DE102012206100A1 - Conditioning extruder for plasticizing plastic scrap and for forming purified plastic granulate, has screw cylinder with feed opening at its one end for plastic scrap and outlet opening for plastic granulate at its another end - Google Patents

Abstract

The conditioning extruder has a screw cylinder (100) with a feed opening (105) at its one end for the plastic scrap and an outlet opening for the plastic granulate at its another end. A screw (200) with multiple working zones is guided in the screw cylinder. The extruder also has multiple degassing regions, in which a degassing opening is provided in the wall of the screw cylinder. The degassing opening is closed by a gas-permeable stopper which is formed oor fixed at a fastening plate with holes (109A to 109D) for fastening bolts. An independent claim is included for a method for forming plastic granulate from plastic scrap.

Description

Die Erfindung betrifft einen Aufbereitungsextruder zum Plastifizieren von Kunststoffschrott und zur Herstellung von gereinigtem Kunststoffgranulat, mit einem Schneckenzylinder mit einer Beschickungsöffnung für den Kunststoffschrott an seinem ersten Ende und einer Auslassöffnung für das Kunststoffgranulat an seinem zweiten Ende und einer im Schneckenzylinder geführten Schnecke mit einer Mehrzahl von Arbeitszonen. Sie betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung von gereinigtem Kunststoffgranulat aus Kunststoffschrott.The invention relates to a preparation extruder for plasticizing plastic scrap and for producing purified plastic granules, comprising a screw cylinder with a feed opening for the plastic scrap at its first end and an outlet opening for the plastic granules at its second end and a screw guided in the screw cylinder with a plurality of work zones , It further relates to a process for the production of purified plastic granules from plastic scrap.

Mit dem seit Jahrzehnten weltweit stark zunehmenden Einsatz von Kunststoffen in der industriellen Massenproduktion von Gegenständen des Alltagsbedarfs, technischen Geräten und nicht zuletzt auch Fahrzeugen, insbesondere PKW und LKW, gewinnt unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten und Umweltschutzaspekten das Kunststoff-Recycling immer größere Bedeutung. Frühe industriell angewendete Recyclingverfahren waren in ihrem Einsatzbereich beschränkt und konnten prinzipbedingt nur Recycling-Produkte liefern, die keine hohen Qualitätsanforderungen zu erfüllen hatten, wie etwa Produkte für die Garten- und Landschaftsgestaltung.With the worldwide increasing use of plastics in the industrial mass production of everyday objects, technical devices and last but not least also vehicles, especially cars and trucks, plastic recycling is becoming increasingly important from an economic point of view and environmental aspects. Early industrial recycling processes were limited in their field of application and, in principle, could only supply recycled products that did not meet high quality requirements, such as gardening and landscaping products.

Da für derartige einfache Kunststoffprodukte nur ein eingeschränkter Markt existiert und die erzielbaren Preise niedrig sind, besteht zunehmend ein Bedarf an Verfahren, die ein Recycling von Kunststoff-Massenprodukten zu artgleichen oder -ähnlichen Produkten erlauben, wobei allenfalls ein geringer Anteil von neuem Kunststoffmaterial zugesetzt werden sollte. In Anbetracht dessen, dass die Oberflächen von Kunststoffteilen in vielfältigen Einsatzgebieten durch Beschichtungen veredelt, hierdurch im Sinne des Recycling aber zugleich Verunreinigungen aufgetragen werden, besteht besonderer Bedarf an Verfahren und Vorrichtungen, mit denen zugleich eine Reinigung des Kunststoffschrotts erfolgt.Since there is only a limited market for such simple plastic products and the achievable prices are low, there is an increasing need for methods that allow recycling of plastic mass products to similar or similar products, at best, a small proportion of new plastic material should be added , In view of the fact that the surfaces of plastic parts in various applications refined by coatings, thereby at the same time in the sense of recycling but impurities are applied, there is a particular need for methods and devices with which at the same time carried out a cleaning of the plastic scrap.

Der Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, mit denen auch aus Kunststoffschrott, der insbesondere durch Lacke oder andere Beschichtungen oder chemisch artfremde Zusatzteile verunreinigt ist, ein Ausgangsmaterial für qualitativ hochwertige Kunststoffprodukte gewonnen werden kann.The invention is therefore based on the object to provide an improved device and an improved method of the generic type, which can be obtained from plastic scrap, which is contaminated in particular by paints or other coatings or chemically foreign artifacts, a starting material for high-quality plastic products.

Diese Aufgabe wird in ihrem Vorrichtungsaspekt durch einen Aufbereitungsextruder mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und in ihrem Verfahrensaspekt durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche.This object is achieved in its device aspect by a processing extruder having the features of claim 1 and in its method aspect by a method having the features of claim 9. Advantageous embodiments of the inventive concept are the subject of the respective dependent claims.

