AT526989A1

AT526989A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bearbeitung bzw. Aufbereitung von Polymermaterialien

Info

Publication number: AT526989A1
Application number: ATA50930/2022A
Authority: AT
Original assignee: Erema Eng Recycling Maschinen & Anlagen Gmbh
Priority date: 2022-12-07
Filing date: 2022-12-07
Publication date: 2024-07-15
Also published as: WO2024119211A1; TW202423650A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Bearbeitung bzw. Aufbereitung von Polymermaterialien, insbesondere von thermoplastischem Abfallkunststoff zu Recyclingzwecken, wobei die zu bearbeitenden Polymermaterialien in einem Behälter oder Schneidverdichter (1) durch zumindest ein drehbares bzw. rotierendes Werkzeug (3a, 3b), gegebenenfalls mehrere drehbare bzw. rotierende Werkzeuge (3a, 3b), bewegt, gemischt, erwärmt und gegebenenfalls zerkleinert werden, und wobei die stückig bzw. teilchenförmig vorliegenden Polymermaterialien anschließend aus dem Behälter (1) ausgebracht und in einen Förderer (6), insbesondere einen Extruder (6), vorzugsweise einen Doppel- oder Mehrschneckenextruder, eingebracht werden, insbesondere um dort verdichtet und aufgeschmolzen oder agglomeriert zu werden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Drehmoment des Förderers (6) gemessen wird und die Drehzahl des Werkzeugs oder zumindest eines der Werkzeuge (3a, 3b) in Abhängigkeit vom Drehmoment des Förderers (6) gesteuert bzw. verändert wird.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Bearbeitung von Polymermaterialien

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bearbeitung bzw. Aufbereitung von Polymermaterialien, insbesondere von thermoplastischem Abfallkunststoff zu Recyclingzwecken, gemäß den Oberbegriffen von Anspruch 1 bzw. von Anspruch 16.

Verfahren und Vorrichtungen, bei denen eine Kombination aus einem Behälter bzw. einer Preconditioning Unit (PCU) und einem daran angeschlossenen Förderer, insbesondere einem Extruder, zur Aufbereitung von Polymerabfällen, insbesondere von unterschiedlichen thermoplastischen Kunststoffen, eingesetzt werden, sind hinreichend bekannt.

Oft werden dabei vor ein Extrusionssystem Vorrichtungen zur Vorbehandlung der zu bearbeitenden Materialien geschaltet, beispielsweise bekannte Schneidverdichter bzw. Preconditioning Units (PCU), wobei es sich zumeist um direkt an einen Extruder angekoppelte Behälter mit umlaufenden Werkzeugen handelt. Diesem, dem Extrusionsprozess vorgelagerten, Aufbereitungsschritt in der PCU kommt dabei unter anderem auch die Aufgabe zu, die Form und Eigenschaften der Polymermaterialien entsprechend zu verändern. Dabei ist es zielführend Energie in das Material einzubringen. Die thermoplastischen Materialien werden in der Vorbehandlungseinheit unter anderem gemischt, erwärmt, erweicht, verdichtet, vorentgast, getrocknet, entfeuchtet, geschnitten, zerkleinert, kristallisiert und/oder homogenisiert und deren Schüttdichte wird erhöht.

Die derart vorbehandelten Polymere werden dann in einen Extruder ausgebracht, um verdichtet, insbesondere aufgeschmolzen, zu werden. Solche Kombinationsvorrichtungen sind seit langem bekannt, beispielsweise aus der EP 2 558 263 oder der EP 2 689 908.

Durch die im Behälter bzw. der PCU umlaufenden Misch- und Zerkleinerungswerkzeuge wird auch der Befüllungs- bzw. Beschickungsvorgang des an den Behälter angeschlossenen Förderers oder Extruders unterstützt. Sowohl der Fördervorgang, aber auch der Extrusionsvorgang, ist in der Regel dann besonders effizient, wenn der Befüllungsgrad der Schnecke gleichbleibend und ausreichend hoch ist. Der Bereich der Beschickung des Förderers oder Extruders ist also sensibel und hat maßgeblichen Miteinfluss auf das zu erreichende Endergebnis bzw. die Qualität der Rezyklate. In diesem Zusammenhang spielen

Es hat daher im Stand der Technik nicht an Versuchen gefehlt, den sensiblen Bereich der Beschickung bzw. des Einzugs eines Förderers oder Extruders entweder konstruktiv anzupassen bzw. so zu gestalten, dass das Einzugsverhalten und die Befütterung der Schnecke bestmöglich unterstützt werden und beispielsweise auch toleranter gegen betriebsbedingte Materialunterschiede wird.

Insbesondere um besondere Materialgüten zu erreichen und auch um diese Materialien zu Compoundieren werden neben Einschneckenextrudern auch Doppelschnecken- oder Mehrwellen-Extruder eingesetzt. Diese Extrudersysteme sind ebenfalls direkt an die PCU angekoppelt. Dabei bringt die unterste Werkzeugebene des Behälters, die bevorzugt aus einer Scheibe bestehen kann, auf die Werkzeuge montiert werden können, und im Bereich der Extruderöffnung lokalisiert ist, die vorbehandelten Materialien in die Extrusionsvorrichtung ein.

Die Anzahl der Stopfzyklen der Werkzeuge der untersten Werkzeugebene im Bereich der Förderöffnung oder Extruderöffnung hat generell einen besonderen Einfluss auf den Füllgrad des Förderers oder Extruders. Weiters ist die mittlere Schüttdichte der Materialien in der PCU, insbesondere im untersten Bereich der PCU, entsprechend der mittleren Verdichtung, für den Füllgrad mitverantwortlich. Dabei ist es relativ unerheblich, ob der Förderer oder Extruder von der Seite oder im Bereich des Zwickels der Doppelschnecke befüllt wird, oder mit welcher Drehrichtung der Werkzeuge die Förderöffnung oder Extruderöffnung befüllt wird.

Das in den Förderer oder Extruder eingezogene Material wird unmittelbar weitertransportiert und es ergibt sich ein vom Füllgrad abhängiger Drehmoment-Verlauf des Antriebs des Förderers oder Extruders. Grundsätzlich wird versucht den Drehmoment-Verlauf des Förderers oder Extruders bzw. den Füllgrad des Förderers oder Extruders möglichst konstant zu halten. Das ergibt eine qualitativ gute Aufschmelzung der Polymere, ohne dass es zu Scherspitzen, die zu einer Übertemperatur der Polymer-Schmelze führen können, kommt.

In Fig. 4 ist beispielhaft eine unvorteilhafte Drehmomentveränderung des Extruders in Abhängigkeit von der Drehzahl des Werkzeugs dargestellt. Hier wurde beispielsweise die Drehzahl des Werkzeugs variiert, um zu versuchen den Bedürfnissen des einkommenden Materials in Richtung Feuchtigkeit, Verdichtung und Materialtemperatur in der PCU Genüge zu tun, was in deutlichen, und u.a. für das Fütterungsverhalten und die Materialqualität nachteiligen, Schwankungen des Drehmoments des Extruders und der Drehzahl der Werkzeuge resultierte.

Bereits eine bloße Durchmischung der Materialien in der PCU wirkt bis zu einem gewissen (geringen) Grad dämpfend auf allfällige Schüttdichtenschwankung der Eingangsmaterialien. Eine Durchmischung allein und oftmals auch eine intensive Vorbehandlung der Materialien in der PCU ist allerdings in einigen Fällen nicht ausreichend und es gelingt nicht in allen Fällen die Schüttdichte über längere Zeit ausreichend konstant zu halten. Vielmehr schwankt die Schüttdichte der aufbereiteten Materialien über die Zeit von einem Mittelwert nach oben und nach unten. Dies ist bereits nachteilig und bewirkt die beschriebenen Nachteile.

