WO1998028080A1 - Vorrichtung zum elektrostatischen sortieren von gemischen aus teilchen unterschiedlicher kunststoffe - Google Patents

Vorrichtung zum elektrostatischen sortieren von gemischen aus teilchen unterschiedlicher kunststoffe Download PDF

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Rainer KÖHNLECHNER
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Hamos Gmbh Recycling- Und Separationstechnik
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Definitions

  • Plastic waste is generally shredded, resulting in small particles or granules with particle diameters of a few millimeters, which are then sorted.
  • This sorting takes place in that the plastic particles of the individual types of plastic are charged with different polarities, which e.g. in the ion current of a corona discharge by polarization in the electric field (cf. WO85 / 02355) or by mutual contact, i.e. essentially by contact electricity (see. DE-PS 3035649 or JP-A-07178351).
  • the differently charged particles are then passed through an electrostatic field in which they can be guided in different ways according to their charges and then collected accordingly.
  • the separating device is, for example according to DE-PS 30 35 649 or JP-A-07178351, a free-fall separator, between the electrodes of which an electrostatic field of 3 to 5 kV / cm is maintained, from which the particles falling between the electrodes as a mixture of each the same charged plastic particles and a mixture of differently charged plastic particles.
  • the plastic particles are fed to a roller separator, in which, with the aid of a corona discharge, they have a plurality of wires between the roller surface and one that follows it at a distance over a certain angular range.
  • the electrode arrangement is charged differently and the particles of one polarity are carried along by the roller and collected by stripping in a first container, while the particles of the other polarity are drawn off by the wire electrodes and collected in another container.
  • a problem with electrostatic sorting with triboelectrical charging of the particles is that the different plastics are often not present in essentially equal proportions in the starting mixture.
  • the number of minority particles of one type of plastic is then insufficient to charge all the particles of the other type of plastic, so that in the mixture which is supplied to the electrostatic field, a considerable amount may be present Number of uncharged particles is present.
  • the device should be compact and in particular smaller than devices with free-fall separators.
  • the invention proposes to use a roller made of an electrically insulating dielectric, which rotates about its horizontally located central axis, with an electrode arrangement, in which the electrodes of one polarity within the roller along their circumference over a certain angular range and the electrodes of the are arranged opposite the other polarity outside the roller, the differently charged plastic particles being applied to the upper region of the roller and then either adhering to the roller according to their polarity and being guided by the latter into a collecting part or through the one located outside the roller Electrode removed from the roll surface and passed to another collecting compartment. The mix is collected in an intermediate compartment.
  • the entire separating device has only a height that is necessary to set up the horizontally mounted roller and the individual collecting compartments.
  • the collecting compartments are separated from each other by adjustable dividing flaps, so that the quality of the batch can be adjusted from essentially one type of plastic and the mix.
  • the mixer used for charging be at least partially made of an electrically insulating dielectric material or be lined with such a material that is electrostatically identical or similar to the minority material, which is therefore suitable for removing the excess particles Contact type of plastic with a certain polarity.
  • the mixer can either be made entirely of such a material; it is also possible to replace individual segments of the mixer with segments from the desired material or to insert segments from the desired material into the existing mixer.
  • the mixer is preferably a mixing drum, the drum axis of which is inclined at a slight acute angle to the horizontal. The mixture which has not yet been charged is fed to the higher-lying end face, while the charged mixture is drawn off at the lower-lying drum end face and is fed to the separating device, for example, via a vibration conveyor.
  • the drum or the lining of the drum will also charge. This charge can be positive or negative, depending on which material is in excess and which material the drum or its lining has.
  • the decisive factor in charging the excess PET particles is not the minority PVC particles, but the wall of the mixing drum.
  • the material of the drum liner ie the material that comes into contact with the plastic particles to be charged, is a non-conductive material that has a minority of its triboelectric properties Particles optimally supplemented and, for example, also made of PVC. While the excess of PET particles are charged positively, for example, the PVC wall of the mixing drum is charged with the opposite polarity, ie negatively.
  • the inside of the mixing drum lined with PVC produces such a strong excess of electrons that practically no further charging is possible.
  • the particles present in excess are charged to an ever smaller extent, so that the separation of the two types of plastic in the subsequent electrostatic separation also becomes worse and worse.
  • a polarization device for influencing the electrical charge of the material of the mixing drum or its lining or the plastic material present in the mixing drum is provided in the mixing drum. This makes it possible to neutralize the positive or negative electrical charge located in the interior of the mixing drum - depending on the type of material of the drum or its lining and the type of plastic particles present in excess. With the polarization device, either a potential equalization is brought about or the inside of the charging drum is charged to a potential that contributes to neutralization.
  • Figure 1 is a P ⁇ nzipsent an apparatus for sorting particles of different types of plastic according to the invention.
  • FIG. 2 shows a schematic exemplary embodiment of a device according to the invention
  • FIG. 3 shows a device used in the device for electrostatically separating differently charged plastic particles
  • FIG. 5 shows a cross section through a mixing drum used in the device for the electrical contact charging of plastic particles
  • FIG. 6 shows a basic diagram to illustrate the charging of excess plastic particles in a mixing drum
  • FIG. 7 shows a cross section through a mixing drum with a neutralizing device to compensate for the electrical charges present in the mixing drum
  • FIG. 8 shows a cross section through a mixing drum with a device for generating a corona charge for charging the material of the mixing drum or its lining; 9 shows a neutralization device with which a corona discharge is generated and this is amplified by a stream of compressed air;
  • FIG. 10 shows a neutralization device in a mixing drum, in which a corona discharge acts directly on the plastic particles to be separated;
  • Fig. 11 shows another embodiment for targeted Aufl. Unloading the mixing drum.
  • the starting materials e.g. Plastic products that may still be contaminated with other materials, pretreated, d. H. ground, demetallized, dedusted, sieved, classified if necessary etc.
  • the product removed from this stage 1 has particles of two different plastics A and B.
  • these particles are brought to an approximately uniform temperature between 30 ° C. and 60 ° C. and optionally also surface-treated.
  • the particles are charged electrolytically, it being assumed here that the particles of the two different plastics have opposite polarities, i.e. be charged positively or negatively.
  • the differently charged plastic particles are exposed to an electrostatic field and guided in different ways so that in a subsequent collecting device 5 particles of one plastic A and particles of the other plastic B as well as a mixture of particles of both plastics A and B are separated from one another to be collected. As indicated in this figure, the mix can be returned to the process to block 2 to increase the separation efficiency. An additional re-separation of the already separated plastics A and B would also be possible in order to improve the quality of the end product if there are still particles of the other plastics type in the individual batches.
  • FIG. 2 A practical embodiment of the device described is shown in Fig. 2.
  • the starting product pretreated in stage 1 is present in a storage container 10.
  • This mixture is e.g. Via a suction conveyor, a screw, a conveyor belt or the like is fed to a heating container 11 in block 2, this feeding being carried out via a full-level control 12, through which just as much material is supplied to the heating container 11 as is withdrawn from it.
  • the material mixture is transported through the heating container by gravity, the material being discharged via an outlet funnel 13.
  • the line of a pressure blower 14 flows into the heating container, a heater 15 being provided in the line.
  • the temperature of the heated air is determined via a temperature graduation 16.
  • the heated air flows through the mixture in the heating container 11 and heats it to a constant temperature between 30 ° C. and 60 ° C. and leaves the container through a vent 17.