Die Erfindung schließt den Gedanken ein, aus dem verunreinigten Kunststoffschrott – anders als bei früheren Entwicklungen – zunächst ein gereinigtes, hochwertiges Kunststoffgranulat zu gewinnen, die Vorrichtung demnach als „Stand-Alone”-Aufbereitungsextruder mit Granulat-Ausgabe zu gestalten. Sie schließt weiter den Gedanken ein, in der Wandung des Schneckenzylinders eine Mehrzahl von Entgasungsbereichen vorzusehen, die jeweils durch eine gasdurchlässigen Stopfen verschlossen sind.The invention includes the idea, from the contaminated plastic scrap - unlike in previous developments - first to gain a purified, high-quality plastic granules, the device accordingly as a "stand-alone" -aufreatierensextruder with granules output to make. It further includes the idea to provide in the wall of the screw cylinder a plurality of degassing, each sealed by a gas-permeable plug.

Kern des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Einsatz des oben spezifizierten Einschnecken-Aufbereitungsextruders, und zwar insbesondere mit Eintrag von lack-verschmutztem thermoplastischem Kunststoffschrott.The core of the process according to the invention is the use of the above-specified single-screw extruder, in particular with the introduction of varnish-contaminated thermoplastic plastic scrap.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem entsprechenden Verfahren gelingt die Veredlung von derartigem, wegen seiner Fremd-Bestandteile minderwertigem Kunststoffschrott zu hochwertigem Kunststoffgranulat und damit die weitgehende Schließung von bisher nicht realisierbaren Materialkreisläufen, speziell in der kunststoff-intensiven Automobilindustrie, aber auch in bei der Massenproduktion von elektronischen und elektrotechnischen Geräten etc. Durch das Vorsehen mehrerer Entgasungsbereiche, in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Arbeitszonen-Unterteilung des Extruders gelingt es, flüchtige Bestandteile wie Wasser, Lösungsmittel, Lackbestandteile und Restmonomere etc. praktisch vollständig aus dem plastifizierten Kunststoffmaterial auszuscheiden.With the device according to the invention and the corresponding method, the refinement of such, due to its foreign components inferior plastic scrap to high-quality plastic granules and thus the extensive closure of previously unrealizable material cycles, especially in the plastics-intensive automotive industry, but also in the mass production of electronic and electrical equipment, etc. By providing a plurality of degassing, in conjunction with the working zone subdivision of the extruder according to the invention, volatile components such as water, solvents, paint components and residual monomers, etc. almost completely excreted from the plasticized plastic material.

In einer materialseitigen Ausgestaltung der Erfindung ist der größere Teil der Entgasungsöffnungen mit einem gasdurchlässigen Spezialstahl verschlossen ist, welcher insbesondere ein mikroporöser Stahl für den Formenbau mit einem durchschnittlichen Porendurchmesser im Bereich zwischen 3 μm und 30 μm, insbesondere zwischen 15 μm und 25 μm. Ein geeigneter Stahl, der mit unterschiedlicher porosität kommerziell verfügbar ist, ist beispielsweise das Produkt Procerax II (www.procerax.com). Die Ausführung der Entgasungsbereiche mit einem gasdurchlässigen Spezialstahl verhindert zuverlässig einen Austrag von Kunststoffmaterial über die Entgasungsbereiche und gewährleistet über lange Betriebszeiträume des Extruders deren Entgasungswirkung, ohne dass Kunststoffschmelze in das Gefüge eindringen und langfristig dessen Wirkung verschlechtern kann.In a material-side embodiment of the invention, the greater part of the degassing is closed with a gas-permeable special steel, which in particular a microporous steel for mold with an average pore diameter in the range between 3 .mu.m and 30 .mu.m, in particular between 15 .mu.m and 25 .mu.m. A suitable steel which is commercially available with different porosity is, for example, the product Procerax II (www.procerax.com). The execution of the degassing with a gas-permeable special steel reliably prevents discharge of plastic material through the degassing and ensures over long periods of operation of the extruder their degassing, without plastic melt can penetrate into the structure and deteriorate its long term effect.

In einer Ausführung der Erfindung ist eine der Entgasungsöffnungen mit einem Spezial-Stopfen verschlossen, welcher an eine Befestigungsplatte mit Bohrungen für Befestigungsbolzen angeformt oder angesetzt ist und eine Ausgasungsöffnung, insbesondere in Form eines Kreisringsegments mit abgerundeten Ecken, hat. Des Weiteren ist an der Position dieses Spezial-Stopfens eine Heizzone mit um 15°C bis 35°C, insbesondere um 25°C, erhöhter Temperatur ausgebildet.In one embodiment of the invention, one of the vent openings is closed with a special plug, which is integrally formed or attached to a mounting plate with holes for fastening bolts and an outgassing, in particular in the form of a circular ring segment rounded corners, has. Furthermore, at the position of this special plug a heating zone with by 15 ° C to 35 ° C, in particular by 25 ° C, elevated temperature is formed.

