DE602004007311T2 - Vorrichtung zum Zerkleinern von Kunststoffteilen insbesondere für deren Recycling - Google Patents

Vorrichtung zum Zerkleinern von Kunststoffteilen insbesondere für deren Recycling Download PDF

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Description

  • Bereich der Technik
  • Die Erfindung betrifft die Vorrichtung zum Zerkleinern der Erzeugnisse und/oder der Halberzeugnisse aus dem Kunststoff, zum Beispiel aus Polypropylen, der die Glasfasern oder andere Bewehrungsfasern beinhaltet, oder aus einem nicht bewehrten Kunststoff, zum Beispiel der PET-Flaschen, die die erste Zerkleinerungssektion der parallel laufenden Zerkleinerungswalzen, die die Spitzen besitzen, und die zweite Zerkleinerungssektion der parallel laufenden Zerkleinerungswalzen, die die Spitzen besitzen, aufweist, wobei beide Sektionen in einem gemeinsamen Raum angeordnet sind, der auf einer Seite mit einer Füllöffnung und auf der anderen Seite mit einem Behälter für das zerkleinerte Substrat versehen ist, wobei die erste und zweite Zerkleinerungssektion untereinander angeordnet sind und die Achsen der Zerkleinerungswalzen der zweiten Zerkleinerungssektion in einer Grundrissprojektion ungefähr senkrecht zu den Achsen der Zerkleinerungswalzen der ersten Zerkleinerungssektion angeordnet sind und der gemeinsame Raum mit einem Einfülltrichter mit einer Fördereinrichtung und über eine Filtrationseinrichtung mit der Luftunterdruckquelle gekoppelt ist.
  • Stand der Technik
  • Einen wesentlichen Teil des Sortimentes der Kunststofferzeugnisse bilden die Einwegverpackungen und ihnen ähnliche relativ voluminöse Gegenstände, die insbesondere mit Rücksicht auf die lange Dauer ihrer natürlichen Zerlegung auf umweltfreundliche Weise zu entsorgen sind. Ein Bestandteil ihrer Entsorgung besteht in ihrer Zerkleinerung zu den kleinen Teilen, was ihre nächsten Entsorgungsschritte erleichtert oder ihnen ermöglicht, diese Teile als einen wieder verwendbaren Rohstoff für die neue Produktion auszunutzen.
  • Die Zerkleinerung der Kunststoffgegenstände wird am häufigsten mit einem oder mehreren serienmäßig geschalteten Paaren der parallel laufenden Zerkleinerungswalzen gelöst. Die mechanische Bearbeitung wird manchmal mit der Wirkung der chemischen oder besonderen physikalischen Umgebung kombiniert.
  • Laut US 573471 wird das zu entsorgende Kunststoffmaterial vor der mechanischen Bearbeitung kurzfristig mit einer niedrigen Temperatur gehärtet, was seine Zerkleinerung erleichtert.
  • Laut CZ 284889 sind die parallel laufenden Reihen der übereinander angeordneten Walzen in einer Gaskammer gelagert, wobei die erosiven Wirkungen des Gases, beispielsweise Ozon, die mechanische Deformation des zu bearbeitenden Materials erleichtern.
  • Laut US 4629134 sind zwei gegenläufige ineinander greifende Zahnwalzen mit einem statischen Zahnrost gekoppelt, den man zwecks der Reinigung oder Reparatur von den Walzen abkippen kann.
  • Die Vorrichtung zum Zerkleinerung der plattenförmigen Gegenstände laut DE 32 15 380 weist zwei Paare der parallel laufenden Walzen auf, wobei die Achsen des ersten Paares senkrecht zu den Achsen des zweiten Paares der Walzen stehen und die Berührungsgeraden des ersten Paares der Walzen und des zweiten Paares der Walzen ungefähr in einer gemeinsamen waagrechten Ebene liegen. Der zum Teil bearbeitete Gegenstand wird nach dem Durchgang durch das erste Paar der Walzen mit einem mechanischen Mittel zwischen die Walzen des zweiten Paares verschoben.
