EP1583648A1

EP1583648A1 - Verfahren und extrusionsvorrichtung zur verarbeitung einer mischung aus naturfasern und kunststoffen

Info

Publication number: EP1583648A1
Application number: EP03814456A
Authority: EP
Inventors: Wolfgang Janssen
Original assignee: Apx AG
Current assignee: Apx AG
Priority date: 2002-12-30
Filing date: 2003-12-30
Publication date: 2005-10-12
Also published as: WO2004060636A1; AU2003296550A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verarbeitung einer Mischung aus Naturfasern (2) und Kunststoffen (1) in einer Extrusionsvorrichtung (30) mit gegenläufig dichtkämmenden Doppelschnecken, die in einem Doppelzylinder angeordnet sind. Ein besonders zuverlässiges und energiesparend arbeitendes Verfahren wird dadurch erreicht, dass der Kunststoff und die Naturfasern ohne Vortrocknung der Extrusionsvorrichtung zugeführt werden und dass danach die Trocknung der Naturfasern, die in einer Mischung aus Naturfasern und Kunststoff vorliegen, in der Extrusionsvorrichtung mit Mehrfachentgasungen erfolgt.

Description

Verfahren und Extrusionsvorrichtung zur Verarbeitung einer Mischung aus Naturfasern und Kunststoffen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung einer Mischung aus mindestens Naturfasern und Kunststoffen in einer Extrusionsvorrichtung mit einer gegenläufigen Doppelschnecke, bei dem der Kunststoff und die Naturfasern der Extrusionsvorrichtung in separaten Materialströmen oder vorgemischt zugeführt werden. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Extrusionsvorrichtung zur Verarbeitung einer Mischung aus mindestens Naturfasern und Kunststoffen mit gegenläufig dichtkämmenden Doppelschnecken, die in einem Doppelzylinder angeordnet sind.

Die ökologische Diskussion der letzten 15 Jahre hat ganz wesentliche Einflüsse auch auf die Kunststoffverarbeitung ausgeübt. Der Recyclinggedanke wird bei jeder Neuentwicklung berücksichtigt. Der Einsatz von nachwachsenden Rohstoffen ist ein ganz wesentliches Thema jeder Produktentwicklung. Dabei sind zwei wesentliche Grundgedanken zu beachten: a) Thermoplastische Kunststoffe werden im wesentlichen aus Erdöl oder Salzressourcen gewonnen. Sie können grundsätzlich beliebig häufig recycelt werden und stehen somit als „unendliche Werkstoffe" zur Verfügung. b) Naturfasern, wie zum Beispiel Holzmehl, Hanf oder Stroh, Kokusmehl oder Reisschalen sind nachwachsende Rohstoffe, die ihren normalen Lebenszyklus durch Zersetzung in der Natur beenden. Der Lebenszyklus von Holz kann durchaus ein Jahrhundert sein, liegt in der Regel jedoch deutlich darunter. Der Lebenszyklus der sonstigen Naturfasern ist häufig nur sehr kurzzeitig.

Die Entwicklung hat gezeigt, daß Kunststoffe mit Naturfasern gemischt werden können. Hierdurch wird es möglich, wesentliche Eigenschaften der Kunststoffe, wie zum Beispiel Polyolefine, so zu modifizieren, daß diese zum Beispiel in der Steifigkeit nahe dem Hartholz liegen können. Wesentlich hierbei ist, daß durch die Verbindung von Kunststoff und Naturfasern ein Produkt mit einer annähernd gleichen Recyclingfähigkeit wie beim Kunststoff selber entsteht. Durch die Vermischung von Kunststoff und Naturfasern wird somit die Naturfaser als Ressource für nachfolgende Generationen „konserviert".

