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Die Erfindung betrifft die Anwendung einer Zahnscheibenmühle.
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Es sind Einrichtungen bekannt, um diskontinuierlich Gummiabfälle
fein zu vermahlen, mit geeigneten Zusätzen, wie Weichmachern und Öl, zum Zweck der
Quellung zu vermischen und nach beendetem Quellvorgang entweder unmittelbar oder
nach Zwischenlagerung in dampfbeheizte Autoklaven oder Regenerierkessel einzutragen,
um sie bei einer entsprechenden Temperatur und in einer bestimmten Zeit zu regenieren.
Diese unter Wärmeeinwirkung regenerierten Gummiabfälle werden dann sogenannten Refinern
zugeführt. Es ist ferner eine Anlage bekannt, bei der vorzerkleinerte Gummiabfälle
kontinuierlich in einen sogenannten Reclaimator gegeben werden, der aus einem beheizten
Doppelmantelgehäuse besteht, in dem eine ebenfalls beheizte Schnecke langsam umläuft.
Mit der Schnecke wird das zu regenerierende Material zu einem düsenförmigen Auslauf
gepreßt, was bei einer Temperatur von 2Q00 C und einer Durchlaufszeit von 3 bis
5 Minuten erfolgt. Bei dieser Arbeitsweise wird durch die längere Erhitzung bis
zu 2000 C die Gummisubstanz stark beansprucht und die Qualität des Regenerats ungünstig
beeinflußt. Ein hoher Anschaffungspreis und Leistungsbedarf der Anlage sind weitere
Nachteile, die die Einführung und ständige Benutzung der Anlage verhindert haben.
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In ähnlicher Weise wird mit einer Vorrichtung gearbeitet, die mit
einer Doppelschnecke bzw. Doppelschneckenextrudern Gummi plastifiziert. Auch hierbei
wird das zu plastifizierende Material längere Zeit Temperaturen von mindestens 2000
C ausgesetzt, um die Plastifizierung zu erreichen.
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Außerdem ist es allgemein bekannt, für die mechanische Beanspruchung
zur Zerkleinerung von Gummi ganz allgemein Zahnscheibenmühlen bzw. zahnscheibenartige
Mühlen einzusetzen, beispielsweise nach der USA.-Patentschrift 1 708 123. Bei den
sich aus dieser Arbeitsweise ergebenden Produkten handelt es sich also um zerkleinerten
Gummi, aber nicht um Gummiregenerat.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Regenerierung von vorzerkleinerten
Gummi abfällen Mittel und Wege zu finden, die bei kontinuierlichem Ablauf eine wesentlich
kürzere Behandlungsdauer ermöglichen, eine größtmögliche Schonung der Gummisubstanz
gewährleisten und zu einem durchweg homogenen Regenerat führen.
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Diese Aufgabe ist nach der Erfindung durch die Anwendung einer Zahnscheibenmühle
fiir das Regenerieren von durch Zerkleinerung von Gummiabfällen gewonnenem, mit
Regenerierungshilfsmitteln vermischtem, feinkörnigem Mahlgut gelöst.
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Diese Anwendung führt zu einer sehr kurzzeitigen Beanspruchung der
Gummiabfälle, wobei die Teilchen nicht in der Masse mehr oder weniger zufällig in
einer größeren Zeitspanne Beanspruchungen ausgesetzt, sondern mindestens angenähert
einzeln und zwangläufig in die Beanspruchungsbereiche geführt werden, und zwar unter
Einwirkung immer wirksamer Transportkräfte, die größere Verweilzeiten eines Teilchens
in irgendeinem Beanspruchungsbereich nicht zulassen.
