DE4334161C2 - Vorrichtung zur Herstellung von plattenartigen Formteilen aus Kunststoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verwertung von Kunststoffabfällen, insbesondere solchen, die am Ende eines Sortierprozesses als Fraktion Mischkunststoffe einem weiteren Recycling schwer zugänglich sind. Mit der Vorrichtung wird die Herstellung von plattenartigen Formteilen für die Verwendung im Bauwesen, in der Transport- und Lagerwirtschaft, im Verkehrs- und Wasserbau und weiteren Anwendungsgebieten bis in die Möbelindustrie ermöglicht.

Bekannt sind mit DE-AS 12 27 231 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Formkörpern aus feuchten oder stark wasserhaltigen Holzfasern unter Anwendung von Druck und Wärme. Zusammengefaßt handelt es sich hier um eine Kombination von 2 Preßeinrichtungen, bei denen das zu behandelnde Gut in der ersten bei unterer Beschickung mittels Pressentisch auf Zwischenlagen in den Preßstapel einführt und die jeweils obere Zwischenlage mit Gut in die 2. Preßeinrichtung umgesetzt und dort in umgekehrter, ansonsten analoger Weise von oben nach unten befördert und in unterer Position ausgetragen wird. Der Druck wird durch das Eigengewicht des Stapels erzeugt und kann durch Zusatzeinrichtungen verstärkt werden. Zur Erwärmung sind Heiz- und Umlenkkanäle für das Heizmedium vorgesehen.

Nachteilig an der zu o.g. Verfahren beschriebenen Vorrichtung - zumindest für andere Verfahrensanwendungen als die in DE-AS 12 27 231 beschriebene - ist zu vermerken, daß auf Grund des sich erst im Ablauf des Verfahrens ergebenden Schließens der Form bzw. Verringerns des Formlingsvolumens, insbesondere bei wechselnden Formmassen und Werkstoffzusammensetzungen, die Lage der obersten Platte, Kassette o. ä. nicht eindeutig und für wechselnde Einsatzfälle reproduzierbar bestimmt ist.

Gerade dies ist jedoch eine Voraussetzung für den Einsatz einer vorteilhaft in den automatischen Prozeß einzubindenden Wechselvorrichtung zum Umsetzen der Formlinge in den abwärts führenden Formlingsstapel. Für eine solche Wechselvorrichtung enthält DE-AS 12 27 231 auch keinen verwertbaren Lösungsweg, der den speziellen Anforderungen Rechnung trägt, wie auch handelsübliche Lösungen hier nicht greifen.

Weitere Nachteile der vorgenannten Vorrichtung in der Ausführung mit oberer Preßeinrichtung sind der zusätzliche technische Aufwand mit in Wechselsteuerung arbeitenden Druckkolbenpaaren und das Einleiten der Zusatzkräfte an Einzelpunkten, was insbesondere bei großen Flächenausdehnungen der zu fertigenden Platten unter Berücksichtigung der Festigkeit und Verformungssicherheit zu einem weiteren Anstieg des formtechnisch zu treibenden Aufwandes führt.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Pressen von Platten aus Plastmaterial sind mit dem DD 1 29 878 bekannt. Die beschriebene Vorrichtung wurde in den DD 2 30 822 und DD 2 25 100 weiter ausgestaltet. Diesen Anmeldeschriften gemeinsam ist die Form eines von oben beschickten Schachtes, in dem die Kassetten sich taktweise nach unten bewegend, unter der aus ihrem akkumulierten Eigengewicht resultierenden Preßkraft eine Vorwärmzone, eine Heizzone und eine Abkühlzone durchlaufen.

Die Entname der jeweils untersten Kassetten mit dem formgeschmolzenen Erzeugnis erfolgt nach Aufsetzen des Reststapels auf Arretierungsbolzen mittels einer Hubvorrichtung. Mit Patentschrift DD 2 53 395 wurde über die kumulative Gewichtskraft hinaus die weitere Druckbeaufschlagung mittels Arbeitszylinder genutzt, die aber auch z. B. durch das vergleichbare Prinzip der Stapelpresse bekannt ist.

