DE3544979A1 - Verfahren zum herstellen von kunststoffgranulat und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Kunststoffgranulat aus Kunststoffabfällen, insbesondere aus PVC, mittels einer Granuliervorrichtung, in welcher durch Wärme- und Schereinwirkung die Abfälle aufgeschmelzt, plastifiziert und geknetet werden, wonach die plastifi­ zierte Masse granuliert wird sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Zum Herstellen von Kunststoffgranulat werden das Rohmaterial und die Einzelbestandteile der Rezeptur in Silos gebunkert und über Verwiegestationen Mischern zugeführt, die vor­ wiegend nach der dry-blend-Technik arbeiten. Das Gemisch wird sodann in Kneter, Mischwalzen bzw. Schneckenpressen aufgeschmelzt, 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. Hierbei kann auch direkt in ein Wasserbad extrudiert werden.

Es handelt sich hierbei um Granulatherstellverfahren, die frische Ausgangsmaterialien verwenden, deren Zu­ sammensetzung bekannt ist und die ein in seiner Zusammen­ setzung gleichmäßiges Kunststoffgranulat ergeben.

Weitaus problematischer ist jedoch die Herstellung von Kunststoffgranulat aus Kunststoffabfällen, insbesondere aus Abfällen, welche überwiegend aus Polyvinylchlorid 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. HCl abspaltet. Abhängig vom Härtegrad des Materials sind auch die Erweichungstemperaturen unterschiedlich. Weiterhin ist beachtlich, daß die Kunststoffabfälle stark unterschiedliche Formen und Größen aufweisen. Zudem ist beachtlich , daß Abfälle aus PVC unvermeidbar auch Ab­ fälle anderer Polymere enthält.

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 Frischgranulat. Auch ist der Energieaufwand beträchtlich, um mit den bekannten Verfahren und Vorrichtungen aus Abfällen Granulat herzustellen.

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

Gelöst wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merk­ malen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

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

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Schnitzelmühle;

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Kratzboden 23 und

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Teils der Granuliervorrichtung.

Die Kunststoffabfälle werden in einen Schredder eingegeben, wo das Material vorzerkleinert wird. Diesen Kunststoff­ abfällen wird im Schredder Kreide zugemischt. Es hat sich gezeigt, daß durch das Zumischen von Kreide der Durchsatz durch den Schredder 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 der Zerkleinerungswalze 1 im Bereich der Einlaßöffnung eine Schnecke 22 angeordnet ist, die zwei gegenläufige, in Richtung der Walzenmitte fördernde Schneckenhälften 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 nicht nur eine Materialvermischung sondern gleichzeitig auch eine Brücken­ bildung des noch nicht auf die gewünschte Größe zerkleiner­ ten Materials erreicht.

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 agglomorieren.

Im Schnitzelsilo 8 werden die Schnitzel bevorratet und über einen Kratzboden 23 ausgetragen. Der Kratzboden 23 weist Räumketten auf, die parallel zueinander mit unter­ schiedlicher Geschwindigkeit laufen und pfeilförmige Mit­ nehmer tragen. 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 weist einen balkenförmigen Scherrotor 24 auf, der mit feststehenden Schermessern zusammenarbeitet. In dieser Granuliervorrichtung werden die Schnitzel mittels Wärme- und Schereinwirkung aufgeschmelzt, 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. Anstelle der Granulatbildung ist es auch möglich, die teigige Kunst­ stoffmasse direkt weiterzuverarbeiten, d.h. zu extrudieren.

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, wobei, wenn diese erreicht ist, ein Gleiteigenschaften aufweisender Zuschlag­ stoff, wie beispielsweise 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, dann wird schlagartig Wasser eingegeben und zwar in Höhe von 1 Gew.%, bezogen auf das jeweilige Chargengewicht.

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 14 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 groberen 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 22 gewogen und verpackt.

