DE10155615A1

DE10155615A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Recyclen von Altbauteilen aus faserverstärkten Thermoplasten

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Publication number: DE10155615A1
Application number: DE2001155615
Authority: DE
Original assignee: M A S SYSTEME GES fur KUNSTST
Current assignee: M A S SYSTEME GES fur KUNSTST
Priority date: 2001-11-13
Filing date: 2001-11-13
Publication date: 2003-05-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Herstellung von Pellets (111) als Vorstufe zum Recyceln von Altbauteilen (9) aus faserverstärkten Thermoplasten. Bei dem erfindungsgemäßen Vorstufenverfahren werden die aus faserverstärkten Thermoplasten bestehenden Altbauteile (9) in einzelne Pellets (111) mit einer Teilegröße von 50-70 mm zerstückelt. Diese derart hergestellten Pellets, deren Fasern im Wesentlichen ungebrochen verbleiben, werden hiernach gewaschen und getrocknet. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen von neuen Bauteilen (71, 71a) aus faserverstärkten Thermoplasten unter Beimischung von recyceltem Material. Dieses recycelte Material sind die im Vorstufenverfahren hergestellten Pellets (111). Bei dem Recyclingverfahren werden die Pellets (111) derart plastifiziert und dann als Sekundärmaterial einem plastifizierten Primärmaterial aus zur Herstellung von faserverstärkten Thermoplasten üblichen Materialien beigemischt, so dass die Fasern im Sekundärmaterial weitgehend ihre Länge behalten. Dieses derart hergestellte Rohmaterial (110) wird zu einem neuen faserverstärkten Formbauteil (71) geformt. Dieses Verfahren findet insbesondere bei der Herstellung von aus Glasfaser verstärktem Propylen bestehenden Bauteilen Verwendung.

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Pellets als Vorstufe zum Recyceln von oftmals kontaminierten Altbauteilen aus faserverstärkten Thermoplasten und ein Verfahren zum Herstellen von neuen Bauteilen aus faserverstärkten Thermoplasten unter Beimischung von insbesondere gereinigtem recyceltem Material. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Anlage zur Herstellung von Pellets aus zu recycelnden Bauteilen aus faserverstärkten Thermoplasten und eine Recyclinganlage zum Herstellen von neuen Bauteilen aus faserverstärkten Thermoplasten unter Beimischung von recyceltem Material.
In verschiedensten technischen Bereichen etablieren sich mehr und mehr thermoplastische Faserverbundwerkstoffe zur Herstellung von Bauteilen, an die hohe spezifische Anforderungen gestellt werden. Mittels faserverstärkten Thermoplasten wie insbesondere glasfaserverstärktem Polypropylen (PP) sind gerade diejenigen Bauteilbereiche, die besonderen Belastungen ausgesetzt sind, hervorragend hieran anpassbar gestaltbar, d. h. mechanisch hochfest. Durch das Leistungspotential dieser neuen Werkstoffe können auch neue Einsatzbereiche wirtschaftlich erschlossen werden können. Insbesondere in der Automobilindustrie kommen derartige thermoplastische lang- und endlosfaserverstärkte Kunststoff-Strukturbauteile verstärkt zum Einsatz.

Stand der Technik

Bisher werden gebrauchte, mit faserverstärkten Kunststoff-Strukturbauteile aus Kraftfahrzeugen (wie z. B. Motorkapseln, Stoßfängerträger, Armaturentafeln, Sitzstrukturen, Getriebekapseln, Montageträger, E-Mulden) im wesentlichen nicht aufbereitet und dem stofflichen Verwertungskreis nicht mehr zugeführt. All diese Teile werden bisher nach der Verschrottung eines Kraftfahrzeuges entweder deponiert oder durch thermische Verwertung entsorgt. Da diese Bauteile oftmals kontaminiert sind, beispielsweise mit Öl etc., ist diese Behandlung von Altbauteilen mit Problemen behaftet.

Nachdem die Verwertung von Rohstoffen einen immer höheren Stellenwert in der Gesellschaft erlangt und die Europäische Union bereits vor geraumer Zeit eine Richtlinie für Altfahrzeuge verabschiedet hat, die bis Mitte 2002 in allen Mitgliedsstaaten der Europäischen Union umzusetzen ist, erlangt die Entsorgung von Altkraftfahrzeugen und die umweltgerechte Behandlung bei den Kraftfahrzeugherstellern einen hohen Stellenwert. Die genannte Richtlinie fordert u. a. einen Aufbau einer flächendeckenden Infrastruktur zur Altautorücknahme und setzt konkrete Umweltstandards zur umweltgerechten Behandlung und Entsorgung. So sind bis Ende 2005 mindestens 85% des durchschnittlichen Gewichtes eines Altfahrzeuges zu verwerten und mindestens 80% wiederzuverwenden oder zu recyceln.

Damit ergibt sich das Problem, dass insbesondere auch die verstärkt im Fahrzeugbau verwendeten thermoplastischen lang- und endlosfaserverstärkten Kunststoff-Strukturbauteile (insbesondere 20-70 mm lange Fasern enthaltend) umweltgerecht entsorgt bzw. recycelt werden müssen. Das Recycling von faserverstärkten Kunststoffbauteilen ist allerdings bisher nicht zufriedenstellend gelöst, da beim Aufbereiten der Faserverbundwerkstoffe die Fasern bisher brechen und damit das hieraus gewonnene Recyclingmaterial zur Verwendung in bestimmten Festigkeitsanforderungen gerecht werdenden neuen Bauteilen nicht mehr eingesetzt werden kann, weil man nur schwerlich Aussagen über die Festigkeitseigenschaften der aus dem recycelten Material gewonnenen Bauteile machen kann. Insbesondere sind in dem recycelten Material Faserlängen von 10-20 mm sicherzustellen, da nur dann die erforderlichen mechanischen Werte im neuen Bauteil gewährleistet werden können.

