DE102020113072A1

DE102020113072A1 - Kunststoffaufbereitungsanlage und Verfahren zum Aufbereiten von Kunststoffmaterial

Info

Publication number: DE102020113072A1
Application number: DE102020113072.4A
Authority: DE
Inventors: Claus-Heinrich Wente; Michael Brendel; Sebastian Lietz
Original assignee: KraussMaffei Extrusion GmbH
Current assignee: KraussMaffei Extrusion GmbH
Priority date: 2020-05-14
Filing date: 2020-05-14
Publication date: 2021-11-18

Abstract

Kunststoffaufbereitungsanlage (100) zum Aufbereiten von, insbesondere thermoplastischem, Kunststoffmaterial, wie Kunststoff-Recyclingmaterial und/oder Kunststoffabfall, mit einer Kompaktorvorrichtung (102), die ein um eine Drehachse (104) drehbares Misch- und/oder Zerkleinerungswerkzeug (106) zur Mischung, Erwärmung und/oder Zerkleinerung des Kunststoffmaterials aufweist; einem ersten Extruder (112) zum Verarbeiten, insbesondere Aufschmelzen, des in der Kompaktorvorrichtung (102) vorbehandelten Kunststoffmaterials; und einer Dosier- und Zuführvorrichtung (114) zum dosierten und/oder kontinuierlichen Zuführen des in der Kompaktorvorrichtung (102) vorbehandelten Kunststoffmaterials zu dem ersten Extruder (112), und Verfahren (200) zum Aufbereiten von, insbesondere thermoplastischem, Kunststoffmaterial, wie Kunststoff-Recyclingmaterial und/oder Kunststoffabfall, aufweisend die Schritte: Kompaktieren (202) des Kunststoffmaterials; und dosiertes und/oder kontinuierliches Zuführen (204) zumindest eines Teils des kompaktierten Kunststoffmaterials zu einem ersten Extruder (112).

