DE4130315C1

DE4130315C1 - Prodn. of mono:dispersed thermoplastic fine powder - by feeding to extruder and grinding while controlling temp., cooling in vortex zone and re-grinding coarse particles

Info

Publication number: DE4130315C1
Application number: DE4130315A
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl.-Ing. 3000 Hannover De Mayer; Reinhard Dipl.-Ing. 3002 Wedemark De Schuppener; Ferenc Dipl.-Ing. 2000 Hamburg De Varga
Original assignee: Hermann Berstorff Maschinenbau GmbH
Current assignee: Varga Ferenc Dipl-Ing 22309 Hamburg De
Priority date: 1991-03-18
Filing date: 1991-09-12
Publication date: 1993-01-14
Anticipated expiration: 2011-09-13

Abstract

A process for producing a mono-dispersed thermoplastic powder, includes feeding the material to be ground into an extruder, advancing the material to a primary grinding stage, grinding the material and advancing it, until the material is a fine powder and the temp. is 60-150 deg.C. The powder is then cooled to 40-100 deg.C in an advancing and vortex zone. The remaining coarse components are ground in a secondary grinding stage. The temp. of the powder at the secondary grinding stage is 60-150 deg.C. The extruder speed is between 60 and 180 rpm. ADVANTAGE - The process is simple and economic

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Her stellung von monodispersem Pulver aus thermoplastischem Kunststoff oder Gummi gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 4.The invention relates to a method and an apparatus for the manufacture provision of monodisperse powder made of thermoplastic or rubber according to the preambles of claims 1 and 4.

Die Herstellung von feinkörnigem Gummi- oder Kunststoffpulver mit nur geringer Korndurchmesserstreuung ist eine der wichtigsten Vor aussetzungen zur Wiederverwertung von Gummi- und Kunststoffabfällen aus dem Produktions- aber auch aus dem Konsumentenbereich. So kann beispielsweise Gummiabfall aus Altreifen nur dann mit befriedigendem, wirtschaftlichem und technologischem Ergebnis einer Kautschukmischung zur Herstellung neuer Gummiartikel beigemischt werden, wenn dieser Gummiabfall in Form eines Pulvers mit weitgehend monodispersem Korn durchmesser vorliegt.The production of fine-grained rubber or plastic powder with only small grain diameter scatter is one of the most important advantages Exposures to recycling rubber and plastic waste from the production but also from the consumer area. So can for example rubber waste from old tires only with satisfactory, economic and technological result of a rubber compound for the production of new rubber articles, if these are added Rubber waste in the form of a powder with a largely monodisperse grain diameter is present.

Auch bei der Wiederverwertung von Abfällen aus thermoplastischem Kunststoff erleichtert ein feinkörniges Kunststoffpulver mit den ge schilderten Eigenschaften insbesondere die Herstellung von Produkten mit besseren Qualitätsmerkmalen als dies bis heute möglich ist.Also when recycling thermoplastic waste Plastic facilitates a fine-grained plastic powder with the ge described properties in particular the manufacture of products with better quality features than is still possible today.

Die bisher bekannt gewordenen Verfahren zur Pulverisierung derartiger Polymere konnten vom Ergebnis her nicht befriedigen. So ist zum Bei spiel aus der DE-OS 21 45 728 ein Verfahren zur Herstellung von wie derverwendbarem Gummi oder Kautschuk aus Gummiabfall bekannt, bei dem der Gummiabfall mit einem kryogenen Medium in Kontakt gebracht und dadurch auf eine Temperatur von unter -40°C abgekühlt wird. Die ein tretende Materialversprödung ermöglicht eine leichtere mechanische Zerkleinerung bis hin zu feinkörnigem Pulver, ohne daß die einzelnen Gummikörner miteinander agglomerieren.The previously known methods for pulverizing such The result was unsatisfactory for polymers. So is with the Game from DE-OS 21 45 728 a process for the production of how the usable rubber or rubber from rubber waste is known in which the rubber waste is brought into contact with a cryogenic medium and thereby cooling to a temperature below -40 ° C. The one embrittlement that occurs enables a lighter mechanical Crushing down to fine-grained powder without the individual Agglomerate rubber grains together.

Ein ähnliches Verfahren ist aus der DE 33 32 629 bekannt, bei dem Kunststoffpolymere in einem Doppelschneckenextruder aufgeschmolzen, anschließend gekühlt, vorgebrochen und schließlich feingemahlen wer den, wobei das Abkühlen des Extrudates durch eine Kühlvorrichtung im Doppelschneckenextrudergehäuse realisiert wird.A similar method is known from DE 33 32 629, in which Plastic polymers melted in a twin screw extruder, then chilled, pre-crushed and finally finely ground the, wherein the cooling of the extrudate by a cooling device in the Double screw extruder housing is realized.