Die Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Schnitzelmühle 4, wo oberhalb der Zerkleinerungswalze 1 im Bereich der Einlaßöffnung 25 eine Schnecke 22 angeordnet ist, die zwei gegenläufige Schneckenhälften 26, 26′ aufweist, die das Material kontinuierlich zur Walzen­ mitte fördern.

Der Kratzboden 23 gem. 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 tragt gelenkig pfeilförmige Mitnehmer 32 , deren Bewegungsbahnen seitlich einander überlappen. Infolge der Kettenräder unterschiedlichen Durchmessers bewegen sich die Räumketten 31 mit unterschiedlicher Geschwindigkeit.

Die Granuliervorrichtung 11 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.

Claims (12)

1. Verfahren zum Herstellen von Kunststoffgranulat aus Kunststoffabfällen, insbesondere aus PVC, mittels einer Granuliervorrichtung, in welcher durch Wärme- und Scher­ einwirkung die Abfälle aufgeschmelzt, plastifiziert und geknetet werden, wonach die plastifizierte Masse granuliert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffabfälle vorzerkleinert werden und dabei ein Gleiteigenschaften aufweisender Zuschlagstoff zugegeben wird, sodann die vorzerkleinerten Abfälle zu Schnitzel einer Größe von 0,5 bis 2,5 mm zerkleinert und einem Schnitzelsilo zugeführt werden, von wo sie diskontinuierlich in abgewogener Charge der Granulier­ vorrichtung zugeführt werden, die einen mit festen Schermessern zusammenarbeitenden Scherrotor aufweist, und bei der die Zugabe von weiteren Zuschlagstoffen in Abhängigkeit von deren Leistungsaufnahme erfolgt, worauf dann die plastifizierte Masse durch Abschrecken mit Flüssigkeit granuliert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei der Granuliervorrichtung eine erste Zugabe von Zuschlagstoffen erfolgt, wenn nach Eingabe der Charge die Leistungsaufnahme auf einen ersten Wert abfällt, bei der noch Schnitzelform vorliegt, eine weitere Zugabe von Zuschlagstoffen er­ folgt, wenn die Leistungsaufnahme auf einen zweiten Wert angestiegen ist, bei der die Schnitzel plastifiziert sind und das Abschrecken durchgeführt wird, wenn nach einem Abfall der Leistungsaufnahme mindestens der zweite Wert wieder erreicht ist.

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

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschrecken durch schlagartige Wasserzugabe in Höhe von etwa 1% des Chargengewichts erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die erste Zugabe aus Farb­ stoffen und ggfs. Weichmacher, die zweite Zugabe aus Farbstoffen und die weitere Zugabe aus einem Gleiteigenschaften aufweisenden Zuschlagstoff be­ stehen.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Gleiteigenschaften aufweisen­ der Zuschlagstoff Kreide, bzw. Carbonate bzw. feste Kohlenwasserstoffe verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Granu­ liervorrichtung ausgetragene Granulat gekühlt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kühlung in einem Förder­ system erfolgt, das das Granulat zu einem Granulat­ silo fördert, wo das Granulat vom Siloausgang zum Siloeingang gefördert und dort mit neu zugeführtem Granulat vermischt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen Fördersystem und Granulatsilo das Granulat gesiebt und große Granulat­ teilchen zerkleinert werden.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vorzerkleinerung in einem Schredder (2) und die Zerkleinerung zu Schnitzeln in einer Schnitzelmühle (4) erfolgt, an deren Einlaß­ öffnung oberhalb der Zerkleinerungswalze (1) eine Schnecke (22) angeordnet ist, die zwei gegenläufige in Richtung der Walzenmitte fördernde Schnecken­ hälften aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Schnitzelsilo (8) einen Kratzboden (23) aufweist, dessen Räumketten zueinander unterschiedliche Geschwindigkeiten aufweisen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Räumketten pfeilförmige in Räumrichtung ausgerichtete Mitnehmer tragen.