Description

Die Erfindung betrifft eine Kunststoffaufbereitungsanlage zum Aufbereiten von, insbesondere thermoplastischem, Kunststoffmaterial, wie Kunststoff-Recyclingmaterial und/oder Kunststoffabfall, mit einer Kompaktorvorrichtung, die ein um eine Drehachse drehbares Misch- und/oder Zerkleinerungswerkzeug zur Mischung, Erwärmung und/oder Zerkleinerung des Kunststoffmaterials aufweist, und mit einem ersten Extruder zum Verarbeiten, insbesondere Aufschmelzen, des in der Kompaktorvorrichtung vorbehandelten Kunststoffmaterials. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Aufbereiten von, insbesondere thermoplastischem, Kunststoffmaterial, wie Kunststoff-Recyclingmaterial und/oder Kunststoffabfall, bei dem das Kunststoffmaterial kompaktiert und anschließend aufgeschmolzen wird.
Aus EP 0 123 771 A1 ist eine Vorrichtung zum Aufbereiten von thermoplastischem Kunststoffgut bekannt, mit einem Aufnahmebehälter, in dessen Bodenbereich ein um eine etwa vertikale Achse drehbares Zerkleinerungs- und Mischwerkzeug angeordnet ist, und mit einem radial zur vertikalen Achse verlaufenden Schneckenextruder, dessen Gehäuse an der Eintrittsseite über eine im Bereich des Zerkleinerungs- und Mischwerkzeuges angeordnete Öffnung in der Wand des Aufnahmebehälters mit dem Behälterinneren verbunden ist, wobei die Schnecke und das Gehäuse derselben im Bereich der Öffnung an die Kontur der Innenwand des Aufnahmebehälters angepasst oder zurückversetzt sind.
Kunststoff-Recyclingabfälle, vor allem Folien, die beispielsweise Polyolefine aufweisen können, haben ein sehr geringes Schüttgewicht und weisen zudem auch ein ungünstiges Einzugsverhalten in den Extruder auf. Solche Kunststoff-Recyclingabfälle werden üblicherweise kompaktiert und dann direkt dem Extruder zum Aufschmelzen zugeführt, wie es beispielsweise in der EP 0 123 771 A1 offenbart ist. Bei einer direkten Zuführung des kompaktierten Kunststoffmaterials zu dem Aufschmelzextruder und einer Weiterverarbeitung des Schmelzestromes ist eine präzise Steuerung der Rezepturbestandteile nicht möglich. Die Qualität und die Materialeigenschaften können daher signifikant schwanken, sodass eine gleichbleibende Produktqualität von aus aufbereiteten bzw. recyceltem Kunststoffmaterial hergestellten Kunststoffprodukten nicht gewährleistet werden kann.
Wenn nach dem Aufschmelzen des Polymers direkt Granulat erzeugt wird, muss die Kunststoffschmelze abgekühlt werden. Damit wird die enthaltene Wärmeenergie entzogen. Um das Kunststoffmaterial durch einen Compoundierschritt in seinen Eigenschaften zu verbessern, muss es dann wieder aufgeschmolzen werden, d.h. die im Vorschritt entzogene Energie muss wieder zugeführt werden. Dies führt zu unnötigem Energieverbrauch.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Kunststoffaufbereitungsanlage strukturell und/oder funktionell zu verbessern. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verfahren zum Aufbereiten von, insbesondere thermoplastischem, Kunststoffmaterial, funktionell zu verbessern.
Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kunststoffaufbereitungsanlage und ein Aufbereitungsverfahren bereitzustellen, welche die im Zusammenhang mit dem Stand der Technik aufgezeigten Probleme reduzieren bzw. beseitigen.
Die Aufgabe wird gelöst mit einer Kunststoffaufbereitungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Außerdem wird die Aufgabe gelöst mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13. Vorteilhafte Ausführungen und/oder Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Kunststoffaufbereitungsanlage zum Aufbereiten von, insbesondere thermoplastischem, Kunststoffmaterial, wie Kunststoff-Recyclingmaterial und/oder Kunststoffabfall, kann eine Kompaktorvorrichtung, die ein um eine Drehachse drehbares Misch- und/oder Zerkleinerungswerkzeug zur Mischung, Erwärmung und/oder Zerkleinerung des Kunststoffmaterials aufweist, einen ersten Extruder zum Verarbeiten, insbesondere Aufschmelzen, des in der Kompaktorvorrichtung vorbehandelten Kunststoffmaterials, und eine Dosier- und Zuführvorrichtung zum dosierten und/oder kontinuierlichen Zuführen des in der Kompaktorvorrichtung vorbehandelten Kunststoffmaterials zu dem ersten Extruder aufweisen. Die Kunststoffaufbereitungsanlage kann zum Aufbereiten von thermoplastischen Kunststoffmaterial, von Kunststoff-Recyclingmaterial und/oder von Kunststoffabfall dienen. Die Kunststoffaufbereitungsanlage kann zum Vorbehandeln und/oder anschließenden Fördern, Plastifizieren, Agglomerieren oder Granulieren von Kunststoffmaterial dienen und/oder dazu ausgebildet sein. Die Kunststoffaufbereitungsanlage kann zum Verarbeiten und/oder Aufbereiten von Abfallkunststoff dienen. Die Kunststoffaufbereitungsanlage kann zu Recyclingzwecken, insbesondere Kunststoff-Recyclingzwecken, dienen.
Die Dosier- und Zuführvorrichtung kann zum Aufnehmen des in der Kompaktorvorrichtung vorbehandelten Kunststoffmaterials ausgebildet sein. Die Dosier- und Zuführvorrichtung kann einen Trichter, wie Einfülltrichter, aufweisen. Die Dosier- und Zuführvorrichtung kann einen Vorrats- oder Aufbewahrungsbehälter aufweisen. Die Dosier- und Zuführvorrichtung kann zum dosierten und/oder kontinuierlichem Abgeben des in der Kompaktorvorrichtung vorbehandelten Kunststoffmaterials ausgebildet sein. Die Dosier- und Zuführvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, dem ersten Extruder das in der Kompaktorvorrichtung vorbehandelte Kunststoffmaterial gravimetrisch oder volumetrisch dosiert und/oder kontinuierlich zuzuführen. Die Dosier- und Zuführvorrichtung kann eine gravimetrische oder volumetrische Dosierwaage aufweisen. Die Dosierwaage kann eine Bandwaage sein. Die Dosierwaage kann gravimetrisch oder volumetrisch betrieben sein. Die Dosier- und Zuführvorrichtung und/oder die Dosierwaage können/kann dazu ausgebildet sein, den Stoffstrom, das Volumen und/oder das Gewicht zumindest eines Teils des in der Kompaktorvorrichtung vorbehandelten Kunststoffmaterials bzw. des Kunststoff-Recyclingmaterials, insbesondere exakt, zu erfassen.
