergestellt. Dabei werden von den auf dem Teilkreis liegenden Zähnen einzelnen oder mehrere Zähne herausgearbeitet. Dabei soll mindestens ein Zahn, vorzugsweise mindestens drei Zähne, verbleiben. Die Transportspindeln zeichnen sich durch eine hohe Transportwirkung/Förderwirkung in Förderrichtung aus.
Bei dem erfindungsgemäßen Eintrag von Holzpartikeln und Kunststoffschmelze sind vorzugsweise mindestens 50% der Planetspindeln als Transportspindeln ausgebildet, weiter bevorzugt mindestens 75% der Planetspindel als Transportspindeln und höchst bevorzugt alle Planetspindeln als Transportspindeln ausgebildet.
Soweit nicht alle Planetspindeln als Transportspindeln ausgebildet sind, ist es von Vorteil, als restliche Spindeln Normalspindeln zu verwenden.The transport spindles are also made from standard spindles. One or more teeth are worked out from the teeth lying on the pitch circle. At least one tooth, preferably at least three teeth, should remain. The transport spindles are characterized by a high transport effect / conveying effect in the conveying direction.
In the entry of wood particles and plastic melt according to the invention, preferably at least 50% of the planetary spindles are designed as transport spindles, more preferably at least 75% of the planetary spindles are designed as transport spindles and most preferably all planetary spindles are designed as transport spindles.
If not all planetary spindles are designed as transport spindles, it is advantageous to use normal spindles as the remaining spindles.
In der Zeichnung sind verschiedene bekannte Anlagen dargestellt, an deren Technik die Erfindung anküpft. Dabei zeigen die
Dabei sind mit 5 die Gehäuse der Planetwalzenextruderabschnitte und das Gehäuse des Einschneckenextruderabschnittes mit 1 bezeichnet. Jedes Gehäuse
Ferner sind an der Gehäuseinnenseite Kanäle dargestellt, die je nach Bedarf mit Heizmittel oder Kühlmittel beaufschlagt werden.
The housing of the planetary roller extruder sections and the housing of the single-screw extruder section are designated by 5. Any
Furthermore, channels are shown on the inside of the housing, which are acted upon with heating medium or coolant as required.
Die dargestellten Enden der Gehäuse
Der Anlaufring und Verschleißring
The thrust ring and wear ring
Alle Extruderabschnitte besitzen eine gemeinsame Spindel. Diese gemeinsame Spindel ist im Bereich der Planetwalzenextruderabschnitte mit 9 und im Bereich des als Einzug dienenden Einschneckenextruderabschnittes mit 19 bezeichnet.
Das Einsatzmaterial wird im Ausführungsbeispiel durch Holzspäne gebildet. Die Holzspäne werden über einen Trichter durch eine Öffnung
In the exemplary embodiment, the feed material is formed by wood chips. The wood chips are fed through a funnel through an opening
Der erste Extruderabschnitt bildet einen Einzug für den zweiten Extruderabschnitt. Im zweiten Extruderabschnitt findet eine Zudosierung und Mischung mit flüssiger Kunststoffschmelze und eine Verdichtung statt; im dritten Extruderabschnitt eine Homogenisierung der Mischung. Im letzten Extruderabschnitt findet eine Abkühlung der Mischung auf Austrittstemperatur statt. Im Ausführungsbeispiel hat das Holz einen Anteil von
Im Ausführungsbeispiel werden die Zuschläge zunächst in die Schmelze eingemischt und mit der Schmelze in den Extruder zur Vermischung mit dem Holz eingetragen.The first extruder section forms a feed for the second extruder section. In the second extruder section, metering and mixing with liquid plastic melt and compression take place; homogenization of the mixture in the third extruder section. The mixture is cooled to the exit temperature in the last extruder section. In the exemplary embodiment, the wood has a share of
In the exemplary embodiment, the aggregates are first mixed into the melt and introduced with the melt into the extruder for mixing with the wood.
Die entstandene Mischung tritt an der Extruderspitze
Die Bodendielen sind unterseitig profiliert. Die Profile sind so gewählt, dass eine Wandstärke von 10mm gegeben ist. In anderen Ausführungsbeispielen sind 8 bis 12 mm Wandstärke gewählt.
Die Profilierung schließt eine Hohlraum bzw. Kammerbildung ein.The floorboards are profiled on the underside. The profiles are selected so that there is a wall thickness of 10mm. In other exemplary embodiments, 8 to 12 mm wall thickness is selected.
The profiling includes a cavity or chamber formation.
In
Der Seitenarmextruder ist als Doppelschneckenextruder ausgebildet. Der Doppelschneckenextruder besteht aus zwei gegenläufig arbeitenden Schnecken. In den Seitenarmextruder
The side arm extruder is designed as a twin-screw extruder. The twin screw extruder consists of two counter-rotating screws. In the
Mit dem Doppelschneckenextruder kann die flüssige Schmelze mit erheblichem Druck in den Planetwalzenteil
Zwischen den verschiedenen Holzpartikeln wirkt die Schmelze wie ein Kleber.The melt acts like an adhesive between the different wood particles.
