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Gebiet der
Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich auf ein Recyclingverfahren für abgenutzte
Kunststofferzeugnisse durch Zerkleinern, und auf ein Waschverfahren
und eine Waschvorrichtung für
den zerkleinerten Kunststoff.
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Hintergrund
der Erfindung
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Heutzutage
ist es wichtig, wie verkaufte Kunststoffe, die, sobald sie abgenutzt
sind und ihre Lebensdauer beendet ist, recycelt oder wieder verwendet
werden, um die Umwelt zu schützen,
Gesamtenergie zu sparen und möglicherweise
die Kosten zu senken. Auf dem Markt gibt es eine Vielzahl von Film-mit-Linse-Einheiten
(so genannte Einwegkameras) mit einem einfachen Fotomechanismus
und einem vorinstallierten Fotofilm. Die meisten Bestandteile einer
Film-mit-Linse-Einheit sind aus Kunststoff hergestellt, womit die
Probleme desselben verbunden sind. Im Allgemeinen sind abgenutzte
Kunststofferzeugnisse oder -bestandteile mit einer Vielzahl von
Stoffen verunreinigt und begleitet von vielen Fremdkörpern, die
in einem herkömmlichen
Recyclingprozess, der Trennen und/oder Waschen beinhaltet, nicht
vollständig
beseitigt werden.
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In
der Recyclingprozess-Anlage von Film-mit-Linse-Einheiten werden
abgenutzte Erzeugnisse nach Bauart getrennt und zu den jeweiligen
Demontage-Anlagen befördert,
wo Papier oder Aufkleber, die die Außenseite bedecken, entfernt
werden, und sie werden in die jeweiligen Bestandteile zerlegt. Die
Bestandteile werden in zwei Kategorien eingeteilt, d. h. in wiederverwendbare
und wiederverwertbare (Recycling im eigentlichen Sinn) Bestandteile. Die
wiederverwendbaren Bestandteile werden in neu hergestellten Erzeugnissen
als Bestandteile wieder verwendet, nachdem sie auf ihre Funktion überprüft, gewaschen/gereinigt
und angepasst wurden, und die wiederverwertbaren Bestandteile werden
als wieder verwertete Rohstoffe für neu hergestellte Erzeugnisse
verwendet.
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Die
wiederverwertbaren Bestandteile der Film-mit-Linse-Einheit sind
z. B. Frontabdeckung, Rückabdeckung,
ein Gehäuseabschnitt,
in dem der Film installiert ist und ein Filmwickelknopf, die aus thermoplastischem
Kunststoff gefertigt sind. Diese wiederverwertbaren Bestandteile
werden durch eine Brechmaschine in kleine Stücke (Chips) zerkleinert.
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Der
zerkleinerte Kunststoff wird durch eine Waschflüssigkeits-Dusche gewaschen,
um Verunreinigung und Fremdkörper
zu entfernen. Die japanischen Patente Nr. 2604262, Nr. 2640786 und
Nr. 2717020 zeigen, dass das Gemisch aus zerkleinertem Kunststoff
und Waschflüssigkeit
in einem Waschbehälter
gerührt
wird, wobei die Waschflüssigkeit
Tenside verwendet, und der Waschbehälter, der einen kegelförmig zulaufenden
Boden aufweist, ist mit einem Rührflügel ausgestattet.
Nach dem Waschen wird der zerkleinerte Kunststoff getrocknet und dann
durch Erhitzung geschmolzen. Der geschmolzene Kunststoff wird einem
Extruder zugeführt,
um Granulat von zylindrischer Form zu bilden (Pelletisieren). Diese
Granulatkügelchen
werden miteinander oder zusammen mit fabrikneuem Kunststoff verarbeitet,
um solche Bestandteile wie Frontabdeckung, Rückabdeckung, ein Gehäuseabschnitt,
in dem der Film installiert ist und einen Filmwickelknopf zu formen.
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Der
Pelletisierungsprozess erfordert jedoch viel Wärmeenergie und Wasserverbrauch
und beschleunigt dennoch die thermische Verschlechterung des Kunststoffs,
insbesondere die des abgenutzten Kunststoffs, während er zum Schmelzen erhitzt
wird, um mindestens das Zweifache gegenüber fabrikneuem Kunststoff.
Die thermische Verschlechterung vermindert die physikalischen Eigenschaften,
wie z. B mechanische Festigkeit, und die Erhitzung kann einige Stoffe
erzeugen, die schlechte Auswirkungen auf die Fotoqualität haben.
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In
Bezug auf das Waschen reicht eine Dusche nicht aus, die Verunreinigung
und Fremdkörper zu
entfernen. Denn ein im Extruder eingebauter Filter wird oft durch
die Fremdkörper
verstopft. Wegen der hohen Temperatur ist der Arbeitsablauf des
Filterwechsels nicht einfach, was die Produktivität verringert.
Ein brauchbarer halbautomatischer Filterwechsler ist sehr teuer.
Die zuvor erwähnte
Behälterwaschvorrichtung
mit Rührflügel kann
anstelle der Dusch-Waschanlage angewendet werden. Wenn jedoch das
spezifische Gewicht eines auftreffenden Kunststoffs kleiner oder
gleich dem der Waschflüssigkeit
ist, wird es schwierig, alle Stücke
des zerkleinerten Kunststoffs nach Beenden des Waschvorgangs zusammen
mit der Waschflüssigkeit
gleichermaßen
zu waschen und zu entwässern, da
sie getrennt sind und der zerkleinerte Kunststoff jeweils entsprechend
seinem spezifischen Gewicht zu fließen pflegt.
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Es
wird vorgeschlagen, dass Kunststoffspitzen, die leichter sind als
die Waschflüssigkeit,
in einem Waschbehälter
gewaschen werden, während sie
sich in einem netzartigen Korb befinden. Es ist jedoch mühsam und
dauert lange, den Kunststoff in den Korb zu legen, den Korb in den
Waschbehälter zu
befördern
und ihn wieder heraus zu nehmen, um den Korb zu entfernen, was die
Waschvorrichtung kompliziert macht, und eine Automatisierung des Systems
erschwert.
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Zur
Erhöhung
der Waschkraft ist die Verwendung von organischen Lösemitteln
oder FCKWs (Fluorchlorkohlenwasserstoffen) und anderen Tensiden
heutzutage bezüglich
der Arbeitsplatzbedingungen, der laufenden Kosten, Flüssigkeitsverbrauchs-Kosten
und Umweltbedingungen nicht wünschenswert.
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Ein
Verfahren für
das Kunststoff-Waschen wird in WO 96/34739 offen gelegt, und ein
Verfahren zur Verwendung von Blasen für das Waschen von Stoffen wird
in
EP 0289875 offen
gelegt.
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Nach
einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung ist hier ein Verfahren
zum Waschen von zerkleinertem Kunststoff bereit gestellt, das folgende
Schritte umfasst: Zerkleinern des abgenutzten Kunststofferzeugnisses,
um zerkleinerten Kunststoff herzustellen; Herstellen eines Gemischs
von zerkleinertem Kunststoff und Waschflüssigkeit in einem Waschbehälter; und
Rückfluss
des Gemischs in den Waschbehälter,
um darin einen spiralförmigen
Fluss herzustellen, dadurch charakterisiert, dass das Verfahren
ferner einen Schritt der Mischung von Blasen in der Waschflüssigkeit
umfasst, wobei die Blasen durch Luftzufuhr hergestellt werden, was
durch die Luftaufnahme erreicht wird, die durch Unterdruck des Flusses
beim Rückfluss
zum Waschbehälter
bewirkt wird.
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Nach
einem zweiten Gesichtspunkt ist hier eine Vorrichtung zum Waschen
von zerkleinertem Kunststoff bereit gestellt, die folgendes umfasst:
einen Waschbehälter,
der zur Aufnahme eines Gemischs aus zerkleinertem Kunststoff des
abgenutzten Kunststofferzeugnisses und Waschflüssigkeit, mit einem röhrenförmigen Ummantelungsabschnitt
und einem konischen Bodenabschnitt ausgebildet ist, und der ein
Senkloch im Bodenabschnitt umfasst, in das das Gemisch fließen soll;
eine Umlauf-Rohrleitung für
den Rückfluss
des Gemischs in den Waschbehälter,
von der ein Ende mit dem Senkloch verbunden ist, und der andere
Endabschnitt befindet sich nahe und ungefähr entlang der inneren Wand
des Waschbehälters,
um so einen spiralförmigen
Fluss herzustellen; eine Waschflüssigkeit-Speisepumpe,
deren Auslass durch ein Abflussrohr mit der Umlauf-Rohrleitung verbunden
ist, um durch die Zufuhr von Waschflüssigkeit in die Umlauf-Rohrleitung,
den Rückfluss
des Gemischs in der Umlauf-Rohrleitung in Richtung Waschbehälter durchzuführen, und
einen Lufteinlass zum Mischen der Blasen, der sich zwischen dem
Senkloch des Waschbehälters
und dem Auslass der Waschflüssigkeit-Speisepumpe
befindet, um die sprudelnde Waschflüssigkeit einer Düsenöffnung der
Umlauf-Rohrleitung zuzuführen.
