DE2152718C3

DE2152718C3 - Vorrichtung zum Verarbeiten von thermoplastischen Kunststoff enthaltendem Kunststoffabfall

Info

Publication number: DE2152718C3
Application number: DE2152718A
Authority: DE
Inventors: Masatora Iwata Shizuoka Yamada (Japan)
Original assignee: Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
Priority date: 1970-10-23
Filing date: 1971-10-22
Publication date: 1979-10-11
Also published as: DE2152718B2; GB1367297A; US3788567A; DE2152718A1

Description

Die Windung betrifft eine Vorrichtung zum Verarbeiten von thermoplastischen Kunststoff enthaltendem Kunststoffabfall gemäß dem Oberbegriff von Anspruch I.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (US-PS 4·> 31 562). die zum Verarbeiten von Kunststoffabfall in Form von thermoplastischen Schaumstoffmaterialien dient, ist ein offener kegeliger Mahlraum vorgesehen. Dessen insgesamt konische Form ist dadurch gebildet, daß von der das Material heranführenden Förder- ^Γ)(> schnecke aus eine obere stationäre Platte sowie eine untere Drehplatte sich konisch erweitern, wobei die einander zugekehrten !lachen der Platten parallel zueinander verlaufen. Dies bedeutet, daß der derart gebildete Mahlraum eine konstante radiale Breite Y> aufweist. was zur Folge hat, daß sich mil dieser Vorrichtung Kunststoffabfall beliebiger Art nicht verarbeiten lassen, weil die Gefahr besteht, daß während des Verarbeitungsprozesses eine unerwünschte Zerfallsreaktion auftritt. wi

Der Kriindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung der gaiiungsgcmiiflcn An zur Beseitigung der geschilderten Nachteile derart auszugestalten, daß Kunststoffabfall unterschiedlicher Art und Kigenschaften verarbeitei werden kann, ohne daß beim Verarbei- <<^r> lungspruzeß cmc Zerfallsreaktion auftritt.

Die Merkmale tier /111 Losung dieser Aufgabe geschaltenen Frfindung ergeben sich aus Anspruch I.

F.ine voiteilhalte Ausgestaltung hiervon ist in Anspruch 2 beschrieben.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein speziell ausgestalteter Verarbeitungsraum vorgesehen, der aus einem kegeligen Mahlraum mit abnehmender radialer Breite, einem axial verlaufenden zylindrischen Verweilraum und einem zum Mahlraum entgegengesetzt kegeligen Auslaßraum besteht. Hierbei wird der Kunststoffabfall im Mahlraum zermahlen unc' dort der im Kunststoffabfall enthaltene thermoplastische Kunststoff in einen halbgeschmolzenen Zustand verbracht, während der Kunststoffabfall im Verweilraum während eines bestimmten Zeitraums verweilt, so daß hier Gegendruck und Temperatur des Materials in bezug auf den Mahlraum ansteigen. Dies hat zur Folge, daß der im Abfallmateria! enthaltene thermoplastische Kunststoff nunmehr vollständig geschmolzen und auch vollständig mit den im Abfall enthaltenen Fremdstoffen verbunden wird. Wenn demgegenüber der Verweilraum nicht vorgesehen wäre, würde nur eine unzureichende Wärme erzeugt werden, was zur Folge hätte, daß nur ein unzureichender Schmeizzustand des im Kunststollabfall enthaltenen thermoplastischen Kunststoffes erzielt werden würde und sich die Verbindung des Kunststoffes mit den Fremdstoffen nicht in zufriedenstellender Weise durchführen ließe. Im Auslaßraum wird dann schließlich das geschmolzene Material zum eigentlichen Auslaß der Vorrichtung vorwärlsgedrückt.

Der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt daher der Gedanke zugrunde, den Kunststoffabfall unter Anwendung innerlich erzeugter Wärme zu verarbeiten, wobei eine thermische Reaktion ausgenutzt wird, die beim Zermahlen des Kunststoffabfalls oder beim Zerquetschen der aus thermoplastischem Kunststoff bestehenden Bestandteile erzeugt wird, so daß insgesamt die Steuerung der Behandlungstemperatur stabilisiert wird.

