DE4236344A1

DE4236344A1 - Vorrichtung zum Konditionieren von wiederverwertbarem, gemahlenem Kunststoffmaterial

Info

Publication number: DE4236344A1
Application number: DE19924236344
Authority: DE
Inventors: Hans Erlenbach
Original assignee: Erlenbach GmbH and Co KG
Current assignee: ERLENBACH GMBH, 56355 LAUTERT, DE
Priority date: 1992-10-28
Filing date: 1992-10-28
Publication date: 1994-05-05
Anticipated expiration: 2012-10-29
Also published as: JPH06198648A; DE4236344C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Konditionieren von wiederverwertbarem, gemahlenem Kunststoffmaterial, insbesondere von expandierbarem Polystyrol.

Es ist an sich bekannt, gebrauchte EPS (expandierbares Polystyrol) -Formteile, -Platten oder -Blöcke dadurch einer Wiederverwertung zuzuführen, daß man die anfallenden Teile zunächst grob zerkleinert, danach zu Partikeln mit einer Größe von wenigen Millimetern vermahlt, das so gewonnene Regenerat entstaubt und in einer mehr oder minder konzentrierten Mischung mit EPS-Neumaterial bei der Herstellung neuer EPS-Formteile, -Platten oder -Blöcke verwendet.

Insbesondere bei der Herstellung von EPS-Formteilen haften dieser an sich bekannten Vorgehensweise jedoch mehrere Nachteile an.

So weist das durch grobes Vorzerkleinern und anschließendes Mahlen gewonnene EPS-Regenerat wegen seiner unregelmäßig geformten partikeloberflächen Schüttdichten auf, die im allgemeinen wesentlich geringer sind als die Raumgewichte des Ausgangsmaterials, aus dem das Regenerat gewonnen wurde. Hinzu kommt, daß die Schüttdichten des Regeneratmaterials je nach Art der der zerkleinerten Formteile großen Schwankungen unterliegen.

Aus Neumaterial mit einer Schüttdichte von beispielsweise 20 g/l hergestellte Formteile werden bei druckloser Füllung der Form ein Raumgewicht von annähernd ebenfalls 20 g/l aufweisen. Zerkleinert man diese Formteile und arbeitet sie durch Mahlen zu Regenerat auf, so erhält man Schüttdichten von nur noch 12 bis 13 g/l. Dieses Material läßt sich zwar problemlos mit Neumaterial von beispielsweise 20 g/l Schüttdichte homogen mischen, jedoch treten bei einer pneumatischen Förderung dieser Mischung, insbesondere beim Einfüllen in und Entleeren aus Großsilos mit mehreren Kubikmetern Rauminhalt Entmischungseffekte auf.

Diese Entmischungen haben ihre Ursache einerseits in den geschilderten Dichteunterschieden, zum andern aber auch in dem gegenüber Neumaterial wesentlich erhöhten Luftwiderstand, den die unregelmäßig geformten Regeneratteilchen einer pneumatischen Förderung entgegensetzen.

Dies führt dazu, daß beim späteren Herstellungsprozeß die Regeneratpartikel im Formteil nicht mehr wie gewünscht gleichmäßig verteilt sind, sonderen sich an den unterschiedlichsten Stellen zusammenballen. Hierdurch wird die Qualität der Formteile, inbesondere ihre mechanischen Eigenschaften wie Druck-, Biege- und Zugfestigkeit stark beeinträchtigt.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die unbehandelten Regeneratpartikel unabhängig von einem ausfilterbaren Staubanteil an ihrer Oberfläche mikrofeine faserförmige Enden aufweisen, die sich beim Aufschäumprozeß in den Loch- oder Schlitzdüsen der Form festsetzen und diese verstopfen.

Erfahrungsgemäß müssen verdüste Formen, in denen Mischungen aus Regenerat und Neumaterial ausgeschäumt werden, bis zu einmal pro Woche gereinigt werden, was mit einem hohen Zeit- und Kostenaufwand verbunden ist.