Darstellung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird erstmals ein Verfahren sowie eine Anlage zum Herstellen von Pellets als Vorstufe zum Recyceln von Bauteilen aus faserverstärktem Thermoplast bereitgestellt, bei dem die aus faserverstärkten Thermoplasten bestehenden Altbauteile in einzelne Pellets mit einer Teilegröße von 50-70 mm zerstückelt werden und dann diese Pellets gewaschen und hiernach getrocknet werden. Erstmals ist bei der Zerstückelung bzw. Schredderung von Altbauteilen aus faserverstärkten Thermoplasten eine Teilegröße von 50-70 mm vorgesehen, die gewährleistet, dass die in den Pellets vorhandenen Fasern die geforderte Mindestlänge haben, um als Recyclingmaterial bei der Herstellung von neuen Bauteilen wieder verwendet werden zu können.

Insbesondere ist es vorteilhaft, dass die Altbauteile beim Schreddern definiert geführt werden, so dass kein unkontrolliertes Zerschreddern der Altbauteile erfolgt und die Fasern in den Pellets nicht zerstört werden. Mit möglichst nicht zerstört ist gemeint, dass mindestens 70%, besser 80% der Fasern in den hergestellten Pellets nicht zerbrochen sind, wodurch die Zumischung in einem Herstellungsverfahren für neue Bauteile mit den an sie geforderten Festigkeitswerten durchführbar wird.

Das Zerstückeln der Altbauteile erfolgt optimalerweise in einem Schredder, in den die Bauteile geführt eingezogen werden, insbesondere einzeln eingezogen werden. Zum geführten Einziehen der Altbauteile in den Schredder haben sich insbesondere einander gegenüberliegende Tast- und Führungsrollen als vorteilhaft herausgestellt, mit Hilfe deren das jeweilige Altbauteil beidseitig erfasst und abgestimmt auf die Drehgeschwindigkeit der Zerkleinerungselemente des Schredders das Altbauteil zugeführt wird. Vorzugsweise ist somit zumindest eine der Tast- und Führungsrollen angetrieben, vorzugsweise einstellbar angetrieben. Der Abstand zwischen den einander gegenüberliegenden Tast- und Führungsrollen ist vorzugsweise einstellbar. Dadurch ist eine optimale Anpassung an die Altbauteildicke erzielbar. Insbesondere wird es auch bevorzugt, dass zumindest ein Teil der einander gegenüberliegenden Tast- und Führungsrollen federnd gelagert ist, um eine optimale Heranziehung des Altbauteils zu erzielen.

Optimal hat sich eine Teilegröße der Pellets von 50-60 mm herausgestellt. Diese Teilegröße stellt optimal sicher, dass die Faserlängen in den Pellets den Mindestanforderungen entspricht und darüber hinaus eine Plastifizierung der Pellets zur Beimischung in Primärmaterial bei der Herstellung von Neubauteilen möglich ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die einzelnen Pellets in zumindest einem Tauchbad oder einer Trommel eine vorbestimmte Zeit eingebracht werden. Alternativ hierzu ist es auch möglich, die Pellets in einem Durchlaufverfahren von den daran anhaftenden Rückständen zu befreien. Diese Rückstände können beispielsweise Öl, Sand, Metallpartikel etc. sein. Die Einbringung in ein Tauchbad oder eine Trommel hat den Vorteil, dass die Pellets eine vorbestimmte Zeitspanne in der jeweiligen Waschflüssigkeit verweilen, dadurch eine optimale Säuberung der Teile möglich ist. Durchlaufverfahren sind zwar ebenfalls geeignet, jedoch haben die entsprechenden Vorrichtungen u. U. große Baulängen und der Waschvorgang kann nicht phasenweise verlängert werden.

Beim Einbringen in die Waschflüssigkeit wird es bevorzugt, dass die einzelnen Teile ständig umgewälzt werden, wodurch eine äußerst gute allseitige Säuberung der Pellets gewährleistet wird.

Das genannte Verfahren ist insbesondere zur Zerstückelung von Altbauteilen gedacht, die durch Fasern mit einer Länge zwischen 15-40 mm verstärkt sind. Die Fasern in den zu zerstückelnden Altbauteilen sind Glasfasern oder Fasern aus nachwachsenden Rohstoffen wie Flachs oder Hanf oder andere thermoplastische Kunststoffe. Beim Grundmaterial handelt es sich insbesondere um Polypropylen.

Erfindungsgemäß wird ferner ein Verfahren zum Herstellen von neuen Bauteilen aus faserverstärkten Thermoplasten unter Beimischung von recyceltem Material bereitgestellt, bei dem die gemäß dem zuvor genannten Vorstufen-Verfahren erzeugten Pellets plastifiziert und dann als Sekundärmaterial einem plastifizierten Primärmaterial aus zur Herstellung von faserverstärkten Thermoplasten üblichen Materialien beigemischt werden, und zwar erfolgt diese Plastifizierung und Beimischung derart, dass die Fasern im Sekundärmaterial weitgehend ihre Länge behalten. Nach dem Vermischen des aus recycelten Materialien bestehenden Sekundärmaterials und dem plastifizierten Primärmaterial wird dieses hieraus erzeugte Rohmaterial zu einem faserverstärkten neuen Formbauteil geformt, diese Formgebung erfolgt vorzugsweise in einem Strangablege- oder Spritzgießverfahren.