Eine Problematik der Einarbeitung von Naturfasern liegt in der Undefinierten Feuchtigkeit der Naturfasern selber bzw. in dem hydrophilen Charakter dieser Fasern. Zwar kann durch den Einsatz teurer Zuschlagsstoffe Wasser für chemische Reaktionen, wie Vernetzungen etc., genutzt werden, jedoch ist dieses wirtschaftlich bzw. unter dem Recyclinggedanken ein mit Fragezeichen behafteter Weg. Das Einmischen von Naturfasern in Kunststoffe mit möglichst wenig Zuschlagsstoffen ist die Zielsetzung. Heute werden in der Regel Naturfasermaterialien auf einen Feuchtigkeitsgehalt von deutlich kleiner 1 % vorgetrocknet. Die Naturfasern werden dann in der Regel direkt einem Extrusionsprozeß zugeführt. Hierbei kann der Kunststoff in einem Trichter mit der vorgetrockneten Naturfaser vermischt werden und direkt in den Extruder eingezogen werden oder die Naturfaser wird separat vom Kunststoff vorgewärmt, der Kunststoff wird vorher plastifiziert und dann zusammengemischt. Jegliche Form der Zwischenlagerung von vorgetrockneten Naturfasern ist mit der Problematik verbunden, daß die Fasern Feuchtigkeit aufnehmen, sobald sie mit der Feuchtigkeit, wie sie zum Beispiel in der Luft vorhanden ist, in Berührung kommt. Die Feuchtigkeitsmenge, die aufgenommen wird, ist zum Beispiel wesentlich von der Höhe der Luftfeuchtigkeit abhängig.

Es ist bekannt, daß zur Verarbeitung von Mischungen aus Kunststoff und Naturfasern als Verarbeitungsmaschinen in der Regel typische Kunststoffverarbeitungsmaschinen mit Schnecken und Zylindern eingesetzt werden. Schnecken zur Verarbeitung von thermoplastischen Kunststoffen sind so aufgebaut, daß entlang der Schneckenlänge unterschiedliche Geometriezonen vorliegen. Es wird zwischen Ein- und Doppelschnecken unterschieden. Doppelschnecken gewährleisten einen sehr hohen Druckaufbau und sind im Gegensatz zu Einschnecken extrem fördersteif. Dichtkämmende, gegenläufige Doppelschnecken arbeiten entsprechend einer Pumpe. Die Doppelschnecken werden in einem Doppelschneckenzylinder geführt. Verfahrenstechnisch werden sie durch den Achsabstand der Doppelschnecken sowie dem Durchmesser und die verfahrenstechnische Länge charakterisiert. Der Antrieb erfolgt über ein Reduzier- und ein Verteilgetriebe.

Ein großer Anteil der am Markt verfügbaren Profile aus Mischungen von Naturfasern und Kunststoffen zeigt erhebliche Schwächen in der Schlagzähigkeit und der Wasseraufnahme, beides Zeichen, daß keine gute Verbindung zwischen dem Kunststoff und der Naturfaser eingegangen werden konnte. Restfeuchte bzw. Undefinierte Feuchte führt zur Blasenbildung bei der Verarbeitungstemperatur und bildet negative Grenzschichten an der Naturfaser.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit denen Mischungen aus Naturfasern und Kunststoffen in einer Extrusionsvorrichtung besonders energiesparend bearbeitet werden können und zudem das Problem der Trocknung der eingebrachten Naturfasern gelöst wird.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorrichtungsmäßig wird die Aufgabe mit einer Extrusionsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Bei einem Verfahren zur Verarbeitung einer Mischung aus Naturfasern und Kunststoff und eventuell weiteren Komponenten in einer Extrusionsvorrichtung mit einer gegenläufigen Doppelschnecke, bei dem der Kunststoff und die Naturfasern der Extrusionsvorrichtung in separaten Materialströmen oder vorgemischt zugeführt werden, ist es erfindungswesentlich, daß die Trocknung der Naturfasern, die als Teil einer Mischung aus mindestens Naturfasern und Kunststoff vorliegen, derart in der Extrusionsvorrichtung erfolgt, daß zur Trocknung der Naturfasern abwechselnd mindestens viermal eine Kompression und Dekompression mit Entgasung während der Dekompression durchgeführt wird und daß zur Entgasung ein Vakuum angelegt wird. Bevorzugt wird in jedem der mindestens vier Entgasungsbereiche ein Vakuum angelegt. Bei diesem Verfahren werden nicht vorgetrocknete Naturfaserprodukte in Kunststoffe eingemischt. Während des Verarbeitungsprozesses wird die Feuchtigkeit entzogen und der Kunststoff mit den Naturfasern vermischt, plastifiziert und homogen bei niedrigen Temperaturen ausgetragen. Da die Naturfasern nicht außerhalb der Extrusionsvorrichtung vorgetrocknet werden, also im Grundzustand vorliegen, entfällt auch das Problem der Wiederaufnahme von Feuchtigkeit aufgrund der hydrophilen Eigenschaften. Es kann eine definierte Vortrocknung innerhalb der Extrusionsvorrichtung vorgenommen werden. Zudem muß das Material nach dem Vortrocknen nicht abgekühlt und dann wieder aufgeheizt werden. Das Trocknen und die Erwärmung des Materials erfolgt in einem Verfahrensgang, so daß dadurch eine Energieeinsparung erreicht wird. Die verwendeten Naturfasern haben üblicherweise eine Feuchtigkeit von 5 % bis 10 %. Holzmehl beispielsweise hat oftmals eine Feuchtigkeit in der Größenordnung von 6 % bis 8 %. Falls frische Holzspäne mit einem Feuchtigkeitsanteil in der Größenordnung von 20 % verwendet werden, so ist eine Vortrocknung auf eine Feuchtigkeit unter 10 % sinnvoll. Die eigentliche Trocknung oder Endtrocknung kann jedoch auch bei Verwendung derartiger Ausgangsstoffe mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgen.