Nachteilig bei diesem und anderen mit einer Materialversprödung durch Abkühlung arbeitenden Verfahren ist, daß sie einen sehr hohen Ener gieaufwand erfordern, der das Gummipulver als Rohstoff für neue Gum miartikel zu teuer werden läßt.A disadvantage of this and others with material embrittlement Cooling process is that they have a very high energy Gi effort require that the rubber powder as a raw material for new gum miartikel too expensive.

Außerdem wurde durch die DE 34 44 541 A1 ein Verfahren zur Herstellung von Pulver aus Kautschuk und dessen Vulkanisierungsprodukten bekannt, bei dem das Material auf einem Ein- oder Zweischneckenextruder im Be reich bestimmter Extrusionsdrücke und -schubspannungen, unter Erwär men in einem Bereich von 800 bis 250°C mit anschließendem Abkühlen in einem Bereich von 150 bis 60°C zu einem weitgehend feindispersen Pulver zerkleinert werden soll. Weiter wird in dieser Druckschrift vorgeschlagen, das solchermaßen pulverisierte Ausgangsmaterial ggf. einem zweiten Erwärmen-Abkühlen-Zyklus zu unterwerfen.In addition, DE 34 44 541 A1 describes a process for the production known from powder from rubber and its vulcanization products, in which the material on a single or twin screw extruder in the loading range of certain extrusion pressures and shear stresses, under heating men in a range of 800 to 250 ° C with subsequent cooling in a range of 150 to 60 ° C to a largely finely dispersed Powder to be crushed. Further in this publication suggested that the starting material pulverized in this way possibly undergo a second heating-cooling cycle.

Die an sich überzeugende Idee, die Mahlguttemperatur eine bestimmte Grenztemperatur nicht überschreiten zu lassen, den Mahlvorgang wäh rend eines Erwärmen-Abkühlen-Zyklus vorzunehmen und das Mahlgut, wenn notwendig, nochmals zu mahlen, reicht aber auch unter Beachtung der weiteren Verfahrensparameter nicht aus, um den gewünschten Erfolg zu erreichen. In bei der Anmelderin durchgeführten Versuchen konnten je denfalls nicht die in der genannten Druckschrift angegebenen Werte für die Korngrößenverteilung erzielt werden. Unabhängig davon sind die dort genannten Korngrößenverteilungen noch zu groß, um als Füll material bei der Herstellung von neuen Gummi- oder Kunststoffproduk ten mit Erfolg eingesetzt zu werden.The convincing idea, the grist temperature a certain one Do not let the limit temperature exceed, select the grinding process rend and heat the regrind cycle if necessary to grind again, but is also sufficient if the further process parameters are not sufficient to achieve the desired success to reach. In experiments carried out at the applicant, each otherwise not the values specified in the cited publication for the grain size distribution. Regardless of that the grain size distributions mentioned there are still too large to fill material in the manufacture of new rubber or plastic products to be used successfully.

Demnach war es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vor richtung vorzustellen, mit denen kostengünstig ein feinkörniges Pul ver aus einem thermoplastischen Kunststoff oder Gummi herstellbar ist, bei dem die Pulverkörner in Bezug auf ihren mittleren Korndurch messer eine nur geringe Streuung aufweisen.Accordingly, it was the object of the invention, a method and a pre to introduce direction with which a fine-grained pul ver manufactured from a thermoplastic or rubber where the powder grains are in relation to their mean grain size knives have only a small spread.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 4 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehm bar.This object is achieved by a method and a device with the Features of claims 1 and 4 solved. Advantageous further training and embodiments of the invention can be found in the subclaims bar.

Von besonderer Bedeutung bei dem vorgeschlagenen Verfahren ist, daß das in dem Extruder zu pulverisierende Mahlgut in einer ersten Mahl stufe lediglich zu einem groben Pulver zermahlen wird, das in der sich daran anschließenden Förder- und Verwirbelungszone im Extruder wieder weitgehend abkühlen kann. Die Verwirbelung der groben Pulver teilchen mit der in den nur teilgefüllten Schneckengängen vorhandenen Luft ermöglicht einen intensiven Wärmeaustausch und eine ausgezeich nete Abführung der Mahlwärme an die aktiv kühlbare Extrudergehäuse innenwand. Das solchermaßen abgekühlte und geförderte Pulver gelangt schließlich zu einer zweiten Mahlstufe im Extruder, wo es zu einem feinkörnigen und weitgehend monodispersen Pulver verarbeitet wird.Of particular importance in the proposed process is that the ground material to be pulverized in the extruder in a first grinding stage is only ground into a coarse powder, which in the adjoining conveying and swirling zone in the extruder largely cool again. The swirling of the coarse powder particles with the existing in the only partially filled screw flights Air enables an intensive heat exchange and an excellent Neat dissipation of the grinding heat to the actively coolable extruder housing inside wall. The powder cooled and conveyed in this way arrives finally to a second grinding stage in the extruder, where there is a fine-grained and largely monodisperse powder is processed.

