DE2810003A1 - Verfahren zum verarbeiten von thermoplastischem kunststoffmaterial zu einem gegenstand mit den be- und verarbeitbarkeitseigenschaften von holz, und durch anwendung dieses verfahrens erhaltener gegenstand - Google Patents

Verfahren zum verarbeiten von thermoplastischem kunststoffmaterial zu einem gegenstand mit den be- und verarbeitbarkeitseigenschaften von holz, und durch anwendung dieses verfahrens erhaltener gegenstand

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DE2810003A1 DE19782810003 DE2810003A DE2810003A1 DE 2810003 A1 DE2810003 A1 DE 2810003A1 DE 19782810003 DE19782810003 DE 19782810003 DE 2810003 A DE2810003 A DE 2810003A DE 2810003 A1 DE2810003 A1 DE 2810003A1
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Description

VOM UEXKOL ί
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ϋ:ϊ<!-'·· · -.,.. ·· UlANfKE (14807)
Lankhorst Touwfabrieken B.V.
Sneek, Niederlande
Verfahren zum Verarbeiten von thermoplastischem Kunststoffmaterial zu einem Gegenstand mit den Be- und Verarbeitbarkeitseigenschaften von Holz, und durch Anwendung dieses Verfahrens erhaltener Gegenstand.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verarbeiten von thermoplastischem Kunststoff material, insbesondere von nicht-sortiertem thermoplastischem Kunststoffabfallmaterial, zu einem Gegenstand mit den Be- und Verarbeitbarkeitseigenschaften von Holz, wobei das Kunststoffmaterial in einem eine Schnecke enthaltenden Gehäuse einer Mischbearbeitung unterzogen wird, fluidisiert, geformt, in der Form gekühlt und aus dieser entfernt wird.
Ein solches Verfahren zum Verarbeiten von Kunststoffabfallmaterial ist unter dem Namen "Reverzer"-Verfahren bekannt, das von dem japanischen Betrieb Mitsubishi Petrochemical eingeführt wurde und von Shiro Hamava in "Japans plastic age", Band 12, Februar 1971*, Seiten U3-52, insbesondere Seiten k6-k8, erwähnt worden ist, und weiter in einem von dem japanischen Betrieb herausgegebenen Prospekt über das Verfahren beschrieben wird. Gemäss diesem Verfahren wird gegebenenfalls sortiertes thermoplastisches Kunststoffabfallmaterial aus z.B. Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid oder deren Mischungen
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zerkleinert, worauf das teilchenförmige Material in einem Lagerraum gelagert wird. Dabei wird das teilchenförmige Material unter Anwendung der beim 'Zerkleinern des Kunststoffabfallmaterials freiwerdenden Wärme in bestimmten Mass getrocknet. Aus dem Lagerraum wird das teilchenförmige Kunststoffabfallmaterial der "Reverzer"-Einheit zugeführt, die im Wesen eine Schmelz-Einheit ist, bestehend aus einem Fülltrichter, in dem das Material weich gemacht wird, und einem eine Schnecke enthaltenden Mischer, in dem das Material gleichfalls fluidisiert wird. Das fluide Material wird sodann unter Druck in eine geschlossene Form injiziert und so geformt. Die Formen werden danach einem Kühlraum zugeführt und dort durch Besprühen mit Wasser gekühlt, worauf die Formen geöffnet und das geformte Produkt aus diesen entfernt wird. Die so erhaltenen Produkte können die Form von sich gegebenenfalls verjüngenden Balken, Rahmen, U-Balken usw. haben, abhängig von der angewendeten Form. Hach diesem bekannten Verfahren wird in dem Misch- und Fluidisierungsteil der dabei angewendeten Vorrichtung ein hoher Druck aufgebaut, unter dessen Einfluss wie erwähnt, das fluide Material in spezielle druckfeste Formen injiziert wird.
Der Zweck der Erfindung ist die Verschaffung eines Verfahrens zum Verarbeiten von thermoplastischem Kunststoffmaterial zu geformten Gegenständen, bei dem die Anwendung einer eigens angepassten druckfesten Vorrichtung nicht notwendig ist, sondern handelsübliche, nicht-druckfeste Vorrichtungen und Schablonen ο der Formen angewendet werden können.