Hierbei wird der im Kunststoffabfall enthaltene thermoplastische Kunststoff nicht in demjenigen Ausmaß geschmolzen, wie dies beim üblichen Herstellen bzw. Formgießen von Kunststdf.'gegcnsiändcn aus geschmolzenem thermoplastischen Kunststoff erfolgt. Fs erreicht nämlich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Temperatur des verarbeiteten Kunststoffabfall nur eine solche Höhe, daß der gemahlene Kunststoffabfall insgesamt klebrig wird und sich zu Klumpen binde!. Es ist daher mit der Vorrichtung möglich. Kunststoffabfall jeder möglichen Art und Eigenschaften, der thermoplastischen Kunststoff und beliebige Frcmdsloffe. wie Metallslücke, Sand, Papier u.dgl. enthält, dicht aneinander zu binden, und zwar durch Wärme, die durch das Zermahlen oder Zerquetschen der in dem Kunststoffabfall enthaltenen thermoplastischen Kunststoffteilchen erzeugt wird.

Auf diese Weise lassen sich mit der Vorrichtung Kunststoffklumpen. die einen bestimmten Gehalt an Metall, Sand. Papier u. dgl. aufweisen, herstellen, wobei zumindest die Oberfläche der aus thermoplastischem Kunststoff bestehenden Bestandteile durch die aufgrund des Mahlens odor Zerquetschen der Kunststoffe standteile erzeugte Wärme geschmolzen wurde und somit mich der erneuten Aushärtung zur Bindung sämtlicher Kunststoffabfallteile beiträgt. Mit der Vor richtung läßt sich auch ein Material verarbeiten und verbinden, das sich dadurch ergab, daß der in verschiedenen Arten, Formen und Grollen vorliegende Kunststoffabfall zuvor in Streifen oder Körner zermahlen wurde.

Die Frfindimir wird im folgenden anhand der

Zeichnung naher erläuten. Diese zeigt in

F i g. I die Vorrichtung im waagrechten Längsschnitt und

K i g. 2 in Seitenansicht,

I"ig. 3 vergröUert einen waugrechten Schnitt durch den Verarbeilungsruum der Vorrichtung,

[·" i g. 4 einen Querschnitt gemäß Linie IV-IV in Γ i g. 3 und

I-' i g. 5 einen Querschnitt gemäß Linie V-V in I^r i g 1-Bei der dargestellten Vorrichtung ist um einen linde eines Maschinenfundamentes 1 ein Lagerbock 2 und am anderen Ende ein Gehäuse 3 für einen Antrieb 51 vorgesehen. Eine drehbare Welle 4 ist an ihrem rechten Ende mittels Lager 6, 7 und 8 gelagert, die in einem Aufsatzteil 5 des Gehäuses 3 befestigt sind, während das linke Ende der Welle 4 mittels eines Lagerteiles 9 des Lagerbockes 2 gelagert ist. An das Gehäuse 3 schließt sich linki gemäß Fig. I ein Materialeinspeiseabschnilt

10 an. der von einer mit der Welle 4 drehfest verbundenen Förderschnecke 12 und einem diese umschließenden Zylinder 11 gebildet ist. Das rechte Ende des Zylinders 11 ist mittels Schrauben 14 am Aufsat/.teil 5 des Gehäuses 3 befestigt, während sich an das linke Ende des Zylinders Il axial ein stationäres Drehkörpergehäuse 17 anschließt. Dieses bestellt aus zwei durch Schrauben 27 verbundenen Hälften 18, 28, wobei die rechte Gehäusehälfte 18 über Schrauben 16 mit dem linken Ende des Zylinders 11 verbunden ist.

An die Förderschnecke 12 schließt sich axial ein Wellenteil 19 verringerten Durchmessers an. auf dem frei drehbar ein von dem stationären Drchkörpergchäuse 17 umschlossener Drehkörper 20 angeordnet ist.

Der zwischen dem Zylinder 11 und der Förderschnekke 12 gebildete Materialeinspeiseabschnitt ist an seinem rechten Ende, wie aus F i g. 2 ersichtlich, mit einem Fjnfiillslutz.cn 50 für den einzugebenden Kunststoffabfall versehen und weist in der aus Fig. i ersichtlichen Weise eine allmählich abnehmende radiale Breite auf. Zu diesem Zweck besitzt die Förderschnecke 12 zwei unterschiedlich ausgebildete Wellenteile 30, 31, wobei ein Wellenteil 30 einen gleichbleibenden Durchmesser hat, während ein Wcllentcil 31 einen sich in Richtung des Drehkörpers 20 allmählich vergrößernden Durchmesser besitzt. Demgemäß weist derjenige Zwischenraum, der am linken Ende des Materialspeiseabschnittes 10, d. h. am linken Ende des Wcllenteils 31 /wischen der Förderschnecke 12 und der Innenwand 32 des Zylinders

11 gebildet ist, die kleinste radiale Breite auf.