Bevorzugt wird die Trocknung der Naturfasern abwechselnd durch eine Kompression und eine Dekompression mit Entgasung während der Dekompression durchgeführt. Dies erfolgt bevorzugt entlang der Schneckenlänge. Bevorzugt werden Schnecken verwendet, deren Verhältnis von Länge zu Durchmesser 40 oder größer beträgt. Es werden bevorzugt entlang der Schneckenlänge eine Vielzahl von Kompressions- und Dekompressionsvorgängen der Kunststoffmischung durchgeführt. Bevorzugt werden Kompression und Dekompression mindestens viermal wiederholt. In dem Dekompressionsbereich wird ein Vakuum angelegt und damit Feuchtigkeit aus den Naturfasern bzw. der Mischung entzogen.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung beträgt die Volumenkompression in der Förderstrecke mindestens 1 ,5 und die Dekompression nimmt einen kleineren Wert als 0,8 ein. Auf diese Weise können im Prinzip in jeder einzelnen Entgasungszone 0,4 %-Punkte bis 0,9 %-Punkte der Feuchtigkeit aus einzelnen Naturfasersystemen herausgezogen werden. In einer anderen bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird die Mischung aus Kunststoff und Naturfasern nach der Trocknung und Aufheizung mit einem Druck von mindestens 1000 Bar, insbesondere von mehr als 1400 Bar, durch ein Werkzeug gepreßt. Das Werkzeug ist dabei so aufgebaut, daß sich der Druck von 1000 Bar bzw. 1400 Bar vor der Schneckenspitze aufbaut.

Der Druck wird in einem sehr kurzen Zeitfenster erzeugt und dient insbesondere dazu, in den Naturfasern vorhandene harzähnliche bzw. schmelzfähige Komponenten in den Außenbereich der Fasern zu pressen und als verbindende Komponente zwischen den Fasern einzusetzen. Gleichzeitig dient der hohe Druck dazu, die „aufgeschmolzene" Harzkomponente zu einer Gesamtmatrix für den Holzwerkstoff werden zu lassen. Bei einem Druck von 1000 Bar können Mischungen von 80 % bis 95 % Holzmehl in Verbindung mit verschiedenen Kunststoffen eingesetzt werden zu einem Produkt mit sehr guten Eigenschaften ohne den Einsatz von teureren Zuschlagsstoffen zu benötigen. Bei einem Druck von 1400 Bar kann insbesondere mit Holzmehl aus Tannenholz ein Produkt mit guten Eigenschaften ohne den Einsatz von teureren Zuschlagsstoffen hergestellt werden.

