DE4236581C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Verarbeiten von Primär- und ungereinigten Kunststoffen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Verarbeiten von Primär- und ungereinigten Kunststoffen

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verarbeiten von Kunststoffen durch Spritzgießen gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 7.
Neben der Verarbeitung von sortenreinem Rohmaterial für Kunststoffe, wie z. B. reines Polyamid, Polycarbonat oder Polypropylen, ist es bekannt, auch ungereinigte Kunststoffe, welche Schmutz- und/oder Lackpartikel enthalten, zu regenerieren bzw. zu reinigen und wiederzuverarbeiten. Der regenerierte Kunststoff fällt nach dem Aufschmelzen und Reinigen in der Regel als Sekundärgranulat an, welches für die Wiederverarbeitung entweder allein oder zusammen mit Primärgranulat erneut aufgeschmolzen wird. Bei wiederholtem Schmelzen von Kunststoffen findet aber ein unerwünschter, mehrfacher Abbau der physikalischen Eigenschaften des Materials statt.
Nach der Patentschrift DD 231 029 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem aus Neumaterial bestehender Kunststoff zusammen mit wiederverarbeitbarem und gereinigtem Kunststoff aus einer Extruderstufe verarbeitet wird. Hierbei wird dem erstgenannten Kunststoff ein zweiter, gereinigter Kunststoff direkt zugeführt. Es handelt sich dabei um ein Extrusionsverfahren zum Herstellen von Mischgranulat, bestehend aus Sekundär- und Primärgranulat. Dieses Mischgranulat muß zur Herstellung von Spritzgießartikeln wiederum aufgeschmolzen werden, um in einer Spritzgießmaschine verarbeitet werden zu können.
Auch durch DE-Z "Kunststoffe" 80 (1990)6, Seiten 673 bis 678 ist eine derartige Erzeugung und Verarbeitung von Kunststoffschmelzen bekannt. Ferner zeigt die Patentschrift DE 29 40 356 C2 eine Vorrichtung zum Extrudieren einer aus thermoplastischen Kunststoffen bestehenden Folienbahn.
Bei den drei oben genannten Verfahren bzw. Vorrichtungen handelt es sich um Extrusions- bzw. Kaskaden-Extrusionssysteme und damit um eine kontinuierliche Herstellung von Kunststoffartikeln. Beim Spritzgießen werden die Kunststoffartikel dagegen im zyklischen Verfahren hergestellt, bei dem Druckschwankungen und Masseströme den Verfahrensablauf erschweren können. Bei der Verarbeitung von Kunststoffen aus Primär- und regneriertem Sekundärmaterial durch Spritzgießen wurde das Regenerat bisher in einer ersten Stufe aufgeschmolzen, granuliert und erst dann das Sekundärgranulat zusammen mit dem Primärgranulat verarbeitet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Wiederverarbei­ tung von ungereinigten Kunststoffen im Spritzgießverfahren die Schmelzvorgänge zu reduzieren und die Austragsleistung zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 verfahrenstechnisch dadurch gelöst, daß der ersten, aus Neumaterial bzw. Primärgranulat bestehenden, Kunststoffschmelze eine zweite oder weitere Schmelzen aus ungereinigtem, regenerierbarem Kunststoff nach einem Reinigungsvorgang direkt zugeführt werden, wobei die gereinigten Schmelzen gespeichert werden, bevor sie der ersten Schmelze zugeführt werden. Hierdurch kann der ungereinigte Kunststoff unmittelbar nach seiner Reinigung bzw. Filterung als Schmelze, d. h. ohne zwischenzeitliches Abkühlen und Wiederaufschmelzen, zusammen mit der ersten Schmelze wiederverarbeitet werden.
