WO2018122017A1 - Verfahren zur aufbereitung von carbon black und herstellungsverfahren eines pre-compounds für eine gummi-mischerei - Google Patents

Verfahren zur aufbereitung von carbon black und herstellungsverfahren eines pre-compounds für eine gummi-mischerei Download PDF

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WO2018122017A1
WO2018122017A1 PCT/EP2017/083239 EP2017083239W WO2018122017A1 WO 2018122017 A1 WO2018122017 A1 WO 2018122017A1 EP 2017083239 W EP2017083239 W EP 2017083239W WO 2018122017 A1 WO2018122017 A1 WO 2018122017A1
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carbon black
steam
stage
grinding
compound
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Guido Veit
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Zeppelin Systems Gmbh
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    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/44—Carbon
    • C09C1/48—Carbon black
    • C09C1/56—Treatment of carbon black ; Purification
    • C09C1/58—Agglomerating, pelleting, or the like by wet methods
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C09C1/44—Carbon
    • C09C1/48—Carbon black
    • C09C1/482—Preparation from used rubber products, e.g. tyres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/44—Carbon
    • C09C1/48—Carbon black
    • C09C1/56—Treatment of carbon black ; Purification
    • C09C1/60—Agglomerating, pelleting, or the like by dry methods

Definitions

  • the invention relates to a process for the preparation of carbon black (CB), in particular recycled carbon black (rCB) and a production process for the preparation of a pre-compound.
  • CB carbon black
  • rCB recycled carbon black
  • Rubber manufacturers usually use perlusses in large quantities as additives in rubber production. In the rubber mixing process, numerous other additives are added to the mixture. Usually, the recipe is prepared individually for each approach from the raw materials.
  • soot represents a separate, investment-intensive and energy-intensive process stage.
  • the batching is mainly carried out in order to make soot manageable for the distribution process. Nevertheless, this handling is not without problems. Improper handling greatly limits the usefulness of the soot or leads, for example, to severe pollution of the environment.
  • the method described here could also be adapted to production processes of technical Russian according to conventional production methods. In the following, however, is initially on the treatment of CB from a pyrolytic Recycling plant for rubber products, especially tires are received.
  • binders are added to the water or beading is improved by the addition of "seed” or wax, but these binder aids or beading aids remain in the carbon black.
  • EP 0 924 268 B1 discloses a process for producing pearlite in which the present-day common process is well described and consists in principle of the sequence of a grinding step, a filtration step, a batching step and a drying step.
  • the starting point of the drying step is thus a pelleted carbon black (CB).
  • a small filling quantity and a high fines content of the CB in the mixer have a disadvantageous effect on the mixing efficiency or the mixing quality or the achievable mixing throughput per time.
  • the invention is therefore based on the object, a method for the treatment of recycled carbon black (rCB) and a preparation of a pre-compound (PCO) for a rubber compounding educate such that at lower energy consumption, a higher production performance is ensured in the production of a rubber compound.
  • the advantage of the method according to the invention is that the elaborate batching and drying process is eliminated and thus an improved production can be achieved by the measures according to the invention.
  • PCO pre-compound
  • the further advantage of the invention is that based on the production of a pre-compound for a rubber mixing a higher degree of filling for the mixer and thus an increase in performance for the mixer can be achieved.
  • the degree of dispersion of the additives in the mixer can be improved, which was previously not possible in the prior art.
  • This can be countered by the fact that in industrial use, on the one hand, it can be expected that different pre-compounds with different compositions will be offered.
  • the required amount to be supplied per mixture becomes various recipe ingredients reduced, whereby these dosing are relieved or possibly bottlenecks can be eliminated.
  • these second carbon black base particles are mixed into a particle stream of the first carbon black base particles and subsequently a pelletization of the first and second carbon black base particles to form hybrid carbon black particles.
  • the mixing ratio between the new product soot and the recycled soot is fixed by the admixture of the second carbon black particles and can not be changed in the subsequent product.
  • the real disadvantage is also that virgin material is mixed with recycled goods, and thus the type and composition of the carbon black produced therewith is adversely determined from the outset.
  • the invention it is now proposed to use a pre-compound, which is produced via a specific process. The mixture is formed during the condensation and is qualified in an extrusion stage to a manageable commodity.
  • the use of recycled carbon black is favored. Condensation directly from the gas phase without a filter stage after dry-grinding with steam is novel, as is quenching with additives instead of water.
  • a new process path is proposed for refining carbon black and converting it into a tradable (logistically convertible commodity).
  • the invention can make the rubber manufacturing process more efficient by over 10%. It offers an economic trade route and new market access for recycled carbon black.
  • the present invention provides the following partial inventions, each of which should enjoy protection for each other individually but also in any combination:
  • the invention comprises several steps whose individual steps should enjoy protection both alone and in any combination with one another.
  • the previous investment-intensive filter stage can be significantly reduced.
  • this energy-intensive treatment process can be energetically optimized significantly.
  • a third step the condensation of water vapor is supported by quenching with additives.
  • a new form is created as a commercial product.
  • a pre-compound is to be produced, which can be handled much easier than pearl tufts and also shows many other advantages.
  • Part 1 - Elimination of the filter level The purpose of the invention is to eliminate the filter stage or replace it with a smaller filter elsewhere. This can significantly reduce the cost of grinding.
  • the grinding is carried out with the highest possible proportion of superheated steam instead of air (supercritical steam at a pressure level of about 30 to 40 bar).
  • the vapor-particle mixture is not passed through a filter, but via a cooling stage, which can condense the vapor. This exploits the fact that water vapor has a volume about 1,600 times that of water. The then condensed water is needed anyway in the downstream Verperlungswork. The heat of condensation is used to generate new steam.
  • Carbon black (CB) according to a pyrolytic process is usually cooled after the main process to below 40 ° C - 60 ° C for intermediate storage. For this purpose, usually cooling screws are used.
  • a disadvantage here is that in the unintentional whereabouts of small amounts of monomers and oil vapors in the recyclate an inflammable atmosphere can arise and thus limited storage life of recycled granules.
  • the invention is now to make this cooling with water, which is brought directly into contact with the recyclate.
  • the resulting water vapor is used in the downstream steam jet mill.
  • the recyclate is not cooled down to less than 130 ° C and immediately fed to the milling process to prevent premature condensation of the water vapor and the associated loss of performance.
  • the "extinguishing" of the recyclate with water has the further advantage that an inert atmosphere of water vapor significantly reduces the risk of spontaneous combustion.When only a limited expansion space is made available to the recycled-steam mixture, the evaporation of the water results in pressure build-up , which can be used advantageously for the operation of a steam jet mill, thereby significantly improving the energy balance.
  • the pyrolysis product is not cooled after pyrolysis, but fed directly hot steam jet mill.
  • an injector is used to accelerate the feed to the steam jet mill. This is operated with wet steam. The free water will evaporate on contact with the hot recyclate, resulting in dry steam of much greater volume. Since the vapor-particle mixture in the tube can not expand, there is a pressure and as a result to an increase in speed in the tube. This acts as a "booster" or "turbo" for the downstream grinding process.
  • the pyrolysis product is not cooled after pyrolysis, but fed directly hot steam jet mill.
  • To build up pressure before conveying the recyclate is collected in a pressure vessel and this is mixed with water. The free water will evaporate on contact with the hot recyclate, resulting in dry steam of much greater volume. Since the vapor-particle mixture in the pressure vessel can not expand, there is an increase in pressure in the pressure vessel. This acts as a "booster" or "turbo" for the downstream promotion to the grinding process.
  • the recycling CB is in the steam jet mill to particles between 2 ⁇ and 10 ⁇ milled.
  • the particle vapor stream from the steam jet mill is fed in a preferred embodiment, first in a stage for precooling.
  • the vapor-particle mixture is preferably cooled to the condensation point of the vapor.
  • the condensation point of the vapor is influenced, inter alia, by the pressure level of the vapor-particle mixture.
  • the mass flow emerging from the steam jet mill is completely supplied to the condensation. It is advantageous that can be completely dispensed with a complex and service-intensive filter stage.
  • a partial flow of the steam can be separated from the total mass flow via a filter and fed back to the steam jet mill via a treatment process.
  • the amount of additives required for complete condensation of the water vapor is reduced, thereby increasing the proportion of CB in the end product.
  • the gas stream to the gas jet mill can also be passed through a gas cyclone, in which case the gas stream with the coarse particles is returned to the gas jet mill and the gas stream is passed with the fine particles to condensation.
  • the fineness of the Aufmahlung or the product quality can be influenced.
  • the additives can positively influence the formation of the beads (condensation nuclei) or the strength of the beads.
  • Part 4 - Production of a Pre-Compound The additives are added to a far greater extent than would be required for the normal carbonization process of the carbon black.
  • silica can be used as additive and coolant.
  • Silica is increasingly used in many rubber compounds. Silica is just as difficult to handle as soot due to its low bulk density and the problem of bumping. Its low bulk density additionally causes difficulties in storage, metering and weighing as well as the degree of filling of the rubber mixer.
  • the limited volume of the mixing chamber limits the amount of silica that can be added to a mixture for a comparable amount of time.
  • the incorporation of silica in the current way greatly increases the wear in the mixer.
  • the use of pre-compound increases the degree of filling and reduces wear in the mixer.
  • the cooling provided by the introduced substances leads to a sudden cooling of the total material flow, which results in the spontaneous condensation of the water vapor and reduction in the volume of the vapor mixture.
  • the incorporated materials may be powdered, granular, liquid, solid, frozen, or any other state, and are preferably added at ambient or chilled. It is advantageous to supply these substances as small as possible particles so that the heat balance with the mixture can be achieved as quickly as possible.
  • a partial stream of the already condensed slurry can be separated off and recycled in cooled form instead of other additives to the wet steam mixture in order to assist the condensation.
  • the slurry can also be recycled in frozen form or added to the main stream. The cooling is thus particularly intensive, since the frozen slurry in addition to the specific heating heat until the mixture temperature, the heat of fusion extracts the multi-component mixture.
  • the pressure of the vapor mixture must be carefully observed and regulated or kept at a certain pressure level.
  • the shift of the condensation temperature with changing pressure must also be considered. This effect can be advantageously used to guide the condensation site.
  • quenching with water is used according to the known method, since it is inert on the composition of the formulation and water is already part of the mixture at this time of the process, but again before the product is finished almost completely removed ⁇
  • the substances introduced are anyway part of the recipe for which the pre-compound produced in this way is later used.
  • the mixture of substances produced in this way is a pre-compound which, due to its composition, can be incorporated into a multiplicity of common formulations by supplementing other substances or quantitatively supplementing the substances already present.
  • the mixture of substances produced in this way is a pre-compound which, after degassing the excess water by its composition, can assume a stable granular form which satisfies the logistical requirements.
  • the extruder instead of the granulation optimizes the mixing of the different feedstocks.
  • the addition of further additives is conceivable and intended.
  • the invention means a machine with one or more, rotating in a channel, screw-like spindles with patch mixing elements of various designs.
  • extruders are known in the machine design as extruders, compounders, co-rotors, counter-rotors, planetary roller extruders, ring extruders or kneaders and are used here.
  • the handling of pre-compound is easier than pearl pearl or
  • the pre-compound produced already represents an intimate mixture of various additives in a recipe. This reduces the mixing energy for the actual mixing process and increases the quality of the mixture with the same energy input.
  • the mixer e.g., an internal mixer for rubber in batch mode
  • the mixer can be given a higher mass with limited mixing chamber volume. This increases the specific throughput of the mixer and thus the efficiency of the entire mixer line.
  • superheated steam is used instead of air or combustion gases as a carrier medium for grinding.
  • the gas / soot particle mixture is treated via a process to steam just above the saturated steam region with a weight fraction of soot particles preferably between 0.1 and 50 wt .-%.
  • the bandwidth varies greatly and is strongly influenced by the grinding properties and in particular the desired Aufmahlungsgrad or the desired to be achieved average grain size of the ground product.
  • the proportion of different configurations of gas cyclone and / or filters can be favorably influenced.
  • the recycled soot is milled to a mean particle size of between 1 and 6 ⁇ m and concentrated to a weight fraction of from 7 to 30% by weight of carbon black via a gas cyclone and a subsequent filter stage.
  • This vapor / substance mixture is "quenched" (quenching) by adding additives that are cooler than the vapor / substance mixture, and this results in spontaneous and rapid condensation of the vapor, which increases the volume of the vapor. / Substance mixture reduced by the factor> 1000.
  • the added additives are anyway components of the formulations of the further processing of the product.
  • the multicomponent mixture thus obtained is optionally supplied with a high proportion of water to a batch in a beading machine or a granulation in an extruder. 7. In a granulation in an extruder other substances are added, the mass is mixed intensively and the heat of evaporation of the outgassing water significantly contributes to the cooling of the mix in the extruder.
  • the final composition of the precompound is determined by the addition of the additives. This is preferably chosen so that a stable granules with good properties in terms of storage, delivery and dosage arises.
  • Recycling CB produced in the process 50 of FIG. 6c has, according to experience, a certain fluctuation range in the composition, since this is determined by the starting materials and these are usually subject to fluctuations in a recycling process.
  • the extruder 17 supplied product see Figure 1.
  • the final composition of the precompound is determined by the addition of the additives.
  • the amount of added additives is preferably chosen so that volume fluctuations of individual components in the input branch 1 6 is compensated by adjusting the amount of additives added via the access branch 20 in such a way that the composition of the granules 28 is kept within the narrowest possible limits.
  • the gas stream is condensed according to the invention.
  • the condensed gas is then evaporated again from the solid.
  • a substance or more substances is injected (quench) in such an amount according to the invention, so that the mixing temperature of the resulting two- or multi-component mixture is below the condensation temperature of the carrier gas and the carrier gas condenses.
  • the invention therefore relates to a method for direct blasting of CB from a jet mill while avoiding the filter stage by condensation of the carrier gas.
  • the associated advantage is that water vapor is used as the carrier medium for the jet mill instead of air.
  • the steam can be condensed and does not have to be separated from the regrind, since the water is used anyway for the grinding of soot.
  • the rapid condensation of a large amount of steam requires the rapid removal of large amounts of heat. This represents a high outlay in terms of apparatus. This is achieved by "quenching" in the sense of the invention. 2.
  • Recycle Compound Compound The invention also relates to a process for preparing a masterbatch (pre-compound) from rCB in conjunction with e.g. Liquid Rubber, waxes or other additives. It is therefore proposed that the preparation of premixes of silica and CB in conjunction with liquids and waxes for ease of handling in the mixing process and increase the mixing throughput and the mixer efficiency is done.
  • the associated advantage is that premixes of silica or CB are easier to handle than the bulk materials alone.
  • the degree of filling of the mixer can be increased. Presumably, the dispersion is improved and the wear of the mixer is reduced.
  • the inventive idea also relates to the combination of recycled carbon black and filler compound in that a process for preparing a masterbatch (pre-compound) from rCB in conjunction with e.g. Liquid Rubber and other additives and waxes is proposed.
  • FIG. 1 Process diagram of a system for direct granulation of
  • Carbon Black Figure 2 is a block diagram of the CB post-bake
  • FIG. 3 shows a block diagram of the process sequences according to the invention in comparison to FIG. 2
  • FIG. 4 Summary of the functional sequences for the production
  • FIG. 5 shows the comparison of the procedures after the
  • a carbon black 29 (CB) of any origin or any manufacturing process can be introduced, in any case, it does not depend on the introduction of recycled carbon black.
  • the introduced via the input branch material flow is fed to a mill 2, which is preferably designed as a mechanical mill. It is an impact mill, with superheated steam of z. B. a temperature of 306 ° C with a mass flow of 507 kg / h and a pressure of 37 bar works. Again, these are preferred examples, which do not limit the subject invention.