Die letztgenannte Merkmalskombination aus Spezial-Stopfen und „Temperatursattel” an der Staustufe hat eine besonders hohe Wirksamkeit bei der Trennung von Lackresten von der Kunststoffschmelze und somit für die Veredlung von großflächig mit Lack bedeckten Kunststoffteilen, wie sie unter anderem bei Autos und in der Konsumelektronik eingesetzt werden.The latter feature combination of special plug and "temperature saddle" at the barrage has a particularly high efficiency in the separation of paint residues from the plastic melt and thus for the refinement of large area covered with paint plastic parts, such as those used in cars and consumer electronics become.

Insgesamt sind allerdings, wie weiter oben bereits erwähnt, längs des Extruders und somit längs des Flussweges der plastifizierten Kunststoffmasse mehrere Entgasungsbereiche vorgesehen. In einer aus derzeitiger Sicht bevorzugten Ausführung sind dies, in Richtung von der Beschickungsöffnung zur Auslassöffnung nummeriert, ein erster Entgasungsbereich in einer Kompressionszone am ersten Teil der Schnecke, ein zweiter Entgasungsbereich am Übergang zwischen einer Kompressionszone und einer Zone anderer Funktion, insbesondere einer Förderzone, und an der Grenze zwischen dem ersten und zweiten Teil der Schnecke, ein dritter Entgasungsbereich in einer Förderzone am zweiten Teil der Schnecke und ein vierter Entgasungsbereich in einer Kompressionszone am zweiten Teil der Schnecke.Overall, however, as already mentioned above, several degassing areas are provided along the extruder and thus along the flow path of the plasticized plastic mass. In a presently preferred embodiment, these are numbered in the direction from the feed opening to the discharge opening, a first degassing area in a compression zone at the first part of the screw, a second degassing area at the transition between a compression zone and a zone of other function, in particular a conveying zone, and at the boundary between the first and second part of the screw, a third degassing area in a conveying zone at the second part of the screw and a fourth degassing area in a compression zone at the second part of the screw.

Hierdurch wird, angepasst an den jeweiligen Plastifizierungszustand und die Temperatur des Materials (die über Einstellung eines geeigneten Temperaturprofils an den Heizzonen beeinflusst wird) ein optimierter mehrstufiger Entgasungs- und somit Reinigungsprozess realisiert, der die praktisch vollständige Entfernung der in der Praxis vorkommenden verschiedenartigen Verunreinigungen erlaubt.In this way, adapted to the respective state of plastication and the temperature of the material (which is influenced by setting a suitable temperature profile at the heating zones), an optimized multi-stage degassing and thus cleaning process is realized, which allows practically complete removal of the various types of contaminants occurring in practice.

Entsprechend ist verfahrensseitig bevorzugt vorgesehen, dass der plastifizierte Kunststoffschrott mehreren Entgasungsvorgängen unterzogen wird, von denen mindestens ein Teil mit einem Kompressionsvorgang und ein anderer Teil mit einem Entspannungsvorgang des Materials verknüpft ist.Accordingly, it is preferably provided on the procedural side that the plasticized plastic scrap is subjected to a plurality of degassing processes, of which at least one part is associated with a compression process and another part with a relaxation process of the material.

In einer weiteren Ausführung ist auf der Wandung des Schneckenzylinders eine Mehrzahl von Heizzonen, insbesondere durch elektrische Heizelemente, realisiert, deren Lage mindestens teilweise zu der Lage eines Entgasungsbereiches korrespondiert.In a further embodiment, a plurality of heating zones, in particular by electrical heating elements, realized whose position corresponds at least partially to the position of a degassing on the wall of the screw cylinder.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schnecke eine Mehrzahl von Mischzonen (n ≥ 3) aufweist, in denen auf dem Schneckenkern, jeweils unter Unterbrechung des Schneckenganges, über den Umfang verteilt Mischnocken angeordnet sind und die zum Teil mit Homogenisierungszonen zusammenfallen. Spezieller sind in mindestens einem Teil der Mischzonen, insbesondere in allen Mischzonen, jeweils zwei bis vier ringförmige Anordnungen von über den Umfang gleichmäßig beabstandeten Mischnocken vorgesehen. In diesen Mischbereichen werden insbesondere Rückstände von Lack auf Metallic-Basis oder sonstige kleine metallische Verunreinigungen weiter zerkleinert und in die Kunststoffschmelze intensiv eingearbeitet, so dass sie die Qualität des Granulats nicht negativ beeinflussen können.In a further embodiment of the invention, it is provided that the worm has a plurality of mixing zones (n ≥ 3) in which mixing cams are distributed on the worm core, in each case interrupting the worm passage, distributed over the circumference and coinciding in part with homogenization zones. More specifically, two to four annular arrays of uniformly spaced circumferential mixing cams are provided in at least a portion of the mixing zones, in particular in all mixing zones. In particular, residues of metallic-based paint or other small metallic impurities are further comminuted in these mixing areas and incorporated intensively into the plastic melt, so that they can not adversely affect the quality of the granules.

