Fachartikel vom 19.08.2003

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Zweistufige Zerkleinerung wertvoller Kunststoffreste

Hans-Peter Fischer, WEIMA Maschinenbau GmbH

Große Schneidmühlen mit hohen Antriebsleistungen werden bisher zur einstufigen Zerkleinerung von großen und schweren Rohren, großvolumigen Kunststoffprodukten etc. eingesetzt. Dies hat u.a. ein hohes Investitionsvolumen, hohe Schallemissionen, häufige Messerwechsel, hohe Energie- und Personalkosten u.v.a.m. zur Folge. Die zweistufige Zerkleinerung mit Universalzerkleinerer und Nachzerkleinerer der WEIMA Maschinenbau GmbH, Ilsfeld, wird in kunststoffverarbeitenden Betrieben zur wirtschaftlichen Aufbereitung von Anfahrbrocken, Angüßen, Ausschußteilen, Folien, Kabeln, Rohren etc. eingesetzt.

Zweistufigkeit erschließt weites Spektrum möglicher Verarbeitungsmaterialien

Für eine wirtschaftliche Aufbereitung vieler Kunststoff-Reststoffe stellt die zweistufige Zerkleinerung (Bild 1) die ideale Basis dar. Die Vorzerkleinerung auf eine Korngröße bis ca. 15 mm erfolgt hierbei auf einem einwelligen Universalzerkleinerer der Baureihe WLK, der beinahe für jede Materialform von der Folie bis zum massiven Vollmaterialblock eingesetzt wird. Anschließend wird in einem Nachzerkleinerer der Baureihe NZ (Bild 2) das Mahlgut auf eine für eine Regranulierung geeignete Korngröße von ca. 3-10 mm gebracht. Die Anordnung der beiden Zerkleinerungseinheiten erfolgt wahlweise hinter- oder übereinander.

Der Nachzerkleinerer, der nach dem Schneidmühlenprinzip arbeitet, ist speziell für vorzerkleinertes Aufgabegut ausgelegt und daher im Vergleich zu herkömmlichen Schneidmühlen deutlich kleiner dimensioniert. Hier ist von der erforderlichen Investition und der Bandbreite des Einsatzfeldes vielfach ein deutlicher Vorteil des zweistufigen Konzeptes zu verzeichnen.

Die Vorteile einer zweistufigen Zerkleinerung kommen vor allem bei Materialien zum Tragen, für die eine einstufige Zerkleinerung nur bedingt oder nicht geeignet ist, wie:
- massive Vollmaterialbrocken oder -blöcke, z.B. Anfahrkuchen
- großvolumige Tiefzieh- und Spritzgußteile, z.B. Kühlschrankinnengehäuse, LKW-Stoßfänger
- dickwandige Formteile, z.B. Paletten, Platten, Rohre, Spulen
- zähe Materialien, z.B. Folien (insbesondere gepreßt oder auf Rollen), Teppichreste
- metallhaltige Verbundmaterialien, z.B. Kabel, Leiterplatten
- verunreinigte bzw. störstoffhaltige Materialien, z.B. Spuckstoffe

Der Universalzerkleinerer WLK

Die WLK-Reihe zeichnet sich durch einen starken Antrieb, eine große Stabilität des Maschinenkörpers, ein starkes Getriebe und starke Lager aus. Der Drehzahlbereich (n=80...100) liegt im Vergleich zu herkömmlichen Schneidmühlen (n=400...800) erheblich niedriger. Damit verbunden ist eine deutliche Reduzierung des Schallpegels. Die Rotoren sind in vom Rahmen abgesetzten, geschlossenen und selbstschmierenden Lagern gelagert. Hierdurch kann kein Material oder anhaftende Verunreinigungen in das Lagergehäuse eindringen, wodurch die Lagerstandzeiten deutlich erhöht werden.

