DE4133435A1 - Verfahren und vorrichtung zur hersellung eines formteils aus gemischten kunststoffabfaellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils aus gemischten Kunststoffabfällen, bei dem die Kunststoffabfälle in einem Extruder erschmolzen, in eine Hohlform eingespeist, in der Hohlform in die Gestalt des Formteils überführt, durch Abkühlung verfestigt und aus der Hohlform entnommen werden.

Ein solches Verfahren ist aus der WO 90/06 218 bekannt. Die mit Hilfe des Extruders in einen pastösen Zustand über­ führten Kunststoffabfälle werden dabei kontinuierlich in Hohlformen eingspeist, in welchen sie bereits während der Einspeisung zu erstarren beginnen. Die ergänzende Ein­ speisung von weiterer Kunststoffmasse wird dadurch behin­ dert. Die Größe der solcherart erzeugbaren Formteile ist dadurch begrenzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Verfahren derart weiter zu entwickeln, daß größere Form­ teile als bisher erhalten werden können. Die Erfindung setzt es sich dabei zum Ziel, Formteile bis zur Größe von Telegraphenmasten problemlos erzeugen zu können.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist es erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art vorgesehen, daß der Kunststoff aus dem Extruder zunächst in einen Zwischen­ speicher überführt und aus dem Zwischenspeicher zyklisch in die jeweilige Hohlform bis zu deren völliger Ausfüllung eingespritzt wird. Hierdurch wird erreicht, daß der Extruder ohne jegliche Unterbrechung frisch erschmolzene Kunststoffabfälle in den Zwischenspeicher fördern kann. Die Masse wird von dem Zwischenspeicher in großen Mengen aufgenommen, in schmelzflüssigem Zustand erhalten und während des Befüllvorganges der Hohlform so schnell in diese überführt, daß das Auftreten von Erstarrungspro­ zessen so gut wie ausgschlossen ist. Hierdurch besteht die Möglichkeit, nicht nur kompliziert gestaltete Formteile zu erzeugen, sondern darüber hinaus die Möglichkeit, den Formteilen eine nahezu beliebige Größe zu geben und verstärkende Skelettstrukturen gezielt in diese einzu­ binden. Auch ist es nicht erforderlich, teure und schwie­ rig zu beherrschende Extruder zu verwenden. Es genügen vielmehr selbst zur Herstellung der allergrößten Formteile Extruder einer üblichen Baugröße. Diese sind leicht beweglich, was es gestattet, verschiedene ortsfeste Formwerkzeuge großer Dimensionen abwechselnd zu beschic­ ken.

Um eine thermische Schädigung des in dem Zwischenspeicher befindlichen, erschmolzenen Mischkunststoffes während langer Wartezeiten zu verhindern, hat es sich als vor­ teilhaft bewährt, wenn zur Befüllung zumindest zwei Extruder verwendet werden. Ein weiterer Vorteil, der sich hierbei ergibt, besteht in einer verbesserten Betriebssi­ cherheit.

Der in dem Zwischenspeicher befindliche Mischkunststoff kann kontinuierlich in sich umgewälzt werden, um eine verbesserte Homogenität zu erhalten. Für die Erzielung gleichbleibend guter Produkteigenschaften ist diese Maßnahme von besonderer Bedeutung.

Der Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Verwendung bei dem vorstehend beschrie­ benen Verfahren zu zeigen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Zwischenspeicher aus einer Kolben-/Zylindereinheit be­ steht. Er läßt sich in einer solchen Ausführung besonders einfach herstellen und betreiben.

Die Kolben-/Zylindereinheit kann rotationssymmetrisch gestaltet sein, wobei der Kolben relativ zu der Zylinder­ einheit verdrehbar ist. Bei einer solchen Ausführung werden sowohl Wandungsbestandteile des Kolbens als auch der Zylindereinheit von in dem Zwischenspeicher enthaltenen, in flüssigem Zustand befindlichen Mischkunststoffbestand­ teilen benetzt. Hierbei ergibt sich zugleich eine gewisse gegenseiteige Verklebung. Werden die Wandungsbestandteile gleichzeitig mit der Befüllung in eine Relativverdrehung versetzt, so hat das eine Umwälzung des in dem Zwischen­ speicher befindlichen Mischkunststoffes in sich selbst zur Folge. Die Umwälzgeschwindigkeit läßt sich dabei feinfüh­ lig steuern, was es ermöglicht, eine gute Homogenität des in dem Zwischenspeicher befindlichen Kunststoffvolumens sowohl hinsichtlich der Wärmeverteilung als auch hin­ sichtlich der Mischungszusammmensetzung zu erhalten. Zugleich werden stick-slipp-Effekte des Kolbens während seiner zyklischen Achsialbewegung verhindert.

