WO2011009735A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines verarbeitungsfähigen kunststoffmaterial- oder naturfaser-compounds - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines verarbeitungsfähigen kunststoffmaterial- oder naturfaser-compounds Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a method and an apparatus for producing a workable plastic material or natural fiber compound, which consists at least partially of secondary material and / or natural fibers.
  • the fluidized-fluid mill comprises a rotor having a multiplicity of refining plates in a stator housing for forming a plurality of grinding steps arranged in the grinding space.
  • DE 38 11 910 A1 discloses a mill and a method for the simultaneous grinding and drying of a moist product.
  • a rotor is provided with superimposed grinding plates in a cylindrical stator housing.
  • the product is comminuted between a grinding track provided on the inner circumference of the stator housing and grinding plates provided on the circumference of the rotor.
  • the product is dried and transported in a carrier gas flowing from the bottom upwards. If the input product is pressed like a film directly into the region between the grinding track and grinding plates via a slit extending approximately parallel to the rotor axis, a moist product prone to clumping or sticking can thus be applied without pretreatment.
  • the object of the present invention is to inexpensively and efficiently produce a processable plastic material compound with secondary raw materials or natural fibers, which can be processed to a product on a plastic processing machine.
  • a central idea of the present invention resides in the fact that with a central mill, in particular a fast-rotating mill with an ultra-rotor, preferably an impact mill, all essential work steps, such as drying, grinding, mixing and coating, have to be done.
  • the mill can be operated controllable.
  • the various starting components and materials of the mill are supplied with an air stream as a transport medium.
  • the various starting components and materials can be added from material containers and silos via metering devices in the appropriate manner to a supply line in which the transport takes place via the air flow.
  • the mill can also be fed directly to other secondary components.
  • the various components are first crushed and mixed. Due to the passing through the mill air flow but not only the transport to the mill and from the mill, but also a drying of the material mixture, since the air is warmed up in the mill by the process heat arising during the grinding process and then can absorb more moisture , This moisture supplied to the air is withdrawn from the materials which are thereby dried.
  • Typical data are a temperature of the supplied air in the range of 20 ° -30 ° C. and a temperature of the air discharged from the mill in the range between 50 ° and 80 ° C.
  • preheated air can also be used , with what also Exit temperature rises.
  • the degree of comminution of the supplied starting materials is determined in addition to the construction of the mill itself by the operation of the mill - in particular their rotational speed - and the air flow (this determines, inter alia, the residence time).
  • different grain sizes can be selected for the material compound, from powdered to granular.
  • an impact mill as a mill, for example, it is possible to prepare composite materials or materials with adhesions which are present as secondary raw material in such a way that they can be present as individual materials at the latest at the exit of the mill and can then be separated. If, for example, a flake part consists of a plastic foil coated with aluminum foil, then the aluminum part will usually be separated from the plastic and placed in separate - e.g. truncated form.
  • a separation of materials takes place in a mechanical manner in the mill.
  • the secondary material can be used sorted as well as prepurified. But this does not have to be the case. A pre-shredding of plastic waste, however, makes sense. Depending on the material property of the desired Plastic material compounds can also be supplied more or less plastic virgin material.
  • adhesion promoters for example for hemp fibers
  • different coating materials for example for hemp fibers
  • additives for example for hemp fibers
  • the plastic material in the mill is suitably comminuted and mixed with the other components and minor components and dried, it is discharged from the mill outlet. Essentially, the finished plastic material compound is present. This shows that the steps such as crushing, blending, homogenizing, coating, partly cleaning and drying are done in a single step.
  • a separating table can additionally be arranged with which once again certain material categories, such as aluminum, etc., can be sorted out.
  • the Kunststoffmatehal compound can be absorbed in one or more mixing silos. These mixed silos are used for buffering. On the other hand, they also serve to compensate for inhomogeneities due to a different filling of the material containers. For this reason, the mixing silos should be used with a size of not less than 3 m 3 , preferably 10 m 3 or larger. From the mixed silos, the plastic material compound can either be fed directly to a processing, so an injection molding machine or an extruder, or optionally compacted and packaged to then be available for distribution.
  • An ultra-high-speed mill with an ultra-rotor, in particular an impact mill, has proven to be a particularly suitable mill, since the service lives of the tools are considerably higher than those of cutting tools. This is due to the fact that the components are comminuted with one another and not cut ,
  • the strength of the processing in the mill, the reduction of material moisture, etc. can be controlled by the strength of the air flow.
  • the shape size of the particles in the mill can also be controlled via the rotational speed as well as the strength of the air flow.
  • Fig. 3 is a schematic system diagram, with which the operation of the present invention can be illustrated. In the following, reference is made in parallel to FIGS. 1 and 2 and 3 and the structure and operation of an embodiment of the device according to the invention will be described in detail.
  • a pump 10 is provided which generates a conveying air flow.
