DE102008021063A1

DE102008021063A1 - Verfahren zur Herstellung von Recyclingmaterial aus geschäumten thermoplastischen Kunststoffabfällen und weiteren Stoffen

Info

Publication number: DE102008021063A1
Application number: DE200810021063
Authority: DE
Inventors: Dagmar Luise Mohrbach
Original assignee: Jomo Thermomolding & Co K GmbH; Jomo Thermomolding & Co KG GmbH
Current assignee: Jomo Thermomolding & Co K GmbH; Jomo Thermomolding & Co KG GmbH
Priority date: 2008-04-26
Filing date: 2008-04-26
Publication date: 2009-11-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Recyclingmaterial aus mit textilem Material kaschierten Schaumstoffabfällen oder -resten der Schuhindustrie, wie insbesondere aus textilkaschiertem EVA(Ethylenvinylacetat)-Schaumstoff, wobei diese Abfälle oder Reste hierfür zunächst in einer Zerkleinerungsmaschine zu einem Granulat zerkleinert werden, welches anschließend in einem Ofen erhitzt und in einem Mischer homogen gemischt wird, so dass das resultierende Material schließlich einem Kalander zugeführt werden kann, wo unter Beifügung von neuem Kunststoffharz Stangen oder Bahnen des neuen Recyclingmaterials geformt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Recyclingmaterial, insbesondere in Form von Platten oder Bahnen, aus Abfällen oder Produktionsresten von geschäumten thermoplastischen Kunststoffen, wie EVA (Ethylenvinylacetat) und PE (Polyethylen), die mit gewebten und/oder nicht gewebten textilen Materialien kaschiert sind.
Die Produktionsreste von geschäumten thermoplastischen Kunststoffen, insbesondere von geschäumtem EVA und PE, mit zusätzlichen textilen Materialanteilen, können aus jedem beliebigen industriellen Prozess stammen, insbesondere aber aus Fertigungsprozessen in der Schuhindustrie, wo derartige Abfallreste bei der Produktion von Schuheinlagen, Zwischensohlen oder anderen Schuhkomponenten in großen Mengen anfallen.
Vor allem geschäumtes EVA im Verbund mit Textilschichten ist ein in der Schuhindustrie weit verbreitetes Material und wird hier bei der Herstellung einzelner Komponenten, wie Schuheinlagen, Teilen von Sportschuhen etc. verwendet. Dabei sind die EVA-Schaumstoffplatten meist schon mit fremden Textilfasern kaschiert. Zur Herstellung des jeweiligen Artikels werden diese Platten zumeist in die gewünschte Form geschnitten oder gestanzt. Bei der Schuheinlagenherstellung bildet der EVA-Schaumstoff fast immer nur den Einlagenkern, auf dessen Oberfläche wiederum aus zumeist visuellen Gründen noch eine textile Zusatzschicht, vorwiegend durch Thermokaschierung, aufgebracht wurde. Die vom geschäumtem EVA und von diesen textilen Kaschierschichten im Herstellprozess anfallenden Stanz- und/oder Schnittabfälle werden gesammelt, aus der Fabrik transportiert und in Zwischenlagern für die anschließende Entsorgung gestapelt.
Die Entsorgung der Produktionsreste erfolgt derzeit entweder durch Abkippen auf Mülldeponien oder durch thermische Verwertung in Müllverbrennungsanlagen. Beide Entsorgungswege sind umweltschädlich und zudem unökonomisch. EVA und PE sind wie alle Kunststoffe hochwertige Materialien, die aus Rohöl unter Aufwendung erheblicher Syntheseenergien gewonnen wurden. Die Verbrennung in einer Müllverbrennungsanlage liefert nur einen Bruchteil dieser aufgewendeten Energie zurück.
EVA als Bestandteil von Schuhkomponenten, insbesondere von Schuheinlagen, wird ausschließlich in geschäumter Form verwendet. Elastomerschäume werden meist mittels chemischer Treibmittel, beispielsweise durch Zusatz von Carbonsäuren, erzeugt, welche bei erhöhter Temperatur oder durch Zusatz von Hilfsstoffen Gase, wie beispielsweise Stickstoff oder Kohlendioxid, freisetzen. Auf diese Weise schäumt der Kunststoff unter Bildung gleichmäßiger Poren in seinem Inneren auf. Die Expansion von Elastomeren führt naturgemäß zu einem Verlust an mechanischer Beanspruchbarkeit. Schaumstoffe weisen allerdings eine hohe Flexibilität und damit eine gute Anpassungsfähigkeit auf, die bei Schuheinlagen und Zwischensohlen ausdrücklich erwünscht ist.
Geschäumte Halbzeuge, wie beispielsweise geschäumtes EVA oder PE, werden meist in Form von Blöcken, Platten oder Bahnen vertrieben. Dabei wird der Rohschaumstoff meist schon beim Schaumstoffhersteller mit den textilen Oberflächenschichten kaschiert und der Verbundsschaumstoff dann in den genannten Formen an die weiterverarbeitende Industrie, wie zum Beispiel die Schuhindustrie, geliefert.
Die vorliegende Erfindung zur Herstellung von Recyclingmaterial aus Abfällen oder Produktionsresten von geschäumten thermoplastischen Kunststoffen mit textilen Zusatzanteilen ist nicht auf eine bestimmte Abfallsorte beschränkt. Es kann sich dabei um Verarbeitungsreste handeln, die bei allen vorstellbaren Produktionsprozessen anfallen, durch die der kaschierte Schaumstoff in ein Endprodukt, beispielsweise Schuheinlegesohlen, überführt wird, also zum Beispiel Reste, die beim Spalten, Schneiden, Stanzen, Fräsen, Druckverformen usw. anfallen.
Bisherige Versuche zur Wiederverwertung von Schnittresten aus geschäumtem EVA mit zusätzlichen textilen Materialkomponenten, wie sie bei der Schuheinlagenherstellung anfallen, sind fehlgeschlagen, weil ein neuerliches Hinzufügen von Treibmittel und Wiederaufschäumen dieses heterogenen Recyclinggranulates unbefriedigende Ergebnisse lieferte. Das gebildete Schäumgas hat sich bevorzugt an die Textilfasern, die den textilen Kaschierschichten entstammen, angelagert mit der Folge, dass sich im Endprodukt unerwünscht große Blasen bilden. Außerdem haben die Textilfasern und die Reste der textilen Kaschierschichten selbst die Bildung eines befriedigenden Endprodukts verhindert.
Daher ist es das Ziel der vorliegenden Erfindung, die Verarbeitungsabfälle geschäumter thermoplastischer Kunststoffe mit zusätzlich aufkaschierten textilen Materialanteilen einer werkstofflichen Verwertung wieder zuzuführen. Der mit textilen Verunreinigungen versetzte Schaumstoffabfall soll wieder in den Produktionskreislauf eingespeist werden, um Bestandteil neuer Fertigprodukte zu werden. Das ist der ökologisch und ökonomisch sinnvollste Verwertungsweg.
Die vorliegende Erfindung löst das Problem der Wiederverwertung von Abfällen aus geschäumten thermoplastischen Kunststoffen mit zusätzlichen textilen Materialanteilen dadurch, dass durch Zerkleinern der Abfallreste nicht nur die textilen Bestandteile zerkleinert werden, sondern dass das Material gleichsam entschäumt wird, bevor es zu einem porenfreien hartgummiähnlichen Recyclingmaterial geformt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist die folgenden Merkmale auf:

– Es verwendet Ausschussmaterial, das aus geschäumtem thermoplastischem Kunststoff (insbesondere EVA) mit textilen Materialzusätzen besteht und zum Beispiel in der Schuhindustrie bei der Schuheinlagenherstellung anfällt. Aus diesen normalerweise der Entsorgung durch Deponierung oder Verbrennung zugeführten Materialresten werden recycelte Materialbahnen hergestellt, deren Festigkeiten gleich oder höher als die Festigkeiten der auf dem Markt existierenden Schaumstoff-Rohmaterialbahnen ist.
– Durch das Verfahren werden recycelte Materialbahnen hergestellt, die Ausschussreste von Schaumstoffen, zum Beispiel EVA, PE etc., sowie von gewebten und/oder nicht gewebten synthetischen Textilmaterialien, zum Beispiel Polyester etc., und/oder natürlichen Textilmaterialien, zum Beispiel Wolle, Baumwolle etc., enthalten.
– Durch das Verfahren werden recycelte Materialbahnen hergestellt, deren Preis bei etwa 50% des Preises vergleichbarer Materialbahnen aus Kunststoffrohmaterial liegt.
– Die Materialbahnen aus den recycelten Schaumstoff- und weiteren Stoffresten weisen eine hohe Abriebfestigkeit auf und können in Abhängigkeit der Mengenanteile an zur Rezeptur beigefügten Komponenten in ihren Eigenschaften angepasst werden.
– Durch das Verfahren wird das Abfallmaterial einem hochwertigen Verwendungszweck wieder zugeführt, was neben den mit der Wiederverwendung verbundenen Einsparungen eine Verringerung der durch die Entsorgung des Abfallmaterials auf Mülldeponien oder durch die Verbrennung in Müllverbrennungsanlagen verursachten Umweltschädigungen ermöglicht.
– Das Recyclingmaterial lässt sich anschließend beliebig einfärben.