  • the heated and optionally surface-treated mixture falls from the outlet funnel 13 onto a vibration conveyor 21 or the like and is passed by the latter into a mixing drum 31. It is possible to feed the material lying on the vibration conveyor 21 via an infrared radiator 32 which is attached to a cover 33 heat in order to keep the temperature of the material mixture constant.
  • the mixing drum 31 is inclined with its drum axis TA at an acute angle ⁇ to the horizontal and is rotated by a drive motor 34. During this rotation, the plastic particles of the two different types of plastic come into contact with one another and move away again, as a result of which they are charged positively or negatively.
  • a short vibratory feeder 37 At the lower end of the mixing drum there is an opening 35 with the clear diameter D symmetrical about the drum axis TA, through which the charged plastic mixture emerges and is deposited on a short vibratory feeder 37 via an outlet funnel 36.
  • the plastic mixture is fed to the separating device 4 with this vibration requester 37.
  • the angle of attack of the drum axis and the diameter D of the opening 35 can optionally be varied.
  • a roller 41 is provided, which is driven with the aid of a drive motor, not shown here, about its horizontally oriented roller axis WA, in this case counterclockwise.
  • the differently charged plastic particles which are shown either black or white in the figures, are deposited on the roller 41 via the vibration conveyor 37 somewhat beyond the highest roller point.
  • Inside the roller is a fixed inner electrode 42, which extends along the inner cylindrical surface of the roller 41 m whose direction of rotation extends over a certain winding area of in this case about 150 °, starting approximately from the jacket lime 43 of the roller 41, on which the Particles are deposited by the vibrator 37.
  • the inner electrode extends to the deepest Point of the roller 41.
  • the inner electrode 42 is connected to a cable 44 which is led outwards over the roller axis WA and is connected to a high voltage source 45.
  • the voltage of the high voltage source 45 can be set with a setting 46.
  • the inner electrode 42 following a cylinder segment is connected to a support 47 supported on the roller axis WA and, as indicated by the double arrow, can be pivoted about the roller axis WA in order to be fixed in the position most favorable for the separation process.
  • a fixed outer electrode 48 is provided, which is guided at a distance from the roller surface over a winding area of approximately 90 °, so that the plastic particles deposited on the surface of the roller 41 are at an upper inlet 49 into the space between the roller surface and of the outer electrode 48, and between the roller surface and the outer electrode 48 at the lower region a downward-pointing outlet 50 is formed. In its horizontal position, this outlet lies approximately in the area of the roller axis A.
  • the space between the roller surface and the fixed outer electrode 48 widens continuously between the inlet 49 and the outlet 50.
  • the shape of the outer electrode indicated as a cylinder segment is exemplary; the electrode could also be straight or otherwise curved
  • the outer electrode 48 is connected to a high voltage source 51, which has different polarity to the high voltage source 45 for the inner electrode 42 and the voltage of which can be determined via a setting 52.
  • a further layer of an additional dielectric 53 can be applied to the outer electrode 48 in order to increase the electrostatic field strength between the outer and inner electrodes.
  • the electrically insulating, dielectric material of the roller 41 like the coating 53, contributes to the strengthening of the electrostatic field; the field strength of the electrostatic field can be influenced accordingly by suitable choice of the material and the thickness of the material.
  • the sorting device 5 which in this case has three collecting compartments 61, 62 and 63, which are separated from one another by adjustable dividing flaps 64 and 65 and which are each associated with a collecting container 66, 67 and 68, respectively, in two outer collecting containers essentially particles each of a plastic type A or B and in the middle collecting container 47 a mixture of both plastics is collected.
  • the plastic particles in the separating device 4 are separated by the electrostatic field between the two electrodes 42 and 48, the plastic particles shown here being held in black on the roller surface and the white drawn plastic particles being drawn off the roller surface with a charge of opposite polarity and in the direction be directed to the left-hand collecting compartment 61 in the figure and into the collecting container 66 there.
  • the particles remaining on the roller surface fall after a certain distance from the roller into the collecting compartment 63, which in this case is located on the far right in this case, and the associated collecting container 68.
  • a neutralizing electrode 69 can be provided behind the inner electrode 42 in the direction of rotation of the roller connected to an AC voltage source 70 connected and directed to the surface of the roller 41.
  • the plastic particles still adhering to the roller are discharged and fall into the collecting container 68. Any particles still adhering to the roller are brushed off the roller surface with the aid of a soft scraper 71 and fall into the collecting container 68.
  • These scrapers 71 preferably a metal scraping knife which is electrically at neutral potential, neutralizes the particles adhering to the roller, so that they easily fall off the surface of the roller.
  • the removal of the particles from the roller surface can also be supported by a suction device 72.
  • the advantage of a neutral scraper over an otherwise used rotating brush is that the scraper does not charge the roller material.
  • a mixture of particles of both types of plastic is collected in the central collecting compartment 62 with the collecting container 67.
  • the separating flaps 64 and 65 can be pivoted about pivot axes parallel to the roller axis WA, as indicated by double arrows.
  • any mix returned in the process is introduced into the heating container 11 via a further fullness control 12 '.
  • a separating device is 1 4 sponding with a entspre ⁇ sorting device 5 'is shown, can be used to greater amounts per unit time of plastic mixtures separated.
  • the separator 4 1 essentially consists of two separators arranged opposite one another 3, in which case the material from the mixing drum is distributed more or less uniformly over short conveyors 37 'to the two rollers 41 via a storage container 81.
  • the capacity of the device described can of course also be adapted to the desired capacity by adapting the roll length accordingly.
  • the mixing drum 31 can be divided into several segments, for example three segments S1, S2 and S3, the outer segments S1 and S3 holding the middle segment S2, in which the actual mixing and thus also the charging process the plastic particles are made.
  • the middle segment S2 can be exchanged and consists of an electrically insulating material, through which the excess plastic particles are charged when touched. If, for example, the excess plastic has particles that charge themselves positively, then an electrically insulating dielectric is chosen for the material of the middle segment, which has a lower dielectric constant: a suitable material for this purpose is, for example, polytetrafluoroethylene for commercial plastics. If the particles present in excess become negatively charged per se, a material with a relatively high dielectric constant will be chosen, for example glass.
  • ⁇ sten material may be selected as a "electrostatic voltage number" which indicates that the substance with of the larger dielectric constant has a positive charge and the charge level is proportional to the difference in the dielectric constant of the substances involved.
  • electrostatic voltage series is shown as an example from the "positive” to the "negative” end:
  • a substance charges itself positively against everyone in the series, and the stronger the greater the "distance" between the two substances in the series.
  • FIG. 5 Another possibility is shown in FIG. 5.
  • plates 91 can be inserted in guides (not shown), the actual mixing space 92 being delimited by these plates 91.
  • the mixing space has a cross section of a regular hexagon.
  • the plates are again selected from a dielectric according to the voltage series above in order to achieve the desired charging. They can have webs 93 in order to better mix the plastic mixture and to lower the plastic particles. who often bring them into contact with the plates 91 as well.
  • Fig. 6 is again schematically the process of charging excess plastic particles 102 e.g. shown from PET inside a charging drum 101, which consists for example of PVC.
  • Plastic particles 103 are present in minority between the excess plastic particles 102, e.g. PVC particles.
  • the mixing drum 101 rotates clockwise in this case.
  • the speed of rotation of the mixing drum is adjusted so that the particles in the mixing drum are carried along the inner wall of the drum until they drop down again from 9 to 11 o'clock in a position.
  • Fig. 7 the mixing drum 101 is shown schematically, which is mounted on roller blocks 113 and 113 'and is rotated by a drive device 114.
