DE1454875B2

DE1454875B2 - Vorrichtung zum kontinuierlichen verdichten von thermoplasti schen kunststoffolien bzw kunststoffolienabfaellen

Info

Publication number: DE1454875B2
Application number: DE19651454875
Authority: DE
Inventors: Herbert A 6451 Wolfgang Pasteka Josef Dipl Chem 7141 Steinheim Merges
Original assignee: Ultrex, Chemie GmbH, 6451 Wolf gang
Priority date: 1964-06-17
Filing date: 1965-02-03
Publication date: 1972-01-27
Also published as: DE1454875A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Verdichten von thermoplastischen Kunststoffolien bzw. Kunststoffolienabfällen, wie solchen aus Polyvinylchlorid, Polyäthylen oder Polypropylen, bestehend aus einer Schneidmühle mit Beschickungseinrichtung, einem nachgeordneten Gebläse mit Förderleitung und Luftabscheider, unter dem eine mit einer Schneckendosiereinrichtung versehene Agglomeriereinrichtung angeordnet ist, an die sich erneut ein Gebläse mit Förderleitung und ein Luftabscheider mit freiem Granulatauslaß anschließen.

Eine Vorrichtung der genannten Art ist bekannt. Bei dieser Vorrichtung besteht die Agglomeriereinrichtung im wesentlichen aus einem umlaufenden Hohlzylinder mit radialen Löchern. In diesem Hohlzylinder laufen wiederum, und zwar mit gleic Drehrichtung, ein Rollenpaar und zwei Verteiler gel um. An der Peripherie des Hohlzylinders s zwei feststehende Messer angeordnet. Die Funktion dieser bekannten Vorrichtung folgende: In einer Schneidmühle werden then plastische Kunststoffolien bzw. Kunststoffoli abfalle zu Füttern geschnitten und über ein Gebl mit Förderleitung und Luftabscheider aus

ίο Schneidmühle in eine Schneckendosiereinricht¹ transportiert. Aus dieser gelangen die Kunstst folienflitter in die Agglomeriereinrichtung, d. h. den umlaufenden, mit radialen Löchern ausgesta ten Hohlzylinder. In diesem Hohlzylinder wer die Folienflitter von den Verteilerflügeln auf die nenmantelfläche verteilt, und die Rollen walzen Folienflitter in die radialen Löcher ein, bis di mehr oder weniger stark verdichtet an der Perip rie des Hohlzylinders austreten und auf eine voi gebene Länge von den feststehenden Messern ab schnitten werden. Die umlaufenden Rollen besit keinen eigenen Antrieb. Sie werden vielmehr du bloße Materialreibung in Drehung versetzt. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird das Agglomeriereinrichtung verlassende Granulat pn matisch einem Kühler zugeleitet, aus dem das Fer granulat austritt. Anteile, die unterhalb einer stimmten Größe liegen, werden pneumatisch ü einen Zyklon erneut der Agglomeriereinrichtung geführt und damit wieder in den Arbeitsgang geben.

Bedingt durch die Arbeitsweise dieser Vorrichti ist das mit ihr erzielbare Granulat recht uneinh lieh, d. h. es kann aus lediglich zusammengefalte Flitterteilchen und/oder aus regelrecht zusammen schmolzenen Anteilen bestehen. Die Ursache für c ses uneinheitliche Granulat liegt darin, daß es m oder weniger dem Zufall überlassen ist, wann ι einzelne Folienteilchen von den Rollen erfaßt ι in eines der radialen Löcher eingewalzt wird. E kann bereits beim ersten Überwalzen oder erst n; mehrmaligem Überwalzen erfolgen. Daß auf Kunststoffolienflitterteil beim mehrmaligen Überv. zen ein Mehrfaches an Energie aufgebracht wird auf ein Folienteilchen, das bereits beim ersten Üb walzen in eines der radialen Löcher eingestc wird, unterliegt keinem Zweifel. Die Folge davon das bereits genannte uneinheitliche Granulat. Die Granulat wird gerade wegen seiner Uneinheitli keit auch »Poly-Pellets« genannt.

