DE4128630C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von monodis­ persem Pulver aus Gummi oder aus Gummiartikeln gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Zur wirtschaftlichen Wiederverwertung von Gummiabfällen oder Gummi­ produkten müssen diese zu einem möglichst feinkörnigen und monodis­ persen Pulver zermahlen werden. Dieses Pulver ist dann bei der Her­ stellung neuer Gummiartikel als hochwertiger Füll- oder Zuschlagstoff mit Erfolg einsetzbar. Ein solches Gummirecycling erlaubt einerseits das Abfallaufkommen zu reduzieren und andererseits einen wertvollen Rohstoff in den Produktionskreislauf zurückzuführen.

Die bisher bekannt gewordenen Verfahren und Vorrichtungen zur Pulve­ risierung derartiger Polymere konnten vom Ergebnis her nicht befrie­ digen. So ist zum Beispiel aus der DE-OS 21 45 728 ein Verfahren zur Herstellung von wiederverwendbarem Gummi oder Kautschuk aus Gummiab­ fall bekannt, bei dem der Gummiabfall mit einem kryogenen Medium in Kontakt gebracht und dadurch auf eine Temperatur von unter -40°C ab­ gekühlt wird. Die eintretende Materialversprödung ermöglicht eine leichtere mechanische Zerkleinerung bis hin zu feinkörnigem Pulver, ohne daß die einzelnen Gummikörner miteinander agglomerieren. Nach­ teilig bei diesem und anderen mit einer Materialversprödung durch Abkühlung arbeitenden Verfahren ist, daß sie einen sehr hohen Ener­ gieaufwand erfordern, der das Gummipulver als Rohstoff für neue Gummiartikel zu teuer werden läßt.

Außerdem ist aus der DE-OS 23 15 587 eine Vorrichtung zum Pulveri­ sieren von Gummimaterial bekannt, bei dem das Gummimaterial zwischen einem Rotor mit ellipsenförmigem Querschnitt und einem diesen umge­ benden Gehäuse eingegeben wird. Durch Drehen des Rotors, relativ zum Gehäuse, werden auf das Gummimaterial Scher- und Reibungskräfte aus­ geübt, die dieses in einem kontinuierlichen Fluß zu Partikel ge­ wünschter Größe aufbrechen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform soll das Gummimaterial dann besonders wirkungsvoll zu pulverisieren sein, wenn es unter Druck in das Gehäuse eingebracht oder in dieses gestopft wird und dabei der Außendurchmesser der Gehäuseinnenwand ständig verändert wird.

Die mit diesem und ähnlichen Vorrichtungen gewonnenen Erfahrungen waren nicht befriedigend. So war einerseits der mechanische Aufwand für eine nach diesem Verfahren wirtschaftlich arbeitende Anlage mit variablem Gehäuseinnendurchmesser zu groß, andererseits wies das der­ artig hergestellte Gummipulver nicht die gewünschte feinkörnige und weitgehend monodisperse Korndurchmesserverteilung auf. Dies ist vor allem auf eine unzureichende Wärmeabfuhr aus dem Mahlgut zurückführ­ bar, wodurch bereits feinkörnig gemahlene Gummiteilchen wieder zu größeren Körnern agglomerieren. Außerdem ließ die für die Verwertung dieses Gummipulvers notwendige Siebung die Kosten für ein solches Pulver stark ansteigen.

Demnach besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrichtung vorzustellen, mit der kostengünstig ein feinkörniges Pulver aus Gummi oder Gummiprodukten herstellbar ist, bei dem die Pulverkörner in bezug auf ihren mittleren Korndurchmesser eine nur geringe Streuung aufweisen.

Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung mit den Merkmalen des An­ spruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Von besonderer Bedeutung für die Effektivität der vorgeschlagenen Vorrichtung ist, daß das Mahlgut nach jedem Mahlvorgang im Extruder aus diesem entfernbar und einer dem jeweiligen Extruderabschnitt zu­ geordneten Kühleinheit zuleitbar ist. In dieser Kühleinheit läßt sich das Gummi nach dem Verlassen eines jeden Mahlabschnittes soweit ab­ kühlen, daß eine Agglomeration des schon fein gemahlenen Gummipulver­ anteils sicher vermieden werden kann. Das so auf eine Temperatur von etwa 20-80°C abgekühlte Mahlgut kann dann in die nächste Förder- und Mahlzone des Extruders eingespeist werden, wo dieses bis zur thermischen Agglomerationsgrenze noch feiner mahlbar ist.