Vorrichtungstechnisch wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Plastifiziereinrichtung mit einem Einfülltrichter für den ungereinigten regenerierbaren Kunststoff und einem nachgeschalteten Filter für mechanische Verunreinigungen sowie einer Zuführung für den gefilterten Kunststoff in eine Plastifiziereinrichtung für die erste Schmelze vorgesehen ist und die Plastifiziereinrichtung mit einer eingebauten und/oder vorgeschalteten Entgasungseinrichtung versehen ist, wobei der Plastifiziereinrichtung für das Primärgranulat ein Schmelzespeicher für die gefilterte Schmelze vorgeschaltet ist.
Die Speicherung der gereinigten Schmelzen mittels eines Schmelzespeichers, welcher der Plastifiziervorrichtung für das Primärgranulat vorgeschaltet ist, ermöglicht dabei einen kontinuierlichen Betrieb. Hierdurch können Anfahrdruckstöße vermieden werden. Außerdem wird die Schmelze durch den Einsatz eines Filters weniger beansprucht, da der gesamte Zyklus zum Filtern der Schmelze zur Verfügung steht.
Durch die Erfindung ist daher die Erzeugung von Mischgranulat als Zwischenstufe nicht erforderlich, da der ungereinigte Kunststoff durch nur einmaliges Aufschmelzen mittels Speicherung der gereinigten Sekundärschmelze vor Einführung in die Primärschmelze ohne weiteres in einer Spritzgießmaschine verarbeitet werden kann. Die beim zyklischen Verfahren des Spritzgießens auftretenden Druckschwankungen und Masseströme, die beim kontinuierlichen Verfahren des Extrudierens keine Rolle spielen, werden durch eine dosierbare Speicherung der Sekundärschmelze kompensiert bzw. geregelt, um hierdurch eine kontinuierliche Zuführung der gereinigten bzw. gefilterten Sekundärschmelze zur erzielen.
Die Dosierung des Speichervolumens erfolgt z. B. vorteilhaft durch die Ausbildung einer Spritzgießeinheit als Schmelzespeicher, wobei das Speichervolumen mittels des Schneckenhubes dosiert zugeführt werden kann.
Die Reinigung erfolgt vorteilhaft mechanisch mittels Filter und/oder Trennkopf bzw. Sieb. Bei der Verarbeitung von ungereinigten Kunststoffen, welche z. B. Lackpartikel enthalten, wird die ungereinigte Schmelze vorteilhaft entgast.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht in vorteilhafter Weise, daß die gereinigte Schmelze entweder einen Kern innerhalb der ersten Schmelze oder aber einen Mantel um die erste Schmelze bildet. Hierdurch ist eine Mehrkomponententechnik möglich, d. h. je nach Qualitätsanspruch kann das Kunststoffregenerat aus der gereinigten Schmelze außen oder innen sein.
Die Entgasung am bzw. nach dem Zusammenfluß beider Schmelzen ist in vorteilhafter Weise einfach und sicher durch Einschalten einer Entgasungseinrichtung zu realisieren.
Um den durch Füllen und Entleeren des Speichers bedingten Zeitverlust während eines Arbeitszyklus zu vermeiden, wird vorteilhaft der Plastifiziereinrichtung ein Drehventil vorgeschaltet, dem Schmelzespeicher für einen wechselseitigen Betrieb zugeordnet sind. Auf diese Weise können die Schmelzen wechselseitig gespeichert und damit die Zyklen verkürzt werden.
In vorteilhafter Weise erfolgt die Einspeisung der Schmelze in die Plastifiziereinrichtung im Bereich der Schneckenmisch- oder -einzugs­ zone. Ein Vorteil dieser Anordnung ist eine geringere Belastung der Schmelze bei großen Plastifizierleistungen. Bei einer Zuführung der Schmelze in die Mischzone können außerdem über die Einzugszone der Plastifiziereinrichtung Füll- und Verstärkungsstoffe sowie Neuware hinzugegeben werden. Durch diese vorteilhafte Anordnung ist eine sehr gute Mischung der Zugaben mit der gereinigten Schmelze möglich.
