DE10149306A1 - Verfahren zum sortenreinen Auftrennen von Kunststoffabfällen - Google Patents

Verfahren zum sortenreinen Auftrennen von Kunststoffabfällen

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auftrennen von vorzerkleinerten Kunststoffabfällen vorzugsweise vorzerkleinerten Teppichmaterialien in die Hauptkomponente. Die Kunststoffabfälle werden in wässriger Phase zu einer Suspension feinzerkleinert und danach das spezifische Gewicht der flüssigen Phase durch Zugabe einer Calciumnitratlösung auf einen Wert eingestellt der zwischen zwei Hauptkomponenten der Inhaltsstoffe der Suspensionen liegt. Die Suspensionen werden dann beispielsweise in einer Doppelkonus-Vollmantel-Schneckenzentrifuge in eine Fraktion die nur aus nur einer Hauptkomponente und in eine Fraktion die alle anderen Komponenten enthält, getrennt. Die Fraktion mit mehreren Komponenten wird anschließend wiederum in einer wässrigen Calciumnitratlösung suspendiert, deren spezifisches Gewicht zwischen den spezifischen Gewichten der Inhaltkomponenten liegt. Der Suspension der zweiten Trennstufe werden zusätzlich ausreichende Mengen an Oxidationsmitteln zugegeben und eine Auftrennung in die einzelnen Komponenten vorgenommen. Man erhält jeweils Fraktionen, die nur eine Hauptkomponente enthalten. DOLLAR A Alle Verfahrensstufen, sowohl die Zerkleinerung der Kunststoffabfälle als auch Auftrennung in die einzelnen Fraktionen der Hauptbestandteile erfolgt bei Temperaturen zwischen 55 bis 98 DEG C. Man erhält sortenreine Kunststofffraktionen, die geruchsfreie Kunststoffgranulate bei der nachträglichen Extrusion ergeben.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum sortenreinen Auftrennen von Kunststoffabfällen, zum Beispiel DSD Kunststofffraktionen. Besonders geeignet ist das Verfahren zum Auftrennen von flüssigen, fasrigen Abfällen und insbesondere von Altteppichen und Auslegeware aus Polyamidfasern.
  • In der Industrie fallen eine Vielzahl recycelbarer Kunststoffe als Verpackungsmaterial, bei der Raumausgestaltung und ähnlichem an, die einer sinnvollen Aufbereitung und einem Wiedereinsatz zugeführt werden sollten.
  • So fallen bei der Ausstattung bzw. Renovierung öffentlicher oder privater Räume große Mengen an Verschnitt neuer Materialien und gebrauchter Teppichböden an, bei denen die Fasern aus Polyamid-6 bzw. Polyamid-6,6 bestehen. Neben diesen Fasern, die die Oberfläche bilden, weisen die Teppichböden als Teppichrücken Synthese- oder Naturkautschukschichten, die auch mit anorganischen Füllstoffen versetzt sein können und ein Trägergewebe zum Beispiel aus Polypropylen auf. Für einen neuerlichen Einsatz der Kunststoffe als Ausgangsmaterialien, bei Teppichböden, die Polyamid-6- bzw. Polyamid-6,6-Komponente, ist es notwendig, die anderen Inhaltsstoffe der Kunststoffabfälle abzutrennen.
  • Es ist bekannt, dass Polymerabfälle aus Polyestern oder Polyamiden nach Zerkleinerung durch Schneiden sowie gegebenenfalls Trocknung und Vorverdichtung, in einem Spezialextruder kompaktiert, aufgeschmolzen und entgast werden können. Nicht geschmolzene Teile werden abzentrifugiert und die erhaltene Masse einer Depolymerisationsanlage zugeführt. Depolymerationsfremde Polymere werden nach der Depolymerisation von den erhaltenen Monomeren abgetrennt. Die Qualität der Fremdpolymere während der Depolymerisationreaktion wird stark beeinträchtigt, so dass eine Wiederverwertung für die Herstellung hochwertiger Produkte kaum möglich ist.
