DE2139003A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Aufarbeiten von Kunststoffabfällen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Aufarbeiten von Kunststoffabfällen

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DE2139003A1 DE19712139003 DE2139003A DE2139003A1 DE 2139003 A1 DE2139003 A1 DE 2139003A1 DE 19712139003 DE19712139003 DE 19712139003 DE 2139003 A DE2139003 A DE 2139003A DE 2139003 A1 DE2139003 A1 DE 2139003A1
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Description

PATENTANWÄLTE BE γ λ nqo MAXTON SR.· MAXTON JR.
DIPLOM - INGENIEURE 6 KÖLN 51 - PFERPMENGESSTR.SO
RIWlSA AG Kunststoffwerke Hägglingen, Hägglingen / Schweiz
Verfahren und Vorrichtung zum Aufarbeiten von. Kunststoffabfällen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufarbeiten von Kunststoffabfällen, insbesondere von Abfallfolien, zu Granulat, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Für das Aufarbeiten oder Regenerieren von Kunststoffabfällen sind verschiedene Einrichtungen bekannt. Bei einer ersten bekannten Ausführung wird das Abfallmaterial, beispielsweise die Abfallfolien, in einen Behälter eingeführt, in dessen unterem Teil eine Zerkleinerungseinrichtung, beispielsweise in Form eines rotierenden Schlagarmes, angeordnet ist. Mit Hilfe dieser Schlag- oder Schneidmühle werden die Kunststoff abfalle zerhackt, wobei sie durch die entstehende Wärme die
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Plastizitätsgrenze erreichen und sich zu Partikeln formen. Durch Wasserzugabe wird das Zusammenbacken der Partikel verhindert. Das anfallende Granulat oder Agglomerat muss in exnem umfangreichen Röhrensystem von Wasser befreit und hierauf abgefüllt werden. Eine solche Einrichtung wird dadurch verhaltnismässig umfangreich und dementsprechend aufwendig.
Bei einer weiteren bekannten Einrichtung zum Regenerieren von Kunststoffabfällen wird das anfallende Abfallmaterial, beispielsweise Polyäthylen, mit einer Stopf- ader Einzugsvorrichtung in einen Schneckenextruder eingezogen, verplastifiziert und nachher durch eine Lochdüse mit grossem Druck ausgestossen. Die Lochdüse weist eine grössere Anzahl Bohrungen auf, beispielsweise 50, 100 oder 500 Bohrungen, so dass entsprechend viele kleine Profile entstehen, die unmittelbar an der Düse mit einem rotierenden Messer abgeschnitten werden. Zur Verhinderung eines Zusammenbackens verwendet man ein Wasserbad, in dem die Düse mündet und in dem auch das rotierende Messer läuft. Hierdurch wird das aus der Düse austretende und abgeschnittene Granulat durch das Wasser oberflächlich gekühlt, wobei anschliessend durch ein umfangreiches Röhrensystem das Wasser ausgeschleudert und das Granulat abgefüllt wird. Auch diese Einrichtung ist umfangreich und dementsprechend aufwendig. Die bekannten Einrichtungen müssen wegen ihres apparativen Aufwandes für eine grosse Kapazität ausgelegt werden, ansonst sie unwirtschaftlich sind, was aber produktionstechnisch gesehen nachteilig ist. In der Praxis, beispielsweise in einer Folienfabrik, fallen Folien verschiedener Art an. Wenn beispielsweise nur Polyäthylen verarbeitet wird, jedoch in vier, fünf oder mehr Farben, so wäre es erwünscht, dass die Abfallfolien so aufgearbeitet werden könnten, dass ein dem ursprünglichen Ausgangsmaterial gleichwertiges Granulat entsteht. Dies setzt jedoch voraus, dass dieses Granulat erstens absolut sauber ist und bezüglich der Farbmischung genau dem zu regenerierenden Material entspricht, also kei^ne Fremdfarben enthält. Mit den bekannten Einrichtungen, deren Wirtschaftlichkeit nur
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dann gewährleistet ist, wenn sie für eine grosse Kapazität ausgelegt werden können, ist es nicht möglich, die anfallenden Kunststoffabfalle sortenmässig getrennt aufzuarbeiten, da dies eine vollständige Reinigung der Einrichtung nach jedem Wechsel der Sorte bedingen würde. Andererseits gestattet es die Aufwendigkeit der bekannten Einrichtungen nicht, mehrere solcher Einrichtungen pro Produktionssektor aufzustellen. Das hat zur Folge, dass es nicht möglich ist, die Kunststoffabfalle so aufzuarbeiten, dass das Granulat dem Ausgangsmaterial entsprechen würde, da eine Trennung nach Sorten nicht möglich ist und zudem das Regenerieren mit teilweise hoher Temperaturführung erfolgt, welche einen thermischen Abbau des Materiales bewirken kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Aufarbeiten von Kunststoffabfällen zu schaffen, das keine aufwendige Apparatur benötigt und zudem mit niederer Temperaturführung durchgeführt wird, so dass es möglich ist, mehrere solcher Anlagen zur Verarbeitung verschiedener Materialien nebeneinander einzusetzen und zudem ein dem Ausgangsmaterial äquivalentes regeneriertes Granulat zu erhalten.
Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgaben kennzeichnet sich dadurch, dass die Kunststoffabfälle einer Extrusionsoperation bei annähernder Verdichtungsfreiheit und niederer Temperaturführung unterworfen werden und hierauf als Folie ausgestossen werden, die mittels wasserfreier Kühlung gekühlt und in ein Granulat prismatischer Form zerteilt wird.
Zweckmässig kann die Austrittstemperatur des Kunststoffmateriales am :
werden.
les am Ende der Extrusionsoperation auf 100 bis 110 C gehalten
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch einen kurzen Doppelschneckenextruder zur Aufnahme der Kunststoffabfälle, durch eine am Extruder anschliessende Breitschlitzdüse, an welche mehrere Kühlwalzen anschliessen,
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über die nacheinander die aus der Düse austretende Folie geführt ist, und durch eine Schere zur Zerkleinerung der Folie in ein Granulat.
Die Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung beispielsweise dargestellt. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer Vorrichtung zum Regenerieren von Kunststoffabfällen,
Fig. 2 einen vergrösserten teilweisen Horizontalschnitt durch den in Fig. 1 dargestellten Extruder, "
Fig. 3 einen vergrösserten Vertikalschnitt durch den Extruder im Gebiet der Einlaufzone, und
Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch die Schere der Vorrichtung nach Fig. 1.
In Fig. 1 ist mit 1 gesamthaft ein Doppelschneckenextruder spezieller Form dargestellt, der sich durch sehr kurze Schnekken auszeichnet, und zwar beträgt die Arbeitslänge einer Schnecke nur etwa 4 bis 6 Schneckendurchmesser.
In Fig. 2 ist der Einbau der Extruderschnecken 2, 3 in das Extrudergehäuse 4 dargestellt. Jede Schnecke 2, 3 weist ein Wellenende 6, 7 auf, das durch mehrere Lager radial und axial geführt ist. Das Wellenende 7 der einen Schnecke 3 ist gegenüber dem Wellenende 6 verlängert und trägt ein Kettenrad 8, welches zusammen mit einer Kette 9 und einem Kettenritzel 10 einen Kettentrieb bildet, mit dem die Antriebsleistung eines Motors 11 auf die Schnecken 2, 3 übertragen wird. Zwischen dem Motor 11 und dem Kettenritzel 10 ist ein Drehzahlvariator angeordnet, mit welchem die Drehzahl des Schneckenextruders 1 eingestellt werden kann. Auf dem Wellenende 6, 7 ist je ein Zahnritzel 8 befestigt,
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über welche die Antriebsleistung auch auf die Schnecke 2 übertragen wird. Die Drehrichtung der Schnecken 2, 3 ist, wie aus Fig. 3 mittels Pfeilen zu ersehen ist, gegenläufig.
Die KunststoffabS.lle 13, beispielsweise Abfallfolien, werden auf Rollen 14 aufgewickelt, die, wie Fig. 1 zeigt, auf einem Lagerbock 15 drehbar über dem Schneckenextruder 1 angeordnet sind. Die Abfallfolien 13a werden durch eine Einlauföffnung den beiden Schnecken 2, 3 zugeführt, die sie fassen und in den Extruder hineinziehen. Mittels Heizeinrichtungen 18 wird die Temperaturführung des Extruders beeinflusst.
Am Ausgang des Gehäuses 4 ist eine Breitschlitzdüse 22 angeordnet, in die das verplastifizierte Material eintritt, um als Folie durch den Schlitz 23 ausgestossen zu werden. Heizeinrichtungen 20, 21 dienen der Einhaltung der gewünschten Temperatur. Nach Austritt der Folie aus der Düse 23 wird diese über mehrere Kühlwalzen 24 geführt. Die erste Walze 24a arbeitet mit einer ebenfalls angetriebenen Walze 31 zusammen. Diese ist geriffelt und wird durch eine durch einen Pfeil angedeutete Kraft auf die Walze 24a angedrückt. Mit der Walze 31 erhält das plastisch austretende Material eine Kalibrierung und Prägung. Die Kühlwalzenanordnung ist zweckmässig derart, dass der Umschlingungswinkel der Folie verhältnismässig gross ist, so dass die heisse Folie nach relativ kurzer Laufstrecke so weit abgekühlt wird, dass sie nach Passieren von angetriebenen Quetschwalzen 25 in eine gesamthaft mit 26 bezeichnete Schneideinrichtung geführt werden kann, wo das Granulat direkt von der eintretenden Folie abgeschnitten bzw. abgestanzt wird.
