-
Technisches Gebiet
-
Die Erfindung betrifft einen umweltfreundlichen Brennstoff aus Gummi und ein Verfahren zur Herstellung desselben, und insbesondere einen umweltfreundlichen Brennstoff, der aus Altgummi herstellbar ist, was mit dem Prinzip der Wirtschaftlichkeit im Einklang steht.
-
Stand der Technik
-
Gemäß den bestehenden Vorschriften wird Abfall in allgemeine Abfälle und gewerbliche Abfälle unterteilt. Um große Abfallmengen zu vermeiden, die viel Platz beanspruchen, werden Abfälle in der Regel verbrannt, vergraben oder anderweitig so weiterverarbeitet, dass die Abfälle in recycelte Materialien umgewandelt werden, wodurch das Konzept des Umweltschutzes umgesetzt und die wirtschaftliche Entwicklung gefördert wird.
-
Der Erfinder der vorliegenden Patentanmeldung widmet sich der Verwirklichung des Konzepts des Umweltschutzes und der Forschung zum Recycling von Kunststoffabfallbehältern. Aus der Druckschrift
TW I 635134 des Anmelders sind ein herkömmlicher umweltfreundlicher Brennstoff und ein Verfahren zur Herstellung desselben bekannt. Dieses Verfahren kann tatsächlich eine Technologie bereitstellen, um Kunststoffabfall zu einem umweltfreundlichen Brennstoff zu verarbeiten. Das entsprechende Patent wurde erteilt.
-
Jedoch besteht weiterhin ein Bedarf bezüglich der Weiterentwicklung des Recyclings von Gummiabfall. Die Hauptquellen für Gummiabfall sind die Reifenindustrie, gefolgt von Altgummi, defekten Produkten, Abfallstoffen, die in Gummifabriken im Herstellungsverfahren entstehen, und Altreifen, die aus dem Verschleiß an Kraftfahrzeugen resultieren.
-
Im Allgemeinen sind Reifen eine Art von Verbrauchsmaterial. Da jedes Jahr Millionen von Fahrzeugen auf der ganzen Welt bewegt werden, entstehen jedes Jahr beträchtliche Mengen von Altreifen, wobei diese Altreifen zu einer der Hauptquellen für die Verschmutzung der Umwelt werden. Die allgemeine Reifenzusammensetzung ist kompliziert. Ein Reifen besteht aus natürlichem und synthetischem Gummi, Ruß, Nylonspulen, Stahldraht, Schwefel, Petroleum, Harz und dergleichen, wobei die Komponenten im Herstellungsverfahren gemischt, bei hoher Temperatur in Form gebracht, wobei im Wesentlichen qualitative Veränderungen erfolgen, sodass die ursprünglichen Formen und Eigenschaften der Komponenten nicht wiederherstellbar sind. Der Heizwert von Altreifen ist jedoch hoch (37 Millionen Joule pro Kilogramm). In der Vergangenheit wurden Altreifen daher oft als Brennstoff für Zementöfen, Kraftwerke und Papiermühlen verwendet, wobei allerdings die dabei gebildeten Abgase Karzinogene, wie Dioxin, und Stickoxide enthielten. Insbesondere enthält das emittierte Abgas Schwebeteilchen, wie Karzinogene, Dioxine und Stickoxide, sowie übelriechende Luftschadstoffe. Außerdem setzt sich die Schlacke auch aus einer großen Menge an Asche zusammen. Demzufolge sollte der Gesamtnutzen der Ressourcennutzung neu bewertet werden.
-
Darüber hinaus werden Altreifen, Kunststoffe und Gummi durch Cracken weiterbehandelt, um Rohöl zu veredeln. Im Cracking-Verfahren wird Ruß produziert, aber es gibt keine Möglichkeit, den Ruß richtig wiederzuverwenden. Da der Ruß reich an Kohlenstoff ist, können einige Hersteller den produzierten Ruß an andere Fabriken verkaufen, wobei dieser dort als Kohle verwendet wird. Da Cracking-Verfahren jedoch hohe Kosten verursachen, ist es jedoch für Rußhersteller nicht kosteneffektiv, wenn der Ruß nach Gewicht verkauft wird.