In einer anderen bevorzugten Weiterentwicklung des Verfahrens wird die Mischung aus Kunststoffen und Naturfasern in der Extrusionsvorrichtung im wesentlichen durch Friktion auf eine Temperatur von 140°C bis 200°C aufgeheizt wird. Die Temperatur sollte jedoch am Austritt des Extruders möglichst gering sein, da Holz sehr temperaturempfindlich ist. Dabei spielt die Homogenität der Temperatur ebenfalls eine wichtige Rolle. Bevorzugt werden im Zuführbereich der Extrusionsvorrichtung Naturfasern und Kunststoffe vermischt, wobei die Vermischung bevorzugt in einem Trichter erfolgt, in den die Kunststoffe zugeführt werden.

In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt mindestens sechsmal abwechselnd eine Kompression und eine Dekompression, wobei während der Dekompression eine Entgasung unter Einsatz eines Vakuums durchgeführt wird.

Bei einer Extrusionsvorrichtung zur Verarbeitung einer Mischung aus Naturfasern und Kunststoffen und eventuell weiteren Komponenten mit gegenläufig dichtkämmenden Doppelschnecken, die in einem Doppelzylinder angeordnet sind, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Geometrie der Doppelschnecken derart ist, daß mindestens viermal abwechselnd eine Volumenkompression und eine Dekompression erfolgt und daß den Abschnitten, in denen durch die Schneckengeometrie eine Dekompression erfolgt, eine Entgasungseinrichtung mit einem Vakuumanschluß zugeordnet ist. Bevorzugt weisen die Doppelschnecken sechs oder mehr Kompresssionsabschnitte und sechs oder mehr Dekompressionsabschnitte auf.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist im Zuführbereich der Extrusionsvorrichtung ein Trichter angeordnet, in dem Naturfasern und Kunststoffe vermischt werden. Dieser Trichter ist bevorzugt als Stopftrichter ausgebildet. Dazu ist weiterhin bevorzugt eine Steuerung vorgesehen, mit der die Zufuhr durch den Stopftrichter so geregelt ist, daß die von dem Stopftrichter beaufschlagten Doppelschnecken mit konstantem Drehmoment betreibbar sind. Durch den Stopftrichter wird der Füllgrad bzw. die Füllmenge im Einzugsvolumen der Doppelschnecke geregelt. Entsprechend der Füllmenge im Einzugsvolumen der Doppelschnecke erfolgt eine Materialkompression in den einzelnen Kompressionsbereichen. Diese Materialkompression in ihrer Höhe ist verantwortlich für das Abdichten der einzelnen „Vakuumzonen" untereinander, ebenso wie für den Grad des Auspressens des Wassers bzw. des Aufheizens in den Kompressionszonen. Eine Regelung zur Konstanthaltung des Drehmomentes der Hauptschnecke unter Einbeziehung der Stellgröße Drehzahl oder Drehmoment der Stopfschnecke erlaubt einen konstanten Betrieb. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn durch den Einsatz der teilweise unterschiedlich vorliegenden Naturfasern bzw. unterschiedlichen Feuchtigkeitsgrade, Materialschwankungen den Prozeß instabil beeinträchtigen. Bei konstanter Schneckendrehzahl kann der Druck geregelt werden, indem querschnittsverändernde oder temperaturverändernde Komponenten im Werkzeug als Stellgröße eingesetzt werden.

In einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist im Ausgangsbereich der Extrusionsvorrichtung ein Werkzeug vorgesehen, durch das die Mischung aus Naturfasern und Kunststoff gepreßt wird, wobei das Werkzeug einen Druck von mindestens 1000 Bar in dem zu extrudierenden Gemisch aus Naturfasern und Kunststoff aufbaut. Bevorzugt weist das Werkzeug Verstellelemente zur Einstellung des Druckaufbaus oder Drucks auf. Durch derartig hohe Drücke können die Naturfasern besonders gut beeinflußt werden.