Die Kompaktorvorrichtung kann einen Aufnahmebehälter aufweisen. In dem Aufnahmebehälter kann das drehbare Misch- und/oder Zerkleinerungswerkzeug angeordnet sein. Die Kompaktorvorrichtung kann mehrere drehbare Misch- und/oder Zerkleinerungswerkzeuge aufweisen. Das Misch- und/oder Zerkleinerungswerkzeug kann um eine, insbesondere vertikal oder horizontal, angeordnete Drehachse drehbar sein. Die Kompaktorvorrichtung kann einen Antrieb, wie Drehantrieb, aufweisen. Der Antrieb kann mit dem Misch- und/oder Zerkleinerungswerkzeug wirksam verbunden sein. Unter Kompaktieren kann das Mischen, Erwärmen und/oder Zerkleinern des Kunststoffmaterials verstanden werden. Die Erwärmung kann durch Rotation des Misch- und/oder Zerkleinerungswerkzeug erfolgen. Die Kompaktorvorrichtung kann eine Steuerung aufweisen. Die Steuerung kann dazu ausgebildet sein, die Rotation des Misch- und/oder Zerkleinerungswerkzeugs derart zu steuern, dass das im Aufnahmebehälter vorhandene Kunststoffmaterial auf eine Temperatur gebracht wird, die im Wesentlichen der Erweichungstemperatur des Kunststoffmaterials entspricht. Die Kompaktorvorrichtung kann eine Heizeinrichtung aufweisen. Die Heizeinrichtung kann dazu ausgebildet sein, das im Aufnahmebehälter vorhandene Kunststoffmaterial auf die Erweichungstemperatur des Kunststoffmaterials zu erwärmen. In einer Seitenwand des Aufnahmebehälters kann eine Öffnung ausgebildet sein, durch die das kompaktierte bzw. vorbehandelte Kunststoffmaterial aus dem Inneren des Aufnahmebehälters ausbringbar ist. Die Öffnung kann im Bereich der Höhe des oder unter dem Misch- und/oder Zerkleinerungswerkzeug(s) ausgebildet sein. Die Öffnung kann im Boden des Aufnahmebehälters vorgesehen sein.
Die Kunststoffaufbereitungsanlage kann eine Fördervorrichtung zum Fördern des in der Kompaktorvorrichtung vorbehandelten Kunststoffmaterials von der Kompaktorvorrichtung zu der Dosier- und Zuführvorrichtung aufweisen. Die Fördervorrichtung kann mit der Kompaktorvorrichtung verbunden sein. Die Fördervorrichtung kann mit der im Aufnahmebehälter der Kompaktorvorrichtung vorhandenen Öffnung wirksam verbunden sein. Die Fördervorrichtung kann mit der Dosier- und Zuführvorrichtung verbunden sein. Die Fördervorrichtung kann mit dem Vorrats- oder Aufbewahrungsbehälter oder mit dem Trichter der Dosier- und Zuführvorrichtung wirksam verbunden sein. Die Fördervorrichtung kann das in der Kompaktorvorrichtung vorbehandelte Kunststoffmaterial der Dosier- und Zuführvorrichtung zuführen. Die Fördervorrichtung kann das in der Kompaktorvorrichtung vorbehandelte Kunststoffmaterial dem Vorrats- oder Aufbewahrungsbehälter oder dem Trichter der Dosier- und Zuführvorrichtung zuführen. Die Fördervorrichtung kann eine pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch betriebene Antriebseinrichtung aufweisen. Die Antriebseinrichtung kann eine Ventileinrichtung oder Pumpeinrichtung sein. Die Fördervorrichtung kann dazu ausgebildet sein, das in der Kompaktorvorrichtung vorbehandelte Kunststoffmaterial der Dosier- und Zuführvorrichtung pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch zuzuführen.
Der erste Extruder kann dazu ausgebildet sein, das ihm von der Dosier- und Zuführvorrichtung zugeführte, insbesondere von der Kompaktorvorrichtung vorbehandelte, Kunststoffmaterial aufzuschmelzen und/oder zu plastifizieren. Der erste Extruder kann ein Schneckenextruder, insbesondere ein Einschneckenextruder oder Doppelschneckenextruder, sein. Der erste Extruder kann ein Aufschmelzextruder sein. Der erste Extruder kann ein Zylindergehäuse und eine darin angeordnete und drehangetriebene Extruderschnecke aufweisen. Der erste Extruder kann zwei Extruderschnecken aufweisen. Die beiden Extruderschnecken können gleichläufig oder gegenläufig drehangetrieben sein. Die beiden Extruderschnecken können dichtkämmend sein. Der erste Extruder kann einen Trichter zum Zuführen des Kunststoffmaterials und/oder von Zusatzstoffen aufweisen, der am Zylindergehäuse angeordnet ist. Die Dosier- und Zuführvorrichtung kann das vorbehandelte Kunststoffmaterial dem Trichter des ersten Extruders dosiert und/oder kontinuierlich zuführen. Der erste Extruder kann eine Einzugszone, eine Kompressionszone und/oder eine Austragszone aufweisen. Der erste Extruder kann eine Mischzone aufweisen. In der Einzugszone kann das vorbehandelte Kunststoffmaterial über den Trichter eingespeist werden und/oder aufgeschmolzen werden. In der Kompressionszone kann das Kunststoffmaterial verdichtet werden. In der Austragszone kann das Kunststoffmaterial homogenisiert werden.
Der erste Extruder kann eine nach der Austragszone angeordnete Austrittsöffnung aufweisen, durch die das aufgeschmolzene Kunststoffmaterial aus dem Inneren des ersten Extruders ausbringbar ist. An der Austrittsöffnung kann ein, insbesondere formgebendes, Werkzeug, wie Formwerkzeug, angeordnet sein.
Die Kunststoffaufbereitungsanlage kann eine erste Kühleinrichtung aufweisen, die dem ersten Extruder nachgeschalten oder an diesem angeordnet ist. Die erste Kühleinrichtung kann dazu ausgebildet sein, das in dem ersten Extruder verarbeitete Kunststoffmaterial zu kühlen.
Der erste Extruder kann dazu ausgebildet sein, aus dem Kunststoffmaterial Granulat zu erzeugen.
Die Kunststoffaufbereitungsanlage kann eine Filtrierungsvorrichtung zum Filtrieren der vom ersten Extruder erzeugten Kunststoffschmelze aufweisen. Die Filtrierungsvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, einem zweiten Extruder das filtrierte Kunststoffmaterial und/oder Kunststoffschmelze, insbesondere kontinuierlich, zuzuführen.
Die Kunststoffaufbereitungsanlage kann einen zweiten Extruder aufweisen. Der zweite Extruder kann dazu dienen, Kunststoffmaterial aufzubereiten, insbesondere zu compoundieren. Der zweite Extruder kann dazu ausgebildet sein, das im ersten Extruder verarbeitete, insbesondere aufgeschmolzene, Kunststoffmaterial und/oder das in der Filtrierungsvorrichtung filtrierte Kunststoffmaterial aufzubereiten, insbesondere zu compoundieren. Unter Compoundierung kann das Hinzufügen von Zusatzstoffen oder Zuschlagsstoffen, wie Füllstoffe, Additive, etc., verstanden werden. Die Compoundierung kann dazu dienen, gewünschte und/oder definierte Materialeigenschaften bzw. Endeigenschaften des Materials zu erhalten. Die Compoundierung kann eine der, eine Auswahl aus oder alle der Verfahrensoperationen Fördern, Aufschmelzen, Dispergieren, Mischen, Entgasen, Druckaufbau und Ausstoßen aufweisen. Der zweite Extruder kann dazu ausgebildet sein, das im ersten Extruder verarbeitete, insbesondere aufgeschmolzene, Kunststoffmaterial zu fördern, aufzuschmelzen, dispergieren, mischen und/oder zu entgasen. Als Mischen kann beispielsweise distributives