Nachteilig an der beschriebenen Anordnung ist, daß die Kassetten nach der Beschickung zunächst relativ gering belastet sind und dadurch der hohe Lufteinschluß im Granulat zu ungünstigen thermischen Bedingungen führt, was die Durchwärmungsgeschwindigkeit herabsetzt und zusätzliche Kosten verursacht. Zudem ist als weitere Anlagenausrüstung ein Fördergerät erforderlich, das den Schmelzturm von oben mit Kassetten beschickt. Die mit zunehmender Kassettenanzahl ansteigende Bauhöhe des Schmelzturmes kann ebenfalls unter Beachtung vorhandener Hallenschiffhöhen nachteilige Auswirkungen haben.

DE 37 20 616 A1 beschreibt ein Verfahren, mit dem Kassetten im Kompaktstapel in wechselweise erwärmten Kammern unter zusätzlich aufgebrachtem Preßdruck verarbeitet werden. Die Nachteile dieser Anordnung bestehen darin, daß neben den Kassetten eine im Verhältnis zur eingebrachten Formmasse große Ausrüstungsmasse ständig erwärmt und abgekühlt wird und die Nutzung der aufgewärmten Kühlluft im Umluftverfahren für die Erwärmung der neu beschickten Kammer jeweils nur im Temperaturbereich <50% der Reaktionstemperatur erfolgen kann. Dies führt in Verbindung mit den hohen Wärmeverlusten bei der weiteren Abkühlung außerhalb des Schmelzaggregates zur Verschlechterung des thermischen Wirkungsgrades.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zu einem ähnlich DE-AS 12 27 231 hinreichend bekannten Verfahren eine Vorrichtung so zu gestalten, daß die vorstehenden nachteiligen Aspekte vermieden werden und insbesondere bei mindestens gleicher Taktzeit die erforderliche Turmhöhe gesenkt sowie Förderarbeit und die zu ihrer Verrichtung notwendige Energie und die Energie für Heizzwecke reduziert werden. Weiterhin soll die zu entwickelnde Lösung die erforderlichen Voraussetzungen für eine durchgehende Automatisierung erfüllen.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale der Vorrichtung gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2-5 aufgeführt.

Ein Vorteil der Erfindung ist, daß die bei einer vorgegebenen Taktzeit aufgrund des erforderlichen Wärmeeintrages in die Kassetten notwendige und bei vorhandenen Hallenbauten oft problematische Turmhöhe etwa um die Hälfte verringert werden kann. Dies wird erreicht durch die Anordnung je eines Vorwärmturms und eines Preßturmes, die mit einer Wechselvorrichtung derart verbunden sind, daß ein kontinuierlich taktweises Durchlaufen des Vorwärm-, Heiz- und Abkühlprozesses für die Kassetten gewährleistet ist.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung erfolgt das Einführen der Kassetten in den Stapel von unten, wodurch sich vorteilhaft eine direkt vom Zuführrollgang entnehmende Beschickvorrichtung am unteren Teil des Vorwärmturmes anordnen läßt. Die beschickten Kassetten werden damit einem hohen Anfangsdruck durch den aufliegenden Stapel ausgesetzt was zur Verdichtung des Granulateinsatzes unter Verringerung des vorhandenen isolierenden Lufteinschlusses und damit zu einer höheren Durchwärmungsgeschwindigkeit sowie daraus folgender Taktzeitverkürzung und Senkung des spezifischen Energieverbrauchs führt. Dieser Vorteil kann durch die zusätzliche Anordnung eines in die Wechselvorrichtung integrierten Gegenlagers über dem Vorwärmturm unter Ausnutzung der Hubtischpreßkraft noch verstärkt werden.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist die Einsparung der gesonderten Fördervorrichtung durch Wegfall der oberen Beschickung und die Einsparung von Hubenergie durch die verringerte Turmhöhe.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens,

Fig. 2 Wechselvorrichtung mit Varianten eines Gegenlagers über dem Vorwärmturm, z. B. mit Keil­ platte.