  • the fan upstream of a temperature control means is arranged to temper the air flow to a desired temperature of, for example, 24 ° C.
  • the two devices, such as fan and tempering device are controlled via a (also not shown) control or regulating device.
  • the conveying air is fed in a conveying line 12 to an impact mill 20.
  • the delivery line 12 is connected to two material containers or silos, namely a material container 14 for a pre-shredded, but not sorted or purified plastic secondary material or natural fiber products and a material container 16 for plastic virgin material, such as polyethylene.
  • These main components are metered via metering devices, not shown, in a suitable manner to the feed line 12 (step S112 in FIG. 1).
  • a further component of the supply line 12 can be added via an optional material funnel 18.
  • the addition of the materials is represented in FIG. 1 by the designations R1.1, R.2.1 and R3.1 for the various raw materials as well as by the arrows S113.1, S113.2 and S113.3 as process steps.
  • the raw materials in the conveying materials conveying the conveying air flow via the supply line 12 of the mill 20 (T116), in which an ultra-rotor 22 by means of a drive 26 via a shaft 24th is added in ultra-rotation.
  • the impact mill 20 can be supplied directly with further secondary components, such as adhesion promoters, additives, coating material, fillers, etc. (S113.4), as required by the formulation of the plastic matehal compound.
  • the impact mill 20 represents the central part of the device in which the essential process steps take place (T118 and M118).
  • the different components are shredded and sometimes different Material compositions mechanically separated. In this way, a separation of coating materials is possible.
  • the materials are mixed in the impact mill and dried due to the heating of the air stream to, for example 60 ° or 65 ° C, since the moisture in the starting materials can be absorbed by the warmer air flow.
  • the heating of the air depends on the operating temperature of the mill. It can generally assume temperatures in the range between 30 ° and 200 ° C.
  • waste materials may include, for example, larger metal parts; arise such waste areas 30, they must either be cleaned continuously or at certain intervals and discharged from the impact mill 20.
  • plastic compound mixture is achieved with a certain grain size
  • said plastic matehal compound is discharged via the outlet arranged above and in a further feed line 32.
  • all constituents of the components supplied are still contained in this air flow.
  • the moisture content of the material and the impurities are now contained in the air stream, that is, the compound matehal is dried, freed of residual adhesions and, moreover, comminuted and mixed in a suitable manner.
  • the material mixture from the outlet region of the mill is now fed via the delivery line 32 to a separation device, from which the conveying air in the form of an exhaust air 44 via the line 36 and a blower 38 is withdrawn (S144).
  • the conveying air also contains the fine dust.
  • This particulate matter consists to a large extent of impurities, such as food contaminants, which are produced in the mill by drying and grinding. For example, food residues such as milk, which could later cause a significant odor nuisance, can be withdrawn.
  • the fine dust is collected in a filter device and deposited via a separation line 42.
  • the separator 34 itself now essentially remains the mixed, crushed and dried plastic material compound.
  • This can, if desired, still be applied to a separating table 45 (S146, S142), on which, for example, further unwanted material components such as aluminum parts etc. can be sorted out (T140, M140, S136)).
  • the sorted or deposited materials are, for example, fed to a metal fraction for further utilization (S138).
  • valve device 46 After a valve device 46 are now various mixing containers or mixing silos 50, 52 and 152 are available in which the plastic material can be optionally filled.
  • the mixing and homogenizing silos serve not only for buffering, but also for batch homogenization (T154 and M154) and preferably have an agitator for this purpose. This is advantageous in particular if different raw materials can be filled in layers in the material container for the secondary raw material. For this reason, the size of the Mixed silos not less than 3 m 3 , better still 10 m 3 or larger, can be selected.
  • finished and processable plastic material compound can be supplied either directly to a processing unit such as an injection molding machine or an extrusion device, as shown with the delivery line 54. Alternatively, the plastic material coumpound can still be filled and stored for later processing and shipped.
  • the advantage of the present invention is the fact that with a central mill, in particular an impact mill, all the essential process steps for the production of a Kunststoffmatehal compounds can be carried out according to a specific recipe with plastic secondary materials and / or natural fibers; it does not require a two- or multi-stage plant or a corresponding two- or multi-stage process. Moreover, the starting materials, especially the plastic secondary material, do not necessarily have to be finely sorted or cleaned. This has a very positive effect on the material price of the manufactured workable plastic material compound.
