DE10301738A1 - Verfahren und Vorrichtung zur vollständigen Glasbefreiung von restglasbehafteter Polyvinylbutyral (PVB)-Folie aus der Verbundsicherheitsglasaufbereitung - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur vollständigen Glasbefreiung von restglasbehafteter Polyvinylbutyral (PVB)-Folie aus der Verbundsicherheitsglasaufbereitung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur vollständigen Glasbefreiung von restglasbehafteter Polyvinylbutyral(PVB)-Folie aus der Verbundsicherheitsglasaufbereitung. Verfahren und Vorrichtung sind dadurch gekennzeichnet, dass restglasbehaftete PVB-Folienteile variabler Größe im ersten Verfahrensschritt in einem Korb in ein, einen Katalysator K gelöst enthaltendes wassergefülltes Badgefäß getaucht und durch Einbringung von Rührkräften in der Flüssigkeit bei einer Temperatur oberhalb der Raumtemperatur umgewälzt werden und im zweiten Verfahrensschritt in ein wassergefülltes Badgefäß ohne Zusatzstoffe bei einer Temperatur unterhalb der Raumtemperatur eingebracht und vereinzelt auf ein Transportband geleitet werden und im dritten Verfahrensschritt bei milder Temperatur getrocknet werden und im vierten Verfahrensschritt gekühlt werden und im fünften Verfahrensschritt granuliert werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur vollständigen Glasbefreiung von restglasbehafteter Polyvinylbutyral (PVB)-Folie aus der Verbundsicherheitsglasaufbereitung.
  • Die wertschöpfende Wiederverwendung gebrauchter Kunststoffe ist ein Gebot des Umweltschutzes, um Deponieraum einzusparen und Rohstoffressourcen zu schonen.
  • Folien aus Polyvinylbutyral besitzen große technische Bedeutung für die Fertigung von Verbundsicherheitsglas, das in Fahrzeugen und zur schalldämmenden und angriffhemmenden Verglasung von Gebäuden eingesetzt wird. Windschutzscheiben von Kraftfahrzeugen bestehen aus Verbundsicherheitsglas mit hoher Glashaftung der PVB-Folie.
  • Beim Flachglasrecycling erfolgt die Aufbereitung von Verbundglasproduktionsausschuß und defekten Windschutzscheiben aus Autoglasereien zwecks Rückführung von Scherben in den Glasherstellungsprozess. Verbundglasscheiben werden in Walzenbrechern mit Reißhaken auf Verbundstücke von ca. 100 cm2 vorzerkleinert. Die weitere Zerkleinerung geschieht in Hammermühlen, wobei Glaskörner und restglasbehaftete PVB-Folienteile von durchschnittlich ca. 20 cm2 anfallen. Nach der Trennung der Materialien durch Vibrationsförderer erfolgt keine weitere Behandlung der glasbehafteten Folie.
  • Im Zuge der Umsetzung der EU-Altautoverordnung wird angestrebt, den Anteil an Recyclatmaterialien, die aus entsorgten KFZ in den Wertstoffkreislauf zurückgeführt werden, bis zum Jahr 2015 auf 95% zu steigern. Jedes Jahr werden allein in Deutschland ca. 3 Millionen Altautos verschrottet, wobei ca. 3000 t PVB-Folie anfallen. Eine Aufbereitung von Windschutzscheiben aus entsorgten Kraftfahrzeugen findet zwar momentan in Deutschland noch nicht flächendeckend statt, ist aber in naher Zukunft zu realisieren, um die Vorgaben des Gesetzgebers zu erfüllen.
  • Restglasbehaftete PVB-Folie aus der Verbundglasaufbereitung wird derzeit auf Deponien gelagert oder energetisch verwertet. Die in EP 0471658 , DE 4202948 , US 5380794 , EP 0664355 und EP 0950688 beschriebene Verwendung von glasbehaftetem PVB-Folienrecyclat als Zusatz bei der Herstellung von Fußbodenbelägen sowie der in EP 0582219 reklamierte Einsatz in Straßenbauteer stellen keine wertschöpfende Wiederverwendung dar.