Diese Uneinheitlichkeit des Granulats wird bei 1 späteren Verarbeitung in Spritzautomaten oder Bl maschinen als nachteilig empfunden. Deshalb ziel Kunststoffverarbeiter in den meisten Fällen ein ; Folienabfällen hergestelltes Extrudergranulat ν Ein solches ist in der Herstellung jedoch wesentl teurer. Hinzu kommt, daß Extrudergranulat ins sondere bei mehrfachem Wiederverwenden von / fallmaterial leicht überhitzt wird, da die thermis< Belastung der Teilchen so hoch sein und so lai andauern muß, daß alle Teilchen erfaßt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichti zu schaffen, die in der Lage ist, ein einheitliches, seiner Qualität dem Extrudergranulat gleichwerti Produkt herzustellen, ohne daß dabei die Gef; einer Überhitzung einzelner Materialanteile beste Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung 1

eingangs genannten Art gemäß der Erfindung <

3 4

iurch gelöst, daß die Agglomeriereinrichtung aus von dem aus druckseitig eine Rohrleitung 20 zu :wei relativ zueinander drehbaren, mit Reibelemen- einem Luftabscheider 21 führt, aus dem die Förderen versehenen und axial zueinander verstellbaren luft durch die Öffnung 22 abströmt,
scheiben besteht, die in einem Gehäuse angeordnet Die in diesem Abscheider 21 abgeschiedenen, zu md zentral beschickbar sind. 5 größeren Teilchen verschmolzenen Flitter fallen in In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die die Schneidmühle 3, die ein Sieb (nicht dargestellt) ^.eibelemente im Umfangsbereich der Scheiben als von 5 bis 8 mm Maschenweite hat.
;eneigt zum Scheibenradius verlaufende Nuten und Das Fertiggranulat wird nun mit einem Gebläse m anschließenden zentralen Bereich als in konzen- 24 mit Motor 25 abgesaugt und durch eine Rohrrischen Kreisen angeordnete, von innen nach außen io leitung 26 zu einem weiteren Luftabscheider 27 ge- :leiner werdende Zähne ausgebildet. fördert, aus dessen oberer Öffnung 28 die Luft ab-Die Erfindung wird nachfolgend durch ein Aus- strömt und aus dessen unterer Öffnung 29 das Fertigührungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher er- produkt in einen Sammelbehälter 30 fällt,
äutert. Es zeigt Die Agglomeriereinrichtung 2, in der die Folien-F i g. 1 eine Ansicht der Vorrichtung nach der Er- 15 flitter verschmolzen bzw. verdichtet werden, ist im indung, Schnitt in F i g. 9 dargestellt und wird in ihrem Ge-F i g. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung ge- samtaufbau noch genauer beschrieben,
laß Fig. 1, Sie enthält die mit Reibelementen zur Erzeugung F i g. 3 eine Draufsicht auf eine feststehende, mit von Reibungswärme versehenen Scheiben, wie sie in leibelementen versehene Scheibe, 20 den F i g. 3 bis 7 dargestellt sind.

F i g. 4 einen Schnitt durch die Scheibe gemäß In den F i g. 3 und 4 ist eine sogenannte Zahn-

^r i g. 3 längs der Linie IH-III, scheibe zu sehen, die feststeht, und in den F i g. 5

F i g. 5 eine Draufsicht auf eine drehbar gelagerte, und 6 eine Scheibe, die mit der feststehenden Scheibe

lit Reibelementen versehene Scheibe, gemäß F i g. 3 und 4 als Gegenelement zusammen-

F i g. 6 einen Schnitt längs der Linie V-V durch 25 wirkt und die drehbar auf einer Welle sitzt, was zu

ie Sdheibe gemäß F i g. 5, F i g. 9 noch genauer beschrieben wird.

