DE60014828T2

DE60014828T2 - Produktionslinie für elektrische Kabel mit Rückgewinnung von thermoplastischen Abfallmaterialien, und entsprechendes Rückgewinnungsverfahren

Info

Publication number: DE60014828T2
Application number: DE2000614828
Authority: DE
Inventors: Ning Yu
Original assignee: Axon Cable SA
Current assignee: Axon Cable SA
Priority date: 1999-11-26
Filing date: 2000-11-22
Publication date: 2005-12-08
Anticipated expiration: 2020-11-23
Also published as: DE60014828D1; FR2801529A1; EP1103361B1; EP1103361A1; FR2801529B1

Description

Produktionslinie für elektrische Kabel mit Rückgewinnung von thermoplastischen Abfallmaterialien, und entsprechendes Rückgewinnungsverfahren
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Produktionslinie für elektrische Kabel, die die Rückgewinnung von Abfall aus thermoplastischem Material ermöglicht, und ein Verfahren zur. Rückgewinnung von Abfall aus thermoplastischem Material auf einer Produktionslinie für elektrische Kabel.
Die thermoplastischen Materialen, wie PVC, PET und die Polyolefine, die am weitesten verwendet werden, insbesondere in zahlreichen Anwendungen für den Hausgebrauch, werden schon recycelt unter Verwendung des reversiblen Merkmals ihres Schmelzens.
Jedoch werden einige andere thermoplastische Materialien, wie die fluorierten Polymere, aufgrund ihrer sehr guten thermischen, mechanischen und dielektrischen Eigenschaften, insbesondere in der industriellen Elektronik für die Herstellung von elektrischen Kabeln der Hochtechnologie, aber in geringen Mengen, verwendet. Diese Materialien sind sehr teuer, aufgrund der Spezifität und der Komplexität ihres Syntheseverfahrens. Ihre Wiedergewinnung ist schwierig. Jedoch wird in allen Fällen die Wiedergewinnung erleichtert, wenn die Rückgewinnung, in situ (an Ort und Stelle), sehr schnell erfolgen kann, da das rückgewonnene Material schnell wieder verwendet werden kann, in Mischung mit „neuem" Material mit identischen Eigenschaften.
Das Dokument EP 0 377 275 , auf dem der Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche 1 und 6 beruht, beschreibt eine Form zum Einhüllen von leitendem Draht, gefolgt von Abkühlungsmitteln.
Jedoch sind diese Abkühlungsmittel diejenigen, die klassischerweise dazu bestimmt sind, die Hülle auf dem elektrischen Draht abzukühlen. Sie sind nicht dafür vorgesehen, im Falle allein einer Rückgewinnung des thermoplastischen Materials zu arbeiten, noch mit anderen Mitteln verbunden, um diese Rückgewinnung effektiv zu vervollständigen.
Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel eine zufrieden stellende Rückgewinnung, in situ, des thermoplastischen Materials, das weiterhin extrudiert wird, wenn der leitende Draht nicht mehr zugeführt wird, zu gewährleisten.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch eine Produktionslinie gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zur Rückgewinnung nach Anspruch 6 erreicht.
Vorteilhafte Einsatzformen sind in den unabhängigen Ansprüchen definiert.
Die Rückgewinnung in situ von Abfall aus thermoplastischem Material weist große Vorteile sowohl auf ökonomischer Ebene wie auch auf dem Gebiet der Umwelt auf.
Außerdem ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Rückgewinnung besonders leicht einsetzbar und macht keinen Umbau der existierenden Produktionslinien erforderlich.
Durch dieses Verfahren kann die Rückgewinnung des thermoplastischen Materials und seine Konditionierung vor der Wiedergewinnung, in einem einzigen Vorgang und direkt auf der Produktionslinie, durchgeführt werden.