Die Erfindung verschafft ein Verfahren der eingangs erwähnten Art, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Kunststoffmaterial einer Schnecken-Extrusions-Vorrichtung ohne Sieborgan und Extrusionsdüse zugeführt wird, und darin belassen wird bis ein durch Temperaturerhöhung fluides Material erhalten worden ist, das beim Austreten aus der Extrusionsvorrichtung ein Gas enthält und das sodann in eine mit dem einen offenen Ende an die Austrittsöffnung der Extrusionsvorrichtung angeschlos1- e und an dem anderen Ende offene Schablone geführt wird.
Bei dem erfindungsgemassen Verfahren kann man von jeder bekannten handelsüblichen Schnecken-Extrusions-Vorrichtung des adiabatischen oder normalen iPyps ausgehen, aus welcher Vorrichtung jedoch die Druck verursachenden
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Komponenten (die normalerweise zu Drücken von 100-Λ50 kg/cm führen) und zwar das Diebsystem oder der -wechsler und die Extrusionsdüse entfernt werden sollen.
Die Schnecken-Extrusions-Vorrichtung ist dadurch eigentlich in eine etwa einem Fleischwolf entsprechende Schneckenvorrichtung umgewandelt. Die formgebende Bearbeitung, die nach dem erfindungsgemässen Verfahren in einer gesonderten Stufe durchgeführt wird, soll in einer offenen Schablone erfolgen. Dadurch, dass das zu formende Material ohne Druck eingebracht wird, kann man zur Herstellung von z.B. Pfählen oder Balken mit rundem oder quadratischem Querschnitt Rohre mit rundem oder quadratischem Querschnitt einfacher Standardqualität als Schablone benutzen. Der formausfüllende Druck wird bei dem erfindungsgemässen Verfahren durch das in dem zu formenden fluiden Material verfügbare Formgas bewirkt.
Das Formgas kann dadurch erhalten werden, dass man dem der Schnecken-Extrusions-Vorrichtung zuzuführenden teilchenförmigen Kunststoffmaterial ein Blähmittel zugibt, dessen Schwellentemperatur bei der in der Extrusionsvorrichtung auftretenden erhöhten Temperatur überschritten wird. Als Blähmittel sind beispielsweise feste körnige Blähmittel'brauchbar, die eine geeignete Schwellentemperatur von I5O-27O C besitzen, z.B. Azodicarbonamid (200 C), Diphenylsulfon-3,3'-disulf onyl-hydrazid (150°C), ß,3-0xy-bis-(benzolsulfonylsemicarbazid) (210 ).
Der Gehalt an Blähmittel kann versuchsweise bestimmt werden, denn dieser Gehalt ist u.a. von der zu erhaltenden Form des Endproduktes und von den
1 genschaften des thermoplastischen Materials abhängig. Geeignet ist ein Gehalt von etwa 0,^-1,2$, bezogen auf das Gewicht der Mischung aus thermoplastischem Material und Blähmittel.
Bei Anwendung eines Gases, Z.B.Stickstoff oder Luft, als Formgas wird dieses der Schnecken-Extrusions-Vorrichtung zugeführt, nachdem das zu verarbeitende thermoplastische Kunststoffmaterial fluidisiert worden ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist auf alle gängigen Thermoplasten, z.B. Polyäthylen niedriger und hoher Dichte (ND/HDPE), Polypropylen (PP), Polystyrol, Polyvinylchlorid (PVC), ABS, in reiner oder gemischter Form anwendbar.
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Gut verarbeitbare Mischungen sind beispielsweise Mischungen aus etwa kO% Polypropylen + 6o% HDPE oder kO% Poly propylen + 60% NDPE oder 30$ Polypropylen + ltO# HDPE + 30$ Polystyrol.
Wird das erfindungsgemässe Verfahren auf Kunststoffabfallmaterial angewendet, so wird dieses Material im allgemeinen nicht rein sein, sondern Verunreinigungen enthalten. Bei dem erfindungsgemässen Verfahren ist es jedoch nicht notwendig, dass dieses Abfallmaterial vorher gereinigt wird. Es ist im allgemeinen möglich, dass das zu verarbeitende thermoplastische Kunststoffmaterial einen bestimmten Gehalt, z.B. einen Gehalt von vorzugsweise nicht höher als 20-25$, an nicht-Kunststoffmaterialien enthält, wie gemahlenem Papier, Karton, Textilfasern, Sägemehl, billigen, in der Gummi- und Kunststoffverarbeitungsindustrie üblichen Füllmitteln (z.B. Kreide, Talk), sowie z.B. auch einem Pigment.