Mischen, dispersives Mischen und/oder diskontinuierliches Mischen vorgesehen sein. Der zweite Extruder kann ein Schneckenextruder, insbesondere ein Einschneckenextruder oder Doppelschneckenextruder, sein. Der zweite Extruder kann ein Compoundierextruder sein. Der zweite Extruder kann ein Zylindergehäuse und eine oder zwei darin angeordnete und drehangetriebene Extruderschnecke bzw. Extruderschecken aufweisen. Der zweite Extruder kann zwei Extruderschecken aufweisen. Die beiden Extruderschnecken können gleichläufig oder gegenläufig drehangetrieben sein. Die beiden Extruderschnecken können dichtkämmend sein. Der zweite Extruder kann einen Trichter zum Zuführen des Kunststoffmaterials und/oder von Zusatzstoffen aufweisen, der am Zylindergehäuse angeordnet ist. Der erste Extruder kann dem zweiten Extruder das aufgeschmolzene Kunststoffmaterial, insbesondere kontinuierlich, zuführen. Die Filtrierungsvorrichtung kann dem zweiten Extruder das filtrierte Kunststoffmaterial, insbesondere kontinuierlich, zuführen. Der erste Extruder und/oder die Filtrierungsvorrichtung kann dem Trichter des zweiten Extruders das aufgeschmolzene Kunststoffmaterial und/oder filtrierte Kunststoffmaterial, insbesondere kontinuierlich, zuführen. Der zweite Extruder kann eine Einzugszone, eine Kompressionszone und/oder eine Austragszone aufweisen. Der zweite Extruder kann eine Förderzone und/oder Mischzone aufweisen. Der zweite Extruder kann eine Entgasungszone aufweisen. Der zweite Extruder kann mehrere Trichter zum, insbesondere dosierten, Zuführen der Zusatzstoffe aufweisen. In der Einzugszone kann das vom ersten Extruder aufgeschmolzene Kunststoffmaterial über den Trichter in den zweiten Extruder eingespeist werden. In der Kompressionszone kann das Kunststoffmaterial verdichtet werden. In der Mischzone kann das Kunststoffmaterial vermischt werden. In der Mischzone kann das Kunststoffmaterial mit wenigstem einem zudosierten Zusatzstoff vermischt werden. In der Entgasungszone kann das Kunststoffmaterial entgast werden. In der Austragszone kann das Kunststoffmaterial homogenisiert werden. Der zweite Extruder kann eine nach der Austragszone angeordnete Austrittsöffnung aufweisen, durch die das aufgeschmolzene Kunststoffmaterial aus dem Inneren des zweiten Extruders ausbringbar ist. An der Austrittsöffnung kann ein, insbesondere formgebendes, Werkzeug, wie Formwerkzeug, angeordnet sein. Die Kunststoffaufbereitungsanlage kann eine zweite Kühleinrichtung aufweisen, die dem zweiten Extruder nachgeschalten oder an diesem angeordnet ist. Die zweite Kühleinrichtung kann dazu ausgebildet sein, das in dem zweiten Extruder verarbeitete Kunststoffmaterial zu kühlen. Der zweite Extruder kann dazu ausgebildet sein, aus dem Kunststoffmaterial Granulat zu erzeugen.
Der erste Extruder und der zweite Extruder können über eine Leitung verbunden sein. Die Leitung kann eine Schmelzeleitung oder eine Schmelzefördereinrichtung sein. Die Leitung kann dazu ausgebildet sein, das im ersten Extruder verarbeitete, insbesondere aufgeschmolzene, Kunststoffmaterial dem zweiten Extruder, insbesondere dem Trichter des zweiten Extruders, zuzuführen. Die Leitung kann dazu ausgebildet sein, das im ersten Extruder verarbeitete, insbesondere aufgeschmolzene, Kunststoffmaterial der Filtrierungsvorrichtung zuzuführen. Die Leitung kann dazu ausgebildet sein, eine Kunststoffschmelze oder Kunststoffmaterial kontinuierlich zuzuführen.
Ein weiterer Aspekt betrifft die Verwendung der vorstehend und/oder nachfolgend beschriebenen Kunststoffaufbereitungsanlage zur Aufbereitung und/oder Recyclierung von, insbesondere thermoplastischem, Kunststoffmaterial, wie Kunststoff-Recyclingmaterial und/oder Kunststoffabfall.
Ein Verfahren zum Aufbereiten von, insbesondere thermoplastischem, Kunststoffmaterial, wie Kunststoff-Recyclingmaterial und/oder Kunststoffabfall, kann den Schritt umfassen: Kompaktieren des Kunststoffmaterials. Das Verfahren kann den Schritt umfassen: dosiertes und/oder kontinuierliches Zuführen zumindest eines Teils des kompaktierten Kunststoffmaterials zu einem ersten Extruder aufweisen.
Beim Kompaktieren des Kunststoffmaterials, kann das Kunststoffmaterial gemischt, erwärmt und/oder zerkleinert werden. Beim Erwärmen kann die Temperatur des Kunststoffmaterials bis zum Erweichungspunkt des Kunststoffmaterials erhöht werden. Dabei kann es zu einem Verkleben einzelner Kunststoffpartikel kommen.
Das Verfahren kann den Schritt umfassen, dass das kompaktierte Kunststoffmaterial vor dem Zuführen zu dem ersten Extruder einer Dosier- und Zuführvorrichtung zugeführt wird. Zumindest ein Teil des kompaktierten Kunststoffmaterials kann vor dem Zuführen zu dem ersten Extruder, insbesondere gravimetrisch oder volumetrisch, gewogen und/oder dosiert werden.
Das Verfahren kann den Schritt umfassen, dass das dem ersten Extruder zugeführte Kunststoffmaterial mittels des ersten Extruders aufgeschmolzen wird. Das im ersten Extruder aufgeschmolzene Kunststoffmaterial kann filtriert und/oder abgekühlt werden. Das Verfahren kann den Schritt umfassen, dass aus dem im ersten Extruder verarbeiteten Kunststoffmaterial Granulat erzeugt wird.
Die mit dem ersten Extruder erzeugte Kunststoffschmelze kann direkt, insbesondere ohne Kühlung, einem zweiten Extruder zugeführt werden. Zumindest ein Teil des vom ersten Extruder aufgeschmolzenen Kunststoffmaterials kann vor dem Zuführen zu dem zweiten Extruder, insbesondere gravimetrisch oder volumetrisch, gewogen und/oder dosiert werden.
Das Verfahren kann den Schritt umfassen: Compoundieren des dem zweiten Extruder zugeführte Kunststoffmaterials mittels des zweiten Extruders. Zusatzstoffe oder Zuschlagsstoffe, wie Füllstoffe, Additive, etc., können dem im zweiten Extruder verarbeiteten Kunststoffmaterial, insbesondere während dem Compoundieren, hinzugefügt werden. Eine Rezepturzusammenstellung bzw. die Bestandteile der Kunststoffschmelze kann im Compoundierprozess präzise gesteuert werden. Wenigstens eine oder sämtliche dosierten bzw. zugeführten Komponenten, wie Zusatzstoffe und/oder Kunststoffmaterial und/oder Kunststoffschmelzen, können verwogen und/oder gravimetrisch und/oder volumetrisch dosiert werden. Aus dem im zweiten Extruder verarbeitete Kunststoffmaterial kann Granulat oder ein Kunststoffprodukt erzeugt werden.
Das Verfahren kann insbesondere die folgenden Schritte in entsprechender Reihenfolge umfassen:

- Vorbehandeln und/oder Kompaktieren von, insbesondere thermoplastischem, Kunststoffmaterial, wie Kunststoff-Recyclingmaterial und/oder Kunststoffabfall;
- Erfassen des Stoffstromes des vorbehandelten bzw. kompaktierten Kunststoff-Recyclingmaterials und/oder Bestimmen des Gewichts und/oder Volumens zumindest eines Teils des vorbehandelten bzw. kompaktierten Kunststoff-Recyclingmaterials;
- gravimetrisches und/oder volumetrisches Dosieren des vorbehandelten bzw. kompaktierten Kunststoff-Recyclingmaterials;
- dosiertes und/oder kontinuierliches Zuführen zumindest eines Teils des gravimetrisch und/oder volumetrisch dosierten vorbehandelten bzw. kompaktierten Kunststoffmaterials zu einem ersten Extruder; und
- Aufschmelzen des dem ersten Extruder zugeführten Kunststoffmaterials.

Das Verfahren kann insbesondere die folgenden Schritte in entsprechender Reihenfolge umfassen:

- Vorbereiten und Erhitzen von, insbesondere thermoplastischem, Kunststoffmaterial, wie Kunststoff-Recyclingmaterial und/oder Kunststoffabfall, mittels einer Kompaktorvorrichtung;
- gravimetrisches und/oder volumetrisches Dosieren des vorbereiteten und vorgewärmten Kunststoffmaterials mittels einer Dosier- und Zuführvorrichtung, wie eine Dosierwaage, und Zuführen des Kunststoffmaterials zu einem ersten Extruder;
- Erzeugen einer Kunststoffschmelze mittels des ersten Extruders;
- Filtrieren der mit dem ersten Extruder erzeugten Kunststoffschmelze;
- Zuführen der filtrierten Kunststoffschmelze zu einem zweiten Extruder; und
- Compoundieren der filtrierten Kunststoffschmelze mittels des zweiten Extruders.

Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem eine Kunststoff recyclinganlage, wie Kunststoffaufbereitungsanlage, die im direktbetrieb betrieben werden kann. Die Rezepturzusammenstellung kann exakt nachverfolgt werden. Die Aufbereitung von Kunststoff-Recyclingmaterial kann mit Hilfe von Extrudern in einem Schritt durchgeführt werden. Sämtliche hinzugefügten Stoffströme können präzise verwogen werden. Vor dem ersten Extruder kann eine Kompaktierung des Kunststoffmaterials durchgeführt werden. Eine Maschine, wie einer Kompaktorvorrichtung oder ein Kompaktor, kann rotierende Teile, wie ein Misch- und/oder Zerkleinerungswerkzeug, aufweisen, die das Kunststoffmaterial durch die eingebrachte Energie erwärmen können. Die Erwärmung kann so durchgeführt werden, dass die Temperatur des Kunststoffmaterials bis zum Erweichungspunkt erhöht wird. Dabei kann es zu einem Verkleben einzelner Kunststoffpartikel kommen. Dadurch kann eine Erhöhung des Schüttgewichts erzielt werden. Durch diese Vorbehandlung kann das Einzugsverhalten in den Extruder verbessert werden. Mit Hilfe des Kompaktors kann das Kunststoffmaterial zum Einzug vorbereitet und bereits erwärmt/erhitzt werden. Das in der Schüttdichte optimierte und vorgewärmte Kunststoffmaterial kann über eine Dosier- und Zuführvorrichtung, wie eine Bandwaage und/oder Dosierwaage, gravimetrisch und/oder volumetrisch dosiert werden. Das Kunststoffmaterial kann dann präzise nachvollziehbar dem ersten Extruder zugeführt werden. Der erste Extruder kann ein Einschneckenextruder zum Aufschmelzen des Kunststoffmaterials sein. Der erste Extruder kann eine Kunststoffschmelze erzeugen. Nach einem Filtrationsschritt kann die Kunststoffschmelze weiter verarbeitet werden. Beispielsweise kann die Kunststoffschmelze abgekühlt und zu Granulat verarbeitet werden. Vorzugswiese kann die noch warme Kunststoffschmelze ohne Abkühlprozess direkt einem zweiten Extruder zugeführt werden. Der zweite Extruder kann ein Doppelschneckenextruder sein. Der zweite Extruder kann die Kunststoffschmelze compoundieren. D.h., die im ersten Schritt erzeugte Kunststoffschmelze kann direkt einem Compoundierschritt zugeführt werden. Die in der Kunststoffschmelze vorhandene Wärmeenergie kann so weiter genutzt werden. Anschließend kann Granulat oder ein Kunststoffprodukt, insbesondere mit dem zweiten Extruder, erzeugt werden. Die Kunststoffrecyclinganlage kann eine Maschine mit rotierenden Teilen, wie einen Kompaktor, eine pneumatische Förderung zu einer Dosierwaage und eine gravimetrisch oder volumetrisch betriebene Dosierwaage zur, insbesondere exakten, Erfassung des Stoffstroms des Kunststoff-Recyclingmaterials aufweisen. Die Kunststoffrecyclinganlage kann ferner einen Aufschmelzextruder als ersten Extruder, einen Compoundierextruder als zweiten Extruder und eine diese Extruder verbindende Schmelzeleitung aufweisen.
Mit der Erfindung können sämtliche zu dosierenden Komponenten, wie Kunststoffmaterial, Kunststoffschmelze und/oder Zusatzstoffe, verwogen werden bzw. deren Mengen sind exakt bekannt. Zu jedem Zeitpunkt ist die genaue Rezepturzusammensetzung bekannt. Eine präzise Verwiegung des kompaktierten Kunststoffmaterials und/oder des Schmelzestromes kann erfolgen. Eine präzise Steuerung der Rezepturbestandteile, insbesondere bei der direkten Weiterverarbeitung des Schmelzestromes, wird ermöglicht. Aufgrund der präzisen Rohstoffdaten im ersten Extrusionsschritt kann auch im nachfolgenden Compoundierschritt die Rezeptzusammenstellung präzise gesteuert werden ohne dass ein Zwischenschritt durch eine Abkühlung und Granulierung der Schmelze notwendig ist. Es ist somit nicht notwendig nach dem ersten Extrusionsschritt die Schmelze abzukühlen. In der Schmelze vorhandene Wärmeenergie kann weiter genutzt werden. Die Anlage und das Verfahren werden energieeffizienter. Ferner ist die Schüttdichte des Kunststoff-Recyclingmaterials optimiert und das Einzugsverhalten in den ersten Extruder verbessert.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben, dabei zeigen schematisch und beispielhaft:

1 eine Kunststoffaufbereitungsanlage; und
2 ein Verfahren zum Aufbereiten von, insbesondere thermoplastischem, Kunststoffmaterial.