F i g. 7 einen Schnitt durch zwei Scheiben mit an- Die Festscheibe 31 hat eine zentrische Öffnung 32

erer Zahnform und -anordnung, und einen inneren Ringbereich 33, auf dem zwei

F i g. 8 ein Schaltbild einer automatischen Steue- Reihen Zähne 34, 35 in Form konzentrischer Ringe

ang der Dosiereinrichtung, 3° sitzen. Die Zähne 34 neben der Öffnung 32 haben

F i g. 9 einen Schnitt durch die Agglomerierein- Abstände voneinander, die etwa ihrer Länge ent-

chtung, in der die Verdichtung erfolgt, und sprechen. Die in der zweiten Reihe sitzenden Zähne

■ Fig. 10 eine Vorderansicht der Agglomerierein- 35 sind kleiner als die Zähne 34. Ihre Zahl ist etwa

chtung gemäß F i g. 9. doppelt so groß wie die der Zähne 34. Vom Zahn-

Die gesamte Vorrichtung zum kontinuierlichen 35 grund 36 der kleinen Zähne 34 verläuft die Schei-

erdichten von thermoplastischen Kunststoffolien benfläche 37 konisch und geht in einen ebenen, äuße-

zw. Kunststoffolienabfällen besteht gemäß F i g. 1 ren Scheibenbereich 38 über.

ad 2 im wesentlichen aus einer Schneidmühle 1, aus Im Bereich der konischen Scheibenfläche 37 und

ner Agglomeriereinrichtung 2, die als Zahnschei- dem ebenen Scheibenbereich 38 sind in die Scheibe

snmühle ausgebildet ist, und aus einer weiteren 4° 31 Nuten 39 eingestochen, die kurz vor dem Schei-

:hneidmühle 3. benumfang 40 auslaufen. Dies ist mit der Linie 41

Die Folien bzw. Folienabfälle werden durch einen in F i g. 4 angedeutet. Die Nuten 39 verlaufen nicht

ufgabetrichter 4 in die Schneidmühle 1 eingespeist, radial, sondern unter einem Winkel von etwa 45°

e von einem Motor 5 angetrieben wird und deren zum jeweiligen Radius. Auf der Rückseite ist die

eb (nicht dargestellt) eine Maschenweite von 8 bis 45 Scheibe 31 mit Gewindelöchern 42 versehen, um sie

I mm hat. Unter der Auslaßöffnung der Schneid- am Gehäuse der Agglomeriereinrichtung 2 bzw. an

ühle 1 ist ein Auffangtrichter angeordnet, an den deren Deckel mit Schrauben befestigen zu können,

e Saugleitung 6 eines Gebläses 7 angeschlossen ist, Die Scheibe 43 gemäß der F i g. 5 und 6 hat prin-

is von einem Motor 8 angetrieben wird. Drucksei- zipiell den gleichen Aufbau wie die Scheibe 31. Da

I steht das Gebläse 7 über eine Rohrleitung 9 mit 50 sie als drehbare Scheibe auf einer Welle befestigt

nem Luftabscheider 10 in Verbindung, in dem die werden muß, ist sie mit einer Nabe 44 versehen, die

olienflitter von der Förderluft getrennt werden, die eine Bohrung 45 zur Aufnahme eines Wellenstump-

IS der Öffnung 11 abströmt. Die Folienflitter gelan- fes hat. Während bei der Scheibe 31 die Zähne ge-

■n aus dem Abscheider 10 in einen Trichter 12 einer wissermaßen in der Scheibenfläche sitzen, liegen sie

osiereinrichtung 13, die aus einem Rohr 14, in dem 55 bei der Scheibe 43 auf der Scheibenebene. Da die

ie Dosierschnecke 91 umläuft, besteht. Das Rohr Zähne beider Scheiben ineinandergreifen müssen,

X mündet unmittelbar in die Aufgabeöffnung der liegen die Zähne 46, 47 auf konzentrischen Kreisen

gglomeriereinrichtung 2, deren Welle im gezeigten mit gegenüber den Zähnen der Scheibe 31 größeren

:ispiel horizontal angeordnet ist. Die Dosier- Durchmessern, und zwar so, daß die Zähne 46 zwi-

hnecke wird von einem nicht dargestellten Ge- 60 sehen die Zähne 34, 35 und die Zähne 47 zwischen

ebemotor angetrieben, wobei ihre Drehzahl je nach die Zähne 35 und die konische Scheibenfläche 37

wünschter Aufgabemenge in bekannter Weise ein- eingreifen. Im Zentrum hat die Scheibe 43 nur ein

illbar ist. kleines Gewindeloch 49 zur Befestigung einer

Um kontrollieren zu können, ob der Trichter 12 Schraube, um damit eine feste Verbindung zum