Abhängig von dem . angewendeten Typus Schnecken-Extrusions-Vorrichtung kann das zu verarbeitende Material gegebenenfalls in Teilchenform zugeführt werden.
Wenn das zu verarbeitende Material Abfallmaterial ist, kann^dieses in verdichteter Form oder in Granulatform angewendet werden. In Abhängigkeit von der Form, in der das Abfallmaterial in die Extrusionsvorrichtung gegeben wird, kann die Zufuhr ohne Forcieren erfolgen, wenn das Material ein ausreichendes Schüttgewicht hat, oder forciert durchgeführt werden, wenn das Abfallmaterial ein sehr geringes Schüttgewicht hat. Dieses Forcieren kann beispielsweise mittels einer Verdichtungsschnecke erfolgen.
Nach der Formgebung des fluiden Materials in der an die Extrusionsvorrichtung angeschlossenen Schablone, wird die Schablone dadurch gekühlt, dass man z.B. die Schablone in ein Wasserbad einbringt, was bevorzugt wird, oder auch indem man die Schablone der Luft aussetzt, wobei die Dauer der Kühlung lang genug gewählt wird, um das durch die Kühlung erstarrte und geschrumpfte Produkt aus der Schablone nehmen zu können. Es empfiehlt sich das Produkt danach weiter an der Luft zu kühlen, wozu das Produkt auf eine flache Unterlage gelegt wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren hat viele Vorteile, die im Nachstehenden
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aufgeführt werdend
Das erfindungsgemässe Verfahren ist nicht kritisch. Mit den bestehenden Regelmoglichkeiten der handelsüblichen Schnecken-Extrusions-Vorrichtungen kann man das ganze Verfahren leicht beherrschen. Weil eine Schnecken-Extrusions-Vorrichtung des adiabatischen Typs kleinere Abmessungen hat, empfiehlt es sich, diesen Typ anzuwenden, wodurch der Kostenafwand geringer ist.
Weil in der Schnecken-Extrusions-Vorrichtung kein Siebsystem angewendet wird, liegt keine Gefahr vor, dass die Vorrichtung verstopft oder ist diese Gefahr sehr gering, so dass das zu verarbeitende thermoplastische Kunststoffmaterial, insbesondere Kunststoffabfallmaterial, vorher nicht gewaschen bzw. gereinigt zu werden braucht. Das erfindungsgemässe Verfahren ist auch in bezug auf die Zusammensetzung des Ausgangsmaterials wenig kritisch, auch in dem Sinn, dass Mischungen aus nicht-sortierten verschiedenen thermoplastischen Kunststoffmaterialien gut verarbeitet werden können.
Dadurch, dass in der Vorrichtung bei Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens kein Druckaufbau stattfindet, braucht die Vorrichtung keinen besonderen Anforderungen zu entsprechen, wie z.B. Anforderungen in bezug auf die Schneckengeometrie. Auch die Schablone braucht keinen besonderen Anforderungen in bezug auf die Druckfestigkeit zu entsprechen, so dass Schablonen der handelsüblichen Standardqualität benutzt werden können.
Für die formgebende Bearbeitung ist keine Kalibriervorrichtung notwendig. Die Formgebung wird ausschliesslich unter Einfluss der Aufblähung des fluiden Materials in der Schablone durch das darin verfügbar gestellte Gas erreicht.
Die Kühlung des in der Schablone befindlichen geformten Materials braucht nur so lange durchgeführt zu werden, bis das Produkt aus der Form genommen verden kann.
Dadurch, dass das erfindungsgemässe Verfahren nicht kritisch ist, eignet es sich auch zur Durchführung in einer transportablen Vorrichtung, die z.B. auf einem Lastkraftwagen angeordnet ist. Das ist von Vorteil, weil die
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Vorrichtung immer dort, wo viel Kunststoffabfallmaterial verfügbar ist, aufgestellt werden kann.
Als Schnecken-Extrusions-Vorrichtung können im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens auch die Vorrichtungen angewendet werden, die zu einer normalen Anwendung davon, für untauglich erklärt worden sind. -
Die Oberfläche der mit dem erfindungsgemässen Verfahren erhaltenen Gegenstände besitzt eine bestimmte Struktur, die kaum oder nicht an die Oberfläche eines Kunststoffs erinnert. Dies wird dadurch verursacht, dass die aufgeschäumte Masse in der Schablone an der Oberfläche davon dem Einfluss von Abscherkräften in Folge lokaler Erstarrungsprozesse ausgesetzt wird, während das noch nicht erstarrte Material weiterströmt.
