DE10341878A1

DE10341878A1 - Trennverfahren für die Wiederverwertung von mit Folie laminiertem Material

Info

Publication number: DE10341878A1
Application number: DE2003141878
Authority: DE
Inventors: Chao-Kuo Huang; Chung-Hsing Shao
Original assignee: FGD RECYCLING INDUSRIAL CO; FGD RECYCLING INDUSRIAL Co Ltd
Current assignee: FGD RECYCLING INDUSRIAL CO; FGD RECYCLING INDUSRIAL Co Ltd
Priority date: 2002-09-12
Filing date: 2003-09-09
Publication date: 2004-03-25
Also published as: KR20040024473A; CH696295A5; US20040129372A1; TW533096B; JP2004098056A

Abstract

Ein Trennverfahren für die Wiederverwertung von mit Folie laminiertem Material, bei dem im wesentlichen eine saure Lösung verwendet wird, die Salpetersäure als Abziehmittel zum Einweichen von mit Folie laminiertem Material enthält. Das Abziehmittel dringt zur Lösung von Aluminiumoxid an Grenzflächen in das mit Folie laminierte Material ein, um eine Folienschicht von einer Kunststoffschicht oder einer Papierschicht zu trennen. Dadurch werden die im mit Folie laminierten Material enthaltenen nützlichen Materialien der Folienschicht, der Kunststoffschicht und der Papierschicht für einen nachfolgenden Wiederverwertungsvorgang vollständig getrennt.