Erst die Abkühlung des Mahlgutes zwischen den beiden Mahlstufen in einer Förder- und Verwirbelungszone ermöglicht die gewünschte Pro duktqualität, denn nur so läßt sich das Mahlgut ohne thermische Schä den und trotz der Agglomerationsneigung der Mahlgutteilchen mit Er folg einem zweiten Mahlvorgang in der gleichen Fertigungsvorrichtung unterwerfen.Only the cooling of the ground material between the two grinding stages in A conveying and swirling zone enables the desired pro product quality, because only then can the regrind be processed without thermal damage and despite the tendency of the regrind particles to agglomerate with Er follow a second milling process in the same manufacturing device subject.

Mit dem beschriebenen Verfahren läßt sich problemlos Mahlgut in Form von groben Schnitzeln verarbeiten, deren mittlerer Durchmesser zwi schen 0,5 und 25 mm liegt. Dabei ist es bedeutungslos, ob es sich bei dem Mahlgut um Abfälle aus Gummi oder thermoplastischem Kunst stoff aus dem Produktions- oder Konsumentenbereich handelt.With the method described, regrind can be easily formed of coarse chips, the average diameter between two between 0.5 and 25 mm. It is irrelevant whether it is in the regrind for waste from rubber or thermoplastic art material from the production or consumer area.

Da die Temperatur des Mahlgutes eine wichtige Rolle bei der Nutzung des vorgeschlagenen Verfahrens spielt, muß darauf geachtet werden, daß diese Mahlguttemperatur in der ersten und zweiten Mahlstufe nicht die Schmelz- oder Verkohlungstemperatur des eingesetzten Roh stoffes erreicht. So sollte die Mahlguttemperatur in der ersten Mahlstufe 150°C, vorzugsweise 80 bis 120°C nicht überschreiten, aber über 60°C liegen.Because the temperature of the ground material plays an important role in its use of the proposed procedure, care must be taken that this ground material temperature in the first and second grinding stage not the melting or charring temperature of the raw material used reached. So the ground temperature should be in the first Grinding step 150 ° C, preferably not exceed 80 to 120 ° C, but are above 60 ° C.

In der Förder- und Verwirbelungszone muß das Mahlgut auf 40° bis 100°C, vorzugsweise aber auf 60° bis 80°C abgekühlt werden. Dagegen sollte die durch den zweiten Mahlvorgang bewirkte Temperaturerhöhung des Mahlgutes 150°C nicht überschreiten, in jedem Fall darf aber die Schmelz- oder Verkohlungstemperatur des jeweiligen Rohstoffes nicht erreicht werden. In the conveying and swirling zone the regrind has to be up to 40 ° 100 ° C, but preferably cooled to 60 ° to 80 ° C. On the other hand should the temperature increase caused by the second grinding process of the regrind should not exceed 150 ° C, but in any case the Not the melting or charring temperature of the respective raw material can be achieved.

Da für die Kühlwirkung der Förder- und Verwirbelungszone der Füll grad der Extruderschneckengänge von nicht unerheblicher Bedeutung ist, ist ein Füllgrad von 50-90% anzustreben.As for the cooling effect of the conveying and swirling zone, the filling degree of extruder screw flights of not inconsiderable importance a degree of filling of 50-90% should be aimed for.

Von Bedeutung ist allerdings, daß genügend Luft im Extruder einge schlossen ist und den Extruder durchströmt, um eine Kühlung der Pulverteilchen durch Verwirbelung und einen Abtransport der erwärm ten Luft zusammen mit dem Mahlgut zu ermöglichen. Ein Füllgrad von 55-85%, vorzugsweise von 60-80% ist demnach einzuhalten.It is important, however, that enough air is inserted in the extruder is closed and flows through the extruder to cool the Powder particles due to swirling and removal of the heat air together with the regrind. A fill level of 55-85%, preferably 60-80%, must therefore be observed.