  • M118 Central unit e.g. Impact mill with ultra-rotor

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines verarbeitungsfähigen Kunststoffmaterial-Compounds der zumindest teilweise aus Sekundärmaterial und/oder Naturfasern besteht. Bei dem Verfahren wird einer Mühle mittels einem Luftstrom als Fördermittel zumindest ein Kunststoff-Sekundärmaterial und/oder Naturfasern sowie Nebenkomponenten, wie Additive, Haftvermittler, Beschichtungsmaterialien, und/oder Füllstoffe für die Herstellung eines bestimmten Kunststoffrezeptes zugeführt, die der Mühle zugeführten Komponenten zur Herstellung des Kunststoffrezeptes in der Mühle durch deren Betrieb zerkleinert, getrocknet und gemischt und am Auslass der Mühle das fertige Kunststoffmatehal-Compound in gewünschter Körnung ausgeführt.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines verarbeitungsfähigen
Kunststoffmaterial- oder Naturfaser-Compounds
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines verarbeitungsfähigen Kunststoffmaterial- oder Naturfaser- Compounds, welches zumindest teilweise aus Sekundärmaterial und/oder Naturfasern besteht.
Aufgrund der steigenden Materialpreise für Kunststoffneumaterial sowie des Wunsches nach Abfallvermeidung bzw. der Wiederverwendung von Abfallmaterialien wird der Wunsch immer größer, in fertig vorgemischten und verarbeitungsfähigen Kunststoffmatehal-Compounds, die eine bestimmte und gewünschte Rezeptur für die Verarbeitung in einer Spritzgieß- oder Extrusionsvor- richtung aufweisen, Kunststoffabfallprodukte (sog. Sekundärrohstoffe) oder nachwachsende Rohstoffe mit zu verwenden. Oft scheitert der Einsatz neuer Rohstoffe daran, dass es keine kompakte Analgentechnik zur Aufbereitung dieser Rohstoffe, insbesondere von Sekundärrohstoffen gibt. Mit einer solchen Anlagentechnik könnten deutliche Kosteneinsparungen in der Rohstoffversorgung erzielt werden.
Dabei unterscheidet man zwischen Sekundärrohstoffen als in der Regel gebrauchtes, ungereinigtes, eventuell vorzerkleinertes Kunststoffabfallmaterial auf der einen Seite und Recyclatmaterial, welches bereits fertig aufbereitet ist, auf der anderen Seite. Durch die bisherige Aufbereitungsweise des Kunststoffrecyclat- matehals ist dessen Herstellung relativ aufwändig und teuer mit der Folge; teilweise wird es mit einem Tonnenpreis von€ 500 - 600 verkauft. Dies ist die Folge aus den bisher durchgeführten Aufbereitungsweisen, die Verarbeitungsschritte wie Sortieren, Mahlen, Aufbereiten, Reinigen, Regranulieren etc. separat durchführen. Überdies fallen bei der Herstellung von Kunststoffrecyclatmaterial nach der bisherigen Vorgehensweise in der Regel auch größere Mengen von Abwässern und Abfällen an.
Zum allgemeinen Stand der Technik wird auf die DE 10 2005 055 563 A1 , die DE 42 00 827 A1 sowie die DE 38 11 910 A1 hingewiesen.
Die DE 10 2005 055 563 A1 beschreibt eine Luftwirbelmühle für die Mahltrocknung eines strömungsfähigen Produkts sowie ein Verfahren zum Betrieb dieser Mühle. Die Luftwirbelmühle umfasst einen Rotor mit einer Vielzahl von Mahlplatten in einem Statorgehäuse zur Ausbildung mehrerer im Mahlraum angeordneter Mahlstufen.
In der DE 42 00 827 A1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erfassung eines Kunststoffes oder Gummis aus einem Abfallgemisch beschrieben. Dabei findet unter anderem eine Zerkleinerung des Produktes und eine sich daran anschließende Sichtung statt. Um eine wirksame Erfassung eines Anteils zu ermöglichen, wird die Zerkleinerung des Produktes durch eine Vermahlung im Luftwirbel vorgeschlagen.
Die DE 38 11 910 A1 offenbart eine Mühle und ein Verfahren zum gleichzeitigen Mahlen und Trocknen eines feuchten Produktes. Dabei ist in einem zylindrischen Statorgehäuse ein Rotor mit übereinander angeordneten Mahltellern vorgesehen. Das Produkt wird zwischen einer am Innenumfang des Statorgehäuses vorgesehenen Mahlbahn und am Umfang des Rotors vorgesehenen Mahlplatten zerkleinert. In einem von unten nach oben strömenden Trögergas wird das Produkt überdies getrocknet und transportiert. Wenn das Eingangsprodukt über einen sich etwa parallel zur Rotorachse erstreckenden Schlitz filmartig unmittelbar in den Bereich zwischen Mahlbahn und Mahlplatten gepresst wird, lässt sich damit ein zum Verklumpen oder Verkleben neigenden feuchten Produkt ohne Vorbehandlung beaufschlagen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verarbeitungsfähiges Kunststoffmaterial-Compound mit Sekundärrohstoffen oder Naturfasern kostengünstig und effizient herzustellen, welches auf einer Kunststoffverar- beitungsmaschine zu einem Produkt verarbeitet werden kann.
Diese Aufgabe wird verfahrensmäßig durch die in Anspruch 1 und vorrichtungsmäßig durch die in Anspruch 14 angegebenen Merkmale gelöst.