Die Schneidvorrichtung 26 besteht aus zwei relativ zueiander bewegten Messern 27, 28, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, die ein rechteckförmig gezacktes Profil aufweisen. Das Messer 28 wird durch einen Kurbeltrieb 29, 30 hin- und herbewegt und schneidet laufend kleine rechteckförmige Prismen von der ein tretenden Folie 23a ab, die als Granulat in den unter der
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Schneideinrichtung 26 gestellten Behälter 32 fallen. Zweckmässig wird der Messerrand eines Messers schräg zum Messerrand des anderen Messers angeordnet, damit das Schneiden der Folie nicht gleichzeitig, sondern nacheinander erfolgt.
Wesentlich ist, dass mit der beschriebenen Vorrichtung ein Granulat hergestellt werden kann, das dem Ausgangsmaterial entspricht und auch das Schüttgewicht des betreffenden Granulates aufweist. Wegen der verhältnismässig einfachen Einzelteile können diese Vorrichtungen noch wirtschaftlich mit solch kleinen Kapazitäten gebaut werden, dass jedes Material in einer
fe separaten Vorrichtung aufgearbeitet werden kann. Dadurch hat man die Möglichkeit, praktisch sofort nach Entstehung des Abfallmateriales dieses wieder zu regenerieren und in die Produktion einzuführen. Dadurch vermeidet man eine Verschmutzung des Abfallmateriales. Die relativ kleine Leistung einer solchen Vorrichtung bringt es mit sich, dass dementsprechend der Materialdurchsatz relativ klein ist und dass demzufolge die Temperaturführung so tief gehalten werden kann, dass ein thermischer Abbau des Materials überhaupt nicht vorkommt. Dadurch hat man die Gewähr, dass das regenerierte Material punkto Qualität genau dem ursprünglich neuen Material entspricht, das man vorher extrudiert hat. Wird beispielsweise in einer Produktionsanlage 50 kg Polyäthylenfolie einer bestimmten Farbe herge-
" stellt, so kann der durch Randbeschnitt oder auch durch Einstellarbeiten entstehende Ausschuss sofort während der Durchführung des Auftrages regeneriert und wieder in die Produktionsmaschine eingeführt werden, so dass kein Ausschuss entstanden ist, wenn der Auftrag der erwähnten Folie abgeschlossen ist.
Die beiden Schnecken 2, 3 werden mit gleichmässiger Steigung und ohne·jegliches Kompressionsverhältnis ausgeführt. Dies bewirkt, dass das Material lediglich mit einem Minimum an Temperatur, ohne jegliche Einwirkung von Reibungswärme, die unkontrolliert auf das Material immer einen ungünstigen Einfluss hat,
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aufgeschmolzen wird.
Die beschriebene Vorrichtung benützt kein Wasser zu Kühlzwecken, weil dadurch leicht Fremdkörper und Staub in das zu regenerierende Material gelangen können.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    Verfahren zum Aufarbeiten von Kunststoffabfallen, insbesondere von Abfallfolien, zu Granulat, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffabfalle einer Extrusionsoperation bei annähernder Verdichtungsfreiheit und niederer Temperaturführung unterworfen und hierauf als Folie ausgestossen werden, die mittels"wasserfreier Kühlung gekühlt und in Granulat prismatischer Form zerteilt wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittstemperatur des Kunststoffmateriales am Ende der Extrusionsoperation auf 100 bis 1100C gehalten wird.
    3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen kurzen Doppelschneckenextruder (1) zur Aufnahme der Kunststoffabfalle (13a), durch eine
    am Extruder ausgangsseitig angeordnete Breitschlitzdüse
    (22, 23), an welche mehrere Kühlwalzen (24) anschliessen,
    über die nacheinander die aus der Düse (23) austretende
    Folie (23a) geführt ist und durch eine Schere (26) zum Zerkleinern der Folie in ein Granulat.
    4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Extruderschnecken (2, 3) ein Verhältnis von Arbeits-
    . länge zum Durchmesser von 4 : 1 bis 6 : 1 aufweisen.
    5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Extruderschnecken (2, 3) gleichmässige Steigung aufweisen.
    6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Extruderschnecken {2, 3) einen regelbaren Antrieb (11, 12) aufweisen.
    209812/0928
    7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Breitschlitzdüse (22) einen glatten Spalt (23) aufweist. "
    8. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf die der Breitschlitzdüse (22) benachbarte Kühlwalze (24a) eine geriffelte Walze (31) andrückbar ist.
    9. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schere (26) zwei rechteckförmig gezackte, relativ zueinander bewegte Messer (27, 2 8) aufweist.
    10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativbewegung der Messer (27, 28) horizontal ist und die Folie (23a) in senkrechter Lage in die Messer eintritt.
    11. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Messer einen schräg, z.B. pfeilförmig zum Messerrand des anderen Messers verlaufenden Messerrand aufweist.
    12. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Eintrittsseite der Schere (26) Walzen (25) angeordnet sind, durch welche die Folie (23a) senkrecht in die Schere eintritt.
    15.7.1971
    My/ae
    209812/Ö92Ö
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