DE3544979C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffgranulats aus Kunststoffabfällen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6.

Zum Herstellen eines Kunststoffgranulats werden das Rohmaterial und die Einzelbestandteile der Rezeptur in Silos gebunkert und über Verwiegestationen Mischern zugeführt, die vorwiegend nach der dry-blend-Technik arbeiten. Das Gemisch wird sodann in Kneter, Mischwalzen bzw. Schneckenpressen aufgeschmolzen, plastifiziert und geknetet. Anschließend wird es mittels einer Granuliervorrichtung granuliert. Hierbei ist es bekannt, aus einer Mehrlochdüse in ein Wasserbad zu extrudieren und die Stränge anschließend mittels einer Messerwalze zu zerkleinern. Weiterhin ist es bekannt, die aus der Mehrlochdüse ausgepreßten Stränge durch ein Messerkreuz am Düsenausgang zu zerkleinern und in ein Wasserbad abzuschlagen.

Es handelt sich hierbei um Granulatherstellverfahren, die frische Ausgangsmaterialien verwenden, deren Zusammensetzung bekannt ist und die ein in seiner Zusammensetzung gleich­ mäßiges Kunststoffgranulat ergeben.

Weitaus problematischer ist jedoch die Herstellung eines Kunststoffgranulats aus Kunststoffabfällen, insbesondere aus Abfällen, welche überwiegend aus Polyvinylchlord (PVC) bestehen.

Entsprechend dem Weichmacheranteil sind die Härtegrade unterschiedlich. Ebenso unterschiedlich kann Art und Menge der beigegebenen Farbpigmente sein. Daneben ist beachtlich, daß Polyvinylchlorid sehr leicht zerfällt bzw. Salzsäure abspaltet. Abhängig vom Härtegrad des Materials sind auch die Erweichungs­ temperaturen unterschiedlich. Weiterhin weisen die Kunst­ stoffabfälle stark unterschiedliche Formen und Größen auf. Zudem ist unvermeidbar, daß Abfälle aus PVC auch Abfälle von anderen Polymeren enthalten.

Es hat sich gezeigt, daß ein wiederverarbeitbares Granulat unter Verwendung der vorgenannten Verfahren und Vorrichtungen nur schwer und mit hohem Aufwand herstellbar ist. Die Gründe sind in den Verfahrensparametern zu sehen, die stark unter­ schiedlich sind zu denjenigen bei der Herstellung von Frisch­ granulat. Auch ist der Energieaufwand beträchtlich, um mit den bekannten Verfahren und Vorrichtungen aus Abfällen Granulat herzustellen.

Aus der DE-OS 24 32 861 ist ein Verfahren nach dem Oberbe­ griff des Anspruches 1 bekannt, bei dem die unzerkleinerten Kunst­ stoffabfälle einer Granuliervorrichtung zugeführt werden, in welcher sie unter Einwirkung von Scherkräften aufge­ schmolzen, plastifiziert und geknetet werden. Steigen die Temperatur der plastifizierten Masse und die in sie ein­ geleiteten Scherenergie stark an, wird die Masse durch Ab­ schrecken mit Wasser granuliert.

Auch hierbei ist nachteilig, daß der Energieverbrauch der Granuliervorrichtung, mit der das Verfahren durchgeführt wird, beträchtlich ist.

Es besteht die Aufgabe, das Verfahren so auszubilden, daß aus Kunststoffabfällen, insbesondere aus solchen, die überwiegend aus PVC bestehen, wirtschaftlich ein zur Weiterverarbeitung gut geeignetes Granulat herstellbar ist.

Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung mit den kennzeichnenden Merk­ malen des Anspruches 1.

Die Vorrichtung durch Durchführung des Verfahrens weist die im An­ spruch 6 angeführten Merkmale auf. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und der Vorrichtung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Die Erfindung wird nachfolgend durch ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Darstellung einer Anlage mit der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Schnitzelmühle;

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Boden des Schnitzelsilos und

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Teils der Granuliervorrichtung.

Die Kunststoffabfälle werden zunächst in einen Schredder 2 eingegeben, wo das Material zerkleinert wird. Diesen Kunststoff­ abfällen wird im Schredder Kreide zugemischt. Es hat sich gezeigt, daß durch das Zumischen von Kreide der Durchsatz durch den Schreder und durch die sich anschließenden Aggregate wesentlich erhöht werden kann. Das im Schredder 2 vorzerkleinerte und mit Kreide gemischte Material ge­ langt über ein Transportband 3 zu einer Schnitzelmühle 4. Die Schnitzelmühle 4 zeichnet sich dadurch aus, daß oberhalb einer Zerkleinerungswalze 1 im Bereich der Einlaßöffnung 25 eine Schnecke 22 angeordnet ist, die zwei gegenläufige, in Richtung der Walzenmitte fördernde Schneckenhälften 26, 26′ aufweist. Das der Schnitzelmühle 4 neu zugeführte Material und das von der Zerkleinerungswalze 1 noch nicht auf die gewünschte Größe zerkleinerte Ma­ terial wird durch die Schnecke 22 vermischt und in die Mitte der Walze 1 aufgegeben. Hierdurch wird gleichzeitig auch eine Brücken­ bildung des Materials vermieden.