Ein Kerngedanke der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, dass mit einer zentralen Mühle, insbesondere einer schnell drehenden Mühle mit einem Ultrarotor, vorzugsweise einer Prallmühle, alle wesentlichen Arbeitsschritte, wie das Trocknen, Zerkleinern, Mischen und Beschichten zu erledigen. Vorzugsweise kann die Mühle dabei regelbar betrieben werden. Dabei werden die verschiedenen Ausgangskomponenten und -materialien der Mühle mit einem Luftstrom als Transportmedium zugeführt. Die verschiedenen Ausgangskomponenten und -materialien können aus Materialbehältern und Silos über Dosiervorrichtungen in der geeigneten Weise einer Zuführleitung zugegeben werden, in denen der Transport über den Luftstrom erfolgt.
Separat können der Mühle auch unmittelbar weitere Nebenkomponenten zugeführt werden. In der Mühle werden die verschiedenen Komponenten zum einen zerkleinert und gemischt. Aufgrund des durch die Mühle hindurch tretenden Luftstromes erfolgt aber nicht nur der Transport zu der Mühle und aus der Mühle, sondern auch eine Trocknung des Materialgemisches, da die Luft in der Mühle durch den beim Mahlvorgang entstehenden Prozesswärme aufgewärmt wird und dann eine größere Feuchtigkeit aufnehmen kann. Diese der Luft zugeführte Feuchtigkeit wird den Materialien entzogen, die dadurch getrocknet werden. Typische Daten sind dabei, eine Temperatur der zugeführten Luft im Bereich von 20° - 30° C und eine Temperatur der aus der Mühle abgeführten Luft im Bereich zwischen 50° und 80° C. Für starke Verunreinigungen oder hygroskopische Materialien kann auch vorgewärmte Luft eingesetzt werden, womit auch Austrittstemperatur steigt. In einer Kombination dieses Trocknungseffektes mit dem Zerkleinerungseffekt wird zudem erreicht, dass die Verunreinigungen an oder in den Kunststoffabfallteilen größtenteils abgelöst werden und in Form von Gas oder Feinstaub eine disperse Mischung mit der Transportluft eingehen. Eine zumindest teilweise stattfindende Trennung von sonstigen Verbundmaterialien erfolgt überdies in der Mühle. Die Transportluft wird vorzugsweise am Luftauslass dann vom Mahlgut getrennt. Als Verunreinigungen der Sekundärrohstoffe oder vorzerkleinerte Teilen sind insbesondere Druckfarben oder Reststoffe (z.B. Lebensmittelreste, Lösungsmittel, Chemikalien, Biosubstanzen, oder Mineralstoffe) zu verstehen.
Das Maß der Zerkleinerung der zugeführten Ausgangsprodukte wird neben der Konstruktion der Mühle selbst durch den Betrieb der Mühle - insbesondere deren Rotationsgeschwindigkeit - und den Luftstrom (dieser bestimmt unter anderem die Verweildauer) bestimmt. So können verschiedene Körnergrößen für das Materialcompound gewählt werden, von pulverförmig bis granulatförmig.
Überdies ist es beispielsweise durch die Verwendung einer Prallmühle als Mühle möglich, Verbundwerkstoffe oder Werkstoffe mit Anhaftungen, die als Sekundärrohstoff vorliegen, so aufzubereiten, dass sie spätestens am Ausgang der Mühle als Einzelwerkstoffe vorliegen und dann getrennt werden können. Liegt beispielsweise ein Flake-Teil aus einer mit einem Kunststoff beschichteten Aluminiumfolie vor, so wird sich in der Regel das Aluminiumteil vom Kunststoff abtrennen und in separater - z.B. verkugelter - Form vorliegen.
Insofern findet zumindest teilweise auch eine Trennung von Materialien auf mechanische Art und Weise in der Mühle statt.
Das Sekundärmaterial kann sortenrein wie auch vorgereinigt verwendet werden. Dies muss aber nicht der Fall sein. Eine Vorzerkleinerung der Kunststoffabfallstoffe ist jedoch sinnvoll. Je nach Materialeigenschaft des gewünschten Kunststoffmaterial-Compounds kann auch mehr oder weniger Kunststoff-Neuware zugeführt werden.
Als Wirksubstanzen oder Nebenkomponenten können beispielsweise Haftvermittler (z.B. für Hanffasern), unterschiedliche Coating-Materialien, Additive, Beschichtungsmaterialien, etc. verwendet werden.
Je nach Luftstromstärke und Mühlenkonstruktion wird sich bereits in der Mühle selbst Material ab einer bestimmten Dichte und Gewicht ablagern. So ist es ohne weiteres möglich, den Luftstrom so einzustellen, dass sich auf dem Boden der Mühle Metallabfall Stoffe sammeln, die dann entnommen werden können.
