DE10163091A1

DE10163091A1 - Stoffliche Wiederverwendung thermoplastischen Schaums

Info

Publication number: DE10163091A1
Application number: DE2001163091
Authority: DE
Inventors: Alfred Linden
Original assignee: Individual
Current assignee: LINDEN, ALFRED, 58540 MEINERZHAGEN, DE
Priority date: 2001-12-20
Filing date: 2001-12-20
Publication date: 2003-07-10

Abstract

Die stoffliche Wiederverwertung thermoploastischen Schaums, insbesondere von Styropur, ist durch ein vollkommen umweltschonendes Verfahren möglich, das eine ausgezeichnete Qualität des gewonnenen Rohstoffs ergibt. DOLLAR A Die Aufgabe wird gelöst durch kontinuierlich arbeitende Verfahren, die den thermoplastischen Schaum durch Wärmezufuhr volumenreduzieren, durch weitere mechanische Einwirkung von Lufteinschlüssen befreien und z. B. durch Granulieren zu einwandfrei wiederverwendbarem Rohstoff modifizieren. Auf Zugabe von Wirkstoffen wird vollständig verzichtet.

Description

Die bisher übliche Entsorgung des Hartschaumes Styropor durch Verbrennen ist umweltschädlich Es wurde ein Verfahren angemeldet, Styropors mittels eines Lösungsmittels aufzulösen, das Lösungsmittel zurückzugewinnen und die getrocknete Masse z. B. durch Granulieren wiederverwendbar zu machen. Erfindungsgemäß wird dieses Verfahren so abgewandelt, dass die Verwendung von Lösungsmittel substituiert wird durch den Einsatz thermischer Energie ohne dadurch eine Qualitätsminderung des zu gewinnenden Rohstoffes - nämlich Polystyrol bei Styropor - erwarten zu müssen.
Die Qualität des zurückgewonnenen Rohstoffs wird gesteigert durch Einhalten der als optimal ermittelten Temperatur. Sie liegt je nach Verfahren ein Geringes über dem Schmelzpunkt des Materials.
Es wird vorgeschlagen, den in bekannter Weise zerkleinerten thermoplastischen Schaum einer Wärme- Einwirkung auszusetzen
entweder von IR-Strahlung,
oder von beheizten Platten oder Walzen,
oder von Heißluft
oder das Material für längere Zeit in einem Raum zu belassen mit einer Temperatur im Bereich eines Geringen oberhalb des Material-Schmelzpunktes;
oder einer Walkvorrichtung in Form einer beheizten Schnecke zuzuführen,
um bei Verwendung aller Wärmequellen den Schaumstoff Gaseinschlüsse zu entziehen, bevor der in seinem Volumen reduzierte Schaumstoff in einem beheizten (Entgasungs-)Extruder weiter verdichtet und anschließend granuliert wird.
Alle Varianten sind kontinuierlich arbeitende Verfahren. Kombinationen der Verfahren sind häufig zweckmäßig.
In dem zunächst erwähnten erfindungsgemäßen Verfahren wird der zu behandelnde thermoplastischen Schaum erwärmt durch IR-Strahler auf die zum Plastifizieren erforderliche Temperatur. Die Schaumstücke reduzieren sich dabei in ihrem Volumen kontinuierlich bis sie bei entsprechender Strahlungsdosis - z. B. als breiige Masse von etwa 100° - einem Entgasungs-Extruder zugeführt werden zum Entfernen letzter Reste gasförmiger Einschlüsse.
Eine zweite Verfahrens-Version sieht vor, dass der Kontakt mit beheizten Platten und/oder Walzen den thermoplastischen Schaum zur Volumen-Reduzierung, d. h. zum Entfernen_gasförmiger Einschlüsse bringt.
Eine sehr effektive Version beaufschlagt die Schaumstoffteile mit heißer Blas- oder Druckluft, die eine zügige Volumenreduzierung ergibt.
Für Einsatzfälle mit unterschiedlich dimensionierten Teilen bietet sich die Injektion von heißer Druck- oder Blasluft in die Teile an mit Kanülen bzw. Rohren, die mit einem Aufschlagventil versehen sein können und die heiße Luft an ihrer Spitze, zweckmäßig auch aus ihrem vorderen Teil, in den thermoplastischen Schaum einblasen.