Description

1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Trennverfahren für die Wiederverwertung von mit Folie laminiertem Material wie Folie-/Kunststoff- oder Folie-/Kunststoff/Papierverpackungsmaterial und insbesondere ein Trennverfahren, bei dem eine Salpetersäurelösung zum Einweichen und Abziehen verschiedenartiger Materialschichten des mit Folie kaschierten Materials voneinander als Vorbereitung für einen Wiederverwertungsvorgang verwendet wird.
2. Beschreibung der verwandten Technik
Mit Folie kaschiertes Material wie Folienverpackungsmaterial findet weitverbreitete Anwendung und besteht im Prinzip aus einer Folienschicht, einer Kunststoff-Membranschicht und wahlweise einer Papierschicht, die zur Erzielung eines Folienverpackungsmaterials miteinander kombiniert werden. Das Folienverpackungsmaterial wird hauptsächlich für Lebensmittel, Medikamente, Chemikalien, Getränke und andere Artikel verwendet, die dem Sonnenlicht nicht ausgesetzt werden können, denn die Folienschicht weist eine ausgezeichnete Konservierungseffizienz – wie die Fähigkeit, der Lichteinwirkung zu widerstehen, und die Fähigkeit, Wärme zu konservieren, – für das Umhüllen verderblicher Inhalte auf. Inzwischen sind die Herstellungskosten des Folienverpackungsmaterials gering und es wird in beträchtlichen Mengen hergestellt. Nehmen wir als Beispiel die "Papierkartons", die aus einer äußeren Schicht, einer mittleren Schicht und einer Innenschicht bestehen. Die äußere Schicht des Papierkartons besteht aus einer Schicht Papier, die mit Produktmustern oder Warenzeichen bedruckt ist. Bei der mittleren Schicht handelt es sich um eine Folienschicht, die die Fähig keit, der Lichteinwirkung zu widerstehen und Wärme zu konservieren, aufweist. Die Innenschicht besteht aus einer Polyethylen-Kunststoffmembran zum Isolieren des Getränks gegen Kontakt mit der Folienschicht. Grenzflächen zwischen zwei Schichten werden durch Hochfrequenzkombination oder Wärmedruckkombination zum Kombinieren von zwei Schichten aufeinander laminiert, wobei zur Erzielung des Folienverpackungsmaterials das Material der Grenzflächen der Folienschicht von Aluminium zu beständigem Aluminiumoxid (Al₂O₃) umgewandelt wird.
Da die Festigkeit des kombinierten Folienverpackungsmaterials ausgezeichnet ist, ist die aluminiumhaltige Folienschicht während der Wiederverwertungsvorgänge nur schwer von der Kunststoffmembran und der Papierschicht zu trennen. Da das Folienverpackungsmaterial im heutigen Leben weit verbreitete Anwendung findet, entstehen aller Erwartung nach beträchtliche Mengen von Folienverpackungsmaterial-Abfällen und führen zu Umweltproblemen und extremer Verschwendung nutzbarer Ressourcen, wenn die Materialien des Folienverpackungsmaterials nicht wiederverwertet werden können.
Wegen der Schwierigkeit, die Folienschicht abzutrennen, wird das Folienverpackungsmaterial nach der Verwendung größtenteils als Abfall behandelt. Ein herkömmliches Trenn- und Wiederverwertungsverfahren für mit Folie kaschiertes Material besteht aus einer physikalischen Behandlung, bei der mit Folie kaschiertes Material zerkleinert wird, um die Folienschicht durch eine Zerreißkraft von der Kunststoffmembran oder der Papierschicht zu trennen. Die Verwendung dieses herkömmlichen Trennverfahrens bringt jedoch nicht nur umständliche Vorgänge und hohe Betriebskosten mit sich, sondern auch eine geringe Wiederverwertungsreinheit und einen geringen Recyclingwert des Materials. Des Weiteren bleibt die Trennung aufgrund des Verbleibens einiger Folienschichtreste auf der Kunststoffmembran (oder der Papierschicht) oder einiger Kunststoffmembran- (oder Papierschicht-)Reste auf der Folienschicht unvollständig.
Um diese Mängel aus dem Weg zu räumen, tendiert die vorliegende Erfindung dazu, ein verbessertes Trennverfahren für die Wiederverwertung von mit Folie laminiertem Material zu bieten, um die oben erwähnten Probleme des herkömmlichen Trennverfahrens für die Wiederverwertung nützlicher Materialien aus dem mit Folie kaschierten Material zu mildern und/oder zu vermeiden.
Die Hauptaufgabe der Erfindung besteht darin, ein Trennverfahren für die Wiederverwertung von mit Folie laminiertem Material bereitzustellen, bei dem eine chemische Behandlung unter Verwendung von Salpetersäurelösung zum Durchdringen der Kunststoffschicht oder der Papierschicht zum Auflösen der Aluminiumoxidschicht durchgeführt wird, wodurch die Folienschicht, die Kunststoffschicht und die Papierschicht des mit Folie kaschierten Materials für die effiziente Wiederverwertung vollständig getrennt werden.
