DE3009185C2 - Vorrichtung zum Schmelzen und Mischen thermoplastischer Stoffe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schmelzen und Mischen schlecht wärmeleitender thermoplastischer Stoffe, insbesondere Kunsti offabfälle, mit einer unter einer zentrischen Materialzuführung angeordneten, drehbaren, beheizten Scheibe und einer die Scheibe umgebenden, mitrotierenden Wand, die Öffnungen für den Durchtritt des geschmolzenen Materials aufweist

Eine derartige Vorrichtung ist zur Herstellung kontinuierlicher Fasern oder Fäden aus einem thermoplastischen Material bekannt (US-PS 3040 377). Das Rohmaterial wird dort in Form eines Kunslsloffgranulates auf eine rotierende, beheizte Scheibe geschüttet, welche mit Abstand von einer mitrotierenden Wand umgeben ist. Diese Wand, die ebenfalls beheizt ist, weist unterhalb der Scheibe öffnungen für den Durchtritt des Materials auf, das durch Berührung mit der Scheibe und der Wand geschmolzen ist Das radial aus den öffnungen der rotierenden Wand austretende thermoplastische Material kühlt ab und bildet Fäden, die zunächst die Form eines Fadenballons annehmen und anschließend verzwirnt werden.

Mit der bekannten Vorrichtung werden kontinuierliche Fäden erzeugt Diese Vorrichtung ist aber zur Durchführung von Mischungen und zur Erzeugung eines Granulates aus dem Rohmaterial ungeeignet Selbst wenn man die Fäden hinter den öffnungen zerkleinern würde, würden sie anschließend wieder zusammenschmelzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die imstande ist, durch Einschmelzen und Mischen thermoplastischer Stoffe ein Granulat zu erzeugen, das als Rohstoff verwendbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß konzentrisch um die Wand mindestens eine mitrotierende Kammer vorgesehen ist, deren Umfangswand Austrittsöffnungen aufweist und sich an mindestens einem Messer vorbeibewegt

Durch die mitrotierende Kammer wird erreicht, daß sich das geschmolzene Material nach dem Durchtritt

durch die öffnungen der Wand zunächst vermischt und in begrenztem Maße abkühlt, bevor es in die Austrittsöffnung gelangt Das aus den Austrittsöffnungen austretende Gemisch wird anschließend von den Messern zu Granulat zerhackt Auf diese Weise kann

κι eine Verarbeitung thermoplastischer Materialabfälle zu einem wiederverwendbaren Granulat erfolgen. Ohne die mitrotierende Kammer würden die Messer die Schmelze direkt hinter den öffnungen abschneiden. Die abgeschnittenen Partikel, die noch sehr heiß sind, würden wieder zusammenschmelzen. Dies wird durch die mitrotierende Kammer verhindert Diese Kammer dient generell dazu, eine gewisse Kühlung der Schmelze zu ermöglichen, bevor die Granulierung des Materials erfolgt

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ragt in die Kammer mindestens ein Statorteil hinein, das Austrittsöffnungen für die Zufuhr einer Mischkomponente aufweist Die Mischkomponente kann beispielsweise ein Farbstoff, Weichmacher, Stabilisator o.dgl.

sein. Während der Bewegung der Kammerwände relativ zu dem Statorteil erfolgt eine innige Vermischung der beiden Mischkomponenten. Das Statorteil wirkt dabei als Messer, das gewissermaßen einzelne Scheibchen des aus den öffnungen der Kammer austretenden Materials abschneidet und mit der anderen Mischkomponente vermischt

Mit einer derartigen Vorrichtung ist auch die Herstellung einer Emulsion aus Bitumen oder Polyäthylen möglich. Zur Vergrößerung des Temperaturberei-

3$ ches, in dem Bitumen verwendbar ist ist es bekannt thermoplastische Kunststoffe, beispielsweise Polyäthylen, mit dem Bitumen zu vermischen. Der Schmelzpunkt von Polyäthylen liegt aber bei etwa 250°, während der Schmelzpunkt von Bitumen bei e/wa 180° liegt Beide Stoffe lassen sich daher nicht ohne die Gefahr von Verbrennungen am Bitumen zusammenschmelzen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht in sehr einfacher Weise eine derartige Vermischung, indem das Material mit der höheren Viskosität also das Polymer, in der Schmelzzentrifuge geschmolzen und anschließend in der Kammer mit dem ebenfalls geschmolzenen Bitumen vermischt wird. Durch das ständige Abscheren und Umverteilen von Partikeln, das durch das Zusammenwirken der rotierenden Kammerwände mit dem Statorteil erfolgt, werden B'tumen und Polymer innig miteinander gemischt, ohne daß am Bitumen örtliche Verbrennungen auftreten.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Kühlvorrichtung für das die Austrittsöffnungen der Kammer verlassende Schmelzgut vorgesehen. Die Kühlvorrichtung kann beispielsweise Luft oder eine Flüssigkeit gegen die Auslässe der Kammer leiten, so daß das aus der Kammer austretende thermoplastische Material wenigstens zum Teil erstarrt und von den Messern abgeschnitten werden kann.

