Title:
Torch production from thermoplastic molding material, comprises pelletizing compounded and burnt material, and injecting the pelletized material through a forming tool for molding the material in cold condition
Kind Code:
A1


Abstract:
In the torch production, thermoplastic molding material exhibits fast burning molded body containing wax and slow burning additives (5) or fillers (10-50%) and is compounded and pelletized. The pelletized material is molded by pressing the molding material by an in-line screw injection-molding machine equipped with a modified nozzle (3). The nozzle is fitted with a mandrel carrier and a mandrel. The additives are wood, wood chips, wood dust, straw or other inflammable biomass-containing by-products, and waste materials e.g. paper or pasteboard. In the torch production, thermoplastic molding material exhibits fast burning molded body containing wax and slow burning additives (5) or fillers (10-50%) and is compounded and pelletized. The pelletized material is molded by pressing the molding material by an in-line screw injection-molding machine equipped with a modified nozzle (3). The nozzle is fitted with a mandrel carrier and a mandrel. The additives are wood, wood chips, wood dust, straw or other inflammable biomass-containing by-products, and waste materials e.g. paper or pasteboard. The wax-containing molding material exhibits a thermoplastic mixture from organic materials such as bees wax, paraffin wax, olefin wax, montana wax, carnauba wax, micro-crystalline wax, fatty alcohols, fatty acids, fatty acid esters, natural and synthetic resins or similar substances.



Inventors:
Nürnberger, Christian (Taucha, 04425, DE)
Application Number:
DE102005029740
Publication Date:
12/28/2006
Filing Date:
06/24/2005
Assignee:
OecoPac Grunert Verpackungen GmbH (Coswig, 01640, DE)
International Classes:



Attorney, Agent or Firm:
Borchard, W., Dipl.-Ing. (FH), Pat.-Anw. (Leipzig, 04129)
Claims:
1. Verfahren zur Herstellung einer aus thermoplastischer Formmasse geformten Fackel mit einem schnell brennenden wachshaltigen Formkörper mit langsam verbrennenden Zusatzstoffen oder Füllstoffen, wie Holz, Holzspäne, Holzstaub, Stroh oder andere aus brennbarer Biomasse bestehende Anfall und Abfallstoffe wie Papier oder Pappe, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Arbeitsgang aus einer schnell brennenden wachshaltigen thermoplastischen Formmasse (4) und langsam verbrennenden Zusatzstoffen (5) oder Füllstoffen (5) eine verarbeitungsfertige Mischung beziehungsweise ein Wachs-Compound hergestellt wird, wobei die Formgebung der compoundierten Formmasse (4) im kalten Zustand in einem zweiten separaten Arbeitsgang durch Auspressen der Formmasse (4) durch ein Formwerkzeug erfolgt, das der Formmasse (4) die gewünschte Form des Formkörpers (2) gibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wachshaltige Formmasse (4 ) zu einer verabeitungsfertigen Mischung compoundiert und pelletiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die pellettierte wachshaltige Formmasse (4) im kalten Zustand mittels einer Spritzgießmaschine durch Auspressen der Formmasse (4) geformt wird, wobei die Spitzgießmaschine mit einer modifizierten Düse (3) ausgestattet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die modifizierte Düse (3) mit einer Dornhalterung (11) und einem Dorn (12) versehen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schneckenkolbenspritzgießmaschine eingesetzt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Formmasse (4) eine thermoplastische Mischung aus organischen Materialien, wie z.B. Bienenwachs, Paraffinwachs, Olefinwachs, Montanwachs, Carnaubawachs, mikrokristallinem Wachs, Fettalkoholen, Fettsäuren, Fettsäureestern, natürlichen und synthetischen Harzen und dergleichen aufweist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Formmasse (4) langsam verbrennende Zusatzstoffe (5) oder Füllstoffe (5) wie Holz, Holzspäne, Holzstaub, Stroh oder andere aus brennbarer Biomasse bestehende Anfall und Abfallstoffe wie Papier oder Pappe in gemahlener Form mit einem Anteil von 10 bis 50% aufweist.

