-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur trockenmechanischen Aufbereitung von Kunststoffartikeln, welche
mit Etiketten versehen sind, bei dem die Kunststoff-Hohlkörper auf
einer Transportstrecke axialen, radialen und tangentialen Beschleunigungs- und
Prallkräften
ausgesetzt werden, wobei die axialen, radialen und tangentialen
Kräfte
so gewählt
werden, daß die Kunststoff-Hohlkörper die
Transportstrecke im wesentlichen unversehrt durchlaufen. Die Erfindung
betrifft auch eine Vorrichtung, mit der dieses Verfahren durchgeführt werden
kann.
-
In der Verpackungsindustrie werden
zunehmend Behälter
benutzt, beispielsweise Flaschen, die durch Deformierung eines thermoplastischen
Materials mit anschließender
Abkühlung
hergestellt werden. Häufig
benutzte Kunststoffe sind Polyethylenterephthalat PET, hochdichtes
Polyethylen HDPE, Polypropylen PP, Polyvinylchlorid PVC, Polystyrol
PS sowie mehrschichtige Kunststoffbehälter. Unter mehrschichtigen
Kunststoffbehältern
werden solche verstanden, die aus mehreren Kunststoffsorten mit unterschiedlichen
Eigenschaften und Funktionen bestehen. Im Sinne der Erfindung werden
alle diese Behälter
als Kunststoff-Hohlkörper
bezeichnet.
-
Da das Bedrucken der Kunststoffbehälter technisch
schwierig zu realisieren ist, werden sie sehr häufig etikettiert. Unter Etiketten
werden allgemein Bestandteile eines Behälters verstanden, die z.B.
Informationen für
den Benutzern bereitstellen und die Werbungs- und Marketingaufgaben
erfüllen. Sie
werden in einem separaten Arbeitsgang nach dem Herstellen des Behälters mit
diesem verbunden. In der Regel überdecken
die Etiketten die Oberfläche des
Behälters
nicht vollflächig.
Eine sehr allgemeine Begriffsdefinition für Etiketten gibt z.B. die DIN
55405 Teil 4: „Packhilfsmittel
zum Ausstatten, Kennzeichnen und/oder Sichern von Packungen und
Packstücken".
-
Bei der Verbindung von Etiketten
mit dem Behälter
kann man zwei Verfahren unterscheiden. Entweder werden die Etiketten
kraftschlüssig
mit dem Behälter
verbunden oder formschlüssig
durch Schrumpfen mit dem Behälter
verbunden. Schrumpfetiketten werden auch als Sleeves bezeichnet.
-
Die wichtigsten und am häufigsten
eingesetzten Kleber lassen sich in drei Gruppen einteilen. Die sogenannten
Hotmelts werden vor dem Klebevorgang erwärmt und flüssig. Nachdem Aufbringen des
Etiketts auf dem Behälter
kühlt der
Hotmelt ab, und Etikett und Behälter
sind fest miteinander verbunden. Eine weitere An von Klebern sind
sogenannte Haftkleber. Dies sind Lösemittelkleber auf Polymerbasis.
Die letztgenannten Kleber bleiben auch nach dem Aufbringen klebrig.
Die Hotmelts und Haftkleber sind nur schwer von den Behälter wieder
vollständig
zu entfernen, wenn man die Kunststoffbehälter recycelt. Es kommen hierzu
beispielsweise intensive heiße
Waschprozesse mit verdünnter
Natronlauge zum Einsatz.
-
Eine dritte Art von Klebern sind
die wasserlöslichen
Kleber. Nach dem Verdunsten des Wassers bindet der Kleber ab und
das Etikett ist mit dem Behälter
fest verbunden. Die wasserlöslichen
Kleber sind vollständig
durch die Einwirkung von Wasser oder Dampf vom Behälter entfernen.
-
Etiketten werden entweder aus Papier, Kunststofffolien
oder aus Papier, welches bestehen entweder aus Polyethylen PE, PP,
PS, PET oder PVC. Bei Behältern
sind die Etiketten in der Regel viel dünner als die Dicke der Behälterwand.
Als Beispiel für
einen solchen Behälter
seien PET-Einwegflaschen für
kohlensäurehaltige
Erfrischungsgetränke
und Softdrinks genannt, die an der dünnsten Stelle eine Wandstärke von
nur 180 bis 400 μm
(1,8 bis 4 × 10–4 m)
aufweisen und ein Schrumpfetikett aus Kunststoff mit einer Dicke
von 25 bis 75 μm
(0,25 bis 0,75 × 10–4 m)
haben.
-
Mit relativ geringen mechanischen
Kräften lassen
sich kraftschlüssige
Schrumpfetiketten vom Behälter
trennen. Schrumpfetiketten werden immer häufiger eingesetzt und sind
vor allen Dingen in Asien sehr beliebt. Das Schrumpfetikett erlaubt
dem Abfüller
wegen der großen
Fläche
viel Werbung und Informationen auf die Flasche in optisch ansprechender
Weise anzubringen. Es ist zu erwarten, daß der Anteil an Schrumpfetiketten
in den nächsten
Jahren weltweit weiter wächst.
-
Bei den Behältern aus Kunststoff sind die
Polyester, insbesondere PET, und die Polyolefine PE und PP von wirtschaftlich
großer
Bedeutung. Bei Verpackungen ist für flüssige Nahrungsmittel die Kunststoffflasche
heute das wichtigste Verpackungsmaterial und wird bevorzugt gegenüber der
Glasflasche und der Weißblechdose
für Getränke eingesetzt.