-
Aufgabe der Erfindung
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen umweltfreundlichen Brennstoff zu schaffen, der aus Altgummi hergestellt werden kann, was im Einklang mit dem allgemeinen Prinzip einer hohen Wirtschaftlichkeit steht, sowie die Bereitstellung eines zugehörigen Herstellungs verfahrens.
-
Technische Lösung
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen umweltfreundlichen Brennstoff, der die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist, und ein Verfahren, das die im Anspruch 3 angegebenen Merkmale aufweist. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
-
Gemäß der Erfindung wird ein umweltfreundlicher Brennstoff bereitgestellt, welcher dadurch erhalten wird, dass nachdem ein Gummimaterial zu einem feinen Pulver zerkleinert wurde, eine Entgiftungssubstanz dem Gummimaterial zugegeben und gründlich damit vermischt wird, wobei schädliches Chlor und Schwefel unter Verwendung der Entgiftungssubstanz entfernt werden. Die Entgiftungssubstanz enthält ein halogenfreies Flammschutzmittel und ein Entschwefelungsmittel.
-
Dadurch ist es möglich, einen umweltfreundlichen Brennstoff unter Verwendung von nutzlosen Gummimaterialien zu erzeugen, der brennbar und nicht toxisch ist und somit einen nutzbaren Wert hat.
-
Gemäß der Erfindung ist dem Gummimaterial die Entgiftungssubstanz in einem Gewichtsprozentsatz von 5 bis 35% beigesetzt.
-
Gemäß der Erfindung beträgt der Anteil des halogenfreien Flammschutzmittels und des Entschwefelungsmittels in der Entgiftungssubstanz entsprechend 30% bis 50% und 50% bis 70%.
-
Gemäß der Erfindung kann der umweltfreundliche Brennstoff durch Wärme und Druck zu einem festen, umweltfreundlichen Brennstoff umgeformt werden.
-
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Brennstoffs bereitgestellt, das die folgenden Schritte umfasst:
- a) Zerkleinern eines Gummimaterials, wobei das Gummimaterial mit einer Zerkleinerungsvorrichtung zerkleinert wird;
- b) Mischen des zerkleinerten Gummimaterials mit einer Entgiftungssubstanz, wobei das zerkleinerte Gummimaterial in eine Rührvorrichtung eingebracht und eine bestimmte Menge einer Entgiftungssubstanz gleichzeitig zugegeben wird, wobei das Gummimaterial und die Entgiftungssubstanz durch die Rührvorrichtung gründlich gemischt werden, um eine Mischung zu erhalten;
- c) Formgebung, wobei die Mischung in eine Formvorrichtung eingebracht wird, wobei die Formvorrichtung zum Komprimieren und - formen unter der Einwirkung von Wärme ausgelegt ist, wobei ein vorgeformtes Produkt erhalten wird;
- d) Spritzgießen, wobei das vorgeformte Produkt in einen Granulator eingebracht wird, um den umweltfreundlichen Brennstoff nach dem Erwärmen spritzzugießen; und
- e) Schneiden, wobei der spritzgegossene umweltfreundliche Brennstoff in eine festgelegte Länge zugeschnitten wird.
-
Gemäß der Erfindung wird die Entgiftungssubstanz in einem Gewichtsprozentanteil von 5 bis 35% zugegeben.
-
Gemäß der Erfindung beinhaltet die Entgiftungssubstanz ein halogenfreies Flammschutzmittel und ein Entschwefelungsmittel, wobei der jeweilige Anteil des halogenfreien Flammschutzmittels und des Entschwefelungsmittels 30% bis 50% bzw 50% bis 70% beträgt.
-
Figurenliste
-
Im Folgenden werden die Erfindung und ihre Ausgestaltungen anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung des Herstellungsverfahrens eines erfindungsgemäßen umweltfreundlichen Brennstoffs;
- 2 ein Flussdiagramm des Herstellungsverfahrens gemäß der Erfindung;
- 3 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen umweltfreundlichen Brennstoff-Substrats mit einem runden Querschnitt;
- 4 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen umweltfreundlichen Brennstoff-Substrats mit einem rechteckigen Querschnitt; und
- 5 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen umweltfreundlichen Brennstoffs in Chipform.