  • In der DE 29 26 233 wird ein Verfahren zum Auftrennen von Polymerenstoffgemischen beschrieben. Dabei werden die Stoffgemische nach Suspendierung in einer geeigneten Flüssigkeit unter Einsatz von Hydrozyklonen zerlegt. Die Trennwirkung ist bei diesem Verfahren stark von der Partikelform, -größe und -verteilung abhängig. So sind die Trennerfolge bei Abfällen aus fasrigen Materialien schlecht, während sich zum Beispiel Abfälle auf Polyesterflaschen gut auftrennen lassen.
  • Aus der DE 44 16 466 ist ein Verfahren zum Auftrennen von Teppichböden bekannt. Dabei wird das vorzerkleinerte Teppichmaterial in bis zu drei Hauptkomponenten aufgetrennt. Die Vorzerkleinerung erfolgt in flüssiger Phase und die Auftrennung wird durch Zugabe einer wässrigen Salzlösung erreicht, mit der das spezifische Gewicht der flüssigen Suspension auf einen Wert eingestellt wird, der zwischen den spezifischen Gewichten von zwei Hauptkomponenten mit benachbarten spezifischen Gewichten liegt, zum Beispiel der Komponente mit dem füllstoffhaltigen Teppichrücken und der Komponente mit den Polyamid-6- bzw. Polyamid-6,6-Fasern. Die zu trennende Suspension wird in den dafür üblichen Apparaten, zum Beispiel einer Schneckenzentrifuge in zwei jeweils im wesentlichen aus nur einer Hauptkomponente bestehenden Fraktion aufgetrennt.
  • Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass die erhaltenen Kunstharzfraktionen noch eine größere Menge an Verunreinigungen, insbesondere organischen Verunreinigungen enthalten, die in nachgeschalteten Stufen zu inhomogenen Polymeren mit schlechten mechanischen Eigenschaften führen, so dass sie nicht in jedem Fall wieder als Ausgangsmaterial für gleiche Produkte eingesetzt werden können.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Auftrennen vom Kunststoffmaterialen, vorzugsweise Teppichböden zu schaffen, bei der die gewünschten Kunstharzkomponenten wesentlich frei von Verunreinigungen sind und sich für den Wiedereinsatz zur Herstellung gleicher Produkte eignen.
  • Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der gestellten Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1.
  • Erfindungsgemäß wird sowohl das Zerkleinern der auf zutrennenden Kunststoffabfälle als auch die zweistufige physikalische Auftrennung in Fraktionen unterschiedlicher spezifischer Gewichte in wässriger Phase bei erhöhten Temperaturen, nämlich zwischen 60 bis 98°C vorzugsweise zwischen 75 bis 85°C durchgeführt.
  • Für die Einstellung des spezifischen Gewichtes der Trennlösung in der ersten Trennstufe wird Calciumnitrat verwendet. In der zweiten Trennstufe wird der Trennlösung auf einen pH-Wert von 4, 4 bis 6,0 angesäuert und noch eine Menge von 1 bis 5 Gew.-% eines Oxidationsmittels, vorzugsweise Wasserstoffperoxid zugesetzt. Mit den Oxidationsmitteln werden restliche in der ersten Trennstufe nicht abgetrennte anhaftende organische Bestandteile aufoxidiert und dann in der nachfolgenden Trennstufe entfernt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren soll an der Aufbereitung von Teppichabfällen, die vorzugsweise aus einem Flour aus Polyamid-6- bzw. Polyamid-6,6-Fasern, einem Trägergewebe aus Polypropylen und einem Teppichrücken aus mit anorganischen Füllstoffen versetzten synthetischen Kautschaukschaum bestehen, beschrieben werden.