Auch durch gesetzlich verordnete Pfandsysteme wächst der Anteil an PET-Flaschen
im Lebensmittelbereich zum Teil sprunghaft an.
-
Aufgrund des hohen Materialwertes
werden PET-Flaschen in vielen Ländern
nach Gebrauch gesammelt und recycelt. Das Recycling besteht in einer aufwendigen
Abfolge von Reinigungs- und Trennschritten, die letztendlich dazu
führen,
daß ein
hochreiner Sekundärrohstoff
für den
Wirtschaftskreislauf entsteht. Aus dem recycelten PET werden z.B.
Fasern für
die Textilindustrie gemacht. Weitere Anwendungsmöglichkeiten sind Umreifungsbänder, Folien, neue
Flaschen auch nach geeigneter Reinigung für Lebensmittel sowie Transportpaletten.
Deshalb sind einfache und preiswerte Verfahren gesucht, die das wertvolle
PET-Material von den Etiketten befreien. Die Etiketten selber werden
in der Regel nicht wiederverwertet, weil die Artenvielfalt eine
aufwendige Trennung erfordert. Dies ist zur Zeit wirtschaftlich nicht
interessant. Die vorliegende Erfindung ist in der Lage, auf einfache
Art und Weise das störende
Etikett von der Flasche zu entfernen.
-
Im folgenden wird erläutert wo
die besondere Problematik beim Recycling von und der Wiederverwertung
von Kunststoffbehältern
liegt und wie die vorliegende Erfindung zur Lösung beiträgt.
-
Wegen des hohen Materialwertes ist
vor allen Dingen das kristalline und transparente PET für den Recyclingindustrie
von Interesse. Es stören
sowohl eingefärbte
PET-Flaschen wie auch geringe Menge an anderen Kunststoffen wie
PE, PP, PVC, PS, PET-G und Polyethylennaphthalat PEN. So ist das
PET-G ist glykolmodifizierter Polyester, der von der chemischen
Struktur her dem PET sehr ähnlich ist,
aber bei der Wiederverwertung des PET absolut unerwünscht ist.
Auch das PEN gehört
mit zur Familie der Polyester und ist ebenfalls unerwünscht.
-
Es ist nun unvermeidlich, daß beim Sammeln der
Flaschen immer eine mehr oder weniger Anzahl von unerwünschten
Flaschen Bestandteil mit in Sammlung gerät. Dies hat die unterschiedlichsten Ursachen.
Zum einen werden die Flaschen bei der Rücknahme in den Ge schäften nicht
richtig erkannt und sortiert. Bei der Sammlung in Containern werden diese
von den Bürgern
ebenfalls oftmals falsch befüllt.
Bei der Sammlung und Sortierung durch haushaltsnahe Systeme wie
Sack- oder Tonnensammlung hat man ohnehin eine Mischsammlung von
unterschiedlichsten Verpackungen. Diese Mischsammlung aus Altverpackungen
wird in Deutschland als Leichtverpackungssammlung bezeichnet. In
speziellen Sortieranlagen werden die Leichtverpackungen manuell,
halbautomatisch oder auch vollautomatisch in einzelne Fraktionen
sortiert. Auch hierbei entsteht aus technischen und wirtschaftlichen
Gründen
nie eine 100% sortenreine Fraktion.
-
Eine Trennung in die verschiedenen
Materialarten ist für
den Menschen optisch nur schwer möglich. Eine händische
Sortierung ist zudem sehr teuer, weil sehr personal- und arbeitsintensiv.
Deshalb wurden in den letzten Jahren automatische Verfahren der
Erkennung und Trennung entwickelt. Man bezeichnet diese Verfahren
auch als automatische Klaubeverfahren.
-
Dabei nutzt man die Unterschiede
in der chemischen Struktur der Materialien. Als Trennmethoden verwendet
man als optische Erkennungsverfahren. Das erfolgreichste Verfahren
ist das der Erkennung mittels NIR-Strahlen. Dabei werden Strahlen
im nahinfraroten Spektralbereich von einer Lichtquelle ausgesandt.
Die Strahlen werden vom Kunststoff reflektiert und mittels eines
Sensors erfasst. Jeder Kunststoff emittiert entsprechend seiner
chemischen Struktur ein charakteristisches Spektrum. Mit Hilfe eines
Computers wird das ermittelte Spektrum ausgewertet. In der Datenbank
des Computers sind alle in Frage kommenden Spektren der Kunststoffe
gespeichert. Mit Hilfe eines Vergleichs der Spektren kann der Kunststoff
erkannt und mechanisch aus dem Förderstrom
isoliert werden. Auf diese Weise erhält man eine Trennung nach Sorten.
Ein Verfahren der NIR-Erkennung, ist zum Beispiel in der WO 99/26734 erläutert. Eine
Verfahrensbeschreibung für
eine Sortieranlage, die mit NIR-Sensoren ausgestattet ist, ist beispielsweise
in der WO 02/04185 zu finden. Ähnlich
wie die NIR-Trennung nach Kunststoffsorten funktioniert die Erkennung
nach unterschiedlichen Farben.
-
Etiketten stören bei der eindeutigen Zuordnung
zu einem Farbton oder zu einer Kunststoffsorte, denn sie beinträchtigen
die Effizienz der NIR-Sortierung ganz erheblich. Da sie Teile der Flasche überdecken
und die Strahlen blockieren, wird dem Behälter eine falsche Kunststoffsorte
zugeordnet. Auch oberflächig
anhaftende Verschmutzungen führen
dazu, daß die
Spektren ihre charakteristischen Eigenschaften verlieren und unter
Umständen
eine falsche Zuordnung erfolgt.