  • This drive device 114 is connected to a speed control 120, so that the mixing drum 101 can be operated at an adjustable speed.
  • the optimal sequence of movements of the material 112 to be mixed from the different plastic particles 102 and 103 is shown schematically.
  • This brush 117 is arranged on a holder 16 which is rotatable about a fixed axis 115.
  • the angle ⁇ between the vertical and the holder or brush 117 is selected so that the plastic mixture 112 mixed in the drum falls downward in front of the brush 117 from the inner wall of the mixing drum. Direct contact of the individual plastic particles with the brush 117 is prevented since contact discharge of the individual plastic particles does not take place and the contamination of the entire neutralization device remains low.
  • the neutralization device from components 115, 116 and 117 is connected via a conductive connection 122 to a certain potential 118, e.g. connected to earth. It should also be pointed out that the brush 117 abuts the mixing drum 101 over its entire width.
  • FIG. 8 shows a mixing drum 101 with a polarization or neutralization device, which is used with great advantage when the charging of the mixture 112 can be improved by adding or releasing electrons.
  • a spray electrode 130 a so-called corona electrode, is used, which is designed as a thin wire, comb or cutting edge. If, depending on the plastic material to be separated and the material of the mixing drum, positive or negative high voltage from a voltage source 132 is applied to this spray electrode 130, a corona discharge 131 with a corresponding polarity is formed.
  • the lining 133 of the mixing drum 101 is designed as a polygonal polygon to improve the mixing of the drum holder 112 and is correspondingly polarized by the corona discharge 131. As a result, the charging of the plastic mixture 112 can be influenced in the desired manner.
  • FIG. 9 shows a modified neutralization device in which a corona discharge is also used.
  • an electrode rod 140 is fastened to a fastening arm 116 similarly as in FIG. 7.
  • the electrode rod 140 carries corona elements 130, e.g. Wires, combs etc., circular or slot-shaped holes or openings 142 being arranged around these corona elements. These openings 142 are connected to a compressed air duct 141 m, the fastening arm 116, which in turn is connected to a compressed air source 143 with a controllable pressure and flow rate m.
  • compressed air When compressed air is applied to the channel 141, an air flow emerges from the nozzle-shaped openings 142 and is ionized by the surface of the corona elements 130. In this way, the corona field 131 is additionally strengthened and thereby achieves a greater range.
  • FIG. 10 shows part of a mixing drum 101 with the plastic material 112 contained therein as well as corona elements 130.
  • the corona elements 130 are directed toward the plastic mixture 112, for example in a "7 o'clock position", the corona elements 130 being retracted from the wall of the mixing drum so far that the corona field acts directly on the surface of the plastic mixture 112. If the corona elements 130 are supplied with a voltage whose polarity corresponds to the expected voltage polarity of the particles present in excess, the charging of these particles is also supported. This reduces the mixing or dwell times required for charging in the mixing drum.
  • FIG. 11 shows a further embodiment for the targeted loading and unloading of the inner wall of the mixing drum 101.
  • a rotating brush 150 is used, the axis of rotation 152 of which is arranged parallel to the central axis of the mixing drum 101.
  • the rotating brush 150 is driven by a gear, for example a toothed belt 151 or the like. driven by a drive device 153.
  • the direction of rotation of the brush 150 is selected so that the highest possible relative speed between these two parts is achieved.
  • the material of the brush 150 is selected so that the inner wall of the mixing drum 101 is charged with the desired polarity.
  • a drum made of PVC can be negatively charged by a brush made of polyamide.
  • the material selection can e.g. based on the electrostatic voltage series listed above.
  • a mixing drum made of electrically conductive material can also be charged in the desired manner if a potential is applied to the mixing drum from the outside.
  • the bearings of the drum must of course be designed to be insulating.

Abstract

Die Vorrichtung weist eine Walze (41) auf, auf die das aufgeladene Teilchengemisch aufgebracht wird. Im Inneren der Walze (41) ist längs eines Winkelbereiches nahe der Innenwand der Walze eine Innenelektrode (41) angeordnet; außerhalb der Walze ist der Innenelektrode (42) gegenüberliegend eine Außenelektrode (48) vorgesehen. Zwischen diesen Elektroden ist das elektrostatische Hochspannungsfeld ausgebildet. Unterhalb dieser Trenneinrichtung (4) sind mehrere Sammelabteile (61, 62, 63) vorgesehen, in denen die entsprechend sortierten Kunststoffgemenge aufgefangen werden. In einer Mischtrommel (101) können durch entsprechende Polarisation auch Kunststoffmaterialien (102), die in Überzahl vorliegen, triboelektrisch aufgeladen werden.

Description

Vorrichtung zum elektrostatischen Sortieren von Gemischen aus Teilchen unterschiedlicher Kunststoffe
Im Rahmen der Wiederverwendung von Kunststoffen werden mehr und mehr gebrauchte Kunststoffprodukte recycelt, wobei es jedoch notwendig ist, hierbei anfallende Kunststoffe unterschiedlicher Art zu trennen. Im allgemeinen werden Kunststoffabfälle zerkleinert, wobei sich kleine Teilchen bzw. Granulate mit Teilchendurchmessern um einige Millimeter ergeben, die anschließend sortiert werden. Dieses Sortieren erfolgt dadurch, daß die Kunststoffteilchen der einzelnen Kunststoffarten mit unterschiedlicher Polarität aufgeladen werden, was z.B. im Ionenstrom einer Coronaentladung durch Polarisation im elektrischen Feld (vgl. WO85/02355) oder durch gegenseitige Berührung, d.h. im wesentlichen durch Kontaktelektrizität erfolgt (vgl. DE-PS 3035649 oder JP-A- 07178351). Die unterschiedlich aufgeladenen Teilchen werden dann durch ein elektrostatisches Feld geführt, in dem sie entsprechend ihrer Aufladungen auf unterschiedlichen Wegen geführt und anschließend entsprechend gesammelt werden können .
Die Trenneinrichtung ist z.B. gemäß der DE-PS 30 35 649 oder der JP-A-07178351 ein Freifallscheider, zwischen dessen Elektroden ein elektrostatisches Feld von 3 bis 5 kV/cm aufrechterhalten wird, aus dem die zwischen den Elektroden herabfallenden Teilchen als Gemenge aus jeweils gleich aufgeladenen Kunststoffteilchen und einem Mischgut aus unterschiedlich aufgeladenen Kunststoffteilchen abgezogen werden. Bei dem Verfahren gemäß der WO85/02355 werden die Kunststoffteilchen einem Walzenscheider zugeführt, in dem sie mit Hilfe einer Coronaentladung zwischen der Walzenoberfläche und einer dieser über einen gewissen Winkelbereich in Abstand folgenden und mehrere Drähte aufweisen- den Elektrodenanordnung unterschiedlich aufgeladen und die Teilchen der einen Polarität von der Walze mitgenommen und durch Abstreifen in einem ersten Behalter gesammelt werden, wahrend die Teilchen der anderen Polarität durch die Drahtelektroden abgezogen und in einem anderen Behalter gesammelt werden.
Mit derartigen Verfahren ist es nicht nur möglich, zwei unterschiedliche Kunststoffarten zu trennen; vielmehr können dies auch mehrere Kunststoffarten sein, wobei dann in einem ersten Schritt die Kunststoffarten voneinander getrennt werden, die sich in dem Prozeß unterschiedlich aufladen, und dann die erzielten Gemenge jeweils nochmals mit dem gleichen Verfahren behandelt werden: Wenn die Dielektrizitätskonstante der einzelnen Kunststoffarten sich ausreichend voneinander unterscheiden, so können in diesem zweiten Schritt die Teilchen der einzelnen Kunststoffarten wiederum unterschiedlich aufgeladen und getrennt werden.