In einer anderen Weiterbildung der Erfindung weisen ein oder mehrere, insbesondere mindestens drei der Entgasungseinrichtungen Entgasungszyklone auf. Derartige Entgasungszyklone sind nach oben trichterförmig ausgebildet, so daß bei gleichbleibendem Volumenstrom die Luftgeschwindigkeit abnimmt und dadurch eventuell mit ausgeworfener Staub oder kleine Partikel zurückgehalten werden und zurückfallen. Bevorzugt sind die Innenwände der Entgasungszyklone mit einer Heizeinrichtung versehen, so daß diese aufgeheizt werden können, so daß ein Kondensieren von Flüssigkeit und Zurücklaufen der Flüssigkeit in die Extrusionsvorrichtung verhindert wird. Bevorzugt sind alle Entgasungseinrichtungen mit derartigen Entgasungszyklonen versehen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels weiter erläutert. Im einzelnen zeigen die schematischen Darstellungen in:

Fig. 1 : eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Extrusionsvorrichtung; Fig. 2: eine Frontansicht einer erfindungsgemäßen Extrusionsvorrichtung gemäß Fig. 1 ; und Fig. 3: eine Schnecke eines Doppelschneckenpaares zum Einsatz in der erfindungsgemäßen Extrusionsvorrichtung.

In Fig. 1 ist eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Extrusionsvorrichtung 30 dargestellt. Mit 1 ist eine Zuführeinrichtung für Kunststoffe und mit 2 eine Zuführeinrichtung für Naturfasern gekennzeichnet, die beide die zugeführten Stoffe in einen Trichter 3 aufgeben. Der Trichter 3 ist als Mischtrichter ausgebildet und weist dazu einen Motor 31 zum Antrieb einer Mischeinrichtung auf. Eine Misch- und Stopfschnecke 4 realisiert das Mischen und Stopfen der zugeführten Komponenten. Die Misch- und Stopfschnecke 4 wird mit dem Motor 31 angetrieben. Der Trichter 3 mündet in den Zylinder 5, in dem gegenläufig dichtkämmende Doppelschnecken angeordnet sind. In diesem erfolgt nun die Trocknung der vorher nicht weiter getrocknet zugeführten Naturfasern. Mit kurzem Abstand hinter dem Trichter 3 ist in dem Zylinder eine erste Entgasungsöffnung 6 mit einem kleinen Entgasungstrichter 7 und einem atmosphärischen Anschluß 8 vorgesehen. Diese erste Entgasungsöffnung für atmosphärisches Entgasen ist notwendig, um die Mischung aus Kunststoff und Naturfasern zu entlüften. In dieser sind insbesondere durch das Einbringen über das Stopfwerk Luftanteile enthalten. Die Mischung aus Naturfasern und Kunststoff ist jedoch noch nicht heiß genug, um Wasserdampf entstehen zu lassen, also für eine Trocknung zu sorgen.

Daran schließen sich im gezeigten Ausführungsbeispiel fünf in dem Zylinder 5 angeordnete Öffnungen, 9, 10, 11 , 12 und 13 für Entgasungseinrichtungen 32, 33, 34, 35 und 36 an. Jeder dieser Entgasungseinrichtungen ist ein Dekompressionsbereich der in dem Zylinder 5 angeordneten Doppelschnecke zugeordnet. In diesem Dekompressionsbereich wird Wasserdampf frei, der über die Entgasungseinrichtungen 33, 34, 35, 36 und 37 mit Hochvakuum abgezogen wird. Dadurch wird mit jeder Entgasungseinrichtung eine weitergehende Trocknung der Restfeuchte um etwa einen Prozentpunkt erreicht. Dazu wird beispielsweise 0,6 Bar bis 0,8 Bar Unterdruck in den Entgasungseinrichtungen verwendet. Die Entgasungseinrichtungen werden anhand der Entgasungseinrichtung 34 weiter erläutert. Die Entgasungseinrichtung 34 ist als Entgasungszyklon 14 mit einer außen umliegenden Heizung 18 ausgebildet, die insbesondere die trichterförmig nach unten zulaufenden Wandbereiche erwärmt und auf diese Weise ein Kondensieren von Flüssigkeit in diesem Bereich verhindert. An den Entgasungszyklon 14 ist ein Rohr 16 zur Dampfführung mit einer Unterdruckpumpe 15 und einem Ablaß 17 für Kondensat angeschlossen. Die Bereiche 20, 21, 22, 23, 24 und 25 sind geschlossen ausgebildet. In diesen Bereichen wird das Gemisch aus Kunststoff und Naturfasern mit Hilfe der entsprechend ausgebildeten Doppelschnecke komprimiert. In den jeweils anschließenden Bereichen wird das Gemisch dekomprimiert und entgast.