im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren durch einige Ausführungsbeispiele näher erläutert Es zeigt Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine

Schmelz- und Mischvorrichtung,

Fig. la einen Detailschnitt durch den Rand bei der Ausführungsform nach F i g. 1, F i g. 2 eine Vorrichtung zum Schmelzen und anschlie-

Senden Mischen des Schmelzgutes mit einem anderen Material,

F i g, 2a das Zusammenwirken der Öffnungen in den Kammerwänden mit dem Stator und dem Messer und

Fig,3 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform, ähnlich derjenigen der F i g, 2, jedoch mit zwei umlaufenden Mischk&mmern,

Bei dem Ausführungsbeispiel der F i g, 1 ist an einer rotierenden Welle 10, die an einen (nicht dargestellten) Antriebsmotor angeschlossen ist, eine horizontale Scheibe 11 befestigt, die in Draufsicht kreisförmig ist Unter der aus Metall bestehenden Scheibe 11 ist eine Heizvorrichtung 13 angeordnet, durch die eine direkte Aufheizung der Scheibe 11 erfolgt

Ober der Scheibe 11 befindet sich zent.risch das untere Ende eines Zuführrohres 14, durch das das zu schmelzende Material auf die Oberseite der Scheibe 11 abgesenkt wird. Sobald das Material mit der Scheibe 11 in Berührung kommt schmilzt es und wird wegen der hohen Drehzahl der Scheibe 11 radial abgeschleudert Das Schmelzgut wird gegen die umlaufende, seitlich aufragende Wand 18 der Scheibe 11 geschleudert In der Wand 16 sind mehrere Öffnungen 17 in jeweils einer Reihe übereinander angeordnet Zwischen den Reihen befinden sich gemäß F i g. 1 a vertikale Heizpatronen 23, durch die die Wand 16 aufgeheizt wird. Das durch die Öffnungen 17 herausgeschleuderte Schmelzgut wird von einer außerhalb der umlaufenden Wand 16 angeordneten mitrotierenden Kammer 20 aufgefangen, in die die Öffnungen 17 der Wand 16 einmünden. Die Schmelze wird also in die Kammer 20 hineingedrückt Die Kammer 20 weist mehrere radiale Austrittsöffnungen 21 auf, durch die die Schmelze nach außen gedruckt wird. Die Austrittsöffnungen 21 bewegen sich an einem oder mehreren feststehenden Messern 22 entlang, die jeweils die aus den Austrittsöffnungen 21 ausgetretenen Stränge abschneiden. Auf die Bahn der Austrittsöffnungen 21 ist eine aus Kühlmitteldüsen bestehende Kühlvorrichtung 24 gerichtet die Wasser, Luft o. dgl. gegen die Austrittsöffnungen 21 lenkt, damit das austretende Material sich während der Strangbildung verfestigt und durch die Messer 22 ein Granulat abgeschnitten wird.

Die Vorrichtung der F i g. 1 dient insbesondere zum Einschmelzen von Folien aus Polyäthylen oder Polyester, Faserabfällen o. dgl. Dieses Abfallmaterial wird in das Einfüllrohr 14 eingeleitet und gelangt von dort auf den Boden der Scheibe 11. Sofern das Material nicht sogleich in der Scheibenmitte geschmolzen wird, wird es im noch fester Zustand gegen die Wand 16 geschleudert und durch die Fliehkraft t&st gegen diese gedrückt Der Anpreßdruck kann beispielsweise das Fünfzigfache der Erdanziehimg betragen. Aufgrund dieses festen Druckes erfolgt ein schnelles Abschmelzen der Oberfläche an der ebenfalls geheizten Wand 16. Das geschmolzene Material wird anschließend sofort durch die öffnungen 17 in die Kammer 20 geleitet Das Arbeitsprinzip beruht also darauf, einen hohen Anpreßdruck an die Heizfläche zu erzielen, andererseits jedoch die Verweilzeit des Schmelzgutes an der Heizfläche so klein wie möglich zu halten.

Bei der Verarbeitung von Kunststoffabfällen kann das Rohr 14 auch fortgelassen werden, In diesem Fall werden die Abfalle einfach auf die Scheibe 11 geschüttet und anschließend an der Wand 16 abgeschmolzen. Wenn sich Festkörper in dem Abfallmaterial befinden, werden diese Festkörper an den Öffnungen 17, durch die sie nicht hindurch können, zurückgehalten.