Ein Problem bei dem elektrostatischen Sortieren mit tribo- elektπscher Aufladung der Teilchen liegt darin, daß in dem Ausgangsgemisch die verschiedenen Kunststoffe oft nicht in im wesentlichen gleichen Anteilen vorliegen. Bei der tribo- elektrischen Aufladung durch Reibung der einzelnen Teilchen aneinander reicht die Anzahl der in Minderheit vorliegenden Teilchen einer Kunststoffart dann nicht aus, samtliche Teilchen der anderen Kunststoffart aufzuladen, so daß in dem Gemisch, das dem elektrostatischen Feld zugeführt wird, unter Umstanden eine erhebliche Anzahl von nicht aufgeladenen Teilchen vorliegt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der in Rede stehenden Art so zu modifizieren, daß ιe nach Vorliegen der Ausgangsmischung im wesentlichen sämtliche Teilchen dieser Mischung zuverlässig aufgeladen werden, auch dann , wenn Teilchen einer Kunststoffart in Überzahl vorliegen. Außerdem soll die Vorrichtung kompakt und insbesondere kleiner als Vorrichtungen mit Freifallscheidern aufgebaut sein.
Mit der Erfindung wird vorgeschlagen, als Trenneinrichtung eine um ihre horizontal gelegene Mittelachse drehende Walze aus einem elektrisch isolierenden Dielektrikum mit einer Elektrodenanordnung zu verwenden, bei der die Elektroden der einen Polarität innerhalb der Walze längs deren Umfan- ges über einen gewissen Winkelbereich und die Elektroden der anderen Polarität gegenüberliegend außerhalb der Walze angeordnet sind, wobei die unterschiedlich aufgeladenen Kunststoffteilchen im oberen Bereich der Walze auf diese aufgebracht werden und dann entsprechend ihrer Polarität entweder auf der Walze haften und von dieser in ein Samme- labteil gefuhrt werden oder durch die außerhalb der Walze gelegene Elektrode von der Walzenoberflache abgezogen und in ein anderes Sammelabteil geleitet werden. In einem da- zwischengelegenen Sammelabteil wird das Mischgut aufgefangen. Die gesamte Trenneinrichtung weist nur eine Hohe auf, die notwendig ist, um die horizontal gelagerte Walze und die einzelnen Sammelabteile einzurichten. Die Sammelabteile sind hierbei durch einstellbare Trennklappen voneinander getrennt, so daß die Qualltat der Gemenge aus im wesentlichen einer Kunststoffart und des Mischgutes eingestellt werden kann.
Außerdem wird vorgeschlagen, den zum Aufladen verwendeten Mischer zumindest teilweise aus einem elektrisch isolierenden dielektrischen Material zu fertigen oder mit einem solchen Material auszukleiden, das sich elektrostatisch gleich oder ähnlich wie das in Minderheit vorliegende Material, das somit geeignet ist, die in Überzahl vorliegenden Teilchen einer Kunststoffart mit bestimmter Polarität kontaktelektrisch aufzuladen. Da in der Regel der Anteilsfaktor der einzelnen Kunststoffarten bekannt ist, kann der Mischer entweder insgesamt aus einem derartigen Material gefertigt werden; es ist ebenfalls möglich, einzelne Segmente des Mischers durch Segmente aus dem gewünschten Material zu ersetzen oder Segmente aus dem gewünschten Material in den vorhandenen Mischer einzusetzen. Vorzugsweise ist hierbei der Mischer eine Mischtrommel, deren Trommelachse unter einem geringen spitzen Winkel gegen die Horizontale geneigt ist. Das noch nicht aufgeladene Gemisch wird der hohergele- genen Stirnseite zugeführt, wahrend das aufgeladene Gemisch an der tiefergelegenen Trommelstirnseite abgezogen und z.B. über einen Vibrationsforderer der Trenneinrichtung zugeführt wird.
Bei einer solchen Aufladung der in Überzahl vorliegenden Teilchen durch entsprechendes Material der Mischtrommel wird sich auch die Trommel bzw. die Auskleidung der Trommel aufladen. Diese Aufladung kann dabei positiv oder negativ sein, je nachdem welches Material im Überschuß vorliegt und welches Material die Trommel bzw. deren Auskleidung aufweist .
Dies sei der Einfachheit halber im Rahmen der Separation von PVC-Teilchen aus PET-Flocken erläutert. Diese Erläuterungen gelten jedoch sinngemäß auch für andere Mischungen in entsprechender Weise.
Bei einer Mischung aus PVC in PET-Flocken erfolgt die entscheidende Aufladung der im Überschuß vorliegenden PET- Teilchen nicht durch die in Minderheit vorliegenden PVC- Teilchen, sondern durch die Wandung der Mischtrommel. Das Material der Trommelauskleidung, d.h., der Werkstoff, der mit den aufzuladenden Kunststoffteilchen in Berührung kommt, ist ein nichtleitendes Material, das von seinen tri- boelektrischen Eigenschaften die in Minderheit vorliegenden Teilchen optimal ergänzt und z.B. ebenfalls aus PVC besteht. Wahrend die sich im Überschuß vorliegenden PET- Teilchen z.B. positiv aufladen, ladt sich die PVC-Wandung der Mischtrommel mit umgekehrter Polarität, also negativ auf .
Nach Durchsatz einer bereits relativ geringen Materialmenge entsteht im Inneren der mit PVC ausgekleideten Mischtrommel ein so starker Elektronenuberschuß, daß praktisch keine weitere Aufladung mehr möglich ist. Die im Überschuß vorliegenden Teilchen werden dadurch in immer geringerem Umfang aufgeladen, so daß infolgedessen auch die Separation der beiden Kunststoffarten in der folgenden elektrostatischen Trennung immer schlechter wird.
Um dieses zu verhindern, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß in der Mischtrommel eine Polarisationsein- richtung zur Beeinflußung der elektrischen Ladung des Mate- riales der Mischtrommel bzw. deren Auskleidung oder der in der Mischtrommel vorhandenen Kunststoffmateriales vorgesehen ist. Hiermit ist es möglich, die im Inneren der Mischtrommel befindliche elektrische Ladung positiver oder negativer Art - je nach Art des Mateπales der Trommel bzw. deren Auskleidung und Art der im Überschuß vorliegenden Kunststoffteilchen - zu neutralisieren. Mit der Polarisati- onseinrichtung wird entweder ein Potentialausgleich herbeigeführt oder das Innere der Aufladetrommel auf ein zur Neu- tralisierung beitragendes Potential aufgeladen.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Un- teranspruchen hervor. Die Erfindung ist in Ausfuhrungsbei- spielen anhand der Zeichnung naher erläutert. In dieser stellen dar:
Fig. 1 ein Pπnzipbild einer Vorrichtung zum Sortieren von Teilchen unterschiedlicher Kunststoffarten gemäß der Erfindung;
Fig. 2 ein schematisches Ausfuhrungsbeispiel einer Vorrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 3 eine in der Vorrichtung verwendete Einrichtung zum elektrostatischen Trennen unterschiedlich aufgeladener Kunststoffteilchen;
Fig. 4 eine Variante einer Trenneinrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 5 einen Querschnitt durch eine in der Vorrichtung verwendete Mischtrommel zur kontaktelektrischen Aufladung von Kunststoffteilchen;
Fig. 6 ein Prinzipbild zur Darstellung der Aufladung von in Überschuß vorliegenden Kunststoffteilchen in einer Mischtrommel;
Fig. 7 einen Querschnitt durch eine Mischtrommel mit einer Neutralisierungsemrichtung zum Ausgleich der in der Mischtrommel vorliegenden elektrischen Ladungen;
Fig. 8 einen Querschnitt durch eine Mischtrommel mit einer Einrichtung zur Erzeugung einer Coronaladung zum Aufladen des Materiales der Mischtrommel bzw. deren Auskleidung; Fig. 9 eine Neutralisierungsemrichtung, mit der eine Coronaentladung erzeugt und diese durch einen Druckluftstrom verstärkt wird;
Fig. 10 eine Neutralisierungsemrichtung in einer Mischtrommel, bei der eine Coronaentladung direkt auf die zu trennenden Kunststoffteilchen wirkt; und
Fig. 11 eine weitere Ausfuhrungsform zur gezielten Aufbzw. Entladung der Mischtrommel.