Das Formschmelzaggregat Fig. 1 besteht aus einer Turmkombination von Vorwärmturm 1 und Preßturm 2 in Stahlgerüstbauweise mit paralleler Turmachse. Die Verbindung zwischen beiden Türmen wird am Kopf derselben mittels einer in einem horizontalen Verbindungsschacht 3 angeordneten, vorzugsweise schienengeführten Wechselvorrichtung 4 realisiert.

Am unteren Einlauf des Vorwärmturms 1 befindet sich eine hydraulisch angetriebene Beschickungsvorrichtung 7, welche die auf einer Pufferstrecke eines Rollganges 17 bereitgestellten Kassetten 5 im vorgesehenen Taktschritt in den Turm einführt.

Die Kassetten 5 als Formwerkzeuge bestehen im wesentlichen aus einer Unterplatte, welche unverschiebbar mit einem Rahmen verbunden ist, einer deckelartig einpassenden Oberplatte und weiteren bekannten, das Werkzeug komplettierenden Einzelteilen, wobei an Oberplatte und Rahmenoberteil Distanzstücke zur Gewährleistung der erforderlichen Luftführung zwischen den Kassetten 5 vorhanden sind.

Nach dem Einführen der neuen Kassette 5 in den Vorwärmturm 1 erfolgt durch eine vorzugsweise hydraulisch angetriebene Hubvorrichtung 9 der taktweise Aufwärtstransport, wobei nach einem freien Anfangshub der bis dahin auf einer Verriegelungsvorrichtung 11 aufliegende Kassettenstapel aufgenommen und damit die neue Kassette der erhöhten Anfangspreßkraft ausgesetzt wird.

Die Verriegelungsvorrichtung 11, welche in Form von Verriegelungsbolzen, -leisten oder -knaggen ausgeführt ist, wird im weiteren Steuerungsablauf durch einen zugeordneten Antrieb außer Eingriff gefahren und erst wieder wirksam, wenn die Hubvorrichtung 9 zur Aufnahme der nächsten Kassette wieder abgesenkt wird. Im Beispiel der Ausführung mit Verriegelungsknaggen ist auch eine unange­ triebene Version der Verriegelungsvorrichtung 11 möglich, indem diese klappbar nach oben öffnend von der sie passierenden Kassette 5 betätigt wird.

Die Hubvorrichtung 9 wird stillgesetzt, wenn die oberste Kassette 5 des Stapels die für die Wechsel­ vorrichtung 4 erforderliche Entnahmeposition erreicht hat. Dies erfolgt im Ausführungsbeispiel mit Hilfe eines in der Zeichnung nicht dargestellten Lagesensors. In der bereits erwähnten Ausführung mit integriertem oberen Gegenlager erfolgt hier der durch die Hubvorrichtung 9 realisierte weitere Preßkraftanstieg.

Der Wechselwagen 20 der Wechselvorrichtung 4 fährt mit Hilfe eines in der Zeichnung nicht dargestellten Antriebes in die Position der Kassette 5, nimmt diese mit Hilfe der Tragpratzen 6 der Aufnahmevorrichtung an ihren Tragösen auf und überführt sie in seine Ausgangsstellung über dem Preßturm 2. Voraussetzung hierzu ist, daß aus dem Preßturm 2 eine fertiggestellte Kassette 5 entnommen wurde und die Hubvorrichtung 9 beim Absenken zur Aufnahme einer neuen Kassette den Stapel von der im Wechselwagen 20 eingehängten oberen Kassette 5 gelüftet hat.

Zur Entnahme einer fertiggestellen Kassette dient eine in bekannter Weise am Fuß des Turms in Verbindung mit einer Verriegelungsvorrichtung 12 angeordnete Preß- und Absenkvorrichtung 10, welche vorteilhaft hydraulisch von einer mit der Hubvorrichtung 9 und weiteren Verbrauchern gemeinsamen Druckölstation 25 versorgt wird. Die Entnahme der fertiggestellten Kassette 5 erfolgt, während der Reststapel auf der Verriegelungsvorrichtung 12 ruht, in unterer Stellung der Preß- und Absenkvorrichtung 10 durch eine vorteilhaft hydraulisch angetriebene Austragsvorrichtung 8 auf eine Pufferstrecke eines Rollgangs 18.