In einer weiteren Ausgestaltung ist benachbart zur Beschickungsöffnung eine Kühleinrichtung, insbesondere ein Kühlring, zum anfänglichen Kühlen des zugeführten Kunststoffschrotts vorgesehen. Hierdurch wird ein unerwünschtes Anbacken von erweichendem Schrott nahe an der Beschickungsöffnung verhindert.In a further embodiment, a cooling device, in particular a cooling ring, is provided adjacent to the charging opening for initial cooling of the supplied plastic scrap. This prevents unwanted caking of softening scrap near the feed opening.

Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich im Übrigen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren. Von diesen zeigen:Incidentally, advantages and expediencies of the invention emerge from the following description of an exemplary embodiment with reference to the figures. From these show:

1 eine Längsschnittdarstellung des Schneckenzylinders einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aufbereitungsextruders, 1 a longitudinal sectional view of the screw cylinder of an embodiment of the preparation extruder according to the invention,

2 eine Seitenansicht der Schnecke dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aufbereitungsextruders, 2 a side view of the screw of this embodiment of the preparation extruder according to the invention,

3A bis 3D Querschnittsdarstellungen der Schneckengeometrie in den Mischzonen und 3A to 3D Cross-sectional views of the screw geometry in the mixing zones and

4A und 4B skizzenartige perspektivische Darstellungen des Spezial-Stopfens, mit dem eine der Entgasungsöffnungen bei einer Ausgestaltung des Schneckenzylinders nach 1 verschlossen ist. 4A and 4B sketch-like perspective views of the special plug, with the one of the vent openings in an embodiment of the screw cylinder after 1 is closed.

Die 1 bis 4B zeigen in Schnittansichten bzw. perspektivischen Darstellungen erfindungswesentliche Teile eines beispielhaften Einschnecken-Aufbereitungsextruders, der insbesondere zur Aufbereitung von verunreinigtem Kunststoffschrott und zur Gewinnung von gereinigtem Kunststoffgranulat aus diesem vorgesehen ist. Der Extruder kann grundsätzlich aber auch mit Anteilen von frischem Kunststoffmaterial betrieben werden. Er kann sowohl selbstständig als auch in einer Produktionslinie mit einer Spritzgrießmaschine o. ä. betrieben werden. Die Darstellungen sind, obgleich sie teilweise Konstruktionsdetails zeigen, nicht als exakte Konstruktionszeichnungen und auch nicht als maßstäbliche Darstellungen zu verstehen, und sie zeigen nicht sämtliche betriebswichtigen Teile der Vorrichtung, insbesondere nicht deren Aufstellungs-Antriebs-Beschickungs- und Abschlagskomponenten, die nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind.The 1 to 4B show in sectional views and perspective views essential to the invention parts of an exemplary single-screw extruder, which is provided in particular for the treatment of contaminated plastic scrap and for obtaining purified plastic granules from this. In principle, however, the extruder can also be operated with fractions of fresh plastic material. It can be operated either independently or in a production line with an injection molding machine or the like. The illustrations, while showing in part construction details, are not to be understood as exact design drawings nor as true-to-scale illustrations, and do not show all essential parts of the apparatus, especially not their installation drive feed and take-off components, which are not the subject of the present invention Invention are.

1 zeigt als Längsschnittdarstellung den Schneckenzylinder 100 eines erfindungsgemäßen Einschnecken-Aufbereitungsextruders, zusammen mit dem eingangsseitigen Ende der zugehörigen Schnecke 200. Der Schneckenzylinder 100 besteht im Wesentlichen aus einem langen Rohr 101, an dessen einem Ende ein Halterungs-Flansch 103 und eine Beschickungsöffnung 105 vorgesehen sind, an die ein (hier nur symbolisch dargestellter) Beschickungstrichter 301 einer ansonsten nicht dargestellten Beschickungvorrichtung angesetzt ist. 1 shows a longitudinal sectional view of the screw cylinder 100 a single-screw extruder according to the invention, together with the input end of the associated screw 200 , The worm cylinder 100 essentially consists of a long tube 101 , at one end of a support flange 103 and a loading opening 105 are provided to the one (here only symbolically represented) feed hopper 301 an otherwise not shown loading device is attached.

Nahe der Beschickungsöffnung 305, in Förderrichtung des dort eingefüllten Materials, ist ein Kühlring 107 vorgesehen, der von einem Kühlmedium durchströmt werden kann und dazu dient, ein Anbacken von frisch zugeführtem und aufgrund der durch die Schnecke 200 ausgeübten Scherkräfte erweichtem Material an die Rohrwandung zu verhindern. Im Übrigen sind auf der Rohrwandung (nicht dargestellte) Heizbänder in einer vorbestimmten Konfiguration angeordnet, um über den weiteren Förderweg des Materials ein bestimmtes Temperaturprofil in Korrespondenz zu bestimmten Arbeitszonen (siehe weiter unten) einzustellen.Near the loading opening 305 , in conveying direction of the material filled there, is a cooling ring 107 provided, which can be flowed through by a cooling medium and serves to caking freshly fed and due to the by the screw 200 applied shear forces softened material to prevent the pipe wall. Incidentally, heating tapes (not shown) are arranged in a predetermined configuration on the pipe wall in order to set a specific temperature profile in correspondence with certain working zones (see below) via the further conveying path of the material.