  • Die Entsorgung der Kunststoffe, insbesondere solcher Kunststoffe, die die Glasfasern aufweisen, stellt ein technisches und ökologisches Problem dar. Der Staub zum Beispiel, der von den abgetrennten Partikeln der Glasfaser gebildet wird, verbreitet sich dank der hohen Schwebekraft sehr einfach außerhalb des Raumes der bisherigen Mahl- und Brechvorrichtungen.
  • Der nächste Nachteil besteht in der nicht geregelten, gegenseitig nichtgleichen Größe der zu zerkleinerten festen Partikel der mit der Glasfaser bewehrten Kunststoffe in der Mischung mit dem Staub, der von den getrennten Glasfasern gebildet wird, die man für die nächste neue Produktion nicht ausnutzen kann und die man nur einfacher als die bisherigen Erzeugnisse der häufiger größeren Abmessungen entsorgen kann. Die nicht gleiche und ungeeignete Größe der zerkleinerten Teile stellt den Hauptnachteil auch bei den bekannten Vorrichtungen zur Zerkleinerung der nicht bewehrten Kunststoffe, zum Beispiel der PET-Flaschen, dar, denn zur nächsten Verwendung der Kunststoffe als eines rezyklierten Rohstoffes erfordert man mit Rücksicht auf die gewünschten Eigenschaften der Endprodukte die Einhaltung der bestimmten stabilen Größe der festen zu zerkleinerten Teile.
  • Das Ziel der Erfindung besteht darin, die angeführten Mängel zu beseitigen, den Anteil der festen Partikel in dem gebrochenen Material zu erhöhen und die festen Teile des zu brechenden Materials darüber hinaus in solcher Weise vorzubereiten, damit ihre Größe zur neuen Produktion optimal ist.
  • Darlegung des Wesens der Erfindung
  • Das Ziel der Erfindung wird mit der Vorrichtung zum Zerkleinern der nicht bewehrten Kunststofferzeugnisse, oder der mit der Glasfaser bewehrten Kunststofferzeugnisse erreicht, die die erste Zerkleinerungssektion der parallel laufenden Zerkleinerungswalzen, die die Spitzen besitzen, und die zweite Zerkleinerungssektion der parallel laufenden Zerkleinerungswalzen, die die Spitzen besitzen, aufweist, wobei beide Sektionen in einem gemeinsamen Raum angeordnet sind, der auf einer Seite mit einer Füllöffnung und auf der anderen Seite mit einem Behälter für das gebrochene Substrat versehen ist, wobei beide Zerkleinerungssektionen untereinander angeordnet sind und die Achsen der Zerkleinerungswalzen der zweiten Zerkleinerungssektion in einer Grundrissprojektion ungefähr senkrecht zu den Achsen der Zerkleinerungswalzen der ersten Zerkleinerungssektion angeordnet sind und der gemeinsame Raum mit einem Einfülltrichter mit einer Fördereinrichtung und über eine Filtrationseinrichtung mit der Luftunterdruckquelle gekoppelt ist, deren Wesen darin besteht, dass die Verzahnung der ersten Zerkleinerungssektion gegenüber der zweiten Zerkleinerungssektion größere Zahnabstände und/oder größere Zahngröße aufweist. Die zu bearbeitenden Kunststofferzeugnisse werden von einer und zweiter Zerkleinerungssektion kontinuierlich gebrochen, die resultierenden zu brechenden Teile weisen eine zur Wiederverwendung geeignete Größe auf. Die Größe der zu brechenden Teile hängt von den wählbaren Konstruktionsparametern der Zerkleinerungsvorrichtung ab, vor allem von der Größe und Form der Walzen und ihrer Drehgeschwindigkeit.