Ist das Kunststoffmaterial in der Mühle in geeigneter Weise zerkleinert und mit den anderen Komponenten und Nebenkomponenten gemischt und getrocknet, so wird es aus dem Auslass der Mühle abgeführt. Im Wesentlichen liegt dabei das fertige Kunststoffmaterial-Compound vor. Dies zeigt, dass die Schritte wie die Zerkleinerung, Mischung, Homogenisierung, Beschichtung, teilweise der Reinigung und Trocknung in einem einzigen Schritt zu erledigen sind.
Es können nun noch weitere Schritte und Vorrichtungen zur Nachbearbeitung nachgeschaltet werden. So ist es möglich, eine Abscheidungsvorrichtung der Mühle nachzuschalten, mit der die mit Feuchtigkeit befrachtete Förderluft abgeschieden wird. In dieser Förderluft ist in der Regel überdies auch ein Feinstaubanteil enthalten, der über eine geeignete Filtereinrichtung ebenfalls abgeschieden werden kann. In diesem Feinstaub finden sich beispielsweise die vorgenannten bereits erwähnten Verunreinigungen. Die Abscheidung des Feinstaubanteils trägt daher in wesentlichem Maße zur Verringerung der Geruchsbelastungen bei Verwendung des hergestellten Kunststoffmaterial-Compounds bei.
Nachfolgend der Mühle bzw. der Abscheideeinrichtung kann zudem ein Trenntisch angeordnet sein, mit dem nochmals bestimmte Materialkategorien wie beispielsweise Aluminium etc. heraussortiert werden können. Schließlich kann das Kunststoffmatehal-Compound in einem oder mehreren Mischsilos aufgenommen werden. Diese Mischsilos dienen zum einen zur Pufferung. Zum anderen dienen sie aber auch dazu, Inhomogenitäten aufgrund einer unterschiedlichen Befüllung der Materialbehälter auszugleichen. Aus diesem Grunde sollten die Mischsilos mit einer Größe von nicht unter 3 m3, vorzugsweise 10 m3 oder größer, verwendet werden. Aus den Mischsilos kann das Kunststoffmaterial-Compound entweder direkt einer Verarbeitung zugeführt werden, also einer Spritzgießmaschine oder einem Extruder, oder gegebenenfalls kompaktiert und abgepackt werden, um dann für einen Vertrieb zur Verfügung zu stehen.
Als besonders geeignete Mühle hat sich eine ultrahoch-drehende Mühle mit einem Ultrarotor, insbesondere eine Prallmühle, herausgestellt, da die Standzeiten der Werkzeuge deutlich höher, als diejenige von Schneidwerkzeugen, liegt Dies ist darin begründet, da sich die Komponenten untereinander Zerkleinern und nicht geschnitten werden.
Die Stärke der Aufbereitung in der Mühle, die Reduzierung der Materialfeuchte etc. kann über die Stärke des Luftstromes geregelt werden. Zudem kann die Formgröße der Teilchen in der Mühle ebenfalls über die Rotationsgeschwindigkeit wie auch über die Stärke des Luftstroms gesteuert werden.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in
Fig. 1 und 2 einen schematischen Ablauf der Prozessschritte mit
Vorrichtungselementen für die vorliegende Erfindung und
Fig. 3 eine schematische Anlagenskizze, mit der die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung verdeutlicht werden kann. Im Folgenden wird auf die Fig. 1 und 2 sowie 3 parallel Bezug genommen und der Aufbau und die Funktionsweise einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Detail beschrieben. Zunächst ist eine Pumpe 10 vorgesehen, die einen Förderluftstrom erzeugt. In der Fig. 3 nicht dargestellt ist, dass dem Gebläse vorgeschaltet eine Temperiereinrichtung angeordnet ist, um den Luftstrom auf eine gewünschte Temperatur von beispielsweise 24° C zu temperieren. Die beiden Vorrichtungen wie Gebläse und Temperiereinrichtung sind über eine (ebenfalls nicht dargestellte) Steuer- oder Regeleinrichtung kontrolliert.
Die Förderluft wird in einer Förderleitung 12 einer Prallmühle 20 zugeführt. Der Förderleitung 12 angeschlossen sind zwei Materialbehälter oder Silos, nämlich ein Materialbehälter 14 für ein zwar vorzerkleinertes, aber weder sortenreines noch gereinigtes Kunststoff-Sekundärmaterial oder Naturfaser-Produkte und ein Materialbehälter 16 für Kunststoff-Neuware, beispielsweise Polyethylen. Diese Hauptkomponenten werden über nicht dargestellte Dosiervorrichtungen in einer geeigneten Weise der Zuführleitung 12 zudosiert (Schritt S112 in Fig. 1 ). Über einen optionalen Materialtrichter 18 kann zudem eine weitere Komponente der Zufuhrleitung 12 zugegeben werden. Die Zugabe der Materialien ist in der Fig. 1 über die Bezeichnungen R1.1 , R.2.1 und R3.1 für die verschiedenen Rohstoffe wie auch durch die Pfeile S113.1 , S113.2 und S113.3 als Verfahrensschritte dargestellt. Nach einer für die gewünschte Rezeptur geeigneten Zudosierung auf gravimetrische oder volumetrische Art (M116) werden die Rohstoffe in der die Materialien transportierende Förderluftstrom über die Zuführleitung 12 der Mühle 20 zugeführt (T116), in der ein Ultrarotor 22 mittels eines Antriebs 26 über eine Welle 24 in Ultrarotation versetzt wird.