Description:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer aus thermoplastischer Formmasse geformten Fackel mit einem schnell brennenden wachshaltigen Formkörper mit langsam verbrennenden Zusatzstoffen oder Füllstoffen, wie Holz, Holzspäne, Holzstaub, Stroh oder aus brennbarer Biomasse bestehende Anfall und Abfallstoffe, sowie Papier oder Pappe.

Eine herkömmliche Fackel besteht aus einem festen oder halbfesten Formkörper aus Wachs wie Paraffinwachs oder Bienenwachs und dieser enthält einen axial eingebetteten brennbaren Dochtschlauch mit einem am unteren Ende überstehenden Tragstab. Wenn der Dochtschlauch einer Fackel entzündet wird, schmilzt das feste Wachs durch die erzeugte Wärme und die daraus resultierende Flüssigkeit fließt aufgrund der Kapillarwirkung in dem Dochtschlauch nach oben und wird verbrannt.

Nach der DD 217 819 erfolgt die Herstellung eines fackelartig abbrennenden und pulverisierte Zellulose enthaltenden Formkörpers in der Weise, dass die Zellulose in einer geeigneten Wachs – oder Paraffinkompositionen dispergiert und nachfolgend in Formen gegossen wird. Beim Gießen ergibt sich dabei die Schwierigkeit, dass die Mischung vor dem Entmischen unter den Erstarrungspunkt abgekühlt werden muss. Hierbei ist es erforderlich pulverisierte Zellulose oder Zellulose enthaltenden Stoffe einzusetzen, die eine Teilchengröße von mindestens 900 Mikrometer aufweisen. Somit ist das Gießen von Fackeln nicht besonders wirtschaftlich. Ein anderes konventionelles Herstellungsverfahren ist das Eintauchen des Dochtes in eine schmelzflüssige Wachsmasse. Nachteilig ist, dass bei Herstellung einer schmelzflüssigen Gießmasse ein hoher Energieaufwand und das Abkühlen der fertigen Gießmasse erforderlich sind.

Aus der DD 239 003 ist es bekannt, dass Kerzen nach unterschiedlichen Verfahren produziert werden. Allgemein üblich sind das Gießen, Ziehen, Pulverpressen und Strangpressen. Bei dem Strangpreßverfahren wird flüssige Kerzenmasse von einer innen wassergekühlten Walze in der gewünschten Stärke aufgenommen und anschließend abgeschabt. Die plastische Kerzenmasse fällt in einen Trichter einer Doppelschneckenpresse. Beide Schnecken fördern den Kerzenrohstoff durch eine Lochscheibe, die der Homogenität des Materials dienen soll.

Der Austritt des Kerzenstranges erfolgt an einem konischen Kopf, welcher mit einem auswechselbaren Kaliber ausgestattet ist.

Bei anderen Verfahren wird von einem Kerzengranulat ausgegangen, das mit Hilfe einer Schnecke durch einen beheizten Raum und danach in einen Kompressionsraum gefördert wird. Der granulierte Kerzenrohstoff wird durch eine oder mehrere Kühl- oder Erwärmungszonen zur Extrusionskammer gefördert. All diese Verfahren haben jedoch den Nachteil, dass die Qualität der Oberfläche bei einer Wachsmasse mit Füllstoffen bezüglich Lunkerfreiheit und der Stabilisierung des Abbrandes nicht zufrieden stellend ist. Beim allgemein bekannten Strangpreßverfahren muss die Oberfläche des Kerzenrohlings durch anschließendes Tauchen mit einer Tauchmasse spezieller Zusammensetzung behandelt werden. Nach der DD 239 003 ist eine Strangpresse erforderlich, der ein speziell konstruiertes Schmelzkaliber nachgeschaltet wird, welches die Oberfläche des Kerzenstranges in einer Form anschmilzt, damit diese die Funktion des sonst durch Tauchen aufgebrachten Überzuges übernehmen kann. Das nachgeschaltete Schmelzkaliber muss so gestaltet sein, dass die Oberfläche des Stranges nur bis zu einer maximalen Tiefe von 2,5mm angeschmolzen und in einer Form verdichtet wird, dass beim Verlassen des Kalibers der fertige Strang vorliegt.