-
Nach dem Stand der Technik werden
die gebrauchten PET-, HDPE- oder PP-Behälter aufbereitet, indem in
einem ersten Schritt eine Auflösung
der zu Ballen verpressten Behälter
erfolgt. Sofern die Flaschen in Kunststoffsäcken gesammelt werden, müssen die
Säcke aufgeschnitten
und entleert werden. Es muß ein
möglichst
kontinuierlicher und gleichmäßiger Massenstrom
erzeugt werden.
-
Dann werden die ersten unerwünschten Stör- oder
Fremdstoffe entfernt. Sinnvollerweise beginnt man mit den am einfachsten
zu entfernenden Störstoffen.
Dazu gehört
die Entfernung von Eisen- und Nichteisenmetallen, Steinen, Fremdkunststoffen, Haus-
und Gewerbemüll.
Dies kann händisch
durch Klaubung oder auch automatisch durch Maschinen erfolgen. Vielfach
wird auch eine Kombination von beiden Methoden eingesetzt. Diese
Materialien stören
die weitere Verarbeitung, weil die Maschinen einem erhöhten Verschleiß ausgesetzt
sind, beschädigt
oder sogar zerstört
werden können.
Zudem wird die entstehende Produktqualität schon durch kleinste Mengen
an Störstoffen
negativ beeinträchtigt.
-
Eingesetzt werden z.B. Eisenmagnete, Nichteisenmagnete,
Siebe, NIR-Erkennungsgeräte, Windsichter,
Dichtetrennaggregate und andere Klassierungstechniken. Die Etiketten
werden jedoch bei diesen Verfahren nicht systematisch entfernt und bleiben
zumeist an den Flaschen kleben. Lediglich wenn die Flaschen längere Zeit
mit Wasser, Dampf oder Feuchtigkeit in Kontakt kommen fallen einige Etiketten
ab, die mit einem wasserlöslichen
Kleber verbunden sind. Dies ist aber eher die Ausnahme. Die Mehrzahl
der Etiketten bleibt mit den Flaschen verbunden. Auch Rückstände vom
ursprünglichen Füllgut bleiben
in den Flaschen. Welche negativen Konsequenzen dies hat, wird später erläutert.
-
Jetzt folgt eine Zerkleinerung in
einem oder zwei Schritten. Für
eine effiziente Reinigung und Entfernung von Störmaterialien wird eine Korngröße im Bereich
von 5–20
mm benötigt.
Eingesetzte Zerkleinerer sind Schneidmühlen, Trommelshredder, Rotorscheren
oder andere Zerkleinerer, die möglichst
wenig Feinanteile und Staub produzieren, die die weitere Verarbeitung
stören
und die Produktqualität
beeinträchtigen.
Beim Zerkleinern werden die Flaschen aufgeschnitten oder aufgebrochen
und der Restinhalt mischt sich mit dem Mahlgut. Auch die Etiketten
werden zerkleinert. Teilweise lösen
sie sich beim Zerkleinerungsprozess von den Flaschen. Es gibt auch
Zerkleinerer – insbesondere
Schneidmühlen – bei denen Wasser
während
des Mahlprozesses zugegeben wird. Man bezeichnet solche Maschinen
auch als Nassmühlen
oder Nassschneidmühlen.
Die Zerkleinerung ist durch die hohe Drehzahl der Mühle mit
intensiver Reibung verbunden. Dabei reiben sowohl die Partikel untereinander
als mit dem Gehäuse
und dem Rotor des Zerkleinerers. Als Folge davon wird das Material
intensiv gewaschen.
-
Es folgen mehrere intensive Wasch-
und Spülstufen
mit Klarwasser. Dazu werden kontinuierliche oder diskontinuierliche
Wäscher
eingesetzt. Schwierig zu entfernen sind z.B. fett- oder ölhaltige Reststoffe.
Als Beispiel seien Milchflaschen und Ölkanister genannt. Behälter für Speiseöle, wie
Olivenöl,
als auch für
Motoröl
sind sehr schwierig zu reinigen. Um diese Rückstände vollständig zu entfernen und einen
sauberen und daher hochwertigen Kunststoff zu erhalten, werden die
unterschiedlichsten Waschverfahren angewendet. So wird mit heißem Wasser
und verdünnter
Natronlauge gewaschen.
-
Auch viele Klebstoffe lassen sich
nur schwer entfernen. Auch hierbei wird zumeist verdünnte, heiße Natronlauge
als Waschhilfsmittel eingesetzt. Um zu vermeiden, daß der einmal
abgelöste
Klebstoff sich wieder mit dem Kunststoff wieder verbindet, werden
der Waschflüssigkeit
oberflächenaktive
Substanzen zugesetzt. Weitere Zusätze sind z.B. Entschäumer.
-
Ein Nachteil dieses Verfahrens ist,
daß die flüssigen Reststoffe,
Papierfasern von Etiketten und auch der anhaftende Schmutz auf die
Waschflüssigkeit übergehen.
Der Kunststoff ist zwar sauber aber die Waschflüssigkeit beinhaltet die Verunreinigungen und
muß aufwendig mechanisch,
chemisch, physikalisch und biologisch gereinigt werden. Die Reinigung des
Wassers geschieht entweder in der Anlage selber oder durch eine
Kläranlage.
-
Im Sinne einer umweltverträglichen
Produktion wird im folgenden ein neues Verfahren vorgeschlagen,
das diese Nachteile vermeidet.