Elektrischer oder hydraulischer Antrieb

Der Antrieb der Maschinen erfolgt i.d.R. durch einen Elektromotor, der über Hydrokupplung, Keilriemen und Getriebe die Kraft dem Rotor zuführt. Bei größeren Maschinen kann wahlweise auch ein hydraulischer Antrieb eingesetzt werden. Bei beiden Antriebsarten ist je nach Rotorlänge sowohl ein einseitiger als auch ein beidseitiger Antrieb möglich. Die kleinste Maschine der WLK-Baureihe ist die WLK 4 mit 11 kW Antriebsleistung, die derzeit größte der WLK 30 Super-Jumbo mit 2 x 110 kW. Ganz allgemein ist die Höhe der benötigten Antriebsleistung abhängig vom zu zerkleinernden Material, der Anzahl der eingesetzten Schneidwerkzeuge und dem gewünschten Durchsatz. Für die Zerkleinerung von ABS-Teilen, Folien u.ä. ist eine größere Antriebsleistung erforderlich, da hier in gleicher Zeiteinheit mehr Arbeit geleistet wird, als z.B. bei der Zerkleinerung von Flaschenkästen (z.B. PE-HD).

Patentierter Rotor ermöglicht sauberes Schnittbild

Der Rotor der WLK-Maschinen ist aus dem Vollen gefertigt und speziell profiliert mit patentiertem Messersitz (Bild 3), wodurch ein exakter Schnitt, eine gute Spanabfuhr und damit eine geringe thermische Belastung des zerkleinerten Materials erzielt wird. Eingesetzt werden Rotoren mit Durchmessern von 252, 368, 482 und 600 mm. Für problematische Materialien, die während der Zerkleinerung stark erhitzen und aufschmelzen, wird ein wassergekühlter Rotor angeboten.

Mehrfach wendbare Messer erhöhen die Standzeit

Die Schneidwerkzeuge der WLK sind konkav geschliffene Hohlmesser mit einer Kantenlänge von 40, 60 und 80 mm. Die Messer sind aus speziellem Messerstahl gefertigt und vierfach wendbar. Die Messerstandzeiten sind stark abhängig vom zu zerkleinernden Material und vom gewählten Sieblochdurchmesser, da dieser die Verweildauer des Materials in der Maschine beeinflußt.

Höherer Durchsatz durch zusätzliche Messerreihen und bessere Schnittqualität durch einstellbaren Schnittspalt

Insbesondere die Zerkleinerung von Folien erfordert einen exakten Schnittspalt und eine große Anzahl von Messern. Ab einem Rotordurchmesser von 368 mm ist die Montage von zwei – optional drei - Messerreihen auf dem Rotorumfang möglich. Hierdurch wird eine größere Durchsatzleistung möglich, da mehr Messer zur gleichen Zeit “im Schnitt“ sind. Aufgrund der kürzeren Verweildauer des Materials wird eine höhere Schnittqualität erzielt, was besonders der Schädigung von empfindlichen Materialien entgegenwirkt und gleichzeitig den Staubanteil verringert.

Über eine flexible Gegenmesserleiste ist die Einstellung des Schnittspaltes möglich. Dieser sog. Super-Cut bietet in Verbindung mit den hierbei eingesetzten Messern - mit speziell ausgebildeten Messerspitzen - eine sichere Zerkleinerung von besonderen Materialien (wie z.B. Folien).

Schnelle Siebwechsel erhöhen die Flexibilität

In der Regel sind die Maschinen mit einem herkömmlichen Sieb ausgestattet, wobei die Wahl des variablen Sieblochdurchmessers (10 bis 100 mm) abhängig vom weiteren Verwendungszweck des Materials ist. Für eine reine Volumenreduzierung werden Siebe mit rechteckigen Sieböffnungen angeboten, wodurch ein schneller Materialaustrag erzielt wird. Der hydraulisch wegschwenkbare Siebkorb ermöglicht einen schnellen Siebwechsel und die einfache Reinigung und Wartung der Maschine.

Schnelle Materialzufuhr bei geringem Personaleinsatz

Die Materialzufuhr erfolgt je nach Maschinengröße mit einem Förderband, Radlader, Gabelstapler o.ä. über einen individuell ausführbaren Trichter. Der Trichter ist wahlweise mit einem schwenkbaren oder schiebbaren Deckel versehen, der gerade bei starker Staubentwicklung oder bei auf dem Rotor “tanzenden“ Material zum Einsatz kommt. Das zu zerkleinernde Material bestimmt hier die ideale Ausführung. Optional werden Trichter und Deckel in doppelwandiger Ausführung gefertigt, wodurch eine Verminderung der Schallemission erzielt wird. Beim Öffnen wird bei beiden Ausführungen aus Sicherheitsgründen ein Endschalter mit Verzögerung aktiviert.