;htig gefüllt ist, ist eine seiner Wandungen aus 65 Wellenstumpf herstellen zu können,

rchsichtigem Material 17, wie Glas, gebildet. An Im Zentrumsbereich ist die Scheibe 43 mit flügel-

s Gehäuse der Agglomeriereinrichtung 2 ist saug- artigen Einzugszähnen 48 versehen, die in bezug auf

;tig ein Gebläse 18 mit Motor 19 angeschlossen, die Drehrichtung, die mit dem Pfeil 50 angedeutet

O HL Ω Cp (D

ΞΓ (Ω*

ist, zurückgebogen sind. Auch die Scheibe 43 ist mit Nuten 51 im Randbereich 52 versehen, die die gleiche Form und Anordnung wie die Nuten 39 haben. Wenn die Scheiben in zusammengebautem Zustand ineinandergreifen, verlaufen also die Nuten 39 und 51 unter einem Winkel von etwa 90° zueinander.

Beide Scheiben 31 und 43 haben den gleichen Außendurchmesser. Auf der Rückseite 53 ist die Scheibe 43 mit Abstreifflügeln 55 versehen, die mit ihren freien Randflächen den Randbereich 52 der Scheibe 43 und damit den Spalt, der sich zwischen den beiden Scheiben 31 und 43 bei deren Zusammensetzung ergibt, übergreifen.

In F i g. 7 sind zwei etwas anders ausgebildete Scheiben 54 und 56 dargestellt, die sich gegenseitig im Eingriff befinden. Die Scheibe 54 dient als feste Scheibe, während die Scheibe 56 mit der Bohrung 45 der Nabe 44 auf einem nicht dargestellten Wellenstumpf sitzt. Die feste Scheibe 54 kann beispielsweise als Deckel für das Gehäuse der Agglomeriereinrichtung 2 ausgebildet sein. Die Flitter werden durch die Öffnung 32 der Scheibe 54 eingespeist. Die Zähne sind bei den Scheiben 54 und 56 anders ausgebildet als bei den bereits beschriebenen Scheiben. Die ganze Ringscheibenfläche ist hier mit allmählich von der Mitte nach außen kleiner werdenden Zähnen 58, 59 besetzt, die in der dargestellten Art ineinandergreifen. Im Zentrum der Scheibe 56 sind einige wenige große Zähne 60 für den Einzug der Flitter vorgesehen.

Die Zähne 58, 59 haben bei den bereits beschriebenen Scheiben voneinander Abstand. Angedeutet ist dies in F i g. 7 durch die größten Zähne 59 der Scheibe 56 im Bereich der Materialaufgabe. Die Scheibe 56 ist auch mit mindestens einem Abstreifflügel 55 ausgestattet. Nuten sind in diesen Scheiben 54, 56 nicht vorhanden, sondern die verschmolzenen bzw. die verdichteten Flitter treten direkt aus der letzten Zahnreihe 59' aus. Für den Einsatz eines Thermofühlers kann die Festscheibe 54 mit einem Sackloch 62 ausgestattet sein, ebenso wie dies die Scheibe 31 mit einem Loch 63 (F i g. 4) sein kann.

In diese Löcher 62, 63 wird ein Thermofühler 64 eingesetzt (s. Fig. 8), der in Brückenschaltung, in der sich noch ein Sollwert-Einsteller 65 und Widerstände 66 befinden, einerseits mit einer Gleichstromquelle 67 und andererseits mit einem Verstärker 68 in Verbindung steht. Dieser Verstärker 68 liegt an einer Wechselstromquelle 69 und an einem Gleichstrom-Getriebemotor 70, der die Dosierschnecke 91 im Rohr 14 (s. F i g. 2 und 8) je nach Einstellung der Temperatur ensprechend schnell antreibt. Selbstverständlich kann auch der Antrieb mit der grundsätzlich gleichen elektrischen Einrichtung derart erfolgen, daß vom Verstärker 68 aus ein Stellmotor für ein stufenlos verstellbares Getriebe einreguliert wird.