Bei dem Ausführungsbeispiel der F i g, 2 ist ebenfalls eine beheizte Scheibe 11 an einer rotierenden Welle 10 in einem feststehenden Gehäuse 25 gelagert und sie ίο wird über einen Riementrieb 26 von einem Elektromotor 26' angetrieben. An der Scheibe 11 befindet sich eine erste Wand 27, die von einer zweiten Wand 28 mit Abstand umgeben ist Die Wand 27 weist ebenso wie die Wand 28, vertikale Schlitze auf, die die Austrittsöffnungen 29 bzw. 30 für den Durchtritt des Schmelzgutes bilden. Das Material wird zunächst gegen die innere Wand 27 geschleudert und gelangt dann durch die Schlitze 29 in eine ringförmige Kammer 31, in der sich die Statorteile 32 befinden. Die Statorteile 32 sind an dem Gehäusedeckel 33 befestigt Sie weisen jeweils eine Längsbohrung 34 auf, von der mehrer: Querbohrungen 35 abgehen. Die Längsbohrung 34 rieht über einen Kanal 36 mit einem am Deckel 33 befestigten Einlaßstutzen 37 in Verbindung.

Die Wände 27 und 28 laufen gemeinsam mit der Scheibe 11 um und bewegen sich an den Stator teilen 32 vorbei. Dabei wird das aus den öffnungen 29 in die Kammer 31 eintretende Material mit dem aus den Querbohrungen 35 austretenden Material vermischt und gelangt -anschließend in die Schlitze 30. Der Materialtransport erfolgt durch den Fliehkraftdruck und den Druck der zusätzlich durch den Stutzen 37 zugeführten Mischkomponente. Entlang des Umfangs der äußeren Wand 28 sind Messer 22 angeordnet die die aus den Schlitzen 30 austretenden, sich verfestigenden Gemischpartikel abtrennen und auf diese Weise ein Granulat erzeugen, das von einer Rinne 55 aufgefangen und über eine Rutsche 56 abgeleitet wird.

Zum Ausräumen von Fremdkörpern und Verurreinigungen dient der Ausräumer 37, der aus einem fest an dem Gehäuse angeordneten Rechteckrohr besteht, das übe· der Scheibe 11, unmittelbar angrenzend an die innere Wand 27, endet. Feststoffe, die nicht durch Kontakt mit der inneren Wand 27 geschmolzen werden, werden von dem Ausräumer 37 aufgenommen und über eine Leitung38 abgesaugt.

Bei dem Ausführungsbeispiel der F i g. 3 ist noch eine

dritte Wand 40 ebenfalls an der beheizten Platte 11 angebracht Die dritte Wand 40 umgibt die konzentrisehen Wände 27 und 28 und schließt zusammen mit der Wand 28 eine ringförmige Kammer 41 ein, in die Statorteile 42 hineinragen, die in gleicher Weise ausgebildet sind wie die Statorteile 32. Die Einrichtung weist einen zweiten Anschlußstutzen 43 für eine zweite Mischkomponente auf. Die Wand 40 ist ebenfalls mit vertikalen Schlitzen versehen, durch die das Gesamige-

misch radial austreten- kann. Es tritt in die Kammer 44 ein, die mitrotierend an der Scheibe 11 befestigt ist und

verläßt diese Kammer durch Austrittsöffnungen 45, die an Messern 22 vor'-eibewegt werden. Auf diese Weise entsteht aus dem Gesamtgemisch ein Granulat.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche;

1. Vorrichtung zum Schmelzen und Mischen schlecht wärmeleitender thermoplastischer Stoffe, insbesondere Kunststoffabfälle, mit einer unter einer zentrischen Materialzuführung angeordneten, drehbaren, beheizten Scheibe und einer die Scheibe umgebenden, mitrotierenden Wand, die öffnungen für den Durchtritt des geschmolzenen Materials aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß konzentrisch um die Wand (16; 27) mindestens eine mitrotierende Kammer (20; 31; 41) vorgesehen ist, deren Umfangswand Austrittsöffnungen (21; 30; 45) aufweist und sich an mindestens einem Messer (22) vorbeibewegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß in die Kammer (31) mindestens ein Statorteil (32) hineinragt, das Austrittsöffnungen (35) für die Zufuhr einer Mischkomponente aufweist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kühlvorrichtung (24) für das die Austrittsöffnungen (21) der Kammer (20) verlassende Schmelzgut vorgesehen ist

4. Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, zum Mischen von thermoplastischen Stoffen mit unterschiedlichen Schmelzpunkten, insbesondere zum Mischen von Bitumen mit Polymermaterial.