In der EP 1400744 A2 wird eine Fackel für die Verwendung im Außenbereich mit einem brennbaren thermoplastischen Formkörper beschrieben, der ausschließlich aus Polyethylen und einem Polyamid oder Polystyrol sowie Ethylen oder Polypropylen mit Füllstoffen hergestellt wird. Hierbei weist der Polymeranteil einen Volumenanteil von 15–25% auf. Die Herstellung der Fackel kann somit durch ein Extrusionsverfahren erfolgen. Dabei wird eine Mischung des brennbaren Polymermaterials in granulierter Form mit einem brennbaren pulverförmigen oder faserartigen Zuschlagsstoff vermischt und über eine Extruderdüse in eine röhrenförmige Gestalt gepresst und auf eine entsprechende Länge abgeschnitten.

Das Herstellen einer Fackel nach dem Extrusionsverfahren ist vergleichsweise aufwendig, weil die Vermischung des Polypropylens im Extruder mit pulverförmigen oder faserartigen Zuschlagsstoffen eine spezielle Aufbereitungstechnik erfordert, um eine nahezu konstante Qualität zu erzielen. Die Mischungen werden im Extruder vergleichsweise lange erhitzt und müssen anschließend wieder abgekühlt werden, was einen verhältnismäßig großen Zeitaufwand erfordert. Außerdem sind die Investitionskosten für eine Extrusionslinie nicht unbedeutend.

Nach der DE 29912972 U1 sind zum Extrudieren von Polypropylen – Mischungen mit pulverförmigen oder faserartigen Zuschlagsstoffen spezielle Extrusionswerkzeuge erforderlich, weil herkömmliche Extrusionswerkzeuge die Formkontur nur grob ausbilden. Für die tatsächliche Formgebung sind, wie oben bereits beschrieben, nachgeschaltete Kalibrier – und Kühleinrichtungen erforderlich. Dadurch wird die gesamte Extrusionslinie sehr teuer und nimmt sehr viel Platz ein. Mit den konventionellen Extrusionswerkzeugen lassen sich maximale Füllgrade von ca. 50% erreichen, da sonst der Druck im Extrusionswerkzeug zu hoch würde. Um die vollständige Formgebung bei einem mit 95% Holzfasern gefüllten Wachsmaterial zur ermöglichen und die Extrusion zu verbilligen, wird ein Extrusionswerkzeug mit integrierter Kalibrierzone und Abkühlungszone erforderlich. Beim Verlassen des Extrusionswerkzeuges hat das Material dann eine so hohe Festigkeit erreicht, dass es formstabil ist und keine Deformation des Extrudates mehr eintritt. Das Kalibrieren und Abkühlen bedeutete eine erhöhten Zeitaufwand und eine Verringerung der Stückzahl. Außerdem sind mit der Erhitzung und der Abkühlung während der Extrusion Energieverluste verbunden.