Das wiedergewonnene Material kann so schnell in situ wieder verwendet werden. Im Übrigen verändert die erfindungsgemäße Produktionslinie nicht die Art der Extrusion oder Injektion und führt zu keiner Verschlechterung der Qualität der Kabel.
Schließlich ist dieses Verfahren umso interessanter, da die Kabelproduktion in kleinen Serien erfolgt.
Die Erfindung wird besser verstanden beim Lesen der folgenden Beschreibung unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen, in denen:
1 eine schematische Ansicht einer Extrusionslinie für elektrische Kabel gemäß der Erfindung darstellt;
2a eine Ansicht im Schnitt einer traditionellen Extrusionsform oder eines -kopfes zeigt; und
2b eine Ansicht im Schnitt der modifizierten Extrusionsform und der Abkühlungsdüse zeigt.
Der in 1 dargestellten Produktionslinie wird ein leitender Draht zugeführt, der auf Spule B gespeichert ist, die mittels eines Abwicklers D geleert wird. Der Leiter ist ein metallischer Draht, der im Allgemeinen in einer Heizeinheit C vor dem Eintritt in die Form F', wo die Extrusion des thermoplastischen Materials erfolgt, vorerhitzt wird.
In der Form wird der metallische Draht mit thermoplastischem Material umhüllt. Am Ausgang der Form wird das so hergestellte Kabel durch Eintauchen in ein mit Wasser gefülltes Gefäß E abgekühlt, dann, unter Zug, zu einer Einheit T gebracht, die mit einer Trommel zur Ausnahme der Kabel versehen ist, die mit einer davor angeordneten Zugeinheit U zusammenwirkt.
Die Linie weist gegebenenfalls zwischen der Einheit E und der Einheit U (nicht dargestellte) Einheiten auf, die die Kontrolle der elektrischen Eigenschaften und/oder Abmessungen des Kabels durchführen.
Im Allgemeinen handelt es sich bei der Extrusion um einen fortlaufenden Vorgang, der niemals unterbrochen wird, selbst wenn die Zufuhr mit leitendem Draht gestoppt wird, insbesondere beim Start und am Ende der Produktionsphase oder auch in der Übergangsphase, wenn es darum geht, Veränderungen im Los, der Polymerfarbe, der Leiterspule vorzunehmen.
Die Abfälle an thermoplastischem Material sind dann umso wichtiger, da die Produktion in kleiner Serie erfolgt.
Um diese Abfälle rückzugewinnen ist die Produktionslinie sofort stromabwärts von der Extrusionsform F' mit Mitteln zur Abkühlung R des thermoplastischen Extrudats und, stromabwärts vom Gefäß E, mit Mitteln zur Konditionierung G des rückgewonnenen thermoplastischen Materials versehen.
So wird es möglich, das Extrudat, dessen Temperatur am Ausgang der Form zwischen 145°C und 295°C beträgt, in Abhängigkeit des thermoplastischen Materials, bis auf eine Temperatur zwischen 50°C und 95°C ± 5°C lokal abzukühlen, so dass sich dieses schnell und wenigstens teilweise verfestigt, dann das verfestigte Material, hinsichtlich seiner Wiedergewinnung, zu konditionieren. Das Abkühlen erfolgt während einer Dauer von 0,05 bis 0,6 sec und die Durchziehgeschwindigkeit des Extrudats beträgt zwischen 2 m/min und 60 m/min.
Gemäß einer Ausführungsform bestehen die Abkühlungsmittel R aus einer Düse (in 2b dargestellt), während die Konditionierungsmittel einen Granulator aufweisen, der mit rotierenden Messern versehen ist.
Die modifizierte Form ist im Detail in 2b im Vergleich mit der 2a dargestellt, die eine traditionelle Extrusionsform zeigt. Die traditionelle Form F ist insbesondere mit einem Stützglied 1, einem Flansch 2 und einem Heizband 3 versehen.
Mit einer Form dieser Art fließt das thermoplastische Material, das auf seine Schmelztemperatur gebracht wird, durch den Innenraum der Form und ist noch flüssig am Ausgang der Form, was seine Rückgewinnung behindert.