1 zeigt schematisch eine Kunststoffaufbereitungsanlage 100 zum Aufbereiten von, insbesondere thermoplastischem, Kunststoffmaterial, wie Kunststoff-Recyclingmaterial und/oder Kunststoffabfall. Die Kunststoffaufbereitungsanlage 100 weist eine Kompaktorvorrichtung 102 mit einem um eine Drehachse 104 drehbares Misch- und/oder Zerkleinerungswerkzeug 106 zur Mischung, Erwärmung und/oder Zerkleinerung des Kunststoffmaterials auf. Die Kompaktorvorrichtung 102 weist ferner einen Aufnahmebehälter 108 auf, in dem das Misch- und/oder Zerkleinerungswerkzeug 106 angeordnet ist. In einer Seitenwand des Aufnahmebehälters 108 ist eine Öffnung 110 vorhanden, aus der das vorbehandelte und kompaktierte Kunststoffmaterial ausbringbar ist.
Die Kunststoffaufbereitungsanlage 100 weist einen ersten als Einschneckenextruder ausgebildeten Aufschmelzextruder 112 zum Verarbeiten, insbesondere Aufschmelzen, des in der Kompaktorvorrichtung 102 vorbehandelten Kunststoffmaterials, und eine Dosier- und Zuführvorrichtung 114 zum dosierten und/oder kontinuierlichen Zuführen des in der Kompaktorvorrichtung 102 vorbehandelten Kunststoffmaterials zu dem Aufschmelzextruder 112 auf. Die Dosier- und Zuführvorrichtung 114 weist eine als Bandwaage ausgebildete und als gravimetrisch betriebene Dosierwaage 115 auf. Die Dosier- und Zuführvorrichtung 114 ist dazu ausgebildet, dem Aufschmelzextruder 112 das in der Kompaktorvorrichtung 102 vorbehandelte Kunststoffmaterial gravimetrisch dosiert und/oder kontinuierlich zuzuführen. Zur Aufnahme des dosierten Kunststoffmaterials weist der Aufschmelzextruder einen Trichter 116 auf.
Die Kunststoffaufbereitungsanlage 100 weist ferner eine Fördervorrichtung 118 zum Fördern des in der Kompaktorvorrichtung 102 vorbehandelten Kunststoffmaterials von der Öffnung 110 der Kompaktorvorrichtung 102 zu einem Trichter 120 der Dosier- und Zuführvorrichtung 114 auf. Die Fördervorrichtung 116 ist mittels einer Pumpe 122 pneumatisch angetrieben.
Die Kunststoffaufbereitungsanlage 100 weist einen zweiten als Doppelschneckenextruder ausgebildeten Compoundierextruder 124 zum Aufbereiten, insbesondere Compoundieren, des im Aufschmelzextruder 112 verarbeiteten, insbesondere aufgeschmolzenen, Kunststoffmaterials auf.
Der Aufschmelzextruder 112 und der Compoundierextruder 124 sind über eine Schmelzeleitung 126 verbunden, sodass das im Aufschmelzextruder 112 aufgeschmolzene Kunststoffmaterial ohne Wesentliche Abkühlung dem Compoundierextruder 124, insbesondere einem Trichter 128 des Compoundierextruders 124, zugeführt werden kann. Der Compoundierextruder 124 kann mehrere Trichter 128 aufweisen. Über den oder die Trichter 128 können gewünschte Zusatzstoffe bzw. Stoffströme zur Compoundierung der Kunststoffschmelze hinzugefügt werden. Nach dem Compoundierprozess kann mit dem Compoundierextruder 124 Kunststoffgranulat erzeugt werden.
2 zeigt schematisch ein Verfahren 200 zum Aufbereiten von, insbesondere thermoplastischem, Kunststoffmaterial. Das Verfahren 200 weist im Wesentlichen einen Kompaktierschritt 202, einen Dosierschritt 204, einen Aufschmelzschritt 206 und einen Compoundierschritt 208 auf.
Im Kompaktierschritt 202 wird das Kunststoff-Recyclingmaterial, insbesondere mittels der Kompaktorvorrichtung 102, vorbereitet und erhitzt und gegebenenfalls vermischt und/oder zerkleinert. Im Dosierschritt 204 wird das vorbereitete und vorgewärmte Kunststoffmaterial, insbesondere mittels der Dosier- und Zuführvorrichtung 114, gravimetrisch und/oder volumetrisch dosiert und einem ersten Extruder, insbesondere dem Aufschmelzextruder 112, zugeführt. Im Aufschmelzschritt 206 wird das dem ersten Extruder zudosierte Kunststoffmaterial aufgeschmolzen, um eine Kunststoffschmelze zu erzeugen. Die Kunststoffschmelze kann dann einem zweiten Extruder, insbesondere dem Compoundierextruder 124, zugeführt werden. Im Compoundierschritt 208 wird die Kunststoffschmelze compoundiert.
Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1 und die zugehörige Beschreibung verwiesen.
Mit „kann“ sind insbesondere optionale Merkmale der Erfindung bezeichnet. Demzufolge gibt es auch Weiterbildungen und/oder Ausführungsbeispiele der Erfindung, die zusätzlich oder alternativ das jeweilige Merkmal oder die jeweiligen Merkmale aufweisen.
Aus den vorliegend offenbarten Merkmalskombinationen können bedarfsweise auch isolierte Merkmale herausgegriffen und unter Auflösung eines zwischen den Merkmalen gegebenenfalls bestehenden strukturellen und/oder funktionellen Zusammenhangs in Kombination mit anderen Merkmalen zur Abgrenzung des Anspruchsgegenstands verwendet werden.
Bezugszeichenliste

100: Kunststoffaufbereitungsanlage
102: Kompaktorvorrichtung
104: Drehachse
106: Misch- und/oder Zerkleinerungswerkzeug
108: Aufnahmebehälter
110: Öffnung
112: Aufschmelzextruder
114: Dosier- und Zuführvorrichtung
115: Dosierwaage
116: Trichter des Aufschmelzextruders
118: Fördervorrichtung
120: Trichter der Dosier- und Zuführvorrichtung
122: Pumpe
124: Compoundierextruder
126: Schmelzeleitung
128: Trichter des Compoundierextruder
200: Verfahren zum Aufbereiten von Kunststoffmaterial
202: Kompaktierschritt
204: Dosierschritt
206: Aufschmelzschritt
208: Compoundierschritt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0123771 A1 [0002, 0003]