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Nach
einem davon abhängigen
Gesichtspunkt ist hier ein Verfahren für das Recycling der abgenutzten
Kunststofferzeugnisse bereitgestellt, das das oben erwähnte Waschverfahren
nutzt, wobei der Zerkleinerungsschritt des Waschverfahrens folgende Unterschritte
beinhaltet: Grobzerkleinerung der abgenutzten Kunststofferzeugnisse,
Trennen des zerkleinerten Kunststoffs von anderen Fremdkörpern und
Feinzerkleinerung des getrennten Kunststoffs, wobei das Recyclingverfahren
folgende weitere Schritte beinhaltet: Trocknen des gewaschenen Kunststoffs,
Entfernen von mit dem zerkleinerten Kunststoff vermischten Metallsubstanzen,
unter Verwendung eines Metalldetektors, und unmittelbares Zuführen des
getrockneten Kunststoffs an eine Spritzgießmaschine, deren Düsenbestandteil,
zur Reinigung des Filters durch umgekehrte Rückwasch-Filtration, mit einem
Filter und einer Flussschaltung ausgestattet ist.
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Ferner
ist eine Vielzahl von Löchern
an dem röhrenförmigen Ummantelungsabschnitt
des Waschbehälters
ausgebildet, durch die nur zerkleinerter Kunststoff, der kleiner
ist als das vorgegebene Format, durchlaufen kann, um Kunststoff,
der kleiner ist als das vorgegebene Format, aus dem Waschbehälter zu
entfernen.
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Nach
dem Vermischen der Blasen mit der Waschflüssigkeit wird die Waschkraft
durch einen Hohlraumbildungs-Effekt ferner erhöht, um die mit Blasen vermischte
Waschflüssigkeit
von einem Lufteinlass, der sich zwischen der Waschflüssigkeit-Speisepumpe
und dem Waschflüssigkeit-Speisepumpen-Auslass
befindet, einer Düsenöffnung zuzuführen. Entsprechend
ist die Waschkraft ausreichend, selbst wenn heißes Wasser als Waschflüssigkeit
verwendet wird.
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Das
Abflussrohr kann einen Lufteinlass beinhalten, um Blasen mit dem
Gemisch zu vermischen. Die Position des Lufteinlasses kann verschoben
werden, solange die Waschflüssigkeit
an der verschobenen Position einen verringerten/negativen Druck
aufweist.
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Da
der Kunststoff ohne Pelletisieren recycelt wurde, wird in dem Verfahren
zum Recyceln von benutztem Kunststoff verhindert, dass sich die
physikalischen Eigenschaften verschlechtern und dass Stoffe hergestellt
werden, die einen schlechten Einfluss auf die Fotoeigenschaften
haben. Deshalb werden Geruchsbelästigung
und Abwassermenge vermindert, was gut ist für die Umwelt. Da der Kunststoff nicht
pelletisiert wird, werden gleichzeitig die Umweltbedingungen in
den Fabriken verbessert, indem hohe Temperaturen, Geruchsbelästigung
und Gefahr vermieden werden. Die Produktionskosten sinken infolge
Energieeinsparung, Verringerung der Anzahl der Arbeitsprozesse für das Recycling
und automatisiertem Arbeitsablauf.
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Ferner
kann der zerkleinerte Kunststoff, der sich kaum verteilt und nicht
einfach zu waschen ist, in kurzer Zeit gewaschen werden. Die hohe
Waschkraft wird nur durch die Verwendung von heißem Wasser, ohne Reinigungsstoffe,
erreicht, was die Abwasseraufbereitung vereinfacht und die Kosten
senkt, den Umwelteinfluss vermindert und die Umweltbedingungen in
den Fabriken verbessert. Da keine komplizierten mechanischen Bestandteile
verwendet werden, ist die Instandhaltung ausgezeichnet und der Verfahrensablauf
erfolgt automatisch.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 zeigt
ein Beispiel einer Film-mit-Linse-Einheit, die unter Verwendung
der vorliegenden Erfindung recycelt werden soll.
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2 ist
eine perspektivische Explosionsansicht, die den Aufbau der Film-mit-Linse-Einheit zeigt.
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3 zeigt
ein Blockdiagramm einer Recyclinganlage für die Film-mit-Linse-Einheit.
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4 zeigt
ein schematisches Diagramm, das den Prozessfluss einer Wiederverwertungsanlage
für Kunststoffbestandteile
darstellt.
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5 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines wesentlichen Teils einer Waschanlage
in einem Waschprozess nach dieser Erfindung.
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6 zeigt
eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils der Waschanlage.
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7 zeigt
eine Draufsicht des Waschbehälters.
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8 zeigt
eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils einer Düse, die
an einer Spritzgießmaschine
befestigt ist und sich im Spritzzustand befindet.
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9 ist
eine perspektivische Ansicht eines Filters, der in der Düse eingebaut
ist.
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10 ist
eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils des Filters.
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11 zeigt
eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils einer Düse, die
an einer Spritzgießmaschine
befestigt ist und sich im Reinigungszustand befindet.
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12 ist
eine Zeichnung, die die Verteilung der entsprechend der Maschenweite
der Siebe erhaltenen Formate des zerkleinerten Kunststoffs zeigt, die
in dem Feinzerkleinerungsprozess bei einer Film-mit-Linse-Einheit
verwendet werden.
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13 ist
eine Zeichnung, die die Gewichtsveränderung des tatsächlich gegossenen
Bestandteils (Einheit-Basis) zeigt, wenn sich die Anzahl der Einspritzungen
für das
Gießen
erhöht.
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14 ist
eine Zeichnung, die das Verhältnis zwischen
der Reinheit der gewaschenen zerkleinerten Chips und der Waschzeit
zeigt.
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15 ist
eine Zeichnung, die das Verhältnis zwischen
der Temperatur des Waschwassers und der Reinheit zeigt.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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1 zeigt
ein Beispiel einer Film-mit-Linse-Einheit, die unter Verwendung
der vorliegenden Erfindung recycelt werden soll. Die Film-mit-Linse-Einheit 2 beinhaltet
ein Einheit-Gehäuse 3 und eine
Außenhülle 4,
die teilweise das Äußere des
Einheit-Gehäuses 3 abdeckt.
Eine Fotolinse 5, ein Sucher 6, ein Blitzfenster 7 und
ein Blitzeinheit-Ladeschalter 8 sind in der Vorderfläche der
Film-mit-Linse-Einheit 2 angeordnet. Eine Verschluss-Auslösetaste 9 und
ein Bildzählfenster 10 sind
an der oberen Fläche
ausgebildet. Ein Filmwickelknopf 11 steht an der hinteren
Ecke des Einheit-Gehäuses 3 knapp
unter der oberen Fläche
hervor.
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Wie
in 2 gezeigt, beinhaltet das Einheit-Gehäuse 3 eine
Einheit-Basis 14, wo eine Filmpatrone 13 aufgenommen
wird, eine Blitzeinheit 15, eine Belichtungseinheit 16,
die mit einer Fotolinse 5 und einem Verschluss-Auslöse-Mechanismus
ausgestattet ist und eine Frontabdeckung 17 und eine hintere
Abdeckung 18, die die Einheit-Basis 14 abdecken.
Die abgenutzte Film-mit-Linse-Einheit 2 wird zum Recyceln
von Fotoläden
und/oder Bearbeitungslaboren gesammelt, nachdem die volle Patrone 21 mit
dem belichteten Film 20 zum Entwickeln und Drucken herausgenommen
wurde.
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3 zeigt
ein Blockdiagramm einer Recyclinganlage für die Film-mit-Linse-Einheit.
Die Recyclinganlage besteht aus vier Prozessanlagen, d. h. eine
Demontageanlage zum Demontieren der gesammelten Film-mit-Linse-Einheiten;
eine Wiederverwendungsanlage zur Wiederverwendung der funktionierenden
Bestandteile, wie zum Beispiel die Blitzeinheit 15 oder
die Belichtungs-(Foto-)einheit 16, durch Untersuchen, Reinigen
und, wenn nötig,
Einstellen/Reparieren; eine Wiederverwertungsanlage (Recycling im
eigentlichen Sinn), um durch Bearbeitung der thermoplastischen Bestandteile,
wie z. B. Einheit-Basis 14, Frontabdeckung 17 oder
hintere Abdeckung 18, ein Kunststoffrohmaterial zu erhalten; und
eine Gießanlage
zum Wieder-Gießen
einer Einheit-Basis 14, einer Frontabdeckung 17 und
einer hinteren Abdeckung 18.
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Die
gesammelten abgenutzten Erzeugnisse werden nach Bauart getrennt
und zu den jeweiligen Demontage-Anlagen befördert, wo Papiere oder Aufkleber 4,
die die Außenseite
bedecken, entfernt werden, und eine Frontabdeckung 17 und
ein Wickelknopf werden heraus genommen und zur Wiederverwertungsanlage
transportiert. Dann werden eine Belichtungseinheit 16 und
eine Blitzeinheit 15 von der Einheit-Basis 14 entfernt,
um in die Wiederverwendungsanlage transportiert zu werden, wo sie überprüft, gereinigt
und einge stellt/repariert werden, und eine Batterie der Blitzeinheit
wird ebenfalls daraufhin überprüft, ob sie
für die
nächste
Nutzung noch einmal eingesetzt werden kann. Der Rest, die Einheit-Basis 14 selbst
und die hintere Abdeckung 18 werden zu derselben Wiederverwendungsanlage
transportiert. Diese Kunststoffbestandteile werden daraufhin überprüft, ob sie
von metallischen Stoffen begleitet werden, bevor sie in die Wiederverwertungsanlage
weiter geleitet werden.