Schließlich hat sich gezeigt, daß die Drehzahl der Extruderschnecke für ein gutes Mahlergebnis sowie eine hohe Ausstoßleistung von Be deutung ist. Ihr optimaler Wert hängt ab von dem Durchmesser der Ex truderschnecke, dem Füllgrad und der Gangtiefe der Schnecke in der Förder- und Verwirbelungszone, der Länge dieser Zone sowie dem Mahl gut. Um jedoch eine ausreichende Verwirbelung der Pulverteilchen mit der im Extruder befindlichen Luft zu erreichen, sollte eine Drehzahl von 60-180 Umdrehungen pro Minute eingehalten werden.Finally, it has been shown that the speed of the extruder screw for a good grinding result and a high output of Be interpretation is. Your optimal value depends on the diameter of the Ex screw conveyor, the degree of filling and the flight depth of the screw in the Conveying and swirling zone, the length of this zone and the meal Good. However, in order to have sufficient swirling of the powder particles to reach the air in the extruder should be a speed of 60-180 revolutions per minute.

Die Vorrichtung, mit der nach dem vorgestellten Verfahren das fein körnige und im wesentlichen monodisperse Pulver herstellbar ist, um faßt ein Extrudergehäuse mit einer Einfüll- und einer Auslaßöffnung, wenigstens eine in dem Gehäuse angeordnete Extruderschnecke sowie eine Kühlvorrichtung für das Extrudergehäuse.The device with which according to the method presented the fine granular and essentially monodisperse powder can be produced in order holds an extruder housing with a filling and an outlet opening, at least one extruder screw arranged in the housing and a cooling device for the extruder housing.

Die Extruderschnecke weist im Bereich der Einfüllöffnung Förder elemente mit Schneckenstegen auf. In einer daran anschließenden ersten Mahlstufe ist die Schnecke mit als Mahlwerkzeug dienenden und förderwirksam angeordneten Knetblöcken ausgestattet. Stromab der er sten Mahlstufe, in der Förder- und Verwirbelungszone, ist die Extru derschnecke mit Schneckenstegen ausgerüstet, die einen optimalen För der- und Verwirbelungseffekt erzielen. In der zweiten Mahlstufe ist die Extruderschnecke mit den gleichen Knetblöcken wie in der ersten Mahlstufe ausgestattet, die einen identischen Fördereffekt erzielen.The extruder screw has a conveyor in the area of the filling opening elements with snail bars. In a subsequent one The first grinding stage is the screw with the grinding tool Kneading blocks arranged to promote conveyance. Downstream of the he Extru is the most grinding stage in the conveying and swirling zone derschnecke equipped with screw flights, which an optimal För achieve and swirl effect. In the second grinding stage the extruder screw with the same kneading blocks as in the first Equipped grinding stage, which achieve an identical conveying effect.

Wenngleich das vorgeschlagene Verfahren auf einem Einschneckenextru der durchführbar ist, bietet der Doppelschneckenextruder mit gleich sinnig drehenden und dichtkämmenden Schnecken doch einige Vorteile. Zu nennen ist in diesem Zusammenhang beispielsweise, daß durch die beiden Extruderschnecken ein größerer Verwirbelungseffekt als bei einem Einschneckenextruder auftritt.Although the proposed method on a single screw extruder the twin screw extruder offers the same feasibility sensibly rotating and closely intermeshing snails have some advantages. It should be mentioned in this context, for example, that the Both extruder screws have a greater swirl effect than in a single screw extruder occurs.

Als entscheidend für den Mahlerfolg kann angesehen werden, daß die Knetblöcke der ersten und zweiten Mahlstufe identisch aufgebaut sind und über förderwirksam versetzte Knetscheiben mit vorzugsweise wenig stens zwei Spitzen verfügen. Dabei sollten die Knetscheiben der Knet blöcke in einem ersten stromaufwärtigen Abschnitt X so gegeneinander versetzt sein, daß sie in Richtung Auslaßöffnung förderwirksam sind, und in einem zweiten, stromabwärtigen Abschnitt Y so angeordnet sein, daß sie in Richtung der Einfüllöffnung des Extruders (also sperrend) förderwirksam sind. Da die Knetscheiben des Knetblockabschnittes X die größeren Materialteile bearbeiten als die Knetscheiben im Ab schnitt Y, bleibt letztlich ein positiver Fördereffekt, also in Rich tung Extruderausgang, erhalten.It can be regarded as decisive for the grinding success that the Kneading blocks of the first and second grinding stages are constructed identically and via kneading disks with effective conveyance, preferably with little have at least two tips. The kneading disks should be the kneading blocks in a first upstream section X so against each other be offset so that they are effective in the direction of the outlet opening, and arranged in a second, downstream section Y, that it is in the direction of the filler opening of the extruder (i.e. blocking) are eligible for funding. Since the kneading disks of the kneading block section X process the larger material parts than the kneading disks in the Ab cut Y, ultimately remains a positive support effect, so in Rich extruder outlet.