  • Die Vorrichtung wird ausgenommen der Füllöffnung zum Einlegen der zu bearbeitenden Kunststofferzeugnisse staubdicht verschlossen. In dem unteren Teil befindet sich unter den Zerkleinerungssektionen ein Trichter, an den einerseits die Filtrationseinrichtung mit der Absaugung des Staubes, der aus den beim Zerkleinern gelösten Teilchen der Glasfasern gebildet wird, andererseits die Fördereinrichtung des zerkleinerten Substrates anschließt, das frei von den Teilchen der gelösten Glasfasern ist.
  • Die durch den Ventilator der Filtrationseinrichtung abgesaugte Luft tritt in die ganze Einrichtung durch die Füllöffnung ein und übt bei ihrem Durchgang über den Zerkleinerungsraum die Funktion des Kühlmediums aus und erhält die Temperatur des Rezyklates auf einer geeigneten Ebene, der Absaugungsventilator erhält darüber hinaus in der ganzen staubdicht verschlossenen Einrichtung den Unterdruck, der die Emission des Glasstaubes in die Umgebung durch die Füllöffnung zum Einlegen der zu bearbeitenden Erzeugnisse verhindert. In der Filtrationseinrichtung werden die festen Glasteile filtriert, in einem staubdichten Behälter gesammelt und aus der Filtrationseinrichtung tritt die von allen festen Teilen freie Luft aus.
  • Übersicht der Abbildungen auf der Zeichnung
  • Das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel ist auf den beigefügten Zeichnungen schematisch dargestellt, die zeigen:
  • 1 Gesamtansicht auf die Vorrichtung,
  • 2 Achsenansicht auf das Paar der Zerkleinerungswalzen,
  • 3 Grundriss des Teiles des Paares der Zerkleinerungswalzen und
  • 4 Detail der gegenseitigen Lage der Segmente des Paares der gemeinsam ineinander greifenden Zerkleinerungswalzen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung
  • Die Vorrichtung zum Zerkleinern der Erzeugnisse und/oder der Halberzeugnisse aus dem Kunststoff, insbesondere aus dem die Glasfasern beinhaltenden Kunststoff, zum Beispiel aus dem Polypropylen, weist die Zerkleine rungsvorrichtung 1 auf, die die erste Zerkleinerungssektion 11, die von dem Paar der parallel laufenden Zerkleinerungswalzen 111, 112 gebildet wird, die mit den Segmenten 20, 21 versehen sind, die an ihrem Umfang eine sägenförmige Verzahnung aufweisen, und die zweite Zerkleinerungssektion 12 aufweist, die von dem Paar der parallel laufenden Walzen 121 und 122 gebildet wird, die ähnliche Segmenten mit der sägenförmigen Verzahnung aufweisen. Die erste und zweite Zerkleinerungssektion sind in einem gemeinsamen Schrank 13 angeordnet, der in dem oberen Teil über der ersten Zerkleinerungssektion 11 eine Füllöffnung 14 aufweist. Das Paar der parallel laufenden Zerkleinerungswalzen 111 und 112 der ersten Brechsektion 11 ist in einer horizontalen Ebene angeordnet und die Achsen der Walzen liegen parallel mit der Längsachse der Füllöffnung 14. Das Paar der parallel laufenden Walzen 121, 122 der zweiten Zerkleinerungssektion 12 ist in der horizontalen Ebene angeordnet, wobei die Achsen der Zerkleinerungswalzen 121, 122 senkrecht zur Projektion der Achsen der Zerkleinerungswalzen 111, 112 der ersten Sektion 11 angeordnet sind.
  • Unter der zweiten Zerkleinerungssektion 12 ist ein Trichter 15 der Fördereinrichtung 16 angeordnet, der eine Schnecke aufweist, die mit dem auf dem oberen Teil der Fördereinrichtung 16 platzierten Antrieb gekoppelt ist. Dem oberen Teil der Fördereinrichtung 16 ist ein Auslasstrichter 17 zugeordnet, unter dem ein geschlossener Behälter 18 des gebrochenen Substrates angeordnet ist.