Erstmals erfolgt nun eine Plastifizierung der zuvor genannten, eine bestimmte Größe aufweisenden Pellets ins besonders schonender Weise, so dass die Faserlängen möglichst erhalten bleiben und damit bestimmte Festigkeitsanforderungen an die neuen Bauteile erfüllt werden können. Insbesondere sind hier die Verarbeitungsgeschwindigkeit längs und quer, der Zug-E-Modul, die Streckspannung, die Streckdehnung, Bruchdehnung, die Zugfestigkeit, die Schlagfähigkeit, die Kerbschlagfähigkeit, die Biegefestigkeit, der Biege-E-Modul und die Biegespannung zu berücksichtigen.

Insbesondere ist es zweckmäßig, die Pellets mittels einer beheizten Förderschnecke zu transportieren und über extreme Temperaturzuführung zu plastifizieren, wobei die Förderschnecke optimalerweise in einem Rohr untergebracht ist, und der Zwischenraum zwischen dem Außenrand der Förderschnecke und der Innenwandung des Rohres relativ groß ist. Es wird hier also erstmals dafür gesorgt, dass mittels der Förderschnecke die Pellets zu nachfolgenden Einrichtungen transportiert werden, dabei aber die externe Temperaturführung die Teile vorplastifiziert, d. h. erweicht. Eine vollständige Plastifizierung erfolgt aber vorzugsweise erst in nachgeschalteten Einrichtungen, wie sie im Folgenden erläutert werden.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die plastifizierte Pelletmasse durch beheizte Leitschwerter, dann durch kalibrierte und beheizte Gitterscheiben und schließlich durch kalibrierte und beheizte Kanalscheiben geleitet. Diese spezielle Durchführung der Pelletmasse erbringt eine besonders schonende Aufbereitung des Sekundärmaterials und stellt wiederum die schonende Behandlung der Fasern in der Masse sicher. Die vorgenannten Leitschwerter sind hier als keilförmige Gebilde geformt, die entgegen der Strömungsrichtung der vorplastifizierten Pelletmasse ausgerichtet sind. Die Leitschwerter dienen hier dazu, die Pelletmasse in einzelne Stränge aufzuteilen, wozu die Abstände zwischen den Leitschwertern vorzugsweise ungefähr 30 mm oder mehr betragen. Die nachgeschalteten Gitterscheiben bewirken eine weitere Lockerung des vorplastifizierten Materials und diese bestehen vorzugsweise aus tatsächlichen Scheiben mit darin eingebrachten Durchgangsbohrungen, deren Durchmesser 30 mm oder größer ist. Die Durchgangslöcher können auch nichtzylindrische Querschnitte haben, vorzugsweise sind sie quadratischen Querschnitts. Mehrere Gitterscheiben hintereinandergeschaltet bewirken eine weitere Verfeinerung der Pelletmasse und sind u. U. auch mit unterschiedlichen Durchmessern ausgebildet, so dass sich die Pelletmasse immer mehr in feine Einzelstränge aufteilt. Dieser Vorgang wird noch durch die nachgeschalteten Kanalscheiben unterstützt, die eine gewisse Dicke haben, so dass die von den Gitterscheiben kommenden Pelletmassenstränge weiter verfeinert und gerichtet werden. Der Durchmesser der Löcher in den einzelnen Kanalscheiben beträgt 30 mm oder mehr. Durch die gewisse Dickenausbildung erfolgt eine gerichtete Ausgabe der Pelletmasse und insbesondere auch eine Ausrichtung der Fasern in der Thermoplastmasse. Das heißt, insgesamt wird durch diese Aufbereitung gewährleistet, dass die Fasern in der Thermoplastmasse längsgerichtet werden, und zwar zu einem größeren Anteil.

Schließlich wird optimal die Kanalscheiben verlassende Pelletmasse (Sekundärstoffmasse) über eine oder mehrere Mischdüsen in das Primärmaterial eingemischt, die Beimischung mittels Mischdüsen erfolgt optimalerweise in Strömungsrichtung des Primärmaterials, so dass in faserschonender Weise und auch die Fasern ausrichtend eine optimale Mischung von Primär- und Sekundärmaterial erfolgt, aus der dann die neu zu formenden Bauteile hergestellt werden.

Insbesondere ist es zweckmäßig, wenn vor dem Vermischen von Primär- und Sekundärmaterial das Primärmaterial in der an sich üblichen Weise mit den Fasern (insbesondere Glasfasern) versehen wird. Vorzugsweise erfolgt die Zuführung von endlosen Glasfasern von einem Roving in das Primärmaterial. Bei dem Primärmaterial handelt es sich in diesem Fall vorzugsweise um plastifiziertes Polypropylen. Dieses Primärmaterial mit den darin eingebrachten Glasfasern wird dann mit den aufbereiteten Pellets (plastifizierte Pelletmasse) in der zuvor genannten Weise vermischt. Es sei hier noch mal herausgestellt, dass insbesondere die Plastifizierung der zuvor erläuterten Pellets ohne große Friktion und durch schonende Temperatureinwirkung erfolgt, d. h. es wird ein schonendes Aufschmelzen der Pellets durchgeführt und die gerichteten Fasern bleiben in ihrer Länge erhalten.