Das Material am Auslaß der Schnitzelmühle 4 weist eine durchschnittliche Größe von 1 bis 2 cm auf. Es wird von einem Gebläse 5 einem Zyklonabscheider 7 zugeführt, von wo es in ein Schnitzelsilo 8 gelangt. Die Förderung mittels Luft verhindert, daß die in der Schnitzelmühle 4 erwärmten Schnitzel agglomerieren.

Im Schnitzelsilo 8 werden die Schnitzel bevorratet und über einen Kratzboden 23 ausgetragen. Der Kratzboden 23 (Fig. 3) weist parallel zueinan­ der verlaufende endlose Räumketten 31 auf, die über Kettenräder 30, 30′ unterschiedlichen Durchmessers geführt sind. Die Kettenräder 30 sind hierbei auf einer durch den Motor 29 angetriebenen Welle 28 ange­ ordnet, während die gegenüberliegenden Kettenräder 30′ auf der Welle 28′ angeordnet sind. Die Räumketten fördern das Material in Richtung des Pfeils 27.

Jede Räumkette trägt gelenkig pfeilförmige Mitnehmer 32, deren Bewegungsbahnen seitlich einander überlappen. Infolge der Kettenräder unterschiedlichen Durchmessers bewegen sich die Räumketten 31 mit unterschiedlicher Geschwindigkeit. Hierdurch wird nicht nur ein sicherer Aus­ trag der Schnitzel sondern auch eine Vermischung der im Silo 8 bevorrateten Schnitzel erreicht.

Der Kratzboden 23 wird periodisch betätigt und führt einer Wiegeeinrichtung 9 Schnitzel zu, bis ein vorbestimmtes Schnitzelgewicht erreicht ist. Diese abgewogene Schnitzel­ menge wird sodann der Granuliervorrichtung 11 zugeführt.

Die Granuliervorrichtung 11 (Fig. 4) weist einen balkenförmigen Scherrotor 24 auf, an dessen beiden Enden Schermesser 33 angeordnet sind. Jedes Schermesser 33 weist verrun­ dete Kanten und zwischen den Kanten Einbuchtungen auf.

Dieser Scherrotor 24 arbeitet zusammen mit feststehen­ den keilförmigen Schermessern 34, 35, die zueinander im Abstand oberhalb und unterhalb des Bewegungswegs 36 des Scherrotors 24 an der Innenwand der Granulier­ vorrichtung 11 angeordnet sind.

In dieser Granuliervorrichtung werden die Schnitzel mittels Wärme- und Schereinwirkung aufgeschmolzen, plastifiziert und geknetet. Dieser Vor­ gang dauert etwa 2 bis 3 Minuten, wobei im Fall von PVC auf 80 bis 120°C, maximal auf 140°C erwärmt wird. Der Vorgang wird beendet durch schlagartige Eingabe von Wasser in einer Menge von etwa 1% des in der Granulier­ vorrichtung enthaltenen Chargengewichts. Durch die Eingabe von Wasser findet eine explosionsartige Zerteilung der teigigen Kunststoffmasse in Granulat statt.

Wesentlich für den Verfahrensablauf ist das Vorgehen während des Aufschmelzens, Plastifizierens und Knetens des Kunststoffmaterials in der Granuliervorrichtung.

Nach dem Einbringen einer Schnitzelcharge steigt die Motorlast auf z. B. 150 kW an. Diese wird über etwa 30 bis 50 Sekunden beibehalten und sinkt dann z. B. auf 50 kW ab. Hier erfolgt eine erste Zugabe von Zuschlagstoffen, beispielsweise von Farbe oder von Weichmacher. Hierbei liegen noch Schnitzel vor, die eine Temperatur von etwa 60°C aufweisen. Danach steigt die Leistungsaufnahme auf z. B. 100 kW an, die über etwa 30 Sekunden beibehalten wird. Nach einem Abfall der Leistungsaufnahme auf z. B. 70 kW steigt diese wieder auf 150 kW an, wobei während des An­ stiegs weitere Zuschlagstoffe beigegeben werden, bei­ spielsweise Farbe. Nunmehr findet, wenn der plastische Zustand erreicht ist, eine weitere Erhöhung der Leistungs­ aufnahme auf beispielsweise 150 kW statt, wobei, wenn diese erreicht ist, ein Gleiteigenschaften aufweisender Zuschlag­ stoff, wie Kreide zugegeben wird. Anstelle von Kreide können auch andere Carbonate oder feste Kohlen­ wasserstoffe zugegeben werden. Danach sinkt die Leistungs­ aufnahme auf z. B. 50 kW ab, die etwa 10 Sekunden beibe­ halten wird, worauf dann wiederum die Leistungsaufnahme auf z. B. 150 kW ansteigt. Ist dieser Wert erreicht, findet die erwähnte Wasserzugabe statt.