  • Wie aus Annu. Tech. Conf. – Soc. Plast. Eng. 1999, 57th (Vol. 3), 3241-3245 und J. Appl. Polym. Sci. 67 (1998) 1531-1540 hervorgeht, könnte glasfreies PVB-Folienrecyclat als Sekundärrohstoff zur Herstellung von Verbundwerkstoffen und zur Optimierung der Materialeigenschaften von Polymerblends verwendet werden.
  • Ebenso ist es denkbar, daß aus einer definierten PVB-Foliensorte stammendes, einheitliches glasfreies Sekundärmaterial als Zusatz bei der Extrusion von Neufolien gleichen Typs genutzt wird.
  • Nach dem Stand der Technik gibt es verschiedene Verfahren, die die Gewinnung von glasfreiem PVB-Recyclat reklamieren:
    DE 19811199 realisiert die Abtrennung von Glas aus restglasbehafteter PVB-Folie durch Auflösung der Folie in einem organischen Lösungsmittel. Diese Methode besitzt den Nachteil, daß Folienbestandteile nicht direkt in verarbeitungsfähiger Form zurückgewonnen werden.
  • WO 9705194 beschreibt die Behandlung geschmolzener PVB-Folienteile mit überkritischem Kohlendioxid zur Erleichterung der Filtration von Glaspartikeln und zur Rückgewinnung von weichmacherfreiem Polyvinylbutyral. Diese Methode liefert zwar extrudierfähiges PVB-Harz in hoher Qualität, besitzt jedoch den entscheidenden Nachteil des apparativen Aufwandes für die Hochdrucktechnik und die Kreislaufführung von Kohlendioxid.
  • WO 9902460 beinhaltet die Abtrennung von Glaspartikeln von PVB-Folienteilen durch Einwirkung von 10 molarer Natron- oder Kalilauge. Dieses Verfahren birgt die Gefahr der chemischen Veränderung von PVB durch Verseifung der Acetatgruppen in der Polymerkette.
  • EP 0567876 beschreibt die Trennung von Verbundglasscheiben in Glas und PVB-Folie durch Einwirkung heißer konzentrierter Säuren oder Laugen oder wäßrigen Lösungen von deren Salzen. Dieses Verfahren besitzt neben der Gefahr der chemischen Variation von PVB den Nachteil des Eintrags hoher Fremdsubstanzanteile in glasfrei aufbereitetes PVB-Folienrecyclat.
  • DE 19509244 beschreibt die Vermahlung von PVB-Folienteilen mit anhaftendem Glas in Hammer- und Kugelmühlen, wobei Glasbestandteile zu einem äußerst feinkörnigen Pulver zerkleinert werden. Die Trennung des Mahlgutes erfolgt durch einen Waschprozess. Diese Vorgehensweise besitzt den Nachteil, daß die Vermahlung unweigerlich zum Eintrag feinster Glassplitter in das weiche Folienmaterial führt, sodaß vollständig fremdstofffrei aufbereitetes PVB-Folienrecyclat nicht erhalten wird und – wie von den Erfindern bereits erwähnt – der Einsatz eines Schmelzefilters bei der Extrusion unumgänglich ist.
  • JP 7017747 beschreibt die Rückgewinnung unzerkleinerter PVB-Folien aus Verbundglasscheiben durch Zersplitterung des Glases und Eintauchen der Verbundglasscheibe in heißes Wasser. JP 7017746 erweitert das Verfahren durch Verwendung einer Absaugvorrichtung zur Entfernung der Glaspartikel. Beide Methoden führen nachgewiesenermaßen nicht zur vollständigen Glasablösung, weil in einzelnen Bereichen der Folie Glaspartikel fest haften bleiben.
  • In ähnlicher Weise formuliert DE 19608045 die Isolierung ganzer Folien aus Verbundglasscheiben durch Ablösung vorzerkleinerten Glases mittels Hochdruckwasserstrahl im Wärmebad bei 40 bis 70 °C. Dieses Verfahren ist erfahrungsgemäß nicht geeignet, auch kleine Glaspartikel vollständig von der Folie abzulösen.