  • This superheated steam 4 is introduced via the inlet 3 in the mill 2.
  • a refined granular stream of carbon black 29 is present, with a mixture of fine carbon black with a mean grain size of usually 2 ⁇ to 10 ⁇ in conjunction with the mixture of superheated steam.
  • This material flow is set in a certain ratio to the introduced at the input branch 9 mass flow, wherein z. B. a ratio of 1: 2 and the like can be provided.
  • the mass flow mixed with steam is fed via the input 6 to a condenser 8.
  • a number of additives 30 are supplied via the input branch 9, wherein the additives z.
  • Example have a temperature of 20 ° C and in the ratio of 2: 1 are introduced to the mass flow at the entrance 6.
  • additives is understood to mean a multiplicity of possible additives, such as, for example, water, silica, waxes, soot, chemicals, liquids of all kinds or liquid rubber.
  • water ice can be supplied or a partial stream of the already obtained slurry, even in frozen form.
  • the substances mentioned are introduced into the condenser 8 and sprayed there, because in a preferred embodiment it is a spray dryer.
  • the jacket of the spray dryer is designed as a cooling jacket 12 and to supply the cooling jacket 12, a cooling section 10 is provided via which the water z. B. with a temperature of 20 ° C and a pressure of 5 bar is supplied from a pump 1 1, which performs forced a jacket cooling and the output water finally a temperature of z. B. about 40 to 80 ° C has. This results in a substantial cooling of the introduced into the capacitor 8 substances.
  • the cooling is realized above all by metering in the additives, because the additive particles absorb the heat and cause a spontaneous condensation of the introduced gas mass flow.
  • a conveyor screw 13 driven by a motor 14 is arranged, which, however, may also be designed as a different type of conveying device. It is a longitudinal conveyor, which may also be formed in other ways, and it is assumed that at the entrance of the screw conveyor 13 is a temperature of about 80-90 ° C at a pressure of about 1 bar.
  • These screw conveyor 13 can be provided with a water cooling 15, so that the mass flow at the output 1 6 of the screw conveyor 13 has a temperature of about 60 ° C.
  • additives are fed into the extruder 17 via the input branch 20, these additives 31 being made of the same materials may exist as described above with respect to the additives 30.
  • the extruder 17 is a compression and mixing of the mixture in conjunction with the additives and in conjunction with the temperature control 19, which may be designed as cooling or heating, there is an expulsion of the still in the mixture of water, which via the output branch 21st is sucked with a pump 22 and possibly also contains gas fractions, which are removed as exhaust gas 23.
  • the granulation 25 essentially consists of a fixed perforated plate on which a rotationally driven knife passes, and the mass flow passes through the various holes of the perforated plate and is cut off by the passing knife.
  • Such granulators are standard devices in the plastics industry.
  • the drying 26 may be formed as a fluidized bed drying, as a spiral cooler or the like. Also of this drying 26 is an exhaust gas flow, which is introduced into the output branch 21.
  • the now dried and granulated mass flow reaches the outlet branch 27 and it is now present as the finished granulate 28 made of the carbon black 29 and the admixed additives. It is assumed that this granulate has a residual moisture content of ⁇ 3% at a temperature of less than 60 ° C. Possibly. is a post-refinement in a silo required.
  • the pump 22 can also cause a negative pressure in the output branch 21, which can lead to a vacuuming in the extruder and in the drying, so as to dissipate unwanted gas fractions.
  • the output of the grinding stage 32 opens into a filtration 36, where air filtration takes place with a complex air filter and the exhaust air 39 must be removed from this filtration stage.
  • the filtered product is a Verperlungspro 41 supplied, which consists of the prior art of a spiked roller, as described for example in EP 0 814 133 B1, with their operation and maintenance is associated with great effort.
  • a disadvantage of the prior art block diagram of Figure 2 is that the water 40 supplied to the sparger 41 must later be removed as steam 44 in the outlet branch 45.
  • the end product of the downstream drying stage 42 is likewise a pelleted carbon black 43, which, however, has a different composition than comparatively the carbon black in the form of the granulate 28 according to FIG. 1 of the invention.
  • This prior art carbon black 43 is heavily dust-laden, highly sensitive and difficult to process further. This is where the invention starts, which dispenses with such a starting product in the manner of the pelleted CB 43 and instead selects other process steps.
  • the pelleted CB 43 according to the prior art according to Figure 2 has a significantly lower bulk density than the comparatively obtained by the process of Figure 1 carbon black mixture 28, and this results in significant advantages.
  • it is proposed as a deviation from the block diagram according to FIG. 2 in FIG. 3 according to the invention that the complicated filtration is now replaced by a condensation stage 33. Otherwise, the same reference numerals and the same explanations apply to the same parts.
  • the drying stage 42 connects, and the previously introduced steam can now be removed as steam 44. Accordingly, the existing water is already evaporated here.
  • the pelletized carbon black (43 ') obtained in the inventive process scheme according to FIG. 3 has different properties than the carbon black shown in FIG. 2 in the prior art, because in FIG. 3 it is additionally stated that additives 30 are added in the condensation stage become.
  • the condensation in the condensation stage 33 is substantially improved, but then obtained as a pelleted carbon black 43 'is a carbon black-silica mixture.
  • the mixture of carbon black and additives obtained according to the process scheme according to FIG. 3 is designated by the reference symbol 43 '.
  • Advantage of the method according to Figure 3 is that already the additive in the condensation stage 33 has been added and a subsequent admixing is no longer required.
  • the carbon black 43 'obtained according to FIG. 3 has a significantly higher bulk density and improved processing capability than respectively compared to pure carbon black or pure silica.
  • FIG. 4 shows that the sputtering 41 and the drying 42 according to FIG. 3 are now replaced by an extrusion stage 34, as also shown in FIG.
  • Figure 1 illustrates the block diagram of Figure 4 in more detail, while in an alternative, a process flow of Figure 3 is possible.
  • Figure 4 shows the replacement of the Verperlungscare 41 and the drying stage 42 by an extrusion stage 34, where it can be seen that in the grinding stage 32, the carbon black 29 and steam 38 are introduced, as shown in Figure 3.
  • a pure carbon black or a recycled carbon black 62 may occur at the output of the grinding stage 32.
  • a carbon black may be introduced into the milling stage 32 according to any manufacturing process.
  • Such manufacturing processes are z. As a Furnace process, recycling process, pyrolysis process and the like.
  • condensation stage 33 At the output of the grinding stage 32, the introduction into the condensation stage 33, which has already been shown and described in detail in Figure 1 takes place. There, the condenser 8 was shown as condensation stage 33, to which the various auxiliary units shown in Figure 1 are assigned.
  • An extrusion stage 34 is then connected to the outlet of the condensation stage 33, wherein it is important that additives 30 can be introduced both in the condensation stage 33 and other or similar additives 31 in the extrusion stage 34.
  • the resulting pre-compound 28 is a granulate, as it was shown at the output branch 27 in Figure 1.
  • FIG. 5 summarizes the different alternatives of the present invention compared to the prior art.
  • FIG. 6a accordingly shows a standard process for the production of rubber according to the prior art, while the circumscribing circle relating to FIG. 6b represents a conventional process sequence according to the introduction to the description of DE 10 2012 105 796 B1.
  • FIG. 6c now shows the relationship of the present invention with the other process sequences.
  • FIG. 6a shows that soot production 46 of any type, such as, for example, can be produced.
  • B. can be done by a Furnace process, followed by the soot production 46 is a direct transfer 47 to a subsequent Verperlungswork 41.
  • the input branch 49 includes a first commercial stage because the production of pearlite and rubber production are separated in a second stage, production stage 55.
  • the known process sequence according to FIG. 6b shows a pyrolytic production stage 50 for the production of soot, in which waste rubber is recycled.
  • the process product produced in the intermediate stage 52 is a recycled soot B, which is present as a porous granulate B.
  • the porous granulate B is fed to the state of the art a Vermahlu and Verperlung 53.
  • the output branch 54 of the grinding and polishing 53 is in turn fed via the input branch 49 of the rubber production 55. It is characteristic of the process according to FIG. 6b that, in the intermediate stage 52, the intermediate material (recycled soot) obtained there can be fed via the input branch 51 to another production process for soot production 46. This is described in the mentioned patent DE 10 2012 105 796 B1.
  • FIG. 6c sets in which, in a preferred variant, for example, starting from a production stage 50 with a pyrolytic recycling of waste rubber, grinding and granulation of the substance is carried out directly without interposition of an intermediate stage 56.
  • the intermediate stage 56 corresponds to the input material 29 from FIG. 1.
  • the grinding and granulation is carried out with the production stages as described by reference numerals 32, 33 and 34 in the above description.
  • the porous granulate B from process 50 is stored in an intermediate stage 56 and possibly also transported and then fed to the process 32, wherein it does not matter in FIG. 6c that a direct transition from process 50 to process 32 takes place would.
  • the process 50 may be located at a different location than the process 32, which would allow the process 50, the process of FIG. 3 (32, 33, 41, 42) or FIG 4 (32, 33, 34) and the process 55 at three different Can be located, if this makes sense for an economic implementation of the procedure.
  • the process 55 may be identical to the process 106 or 103 in FIG. 7.
  • the starting product in the output branch 57 then appears as a pre-compound C having a defined composition, for example in the form of a free-flowing granulate having a particle size of 3 mm.
  • FIG. 7 shows the relationship between the measures according to the invention (right-hand illustration in FIG. 7) in conjunction with the process sequences according to the prior art.
  • the "invention 3" is shown on the right side, from which it follows that a pre-compound 105 is to be produced from various additives 31 of a rubber compound via an extruder 103 via the outlet branch 104, which then takes the form of granules 105 is added to the mixer 106 in batch mode in addition to other additives
  • the sum of the formulation ingredients added to the mixer 106 along with the pre-compound 105 along with the pre-compound 105 results in the rubber compound 108.
  • a main advantage is furthermore that via the intermediate step extruder 103, the additives 31 present in powdery or highly dusty form after extrusion as a pre-compound have a substantially higher density than the sum of the added additives 31. Since the mass of a mixture often exceeds the max. Filling volume of the mixer is limited by the introduction of the additives as pre-stabilized pre-compound the degree of filling of the mixer or increase the batch weight. Possibly. the total amount of an additive, e.g. As silica, which can be introduced into a batch, can be significantly increased, whereby an increase in performance of the mixing process and thus a higher efficiency and higher throughput of the entire mixer line can be achieved. This can lead to significant savings.
  • an additive e.g. As silica
  • This method is particularly suitable for incorporation of recycled carbon black 62 which has been prepared according to the measures of FIG. Reference is therefore made to reference numerals 48, 54 and 56 in FIG. 6 and to the description there.
  • the recycled carbon black (rCB) 62 may therefore optionally be fed to the extruder 103 or not. That is, it comes in the representation of Figure 7 only matter that the mixing process belonging to the prior art, an extruder is switched according to the invention, and the illustration in Figure 7 states that as additive to the extruder even a recycling Caron Black 62 can be supplied or additives, such.
  • the additives 31 which consist of carbon black and / or silica and / or waxes and / or liquids and / or liquid rubber and / or chemicals.
  • the invention 3 is to add an additional pre-compound via the output branch 104 in the prior art mixing process to make the mixing process more efficient, namely, to achieve a higher degree of filling for the mixer and an increase in performance to allow this mixer over the prior art.
  • the extruder 103 can now be placed in close proximity to the mixer 106 and the weighing and metering 107 and its pre-compounded added directly to the mixer. But it can also be further away and the pre-compound is supplied via a promotion of weighing and dosing 107 via the input branch 109 and passes in this way in the mixer 106th
  • the inventions 2 and 3 are combined and the extruder 17 of Figure 1 and the extruder 103 of Figure 7 are one and the same machine and the pre-compound 57 corresponds to the pre-compound 108 and is about the dosage and Weighing 107 fed to the mixing process.
  • the pre-compound 57 is one of the additives 31 of FIG. 7.
  • the pre-compound 104 would contain portions of the pre-compound 57 and the extrusion process 103 would be applied to the extrusion process 17 followed, wherein the extrusion process 17 is spatially separated in the vicinity of the pyrolysis process 50, whereas the extrusion process 103 is in the vicinity of the mixer 106 and there is a trade route C according to Figure 6c therebetween.
  • Figures 8 to 12 show different apparatuses used in the processes according to the invention.
  • a capacitor 8 is shown as an exemplary embodiment, which consists essentially of a container 63 having a cooling jacket 67 which is cooled by a coolant flow, not shown.
  • the cross-section of the container 63 is approximately conical and on its upper side an additive feed 64 is provided, which is formed by a task member 66.
  • the task member 66 may be a mixer, a feed screw or the like. It is important that in the container 63 is added to the product flow, which is introduced via the input 6, wherein on the outlet 77 emerging exhaust gas 78 is discharged.
  • the previously described screw conveyor 13 or another discharge member is arranged, and the mass flow prepared in the condenser 8 then leaves in the indicated arrow direction the output 1 6 of the screw conveyor 13th
  • a cyclone 88 can also be used in the process diagram according to FIG. 1, which is shown only in dashed lines as an optional feature.
  • the cyclone 88 according to FIG. 9 would then be arranged in the outlet branch 5 at the outlet of the mill 2 in front of the inlet branch 6 of the condenser 8 and in FIG. 9 consists of a container 89 into the interior of which the product stream is fed via the inlet 6. It passes through a quench 91 in which the additives 30 are also supplied via the inlet 7 in order to achieve a mixing with the mass flow at the inlet 5 there.
  • This premixed mass flow passes into the container 89, is circulated there according to the known mode of operation of a gas cyclone and set in rotation so that a partial flow with low particle loading via the gas outlet 92 as gas 93 separates.
  • the compressed partial flow forms a starting material 95 at the outlet of the cyclone container 68.
  • the use of a cyclone 88 shown in FIG. 9 in the process diagram according to FIG. 1 has the advantage that the mass flow at the discharge 94 has a higher charge than the starting material 95 comparatively according to the process scheme of Figure 1, in which the output of the mill 5 is guided directly into the condenser 8.
  • the concentration of soot in the granules 28 at the end of the procedure is significantly increased.
  • the gas 93 can not be described here in more detail by way of a separator for separating off the particles, and the gas consisting for the most part of water vapor can be supplied to the inlet 4 of the mill 2 after compression in order to further improve the overall energy balance of the process.
  • the arrangement of a quench 91, in which the additives 30 are supplied has the advantage that at the outlet 95 steam, droplets and gas are present in mixture form, whereby a particularly intensive mixing of the product is given.
  • FIG. 10 shows, as a further exemplary embodiment, a capacitor 71 which represents an alternative to the capacitor 8 in FIG.
  • the condenser shown in FIG. 10 essentially consists of a container 72, which has a cooling jacket 67 and into which a feed pipe 73 centrally opens, via which the mass flow 6 is introduced from the inlet 6 in the form of the starting material 95 and in turn overcomes the quencher 91 ,
  • the inlet pipe 73 can also be introduced at any other point in any way in the container so that the design of the container is taken into account and the circulation of the suspension is disturbed as little as possible. It is only important that the outlet of the inlet tube 73 is completely covered by liquid.
  • the mass flow thus passes after passing through the quenches 91 in the interior of the container 72 and there is evenly distributed as a suspension 74, wherein the suspension is present as a liquid medium in which the soot particles and additives and gas fractions are dispersed, and by the introduction of the feed tube 73 and the intensive contact with the suspension 74, the mass flow is cooled and flows through the liquid column of the suspension 74 and the gas component in the form of water vapor condenses completely to water.
  • Additives 30 can additionally be introduced into the suspension 74 via the inlet 76.