Im geschlossenen Abschnitt 26 wird das Kunststoffmaterial aufgeschmolzen und ein Druck zum Überwinden des Werkzeuges 27 aufgebaut. Mit diesem kann die Konturgestaltung aber auch eine Herstellung von Granulaten erfolgen. Im Unterbau der Extrusionsvorrichtung 30 sind neben dem Gestell weitere Motoren und Einrichtungen zur Steuerung und elektronischen Kontrolle eingebaut.

In Fig. 2 ist eine Frontansicht der erfindungsgemäßen Extrusionsvorrichtung 30 gemäß Fig. 1 dargestellt. In dieser ist im Hintergrund neben dem Trichter 3 mit dem Dosierwerk für Kunststoff 1 auch die vordere Entgasungseinrichtung 37 zu erkennen. Frontseitig ist das Werkzeug 27 und die dahinter in dem Doppelzylinder 5 vorgesehenen Schnecken 40 und 41 zu erkennen, die die gegenläufig arbeitende Doppelschnecke bilden.

In Fig. 3 ist eine Seitenansicht einer rechten Schnecke 40 mit den Kompressions- und Dekompressionsabschnitten dargestellt. Die Schnecke 40 weist insbesondere einen zentralen Schaft 51 auf, an dessen Ende eine Verzahnung 42 zur Krafteinleitung vorgesehen ist. In einem ersten Abschnitt 45, der im Bereich des andeutungsweise dargestellten Trichters 3 angeordnet ist, sind die Schnecke 40 und insbesondere die Stege 43 und 44 als Einzugsabschnitte ausgebildet. Im sich daran anschließenden Abschnitt 48 sind die Stege 47 wesentlich steiler und insbesondere zur Bildung eines ersten Kompressionsabschnittes ausgebildet. Im sich daran anschließenden Abschnitt 49 ist die Steigung der Stege 50 wesentlich flacher und breiter ausgebildet als im Kompressionsabschnitt. Dieser Abschnitt 49 bildet daher einen Entgasungsabschnitt, der eine der in Fig. 2 dargestellten Entgasungseinrichtungen 33, 34, 35, 36 oder 37 zugeordnet ist. An den Abschnitt 49 schließt sich ein Abschnitt 52, nämlich ein zweiter Kompressionsabschnitt, mit entsprechenden Stegen 53 an, die wiederum steil und eng zueinander ausgebildet sind. Hieran schließen sich weitere, entsprechend ausgebildete Entgasungs- und Kompressionsabschnitte an.

Nachfolgend wird der Verfahrensablauf noch einmal beschrieben:

1 ) Der Rohstoff aus Naturfasern und Kunststoffen wird in einem Vormischer gemischt bzw. separat in dem Trichter 3 zusammengeführt.

2) In dem Trichter 3 ist ein Rührwerk vorhanden, das zur Vermischung/Homogenisierung dient und Probleme mit der Materialrieselfähigkeit kompensiert.

3) Im Auslaufbereich des Trichters 3 ist vertikal eine Stopfschnecke 4 montiert, die das Kunststoff-Naturfasern-Gemisch in den Doppelschneckeneinzug hineinpreßt. Entsprechend der Stopfschneckendrehzahl wird der Einlaufbereich der Doppelschnecke mehr oder weniger gefüllt.

4) Das Volumen aus dem Einzugsbereich der Doppelschnecke wird in einen Vorwärmbereich transportiert. Dieser ist, ebenso wie der gesamte Zylinderbereich, mit entsprechenden Heizungen versehen. Durch entsprechende Temperatureinstellung und durch einen geringen Anteil an Friktion wird das Material aufgeheizt.

5) Dieses aufgeheizte Material wird komprimiert. Dadurch wird Wasser aus den Fasern selber bzw. aus den Zwischenräumen herausgepreßt. Die Kompression ist gleichzeitig mit einer zusätzlichen Aufwärmung des Materials verbunden. 6) Nach der Kompression erfolgt eine Dekompression, wobei die Volumenänderung durch Änderungen der Geometrien der Schnecken erzeugt werden. In dieser Dekompressionszone wird Wasserdampf frei und kann in dem hier angelegten Vakuum abtransportiert werden. Es können jedoch auch Kunststoffe oder sonstige Komponenten seitlich in den Prozeß eingeführt werden.

