DE102023104535A1

DE102023104535A1 - Verfahren zum Recyclen von lackierten Kunststoffen

Info

Publication number: DE102023104535A1
Application number: DE102023104535.0A
Authority: DE
Inventors: Christoph Gross
Original assignee: Recosal GmbH
Current assignee: RECOSAL GMBH, DE
Priority date: 2023-02-24
Filing date: 2023-02-24
Publication date: 2024-08-29
Also published as: WO2024175157A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Recyclen von lackierten Kunststoffteilen.Um ein Verfahren zum Recycling lackierter Kunststoffmaterialien zu schaffen, welches es ohne Zusatz von Chemikalien ermöglicht, ein Granulat zu erhalten, das in seinen physikalischen Eigenschaften nahezu denjenigen von Neumaterial entspricht, wird im Rahmen der Erfindung ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem• die Kunststoffteile in einem oder mehreren Schritten auf eine Partikelgröße im Bereich von ca. 1 bis 2.000 µm zerkleinert werden,• wobei die Kunststoffpartikel anschließend einem Extruder zugeführt werden, mit dem nach einer Aufschmelz- und Knetphase und einer Filtration ein Kunststoffstrang extrudiert wird und• anschließend der Kunststoffstrang granuliert wird.Es hat sich im Rahmen der Erfindung überraschend gezeigt, daß auf diese Weise ohne Zusatz von Chemikalien - es wird weder ein Zersetzungsmittel für die Lackierung noch ein Haftmittel benötigt - ein Kunststoffgranulat erhalten wird, mit dem auch lackierte Kunststoffteile erzeugt werden können, deren physikalische Eigenschaften denen von Neumaterial nahezu entsprechen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Recyclen von lackierten Kunststoffteilen.
Für Kraftfahrzeugteile werden häufig Kunststoffprodukte verwendet. Wenn man beispielsweise Kunststoffstoßfänger mit unlackierten Oberflächen recycelt, werden fehlerhaft abgeformte Stoßfänger und von Schrottfahrzeugen entnommene Stoßfänger zu einer Größe von etwa 3 mm großen Würfeln grob zerkleinert und dann mit reinem oder neuem Material gemischt und zum Abformen von Stoßfängern wiederverwendet. Dies ist möglich, da die physikalischen Eigenschaften recycelten Kunststoffmaterials nicht wesentlich schlechter sind als die von Neumaterial.
Bei Kunststoffteilen mit lackierten Oberflächen können auf diese Art wiedergewonnene Kunststoffmaterialien jedoch nicht für identische Neuteile wiederverwendet werden. Werden nämlich lackierte Kunststoffteile zerkleinert, verschlechtert der Lack die physikalischen Eigenschaften des Kunststoffmaterials, wie Schlagfestigkeit, Dehnung und Oberflächengüte, so stark, daß keine zufriedenstellende Güte mehr für ein Neuteil erreichbar ist.
Deshalb werden lackierte Kunststoffteile, die fehlerhaft abgeformt oder Schrottfahrzeugen entnommen wurden, auf Mülldeponien abgelagert oder verbrannt, was umweltschädlich ist.
Aus dem Stand der Technik sind Verfahren zum Entfernen der Lackierung durch Sandstrahlen bekannt. Sandstrahlmaterialien werden durch Druckluft auf die Lackierung der lackierten Kunststoffteile geblasen, um die Lackierung mechanisch zu entfernen.