Der Einzugsbereich des Extruders sollte etwa eine Länge von 3 bis 5 Schneckendurchmesser (D) aufweisen, während für die Länge der ersten und zweiten Mahlstufe eine Länge von 4 bis 6D sinnvoll ist. Die Länge der Förder- und Verwirbelungszone ist abhängig von dem zu pulv erisierenden Material sowie von der Drehzahl, dem Füllgrad, der pro Zeiteinheit durchgesetzten Luft und dem Verhältnis von freiem Extru dervolumen zur Gehäuseinnenwandfläche.The feed range of the extruder should be about 3 to 5 Have screw diameter (D), while for the length of the first and the second grinding stage a length of 4 to 6D is useful. The The length of the conveying and swirling zone depends on the powder Erisierend material as well as the speed, the degree of filling, the pro Unit of time through air and the ratio of free extru the volume to the inside wall of the housing.

Grundsätzlich muß sie so lang gewählt werden, daß das grobpulveri sierte Mahlgut auf die gewünschte Einbringtemperatur in die zweite Mahlstufe abgekühlt ist. So sollte diese Zone eine Länge von 8 bis 40D aufweisen, wenngleich 12 bis 20D, vorzugsweise 12 bis 15D, meistens ausreichen.Basically, it must be chosen so long that the coarse powder regrind to the desired temperature in the second Grinding stage has cooled down. So this zone should be a length of 8 to 40D, although 12 to 20D, preferably 12 to 15D, usually enough.

Sofern die Materialqualität am Ende der zweiten Mahlstufe nicht aus reicht, kann der Extruder um eine weitere Förder- und Verwirbelungs zone sowie ein drittes Mahlwerk ergänzt werden, die die gleichen kon struktiven Merkmale aufweisen wie die betreffenden, vorhergehenden Vorrichtungsbestandteile.Unless the material quality is not sufficient at the end of the second grinding stage enough, the extruder can be further conveyed and swirled zone and a third grinder can be added, which have the same con have structural features like the previous ones in question Device components.

Zum besseren Verständnis der Erfindung werden im Folgenden ein Aus führungsbeispiel für die Vorrichtung sowie die Versuchsergebnisse von durchgeführten Untersuchungen an einem Doppelschneckenextruder beschrieben.For a better understanding of the invention, in the following an off management example for the device and the test results of investigations carried out on a twin-screw extruder described.

Im einzelnen zeigen:In detail show:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen schematisch dar gestellten Extruder mit nur im oberen Bereich dargestelltem Extrudergehäuse, Fig. 1 shows a longitudinal section through a schematically extruder provided with depicted only at the top of the extruder barrel

Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1 im Bereich der er sten Mahlstufe, Fig. 2 shows a detail from Fig. 1 in the area of he most grinding stage,

Fig. 3 bis Fig. 12 Diagramme aus Pulverisationsversuchen mit einem Doppelschneckenextruder. Fig. 3 to Fig. 12 are diagrams of Pulverisationsversuchen with a twin screw extruder.

Der in Fig. 1 schematisch in einem Längsschnitt dargestellte Doppel schneckenextruder 1 besteht aus einem Extrudergehäuse 2 mit einer Einfüllöffnung 3 und einer Auslaßöffnung 13. In dem Gehäuse 2 sind zwei identische, dichtkämmende Extruderschnecken 4 angeordnet, von denen allerdings nur eine dargestellt ist und in ihrem Aufbau be schrieben wird. Diese Extruderschnecken 4 sind durch einen Antrieb 11 gleichsinnig antreibbar und dienen zum Transport, zur Pulverisierung und zur Verwirbelung von durch die Einfüllöffnung 3 einzubringendes Mahlgut.The twin-screw extruder 1 shown schematically in Fig. 1 in a longitudinal section is made of an extruder housing 2 having a filling opening 3 and a discharge port 13. In the housing 2 , two identical, closely intermeshing extruder screws 4 are arranged, of which only one is shown and is described in its structure. These extruder screws 4 can be driven in the same direction by a drive 11 and are used for transporting, pulverizing and swirling regrind to be introduced through the filling opening 3 .

Die Extruderschnecken 4 sind im Bereich a unter der Einfüllöffnung 3 mit Schneckenstegen 5 versehen, die den Einzug und Weitertransport des Mahlgutes gestatten.The extruder screws 4 are provided in the area a under the filling opening 3 with screw webs 5 , which allow the ground material to be drawn in and transported further.