-
Aus der
EP 0 237 127 A1 ist ein
Verfahren bekannt, bei dem die Kunststoff-Hohlkörper in ein Flüssigkeitsbad
eingetaucht werden, deren Temperatur so hoch ist, daß die bei
der Herstellung der Behälter
eingefrorenen Spannungen gelöst
werden, so daß die
Artikel schrumpfen werden. Durch eine kombinierte Wirkung dieses
Schrumpfens und der Wirkung der Flüssigkeit sollen sich die Etiketten
dann ablösen.
Anschließend
werden die Kunststoff-Hohlkörper
sowie die davon abgelösten
Etiketten auf ein geneigtes Schwingsieb gebracht, wo sie voneinander getrennt
werden.
-
Auch die WO 92/08591 nutzt eine Waschflüssigkeit,
um Etiketten von Behältern
abzulösen, wobei
in der Waschflüssigkeit
mechanische Kräfte ausgeübt werden,
die die etwa aneinander klebenden Behälter voneinander trennen sollen.
-
Derartige Verfahren brauchen viel
Energie, weil die Etikettenentfernung durch heißes Wasser oder Dampf erfolgt.
Flasche, Etikett und der mögliche Restinhalt
sind auf eine Temperatur von mehr als 75° zu erwärmen. Ein weiteres Problem
ist die Reinigung des Wassers. Verunreinigungen gehen während des Prozesses
auf das Wasser über.
Eine aufwendige Reinigung ist die zwangsläufige Konsequenz.
-
Im Zuge einer wirtschaftlichen Aufbereitung wird
danach gestrebt, trocken arbeitende Verfahren einzusetzen. So gelingt
es beispielsweise gemäß der
DE 196 16 623 A1 ,
vorzerkleinerte Kunststoff-Papier-Verbunde trocken aufzutrennen,
indem man diese in einem Siebkorb axialen, radialen und tangentialen
Kräften
aussetzt. Das Papier erfährt
dabei eine Morphologieänderung
und tritt als Fasermaterial durch die Öffnungen des Siebkorbs aus.
Der Kunststoffan teil bleibt im wesentlichen unversehrt. Die
DE 196 16 623 A1 wurde
zur Formulierung des einleitenden Teils der Ansprüche 1 und
5 verwendet.
-
Bei einem trockenen Entetikettierverfahren, wie
es in der
US 4 013 497 beschrieben
ist, werden gleichartige Flaschen zwischen zwei Förderbändern sequentiell
zu einem Schleifrad geführt
und dort, während
sie um ihre Längsachse
gedreht werden, von den Etiketten befreit. Anschließend werden
mit rotierenden Messern die Deckel entfernt. Nachteilig bei dieser
Vorgehensweise ist, daß deformierte
oder teilweise zerstörte
Flaschen nicht behandelt werden können. Außerdem sind aufwendige Mechanismen erforderlich,
um die Flaschen am Schleifrad vorbeizuführen.
-
Aus der
US 5 289 978 ist bekannt, Granulat von
noch anhaftenden Etiketten nachzureinigen, indem es rotierenden
Schlägern
ausgesetzt wird, die mit stationären
Elementen zusammenwirken. Diese Vorgehensweise ist ungeeignet, wenn
man Kunststoff Hohlkörper
unzerstört
wiedergewinnen will, da sie zwangsläufig zerkleinert werden.
-
Es ist die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung sowie eine
Vorrichtung zu schaffen, mit der das Ablösen von Etiketten von Kunststoff
Hohlkörpern
in einem trockenen Prozess mit geringem maschinellen Aufwand gelingt.
Insbesondere sollen auch PVC-Etiketten und dergleichen abgetrennt
werden.
-
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach
Anspruch 1 gelöst,
weiter durch eine Vorrichtung nach Anspruch 5. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind
Gegenstand der Unteransprüche.
-
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Kunststoff
Hohlkörper
während
ihrer trombenartigen Bewegung durch die Transportstrecke oberflächlich angerissen
werden, wobei die Etiketten sich zumindest teilweise von den Kunststoff
Hohlkörpern
lösen, und
daß die
Länge der
Transportstrecke so bemessen wird, daß die Wirkdauer der axialen,
radialen und tangentialen Kräfte
ausreicht, die Etiketten vollständig
von dem Kunststoff zu trennen, wobei die axialen, radialen und tangentialen
Kräfte
so gewählt
werden, daß die
Kunststoff Hohlkörper
die Transportstrecke im wesentlichen urzerkleinert durchlaufen,
wenn auch die Form der Artikel durch die Krafteinwirkung verändert sein
kann. Trombenartig meint dabei, daß sich die Kunststoff Hohlkörper ähnlich wie
in einer Windhose auf einer spiraligen Bahn bewegen. Es hat sich
gezeigt, daß sich
Etiketten, auch solche aus Kunststoff, mehr oder weniger großstükkig von
den Kunststoff Hohlkörpern
ablösen
lassen. In einer nachgeschalteten Windsichtung, Siebung oder mit Hilfe
eines ballistischen Trenners kann dann die Etikettenfraktion von
der Kunststofffraktion in einem separaten Stoffstrom getrennt werden.
-
Bevorzugt werden die Kunststoff Hohlkörper und
die Etiketten während
der Bearbeitung auf eine Geschwindigkeit von mehr als 5 Meter pro
Sekunde beschleunigt. Sie können
durch Zentrifugalkräfte
mit einer Geschwindigkeit von mehr als 15 Metern pro Sekunde, aber
weniger als 80 Metern pro Sekunde aus der Transportstrecke ausgetragen
werden.