In der Wandung des Rohres sind vier Bohrungen 109A bis 109D als Entgasungsöffnungen vorgesehen. Hiervon sind die Bohrungen 109A, 109B und 109D jeweils mit einem im Wesentlichen zylindrischen Stopfen aus einem speziellen gasdurchlässigen Stahl für den Formenbau, etwa mit dem Produkt Procerax II mit 20 μm mit durchschnittlicher Porengröße, verschlossen. Die Entgasungsöffnung 109C ist mit einem Spezial-Stopfen verschlossen, wie er in 4A und 4B gezeigt und weiter unten beschrieben ist. Die Entgasungsöffnungen bilden im Zusammenwirken mit an entsprechender Position realisierten Arbeitszonen Entgasungsbereiche des Extruders, in denen flüchtige Verunreinigungen aus der plastifizierten Kunststoffmasse (Kunststoffschmelze) austreten und den Innenraum des Extruders verlassen können.In the wall of the tube are four holes 109A to 109D provided as degassing. Of these are the holes 109A . 109B and 109D each with a substantially cylindrical plug made of a special gas-permeable steel for mold, such as the product Procerax II with 20 microns with average pore size, closed. The degassing opening 109C is closed with a special stopper as it is in 4A and 4B shown and described below. The degassing openings, in cooperation with working zones realized at a corresponding position, form degassing zones of the extruder, in which volatile impurities can escape from the plasticized plastics material (plastic melt) and leave the interior of the extruder.

2 ist eine Gesamtansicht der Schnecke 200, die zusammen mit dem Schneckenzylinder 100 nach 1 das Kernstück des Einschnecken-Aufbereitungsextruders bildet. Ein erstes Schneckenende 201 (jenes, welches auch in 1 zu erkennen ist) ist in konventioneller Weise zur Kopplung an einen (nicht gezeigten) Schneckenantrieb ausgebildet. Der mit einem Schneckengang versehene Wirkabschnitt der Schnecke 200 ist in einen eingängigen ersten Teil, dessen Ende im Schneckenzylinder an der Beschickungsöffnung 105 positioniert ist, und einen doppelgängigen zweiten Teil 205 untergliedert, der das Material bis zum Austragsende 203 des Extruders transportiert und deren Länge hier 48% der Gesamtlänge des Schneckenganges beträgt. 2 is an overall view of the snail 200 that together with the worm cylinder 100 to 1 the centerpiece of the single-screw extruder. A first end of the snail 201 (that which also in 1 can be seen) is designed in a conventional manner for coupling to a worm drive (not shown). The provided with a helix active section of the screw 200 is in a catchy first part, whose end is in the screw cylinder at the feed opening 105 is positioned, and a double-pass second part 205 subdivided the material to the end of the discharge 203 transported the extruder and whose length is here 48% of the total length of the screw.

In Mischzonen 207a bis 207d ist der Schneckengang unterbrochen, und es sind auf dem Schneckenkern jeweils mehrere Reihen von über den Umfang gleichmäßig verteilten Mischnocken vorgesehen; siehe dazu 3A bis 3D und die Beschreibung weiter unten. Die Mischzonen sind zum Zerkleinern und feinen Verteilen nicht-flüchtiger Verunreinigungen (etwa der Metallpartikel von Metalliclacken) in der Kunststoffschmelze vorgesehen.In mixing zones 207a to 207d the worm gear is interrupted, and there are provided on the screw core in each case a plurality of rows of uniformly distributed over the circumference mixing cams; see 3A to 3D and the description below. The mixing zones are provided for crushing and finely distributing non-volatile impurities (such as the metal particles of metallic paints) in the plastic melt.

Im Übrigen ist die Schnecke über die Länge des Schneckenganges mit in vorbestimmter Weise variierendem Kerndurchmesser gestaltet, d. h. es sind zylindrische Bereiche mit unterschiedlichen Durchmessern und konische (kegelstumpfförmige) Bereiche gebildet. Diese haben im Zusammenwirken mit den weiter oben erwähnten Entgasungsöffnungen und Heizzonen des Schneckenzylinders bestimmte Funktionen beim Transport und der Behandlung des eingesetzten Materials. In den Abschnitten 209a, 209b und 209c, in denen der Schneckenkern konisch ist, erfolgt im Zusammenwirken mit der zylindrischen Wandung des Schneckenzylinders eine Kompression des plastifizierten Kunststoffmaterials, so dass diese als Kompressionszonen zu bezeichnen sind. Ein Teil der oben als Mischzonen bezeichneten Bereiche, und zwar die Bereich 207b und 207d, sind mit Blick auf die Wirkung, dass durch die Einarbeitung nicht-flüchtiger Verunreinigungen eine Homogenisierung der Kunststoffmatrix erfolgt, auch als Homogenisierungszonen zu bezeichnen. In einer Abwandlung des Schneckendesigns kann zwischen den Bereichen 207b und 207c eine zusätzliche (in der Figur nicht dargestellte) Homogenisierungszone realisiert sein.Incidentally, the worm is designed over the length of the flight with a predetermined varying core diameter, ie, there are cylindrical regions of different diameters and conical (frusto-conical) areas formed. These have in conjunction with the above-mentioned degassing and heating zones of the worm cylinder certain functions in the transport and treatment of the material used. In the sections 209a . 209b and 209c , in which the screw core is conical, takes place in cooperation with the cylindrical wall of the screw cylinder, a compression of the plasticized plastic material, so that they are to be referred to as compression zones. Part of the areas referred to above as mixing zones, namely the area 207b and 207d , are also to be referred to as Homogenisierungszonen with regard to the effect that takes place by the incorporation of non-volatile impurities, a homogenization of the plastic matrix. In a variation of the snail design can be between the areas 207b and 207c an additional (not shown in the figure) Homogenisierungszone be realized.