Claims

Kunststoffaufbereitungsanlage (100) zum Aufbereiten von, insbesondere thermoplastischem, Kunststoffmaterial, wie Kunststoff-Recyclingmaterial und/oder Kunststoffabfall, mit einer Kompaktorvorrichtung (102), die ein um eine Drehachse (104) drehbares Misch- und/oder Zerkleinerungswerkzeug (106) zur Mischung, Erwärmung und/oder Zerkleinerung des Kunststoffmaterials aufweist; einem ersten Extruder (112) zum Verarbeiten, insbesondere Aufschmelzen, des in der Kompaktorvorrichtung (102) vorbehandelten Kunststoffmaterials; und einer Dosier- und Zuführvorrichtung (114) zum dosierten und/oder kontinuierlichen Zuführen des in der Kompaktorvorrichtung (102) vorbehandelten Kunststoffmaterials zu dem ersten Extruder (112).
Kunststoffaufbereitungsanlage (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosier- und Zuführvorrichtung (114) zum Aufnehmen und/oder dosierten und/oder kontinuierlichen Abgeben des in der Kompaktorvorrichtung (102) vorbehandelten Kunststoffmaterials ausgebildet ist.
Kunststoffaufbereitungsanlage (100) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosier- und Zuführvorrichtung (114) dazu ausgebildet ist, dem ersten Extruder (112) das in der Kompaktorvorrichtung (102) vorbehandelte Kunststoffmaterial gravimetrisch oder volumetrisch dosiert und/oder kontinuierlich zuzuführen.
Kunststoffaufbereitungsanlage (100) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosier- und Zuführvorrichtung (114) eine gravimetrische oder volumetrische Dosierwaage (115), insbesondere Bandwaage (115), aufweist.
Kunststoffaufbereitungsanlage (100) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompaktorvorrichtung (102) einen Aufnahmebehälter (108) aufweist, in dem das drehbare Misch- und/oder Zerkleinerungswerkzeug (106) angeordnet ist.
Kunststoffaufbereitungsanlage (100) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffaufbereitungsanlage (100) eine Fördervorrichtung (118) zum Fördern des in der Kompaktorvorrichtung (102) vorbehandelten Kunststoffmaterials von der Kompaktorvorrichtung (102) zu der Dosier- und Zuführvorrichtung (114) aufweist.
Kunststoffaufbereitungsanlage (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördervorrichtung (118) eine pneumatisch oder hydraulisch oder elektrisch betriebene Antriebseinrichtung (122), insbesondere eine Ventileinrichtung oder Pumpeinrichtung, aufweist.
Kunststoffaufbereitungsanlage (100) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Extruder (112) ein Einschneckenextruder (112) ist.
Kunststoffaufbereitungsanlage (100) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffaufbereitungsanlage (100) einen zweiten Extruder (124) zum Aufbereiten, insbesondere Compoundieren, des im ersten Extruder (112) verarbeiteten, insbesondere aufgeschmolzenen, Kunststoffmaterials aufweist.
Kunststoffaufbereitungsanlage (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Extruder (112) und der zweite Extruder (124) über eine Leitung (126), insbesondere Schmelzeleitung (126), verbunden sind, die dazu ausgebildet ist, das im ersten Extruder (112) verarbeitete, insbesondere aufgeschmolzene, Kunststoffmaterial dem zweiten Extruder (124) zuzuführen.
Kunststoffaufbereitungsanlage (100) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Extruder (124) ein, insbesondere gleichläufiger oder gegenläufiger und/oder dichtkämmender, Doppelschneckenextruder (124) ist.
Verwendung einer Kunststoffaufbereitungsanlage (100) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche zur Aufbereitung und/oder Recyclierung von, insbesondere thermoplastischem, Kunststoffmaterial, wie Kunststoff-Recyclingmaterial und/oder Kunststoffabfall.
Verfahren (200) zum Aufbereiten von, insbesondere thermoplastischem, Kunststoffmaterial, wie Kunststoff-Recyclingmaterial und/oder Kunststoffabfall, aufweisend die Schritte: Kompaktieren (202) des Kunststoffmaterials; und dosiertes und/oder kontinuierliches Zuführen (204) zumindest eines Teils des kompaktierten Kunststoffmaterials zu einem ersten Extruder (112).
Verfahren (200) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass beim Kompaktieren (202) des Kunststoffmaterials, das Kunststoffmaterial gemischt, erwärmt und/oder zerkleinert wird.
Verfahren (200) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass beim Erwärmen die Temperatur des Kunststoffmaterial bis zum Erweichungspunkt des Kunststoffmaterial erhöht wird, so dass es zu einem Verkleben einzelner Kunststoffpartikel kommt.
Verfahren (200) nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das kompaktierte Kunststoffmaterial vor dem Zuführen zu dem ersten Extruder (112) einer Dosier- und Zuführvorrichtung (114) zugeführt wird.
Verfahren (200) nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des kompaktierten Kunststoffmaterials vor dem Zuführen zu dem ersten Extruder (112), insbesondere gravimetrisch oder volumetrisch, gewogen und/oder dosiert wird.
Verfahren (200) nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das dem ersten Extruder (112) zugeführte Kunststoffmaterial mittels des ersten Extruders (112) aufgeschmolzen (206) wird.
Verfahren (200) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das im ersten Extruder (112) aufgeschmolzene Kunststoffmaterial filtriert und/oder abgekühlt wird.
Verfahren (200) nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem im ersten Extruder (112) verarbeitete Kunststoffmaterial Granulat erzeugt wird.
Verfahren (200) nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem ersten Extruder (112) erzeugte Kunststoffschmelze direkt einem zweiten Extruder (124) zugeführt wird.
Verfahren (200) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das dem zweiten Extruder (124) zugeführte Kunststoffmaterial mittels des zweiten Extruders (124) compoundiert (206) wird.
Verfahren (200) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem im zweiten Extruder (124) verarbeitete Kunststoffmaterial Granulat erzeugt wird.