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4 zeigt
ein schematisches Diagramm, das den Prozessfluss der Wiederverwertungsanlage darstellt.
Die Anlage beinhaltet einen Grobzerkleinerer 24, einen
Luftstrom-Abscheider 25,
einen Feinzerkleinerer 26, eine Waschanlage 27,
eine Entwässerungsanlage 28 (zur
Entfernung des Wassers von dem zerkleinerten Kunststoff), eine Trockenanlage 29,
einen Metalldetektor 30 und einen Speicher 31. Die
Frontabdeckung 17, die hintere Abdeckung 18, die
Einheit-Basis 14 und der Filmwickelknopf 11, die aus
dem demontierten Erzeugnis heraus genommen wurden, werden zunächst in
den Grobzerkleinerer 24 eingebracht, der ein Sieb mit einer
geeigneten Maschenweite aufweist, normalerweise von ⌀ 20 bis ⌀ 60, um
Chips zu erhalten, deren Größenbereich
zwischen 20 mm und 60 mm liegt. Der grobzerkleinerte Kunststoff
(Chips) wird durch einen Zufuhrapparat, wie z. B. einem Luft-Lade-Trichter 33,
zu dem Luftstrom-Abscheider 25 weiter geleitet. Weitere
für zerkleinerte
Kunststoffchips taugliche Zufuhrapparate, wie eine Förderanlage
oder ein Zufuhrrohr sind ebenfalls einsetzbar. In dem Luftstrom-Abscheider 25 werden
die zerkleinerten Kunststoffchips von anderen Fremdkörpern, wie
Teile von Aufkleber, Film und Ähnlichem,
was in den vorangegangenen Prozessen übrig geblieben ist, getrennt
und zu dem Feinzerkleinerer 26 transportiert.
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Ein
Luftstrom-Abscheider 25 trennt Dinge nach den Unterschieden
ihrer zugehörigen
Gewichte und den Formate (dem entsprechenden Durchmesser). Um eine
gute Trennung zu erhalten, sollte der Kunststoff deshalb nicht in
zu kleine Teile zerkleinert werden. Wenn die Maschenweite des Siebes
zum Beispiel bei ⌀ 35
liegt, werden bei der Trennung 93 Gewichtsprozente der Kunststoffchips
erfasst.
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Im
Prozess der Feinzerkleinerung wird ein Sieb mit einer von Maschenweite ⌀ 4–⌀ 12 verwendet,
was ein für
das Waschen und Gießen
in den folgenden Prozessen geeignetes Chipformat (2 mm × 3 mm)
erzeugt. In dem angeführten
Beispiel sind die Arbeitsablauf-Bedingungen
der Feinzerkleinerung so festgelegt, dass das Gewichtsverhältnis der
feinzer kleinerten Kunststoffchips mit einem Format von weniger als
1 mm, unter 10% gehalten wird. Diese Bedingung dient der Verringerung
des Verlustes an Kunststoffmaterial und der Stabilisierung des Gießprozesses.
Die feinzerkleinerten Kunststoffchips werden durch den Ladetrichter 35 an
die Waschanlage 27 weiter geleitet.
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Üblicherweise
sind die gesammelten Film-mit-Linse-Einheiten mit einer Vielzahl
von Stoffen, wie Öl
und Fett, Talg, Nahrungsmittel, Kosmetik- und Toilettenartikeln
und anderen Dingen verunreinigt. Diese sollten gereinigt werden,
insbesondere ist es notwendig, Stoffe, die den Fotoerzeugnissen schaden,
vollständig
zu entfernen. Im Allgemeinen werden organische Lösemittel, FCKWs und andere Waschsubstanzen
als Waschmittel verwendet. Diese bewirken jedoch die Probleme der
Umweltbelastung, der Kostensteigerung und überflüssiger Wasseraufbereitungskosten.
Andere Waschverfahren, wie durch Hochdruck-Wasser, Sandstrahlen,
Granulatteilchen oder Trockeneis, Ultraschall, Röntgenstrahlen oder ultraviolette
Strahlen können
angewendet werden, aber es ist dabei auch nicht einfach, ein gutes
Waschergebnis bei geringen Kosten und einem automatisierten System
zu erreichen.
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5 und 6 zeigen
eine perspektivische Ansicht und eine Schnittansicht eines wesentlichen
Teils der Waschanlage 27 dieser Erfindung. Die Waschanlage 27 umfasst
einen Waschbehälter 37, einen Überlauf-Abfluss 38,
der den Waschbehälter 37 umgibt,
um von dem Waschbehälter 37 überfließende Waschflüssigkeit 39 aufzunehmen,
einen Waschflüssigkeit-Vorrat-Behälter 40 zur
Bevorratung heißer
Waschflüssigkeit 39,
eine Waschflüssigkeit-Speisepumpe 41 zur
Zuführung
der in dem heißen
Waschflüssigkeit-Behälter 40 bevorrateten Waschflüssigkeit,
eine Umlauf-Rohrleitung 43 zur Rückführung eines Gemischs aus Waschflüssigkeit 39 und
zerkleinerten Kunststoffchips 44, und einen Entwässerungskorb 42.
Zur Aufnahme eines Gemischs aus zerkleinertem Kunststoff eines abgenutzten
Kunststofferzeugnisses und Waschflüssigkeit, ist der Waschbehälter 37 mit
einem röhrenförmigen Ummantelungsabschnitt 37a und
einem weiterführenden konischen
Bodenabschnitt 37b ausgestattet. Der konische Bodenabschnitt 37b weist
im mittigen Bereich ein Senkloch 37c auf, in das das Gemisch
fließen soll.
Ein Anschlussrohr 37d verbindet die Umlauf-Rohrleitung 43 mit
dem Senkloch 37c.
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Ein
Gemisch-Zuführ-Rohr 45,
das Teil der Umlauf-Rohrleitung 43 ist, ist an einem Ende
mit dem Anschlussrohr 37d und am anderen Ende mit einem Abzweigrohr
(T-förmiges
Anschlussrohr) 49 verbunden. Beide Enden des Abzweigrohrs 49 sind
mit dem Umlaufrohr 50 verbunden und bilden einen Abschnitt der
Umlauf-Rohrleitung 43 und eines Entwässerungsrohrs 51,
das sich in einen Entwässerungskorb 42 ausdehnt.
Das Umlaufrohr 50 für
den Rückfluss des
Gemischs aus zerkleinerten Kunststoffchips eines abgenutzten Kunststofferzeugnisses
und der Waschflüssigkeit
erstreckt sich durch ein Loch 37f, das in der Wand des
Waschbehälter 37 ausgebildet ist,
und ein Auslassabschnitt 50a ist am Ende davon nahe und
entlang der inneren Wand des Waschbehälters 37 angeordnet.
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Ein
Schaltventil mit einem Schalthebel 52 ist in dem Abzweigrohr 49 eingebaut,
um das Wählen des
Flussweges zwischen dem Weg zu dem Umlaufrohr 50 und zu
dem Entwässerungsrohr 51 zu
ermöglichen.
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Der
Waschflüssigkeit-Behälter 40 bevorratet erhitzte
Waschflüssigkeit 39.
Die Waschflüssigkeit-Speisepumpe 41 ist
durch ein Einlassrohr 46a mit dem Waschflüssigkeit-Vorrat-Behälter 40 verbunden,
und ist durch ein Abflussrohr 46b mit dem Gemisch-Zuführ-Rohr 45 verbunden.
Ein durch die Pumpe bewirkter Abfluss von Waschflüssigkeit 39 erzeugt
einen verringerten Druck in dem Gemisch-Zuführ-Rohr 45, was ein
Fließen
des Gemischs aus zerkleinerten Kunststoffchips und Waschflüssigkeit
von dem Waschbehälter
zu dem Gemisch-Zuführ-Rohr 45 hervorruft.
An einem Ende des Abflussrohres 46b, mit dem das Gemisch-Zuführ-Rohr
verbunden ist, ist eine Düse
angeordnet, um die Fließgeschwindigkeit der
Waschflüssigkeit 39 zu
erhöhen.
Das Pumpen-Abflussrohr 46b weist in seiner Mitte, zur Vermischung
von Blasen mit der Waschflüssigkeit 39,
einen Lufteinlass 47 auf. Die mit der Waschflüssigkeit 39 vermischten
Blasen erhöhen
die Waschkraft durch einen Hohlraumbildungs-Effekt.
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Das
durch den Auslass 50a abgeflossene Gemisch aus zerkleinerten
Kunststoffchips 44 und Waschflüssigkeit 39 trifft
auf die Innenwand des Waschbehälters 37.