Der Prallmühle 20 können zudem weitere Nebenkomponenten, wie Haftvermittler, Additive, Beschichtungsmaterial, Füllstoffe etc. unmittelbar zugeführt werden (S113.4), wie dies die Rezeptur des Kunststoffmatehal-Compounds erfordert. Die Prallmühle 20 stellt den zentralen Teil der Vorrichtung dar, in dem die wesentlichen Verfahrensschritte ablaufen (T118 und M118). Zum einen werden die unterschiedlichen Komponenten zerkleinert und dabei teilweise unterschiedliche Materialkompositionen mechanisch getrennt. Auf diese Weise ist eine Trennung von Schichtwerkstoffen möglich. Zudem werden die Materialien in der Prallmühle miteinander gemischt und aufgrund der Erwärmung des Luftstromes auf beispielsweise 60° oder 65° C getrocknet, da die Feuchtigkeit in den Ausgangsmaterialien vom wärmer werdenden Luftstrom aufgenommen werden kann. Die Erwärmung der Luft hängt dabei von der Betriebstemperatur der Mühle ab. Sie kann allgemein Temperaturen im Bereich zwischen 30° und 200° C annehmen.
Je nach der Stärke des Luftstromes fallen schwere Partikel, die durch ihr Eigengewicht nicht mit dem Luftstrom mitgerissen werden nach unten auf den Mühlenboden und sammeln sich in einem Abfallbereich 30 an. Diese Abfallstoffe können beispielsweise größere Metallteile umfassen; entstehen solche Abfallbereiche 30 müssen sie entweder kontinuierlich oder in bestimmten zeitlichen Abständen gereinigt und aus der Prallmühle 20 abgeführt werden.
Je nach Betrieb der Prallmühle 20 und Einstellung der Stärke des Luftstromes wird eine Kunststoff-Compoundmischung mit einer bestimmten Körnung erreicht, wobei dieses Kunststoffmatehal-Compound über den oben angeordneten Auslass und in eine weitere Förderleitung 32 abgeführt wird. Abgesehen von den Abfällen aus dem Abfallbereich 30 sind in diesem Luftstrom noch sämtliche Bestandteile der zugeführten Komponenten enthalten. Die Materialfeuchte und die Verunreinigungen sind nun jedoch im Luftstrom enthalten, das Compound-Matehal also getrocknet von Restanhaftungen befreit und überdies zerkleinert und in einer geeigneten Weise durchmischt.
Je nach Temperatur in der Mühle kann es auch möglich sein, dass die Kunststoffteilchen an der Oberfläche etwas angeschmolzen sind und die jeweiligen Nebenkomponenten daran verhaften, so dass die Gefahr für eine spätere Entmischung deutlich reduziert ist. Die Materialmischung aus dem Auslassbereich der Mühle wird nun über die Förderleitung 32 einer Abscheideeinrichtung zugeführt, aus der die Förderluft in Form einer Abluft 44 über die Leitung 36 und ein Gebläse 38 entzogen wird (S144). In der Förderluft ist zudem der Feinstaub enthalten. Dieser Feinstaub besteht zum großen Teil aus Verunreinigungen, beispielsweise Lebensmittelverunreinigungen, die in der Mühle durch Trocknung und den Mahlvorgang entstanden sind. So können beispielsweise Lebensmittelreste wie Milch, die später zu einer erheblichen Geruchsbelästigung führen könnten, entzogen werden. Der Feinstaub wird in einer Filtereinrichtung aufgefangen und über eine Abscheidungsleitung 42 abgeschieden.
Damit bleibt im Abscheider 34 selbst nunmehr im Wesentlichen das gemischte, zerkleinerte und getrocknete Kunststoffmaterial-Compound. Dieses kann, falls gewünscht, noch auf einen Trenntisch 45 aufgebracht werden (S146, S142), auf dem sich beispielsweise weitere unerwünschte Materialkomponenten wie Aluminiumteile etc. aussortieren lassen (T140, M140, S136)). Die aussortierten bzw. abgeschiedenen Materialien werden beispielsweise einer Metallfraktion zur weiteren Verwertung zugeleitet (S138).
Nach einer Ventilvorrichtung 46 stehen nun verschiedene Mischbehälter oder Mischsilos 50, 52 und 152 zur Verfügung, in denen das Kunststoffmaterial wahlweise eingefüllt werden kann.