Es sind auch Verfahren zur Harzschmelze und zum Trennen der Lackierung mit einer Siebvorrichtung bekannt. Ein lackiertes Kunststoffteil wird grob zerkleinert und in einen Extruder eingegeben, in dem das Kunststoffteil geschmolzen wird. Da die Lackierung im Extruder aufgrund ihrer Wärmeaushärtung nicht schmilzt, kann sie mittels einer Siebvorrichtung, die am Auslaß des Extruders angebracht ist, abgetrennt werden.
Es sind weiterhin Verfahren bekannt, um mittels Chemikalien eine Lackierung vom Kunststoff zu lösen.
Die EP 1 205 513 A2 beschreibt ein Verfahren zum Entlackieren von mit Lackschichten versehenen Kunststoffkörpern, bei dem diese zunächst auf eine schüttfähige Teilegröße zerkleinert werden. Diese Kunststoffteile werden anschließend mit einem die Haftung der darauf befindlichen Lackschichten mindernden Entlackierungsmittel versetzt und mittels einer Förderschnecke umgewälzt. Das Entlackierungsmittel wird dabei von einer Emulsion aus mindestens einem benzylsubstituierten Alkanol, einem Alkyl-Glykol-Acetat bzw. N-Alkylpyrolidon mit einer wässerigen Lauge gebildet, die sich nicht vollständig mischen lassen. Das Mischungsverhältnis der einzelnen Bestandteile des Entlackierungsmittels ist dabei so gewählt, daß es im Bereich einer Mischungslücke liegt. Nach erfolgter Einwirkung des Entlackierungsmittels auf die lackierten Kunststoffteile wird diesem ein Flüssigkeit aufsaugender Feststoff zugesetzt, um die weitere Prozeßführung trocken durchführen zu können. Anschließend werden die Kunststoffteile einer Hammermühle zugeführt, in der die durch das Entlackierungsmittel aufgequollenen Lackschichten der Kunststoffteile abgeschlagen werden. Dieses Verfahren ist aufgrund der verwendeten Chemikalien aufwendig, kostenintensiv und zudem schädlich für die Umwelt.
Weiterhin gibt es Verfahren, bei denen eine Zerkleinerung der Kunststoffteile erfolgt, die mit neuem Kunststoff gemischt werden.
Gemäß der DE 197 15 945 A1 werden geschredderte Kunststoffteile in eine Hammermühle gegeben und dort mit einem Kunststoffgranulat aus PA 66 GF 30 in Bewegung versetzt. Durch die Erwärmung und den Aufprall werden Lackpartikel gelöst und es werden weitgehend entlackte Kunststoffpartikel erhalten.
Schließlich gibt es rein mechanische Verfahren zum Recyclen von lackierten Kunststoffteilen.
Die EP 0 575 751 A1 beschreibt ein Verfahren, bei dem lackierte Kunststoffteile mehrstufig fein zerkleinert, aber nicht pulverisiert werden. Sie werden im Feinzerkleinerungsschritt einer Scherung unterworfen, wobei sie von den anhaftenden Lackpartikeln befreit werden.
Es ist demzufolge die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Recycling lackierter Kunststoffmaterialien zu schaffen, welches es ohne Zusatz von Chemikalien ermöglicht, ein Granulat zu erhalten, das in seinen physikalischen Eigenschaften nahezu denjenigen von Neumaterial entspricht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, bei dem