Der röhrenförmige Abschnitt 37a des
Waschbehälters 37 ist
höher als
der Überlauf-Abfluss 38 angeordnet
und weist einen gelochten Plattenabschnitt 37e auf, der
sich an der Stelle befindet, an der der Gemischabfluss auftrifft.
Die gelochte Platte 37e weist in dieser Ausführungsform eine
große
Anzahl Löcher
von ca. ⌀ 1
mm auf, was der Waschflüssigkeit,
die eine Vielzahl von Verunreinigungen und Fremdkörpern enthält, einschließlich Kunststoffpulver/-teilchen
und Kunststoffchips, deren Format weniger als ⌀ 1 mm beträgt, gestattet,
durch die Löcher
abzufließen.
Die Lochplatte kann durch einen gewebten Metalldraht ersetzt werden.
Das geeignete Format der Lochung hängt von dem Format der Kunststoffchips
ab, die wieder eingebracht werden sollen. Ein größeres Format erhöht den Verlust und
ein kleineres Format erhöht
Verstopfungen. Wenn die zurückgekehrte
und abgeflossene Waschflüssigkeit
mit ausreichendem Druck auf den Lochungsbereich trifft, können jedoch
Verstopfungen vermieden werden.
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Sobald
die durch die Lochungen abgeflossene Waschflüssigkeit von dem Überlauf-Abfluss 38 aufgenommen
wird, fließt
sie eine Traufröhre 38a hinunter,
um in den Waschflüssigkeit-Vorrat-Behälter 40 zurück zu kehren.
Ein Sieb 54 ist auf den Waschflüssigkeit-Vorrat-Behälter 40 gelegt, um
in der abgeflossenen Waschflüssigkeit
enthaltene feste Fremdkörper,
wie Kunststoffchips zu filtern. Deshalb fließen die zerkleinerten Chips
nicht in den Waschflüssigkeit-Vorrat-Behälter 40,
nachdem sie die Lochungen passiert haben.
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Wie
in der Draufsicht der Waschanlage 27 in 7 gezeigt,
bildet das zurückgekehrte
Gemisch aus Waschflüssigkeit 39 und
zerkleinerten Kunststoffchips 44 einen spiralförmigen Fluss,
beispielsweise gegen den Uhrzeigersinn, und fließt infolge der Abflussgeschwindigkeit
und der kegelförmigen
Fläche
des konischen Bodenabschnitts 37b in das Senkloch 37c ab.
Dann wird das Gemisch in das Gemisch-Zuführ-Rohr 45 eingeleitet
und wird mit der zugeführten
Waschflüssigkeit
von der Waschflüssigkeit-Speisepumpe 41 durch
die Umlauf-Rohrleitung 43 in
den Waschbehälter 37 zurück geleitet.
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Inzwischen
durchlaufen die zerkleinerten Kunststoffchips 44 mit der
Waschflüssigkeit
wiederholt den Waschbehälter 37 und
das Umlaufrohr 50. Verunreinigungen oder pulverförmiger Kunststoff,
die durch Schleifen oder Schaben zwischen den Chips oder zwischen
Chip und Innenwand, insbesondere im Lochplattenabschnitt oder durch
den Hohlraumbildungs-Effekt der Blasen oder den Waschflüssigkeitsfluss
selbst aufgetreten sind, werden von der Oberfläche der zerkleinerten Chips
entfernt. Deshalb liefert die Erfindung einen ausreichenden und
hervorragenden Auswascheffekt, ohne die Verwendung von organischen
Lösemitteln
oder FCKWs oder Waschsubstanzen, was zur Reduzierung von Umweltbelastung, Kostensteigerung
und Wasseraufbereitungskosten führt.
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Normalerweise
ist es besser, wenn das Senkloch 37c nicht vollständig durch
das Gemisch aus Waschflüssigkeit 39 und
zerkleinerten Kunststoffchips 44 bedeckt ist, d. h. das
Senkloch 37c ist teilweise offen für Luft, um die Luft mit einzuleiten,
um ein Ansaugen des Gemischs in das Senkloch zu stabilisieren, was
zur Bildung eines stabilen Spiralflusses des Gemischs in den Waschbehälter 37 führt. Der
stabile Spiralfluss führt
zu einer Erhöhung
der Umlaufeffizienz und der Wascheffizienz, weil er stillstehende
Bereiche vermeidet, die nichts zu dem Waschvorgang beitragen. Um
einen stabilen Spiralfluss in dem Waschbehälter zu bilden, scheint es
wesentlich zu sein, eine geeignete Flussfrequenz des Gemischs und
das geeignete Verhältnis
zwischen der Menge an Waschflüssigkeit
und der Menge an zerkleinerten Kunststoffchips, die in den Waschbehälter 37 zurückgeführt werden,
zu finden. Zur besseren Effizienz ist ein Ablenkblech an der Innenwand des
Waschbehälters
befestigt, das einen Teil des Spiralflusses ablenkt und unmittelbar
in das Senkloch 37c abfließen lässt.
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Zu
diesem Zweck gibt es viele Faktoren, die bedacht werden müssen, wie
z. B. der Pumpendruck, der von der Waschflüssigkeit-Speisepumpe 41 erzeugt
wird, die Pumpen-Zuführfrequenz
(steuerbar durch ein Pumpendruck- oder Steuerventil, das in der Umlauf-Rohrleitung angeordnet
ist), die Position von Auslass 50a, die Abflussfrequenz
des Gemischs, der Auftreffwinkel und der Druck gegen den gelochten Plattenabschnitt 37e,
der Durchmesser der Löcher und
die Durchgangskennzahl des gelochten Plattenabschnitts 37e.
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Auch
der Neigungsgrad der Bodenfläche und
die Eigenschaften der Waschflüssigkeit,
wie Viskosität
oder spezifisches Gewicht sind, abhängig von der verwendeten Waschflüssigkeit
und der Waschvorrichtung, zu bedenken. Solange ein stabiler Spiralfluss
gebildet und aufrechterhalten wird, kann der Neigungsgrad der Bodenfläche zwischen
20° und 75° liegen.
Eine weitere Art, die Umlaufeffizienz zu verbessern, liegt in der
Befestigung eines Ablenkblechs an der Innenwand des Waschbehälters, das einen
Teil des Spiralflusses ablenkt und unmittelbar in das Senkloch 37c abfließen lässt.
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Hinsichtlicht
des Startprozesses in der Waschanlage 27, gibt es einige
Möglichkeiten.
Die zerkleinerten Kunststoffchips 44, die in vorgegebener Art
zeitweise in einem Trichter gespeichert werden, der sich über der
Waschanlage 27 befindet, werden zum Beispiel zuerst dem
Waschbehälter 37 zugeführt und
dann der Waschflüssigkeit 39 zugeführt, um durch
Starten der Pumpe 41 in Umlauf gebracht zu werden. Dieser
Startvorgang liefert jedoch kein ausreichendes Waschergebnis, da
die zerkleinerten Kunststoffchips dazu neigen, von der Waschflüssigkeit
getrennt zu werden, d. h. sie zirkulieren nicht gut mit der Waschflüssigkeit
und manchmal blockieren die Kunststoffchips das Senkloch 37c,
während
nur die Waschflüssigkeit
zirkuliert. Ein Grund dafür scheint
darin zu liegen, dass die Kunststoffchips, wegen ihrer wasserabweisenden
Eigenschaft und/oder der wasserabweisenden Ver unreinigung mit Spritzgieß-Schmiermittel,
keine Feuchtigkeit aufnehmen können.
Um dieses Problem zu vermeiden, sollte der Waschbehälter zunächst einmal
mit Waschflüssigkeit gefüllt werden,
um die Kunststoffchips in der Waschflüssigkeit einzuweichen, dann
sollte nach einer vorgegebenen Zeit des Einweichens die Speisepumpe gestartet
werden. Eine weitere Art besteht darin, zunächst eine stabile Zirkulation
der Waschflüssigkeit zu
erzeugen, und dann die Kunststoffchips von dem Trichter hinzu zugegeben.
In einem Beispiel dieser Art, werden 200 Liter heißes Wasser
mit einer Temperatur von 60°C
in den Waschbehälter 37 hinzugefügt, und
dann wird die Waschflüssigkeit-Speisepumpe 41 in
Betrieb gesetzt. Während
das heiße
Wasser zirkuliert, werden 20 kg Kunststoffchips in den Waschbehälter hinzu
gegeben, damit sie so in den Spiralfluss gelangen. Diese Art erzeugt
einen guten Umlauffluss des Gemischs.
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Nach
einer vorgegebenen Zahl von Umläufen,
oder nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit, d. h. nachdem die zerkleinerten
Kunststoffchips vollständig
gewaschen wurden, wird der Flussweg durch Betätigung des Schalthebels 52 in
Richtung Entwässerungsrohr 51 umgeleitet,
um das Gemisch in den Entwässerungskorb 42 abfließen zu lassen.
Der Entwässerungskorb 42 ist
aus einem Drahtsieb oder einer Lochplatte hergestellt, welche die
Kunststoffchips 44 von der Waschflüssigkeit 39 trennen.