Der vom stationären Drehkörpergehäusc 17 umschlossene Drehkörper 20 ist in der aus F i g. 1 und 3 ersichtlichen Weise doppelkegelstumpfförmig ausgebildet, und zwar derart, daß seine rechte Hälfte 21 sich von rechts nach links konisch erweitert. An dieser konisch sich erweiternden Mantelfläche 22 des Drehkörpers 20 sind gekrümmte Mahlrippen 23 vorgesehen, die nach links ansteigen und von ihrem Anfang bis /um linde eine allmählich abnehmende radiale Breite aufweisen.

Demgegenüber bildet die linke Hälfte 24 des Drehkörpers 20 einen sich von rechts nach links konisch stark verjüngenden Abschnitt 25, zwischen dem und der klinisch sich erweiternden Manlelfliiche 22 der Dreh körper 20 einen zylindrischen Abschnitt 37 aufweist.

Aufgrund dieser Ausbildung des Drehkörpers 20 in Verbindung mit einer entsprechenden, noch /ii er läuternden Innenausbildiing des stationären Drehkörpergehäuses 17 isi. ani linken Ende des Matcrialcinspciscabschniltes 10 beginnend, ein ringförmiger, innen und außen kegelig begrenzte· Mahlraum 54 von allmählich abnehmender radialei Breite gebildet, an den sich ein axial verlautender ringförmiger, innen und außen zylindrisch begrenzter Verweilraum 38 sowie hieran ein /um Mahlraum 34 entgegengesetzt gerichteter ringförmiger, innen und außen kegelig begrenzter Auslaßraum 35 anschließen.

Hierbei ist der Mahlraum 34 von der konisch sich erweiternden Mantelfläche 22 des Drehkörpers 20 und einer konisch sich erweiternden Bohrung 33 des stationären Drehkörpergehäuses 17 begrenzt, wobei der Konus der Gehäusebohrung 33 und der Mante'llache 22 des Drehkörpers 20 unterschiedlich sind so daß der Mahlraum 34 in der erwähnten Weise eine allmählich abnehmende radiale Breite aufweist.

Demgegenüber ist, der Verweilraum 38 von dem zylindrischen Abschnitt 37 des Drehkörpers 20 und einer zylindrischen Bohrung 36 des Drehkörpergehäuses 17 begrenzt, so daß dieser Verweilraum 38 über seine axiale Länge im Innen- und Außendurchmesser gleichbleibend ausgebildet ist.

Der an der linken Hälfte 24 d·.. Drehkörpers 2(J vorgesehene Auslaüraum 25 ist schließlich von dem konisch sich verjüngenden Abschnitt 25 des Drehkörpers 20 und einer konisch sich verjüngenden Bohrung 29 des Drehkörpergehäuses 17 begrenzt, wobei die Bohrung 29 des Drehkörpergehäuses 17 im wesentlichen dieselbe Neigung aufweist wie die Mantelfläche des konisch sich verjüngenden Absch littes 25 de¹· Drehkörpers 20.

Aiv linde der linken Drehkörperhallic 24 >s; eine zylindrische Hülse 39 befestigt, die auf das Welleniei! 19 verringerten Durchmessers aufgeschoben ist und an deren linkem Ende ein Cjetriebezah· -ad 40 befestigt ist. Dieses steht mit einem Zahnrad 41 π Eingriff, das durch einen nichtdargestcllten Antrieb antreibbar ist.

Der Drehkörper 20 ist frei drehbar aul dem Wellenteil 19 verringerten Durchmessers der Welle 4 angeordnet und weist in seinem Innern eine Kühlkammer 42 auf.

An der linken Hälfte 28 des Drehkörpergehäuses 17 ist ein zylindrischer Abschnitt 43 angeformt, auf dessen Aui.(enumfang ein eine Auslaßwand bildende Kappe 44 befestigt ist. Zwischen der Innenumfangsfläche 45 des Abschnitts 43 und der Außenumfangsfläche 46 der zylindrischen Hülse 39 ist ein ringförmiger Durchlaß 47 vorgesehen, der einerseits mit dem Auslaßraum 35 und andererseits über eine Aiislaßkammer 48 mit einem Auslaß 49 in Verbindung steht.