Der zur Beschickungsöffnung 105 des Schneckenzylinders 100 benachbarte zylindrische Kernabschnitt 211 bildet eine Einzugszone des zugeführten Materials, und der sich nach der benachbarten Mischzone 207e (in Materialförderrichtung) anschließende weitere zylindrische Bereich 213a sowie der zylindrische Endabschnitt 213b der Schnecke sind als Entspannungs- und Transportzonen zu bezeichnen. Grundsätzlich gilt dies auch für die verbleibenden zylindrischen Schneckenabschnitte 213c, der auf die Kompressionszone 209c folgt, und 213d, der sich an die Kompressionszone 209b anschließt. Auf eine Kompression des plastifizierten Kunststoffmaterials und hierdurch unterstützte Ausgasung flüchtiger Bestandteile folgt dort jeweils eine weitere Förderung des Materials unter gleichzeitiger Entspannung. Die entsprechenden Zonen sind daher auch als Förderzonen zu bezeichnen.The to the loading opening 105 of the worm cylinder 100 adjacent cylindrical core section 211 Forms a feed zone of the supplied material, and after the adjacent mixing zone 207e (in material conveying direction) subsequent cylindrical area 213a and the cylindrical end portion 213b The snail can be described as a relaxation and transport zones. In principle, this also applies to the remaining cylindrical screw sections 213c that is on the compression zone 209c follows, and 213d that is attached to the compression zone 209b followed. Compression of the plasticized plastic material and thereby assisted outgassing of volatile constituents are followed by further conveying of the material with simultaneous relaxation. The corresponding zones can therefore also be described as conveyor zones.

In Richtung von der Beschickungsöffnung zur Auslassöffnung des Schneckenzylinders gesehen, sind der erste Entgasungsbereich 109d in der Kompressionszone 209c am ersten Teil der Schnecke, der zweite Entgasungsbereich 109c am Übergang zwischen der Kompressionszone 209b und der Förderzone 213d, und an der Grenze zwischen dem ersten Teil 203 und zweiten Teil 205 der Schnecke, der dritte Entgasungsbereich 109b in der Förderzone 213b am zweiten Teil der Schnecke und der vierte Entgasungsbereich 109a in der Kompressionszone 209a am zweiten Teil der Schnecke angeordnet.In the direction from the feed opening to the outlet opening of the screw cylinder, the first degassing area 109d in the compression zone 209c on the first part of the screw, the second degassing area 109c at the transition between the compression zone 209b and the conveyor zone 213d , and on the border between the first part 203 and second part 205 the screw, the third degassing area 109b in the conveyor zone 213b on the second part of the screw and the fourth degassing area 109a in the compression zone 209a arranged on the second part of the screw.

Die 3A bis 3D sind Querschnittsdarstellungen der Schnecke 200 in ausgewählten Mischzonen, und zwar (in dieser Reihenfolge) in den Mischzonen 207a, 207b, 207c und 207e. Es ist zu erkennen, dass der Schneckenkern dort jeweils einstückig angeformte (nicht gesondert bezeichnete) Mischnocken trägt, die in gleichen Winkelabständen über den Umfang verteilt sind und deren relative Höhe bezüglich des Schneckenkerns und deren Anzahl in den einzelnen Mischzonen spezifisch gewählt ist.The 3A to 3D are cross-sectional views of the screw 200 in selected mixing zones, in (in this order) in the mixing zones 207a . 207b . 207c and 207e , It can be seen that the worm core there carries integrally molded (not separately designated) mixing cams which are distributed at equal angular intervals over the circumference and whose relative height with respect to the screw core and their number in the individual mixing zones is specifically selected.