Je nach Dosierung und Rezeptur kann in der vorliegenden Vorrichtung relativ schnell ein unterschiedliches Materialcompound erzeugt werden, so dass in den verschiedenen Misch- und Homogenisiersilos 50, 52 und 152 verschiedenste Materialrezepturen aufbewahrt werden können.
Die Misch- und Homogenisiersilos dienen dabei nicht nur der Pufferung, sondern auch der Chargenhomogenisierung (T154 und M154) und weisen dazu vorzugsweise ein Rührwerk auf. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn in dem Materialbehälter für den Sekundärrohstoff schichtweise unterschiedliche Rohstoffe eingefüllt sein können. Aus diesem Grund sollte die Größe des Mischsilos nicht unter 3 m3, besser noch 10 m3 oder größer, gewählt werden. Nach den Mischsilos kann so hergestellte, fertige und verarbeitungsfähige Kunststoffmaterial-Compound entweder unmittelbar einer Verarbeitungseinheit wie einer Spritzgießmaschine oder einer Extrusionsvorrichtung zugeführt werden, wie dies mit der Förderleitung 54 dargestellt ist. Alternativ kann das Kunststoffmaterial- Coumpound noch abgefüllt und für eine spätere Verarbeitung gelagert und verschickt werden.
Der Vorteil der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, dass mit einer zentralen Mühle, insbesondere einer Prallmühle, alle wesentlichen Verfahrensschritte zur Herstellung eines Kunststoffmatehal-Compounds gemäß einem bestimmten Rezept mit Kunststoffsekundärstoffen und/oder Naturfasern durchgeführt werden können; es bedarf keiner zwei- oder mehrstufigen Anlage oder eines entsprechenden zwei- oder mehrstufigen Verfahrens. Überdies müssen die Ausgangsmaterialien nochmals insbesondere das Kunststoff-Sekundärmaterial nicht unbedingt fein sortiert oder gereinigt sein. Dies wirkt sich sehr positiv auf den Materialpreis des hergestellten verarbeitungsfähigen Kunststoffmaterial-Compounds aus.
Bezugszeichenliste
10 Gebläse
12 Erste Förderleitung
14 Behälter für Recycling-Material oder nachwachsende Rohstoffe
16 Behälter für weiteres Material (optional)
18 Zufuhrtrichter (optional)
20 Prallmühle
22 Rotor
24 Welle
26 Antrieb
28 Weitere Materialzufuhr
30 Abscheidung
32 Förderleitung
34 Abscheider
36 Zweite Förderleitung
38 Gebläse
40 Filter
42 Abscheidung/Feinstaub
44 Abluft
45 Trenntisch
46 Ventil
48 Förderleitung (umschaltbar)
50 Erstes Misch- und Homogenisiersilo
52 Zweites Misch- und Homogenisiersilo
54 Förderleitung zu einer Spritzgießmaschine
S112 Dosieren der Hauptkomponenten
5113.1 Materialzufuhr 1
5113.2 Materialzufuhr 2
5113.3 Materialzufuhr 3
5113.4 Materialzufuhr 4
S114 Zudosierung der Nebenkomponenten als Feststoff oder Flüssigkeit T116 Dosieren; Rezepturerstellung
M116 Geregelte und vernetzte Dosierorgane; gravimetrisch oder volumenthsch
T118 Reinigen, Zerkleinern, Trocknen, Mischen, Fixieren, Beschichten
M118 Zentrales Aggregat; z.B. Prallmühle mit Ultrarotor
S136 Kunststofffraktion
S138 Metallfraktion zur Verwertung
T140 Abtrennen von verkugelten oder freigelegten Metallen
M 140 Trenntisch
S142 Zufuhr zum Trenntisch
S144 Abscheidung der Prozessluft
S146 Mahlgut zur Weiterbearbeitung
150 Fördersysteme mit Wegschaltung
152 Drittes Mischsilo
T154 Puffern, Chargenhomogenisierung
M154 Mischsilos mit Rührwerken; mindestens 4 m3

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines verarbeitungsfähigen Kunststoffmaterial-Com- pounds, welches zumindest teilweise aus Sekundärmaterial und/oder Naturfasern besteht,
dadurch gekennzeichnet, dass
einer Mühle mittels einem Luftstrom als Fördermittel zumindest ein Kunststoff- Sekundärmaterial und/oder Naturfasern zugeführt werden,
der Mühle Nebenkomponenten, wie Additive, Haftvermittler, Beschichtungs- matehalien und/oder Füllstoffe für die Herstellung eines bestimmten Kunststoffoder Naturfaserrezeptes zugeführt werden,
die der Mühle zugeführten Komponenten zur Herstellung des Kunststoff- oder Naturfaserrezeptes in der Mühle durch deren Betrieb zumindest zerkleinert, getrocknet, zumindest teilweise verbundmäßig getrennt und gemischt werden und am Auslass der Mühle das fertige Compound in gewünschter Körnung ausgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass nachfolgend der Mühle das Compound kompaktiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verunreinigungen und Restanhaftungen der Aufgabestoffe in der Mühle durch die Kombination aus Zerkleinerung und Trocknung dispersive in den Luftstrom eingemischt werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Luftstrom zur Mühle auf einen vorgegebenen Temperaturwert temperiert wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Mühle zusätzlich Kunststoffneumaterial mit dem Luftstrom zugeführt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Nebenkomponenten wie Additive, Haftvermittler, Beschichtungsmaterial oder dergleichen über den Luftstrom und/oder unmittelbar der Mühle zugeführt werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass alle Komponenten mittels Dosiervorrichtungen in einer dem gewünschten Rezept entsprechender Weise zudosiert werden.