  • Der Schrank 13 ist mit einer Filtrationseinrichtung 19 gekoppelt, die in dem Lufteintrittsteil eine Filtrationskammer 191 aufweist, über die eine Ventilatorenkammer 192 angeordnet ist. Die Filtrationskammer 191 ist auf einem Abklopfrahmen 193 angeordnet, in dessen unteren Teil ein Auslasstrichter 194 gebildet ist. Unter dem Auslasstrichter 194 ist ein Staubbehälter 195 angeordnet. Angesichts der staubdichten Ausführung der ganzen Vorrichtung von der Füllöffnung 14 bis zum Behälter 18 des zu brechenden Substrates auf einer Seite und der Ventilatorenkammer 192 auf der anderen Seite, tritt in die ganze Einrichtung die durch den Ventilator der Ventilatorenkammer 192 eingesaugte Luft nur durch die Füllöffnung 14 ein.
  • Zwischen der ersten Zerkleinerungssektion 11 und der zweiten Zerkleinerungssektion 12 kann ein Übertragungszwischenteil einer geeigneten Form eingelegt werden, der die relativ langen Teile des Materials, die durch Brechen in der ersten Zerkleinerungssektion 11 entstehen, in die Richtung ungefähr parallel mit den Achsen der Zerkleinerungswalzen 121, 122 der zweiten Zerkleinerungssektion 12 orientiert.
  • Die Zerkleinerungswalzen 111, 112, 121, 122 bestehen aus den Segmenten 20, 21 mit den sägeförmigen Zähnen, die in der Richtung der sich gegenläufig drehenden Zerkleinerungswalzen 111, 112, 121, 122 in beiden Zerkleinerungssektionen 11 und 12 geneigt sind. Die Segmente 20 sind an den Naben der Zerkleinerungswalzen 111, 121 mit den Lücken platziert, die der Dicke der Segmente 21 entsprechen, die an der gegenüberliegenden ineinander greifenden Zerkleinerungswalze 112, 122 angeordnet sind. In dieser Weise greifen die Segmente 20 einer Zerkleinerungswalze 111 in die Lücken zwischen die Segmente 21 der zweiten Zerkleinerungswalze 112 der ersten Zerkleinerungssektion 11 ineinander. Dasselbe gilt auch für die zweite Zerkleinerungssektion 12. Zwischen dem Kopfkreis der sägenförmigen Verzahnung und der Oberfläche der gegenüberliegenden Walze ist ein Spielraum unbedingt nötig. Die Breite von einzelnen Segmenten 20, 21, Zahnteilung und Drehgeschwindigkeit der Zerkleinerungswalzen 111, 112, 121, 122 beeinflussen die Größe der zu brechenden Teile. Die Segmente 20, 21 der ersten und zweiten Zerkleinerungssektion 11, 12 weisen unterschiedliche Abmessungen der Verzahnung auf, die erste Zerkleinerungssektion 11 weist vorteilhaft solche Segmente 20, 21, die im Vergleich mit der zweiten Zerkleinerungssektion 12 breiter sind, und Zahnteilungen auf, die im Vergleich mit der zweiten Zerkleinerungssektion 12 größer sind. Die Drehgeschwindigkeit der Zerkleinerungswalzen 121, 122 der zweiten Zerkleinerungssektion 12 ist größer als die Drehgeschwindigkeit der Zerkleinerungswalzen 111, 112 der ersten Zerkleinerungssektion 11.
  • Aus der Sicht des Verschleisses der Segmente ist es geeignet, dass sich die Zerkleinerungswalzen in einer Zerkleinerungssektion mit einer unterschiedlichen Geschwindigkeit drehen, wodurch man die dauerhafte Berührung derselben Teile der Segmente 20, 21 einer und zweiter Zerkleinerungswalze verhindert. Die Zerkleinerungswalzen 111, 112, 121, 122 drehen sich mit einer niedrigen Geschwindigkeit, die sich nach der Größe der Walzen in Zehnen oder Einheiten der Drehzahlen pro Minute bewegt.