Aufgabe der Erfindung ist daher eine Vorrichtung, mit der die Schüttdichten der wiederverwertbaren Kunststoffteilchen homogenisiert und auf einen gewünschten Wert erhöht werden können und mit der die Oberfläche der Kunststoffteilchen von störenden faserförmigem Material befreit wird.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung geht von der Erkenntnis aus, daß die Schüttdichte dadurch erhöht werden kann, daß die Regeneratpartikel bei vorgegebener Temperatur einer mechanischen Rundungsbehandlung unterworfen werden. Durch die im Inneren der Behälter angeordneten bewegten Teile werden die Regeneratteilchen auf eine hohe Geschwindigkeit gebracht, mit der sie u. a. auf die ortsfesten Teile und die Behälterwände auftreffen. Auf diese Weise haben die Regeneratteilchen auf ihrem Weg zur Auslaßöffnung des Behälters mehrmals Kontakt mit den Oberflächen dieser Bauteile, wobei der Rundungseffekt noch dadurch unterstützt wird, daß die Oberflächen auf einer vorgegebenen Temperatur gehalten werden. Zu diesem Zweck ist der Behälter mit einer Temperiereinrichtung ausgestattet.

Vorzugsweise bestehen die ortsfesten und die bewegten Teile aus parallel zur Zylinderachse des Behälters angeordneten Bolzen, wobei die bewegten Bolzen auf einer rotierenden Scheibe und die ortsfesten Bolzen auf der der Scheibe gegenüberliegenden Seitenwand des Behälters angeordnet sind. Die Bolzen sind vorzugsweise auf konzentrischen Kreisen angeordnet, wobei mindestens ein ortsfester und mindestens ein bewegter Bolzenkranz gebildet wird. Hierbei hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die ortsfesten bewegten Bolzenkränze alternierend angeordnet sind.

Damit möglichst alle im Behälter befindlichen Kunststoffteilchen in gleicher Weise an der Rundungsbehandlung teilnehmen, erstrecken sich die Bolzen über mindestens die halbe Behälterlänge. Damit eine ausreichende Kontaktfläche für die Regeneratteilchen zur Verfügung steht, wird der Durchmesser der Bolzen so groß gewählt, daß die gesamte Querschnittsfläche aller Bolzen 20 bis 30%, vorzugsweise 25% der Fläche einer Seitenwand des Behälters beträgt.

Die Zuführöffnung des Behälters befindet sich vorzugsweise im Bereich der Zylinderachse des Behälters, die auch gleichzeitig Rotationsachse der Scheibe ist. Aufgrund der Rotation der mit Bolzen versehenen Scheibe werden die axial zugeführten Kunststoffteilchen auf eine spiralförmige Bahn gezwungen, wobei sie mit hoher Geschwindigkeit auf ihrem Weg auf die ortsfesten Bolzen und schließlich auf die zylindrische Behälterwand auftreffen. Die Bewegungen der Regeneratteilchen auf einer spiralförmigen Bahn haben den Vorteil, daß die Kunststoffteilchen unter einem Winkel < 90° auftreffen, so daß beim Kontakt mit den jeweiligen Oberflächen gleichzeitig ein Abrollen der Kunststoffteilchen erfolgt. Durch das Auftreffen und Abrollen auf den Bolzen bzw. der Behälterwände werden auch die mikrofeinen vorstehenden Fasern mechanisch umgebogen, so daß sie nicht mehr an der Oberfläche der Kunststoffteilchen vorstehen.

Für bestimmte Anwendungszwecke ist es vorteilhaft, wenn während der Rundungsbehandlung ein Fluid in das Behälterinnere zur Beschichtung oder Behandlung der Regeneratteilchen zugeführt wird. Um beispielsweise eine elektrische Aufladung der Regeneratteilchen zu verhindern, wird vorzugsweise Dampf in das Innere des Behälters eingeleitet. Das Füllen von Formen kann dadurch erleichtert werden, daß die Regeneratteilchen eine entsprechende Beschichtung aufweisen. Auf dem Baustoffsektor werden Formteile eingesetzt, die schwer entflammbar sein müssen. Auch hierzu müssen den Kunststoffteilchen entsprechende Materialien zugegeben werden. Zu diesem Zweck ist mindestens einer der ortsfesten Bolzen als Hohlbolzen mit mindestens einer Düse zum Zuführen eines geeigneten Fluids ausgebildet. Es ist auch möglich, alle ortsfesten Bolzen mit Düsen auszustatten, die vorzugsweise auf der Mantelfläche der Bolzen verteilt sind.