Die modifizierte Form F' weist ein Stützglied 1 in zwei Teilen 11, 12 auf. Das erste, kurze Teil 11 (d.h. kürzer als das Stützglied der traditionellen Form F) ist auf der eigentlichen Form, beispielsweise durch Anschrauben, befestigt und sichert sein Halten. Das zweite, längere Teil 12 ist abnehmbar / entfernbar. Es verhindert die Störung des thermischen Zustands der Form F'.
Die Anordnung des Stützelements F ist mit HASTELOY C22 hergestellt. Das Heizband 3 ist hier auf dem Flansch 2 befestigt und, vorzugsweise, aus Aluminiumguss hergestellt. Die erfindungsgemäße Produktionslinie weist außerdem eine Düse 4 auf, die, in der Phase der Rückgewinnung, das Abkühlen und wenigstens teilweise Verfestigen des Extrudats gewährleisten soll. Die Düse 4 besteht einerseits aus einem zylindrischen, ausgehöhlten Körper 41, der axial auf der Bahn des flüssigen Extrudats angeordnet werden kann, und andererseits aus einem Innenring 42, der dazu bestimmt ist, im Inneren des Körpers 41 angeschraubt zu werden. Der Körper 41 ist seitlich mit wenigstens einer Öffnung 41a (und hier mit zwei Öffnungen) versehen zum Einlassen der Druckluft.
Der Druckluftstrom tritt durch eine der Längsenden des ausgehöhlten Körpers 41 aus, indem er das flüssige Extrudat, durch Kontakt mit thermischem Austausch, abkühlt.
Die Steuerung der Menge an Druckluft wird durchgeführt, indem durch Schrauben der Eintritt des Rings 42 in den Körper 41 angepasst wird, so dass so, mehr oder weniger, die Zugangsöffnung 41a verschlossen wird. Die Luftmenge beträgt zwischen 0,2 und 0,5 m³/min und die Druckluft ist auf einer Temperatur nahe der Umgebungstemperatur.
Die Düse 4 ist vorzugsweise aus rostfreiem Stahl hergestellt.
Einsatzbeispiele
Auf einer Extrusionslinie von 30 (Zahl gibt den Durchmesser der Extrusionsschnecke in mm an) wurde zuerst die Extrusion eines Kabels, dessen Durchmesser 0,92 mm beträgt, auf einem Leiter mit dem Maß AWG24 (American Wire Gauge 24, entspricht einem Drahtdurchmesser von 0,51 mm und einem Querschnitt von 0,2 Quadratmillimeter) durchgeführt, unter Verwendung der Körnchen aus thermoplastischem fluorierten Ethylen-Propylen (FEP) der Marke Teflon FEP von Du Pont de Nemour (registrierte Marke). Die Materialförderung in der Extrusionsschnecke betrug 10 kg/h. Sobald der Leiter sich nicht mehr im Extruder zeigt, wird die Linie in die Konfiguration der 1 gebracht, um die Rückgewinnung des thermoplastischen Materials vorzunehmen, ohne dass die Betriebsbedingungen der Extrusion verändert werden. So unter dem Granulator rückgewonnene Körnchen wurden in Mischung mit neuem Material in einer Menge von 25 % verwendet, um ein anderes Kabel derselben Art herzustellen. Das Kabel wurde dann mit Erfolg gemäß den erforderlichen Spezifikationen getestet.
Dieselben Vorgehensweisen wurden mit Erfolg ausgeführt unter Verwendung von Körnchen von ETFE (Ethylen-Tetrafluorethylen-Copolymer) der Marke Tefzel von Du Pont de Nemour, Körnchen von PFA (Perfluoralkoxy-Polymer) der Marke Teflon PFA von Du Pont de Nemour, PVDF(Polyvinylidenfluorid)-Körnchen der Marke Kynar von Elf Atochem, Körnchen von MFA (Perfluormethylalkoxy-Polymer) der Marke Hyflon MFA von Ausimont, Körnchen von ECTFE (Ethylen-Chlortrifluorethylen-Copolymer) der Marke Halar von Ausiment, Elastomer-Polyester-Körnchen der Marke Hytrel von Du Pont de Nemour, PVC-Körnchen der Marke Benvic von Solvay, PUR(Polyurethan)-Körnchen der Marke Estane von BF Goodrich mit Materialmengen, die zwischen 5 kg/h und 30 kg/h variierten. Es wurde ein Kabel erhalten, das den jeweiligen Spezifikationen entspricht.