  • the suspension 74 is stirred by an agitator 75, which is driven by a motor and at the outlet 79 is then a slurry slurry (slurry), which is provided as a suspension 74 for further processing, as shown in the process scheme of Figure 1.
  • additives 30 leads to a further cooling of the suspension 74 and results in an improved degree of mixing into the suspension.
  • FIG. 11 shows an embodiment modified from FIG. 10, in which the capacitor 71 is shown in the left-hand illustration according to FIG. 11 and the same reference numerals and the same measures apply to the same parts.
  • the condenser 71 shown in FIG. 10 has at its outlet 79 a throttle 81 which opens into an inlet 82 which opens into a concentrator 80.
  • this concentrator 80 a further concentration of the suspension is achieved by sedimentation, evaporation of the water, or other suitable methods.
  • the previously prepared suspension 74 is converted into a compacted suspension 74 'by either cooling or heating alternatively via the temperature control jacket 67', thus evaporating water the suspension 74 ', wherein this water is discharged via the discharge line 85 as water vapor and a filter 86 is supplied to which a pump 87 is arranged, which discharges the steam 98 into the environment.
  • the filtered-out in the filter 86 substances are recycled via the discharge member 96 again as a particle mixture 97 the further process.
  • the discharged particle mixture 97 may, for. B. in the form of an additive in Figure 10 at reference numeral 30 are fed again.
  • the steam 98 at the outlet end of the pump 87 can be used as process steam at the steam jet mill 2 according to FIG. This results in a significant improvement of the energy balance.
  • suspension 74 ' is kept in motion with an agitator 75 and discharged via the outlet 84 and the throttle 69 as suspension 74' and fed to the downstream process extruder 17 via access 1 6 according to FIG.
  • the suspension 74 'according to FIG. 3 can be fed to a shot 41 and to a drying 42 in order to produce a pelleted carbon black 43'.
  • the pressure level P1 on the condenser 71 is different than the pressure level P2 on the concentrator 80.
  • FIG. 100 An aggregate state curve, wherein a dividing line 99 is drawn, above which the mass flow is vaporous and below which the mass flow is liquid. Furthermore, a pressure curve 101 and a temperature curve 102 are shown.
  • the said curves are shown in different process steps of the running process.
  • the process steps are indicated by reference numerals 2, 91, 8, 63, 67, 80 and 74, respectively.
  • a quench 91 consists in principle of a piece of pipe which is flanged into the feed line and has the annularly arranged nozzle elements, via which a liquid or a suspension can optionally be injected with auxiliary medium pressure air in the interior. It can be used to cool mass flows of high temperature to low temperatures.
  • the temperature and pressure curve then opens into the starting product, which is present as a sludge-like water mass flow in the form of the suspension 74 'or 74.

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Abstract

Verfahren zur Aufbereitung von Carbon Black (CB), insbesondere von Recycling Carbon Black und ein Herstellungsverfahren für die Herstellung eines Pre-Compounds bestehend aus den folgenden Schritten: a.) Bereitstellen eines trockenen Granulats aus Carbon Black (CB) aus einem pyrolytischen Verfahren b.) Mahlen des Granulats aus Carbon Black in einem Trockenvermahlungsprozess wobei eine Direktverperlung von CB aus einer Mühle (2) unter Vermeidung der Filterstufe durch Kondensation des Trägergases stattfindet. c) nachgeschaltete Extrusion und Formgebung, wobei ein handelsfähiges stabiles, nicht staubendes Material mit höherer Dichte und Stabilität als Russ entsteht, welches in Form von Granulat, Schlauch, Raupe oder Fell (flaches, kontinuierliches Band) entsteht. d) Zuführung dieses Material als Pre-Compound in einen Gummimischer, wobei durch die höhere möglich Beladung des Mischers und Erhöhung des Durchsatzes ein erheblicher Effizienzgewinn zu erzielen ist.

Description

Verfahren zur Aufbereitung von Carbon Black und Herstellungsverfahren eines Pre-Compounds für eine Gummi-Mischerei Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Carbon Black (CB), insbesondere von Recycling Carbon Black (rCB) und ein Herstellungsverfahren für die Herstellung eines Pre-Compounds.
Gummihersteller verwenden üblicherweise Perlrusse in großen Mengen als Additive bei der Gummiherstellung. Im Gummimischprozess werden der Mischung zahlreiche weitere Additive zugesetzt. Üblicherweise wird die Rezeptur individuell für jeden Ansatz aus den Rohstoffen aufbereitet.
Bei dem Recyceln von Altgummi nach einem pyrolytischen Verfahren fällt in der Regel ein trockenes Granulat mit einem sehr hohen Anteil an CB an. Üblicherweise wird dieses Granulat in einer Mühle gemahlen, um es zu einem verarbeitbaren Recyclingrohstoff aufzubereiten. Das in diesem Mahlprozess gewonnene feine Pulver muss anschließend in einem weiteren Arbeitsgang zu Perlruss aufbereitet werden, um es sinnvoll einer Handelskette zuführen zu können. Diese Verperlung folgt üblicherweise demselben Verfahren wie es bereits bei anderen kommerziellen Erzeugungsprozessen für technische Ruße angewendet wird.
Die Verperlung von Russ stellt eine eigene, investitionsintensive und energieintensive Prozessstufe dar. Die Verperlung wird hauptsächlich durchgeführt, um den Russ für den Distributionsprozess handhabbar zu machen. Dennoch ist diese Handhabung nicht unproblematisch. Eine unsachgemäße Handhabung schränkt den Nutzwert des Russes stark ein oder führt z.B. zu starker Verschmutzung der Umgebung. Das hier beschriebene Verfahren könnte auch auf Herstellungsprozesse technischer Russe nach herkömmlichen Herstellungsverfahren angepasst werden. Im Folgenden soll aber zunächst auf die Aufbereitung von CB aus einer pyrolytischen Recyclinganlage für Gummierzeugnisse, insbesondere Reifen eingegangen werden.
Bei der Aufbereitung von Recycling CB (rCB) wird nach dem Stand der Technik heute das Ausgangsmaterial zunächst über eine Mühle zerkleinert. Hier werden üblicherweise Luftstrahlmühlen eingesetzt. Das so erzeugte Pulver wird anschließend über einen Filter vom Gasstrom getrennt. Die Filterstufen sind teuer und der anfallende Filterstaub ist schwer zu handhaben. Der anfallende Filterstaub wird anschließend üblicherweise der Verperlung zugeführt. Dazu ist allgemein die Trockenverperlung oder die Nassverperlung bekannt. Aufgrund der höheren erzielbaren Perlhärte ist das Nassverperlungsverfahren üblich. Bei der Nassverperlung wird der Trockenstoff mit Wasser versetzt (ca. 40 bis 60 Gew. % bezogen auf die Gesamtmasse) und der Verperlung zugeführt. Die Einstellung einer geeigneten Perlhärte ist hier für die weitere Verwendung von entscheidender Bedeutung. Anschließend muss die zugeführte Feuchtigkeit in einem energieintensiven Prozess wieder entfernt werden. Häufig werden dem Wasser Bindemittel zugesetzt oder die Perlbildung wird durch die Zugabe von „Impfgut" oder Wachs verbessert. Diese eingesetzten Bindehilfsmittel oder Perlhilfsmittel verbleiben dabei allerdings im Russ.
Zum Stand der Technik vgl. u.a. Patent „Perlruss und Verfahren zu seiner Herstellung EP 0 924 268 B1 ". Mit dem Gegenstand der EP 0 814 133 B1 wird ein Verfahren zur kontinuierlichen Trockengranulation von Pulverruss beschrieben. In dieser Druckschrift wird der bekannte Verfahrensschritt der Trockengranulierung von Carbon Black beschrieben, und auf die dortige Beschreibung wird im Hinblick auf die Erläuterung der vorliegende Erfindungsbeschreibung ergänzend hingewiesen.
In dieser Druckschrift wird auch die sogenannte Nassgranulierung beschrieben, und die beiden Granulierungsverfahren werden gegenübergestellt. An der Druckschrift ist zu ersehen, dass eine aufwendige Verperlung notwendig ist, die mit hohem Maschinenaufwand verbunden ist und in nennenswertem Umfang Zusatz- und Hilfsstoffe eingesetzt werden, die im Russ verbleiben. Dennoch erhält man selbst bei gut geperltem Russ immer noch ein Produkt, das stark zu Staubbildung neigt und mit äußerster Sorgfalt zu handhaben ist, um eine Kontamination der Umgebung mit schwarzem Staub auf ein Minimum zu begrenzen. Ebenso muss der Perlruss mit Sorgfalt behandelt werden, um ein Kornbruch und die Erzeugung weiteren Feinanteils gering zu halten, welcher für die weitere Verwendung nachteilig ist.
Weiterer Nachteil einer Nassverperlung ist die Notwendigkeit des Einsatzes von Wasser, und das Wasser muss in einem späteren Verfahrensschritt wieder aufwendig entfernt werden.
Mit dem Gegenstand der EP 0 924 268 B1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Perlruss bekannt, bei dem das heutige, gängige Verfahren gut beschrieben ist und im Prinzip aus der Abfolge einer Vermahlungsstufe, einer Filtrationsstufe, einer Verperlungsstufe und einer Trocknungsstufe besteht.
Ausgangspunkt der Trocknungsstufe ist somit ein pelletiertes Carbon Black (CB).
Aus dieser Druckschrift lässt sich im Übrigen auch die Tatsache entnehmen, dass Wachse und andere Additive zugesetzt werden, und es wird auf die Figur 2 der vorliegenden Erfindung verwiesen, wo dieses bekannte Verfahren grafisch dargestellt ist.
Nachteil des bekannten Verfahrens ist demnach die Notwendigkeit der Anordnung einer Verperlungsstufe und die Zuführung von Wasser und dessen späteren energieaufwendigen Entfernung aus dem Prozess. Als Ausgangspunkt der Verperlung entsteht ein Perlruss. Die damit verbundenen Nachteile wurden vorstehend anhand der EP 0 814 133 B1 beschrieben. Das Einbringen eines solchen Perlrusses in den späteren, industriellen Mischprozess wird durch einen erhöhten Feinanteil stark erschwert. Zum einen sorgt ein höherer Feinanteil für eine nachteilige Staubentwicklung und erschwerte Handhabung des CB insbesondere bei der Förderung und Verwiegung des CB, vorgelagert zu einem Mischprozess. Zum anderen verringert sich die Schüttdichte, was sich nachteilig auf die mögliche Füllmenge nachfolgender Mischprozesse auswirken kann. Eine geringe Füllmenge und ein hoher Feinanteil des CB im Mischer wirken sich nachteilig auf die Mischeffizienz oder die Mischgüte bzw. den erzielbaren Mischdurchsatz pro Zeit aus. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Aufbereitung von Recycling Carbon Black (rCB) und eine Herstellung eines Pre- Compounds (PCO) für eine Gummimischerei dergestalt weiterzubilden, dass bei geringerem Energieaufwand eine höhere Produktionsleistung bei der Herstellung einer Gummimischung gewährleistet ist.
Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt durch die technische Lehre mindestens eines der unabhängigen Patentansprüche.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass der aufwendige Verperlungs- und Trocknungsprozess entfällt und damit durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen eine verbesserte Herstellung erreicht werden kann.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass das gemäß diesem Verfahren hergestellte Pre-Compound (PCO) wesentlich besser, einfacher, preiswerter und staubfreier als Handelsgut verpackt und geliefert werden kann. Durch seine üblicherweise größere Stabilität und Schüttdichte kann es im Gegenzug zu perliertem CB mit geringerem logistischem Aufwand befördert, gelagert und dosiert werden.
Darüber hinaus sind üblicherweise weder Kornbruch, Feinanteilbildung oder starke Staubentwicklung mit einer entsprechend nachteiligen Auswirkung auf den Logistikprozess zu erwarten. Trotz des im Vergleich zum Perlruss deutlich größeren und stabileren Korn sind keine negativen Auswirkungen auf die Dispergierbarkeit des Pre-Compound in die Gummimasse während des Mischprozesses zu erwarten.
Der weitere Vorteil der Erfindung liegt darin, dass bezogen auf die Herstellung eines Pre-Compounds für eine Gummimischerei ein höherer Füllgrad für den Mischer und damit eine Leistungssteigerung für den Mischer erreicht werden kann.
Außerdem kann der Dispergiergrad der Additive im Mischer verbessert werden, was im Stand der Technik bisher nicht möglich war.
Als nachteilig könnte hierbei angesehen werden, dass das Pre-Compound neben dem Russ einen erheblichen Anteil weiterer Substanzen enthält, die in dieser Zusammensetzung dem Mischprozess beigegeben werden und somit vermeintlich die Flexibilität bei der Rezepturgestaltung einzelner Gummimischungen behindert. Dem kann entgegengesetzt werden, dass bei einer industriellen Nutzung zum einen damit zu rechnen ist, dass verschiedene Pre-Compounds mit unterschiedlicher Zusammensetzung angeboten werden. Zum anderen besteht weiterhin die Möglichkeit, weitere Additive während des Mischprozesses zu ergänzen, so dass ein Pre-Compound üblicherweise nur eine Teilmenge eines Rezepturbestandteiles in die Mischung einbringt und die notwendige Menge zur Erzielung der gewünschten Rezeptur konventionell ergänzt wird, so dass die volle Flexibilität der Rezepturgestaltung erhalten bleibt. Allerdings wird die zuzuführende erforderliche Menge je Mischung diverser Rezepturbestandteile verringert, wodurch diese Dosierorgane entlastet werden bzw. evtl. Bottlenecks beseitigt werden können.
Zwar ist mit dem Gegenstand der DE 10 2012 105 796 B4 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Hybrid-Carbon Black-Teilchen bekannt geworden, welches sich dadurch auszeichnet, dass ein Produktgranulat auf der Grundlage von Kohlenstoff in mehreren Heizzonen mit unterschiedlichen Temperaturen in einer Unterdruckatmosphäre zu einem Pyrolyseprodukt pyrolisiert wird, wobei das Produktgranulat in jeder Heizzone bis 4 Stunden verweilt. Es werden zwei unterschiedliche Produktionsströme gebildet.
Nach dem Mahlen der zweiten Carbon-Black-Basisteilchen erfolgt ein Einmischen dieser zweiten Carbon-Black-Basisteilchen in einen Teilchenstrom der ersten Carbon-Black-Basisteilchen und nachfolgend eine Pelletierung der ersten und zweiten Carbon Black Basisteilchen zu Hybrid-Carbon-Black- Teilchen.
Nachteil des bekannten Verfahrens ist allerdings, dass die Zumischung der zweiten Carbon-Black-Basisteilchen in den Strom der ersten Carbon-Black- Basisteilchen mit hohen Schwierigkeiten verbunden ist und den Prozess der Zuführung der ersten Carbon-Black-Basisteilchen drosselt und erschwert.
Nach der Zumischung der zweiten Carbon-Black-Basisteilchen in den ersten Teilchenstrom muss der sonstige Ablauf nach dem Stand der Technik ablaufen, nämlich die Filtration, Verperlung und Trocknung, wie es als Stand der Technik im Ablaufdiagramm der Figur 2 der vorliegenden Erfindung dargestellt ist.