Die Auslaßöffnung, die vorzugsweise unten am Behälter in der zylindrischen Behälterwand eingebracht ist, ist mittels einer Schließeinrichtung in ihrem wirksamen Querschnitt veränderbar. Die Schließeinrichtung, die beispielsweise ein Schieber sein kann, wird vorzugsweise von einem Stellantrieb bewegt, der von einer Steuer- und Regeleinrichtung angesteuert wird. Der Füllgrad des Behälters kann somit durch die Stellung der Schließeinrichtung gesteuert werden, was einen unmittelbaren Einfluß auf die Schüttdichte der konditionierten Regeneratteilchen hat. Je länger die Regeneratteilchen im Behälter verbleiben, desto kleiner werden die Regeneratteilchen, wodurch sich die Schüttdichte entsprechend erhöht. Da die konditionierten Regeneratteilchen eine vorgegebene Schüttdichte aufweisen sollen und auch die Schüttdichte des jeweils zugeführten Regeneratmaterials sich u. U. ständig ändert, ist der Auslaßöffnung des Behälters eine Dichtemeßeinrichtung nachgeordnet, die laufend die Schüttdichte des konditionierten Materials ermittelt. Die Dichtemeßeinrichtung ist ebenfalls an die Steuer- und Regeleinrichtung angeschlossen, die in Abhängigkeit der ermittelten Schüttdichtewerte des konditionierten Materials die Stellung der Schließeinrichtung beeinflußt, so daß Abweichungen von der gewünschten Schüttdichte bei dem noch im Behälter befindlichen Material korrigiert werden können.

Da die Temperatur einen wesentlichen Einfluß auf die Rundungsbehandlung hat, muß die Temperatur des Behälters und vorzugsweise auch die der Bolzen überwacht werden. Zu diesem Zweck sind mindestens zwei Temperaturfühler vorgesehen, wovon ein Temperaturfühler an einer Behälterwand angeordnet ist und mindestens ein weiterer Temperaturfühler an einem ortsfesten Bolzen.

Für die Konditionierung von EPS-Material ist es vorteilhaft, wenn die Behältertemperatur bei ca. 60°C liegt. Beim Anfahren der Konditioniervorrichtung muß über die Temperiereinrichtung des Behälters dieser zunächst bei geschlossener Schließeinrichtung auf die vorgegebene Temperatur erwärmt werden. Im Betrieb muß aufgrund der entstehenden Reibungswärme der Behälter auf die vorgegebene Temperatur abgekühlt werden. Die Temperaturfühler sind daher ebenfalls an die Steuer- und Regeleinrichtung angeschlossen, die einerseits mit der Temperiereinrichtung und andererseits mit dem Antrieb der Schließeinrichtung verbunden ist. Während der Rundungsbehandlung ist darauf zu achten, daß die Temperatur im Behälter und hier insbesondere an dem Bolzen nicht über einen vorgegebenen Temperaturwert ansteigt, weil anderenfalls eine Schädigung des Kunststoffmaterials eintreten kann. Wenn die Bolzentemperatur eine vorgegebene maximale Temperatur erreicht, steuert die Steuer- und Regeleinrichtung den Stellantrieb der Schließeinrichtung in der Weise an, daß entweder die Auslaßöffnung weiter geöffnet oder die Einlaßdosierung vermindert wird, so daß sich die Menge an Kunststoffmaterial im Behälter verringert. Die Verringerung der im Behälter befindlichen Kunststoffteilchen führt zu einer Absenkung der Temperatur im Inneren des Behälters. Hierbei wird bewußt in Kauf genommen, daß kurzzeitig die austretenden Regeneratteilchen nicht die gewünschte Schüttdichte aufweisen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, zumindest die ortsfesten Bolzen zu temperieren.

Vorzugsweise ist die Auslaßöffnung an der Außenseite des Behälters mit einem Auslaufblech versehen, das entgegen der Rotationsrichtung ausgerichtet ist. Diese Anordnung des Auslaufbleche hat den Vorteil, daß die austretenden Regeneratteilchen die Auslaßöffnung nicht verstopfen können.