Andere Aufgaben, Vorteile und neue Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden genauen Beschreibung offenbar, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen betrachtet wird.
IN DEN ZEICHNUNGEN
zeigt 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Trennverfahrens für die Wiederverwertung von mit Folie laminiertem Material und
2 eine schematische Darstellung eines Geräte-Flussdiagramms des Trennverfahrens für die Wiederverwertung von mit Folie laminiertem Material gemäß 1.
Ein erfindungsgemäßes Trennverfahren für die Wiederverwertung von mit Folie laminiertem Material umfasst folgende Maßnahmen: Einweichen von aus mit Folie laminiertem Material bestehendem Abfall in einem Abziehmittel, bis die verschiedenen Schichten des mit Folie kaschierten Materials getrennt sind, Absieben des Abziehmittels von den getrennten Schichten des mit Folie kaschierten Materials, Neutralisieren des auf den getrennten Schichten verbleibenden Abziehmittels, Reinigen der getrennten Schichten, Trocknen der getrennten Schichten und Klassieren der getrennten Schichten für einen darauf folgenden Wiederverwertungsprozess.
Das mit Folie kaschierte Material besteht aus einer Folienschicht, die durch Bilden von Aluminiumoxid an den Grenzflächen mit mindestens einer durchlässigen Schicht wie einer Kunststoffschicht oder einer Papierschicht kaschiert ist. Bei diesem Verfahren wird das Abziehmittel, das mindestens Salpetersäure enthält, zum Durchdringen der Kunststoffschicht oder der Papierschicht und Lösen des Aluminiumoxids an den Grenzflächen zum Teilen des mit Folie kaschierten Materials in eine getrennte Folienschicht und eine getrennte Kunststoffschicht oder eine getrennte Papierschicht verwendet. Wahlweise kann es sich bei dem mit Folie kaschierten Material um Folienverpackungsmaterial, eine Kabelummantelung, eine Kunststoffröhre mit Folienkaschierungen und so weiter handeln. Genaue Beschreibungen und Betriebsbedingungen bei diesem Verfahren werden wie folgt veranschaulicht.
Mit Bezug auf 1 und 2 umfasst das Trennverfahren für die Wiederverwertung von mit Folie laminiertem Material in der Praxis die folgenden Betriebsmaßnahmen.
Der aus mit Folie laminiertem Material bestehende Abfall wird in einem Korb (nicht gezeigt) gesammelt, der unten an einer Hebemaschine (1) aufgehängt und zum Einweichen in einen Abziehtank (2) gesenkt wird, der ein Abziehmittel enthält. Bei dem Abziehmittel handelt es sich um eine Säurelösung, die Salpetersäure enthält und eine Salpetersäure-Konzentration von 15–68 aufweist. Dem Abziehmittel werden wahlweise Essigsäure und Phosphorsäure zugegeben, um ihm eine bessere Abziehwirksamkeit zu verleihen. Wahlweise wird während des Einweichens des mit Folie kaschierten Materials zum Beschleunigen der Abziehgeschwindigkeit ein Erwärmungsvorgang im Temperaturbereich von 40–70°C ausgeführt. Oben am Abziehbehälter (2) ist eine Einführröhre (3) zum Auffangen toxischer Gase montiert, die während des Abziehvorgangs gebildet werden, und zum Befördern derselben zu einer Abgas-Behandlungsvorrichtung für das Behandeln dieser Gase, bis sie für die unbedenkliche Emission umgewandelt worden sind.
Nach dem Trennen verschiedener Schichten des mit Folie kaschierten Materials befördert die Hebemaschine (1) den Korb mit den getrennten Folienschichten, Kunststoffschichten und Papierschichten zu einem Lösungssammelbehälter (4). In dem Lösungssammelbehälter (4) wird das auf den Oberflächen jeder einzelnen Schicht verbleibende Abziehmittel in den Lösungssammelbehälter (4) abgelassen, damit die getrennten Schichten feucht, jedoch nicht nass bleiben.
Dann wird der Korb mit den getrennten Folienschichten, Kunststoffschichten und Papierschichten des mit Folie kaschierten Materials, von denen die Lösung durch Abgießen entfernt worden ist, zu einem Waschbehälter (5) befördert. Im Waschbehälter (5) ist ein Hochdruckwäscher (6) zum Abwaschen des größten Teils des Abziehmittels, das auf den Oberflächen der getrennten Schichten verbleibt, mit Wasser angebracht.