  • Die aufzutrennenden Teppichmaterialen werden mechanisch vorzerkleinert und anschließend in einer handelsüblichen Schneidmühle o. ä. in flüssiger Phase unter Zufuhr von Wasser und/oder rückgeführter wässriger Trennsalzlösung bei Temperaturen von 60 bis 98°C vorzugsweise 75 bis 85°C und insbesondere bei 81°C feinzerkleinert.
  • Die Feinzerkleinerung erfolgt bis zu einer Partikelgröße, bei der die zerkleinerten Partikel in der wässrigen Phase weitgehend nur aus einer Materialkomponente bestehen. Die notwendige maximale Aufspaltung in die einzelnen Materialkomponenten bzw. eine intensive Benetzung der einzelnen Materialkomponenten sowie die Reinigung der Fasern von anhaftenden Verunreinigungen wird durch das Arbeiten bei erhöhten Temperaturen gefördert, ohne daß es auf der anderen Seite zu einem unerwünschten Angriff auf die Fasern kommt.
  • Die so erhaltene wässrige Suspension wird in einem beheizten Behälter mit Rührwerk gepumpt. Dort wird die Feststoffkonzentration auf einen Wert von 2 bis 20 Gew.-% vorzugsweise von 5 bis 8 Gew.-% eingestellt. Das erfolgt durch Zugabe einer Lösung von Calciumnitrat. Mit der Zugabe der Calciumnitratlösung wird gleichzeitig das spezifische Gewicht der Suspension auf einen Wert eingestellt, der zwischen dem höchsten und dem zweithöchsten spezifischen Gewicht der Hauptkomponenten der aufzubereitenden Suspension liegt. Bei Teppichböden wäre das zum einen die Fraktion des Teppichrückens nebst Inhaltstoffen und zum anderen die Fraktion mit dem Teppichflor und dem Trägergewebe.
  • Die Konzentration der Calciumnitratsalzlösung ist in Abhängigkeit von Temperatur und Trenndichte in Bezug auf die Feststoffe zu wählen.
  • Der Teppichrücken weist ein spezifisches Gewicht von etwa 1,25 g/cm auf; die Fasern aus Polyamid-6 und Polyamid-6,6 haben ein spezifisches Gewicht von etwa 1,14 g/cm und das Trägergewebe aus Polypropylen zeigt ein spezifisches Gewicht von 0,90 g/cm.
  • Nach Einstellung des spezifischen Gewichtes und der gewünschten Feststoffkonzentration wird die Suspension bei gleichen Temperaturen wie bei der Feinzerkleinerung einer Trennapparatur, zum Beispiel einer Doppelkonus-Vollmantel-Schneckenzentrifuge zugeführt. Mit dieser Trennapparatur ist es möglich, den Anteil des Feststoffes mit einem höheren spezifischen Gewicht als die flüssige Phase von dem Anteil mit einem geringerem spezifischen Gewicht als die flüssige Phase sowie von der flüssigen Phase selbst abzutrennen. Die abgetrennte schwere Fraktion besteht überwiegend aus Synthesekautschauk mit den anorganischen Füllstoffen.
  • Die andere, abgetrennte Feststoffe enthaltende Fraktion wird einem weiteren Behälter mit Rührwerk zugeführt und in einer Calciumnitratlösung mit einem spezifischen Gewicht von 1,03 bis 1,10 g/cm, die vorher mit Salz- und/oder Salpetersäure auf einen pH-Wert von 4,4 bis 6,0 eingestellt wurde, suspendiert. Der Salzlösung für die zweite Trennstufe werden erfindungsgemäß 1 bis 5 Gew.-% und insbesondere 2,5 bis 3,5 Gew.-% eines Oxidationmittels, beispielsweise Wasserstoffperoxid zugesetzt. Durch das Oxidationsmittel werden alle noch an den Inhaltsstoffen insbesondere am den Polyamid-6- bzw. Polyamid-6,6-Fasern anhaftenden organischen Verbindungen durch Aufoxidation zerstört und im nachfolgenden Trennvorgang aus der Kunststofffraktion entfernt. Die Feststoffkonzentration für die zweite Trennstufe wird auf eine Menge von 1 bis 10 Gew.-%, insbesondere 1 bis 5 Gew.-% eingestellt.