Zusätzlich kann auch der Antrieb der rotierenden Scheibe an die Steuer- und Regeleinrichtung angeschlossen sein. Wenn zu viele Regeneratteilchen in den Behälter eingeführt werden, sinkt die Drehzahl des Antriebsmotors der rotierenden Scheibe ab. Um eine Überlastung des Antriebsmotors zu verhindern, wird durch die Drehzahlüberwachung der Steuer- und Regeleinrichtung der Antrieb der Schließeinrichtung so angesteuert, daß mehr Regeneratteilchen aus dem Behälter austreten können. In diesem Fall wird auch der Antrieb der Zuführ- und Fördereinrichtung, die z. B. aus einer Dosiereinrichtung oder einer Zellenradschleuse bestehen kann, von der Steuer- und Regeleinrichtung in der Weise angesteuert, daß die Zuführung von Regeneratmaterial zum Behälter gedrosselt wird, bis der Füllgrad des Behälters sich wieder auf den gewünschten Wert eingestellt hat.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Konditioniereinrichtung und

Fig. 2 die Konditioniervorrichtung in Seitenansicht sowie teilweise im Schnitt.

In der Fig. 1 ist eine Konditioniervorrichtung 1 dargestellt, die einen geschlossenen Behälter 2 mit einer zylindrischen Behälterwand 3 aufweist. Der Behälter 2 ist von einem Außenmantel 14 umgeben, so daß die Behälterwand 3 von einem Temperiermedium umspült werden kann.

Im Inneren des Behälters 2 sind feststehende Bolzen 6 und bewegte Bolzen 7, 8 auf konzentrischen Kreisen angeordnet. Die bewegten Bolzen 7, 8 sind auf einer rotierenden Scheibe 5 und die ortsfesten Bolzen 6 an einer Behälterwand (4b) (s. Fig. 2) befestigt. In der hier gezeigten Darstellung sind auf der rotierenden Scheibe 5 zwei Bolzenkränze angeordnet, zwischen denen ein feststehender aus vier Bolzen 6 bestehender Bolzenkranz angeordnet ist. Die Rotationsrichtung der Scheibe 5 ist durch den Pfeil angedeutet.

An einem Bolzen 6 ist ein Temperaturfühler 25 und an der Behälterwand 3 ein Temperaturfühler 16 vorgesehen, die an eine Steuer- und Regeleinrichtung 15 angeschlossen sind. Die Steuer- und Regeleinrichtung 15 ist mit der Temperiereinrichtung 17 verbunden.

An der Unterseite des Behälters 2 ist die Auslaßöffnung 24 angeordnet, die mittels eines Schiebers 18, der von einem Stellantrieb 19 bewegt wird, geöffnet und geschlossen wird. Der Stellantrieb 19 ist ebenfalls an die Steuer- und Regeleinrichtung 15 angeschlossen. An der Auslauföffnung 24 befindet sich ein Auslaufblech 21, das entgegen der Rotationsrichtung ausgerichtet ist und das austretende, konditionierte Kunststoffmaterial zur Dichtemesseinrichtung 22 leitet, die ebenfalls an die Steuer- und Regeleinrichtung 15 angeschlossen ist. In einem Silo 23 wird das konditionierte Kunststoffmaterial gesammelt.

In der Fig. 2 ist die in Fig. 1 gezeigte Konditioniervorrichtung in Seitenansicht sowie teilweise im Schnitt dargestellt. Die Zuführöffnung 28 befindet sich im Bereich der Zylinderachse 20 und ist über einen Zuführkanal 9 mit einer Zuführ- und Fördereinrichtung 10 verbunden. Diese Zuführ- und Fördereinrichtung 10 ist beispielsweise durch eine Zellenradschleuse mit regelbarem Antrieb 27 ausgebildet. Das zugeführte Kunststoffmaterial gelangt durch die Zuführöffnung 28 in das Innere des Behälters 2, wo ein gebogenes Führungsblech 12 vorgesehen ist, das sich parallel zur Zylinderachse 20 erstreckt und ein Nachuntenfallen des Regeneratmaterial verhindert. Dadurch soll sichergestellt werden, daß die Regeneratteilchen nicht vorzeitig zur Auslaßöffnung gelangen sondern aufgrund der Rotation der Scheibe 5 und der Bolzen 7, 8 auf eine spiralförmige Umlaufbahn gebracht werden. Die Bolzen 6, 7 und 8 erstrecken sich nahezu über die gesamte Länge des Behälters 2, so daß alle im Behälter 2 befindlichen Regeneratteilchen an der Rundungsbehandlung teilnehmen. Sowohl die Zuführ- und Fördereinrichtung 10 als auch der Antrieb 13 der rotierenden Platte 5 sind an die Steuer- und Regeleinrichtung 15 angeschlossen.