-
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
können
große
Mengen an Flaschen gleichzeitig bearbeitet werden. Dadurch, daß die Flaschen
immer dünner und
leichter werden, sind Verfahren bei denen die Flaschen einzeln durch
Schleifen, Kratzen oder Schaben bearbeitet werden nicht mehr wirtschaftlich. Dazu
ein Zahlenbeispiel. Mit der Erfindung können pro Stunde 1500 kg Flaschen
bearbeitet werden. Bei einem Flaschengewicht von durchschnittlich
20 g sind dies 75.000 Flaschen pro Stunde. Das ist mit anderen Verfahren
nicht darstellbar.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum trockenen
Aufbereiten von Kunststoff Hohlkörpern,
welche mit Etiketten versehen sind, weist, wie es an sich aus der
DE 196 16 623 A1 bekannt
ist, eine Mantelfläche
auf, bevorzugt mit kreisförmigem,
ovalem oder polygonalem Querschnitt. Die Mantelfläche kann
als Gehäuse
oder Siebkorb ausgebildet sein, wobei das Gehäuse eine Aufgabeöffnung und
eine Austrittsöffnung
hat und eine Transportstrecke für
die zu behandelnden Kunststoff-Hohlkörper definiert. Unter "Siebkorb" sollen auch Zylinder
ohne Perforationen verstanden werden. Eine Welle ist innerhalb der
Mantelfläche
bzw. in dem Gehäuse
vorgesehen, an der eine Vielzahl von Werkzeugen, bevorzugt Schaufeln,
angeordnet ist. Dabei sind die Welle und die Mantelfläche relativ
zueinander drehbar, die Drehzahl ist so einstellbar, daß die Kunststoff
Hohlkörper
die Transportstrecke im wesentlichen unversehrt durchlaufen. Für die Erfindung
wesentlich sind Einrichtungen vorgesehen, an der Innenwand des Gehäuses, an
den Schaufeln oder an beiden, welche die Kunststoff Hohlkörper oberflächlich anreißen. Die
Kunststoff Hohlkörper
bleiben daher einstückig
vorliegen, während
die Etiketten sich an den Stellen, wo sie nicht mit dem Kunststoff
Hohlkörper
verklebt sind, ohne weiteres lösen.
Da erfindungsgemäß die Länge der
Transportstrecke so bemessen wird, daß die Wirkdauer der durch die
Mantelfläche,
die Einrichtungen und die Schaufeln hervorgerufenen Kräfte ausreicht,
die Etiketten vollständig
von den Kunststoff Hohlkörpern
zu lösen,
können
diese mit der schon erwähnten
Windsichtung abgetrennt werden, wobei als Schwergut die reine Kunststoff-Hohlkörperfraktion
verbleibt, die zudem mit praktisch keinen Materialverlusten behaftet
ist, da die Artikel, Behälter
oder Flaschen unzerstört
geblieben sind.
-
Vorteilhaft weist die Einrichtung,
welche die Kunststoff Hohlkörper
oberflächlich
einreißen,
Kanten, raue oder kantige Beschichtungen oder Profilierungen auf.
Es kann dabei sein, daß derartige
Einrichtungen nur in der Nähe
der Aufgabeöffnung
des Gehäuses
vorgesehen sind, sie können
aber auch entlang der gesamten Transportstrecke angebracht sein.
-
Die Form der Mantelfläche oder
des Siebkorbes wird dabei entsprechend der Haftungsintensität des Etiketts
auf der Flasche gewählt.
Sofern es sich beim Aufgabematerial um auf Kunststoffflaschen mit Schrumpfetiketten
handelt, sind keine großen
Kräfte zum
Ablösen
der Etiketten erforderlich. Es reicht in einem solchen Fall schon
ein perforierter runder bzw. zylindrischer Siebkorb, der den Flaschen,
die eine trombenartige Bewegung entlang der Rotorachse der Maschine
durchlaufen, relativ wenig Widerstand entgegensetzt. Sofern die
Etiketten durch die Kleber sehr fest mit dein Behälter verbunden
sind, werden Siebkörbe
eingesetzt, die den Behältern
einen größeren Reibungswiderstand
entgegensetzen. Solche Siebkörbe
sind z. B. mit rauhen Oberflächen
ausgestattet, die durch Aufbringen von Noppen, Schweißnarben,
Schweißpunkten
oder durch Aufschweißen von
kleinen Metallteilchen erfolgen. Die Anzahl an denkbaren Ausführungsmöglichkeiten
sind hierbei sehr groß und
umfaßt
auch Flachstahlelemente, wie beispielsweise Flachstäbe.
-
Um insbesondere bei horizontal liegenden Gehäusen den
Transport des Materials zu erleichtern und auch in seiner Geschwindigkeit
zu steuern, können
eine oder mehrere Schaufeln relativ zur Welle angestellt sein. Vorteilhafthafterweise
haben auch die Schaufeln an der Aufgabeseite eine geringere Länge als
die in Transportrichtung nachfolgenden, damit Verstopfungen im Aufgabebereich
der Vorrichtung vorgebeugt wird.
-
Verstopfungen im Austrittsbereich
wird vorgebeugt, indem weiter bevorzugt die Austrittsöffnung tangential
am Gehäuse
vorgesehen ist. Die letzten Schaufeln schleudern sozusagen die unzerstörten Kunststoff
Hohlkörper
aus dem Gehäuse
heraus. Eine Sogwirkung kann den Transport des Kunststoffs aus der
Maschine unterstützen.
Diese Sogwirkung kann z.B. durch Ventilatoren erzeugt werden.