4A und 4B zeigen perspektivische Darstellungen eines Spezial-Stopfens 110, der zum Verschluss der Entgasungsöffnung 109c des Schneckenzylinders 100 gemäß 1 vorgesehen ist und auf eine in entsprechender Position am Zylinderrohr 101 angebrachte (in 1 nicht gezeigte) Befestigungsplatte geschraubt wird. Die Grundform des Spezial-Stopfens 110 ist die einer dicken quadratischen Platte 111, an deren Ecken ein Teil der Dicke ausgenommen ist, um Platz für die Köpfe von Befestigungsbolzen zu schaffen, die in dort vorgesehen Befestigungsbohrungen 113 eingreifen. Aus der dem Schneckenzylinder zugewandten Oberfläche der Platte 111 steht ein Zapfen 115 hervor, in den eine bohnenförmige Entgasungsöffnung 117 eingearbeitet ist, die bis zur Rückseite des Spezial-Stopfens durchgeht, und im Betrieb des Extruders offen bleibt, so dass durch sie flüchtige Bestandteile der im Extruder befindlichen Kuststoffschmelze entweichen können. Der Spezial-Stopfen besteht aus einem hochlegierten Cr-Stahl, was hohe Funktionsgenauigkeit und lange Lebensdauer sichert. 4A and 4B show perspective views of a special plug 110 , which closes the vent 109c of the worm cylinder 100 according to 1 is provided and to a corresponding position on the cylinder tube 101 attached (in 1 not shown) mounting plate is screwed. The basic form of the special plug 110 is that of a thick square plate 111 at the corners of which part of the thickness is recessed to make room for the heads of fastening bolts provided in fixing holes therein 113 intervention. From the worm cylinder facing surface of the plate 111 there is a pin 115 in which a bean-shaped degassing 117 is incorporated, which goes through to the back of the special plug, and remains open during operation of the extruder, so that they can escape volatile constituents of the plastic melt located in the extruder. The special plug consists of a high-alloyed Cr steel, which ensures high functional accuracy and a long service life.

Der Spezial-Stopfen 110 ist von zentraler Bedeutung für die mit dem vorgeschlagenen Aufbereitungsextruder zu realisierenden Entgasungs- und somit Reinigungsfunktionen. Die Entgasungsöffnung 109c und somit der Spezial-Stopfen 110 befinden sich in einer Position des Schneckenzylinders 100, in der mittels eines geeigneten Heizelementes an der Wandung (Zylinderheizband) ein Bereich mit um 20°C bis 30°C erhöhter Temperatur, ein sog. Temperatursattel, eingestellt und hierdurch der Dampfdruck der Kunststoffschmelze erhöht ist. Auch die Geometrie der Schnecke 200 weist an dieser Position eine Besonderheit auf, und zwar einen relativ kurzen Abschnitt 215, in dem der Durchmesser des an dieser Stelle zylindrischen Schneckenkerns um ca. 7–10% erhöht ist, wodurch eine als Staustufe zu bezeichnende spezielle Arbeitszone entsteht. Durch die Verkleinerung des Ringspaltes zwischen Schneckenkern und Zylinderwandung, in Verbindung mit dem erwähnten Temperatursattel, wird hier eine weitgehend vollständige Entfernung von flüchtigen Bestandteilen, insbesondere Lackresten, aus der Kunststoffschmelze erreicht.The special stopper 110 is of central importance for the degassing and hence cleaning functions to be realized with the proposed preparation extruder. The degassing opening 109c and thus the special stopper 110 are in a position of the worm cylinder 100 in which by means of a suitable heating element on the wall (Zylinderheizband) an area with increased by 20 ° C to 30 ° C temperature, a so-called. Temperature saddle adjusted and thereby the vapor pressure of the plastic melt is increased. Also the geometry of the screw 200 has a special feature at this position, namely a relatively short section 215 , in which the diameter of the cylindrical core at this point is increased by about 7-10%, whereby a special work zone to be designated as a barrage is created. By reducing the annular gap between the screw core and the cylinder wall, in conjunction with the mentioned temperature saddle, a substantially complete removal of volatile constituents, in particular paint residues, from the plastic melt is achieved here.

Im Übrigen ist die Ausführung der Erfindung nicht auf die hier gezeigten und erläuterten Beispiele beschränkt, sondern auch in einer Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachgemäßen Handelns liegt.Incidentally, the embodiment of the invention is not limited to the examples shown and illustrated here, but also in a variety of modifications possible, which lies within the scope of professional action.

Claims (12)