Eine zur Durchführung des zuvor genannten ersten Verfahrens zur Herstellung von Pellets geeignete Anlage umfasst einen Schredder mit definierter Zuführung der zu schreddernden Bauteile und Zerkleinerungselementen, die aus den Altbauteilen einzelne Teile (Pellets) mit einer Teilegröße von 50-70 mm erzeugen. Ferner umfasst eine solche Anlage eine Waschstation (insbesondere eine Trommel) zum Waschen dieser Pellets und eine Trockenstation zum Trocknen der gewaschenen Pellets.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Zuführung gewährleistet ist, dass nur eine Bauteil in vorbestimmter Weise beidseitig geführt in die Zerkleinerungselemente einführbar ist.

Insbesondere ist es zu bevorzugen, dass der Schredder die Bauteile auf eine Teilegröße von 50-60 mm zerstückelt.

Zur Vermeidung und Aussortierung von Pellets oder Pelletbestandteilen, die größer oder kleiner des vorbestimmten Teilegrößenbereichs sind, ist unterhalb des Schredders ein Sieb angeordnet.

Zum Herausfiltern von eventuellen Metallrückständen ist zwischen dem Schredder und der Waschstation bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform eine Metallaussonderungsstation angeordnet. Diese besteht vorzugsweise aus einer sogenannten Metallbrücke, die in der an sich üblichen Weise Metallreste aus den geschredderten Altbauteilen herausfiltert.

Wie zuvor bereits erläutert, umfasst die Waschstation bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ein oder mehrere Tauchbecken oder Trommeln, in die die Pellets chargenweise einbringbar sind. Alternativ hierzu ist natürlich auch die Verwendung eines Durchlaufbands möglich, über- und unterhalb dem dann die Waschflüssigkeit auf die Pellets gesprüht wird. Eine derartige Anlage baut aber relativ groß und ist somit nur in besonderen Fällen geeignet.

Eine erfindungsgemäße Recyclinganlage zum Herstellen von Bauteilen aus faserverstärkten Thermoplasten unter Beimischung von Recycelmaterial umfasst eine erste Plastifizierungsvorrichtung für Primärmaterial und eine zweite Plastifizierungsvorrichtung für Sekundärmaterial aus Pellets mit einer Teilegröße von 50-60 mm, die durch Schreddern von aus faserverstärkten Thermoplasten bestehenden Altbauteilen erzeugt wurden. Ferner ist eine mit der ersten und der zweiten Plastifiziervorrichtung verbundene Mischvorrichtung vorhanden, in der das Primärmaterial und das Sekundärmaterial vermischt werden, wobei die Fasern im Sekundärmaterial weitgehend ihre Länge beibehalten und die Faserverlaufsrichtung beeinflusst wird. Schließlich ist eine Bauteilformvorrichtung vorhanden, in der die aus Primär- und Sekundärmaterial bestehende Rohmasse in die gewünschte Bauteilform verformbar ist.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die erste und die zweite Plastifiziervorrichtung jeweils eine beheizte Förderschnecke.

Umfangreiche Versuche haben ergeben, dass eine optimale Ausführungsform für die zweite Sekundär-Plastifiziervorrichtung beheizte Leitschwerter, kalibrierte und beheizte Gitterscheiben und kalibrierte und beheizte Kanalscheiben umfasst.