Das Mischverhältnis zwischen dem Neu-Ware-Russ und dem Recycling-Russ ist durch die Zumischung der zweiten Carbon-Black-Teilchen fest vorgegeben und kann in dem nachfolgenden Produkt nicht mehr geändert werden. Der eigentliche Nachteil ist im Übrigen auch, dass Neuware mit Recycling-Ware gemischt wird und damit die Art und Zusammensetzung des damit hergestellten Rußes in nachteiliger Weise von vorneherein festgelegt ist. Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, ein Pre-Compound einzusetzen, das über einen spezifischen Prozess hergestellt wird. Die Mischung entsteht während der Kondensation und wird in einer Extrusionsstufe zu einem handhabbaren Handelsgut qualifiziert. Der Einsatz von Recyclingruss wird begünstigt. Die Kondensation direkt aus der Gasphase ohne Filterstufe nach der Trockenvermahlung mit Dampf ist neuartig, ebenso das Quenchen mit Additiven anstelle von Wasser. Es wird ein neuer Prozessweg für die Veredelung von Carbon Black und die Überführung in ein handelsbares (logistisch umsetzbares Handelsgut) vorgeschlagen. Die Erfindung kann dazu führen, dass der Herstellungsprozess für Gummi um über 10% effizienter wird. Sie bietet einen ökonomischen Handelsweg und einen neuen Marktzugang für Recycling-Carbon Black.
Demnach sieht die vorliegende Erfindung folgende Teil-Erfindungen vor, die jeweils einzeln für sich aber auch in jeder beliebigen Kombination untereinander Schutz genießen sollen:
1 .) Die Kondensation aus der Dampfphase ohne Filterstufe nach der Trockenvermahlung. 2.) Das Quenchen mit Additiven ggf. in Ergänzung zu Wasser um eine spontane Kondensation zu unterstützen.
3. ) Der Prozess der Herstellung eines Pre-Compounds ist heute nicht im Gummimarkt in größerem Umfang etabliert.
4. ) Einbringung von CB Recyclingware über einen logistischen Prozess mit der Gummiindustrie der wirtschaftlicher ist als bisherige Vorgehensweisen. Das hier präsentierte Verfahren könnte einen kommerziell erfolgreichen Weg darstellen, einen Recyclingkreislauf für recycelte CB marktfähig zu machen. Die Herstellung von Precompound in der Gummiindustrie wird als logischer nächster Schritt für die Herstellung von Gummi gesehen. Diese Technologie beschränkt sich nicht auf die Anwendung auf Recyclingware.
Die Erfindung umfasst mehrere Schritte, deren einzelne Schritte sowohl in Alleinstellung als auch in einer beliebigen Kombination untereinander Schutz genießen sollen.
In einem ersten Schritt kann die bisherige investitionsintensive Filterstufe signifikant verkleinert werden.
Im zweiten Schritt kann dieser energieintensive Aufbereitungsprozess energetisch deutlich optimiert werden.
In einem dritten Schritt wird die Kondensation des Wasserdampfes durch Quenchen mit Additiven unterstützt.
In einem vierten Schritt entsteht eine neue Form als Handelsprodukt.
Durch eine Prozessoptimierung soll ein Pre-Compound hergestellt werden, welches viel einfacher als Perlruss gehandhabt werden kann und darüber hinaus zahlreiche weitere Vorteile zeigt.
Schließlich soll in einem fünften Schritt zur Erzeugung der Handelsware die heute übliche Verperlungsmaschine durch einen Extruder ersetzt werden, der viel größere und viel einfacher handhabbare Perlen erzeugt.
Teil 1 - Eliminierunq der Filterstufe Der Zweck der Erfindung ist, die Filterstufe zu eliminieren bzw. durch einen kleineren Filter an anderer Stelle zu ersetzen. Dadurch können die Kosten der Vermahlung signifikant gesenkt werden. Dazu wird die Mahlung mit einem möglichst hohen Anteil an überhitztem Wasserdampf anstelle Luft durchgeführt (überkritischer Dampf bei einem Druckniveau von ca. 30 bis 40 bar). Nach erfolgter Mahlung wird das Dampf-Partikelgemisch nicht über einen Filter geleitet, sondern über eine Kühlstufe, die den Dampf auskondensieren lässt. Hierbei wird ausgenützt, dass Wasserdampf ein etwa 1 600-faches Volumen im Vergleich zu Wasser aufweist. Das dann auskondensierte Wasser wird in der nachgeschalteten Verperlungsstufe ohnehin benötigt. Die Kondensationswärme wird zur Erzeugung neuen Dampfs verwendet.
Teil 2 - Energetische Gesamtbilanz
Bisher werden beim Gummi-Recyclingprozess die Herstellung eines recycelten Carbon Blacks und der Aufbereitungsprozess zu perliertem CB als zwei getrennte Prozessschritte betrachtet. Carbon Black (CB) nach einem pyrolytischen Verfahren wird nach dem Hauptprozess üblicherweise auf unter 40°C - 60°C zur Zwischenlagerung abgekühlt. Dazu werden üblicherweise Kühlschnecken eingesetzt. Hierbei ist nachteilig, dass bei dem unbeabsichtigten Verbleib von geringen Mengen an Monomeren und Öldämpfen im Recyclat eine entzündungsfähige Atmosphäre entstehen kann und eine dadurch eingeschränkte Lagerfähigkeit des Recyclinggranulates besteht.
Die Erfindung liegt nun darin, diese Kühlung mit Wasser vorzunehmen, das direkt mit dem Recyclat in Verbindung gebracht wird. Der hierbei entstehende Wasserdampf wird in der nachgeschalteten Dampfstrahlmühle verwendet. Das Recyclat wird auch nicht auf weniger als 130°C heruntergekühlt und dem Mahlprozess umgehend zugeführt, um ein frühzeitiges Auskondensieren des Wasserdampfes und die damit verbundene Leistungseinbuße zu verhindern. Das„Löschen" des Recyclats mit Wasser hat weiterhin den Vorteil, dass eine Inertatmosphäre aus Wasserdampf die Gefahr einer Selbstentzündung deutlich reduziert. Wird dem Recyclat-Dampf-Gemisch nur ein beschränkter Expansionsraum zur Verfügung gestellt, so ergibt sich durch die Verdampfung des Wassers ein Druckaufbau, der vorteilhaft für den Betrieb einer Dampfstrahlmühle eingesetzt werden kann. Dadurch wird die Energiebilanz wesentlich verbessert.
1 . Variante des Teils 2:
Das Pyrolyseprodukt wird nach der Pyrolyse nicht gekühlt, sondern direkt heiß einer Dampfstrahlmühle zugeführt. Zur Beschleunigung der Förderung zur Zuspeisung in die Dampfstrahlmühle wird ein Injektor verwendet. Dieser wird mit Nassdampf betrieben. Das freie Wasser wird bei Kontakt mit dem heißen Recyclat verdampfen und es entsteht Trockendampf mit wesentlich größerem Volumen. Da sich das Dampf-Partikelgemisch in dem Rohr nicht ausdehnen kann, kommt es zu einer Druck- und in dessen Folge zu einer Geschwindigkeitserhöhung im Rohr. Diese wirkt als„Booster" oder„Turbo" für den nachgeschalteten Mahlprozess. 2. Variante des Teils 2:
Das Pyrolyseprodukt wird nach der Pyrolyse nicht gekühlt, sondern direkt heiß einer Dampfstrahlmühle zugeführt. Zum Druckaufbau vor der Förderung wird das Recyclat in einem Druckgefäß gesammelt und dieses mit Wasser versetzt. Das freie Wasser wird bei Kontakt mit dem heißen Recyclat verdampfen und es entsteht Trockendampf mit wesentlich größerem Volumen. Da sich das Dampf- Partikelgemisch in dem Druckgefäß nicht ausdehnen kann, kommt es zur Druckerhöhung im Druckgefäß. Diese wirkt als„Booster" oder„Turbo" für die nachgeschaltete Förderung zum Mahlprozess. Teil 3 - Quenchen des Nassdampfstroms mit Additiven und Impfqut zur spontanen und vollständigen Kondensation der Dampfphase - Zusatz von Additiven zur spontanen Kühlung des Massestroms 3.1 Das Recycling CB (rCB) wird in der Dampfstrahlmühle zu Partikeln zwischen 2 μηι und 10 μηι vermählen. Der Partikel-Dampf Strom aus der Dampfstrahlmühle wird in einer bevorzugten Ausführung zunächst in einer Stufe zur Vorkühlung zugeführt. Hierbei wird das Dampf-Partikel-Gemisch vorzugsweise bis zum Kondensationspunkt des Dampfes abgekühlt. Der Kondensationspunkt des Dampfes wird u.a. durch das Druckniveau des Dampf- Partikel-Gemisches beeinflusst. Durch geeignete Wahl und Steuerung des Druckniveaus über den gesamten Verfahrensablauf und die Reduzierung des Druckes an geeigneter Stelle im Prozess wird der Ort der Kondensation geschickt beeinflusst.
3.2 In einer bevorzugten Variante wird der aus der Dampfstrahlmühle austretende Massestrom vollständig der Kondensation zugeführt. Hierbei ist vorteilhaft, dass auf eine aufwändige und serviceintensive Filterstufe vollständig verzichtet werden kann.
3.3 In einer Variante kann über einen Filter ein Teilmengenstrom des Dampfes vom Gesamtmassenstrom abgeschieden und der Dampfstrahlmühle über einen Aufbereitungsprozess neu zugeführt werden. Hierdurch wird die zur vollständigen Kondensation des Wasserdampfes erforderliche Menge an Additiven reduziert und dadurch der Anteil an CB am Endprodukt erhöht.
Hierbei kann es in einer weiteren Ausführungsvariante von Vorteil sein, den Gasstrom zunächst über einen Gaszyklon zu leiten. Danach wird der Gasstrom mit Feinpartikeln einer Filterstufe zugeführt während der Gasstrom mit den Grobpartikeln direkt der Kondensation zugeleitet wird.
3.4 In einer Variante dazu kann der Gasstrom nach der Gasstrahlmühle ebenfalls über einen Gaszyklon geleitet werden, wobei hier der Gasstrom mit den Grobpartikeln in die Gasstrahlmühle zurückgeführt wird und der Gasstrom mit den Feinpartikeln zu Kondensation geleitet wird. In diesem Fall kann die Feinheit der Aufmahlung bzw die Produktqualität beeinflusst werden.
Welche Ausführungsvariante letztlich bevorzugt wird, muss in dem Zielkonfliktdreieck Investitions- und Betriebskosten auf einer Seite, Produktqualität und -Zusammensetzung auf einer weiteren Seite, sowie Anlagenkomplexität und Betriebssicherheit sowie -effizienz auf der dritten Ecke des Dreiecks entschieden werden. 3.5 Um die Kühlung bzw. die Kondensation der Dampfphase nach der Vermahlung zu beschleunigen, werden dem vorgekühlten Nassdampf- Partikelstrom Additive niedriger Temperatur zugesetzt, die in der späteren Gummimischung ohnehin verwendet werden. Durch das Einbringen der kühleren Additive entsteht eine niedrigere Mischungstemperatur. Dadurch kann eine spontane Abkühlung des Nassdampfes und ein Auskondensieren des Dampfes erreicht werden.
Die Additive können darüber hinaus die Bildung der Perlen (Kondensationskeime) oder die Festigkeit der Perlen positiv beeinflussen.
Als vorteilhaft wird gesehen, dass die Einbringung der Additive über Sprühköpfe eine gleichmäßige Vermischung mit dem Nassdampf-Partikelstrom zur Folge hat und somit bereits hier eine homogene Vermischung diverser Zusatzstoffe einer Gummimischung ohne Zuführung weiterer Mischenergie erzielt werden kann. Dies erweist sich beim Erzielen einer homogenen Verteilung der Additive in der späteren Gummimischung als vorteilhaft.
Teil 4 - Erzeugung eines Pre-Compounds (POC) Die Additive werden in weit größerem Umfang zugesetzt als für den normalen Verperlungsprozeß des Rußes erforderlich wäre. Hier kann z.B. Silica als Additiv und Kühlstoff eingesetzt werden. Silica wird in zahlreichen Gummimischungen vermehrt eingesetzt. Silica ist durch seine geringe Schüttdichte und die Problematik der Verperlung ebenso schwierig zu handhaben wie Russ. Seine geringe Schüttdichte bereitet zusätzlich Schwierigkeiten bei der Lagerung, Dosierung und Verwiegung sowie beim Füllgrad des Gummi-Mischers. Durch das begrenzte Volumen der Mischkammer ist die Menge an Silica, die einer Mischung bei vergleichbarem Zeitaufwand beigefügt werden kann, begrenzt. Außerdem erhöht das Zumischen von Silica in der heutigen Weise stark den Verschleiß im Mischer. Durch den Einsatz von Pre-Compound wird der Füllgrad erhöht und der Verschleiß im Mischer reduziert.
Dieser oder weitere eindosierte Stoffe bewirken folgende Effekte bzw. weisen folgende Eigenschaften auf:
Die durch die eingebrachten Stoffe erwirkte Kühlung führt zu einer plötzlichen Abkühlung des Gesamtstoffstromes, was die spontane Kondensation des Wasserdampfes und Volumenreduzierung des Dampf- Stoffgemisches zur Folge hat.
Die eingebrachten Stoffe können pulverförmig, granulär, flüssig, fest, gefroren oder jeden anderen Zustand haben und werden bevorzugt bei Umgebungstemperatur oder gekühlt zugegeben. Vorteilhaft ist hier, diese Stoffe als möglichst kleine Partikel zuzuführen sodass der Wärmeausgleich mit der Mischung möglichst schnell erzielt werden kann. Hierzu kann des sinnvoll sein, die zuzudosierendenen Stoffe einer Zerkleinerung, z.B. durch Vermahlung bei Feststoffen oder durch Versprühen bei Flüssigkeiten zu unterziehen. es ist wünschenswert, den Anteil von Carbon Black am Endprodukt zu erhöhen. So kann ein Teilstrom der bereits kondensierten Slurry abgetrennt und in gekühlter Form anstelle von sonstigen Additiven dem Nassdampfgemisch zur Unterstützung der Kondensation zurückgeführt werden. In einer Variante kann die Slurry auch in gefrorener Form zurückgeführt bzw. dem Hauptstrom zugesetzt werden. Die Kühlung ist hierdurch besonders intensiv, da die gefrorene Slurry zusätzlich zur spezifischen Heizwärme bis zum Erreichen der Mischungstemperatur die Schmelzwärme dem Vielstoffgemisch entzieht.
Über den gesamten Prozessdurchlauf muss der Druck des Dampfgemisches sorgfältig beachtet und geregelt bzw. auf einem bestimmten Druckniveau geführt werden. Die Verschiebung der Kondensationstemperatur bei sich änderndem Druck muss ebenfalls beachtet werden. Dieser Effekt kann zur Führung des Kondensationsortes vorteilhaft eingesetzt werden.
Um im Prozess eine saubere Temperatur-Druck-Führung zu ermöglichen, wird nach bekanntem Verfahren das Quenchen mit Wasser eingesetzt, da es sich auf die Zusammensetzung der Rezeptur inert verhält und Wasser ohnehin Bestandteil der Mischung zu diesem Prozesszeitpunkt ist, aber vor Fertigstellung des Produktes wieder beinahe vollständig entfernt wird · Die eingebrachten Stoffe sind ohnehin Teil der Rezeptur, für die das so erzeugte Pre-Compound später eingesetzt wird.
Die Vormischung und thermische Behandlung dieser Stoffe durch den so dargestellten Prozess führt bei diesem Stoffgemisch nicht zu einer negativen Beeinflussung der Eigenschaftsentfaltung, die dieser Zusatzstoff in der Rezeptur nach dem ursprünglichen Verfahren angewendet, entfalten soll.
Idealerweise stellt das so hergestellte Stoffgemisch ein Pre-Compound dar, das durch seine Zusammensetzung durch die Ergänzung weiterer Stoffe oder die mengenmäßige Ergänzung der bereits enthaltenen Stoffe in eine Vielzahl gängiger Rezepturen eingefügt werden kann. Idealerweise stellt das so hergestellte Stoffgemisch ein Pre-Compound dar, das nach Ausgasung des überschüssigen Wassers durch seine Zusammensetzung eine stabile Granulatform einnehmen kann, die den logistischen Anforderungen genügt.