  • EP 0850743 formuliert die Ablösung von Glaspartikeln durch Einwirkung von Druckluftimpulsen auf über 1000h bei 0 °C in Wasser gelagerte PVB-Folienteile. Dieses Verfahren besitzt den Nachteil des hohen Zeitaufwandes der Gewinnung von glasfreiem PVB-Folienrecyclat.
  • Es ist davon auszugehen, daß nach dem Stand der Technik die vollständige Restglasbefreiung der bei der Verbundglasaufbereitung anfallenden PVB-Folienteile nicht gewährleistet ist.
  • Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, welche die vollständige Ablösung aller Glaspartikel von restglasbehafteten PVB-Folienteilen sicherstellen und den direkten Wiedereinsatz von PVB-Folienrecyclat bei der Herstellung von Verbundwerkstoffen und Polymerblends oder der Produktion von Neufolien ermöglichen.
  • Überraschend wurde gefunden, daß die Aufgabe dadurch gelöst wird, daß restglasbehaftete PVB-Folienteile der Größe 5 bis 40 cm2 im ersten Verfahrensschritt für 2 bis 3 Minuten in einem Siebkorb
    in ein auf 30 bis 40 °C temperiertes wassergefülltes Badgefäß getaucht werden, das 0.001 bis 0.01 Masseprozent eines Katalysators K der Formel AxBy,
    worin
    A ein Alkali- oder Erdalkalimetall
    oder ein Metall der I. oder II. Nebengruppe oder der III. Hauptgruppe, vorzugsweise Lithium, Natrium, Kalium, Cäsium, Magnesium, Calcium, Kupfer, Zink oder Aluminium
    und
    B der deprotonierte Rest eines linearen oder verzweigten, halogenierten oder nichthalogenierten, ethoxylierten oder nicht ethoxylierten, gesättigten oder ungesättigten aliphatischen Alkohols, Diols oder Triols mit einer Kettenlänge von 1 bis 8 Kohlenstoffen, vorzugsweise
    Methanol, Ethanol, 2-(2-Ethoxyethoxy)-ethanol, 1,1,1-Tris-(hydroxymethyl)-methan, 1,1,1-Tris-(hydroxymethyl)-aminomethan, 1,1,1-Tris-(hydroxymethyl)-ethan, n-Propanol, 3-Brompropan-1-ol, Propan-2-ol, 1-Brom-propan-2-ol, 2-Methylpropan-2-ol, 1,3-Diethoxypropan-2-ol, 1,1,1-Tris-(hydroxymethyl)-propan, n-Butanol, 2-Methylbutanol, 3-Methoxy-3-methylbutanol, Butan-2-ol, 2-Methyl-butan-2-ol, 1,2-Etandiol, 1,2-Propandiol, 3-Chlor-l,2-propandiol, 3-Ethoxy-1,2-propandiol, 1,3-Propandiol, 2,2-Dimethyl-1,3-propandiol, 1,3-Butandiol, 1,4-Butandiol, 2,3-Butandiol, 2-Buten-1,4-diol, 2-Butin-1,4-diol, 2-Ethylhexan-1,3-diol, 2,5-Dimethyl-2,5-hexandiol, Diethylenglycol, Tetraethylenglycol, 1,2,3-Propantiol oder 1,2,6-Hexantriol
    und
    x und y die Zahl 1, 2 oder 3 bedeuten,
    gelöst enthält
    und durch Einbringung von Rührkräften in der Flüssigkeit umgewälzt werden und im zweiten Verfahrensschritt aus dem Siebkorb in ein auf 5 bis 20 °C temperiertes wassergefülltes Badgefäß ohne Zusatzstoffe entleert und vereinzelt auf ein Transportband geleitet werden
    und im dritten Verfahrensschritt bei einer Temperatur von 40 bis 80 °C getrocknet werden
    und im vierten Verfahrensschritt auf eine Temperatur von –50 bis –10 °C gekühlt werden
    und im fünften Verfahrensschritt auf eine Partikelgröße von 0.5 bis 8.0 mm granuliert werden.