Es ist damit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art bereitzustellen, mit der der Füllgrad des Förderers oder des Extruders möglichst konstant gehalten werden kann.

Diese Aufgabe wird verfahrensgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Dementsprechend wird ein Verfahren zur Bearbeitung bzw. Aufbereitung von Polymermaterialien, insbesondere von thermoplastischem Abfallkunststoff zu Recyclingzwecken, vorgesehen, wobei die zu bearbeitenden Polymermaterialien in einem Behälter oder Schneidverdichter oder einer Preconditioning Unit (PCU) durch zumindest ein drehbares bzw. rotierendes Werkzeug, gegebenenfalls mehrere drehbare bzw. rotierende Werkzeuge, bewegt, gemischt, erwärmt und gegebenenfalls zerkleinert werden, und wobei die stückig bzw. teilchenförmig vorliegenden Polymermaterialien anschließend aus dem Behälter ausgebracht und in einen Förderer oder Extruder, eingebracht werden, insbesondere um dort

weiter verdichtet und aufgeschmolzen oder agglomeriert zu werden.

verändert wird.

Diese Aufgabe wird vorrichtungsgemäß analog durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 16 gelöst. Dementsprechend wird eine Vorrichtung zur Bearbeitung bzw. Aufbereitung von Polymermaterialien, insbesondere von thermoplastischem Abfallkunststoff zu Recyclingzwecken, vorgesehen, die insbesondere zur Durchführung des obigen Verfahrens geeignet ist, mit zumindest einem Behälter oder Schneidverdichter oder einer Preconditioning Unit (PCU) für das zu bearbeitende Material, wobei im Behälter zumindest ein um eine Drehachse drehbares bzw. rotierendes Werkzeug, gegebenenfalls mehrere drehbare bzw. rotierende Werkzeuge, zur Bewegung, Mischung, Erwärmung und gegebenenfalls Zerkleinerung des Materials angeordnet ist bzw. sind, wobei im Behälter eine Behälteröffnung ausgebildet ist, durch die das vorbehandelte Material aus dem Inneren des Behälters ausbringbar ist. Die Behälteröffnung ist insbesondere in einer Seitenwand des Behälters ausgebildet, insbesondere im Bereich des bzw. der Höhe des untersten oder bodennächsten Werkzeugs. Weiter ist zumindest ein Förderer oder ein Extruder zur Aufnahme des aus dem Behälter über die Behälteröffnung ausgebrachten Materials vorgesehen.

Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass eine Messeinrichtung zur Messung des Drehmoments des Förderers oder Extruders vorgesehen ist, dass eine mit der Messeinrichtung in Kommunikationsverbindung bzw. Datenkommunikation stehende Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Drehzahl des Werkzeugs oder zumindest eines der Werkzeuge vorgesehen ist, wobei die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet und/oder eingerichtet ist, die Drehzahl des Werkzeugs in Abhängigkeit vom Drehmoment des Förderers oder Extruders zu steuern. Die Steuerungseinrichtung steuert also die Drehzahl des Werkzeugs in Abhängigkeit vom von der Messeinrichtung gemessenen Drehmoment des Förderers oder Extruders.

Es wird somit erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Drehzahl, mit der das bzw. die Werkzeuge in der PCU bzw. im Behälter rotieren, über das Drehmoment des Förderers oder Extruders direkt zu beeinflussen, zu steuern bzw. zu ändern. Durch die derart angepassten Drehzahlen der Werkzeuge werden die Stopfzyklen in das Fördersystem oder Extrudersystem direkt beeinflusst und verändert sich entsprechend der Füllgrad der Schneckengänge des Förderers oder Extruders und in weiterer Folge wiederum das Drehmoment des Förderers oder Extruders. Auf diese Weise kann der Füllgrad des Förderers oder Extruders konstant gehalten werden. Das Befütterungsverhalten der Schnecke wird verbessert und der Durchsatz sowie

Grundsätzlich sind die erwähnten Effekte bei allen Förderern oder Extrudern relevant und präsent, das heißt nicht nur bei komprimierenden Schnecken für Extruder bzw. Agglomeratoren, sondern auch bei nicht oder weniger komprimierenden Schnecken mit

überwiegender oder reiner Förderfunktion.

Unter dem allgemeinen Begriff „Förderer“ werden vorliegend sowohl Anlagen mit nicht komprimierenden oder dekomprimierenden Schnecken, als auch Anlagen mit komprimierenden Schnecken, also mit Extruderschnecken mit agglomerierender oder plastifizierender Wirkung, verstanden.

Unter den Begriffen „Extruder“ bzw. „Extruderschnecke“ werden in vorliegendem Text Förderer bzw. Förderschnecken verstanden, mit denen das Material vollständig oder teilweise aufgeschmolzen wird, also klassische Extruder, aber auch Förderer bzw. Förderschnecken, mit denen das erweichte Material nur agglomeriert, jedoch nicht aufgeschmolzen wird. Bei solchen agglomerierenden Schnecken bzw. Agglomerierschnecken wird das Material nur kurzzeitig stark komprimiert und geschert, nicht aber plastifiziert. Die Agglomerierschnecke liefert daher an ihrem Ausgang Material, welches nicht vollkommen geschmolzen ist, sondern aus nur an ihrer Oberfläche angeschmolzenen Teilchen besteht, die gleichsam einer Sinterung zusammengebacken sind. In beiden Fällen wird jedoch während des Förderns über die Schnecke Druck auf das Material ausgeübt und dieses verdichtet.

Systeme zur Messung des Drehmoments von Förderern oder Extrudern sind bekannt. So kann bei Extrudern beispielsweise im Verbindungsbereich zwischen der Getriebe-Abtriebswelle und der Extruderwelle eine Drehmoment-Erfassungseinheit zur berührungslosen Erfassung des über die Getriebe-Abtriebswelle und den Verbindungsbereich auf die Extruderwelle übertragbaren Drehmoments angeordnet sein. Auch andere Systeme zur kontinuierlichen Überwachung der Drehmomente von Förderern oder Extrudern sind bekannt, beispielsweise Drehmoment-Sensoren nach dem Prinzip der Magnetostriktion. Derartige Systeme dienen vor allem dazu mögliche Überlastsituationen zu erkennen und ausschließen, um den Extruder zB näher an die Lastgrenzen betreiben zu können, um die Antriebsleistung oder die Drehmomentdichte zu steigern.

Dies bedeutet, dass das Drehmoment während der Dauer des Verfahrens entweder zu vorab definierten Zeitpunkten oder in definierten Zeitintervallen bzw. -abständen gemessen wird und die Daten an die Steuereinrichtung übertragen werden, um rasch und laufend auf Änderungen reagieren und die Drehzahl der Werkzeuge einstellen zu können.

Vorteilhafterweise wird der Förderer oder der Extruder mit einer fixen Drehzahl betrieben. Eine vorteilhafte Vorrichtung ist entsprechend dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet und eingerichtet ist, den Förderer oder Extruder mit einer fixen Drehzahl zu betreiben.

Läuft der Förderer oder Extruder mit einer fixen Drehzahl nEx = const [rpm], so ergeben sich bei variabler Drehzahl der Werkzeuge nW [rpm] unterschiedliche Stopfzyklen pro Drehzahl nEx. Somit verändert sich der Füllgrad der Schneckengänge und in weiterer Folge das Drehmoment des Förderers oder Extruders MEx [Nm].