In dem Fall, in dem das spezifische Gewicht der zerkleinerten Kunststoffchips
kleiner ist als das der Waschflüssigkeit,
neigen die Chips bei Verwendung eines gewöhnlichen Rührgefäßes dazu, an der Oberfläche der
Waschflüssigkeit
zu bleiben, was zu einem unzureichenden Waschergebnis führt. Durch
diese Erfindung kann dieses Problem beim Waschen vermieden werden,
da der Spiralfluss und die Zirkulation durch die äußere Rohrleitung
verhindern können,
dass sich die Chips und die Waschflüssigkeit voneinander trennen.
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Die
in dem Entwässerungskorb 42 angesammelten
gewaschenen und gereinigten Kunststoffchips werden durch eine Förderanlage
oder eine Rohrzuführung 56 zu
einer Entwässerungsanlage 28 transportiert.
Die Entwässerungsanlage 28 ist
eine Anlage vom Typ eines Zentrifugal-Abscheiders oder einer Schleuder,
die zum Beispiel 98% des Wassers oder mehr, von den Chips entfernen
kann. Anstelle der Ladetrichter 35, 58, 60 und 61 können andere verwendet
werden, solange sie für
die Beförderung, wie
z. B. mittels einer Pneumatik-Transport-Rohrleitung oder eine Ansaug-Transport-Rohrleitung,
wirkungsvoll sind.
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Die
entwässerten
Kunststoffchips werden durch einen Ladetrichter 58 zu einer
Trockenanlage 29 weitergeleitet. Gewöhnlich ist die Trockenanlage 29 eine
Anlage vom Typ eines Heißluftgebläses. Andere
Trocknertypen, wie Dampferhitzer, Elektroheizofen, Mikrowellen-
und Lichtheizung sind ebenfalls einsetzbar. Die getrockneten Kunststoffchips
werden durch einen Ladetrichter 60 zu einem Metalldetektor 30 transportiert.
Der Metalldetektor 30 ermittelt unter Verwendung von Wirbelstrom
Metallstücke,
die mit den Chips vermischt sind, und trennt sie voneinander. Nach
der Trennung von den Metallstücken,
werden die Kunststoffchips von einem Ladetrichter 61 weiter
geleitet und in einem Speicher 31 angehäuft. Um den Wirkungsgrad der
Trennung zu erhöhen,
ist es wünschenswert,
vor der Metallermittlung durch den Metalldetektor 30, durch
einen Magneten eine Vortrennung der Eisenstoffe vorzunehmen. Der
Magnet kann an anderen Stellen als der Metalldetektorbereich angeordnet
sein, um so den Wirkungsgrad des Entfernens weiter zu erhöhen.
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Die
Kunststoffchips in dem Speicher werden zu einer Gießanlage
befördert,
wo die Kunststoffbestandteile der Film-mit-Linse-Einheit, wie eine Frontabdeckung 17,
eine hintere Abdeckung 18, eine Einheit-Basis 14 und
ein Filmwickelknopf 11 durch Spritzgießen hergestellt werden. Wie
in 8 gezeigt, ist eine Düse 65, die den geschmolzenen Kunststoff
in eine Gießform 66 laufen
lässt,
an der Spritzgießmaschine 64 befestigt.
Die Düse 65 beinhaltet
ein Düsengehäuse 68,
die an der Spritzgießmaschine 64 befestigt
ist, einen Düsenkopf 69,
der an der Spitze des Düsengehäuses 68 befestigt
ist und gegen die Gießform 66 gedrückt wird,
eine erste Abdeckkappe 70 und eine zweite Abdeckkappe 71, die
im Innern des Düsengehäuses 68 eingepasst sind,
eine Schiebewelle 72 zur Veränderung des Flussweges des
geschmolzenen Kunststoffs und einen Filter 73.
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9 zeigt
den Filter 73, der eine zylindrische Schale mit zahlreichen
kleinen Löchern 73a ist. Der
Filter 73 ist aus hochfestem Stahl mit 2 mm Wandstärke gefertigt,
um dem maximalen Zylinderdruck der Spritzgießmaschine 64 zu widerstehen. Der
Durchmesser der kleinen Löcher 73a beträgt ⌀ 0,2 mm,
das Wandstärke/Durchmesser-Verhältnis liegt
bei 10, was auf der Basis des Maschenfilters von # 200 entwickelt
wurde, der in herkömmlichen
Pelletisierungs-Extrudern verwendet wird. Der Abstand zwischen den
kleinen Löchern
beträgt
0,5 mm, was fast einen Grenzwert zur Bildung von kleinen Löchern darstellt.
Der Außendurchmesser
des Filters beträgt ⌀ 45 mm
und die Längsausdehnung
beträgt
30 mm und das Öffnungsverhältnis liegt
bei 11%. Deshalb beträgt
die Gesamtzahl der kleinen Löcher 15.414, und
der gesamte Querschnittsbereich der Löcher entspricht einem Loch
mit ⌀ 24,8
mm, was größer ist als
der Querschnittsbereich des Flussweges des geschmolzenen Kunststoffs
in gebräuchlichen
Spritzgießmaschinen
oder Gießformen.
Selbst unter Berücksichtigung
des Fließwiderstandes,
scheint deshalb der Druckverlust für den Filter 73 zulässig zu sein.
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Da
es für
das Ausbilden der kleinen Löcher, mit
Blick auf Durchmesser, Abstand, Anzahl der Löcher, Wandstärke und
Form des Filters, Verarbeitungsgenauigkeit, Verarbeitungszeit und
-kosten schwierig ist, sie durch Bohren zu bilden, scheint ein Laserverfahren
besser geeignet zu sein, aber tatsächlich dauert es lange bis
ein Loch hergestellt ist und es werden thermische Verformungen der
Nachbarlöcher
verursacht. Es hat sich gezeigt, dass eine Elektronenstrahlbearbeitung
mit einem kleinen Lichtpunkt, die fähig ist sofort eine große Energie
bereitzustellen, für
diesen Zweck das Beste ist, was es auch einfach macht, nur durch
Angleichen der Prozessbedingungen, ein kegelförmiges Loch auszubilden. Wie
in 10 gezeigt hat das Loch 73a eine Kegelform
mit einem größeren Durchmesser
(d) an der Außenseite
des Filters 73 und einem kleineren Durchmesser (d2) an
der Innenfläche.
Die Steigung des Lochs beträgt
20 Grad.
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Die
zu der Gießanlage
transportierten Kunststoffchips 44 werden einem erhitzten
Zylinder der Spritzgießmaschine 64 zugeführt, wo
sie durch einen Erhitzer und durch die Wärme einer Schubkraft, die durch
eine Extrudierschnecke in dem Zylinder erzeugt wird, geschmolzen
werden. Beim Spritzgießen spritzt
die Spritzgießmaschine 64 den
geschmolzenen Kunststoff in eine Düsenöffnung 68a, die im
hinteren Abschnitt des Düsengehäuses 68 ausgebildet ist.
Der Druck des geschmolzenen Kunststoffs schiebt eine Schiebewelle 72,
um sie in Richtung eines Düsenkopfes 69 zu
bewegen, wobei die Bewegung einen ersten Verbindungsweg 72a bildet,
der mit einem mittigen Weg 70a der ersten Abdeckkappe 70 verbunden
ist. Der geschmolzene Kunststoff läuft durch die erste Abdeckkappe 70 und
dann von innen nach außen
durch die kleinen Löcher 73a des
Filters 73. In dem Filter werden mit dem geschmolzenen Kunststoff
vermischte Fremdkörper
gefiltert und bleiben im Innern des Filters zurück.
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Der
gefilterte geschmolzene Kunststoff fließt über den Peripherieweg 71a,
der im äußeren Bereich der
zweiten Abdeckkappe 71 ausgebildet ist, in einen Düsenkopf 69,
und wird dann über
einen Düsenweg 69a in
eine Gießform 66 gespritzt.
Wenn sich der Druckverlust durch Verstopfen des Filters erhöht, kann
die Verstopfung durch Reinigung des Fil ters 73 entfernt
werden, ohne dass die Düse 65 auseinander gebaut
wird. Wie in 11 gezeigt, ist eine Reinigungsdüse 75a eines
Reinigungskolbens 75 in den Düsenweg 69a des Düsenkopfes 69 eingesetzt,
und der Reinigungskolben 75 wird gegen die Gießform 66 geschoben.
Die Endkante der Reinigungsdüse 75a drückt die
Schiebewelle 72, um sie in Richtung Gehäuse der Gießmaschine zurück zu bewegen.
Die Gleitbewegung der Schiebewelle 72 in Richtung Gehäuse der
Gießmaschine
bildet den ersten Verbindungsweg 72a, der mit einem Peripherieweg 70b, der
in dem äußeren Bereich
der ersten Abdeckkappe 70 ausgebildet ist, verbunden ist.