Nach dem Austrag der fertiggestellten Kassette 5 fährt die Preß- und Absenkvorrichtung 10 wieder gegen den auf der Verriegelungsvorrichtung 12 abgelegten Stapel, hebt diesen bis an die neu zugeführte und noch in den Pratzen des Wechselwagens hängende Kassette 5 und preßt im weiteren unter ständigem Nachsetzen den gesamten Stapel gegen den im Zusammenhang mit der Turmkonstruktion als Gegenlager 22 ausgebildeten Wechselwagen 20 der Wechselvorrichtung 4. Gleichzeitig werden die Tragpratzen 6 außer Eingriff gefahren.

Die kontinuierliche Erwärmung des vorteilhaft bereits vor der Einformung vorgewärmten Plastgranulats erfolgt mittelbar über die Erwärmung der Kassetten 5 durch zwei beheizte Umluftsysteme. Das innere Umluftsystem 13 befindet sich in der Heizzone des Preßturms 2 und erhitzt über Heizregister 16 und Querstromlüfter 15 die Kassetten 5 bis zur Plastschmelze. Die Luftführung wird durch die Distanzstücke der Kassette 5 und entsprechend angeordnete Umlenkbleche festgelegt. Das an der Heizzone vorbeigeführte äußere Umluftsystem 14 wird durch die Wärmeabstahlung des inneren Umluftsystems 13 und durch zusätzliche Heizregister 16 erwärmt und zum Vorwärmturm 1 geleitet. Die Warmluft wird durch ein mäanderförmig angeordnetes Umluftsystem von oben nach unten über die Distanzzwischenräume an Ober- und Unterseite der Kassetten 5 geführt. Die sich dabei abkühlende Luft wird als Kühlluft zurück in den Preßturm 2 geleitet und von unten nach oben mäanderförmig bis zur Heizzone geführt, so daß sich ein geschlossener Kreislauf ergibt. Durch zwei Lüftungsklappen 19 für Frischluft und Abluft läßt sich der Wärmeaustausch steuern.

Zur Realisierung des Heizenergieeintrages wird alternativ zu den elektrisch betriebenen Heizregistern der Einsatz von Gasbrennern für Erdgas vorgesehen.

Nach Abschluß des Preßsinter- bzw. Formschmelzvorganges, verbunden mit dem vollständigen Schließen einer in der Heizzone befindlichen Kassette 5 wird ein neuer Arbeitstakt im Zyklus der Gesamtvorrichtung, die hier im Kassettenfluß beschrieben wurde, eingeleitet.

Eine weitere, vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, in Fig. 2 dargestellt, besteht darin, daß in die Wechselvorrichtung 4 über dem Vorwärmturm 1 ein Gegenlager 21 integriert wird. Dessen Ausführung kann vorteilhaft durch eine mittels Koppelstange 24 vom Wechselwagen 20 gesteuerte, auf gefederten Rollenlagern 23 geführte Keilplatte erfolgen oder, hier nicht dargestellt, durch eine mittels Hydraulikantrieb zustell- und verriegelbare Gegenplatte realisiert werden.

In dieser Ausführung ist eine zusätzliche Druckbeaufschlagung der Kassetten 5 durch die Hubvorrichtung 9 möglich.

Bezugszeichenliste

Fig. 1
1 Vorwärmturm
2 Preßturm
3 Verbindungsschacht
4 Wechselvorrichtung
5 Kassette
6 Aufnahmevorrichtung
7 Beschickungsvorrichtung
8 Austragsvorrichtung
9 Hubvorrichtung
10 Preß- und Absenkvorrichtung
11 Verriegelungsvorrichtung
12 Verriegelungsvorrichtung
13 inneres Umluftsystem
14 äußeres Umluftsystem
15 Querstromlüfter
16 Heizregister
17 Rollgang
18 Rollgang
19 Lüftungsklappen