  • Die bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird anhand eines Beispiels und durch 1 veranschaulicht:
    Ein über ein Förderband a mit 100 kg restglasbehafteten PVB-Folienteilen befüllter Siebkorb e taucht in ein auf 38 °C temperiertes wassergefülltes Badgefäß mit 1000 Liter Inhalt ein, das 30 g Dinatrium-1,4-butandiolat (zugänglich aus 1,4-Butandiol und Natriumhydrid in aprotischen organischen Lösungsmitteln, isolierbar durch Verdampfen des Lösungsmittels) gelöst enthält. Das über die Wandung temperierbare und den Bodenauslaßstutzen entleerbare Badgefäß b wird mit einem Deckel verschlossen, durch den der Rührer d geführt ist. Nach Einschalten des Rührmotors M erfolgt die intensive Durchmischung und Durchwirbelung der Folienteile in der Flüssigkeit, wobei anhaftende Glaspartikel von den Folienteilen abgelöst und durch die Siebmaschen des Korbes in das Badgefäß ausgetragen werden. Nach 3 Minuten Behandlungsdauer wird der Siebkorb mittels Kran e herausgehoben und in ein auf 10 °C temperiertes wassergefülltes Badgefäß f ohne Zusatzstoffe mit 1000 Liter Inhalt entleert, in dem aufgrund der von Hochdruckdüsen g hervorgerufenen Strömungsbedingungen die Deaggregation glasbefreiter PVB-Folienteile erfolgt. Die deaggregierten PVB-Folienteile werden über eine Paddelwalze h und einen Schneckenförderer i aus dem Wasserbad in mehreren Kanälen vereinzelt auf ein Transportband j geleitet, das mit einer Geschwindigkeit von 30 m/h die glasfreien PVB-Folienteile durch ein Warmluftgebläse führt. Das Gebläse realisiert bei einer Temperatur von 60 °C eine Luftumwälzung von 100 m3/s. Getrocknete PVB-Folienteile werden im thermisch isolierten Anlagenbereich k auf –30 °C gekühlt und mit unveränderter Bandgeschwindigkeit in eine langsamlaufende Schneidmühle 1 dosiert. Die Zerkleinerung erfolgt in Gegenwart von pulverisiertem Kohlendioxid. Das Mahlgut wird im Sammelbehälter m aufgefangen. Der Prozess liefert 97 kg vollständig glasfreies PVB-Folienrecyclat als Granulat mit einer Korngröße von 3.0 bis 6.0 mm.
  • Die zur Ablösung des Glases verwendete Behandlungsflüssigkeit wird durch Filtration F gereinigt und über ein Reservoir R in das Badgefäß b zurückgepumpt.
  • Erfindungsgemäß ist, daß PVB-Folienteile durch kurzzeitige Behandlung in einer mäßig temperierten Flüssigkeit, die den wirksamen Katalysator K gelöst enthält, vollständig von anhaftenden Glaspartikeln befreit werden. Besonders vorteilhaft an dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, daß der Reinigungsvorgang ohne thermische und chemische Belastung der PVB-Folienteile erfolgt und abgelöste Glaspartikel auf einfache Weise vom Kunststoff getrennt werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglichen eine wirtschaftliche Kreislaufführung und wertschöpfende Wiederverwendung von PVB-Folien.
    •

Claims (11)

  1. Verfahren und Vorrichtung zur vollständigen Glasbefreiung von restglasbehafteten Polyvinylbutyral (PVB)-Folienteilen aus der Verbundsicherheitsglasaufbereitung, dadurch gekennzeichnet, daßrestglasbehaftete PVB-Folienteile variabler Größe im ersten Verfahrensschritt in einem Korb in ein, einen Katalysator K gelöst enthaltendes wassergefülltes Badgefäß getaucht und durch Einbringung von Rührkräften in der Flüssigkeit bei einer Temperatur oberhalb der Raumtemperatur umgewälzt werden und im zweiten Verfahrensschritt in ein wassergefülltes Badgefäß ohne Zusatzstoffe bei einer Temperatur unterhalb der Raumtemperatur eingebracht und vereinzelt auf ein Transportband geleitet werden und im dritten Verfahrensschritt bei milder Temperatur getrocknet werden und im vierten Verfahrensschritt gekühlt werden und im fünften Verfahrensschritt granuliert werden.