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Die Zahnscheibenmühle zur Durchführung der Anwendung mit einer zentrischen
Aufgabeöffnung, mit zwei relativ zueinander drehbaren, einen radial nach außen konisch
zusammenlaufenden Ringspalt
einschließenden Zahnscheiben, die in den den Ringspalt
begrenzenden Flächen Vertiefungen und in Zentrumsnähe mindestens je einen Kranz
konzentrisch angeordneter, radial am entsprechenden Kranz der Gegenscheibe vorbeikämmender
Zähne und am Scheibenumfang parallel verlaufende Ringflächen aufweisen, mit einem
den Zahnscheiben nachgeordneten Mahlgutsammelraum und einem Absauggebläse, ist nach
der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen in den Zahnscheiben als
zum Scheibenumfang hin flacher werdende, in die parallelen Ringflächen am Scheibenumfang
auslaufende radiale oder bogenförmige Nuten ausgebildet sind.
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Die Anwendung der Zahnscheibenmühle und diese selbst werden nachfolgend
an Hand einer zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
In dieser Darstellung zeigt F ? i g. 1 schematisch die Gesamtvorrichtung, Fig. 2
einen Teilschnitt durch die Scheiben der Zahnscheibenmühle, Fig.3 Draufsichten auf
die Scheiben gemäß Fig. 2 rund F i g. 4 Ausbildungsformen von Scheibenzähnen.
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Gemäß Fig. 1 wird der möglichst feingemahlene und auf eine gleichmäßige
Körnung abgesiebte Altgummi von einer Siebmaschine abgesaugt und aus einem Zyklon
1 in den Vorratsbehälter einer Zuführvorrichtung 2 eingetragen, die vorteilhaft
gleichzeitig mit einem Abscheider für ferromagnetische Teile versehen sein kann.
Diese Vorrichtung fördert gleichmäßig den feingemahlenen Gummi auf eine Transportschnecke
3. Der Transportschnecke 3 werden Weichmacher und sonstige für die Regenerierung
erforderlichen Regenerierhilfsstoffe aus einem Vorratsbehälter 4 dosiert zugeführt.
Die Schnecke 3 mischt diese Zuschläge mit dem Gummimehl grob vor und trägt es in
einen kontinuierlich arbeitenden Mischer, z. B. eine Zahnscheibenmühle 5, für eine
abschließende innige Mischung ein. Von der Mühle 5 gelangt das Material, über einen
Zyklon 6 abgeschieden, in Behälter 7, 7', 7", zum Zweck der Lagerung, die gegebenenfalls
kontinuierlich gestaltet sein kann.
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Hierbei kommen die Zuschläge zur Wirkung und führen zur Quellung der
Teilchen. Wenn dieses Material nach einer bestimmten Lagerzeit für die Weiterverarbeitung
geeignet ist, wird es entweder pneumatisch oder mechanisch, vorteilhaft ebenfalls
über einen Zyklon, in einen Vorratsbehälter 8 der eigentlichen Regeneriervorrichtung
eingetragen. Im Unterteil des Vorratsbehälters 8 ist eine Dosierschnecke 9 angeordnet,
die, über ein stufenlos regelbares Getriebe 10 und einen Antrieb 10' angetrieben,
den Stoff durch die Aufgabeöffnung 11 der Vorrichtung zwischen die Zahnscheiben
12, 13 der Zahnscheibenmühle fördert.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel steht die der Aufgabeöffnung 11
benachbarte Scheibe 12 fest, während die Scheibe 13 drehbar gelagert ist. Das aus
dem von den Scheibenl2, 13 begrenzten Spalt 12' austretende Material fällt in einen
Mahlgutsammelraum 14, der eine Kühlluftleitung 15 aufweist, durch die ein Ventilator
16 gleichzeitig mit dem aus der Mühle austretenden Material Kaltluft ansaugt. Das
Material gelangt dann in einen Abscjheider 17 zum Weitertransport, z. B. in Wagen
18.
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Für besonders klebriges Material ist zusätzlich eine Einrichtung
mit Trennmittelzuführungsleitung 19
vorgesehen, die in dosierter
Menge Zinkstearat oder ähnliche Trennmittel zur Bestäubung der Klebrigen Teile abgibt.