Teil 5 - Ersatz der Verperlunqsmaschine durch einen Extruder
Durch den Extruder anstelle der Granulierung wird die Vermischung der verschiedenen Einsatzstoffe optimiert. Die Zudosierung weiterer Additive ist denkbar und vorgesehen. Über eine Granulierstufe können Perlen erzeugt werden, die hervorragende transportlogistische Eigenschaften haben. Die Schüttdichte der Perlen ist höher als die der Summe ihrer Additive und so kann die Effizienz des Gummi-Mischers erhöht werden. Unter einem Extruder versteht die Erfindung eine Maschine mit einer oder mehreren, sich in einem Kanal drehenden, schneckenartigen Spindeln mit aufgesetzten Mischelementen verschiedenster Bauformen. Solche Extruder sind in der Maschinenausführung als Extruder, Compounder, Gleichläufer, Gegenläufer, Planetwalzenextruder, Ringextruder oder Kneter bekannt und werden hier angewendet.
Im Resultat ergeben sich daraus folgende Vorteile:
Die Filterstufe wird komplett eliminiert => hoher Investitions- und Betriebskostenvorteil, reduzierter Platzbedarf der Anlage.
Durch die Anwendung von Dampf als Trägermedium für die Vermahlung, werden die Energiekosten reduziert. Der dem Prozess nachgeschaltete Kühlprozess liefert einen Teil seiner Energie an den Verdampfungsprozess zurück. Im Gegensatz dazu ist die Energie einer Luftstrahlmühle nach dem Stand der Technik durch den Prozess verloren. Ein Teil der Kühlung wird ohne Energieeinsatz durch die Einbringung weiterer Stoffe übernommen. ein Teil der Wärmeenergie für die Erzeugung des erforderlichen Dampfs wird von dem noch heißen und nicht abgekühlten recycling-CB eingebracht.
Die Handhabung von Pre-Compound ist einfacher als bei Perlruss oder
Silica. · Das erzeugte Pre-Compound stellt bereits eine innige Mischung diverser Zuschlagstoffe einer Rezeptur dar. Dadurch wird die Mischenergie für den eigentlichen Mischprozess reduziert bzw. die Mischungsgüte bei gleichem Energieeinsatz erhöht. · Durch die höhere Dichte des neuen Pre-Compounds im Vergleich zur Summe des Volumens seiner Bestandteile als Einzeleinsatzstoffe kann dem Mischer (z.B. ein Innenmischer für Gummi im Batchbetrieb) eine höhere Masse bei beschränktem Mischkammervolumen eingegeben werden. Dadurch erhöht sich der spezifische Durchsatz des Mischers und damit die Effizienz der gesamten Mischerlinie.
Da ein Teil der Zuschlagstoffe über das Pre-Compound in den Prozess eingebracht wird, erfordert die ergänzende Dosierung der restlichen erforderlichen Additivmenge, um die Rezepturmenge einzustellen, weniger Zeit und Aufwand. Dies wirkt sich positiv auf den Handhabungsaufwand und im günstigen Fall auf die Zykluszeit und die Dosiergenauigkeit aus. Ggf können damit auch Bottle-Necks im Bereich der Dosierung und Verwiegung up-stream beseitigt werden. Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer kurzen Zusammenfassung seiner Merkmale wie folgt dargestellt: 1 . Granulat aus einer thermischen Recyclinganlage für Gummi wird im Temperaturbereich zwischen 10 und 500° C eingesetzt.
2. überhitzter Wasserdampf wird anstelle Luft oder Verbrennungsgase als Trägermedium für die Vermahlung eingesetzt.
3. das Gas-/Rußpartikelgemisch wird über einen Prozess zu Dampf knapp oberhalb des Sattdampfbereiches mit einem Gewichtsanteil von Russpartikeln bevorzugt zwischen 0,1 und 50 Gew.-% aufbereitet. Die Bandbreite variiert stark und wird stark beeinflusst von den Mahleigenschaften und insbesondere dem gewünschten Aufmahlungsgrad bzw. der gewünschten zu erzielenden mittleren Korngröße des gemahlenen Produktes. Darüber hinaus kann der Anteil über verschiedene Konfigurationen von Gaszyklon und / oder Filter günstig beeinflusst werden.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante wird der Recycling-Russ auf eine mittlere Korngröße zwischen 1 und 6 μηι aufgemahlen und über einen Gaszyklon und eine anschließende Filterstufe auf einen Gewichtsanteil von 7 bis 30 Gew.-% Russ konzentriert.
4. dieses Dampf-/Stoffgemisch wird durch Zusetzen von Additiven, die kühler als das Dampf-/Stoffgemisch sind,„abgeschreckt" (Quenchen), und dies hat ein spontanes und schnelles Kondensieren des Dampfes zur Folge, wodurch sich das Volumen des Dampf-/Stoffgemisches um den Faktor > 1000 reduziert.
5. die zugegebenen Additive sind ohnehin Bestandteile der Rezepturen der weiteren Verarbeitung des Produktes. 6. das so erhaltene Vielstoffgemisch wird mit einem hohen Anteil an Wasser wahlweise einer Verperlung in einer Perlmaschine oder einer Granulierung in einem Extruder zugeführt. 7. bei einer Granulierung in einem Extruder werden weitere Stoffe zugesetzt, wobei die Masse intensiv vermischt wird und die Verdampfungswärme des ausgasenden Wassers maßgeblich zur Kühlung des Mischgutes im Extruder beiträgt.
8. im Extruder vor der Granulierung wird durch die Zugabe der Additive die Endzusammensetzung des Precompounds bestimmt. Diese wird vorzugweise so gewählt, dass ein stabiles Granulat mit guten Eigenschaften in Bezug auf Lagerung, Förderung und Dosierung entsteht.
9. Recycling CB hergestellt im Prozess 50 der Figur 6c weist erfahrungsgemäß eine gewisse Schwankungsbreite in der Zusammensetzung auf, da diese durch die Einsatzstoffe bestimmt wird und diese üblicherweise in einem Recyclingprozess Schwankungen unterliegen. Bei Verwendung von Recycling-CB ergibt sich somit eine Schwankung in der Zusammensetzung des über Zweig 1 6 dem Extruder 17 zugeführten Produktes (siehe Figur 1 ). Im Extruder vor der Granulierung wird durch die Zugabe der Additive die Endzusammensetzung des Precompounds bestimmt. Die Menge der zugegebenen Additive wird vorzugweise so gewählt, dass Mengenschwankungen einzelner Bestandteile im Eingangszweig 1 6 durch eine Anpassung der Zugabemenge der Additive über den Zugangszweig 20 in der Art ausgeglichen wird, dass die Zusammensetzung des Granulates 28 in möglichst engen Grenzen gehalten wird.
Nachfolgend werden die unterschiedlichen Erfindungsaspekte nochmals wie folgt dargestellt:
1 . Direktverperlunq
Verfahren zur Direkt-Verperlung von CB aus einer Strahlmühle unter Vermeidung der Filterstufe durch Kondensation des Trägergases gekennzeichnet durch ein Merkmal oder durch mehrere der folgenden Merkmale in beliebiger Kombination untereinander: ein Gas-Feststoffgemisch, in dem der Feststoffanteil als feine Partikel in dem Gasstrom dispergiert ist. Üblicherweise wird Gas und Feststoff durch z. B. Filter oder Zyklone voneinander getrennt. Diesen Zustand erhält man üblicherweise z. B. nach einer Strahlmühle. Im Falle einer einfachen Strahlmühle liegt ein Luft-Feststoffpartikel-Gemisch vor, im Falle einer Dampfstrahlmühle liegt ein Wasserdampf- Feststoffpartikelgemisch vor.
- Anstelle einer alternativen Abscheidetechnologie (Filter, Zyklon, Wäscher) wird erfindungsgemäß der Gasstrom kondensiert. Das kondensierte Gas wird anschließend wieder aus dem Feststoff verdampft.
- Zur Unterstützung der schnellen Kondensation wird erfindungsgemäß ein Stoff oder mehrere Stoffe in einer solchen Menge eingedüst (quenchen), so dass die Mischtemperatur des entstehenden Zwei- oder Vielstoffgemisches unterhalb der Kondensationstemperatur des Trägergases liegt und das Trägergas kondensiert.
Die Erfindung betrifft deshalb ein Verfahren zur Direktverperlung von CB aus einer Strahlmühle unter Vermeidung der Filterstufe durch Kondensation des Trägergases. Der damit verbundene Vorteil liegt darin, dass als Trägermedium für die Strahlmühle anstelle von Luft Wasserdampf eingesetzt wird. Der Wasserdampf kann kondensiert werden und muss nicht vom Mahlgut getrennt werden, da das Wasser ohnehin zur Verperlung von Russ verwendet wird. Die schnelle Kondensation einer großen Dampfmenge erfordert die schnelle Abführung großer Wärmemengen. Dies stellt apparativ einen hohen Aufwand dar. Dies wird im Sinne der Erfindung durch„Quenchen" gelöst. 2. Vormischunq
Herstellung von Vormischungen aus Silica und CB in Verbindung mit Flüssigkeiten und Wachsen zur einfacheren Handhabung im Mischprozess und Erhöhung des Mischdurchsatzes und der Mischereffizienz.
3. Recvclinqruss-Füllstoffcompound Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Masterbatch (Pre-Compound) aus rCB in Verbindung mit z.B. Liquid Rubber, Wachsen oder anderen Zusatzstoffen. Es wird deshalb vorgeschlagen, dass die Herstellung von Vormischungen aus Silica und CB in Verbindung mit Flüssigkeiten und Wachsen zur einfacheren Handhabung im Mischprozess und Erhöhung des Mischdurchsatzes und der Mischereffizienz erfolgt.
Der damit verbundene Vorteil liegt darin, dass Vormischungen aus Silica oder CB einfacher zu handhaben sind als die Schüttgüter allein. Der Füllgrad des Mischers lässt sich erhöhen. Mutmaßlich wird das Dispergieren verbessert und der Verschleiß des Mischers wird reduziert.
Die Erfindungsidee betrifft auch die Kombination von Recyclingruss - und Füllstoffcompound, in der Weise, dass ein Verfahren zur Herstellung eines Masterbatch (Pre-Compound) aus rCB in Verbindung mit z.B. Liquid Rubber und anderen Zusatzstoffen und Wachsen vorgeschlagen wird.
Der Vorteil dieser Erfindungsidee liegt darin, dass sich durch die Einbringung von Stoffen eine Mischung schneller kühlen lässt. Damit wird klar, dass mit relativ geringem Aufwand eine günstige Produktion mit geringem Energieeintrag möglich ist. Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander. Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind. Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor. Es zeigen:
Figur 1 Prozessschaltbild einer Anlage zur Direktgranulierung von
Carbon Black Figur 2 ein Blockdiagramm der CB-Verperlung nach dem
Stand der Technik
Figur 3 ein Blockdiagramm der Verfahrensabläufe nach der Erfindung im Vergleich zur Figur 2
Figur 4 Zusammenfassung der Funktionsabläufe zur Herstellung
eines Pre-Compounds für die Gummiindustrie nach der Erfindung
Figur 5 die Gegenüberstellung von den Verfahrensabläufen nach dem
Stand der Technik (linke Spalte) im Vergleich zu den Verfahrensabläufen nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung (mittlere Spalte) und einer zweiten Ausführungsform der Erfindung (rechte Spalte) schematische Verfahrensdarstellung eines Standardprozesses für die Gummiherstellung nach dem Stand der Technik ein Verfahrensschema zur Gummiherstellung gemäß
dem erwähnten DE 10 2012 105 786 B1 ein Verfahrensablauf nach der Erfindung in Gegenüberstellung zu den oben genannten anderen Verfahrensabläufen in Fig. 6a und 6b die Darstellung eines Verfahrensablaufes mit den Verfahrensschritten nach dem Stand der Technik (linker Teil) und der Darstellung der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte (rechter Teil) ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für einen Kondensator eine Vorrichtung in der Art eines Zyklons als Variante für die Durchführung des erfindungsgemäßen Prozesses schematisiert die Darstellung eines Kondensators, der vorteilhaft in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird eine gegenüber Figur 10 abgewandelte Ausführungsform mit einem zweistufigen Kondensator und einem nachgeschalteten Aufkonzentrierer ein Zustandsdiagramm, Druck- und Temperaturdiagramm des Verfahrensproduktes über verschiedene Herstellungsstufen In Figur 1 ist ein Verfahrensschema nach der Erfindung dargestellt, bei dem am Eingangszweig 1 das CB-Recyclinggranulat 29 (rCB) eingeführt wird, wobei hier als beispielhafte Angabe angegeben ist, dass dieses Carbon Black 29 eine Temperatur von 200° C bei einem Massenstrom von 100 kg/h und
einer Schüttdichte von 640g/l aufweist.
Es handelt sich um ein poröses Granulat, welches mit einem Granulat aus einer Sprühtrocknung vergleichbar ist.
Statt der Einführung von recyceltem Carbon Black (rCB) kann auch ein Carbon Black 29 (CB) beliebiger Herkunft oder nach einem beliebigen Herstellungsverfahren eingeschleust werden, wobei es jedenfalls nicht auf die Einschleusung von recyceltem Carbon Black ankommt.
Der über den Eingangszweig eingeschleuste Materialstrom wird einer Mühle 2 zugeführt, die bevorzugt als mechanische Mühle ausgebildet ist. Es handelt sich um eine Prallmühle, die mit überhitztem Dampf von z. B. einer Temperatur von 306°C mit einem Massenstrom von 507 kg/h und einem Druck von 37 bar arbeitet. Auch hier handelt es sich um bevorzugte Beispielsangaben, die den Erfindungsgegenstand nicht beschränken.
Dieser überhitzte Wasserdampf 4 wird über den Eingang 3 in der Mühle 2 eingeschleust.
Durch das Aufeinandertreffen der hochgespannten Dampfteilchen auf den Granulatstrom des Carbon Black 29 kommt es zu einer Kollision der Partikel des Carbon Black 29 untereinander und diese werden dadurch zerteilt und zerkleinert.
Am Ausgangszweig 5 der Mühle ist somit ein verfeinerter Granulatstrom des Carbon Black 29 vorhanden, wobei ein Stoffgemisch aus feinem Carbon Black mit einer mittleren Korngröße von üblicherweise 2μηι bis 10μηι in Verbindung mit dem Gemisch aus Heißdampf vorliegt. Dieser Stoffstrom wird in einem bestimmten Verhältnis zu dem am Eingangszweig 9 eingeschleusten Massenstrom gesetzt, wobei z. B. ein Verhältnis von 1 : 2 und dergleichen vorgesehen werden kann.
In gestrichelten Linien ist dargestellt, dass als zusätzliche Variante der Erfindungsidee im Zweig 5, 6 das Ausgangsmaterial eines Zyklons 88 eingeführt werden kann.
Der mit Dampf vermischte Massenstrom wird über dem Eingang 6 einem Kondensator 8 zugeführt.
Am anderen Eingang 7 werden über den Eingangszweig 9 eine Anzahl von Additiven 30 zugeführt, wobei die Additive z. B. eine Temperatur von 20°C haben und im Verhältnis von 2:1 zum Massenstrom am Eingang 6 eingeschleust werden.
Unter dem Begriff „Additive" werden eine Vielzahl von möglichen Zuschlagstoffen verstanden, wie z. B. Wasser, Silica, Wachse, Russ, Chemikalien, Flüssigkeiten aller Art oder flüssigen Gummi (Liquid Rubber).
Ebenso kann Wassereis zugeführt werden oder ein Teilstrom der bereits gewonnenen Slurry, auch in gefrorener Form.