In der der Einzugszone stromabwärts folgenden ersten Mahlstufe b ver fügt die Schnecke 4 über einen Knetblock 6, mit dessen Hilfe das Mahlgut einem ersten groben Pulverisierungsvorgang unterziehbar ist.In the first grinding stage b following the feed zone downstream, the screw 4 has a kneading block 6 by means of which the ground material can be subjected to a first rough pulverization process.

Im Anschluß an die erste Mahlstufe b ist die Extruderschnecke als Förder- und Verwirbelungsschnecke c ausgebildet. Dazu verfügt sie über durch Schneckenstege 5 begrenzte Schneckengänge 14, in denen das Mahlgut über die gesamte Förder- und Verwirbelungszone c ver wirbelt, abgekühlt und transportiert wird.Following the first grinding stage b, the extruder screw is designed as a conveying and swirling screw c. For this purpose, it has screw flights 14 delimited by screw webs 5 , in which the ground material is swirled, cooled and transported over the entire conveying and swirling zone c.

In einer zweiten Mahlstufe d läßt sich das Mahlgut schließlich mit Hilfe eines zweiten Knetblockes 7 zu dem gewünschten feinkörnigen und monodispersen Pulver zerkleinern, bevor es den Extruder 1 durch die Auslaßöffnung 13 verläßt.In a second grinding stage d, the material to be ground can finally be comminuted with the aid of a second kneading block 7 to the desired fine-grained and monodisperse powder before it leaves the extruder 1 through the outlet opening 13 .

In Fig. 2 ist ein Ausschnitt des Extruders gemäß Fig. 1 dargestellt, der im wesentlichen den Bereich der ersten Mahlstufe b umfaßt. In dieser Darstellung wird deutlich, daß das Extrudergehäuse 2 in an sich bekannter Weise über Bohrungen 10 verfügt, die von einem Kühl medium durchflossen sind. FIG. 2 shows a section of the extruder according to FIG. 1, which essentially comprises the area of the first grinding stage b. In this illustration it is clear that the extruder housing 2 has holes 10 in a manner known per se which are flowed through by a cooling medium.

Die Extruderschnecke 4 ist in diesem Bereich der ersten Mahlstufe aus einem Knetblock 6 aufgebaut, der sich in zwei Knetblockabschnit te X, Y aufteilen läßt. Jeder Knetblockabschnitt X, Y besteht aus einer Vielzahl von einzelnen Knetscheiben 8, 9, die jeweils über we nigstens zwei Spitzen 15 verfügen. Im ersten stromaufwärtigen Knet blockabschnitt X sind die Knetscheiben 9 so gegeneinander versetzt angeordnet, daß von ihnen neben ihrer Zerkleinerungswirkung eine Förderwirkung auf das Mahlgut in Richtung zur Extruderauslaßöffnung 13 bewirkt wird, während die Knetscheiben 8 im zweiten Knetblockab schnitt Y so angeordnet sind, daß sie neben ihrer Zerkleinerungswir kung in Richtung zur Einfüllöffnung fördernd wirken.The extruder screw 4 is constructed in this area of the first grinding stage from a kneading block 6 , which can be divided into two kneading block sections X, Y. Each kneading block section X, Y consists of a plurality of individual kneading disks 8 , 9 , each of which we have at least two tips 15 . In the first upstream kneading block section X, the kneading disks 9 are arranged offset from one another in such a way that in addition to their crushing action, a kneading effect on the regrind is effected in the direction of the extruder outlet opening 13 , while the kneading disks 8 in the second kneading block section Y are arranged such that they are adjacent their crushing effect in the direction of the filling opening to promote.

Dieser Aufbau des ersten Knetblockes 6 findet sich im Aufbau des zweiten Knetblockes 7 in der zweiten Mahlstufe d identisch wieder. Wie umfangreiche Versuche gezeigt haben, ist der identische Aufbau des ersten und des zweiten Knetblockes 6, 7 für den erwünschten Er folg wichtig. Außerdem hat sich gezeigt, daß auf die zweite Mahlstufe d mit dem zweiten Knetblock 7 für die Herstellung des feinkörnigen Pulvers nicht verzichtbar ist.This structure of the first kneading block 6 is found identically in the structure of the second kneading block 7 in the second grinding stage d. As extensive tests have shown, the identical structure of the first and second kneading blocks 6 , 7 is important for the desired success. In addition, it has been shown that the second grinding stage d with the second kneading block 7 is indispensable for the production of the fine-grained powder.