Die Materialzufuhr auf den rotierenden Rotor erfolgt über ein “Schublade“, die lastabhängig gesteuert das Material auf den Rotor drückt. Bei Überlastung schaltet die Maschine in einen reversierenden Betrieb, wobei die Schublade ebenfalls entlastet. Nach drei Reversiervorgängen innerhalb kurzer Zeit schaltet die Maschine vollständig ab. Die Schublade ist mit Abstreifleisten versehen, die unerwünschten Materialeinzug zwischen Schublade und Maschinengehäuse verhindern. Optional ist die Schublade mit Zahnleisten aurüstbar, die eine sichere Materialerfassung (z.B. bei Hohlkörpern) ermöglichen.

Variabler Materialaustrag für eine saubere Weiterverarbeitung

Der Materialaustrag erfolgt über eine durch einen Elektromotor angetriebenen Schnecke, die unterhalb des Siebes im Maschinenkörper eingebaut wird. Alternativ kann ein Förderband zum Einsatz kommen, das unterhalb der Maschine aufgestellt wird und das durch das Sieb fallende Material wegbefördert. Eine weitere Alternative ist die herkömmliche Absaugung mit anschließender Sichtung in einem Hydrozyklonen bzw. Absackung. Optional wird über eine Stop&Go-Schaltung die gesamte Peripherie (Förderband, Absaugung etc.) automatisch zu- bzw. abgeschaltet.

Spezielle Anwendung: Rohr- und Profilzerkleinerung

Der Einwellenzerkleinerer WLK-R ermöglicht je nach Rotordurchmesser bzw. Rotorbreite die Vorzerkleinerung von Rohrstücken mit einem Durchmesser von 1.200 mm bzw. bis zu 3 m Länge. Das Material wird über einen Trichter von oben in die Maschine eingebracht, von einem hydraulischen und lastabhängig gesteuerten Schieber gegen den sich drehenden Rotor gedrückt und dort zerkleinert. Der neu entwickelte „Pipespacer“, eine spezielle Ausbildung des Trichters, und die im Schieber integrierte Zackenleiste verhindern Brückenbildung und sorgen für eine kontrollierte Materialzufuhr.

Der Zerkleinerer wird in Rotorbreiten von 1.000 mm bis 3.000 mm und wahlweise mit elektrischem oder hydraulischem Antrieb von 55 kW bis 2 x 150 kW Antriebsleistung angeboten. Es werden unterschiedliche Rotordurchmesser (368 mm bis 1.000 mm) eingesetzt, die mit vierfach wendbaren Schneidwendekronen (40x40mm, 60x60mm, 80x80mm) bestückt sind. Die erzielbaren Granulatgrößen liegen je nach Sieblochdurchmesser bei 20-100 mm. Die erzielbare Durchsatzleistung liegt in Abhängigkeit von Korngröße und Material zwischen 200-5.000 kg/h.

Während das Material beim WLK-R von oben in den Trichter eingebracht wird, verfügt der Einwellenzerkleinerer WPR-HK über die horizontale Zuführeinrichtung „Sidepass“. Hierüber werden bis zu 8 m lange Rohre und Profile bis zu einem Durchmesser von 800 mm dem Rotor chargenweise seitlich zugeführt und über eine Hydraulik mit kontrolliertem Anpreßdruck gegen den Rotor gedrückt und dort zerkleinert. Mit einer integrierten Teleskophydraulik ist die Zuführöffnung des Schneidraumes wahlweise manuell oder automatisch zu Verschließen.

Sowohl beim WLK-R als auch beim WPR-HK kann das vorzerkleinerte Material über ein Förderband ausgetragen und in einem Nachzerkleinerer vom Typ NZ bzw. SMW auf Endkorngröße (< 8 mm) zerkleinert werden. Optional ist über dem Förderband ein NE/FE-Abscheider zur Störstoffseparierung oder ein Metall-Detektor installiert.


WEIMA Maschinenbau GmbH

Bustadt 6-10
74360 Ilsfeld, Deutschland

Tel.:   +49 (0) 7062 9570-0
Fax:   +49 (0) 7062 9570-92

Internet: www.weima.com


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