Die Umweltverträglichkeit ist ein sehr vorteilhafter Faktor und erhöht somit die Wertigkeit des vorliegenden Verfahrens, da durch die Vermeidung der Entsorgung von Material, das wieder dem Produktionskreislauf zugeführt wird, zu einer bedeutenden Verringerung der Umweltbelastung beigetragen wird.

– Ein weiterer vorteilhafter Faktor, der dem erfindungsgemäßen Verfahren angerechnet werden muss, ist die Möglichkeit, Schaumstoffabfälle mit Textilzusätzen aus grundsätzlich allen Fabriken der Schuhindustrie beseitigen zu können. Durch die simple Tatsache, dass das vorliegende erfindungsgemäße Verfahren jetzt die Möglichkeit zur Weiterverarbeitung bietet, können solche Produktionsunternehmen, anstatt hohe Entsorgungskosten für ihr Ausschussmaterial aufzuwenden, dieses Material nun an Recycling-Unternehmen kostenlos überlassen oder sogar verkaufen und somit aus ihrem Ausschussmaterial Erträge erwirtschaften. Man kann diese Ausschussreste einer passenden Wiederverwertung zuführen, ohne dass die Umwelt mit Abfällen oder Abgasen belastet wird.

Die Detaillierung der vorliegenden Erfindung wird vollzogen, indem die verschiedenen Prozessschritte, die zur Realisierung des vorliegenden Verfahrens notwendig sind, beschrieben werden. Somit kann bei Vorliegen der entsprechenden technischen Ausrüstung dieses Verfahren nachgearbeitet werden. Folglich ist eine vollständige Beschreibung der Funktionalität des hiermit offengelegten Verfahrens gegeben.
Die nun folgende Beschreibung stützt sich auf die Beschreibung der verschiedenen Prozessschritte, die die beste oder eine bevorzugte Ausführung zur Realisierung des idealisierten Verfahrens darstellen. Damit sollen eventuell noch nicht hinreichend verdeutlichte Gesichtspunkte der vorliegenden Erfindung umfassend geklärt werden, um den beanspruchten Schutzumfang eindeutig zu definieren.
Diese Prozessschritte können in ihrer Ausführungsform variieren, solange sie nicht vom grundsätzlich Beanspruchten abweichen.
Das erfindungsgemäß hergestellte Recyclingmaterial kann mittels weiterer Verfahren wie Thermoforming, Serigraphie, Nähen etc. zu einer Vielzahl von Gebrauchsgegenständen veredelt werden.
Das Verfahren zur Herstellung von Recyclingmaterial aus Schaumstoff- und weiteren Stoffresten umfasst die folgenden Prozessschritte:

– Die aus verschiedenen Industriezweigen stammenden Abfälle oder Reste von Schaumstoffen, zum Beispiel aus EVA und/oder PE, mit Beimengungen von gewebtem und/oder nicht gewebtem Stoff, zum Beispiel aus Polyester, Polypropylen, Strickgewebe bzw. synthetischen Fasern im allgemeinen, werden in einer Zerkleinerungsmaschine zerkleinert, um so ein Granulat herzustellen.
– Nach dem Zerkleinerungsprozess wird das resultierende Recyclinggranulat 15 Minuten in einem Ofen bei ca. 130°C erhitzt. Auf diese Weise werden die Treibmittelreste aus dem Recyclinggranulat entfernt und außerdem eine weitere Reduzierung der Korngrößenverteilung erzielt, mit dem Ziel, die Reaktionszeit und damit verbunden die Produktionszeit weiter zu verringern.
– Das erhitzte Recyclingmaterial wird in einen Banbury-Mischer gegeben und verbleibt in diesem Mischer 15 Minuten, um eine perfekte Mischung des Materials zu erzielen. Ein Banbury-Mischer ist ein Innenmischer mit zwei Rotoren, die sich in einer geschlossenen Kammer in entgegengesetzten Richtungen drehen, wobei die Mischung mittels eines hydraulisch betätigten Kolbens gegen die Rotoren gepresst wird.
– Dieses gemischte Recyclingmaterial wird dann für 5 Minuten einem Kalander zugeführt, der gleichzeitig neues Kunststoffharz, zum Beispiel EVA-Harz, beifügt und so Bahnen aus dem Recyclingmaterial formt.

Die Bahnen aus Recyclingmaterial auf Basis von Schaumstoff- und anderen Stoffresten können für die verschiedensten Anwendungen in jede beliebige Form geschnitten oder auf sonstige Weise weiterverarbeitet werden.
Die anteilmäßige Zusammensetzung des Recyclingmaterials kann so variiert werden, dass das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Produkt in Abhängigkeit von dieser Rezeptur verschiedene vorteilhafte Eigenschaften aufweist.
Das vorliegende Verfahren wurde für die Herstellung von ebenen Materialbahnen entwickelt. Die Materialbahnen kommen aus dem Kalander gleichförmig heraus. Derweil existieren keine Beschränkungen hinsichtlich der Formgebung der Endprodukte. Die Materialbahnen können in einem weiteren Arbeitsschritt neuerlich aufgewärmt und erweicht werden, um durch thermische Formverfahren zu Endprodukten verarbeitet zu werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Recyclingmaterial aus geschäumten und mit textilem Material kaschierten thermoplastischen Kunststoffabfällen, gekennzeichnet durch die folgenden Prozessschritte: – die aus verschiedenen Industriezweigen stammenden Abfälle oder Reste werden in einer Zerkleinerungsmaschine zu einem Granulat zerkleinert, – nach dem Zerkleinerungsprozess wird das resultierende Recyclinggranulat in einem Ofen erhitzt, – das erhitzte Recyclingmaterial wird in einem Mischer homogen gemischt, – das erhitzte und gemischte Recyclingmaterial wird einem Kalander zugeführt, der gleichzeitig eine Menge von neuem Kunststoffharz beifügt, – aus dem Recyclingmaterial werden Stangen oder Bahnen geformt.
Verfahren zur Herstellung von Recyclingmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stangen- oder Bahnenmaterial neuerlich aufgewärmt und erweicht wird, um durch thermische Formverfahren zu Endprodukten verarbeitet zu werden.
Verfahren zur Herstellung von Recyclingmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Abfälle aus EVA (Ethylenvinylacetat) und/oder PE (Polyethlen) mit weiteren Stoffresten, zum Beispiel aus Polyester, Polypropylen, Strickgewebe bzw. synthetischen Fasern im allgemeinen, verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Recyclinggranulat auf ca. 130°C erhitzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erhitzte Recyclingmaterial in einem Banbury-Mischer homogen gemischt wird.