Im Prinzipbild gemäß Fig. 1 werden in einer ersten Stufe 1 die Ausgangsstoffe, z.B. Kunststoffprodukte, die gegebenenfalls noch mit anderen Materialien verunreinigt sind, vorbehandelt, d. h. gemahlen, entmetallisiert, entstaubt, gesiebt, gegebenenfalls klassifiziert etc.. Im folgenden wird davon ausgegangen, daß das dieser Stufe 1 entnommene Produkt Teilchen zweier verschiedener Kunststoffe A und B aufweist. Diese Teilchen werden im Block 2 auf etwa einheitliche Temperatur zwischen 30°C und 60°C gebracht und gegebenenfalls noch oberflachenbehandelt .
Im anschließenden Block 3 werden die Teilchen tπboelek- trisch aufgeladen, wobei hier davon ausgegangen wird, daß die Teilchen der beiden unterschiedlichen Kunststoffe mit gegensätzlicher Polarität, d.h. positiv bzw. negativ aufgeladen werden.
In der anschließenden Trenneinrichtung 4 werden die unterschiedlich aufgeladenen Kunststoffteilchen einem elektrostatischen Feld ausgesetzt und auf unterschiedlichen Wegen so gefuhrt, daß in einer anschließenden Sammeleinrichtung 5 Teilchen des einen Kunststoffes A und Teilchen des anderen Kunststoffes B sowie ein Mischgut aus Teilchen beider Kunststoffe A und B separat voneinander gesammelt werden. Wie in dieser Figur angedeutet, kann das Mischgut wieder in den Prozeß zum Block 2 ruckgefuhrt werden, um die Trenneffizienz zu erhohen. Ebenso wäre eine zusatzliche Nachsepa- rierung der bereits getrennten Kunststoffe A und B möglich, um die Qualltat des Endproduktes zu verbessern, falls sich in den einzelnen Gemengen noch Teilchen der anderen Kunststoffart befinden.
Eine praktische Ausfuhrung der geschilderten Vorrichtung ist in Fig. 2 dargestellt. In einem Vorratsbehalter 10 liegt das in der Stufe 1 vorbehandelte Ausgangsprodukt vor. Dieses Gemisch wird z.B. über einen Saugforderer, eine Schnecke, ein Forderband oder dergleichen einem Aufheizbehälter 11 im Block 2 zugeführt, wobei diese Zufuhr über eine Fullstandssteuerung 12 erfolgt, durch die dem Aufheizbe- halter 11 gerade so viel Material zugeführt wie aus ihm abgezogen wird. Der Transport des Materialgemisches durch den Aufheizbehalter erfolgt durch die Schwerkraft, wobei das Material über einen Auslauftrichter 13 abgeführt wird. Im Bereich des Auslauftrichters 13 mundet in den Aufheizbehalter die Leitung eines Druckgebläses 14, wobei in der Leitung eine Heizung 15 vorgesehen ist. Die Temperatur der aufgeheizten Luft wird über eine Temperatureinsteilung 16 bestimmt. Die aufgeheizte Luft durchströmt das Gemisch in dem Aufheizbehalter 11 und erwärmt dieses auf eine konstante Temperatur zwischen 30°C und 60°C und verlaßt den Behälter durch eine Entlüftung 17.
Das aufgeheizte und gegebenenfalls noch oberflachenbehandelte Gemisch fallt aus dem Auslauftrichter 13 auf einen Vibrationsforderer 21 oder dergleichen und wird von diesem in eine Mischtrommel 31 geleitet. Es ist möglich, das auf dem Vibrationsförderer 21 gelegene Gut über einen Infrarotstrahler 32, der an einer Abdeckung 33 befestigt ist, zu beheizen, um die Temperatur des Mateπalgemisches weiterhin konstant zu halten.
Die Mischtrommel 31 ist mit ihrer Trommelachse TA unter einem spitzen Winkel α gegen die Horizontale geneigt und wird mit einem Antriebsmotor 34 in Drehung versetzt. Bei dieser Drehung kommen die Kunststoffteilchen der beiden unterschiedlichen Kunststoffarten miteinander in Kontakt und entfernen sich wieder, wodurch sie positiv bzw. negativ aufgeladen werden. An der tiefergelegenen Stirnseite der Mischtrommel befindet sich symmetrisch um die Trommelachse TA eine Öffnung 35 mit dem lichten Durchmesser D, über dem das aufgeladene Kunststoffgemisch austritt und über einen Auslauftrichter 36 auf einem kurzen Vibrationsforderer 37 abgelegt wird. Mit diesem Vibrationsforderer 37 wird das Kunststoffgemisch zur Trenneinrichtung 4 gefuhrt. Zur Einstellung der Forderrate können ggf. der Anstellwinkel der Trommelachse und der Durchmesser D der Offnunug 35 variiert werden .
In der Trenneinrichtung ist eine Walze 41 vorgesehen, die mit Hilfe eines hier nicht dargestellten Antriebsmotors um ihre horizontal ausgerichtete Walzenachse WA, in diesem Falle im Gegenuhrzeigersinn, angetrieben wird. Die unterschiedlich aufgeladenen und in den Figuren entweder schwarz oder weiß dargestellten Kunststoffteilchen werden über den Vibrationsforderer 37 etwas jenseits des höchsten Walzenpunktes auf der Walze 41 abgelegt. Innerhalb der Walze befindet sich eine feststehende Innenelektrode 42, die sich längs des inneren Zylindermantels der Walze 41 m deren Drehrichtung über einen bestimmten Wmkelbereich von in diesem Falle etwa 150° erstreckt, und zwar etwa beginnend von der Mantellime 43 der Walze 41, an der die Teilchen von dem Vibrationsforderer 37 abgelegt werden. Die Innenelektrode reicht in diesem Falle etwa bis zu dem tiefsten Punkt der Walze 41. Die Innenelektrode 42 ist mit einem Kabel 44 verbunden, das über die Walzenachse WA nach außen gefuhrt und mit einer Hochspannungsquelle 45 verbunden ist. Die Spannung der Hochspannungsquelle 45 kann mit einer Einstellung 46 festgelegt werden.
Die einem Zylindersegment folgende Innenelektroden 42 ist mit einem auf der Walzenachse WA abgestutzten Trager 47 verbunden und kann, wie mit dem Doppelpfeil angedeutet, um die Walzenachse WA verschwenkt werden, um in der für den Trennprozeß gunstigsten Lage fest eingerichtet zu werden.