Diese ganze Einrichtung ist jedoch nicht unbedingt Voraussetzung für den Betrieb der Anlage. Die Einstellung der Dosierschneckendrehzahl kann auch unabhängig von der Temperatur erfolgen, da sich an den Scheiben für ein bestimmtes Produkt gleichbleibende Temperaturen einstellen.

Zweckmäßig geht man nämlich so vor, daß man die Scheiben so eng wie möglich zusammenschiebt, das Produkt in bestimmter Menge aufgibt und die Scheiben so weit auseinanderzieht, bis das Produkt in der gewünschten Form anfällt. Läßt man nun die Dosierschnecke schneller oder langsamer laufe hat das eine Veränderung des Produktes zur I der wieder mit einer entsprechenden Scheibenei lung begegnet werden kann. Dies zeigt, daß automatische Regelung, wie beschrieben, wohl lieh, aber nicht unbedingt erforderlich ist.

Die Agglomeriereinrichtung 2, in der die Sch zur Erzeugung der Reibungswärme angeordnet hat gemäß F i g. 9 folgenden Aufbau:

ίο In einem Lagergehäuse 71 ist in den Lagei 73, 74 eine Welle 75 drehbar gelagert. Ein W stumpf 76 ragt aus dem Lagergehäuse 71 ir Scheibengehäuse 77, in dem die Scheiben 54 ui angeordnet sind, wobei die Scheibe 56 als ] scheibe auf dem Wellenstumpf 76 befestigt isi Stelle der Scheiben 54 und 56 können im Sehe gehäuse 77 selbstverständlich auch nach Bedai Scheiben gemäß der F i g. 3 bis 6 angeordnet Der Abstand der Scheiben 31, 43 oder 54, 56 verändert werden, da die Welle 75 axial versc bar ausgebildet ist. Zu diesem Zweck sitzei Lager 73, 74 in einer Buchse 78, die axial versc bar in einem Lagergehäuse 79 angeordnet ist. Die Verstellung der Buchse 78 erfolgt mit Schnecke 80, die in eine Schneckenverzahnung S der Buchse 78 eingreift. An der Welle der Schi 80 sitzt entweder ein Handrad (nicht darge: oder ein Kettenrad 82, das mit einer Kette 83 einem Verstellmotor 84 antreibbar ist. Weger axialen Verstellbarkeit muß auch die Welle 7 Bereich des Lagers 72 verschiebbar gelagert was im gezeigten Beispiel mit einer zwischen ^Λ 75 und Lager 72 angeordneten Buchse 85 er Auf dem Wellenende 86 sitzt ein Antriebsritz> Das Scheibengehäuse 77 hat ein nach unten längertes Gehäuseteil 77' mit zwei Rohrstutzen 8 Der Stutzen 88 ist mit einem Schieber 90 vers mit dem die Menge der Zuluft geregelt werden J Am Stutzen 89 schließt sich gemäß F i g. 1 u das Gebläse 18 saugseitig an, während an die nung 32 das Rohr 14 der Dosierschnecke 91 ; schließen ist (nicht dargestellt). Diese ganze schine ist auf einem Bock 92 gelagert. Angetr wird die Welle 75 von einem Motor 93.

Die ganze beschriebene Einrichtung arbeite: folgt: Die Folien bzw. Folienabfälle werden in Trichter 4 geschüttet und in der Schneidmühle Folienflitter zerkleinert. Aus dieser Mühle we die Flitter mit dem Gebläse 7 abgesaugt und c die Leitung 9 zum Abscheider 10 transportier dem die Flitter von der Transportluft getrennt den und in den Trichter 12 fallen. Von hier au langen sie in die Dosiereinrichtung 13 bzw. in c Rohr 14, in dem die Dosierschnecke 91 dreht die Flitter in die Öffnung 32 der Festscheibe £ genau dosierter Menge drückt. Die in die Zahns ben 31, 43 oder 54, 56 eingespeisten Flitter we in der beschriebenen Weise zwischen den Schi angeschmolzen bzw. verschmolzen und treten Umfang der Scheiben bzw. aus dem von den S ben gebildeten Spalt als granulatförmige odei »würstchenförmige« verschmolzene Gebilde aus werden von den Flügeln 55 abgestreift und s vom Luftstrom im unteren Gehäuseteil 77' ei der auch zur Kühlung der Scheiben und zur schreckung der austretenden Materialteilchen c Vom Gebläse 18 bzw. von dem Luftstrom we