Zur schonenden Einbringung des Sekundärmaterials in das Primärmaterial ist zumindest eine Mischdüse vorhanden, die in die das Primärmaterial leitenden Führungsleitung in Strömungsrichtung des Primärmaterials mündet.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im Folgenden sind zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anlage zur Herstellung von Pellets aus zu recycelnden Altbauteilen aus faserverstärkten Thermoplasten,
Fig. 2 einen ersten Teil einer erfindungsgemäßen Recyclinganlage zum Herstellen von Bauteilen aus faserverstärkten Thermoplasten unter Beimischung von recyceltem Material,
Fig. 3 einen zweiten Teil der erfindungsgemäßen Recyclinganlage von Fig. 2 und
Fig. 4 einen dritten Teil der erfindungsgemäßen Recyclinganlage von Fig. 2 und 3 und
Fig. 5 einen ersten Teil einer erfindungsgemäßen Recyclinganlage gemäß einer zweiten Ausführungsform, die mit den ersten Teil der Anlage, gemäß Fig. 2, zu kombinieren ist,
Fig. 6 einen weiteren Teil der Recyclinganlage gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung von Fig. 5, und
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer zweiten Plastifiziervorrichtung einer erfindungsgemäßen Recyclinganlage zum Plastifizieren von Pellets aus Altbauteilen aus faserverstärkten Thermoplasten.
Anhand der Fig. 1 wird eine erfindungsgemäße Anlage zur Herstellung von Pellets aus zu recycelnden Altbauteilen aus faserverstärkten Thermoplasten näher beschrieben. Die Anlage umfasst eine Anlieferungsstation 1 für sogenannte Rückläufer 9 (Altbauteile). An diese Anlieferungsstation 1 schließt sich ein Ablegeband 2 an, das ein Endlosförderband 11 umfasst, auf dem die Altbauteile 9 einzeln aufgelegt werden und alternativ mit gefederten Tastrollen beidseitig geführt werden. Auf dieses Ablegeband 2 folgt ein Schredder 3. Dem Schredder 3 ist eine Waschanlage 4 nachgeschaltet und auf die Waschanlage 4 folgt eine Trocknungsanlage 5. Der Trocknungsanlage 5 ist eine Sortier- und Kontrollstation 6 nachgeschaltet. Daran schließt sich dann eine Austragsstation 7 an. In der Nähe der Austragsstation 7 oder auch beabstandet davon findet sich dann noch ein Lager 8 für sogenanntes Sekundärmaterial.
Der Schredder 3 umfasst zwei oder mehr ineinandergreifende Zerkleinerungselemente 12. Oberhalb dieser Zerkleinerungselemente ist eine spezielle Führung mit beidseitig gefederten Tastrollen für Altbauteile 9 vorhanden, die gewährleistet, dass jeweils nur ein Altbauteil 9 geführt in die Zerkleinerungselemente 12 eingezogen wird, so dass eine definierte Zuführung von Altbauteilen 9 in die Zerkleinerungselemente 12 sichergestellt ist. Unterhalb der Zerkleinerungselemente 12 ist ein Lochsieb 13 angeordnet, der gewährleistet, dass die beim Zerkleinerungsprozess hergestellten Pellets 111 nur eine bestimmte Größe haben, hier nämlich eine Teilegröße von 50-70 mm. Diese Teilchengröße kann sowohl ein Durchmesser der Pellets 111 sein als auch deren Länge beschreiben, dann ist aber die Breite derartiger Pellets ebenfalls in dem Bereich von 50-70 mm.
Unterhalb des Lochsiebs 13 ist ein Endlosförderband angeordnet, das die durch das Lochsieb 13 fallenden Pellets 111 aufnimmt. Dabei entstehende Staubpartikel werden von einer Entstaubungsvorrichtung 15 aufgefangen. Im Bereich des Endlosförderbandes 14 ist ferner eine Metallbrücke 16 vorhanden, die zur Aussonderung von noch eventuell in den Pellets vorhandenen Metallrückständen dient. Diese Metallreste landen dann in einer Auffangvorrichtung 17.
Die vom Endlosband 14 transportierten Pellets gelangen dann in Trommeln 19, 20, 21, in der sie von den an den Pellets haftenden Rückständen wie Öl, Schmutz, etc. befreit werden. Zur Reinigung verbleiben die Pellets in den Trommeln 19, 20, 21 eine vorbestimmte Zeitspanne, werden dann aber in üblicher Weise austransportiert und gelangen in die Trocknungsanlage 5. Es ist noch anzumerken, dass bei der hier gezeigten Variante über die eintauchenden Pellets eine Waschflüssigkeit 18 versprüht wird.
Die gereinigten Pellets gelangen über ein Austragsband 22 auf Trocknungsbänder 23. Hier wird unter Verwendung eines Hochleistungsgebläses der Trocknungsvorgang der Pellets auf den Trocknungsbändern, die hier übereinandergeschichtet sind, beschleunigt. Über ein Austragsband 24 gelangen dann die gereinigten Pellets 111 in die Sortier- und Kontrollstation 6. Jetzt werden über Lochsiebung etc. u. U. zu kleine Bestandteile ausgesiebt. Diese gelangen in Auffangbehälter 26. Die schlussendlich verbliebenen Pellets 111 gelangen über ein Förderband 27 in sogenannte Bigbags 28. Dort werden die Pellets 111 in den Bigbags verschlossen aufbewahrt und gelangen in das Lager 8.
In der Fig. 2 ist ein erster Teil einer erfindungsgemäßen Recyclinganlage schematisch dargestellt. Ein zweiter Teil ist in der Fig. 3 gezeigt, ein dritter in der Fig. 4. Das heißt, die gesamte Recyclinganlage umfasst die in den Fig. 2-4 dargestellten Anlagenteile.
Der in der Fig. 2 gezeigte Teil der Recyclinganlage umfasst eine Silostation 30, eine Entleerstation 31 für Primärmaterial, ein Lager 32 für Primärmaterial und Zuschlagstoffe, mehrere Vakuumförderer 33, eine Wiege-, Misch- und Dosiereinheit 34, ein Rovinglager 35 und eine Roving-Verarbeitungsstation 36.