Die durch die Fig. 3 bis 12 vermittelten Versuchsergebnisse wurden mit einem Doppelschneckenextruder vom Typ ZE 25 mit einem Schnecken durchmesser (D) von 25 mm und einer Schneckenlänge von 28D durchge führt. Die Einzugszone wies eine Länge von 3D auf, während die erste Mahlstufe 3D, die Förder- und Verwirbelungszone 18D und die zweite Mahlstufe wiederum 3D lang war. Die Extruderschnecken wurden gleich sinnig angetrieben und kämmten dicht miteinander. Das Extrudergehäuse war in fünf Temperierzonen aufgeteilt, die individuell gekühlt werden konnten. In den Versuchen wurde Moosgummi EPDM-weich (55 Shore) (ohne Zusatzstoffe) pulverisiert, sofern nichts anderes vermerkt ist.The test results conveyed by FIGS . 3 to 12 were carried out using a ZE 25 twin-screw extruder with a screw diameter (D) of 25 mm and a screw length of 28D. The feed zone was 3D in length, while the first grinding stage was 3 D, the conveying and swirling zone 18D and the second grinding stage was again 3D. The extruder screws were driven equally well and combed closely together. The extruder housing was divided into five temperature zones, which could be individually cooled. In the tests, foam rubber EPDM soft (55 shore) (without additives) was pulverized, unless otherwise noted.

In Fig. 3 ist der Pulverausstoß in Abhängigkeit von der Extruderdreh zahl aufgetragen, wobei das Drehmoment konstant gehalten wurde. Deut lich erkennbar ist die verminderte Ausstoßleistung des Extruders, wenn dem Mahlgut ein Zusatzstoff beigemengt wurde.In Fig. 3, the powder output is plotted as a function of the extruder speed, the torque being kept constant. The reduced output of the extruder is clearly visible when an additive has been added to the regrind.

In Fig. 4 ist die Temperatur des Mahlgutes in Abhängigkeit von der Drehzahl bei konstantem Drehmoment aufgetragen. Von besonderem Inte resse ist, daß die Mahlguttemperatur in der zweiten Mahlstufe gerin ger ist als in der ersten Mahlstufe, was auf die hervorragende Kühl wirkung der Förder- und Verwirbelungszone c des Extruders hindeutet.In FIG. 4, the temperature of the ground material is plotted in function of the speed at constant torque. Of particular interest is that the millbase temperature in the second grinding stage is lower than in the first grinding stage, which indicates the excellent cooling effect of the conveying and swirling zone c of the extruder.

In Fig. 5 ist der spezifische Energiebedarf zur Herstellung des Pul vers in Abhängigkeit von der Drehzahl aufgetragen. Auch hier wird deutlich, daß ohne die sonst üblichen Zusatzstoffe bessere Ergebnisse erreicht wurden.In FIG. 5, the specific energy requirement is vers applied for producing the Pul in function of the speed. Here too it is clear that better results were achieved without the usual additives.

In Fig. 6 ist der gleiche Zusammenhang wie in Fig. 4 dargestellt, al lerdings beim Einsatz von Moosgummi EPDM-weich (mit einem Zusatz stoff).In Fig. 6, the same relationship as shown in Fig. 4 is shown, al however with the use of foam rubber EPDM-soft (with an additive).

Fig. 7 zeigt die Abhängigkeit des Pulverausstoßes von der Schnecken drehzahl, wobei der Füllgrad des Extruders konstant gehalten wurde. Fig. 7 shows the dependence of the powder output on the screw speed, the degree of filling of the extruder was kept constant.

Ebenfalls bei konstantem Füllgrad sind in den Fig. 8 und 9 der Temperaturverlauf in Abhängigkeit von der Schneckendrehzahl bzw. dem spezifischen Energiebedarf pro kg Pulver als Funktion von der Schnecken drehzahl aufgetragen.Also at constant degree of filling are shown in Figs. 8 and 9, the temperature variation depending on the screw speed and the specific energy consumption per kg of powder as a function of screw speed applied.

Die Fig. 10-12 veranschaulichen bei jeweils konstantem Pulver ausstoß die Abhängigkeit der Stromaufnahme des Extruderantriebes von der Schneckendrehzahl, der Temperatur als Funktion von der Schnecken drehzahl sowie dem spezifischen Energiebedarf pro kg Pulver in Bezug auf die Schneckendrehzahl. FIGS. 10-12 illustrate, in each case constant powder ejecting the dependence of the power consumption of the extruder drive of the screw speed, temperature as a function of screw speed and the specific energy consumption per kg of powder with respect to the screw speed.