Bezugszeichen

1 Konditioniervorrichtung
2 Behälter
3 zylindrische Behälterwand
4a, b Behälterseitenwände
5 rotierende Scheibe
6 feststehende Bolzen
7 bewegte Bolzen
8 bewegte Bolzen
9 Zuführkanal
10 Zuführ- und Fördereinrichtung
12 Führungsblech
13 Antriebsmotor
14 Außenmantel
15 Steuer- und Regeleinrichtung
16 Temperaturfühler
17 Temperiereinrichtung
18 Schieber
19 Stellantrieb
20 Zylinderachse
21 Auslaufblech
22 Dichtemeßeinrichtung
23 Silo
24 Auslaßöffnung
25 Temperaturfühler
26 Drehzahlgeber
27 Antrieb
28 Zuführöffnung

Claims

1. Vorrichtung zum Konditionieren von wiederverwertbarem, gemahlenem Kunststoffmaterial, insbesondere von expandierbarem Polystyrol, gekennzeichnet durch einen mit einer Temperiereinrichtung (17) versehenen, zylindrischen, geschlossenen Behälter (2) mit einer Zuführöffnung (28) und einer Auslaßöffnung (24), der in seinem Inneren ortsfeste und bewegte Teile aufweist, wovon die bewegten Teile derart ausgebildet und angeordnet sind, daß das Kunststoffmaterial auf dem Weg zur Auslaßöffnung (24) mit hoher Geschwindigkeit mehrmals zumindest auf die ortsfesten Teile sowie auf die zylindrische Behälterwand (3) auftrifft.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ortsfesten und die bewegten Teile parallel zur Zylinderachse (20) angeordnete Bolzen (6, 7, 8) sind, wobei die bewegten Bolzen (7, 8) auf einer rotierenden Scheibe (5) und die ortsfesten Bolzen (6) auf der der Scheibe (5) gegenüberliegenden Seitenwand (4b) des Behälters (2) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein ortsfester und mindestens ein bewegter Bolzenkranz vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen (6, 7, 8) sich über mindestens die halbe Behälterlänge erstrecken.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Querschnittsfläche aller Bolzen (6, 7, 8) 20 bis 30% der Fläche einer Seitenwand (4a oder 4b) beträgt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein ortsfester Bolzen (6) als Hohlbolzen mit mindestens einer Düse zum Zuführen eines Fluids ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die ortsfesten Bolzen (6) temperierbar sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (2) derart angeordnet ist, daß die Zylinderachse (20) horizontal ausgerichtet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Zuführöffnung (28) im Bereich der Zylinderachse (20) befindet und das im Inneren des Behälters (2) an der Zuführöffnung (28) ein Führungsblech (12) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnung (24) mittels einer Schließeinrichtung (18) in ihrem wirksamen Querschnitt veränderbar ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenseite des Behälters (2) an der Auslaßöffnung (24) ein entgegen der Rotationsrichtung der Scheibe (5) ausgerichtetes Auslaufblech (21) vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßöffnung (24) eine Dichtemeßeinrichtung (22) nachgeordnet ist, die an eine Steuer- und Regeleinrichtung (15) angeschlossen ist, welche in Abhängigkeit der ermittelten Dichtewerte des konditionierten Kunststoffmaterials den Stellantrieb (19) der Schließeinrichtung (18) ansteuert.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenwand des Behälters (2) und mindestens an einem ortsfesten Bolzen (6) Temperaturfühler (16, 25) angeordnet sind, die an die Steuer- und Regeleinrichtung (15) angeschlossen sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlgeber (26) des Antriebsmotors (13) der rotierenden Scheibe (5) an die Steuer- und Regeleinrichtung (15) angeschlossen ist, welche den Durchsatz einer der Zuführöffnung (28) vorgeschalteten Zuführ- und Fördereinrichtung (10) in Abhängigkeit der Drehzahl des Antriebsmotors (13) steuert.