7) Dieser Vorgang der Kompression und Dekompression erfolgt mindestens viermal entlang der Schneckenlänge, wobei mindestens viermal ein Vakuum angelegt wird. In Einzelfällen können auch mehr als acht Entgasungen aufgebaut werden. 8) Der Verfahrens- bzw. vorrichtungsspezifische Aufbau gewährleistet durch seine Anordnung, daß in der letzten Entgasungszone in der Regel kein

Wasserdampf mehr vorliegt und diese Zone nur als Sicherheitszone angesehen wird.

9) Nach der letzten Dekompressionszone erfolgt eine Kurzkompression des Materials und danach wird mit dem Material Druck aufgebaut, um es durch eine Düse zu pressen. Die Kurzkompression dient zusätzlich zur Vermischung der Materialien.

Claims

Patentansprüche

-Verfahren zur Verarbeitung einer Mischung aus mindestens Naturfasern und Kunststoffen in einer Extrusionsvorrichtung mit einer gegenläufigen Doppelschnecke, bei dem der Kunststoff und die Naturfasern der Extrusionsvorrichtung in separaten Materialströmen oder vorgemischt zugeführt werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Trocknung der Naturfasern, die als Teil einer Mischung aus mindestens Naturfasern und Kunststoff vorliegen, derart in der Extrusionsvorrichtung erfolgt, daß zur Trocknung der Naturfasern abwechselnd mindestens viermal eine Kompression und eine Dekompression mit Entgasung während der Dekompression durchgeführt wird und daß zur Entgasung ein Vakuum angelegt wird.

.Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß jede Volumenkompression mindestens 1 ,5 beträgt und die Dekompression einen kleineren Wert als 0,8 einnimmt.

.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung aus mindestens Naturfasern und Kunststoffen nach der Trocknung und Aufheizung im Zylinder mit einem Druck von mindestens 1000 Bar, insbesondere mehr als 1400 Bar, durch ein Werkzeug gepreßt wird. 4_^ Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung aus Kunststoffen und Naturfasern mindestens einen Naturfaseranteil von 80 % besitzt.

_ Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Zuführbereich der Extrusionsvorrichtung mindestens

Naturfasern und Kunststoffe vermischt werden.

______ Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Trocknung der Naturfasern abwechselnd mindestens sechsmal eine Kompression und eine Dekompression durchgeführt wird, wobei während der Dekompression eine Entgasung durchgeführt wird, wobei ein Vakuum angelegt wird.

!____ Extrusionsvorrichtung zur Verarbeitung einer Mischung aus mindestens Naturfasern und Kunststoffen mit gegenläufig dichtk mmenden Doppelschnecken (40, 41), die in einem Doppelzylinder (5) angeordnet sind, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Geometrie der Doppelschnecken (40, 41) derart ist, daß mindestens abwechselnd viermal eine Volumenkompression und eine Dekompression erfolgt und daß den Abschnitten, in denen durch die Schneckengeometrie eine Dekompression erfolgt, eine Entgasungseinrichtung (33, 34, 35, 36, 37) mit einem Vakuumanschluß zugeordnet ist. 5 _______ Extrusionsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im

Zuführbereich der Extrusionsvorrichtung ein Trichter angeordnet ist, in dem mindestens Naturfasern und Kunststoffe vermischt werden.

109^. Extrusionsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Trichter als Stopftrichter ausgebildet ist und daß die Zufuhr durch den Stopftrichter so geregelt ist, daß die Doppelschnecken mit konstantem Drehmoment betreibbar sind.

15i -Extrusionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Ausgangsbereich der Extrusionsvorrichtung vorgesehenes Werkzeug, durch das die Mischung aus Naturfasern und Kunststoff gepreßt wird, einen Druck von mindestens 1000 Bar in der Mischung aus Naturfasern und Kunststoff aufbaut.

20 ij Extrusionsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Werkzeug Verstellelemente zur Einstellung des Druckaufbaus vorgesehen sind.

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2. Extrusionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei der Entgasungseinrichtungen (33, 34, 35, 36, 37) Entgasungszyklone (14) aufweisen.

3 . Extrusionsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Entgasungszyklone (14) eine Heizeinrichtung (18) aufweisen.