Vorteilhafterweise wird bei steigendem Drehmoment des Förderers oder Extruders die Drehzahl des Werkzeugs verringert bzw. bei sinkendem Drehmoment des Förderers oder Extruders die Drehzahl des Werkzeugs erhöht. Eine vorteilhafte Vorrichtung ist entsprechend dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet und eingerichtet ist, bei steigendem Drehmoment des Förderers oder Extruders die Drehzahl des Werkzeugs zu verringern und/oder bei sinkendem Drehmoment des Förderers oder Extruders die Drehzahl des Werkzeugs zu erhöhen.

Die Drehzahl der Werkzeuge nWE [rpm] in der PCU wird als Funktion des Drehmoments des Förderers oder Extruders MEx [Nm] definiert. Wenn dementsprechend bei steigendem Drehmoment des Förderers oder Extruders die Drehzahl der Werkzeuge verringert wird, führt dies zu fallenden Stopfzyklen und somit zu einem geringeren Füllgrad des Förderers oder Extruders bzw. der Schneckengänge des Förderers oder Extruders. Dies führt wiederum zu einem Sinken des Drehmoments des Förderers oder Extruders. Dies kann durch einen PID Regler entsprechend abgebildet werden.

Vorteilhafterweise erfolgt die Steuerung der Drehzahl des Werkzeugs so, dass das

Drehmoment des Förderers oder Extruders konstant bleibt bzw. die Schwankungen des Drehmoments kleiner als +/- 5 %, vorzugsweise kleiner als +/- 3 %, sind. Eine vorteilhafte

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Auf diese Weise kann erreicht werden, dass der Drehmomentverlauf des Förderers oder Extruders möglichst konstant gehalten wird und Spitzen bzw. größere Änderungen vermieden

werden.

Vorteilhafterweise erfolgt die Steuerung der Drehzahl des Werkzeugs so, dass der Füllgrad des Förderers oder Extruders konstant bleibt bzw. die Schwankungen des Füllgrads gering/kleiner als +/- 10 %, vorzugsweise kleiner als +/- 5 %, sind. Eine vorteilhafte Vorrichtung ist entsprechend dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, die Drehzahl des Werkzeugs so einzustellen, dass der Füllgrad des Förderers oder Extruders konstant bleibt bzw. halbbar ist bzw. die Schwankungen des Füllgrads gering/kleiner als +/- 10 %, vorzugsweise kleiner als +/- 5 %, sind.

Wie einleitend erwähnt, ist es auch hinsichtlich Qualität des Endprodukts und Wirtschaftlichkeit sinnvoll, den Füllgrad des Förderers oder Extruders bzw. der Schnecke(n) des Förderers oder Extruders, z.B. definiert in kg/Umdrehung, möglichst konstant zu halten. Der Füllgrad des Förderers oder Extruders kann praxistauglich ermittelt bzw. berechnet werden oder kann zB über eine Druckmessung in der Schnecke oder über Ultraschallmessung erfolgen, wie zB in der AT 505618 B1 beschrieben.

Teilweise folgt die Materialaufbereitung bzw. -vorbereitung allerdings anderen Regeln als die Beschickung des Förderers oder Extruders. So können es beispielsweise unterschiedliche Parameter im Eingangsmaterial, zB stark variable Feuchten, nötig machen, die Drehzahl der Werkzeuge relativ hoch zu halten, um bei einem vorgegebenen Setup der Werkzeuge ausreichend Energie in das Material einzubringen, zB um sowohl die Verdampfung der Feuchte aufrecht zu erhalten als auch die Verdichtung zu erreichen. Dadurch kann der Freiheitsgrad der Drehzahl der Werkzeuge eingeschränkt sein.

Vorteilhafterweise erfolgt die Steuerung der Drehzahl des Werkzeugs so, dass die Drehzahl des Werkzeugs nicht unter eine bestimmte Minimal-Drehzahl fällt. Eine vorteilhafte Vorrichtung ist entsprechend dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, die Drehzahl des Werkzeugs so einzustellen, dass die Drehzahl des Werkzeugs nicht unter eine bestimmte Minimal-Drehzahl fällt.

Auf diese Weise wird gewährleistet, dass das Drehmoment des Förderers oder Extruders tunlichst konstant gehalten wird, gleichzeitig aber trotzdem jedenfalls immer ausreichend Energie in das zu bearbeitende Material eingebracht werden kann.

Damit ist eine größere Flexibilität bei der Bearbeitung erreichbar und kann zB auf Unterschiede bei den zu bearbeitenden Materialien reagiert werden. Vor allem muss bei gewissen Anforderungen die Drehzahl der Werkzeuge höher sein und kann nicht verringert werden, da

sonst zu wenig Energie ins Material eingebracht werden würde.

Vorteilhafterweise sind die Werkzeuge im Behälter in zumindest zwei übereinanderliegenden Werkzeugebenen angeordnet. Eine vorteilhafte Vorrichtung ist entsprechend dadurch gekennzeichnet, dass im Behälter mehrere, zumindest zwei, Werkzeuge in verschiedenen Werkzeugebenen oder in verschiedenen Abständen zur Bodenfläche oder untersten Bereich des Behälters angeordnet sind und dass die Werkzeuge im Behälter in zumindest zwei übereinanderliegenden Werkzeugebenen angeordnet sind.

Oft wird das zu bearbeitende Material oben in den Behälter zugeführt, durchläuft den Behälter von oben nach unten in einer gewissen Verweilzeit und wird dabei erwärmt, erweicht und gemischt, und wird dann unten in den Förderer oder Extruder ausgebracht. Werkzeuge in unterschiedlichen Höhen bzw. Abständen zum Boden erleichtern eine vorteilhafte Aufbereitung und erhöhen die Flexibilität.

Vorteilhafterweise ist die unterste Werkzeugebene im Bereich bzw. auf der Höhe der Einzugsöffnung des Förderers oder Extruders angeordnet. Eine vorteilhafte Vorrichtung ist entsprechend dadurch gekennzeichnet, dass die unterste Werkzeugebene im Bereich bzw. auf der Höhe der Behälteröffnung oder der Einzugsöffnung des an die Behälteröffnung angeschlossenen Förderers oder Extruders angeordnet ist.

Dadurch wird eine effektive Befüllung des Förderers oder Extruders gewährleistet.

Vorteilhafterweise sind die Werkzeuge in den einzelnen Werkzeugebenen unabhängig voneinander und mit verschiedenen Drehzahlen rotierbar, insbesondere über separate Antriebe. Eine vorteilhafte Vorrichtung ist entsprechend dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuge in den einzelnen Werkzeugebenen unabhängig voneinander und mit

verschiedenen Drehzahlen rotierbar sind, insbesondere über separate Antriebe.

vom Umfang her anzutreiben.

Vorteilhafterweise wird die Drehzahl des Werkzeugs in der untersten Werkzeugebene in Abhängigkeit vom Drehmoment des Förderers oder Extruders gesteuert. Eine vorteilhafte Vorrichtung ist entsprechend dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Werkzeugs in der untersten Werkzeugebene durch die Steuerungseinrichtung in Abhängigkeit vom Drehmoment des Förderers oder Extruders steuerbar ist.

Auf diese Weise wird jedenfalls die Drehzahl der Werkzeuge der untersten Werkzeugebene, also im Bereich der Befüllöffnung des Förderers oder Extruders, in Abhängigkeit vom Drehmoment des Förderers oder Extruders gesteuert. Die Drehzahl der Werkzeuge der anderen höher gelegenen Werkzeugebenen können in Abhängigkeit vom Drehmoment des Förderers oder Extruders gesteuert sein, müssen aber nicht, d.h. diese Werkzeuge können auch mit einer definierten bzw. einstellbaren Drehzahl rotieren, die nicht vom Drehmoment des Förderers oder Extruders abhängt bzw. nicht über die Steuerungseinrichtung drehmomentgesteuert ist.