Wenn der Zwischenraum zwischen den Injektoren dieser Art optimal, ihre Anzahl ausreichend, ihre Anordnung versetzt ist und sie vertikal frei beweglich über den Schaumstücken angeordnet sind, können die chaotisch - z. B. auf einer Transportvorrichtung - liegenden Stücke unterschiedlichster Form sehr ökonomisch mit Heißluft beaufschlagt und es kann eine kontinuierliche Volumenreduzierung bewirkt werden.
In der vierten Version durchlaufen die Schaumstoff-Teile einen Warmlufftunnel, dessen Temperatur im Einlaufbereich oberhalb des Schmelzpunktes des zu bearbeitenden Schaums liegen darf und gegen Ende des Tunnels abnimmt.
Bei der fünften Version erfolgt die Wärme-Übertragung in einem warmen Rohr in Verbindung mit einer beheizten Schnecke, die gewissermaßen als Walkvorrichtung auf den thermoplastischen Schaum einwirkt.
Letztlich ist es auch möglich, die Schaumstoff-Teile zur Volumenreduzierung längere Zeit in einem Raum zu belassen, dessen Lufttemperatur im Bereich des Schmelzpunktes oder auch darüber liegt.
Zur Wärmeübertragung ist Luft insofern ein ideales Medium, als der spezifische Wärmewert in demjenigen Bereich liegt, der zum Schmelzen des thermoplastischen Schaums in einem großen Temperaturbereich geeignet ist, ohne den Schaum durch einen zu intensiven Wärmeaustausch zu überhitzen und qualitativ zu mindern, im Gegensatz zu beispielsweise Stahl, dessen Temperatur sehr genau eingehalten werden muß, soll eine Überhitzung bei Kontakt mit dem Schaum ausgeschlossen werden. Deshalb kann die zum Volumenreduzieren eingesetzte Luft auch zu Beginn des Prozesses zur beschleunigten Einleitung des Schmelzvorganges weit über den Schmelzpunkt hinaus erhitzt sein, ohne die Qualität des zu gewinnenden Polystyrols zu mindern. Diese Eigenschaft und die Möglichkeit einer schnellen Temperaturänderung der Luft ist für den Prozessablauf vorteilhaft nutzbar.
Nichtsdestoweniger steht einer Kombination mehrerer Verfahren, wie z. B. der Einsatz heißer Luft in Verbindung mit IR-Strahlern auch aus ökonomischer Sicht, kein Einwand entgegen.
Eine andere Art der Wärmebehandlung bietet eine warme Förderschnecke in einem warmen Rohr. Der in Teilstücke zerkleinerte Schaum wird hier von der warmen Schnecke so gewalkt, dass die gasförmigen Einschlüsse bei der dadurch bewirkten Volumenreduzierung weitgehend entweichen, das volumenreduzierte Material zu einer breiigen Masse wird und sich in dieser Konsistenz und bei dieser Temperatur sehr gut zur Weiterverarbeitung eignet.
Dabei sollte eine Abkühlung während der Überführung tunlichst vermieden werden.
Allen Verfahren gemeinsam ist die Weiterbehandlung das volumenreduzierten Schaums in einem Entgasungs-Extruder, wo das Material von letzten gasförmigen Einschlüssen befreit, anschließend z. B. in einem weiteren Aggregat granuliert wird und als wiederverwendbarer Rohstoff den stofflichen Kreislauf beendet.
Die genaue Einhaltung der optimalen Erwärmungstemperatur und Erwärmungsgeschwindigkeit ist bei allen Verfahren zur Qualitätssicherung von Bedeutung.
Je nach Verfahrensablauf kann es erforderlich werden, das volumenreduzierte Material vor dem Einbringen in den beheizten Entgasungs-Extruder eine Zerkleinerungsanlage durchlaufen zu lassen, um vorzeitig erstarrte Stücke für den Extruder gängig zu machen.
In denjenigen Fällen, in denen z. B. bei diskontinuierlichem oder bei geringem Anfall an zu entsorgendem thermoplastischem Schaum ein kontinuierlicher Betrieb unzweckmäßig ist, liegt eine Einlagerung des Styropors z. B. in einem Silo nahe. Zweckmäßig ist in diesem Fall ein erster Schritt der Volumenreduzierung und eine Zerkleinerung der Schaumteile vor und/oder nach der thermisch bewirkten Volumenreduzierung.