Die während der Bearbeitung verschlossene Granulier­ vorrichtung 11 ist über zwei Rohrleitungen verbunden mit einer Kondensationsdruckkammer 12, die ihrerseits ver­ bunden ist mit einer Druckausgleichskammer 13. In der Kondensationsdruckkammer werden die von der Granulier­ vorrichtung über ein Gebläse abgesaugten Dämpfe konden­ siert. Das überwiegend aus Wasser bestehende Kondensat dient zur Abschreckung der im plastischen Zustand befind­ lichen Kunststoffmasse. Die Druckausgleichskammer bewirkt einen Druckausgleich, wenn bei der Wasserzugabe in der Granuliervorrichtung 11 der Druck sich schlagartig er­ höht.

Das durch Abschrecken mittels Wasser gebildete Granulat wird nunmehr wassergekühlten Förderschnecken 13 zugeführt. Die Granulatkörner weisen einen heißen noch plastischen Kern auf. Nach Durchwandern des Kühlsystems 14 wird das Granulat einem Elevator 15 zugeführt, von wo es über einen Metallabscheider 16 zu einem Sieb 17 gelangt. Die überwiegend feinen Granulatteilchen gelangen direkt in ein Granulatsilo 21, während die gröberen Granulatteilchen einer Granulatmühle 20 zugeführt werden. Von dort gelangen die zerkleinerten Teilchen ebenfalls in das Granulat­ silo 21. Das Granulatsilo weist eine Förderleitung auf, die vom Ausgang des Silos zu dessen Eingang führt. Über diese Leitung wird der Siloinhalt umgewälzt, so daß im Silo bereits enthaltenes Granulat mit dem neu zugeführten Granulat am Siloeingang vermischt wird. Hierdurch findet auch eine weitere Abkühlung des Granulats statt. Das fertige Granulat wird dann in einer Wiege- und Verpackungs­ station 38 gewogen und verpackt.

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffgranulats aus Kunststoffabfällen, bei dem die Kunststoffabfälle chargenweise einer Granuliervorrichtung zugeführt werden, in dieser unter der Einwirkung von Scherkräften aufge­ schmolzen, plastifiziert und geknetet werden und die plastifizierte Masse durch Abschrecken mit Wasser granuliert wird, wobei die Wasserzugabe erfolgt, wenn die in das Material fortwährend eingeleitete Scherenergie stark ansteigt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffabfälle von ihrer Zuführung in die Granulier­ vorrichtung vorzerkleinert werden, wobei ein Gleiteigen­ schaften aufweisender Zuschlagstoff zugegeben wird, sodann die vorzerkleinerten Abfälle zu Schnitzeln einer Größe von 0,5 bis 2,5 mm zerkleinert werden, daß eine erste Zugabe von Zuschlagstoffen zu den Schnitzeln er­ folgt, wenn nach Eingabe der Charge in die Granuliervorrichtung die Energieeinleitung auf einen ersten Wert abgefallen ist, eine weitere Zugabe von Gleiteigenschaften aufweisenden Zuschlagstoffen erfolgt, wenn die Energieeinleitung auf einen zweiten Wert angestiegen ist, bei dem die Schnitzel plastifiziert sind, und das Abschrecken durchgeführt wird, wenn nach Abfall die Energieeinleitung mindestens den zweiten Wert wieder erreicht hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine zweite Zugabe von Zuschlag­ stoffen erfolgt, während die Leistungsaufnahme vom ersten auf den zweiten Wert ansteigt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Abschrecken durch schlag­ artige Wasserzugabe in Höhe von etwa 1% des Chargenge­ wichts erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die erste Zugabe aus Farbstoffen und ggfs. Weichmacher und die zweite Zugabe aus Farb­ stoffen besteht.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Gleiteigenschaften aufweisen­ der Zuschlagstoff Kreide bzw. Carbonat bzw. ein fester Kohlenwasserstoff verwendet wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Granuliervorrichtung, die in einem stehenden Behälter einen Scherrotor aufweist, dessen sich radial erstreckende Arme mit an der Behälterwand befestigten Schermessern zusammenarbeiten, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Granuliervorrichtung (11) für die Vorzerkleinerung der Kunststoffabfälle ein Schredder (2) und für die Zerkleinerung zu Schnitzeln eine Schnitzel­ mühle (4) vorgeordnet sind, wobei an der Einlaßöffnung der Schnitzelmühle (4) oberhalb einer Zerkleinerungs­ walze (1) eine Schnecke (22) angeordnet ist, die zwei gegenläufige in Richtung der Walzenmitte fördernde Schnecken­ hälften (26 26′) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen Schnitzelmühle (4) und Granuliervorrichtung (11) ein Schnitzelsilo (8) ange­ ordnet ist.