Es ist rauch möglich, der Vorrichtung Dampf und/oder Luft zusätzlich zuzuführen,
entweder durch die Hohlwelle 20 der Dosierschnecke 9 über einen anschluß 20' oder
auch durch Dampf-oder Luftzuführungsleitungen 21 in der feststehenden Scheibe 12.
lFig. 2 zeigt einen Querschnitt durch die Scheiben 12 und 13 mit der Aufgabeöffnung
11 und Verteilerflügeln 25, Zähnen 22 und 22', Nuten 23 und 23' und hier parallel
verlaufenden Ringflächen 24 und 24i. Die Scheiben 12, 13 begrenzen mit ihren mit
Erhöhungen und Vertiefungen versehenen Innenflächen den sich keilförmig nach außen
verengenden Spalt 12', den die Teilchen in Sekundenschnelle auf Grund der Zentrifugalkräfte
passieren.
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Gemäß Fig. 3 schließen sich an die Aufgabeöffnung 11 der Scheibe
12 mehrere in konzentrischen Ringen angeordnete, im Querschnitt trapezförmige Zähne
22 an. Hinter den Zähnen 22 sind die Nuten 23 angeordnet, die nach dem Umfang hin
in die glatte Ringfläche 24 auslaufen, die parallel zu der e4ntsprechenden Fläche
der Scheibe 13 verläuft. Im Zentrum der Scheibe 13 sitzt der Verteileliügel 25,
der das zu verarbeitende Material gleichmäßig auf die an beiden Scheiben konzentrisch
angeordneten und konisch ineinandergreifenden Zähne 22 und 22' verteilt. Die Nuten
23, 23t können auch bogenförmig oder gegen die radiale Richtung geneigt verlaufen.
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In Fig. 4 sind vorteilhafte Zahnformen dargestellt.
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Zähne 26 mit elliptischer Grundfläche (sogenannter Schiffchenzahn)
können an Stelle der trapezförmigen Zähne 22, 22' auf der Scheibe angeordnet werden.
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Je nach Bedarf können auch auf einer der Scheiben die Zähne 22 mit
trapezförmigem Querschnitt und auf der anderen Scheibe die elliptischen Zähne 26
angeordnet werden, wobei sich zwischen den vorbeistreicllenden Zahnflanken keilförmige
Spalten 27 bilden.
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Selbstverständlich sind auch andere Scheibenformen und andere Gestaltungen
der Erhebungen und Vertiefungen verwendbar, sofern sie zu Teilchenbeanspruchungen
im angegebenen Sinn führen können.
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Zufriedenstellendes Regenerat wurde gemäß den nachfolgenden Beispielen
erhalten.
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Beispiel I 100 Teile Abfälle von Laufflächengummi wurden in üblicher
Weise zerkleinert und auf höchstmögliche, gleichmäßige Feinheit von etwa 0,4 bis
0,6 mm gebracht, dann mit 2 bis 3 Teilen eines Zinksalzes der PenELechlortE-lionsäure,
3 bis 4 Teilen Weichmacher, 3 bis 4 Teilen Ficlitenholzteer und 20 Teilen Regenerieröl
innig vermischt und so lange gelagert, bis sich die chemischen Regeneflermittel
voll ausgewirkt hatten. Anschließend wurde das Material der beschriebenen kontinuierlichen
mechanischen Behandlung unterzogen, bei einer Umfangsgeschwindigkeit von 10 bis
20 m/sec, einer Durchsatzmenge von 100 bis 150 Icgr/ll und einer Leistungsaufnahme
von etwa 20 bis 25 kW.