Da der Materialeinspeiseabschnitt 10 lediglich dazu dient, den Kunststoffabfall während des Transportes durch die Förderschnecke 12 von rechts nach links gemäß F i g. 1 zusammenzupressen, wird in diesem Abschnitt der im Abfall enthaltene thermoplastische K um ' >t.)ff weder geschmolzen noch gemischt.

Demgegenüber wird das /wischen die Bohrung 33 des stationären Drehkcrpergehäuses 17 und die Mantelfläche 22 des sich drehenden Drehkörpers 20 in den Mahlraum 34 eingeführte Material zermahlen oder zerquetscht, wobei zumindest die Oberfläche des im Kunststoffabfall enthaltenen thermoplastischen Kunst-Stoffs durch Reibungswärme geschmolzen wird. Zw i= sehen Anlang und Finde des Mahlraiims 34 Wird der Mahl- und Zerquetschvorgang des Kunstsloffabfalls erheblich beschleunigt, da das Drehkörperteil großen Durchmessers eine größere Umfangsgeschwindigkeit aulweist als das Drehkörperteil kleineren Durchmessers.

Der Mahlraum 54 ist in axialer Richtung Vergleichs-

weise kurz und wi'isl fine mehl zu sanltc Steigung ,ml. so dall die thermopliislisehen Kunslslollanlcilc durch du' innere Reibung aufgrund des M.ihl oder /ei i|iielschvorganges eine gewisse llalikialt erhalten. Hierdurch hiiflen die nicht aus thermoplastischem Kunststoff bestehenden Malenalien im .Abfall .in diesem an. Mit anderen Worten bedeutet dies, d.il.i der kunststoffabfall im Mahlraum 34 mehl so vollständig geschmolzen wird, wie dies beim Schmelzen von the.unelastischem Kunststoff /um /weck des diellens m von Kunststoffgegenstände!) erfolgt. Im einzelnen bestimmen die Drehgeschwindigkeit, l'orm und <irölte iles Drehkörpers 20 sowie das Volumen, der axiale Abstand und die kegelförmige Ausbildung des Mahlrau mes 34 die Arbeilstempcraliir im Abfall. ! '<

Die beschriebene Vorrichtung funktioniert folgender ma Heu:

Der Antrieb SI wird durch einen nicht dargestellten Motor betätigt, so daß the Welle 4, die I örderschnecke 12 und das Wellenleil 19 verringerten Durchmessers in .'n Drehung versetzt werden, (ileich/eitig wird this /ahnrad 40 angetrieben, um ilen Drehkörper 20 in Drehung zu versetzen. Der Kunststoffabfall, der mit Staub. Steinen, I lolzstücken. Papier oder Metallsliieken verklebt oder vermischt ist, wird sodann über den '"> l.mfüllstutzen 50 in den Materialeinspeiseabschnitt 10 eingegeben, in dem tier Abfall aufgrund tier sich drehenden l'ördcrschnecke 12 nach links transponiert und zusammengedruckt wird. Da der Maierialeinspeiseabschnitt 10 eine allmählich abnehmende radiale Breite «> aufweist, wird hierbei der Kunststoffabfall auch in geringliigigem Ausmalt zcrmahlen. Wenn dann der zusammengedrückte Kunststoffabfall am Mnde ties Materialeinspeiseabschnittes 10 in den Mahlraum 34 eintritt, wird er vom Drehkörper 20 im Reibungsschliil.t )'> mitgenommen. Wahrend das Material durch den kegeligen Mahlraum 34. der die allmählich abnehmende radiale Breite aufweist, hindiirehbeförderl wird, wird tier im Kunststoffabfall enthaltene thermoplastische Kunststoff schnell /ermahlen oder zerdrückt und der ·"> Schmelzvorgang hervorgerufen. Hierbei begünstigen < »hiMihl .In K -.:■ i.|..||. beispielsweise ΡοΙννιη'Λ H,. r nib ar/ l'nk s' ■. ι < iili n / cm /erselziingsharz ist. Ln, u c: aiii die¹·'· Wi Jmh veiailieilet werden, olne J.il