-
Die Rotorwelle kann horizontal oder
vertikal angeordnet sein und gegebenenfalls auch exzentrisch zu
einer Symmetrieachse der sie umgebenden Mantelfläche liegen. Auch ist denkbar,
daß die
Achsen von Welle und umgebender Mantelfläche einen Schnittpunkt haben
und ihre Lage zueinander winkelschief ist.
-
Die Welle kann als Hohlwelle ausgeführt sein,
an der die Werkzeuge angebracht sind. Um die einfache Auswechselbarkeit
der Werkzeuge zu gewährleisten,
können
die Werkzeuge mit der Welle verschraubt sein.
-
Vorteilhaft für die Drehzahl des Rotors sind Umdrehungen
zwischen 500 und 2500, bevorzugt zwischen 600 und 1800 pro Minute.
weiter bevorzugt zwischen 600 und 900 Umdrehungen pro Minute. Es muß in jedem
Fall gewährleistet
sein, daß die
Kunststoff-Hohlkörper
nicht zerstört
werden. Werden ausschließlich
Flaschen aufgegeben, so kann auch daran gedacht werden, den Abstand
der Schaufeln entlang der Welle an die Größe der Kunststoff Hohlkörper anzupassen.
-
Bevorzugt werden die Drehzahl der
Welle und der maximale Durchmesser der Werkzeuge so gewählt, daß die Kunststoff
Hohlkörper
und die Etiketten auf eine Geschwindigkeit von mehr als 5 Metern
pro Sekunde in der Maschine beschleunigt werden. Auch ist bevorzugt,
wenn die Kunststoff-Hohlkörper
und Etiketten durch den Durchmesser der Werkzeuge und die Drehzahl
der Welle mit einer Geschwindigkeit von mehr als 15 Metern pro Sekunde aber
weniger als 80 Metern pro Sekunde aus der Maschine tangential herausgeschleudert
werden.
-
Die Erfindung lässt sich vorteilhaft zum Entfernen
von Etiketten, insbesondere solchen aus Kunststoff von Kunststoffbehältern, beispielsweise Flaschen,
verwenden.
-
Ein weiterer Vorzug der Erfindung
ist, daß Restinhalte
und oberflächig
anhaftender Schmutz vom Behälter
getrennt werden. Dadurch wird das Waschwasser weniger stark kontaminiert
und der Aufwand für
die Abwasserreinigung reduziert. Durch die hohen Kräfte in der
Maschine werden die Behälter
in der Regel an einigen Stellen aufgerissen und durch die Zentrifugalkräfte treten
die Restinhalte aus dem Behälter
aus und werden durch die Löcher
des Siebkorbes in das umgebende Gehäuse geschleudert. Die Flüssigkeiten
fließen
an den Gehäusewandungen
ab und sammeln sich in einem Trog oder in einer Rinne am Boden des
Maschinengehäuses. Durch
eine geeignete Neigung des Troges oder der Rinne treten dann die
Flüssigkeiten
getrennt von den Kunststoff Hohlkörpern und Etiketten aus dem
Maschinengehäuse
aus. Um die Reinigung des Gehäuses
bei vertikaler Welle zu vermeiden, können die Öffnungen des Siebkorbes als
Blindlöcher
gestaltet sein.
-
Im folgenden soll die Erfindung lediglich
beispielhaft anhand der beigefügten
Zeichnung näher erläutert werden.
Es zeigt:
-
1 ein
Schaufelwerkzeug bestehend aus vier Schaufeln, wobei die Schaufeln
im Bereich der äußeren Durchmesser
mit einer Anstellung versehen sind;
-
2 eine
beispielhafte Ausführung
eines Rotors in stark schematisierter dreidimensionaler Darstellung
mit horizontal liegender Welle und einer Vielzahl von Schaufeln;
-
3a, 3b, 3c, 3d die
Lage des Rotors in einem Siebkorb in verschiedenen Ausführungsformen, bei
denen der Siebkorb eine polygonale Gestalt hat, Rotor und Siebkorb
parallele Achsen aufweisen und die Lage der Achsen zentrisch ist,
wobei die Gestaltung des Siebkorbes variiert ist;
-
4 eine
Ausführungsform
eines Maschinengehäuses
ohne Rotor, Siebkorb, Antrieb und Lagerung, bei der die entetikettierten
Kunststoff Hohlkörper
tangential aus dem Maschinengehäuse
austreten;
-
5 Rotor,
Siebkorb und Maschinengehäuse
in schematischer Ausführung;
-
6 eine
zweite Ausführungsform
einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung mit vertikal liegender Welle mit Rotor, Siebkorb und Maschinengehäuse; und
-
7 eine
dritte Ausführungsform
einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist, bei der der Austrag der entetikettierten Kunststoff
Hohlkörper
axial erfolgt.
-
In der 1 besteht
das Schaufelwerkzeug beispielhaft aus vier kreuzförmig zueinander
angeordneten Schaufeln 12, wobei in der Mitte eine Aussparung 14 vorgesehen
ist, durch die die Welle eines Rotors 20 (2) geführt wird. Die Schaufeln 12 sind im äußeren Umfangsbereich
mit einer Anstellung 16 versehen. Diese Anstellung 16 der
Schaufeln 12 bewirkt, daß der Kunststoff eine trombenartige
Bewegung in axialer Richtung entlang der Rotorachse ausführt. Die
Anstellung der Schaufeln beträgt üblicherweise
zwischen 1 und 10° .
Die Anstellung der Schaufeln bestimmt zusammen mit der Drehzahl
des Rotors 20 insbesondere bei horizontal angeordnetem Rotor
die Aufenthaltszeit des Kunststoff Hohlkörpers in der Maschine mit.