Außerhalb der Walze 41 ist eine feststehende Außenelektrode 48 vorgesehen, die in Abstand von der Walzenoberflache über einen Wmkelbereich von etwa 90° gefuhrt wird, so daß die auf der Oberflache der Walze 41 abgelegten Kunststoffteilchen an einem oberen Einlaß 49 in den Raum zwischen der Walzenoberflache und der Außenelektrode 48 eintreten, und zwischen der Walzenoberflache und der Außenelektrode 48 am unteren Bereich sich ein nach unten weisender Auslaß 50 bildet. Dieser Auslaß liegt in seiner horizontalen Lage etwa im Bereich der Walzenachse A.
Der Raum zwischen der Walzenoberflache und der feststehenden Außenelektrode 48 erweitert sich kontinuierlich zwischen dem Einlaß 49 und dem Auslaß 50. Die angegebene Form der Außenelektrode als Zylindersegment ist beispielhaft; die Elektrode konnte auch gerade oder anders wie gekrümmt
Die Außenelektrode 48 ist an eine Hochspannungsquelle 51 angeschlossen, die unterschiedliche Polarität zu der Hochspannungsquelle 45 für die Innenelektrode 42 aufweist und deren Spannung über eine Einstellung 52 bestimmt werden kann. Auf der der Walzenoberflache zugewandten Seite der Außenelektrode 48 kann noch eine Schicht eines zusätzlichen Dielektrikums 53 aufgebracht sein, um die elektrostatische Feldstarke zwischen Außen- und Innenelektrode zu erhohen. Das elektrisch isolierende, dielektrische Material der Walze 41 tragt ebenso wie die Beschichtung 53 zur Verstärkung des elektrostatischen Feldes bei; durch geeignete Wahl des Materiales und der Dicke des Materiales kann die Feldstarke des elektrostatischen Feldes entsprechend beeinflußt werden .
Unterhalb des Auslasses 50 ist die Sortiereinrichtung 5 vorgesehen, die in diesem Falle drei Sammelabteile 61, 62 und 63 aufweist, die durch einstellbare Trennklappen 64 und 65 voneinander getrennt sind und denen jeweils em Sammelbehalter 66, 67 bzw. 68 zugeordnet ist, wobei in den beiden außen gelegenen Sammelbehaltern im wesentlichen Teilchen jeweils einer Kunststoffart A bzw. B und in dem mittleren Sammelbehalter 47 eine Mischung aus beiden Kunststoffen aufgefangen wird.
Die Separation der Kunststoffteilchen in der Trenneinπch- tung 4 erfolgt durch das elektrostatische Feld zwischen den beiden Elektroden 42 und 48, wobei die hier schwarz gezeichneten Kunststoffteilchen auf der Walzenoberflache gehalten und die weiß gezeichneten Kunststoffteilchen mit einer Aufladung entgegengesetzter Polarität von der Walzenoberflache abgezogen und in Richtung auf das in der Figur linke Sammelabteil 61 und in den dortigen Sammelbehalter 66 geleitet werden. Die auf der Walzenoberflache verbleibenden Teilchen fallen nach einer gewissen Strecke von der Walze in das in diesem Falle rechts außen gelegene Sammelabteil 63 und den zugeordneten Sammelbehalter 68. Um die Abtrennung zu verbessern, kann in Drehrichtung der Walze hinter der Innenelektrode 42 eine Neutralisierungselektrode 69 vorgesehen werden, die an eine Wechselspannungsquelle 70 angeschlossen und auf die Oberflache der Walze 41 gerichtet ist. Im Bereich der Neutralisierungselektroden 69 werden die noch an der Walze haftenden Kunststoffteilchen entladen und fallen in den Sammelbehalter 68. Etwaige trotzdem noch an der Walze haftenden Teilchen werden mit Hilfe eines weichen Schabers 71 von der Walzenoberflache abgebürstet und fallen in den Sammelbehalter 68. Diese Schaber 71, vorzugsweise ein elektrisch auf Neutralpotential liegender metallisches Schabemesser, neutralisiert die an der Walze haftenden Teilchen, so daß diese leicht von der Walzenoberflache abfallen.
Das Entfernen der Teilchen von der Walzenoberflache kann noch durch eine Absaugeinrichtung 72 unterstutzt werden. Der Vorteil eines neutralen Schabers gegenüber einer ansonsten verwendeten rotierenden Bürste liegt darin, daß durch den Schaber keine Aufladung des Walzenmaterials erfolgt.
In dem mittleren Sammelabteil 62 mit dem Sammelbehalter 67 wird ein Mischgut aus Teilchen beider Kunststoffarten aufgefangen. Um den Mischanteil in den einzelnen Kunststoffge- mengen in den Sammelbehaltern 66, 67 und 68 einstellen zu können, sind die Trennklappen 64 und 65 um Schwenkachsen parallel zu der Walzenachse WA verschwenkbar, wie durch Doppelpfeile angedeutet.
Wie in dieser Figur angedeutet, wird etwaiges im Prozeß ruckgefuhrtes Mischgut über eine weitere Fullstandssteue- rung 12' in den Aufheizbehalter 11 eingeleitet.
In Fig. 4 ist eine Trenneinrichtung 41 mit einer entspre¬ chenden Sortiereinrichtung 5' dargestellt, mit denen pro Zeiteinheit größere Mengen von Kunststoffgemischen separiert werden können. Die Trenneinrichtung 41 besteht im wesentlichen aus zwei gegenüber angeordneten Trenne πchtun- gen gemäß Fig. 3, wobei dann das Material aus der Mischtrommel über einen Vorratsbehalter 81 mehr oder minder gleichmäßig über kurze Forderer 37' auf die beiden Walzen 41 aufgeteilt wird.
Generell kann die Kapazität der beschriebenen Vorrichtung natürlich auch durch eine entsprechende Anpassung der Walzenlange an die gewünschte Kapazität angepaßt werden.
Wie oben erwähnt, kann es bei Überschuß einer Kunststoffkomponente zu Schwierigkeiten bei der Aufladung der Kunststoffteilchen fuhren. Um auch die in Überzahl vorliegenden Teilchen sicher aufzuladen, können verschiedene Losungen gewählt werden:
Wie in Fig. 2 angedeutet, kann die Mischtrommel 31 in mehrere Segmente, z.B. in drei Segmente Sl, S2 und S3 aufgeteilt werden, wobei die außenliegenden Segmente Sl und S3 das mittlere Segment S2 halten, in dem der eigentliche Misch- und damit auch Aufladungsprozeß der Kunststoffteilchen erfolgt. Das mittlere Segment S2 kann ausgetauschtwer- den und besteht aus einem elektrisch isolierenden Material, durch das bei Berührung die in Überzahl vorliegenden Kunststoffteilchen aufgeladen werden. Weist z.B. der im Überschuß vorliegende Kunststoff Teilchen auf, die sich an sich positiv aufladen, so wird für das Material des mittleren Segmentes ein elektrisch isolierendes Dielektrikum gewählt, das eine niedrigere Dielektrizitätskonstante aufweist: für kommerzielle zu trennende Kunststoffe ist ein geeignetes Material hierfür z.B. Polytetrafluorethylen . Wenn sich die im Überschuß vorliegenden Teilchen an sich negativ aufladen, so wird man ein Material mit relativ hoher Dielektrizitätskonstante wählen, z.B. Glas. Die Wahl des geeignet¬ sten Materiales kann nach einer "elektrostatischen Spannungsreihe" gewählt werden, die besagt, daß der Stoff mit der größeren Dielektrizitätskonstante sich positiv aufladt und die Aufladungshohe proportional der Differenz der Dielektrizitätskonstante der beteiligten Stoffe ist. Eine solche elektrostatische Spannungsreihe ist beispielhaft vom "positiven" zum "negativen" Ende im folgenden aufgeführt:
Glas, Wolle, Polyamid, Phenolformaldehyd, Polyacrylamid, Celluloseacetat , Polyvmylacetat, ABS-Polymere, Polymethyl- methacrylat, Polyester, Polyvinylchlorid, Polyethylen- therephthalat, Polyv ylbutyrat, Epoxyharze, Polyacrylni- tril, Polycarbonat , Polystyrol, Gummi, Polytetrafluorethylen .