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Beispiel II 100 Teile laufflächenabfälle aus Naturgummi und synthesegummi
(Abfälle im Verhältnis 1: 1) wurden nach Vorzerkleinerung mit 2 bis 3 Teilen Zinksalz
der
Pentachlorthionsäure, S Teilen Weichmacher, 5 Teilen Regenerieröl und 5 Teilen Fichtenholzteer
innig gemischt und nach beendetem Quellvorgang der Zahnscheibenmühle zugeführt,
wobei während der mechanischen Behandlung gemäß Beispiel 1 Dampf von etwa 120 bis
130° C eingeblasen wurde.
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Beispiel III 100 Teile Laufflächenabfälle aus synthetischem Gummi
wurden vorgemahlen und anschließend inilig mit 3 Teilen Zinksalz der Pentachlorthionsäure,
5 Teilen Weichmacher, 10 Teilen Regenerieröl und 5 Teilen Fichtenholzteer gemischt
und unter den gleidien Bedingungen wie im Beispiel 1 behandelt.
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Bei allen drei Beispielen ergab sich ein homogenes, gut plastifiziertes
Regenerat mit hochwertigen mechanischen Eigenschaften und guter Weiterverarbeitbarkeit.
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Grundsätzlich muß die Behandlung auf den Grad der gewünschten Plastizität
unter Berücksichtigung der dem Altgummi zugrunde liegenden ursp3rünglichen Mischungen
abgestellt werden, um danach die Regenerierhilfsmittel hinsichtlich Menge und Art
einzusetzen. Weitere Varianten bilden die mechanische Bearbeitung und die zusätzliche
Anwarldurlg von Dampf, um die Bearbeitungstemperatur und Feuchte zu beeinflussen.
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Die gewünschte Plastizität wird durch Zusätze an Regenerieröl und
ähnliche hieifür gebräudiiche Stoffe abgestimmt. Je weniger von diesen Zuscklagstoffen
beigemischt sind, desto geringer ist die sich ergebende Plastizität, und umgekehrt.
Es kommt also im wesentlichen darauf an, das Gemisch aus feingemahlenem Gummi (je
feiner, desto besser) mit den entsprechenden, zur Quellung bestimmten Mitteln so
innig zu verbinden, daß eine gleichmäßige Durchdringung des gesamten Materials und
damit ein homogenes Regenerat entsteht. Gleichzeitig aber kann das Regenerat, nachdem
es kurzzeitig thermisch beansprucht worden ist, sofort weiterverarbeitet oder auf
eine niedere Temperatur abgekühlt werden, um es lagern zu können. Da bekanntlich
eine Oxydation jeder Regeneration förderlich ist, wird vorteilhaft neben den Zuschlagstoffen,
die bereits schon katalytisch wirkende Oxydationsbeschleuniger enthalten, Luft zugesetzt.
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Je nach den Gegebenheiten kann der Zahnscheibenmühle auch noch zusätzlich
Dampf zugeführt werden. Die Dampftemperatur richtet sich dabei nach der für das
Behandlungsgut jeweils erforderlichen Wärme und Feuchte.
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Sind den Gummi abfällen weniger Regenerierhilfsstoffe beigemischt
oder wird mit geringerer Temperatur gearbeitet, fällt das Bearbeitungsgut mit geringer
Plastizität an und ist rieselfähig. Sind dagegen die Gummiabfälle mit mehr Regenerierhilfsstoffen
vermischt oder bei höherer Temperatur bearbeitet worden, wodurch die Plastizität
und Klebrigkeit ansteigt, ist zur Verhinderung der Zusammenballung der plastifizierten
Teilchen eine gleichmäßige feine Bestäubung mit Zinkstearat oder einem anderen Trennmittel
vorgesehen, was gleichzeitig eine leichtere und homogene Zumischung bei der Weiterbearbeitung
ermöglicht.
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Das hergestellte Regenerat kann zur Vorbereitung neuer Mischungen,
wie bei anderen Zuschlagstoffen bisher üblich, portionsweise abgewogen oder z. B.
in
Polyäthylenbeuteln verpackt in Mischer, Elevatoren oder Mischwalzwerke eingetragen
werden.