In der Silostation 30 sind ein Silo 37 für Primärmaterial und ein Silo 38 für Sekundärmaterial vorhanden. Diese Silos sind über Leitungen 42 mit den Vakuumförderern 33 verbunden.
Die Entleerstation 31 umfasst ein Lager für Primärmaterial und ein Lager 40 für Zuschlagstoffe. Diese wiederum sind auch über Leitungen 42 mit den Vakuumförderern verbunden. In der Wiege-, Misch- und Dosiereinheit 34 erfolgt in üblicher Weise durch gravimetrisches Mischen von Polypropylengranulaten und eventuellen Zuschlagstoffen das Herstellen der Rezeptur des Primärmaterials, das dann extrudiert werden kann. Hierzu sind einzelne Mischstationen 43 in der Wiege-, Misch- und Dosiereinheit 34 vorhanden.
Die aus dem Rovinglager 35 kommenden Rovings 44 werden in der Roving-Abrollstation 36 platziert. Die einzelnen abgespulten Glasfasern 45 gelangen dann in die in Fig. 3 dargestellte Glasfaserzuführung 53 mit Abschereinheit.
Der in der Fig. 3 dargestellte Primäraufbereitungsteil der Recyclinganlage umfasst im Einzelnen einen Trichter 48, in dem das aus den Wiege-, Misch- und Dosiereinheiten gelangende Rohmaterial gemäß Fig. 2 eingebracht wird. Der Trichter 48 endet in einem Extruder mit einer oder mehreren Schnecken 52. Die Schnecken werden über Schneckenmotoren 49 angetrieben und sowohl für eine Schneckenkühlung 50 gekühlt wie auch über eine Schneckenheizung 51 erwärmt. Am Ende des Extruders ist die Glasfaserzuführung mit Abschereinheit vorhanden. Die Schneideeinheit ist hier durch die Schnecke gebildet, d. h. mit einem bestimmten Umlauf wird eine bestimmte Faserlänge abgeschnitten und gelangt in die Rohmasse.
Das aus den Pellets 111 bestehende Sekundärmaterial wird in einer Entleerstation 45a aus den Bigbags entleert und in einen Trichter 55 überführt. Dieser Trichter endet in einem Extruder mit Transportschnecke 56, die über einen Motor angetrieben ist. Die Schnecke 56 ist beheizt und plastifiziert in einer bezüglich der Fig. 7 noch näher zu erläuternden Art die eingebrachten Pellets 111. Nach der Schneckeneinheit erfolgt eine Beruhigungsstrecke 57 mit Heizzonen, in der das Material ausgerichtet aber weiterhin erwärmt wird und bleibt. Diese Beruhigungsstrecke 57 endet in einer Mischvorrichtung 58. Hier gelangen das Primär- und Sekundärmaterial kontrolliert zusammen. In einer Vorrichtung 59 wird dann dieser Rohmasse das Fasermaterial längsgerichtet beigefügt. Die Rohmasse gelangt dann in eine Spritzeinheit 61, die über einen Arbeitszylinder 60 betrieben wird. Sobald eine Füllung vorhanden ist, wird über die Spritzeinheit 61 die Rohmasse in eine Form 63 gebracht, in der über Arbeitszylinder 64 und 65 die Form gebildet wird und dann ein Bauteil 71 entsteht.
Hieran schließt sich nun der in der Fig. 4 gezeigte Teil der Anlage an. Dieser besteht aus einem Entnahmeroboter 66 und einer sich daran anschließenden Transportstation 67, eine Prüfund Endkontrolle 68 sowie eine Abstapelungs- und Versandstation 69.
Sobald das Bauteil 71 in der in Fig. 3 gezeigten Form hergestellt ist, wird über einen Roboterarm 70 dieses Teil 71 entnommen und auf das Transportband 72 der Transporteinrichtung gelegt. Mittels dieses Transportbandes wird dieses fertige Bauteil 71 zur Prüfund Endkontrolle überführt. Dort erfolgt eine Überprüfung der Formhalting etc. des Bauteils. Unter Umständen wird dann auch noch eine weitere Bearbeitung des Bauteils durchgeführt, wie beispielsweise Stanzen. Das fertige Bauteile 71a wird auf dem Transportband 73 in die Abstapelungs- und Versandstation 69 überführt und dort abgestapelt. Die Bauteile 71a werden dann transportfertig gemacht und hierzu auf Paletten 10 aufeinandergestapelt.
Eine zu der in der Fig. 3 gezeigte Ausführung einer Recyclinganlage ist in der Fig. 5 dargestellt. Auch hier wird wieder über einen Trichter 74 das Primärmaterial in einen Doppelschneckenextruder eingebracht. Das Primärmaterial wird in zwei Schnecken 78, die über Schneckenmotoren 75 angetrieben sind, plastifiziert. Während des Plastifiziervorgangs wird die Schnecke mittels einer Schneckenkühlung 76 gekühlt bzw. mit einer Schneckenheizung 77 beheizt. In einer Zuführung 79 erfolgt die Zuführung der Endlosglasfasern 45 von Rovings 44. Über die Schneckenumdrehung werden die Glasfasern 45 auf die vorbestimmte Länge abgeschnitten und in die Primärmasse eingezogen.
Die Pellets 111 werden über einen Trichter 80 in einen Extruder mit Förderschnecke eingebracht und dort plastifiziert. Darauf folgt wieder eine Beruhigungsstrecke 81, die in der Mischstation 82 endet. In der Mischstation 82 erfolgt die Vermischung von Primär- und Sekundärmaterial. Optional ist wieder eine Prebrake-Aufbringeinrichtung 83 vorhanden. Diese derart vorbereitete Rohmasse wird dann alternativ in einer Schneidstation 73 auf vorbestimmte Längen geschnitten. Hierzu ist ein Messer 84 vorhanden, das über ein Hydraulikaggregat 85 betrieben wird. Die aus der Rohmasse 110 bestehenden Rohstränge 87 werden über ein Transportband 86 zu dem in der Fig. 6 gezeigten Teil dieser alternativen Ausführungsform überführt.