Um die Aufenthaltzeit des Kunststoffs in der Maschine zu verlängern, können einzelne
Schaufeln keine Anstellung haben oder sogar eine der Hauptförderrichtung
entgegengesetzte Anstellung. So ist es möglich, die Verweilzeit in der
Maschine in großem
Umfang zu variieren.
-
2 zeigt
eine erste Ausführungsform
eines Rotors 20 zum trockenmechanischen Aufbereiten von
Kunststoff Hohlkörpern.
Der Rotor 20 besteht aus einer angetriebenen Welle 22,
auf der eine Vielzahl von Schaufelwerkzeugen 10 angebracht
ist. Die Länge
der einzelnen Schaufeln 12 ist im übrigen so bemessen, daß zwischen
Schaufelende und Siebkorb (3)
ein Spalt verbleibt, der an die Größe der Kunststoff Hohlkörper angepaßt sein
kann.
-
Um die Verweilzeit der Kunststoff
Hohlkörper innerhalb
des Siebkorbes einzustellen, kann der Abstand der Schaufeln 12 voneinander
sowie ihre Lage und Anordnung optimiert werden. Je nach Anwendungsfall
kann die Anzahl der Schaufeln 12 erhöht oder reduziert werden. Aus
technischen Gründen
beträgt
die Anzahl der Schaufeln 12 vorteilhafterweise zwei, drei
oder vier. Aber auch eine größere Anzahl von
Schaufeln 12 auf einem Schaufelwerkzeug 10 ist möglich. Die
Schaufelwerkzeuge 10 sind nicht mit Messern ausgestattet,
da sonst die Kunststoff-Hohlkörper
zerkleinert würden.
-
Um Verstopfungen durch die Kunststoff Hohlkörper im
vorderen Teil der Maschine zu vermeiden, sind dort die ersten Schaufelwerkzeuge 10 verkürzt ausgeführt. Dadurch
wird vermieden, daß die Kunststoff
Hohlkörper
wie ein Keil zwischen Siebkorb und Schaufelwerkzeug 10 wirken
und den Rotor 20 zum Stehen bringen. Ein solcher Stillstand
der Maschine kann zu Beschädigungen
des Siebkorbes oder des Antriebes führen. In jedem Fall ist ein
solcher Stillstand unerwünscht,
da der dadurch entstehende Materialstau aufgelöst werden muß.
-
Die Kanten der Schaufelwerkzeuge 10 werden
im Lauf der Zeit durch Abrieb rund, so daß die Reibungen zwischen Rotor 20 und
Kunststoff Hohlkörper
stark abnimmt und die Entfernung der Etiketten beeinträchtigt wird.
Von Vorteil ist es, wenn die Etiketten an einigen Stellen angerissen
werden. Dadurch wird die Ablösung
vom Kunststoff Hohlkörper erleichtert.
Deshalb können
die am stärksten
beanspruchten Stellen der Schaufeln 12 mit auswechselbaren
Stahlplatten, bevorzugt aus gehärtetem
Stahl, bestückt
werden.
-
3a zeigt
den in 2 beschriebenen Rotor 20,
horizontal liegend, der von einem feststehenden Siebkorb 30 umschlossen
ist. Die Form des Siebkorbes 30 und der Abstand zwischen
Schaufelende und Siebkorbinnenfläche
ist für
die Effektivität der
Etikettenentfernung von großer
Wichtigkeit. Die Abrisskräfte,
wie sie am Kunststoffbehälter
wirken, sind bei einem runden Siebkorb ohne Perforation oder Löcher am
geringsten. Bei Lochdurchmessern von 1 bis 3 mm sind die Reibungskräfte eher
gering. Sofern die Etiketten schwierig zu entfernen sind, kommen
größere, aber
nicht zu große,
Lochdurchmesser zum Einsatz. Sie müssen in jedem Fall so gewählt werden,
daß Teile
der Kunststoffbehälter
in den Löchern
festgehalten werden und dann durch den Rotor abgerissen werden.
Bei Kunststoffflaschen mit einem Volumen von 0,5 bis 2 Litern beträgt der Durchmesser
maximal 15 mm.
-
3b zeigt
eine Variante der Anordnung nach
3a,
bei der die Öffnungen
32 des
Siebkorbes
30 blind verschlossen sind. Normalerweise dienen
die Öffnungen
32 dazu,
Schmutz und Restflüssigkeit
aus dem Siebkorb
1 abzuführen, bei Getränkeflaschen
oder dergleichen ist diese Maßnahme aber
unter Umständen
entbehrlich, bei senkrecht stehendem Rotor
20 kann Flüssigkeit
ohnehin abfließen.
Anders als bei der
DE
196 16 623 A1 geht es auch nicht darum, Papieretiketten
zu zerfasern, vielmehr sollen die abgelösten Etiketten im wesentlichen erhalten
bleiben, so daß sie
gemeinsam mit den Kunststoff Hohlkörpern durch die tangential
angeordnete Austrittsöffnung
64 (
4) abgezogen oder herausgeschleudert
werden.
-
3c zeigt
eine Variante, bei der die Innenflächen des Siebkorbes 30 mit
Noppen 34 versehen sind, in 3d sind
Leisten 36 angebracht. Alle diese Maßnahmen erreichen die schonende
Ablösung
der Etiketten von den Kunststoff Hohlkörpern.