In einer vorteilhaften Ausführungsform besteht die Kühleinheit aus einer Kühlwendelfördervorrichtung, in der das Mahlgut auf einer os­ zillierenden Förderwendel vertikal nach oben gefördert und dabei ak­ tiv über Kühlkanäle in der Förderwendel oder passiv über die umgeben­ de Luft gekühlt wird. In einer anderen Ausführungsform ist der ver­ tikale Transport und die Mahlgutkühlung auch mit einem Gebläse oder einer Luft-Gegenstromkühlvorrichtung denkbar, bei der die Mahlgutpar­ tikel oberhalb des Extruders in einem Feststoffabscheider gesammelt und der Einfüllöffnung des nächsten Extruderabschnittes zuführbar sind.

Zur günstigen Anwendung der Kühleinheiten sind die Austragsöffnungen des Extruders auf dessen Unterseite angeordnet, so daß das Mahlgut allein aufgrund der Schwerkrafteinwirkung und des Druckes des nachfolgenden Extrudates den Extruder verläßt.

Um einen Weitertransport des Mahlgutes im Extruder von einer Aus­ tragszone zur nächsten Förderzone zu verhindern, kann im Extruderge­ häuse am stromaufwärtigen Ende einer jeden Förderzone eine Blende vorgesehen werden, die mit dem Gehäuse fest verbunden ist und ledig­ lich Durchlaßöffnungen für den oder die Schneckenkern(e) aufweist.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann in den Kühleinheiten oder diesen nachgeschalteten zusätzlichen Vorrichtungen bereits eine Abscheidung von ausreichend fein gemahlenem Mahlgut erfolgen (z. B. Siebung oder Sichtung). Zur optimalen Auslastung der einzelnen Extruderabschnitte kann die abgeschiedene Mahlgutmasse durch eine entsprechende Masse grobkörnigen Mahlgutes ersetzt werden, die zu­ sätzlich in eine oder mehrere Einfüllöffnungen eingebracht wird.

Mit Hilfe der Zeichnung wird nachfolgend eine Ausführungsform der Erfindung erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines aufge­ schnittenen Doppelschneckenextruders mit Blick auf eine seiner Schnecken,

Fig. 2 eine Ansicht längs der Linie A-A gemäß Fig. 1.

Die in Fig. 1 dargestellte Seitenansicht des Doppelschneckenextru­ ders 2 macht deutlich, daß es bei der Gummipulverisierung entschei­ dend darauf ankommt, mit einer Pulverisierungsvorrichtung zu arbei­ ten, mit der einerseits das Mahlgut 16 mechanisch zerkleinerbar und mit der andererseits die durch den Zerkleinerungsvorgang in das Mahl­ gut eingetragene thermische Energie wieder abführbar ist. Der Extru­ der 2 verfügt daher über ein Gehäuse 3 mit Kühlkanälen 4 sowie über Extruderschnecken 1, 1′ mit Kühlkanälen 5 im Schneckenkern 19. Diese Kühlvorrichtungen 4, 5 reichen aber allein nicht aus, um ein Agglome­ rieren der bereits fein gemahlenen Gummiteilchen zu verhindern. Die vorgeschlagene Vorrichtung verfügt daher über außerhalb liegende Kühl­ einheiten 13, 14, 15, durch die das Mahlgut kontinuierlich hindurch transportiert, gekühlt und dem Extruder wieder zugeführt wird.

Der hier dazu vorgesehene Doppelschneckenextruder 2 besteht im wesent­ lichen aus dem bereits erwähnten kühlbaren Gehäuse 3 und den kühl­ baren Extruderschnecken 1, 1′ sowie einem nicht dargestellten Extru­ derantrieb. Mit Hilfe dieses Antriebes sind die Extruderschnecken 1, 1′ gleichsinnig drehend und dicht kämmend antreibbar.

Der Extruder ist in mehrere identisch aufgebaute Extruderab­ schnitte a, b, c aufgeteilt, in denen jeweils eine Förderzone 6, eine Mahlzone 7 und eine Austragszone 8 ausgebildet ist. Jeder Förderzone 6 ist eine Einfüllöffnung 9 und jeder Austragszone 8 eine Austrags­ öffnung 10 im Extrudergehäuse 3 zugeordnet.

Die Extruderschnecken 1, 1′ verfügen in der Förderzone 6 eines jeden Extruderabschnittes a, b, c über förderwirksame Schneckenstege 11 und in jeder Mahlzone 7 über mahl- und förderwirksame Schneckenstege 12. Im Bereich der Austragszonen 8 bestehen die Extruderschnecken 1, 1′ lediglich aus ihren steglosen Schneckenkernen 19.