Das Gehäuse des Seitenarmextruders
Im Ausführungsbeispiel ist der Seitenarmextruder geeignet, sehr hohe Eintragsdrücke zu erzeugen.In the exemplary embodiment, the side arm extruder is suitable for generating very high entry pressures.
Im Ausführungsbeispiel der
In weiteren Ausführungsbeispielen kann jedes Planetwalzenteil mit einem Seitenarmextruder zum Eintragen von flüssiger Schmelze versehen sein.In the embodiment of the
In further exemplary embodiments, each planetary roller part can be provided with a side arm extruder for introducing liquid melt.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel nach
Die Nuten
Im Ausführungsbeispiel ist eine Eintrittsöffnung
Die Austrittsöffnung liegt im Ausführungsbeispiel auf der diametral gegenüberliegenden, nicht dargestellten Seite des Einsatzes
The
In the exemplary embodiment there is an
In the exemplary embodiment, the outlet opening lies on the diametrically opposite side of the insert, not shown
Das Ausführungsbeispiel nach
Im Bereich der Buchse
Die
Der Planetwalzenmodul besitzt ein Extrudergehäuse mit einer darin angeordneten Buchse. Das Gehäuse ist auf der Buchse aufgeschrumpft.
Die Buchse besitzt außenseitig eingefräste Kanäle für Temperierungsmittel zur Kühlung oder Beheizung.
Die Kanäle verlaufen wendelförmig an der Außenfläche der Buchse und sind durch Fräsen entstanden. Es sind im Ausführungsbeispiel zwei verschiedene Temperierungsbereiche vorgesehen. Der eine Bereich ist durch Zu- und Abflüsse
The socket has milled channels on the outside for temperature control agents for cooling or heating.
The channels run helically on the outer surface of the socket and were created by milling. In the exemplary embodiment, two different temperature ranges are provided. One area is through inflows and
Der Seitenarmextruder ist ein Doppelschneckenextruder und besteht aus verschiedenen Teilen. Dazu gehören zwei nebeneinander angeordnete Schnecken
Außerdem ist der Seitenarmextruder aus einem Füllteil
In addition, the side arm extruder is made of a filler
Der Seitenarmextruder besitzt im Extrusionsteil
Das Gehäuse besitzt ein gestuftes Ende
Zusätzliche Möglichkeit zur Temperierung ergibt sich in der Umgebung durch das temperierte vordere Ende des Seitenarmextruders.The side arm extruder has in the extrusion part
The housing has a stepped
An additional option for temperature control in the area is the temperature-controlled front end of the side arm extruder.
Die Bohrung führt durch die oben beschriebene Stufung zu einer Aufstandsfläche
Die
Dabei findet ein Extruder mit einem Füllteil
Das Füllteil
Zu der Anlage gehört ferner ein seitlich angeordneter Extruder
Zwischen dem Füllteil
It finds an extruder with a
The
The system also includes a laterally arranged
Between the
Der Zwischenring ist in
Nach dem Zusammentreffen von flüssiger Schmelze und Holzpartikeln findet in dem Planetwalzenteil
Nach dem Austritt und Ausdampfen findet im Ausführungsbeispiel eine Verteilung der Mischung statt auf mehrere weitere Extruder statt.. Dazu ist eine Verteilungseinrichtung
Im Ausführungsbeispiel wird die Verteilungseinrichtung durch eine Weiche in dem Förderweg der Mischung nach Verlassen des Extruders gebildet. Mit der Weiche kann die angeförderte Menge an Mischung zu bestimmten Einschneckenextrudern umgelenkt oder auch in zwei oder drei Ströme geteilt werden, die dann den betreffenden Einschneckenextrudern zugeleitet werden.
Der Weg zu dem Verteiler
The way to the distributor
Die erfindungsgemäße Verteilung nutzt das Gefälle von einer höher liegenden Arbeitsebene für eine zentrale Herstellung der Mischung zu den tiefer angeordneten Produktionslinien aus.The distribution according to the invention takes advantage of the gradient from a higher working level for a central production of the mixture to the lower-lying production lines.
Der Verteiler besteht aus einem topfartigen Unterteil.
Der Unterteil besitzt einen Rand, mit dem es auf einer Zwischendecke aufliegt. Im Übrigen ragt der Unterteil durch eine Deckenöffnung nach unten unter die Zwischendecke.
Oben ist das topfartige Unterteil mit einem Deckel verschlossen. Der Deckel ist in Führungen verfahrbar. Die Verfahrbarkeit dient dazu, den Verteiler für Wartung und Reparatur zu öffnen. Im Ausführungsbeispiel ist zugleich ein Teil des Gehäuses an dem Deckel befestigt und mit dem Deckel verfahrbar.
Außerdem ist der Deckel teilweise aufklappbar, um ohne Verschiebung einen Zugang zum Verteiler-Inneren zu finden.The distributor consists of a pot-like lower part.
The lower part has an edge with which it rests on a false ceiling. In addition, the lower part protrudes down through a ceiling opening under the false ceiling.
The pot-like lower part is closed at the top with a lid. The cover can be moved in guides. The movability is used to open the distributor for maintenance and repair. In the exemplary embodiment, part of the housing is at the same time fastened to the cover and can be moved with the cover.