/.'I sr! /I I'll¹ ,!'.' · ' ' ΊΊ ti I vV. I f I i

Diina'.h uirl (Lr-, /ei nidhlrnt Material, d.i^ Vir'J Papier iisvv aulweist, in den kreisringlormigci· !'■/'■'■ zylindrischen Vervveilraum iX transportiert, in dem . eine gewisse /eil verweilt. Is wird sodann .Inn I nachfolgendes gemahlenes Material weitergesinltt ι untl wird schlielilich über ilen Aiislaüraum ii dei iinglornugen Durchlalt 47, die AuslaHkammer 4H τι: den AuslaH 4M zu einer passenden Stelle aiisgeti ar π

Auf diese Weise werden die einzelnen Bestandteil des KimstMolfabfalls mitematuler verbunden u'u verarbeitet, und zwar unter Anwendung von Innerei Keiliiingsw arme, die beim /ermahlen oiler /er<|iict sehen des im Kunststoffabfall enthaltenen thermopl.isti sehen Kunsisiotls erzeugt wiril, wobei es ledocl erforderlich ist. dall tier im Kunststoffabfall enlhalteiii thermoplastische Kunslsiofl wenigstens Γ")"'" de' Abfalls betragt.

Obwohl bei der beschriebenen Aiisfiihrungsform du Welle 4 und der Drehkörper 20 voneinander geln-nn ausgebildet sind, ist es selbstverständlich auch moi'lit h tile Welle 4 mit dem Drehkörper 20 gemeiir.r·' · drehen bzΆ . einstückig auszubilden.

Im folgenden weiden zwei mit tier Vonu''mü·. durchgefiihr ie \ eiarbeitiingsprozesse beschriebe:

H e ι s ρ ι e I I

l'olyv inylchloi idharz.ibfall wurde zuerst m Heitn Stucke zerbrochen und sodann in tier best Iu ιγ^Ιν. ii ι Vorrichtimg einer Mahlbehandliing unlerworl···: Al· l.rgebnis wurde eine klumpige Masse erzielt. oh>:c J.il¹ ein thermischer /erfüll erfolgte oiler wahren.! Je; Behandlung schädliches (ias erzeugt w iirde.

Beispiel 2

Kunststoffabfall mit einem grölten (jehalt an staul· und Papier, nämlich 3()"Ίι thermoplastischer Kiinststoll 70% Staub und Papier, wurde in tier beschriebener

ties Drehkörpers 20 im Hereich des Mahlraums 34 vorgesehenen Rippen 23 das /ermahlen und Zerquetschendes Kunststoffbestandteiles. ■)·

iTgebnis war eine klumpige Masse, die aus vollkommer mit dem Kunststoff verbundenem Staub und Papiet bestand.

Hierzu 3 Blatt Zeichnun»en

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Verarbeiten von thermoplastischen Kunststoff enthaltendem Kunststoffabfall mit einem Materialeinspeisabschnitt, der aus einer ί Förderschnecke und einem diese umschließenden Zylinder gebildet ist, und einem hieran axial anschließenden kegeligen Mahlraum, der zwischen einem konisch sich erweiternden, zur Förderschnekke koaxialen Drehkörper und einer konisch sich in erweiternden Bohrung eines den Drehkörper umschließenden stationären Gehäuses gebildet ist und in dem der im Kunststoffabfall enthaltene thermoplastische Kunststoff durch die beim Mahlen auftretende Reibungswärme geschmolzen wird, '5 dadurch gekennzeichnet, daß der kegelige Mahlraum (34) an der Seite zum Materialeinspeisabschnitt (10) beginnend eine allmählich abnehmende radiale Breite aufweist und daß sich an den kegeligen Mahlraum (34) ein axial verlaufender zylinderförmiger Verwsilraum (38) sowie hieran ein zum Mahlraum (34) entgegengesetzt kegeliger Ausiaßarm (35) anschließen, wobei der Verweilraum (38) zwischen einem zylindrischen Abschnitt (37) des Drehkörpers (20) und einer zylindrischen Bohrung (36) des Drehkörpergehäuses (17) gebildet ist, während der Auslaßraum (35) zwischen einem konisch sich verjüngenden Abschnitt (25) des Drehkörper^ (2ö) und einer konisch sich verjüngenden Bohrung (29) des Drehkörpergehäuses (17) «1 gebildel ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dor kon^;"jh sich erweiternden Mantelfläche (22) des Drehkörpers (20) im Bereich des Mahlraums (34) !lippe·· (23) oder Nuten r> vorgesehen sind.