Im Ausführungsbeispiel sind die Gehäuseeinfüll­ öffnungen 9 auf der Oberseite und die Austragsöffnungen 10 auf der Unterseite des Extrudergehäuses angeordnet, wenngleich die Austrags­ öffnung 10 am stromabwärtigen Ende des Extruders in Förderrichtung öffnend ausgebildet sein kann.

Zur Vermeidung eines ungewollten Mahlguttransportes im Extruder von einer Austragszone zur nächsten Förderzone unter Umgehung der extru­ derexternen Kühleinheit ist im Extrudergehäuse 3 unmittelbar strom­ auf vor der Förderzone eine etwa brillenförmige Blende 17 befestigt, die die Schneckenkerne 19 dicht umfaßt und den Verarbeitungsraum des Extruders stromabwärts absperrt.

Die neben dem Doppelschneckenextruder zur Gummipulverisierungsvor­ richtung gehörenden Kühleinheiten 13, 14, 15 sind außerhalb des er­ wähnten Extruders 2 angeordnet und ermöglichen die Kühlung und den Transport (gestrichelte Pfeile) des Mahlgutes 16 von einer Austrags­ öffnung 10 eines stromaufwärtigen Extruderabschnittes zu einer Ein­ füllöffnung 9 des nächsten stromabwärtigen Extruderabschnittes (Fig. 2). Lediglich die letzte Kühleinheit 15 transportiert das fertige Mahlgut 16 zu einer nachgeordneten und hier nicht dargestellten Ver­ packungsvorrichtung.

Wie in Fig. 2 dargestellt, können die Kühleinheiten 13, 14, 15 als Kühlwendelfördervorrichtungen 21 oder als Luft-Gegenstromkühlvor­ richtungen ausgebildet sein, mit denen das Mahlgut 16 auf die für den Förder- und Mahlvorgang in dem nächsten Extruderabschnitt notwendige Temperatur abgekühlt wird. Falls notwendig, kön­ nen weitere Fördervorrichtungen 20 (z. B. Förderbänder) für den Mahl­ guttransport zwischen der jeweiligen Austragsöffnung des Extruders und der zugehörigen Kühleinheit sowie zwischen den Kühleinheiten und den zugehörigen Einfüllöffnungen des Extruders verwendet werden.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Herstellung von monodispersem Pulver aus Gummi oder Gummiartikeln, mit einem Extruder (2), dessen Extrudergehäuse (3) und Extruderschnecke über Kühlkanäle (4, 5) temperierbar sind, dadurch gekennzeichnet,
daß der Extruder (2) in mehrere Abschnitte (a, b, c) aufgeteilt ist, von denen jeder in Materialflußrich­ tung eine Förderzone (6) mit einer Einfüllöffnung (9), eine Mahlzone (7) und eine Austragszone (8) mit einer Austragsöffnung (10) aufweist,
daß die Extruderschnecke (1) in jeder der Abschnitte (a, b, c) im Bereich der Einfüllöffnung (9) mit förder­ wirksamen Schneckenstegen (11) im Bereich der Mahlzone (7) mit mahl- und förderwirksamen Schneckenstegen (12) und im Bereich der Austragsöffnung (10) ohne Schnecken­ stege ausgebildet ist, und
daß jedem Abschnitt (a, b, c) eine förderwirksame Kühl­ einheit (13, 14, 15) außerhalb des Extruders (2) zuge­ ordnet ist, die das Mahlgut (16) von der Austragsöff­ nung (10) des jeweiligen Abschnittes empfängt und an die Einfüllöffnung (9) des stromabwärts folgenden Ab­ schnittes abgibt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Kühleinheiten (13, 14, 15) als Kühlwendelför­ dervorrichtungen (21) ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinheiten (13, 14, 15) aus Luft-Gegenstrom­ kühlvorrichtung mit Feststoffabscheider bestehen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragsöffnungen (10) des Extruders (2) auf dessen Unterseite angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Extrudergehäuse (3) am stromaufwärtigen Ende jeder Förderzone (6) eine die Zuförderung von Mahlgut aus der stromaufwärtigen Austragszone (8) verhindernde Blende (17) befestigt ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Kühleinheit (13, 14, 15) eine Vorrichtung zur Sichtung und/oder Siebung des Mahlgutes nachgeordnet ist, mit der Teilfraktionen des Mahlgutes dem Pulveri­ sierungsvorgang entzogen werden, und
daß an einer oder mehreren der Einfüllöffnungen (9) eine Einrichtung zum Zuführen einer diese Teilfrak­ tionsmasse ersetzenden Masse gröberer Fraktion vorge­ sehen ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorherigen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Extruder (2) ein Doppelschneckenextruder mit gleich- oder gegensinnig antreibbaren Schnecken (1, 1′) ist.