In diesem Zustand, wenn die Spritzgießmaschine 64 geschmolzenen Kunststoff
in den Düsenabschnitt
fließen
lässt,
fließt der
geschmolzene Kunststoff über
den Peripherieweg 70b außerhalb der ersten Abdeckkappe 70 in den
Außenbereich
des Filters 73, und läuft
dann durch die kleinen Löcher 73a des
Filters 73 in dessen Innenbereich und entfernt die Verstopfungssubstanzen
von dem Filter. Dann fließt
der geschmolzene Kunststoff von einem Reinigungsabfluss 75b über einen
zweiten Verbindungsweg 72b, der in der Schiebewelle und
der Reinigungsdüse 75a des
Reinigungskolbens 75 ausgebildet ist, ab. Deshalb kann die
Reinigung des Filters ohne Demontage der Düse 65 und durch einfaches
Einsetzen des Reinigungskolbens erfolgen, was die Zeit für die Reinigung
der Düse
und die gefährliche
und schwierige Arbeit bei der Handhabung der heißen Maschinenteile verringert.
Je kleiner der Lochdurchmesser des Filters wird, je mehr Fremdkörper kann
der Filter entfernen, was jedoch höheren Druckverlust, Schwierigkeiten bei
der Herstellung und hohe Kosten verursacht. Andere Filtertypen,
wie zum Beispiel ein Netz, das durch Schweißen, Sintern oder Pressen mehrerer Metalldrähte hergestellt
wird, oder ein Sieb aus gesintertem Metall, porösem Keramik oder Metall, können ebenfalls
verwendet werden.
-
Die
Wirkung der oben beschriebenen Vorrichtung wird nun beschrieben.
Die in 1 und 2 dargestellte Film-mit-Linse-Einheit 2 wird
nach Gebrauch entnommen und an eine Recyclinganlage geschickt, die
in 3 dargestellt ist. In der Recyclinganlage wird
die Film-mit-Linse-Einheit 2 nach
Typen sortiert und für
die jeweilige Demontageanlage bereitgestellt.
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Die
gesammelten abgenutzten Erzeugnisse werden nach Bauart getrennt
und zu den jeweiligen Demontage-Anlagen transportiert, wo Papiere
oder Aufkleber 4, die die Außenseite bedecken, entfernt werden,
und eine Frontabdeckung 17 und ein Wickelknopf werden heraus
genommen und zur Wiederverwertungsanlage transportiert. Dann werden
eine Be lichtungseinheit 16 und eine Blitzeinheit 15 von
der Einheit-Basis 14 entfernt, um in die Wiederverwendungsanlage
transportiert zu werden, wo sie überprüft, gereinigt
und eingestellt/repariert werden, und eine Batterie 23 der
Blitzeinheit wird ebenfalls daraufhin überprüft, ob sie für die nächste Nutzung
noch einmal eingesetzt werden kann.
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Der
Rest, die Einheit-Basis 14 selbst und die hintere Abdeckung 18 werden
zu derselben Wiederverwertungsanlage transportiert. Diese Kunststoffbestandteile
werden daraufhin überprüft, ob sie
von metallischen Stoffen begleitet werden, bevor sie in die Wiederverwertungsanlage
weiter geleitet werden.
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Die
Frontabdeckung 17, die hintere Abdeckung 18, die
Einheit-Basis 14 und der Filmwickelknopf 11, die
in die in 4 dargestellte Wiederverwertungsanlage
transportiert wurden, werden zunächst
in den Grobzerkleinerer 24 eingebracht, der ein Sieb mit
einer geeigneten Maschenweite aufweist, normalerweise von ⌀ 20 bis ⌀ 60, um
Chips zu erhalten, deren Größenbereich
zwischen 20 mm und 60 mm liegt.
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Der
grobzerkleinerte Kunststoff (Chips) wird durch einen Zufuhrapparat,
wie z. B. einem Luft-Lade-Trichter 33, zu dem Luftstrom-Abscheider 25 weiter
geleitet. Weitere für
zerkleinerte Kunststoffchips taugliche Zufuhrapparate, wie eine
Förderanlage oder
ein Zufuhrrohr sind einsetzbar. In dem Luftstrom-Abscheider 25 werden
die zerkleinerten Kunststoffchips von anderen Fremdkörpern, wie
Teile von Aufkleber, Film und Ähnlichem,
was in den vorangegangenen Prozessen übrig geblieben ist, getrennt und
zu dem Feinzerkleinerer 26 transportiert.
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In
dem Prozess der Feinzerkleinerung wird der zerkleinerte Kunststoff
bis zu einem Format von ⌀ 4–⌀ 12 weiter
zerkleinert, das für
die Reinigung und das Gießen
geeignet ist. Die feinzerkleinerten Kunststoffchips 44 werden
durch den Ladetrichter 35 an die Waschanlage 27 weiter
geleitet, und eine vorgegebene Menge davon wird in einen Bestimmungstrichter
eingebunden, der an der Oberseite der Waschanlage 27 angeordnet
ist.
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In
der Waschanlage 27 wird die Waschflüssigkeit 39 in den
Waschbehälter 37 eingebracht
und auf 60°C
erhitzt, und die Waschflüssigkeit-Speisepumpe 41 wird
in Betrieb gesetzt. Während
die Waschflüssigkeit 39 zwischen
Waschbehälter
und Umlauf-Rohrleitung 43 zirkuliert, wird dann der Bodenwulst
des Bestimmungstrichters geöffnet,
um 20 kg zer kleinerten Kunststoff in den Waschbehälter 37 einzugeben.
Deshalb werden die Waschflüssigkeit 39 und
der zerkleinerte Kunststoff einfach gemischt, um einen stabilen
Spiralfluss zu bilden.
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Die
Waschflüssigkeit 39 kann
in Umlauf gebracht werden, nachdem der zerkleinerte Kunststoff 44 in
den Waschbehälter
eingegeben wurde. Kunststoff neigt jedoch dazu, Wasser abzuweisen,
und seine Oberfläche
ist mit Werkzeugschmiermittel überzogen.
Deshalb lassen sich die Waschflüssigkeit 39 und
der zerkleinerte Kunststoff 44 schlecht vermischen, so
dass der zerkleinerte Kunststoff nicht fließt und das Senkloch 37c verstopft,
was die Bildung eines stabilen Spiralflusses verhindert. Dementsprechend
wird der Waschbehälter 37 vorzugsweise
nach der Einbringung des zerkleinerten Kunststoffs 44 mit Waschwasser
gefüllt,
und nach einem vorgegebenen Intervall, in dem der Kunststoff in
dem Waschwasser eingetaucht war, wird die Waschflüssigkeit-Speisepumpe 41 in
Betrieb gesetzt.
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Ein
durch die Waschflüssigkeit-Speisepumpe 41 bewirkter
Fluss von Waschflüssigkeit
erzeugt einen verringerten Druck in dem Gemisch-Zuführ-Rohr 45,
was ein Fließen
des Gemischs aus zerkleinerten Kunststoffchips und Waschflüssigkeit
von dem Waschbehälter
zu dem Gemisch-Zuführ-Rohr 45 hervorruft.
Der zerkleinerte Kunststoff in dem Gemisch-Zuführ-Rohr 45 wird
durch das Abzweigrohr 49 in das Umlaufrohr 50 geleitet
und spritzt durch den Auslassabschnitt 50a in den Waschbehälter 37.
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Das
Pumpen-Abflussrohr 46b weist in seiner Mitte, zur Vermischung
von Blasen mit der Waschflüssigkeit 39,
einen Lufteinlass 47 auf. Die mit der Waschflüssigkeit 39 vermischten
Blasen erhöhen
die Waschkraft durch einen Hohlraumbildungs-Effekt.
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Das
durch den Auslass 50a abgeflossene Gemisch aus zerkleinerten
Kunststoffchips 44 und Waschflüssigkeit 39 trifft
auf die Innenwand des Waschbehälters 37.
Die zerkleinerten Kunststoffchips 44 bilden einen spiralförmigen Fluss
gegen den Uhrzeigersinn, und fließen infolge der Abflussgeschwindigkeit
und der kegelförmigen
Fläche
des konischen Bodenabschnitts 37b in das Senkloch 37c ab.
Dann wird das Gemisch in das Gemisch-Zuführ-Rohr 45 eingeleitet und wird
mit der zugeführten Waschflüssigkeit
von der Waschflüssigkeit-Speisepumpe 41 durch
die Umlauf-Rohrleitung 43 in den Waschbehälter 37 zurück geleitet.
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Inzwischen
durchlaufen die zerkleinerten Kunststoffchips 44 mit der
Waschflüssigkeit 39 wiederholt
den Waschbehälter 37 und
das Umlaufrohr 50. Verunreinigungen oder pulverförmiger Kunststoff werden
von der Oberfläche
der zerkleinerten Chips entfernt, die durch Schleifen oder Schaben
innerhalb der Chips oder zwischen Chip und Innenwand, insbesondere
im Lochplattenabschnitt oder durch den Hohlraumbildungs-Effekt der
Blasen oder den Waschflüssigkeitsfluss
selbst aufgetreten sind.
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Die
Kunststoffchips und Teilchen, deren Format kleiner ist als der vorgegebene
Wert, und verunreinigte Waschflüssigkeit 39,
werden durch den gelochten Plattenabschnitt 37e aus dem
Waschbehälter 37 abgeführt. Die
abgeflossene Waschflüssigkeit wird
von dem Überlauf-Abfluss 38 aufgenommen
und fließt
danach in der Traufröhre 38a in
den heißen Waschflüssigkeit-Behälter. Die
kleinen Kunststoffchips und Teilchen werden durch das Sieb 54 gefiltert,
damit nur Waschflüssigkeit 39 in
dem heißen Waschflüssigkeit-Behälter 40 enthalten
ist.