Das in diesen Versuchen hergestellte Pulver wies eine ausgezeichnete feinkörnige Struktur auf. So konnte durch eine Siebung festgestellt werden, daß etwa 1% der Pulverteilchen eine mittlere Korngröße zwi schen 160 und 1250 µm aufwiesen, etwa 50% eine mittlere Korngröße von 56 bis 160 µm und etwa 49% dieser Teilchen kleiner als 56 µm waren.The powder produced in these experiments was excellent fine-grained structure. So it could be determined by screening be that about 1% of the powder particles have an average grain size between between 160 and 1250 µm, about 50% a medium grain size from 56 to 160 µm and about 49% of these particles smaller than 56 µm were.

Ein derartig feinkörniges und weitgehend monodisperses Pulver bedarf keiner weiteren Siebung mehr, sondern kann in kostengünstiger Weise als Zuschlagstoff für die Herstellung von Kautschuk- oder Kunststoff mischungen zur Produktion neuer Gummi- oder Kunststoffprodukte ver wendet werden.Such a fine-grained and largely monodisperse powder is required no further screening, but can be done in a cost-effective manner as an additive for the production of rubber or plastic mixtures for the production of new rubber or plastic products be applied.

Claims

1. A process for producing monodisperse powder from thermoplastic or rubber, comprising the following process steps:

- filling the ground material in lump form into an extruder,
Conveying the ground material in a feed zone (a) to a first grinding stage (b) in the extruder,
- Grinding and conveying the regrind by means of effective kneading elements to a fine powder with coarse grain at a regrind temperature of 60 ° to 150 ° C,
Conveying, swirling and cooling the powder particles heated by the grinding process by means of the air present in the 30 to 90% partially filled extruder screw to a temperature of 40 ° to 100 ° C in a conveying and swirling zone (c),
Grinding and conveying the ground material by means of effective kneading elements while finely grinding the remaining coarse portion of the powder in a second grinding stage (d) at temperatures from 60 ° to 150 ° C., and expelling the monodisperse powder from the extruder,
- Maintaining a screw speed in the range of 60 to 180 rpm.

2. The method according to claim 1, characterized, that the regrind in the form of coarse chips in the Extruder is fed, whose average diameter 0.5 to 25 mm.

3. The method according to claim 2, characterized, that the regrind from production or consumer waste mate rial exists.

4. Extruder for performing the method according to claim 1, comprising an extruder housing with a filling and an outlet opening, at least one rotatably arranged in the extruder housing, drivable extruder screw and a device for cooling the extruder housing, characterized in that
that the extruder screw ( 4 ) in the area of the filler opening ( 3 ) in a feed zone (a) has conveying elements with screw webs ( 5 ),
that the extruder screw ( 4 ) in a first grinding stage (b) following the feed zone (a) has a conveying kneading block ( 6 ) which works as a grinding mechanism,
that in a conveying and swirling zone (c) following the first grinding stage (b), the extruder screw ( 4 ) is designed as a pure screw conveyor,
that in one of the conveying and swirling zone (c) fol lowing second grinding stage (d) the extruder screw ( 4 ) has a second, working as a grinding tool, effective kneading block ( 7 ), and
that the second grinding stage (d) of the extruder ( 1 ) opens into the outlet opening ( 13 ) of the extruder ( 1 ).

5. extruder according to claim 4, characterized, that this is a twin screw extruder in the same direction rotating and intermeshing extruder screws.

6. Extruder according to claims 4 or 5, characterized in that the kneading blocks ( 6 , 7 ) of the first and second grinding stage (b, d) have kneading disks ( 8 , 9 ) which are offset in relation to each other for conveying purposes and which have at least two tips ( 15 ) exhibit.

7. Extruder according to one of the preceding claims, characterized in that the kneading blocks ( 6 , 7 ) of the first and the second grinding stage (b and d) are constructed identically.

8. Extruder according to claim 7, characterized in that the kneading blocks ( 6 , 7 ) each offset in a first upstream section (X) in such a way arranged kneading disks ( 8 ) that they in the direction of the outlet opening ( 13 ) of the extruder ( 1 ) convey, and in a downstream second section (Y) kneading discs ( 9 ) which are arranged so that they convey in the opposite direction.

9. Extruder according to one or more of the preceding claims, characterized in that the length of the feed zone (a) of the extruder ( 1 ) 3 to 5 screw diameter (D), that of the first grinding stage (b) 2 to 6D, which is the conveyor - And vortex zone (c) 8 to 40D, in particular 12 to 20D, preferably 12 to 15D, and the length of the second grinding stage (d) is 2 to 6D.

10. Extruder according to one of the preceding Expectations, characterized, that after the second grinding stage (d) a second För and turbulence zone and a third grinding stage are arranged.

11. Extruder according to one of the preceding claims, characterized in that in the extruder housing ( 2 ) coolant-carrying cooling channels ( 10 ) are provided.