Auf diese Weise kann zB das Polymermaterial im oberen Bereich des Behälters bei höheren Drehzahlen und entsprechend höherem Energieeintrag, also bei höheren Temperaturen, bearbeitet werden. Im unteren Bereich der PCU erfolgt dann eine entsprechende Anpassung der Drehzahl der Werkzeuge, um das Drehmoment des Förderers oder Extruders bzw. den Füllgrad konstant zu halten. Damit wird ein Freiheitsgrad bzw. eine Entkopplung der Materialvorbereitung im Behälter von der Beschickung des Förderers oder Extruders erreicht.

Vorteilhafterweise kann auch vorgesehen sein, dass die Drehzahl des Werkzeugs nur in der untersten Werkzeugebene in Abhängigkeit vam Drehmoment des Förderers oder Extruders gesteuert wird und die Drehzahl des Werkzeugs bzw. der Werkzeuge in der/den anderen darüberliegenden Werkzeugebene(n) unabhängig vom Drehmoment des Förderers oder Extruders gesteuert bzw. eingestellt wird. Eine vorteilhafte Vorrichtung ist entsprechend dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Werkzeugs nur in der untersten Werkzeugebene durch die Steuerungseinrichtung in Abhängigkeit vom Drehmoment des Förderers oder Extruders steuerbar ist und die Drehzahl des Werkzeugs bzw. der Werkzeuge in der/den anderen darüberliegenden Werkzeugebene(n) unabhängig vom Drehmoment des Förderers oder Extruders gesteuert bzw. einstellbar ist.

Hier ist also nicht optional, sondern zwingend vorgesehen, dass die Drehzahl der Werkzeuge der anderen höher gelegenen Werkzeugebenen nicht in Abhängigkeit vom Drehmoment des Förderers oder Extruders gesteuert sind, sondern anders.

Vorteilhafterweise kann auch vorgesehen sein, dass die Drehzahlen aller Werkzeuge in jeder Werkzeugebene in Abhängigkeit vom Drehmoment des Förderers oder Extruders, unabhängig voneinander getrennt, gesteuert werden. Eine vorteilhafte Vorrichtung ist entsprechend dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlen aller Werkzeuge in jeder Werkzeugebene durch die Steuerungseinrichtung jeweils in Abhängigkeit vom Drehmoment des Förderers oder Extruders, unabhängig voneinander getrennt, steuerbar sind.

Hier sind dementsprechend die Drehzahlen aller Werkzeuge in allen Werkzeugebenen drehmoment-gesteuert, allerdings jeweils voneinander unabhängig bzw. individuell einstellbar.

Vorteilhafterweise kann auch vorgesehen sein, dass die Drehzahl des Werkzeugs bzw. der Werkzeuge in der/den anderen darüberliegenden Werkzeugebene(n) so geregelt wird, dass in diesem Bereich eine bestimmte Materialtemperatur erreicht wird. Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn die Temperatur des Materials in diesem Bereich gemessen wird und die Drehzahl des Werkzeugs bzw. der Werkzeuge in der/den anderen darüberliegenden Werkzeugebene(n) in Abhängigkeit von dieser Materialtemperatur gesteuert bzw. verändert wird. Eine vorteilhafte Vorrichtung ist entsprechend dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Werkzeugs bzw. der Werkzeuge in der/den anderen darüberliegenden Werkzeugebene(n) so geregelt ist, dass in diesem Bereich eine bestimmte Materialtemperatur erreicht wird und/oder dass die Drehzahl des Werkzeugs bzw. der Werkzeuge in der/den anderen darüberliegenden Werkzeugebene(n) in Abhängigkeit von dieser Materialtemperatur steuerbar bzw. veränderbar ist.

Die Werkzeuge sind vorteilhafterweise Scheiben, Stäbe oder Balken, insbesondere mit darauf angeordneten Messern.

Sind Werkzeuge in mehreren Werkzeugebenen angeordnet, insbesondere mehrere Scheiben übereinander, können, müssen diese aber nicht gleich groß sein, können also auch

zueinander unterschiedliche Dimensionen oder Durchmesser aufweisen.

Eine vorteilhafte Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Förderer zumindest eine komprimierende Schnecke aufweist und als Einschneckenextruder ausgebildet ist. Vorteilhaft sind weiters vor allem Förderer mit mehreren komprimierenden Schnecken. Besonders

vorteilhaft ist es, wenn der Förderer ein Doppelschneckenextruder, insbesondere ein

gleichlaufender Doppelschneckenextruder, ist. Besonders vorteilhaft treten die Effekte zur Erreichung eines guten Füllgrads in der Praxis also bei Doppelschneckenextrudern oder Mehrschneckenextrudern auf. Speziell bei gleichlaufenden, kämmenden Zwei- oder Mehrwellen-Extrudern - unabhängig davon, ob ein paralleler Verlauf oder ein konischer Verlauf der Schnecken speziell im Einzugsbereich vorliegt - hat die Anzahl der Stopfzyklen der untersten Werkzeugebene im Bereich der Extruderöffnung einen besonderen Einfluss auf den Füllgrad des Extrudersystems und ergibt sich ein vom Füllgrad abhängiger DrehmomentVerlauf des Extruder-Antriebs.

Für das Einzugsverhalten ist es unter anderem auch vorteilhaft, wie die Werkzeuge des Schneidverdichters das vorbehandelte Material in die Einzugsöffnung des Förderers oder Extruders einbringen bzw. diesen Vorgang unterstützen. Dies hängt unter anderem von der Drehrichtung der Schnecke sowie der Drehrichtung der Werkzeuge ab. In diesem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn im Bereich vor der Behälteröffnung bzw. im Bereich vor der Einzugsöffnung bzw. Fütterungsöffnung des Förderers oder Extruders die Drehrichtung des Werkzeugs der untersten Ebene im Wesentlichen entgegen der bzw. gegensinnig zur Förderrichtung des Förderers oder Extruders verläuft. Derartige Anordnungen sind grundsätzlich bereits bekannt, beispielsweise aus der EP 2 558 263 B1 oder EP 2 689 908 B1 und werden durch Bezugnahme in die vorliegende Offenbarung aufgenommen.

Es ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Längsachse des Förderers bzw. der Schnecke bzw. die Längsachse der der Einzugsöffnung nächstliegenden Schnecke oder die Innenwandung des Gehäuses oder die Umhüllende der Schecke tangential zur Innenseite der Seitenwand des Behälters verläuft, wobei vorzugsweise die Schnecke an ihrer Stirnseite mit einem Antrieb verbunden ist und an ihrem gegenüberliegenden Stirnende zu einer am Stirnende des

Gehäuses angeordneten Austrittsöffnung, insbesondere einem Extruderkopf, fördert.

Es ist weiters vorteilhaft, wenn vorgesehen ist, dass die Öffnung in der PCU unmittelbar und direkt und ohne längere Beabstandung oder Übergabestrecke, z.B. einer Förderschnecke, mit der Einzugsöffnung verbunden ist. Damit ist eine effektive und schonende Materialübergabe möglich.