Die Fig. 6 zeigt einen Beschickroboter 86, eine daran anschließende Formteilpresse 89 und einen Entnahmeroboter 90. Dann schließen sich eine Stanzstation 91 und eine Transportstation 92 an. Wie bei der in der Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ist auch eine Prüfund Endkontrolle 99 vorhanden. Schließlich erfolgt wiederum eine Abstapelungs- und Versandstation 94.
Die Rohstränge 87 werden über einen Roboterarm 70 von dem Transportband 86 entnommen und in die Form 63 überführt. Dort wird wiederum mittels Arbeitszylinder 64, 65 in die gewollte Form überführt. Mit einem Arm 94 des Entnahmeroboters 90 wird das fertige Bauteil 71 aus der Form entnommen und in die Stanzstation 91 überführt. Dort wird mittels Stanzwerkzeugen 95 die letzte Bearbeitung am Bauteil 71 vorgenommen. Das schlussendliche Bauteil 71a wird über ein Transportband 86 austransportiert. Erfolgt keine weitere Bearbeitung des Bauteils 71, so erfolgt über die Transportstation 92, d. h. über das Transportband 97, sofort der Austransport in die Prüfund Endkontrolle 99. Nachdem dort wiederum die gleichen Vorgänge wie in der Fig. 3 erläutert, ausgeführt wurden, erfolgt die Abstapelung und der Versand der fertigen Bauteile 71a.
In der Fig. 7 ist eine detaillierte Darstellung der Plastifizierung des Sekundärmaterials gezeigt. Über den Trichter 80 gelangen die Pellets 111 in eine beheizte Transport- und Förderschnecke 101, die über einen Motor 102 angetrieben wird. Das die Transport- und Förderschnecke 101 umgebende beheizte Rohr ist gegenüber dem Durchmesser der Schnecke 101 relativ groß, so dass eine sehr schonende Plastifizierung der Pellets 111 erfolgt und hierbei die in den Pellets 111 vorhandenen Fasern möglichst nicht brechen. Diese Masse wird dann zu beheizten Leitschwertern 103 geleitet und hier durchgeleitet. Den Leitschwertern 103 sind beheizte und kalibrierte Gitterscheiben 104 nachgeordnet. Diese sind wiederum beheizte und kalibrierte Kanalscheiben 105. Dann folgen geregelte Mischdüsen 106, die über Zuführungsleitungen 107 in Zuführungsdüsen 109 enden. Die Zuführungsdüsen sind in Durchflussrichtung des Primärmaterials ausgerichtet, so dass beim Vermischen des Primär- und Sekundärmaterials in einer Rohrleitung 108 die beiden Massen in der gleichen Richtung strömen. Diese Rohmasse 110 wird dann in der zuvor beschriebenen Weise weiterverarbeitet.
Durch den gezielten Durchfluss des Sekundärmaterials durch die Leitschwerter 103, die Gitterscheiben 104 und die Kanalscheiben 105 werden die Fasern in bestmöglicher Weise in Längsrichtung gebracht. Damit wir die Festigkeit der aus dieser Masse herzustellenden Bauteile in Längs- und Querrichtung beeinflusst und gegenüber nicht gerichteten Fasern erheblich verbessert. Insbesondere sind die Durchmesser der einzelnen Öffnungen in den Leitschwertern, Gitterscheiben und Kanalscheiben im Bereich von 45 mm - 80 mm und mehr. Bezugszeichenliste 1 Anlieferungsstation für Rückläufer
2 Ablegeband
3 Schredder
4 Waschstation
5 Trocknungsstation
6 Sortier- und Kontrollstation
7 Austragsstation
8 Lager für Sekundärmaterial
9 Rückläufer
10 Palette
11 Endlosförderband
12 Verkleinerungswalzen
13 Lochsieb
14 Endlosförderband
15 Entstaubungsvorrichtung
16 Metallbrücke
17 Auffangvorrichtung Metallreste
18 Versprühte Waschflüssigkeit
19 Tauchbecken
20 Tauchbecken
21 Tauchbecken
22 Austragsband
23 Trocknungsbänder
24 Austragsband
25 Förderband
26 Auffangbehälter
27 Förderband
28 Sammelbehälter für Pellets
29 Bigbag
30 Silostation (thermoplastische Gruppensorte)
31 Entleerstation Primärmaterial
32 Lager Primärmaterial und Zuschlagstoffe
33 Vakuumförderer
34 Wiege-, Misch- und Dosiereinheit
35 Rovinglager
36 Roving-Abrollstation
37 Siloprimärmaterial
38 Silo alternatives Sekundärmaterial
39 Farbe
40 Zuschlagstoffe
41 Bigbags
42 Zuführleitungen
43 Einzelne Mischstationen
44 Roving
45 Abgespulte Glasfaser
45a Bigbagentleerstation
46 Extruder
47 Schließeinheit
48 Trichter
49 Schneckenmotoren
50 Schneckenkühlung
51 Schneckenheizung
52 Schnecke
53 Glasfaserzuführung mit Schneideeinheit
54 Pellet-Plastifzierungsvorrichtung
55 Trichter
56 Extruder
57 Beruhigungsstrecke
58 Mischvorrichtung
59 Schneideeinheit
60 Arbeitszylinder
61 Spritzeinheit
62 Zuführungsleitung
63 Form
64 Arbeitszylinder
65 Arbeitszylinder
66 Entnahmeroboter
67 Transportstation
68 Prüfund Endkontrollstation
69 Abstapelung und Versand
70 Roboterarm
71 Neues Formbauteil
71a Weiterbearbeitetes Formbauteil
72 Extruder
73 Umlaufband
73 Austransportstation
74 Trichter
75 Schneckenmotor
76 Schneckenkühlung
77 Schneckenheizung
78 Schnecke
79 Glasfaserzuführung
80 Trichter
81 Beruhigungsstrecke
82 Mischstation
83 Formvorrichtung
84 Messer
85 Hydraulikaggregat
86 Transportband
87 Rohstränge
88 Beschickroboter
89 Formteilpresse
90 Entnahmeroboter
91 Stanzstation
92 Austransportband
93 Prüfund Endkontrollstation
94 Entnahmearm
95 Stanzwerkzeug
96 Transportband
99 Abstapelungs- und Versandstation
97 Transportband
98 Transportband
100 Zweite Plastifizierungsvorrichtung
101 Schnecke
102 Schneckenmotor
103 Leitschwerter
104 Gitterscheiben
105 Kanalscheibe
106 Geregelte Mischdüsen
107 Zuführungsleitungen
108 Rohrleitung
109 Zuführungsdüsen
110 Rohmasse
111 Pellets