Claims

Produktionslinie für elektrische Kabel, die die Rückgewinnung von Abfall aus Kunststoffmaterial ermöglicht, die eine Form (F') zur Heißextrusion des Kunststoffmaterials und erste Mittel zum Abkühlen (E), die im Wesentlichen dazu bestimmt sind, einen leitenden Draht, der bei seinem Durchgang durch diese Form mit thermoplastischem Material umhüllt wurde, abzukühlen, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Form (F') einen entfernbaren Teil (12) aufweist, der den thermischen Schutz der Extrusion beim Herauskommen aus der Form gewährleistet, zweite Abkühlungsmittel (R), die dann einsetzen, wenn der leitende Draht nicht mehr zugeführt wird, wohingegen das thermoplastische Material weiterhin extrudiert wird, und zwar stromabwärts und in der unmittelbaren Umgebung des Ausgangs der Form, und stromaufwärts von den ersten Abkühlungsmitteln (E), um das Abkühlen und die zumindest teilweise Verfestigung des Extrudats zu gewährleisten, und Mittel zur Konditionierung (G) des rückgewonnenen thermoplastischen Materials, die stromabwärts der ersten Abkühlungsmittel (E) liegen, wobei die zweiten Abkühlungsmittel und die Mittel zur Konditionierung in Betrieb gesetzt werden, wenn die Zufuhr von leitendem Draht unterbrochen wird.
Produktionslinie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Abkühlungsmittel eine Düse zur Kühlung durch Luft aufweisen.
Produktionslinie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Konditionierungsmittel einen Granulator aufweisen, der mit rotierenden Messern versehen ist.
Produktionslinie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Form mit einem Stützglied (1), einem Flansch (2) und einem Heizband (3), das auf dem Flansch angeordnet ist, versehen ist.
Produktionslinie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (4) einerseits aus einem zylindrischen ausgehöhlten Körper (41) gebildet ist, der axial von dem Extrudat durchlaufen werden kann, und der seitlich mit mindestens einer Zugangsöffnung (41a) für Druckluft versehen ist, und andererseits aus einem Innenring (42) zum Steuern des Luftstroms, der dazu bestimmt ist, ins Innere des Körpers (41) geschraubt zu werden, um die Zugangsöffnung (41a) teilweise zu verschließen.
Verfahren zum Rückgewinnen von Abfall von thermoplastischem Material auf einer Produktionslinie für elektrische Kabel, auf der man das thermoplastische Material heiß um einen durchlaufenden leitenden Draht herum extrudiert, und man den derartig umhüllten leitenden Draht mittels erster Abkühlmittel (E) abkühlt, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn der leitende Draht nicht weiter zugeführt wird, während das thermoplastische Material jedoch weiterhin extrudiert wird, man eine zusätzliche Abkühlung des thermoplastischen Materials in Betrieb setzt, indem zweite Abkühlungsmittel (R) stromabwärts und unmittelbar an dem Ausgang der Form und stromaufwärts der ersten Abkühlmittel (E) angeordnet werden, so dass das Extrudat schnell zumindest teilweise verfestigt wird, und eine letzte Konditionierung in Betrieb setzt nach vollständiger Verfestigung durch die zwei Abkühlungsetappen des Materials, im Hinblick auf eine Wiedergewinnung.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man das Extrudat mittels eines Luftstroms abkühlt.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftmenge zwischen 0,2 und 0,5 m³/min, beide Werte einschließlich, beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass man das Extrudat auf eine Temperatur zwischen 50 °C und 95 °C, beide Werte einschließlich, abkühlt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass man das verfestigte Material in Form von Körnern durch sukzessives Abschneiden des erkalteten Extrudats konditioniert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer des zusätzlichen Abkühlungsprozesses zwischen 0,05 und 0,6 sec, beide Werte einschließlich, bei einer Durchziehgeschwindigkeit zwischen 2 m/min und 60 m/min, beide Werte einschließlich, beträgt.