Eine vorteilhafte Vorrichtung ist weiters dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter zylindrisch oder konisch ist. Der Behälter muss allerdings nicht unbedingt eine kreiszylindrische Form aufweisen, wenngleich diese Form aus praktischen und fertigungstechnischen Gründen vorteilhaft ist. Von der Kreiszylinderform abweichende Behälterformen, etwa kegelstumpfförmige Behälter oder zylindrische Behälter mit elliptischem oder ovalem

Grundriss, können auf einen kreiszylindrischen Behälter gleichen Fassungsvolumens umgerechnet werden, unter der Annahme, dass die Höhe dieses fiktiven Behälters gleich dessen Durchmesser ist. Behälterhöhen, die hierbei die sich einstellende Mischtrombe (unter Berücksichtigung des —Sicherheitsabstandes) wesentlich übersteigen, bleiben unberücksichtigt, da diese übermäßige Behälterhöhe nicht genutzt wird und daher auf die Materialverarbeitung keinen Einfluss mehr hat.

Eine vorteilhafte Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Förderer oder Extruder tangential an den Behälter angeschlossen ist und/oder dass das Gehäuse des Förderers oder Extruders eine an seiner Stirnseite oder in seiner Mantelwand liegende Einzugsöffnung für das von der Schnecke oder den Schnecken des Förderers oder Extruders zu erfassende Material aufweist, und die Einzugsöffnung mit der Behälteröffnung in Verbindung steht.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Aufnahmebehälter im Wesentlichen zylindrisch mit einer ebenen Bodenfläche und einer dazu vertikal ausgerichteten zylindermantelförmigen Seitenwand ist. Konstruktiv einfach ist es weiters, wenn die Drehachse des Werkzeugs bzw. der Werkzeuge mit der zentralen Mittelachse des Aufnahmebehälters zusammenfällt. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Drehachse des Werkzeugs bzw. der Werkzeuge oder die zentrale Mittelachse des Behälters vertikal und/oder normal zur Bodenfläche ausgerichtet sind. Dies gilt analog auch für konische Behälter. Durch diese besonderen Geometrien wird das Einzugsverhalten bei einer konstruktiv stabilen und einfach aufgebauten Vorrichtung optimiert.

In diesem Zusammenhang ist es auch vorteilhaft, vorzusehen, dass das Werkzeug, oder, falls mehrere übereinander angeordnete Werkzeuge vorgesehen sind, das unterste, bodennächste Werkzeug, sowie die Öffnung in geringem Abstand zur Bodenfläche, insbesondere im Bereich des untersten Viertels der Höhe des Aufnahmebehälters angeordnet sind. Der Abstand wird dabei definiert und gemessen von der untersten Kante der Öffnung bzw. der Einzugsöffnung bis zum Behälterboden im Randbereich des Behälters. Da die Eckkante meist gerundet ausgebildet ist, wird der Abstand von der untersten Kante der Öffnung entlang der gedachten Verlängerungen der Seitenwand nach unten bis zur gedachten Verlängerung des Behälterbodens nach außen gemessen. Gut geeignete Abstände sind 10 bis 400 mm.

Weiters ist es für die Bearbeitung vorteilhaft, wenn die radial äußersten Kanten des Werkzeugs bis dicht an die Seitenwand des Behälters heranreichen.

Besonders vorteilhaft ist eine Vorrichtung mit einem Schneidverdichter bzw. einer Preconditioning Unit (PCU) mit zumindest einem um eine Drehachse drehbaren bzw. rotierenden Misch- bzw. Zerkleinerungswerkzeug und mit einer in der Seitenwand des Schneidverdichters im Bereich der Höhe des untersten, bodennächsten Werkzeugs, ausgebildeten Behälteröffnung. An diese Behälteröffnung ist ein Doppelschneckenextruder tangential angeschlossen, in den das vorbehandelte Material eingebracht wird.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen. Die Erfindung ist darin anhand von nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielsweise beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Fig. 3 zeigt eine noch weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Fig. 4 zeigt das Ergebnis eines nicht erfindungsgemäßen Vergleichsversuchs.

Fig. 5 zeigt das Ergebnis eines Vergleichsversuchs.

In Fig. 1 ist eine erste vorteilhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bearbeitung bzw. Aufbereitung von Polymermaterialien, insbesondere von thermoplastischem Abfallkunststoff zu Recyclingzwecken, dargestellt Der grundsätzliche Aufbau und die grundsätzliche Funktionsweise einer solchen Schneidverdichter-Extruder-Kombination ist hinreichend bekannt, beispielsweise aus der EP 2 558 263 oder der EP 2 689 908, und wird nachfolgend nur kurz dargestellt. Weiters ist zu beachten, dass die Darstellungen in den Figuren 1 bis 3 nur schematisch sind.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung umfasst einen zylindrischen Behälter bzw. Schneidverdichter bzw. eine Preconditioning Unit (PCU) 1 zur Aufnahme des zu bearbeitenden Polymermaterials. Ein solcher Behälter 1 ist z.B. auch bereits aus der EP 123 771 hinlänglich bekannt. Der Behälter 1 ist zylindrisch mit einer ebenen Bodenfläche und einer dazu vertikal ausgerichteten zylindermantelförmigen Seitenwand 4.

Im Behälter 1 ist ein drehbares bzw. rotierendes Werkzeug 3a angeordnet. Das Werkzeug 3a

ist hier eine in geringem Abstand zur Bodenfläche angeordnete, um eine Drehachse rotierende, parallel zur Bodenfläche ausgerichtete, ebene Trägerscheibe mit an ihrer

Oberseite montierten Messern 7. Die Trägerscheibe ist über einen Motor 300a über eine Achse 2a zur Rotation angetrieben, wobei sich der Motor 300a unterhalb des Behälters 1 befindet. Die Drehachse bzw. die Achse 2a ist hier in der zentralen Längsachse bzw. Mittelachse des Behälters 1 angeordnet.

Das Werkzeug 3a dient u.a. zur Bewegung, Mischung, Erwärmung und Zerkleinerung des im Behälter 1 vorliegenden Materials. Die thermoplastischen Materialien werden im Behälter 1 dementsprechend unter anderem gemischt, erwärmt, erweicht, verdichtet, vorentgast, getrocknet, entfeuchtet, geschnitten, zerkleinert, kristallisiert und/oder homogenisiert und deren Schüttdichte wird erhöht. Durch die Drehung des Werkzeugs 3a wird im Material eine Mischtrombe ausgebildet und das Material verbleibt für eine gewisse Verweilzeit im Behälter 1 und wird dort entsprechend vorbehandelt.

Auf der Höhe des im vorliegenden Fall einzigen Werkzeugs 3a bzw. auf der Höhe der untersten Werkzeugebene 30a ist in der Seitenwand 4 des Behälters 1 eine Behälteröffnung 5 ausgebildet. An diese Behälteröffnung 5 ist das Gehäuse bzw. die Fütterungsöffnung eines Förderers 6, hier eines komprimierenden Doppelschneckenextruders 6, tangential angeschlossen. Gerade bei Mehrschneckenextrudern ist der Einzug bzw. die Fütterung besonders sensibel und ist eine konstante Fütterung auf möglichst gleichbleibendem Niveau besonders wichtig.

Die Außenkanten des Werkzeugs 3a reichen bis relativ nahe, etwa 5 % des Radius, an die Seitenwand 4 heran. Die behälternahe Schnecke des Extruders 6 ist im Bereich der Behälteröffnung 5 an die Kontur der Innenwand 4 des Behälters 1 angepasst und zurückversetzt. Kein Teil des Extruders 6 ragt in den Innenraum des Behälters 1 hinein. Die Werkzeuge 3a bzw. die Messer 7 liegen auf etwa derselben Höhe bzw. Ebene wie die zentrale Längsachse des Extruders 6.