Dabei ladt sich ein Stoff gegen jeden in der Reihe folgenden positiv auf, und zwar um so starker, je großer der "Abstand" beider Stoffe in der Reihe ist.
Diese beispielhafte Spannungsreihe beruht auf empirischen Ermittlungen; jedoch ist die Korrelation zwischen Dielektrizitätskonstante und Aufladung relativ gut.
Anstatt das gesamte mittlere Segment S2 der Mischtrommel 31 auszutauschen, können natürlich auch Einzelteile ausgetauscht werden. Eine weitere Möglichkeit ist in Fig. 5 dargestellt. In die Mischtrommel 31 können Segmente, in diesem Fall sind es Platten 91, in nicht gezeigten Fuhrungen eingeschoben werden, wobei durch diese Platten 91 der eigentliche Mischraum 92 begrenzt wird. In dem Beispiel gemäß Fig. 5 hat der Mischraum einen Querschnitt eines regelmäßigen Sechseckes. Die Platten sind wiedereum aus einem Dielektrikum entsprechend der obigen Spannungsreihe ausgewählt, um die gewünschte Aufladung zu erreichen. Sie können Stege 93 aufweisen, um das Kunststoffgemisch besser zu durchmischen und sowohl die Kunststoffteilchen untereman- der als auch diese mit den Platten 91 häufig in Kontakt zu bringen .
In Fig. 6 ist nochmals schematisch der Vorgang bei der Aufladung von im Überschuß vorliegenden Kunststoffteilchen 102 z.B. aus PET im Inneren einer Aufladetrommel 101 dargestellt, die beispielsweise aus PVC besteht. Zwischen den im Überschuß vorliegenden Kunststoffteilchen 102 befinden sich noch in Minderheit vorliegende Kunststoffteilchen 103, z.B. PVC-Teilchen.
Die Mischtrommel 101 rotiert in diesem Falle im Uhrzeigersinn. Die Drehzahl der Mischtrommel wird so eingestellt, daß die in der Mischtrommel befindlichen Teilchen längs der Innenwand der Trommel mitgefuhrt werden, bis sie in einer Position zwischen "9 und 11 Uhr" von der Trommel wieder nach unten abfallen.
In Fig. 7 ist die Mischtrommel 101 schematisch dargestellt, die auf Rollenbocken 113 und 113' gelagert ist und durch eine Antriebseinrichtung 114 in Drehung versetzt wird. Diese Antriebseinrichtung 114 ist mit einer Drehzahlregelung 120 verbunden, so daß die Mischtrommel 101 mit einstellbarer Drehzahl betrieben werden kann. In dieser Figur ist der optimale Bewegungsablauf des zu mischenden Gutes 112 aus den unterschiedlichen Kunststoffteilchen 102 und 103 schematisch dargestellt.
Die im Inneren der Mischtrommel 101 befindlichen negativen oder positiven elektrischen Ladungen, die sich durch eine Reibung der Teilchen an der Trommelwand ergeben, werden über eine elektrisch leitende elastische Bürste 117 abge¬ leitet. Diese Bürste 117 ist an einer Halterung 16 angeordnet, die um eine feste Achse 115 drehbar ist. Der Winkel α zwischen der Vertikalen und der Halterung bzw. der Bürste 117 wird hierbei so gewählt, daß das in der Trommel vermischte Kunststoffgemisch 112 vor der Bürste 117 von der Innenwand der Mischtrommel nach unten abfallt. Ein direkter Kontakt der einzelnen Kunststoffteilchen mit der Bürste 117 wird verhindert, da eine Kontaktentladung der einzelnen Kunststoffteilchen nicht stattfindet und die Verschmutzung der gesamten Neutralisierungsemrichtung gering bleibt.
Die Neutralisierungsemrichtung aus den Komponenten 115, 116 und 117 ist über eine leitende Verbindung 122 mit einem bestimmten Potential 118, z.B. mit Erde verbunden. Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Bürste 117 an der Mischtrommel 101 über deren gesamte Breite an dieser anliegt.
In der Fig. 8 ist eine Mischtrommel 101 mit einer Polarisa- tions- bzw. Neutralisierungsemrichtung dargestellt, die smnvollerweise dann angewendet wird, wenn die Aufladung der Mischung 112 durch Zugabe bzw. Abgabe von Elektronen verbessert werden kann. Hierzu wird eine Spruhelektrode 130, eine sog. Coronaelektrode verwendet, die als dunner Draht, Kamm oder Schneide ausgebildet ist. Wird diese Spruhelektrode 130 je nach dem zu separierendem Kunststoffmaterial und dem Material der Mischtrommel mit positiver oder negativer Hochspannung aus einer Spannungsquelle 132 beaufschlagt, so bildet sich eine Coronaentladung 131 mit entsprechender Polarität aus. Die Auskleidung 133 der Mischtrommel 101 ist zur Verbesserung der Durchmischung des Trommelmhaltes 112 als mehreckiges Polygon ausgebildet und wird durch die Coronaentladung 131 entsprechend polarisiert. Dadurch kann die Aufladung der Kunststoffmischung 112 in gewünschter Weise beeinflußt werden.
Um die Neutralisierung der Oberflache im Inneren der Misch¬ trommel zu erzielen, kann es sinnvoll sein, die Neutralisierungsemrichtung mit alternierender Hochspannung be- stimmter Frequenz und Amplitude zu beaufschlagen. Hierdurch kann der Entladevorgang entscheidend verbessert werden.
In Fig. 9 ist eine modifizierte Neutralisierungsemrichtung dargestellt, bei der ebenfalls eine Coronaentladung angewendet wird. Hierzu ist ein Elektrodenstab 140 an einem Befestigungsarm 116 ahlich wie in Fig. 7 befestigt. Der Elektrodenstab 140 tragt Coronaelemente 130, z.B. Drahte, Kamme etc., wobei um diese Coronaelemente kreis- oder schlitzförmige Locher bzw. Offnungen 142 angeordnet sind. Diese Offnungen 142 sind mit einem Druckluftkanal 141 m den Befestigungsarm 116 verbunden, der seinerseits mit einer Druckluftquelle 143 mit regelbarem Druck und regelbarem Durchfluß m Verbindung steht. Bei Beaufschlagung des Kanales 141 mit Druckluft tritt aus den dusenformigen Offnungen 142 ein Luftstrom aus, der von der Oberflache der Coronaelemente 130 ionisiert wird. Auf diese Weise wird das Coronafeld 131 zusätzlich verstärkt und erreicht dadurch eine größere Reichweite .