  • Die technologisch vorteilhafte niedrige Drehgeschwindigkeit der Zerkleinerungswalzen 111, 112, 121, 122 verursacht darüber hinaus nicht die Wirbelbewegung von Luft, Staub und wegfliegenden Glasfasern und die ganze Vorrichtung weist einen niedrigen Schallpegel auf.
  • Die Absaugungsfähigkeit der Filtrationseinrichtung 19 und die Staubdichtheit der ganzen Vorrichtung verhindert die Emissionen der Staubpartikel mit solchem Gewicht, das größer als 3 mg ist. Die eigene Filtrationseinrichtung 19 ist in der dargestellten Ausführung für die Aufnahme der Staubpartikel mit solchem Gewicht ausgelegt, das größer als 1 mg ist.
  • Um die ungleichmäßige Überlastung oder Verstopfung einzelner Partien der ganzen Vorrichtung zu verhindern, arbeitet die Vorrichtung in einem automatischen Betrieb, der die unerwünschten Zustände indiziert und nach ihnen zum Beispiel die Drehzahlen der Zerkleinerungswalzen 111, 112, 121, 122 der ersten 11 und der zweiten Zerkleinerungssektion 12 regelt (zum Beispiel auf solcher Weise, dass bei der Überlastung der zweiten Zerkleinerungssektion 12 die erste Zerkleinerungssektion 11 für bestimmte Zeit anhält) und die Tätigkeit der Filtrationseinrichtung 19 (Ausschalten der Filtration mit der Verzögerung nach dem Anhalten der Zerkleinerungssektionen 11, 12, Abklopfen der Filter, Signalisierung des Niveaus der Filterverschmutzung) und der Fördereinrichtung 16 steuert.
  • Die in der ersten Zerkleinerungssektion gebildeten Teile 11 weisen solche Abmessungen auf, die durch die Breite der Verzahnung und die Zahnteilung der jeweiligen Segmente 20, 21 gegeben sind, diese Parameter der Verzahnung sind derartig gewählt, dass die zu brechenden aus der ersten Zerkleinerungssektion 11 austretenden Teile ungefähr 5 mal länger sind, als ihr Querschnitt beträgt. Durch den Durchgang durch die zweite Zerkleinerungssektion 12, an deren Zerkleinerungswalzen 121, 122 die länglichen gebrochenen Teile ungefähr in der Richtung parallel mit den Achsen der Zerkleinerungswalzen 121, 122 kommen, entstehen die Partikel derselben und ähnlicher Abmessungen, deren Größe nach den Anforderungen gewählt wird und von der Größe der Verzahnung der Zerkleinerungswalzen 121, 122 der zweiten Sektion, beziehungsweise beider Zerkleinerungssektionen abhängig ist.
  • Das typischerweise bearbeitete Erzeugnis stellen die Pressteile der plattenförmigen Form, oder ihre Teile, die in die Füllöffnung 14 der Zerkleinerungsvorrichtung 1 zwischen die Zerkleinerungswalzen 111, 112 der ersten Zerkleinerungssektion 11 eingelegt werden. Das Ziel besteht darin, am Ende des Arbeitsvorganges, also im Behälter 18, die festen Teile des mit der Glasfaser bewehrten Kunststoffes zu gewinnen, die den Anforderungen an die Wiederverwertung entsprechen werden und die man in einem bestimmten Verhältnis der Mischung für die neue Fertigung beimischen kann. Durch die Prüfungen wurde es überprüft, dass durch Beimischen des Rezyklates, das von einer geeigneten Größe der Partikel gebildet wird (zum Beispiel in der Form der Platten mit der Fläche von 12 × 12 mm, oder kleiner) in die Mischung zur Produktion des bewehrten Kunststoffes kommt es bis zu 30%-igen Erniedrigung der Ausschussquote der erzeugten Halberzeugnisse im Vergleich mit der Fertigung ohne Ausnutzung von solchem Rezyklat.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann man auch zum Zerkleinern der nicht bewehrten Kunststoffe, zum Beispiel der PET-Flaschen, ausnutzen, und zwar sowohl für die Erleichterung der nachfolgenden ökologischen Entsorgung, als auch für die Wiederverwertung. Nach der Größe und Form der zu brechenden Erzeugnisse wäre die angeführte Zerkleinerungsvorrichtung in dem Eintrittsteil um den nächsten Einlegetrichter der erforderlichen Größe und um nächstes Walzenpaar zur Perforation der zu bearbeitenden Erzeugnisse, beispielsweise der verschlossenen Kunststoffbehälter, und ihre Verpressung in die plattenförmige Form ergänzt, die zum Einlegen in die erste Zerkleinerungssektion 11 geeignet ist. Diese beschriebene ergänzende Vorrichtung ist nicht dargestellt.