Vorteilhaft werden als Plastifizierungseinrichtungen Extrudersysteme und/oder Spritzgießplastifiziereinheiten verwendet, wobei die Plastifi­ ziereinheiten für die Mehrkomponententechnik auch mit konzentrischen Spritzdüsen versehen sein können. In einem Zweikomponentenkopf werden dabei die gereinigten Schmelzen mit der ersten bzw. der Primärschmelze zusammengeführt.
Um im ungereinigten Kunststoff enthaltene Metallteile zu entfernen, wird in vorteilhafter Weise ein vorgeschaltetes Magnetfilter benutzt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung, Fig. 1 bis 8 schematisch dargestellt.
Gemäß Fig. 1 ist eine Plastifiziereinrichtung 1 für das Spritzgießen von Kunststoff mit einer Spritzdüse 2 und einem Trichter 7 für die Zufuhr von Neuware bzw. Primärgranulat versehen. Über der Plastifiziereinheit 1 ist eine weitere Plastifiziereinrichtung 3 vorgesehen, die im wesentli­ chen aus einem Extrudersystem besteht. Dieses ist mit einem Trichter 4 für das Einfüllen von ungereinigtem Kunststoffregranulat und mit einer Zuführung 5 für das Zuführen des gereinigten Kunststoffs in die Plasti­ fiziereinrichtung 1 versehen. Der Plastifiziereinrichtung 3 sind ferner ein Filter 6 sowie eine nicht dargestellte Entgasungseinrichtung zuge­ ordnet.
Fig. 2 zeigt eine Plastifiziereinrichtung 8 für Primärgranulat als Bestandteil einer Spritzgießerei 9 mit einem Trichter 10, einer Entgasungseinrichtung 11, und einer Formschließeinheit 12. Eine zweite Plastifiziereinrichtung 13 dient als Extrudereinheit zur Schmelzeaufbe­ reitung von ungereinigtem Material, welches mittels eines Trichters 14 eingefüllt wird. Über eine Rohrleitung 15 wird die Schmelze zur Reini­ gung durch ein Filter 16 der Plastifiziereinrichtung 8 zugeführt, wobei die so vereinigten Schmelzen über die Entgasungsvorrichtung 11 entgast werden.
Fig. 3 entspricht Fig. 2, jedoch ist hier zwischen dem Filter 16 und der Plastifiziereinrichtung 8 ein Schmelzespeicher 17 angeordnet.
Gemäß Fig. 4 ist der Plastifiziereinrichtung 13 und dem Filter 16 eine weitere Plastifiziereinrichtung 18 mit einer Entgasungseinrichtung 11 als Entgasungseinrichtung nachgeschaltet, aus der die gereinigte und entga­ ste Sekundärschmelze über den Schmelzespeicher 17 der Primärschmelze zugeführt wird, und zwar im Bereich der Schneckenmischzone der Plastifi­ ziereinrichtung 8.
Fig. 5 entspricht Fig. 4 mit dem Unterschied, daß die Sekundärschmelze statt in die Schneckenmischzone in die Schneckeneinzugszone der Plasti­ fiziereinrichtung 8 eingespeist wird.
Gemäß Fig. 6 ist zwischen den beiden Plastifiziereinrichtungen 13 und 8 eine Spritzgießerei 19 mit einer Entgasungseinrichtung 11 als Schmel­ zespeicher eingeschaltet.
Fig. 7 zeigt ein Zweikomponentensystem, welches von einer Vorrichtung gemäß Fig. 3 ausgeht. Zusätzlich zur Plastifiziereinrichtung 8 ist eine weitere Plastifiziereinrichtung 20 angeordnet, die beide über eine Leitung 21 einen Zweikomponentenspritzkopf 22 mit Schmelze beschicken, so daß die gereinigte Schmelze entweder einen Kern innerhalb der Primär­ schmelze oder einen Mantel um die Primärschmelze bildet.