Die genannten Stoffe werden in den Kondensator 8 eingeführt und dort versprüht, weil es sich in einer bevorzugten Ausgestaltung um einen Sprühtrockner handelt. Der Mantel des Sprühtrockners ist als Kühlmantel 12 ausgebildet und zur Versorgung des Kühlmantels 12 wird eine Kühlstrecke 10 vorgesehen, über die das Wasser z. B. mit einer Temperatur von 20°C und einem Druck von 5 bar von einer Pumpe 1 1 zugeführt wird, welche forciert eine Mantelkühlung ausführt und das Ausgangswasser schließlich eine Temperatur von z. B. ca 40 bis 80°C hat. Es kommt dadurch zu einer wesentlichen Abkühlung der in den Kondensator 8 eingeführten Stoffe.
Die Kühlung wird vor allem durch das Eindosieren der Additive verwirklicht, weil die Additivpartikel die Wärme aufnehmen und eine spontane Kondensation des eingeführten Gas-Massenstromes verursachen.
Damit kommt es zu einer Kondensation des eingeführten Massenstromes und am Auslauf des Kondensators entsteht eine Suspension (Slurry), die aus einer Flüssigphase mit dispergierten Carbon-Black-Teilchen und den damit vermischten Additiven besteht.
Am Ausgang des Kondensators 8 ist eine über einen Motor 14 angetriebene Förderschnecke 13 angeordnet, die jedoch auch als andersartige Fördervorrichtung ausgebildet sein kann. Es handelt sich um einen Längsförderer, der auch in anderer Weise ausgebildet sein kann, und es wird angenommen, dass am Eingang der Förderschnecke 13 eine Temperatur von ca. 80-90°C bei einem Druck von ca. 1 bar vorliegt.
Auch diese Förderschnecke 13 kann mit einer Wasserkühlung 15 versehen werden, so dass der Massenstrom am Ausgang 1 6 der Förderschnecke 13 eine Temperatur von etwa 60°C aufweist.
Dieser Massenstrom wird nun in einen Extruder 17 eingeschleust, der von einem Motor 18 angetrieben ist.
Zusätzlich werden in den Extruder 17 noch weitere Additive über den Eingangszweig 20 zugeführt, wobei diese Additive 31 aus denselben Stoffen bestehen können, wie sie eingangs in Bezug auf die Additive 30 geschildert wurden.
Im Extruder 17 erfolgt eine Verdichtung und eine Vermischung des Stoffgemisches in Verbindung mit den Additiven und in Verbindung mit der Temperierung 19, die als Kühlung oder Heizung ausgebildet sein kann, kommt es zu einem Austreiben des noch im Stoffgemisch befindlichen Wassers, welches über den Ausgangszweig 21 mit einer Pumpe 22 abgesaugt wird und möglicherweise auch Gasanteile enthält, die als Abgas 23 entfernt werden.
Am Ausgang des Extruders 17 liegt dann ein Stoffgemisch vor, welches eine Temperatur von etwa 100°C hat, und am Ausgang 24 ist dieses Stoffgemisch etwa pastös ausgebildet und wird einer Granulierung 25 zugeführt. Die Granulierung 25 besteht im Wesentlichen aus einer feststehenden Lochplatte, an der ein drehend angetriebenes Messer vorbeiläuft und der Massenstrom tritt durch die verschiedenen Löcher der Lochplatte hindurch und wird von dem vorbeilaufenden Messer abgeschnitten. Derartige Granulierer sind in der Kunststoffindustrie Standardvorrichtungen.
Dadurch werden aus der pastösen Masse Granulate gebildet, die dann einer nachgeschalteten Trocknung 26 zugeführt werden. Die Trocknung 26 kann als Fließbetttrocknung, als Wendelkühler oder dergleichen ausgebildet sein. Auch von dieser Trocknung 26 geht ein Abgasstrom aus, der in den Ausgangszweig 21 eingeführt wird.
Am Ausgang der Trocknung 26 gelangt der nun getrocknete und granulierte Massenstrom in den Ausgangszweig 27 und es liegt nun als das fertige Granulat 28 aus dem Carbon Black 29 und den zugemischten Additiven vor. Es wird davon ausgegangen, dass dieses Granulat eine Restfeuchte von < 3 % bei einer Temperatur von weniger als 60°C aufweist. Ggf. ist eine Nachveredelung in einem Silo erforderlich. Die Pumpe 22 kann auch einen Unterdruck im Ausgangszweig 21 verursachen, was zu einer Vakuumierung im Extruder und in der Trocknung führen kann, um so unerwünschte Gasanteile abzuführen.
Damit wird auch die Trocknung unterstützt.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens nach Figur 1 wird dem Stand der Technik nach Figur 2 gegenüber gestellt.
Nach dem Stand der Technik gemäß Figur 2 ist es bekannt, das Carbon Black 29 zunächst einer Vermahlungsstufe 32 zuzuführen, wobei dieser Vermahlungsstufe zusätzlich komprimierte Luft 37 zugeführt werden muss.
Der Ausgang der Vermahlungsstufe 32 mündet in eine Filtration 36, wo eine Luftfiltration mit einem aufwendigen Luftfilter stattfindet und die Abluft 39 von dieser Filtrierstufe abgeführt werden muss.
Danach wird das abfiltrierte Produkt einer Verperlungsstufe 41 zugeführt, die nach dem Stand der Technik aus einer Stachelwalze besteht, wie sie beispielsweise in der EP 0 814 133 B1 beschrieben ist, wobei deren Betrieb und Unterhalt mit hohem Aufwand verbunden ist.
Mit dieser Vorrichtung, wie sie in Figur 1 dieser Druckschrift beschrieben ist, ist ein wesentlich größerer Maschinenaufwand als vergleichsweise das Verfahren nach der Erfindung gemäß Figur 4, verbunden. Nachteil bei dem Blockdiagramm nach Figur 2 gemäß dem Stand der Technik ist, dass das Wasser 40, welches der Verperlung 41 zugeführt wird, später als Dampf 44 im Auslasszweig 45 entfernt werden muss. Als Endprodukt der nachgeschalteten Trocknungsstufe 42 entsteht ebenfalls ein pelletiertes Carbon Black 43, welches jedoch eine andere Zusammensetzung hat als vergleichsweise das Carbon Black in Form des Granulates 28 gemäß Figur 1 der Erfindung. Dieses geperlte Carbon Black 43 nach dem Stand der Technik ist stark staubbelastet, hoch empfindlich und schwer weiter zu verarbeiten. Hier setzt die Erfindung ein, die auf ein derartiges Ausgangsprodukt in der Art des pelletierten CB 43 verzichtet und stattdessen andere Verfahrensschritte wählt. Das pelletierte CB 43 nach dem Stand der Technik gemäß Figur 2 hat eine wesentlich geringere Schüttdichte als vergleichsweise das nach dem Verfahren nach Figur 1 gewonnene Carbon-Black-Gemisch 28, und daraus ergeben sich entscheidende Vorteile. In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird als Abweichung zu dem Blockdiagramm nach Figur 2 in Figur 3 gemäß der Erfindung vorgeschlagen, dass die aufwendige Filtration nunmehr durch eine Kondensationsstufe 33 ersetzt wird. Ansonsten gelten für die gleichen Teile die gleichen Bezugszeichen und die gleichen Erläuterungen.
Vorteil bei der Erfindung nach Figur 3 ist, dass in der Vermahlungsstufe 32 nunmehr statt Luft 37 Dampf 38 zugeführt wird, was mit dem Vorteil verbunden ist, dass die Vermahlung mit Dampf eine höhere Effizienz hat und dass der Dampf anschließend kondensiert werden kann, und zwar in der erfindungsgemäßen Kondensationsstufe 33, und nicht - wie beim Stand der Technik gemäß Figur 2 - erst Wasser zugeführt wird, welches später dann als Dampf mit hohem Energieaufwand entfernt werden muss.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Ablaufschema nach Figur 3 ist deshalb vorgesehen, dass im Anschluss an die Kondensationsstufe 33 eine Verperlung 41 stattfindet, jedoch ohne Zuführung von Wasser 40, wie es beim Stand der Technik gemäß Figur 2 notwendig war.
Das in der Verperlungsstufe 41 notwendige Wasser wird durch den Dampf 38 ersetzt, der ohnedies bei der Kondensation 33 als Wasser anfällt und deshalb in der Verperlungsstufe 41 günstig genutzt werden kann.
Somit ergibt sich eine wesentlich bessere Energiebilanz bei dem Ablaufschema nach Figur 3 im Vergleich zu dem Ablaufschema nach dem Stand der Technik gemäß Figur 2.
Am Ausgang der Verperlungsstufe 41 schließt die Trocknungsstufe 42 an, und der vorher eingeschleuste Dampf kann nunmehr als Dampf 44 entfernt werden. Demgemäß ist das vorhandene Wasser hier schon verdampft.
Das in dem erfindungsgemäßen Verfahrensschema nach Figur 3 gewonnene pelletierte Carbon Black (43') hat andere Eigenschaften als das nach dem Stand der Technik in Figur 2 dargestellte Carbon Black, denn in der Figur 3 ist noch zusätzlich angegeben, dass in der Kondensationsstufe Additive 30 hinzugemischt werden.
Wird beispielsweise als Additiv Silica zugemischt, dann wird die Kondensation in der Kondensationsstufe 33 wesentlich verbessert, man erhält aber dann als pelletiertes Carbon Black 43' ein Carbon-Black-Silica-Gemisch. Aus diesem Grund wird das nach dem Verfahrensschema gemäß Figur 3 gewonnene Gemisch aus Carbon Black und Additiven mit dem Bezugszeichen 43' bezeichnet. Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens nach Figur 3 ist, dass bereits schon das Additiv in der Kondensationsstufe 33 zugemischt wurde und eine spätere Zumischung nicht mehr erforderlich ist.
Weiterer Vorteil ist, dass das nach Figur 3 gewonnene Carbon Black 43' eine wesentlich höhere Schüttdichte und eine verbesserte Verarbeitungsfähigkeit aufweist als jeweils verglichen mit reinem Carbon Black oder reinem Silica.
In Figur 4 ist in Abweichung zum Verfahrensschema nach Figur 3 dargestellt, dass die Verperlung 41 und die Trocknung 42 gemäß Figur 3 nunmehr durch eine Extrusionsstufe 34 ersetzt ist, wie sie auch in Figur 1 dargestellt ist.
Demgemäß ergibt sich daraus, dass die Figur 1 das Blockschaltbild nach Figur 4 in detaillierterer Form darstellt, während in einer Alternative auch ein Verfahrensablauf nach Figur 3 möglich ist.
Demgemäß zeigt die Figur 4 den Ersatz der Verperlungsstufe 41 und der Trockenstufe 42 durch eine Extrusionsstufe 34, wo erkennbar ist, dass in der Vermahlungsstufe 32 das Carbon Black 29 und Dampf 38 eingeführt werden, so wie es auch in Figur 3 dargestellt ist.
Am Ausgang der Vermahlungsstufe 32 kann deshalb ein reines Carbon Black oder auch ein recyceltes Carbon Black 62 auftreten. Somit sind beide Stoffgemische möglich. Demgemäß kann in die Vermahlungsstufe 32 ein Carbon Black nach einem beliebigen Herstellungsverfahren eingeführt werden. Derartige Herstellungsprozesse sind z. B. ein Furnace-Prozess, Recycling- Prozess, Pyrolyse-Prozess und dergleichen mehr.
Alle durch die vorgenannten Verfahren herstellbaren Carbon Black-Partikel können somit der Vermahlungsstufe 32 zugeführt werden.
Am Ausgang der Vermahlungsstufe 32 erfolgt die Einführung in die Kondensationsstufe 33, die bereits schon in der Figur 1 ausführlich dargestellt und beschrieben wurde. Dort wurde als Kondensationsstufe 33 der Kondensator 8 dargestellt, dem die verschiedenen in Figur 1 dargestellten Zusatzaggregate zugeordnet sind.
Am Ausgang der Kondensationsstufe 33 ist dann eine Extrusionsstufe 34 angeschlossen, wobei wichtig ist, dass sowohl in der Kondensationsstufe 33 Additive 30 eingeführt werden können als auch in der Extrusionsstufe 34 andere oder gleichartige Additive 31 .
Die Anzahl und Zusammensetzung der Additive wurde bereits schon vorher erwähnt, und es kann eine beliebige Auswahl von Additiven sowohl in der Kondensationsstufe 33 als auch in der Extrusionsstufe 34 eingeführt werden.
Das damit erhaltene Pre-Compound 28 ist ein Granulat, wie es am Ausgangszweig 27 in Figur 1 dargestellt wurde. Die Figur 5 zeigt zusammengefasst die unterschiedlichen Alternativen der vorliegenden Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik.
In der linken Spalte der Figur 5 ist der Stand der Technik dargestellt, wie er in Figur 2 ausführlich beschrieben wurde. Diese Beschreibung gilt auch für die Figur 5 (linke Spalte). In der mittleren Spalte der Figur 5 ist im Prinzip das Blockschaltbild der Figur 3 dargestellt, und in der rechten Spalte der Figur 5 ist das Blockschaltbild der Figur 4 dargestellt. Für die gleichen Teile gelten die gleichen Bezugszeichen.
Aus dem Vergleich der Spalten in Figur 5 ergibt sich die Vereinfachung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei entweder gemäß der„Erfindung 1 " die Filtration 36 durch eine Kondensation 33 ersetzt wird oder - gemäß der „Erfindung 2" auch die Verperlungsstufe 41 und die Trocknungsstufe 42 durch eine Extrusionsstufe 34 ersetzt sind.
Beide Ausführungsbeispiele „Erfindung 1 " und „Erfindung 2" sollen selbständigen Schutz für sich allein genommen erhalten, sie sollen jedoch auch in jeder beliebigen Kombination untereinander Schutz genießen.
Dieser Verfahrensvergleich ist nochmals in Figur 6 dargestellt, wobei der Zusammenhang der Verfahrensabläufe durch unterschiedliche Umrandungskreise dargestellt ist und der Prozessablauf durch die nachgeschaltete Herstellung einer Gummimischung 55 ergänzt ist. Dieser Herstellungsprozess einer Gummimischung erfolgt üblicherweise in einem Innenmischer oder Extruder, in den neben einer Vielzahl weiterer Additive 58, 59, 60, 61 und geperlter Russ 43 am Eingang 49 zugegeben wird. Üblicherweise erfolgt die Herstellung von Carbon Black (43) und die Gummiherstellung (55) in unterschiedlichen Betriebsstätten wodurch eine Handelsweg bedingt wird. Die übliche Handelsform nach dem Stand der Technik stellt Perlruss (A) dar. Dieser Perlruss hat die bereits bei Figur 2 dargestellten problematischen Eigenschaften. Erfindungsgemäß wird die Menge an CB zugeführt über den Handelsweg A ergänzt bzw. reduziert durch Precompound entsprechend Handelsweg C, wodurch entscheidende Vorteile erreicht werden können. Die Figur 6a zeigt demgemäß einen Standardprozess zur Gummiherstellung nach dem Stand der Technik, während der umrandende Kreis, der die Figur 6b betrifft, einen herkömmlichen Verfahrensablauf gemäß der Beschreibungseinleitung der DE 10 2012 105 796 B1 darstellt. In Figur 6c ist nunmehr der Zusammenhang der vorliegenden Erfindung mit den anderen Verfahrensabläufen dargestellt.
Die Figur 6a zeigt demgemäß, dass eine Russherstellung 46 beliebiger Art, wie z. B. durch einen Furnace-Prozess erfolgen kann, wobei im Anschluss an die Russherstellung 46 eine Direktübertragung 47 auf eine nachfolgende Verperlungsstufe 41 erfolgt.