diese Teilchen durch die Leitung 20 zum Absclr

21 transportiert, in dem die verschmolzenen bzw. verdichteten Teilchen vom Transportluftstrom getrennt werden und in die Schneidmühle 3 fallen, in der die gewünschte Granulatgröße hergestellt wird. Auch aus dieser Mühle kann das Granulat mit einem Gebläse 24 abgesaugt und durch eine Leitung 26 über einen weiteren Abscheider in den Sammelbehälter 30 gebracht werden. Die aus den Abscheidern 10, 21, 27 austretende Luft wird durch die in F i g. 1 , angedeuteten Leitungen 94 abgeführt.

Entscheidend für den gewünschten Effekt ist die Einstellung der Aufgabemenge, die Drehzahl der Drehscheibe und der Abstand der Scheiben. In Anbetracht der verschiedenen Eigenschaften der zu verarbeitenden Kunststoffe kann hierfür natürlich keine

für alle Kunststoffe gültige Regel gegeben werden, vielmehr muß sich die Einstellung nach dem jeweils verarbeiteten Material richten.

Es ist klar, daß bei Produkten mit hohem S Schmelzpunkt, beispielsweise Polypropylen, eine größere Reibungswärme erforderlich ist. Man kann hierbei also höhere Drehzahlen anwenden und Scheiben mit einer großen Anzahl von Zähnen benutzen und die Scheibenabstände kleiner einregulieren.

ίο Entsprechend werden bei anderen Produkten mit niederen Erweichungspunkten, wie Polyäthylen, Polyvinylchlorid, geringere Drehzahlen und größere Scheibenabstände benutzt. Selbstverständlich hat hierbei auch die Folienflitterstärke, die von 0,01 mm bis 2 mm schwanken kann, einen Einfluß.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

109585/20

Claims

Q: IT-CD* Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Verdichten von thermoplastischen Kunststoffolien bzw. Kunststoffolienabfällen, wie solche aus Polyvinylchlorid, Polyäthylen oder Polypropylen, bestehend aus einer Schneidmühle mit Beschikkungseinrichtung, einem nachgeordneten Gebläse mit Förderleitung und Luftabscheider, unter dem eine mit einer Schneckendosiereinrichtung versehene Agglomeriereinrichtung angeordnet ist, an die sich erneut ein Gebläse mit Förderleitung und ein Luftabscheider mit freiem Granulatauslaß anschließen, dadurch gekennzeichnet, daß die Agglomeriereinrichtung (2) aus zwei relativ zueinander drehbaren, mit Reibelementen versehenen und axial zueinander verstellbaren Scheiben (31, 43 bzw. 54, 56) besteht, die in einem Gehäuse (77, 77') angeordnet und zentral beschickbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibelemente im Umfangsbereich der Scheiben (31, 43) als geneigt zum Scheibenradius verlaufende Nuten (39, 51) und im anschließenden zentralen Bereich als in konzentrischen Kreisen angeordnete, von innen nach außen kleiner werdende und ineinandergreifende Zähne (35, 47 bzw. 34, 46) ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der umlaufenden Scheibe (43 bzw. 56) den Scheibenumfang radial überragende und den Rand der Festscheibe (31 bzw. 54) teilweise überdeckende Flügel (55) befestigt sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Festscheibe (31) ein Thermofühler (64) angeordnet ist, der über eine Brückenschaltung mit Sollwerteinsteller (65) und einen Verstärker (68) mit einem Getriebemotor (70) der Dosiereinrichtung (14, 91) in elektrischer Verbindung steht.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Agglomeriereinrichtung (2) auslaßseitig mit einer bekannten Schneidmühle (3) verbunden ist.