Aufbereitungsextruder zum Plastifizieren von Kunststoffschrott und zur Herstellung von gereinigtem Kunststoffgranulat, mit einem Schneckenzylinder mit einer Beschickungsöffnung für den Kunststoffschrott an seinem ersten Ende und einer Auslassöffnung für das Kunststoffgranulat an seinem zweiten Ende und einer im Schneckenzylinder geführten Schnecke mit einer Mehrzahl von Arbeitszonen, wobei der Extruder eine Mehrzahl von Entgasungsbereichen aufweist, in denen jeweils eine Entgasungsöffnung in der Wandung des Schneckenzylinders vorgesehen ist, welche durch einen gasdurchlässigen Stopfen verschlossen ist.Processing extruder for plasticizing plastic scrap and for producing purified plastic granules, a screw cylinder having a feed opening for the plastic scrap at its first end and an outlet opening for the plastic granules at its second end and a screw guided in the screw cylinder with a plurality of work zones, wherein the extruder has a plurality of degassing regions, in each of which a degassing opening is provided in the wall of the screw cylinder, which is closed by a gas-permeable plug. Aufbereitungsextruder nach Anspruch 1, wobei eine der Entgasungsöffnungen mit einem Spezial-Stopfen verschlossen ist, welcher an eine Befestigungsplatte mit Bohrungen für Befestigungsbolzen angeformt oder angesetzt ist und eine Ausgasungsöffnung, insbesondere in Form eines Kreisringsegments mit abgerundeten Ecken, hat.Processing extruder according to claim 1, wherein one of the degassing openings is closed with a special plug, which is integrally formed or attached to a mounting plate with holes for fastening bolts and an outgassing, in particular in the form of a circular segment with rounded corners, has. Aufbereitungsextruder nach Anspruch 1 oder 2, wobei auf der Wandung des Schneckenzylinders eine Mehrzahl von m Heizzonen, insbesondere durch elektrische Heizelemente, realisiert ist, deren Lage mindestens teilweise zu der Lage einer Entgasungsöffnung korrespondiert.Processing extruder according to claim 1 or 2, wherein on the wall of the screw cylinder, a plurality of m heating zones, in particular by electrical heating elements, is realized whose position corresponds at least partially to the position of a degassing opening. Aufbereitungsextruder nach Anspruch 3, wobei an der Position der mit dem Spezial-Stopfen verschlossenen Entgasungsöffnung eine Heizzone derart realisiert ist, dass die Temperatur um 15°C bis 35°C, insbesondere um 25°C, erhöht ist.Processing extruder according to claim 3, wherein at the position of the closed with the special stopper degassing a heating zone is realized such that the temperature is increased by 15 ° C to 35 ° C, in particular by 25 ° C. Aufbereitungsextruder nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schnecke eine Mehrzahl von n Mischzonen (n ≥ 3) aufweist, in denen auf dem Schneckenkern, jeweils unter Unterbrechung des Schneckenganges, über den Umfang verteilt Mischnocken angeordnet sind und die zum Teil mit Homogenisierungszonen zusammenfallen.Processing extruder according to one of the preceding claims, wherein the screw has a plurality of n mixing zones (n ≥ 3), in which on the screw core, in each case with interruption of the screw, distributed over the circumference mixing cams are arranged and which coincide partially with Homogenisierungszonen. Aufbereitungsextruder nach Anspruch 5, wobei in mindestens einem Teil der Mischzonen, insbesondere in allen Mischzonen, jeweils zwei bis vier ringförmige Anordnungen von über den Umfang gleichmäßig beabstandeten Mischnocken vorgesehen sind.Processing extruder according to claim 5, wherein in at least a part of the mixing zones, in particular in all mixing zones, in each case two to four annular arrangements of uniformly spaced over the circumference mixing cam are provided. Aufbereitungsextruder nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei benachbart zur Beschickungsöffnung eine Kühleinrichtung, insbesondere ein Kühlring, zum anfänglichen Kühlen des zugeführten Kunststoffschrotts vorgesehen ist.Processing extruder according to one of the preceding claims, wherein adjacent to the feed opening, a cooling device, in particular a cooling ring, is provided for initial cooling of the supplied plastic scrap. Aufbereitungsextruder nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der größere Teil der Entgasungsöffnungen mit einem gasdurchlässigen Spezialstahl verschlossen ist, welcher insbesondere ein mikroporöser Stahl für den Formenbau mit einem durchschnittlichen Porendurchmesser im Bereich zwischen 3 μm und 30 μm, insbesondere zwischen 15 μm und 25 μm, ist.Processing extruder according to one of the preceding claims, wherein the greater part of the degassing openings is closed with a gas-permeable special steel, which is in particular a microporous steel for mold construction with an average pore diameter in the range between 3 .mu.m and 30 .mu.m, in particular between 15 .mu.m and 25 .mu.m , Verfahren zur Herstellung von gereinigtem Kunststoffgranulat aus Kunststoffschrott, unter Verwendung eines Aufbereitungsextruders nach einem der vorangehenden Ansprüche.A process for the production of purified plastic granules from plastic scrap, using a processing extruder according to any one of the preceding claims. Verfahren nach Anspruch 9, wobei lack-verschmutzter thermoplastischer Kunststoffschrott eingesetzt wird, insbesondere geschredderte lackierte Fahrzeugteile.The method of claim 9, wherein paint-contaminated thermoplastic plastic scrap is used, in particular shredded painted vehicle parts. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei der Kunststoffschrott beim oder unmittelbar nach dem Beschicken des Aufbereitungsextruders gekühlt wird.The method of claim 9 or 10, wherein the plastic scrap is cooled during or immediately after loading the processing extruder. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei der plastifizierte Kunststoffschrott mehreren Entgasungsvorgängen unterzogen wird, von denen mindestens ein Teil mit einem Kompressionsvorgang und ein anderer Teil mit einem Entspannungsvorgang des Materials verknüpft ist.Method according to one of claims 9 to 11, wherein the plasticized plastic scrap is subjected to a plurality of degassing operations, of which at least one part is associated with a compression process and another part with a relaxation process of the material.

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