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Die Zähne der angewendeten Zahnscheibenmühle haben die Aufgabe, das
Material gleichmäßig über die ganze Fläche der Scheibe zu verteilen und pulsierend
zu beanspruchen. Das Material gelangt hinter den Zähnen in den sich keilförmig verengenden,
mit Nuten versehenen Spalt, der in die erwähnten, parallel zueinander liegenden
Flächen übergeht.
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Während an den Zähnen je nach Form Reib-, Quetsch- und Scherkräfte
einzeln oder in Kombination erzeugt werden, treten im Spalt insbesondere Walkkräfte
dort auf, wo der Spalt relativ groß ist, während am Ende des Spaltes und zwischen
den anschließenden Flächen hauptsächlich Quetschkräfte auftreten. Die Quetsch- und
Reibkräfte werden insbesondere dadurch verstärkt, daß die ineinandergreifenden konischen
Zähne den elliptischen Querschnitt aufweisen. Dadurch entstehen zwischen den aneinander
vorbeistreichenden Zähnen sich ständig ändernde keilförmige Räume, in denen das
Material pulsierend gequetscht und, nachdem es die engste Stelle zwischen den beiden
Zähnen passiert hat, sofort wieder freigegeben wird. Da die Gummiteilchen durch
das schnelle Umlaufen einer oder beider Scheiben der Zentrifugalkraft folgend die
Mühle passieren, erfolgt der Durchsatz sehr kurzzeitig.
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Mindestens eine der Scheiben ist mechanisch oder hydraulisch in axialer
Richtung verstellbar angeordnet, um den Anpreßdruck variieren und den erforderlichen
Bedingungen anpassen zu können.
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Im Hinblick auf eine möglichst gleichmäßige Beschickung ist der Mühle
der Vorratsbehälter 8 vorgeschaltet, in dessen unterem Teil die stufenlos regulierbare
Dosierschnecke 9 angeordnet ist, die das zu verarbeitende Material gleichmäßig in
die Aufgabeöffnung der Mühle fördert. Die Dampftemperatur bzw. der Dampfdruck richtet
sich jeweils nach dem zu verarbeitenden Material, das aus Naturgummi, synthetischem
Gummi oder Mischungen besteht. Der Dampf erfüllt eine zweifache Aufgabe, einerseits
trägt er mit zur Plastifizierung und andererseits zur Benetzung und Befeuchtung
bei.
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Das aus der Mühle austretende, schon weitestgehend plastifizierte
Material wird entweder zur Ausnutzung der noch enthaltenen Eigenwärme sogenannten
Strainern oder Refinern direkt zugeführt oder auch abgesogen. Für das Absaugen aus
der Vorrichtungist die Leitung 15 vorgesehen, durch die Kaltluft angesaugt wird.
Die aus dem Scheibenspalt austretenden Teilchen werden von der Kaltluft umspült
und über den Abscheider 17 abgeschieden. Die Kühlung der einzelnen Teilchen ist
dabei so intensiv, daß je nach Grad der Klebrigkeit das Material sofort lagerfähig
ist. Bei erhöhter Klebrigkeit des Materials ist vorgesehen mit der Kaltluft Zinkstearat
oder ein anderes Trennmittel in genauer Dosierung mit anzusauren. so daß das klebrige
Material ebenfalls abgekühlt wird und durch die gleichzeitige Bestäubung mit den
vorerwähnten Trennmitteln nicht mehr zusammenklebt und in für die Weiterverarbeitung
erforderlicher, leicht dosierbarer Form anfällt.
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Patentansprüche: 1. Anwendung einer Zahnscheibenmühle für das Regenerieren
von durch Zerkleinerung von Gummiabfällen gewonnenem, mit Regenerierhilfsmitteln
vermischtem, feinkörnigem Mahlgut.