Am Ausgangszweig 48 der Verperlungssufe 41 liegt dann ein Perlruss A vor, der üblicherweise über einen langen Handelsweg der Gummiherstellung 55 über den Eingangszweig 49 zugeführt wird.
Der Eingangszweig 49 beinhaltet eine erste Handelsstufe, weil die Herstellung von Perlruss und Gummiherstellung in einer zweiten Stufe, der Produktionsstufe 55, getrennt sind.
Der bekannte Verfahrensablauf nach der Figur 6b zeigt eine pyrolytische Produktionsstufe 50 zur Herstellung von Russ, in der Altgummi recycelt wird. Das in der Zwischenstufe 52 erzeugte Verfahrensprodukt ist ein Recycling-Russ B, der als poröses Granulat B vorliegt.
Das poröse Granulat B wird nach dem Stand der Technik einer Vermahlu und Verperlung 53 zugeführt. Der Ausgangszweig 54 der Vermahlung und Verperlung 53 wird wiederum über den Eingangszweig 49 der Gummiherstellung 55 zugeführt. Kennzeichnend für den Prozess nach Figur 6b ist im Übrigen, dass in der Zwischenstufe 52 das dort erhaltene Zwischenmaterial (Recycling-Russ) über den Eingangszweig 51 noch einem anderen Herstellungsprozess zur Russherstellung 46 zugeführt werden kann. Dies ist in dem erwähnten Patent DE 10 2012 105 796 B1 beschrieben.
Hier setzt die Erfindung gemäß Figur 6c ein, die in einer bevorzugten Variante vorsieht, dass beispielsweise ausgehend von einer Produktionsstufe 50 mit einem pyrolytischen Recycling von Altgummi unmittelbar ohne Zwischenschaltung einer Zwischenstufe 56 eine Vermahlung und Granulierung des Stoffes ausgeführt wird. In dieser Ausführungsvariante entspricht die Zwischenstufe 56 dem Eingangsmaterial 29 aus Figur 1 .
Die Vermahlung und Granulierung erfolgt mit den Produktionsstufen, wie sie mit den Bezugszeichen 32, 33 und 34 in der vorstehenden Beschreibung beschrieben wurden.
In einer alternativen Ausführungsvariante wird das poröse Granulat B aus Prozess 50 in einer Zwischenstufe 56 gelagert und ggf. auch transportiert und dann dem Prozess 32 zugeführt, wobei es in Figur 6c jedenfalls nicht darauf ankommt, dass ein direkter Übergang von Prozess 50 nach Prozess 32 erfolgen müsste.
Vielmehr kann hier auch ein Handelsweg dazwischen sein und der Prozess 50 sich an einem anderen Ort befinden als der Prozess 32, womit man erreichen könnte dass sich der Prozess 50, der Prozess gemäß Figur 3 (32, 33, 41 , 42) oder gemäß Figur 4 (32, 33, 34) und der Prozess 55 an drei verschiedenen Orten befinden kann, wenn dies für eine wirtschaftliche Umsetzung des Verfahrens sinnvoll erscheint. Der Prozess 55 kann identisch sein mit dem Prozess 106 oder 103 in der Figur 7. Als Ausgangsprodukt im Ausgangszweig 57 erscheint dann ein Pre-Compound C mit einer definierten Zusammensetzung z.B. in Form von einem schüttfähigen, 3 mm Korngröße aufweisenden Granulat.
Es kann jedoch auch in der Form als Fell oder als Schlauch oder in einer anderen extrudierten Form hergestellt werden und kann in dieser Produktionsform als Pre-Compound C der Gummiherstellung 55 zugeführt werden, wobei es jedenfalls nicht auf die Form ankommt, sondern darauf, dass es sich einfach handhaben, lagern, transportieren und in den Mischprozess 55 einbringen lässt.
Die Figur 7 zeigt den Zusammenhang zwischen den erfindungsgemäßen Maßnahmen (rechte Darstellung in Figur 7) in Verbindung mit den Verfahrensabläufen nach dem Stand der Technik. In Figur 7 ist auf der rechten Seite die„Erfindung 3" dargestellt, aus der sich ergibt, dass aus verschiedenen Zuschlagsstoffen 31 einer Gummimischung über einen Extruder 103 über den Ausgangszweig 104 ein Pre-Compound 105 erzeugt werden soll, welches dann in Form eines Granulates 105 dem Mischer 106 im Batchbetrieb zusätzlich zu anderen Zuschlagstoffen zugegeben wird. Die Summe aus den Rezepturbestandteilen, die auf dem üblichen Weg der Dosierung und Verwiegung 107 zusammen mit dem Pre-Compound 105 dem Mischer 106 beigegeben werden, ergeben die Gummimischung 108.
Dies hat den entscheidenden Vorteil, dass dem Mischer Rohstoffe in einem vordispergierten Zustand übergeben werden, wodurch die Einmischarbeit im Mischer 106 reduziert und die homogene Verteilung der Additive 31 in der Gummimischung begünstigt wird. Material-Verluste über eine Aspiration und damit eine unkontrollierte Verfälschung der Mischung wird weitestgehend vermieden.
Ein Hauptvorteil ist weiterhin, dass über den Zwischenschritt - Extruder 103 - die teilweise pulverförmig oder in stark staubender Form vorliegenden Additive 31 nach der Extrusion als Pre-Compound eine wesentlich höhere Dichte aufweisen als die Summe der zugesetzten Additive 31 . Da die Masse einer Mischung häufig über das max. Füllvolumen des Mischers begrenzt ist lässt sich durch die Einbringung der Additive als vorstabilisiertes Pre-Compound der Füllgrad des Mischers bzw. das Batchgewicht erhöhen. Ggf. kann die Gesamtmenge eines Additives, z. B. Silica, die in einen Batch eingebracht werden kann, signifikant gesteigert werden, wodurch eine Leistungssteigerung des Mischprozesses und damit eine höhere Effizienz und höherer Durchsatz der gesamten Mischerlinie erzielt werden kann. Dies kann zu erheblichen Einsparungen führen.
Dieses Verfahren eignet sich im Besonderen zur Einbringung von Recycling- Carbon Black 62 das gemäß den Maßnahmen nach Figur 6 hergestellt worden ist. Es wird deshalb auf die Bezugszeichen 48, 54 und 56 in Figur 6 und auf die dortige Beschreibung Bezug genommen.
Der Recycling-Carbon Black (rCB) 62 kann deshalb wahlweise dem Extruder 103 zugeführt werden oder auch nicht. Das heißt, es kommt bei der Darstellung nach Figur 7 lediglich darauf an, dass dem zum Stand der Technik gehörende Mischprozess ein Extruder gemäß der Erfindung zugeschaltet ist, und die Darstellung in Figur 7 besagt, dass als Zusatzstoff zum Extruder noch ein Recycling-Caron-Black 62 zugeführt werden kann oder auch Additive, wie z. B. die Additive 31 , die aus Carbon Black und/oder Silica und/oder Wachse und/oder Flüssigkeiten und/oder Liquid Rubber und/oder Chemikalien bestehen. Somit wird deutlich, dass die Erfindung 3 darin besteht, im Mischprozess nach dem Stand der Technik noch ein zusätzliches Pre-Compound über den Ausgangszweig 104 zuzuführen, um den Mischprozess effizienter zu gestalten, nämlich einen höheren Füllgrad für den Mischer zu erreichen und eine Leistungssteigerung für diesen Mischer gegenüber dem Stand der Technik zu ermöglichen.
Somit wird auch ein höherer Dispergiergrad der Additive in der Gummimischung nach Figur 7 (linke Spalte) erreicht, weil die Additive 31 in einem erfindungsgemäßen Extruder 103 zugemischt und vordispergiert werden.
Der Extruder 103 kann nun in unmittelbarere Nähe des Mischers 106 und der Verwiegung und Dosierung 107 aufgestellt werden und sein Pre-Compound direkt dem Mischer zuzugeben werden. Er kann aber auch weiter entfernt stehen und das Pre-Compound wird über eine Förderung der Verwiegung und Dosierung 107 über den Eingangszweig 109 zugeführt und gelangt auf diesem Weg in den Mischer 106.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante werden die Erfindungen 2 und 3 miteinander kombiniert und der Extruder 17 aus Figur 1 und der Extruder 103 aus Figur 7 sind ein und dieselbe Maschine und das Pre-Compound 57 entspricht dem Pre-Compound 108 und wird über die Dosierung und Verwiegung 107 dem Mischprozess zugeführt. In einer Variante, die bei bestimmten Prozessen von Vorteil sein kann, ist das Pre-Compound 57 eines der Additive 31 der Figur 7. Demzufolge würde das Pre-Compound 104 Anteile des Pre-Compounds 57 enthalten und der Extrusionsprozess 103 würde auf den Extrusionsprozess 17 folgen, wobei der Extrusionsprozess 17 räumlich getrennt in der Nähe des Pyrolyseprozesses 50 steht, wohingegen der Extrusionsprozess 103 in der Nähe des Mischers 106 steht und sich dazwischen ein Handelsweg C gemäß Figur 6c befindet. Die Figuren 8 bis 12 zeigen unterschiedliche Vorrichtungen, wie sie bei den Verfahrensabläufen nach der Erfindung verwendet werden.
In Figur 8 ist als Ausführungsbeispiel ein Kondensator 8 dargestellt, der im Wesentlichen aus einem Behälter 63 besteht, der einen Kühlmantel 67 aufweist, der von einem nicht näher dargestellten Kühlmittelstrom gekühlt wird.
Der Querschnitt des Behälters 63 ist etwa konusförmig und an seiner oberen Seite ist ein Additivzulauf 64 vorgesehen, der durch ein Aufgabeorgan 66 gebildet ist.
Das Aufgabeorgan 66 kann ein Mischer, eine Zuführschnecke oder dergleichen sein. Wichtig ist, dass im Behälter 63 eine Zumischung zum Produktstrom erfolgt, der über den Eingang 6 eingeführt wird, wobei über den Auslauf 77 entstehendes Abgas 78 abgeführt wird.
Am Auslauf 68 des Behälters 63 ist die vorher beschriebene Förderschnecke 13 oder ein anderes Austragsorgan angeordnet, und der im Kondensator 8 aufbereitete Massenstrom verlässt dann in der eingezeichneten Pfeilrichtung den Ausgang 1 6 der Förderschnecke 13.
Als zusätzliche Prozessstufe kann im Verfahrensschema nach Figur 1 auch ein Zyklon 88 verwendet werden, der lediglich in gestrichelten Linien als fakultatives Merkmal eingezeichnet ist. Der Zyklon 88 nach Figur 9 wäre dann im Ausgangszweig 5 am Ausgang der Mühle 2 vor dem Eingangszweig 6 des Kondensators 8 angeordnet und besteht in Figur 9 aus einem Behälter 89, in dessen Innenraum der Produktstrom über den Eingang 6 zugeführt wird. Er durchläuft eine Quenche 91 , bei der gleichzeitig über den Eingang 7 noch die Additive 30 zugeführt werden, um dort eine Vermischung mit dem Massenstrom am Eingang 5 zu erreichen. Dieser so vorgemischte Massenstrom gelangt in den Behälter 89, wird dort nach bekannter Wirkungsweise eines Gaszyklons zirkuliert und in Rotation versetzt so dass sich ein Teilstrom mit geringer Partikelbeladung über den Gasausgang 92 als Gas 93 abtrennt.
Der verdichtete Teilstrom bildet einen Ausgangsstoff 95 am Auslauf des Zyklon- Behälters 68. Die Verwendung eines - in Figur 9 dargestellten - Zyklons 88 in dem Verfahrensschema nach Figur 1 hat den Vorteil, dass der Massenstrom am Austrag 94 als Ausgangsstoff 95 eine höhere Beladung aufweist als vergleichsweise nach dem Verfahrensschema nach Figur 1 , bei dem der Ausgang der Mühle 5 direkt in den Kondensator 8 geführt ist.
Damit wird die Konzentration von Russ im Granulat 28 am Ende des Verfahrensablaufes wesentlich erhöht. Darüber hinaus kann hier nicht näher beschrieben das Gas 93 über einen Abscheider zur Abtrennung der Partikel geleitet werden und das Gas bestehend zum größten Teil aus Wasserdampf nach einer Kompression dem Eingang 4 der Mühle 2 zugeführt werden kann um die Gesamtenergiebilanz des Prozesses weiter zu verbessern.
Damit wird eine höhere Beladung von Russ im Massenstrom und am Eingang 6 des Kondensators erzielt.
Die Anordnung einer Quenche 91 , bei der die Additive 30 zugeführt werden, hat den Vorteil, dass am Ausgang 95 Dampf, Tröpfchen und Gas in Gemischform vorliegen, wodurch eine besonders intensive Vermischung des Produktes gegeben ist.
Die Arbeits- und Energieleistung der nachfolgenden Kühlstufe (Kondensator) wird damit verringert. In Figur 10 ist als weiteres Ausführungsbeispiel ein Kondensator 71 dargestellt, der eine Alternative zu dem Kondensator 8 in Figur 8 darstellt. Der in Figur 10 dargestellte Kondensator besteht im Wesentlichen aus einem Behälter 72, der einen Kühlmantel 67 aufweist und in den zentral ein Eintragsrohr 73 einmündet, über welches der Massenstrom 6 vom Eingang 6 in Form des Ausgangsstoffes 95 eingeschleust wird und dabei wiederum die Quenche 91 überwindet.
In einer Variante ist es auch möglich, den Ausgang 5 der Mühle 2 direkt dem Kondensator 71 gemäß Figur 10 zuzuführen.
Das Eingangsrohr 73 kann auch an jeder anderen Stelle in beliebiger Weise in den Behälter eingeführt werden so dass der Bauform des Behälters Rechnung getragen wird und die Umwälzung der Suspension möglichst wenig gestört wird. Es kommt lediglich darauf an, dass der Auslass des Eintragsrohrs 73 vollständig von Flüssigkeit bedeckt ist. Der Massenstrom gelangt somit nach dem Durchlauf durch die Quenche 91 in den Innenraum des Behälters 72 und verteilt sich dort gleichmäßig als Suspension 74, wobei die Suspension als flüssiges Medium vorliegt, in dem die Rußteilchen und Additive und Gasanteile dispergiert sind, und durch die Einführung über das Eintragsrohr 73 und den intensiven Kontakt mit der Suspension 74 wird der Massenstrom abgekühlt und durchströmt die Flüssigkeitssäule der Suspension 74 und der Gasanteil in Form von Wasserdampf kondensiert dabei vollständig zu Wasser aus.
Hierbei ist es entscheidend, dass der Druck und die Temperatur im Behälter 72 so gesteuert werden, dass zum einen eine geeignete Zuführung über den Eingang 6 gewährleistet wird und zum anderen der über den Eingang 6 in den Behälter eingeführte Wasserdampf nahezu vollständig zu Wasser auskondensiert.
Die verbleibenden Restgase werden durch den Auslass 77 als Abgas 78 abgeführt. In die Suspension 74 können noch über den Einlass 76 zusätzlich Additive 30 eingeführt werden.
Die Suspension 74 wird durch ein Rührwerk 75 gerührt, welches von einem Motor angetrieben ist und am Auslauf 79 liegt dann eine schlammartige Suspension vor (Slurry), die als Suspension 74 zur Weiterverarbeitung vorgesehen ist, wie es im Verfahrensschema nach Figur 1 dargestellt ist.
Die Zuführung von Additiven 30 führt zu einer weiteren Abkühlung der Suspension 74 und hat einen verbesserten Einmischungsgrad in die Suspension zur Folge.
Die Figur 1 1 zeigt ein gegenüber Figur 10 abgewandeltes Ausführungsbeispiel, bei dem der Kondensator 71 in der linken Darstellung nach Figur 1 1 dargestellt ist und für die gleichen Teile die gleichen Bezugszeichen und gleichen Maßnahmen gelten.