• die Kunststoffteile in einem oder mehreren Schritten auf eine Partikelgröße im Bereich von ca. 1 bis 2.000 µm zerkleinert werden,
• wobei die Kunststoffpartikel anschließend einem Extruder zugeführt werden, mit dem nach einer Aufschmelz- und Knetphase und einer Filtration ein Kunststoffstrang extrudiert wird und
• anschließend der Kunststoffstrang granuliert wird.

Es hat sich im Rahmen der Erfindung überraschend gezeigt, daß auf diese Weise aus sortenreinen Kunststoffteilen ein Kunststoffgranulat erhalten wird, mit dem auch lackierte Kunststoffteile erzeugt werden können, deren physikalische Eigenschaften denen von Neumaterial nahezu entsprechen. Das erfindungsgemäße Verfahren erfolgt ohne Zusatz von Chemikalien. Es wird weder ein Zersetzungsmittel für die Lackierung noch ein Haftmittel benötigt.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Kunststoffteile in einem oder mehreren Schritten auf eine Partikelgröße von ca. 100 bis 1.500 µm und besonders bevorzugt von ca. 500 bis 1.000 µm zerkleinert werden.
Es ist möglich, ausschließlich das recycelte Kunststoffgranulat als Rohstoff für die Herstellung neuer Kunststoffteile der ursprünglichen oder einer neuen Verwendung wiederzuverwenden.
Es wird aber bevorzugt, daß das erhaltene recycelte Kunststoffgranulat und/oder recyceltes Kunststoffgranulat aus unlackiertem Vormaterial mit Neukunststoff gemischt wird, um neue Kunststoffteile der ursprünglichen oder einer neuen Verwendung herzustellen.
Es kann sowohl reines, gemäß der vorliegenden Erfindung recyceltes Kunststoffgranulat aus lackiertem Vormaterial mit Neukunststoff gemischt werden als auch gemäß der vorliegenden Erfindung recyceltes Kunststoffgranulat aus lackiertem Vormaterial mit recyceltem Kunststoffgranulat aus unlackiertem Vormaterial gemischt werden und diese Mischung wiederum mit Neukunststoff gemischt werden. Die jeweilige Art und Zusammensetzung der Mischung hängt von den jeweiligen Produktanforderungen ab.
Hierbei enthält die Mischung beispielsweise zwischen 10 und 90 Gew.-% recyceltes Kunststoffgranulat und/oder recyceltes Kunststoffgranulat aus unlackierten Kunststoffteilen, vorzugsweise zwischen 20 und 80 Gew.-% und besonders bevorzugt zwischen 30 und 50 Gew.-%.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Zerkleinerung der Kunststoffteile in mehreren Schritten erfolgt, wobei zunächst eine Vorzerkleinerung, beispielsweise mittels eines Schredders, erfolgt, dann optional eine Zwischenverkleinerung, beispielsweise in einer Schneidmühle, und schließlich ein Vermahlen der Kunststoffteile, beispielsweise in einer Scheibenmühle oder einer Schwingmühle.
Nach der Vorzerkleinerung liegen vorzugsweise Kunststoffteile mit einer Größe von ca. 20 bis 80 mm und nach der Zwischenverkleinerung mit einer Größe von ca. 4 bis 20 mm vor. Je nach Ausgangsprodukt und den gewählten Zerkleinerungsverfahren können auch andere Dimensionen der Kunststoffteile nach den einzelnen Verfahrensschritten vorliegen und es ist auch möglich, den Schritt der Zwischenverkleinerung auszulassen und direkt von der Vorzerkleinerung in das Vermahlen überzugehen.
Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Extruder ein Einschneckenextruder oder ein Doppelschneckenextruder ist, wobei letzterer bevorzugt wird. In Doppelschneckenextrudern ist der Kunststoff höheren Scherkräften ausgesetzt, was für die vorliegende Anwendung von Vorteil ist. Die Filtration erfolgt vorzugsweise mittels eines Schmelzefilters.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung bestehen darin, daß der Kunststoffstrang mittels einer Stranggranulierung oder einer Unterwassergranulierung granuliert wird, wobei erstere bevorzugt wird.
Es können allerdings auch andere Granulierungsverfahren eingesetzt werden.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß die Kunststoffteile lackierte Kunststoffteile von Kraftfahrzeugen sind.
Dies können beispielsweise lackierte Stoßfänger sein. Selbstverständlich können auch andere lackierte Kunststoffteile sowohl von Kraftfahrzeugen als auch aus anderen Bereichen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren recycelt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich grundsätzlich für alle lackierten Kunststoffe, insbesondere PA, PE, PP, wobei bevorzugt nicht faserverstärkte Kunststoffe verwendet werden.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt

1 den schematischen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Recyclen von lackierten Kunststoffteilen.