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Nach
einer vorgegebenen Zahl von Umläufen
oder nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit, d. h. nachdem die zerkleinerten
Kunststoffchips vollständig
gewaschen wurden, wird der Flussweg durch Betätigung des Schalthebels 52 in
Richtung Entwässerungsrohr 51 umgeleitet,
um das Gemisch in den Entwässerungskorb 42 abfließen zu lassen.
Der Entwässerungskorb 42 ist
aus einem Drahtsieb oder einer Lochplatte gefertigt, welche die
Kunststoffchips 44 von der Waschflüssigkeit 39 trennen.
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Wenn
der zerkleinerte Kunststoff ein geringeres spezifisches Gewicht
als die Waschflüssigkeit aufweist,
wird er bei normaler Zirkulation an der Oberfläche der Waschflüssigkeit
fließen,
da er hinsichtlich der Waschflüssigkeit
nämlich
ein schlechtes Dispersionsvermögen
aufweist, was die Wirkung der Waschkraft verschlechtert. In dieser
Erfindung wird der zerkleinerte Kunststoff für das Umlaufrohr dem Spiralfluss
jedoch nach und nach zugeführt,
was keine Trennung von der Waschflüssigkeit bewirkt. Deshalb wird
der zerkleinerte Kunststoff wirkungsvoll gewaschen.
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Die
in dem Entwässerungskorb 42 angesammelten
gewaschenen und gereinigten Kunststoffchips werden durch eine Förderanlage
oder eine Rohrzuführung 56 zu
einer Entwässerungsanlage 28 transportiert.
Die Entwässerungsanlage 28 ist
eine Anlage vom Typ eines Zentrifugal-Abscheiders oder einer Schleuder,
die zum Beispiel 98% des Wassers oder mehr, von den Chips entfernen
kann. Die entwässerten
Kunststoffchips werden durch den Ladetrichter 58 zu einer
Trockenanlage 29 weitergeleitet. Gewöhnlich ist die Trockenanlage 29 eine
Anlage vom Typ eines Heißluftgebläses.
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Die
getrockneten Kunststoffchips werden durch einen Ladetrichter 60 zu
einem Metalldetektor 30 transportiert. Der Metalldetektor 30 ermittelt
unter Verwendung von Wirbelstrom Metallstücke, die mit den Chips vermischt
sind, und trennt sie voneinander. Nach der Trennung von den Metallstücken werden
die Kunststoffchips von einem Ladetrichter 61 weiter geleitet
und in einem Speicher 31 angehäuft.
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Die
Kunststoffchips in dem Speicher werden zu einer Gießanlage
befördert.
Die zerkleinerten Kunststoffchips 44 werden einem Heizzylinder
der Spritzgießmaschine 64,
die sich in der Gießanlage befindet,
zugeführt,
und werden durch einen Erhitzer und durch die Wärme einer Schubkraft, die durch eine
Extrudierschnecke in dem Zylinder erzeugt wird, geschmolzen.
-
Die
Spritzgießmaschine 64 spritzt
den geschmolzenen Kunststoff in eine Düsenöffnung 68a, die im
hinteren Abschnitt des Düsengehäuses 68 ausgebildet
ist. Der Druck des geschmolzenen Kunststoffs schiebt eine Schiebewelle 72,
um sie in Richtung eines Düsenkopfes 69 zu
bewegen, wobei die Bewegung einen ersten Verbindungsweg 72a bildet,
der mit einem mittigen Weg 70a der ersten Abdeckkappe 70 verbunden
ist. Der geschmolzene Kunststoff läuft durch die erste Abdeckkappe 70 und dann
von innen nach außen
durch die kleinen Löcher 73a des
Filters 73. In dem Filter werden mit dem geschmolzenen
Kunststoff vermischte Fremdkörper
gefiltert und bleiben im Innern des Filters 73 zurück.
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Der
gefilterte geschmolzene Kunststoff fließt über den Peripherieweg 71a,
der im äußeren Bereich der
zweiten Abdeckkappe 71 ausgebildet ist, in einen Düsenkopf 69,
und wird dann über
einen Düsenweg 69a in
eine Gießform 66 gespritzt.
Ferner werden die Frontabdeckung 17, die hintere Abdeckung 18,
die Haupteinheit 14, der Filmwickelknopf 11 und ähnliches
ausgebildet.
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Wenn
sich der Druckverlust durch Verstopfen des Filters erhöht, kann
die Verstopfung durch Reinigung des Filters 73 entfernt
werden, ohne dass die Düse 65 auseinander
gebaut wird. Wie in 11 gezeigt, ist eine Reinigungsdüse 75a eines
Reinigungskolbens 75 in den Düsenweg 69a des Düsenkopfes 69 eingesetzt
und der Reinigungskolben 75 wird gegen die Gießform 66 geschoben.
Die Endkante der Reinigungsdüse 75a drückt die
Schiebewelle 72, um sie in Richtung Gehäuse der Gießmaschine zurück zu bewegen.
-
Die
Gleitbewegung der Schiebewelle 72 in Richtung Maschinengehäuse bildet
den ersten Verbindungsweg 72a, der mit einem Peripherieweg 70b, der
in dem äußeren Bereich
der ersten Abdeckkappe 70 ausgebildet ist, verbunden ist.
In diesem Zustand, wenn die Spritzgießmaschine 64 geschmolzenen Kunststoff
in den Düsenabschnitt
fließen
lässt,
fließt der
geschmolzene Kunststoff über
den Peripherieweg 70b außerhalb der ersten Abdeckkappe 70 in den
Außenbereich
des Filters 73, und läuft
dann durch die kleinen Löcher 73a des
Filters 73 in dessen Innenbereich und entfernt die Verstopfungssubstanzen
von dem Filter. Dann fließt
der geschmolzene Kunststoff von einem Reinigungsabfluss 75b über einen
zweiten Verbindungsweg 72b, der in der Schiebewelle und
der Reinigungsdüse 75a des
Reinigungskolbens 75 ausgebildet ist, ab.
-
Die
oben erläuterte
Erfindung kann, verglichen mit herkömmlichem Kunststoffrecycling,
das eine Pelletisierung erfordert, den Energieverbrauch um 40%,
und verglichen mit der Verwendung von fabrikneuem Kunststoff, um
10% verringern. Und dennoch erfordert die Erfindung keine Verwendung
von organischen Lösemitteln,
FCKWs und Waschmitteln, was die Umweltbelastung und Wasseraufbereitungskosten
verringert.
-
Beispiel
-
Das
Format der zerkleinerten Kunststoffchips ist ein wichtiger Faktor,
um bei der Verwendung von zerkleinerten Kunststoffchips einen stabilen Gießprozess
zu bewirken. Zu kleine oder zu große Chips verursachen die folgenden
Probleme.
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Im Fall eines großen Formates
-
Es
wird ein Blockieren oder Verstopfen beim Verarbeitungsprozess verursacht,
insbesondere beim Waschprozess und in der Transport- oder Zuführanlage.
Die zerkleinerten Chips bestehen aus einer Vielzahl von Formen,
die dazu neigen, leicht zu verklumpen und zu blockieren. Die Füllmenge
der zerkleinerten Kunststoffchips in die Gießmaschine ist gering. Die angehäuften und
zusammengedrückten zerkleinerten
Chips bilden doch einen großen
toten Raum, was die Menge verringert, die in die Gießmaschine
gefüllt
wird. Die Entwässerung
kann nicht perfekt durchgeführt
werden, da sie oft Vertiefungen, Löcher, Rinnen, Taschen und ähnliches
aufweisen, die unversehrt bleiben.
-
Im Fall eines kleinen
Formates
-
Der
Verlust an Kunststoffmaterial erhöht sich. Durch ein zu kleines
Format neigen die Kunststoffchips neigen dazu, mit der Waschflüssigkeit
abzufließen.
Der Gießprozess
kann instabil werden, da die Formate sich stark unterscheiden, was
den Schmelzgrad verändert,
der von den Chips abhängig ist.
Bei Beförderung
durch Luft, neigen die zu kleinen Chips dazu, in einem Bereich hängen zu
bleiben.
-
Ein
Format der zerkleinerten Chips von ca. 2 mm × 3 mm scheint ein geeignetes
Format für
einen stabilen Gießprozess
zu sein. Um dieses Format zu erreichen, sollte eine geeignete Sieb-Maschenweite gewählt werden. 12 ist
eine Zeichnung, die die Verteilung der entsprechend der Maschenweite
der Siebe erhaltenen Formate des zerkleinerten Kunststoffs zeigt,
die in dem Feinzerkleinerungsprozess bei einer Film-mit-Linse-Einheit
verwendet werden. Die gewählten
Maschenweiten betragen ⌀ 5
mm, ⌀ 6 mm
und ⌀ 7
mm. 12 zeigt, dass eine Maschenweite von ⌀ 5 mm,
verglichen mit anderen Maschenweiten, die Anzahl der Chips erhöht, die
eine Länge von
weniger als 2 mm, und insbesondere weniger als 1 mm aufweisen, wodurch
sie wahrscheinlich als Abfall in dem Waschvorgang abfließen, und
eine Maschenweite von ⌀ 7
mm erhöht
die Anzahl der Chips, die Seitenlänge von mehr als 5 mm aufweisen.