-
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
-
Wie aus 1 ersichtlich ist, wird ein erfindungsgemäßes umweltfreundliches Brennstoff-Substrat aus weggeworfenem Gummimaterial 1 hergestellt. Nachdem das Gummimaterial 1 zu einem feinen Pulver zerkleinert wurde, wird ein bezogen auf die Menge ein bestimmter Anteil einer Entgiftungssubstanz 2 zugegeben und die beiden Komponenten werden gründlich gemischt. Die Entgiftungssubstanz 2 wird chemisch umgesetzt, wodurch schädliches Chlor, Schwefelstoffe und dergleichen aus dem Gummimaterial 1 entfernt werden. Auf diese Weise kann ein umweltfreundliches Brennstoff-Substrat 3 erhalten werden, dass brennbar und ungiftig ist.
-
Im Allgemeinen ist der Brennwert von Gummimaterialien zur direkten Verbrennung zu hoch, da er etwa 7900 kcal/kg beträgt, wodurch der Kessel beschädigt werden kann, wobei bei einer direkten Verbrennung ferner schädliche Chlor-Substanzen erzeugt werden.
-
Erfindungsgemäß erfolgt daher die Zugabe eines bestimmten Anteils einer Entgiftungssubstanz 2 zu dem Gummimaterial 1. wobei die Entgiftungssubstanz 2 hauptsächlich ein halogenfreies Flammschutzmittel 21 und ein Entschwefelungsmittel 22 enthält. Durch Zugabe des halogenfreien Flammschutzmittels 21, welches ein schwer entflammbares Mittel ist, kann bei der Verbrennung des Gummimaterials 1 das Auftreten von Bindungen mit äußeren Gasen verringert werden. Der Brennwert kann auf etwa 6000 bis 6800 kcal/kg eingestellt werden, wodurch die Bildung schädlicher Chlor-Substanzen reduziert wird. Durch die Zugabe des Entschwefelungsmittels 22 werden im Wesentlichendie Schwefelbestandteile durch eine chemische Reaktion aus dem Altgummiteil entfernt. Die Schwefelbestandteile werden von einem anderen Stoff eingefangen und fallen in Form einer nicht - brennbaren, nicht - umweltschädlichen Substanz aus, sodass das Gummimaterial 1 zu einem hochwertigen regenerativen, ungiftigen, umweltfreundlichen Brennstoffmaterial umgewandelt wird, das bei der Verbrennung keine Schwefeloxide freisetzt.
-
Ein Beispiel für die Wirkung eines Entschwefelungsmittels wird im Folgenden beschrieben:
- Durch Reaktion von 1,4-Benzochinon mit Benzoesäure wird ein Phenylradikal gebildet. Der Schwefel in dem damit behandelten Gummi reagiert mit den Phenylradikalen, wobei die Schwefelmoleküle danach durch Substanzen auf Calciumbasis, wie CaO, CaCO, CaC oder dergleichen, eingefangen werden, um harmlose und nicht - entflammbare Präzipitate, wie CaS und CaSO4, zu bilden.
-
Es sei erwähnt, dass ein Flammschutzmittel eine Substanz ist, die eine verringerte Entflammbarkeit oder eine verzögerte Verbrennung eines Brennstoffs bewirkt. Seit langem werden Flammschutzmittel im alltäglichen Leben (wie Transport, Elektronik, Elektrogeräte oder Möbel und Baumaterialien) verwendet. Während einige Flammschutzmittel für bestimmte Anwendungen gut geeignet sind, funktionieren sie in anderen Bereichen nicht. Das heißt, kein Flammschutzmittel ist allmächtig und für unterschiedliche Anwendungen müssen unterschiedliche Lösungen ausgewählt werden. In der vorliegenden Erfindung wird ein halogenfreies Flammschutzmittel gewählt, das für den Einsatz in Kunststoffprodukten geeignet ist, sich bei der Verbrennung nicht verflüchtigt, keine korrosiven Gase bildet und als schadstofffreies Flammschutzmittel bezeichnet wird.