Die Erfindung bezweckt ein Verfahren zur Herstellung einer aus thermoplastischer Formmasse geformten Fackel mit verringerten Herstellungskosten durch Senkung der Zykluszeit. Der mit der Erwärmung und Abkühlung der Formmasse verbundene Energieaufwand bei der Herstellung der Fackel soll gesenkt werden. Außerdem soll der Investitionsaufwand einer Anlage für die Herstellung einer Fackel reduziert werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, bei dem in einem ersten Arbeitsgang aus einer schnell brennenden, wachshaltigen thermoplastischen Formmasse und langsam verbrennenden Zusatzstoffen oder Füllstoffen ein verarbeitungsfertiges Wachs-Compound hergestellt wird. In einem zweiten separaten Arbeitsgang erfolgt die Formgebung der Fackel mit einem Formwerkzeug, wobei die compoundierte Formmasse im kalten Zustand durch eine Düse ausgepresst wird, welche der Formmasse die gewünschte Form gibt. Durch die Verwendung eines Wachs – Compounds kann bei der Herstellung der Fackel ein wesentlicher Anteil des Energieaufwands eingespart werden. Dadurch können die für das Erwärmen und Abkühlen erforderlichen Zeitspannen entfallen und der Herstellungsprozess wird beschleunigt.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die wachshaltige Formmasse zu einer verarbeitungsfertigen Mischung compoundiert und pelletiert. Durch das Pelletieren kann die Handhabung der verarbeitungsfertigen Mischung einer wachshaltigen Formmasse weiter vereinfacht werden und die Verarbeitungseigenschaften beim Herstellungsprozeß der Fackel sind gleich bleibend.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die pellettierte wachshaltige Formmasse im kalten Zustand mittels einer Spritzgießmaschine geformt, wobei die Spitzgießmaschine mit einer modifizierten Düse ausgestattet wird. Eine im kalten Zustand mit einer Spitzgießmaschine hergestellte Fackel, durch Auspressen der Formmasse beziehungsweise mit einem quasi spitzgießtechnisch durch Kaltspritzgießen hergestellten Formkörper, ermöglicht eine besonders ökologische und ökonomische Form der Herstellung mit dem hauptsächlichen Vorteil, dass die thermoplastische Formmasse nicht erhitzt werden muss. Dadurch können im Wesentlichen die Stückzeiten erheblich gesenkt werden. Außerdem entfällt das Problem des Entmischens zwischen der thermoplastischen wachshaltigen Formmasse und den Zusatzstoffen oder Füllstoffen beim Erhitzen. Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht in der Verwendung beliebiger Spritzgießmaschinen. Bereits für geringe Losgrößen können kleine Spritzgießmaschinen mit niedrigen Anschaffungs- und Werkzeugkosten eingesetzt werden.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert werden. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Im Einzelnen zeigt

1 eine aus einem Wachs – Compound bestehende Fackel,

2 eine für eine Spritzgießmaschine modifizierte Düse in schematische Darstellung.

Die in 1 gezeichnete, aus einer wachshaltigen thermoplastischen Formmasse geformte Fackel 1 besteht aus einem röhrenförmigen Formkörper 2, der durch Kaltspritzgießen mit einer Spritzgießmaschine mit einer modifizierten Düse 3 geformt ist. Der Formkörper 2 weist die schnell brennende wachshaltige Formmasse 4 und homogen verteilte Zusatzstoffe 5 oder Füllstoffe 5 auf. Die langsam verbrennenden Zusatzstoffe 5 oder Füllstoffe 5 sind Holz, Holzspäne, Holzstaub, Stroh oder andere aus brennbarer Biomasse bestehende Anfall und Abfallstoffe sowie Papier oder Pappe. Die Füllstoffe 5 in der Formmasse 4 sind stark schematisiert angedeutet. Der Formkörper 2 ist mit einem Handgriff 6 und mit einem Handschutz 7 versehen.

Die Herstellung des Formkörpers 2 erfolgt durch eine Formgebung mit einem Formwerkzeug, wobei die Formmasse 4 durch eine in 2 dargestellte Düse 3 ausgepresst wird, welche der Formmasse 4 die gewünschte Form gibt. In dem Ausführungsbeispiel erfolgt die Formgebung durch Auspressen der Formmasse 4 auf einer herkömmlichen Spritzgießmaschine durch eine Düse 3, die vergleichbar einer Extruderdüse modifiziert ist und der Formmasse 4 die gewünschte Form gibt. Im Gegensatz zu einer Maschinendüse mit divergierenden Kanalabmessungen beim Spritzgießen von thermoplastischen Massen wird im Wesentlichen eine Düse 3 mit sich verjüngenden Kanalwandungen eingesetzt, damit sich beim Kaltspritzgießen in der Düse 3 ein hoher Druck aufbaut. Der Druckaufbau kann besonders einfach durch den Einsatz einer Kolbenspritzgießmaschine oder einer heute üblichen Schneckenkolbenspritzgießmaschine bewerkstelligt werden.