Verglichen damit, ergibt eine Maschenweite von ⌀ 6 mm mehr Chips, deren Seitenlänge zwischen
2 mm und 4 mm liegt. Deshalb hat sich gezeigt, dass eine Maschenweite
von ⌀ 6
mm, das beste Format für
den Gießprozess
ohne Pelletisierung ist.
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13 ist
eine Zeichnung, die die Gewichtsveränderung des tatsächlich gegossenen
Bestandteils (Einheit-Basis) zeigt, wenn sich die Anzahl der Einspritzungen
für das
Gießen
erhöht.
In dem Testlauf von 13 sind die Chips unter Verwendung
eines Siebes mit einer Maschenweite von ⌀ 6 mm feinzerkleinert. Außerdem wird
ein Vergleichbeispiel gezeigt, bei dem recycelte (wiederverwertete)
Kügelchen
verwendet werden.
-
13 zeigt,
dass, wenn sich die Anzahl der Gießeinspritzungen erhöht, die
gegossenen Erzeugnisse (Einheit-Basis-Bestandteile) bezüglich des
Gewichts ziemlich konstant bleiben, wodurch sie zwischen der für Standarderzeugnisse
geltenden Obergrenze und Untergrenze liegen und keineswegs minderwertiger
sind als die Erzeugnisse, die unter Verwendung von recycelten (wiederverwerteten)
Kügelchen
gegossen werden.
-
Ein
Test zur Ermittlung des Reinheitsgrades der gewaschenen Kunststoffchips
wurde unter folgenden Bedingungen durchgeführt.
-
Testbedingungen
-
- Durchmesser des Waschbehälters, Dt: ⌀ 800 mm
- Neigungsgrad des konischen Bodens des Waschbehälters é: 35°
- Maße
des Lochplattenabschnitts:
Breite (bogenförmiger Abschnitt): 1600 mm
Höhe: 400
mm
Lochdurchmesser: ⌀ 1
mm
Öffnungsverhältnis ca.:
14%
- Durchmesser von Senkloch und Umlaufrohr: ⌀ 40 mm
- Pumpendruck: 3,6 kg/cm2
- Pumpenabflusswert: 350 l/min
- Umlauffrequenz: 20 U/min
- Waschflüssigkeit:
60°C heißes Wasser
- Gewaschene Stoffe:
- Art des Kunststoffs: kohlenstoffhaltiges Polysterolharz
- Spezifisches Gewicht: 1,05
- Waschmenge: 20 kg
- Art der Verunreinigung: Talg
-
14 ist
eine Zeichnung, die das Verhältnis zwischen
der Reinheit der gewaschenen zerkleinerten Chips und der Waschzeit
zeigt. Die Auswertung der Reinheit wird mittels Wassertropfen-Verfahren durchgeführt. Im
Wassertropfen-Verfahren wird eine vorgegebene kleine Menge eines
reinen Wassertröpfchens
auf eine Probe getropft, dann wird der Durch messer des Tröpfchens
gemessen. Je reiner die Oberfläche
ist, je kleiner ist der Durchmesser und umgekehrt.
-
In
der Zeichnung liegt der Durchmesser des Tröpfchens auf die ungewaschene
(vor dem Waschvorgang) Probe bei ca. 2,7 mm, die deutlich verunreinigt
ist, was durch die Tatsache beurteilt wird, dass der Durchmesser
auf einem nagelneuen Erzeugnis (Frontabdeckung) bei 1,9 mm liegt.
Dieselbe ungewaschene Probe wird gewaschen. Nach 0,5 min Waschzeit
ergibt die entnommene Probe einen Durchmesser von 2,05 mm, was beinahe
dem nagelneuen Erzeugnis entspricht. Das zeigt, dass 10 Umläufe dieselbe
Reinheit wie bei einem nagelneuen Erzeugnis bringen, da die Umlauffrequenz
bei 20 U/min liegt. Eine nach 3 min Waschzeit entnommene Probe ergibt
einen Durchmesser von 1,75 mm, was bedeutet, dass die getestete
Chipprobe reiner ist als ein nagelneues Erzeugnis. Somit kann das
erfundene Waschverfahren in kurzer Zeit, ohne Verwendung von organischen
Lösemitteln
oder Waschmitteln, Öl- und
Fettverunreinigungen entfernen. Die gründlich gewaschene Probe ergibt
eine reinere Oberfläche
als bei einem nagelneuen Erzeugnis, da das Waschverfahren das Gießschmiermittel
entfernen kann, das auf einem nagelneuen Erzeugnis zurückbleibt.
-
Je
höher die
Temperatur des Waschwassers ist, je reiner wird das gewaschene Teil. 15 ist eine
Zeichnung, die das Verhältnis
zwischen der Temperatur Waschwassers und Reinheit zeigt. Die Testbedingungen
sind dieselben, mit der Ausnahme, dass die Verunreinigung durch
Pressenöl
erfolgt und die Waschzeit auf 3 Minuten festgelegt ist. Die Zeichnung
zeigt, dass eine Wassertemperatur von 40°C eine reinere Oberfläche ergibt
als bei einem nagelneuen Erzeugnis, und eine Wassertemperatur von 22°C (durchschnittliche
Leitungswassertemperatur) ergibt dieselbe Reinheit wie bei einem
nagelneuen Erzeugnis. Die Waschkapazität kann durch die Arbeitbedingungen
der Waschanlage einfach gesteuert werden. Deshalb sollten die Bedingungen
wie Waschflüssigkeitstemperatur,
Waschzeit oder Waschflüssigkeitsmenge
mit Blick auf Energieeinsparung und Reduzierung der Umweltbelastung
entsprechend dem Grad der Verunreinigung, der benötigten Zeit
und anderen Waschzielen, gewählt
werden.
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Anstelle
des Lochplattenabschnitts kann eine Vielzahl von Löchern in
dem röhrenförmigen Ummantelungsabschnitt 37a des
Waschbehälters 37 ausgebildet
sein. Ferner kann auch ein Drahtsieb verwendet werden. Der Durchmesser
der Löcher
in dem Lochplat tenabschnitt hängt
ab von dem Format des zerkleinerten Kunststoffs, der recycelt wird.
Ein großer
Durchmesser erhöht
jedoch die Menge des von dem Filter des heißen Waschflüssigkeit-Behälters entfernten
Kunststoffs, was den Verlust vergrößert. Ferner neigt der zerkleinerte
Kunststoff dazu, die Löcher
des Lochplattenabschnitts zu verstopfen. Wenn die Waschflüssigkeit
jedoch mit einem vorgegebenen Druck auf den Lochplattenabschnitt
gesprüht
wird, werden die Löcher
gewaschen, um ein Verstopfen zu verhindern.
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Der
Neigungsgrad des im Waschbehälter ausgebildeten
konischen Bodenabschnitts beträgt
in dieser Ausführungsform
35°. Die
vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf begrenzt. Der Grad
kann zwischen 20–75° liegen.
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Ferner
kann nicht nur heißes
Wasser als Waschflüssigkeit
verwendet werden, sondern auch ein Reinigungsmittel oder ein Lösemittel.
Die Bildung zu vieler Blasen erschwert jedoch die Aufrechterhaltung
des stabilen Spiralflusses. Deshalb sollten Lösemittel oder Waschmittel gewählt werden,
die nicht zu sehr schäumen.
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Außerdem,
selbst wenn unerwartete, in Wasser unlösliche Teilchen, enthalten
sind und einen schlechten Einfluss auf die Fotoeigenschaften haben,
können
diese wirksam verteilt werden und ihre Dichte liegt unterhalb einer
vorgegebenen Grenze. Die Waschkraft ist sehr hoch. Da das Gemisch
mit einem verwirbelten Fluss in einer Rohrleitung transportiert
und gleichzeitig gereinigt wird, kann der Waschvorgang nach kurzer
Zeit beendet werden.
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In
der oben erwähnten
Ausführungsform wird
das Waschen von zerkleinertem Kunststoff beschrieben. Diese Erfindung
kann jedoch auf Waschen, Verteilen, Lösen oder Mischen pulverähnlicher
Stoffe angewendet werden, die sich schlecht in der Waschflüssigkeit
verteilen lassen, da ihr spezifisches Gewicht bewirkt, das der Stoff
mitfließt.
In diesem Fall teilt der Lochplattenabschnitt eine Teilchen enthaltende
Flüssigkeit
auf für
die Flüssigkeitsspeisepumpe
und eine Reinigungspumpe. Die Flüssigkeitsspeisepumpe
kann vorzugsweise eine wässrige Masse
zuführen,
in der die Teilchen vermischt sind.
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In
der obigen Beschreibung ist der Filter in der Düse der Spritzgießmaschine,
die den recycelten Kunststoff einspritzt, eingebaut. Der Filter
wird jedoch auch in der Spritzgießmaschine zum Spritzen von
fabrikneuem Kunststoff verwendet, um das Gemisch vorab vor unerwarteten
Teilchen zu schützen.