Nach Fig. 8 ist zwischen dem Filter 16 und der Plastifiziereinrichtung 8 ein Drehventil 23 angeordnet, an das zwei Schmelzespeicher 24 und 25 angeschlossen sind. Das Drehventil 23 gibt in gezeigter Stellung die Zuführung der gereinigten Schmelze in den Speicher 25 frei und ermög­ licht gleichzeitig eine Ausbringung der Schmelze aus dem Speicher 24 in die Plastifiziereinrichtung 8. In der anderen nicht gezeigten Stellung gibt das Drehventil 23 die Zuführung der gereinigten Schmelze 24 frei und ermöglicht gleichzeitig eine Ausbringung der Schmelze aus dem Speicher 25 in die Plastifiziereinrichtung 8, so daß die gereinigte Schmelze wechselseitig gespeichert und ausgebracht werden kann.

Claims (16)

1. Verfahren zum Verarbeiten von Kunststoffen durch Spritzgießen, bei dem eine erste, aus Neumaterial bzw. Primärgranulat bestehende Kunststoffschmelze zusammen mit regeneriertem, wiederverarbeitbarem Kunststoff verarbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der ersten Kunststoffschmelze eine zweite oder weitere Schmelzen aus ungereinigtem, regenerierbarem Kunststoff nach einem Reinigungsvorgang direkt zugeführt werden, wobei die gereinigten Schmelzen gespeichert werden, bevor sie der ersten Schmelze zugeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ungereinigte Kunststoffschmelze mechanisch gereinigt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ungereinigte Schmelze entgast wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Zuführen der gereinigten Schmelzen in die erste Schmelze die so vereinigten Schmelzen entgast werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gereinigte Schmelze einen Kern inner­ halb der ersten Schmelze bildet.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gereinigte Schmelze einen Mantel um die erste Schmelze bildet.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Plastifiziereinrichtung (3, 13) mit einem Einfülltrichter (4, 14) für den ungereinigten, regenerierbaren Kunststoff und einem nachgeschalteten Filter (6, 16) für mechanische Verunreinigungen sowie einer Zuführung (5, 15) für den gefilterten Kunststoff in eine Plastifiziereinrichtung (1, 8) für die erste Schmelze vorgesehen ist und die Plastifiziereinrichtung (1, 8) mit einer eingebauten und/oder vorge­ schalteten Entgasungseinrichtung (11) versehen ist, wobei der Plastifiziereinrichtung (1, 8) für das Primärgranulat ein Schmelzespeicher (17) für die gefilterte Schmelze vorgeschaltet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Plastifiziereinrichtung (3, 13) für den ungereinigten Kunststoff und der Plastifiziereinrichtung (1, 8) für das Primärgranulat eine weitere Plastifiziereinrichtung (18) mit einer Entgasungseinrich­ tung (11) als Entgasungseinheit eingeschaltet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Entgasungseinheit ein Extrudersystem mit einer Entgasung ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzespeicher (17) als Entgasungseinheit ausgebildet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spritzgießeinheit (19) als Schmelzespeicher ausgebildet ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzeeinführung im Bereich der Schneckenmischzone der Plastifiziereinrichtung (1, 8) vorgesehen ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzeeinführung im Bereich der Schneckeneinzugszone der Plastifiziereinrichtung (1, 8) vorgesehen ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Plastifiziereinrichtung (1, 8) eine weitere Plastifiziereinrichtung (20) für Erstgranulat parallel geschaltet ist, derart, daß beide Einrichtungen über eine Leitung (21) einen gemeinsamen Zweikomponentenspritzkopf (22) mit Schmelze beschicken.
15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gefilterten Schmelzen wechselseitig gespeichert und der ersten Schmelze zugeführt werden.
16. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 15, sowie nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Plastifizier­ einrichtung (1, 8) für das Primärgranulat ein Drehventil (23) vorgeschaltet ist, dem Schmelzespeicher (24, 25) für einen Wechselbetrieb zugeordnet sind.
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DE102009052784B4 (de) * 2009-11-11 2014-02-27 Baratti Engineering Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Spritzgießen von Kunststoffteilen

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