In addition, the cover can be partially opened to find access to the inside of the distributor without being moved.
Wenn die Mischung durch das Gehäuse in den Verteiler tritt, trifft es auf die Spitze eines Kegels. Der Kegel ist durch die Spitze, seine Höhe und durch seinen Fuß bestimmt. Der Kegel ist drehbeweglich angeordnet und mit einem Antrieb versehen.When the mixture enters the distributor through the housing, it hits the tip of a cone. The cone is determined by the tip, its height and by its foot. The cone is rotatably arranged and provided with a drive.
Infolgedessen gleitet die Mischung nicht nur aufgrund ihrer Schwerkraft auf der Mantelfläche des Kegels nach unten, sondern auch aufgrund Zentrifugalkraft, die aufgrund der Kegeldrehung auf die herabgleitende Mischung wirkt.
Der Kegel bildet damit einen Rotor.
Mit dem Fuß gleitet der Kegel auf dem Boden des topfartigen Teiles.
Dabei kann sich die Mischung in einem Zwischenraum zwischen dem Fuß und dem Mantel des topfartigen Teiles sammeln. Der Boden des Verteilers ist im Bereich der oben erwähnten Rinnen geöffnet bzw. mit Austrittsöffnungen zu den Rinnen Dadurch soll die Mischung in die Rinnen fallen.
In dem Zwischenraum wird die Mischung von Armen in Drehrichtung des Kegels mitgenommen. Die Arme sind sichelförmig gebogen und zentrieren die Mischung auf die Mitte des Zwischenraumes und stellen damit einen besonders zuverlässigen Eintritt der Mischung in die Rinnen sicher. Die Arme bilden Räumer.As a result, the mixture slides down not only due to its gravity on the lateral surface of the cone, but also due to centrifugal force acting on the sliding mixture due to the rotation of the cone.
The cone thus forms a rotor.
The cone slides with the foot on the bottom of the pot-like part.
The mixture can collect in a space between the foot and the jacket of the pot-like part. The bottom of the distributor is open in the area of the above-mentioned channels or with outlet openings to the channels. This should cause the mixture to fall into the channels.
In the intermediate space, the mixture of arms is taken along in the direction of rotation of the cone. The arms are crescent-shaped and center the mixture on the center of the space, thus ensuring that the mixture enters the channels particularly reliably. The arms form clearers.
Je nach Volumen des Verteilers bzw. Aufnahmevermögen des Verteilers an Mischung bildet der Verteiler einen mehr oder weniger großen Puffer.Depending on the volume of the distributor and the capacity of the distributor to mix, the distributor forms a more or less large buffer.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist anstelle des Schmelzeextruders
Nach
Zugleich ist anstelle der bisherigen Zugabe für Holzpartikel ein Doppelschneckenextruder
Wie in den vorgehenden Ausführungsbeispielen wird für die Mischung mit den Holzpartikeln eine Schmelze mit einem Seitenarmextruder bereit gestellt, der hier die Bezeichnung
At the same time there is a twin screw extruder instead of the previous addition for wood particles
As in the previous exemplary embodiments, a melt is provided for the mixture with the wood particles using a side arm extruder, which is the name here
In anderen Ausführungsbeispielen erfolgt die Zugabe eines Teiles der Schmelze wie in
Die
Das Füllteil
The
Aus dem Getriebe
Zur Montage des Füllteilgehäuses und der Gehäuse der Planetwalzenmodule ist der Abtriebszapfen des Getriebes mit einem Rohrstück
Der Seitenarmextruder
Dadurch werden die Holzpartikel zwischen die umlaufenden Planetspindeln gezwungen...The side arm extruder
This forces the wood particles between the rotating planetary spindles ...
Das Gehäuse
Der Ring
Der innere Steg
Der äußere Steg
So entsteht aus dem erfindungsgemäßen Ring
The
The
The
Thus arises from the ring according to the
Außerdem zeigt
T emperierungsmittel.
Also shows
Tempering agent.
Im Betriebsfall strömt Schmelze durch die kanalbildende Nut
Im Übrigen zeigt
- -
einen Kanal 161 in der erfindungsgemäßen Ringkonstruktion zur Temperierung mit Wasser - -
eine mittige Ausnehmung 162 in derStirnfläche des Ringes 160 , die es erlaubt, eine oder mehrere Planetspindeln in dem Füllteil entgegen der Arbeits/Förderrichtung bis in die Ausnehmung ragen zu lassen, so dass die Planetspindeln durch die austretende Schmelze sofort getroffen werden und die Schmelze in Arbeits/Förderrichtung zur Aufgabestelle für die Holzpartikel fördern - -
eine Dichtung 158 an dem Abtriebszapfen
- -a
channel 161 in the ring construction according to the invention for tempering with water - -a
central recess 162 in the face of thering 160 , which allows one or more planetary spindles to protrude into the recess against the working / conveying direction, so that the planetary spindles are immediately hit by the emerging melt and convey the melt in the working / conveying direction to the feed point for the wood particles - -a
seal 158 on the output pin
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