Der Kolben und die Zylindereinheit können einander gegen­ überliegende Stirnflächen haben, die im wesentlichen kontinuierlich durchgehend aneinander anlegbar sind. Hierdurch besteht die Möglichkeit, die Kolben-/Zylinder­ einheit nahezu völlig zu entlehren. Dem Auftreten von thermisch geschädigten Kunststoffbestandteilen in dem Zwischenspeicher bzw. dem fertigen Formteil läßt sich hierdurch zuverlässig begegnen.

Der Kolben ist bei einer solchen Ausführung des Zwischen­ speichers durch eine Hubeinrichtung bewegbar, beispiels­ weise durch eine Hydraulikeinheit oder einen motorischen Antrieb. Die hierfür benötigte Steuerung läßt sich ver­ einfachen, wenn zwischen der Hubeinrichtung und dem Kolben eine Feder vorgesehen ist, beispielsweise eine Tellerfeder mit S-fömiger Federkennlinie. Neben Problemen, die aus der Anlaufträgheit eines motorischen Antriebes resultieren können, ergibt sich hierbei der Vorteil, daß der Innendruck des Zwischenspeichers in einem sehr engen Intervall konstant gehalten werden kann, ohne daß es hierzu einer aufwendigen Nachsteuerung der Hubeinrichtung bedarf. Insbesondere in bezug auf das Nachpressen eines frisch erzeugten Formteils in der Abkühlphase ist das von großem Vorteil. Das Nachpressen umschreibt die Einspeisung zusätzlicher Kunststoffvolumina im Anschluß an den ei­ gentlichen Befüllvorgang der Hohlform. Diese ist erfor­ derlich, um eine Lunkerbildung in dem Formteil als Folge der Abkühlschrumpfung zu verhindern. Lunkerbildungen sind aus Festigkeitsgründen häufig unerwünscht. Sie können sich außerdem nachteilig auf die Maßhaltigkeit und Formtreue des fertigen Formteiles auswirken sowie in bezug auf die Qualität von dessen Oberflächenglätte und -struktur.

Die Verbindungsleitung zwischen dem Zwischenspeicher und der Hohlform kann durch ein Absperrmittel verschließbar sein. Hierdurch besteht die Möglichkeit, den Extruder kontinuierlich weiterlaufen zu lassen und für die Auf­ füllung des Zwischenspeichers zu nutzen, während die befüllte Hohlform ausgetauscht und durch eine leere Hohlform ersetzt wird. In bezug auf die Erzielung eines hohen Gesamtwirkungsgrades der Anlage ist das von großem Vorteil. Desweiteren ergibt sich eine Vereinfachung der Steuerung. Der Zwischenspeicher kann bei einer solchen Ausführung als einfacher Federspeicher ausgebildet sein. Zu seinem Betrieb ist in diesem Falle kein separater Antrieb nötig.

Um einen verlustfreien Betrieb zu ermöglichen, sollte das Absperrrmittel, welches durch ein Ventil oder einen Dreh­ schieber gebildet sein kann, möglichst dicht an der Ein­ trittsöffnung der Hohlform angeordnet sein oder dieselbe unmittelbar begrenzen.

Der Zwischenspeicher einschließlich der zugehörigen Lei­ tungen zum Extruder sowie der Hohlform ist zweckmäßiger­ weise thermisch isoliert und/oder mit einer Heizeinrich­ tung versehen. Die Homogenität des erschmolzenen Kunst­ stoffes während seiner Verarbeitung wird hierdurch ver­ bessert.

Die mit der Erfindung erzielten Vorleile bestehen vor allem darin, daß es das erfindungsgemäße Verfahren ge­ stattet, unter Verwendung von Extrudern üblicher Baugröße Formteile nahezu beliebiger Größe in einwandfreier Quali­ tät zu erzeugen. Hierdurch ist es möglich, Deponien von den großen Volumina der Kunststoffabfälle zu entlasten und die Kunstoffabfälle hochwertigen Verwendungen zuzu­ führen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung weiter verdeutlicht.