Claims

1. Vorrichtung und Verfahren zur stofflichen Wiederverwertung thermoplastischem Schaum, insbesondere Styropor, dadurch gekennzeichnet, dass er durch Erwärmung bis in den Schmelzbereich gebracht wird und das volumenminimierte Material einer Wiederverwendung zugeführt wird.

2. Vorrichtung und Verfahren gemäß dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung durch IR-Strahlung erfolgt.

3. Vorrichtung und Verfahren gemäß dem vorherigen Anspruch, jedoch dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung durch beheizte Platten oder Walzen erfolgt.

4. Vorrichtung und Verfahren gemäß Anspruch 1, jedoch dadurch gekennzeichnet, dass der zur stofflichen Wiederverwertung bestimmte thermoplastische Schaum zur Erwärmung in einen Raum verbracht wird, dessen Temperatur im Bereich des Schmelzbereichs des Materials liegt.

5. Vorrichtung und Verfahren gemäß Anspruch 1, jedoch dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung des thermoplastischen Schaums erfolgt durch Beaufschlagen mit heißer Blas- oder Druckluft deren Temperatur unter- oder oberhalb der Schmelztemperatur liegt.

6. Vorrichtung und Verfahren gemäß Anspruch 1, jedoch dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung teilweise oder ganz erfolgt durch Heißluft, die den Stücken thermoplastischen Schaums durch mit Aufschlag-Ventilen versehene Rohren injiziert wird.

7. Vorrichtung und Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die volumenreduzierende Erwärmung des thermoplastischen Schaums beim Durchlaufen eines Warmluft-Tunnels erfolgt.

8. Vorrichtung und Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche insbesondere nach den Ansprüchen 1, 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Volumenreduzieren Luft als Wärmeübertragungsmedium verwendet wird und die Lufttemperatur am Beginn einer Reduzierungsphase weit oberhalb des Schmelzpunktes liegt.

9. Vorrichtung und Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere der in Anspruch 1 bis 8 beschriebenen Vorrichtungen und/oder Verfahren der Ansprüche 1 bis 8 in Kombination zur Anwendung kommen.

10. Vorrichtung und Verfahren gemäß Anspruch 1, jedoch dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung des thermoplastischen Schaums durch eine Walkvorrichtung erfolgt, die aus einer in einem Rohr drehenden warmen Schnecke besteht.

11. Vorrichtung und Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das volumenreduzierte Material einem beheizten Entgasungs-Extruder zur weiteren Verdichtung und/oder zum Entfernen eingeschlossener Gas-Partikel zugeführt wird.

12. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine teilweise Volumenreduzierung erfolgt vor einem Zwischenlagern in einem Silo oder dergl. und eine weitere Volumenreduzierung in einer beheizten Schnecke gem. Anspruch 7

13. Vorrichtung und Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das durch Erwärmung in seinem Volumen teilreduzierte Material in seiner noch warmen, pastösen Phase durch ein - möglichst beheiztes - Messer abgeteilt wird und zwar vor der Überführung in eine Schnecke gem. Anspruch 10 oder einen Extruder gem. Anspruch 11 oder in ein Silo gem. Anspruch 12.

14. Vorrichtung und Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das volumenreduzierte Material in warmem Zustand zu seinem nächsten Verarbeitungsschritt überführt wird und dabei nicht wesentlich abgekühlt wird.