-
Wenn jedoch der Anteil des halogenfreien Flammschutzmittels 21 zu hoch ist, kann das Gummimaterial 1 nicht verbrannt werden. Daher muss dessen Anteil bei der Zugabe genau kontrolliert werden. Basierend auf Experimenten wurde erfindungsgemäß ein optimaler Anteil für dessen Zugabe ermittelt, der im Bereich von 5 bis 35 Gew.-% liegt. Das heißt, dass der Gewichtsprozentanteil für die Zugabe der Entgiftungssubstanz 2 zu dem Gummimaterial 1 zwischen 5 und 35 Gew.-% betragen soll, wobei in der Entgiftungssubstanz 2 der jeweilige Anteil des halogenfreien Flammschutzmittels 21 und des Entschwefelungsmittels 22 entsprechend 30% bis 50% bzw. 50% bis 70% beträgt. Bezogen auf das Gummimaterial 1 liegt das halogenfreie Flammschutzmittel 21 quantitativ in einer Menge zwischen 1,5 und 17,5 Gew.-% vor und das Entschwefelungsmittel 22 liegt in einer Menge zwischen 2,5 und 24,5 Gew.-% vor.
-
Ferner kann das oben beschriebene umweltfreundliche Brennstoffmaterial erhitzt, unter Druck gesetzt und zu einem festen, umweltfreundlichen Brennstoff-Substrat umgeformt werden. Wenn die Teile des zerkleinerten Gummimaterials nicht aneinander haftet, kann dem zerkleinerten Gummimaterial eine antitoxische Substanz zugesetzt werden, und außerdem kann ein Klebstoff in einem Anteil zwischen 2 und 6 Gew.-% zugegeben werden. Der Klebstoff setzt sich aus einem Harz auf Wasserbasis zusammen. Das mit diesen Zusätzen modifizierte Gummimaterial kann dann erhitzt, unter Druck gesetzt und umgeformt werden, wodurch sich ein nicht-toxisches Brennstoff-Substrat ergibt.
-
Wie in den 2 bis 5 gezeigt ist, kann das oben beschriebene umweltfreundliche Brennstoffmaterial bzw. -Substrat durch verschiedene Schritte hergestellt werden. Nachstehend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Schritte des Verfahrens zur Herstellung des Brennstoff-Substrats der vorliegenden Erfindung sind Folgende:
- a Zerkleinerungsschritt: das Gummimaterial 1 wird mit einer Zerkleinerungsvorrichtung zerkleinert;
- b Mischschritt: Einbringen des zerkleinerten Gummimaterials 1 in eine Rührvorrichtung und gleichzeitiges Zugeben einer bestimmten Menge einer Entgiftungssubstanz 2, wobei sich die Entgiftungssubstanz 2 aus einem halogenfreien Flammschutzmittel 21 und einem Entschwefelungsmittel 22 zusammensetzt, und wobei das Gummimaterial 1 und die Entgiftungssubstanz 2 durch die Rührvorrichtung gründlich gemischt werden, um eine Mischung zu erhalten;
- c Formgebungsschritt: Einbringen der Mischung in eine Formvorrichtung, wobei durch Wärmekomprimieren und -formen ein umgeformtes Produkt erhalten wird, das ein umweltfreundliches Brennstoffmaterial ist;
- d Spritzgießen - Einbringen des umgeformten Produkts aus Schritt c. in einen Granulator, um das umweltfreundliche Brennstoffmaterial nach dem Erwärmen spritzzugießen, wobei ein Brennstoff-Substrat 3 erhalten wird; und
- e Schneidschritt: Zuschneiden des Brennstoff-Substrats 3 aus Schritt d. in eine festgelegte Länge.
-
Bezugnehmend auf 2 wird zuerst der Schritt a zum Zerkleinern eines Gummimaterials durchgeführt, wobei Abfallgummimaterial 1 zum Zerkleinern in einer Zerkleinerungsvorrichtung, wie z.B. einer Anfasmaschine, Pulverisiervorrichtung oder dergleichen, platziert wird, mit der sich das Gummimaterial 1 vorzugsweise zu einem feinen Pulver zerkleinern lässt. Danach wird das zerkleinerte Gummimaterial 1 für den Schritt b zum Mischen in eine Rührvorrichtung gegeben. Gleichzeitig wird eine bestimmte Menge einer Entgiftungssubstanz 2 zu dem Gummimaterial 1 in der Rührvorrichtung hinzugefügt. Der Gewichtsprozentanteil der Entgiftungssubstanz 2, die zu dem Gummimaterial 1 zugegeben wird, beträgt 5 bis 35%. Die jeweiligen Gewichtsprozentanteile des halogenfreien Flammschutzmittels 21 und des Entschwefelungsmittels 22 in der Entgiftungssubstanz 2 betragen 30% bis 50% bzw. 50% bis 70%. Bezogen auf das Gummimaterial 1 liegt das halogenfreie Flammschutzmittel 21 somit quantitativ in einem Anteil zwischen 1,5 und 17,5 Gew.-% vor und das Entschwefelungsmittel 22 liegt in einem Anteil zwischen 2,5 und 24,5 Gew.-% vor. Die Mischung aus dem Gummimaterial 1 und der Entgiftungssubstanz 2 wird durch die Rührvorrichtung gründlich durchgemischt. Die Rührvorrichtung kann ein Kugelmischer oder dergleichen sein. Damit kann eine Mischung erhalten werden, die ein pulverförmiges umweltfreundliches Brennstoffmaterial ist.