Die Zeichnung zeigt im linken Teil der Darstellung einen Extruder üblicher Bauart, der eine Förderleistung von 200 bis 600 kg/h aufweisen kann.

In den Extruder 1 werden klein geschnitzelte Kunststoff­ abfälle beliebiger Zusammensetzung eingegeben, mit der Maßgabe, daß ein so großer Anteil thermoplastischer Kunststoffe enthalten ist, daß eine thermische Überfüh­ rung der Mischung in einen pastösen Zustand möglich ist. Es kann somit ein großer Gehalt an nichtthermoplastischen Kunststoffen, an Gummiabfällen, Farbstoffen u.ä. vor­ handen sein.

Aus der Austrittsöffnung des Extruders 1 wird der er­ schmolzene Mischkunststoff kontinuierlich in einen Zwi­ schenspeicher 2 eingespeist, der durch eine Kolben-/ Zylindereinheit gebildet ist. Der Kolben 3 ist durch Tellerfedern 4 mit S-förmiger Federkennlinie auf einer Hubeinrichtung 5 abgestützt und bewegt sich mit zunehmen­ der Einspeisung von erschmolzenem Mischkunststoff in die Zwischenspeicherkammer 7 kontinuierlich nach oben. Er ro­ tiert dabei um seine Achse 11 mit einer Geschwindigkeit, die gewährleistet, daß das in der Zwischenspeicherkammer 7 befindliche Volumen an Mischkunststoffmasse kontinierlich in sich umgewälzt und homogenisiert wird.

Beim Erreichen eines genügenden Füllzustandes der Zwi­ schenspeicherkammer 7 wird das enthaltene Volumen durch eine Abwärtsbewegung des Kolbens 3 in die Hohlform 8 überführt. Der Ausstoßvorgang wird so schnell vorgenommen, daß eine Erstarrung der Kunststoffmasse während des Befüllens der Hohlform 8 in allen Teilbereichen ausge­ schlossen ist. Es ist dadurch möglich, in der Hohlform 8 eine Skelettstruktur 9 aus einer Baustahlmatte anzuordnen und vollständig in den erstarrenden Kunststoff einzu­ binden, ohne daß sich eine Relativverlagerung ergibt. Der Kriechneigung von Kunststoffen während lange anhaltender statischer Belastungen läßt sich hierdurch begegnen. Die fertigen Formteile lassen sich dementsprechend hoch­ gradig belasten und in statisch anspruchsvollen Bereichen einsetzen.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung eines Formteils aus ge­ mischten Kunststoffabfällen, bei dem die Kunststoff­ abfälle in einem Extruder erschmolzen, in eine Hohl­ form eingespeist, in der Hohlform in die Gestalt des Formteils überführt, durch Abkühlung verfestigt und aus der Hohlform entnommen werden, dadurch gekennzeich­ net, daß der aus den Kunststoffabfällen erschmolzene Mischkunststoff aus dem Extruder (1) zunächst in einen Zwischenspeicher (2) überführt und aus dem Zwischenspeicher (2) zyklisch in die Hohlform (8) eingespritzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischkunststoff unter Verwendung von zu­ mindest zwei Extrudern (1) in den Zwischenspeicher (2) eingespeist wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der in dem Zwischenspeicher (2) befindliche Mischkunststoff kontinuierlich in sich umgewälzt wird.

4. Vorrichtung zur Verwendung bei dem Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenspeicher (2) aus einer Kolben-/Zylinderein­ heit besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben-/Zylindereinheit rotationssymmetrisch gestaltet ist und daß der Kolben (3) relativ zu der Zylindereinheit (10) verdrehbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kolben (3) und die Zylindereinheit (10) einander gegenüberliegende Stirnflächen haben, die im wesentlichen kontinuierlich durchgehend aneinander anlegbar sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4-6, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kolben (3) auf einer Feder (4) abge­ stützt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4-7, dadurch gekennzeich­ net, daß der Zwischenspeicher (2) thermisch isoliert ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4-8, dadurch gekennzeich­ net, daß der Zwischenspeicher (2) mit einer Heizein­ richtung versehen ist.