  • Die angeführten Möglichkeiten erweitern die praktische Ausnutzung der Erfindung.

Claims (5)

  1. Vorrichtung zum Zerkleinern der Erzeugnisse und/oder der Halberzeugnisse aus einem Kunststoff, zum Beispiel aus Polypropylen, der die Glasfasern oder andere Bewehrungsfasern aufweist, oder aus einem nicht bewehrten Kunststoff, zum Beispiel der PET-Flaschen, die die erste Zerkleinerungssektion (11) der parallel laufenden Zerkleinerungswalzen, die die Spitzen besitzen, und die zweite Zerkleinerungssektion (12) der parallel laufenden Zerkleinerungswalzen (111, 112), die die Spitzen besitzen, aufweist, wobei beide Sektionen in einem gemeinsamen Raum angeordnet sind, der auf einer Seite mit einer Füllöffnung (14) und auf der anderen Seite mit einem Behälter für das zerkleinerte Substrat (18) versehen ist, wobei die erste und die zweite Zerkleinerungssektion untereinander angeordnet sind und die Achsen der Zerkleinerungswalzen der zweiten Zerkleinerungssektion in einer Grundrissprojektion ungefähr senkrecht zu den Achsen der Zerkleinerungswalzen der ersten Zerkleinerungssektion angeordnet sind und der gemeinsame Raum mit einem Einfülltrichter (15) mit einer Fördereinrichtung (16) und über eine Filtrationseinrichtung (191) mit der Luftunterdruckquelle (192) verkoppelt ist; wobei die Zerkleinerungswalzen (111, 112) der ersten Zerkleinerungssektion (11) die Spitzengröße und/oder die Spitzenabstände der jeweiligen Segmente (20, 21) größer haben, als es bei den Zerkleinerungswalzen (121, 122) der zweiten Zerkleinerungssektion (12) der Fall ist.
  2. Vorrichtung nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehgeschwindigkeit der Zerkleinerungswalzen (111, 112) der ersten Zerkleinerungssektion (11) kleiner als die Drehgeschwindigkeit der Zerkleinerungswalzen (121, 122) der zweiten Zerkleinerungssektion (12) ist.
  3. Vorrichtung nach dem Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Fördereinrichtung (16) des zerkleinerten Substrates an dem Ausgang ein staubdicht verschlossener Behälter (18) des zerkleinerten Substrates zugeordnet ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (16) des zerkleinerten Substrates von einer staubdicht verschlossenen spiralförmigen Fördereinrichtung gebildet wird.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Ausgang von der zugeordneten Filtrationseinrichtung (19) ein Saugventilator zur Erzeugung des Unterdrucks in dem gemeinsamen, staubdicht verschlossenen Raum zum Einsaugen der Luft durch die Füllöffnung (14) und zum Abtrennen der kleinen Partikel des Kunststoffes und der gelösten Glasfasern von dem Rezyklat mit einer gewünschten Korngröße angeordnet ist.
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