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von Pellets (111) als Vorstufe zum Recyceln von Altbauteilen (9) aus faserverstärkten Thermoplasten, bei dem die aus faserverstärkten Thermoplasten bestehenden Altbauteile (9) in einzelne Pellets (111) mit einer Teilegröße von 50-70 mm zerstückelt werden, die Pellets (111) gewaschen und hiernach getrocknet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Altbauteile (9) beim Zerstückeln geführt werden, so dass die Fasern der Bauteile (9) möglichst nicht zerstört werden und ihre ursprüngliche Länge behalten.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Altbauteile (9) in einen Schredder (3) geführt eingezogen werden.

4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Altbauteile (9) auf eine Teilegröße von 50 bis 60 mm zerstückelt werden.

5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Teile (111) dadurch gewaschen werden, dass sie in zumindest einem Tauchbad (19, 20, 21) eine vorbestimmte Zeit eingebracht werden.

6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Teile (111) dadurch gewaschen werden, dass sie in zumindest einem Bad eine vorbestimmte Zeit umgewälzt werden.

7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu zerstückelten Altbauteile (111) Thermoplaste sind, die durch Fasern mit einer Länge zwischen 15-40 mm verstärkt sind.

8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern in den zu zerstückelten Bauteilen (111) Glasfasern oder Fasern aus nachwachsenden Rohstoffen wie Flachs oder Hanf sind.

9. Verfahren zum Herstellen von Bauteilen (71, 71a) aus faserverstärkten Thermoplasten unter Beimischung von recyceltem Material, bei dem die gemäß einem oder mehreren der voranstehenden Ansprüche hergestellten Pellets (111) derart plastifiziert und dann als Sekundärmaterial einem plastifizierten Primärmaterial aus zur Herstellung von faserverstärkten Thermoplasten üblichen Materialien beigemischt werden, dass die Fasern im Sekundärmaterial weitgehend ihre Länge beibehalten und die Faserverlaufsrichtung beeinflusst wird, und dieses Rohmaterial zu einem neuen faserverstärkten Formbauteil geformt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Pellets (111) mittels einer beheizten Transport- und Förderschnecke (101) bewegt und durch Temperatureinwirkung von außen plastifiziert werden.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die plastifizierte Pelletmasse und die darin befindlichen Fasern durch beheizte Leitschwerter (103), dann durch kalibrierte und beheizte Gitterscheiben (104) und schließlich durch kalibrierte und beheizte Kanalscheiben (105) geleitet werden und dadurch die Fasern in eine Richtung gebracht werden.

12. Verfahren nach einem der Anspruch 9-11, dadurch gekennzeichnet, dass die die Kanalscheiben (105) verlassende Pelletmasse mit gerichteten Fasern über ein oder mehrere Mischdüsen (109) in das Primärmaterial eingemischt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Sekundärmaterial in Strömungsrichtung des Primärmaterials eingeführt wird.

14. Anlage zur Herstellung von Pellets (111) aus zu recycelnden Altbauteilen (9) aus faserverstärkten Thermoplasten mit:
einem Schredder (3) mit definierter Zuführung der zu schreddernden Altbauteile (9) und Zerkleinerungselementen (12), die aus den Altbauteilen (9) einzelne Pellets (111) mit einer Teilchengröße von 50-70 mm erzeugen,
einer Waschstation (4) zum Waschen der Pellets (111) und einer Trockenstation (5) zum Trocknen der gewaschenen Pellets (111).

15. Anlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung gewährleistet, dass nur ein Altbauteil (9) in vorbestimmter Weise in die Zerkleinerungselemente (12) eingeführt wird.

16. Anlage nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Schredder die Altbauteile (9) auf eine Teilegröße von 50 bis 60 mm zerstückelt.

17. Anlage nach einem der Ansprüche 14-16, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Zerkleinerungselement (12) ein Sieb (13) angeordnet ist.

18. Anlage nach einem der Ansprüche 14-17, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Schredder (3) und der Waschstation (4) eine Metallaussonderungsstation (16) angeordnet ist.

19. Anlage nach einem der Ansprüche 14-18, dadurch gekennzeichnet, dass die Waschstation (4) ein oder mehrere Tauchbecken (19, 20, 21) umfasst, in die die Pellets (111) chargenweise einbringbar sind.

20. Recyclinganlage zum Herstellen von Bauteilen (71) aus faserverstärkten Thermoplasten unter Beimischung von recyceltem Material mit:
einer ersten Plastifiziervorrichtung (50, 51, 52) für Primärmaterial
einer zweiten Plastifiziervorrichtung (54, 55, 56; 100) für Sekundärmaterial aus Pellets (111) mit einer Teilegröße von 30-70 mm, die durch Schreddern von aus faserverstärkten Thermoplasten bestehenden Altbauteilen (9) erzeugt wurden,
einer mit der ersten und der zweiten Plastifiziervorrichtung verbundenen Mischvorrichtung (58), in der das Primärmaterial und das Sekundärmaterial vermischt werden, wobei die Fasern im Sekundärmaterial weitgehend ihre Länge beibehalten und gerichtet werden,
einer Bauteilformvorrichtung (63), in der die aus Primär- und Sekundärmaterial bestehende Rohmasse (110) in die gewünschte Bauteilform verformbar ist.

21. Recyclinganlage nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Plastifiziervorrichtung (100) beheizte Leitschwerter (103), kalibrierte und beheizte Gitterscheiben (104) und kalibrierte und beheizte Kanalscheiben (105) umfasst.

22. Recyclinganlage nach einem der Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung des Sekundärmaterials nach den Kanalscheiben (105) zumindest eine Mischdüse (109) vorhanden ist, die in die das Primärmaterial leitenden Führungsleitung (108) in Strömungsrichtung des Primärmaterials mündet.