Bei einer Schneckenkolbenspritzgießmaschine wird die Formmasse 4 aus einem Trichter in die Schneckengänge eingezogen. In den Schneckengängen wird die Formmasse 4 durch die Friktionswärme erwärmt und plastifiziert. Die Friktionswärme ist derart ausreichend, dass eine Entmischung der Formmasse 4 nicht eintreten kann. Die entstehende Friktionswärme sorgt für eine homogene Plastifizierung, so dass eine gesonderte Beheizung des in 2 angedeuteten Zylinders 8 der Spritzgießmaschine nicht erforderlich ist. Die plastifizierte Formmasse 4 sammelt sich vor der Spitze der Schnecke 9. Bei dem nachfolgenden Ausquetschen der Formmasse 4 durch die Kolbenbewegung entsteht eine weitere Erwärmung durch den Druckaufbau in der Düse 3, wobei die Schnecke 9 rückseitig hydraulisch oder durch mechanische Kraft unter Druck gesetzt wird. Dabei wird die Formmasse 4 unter hohem Druck durch die Düse 3 gedrückt. Wenn die Düse 3 mit einer Dornhalterung 11 und einem Dorn 12 versehen ist, wird der röhrenförmige Formkörper 2 ausgebildet. Die Dosier, Plastifizier- und Formgussgeschwindigkeit ist dabei so zu wählen und aufeinander abzustimmen, dass die entstehende Prozesswärme beziehungsweise Friktionswärme zügig mit dem Materialausstoß so abgeführt wird, dass der Schmelzbereich der plastifizierenden Mischungsbestandteile gerade nicht überschritten wird.

Die aus der Düse 3 austretenden Formkörper 2 werden auf einer nicht weiter dargestellten Unterlage abgestützt und gegebenenfalls mit einem fliegenden Messer abgetrennt. Für die Fertigstellung der Fackel 1 wird der Formkörper 2 mit dem Handgriff 6 und mit einem Handschutz 7 versehen, damit die Fackel 1 gefahrlos vollständig abgebrannt werden kann.

Für die Herstellung einer Fackel 1 durch Kaltspritzgießen mit einer modifizierten Düse 3 eignet sich eine thermoplastische Mischung aus organischen Materialien, wie z.B. Bienenwachs, Paraffinwachs, Montanwachs, Carnaubawachs, mikrokristallinem Wachs, Fettalkoholen, Fettsäuren, Fettsäureestern, natürlichen und synthetischen Harzen und dergleichen aufweist. Vorzugsweise besteht die Formmasse 4 aus einer Brennmasse wie definiertem Olefinwachs, Paraffin oder einem Gemisch aus Olefinwachs und Paraffin. Die Formmasse 4 wird mit langsam verbrennenden Zusatzstoffen 5 oder Füllstoffen 5 versehen, wie Holz, Holzspäne, Holzstaub, Stroh oder andere aus brennbarer Biomasse bestehende Anfall und Abfallstoffe wie Papier oder Pappe in gemahlener Form. Die Zusatzstoffe 5 oder Füllstoffe 5 sollen einen Anteil von 10 bis 50% aufweisen.

Als Grundmasse können reine Stoffe oder Compounds eingesetzt werden. Besonders vorteilhaft ist die Verarbeitung von Formmasse 4, die mit den langsam verbrennenden Zusatzstoffen 5 oder Füllstoffen 5 compoundiert sowie pelletiert ist. Beim Kaltspritzgießen beziehungsweise bei der Formgebung durch Auspressen der Formmasse 4 unter Verwendung von Pellets verringert sich der Aufwand zum Mischen der Grundmasse. Bei der Herstellung von Pellets gehen dem Pressvorgang die Vermahlung der Füllstoffe 5 und die homogene Vermischung derselben mit der Formmasse 4 voraus. Das Gemisch wird dann einer Pelletpresse zugeführt und im Regelfall bei einem großen mechanischen Druck zu Pellets geformt. Beim Pelletieren wird die Formmasse 4 mit Walzen durch eine Matrize gepresst. Die Pellets haben dann einen Durchmesser von 4 bis 10 mm. Bei der Herstellung der Pellets für die Formmasse 4 einer Fackel 1 kann in diesem Fall ebenfalls die Prozesstemperatur gesenkt werden. Auf diese Weise wird der Energieaufwand bei der Herstellung einer Fackel 1 wesentlich gesenkt.

Die Erfindung soll jedoch nicht auf das genannte Ausführungsbeispiele mit einem rotationssymmetrischen Querschnitt der Fackel 1 beschränkt werden. Vielmehr können im Rahmen der Patentansprüche Formteile mit stark von der Kreisform abweichender Form hergestellt werden.