Im praktischen Betrieb wird das aufzubereitende Kunststoffmaterial, meist in Form von Kunststoffabfall, Flaschen oder Folien, in den Behälter 1 eingebracht. Das eingebrachte Kunststoffmaterial wird vom umlaufenden Werkzeug 3a u.a. zerkleinert, gemischt und dabei über die eingebrachte mechanische Reibungsenergie erwärmt und erweicht, jedoch nicht aufgeschmolzen. Nach einer gewissen Verweilzeit im Behälter 1 wird das erweichte, aber nicht geschmolzene Material durch die Behälteröffnung 5 aus dem Behälter 1 ausgebracht und dem Extruder 6 zugeführt bzw. der Extruder 6 auf diese Weise gefüttert.

Der Extruder 6 ist bei vorliegendem Ausführungsbeispiel ein an sich bekannter, herkömmlicher gleichlaufender Doppelschnecken-Extruder, bei dem in einer ersten Zone das erweichte Kunststoffmaterial aufgeschmolzen wird, anschließend eine Komprimierung erfolgt und die Polymer-Schmelze dann auf der gegenüberliegenden Seite austritt bzw. granuliert wird.

Erfindungsgemäß ist eine, hier nicht dargestellte, Messeinrichtung zur Messung des Drehmoments des Extruders 6 bzw. der beiden Extruderschnecken vorgesehen. Derartige Drehmoment-Messeinrichtungen für Extruder sind bekannt. Weiters ist eine, ebenfalls nicht dargestellte, mit der _Messeinrichtung in Kommunikationsverbindung bzw. Datenkommunikation stehende Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Drehzahl des Werkzeugs 3a vorgesehen. Diese Steuerungseinrichtung steuert die Drehzahl des Werkzeugs 3a In Abhängigkeit vom, von der Messeinrichtung gemessenen, Drehmoment des Extruders 6. Das Drehmoment des Extruders 6 wird hier laufend in definierten, passend geringen Zeitintervallen bzw. -abständen gemessen und die Daten werden an die Steuereinrichtung übertragen, um rasch und laufend auf Änderungen reagieren und die Drehzahl des Werkzeugs

3a einstellen zu können.

Vorliegend erfolgt die Steuerung der Drehzahl des Werkzeugs 3a so, dass das Drehmoment des Extruders 6 im Wesentlichen konstant bleibt und die Schwankungen des Drehmoments kleiner als +/- 5 % sind.

Durch die derart angepassten Drehzahlen des Werkzeuges 3a werden die Stopfzyklen in den Extruder 6 direkt beeinflusst und verändert sich entsprechend der Füllgrad der Schneckengänge des Extruders 6 und in weiterer Folge wiederum das Drehmoment des Extruders 6. Auf diese Weise kann der Füllgrad des Extruders 6 sehr konstant gehalten werden (siehe auch Beispiel 1 weiter unten).

Die Vorrichtung von Fig. 2 ist weitgehend analog wie die Vorrichtung von Fig. 1 aufgebaut, besitzt allerdings zwei Werkzeuge 3a, 3b im Behälter 1 in zwei übereinanderliegenden Werkzeugebenen 30a, 30b, konkret zwei parallel zueinander angeordnete Trägerscheiben mit Messern.

Das untere Werkzeug 3a bzw. die unterste Werkzeugebene 30a ist im Bereich bzw. auf der Höhe der Behälteröffnung 5 bzw. der Einzugsöffnung des Doppelschnecken-Extruders 6 angeordnet. Das obere Werkzeug 3b bzw. die obere Werkzeugebene 30a ist im mittleren bis oberen Bereich des Behälters 1 angeordnet.

Die Werkzeuge 3a, 3b in den beiden Werkzeugebenen 30a, 30b sind über zwei, unterhalb und oberhalb des Behälters 1 angeordnete, separate Antriebe 300a, 300b unabhängig

voneinander und mit verschiedenen Drehzahlen rotierbar.

Die Drehzahl des unteren Werkzeugs 3a in der untersten Werkzeugebene 30a ist erfindungsgemäß in Abhängigkeit vom Drehmoment des Extruders 6 gesteuert.

Um unterschiedliche Parameter im Eingangsmaterial auszugleichen und eine gute Bearbeitung zu gewährleisten, kann es vorteilhaft sein, wenn die Drehzahl des anderen, darüberliegenden Werkzeugs 3b unabhängig vom Drehmoment des Extruders 6 einstellbar ist. Diese Werkzeuge 3b können beispielsweise mit einer fix definierten bzw. frei einstellbaren, oder von anderen Parametern abhängigen, Drehzahl rotieren, die gerade nicht vom Drehmoment des Förderers oder Extruders abhängt bzw. nicht über die Steuerungseinrichtung drehmoment-gesteuert ist.

Dies ist bei der hier vorliegenden beispielhaften Ausführungsform gemäß Fig. 2 verwirklicht und wird die Drehzahl des oberen Werkzeugs 3b in der darüberliegenden Werkzeugebene 30b unabhängig bzw. gerade nicht abhängig vom Drehmoment des Extruders 6 gesteuert bzw. eingestellt. Hier wird die Temperatur des Materials im Bereich der oberen Werkzeugebene 30b gemessen und die Drehzahl des oberen Werkzeugs 3b wird in Abhängigkeit von dieser Materialtemperatur gesteuert bzw. verändert. Dies ist allerdings nur als beispielhafte Option zu verstehen (siehe auch Beispiel 2 weiter unten).

Die Vorrichtung gemäß Fig. 3 ist wiederum eine zur Vorrichtung von Fig. 2 analoge Vorrichtung. Einziger Unterschied ist, dass in Fig. 3 beide Werkzeuge 3a und 3b von unten angetrieben werden, also über Motoren bzw. Antriebe 300a, 300b, die beide unterhalb des Behälters 1 angeordnet sind. Die Dreh- bzw. Antriebsachsen 2a bzw. 2b liegen konzentrisch

ineinander.

Versuche:

Die nachfolgenden Versuche wurden jeweils auf einer beispielhaften, erfindungsgemäßen Versuchsanlage durchgeführt. Hierbei handelte es sich um eine PCU (Preconditioning Unit) / Doppelschnecken-Extruder Kombination, ausgerüstet mit einem Schmelzefilter SW 4/134 gemäß nachfolgend dargestellter Anlagenkonfiguration (PCU-Konfiguration 1 bzw. 2).

Als Versuchsmaterial wurde jeweils HD-PE Flaschenmahlgut verwendet. Dieses Material wurde aus gebrauchten Behältnissen aus dem Bereich der Hygiene, zB Shampoo-Flaschen, oder der Reinigung, zB Haushaltsreiniger, gewonnen. Dieses Material wurde zuerst zerkleinert und anschließend in einer Waschanlage vorgereinigt. Die grundsätzlichen Eigenschaften bzw. Parameter dieses Materials sind es, dass es gut rieselfähig ist, allerdings unterschiedliche Schüttdichten hat und auch unterschiedliche Feuchtigkeitsgehalte aufweist.

Jeder der Versuchsanlagen besaß eine Messeinrichtung zur Messung des Drehmoments des Extruders und eine mit der Messeinrichtung verbundene Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Drehzahl des Werkzeugs. Die Steuerungseinrichtung war dazu programmiert, ausgebildet und eingerichtet, die Drehzahl des Werkzeugs in Abhängigkeit vom Drehmoment des

Förderers oder Extruders zu steuern.

Beispiel 1:

In der PCU-Konfiguration 1 (vergleichbar mit einer Vorrichtung gemäß Fig. 1) wurde eine Preconditioning Unit (PCU) bzw. ein Behälter bzw. ein Schneidverdichter verwendet, die/der ein Werkzeug mit einem in seiner Drehzahl variablen Antrieb hatte. Es war hier eine einzige (untere) Werkzeugebene aufgebaut, die im Bereich der Behälteröffnung bzw. im Bereich des Einzugs des Extruders angeordnet war. Die Drehzahl dieses Werkzeugs wurde also erfindungsgemäß in Abhängigkeit des Drehmoments des Extruders gesteuert.