In Fig. 10 ist ein Teil einer Mischtrommel 101 mit dem darin enthaltenen Kunststoffmateπal 112 sowie wiederum Coro- naelementen 130 gezeigt. Die Coronaelemente 130 sind hierbei jedoch auf die Kunststoffmischung 112, z.B. in einer "7-Uhr-Stellung" gerichtet, wobei die Coronaelemente 130 so weit von der Wand der Mischtrommel zurückgezogen sind, daß das Coronafeld direkt auf die Oberflache der Kunststoffmischung 112 wirkt. Werden die Coronaelemente 130 mit einer Spannung versorgt, die von ihrer Polarität her der zu erwartenden Spannungspolaritat der im Überschuß vorliegenden Teilchen entspricht, wird die Aufladung dieser Teilchen ebenfalls unterstutzt. Dadurch verringern die sich zur Aufladung erforderlichen Misch- bzw. Verweilzeiten in der Mischtrommel . In Fig. 11 ist eine weitere Ausfuhrungsform zur gezielten Auf- bzw. Entladung der Innenwand der Mischtrommel 101 dargestellt. Hierbei wird eine rotierende Bürste 150 verwendet, deren Drehachse 152 parallel zur Mittelachse der Mischtrommel 101 angeordnet ist. Die rotierende Bürste 150 wird über ein Getriebe, z.B. Zahnriemen 151 oder dgl . von einer Antriebseinrichtung 153 angetrieben. Um eine möglichst hohe Reibung zwischen Bürste 150 und Mischtrommel 101 zu erzielen, wird die Drehrichtung der Bürste 150 so gewählt, daß sich eine möglichst hohe Relativgeschwindigkeit zwischen diesen beiden Teilen einstellt.
Das Material der Bürste 150 wird so ausgewählt, daß die Innenwand der Mischtrommel 101 mit der gewünschten Polarität aufgeladen wird. So kann z.B. eine Trommel aus PVC durch eine Bürste aus Polyamid negativ aufgeladen werden. Die Materialauswahl kann z.B. anhand der oben aufgeführten elektrostatischen Spannungsreihe erfolgen.
Im übrigen kann auch einer aus elektrisch leitendem Material hergestellte Mischtrommel in gewünschter Weise aufgeladen werden, wenn ein Potential von außen auf die Mischtrommel gelegt wird. Dazu müssen naturlich die Lager der Trommel entsprechend isolierend ausgeführt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum elektrostatischen Sortieren von Gemischen aus Teilchen unterschiedlicher Kunststoffe in einzelne Gemenge aus möglichst gleichen Kunststoffen, mit einer Einrichtung zum positiven bzw. negativen Aufladen der Teilchen im wesentlichen durch Kontaktelektrifizierung sowie mit einer Einrichtung zur elektrostatischen Trennung der unterschiedlich aufgeladenen Kunststoffteilchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenneinrichtung (4) eine um ihre horizontal gelegene Mittelachse (WA) drehende Walze aus elektrisch isolierendem dielektrischen Material aufweist, auf die die unterschiedlich aufgeladenen Kunststoffteilchen aufgebracht werden, und die eine Elektrodenanordnung mit Elektroden unterschiedlicher Polarität aufweist, daß die Elektroden (42) mit der einen Polarität im Inneren der Walze (41) nahe an deren Innenumfang angeordnet sind und dem Innenumfang über einen bestimmten Winkelbereich in Drehrichtung der Walze folgen, beginnend etwa in dem Walzenbereich, auf den die Teilchen aufgebracht werden, und daß die Elektroden (48) der anderen Polarität außerhalb der Walze (41) im Abstand von dieser so angeordnet sind, daß sich ein im wesentlichen nach unten gerichteter Auslaß (50) zwischen Walze (41) und dieser Elektrode (48) ergibt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innerhalb der Walze angeordneten Elektroden (42) einen Winkelbereich überdecken, der zumindest bis zur horizontalen Ebene durch die Walzenachse (WA) reicht und vorzugsweise zwischen 90° und 180° beträgt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die außerhalb der Walze (41) angeordneten Elektroden (48) der anderen Polarität sich bis in einen Bereich erstrecken, der etwa auf der Hohe der durch die Walzenachse (WA) laufenden horizontalen Ebene liegt.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die außerhalb der Walze angeordneten Elektroden (42) etwa einem Kreisbogen folgen, wobei der Abstand zwischen den Elektroden (48, 42) unterschiedlicher Polarität sich in Richtung auf den Auslaß (50) vergrößert.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Elektroden (42, 48) einstellbar ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest em Teil der Elektroden (42, 48) zur Verstärkung des elektrostatischen Feldes zwischen diesen Elektroden mit einem Dielektrikum (53) belegt ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Auslasses (50) der Trenneinrichtung (4) mehrere, durch verstellbare Trennklappen (64, 65) voneinander abgetrennte Sam- melabteile (61, 62, 63) vorgesehen sind, die zum Einstellen der Auffangbereiche der Teilchen unterschiedlicher Kunststoffarten verstellbar sind.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abstreifen etwaiger an der Walze anhaftender Kunststoffteilchen em Schaber (71) vorgesehen ist.
9. Vorrichtung insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorliegen eines Überschusses von Teilchen eines sich mit einer Polarität aufladenden Kunststoffes die Einrichtung (3) zum Aufladen der Kunststoffteilchen einen Mischer aufweist, der zumindest teilweise aus einem elektrisch isolierenden dielektrischen Material besteht, das geeignet ist, die in Überschuß vorliegenden Kunststoffteilchen in der gewünschten Polarität kontaktelektrisch aufzuladen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige Segmente (S2) des Mischers (31) auswechselbar sind und durch Segmente aus einem Material gemäß Anspruch 10 ersetzbar sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß m den Mischer (31) einzelne Segmente (91) aus einem Material gemäß Anspruch 10 einsetzbar sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischer eine Mischtrommel (31) ist, die eine unter einem spitzen Winkel (α) gegen die horizontale geneigte Trommelachse (TA) aufweist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mischtrommel (101) eine Polarisationseinrichtung (115, 116, 117; 130; 150) zum Beeinflußen der elektrischen Ladung des Materiales der Mischtrommel (101) bzw. des in der Mischtrommel (101) vorhandenen Kunststoffmateπales (112) vorgesehen ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Neutralisierungsemrichtung eine metallische
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Neutralisierungsemrichtung eine metallische Bürste (117) aufweist, die an der Innenwand der Misch¬ trommel (101) außerhalb des Kontaktbereiches mit dem zu trennenden Kunststoffmaterial (112) anliegt und elektrisch auf einem Referenzpotential (118) liegt.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisationsemπchtung Elemente (130) zur Herstellung einer Coronaentladung zur Innenwand der Mischtrommel (101) aufweist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisationseinrichtung Coronaelemente (130) zur Herstellung einer Coronaentladung zu den in der Mischtrommel (101) enthaltenden zu trennenden Kunststoffmateralien (112) aufweist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisationsemπchtung (116) zusätzlich zu den Coronaelementen (119) eine Einrichtung (140, 141, 142, 143) aufweist, um eine Druckluftstro- mung in Richtung der Coronaentladung (131) einzustellen.
18. Vorrichtung insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorliegen eines Überschusses von Teilchen eines sich mit einer Polarität aufladenden Kunststoffes die Einrichtung (3) zum Aufladen der Kunststoffteilchen einen Mischer aufweist, der aus elektrisch leitendem Material ist und mit einer Potential- quelle verbunden ist, und dass die Lager des Mischers elektrisch isolierend sind
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