Das Endprodukt kann ohne weiteres wie Holz bearbeitet oder verarbeitet werden. Das spezifische Gewicht beträgt 0,7 kg/cm oder höher. Das Material ist gegen chemische Einfluss beständig, die Festigkeit desselben ist mittels Füllstoffe einstelbar, und das Material lässt sich im allgemeinen mit den Hartholzarten, wie Azobe in nassem Zustand vergleichen. Das erfindungsgemässe Verfahren ist selbstverständlich auch anwendbar auf noch nicht eher benutzte thermoplastische Kunststoffmaterialien, aber die grössten Vorteile des genannten Verfahrens werden bei der Verarbeitung von thermoplastischen Kunststoffabfällen erhalten.
In der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel einer bei dem erfindungsgemässen Verfahren -brauchbaren Vorrichtung wiedergegeben wird, zeigt:
Fig. 1 schematisch in Seitenansicht eine Verarbeitungs- und Formgebungsvorrichtung, und
Fig. 2 einen Schnitt des Formgebu- steils der Vorrichtung gemäss der Linie II-II in Fig. 1.
In Fig. 1 wird mit 1 ein Fülltrichter angegeben, die bei Anwendung von zu verarbeitenden Mischungen mit einem geringen Schüttgewicht mit einem Zufuhrorgan 16 für forcierte Zufuhr versehen ist. Der Fülltrichter 1 weist eine automatische Dosiervorrichtung 2 zum Zuführen des Blähmittels, entweder in
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Pulverform öden in "masterbatch"-Form, auf. Die das Blähmittel enthaltende .Mischung vird in einer Schnecken-Extrusions-Vorrichtung 3 geschmolzen. Die Schnecken-Extrusions-Vorrichtung 3 ist ohne Siebsystem und ohne Spritzdüse ausgeführt. Als Schnecken-Extrusdons-Vorrichtung 3 ist eine kurze adiabatische Extrusionsvorrichtung sehr geeignet. Bei der AuslaufÖffnung der Extrusionsvorrichtung ist ein rotierender Schablonenhalter h aufgestellt, der zwei scheibenförmige Schablonenhalter 17 umfasst, mit denen die Schablonen 8-15 verbunden sind. Dieser Schablonenhalter k ist über eine Führungsstange einstellbar, so dass kürzere oder längere Schablonen 8-15 angeordnet werden können, und ist so konstruiert, dass darin Schablonen verschiedener Formen (rund, quadratisch, flach) aufgenommen werden können. Die Schablonen 8-15 ■werden mittels pneumatischer oder hydraulischer Anpressapparatur 6 gegen die Schnecken-Extrusions-Vorriehtung 3 gedrückt, wenn diese vollgespritzt wird, aber dann derart, dass das Ende der Schablone auf der Seite der Anpressapparatur 6 offen bleibt. Nach dem Füllen der Schablone 8 wird der Druck zum Anpressen derselben weggenommen, und die Wirkung der Schnecken-Extrusions-Vorrichtung 3 eingestellt. Beim Füllen der Schablone 8 ist aus der Schablone das mit 19 angegebene Endprodukt entfernt worden. Der Schablonenhalter h wird rotiert, so dass die leere Schablone 9 vor die AuslaufÖffnung der Schnecken-Extrusionsvorrichtung 3 gelangt und die Schablone 8 um eine Stellung weitergeschoben wird. Die Schablone 15 wird in einen mit Wasser gefüllten Behälter eingetaucht. Die Schnecken-Extrusions-Vorrichtung wird wieder in Betrieb ge. setzt. Mit 20 wird ein Handgriff zum Rotieren des Halters k angegeben.
Das ganze Verfahren, und zwar das Leeren einer Schablone, das Einstellen der Extrusionsvorrichtung, das Wegnehmen des Druckes von dem Anpressmechanismus, das Rotieren, das Anbringen des Druckes auf den Anpressmechanismus, kann automatisch erfolgen.