  2. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Verfahrensschritt der Katalysator K die Formel AxBy besitzt, worin A ein Alkali- oder Erdalkalimetall oder ein Metall der I. oder II. Nebengruppe oder der III. Hauptgruppe, vorzugsweise Lithium, Natrium, Kalium, Cäsium, Magnesium, Calcium, Kupfer, Zink oder Aluminium und B der deprotonierte Rest eines linearen oder verzweigten, halogenierten oder nichthalogenierten, ethoxylierten oder nicht ethoxylierten, gesättigten oder ungesättigten aliphatischen Alkohols, Diols oder Triols mit einer Kettenlänge von 1-8 Kohlenstoffen, vorzugsweise Methanol, Ethanol, 2-(2-Ethoxy-ethoxy)-ethanol, 1,1,1-Tris-(hydroxymethyl)methan, 1,1,1-Tris-(hydroxymethyl)-amino-methan, 1,1,1-Tris-(hydroxymethyl)-ethan, n-Propanol, 3-Brompropan-1-ol, Propan-2-ol, 1-Brompropan-2-ol, 2-Methylpropan-2-ol, 1,3-Diethoxypropan-2-ol, 1,1,1-Tris-(hydroxy-methyl)-propan, n-Butanol, 2-Methylbutanol, 3-Methoxy-3-methylbutanol, Butan-2-ol, 2-Methylbutan-2-ol, 1,2-Ethandiol, 1,2-Propandiol, 3-Chlor-l,2-propandiol, 3-Ethoxy-l,2-propandiol, 1,3-Propandiol, 2,2-Dimethyl-l,3-propandiol, 1,3-Butandiol, 1,4-Butandiol, 2,3-Butandiol, 2-Buten-1,4-diol, 2-Butin-1,4-diol, 2-Ethylhexan-l,3-diol, 2,5-Dimethyl-2,5-hexandiol, Diethylenglycol, Tetraethylenglycol, 1,2,3-Propantriol oder 1,2,6-Hexantriol und x und y die Zahl 1, 2 oder 3 bedeuten.
  3. Verfahren und Vorrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Verfahrensschritt die Konzentration des gelösten Katalysators K mit der Formel AxBy vorzugsweise 0.001 bis 0.01 Masseprozent, besonders bevorzugt 0.003 bis 0.006 Masseprozent, bezogen auf die Wassermenge, beträgt.
  4. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Verfahrensschritt die Temperatur des den Katalysator K gelöst enthaltenden wassergefüllten Badgefäßes vorzugsweise 30 bis 40 °C, besonders bevorzugt 32 bis 38 °C beträgt.
  5. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Verfahrensschritt restglasbehaftete PVB-Folienteile variabler Größe in einem Siebkorb in das den Katalysator K gelöst enthaltende wassergefüllte Badgefäß getaucht werden.
  6. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Verfahrensschritt die Behandlungsdauer restglasbehafteter PVB-Folienteile in dem den Katalysator K gelöst enthaltenden wassergefüllten Badgefäß 2 bis 3 Minuten beträgt.
  7. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Verfahrensschritt restglasbehaftete PVB-Folienteile vorzugsweise die Größe von 5 bis 40 cm2, besonders bevorzugt die Größe von 10 bis 25 cm2 aufweisen.
  8. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten Verfahrensschritt die Temperatur des wassergefüllten Badgefäßes ohne Zusatzstoffe vorzugsweise 5 bis 20 °C, besonders bevorzugt 8 bis 12 °C beträgt.
  9. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im dritten Verfahrensschritt vereinzelte, vollständig glasfrei aufbereitete PVB-Folienteile vorzugsweise bei 40 bis 80 °C, besonders bevorzugt bei 50 bis 70 °C getrocknet werden.
  10. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im vierten Verfahrensschritt vereinzelte, vollständig glasfrei aufbereitete, getrocknete PVB-Folienteile vorzugsweise auf –50 bis –10 °C, besonders bevorzugt auf –40 bis –20 °C gekühlt werden.
  11. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruchen 1, dadurch gekennzeichnet, daß im fünften Verfahrensschritt die Partikelgröße vollständig glasfrei aufbereiteter, granulierter PVB-Folienteile vorzugsweise 0.5 bis 8.0 mm, besonders bevorzugt 3.0 bis 6.0 mm beträgt.
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