-
4 zeigt
ein Beispiel eines Maschinengehäuses 60 für einen
horizontal liegenden Rotor 20, bei dem besonders gut die
Lage der tangential angeordneten Austrittsöffnung 64 zu erkennen
ist. Schmutz und eventuell vorhandene Flüssigkeit aus den Kunststoff
Hohlkörpern,
die durch den Siebkorb ausgetreten sind, sammeln sich in einer Rinne 68 und
werden abgeführt.
-
5 zeigt
ein Ausführungsbeispiel,
bei dem der Siebkorb 30 und der Rotor 20 horizontal
in einem Gehäuse 60 angeordnet
sind. An einer Stirnseite des Gehäuses 60 ist oberhalb
der Welle 22 eine Aufgabeöffnung 62 für die Kunststoff
Hohlkörper
vorgesehen. In dem Bereich der Aufgabeöffnung 62 sind die
Schaufeln 12 kürzer
ausgebildet als die in Transportrichtung nachfolgenden.
-
Die sich in radialer Richtung in
bezug auf die Welle 22 erstreckenden Schaufeln 4 können auch angestellt
sein, wobei Anstellwinkel im Bereich von 1 bis 5°, maximal bis 10°, in Betracht
kommen. Die Kunststoff Hohlkörper
und die abgelösten
Etiketten treten schließlich
aus der tangential am Siebkorb 30 vorgesehenen Austrittsöffnung 64 aus.
-
Die Welle 30 wird mit einem
nicht dargestellten Motor angetrieben und rotiert mit Drehgeschwindigkeiten
beispielsweise im Bereich von 500 bis 1800 Umdrehungen pro Minute,
um eine schonende Behandlung der Kunststoff Hohlkörper zu
gewährleisten.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren wird so geführt, daß mit Etiketten
versehene Kunststoff Hohlkörper,
beispielsweise Behälter
oder Getränkeflaschen,
kontinuierlich durch die Aufgabeöffnung 62 in den
Innenraum des Gehäuses 60 eingefüllt werden, während sich
der Rotor 20 mit einer Drehzahl zwischen 500 und 1800 Umdrehungen
pro Minute dreht. Die Kunststoff-Hohlkörper werden dadurch materialschonend
auf einer trombenförmigen
Bahn in Richtung auf die Austrittsöffnung 64 transportiert,
wobei durch die Oberflächengestaltung
des Siebkorbes 30 bzw. der Schaufeln 12 dafür gesorgt
wird, daß Kunststoff
bzw. Papieretiketten teilweise oder vollständig gelöst werden. Durch die geeignet
gewählte
Länge der
Transportstrecke von Aufgabeöffnung 62 zu
Austrittsöffnung 64,
in Verbindung mit der Anzahl der Schaufeln 12 sowie deren
Anordnung in bezug auf den Rotor 20, kann sichergestellt
werden, daß die Etiketten
vollständig
von den Kunststoff-Hohlkörpern abgelöst sind,
bevor sie gemeinsam mit diesen, die im wesentlichen unversehrt geblieben
sind, aus dem Gehäuse 60 ausgeworfen
werden. Bei einer anschließenden
Windsichtung, Siebung oder ballistischen Trennung können dann
die Etiketten von den schweren Kunststoff Hohlkörpern getrennt werden.
-
Es ist auch möglich, wie in 6 veranschaulicht, das erfindungsgemäße Verfahren
mit vertikal stehendem Gehäuse 60 und
mit vertikal stehendem Rotor 20 zu führen, bevorzugt wieder mit
polygonalem Querschnitt des Siebkorbes 30, wobei wiederum
an der Innenseite des Siebkorbes 30 eine Oberfläche erzeugt
wurde, die das Anreißen
und Abreißen
der Etiketten vom Behälter
erleichtert. Diese Oberfläche
kann durch Perforierung von runden oder ekkigen Löchern 22 oder
Aussparungen erfolgen. Eine weitere Möglichkeit ist das Aufschweißen von Narben,
Punkten, Balken, oder kleinen Metallteilen, ähnlich wie in 3c dargestellt. All diese Maßnahmen
stellen ein Widerstand für
die Behälter
dar, die die Entfernung der Etiketten erleichtert. Der Transport
der Behälter
durch die Maschine kann hierbei durch die Schwerkraft erfolgen oder
wird zumindest durch sie unterstützt.
Zusätzlich
können
die Schaufeln angestellt sein. Auch kann eine Anstellung der Schaufeln
entgegen der Hauptförderrichtung
durchgeführt
werden, um die Verweilzeit in der Maschine zu erhöhen.
-
7 zeigt
eine Variante der Vorrichtung aus 6,
bei der der Austrag der Kunststoff Hohlkörper, die von ihren Etiketten
befreit sind, in axialer Richtung über einen Konus 66 erfolgt.
Die Welle 22 erstreckt sich durch die Konusöffnung,
so daß ein Ringspalt 68 gebildet
wird, durch den die abgebremsten Kunststoff Hohlkörper fallen,
die im Konus 66 nicht mehr der transportierenden Kraft
der Schaufeln 12 unterliegen.
-
Nachdem die Etiketten von dem Behälter abgetrennt
wurden, ist die Separierung in zwei unterschiedliche Materialströme eine
leicht zu lösende Aufgabe.
Hierbei kann man die morphologischen Unterschiede zwischen dem flachen
und leichten Etikett und der relativ schweren runden Flasche ausnutzten. Hierbei
haben sich vor allen Dingen die Windsichtung im Erdschwerefeld oder
der Einsatz von ballistischen Trennaggregaten bewährt. Ballistische
Trennung klassiert nach dem Kriterium flach und rund.
-
Die in der vorstehenden Beschreibung,
in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der
Erfindung können
sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der
Erfindung wesentlich sein.