Die gegebenenfalls nach dem Verfahren gemäss der Erfindung hergestellten Pfähle finden eine wichtige Verwendung auf dem Gebiet der Umzäunung von
Viehweiden unter Benutzung von Elektrozaun, der ohne Isolatoren über die Pfähle geführt werden kann.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird an Hand nachstehender Beispiele näher erläutert, wobei eine in der Zeichnung wiedergegebene Einrichtung mit einer Schnecken-Extrusions-Vorrichtung des adiabatischen Typs angewendet worden ist.
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-Js-
Beispiel I
Der Extrusionsvorrichtung wurde eine Mischung folgender Zusammensetsung zugeführt: ^
30$ gemahlener Säckenabfälle aus EDPE
30$ gemahlener Schnurabfälle aus HDPE
39$ gemahlener Garnabfälle aus Polypropylen
0,6$ Azodicarbonamid als Blähmittel
Mit dieser Mischung wurden Pfähle mit einem 0 = 150 mm und einer Länge von 1*000 mm hergestellt. Das spezifische Gewicht "betrug 0,82.
Beispiel II
In die Extrusionsvorrichtung wurde eine Mischung folgender Zusammensetzung gegeben:
15$ gemahlener Papierabfälle '25% gemahlener Säckenabfälle aus WDPE
39$ gemahlener Verpackungsnetze aus HDPE
20$ gemahlener Schnurteile aus Polypropylen
1,0$ Azodicarbonamid als Blähmittel
Mit dieser Mischung wurden Pfähle von 52 mm χ 52 mm χ 1500 mm hergestellt. Das spezifische Gewicht betrug 0,7.
Beispiel III·
In die Extrusionsvorrichtung wurde eine Mischung folgender Zusammensetzung gegeben:
10$ gemahlener Kaffeebecher aus Polystyrol -^ kO% gemahlener Margarinedosen aus Polypropylen
10$ Holzmehl
30$ gemahlener Schnurabfälle aus HDPE
0,8$ Azodicarbonamid als Blähmittel
Mit dieser Mischung wurden Pfälhle von 52 mm χ 52 mm χ 1500 mm hergestellt. Das spezifische Gewicht betrug 0,75.
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Beispiel IV
In die Extrusionsvorrichtung wurde eine Mischung folgender Zusammensetzung gegeben:
50% an gemischtem Granulatkehricht von den Böden einer Extrusionsabteilung. Dieser Kehricht bestand im wesentlichen aus HDPE;
hQ% gemahlener Schnurabfälle aus Polypropylen. Es betraf hier benutzte und stark verunreinigte Trossen;
10/i gemahlener Si salabfälle
0,5$ Azodiearbonamid als Blähmittel
Mit dieser Mischung wurden Pfähle mit einem 0 von 100 und einer Länge von 3000 mm. hergestellt. Das spezifische Gewicht betrug 0,65.
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Claims (5)

  1. AN-0 PEUE CH E
    M. I Verfahren zum Verarbeiten von thermoplastischem Kunststoffmaterial, NUiebesondere von nicht-sortiertem thermoplastischem Kunststoffabfallmaterial, zu einem Gegenstand mit den Be- und Verarbeitbarkeits-eigenschaften von Holz, wobei das Kunststoffmaterial in einem eine Schnecke enthaltenden Gehäuse einer Mischbearbeitung unterzogen wird, fluidisiert, geformt, in der Form gekühlt und aus dieser entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoff material einer Schnecken-Extrusions-Vorrichtung ohne Sieborgan und Extrusionsdüse zugeführt wird und darin belassen wird bis ein durch Temperaturerhöhung fluides Material erhalten worden ist, das beim Austreten aus der Extrusionsvorrichtung ein Gas enthält und das sodann in eine mit dem einen offenen Ende an die Austrittsöffnung der Extrusionsvorrichtung angeschlossene und an dem anderenEnde offene Schablone geführt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem der Schnecken-Extrusions-Vorrichtung zuzuführenden Kunststoffmaterial ein Blähmittel zugegeben wird, dessen Schwellentemperatur bei der in der Extrusionsvorrichtung auftretenden erhöhten Temperatur überschritten wird.
  3. 3.Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet3 dass dem fluiden Material bevor es in die Schablone eingebracht wird, ein Gas als Blähmittel zugeführt wird.
  4. h. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Blähmittel eine Schwellentemperatur von 150-270 C hat.
  5. 5. Gegenstand, erhalten unter Anwendung des Verfahrens nach den AnsprüchenT-5.
    S098A3/0605
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