PCU-Konfiguration 1:

PCU-

. . Vorrichtung Typ Bemerkung Konfiguration 1

EREMA,

PCU (Behälter) 1300 mm Durchmesser en . . . ein in seiner Drehzahl variabler Antrieb

. „..] Doppelschnecke gleichlaufend . . Extrusionseinheit Fabrikat aus China 63 mm Schneckendurchmesser

Schmelzefilter RTF 4/134 EREMA, Filtration 150 um Zahnrad SP 45 Maag Schmelzepumpe Schmelzepumpe

Granulierung HG 152 Heißabschlag EREMA Granulierung

Durch die derart angepassten Drehzahlen der Werkzeuge konnte bereits bei dieser Konfiguration 1 der Füllgrad des Extruders konstant gehalten werden. Das Befütterungsverhalten des Extruders, der Durchsatz sowie die Durchsatzkonstanz wurden ebenfalls verbessert und die Qualität der erhaltenen PE-Polymermaterialien war sehr hoch.

Beispiel 2:

In der PCU-Konfiguration 2 (vergleichbar mit einer Vorrichtung gemäß Fig. 2 oder Fig. 3) wurde eine PCU verwendet, die zwei in ihrer Drehzahl variable Antriebe hatte.

Eine erste untere Werkzeugebene (Befüllungsebene) war im Bereich des Einzugs des Extruders angeordnet und die Drehzahl der Werkzeuge dieser Werkzeugeben wurde durch das Drehmoment des Extruders beeinflusst und gesteuert. Die Drehzahl dieses Werkzeugs wurde also erfindungsgemäß in Abhängigkeit des Drehmoments des Extruders gesteuert.

Eine zweite darüberliegende Werkzeugebene war oberhalb der ersten Werkzeugebene bzw. Befüllungsebene angeordnet. Diese war mit einem zweiten in der Drehzahl variablen Antrieb ausgeführt. Diese zweite Werkzeugebene (die auch aus mehreren übereinander liegenden Werkzeugebenen bestehen kann) war verantwortlich für die vorteilhafte Aufbereitung des einkommenden Materials. Die Drehzahl der Werkzeuge dieser Werkzeugebene wurde so geregelt, dass der Energieeintrag in das Material so erfolgt, dass eine bestimmte Materialtemperatur erreicht wird. Die Materialtemperatur wurde mit Messsystemen gemessen, die in das Material ragen oder berührungslos von der Seite oder von oben die Temperatur erfassen. Diese Temperatur wurde im Wesentlichen von dem eingebrachten Polymer bestimmt. Es sollte sichergestellt werden, dass die einkommenden Materialschnitzel eine bestimmte Temperatur erreichen, die in der Nähe der Erweichungstemperatur des Polymers liegt. Damit wurde sichergestellt, dass eine gewisse Vorverdichtung entsteht, also die Schüttdichte vergleichmäßigt wird, und weiters, dass der Aufschmelzvorgang im Extruder erleichtert wird, da das Material nahe am Erweichungspunkt durchtemperiert wird. Da sich die

Erweichungstemperaturen der hier verwendeten thermoplastischen Polymere im Bereich, in

dem das Wasser verdampft, befindet, wurde die Restfeuchte des eingehenden Materials ebenfalls entfernt.

PCU-Konfiguration 2:

PCU- . . . Vorrichtung Typ Bemerkung Konfiguration 2 EREMA, PCU 1300 mm Durchmesser

zwei in seiner Drehzahl variable Antriebe

Doppelschnecke gleichlaufend

Extrusionseinheit Fabrikat aus China

63 mm Schneckendurchmesser Schmelzefilter RTF 4/134 EREMA, Filtration 150 um Zahnrad SP 45 Maag Schmelzepumpe Schmelzepumpe Granulierung HG 152 Heißabschlag EREMA Granulierung

Das Ergebnis ist in Fig. 5 dargestellt und zwar ist das Drehmoment des Extruders als Funktion der Werkzeug-Drehzahl dargestellt.

In Fig. 5 erkennt man die Drehmomentveränderung des Extruders in Abhängigkeit von der Drehzahl der Werkzeuge in der untersten Werkzeugebene der PCU. Bei diesem Versuch wurde also die Drehzahl der Werkzeuge der untersten Werkzeugebene der PCU in Abhängigkeit des Extruder-Drehmoments variiert. Dabei musste man sich um die Bedürfnisse des einkommenden Materials, z.B. um Feuchtigkeit, Verdichtung und Materialtemperatur in der PCU nicht direkt kümmern, da dies vom oberen Werkzeug der oberen Werkzeugebene mit ihrem eigenen Antrieb erledigt wurde.

Deutlich in Fig. 5 erkennbar ist das vorteilhaft einheitliche und kaum bzw. keine Schwankungen aufweisende Drehmoment des Extruders. Auf diese Weise konnte der Füllgrad des Extruders äußerst konstant und auch ausreichend hoch gehalten werden. Das Befütterungsverhalten des Doppelschneckenextruders, der Durchsatz sowie die Durchsatzkonstanz wurden verbessert. Die Qualität der auf diese Weise erhaltenen HD-PE-Granulate war sehr zufriedenstellend.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Bearbeitung bzw. Aufbereitung von Polymermaterialien, insbesondere von thermoplastischem Abfallkunststoff zu Recyclingzwecken,

wobei die zu bearbeitenden Polymermaterialien in einem Behälter oder Schneidverdichter (1) durch zumindest ein drehbares bzw. rotierendes Werkzeug (3a, 3b), gegebenenfalls mehrere drehbare bzw. rotierende Werkzeuge (3a, 3b), bewegt, gemischt, erwärmt und gegebenenfalls zerkleinert werden,

und wobei die stückig bzw. teilchenförmig vorliegenden Polymermaterialien anschließend aus dem Behälter (1) ausgebracht und in einen Förderer (6), insbesondere einen Extruder (6), vorzugsweise einen Doppel- oder Mehrschneckenextruder, eingebracht werden, insbesondere um dort verdichtet und aufgeschmolzen oder agglomeriert zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment des Förderers (6) gemessen wird und die Drehzahl des Werkzeugs oder zumindest eines der Werkzeuge (3a, 3b) in Abhängigkeit vom Drehmoment des Förderers (6) gesteuert bzw. verändert wird.

2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment des Förderers (6) laufend in definierten, insbesondere regelmäßigen, Abständen, gemessen wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Förderer (6) mit einer fixen Drehzahl betrieben wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei steigendem Drehmoment des Förderers (6) die Drehzahl des Werkzeugs (3a, 3b) verringert wird und/oder dass bei sinkendem Drehmoment des Förderers (6) die Drehzahl des Werkzeugs (3a, 3b) erhöht wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Drehzahl des Werkzeugs (3a, 3b) so erfolgt, dass das Drehmoment des Förderers (6) konstant bleibt bzw. die Schwankungen des Drehmoments kleiner als +/- 5 % sind.