Fig. 2
20 Wechselwagen
21 Gegenlager
22 Gegenlager
23 Rollenlager
24 Koppelstange
25 Druckölstation.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Herstellung von plattenartigen Formteilen aus Kunststoff durch Preßsintern oder Formschmelzen in stapelartig angeordneten und mit Kunststoffgranulat und Zuschlägen/ Armierungen gefüllten Kassetten unter Einwirkung von Wärme und Druck, mit

• a) einem Vorwärmturm zum Beschicken der mit Kunststoffgranulat und Zuschlägen/ Armierungen gefüllten Kassetten von unten, wobei
• b) die Kassetten taktweise im Stapel des Vorwärmturms von unten nach oben transportierbar und dabei im Umluftverfahren vorwärmbar sind,
• c) mit einem Preßturm, in den nach Erreichen der oberen Position im Stapel im Vorwärmturm die Kassetten umsetzbar sind,
• d) im Preßturm durch taktweisen Transport von oben nach unten das weitere Aufheizen bis zur Schmelztemperatur, das Verpressen sowie das Abkühlen der Kassetten und das Entnehmen in unterer Position erfolgen,

dadurch gekennzeichnet,
daß der Vorwärmturm (1) und der Preßturm (2) mit einem oberen horizontalen, klimatisierbaren Verbindungsschacht (3) verbunden sind, in welchem eine Wechselvorrichtung (4) zum Umsetzen der Kassetten (5) derart angeordnet ist, daß ein angetriebener Wechselwagen (20) mit einer form- oder kraftschlüssig wirkenden Aufnahmevorrichtung (6) die umzusetzende Kassette (5) in einer reproduzierbaren, durch einen Lagesensor mit Steuerwirkung auf die Hubvorrichtung (9) gesicherten Stellung aufnimmt und in seiner Ausgangsstellung über dem Preßturm (2) nach Anlage des von der Preß- und Absenkvorrichtung (10) angepreßten Kassettenstapels bei sich öffnender Aufnahmevorrichtung (6) freigibt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselvorrichtung (4) mit dem hierzu an seiner Oberseite zur Turmkonstruktion sowie seiner Aufnahme­ seite zur Kassette mit Kontaktflächen versehenen Wechselwagen (20) in der Stellung über dem Preßturm ein Gegenlager (22) für die zusätzliche Preßkraftbeaufschlagung des Kassettenstapels durch die Preß- und Absenkvorrichtung (10) bildet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselvorrichtung (4) gleichfalls über dem Vorwärmturm (1) ein Gegenlager (21) zur zusätzlichen Preß­ kraftbeaufschlagung des Kassettenstapels bildet, indem z. B. eine unter aufwärtsge­ richteter Federspannung in Rollenlagern (23) geführte und mit dem Wechselwagen (20) über eine Koppelstange (24) verbundene und in ihrer Zustellung einrichtbare Keilplatte oder andere zustell- und verriegelbare Flächenelemente vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Druckbeaufschlagung der Kassettenstapel in Vorwärmturm (1) und Preßturm (2) durch Anfahren der oberen Gegenlager (21) und (22) und ausschließlich durch eine entsprechende Auslegung der Hubvorrichtung (9) sowie der Preß- und Absenkvorrichtung (10) erfolgt, wobei durch eine flächensteife Ausführung der vorgenannten Einrichtungen (9) und (10) sowie der Gegenlager (21) und (22) der diesbezügliche Verformungswiderstand der Kassetten unterstützt wird und ein Ablegen der Kassettenstapel auf seitlichen Verriegelungsvorrichtungen (11) und (12) nur zum Zweck des Kassettenbeschickens oder -austragens erfolgt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur hydraulischen Versorgung der Hubvorrichtung (9) und der Preß- und Absenkvorrichtung (10) vorzugsweise eine gemeinsame und im Steuerungsablauf alternativ arbeitende, damit in der Leistungsinstallation geringer auszuführende Druckölstation (25) vorgesehen ist, wobei zur Steuerung der Preßkraft Drucksensoren bzw. zur Steuerung der Lagen, insbesondere der Lage der obersten, zu wechselnden Kassette (5) bei einer Ausführung ohne Gegenlager (21), Lagesensoren vorgesehen sind.