  • Ebenso wie in der ersten Trennstufe wird auch in der zweiten Trennstufe bei Temperaturen zwischen vorzugsweise 75 bis 85°C gearbeitet.
  • Die so erhaltene Suspension wird wie bei der ersten Auftrennung einer Doppelkonus-Vollmantel-Schneckenzentrifuge zugeführt und zu einen in die Fraktionen Polyamid-6 bzw. Polyamid-6,6 und zum anderen dem Material des Trägergewebes aufgetrennt. Die flüssige Phase wird erneut zur Suspensionsherstellung der leichten Feststofffraktion aus der ersten Trennstufe rückgeführt.
  • Die erhaltenen Feststofffraktionen werden der weiteren Verarbeitung zugeführt.
  • Durch den erfindungsgemäßen Zusatz des Oxidationsmittels, vorzugsweise Wasserstoffperoxid zur Salzlösung für die zweite Trennstufe und dem Arbeiten bei Temperaturen von 60 bis 98°C, vorzugsweise Temperaturen von 75 bis 85°C ist die erhaltene Fraktion mit dem Fasermaterial weitgehend frei von Rückständen, die geruchsfreie Kunststoffgranulate bei der nachgeschalteten Extrusion ergeben.

Claims (5)

1. Verfahren zum Auftrennen von vorzerkleinerten Kunststoffabfällen, vorzugsweise Teppichmaterialien, bei dem wässrige Kunststoffsuspensionen, vorzugsweise Teppichsuspensionen durch Feinzerkleinerung in wässriger Phase erzeugt werden und die Trennung unter Ausnutzung der unterschiedlichen spezifischen Gewichte der Inhaltsstoffe der Suspensionen erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur sowohl für die Feinzerkleinerung als auch für die Auftrennung in die einzelnen Fraktionen der Bestandteile der Kunststoffabfälle zwischen 60 bis 98°C liegt, die Einstellung des spezifischen Gewichtes der Suspensionen sowohl für die erste als auch für die zweite Trennstufe durch Zugabe wässriger Calciumnitratlösungen erfolgt, wobei die Trennlösung der 2. Stufe mittels Salzsäure und/oder Salpetersäure auf einen pH-Wert von 4, 4 bis 6,0 eingestellt wird, die wässrigen Phasen der Suspensionen ein spezifisches Gewicht aufweisen, die zwischen den spezifischen Gewichten von zwei Hauptkomponenten der Kunststoffabfälle liegt, in die Salzlösung für Suspension der zweiten Trennstufe ein Oxidationsmittels in Mengen von 1 bis 5 Gew.-% hinzugefügt wird und die Auftrennung der Suspensionen in der ersten bzw. der zweiten Stufe mit einer an sich bekannten Doppelkonus-Vollmantel-Schneckenzertifuge in zwei Feststofffraktionen unterschiedlichen spezifischen Gewichtes erfolgt und die jeweilige wässrige Phase in das Verfahren zurückgeführt wird.
2. Verfahren an Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinzerkleinerung und die Auftrennung der Inhaltsstoffe der Kunststoffabfälle bei Temperaturen von vorzugsweise 75 bis 85°C erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Calciumnitratlösung für die zweite Trennstufe vorzugsweise 2,5 bis 3,5 Gew.-% Oxidationsmittel zugegeben werden.
4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Oxidationsmittel Wasserstoffperoxid eingesetzt wird.
5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das spezifische Gewicht der Calciumnitratlösung für die erste Trennstufe auf einen Wert von 1,155 bis 1,17 g/cm und für die zweite Trennstufe auf einen Wert von 1,03 bis 1,10 g/cm eingestellt wird.
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