Zunächst werden die Kunststoffteile falls erforderlich händisch oder mechanisch vorbehandelt, so daß sortenreine Kunststoffteile vorliegen.
In einem ersten Schritt werden die Kunststoffteile in einem Schredder auf eine Größe von ca. 20 bis 80 mm vorzerkleinert. Vor oder nach diesem Schritt erfolgt eine Sortierung und/oder eine Entfernung von Metallteilen.
Die vorzerkleinerten Kunststoffteile werden mittels eines Förderbandes einer Schneidmühle (1) zugeführt, wo sie auf eine Größe von ca. 4 bis 20 mm zerkleinert werden.
Über ein Förderband oder ein Schneckenfördersystem werden die Kunststoffteile dann zu einer Scheibenmühle (2) transportiert. In der Scheibenmühle (2) werden die Kunststoffteile dann auf eine Partikelgröße von ca. 100 bis 2.000 µm zerkleinert und anschließend in eine Siebanlage (3) geführt, mittels der die gewünschte Partikelgröße sichergestellt wird.
Die gesiebten Kunststoffpartikel werden über eine Dosiereinheit einem Extruder (4) zugeführt, wobei es sich je nach Material um einen Einschneckenextruder oder einen Doppelschneckenextruder handelt, wobei letzterer bevorzugt wird. Die Extrusion beinhaltet eine Aufschmelz- und Knetphase.
Anschließend an die Extrusion wird der Kunststoff granuliert, vorzugsweise mittels Stranggranulierung (6) im Wasserbad (5), wobei auch alternative Granulierungsverfahren eingesetzt werden können.
Das Granulat, das beispielsweise eine Größe von ca. 3 bis 8 mm aufweist, wird mittels eines Glasiersiebs abgesiebt und einer Verpackungseinheit (7) zugeführt.
Gegebenenfalls kann zusätzlich eine Homogenisierung sowohl der Zwischenprodukte des Verfahrens als auch des Granulats erfolgen.
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

EP 1205513 A2 [0008]
DE 19715945 A1 [0010]
EP 0575751 A1 [0012]

Claims

Verfahren zum Recyclen von lackierten Kunststoffteilen, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: • Zerkleinerung der Kunststoffteile in einem oder mehreren Schritten in Kunststoffpartikel mit einer Partikelgröße im Bereich von 1 bis 2.000 µm, • Zuführung der Kunststoffpartikel in einen Extruder, mit dem nach einer Aufschmelz- und Knetphase und einer Filtration ein Kunststoffstrang extrudiert wird, und • anschließend der Kunststoffstrang granuliert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffteile auf eine Partikelgröße von ca. 100 bis 1.500 µm und besonders bevorzugt von ca. 500 bis 1.000 µm zerkleinert werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, ausschließlich das recycelte Kunststoffgranulat als Rohstoff für die Herstellung neuer Kunststoffteile der ursprünglichen oder einer neuen Verwendung wiederverwendet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erhaltene recycelte Kunststoffgranulat aus lackiertem Vormaterial und/oder recyceltes Kunststoffgranulat aus unlackiertem Vormaterial mit Neukunststoff gemischt wird, um neue Kunststoffteile in der ursprünglichen oder einer neuen Verwendung herzustellen.
Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung beispielsweise zwischen 10 und 90 Gew.-% recyceltes Kunststoffgranulat und/oder recyceltes Kunststoffgranulat aus unlackierten Kunststoffteilen enthält, vorzugsweise zwischen 20 und 80 Gew.-% und besonders bevorzugt zwischen 30 und 50 Gew.-%.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerkleinerung der Kunststoffteile in mehreren Schritten erfolgt, wobei zunächst eine Vorzerkleinerung erfolgt, dann optional eine Zwischenverkleinerung, und schließlich ein Vermahlen der Kunststoffteile, beispielsweise in einer Scheibenmühle oder einer Schwingmühle.
Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Vorzerkleinerung Kunststoffteile mit einer Größe von ca. 20 bis 80 mm und nach der Zwischenverkleinerung mit einer Größe von ca. 4 bis 20 mm vorliegen.
Verfahren gemäß einem Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Extruder ein Einschneckenextruder oder ein Doppelschneckenextruder verwendet wird, wobei ein Doppelschneckenextruder bevorzugt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffstrang mittels einer Stranggranulierung oder einer Unterwassergranulierung granuliert wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffteile lackierte Teile von Kraftfahrzeugen sind.