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Mühle eine ultrahoch-drehende Mühle mit einem Ultrarotor, insbesondere eine Prallmühle verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Kunststoff-Sekundärrohstoff ein vorzerkleinertes, vorsortiertes und/oder vorgereinigtes Kunststoff-Sekundärmaterial zugeführt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Temperierung in der Mühle und/oder die Reduzierung der Materialfeuchte und/oder die sich in der Mühle ablagernden Abfallstoffe über die Stärke und/oder Temperatur des Luftstroms geregelt werden.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Korngröße über die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors der Mühle und/oder die Stärke des Luftstromes gesteuert oder geregelt wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Mühle nachgeschaltet in einer Abscheidungseinrichtung die Abluft abgeschieden wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass mit der Abscheidungseinrichtung zudem Feinstaub abgeschieden wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Mühle nachgeschaltet mit einem Trenntisch unerwünschtes Material ausgeschieden wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Mühle nachgeschaltet in ein oder mehreren Mischsilos eine Pufferung und Homogenisierung der des Kunststoffmaterials durchgeführt wird.
16. Vorrichtung zur Herstellung eines verarbeitungsfähigen Kunststoffmaterial- Compounds, welches zumindest teilweise aus Sekundärmaterial und oder Naturfasern besteht,
dadurch gekennzeichnet,
- dass eine Mühle (20), insbesondere eine ultrahoch-drehende, regelbare Mühle mit einem Ultrarotor, vorzugsweise eine Prallmühle vorgesehen ist,
- dass ein Gebläse (10) vorgesehen ist, mit dem ein Luftstrom erzeugbar ist,
- dass das Gebläse (10) über eine Zufuhrleitung (12) mit der Mühle (20) verbunden ist,
- dass Dosiervorrichtungen vorgesehen sind, mittels denen Komponenten der Zufuhrleitung (12) zudosiert werden, wobei die Komponenten zumindest einen Sekundärrohstoff und/oder Naturfasern umfassen,
wobei die Mühle (20) ausgebildet ist, um die der Mühle (20) zugeführten Komponenten zur Herstellung eines gewünschten Kunststoffrezeptes gleichzeitig zu zerkleinern, zu trocknen und zu mischen, - und die Mühle (20) einen Auslass aufweist, aus dem das fertige Kunststoffmate- rial-Compound ausgebracht wird.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
dass neben einem Materialbehälter (14) für den Kunststoff-Sekundärrohstoff und/oder die Naturfasern auch ein Materialbehälter (16) für Kunststoffneuware vorgesehen ist, welches der Zufuhrleitung (12) zudosierbar ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Zufuhreinrichtung (18) vorgesehen ist, mit der der Zufuhrleitung (12) und/oder der Mühle (20) unmittelbar Nebenkomponenten, wie Additive, Haftvermittler, Beschichtungsmaterialien, und/oder Füllstoffe für die Herstellung eines bestimmten Kunststoffrezeptes zuführbar sind.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Temperiereinrichtung vorgesehen ist, mit der der Luftstrom auf eine gewünschte Temperatur gebracht wird.
20. Vorrichtung nach Anspruch 16 bis 19,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Abscheidungseinrichtung (34) vorgesehen ist, um nachfolgend der Mühle (20) den Luftstrom aus dem Material abzuscheiden.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abscheidungseinrichtung (34) ausgebildet ist, um Feinstaub abzuscheiden.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 21 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Steuerung vorgesehen ist, mit der die Temperatur und/oder die Stärke des Luftstromes in einer gewünschten Weise geregelt wird.
23. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16 bis 22,
dadurch gekennzeichnet,
dass nachfolgend der Mühle (20) ein Trenntisch (45) vorgesehen ist.
24. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16 bis 23,
dadurch gekennzeichnet,
dass nachfolgend der Mühle (20) ein oder mehrere Behälter (50, 52) vorgesehen sind, in dem oder denen das aus der Mühle (20) stammende Produkt homogenisierbar ist.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 24,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Kompaktiereinrichtung für das Compound der Mühle (20) nachgeschaltet ist.
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