Somit ist aus Figur 1 1 erkennbar, dass der in Figur 10 dargestellte Kondensator 71 an seinem Auslauf 79 eine Drossel 81 aufweist, die in einen Zulauf 82 mündet, der in einen Aufkonzentrierer 80 einmündet.
In diesem Aufkonzentrierer (Eindicker) 80 wird eine weitere Aufkonzentrierung der Suspension durch Sedimentierung, Verdampfung des Wassers, oder andere geeignete Methoden erreicht. Somit wird die vorher hergestellte Suspension 74 in eine verdichtete Suspension 74' umgesetzt, indem über den Temperiermantel 67' entweder wahlweise gekühlt oder geheizt wird, um so eine Verdampfung von Wasser aus der Suspension 74' zu ermöglichen, wobei dieses Wasser über die Austragsleitung 85 als Wasserdampf entströmt und einem Filter 86 zugeführt wird, an den eine Pumpe 87 angeordnet ist, die den Dampf 98 in die Umgebung abführt.
Die im Filter 86 ausgefilterten Stoffe werden über das Austragsorgan 96 wieder als Partikelgemisch 97 dem weiteren Prozess zurückgeführt.
Das ausgeschleuste Partikelgemisch 97 kann z. B. in Form eines Additivs in Figur 10 bei dem Bezugszeichen 30 wieder zugeführt werden.
Der Dampf 98 am Auslaufende der Pumpe 87 kann als Prozeßdampf an der Dampfstrahlmühle 2 gemäß Figur 1 eingesetzt werden. Damit erfolgt eine wesentliche Verbesserung der Energiebilanz.
Die Suspension 74' wird je nach Verfahren mit einem Rührwerk 75 in Bewegung gehalten und über den Ausgang 84 und die Drossel 69 als Suspension 74' ausgeleitet und dem Nachfolgeprozess Extruder 17 über Zugang 1 6 gemäß Figur 1 zugeführt.
In einer Variante kann die Suspension 74' gemäß Figur 3 einer Verperlung 41 und einer Trocknung 42 zugeleitet werden zur Erzeugung eines pelletierten Carbon Blacks 43'.
Wichtig ist, dass das Druckniveau P1 am Kondensator 71 unterschiedlich ist zu dem Druckniveau P2 am Aufkonzentrierer 80 ist.
Es gilt P1 > 1 ,1 x P2.
Diese Verhältnisse sind als Zustandsdiagramm in Figur 12 dargestellt. Es ist mit dem Bezugszeichen 100 eine Aggregatszustandskurve dargestellt, wobei eine Trennlinie 99 eingezeichnet ist, oberhalb der der Massenstrom dampfförmig ist und unterhalb der der Massenstrom flüssig ist. Ferner sind eine Druckkurve 101 und eine Temperaturkurve 102 dargestellt.
Die genannten Kurven sind in verschiedenen Verfahrensstufen des ablaufenden Verfahrens dargestellt. Die Verfahrensstufen sind jeweils mit dem Bezugszeichen 2, 91 , 8, 63, 67, 80 und 74 angegeben.
Bezug nehmend auf die Aggregatszustandskurve 100 ist somit in Figur 12 entnehmbar, dass vor der Dampfstrahlmühle der Massenstrom dampfförmig ist und auch in der Dampfstrahlmühle selbst dampfförmig bleibt. Er verlässt demnach die Dampfstrahlmühle 2 als Dampf und er wird dann durch eine Quenche 91 , wie sie beispielsweise in Figur 10 und 1 1 dargestellt ist, vom Zustand des Dampfes in den Grenzzustand zur Kondensation überführt, wobei gleichzeitig der Druck von 37 bar hinter der Quenche 91 auf einen Druck abfällt, der bei der Kurve 101 dargestellt ist und gleichzeitig die Temperatur von z. B. 500°C auf eine wesentlich geringere Temperatur von z. B. unter 120°C abfällt.
Es wird noch darauf hingewiesen, dass eine Quenche 91 auch im Verfahrensschema nach Figur 1 angewendet werden könnte.
Eine Quenche 91 besteht im Prinzip aus einem Rohrstück, welches in die Zuführungsleitung eingeflanscht ist und das ringförmig angeordnete Düsenelemente aufweist, über welche eine Flüssigkeit oder eine Suspension gegebenenfalls mit Hilfsmitteldruckluft in den Innenraum eingedüst werden können. Es können damit Massenströme hoher Temperatur auf niedrige Temperaturen abgekühlt werden.
Aus der Darstellung Figur 12 ist weiter erkennbar, dass bereits schon in der Quenche 91 der Kondensationspunkt erreicht wird und dass im Kondensator nunmehr ein Gemisch aus Gas, Tröpfchen und Suspension vorliegt bzw. eine Suspension und im Kondensator 71 eine weitere Absenkung von Druck und Temperatur stattfindet. Als nächstes ist aus Figur 12 zu erkennen, dass im Verdampfer oder Eindicker 88 eine teilweise Umwandlung des Wassers in einen dampfförmigen Zustand stattfindet, wobei jedoch weiterhin der Druck und die Temperatur abgesenkt werden. Es spaltet sich ein Teilmassenstrom aus verdampftem Wasser ab, ein Teil des Wassers verbleibt flüssig in der Suspension 74'.
Durch den Ansatz der Drossel 81 wird das Druckniveau P1 gegenüber dem Druckniveau P2 im Aufkonzentrierer 80 abgesenkt. Dadurch kommt es zu einer Verdampfung mit einem Austreiben von Dampf - wie in Figur 1 1 dargestellt - und einer Aufkonzentrierung der Suspension, die somit in die aufkonzentrierte Suspension 74' übergeführt wird.
Dies findet an der vertikalen Linie in Figur 12 bei Bezugszeichen 80 statt.
Nach der weiteren Absenkung des Drucks und der Temperatur mündet dann die Temperatur- und Druckkurve in das Ausgangsprodukt, welches als schlammförmiger Wasser-Massenstrom in Form der Suspension 74' oder 74 vorliegt.
Zur Verwirklichung des Verfahrensablaufes ist es im Übrigen noch in Figur 1 1 bevorzugt, in den eingezeichneten Zweigen jeweils eine Drossel 69 einzusetzen. 
Zeichnunqsleqende
1 Eingangszweig
2 Mühle
3 Eingang
4 Wasserdampf
5 Ausgangszweig
6 Eingang (Stoff)
7 Eingang
8 Kondensator
9 Eingangszweig
10 Kühlstrecke
1 1 Pumpe
12 Kühlmantel
13 Förderschnecke
14 Motor
15 Wasserkühlung
16 Ausgang (von 3)
17 Extruder
18 Motor
19 Temperierung
20 Eingangszweig
21 Ausgangszweig
22 Pumpe
23 Abgas
24 Ausgang
25 Granulierung
26 Trocknung
27 Ausgangszweig
28 Granulat
29 Carbon Black Additive
Additive
Vermahlungsstufe
Kondensationsstufe
Extrusionsstufe
Additive
Filtration
Luft
Dampf
Abluft
Wasser
Verperlungsstufe
Trocknungsstufe
Pelletiertes CB
Dampf
Auslasszweig
Rußherstellung
Direktübertragung
Ausgangszweig
Eingangszweig
Produktionsstufe
Eingangszweig
Zwischenstufe
Vermahlung & Verperlung
Eingangszweig
Produktionsstufe (Gummi-Herstellung) Zwischenstufe
Ausgangszweig
Silica
Kautschuk
Wachse
Flüssigkeiten & Additive Recycling Carbon Black
Behälter
Additivzulauf
Pfeilrichtung
Aufgabeorgan
Kühlmantel 67' (Temperiermantel) Auslauf
Drossel Kondensator
Behälter
Eintragsrohr
Suspension 74, 74'
Rührwerk
Einlass
Auslass
Abgas
Auslass
Aufkonzentrierer
Drossel
Zulauf
Behälter
Ablauf
Austragsleitung
Filter
Pumpe
Zyklon
Behälter
Produkteingang
Quenche
Gasausgang
Gas 94 Austrag
95 Ausgangsstoff
96 Austragsorgan
97 Partikelgemisch
98 Dampf
99 Trennlinie
100 Aggregatszustandskurve
101 Druckkurve
102 Temperaturkurve
103 Extruder
104 Ausgangszweig
105 Pre-Compound
106 Mischprozess für Gummi / Innmischer für Gummi
107 Verwiegung und Dosierung von Einsatzstoffe der Gummimischung
108 Gummimischung
109 Pre-Compound

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Aufbereitung von Carbon Black (CB), insbesondere von Recycling Carbon Black und ein Herstellungsverfahren für die Herstellung eines Pre-Compounds bestehend aus den folgenden Schritten:
a. ) Bereitstellen eines trockenen Granulats aus Carbon Black (CB) aus einem pyrolytischen Verfahren
b. ) Mahlen des Granulats aus Carbon Black in einem Trockenvermahlungsprozess
dadurch gekennzeichnet, dass eine Direktverperlung von CB aus einer Mühle (2) unter Vermeidung der Filterstufe durch Kondensation des Trägergases stattfindet.
2. Verfahren zur Aufbereitung von Carbon Black (CB), insbesondere von Recycling Carbon Black und ein Herstellungsverfahren für die Herstellung eines
Pre-Compounds bestehend aus den folgenden Schritten:
a. ) Bereitstellen eines trockenen Granulats aus Carbon Black (CB) aus einem pyrolytischen Verfahren
b. ) Mahlen des Granulats aus Carbon Black in einem Trockenvermahlungsprozess
dadurch gekennzeichnet, dass
b1 .) das Mahlen des Granulats im Verfahrensschritt b.) mit überhitztem Wasserdampf erfolgt
b2.) und dass in einem anschliessenden Verfahrensschritt das Dampf- Partikelgemisch über eine Kühlstufe geführt wird, in welcher der Dampf auskondensiert.
3. Verfahren zur Aufbereitung von Carbon Black (CB), insbesondere von Recycling Carbon Black und ein Herstellungsverfahren für die Herstellung eines Pre-Compounds bestehend aus den folgenden Schritten:
a.) Bereitstellen eines trockenen Granulats aus Carbon Black (CB) aus einem pyrolytischen Verfahren b.) Mahlen des Granulats aus Carbon Black in einem Trockenvermahlungsprozess
wobei eine Direktverperlung von CB aus einer Mühle (2) unter Vermeidung der Filterstufe durch Kondensation des Trägergases stattfindet.
c) nachgeschaltete Extrusion und Formgebung, wobei ein handelsfähiges stabiles, nicht staubendes Material mit höherer Dichte und Stabilität als Russ entsteht, welches in Form von Granulat, Schlauch, Raupe oder Fell (flaches, kontinuierliches Band) entsteht.
d) Zuführung dieses Material als Pre-Compound in einen Gummimischer, wobei durch die höhere möglich Beladung des Mischers und Erhöhung des Durchsatzes ein erheblicher Effizienzgewinn zu erzielen ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
a.) das aus der Pyrolyse gewonnene trockene Granulat im heißen Zustand einer Dampfstrahlmühle zugegeben wird und
b.) die Wärmeenergie des Granulates zur Dampferzeugung eingesetzt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem im Verfahrensschritt b1 .) nach Kühlung oder Kondensation gewonnenen vorgekühlten Nassdampf-Partikelstrom Additive zugesetzt werden, um die Kühlung bzw. die Kondensation der Dampfphase nach der Vermahlung zu beschleunigen,
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der am Ausgang des Verfahrensschrittes b2.) gewonnene Stoff ein Pre- Compound ist, das sich nach dem Austreiben von überschüssigem Wasser zu einem stabilen Granulat verarbeiten lässt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der im Verfahrensschritt b1 ) verwendete Dampf als Trägermedium für die Vermahlung von der im nachgeschalteten Kühlprozess gewonnenen Wärme verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas-/Rußpartikelgemisch über einen filterlosen Prozess zu Dampf knapp oberhalb des Sattdampfbereiches mit einem Gewichtsanteil von Rußpartikeln zwischen 0,1 und 50 Gew.-% aufbereitet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das im Verfahrensschritt b2.) erhaltene Vielstoffgemisch mit einem hohen Anteil an Wasser wahlweise einer Verperlung in einer Perlmaschine und/oder einer Weiterverarbeitung in einem Extruder zugeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Weiterverarbeitung in einem Extruder weitere Stoffe zugesetzt werden, wobei die Masse intensiv vermischt wird und die Verdampfungswärme des ausgasenden Wassers zur Kühlung des Mischgutes im Extruder beiträgt.
1 1 . Vorrichtung zur Aufbereitung von Carbon Black (CB), insbesondere von Recycling Carbon Black (rCB) bestehend aus den folgenden
Vorrichtungsbestandteilen:
a. ) Vorrichtung zur Herstellung eines trockenen Granulats aus Carbon Black (CB) vorzugsweise aus einem pyrolytischen Verfahren
b. ) Mühle zum Mahlen des Granulats aus Carbon Black in einem Trockenvermahlungsprozess
dadurch gekennzeichnet, dass
das Mahlen des Granulats im Verfahrensschritt b) mit überhitztem Wasserdampf in der Mühle (2) erfolgt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Mühle (2) als Prallmühle ausgebildet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1 1 oder 12 zur Ausführung eines Verfahrens nach mindestens einem der Verfahrensansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang der Mühle (2) mit einem Kondensator (8) zur Kühlung des Massenstroms verbunden ist, und dass der Kondensator (8) mindestens einen Eingangszweig (9) aufweist, über den Additive (30) zugeführt werden.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der
Kondensator (8) als Sprühtrockner oder als Rührwerk mit Flotation (Figur 10) ausgebildet ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang des Kondensators (8) mit dem Eingang einer Förderschnecke (13) oder einem anderen Längsförderer verbunden ist.
1 6. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der
Ausgang der Förderschnecke (13) mit dem Eingang eines Extruders (17) verbunden ist, in den weitere Additive (20) zugeführt werden.
17. Vorrichtung nach Anspruch 1 6 dadurch gekennzeichnet, dass am
Ausgang des Extruders (17) eine Vorrichtung zur Granulierung (25) oder zur Gestaltung einer anderen Formgebung und eine nachgeschaltete Vorrichtung zur Trocknung (26) angeschlossen sind.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass am Extruder (17) ein Ausgangszweig (21 ) zur Ableitung von Abgasen (23) angeschlossen ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an die Kondensationsstufe (33) eine Verperlung (41 ) stattfindet, jedoch lediglich mit Zuführung von Dampf (38).
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass am
Ausgang der Verperlung (41 ) eine Trocknungsstufe (42) angeschlossen ist, und der in der Verperlung (41 ) eingeschleuste Dampf (44) entfernt wird.
21 . Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv (30) in der Kondensationsstufe (33) zugemischt wird.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 1 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verperlung (41 ) und die Trocknung (42) durch eine
Extrusionsstufe (34) ersetzt sind.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass in der Vermahlungsstufe (32) das Carbon Black (29) und Dampf (38) eingeführt sind.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass auch in der Extrusionsstufe (34) Additive (31 ) eingeführt werden.
25. Pre-Compound hergestellt nach mindestens einem der Verfahrensschritte 1 bis 1 0, dadurch gekennzeichnet, dass das hergestellte Pre-Compound die Zusammensetzung eines schüttfähigen Granulats mit einer Korngröße von etwa 3 mm aufweist.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass am Extruder (17) über den Ausgangszweig (21 ) Wasserdampf abgezogen wird und die Verdampfungswärme des Wassers zur Kühlung im Extruder (17) beiträgt.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Suspension (74) die am Auslass (79) anfällt, über einen Kühler in den Kondensator (71 ) gefüllt wird.
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