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6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Drehzahl des Werkzeugs (3a, 3b) so erfolgt, dass der Füllgrad des Förderers (6) konstant bleibt bzw. die Schwankungen des Füllgrads gering/kleiner als +/- 10 % sind.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Drehzahl des Werkzeugs (3a, 3b) so erfolgt, dass die Drehzahl des Werkzeugs (3a, 3b) nicht unter eine bestimmte Minimal-Drehzahl fällt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Werkzeugs (3a, 3b) zusätzlich auch unabhängig vom Drehmoment des Förderers (6) einstellbar, insbesondere erhöhbar, ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuge (3a, 3b) im Behälter in zumindest zwei übereinanderliegenden Werkzeugebenen (30a, 30b) angeordnet sind.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (3a) oder die unterste Werkzeugebene (30a) im Bereich bzw. auf der Höhe der Einzugsöffnung des Förderers (6) bzw. der Behälteröffnung (5) angeordnet ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuge (3a, 3b) in den einzelnen Werkzeugebenen (30a, 30b) unabhängig voneinander und mit verschiedenen Drehzahlen rotierbar sind, insbesondere über separate Antriebe (300a, 300b).

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Werkzeugs (3a) in der untersten Werkzeugebene (30a) in Abhängigkeit vom Drehmoment des Förderers (6) gesteuert wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Werkzeugs (3a) in der untersten Werkzeugebene (30a) in Abhängigkeit vom Drehmoment des Förderers (6) gesteuert wird und die Drehzahl des Werkzeugs bzw. der Werkzeuge (3b) in der/den anderen darüberliegenden Werkzeugebene(n) (30b) unabhängig vom Drehmoment des Förderers (6) gesteuert bzw. eingestellt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlen aller Werkzeuge (3a, 3b) in jeder Werkzeugebene (30a, 30b) in Abhängigkeit vom Drehmoment des Förderers (6), unabhängig voneinander getrennt, gesteuert werden.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Werkzeugs bzw. der Werkzeuge (3b) in der/den anderen darüberliegenden Werkzeugebene(n) (30b) so geregelt wird, dass in diesem Bereich eine bestimmte Materialtemperatur erreicht wird und/oder dass die Temperatur des Materials in diesem Bereich gemessen wird und die Drehzahl des Werkzeugs bzw. der Werkzeuge (3b) in der/den anderen darüberliegenden Werkzeugebene(n) (30b) in Abhängigkeit von dieser Materialtemperatur gesteuert bzw. verändert wird.

16. Vorrichtung zur Bearbeitung bzw. Aufbereitung von Polymermaterialien, insbesondere von thermoplastischem Abfallkunststoff zu Recyclingzwecken, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,

mit zumindest einem Behälter bzw. Schneidverdichter (1) für das zu bearbeitende Material, wobei im Behälter (1) zumindest ein um eine Drehachse (2) drehbares bzw. rotierendes Werkzeug (3a, 3b), gegebenenfalls mehrere drehbare bzw. rotierende Werkzeuge (3a, 3b), zur Bewegung, Mischung, Erwärmung und gegebenenfalls Zerkleinerung des Materials angeordnet ist bzw. sind,

wobei im Behälter (1), insbesondere in einer Seitenwand (4) des Behälters (1), insbesondere im Bereich des bzw. der Höhe des untersten oder bodennächsten Werkzeugs (3a), eine Behälteröffnung (5) ausgebildet ist, durch die das vorbehandelte Material aus dem Inneren des Behälters (1) ausbringbar ist,

wobei zumindest ein Förderer (6), insbesondere Extruder (6), zur Aufnahme des aus dem Behälter (1) ausgebrachten Materials vorgesehen ist,

dadurch gekennzeichnet, dass eine Messeinrichtung zur Messung des Drehmoments des Förderers (6) vorgesehen ist, dass eine mit der _Messeinrichtung in Kommunikationsverbindung stehende Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Drehzahl des Werkzeugs (3a, 3b) oder zumindest eines der Werkzeuge (3a, 3b) vorgesehen ist, wobei die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet bzw. eingerichtet ist, die Drehzahl des Werkzeugs (3a, 3b) in Abhängigkeit vom Drehmoment des Förderers (6) zu steuern.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung

dazu ausgebildet ist, das Drehmoment des Förderers (6) laufend in definierten, insbesondere regelmäßigen, Abständen, zu messen.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, den Förderer (6) mit einer fixen Drehzahl zu betreiben.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, bei steigendem Drehmoment des Förderers (6) die Drehzahl des Werkzeugs (3a, 3b) zu verringern und/oder bei sinkendem Drehmoment des Förderers (6) die Drehzahl des Werkzeugs (3a, 3b) zu erhöhen.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, die Drehzahl des Werkzeugs (3a, 3b) so einzustellen, dass das Drehmoment des Förderers (6) konstant bleibt bzw. halbbar ist bzw. die Schwankungen des Drehmoments kleiner als +/- 5 % sind.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, die Drehzahl des Werkzeugs (3a, 3b) so einzustellen, dass der Füllgrad des Förderers (6) konstant bleibt bzw. halbbar ist bzw. die Schwankungen des Füllgrads gering/kleiner als +/- 10 % sind.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, die Drehzahl des Werkzeugs (3a, 3b) so einzustellen, dass die Drehzahl des Werkzeugs (3a, 3b) nicht unter eine bestimmte MinimalDrehzahl fällt.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Werkzeugs (3a, 3b) zusätzlich auch unabhängig vom Drehmoment des Förderers (6) einstellbar, insbesondere erhöhbar, ist.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass im Behälter (1) mehrere, zumindest zwei, Werkzeuge (3a, 3b) in verschiedenen Werkzeugebenen (30a, 30b) oder in verschiedenen Abständen zur Bodenfläche oder untersten Bereich des Behälters (1) angeordnet sind und dass die Werkzeuge (3a, 3b) im Behälter (1) in zumindest zwei übereinanderliegenden Werkzeugebenen (30a, 30b) angeordnet sind.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (3a) bzw. das unterste Werkzeug (3a) oder die unterste Werkzeugebene (30a) im

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Bereich bzw. auf der Höhe der Behälteröffnung (5) oder der Einzugsöffnung des an die Behälteröffnung (5) angeschlossenen Förderers (6) angeordnet ist.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuge (3a, 3b) in den einzelnen Werkzeugebenen (30a, 30b) unabhängig voneinander und mit verschiedenen Drehzahlen rotierbar sind, insbesondere über separate Antriebe (300a, 300b).

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Werkzeugs (3a) in der untersten Werkzeugebene (30a) durch die Steuerungseinrichtung in Abhängigkeit vom Drehmoment des Förderers (6) steuerbar ist.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Werkzeugs (3a) in der untersten Werkzeugebene (30a) durch die Steuerungseinrichtung in Abhängigkeit vom Drehmoment des Förderers (6) steuerbar ist und die Drehzahl des Werkzeugs bzw. der Werkzeuge (3b) in der/den anderen darüberliegenden Werkzeugebene(n) (30b) unabhängig vom Drehmoment des Förderers (6) gesteuert bzw. einstellbar ist.

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlen aller Werkzeuge (3a, 3b) in jeder Werkzeugebene (30a, 30b) durch die Steuerungseinrichtung jeweils in Abhängigkeit vom Drehmoment des Förderers (6), unabhängig voneinander getrennt, steuerbar sind.

30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Werkzeugs bzw. der Werkzeuge (3b) in der/den anderen darüberliegenden Werkzeugebene(n) (30b) so geregelt ist, dass in diesem Bereich eine bestimmte Materialtemperatur erreicht wird und/oder dass die Drehzahl des Werkzeugs bzw. der Werkzeuge (3b) in der/den anderen darüberliegenden Werkzeugebene(n) (30b) in Abhängigkeit von dieser Materialtemperatur steuerbar bzw. veränderbar ist.

31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass der

Förderer (6) ein Extruder (6) mit zumindest zwei Schnecken, insbesondere ein Doppelschneckenextruder, ist.