-
Wenn ein festes umweltfreundliches Brennstoff-Substrat 3 benötigt wird, kann die Mischung einer Formmaschine zur Wärmekompression und zum Umformen, beispielsweise einer Doppeltrommelmaschine oder einem Kneter, zugeführt werden. Dadurch erfolgt der Schritt c zum Umformen, wodurch ein umgeformtes Produkt mit einer hohen Dichte erhalten wird. Als nächstes wird der Schritt d zum Spritzgießen durchgeführt, um das umgeformte Produkt in einen Granulator einzubringen und durch Erwärmen das zugeführte umgeformte Produkt spritzzugießen. Auf diese Weise können verschiedene Arten von umweltfreundlichen Brennstoff-Substraten erhalten werden 3, wie zum Beispiel Kugeln, Stäbe, Blöcke, Blätter Flocken, Granulate usw. [siehe 3 bis 5]. Das umweltfreundliche Brennstoff-Substrat 3 wird dann dem Schritt e zum Zuschneiden in die erforderliche Länge unterzogen, um den umweltfreundlichen Brennstoff 3 in die zur Verbrennung geeignete erforderliche Länge zu bringen.
-
Um die Dichte des aus der Mischung umgeformten Produkts zu erhöhen und einen umweltfreundlichen Brennstoff 3 mit einer besseren Spritzguss- und Bindewirkung zu erhalten, kann in dem Schritt d zum Spritzgießen, wenn das umgeformte Produkt in den Granulator eingebracht wird, gleichzeitig eine bestimmte Menge an Klebestoff hinzugefügt werden. Damit wird der Klebstoff in den umgeformten Körper eingemischt und damit erwärmt, um den umweltfreundlichen Brennstoff auszuspritzen. Ferner ist der Klebstoff in einem Gewichtsprozentsatz von 2 bis 6% enthalten und der Klebstoff ist aus einem Harz auf Wasserbasis hergestellt, sodass der Klebstoff perfekt ohne Lockern gebildet werden kann.
-
Zusammenfassend lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beispielsweise folgende Vorteile realisieren:
- 1. Durch Zugabe eines halogenfreien Flammschutzmittels zum Gummimaterial kann die Bildung von giftigem Chlorgas und giftigen Chlorverbindungen während der Verbrennung wirksam unterdrückt werden.
- 2. Durch Zugabe eines Entschwefelungsmittels zu dem Gummimaterial wird der Schwefel in dem Altgummidurch eine chemische Reaktion abgelöst und dann durch eine andere Substanz eingefangen, um als eine nicht - entflammbare und nicht - verschmutzende Substanz auszufallen, sodass das Gummimaterial zu einem hochwertigen, regenerativen, ungiftigen, umweltfreundlichen Brennstoff umgewandelt werden kann, der während der Verbrennung keine Schwefeloxide abgibt.
- 3. Durch ein Flammschutzmittel mit geringer Rauchentwicklung und geringer Toxizität kann die Flammbeständigkeit von brennbaren Materialien verbessert werden. Außerdem wird vermieden, dass sich das Gummimaterial entzündet und sich die Flammen ausbreiten. Ferner ist die Kombination des Gummimaterials mit einem externen Gas während der Verbrennung weniger wahrscheinlich, wodurch die Erzeugung von schädlichen Gasen verhindert wird und eine ungiftige Verbrennung erreicht wird.
- 4. Durch Zugabe des Klebstoffs können die Dichte des aus der Mischung umgeformten Produkts und dessen Spritzguss-Bindewirkung verbessert werden, sodass ein umweltfreundlicher Brennstoff mit besserer Haftung hergestellt werden kann.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