Nach dem Waschen werden die gewaschenen getrennten Folie-, Kunststoff- und Papierschichten des mit Folie kaschierten Materials zu einem Ultraschall-Neutralisationsbehälter (7) befördert, der eine basische, Natriumhydroxid enthaltende Lösung enthält. Die basische Lösung von Natriumhydroxid neutralisiert das Salpetersäure-Abziehmittel, um zu verhindern, dass das Arbeitspersonal, das die getrennten Schichten in darauf folgenden Vorgängen handhabt, verletzt wird. Außerdem entfernen die Ultraschallschwingungen in dem Ultraschall-Neutralisationsbehälter (7) Verunreinigungen von den Oberflächen der getrennten Schichten, um die Wiederverwertung des mit Folie kaschierten Materials noch bequemer zu machen.
Dann werden die gereinigten und getrennten Schichten aus verschiedenen Materialien des mit Folie kaschierten Materials zu einer Abladestation (8) befördert, um luftgetrocknet und nach verschiedenen Materialien für die Wiederverwertung klassiert zu werden. Jedes wiederverwertete Material wird getrennt gehalten und ist ein nützliches Material, da jedes wiederverwertete Material eine hohe Reinheit aufweist.
Bei dem Trennverfahren für die Wiederverwertung von mit Folie laminiertem Material durchdringt die Salpetersäure in dem Abziehmittel die Kunststoffschicht (die hauptsächlich aus Polyethylen besteht) und dringt in die Grenzflächen zwischen der Folienschicht und der Kunststoffschicht ein, um das Aluminiumoxid (Al₂O₃) aufzulösen und die Schichten zu trennen. Mit Bezug auf die Grenzflächen zwischen der Folienschicht und der Papierschicht durchdringt die Salpetersäure auch die Papierschicht, um das Aluminiumoxid aufzulösen und die Folienschicht und die Papierschicht zu trennen.
Die erfindungsgemäßen Betriebsbedingungen sind derart gestaltet, dass die Konzentration des Abziehmittels 15–68% und die Erwärmungstemperatur 40–70°C beträgt. Die Konzentration des Abziehmittels und die Erwärmungstemperatur werden der Dicke der Kunststoffschicht entsprechend bestimmt. So beträgt die Einweichzeit für das mit Folie kaschierte Material in dem Abziehmittel, wenn die Konzentration des Abziehmittels bei 68% und die Erwärmungstemperatur bei 60°C liegt, 40 Minuten. Wenn die Konzentration des Abziehmittels bei 34% und die Erwärmungstemperatur bei 65°C liegt, dann beträgt die Einweichzeit für das mit Folie kaschierte Material in dem Abziehmittel 60 Minuten.
Erfolgt die Abziehmaßnahme ohne Erwärmen, so sind die Arbeitsbedingungen wie folgt: Wenn das Abziehmittel 30–34%ig ist, beträgt die Einweichzeit 7 Stunden, wenn das Abziehmittel 20–30%ig ist, beträgt die Einweichzeit 15 Stunden. Daher beschleunigt die Erwärmungsmaßnahme das Abziehen der Schichten des mit Folie kaschierten Materials unter Verkürzung der Einweichzeit.
Das erfindungsgemäße Trennverfahren für die Wiederverwertung von mit Folie laminiertem Material hat die Vorteile, dass die Salpetersäure die durchlässigen Schichten durchdringt, um die Grenzflächen der Folienschicht zu erreichen und das Aluminiumoxid aufzulösen. Dadurch werden die Schichten des mit Folie kaschierten Materials unter Erzielung des Zwecks der Wiederverwertung hochreiner Materialien vollständig voneinander getrennt. Währenddessen arbeitet das erfindungsgemäße Verfahren mit Erwärmung zum Beschleunigen der Abziehreaktion und zum Verkürzen der Einweichzeit. Das Verfahren ist daher für die Behandlung von mit Folie laminiertem Material in Chargen von großen Mengen geeignet, und es braucht während des Schritts des Trennens von Schichten des mit Folie kaschierten Materials kein Strom oder andere Energie verwendet zu werden, was zu niedrigen Betriebskosten führt.
Obgleich zahlreiche charakteristische Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung in der obigen Beschreibung zusammen mit Einzelheiten zur Funktionsweise der Erfindung aufgeführt worden sind, dient die Offenbarung nur der Veranschaulichung, und es können innerhalb der Prinzipien der Erfindung bezüglich der Einzelheiten, insbesondere bezüglich der Gestalt, Größe und der Anordnung der Teile, im vollen Umfang, wie er von der breit gefassten allgemeinen Bedeutung der Begriffe, mit denen die angehängten Ansprüche formuliert worden sind, angezeigt ist, Änderungen vorgenommen werden.

Claims

Trennverfahren für die Wiederverwertung von mit Folie laminiertem Material, das aus einer Folienschicht besteht, die mit mindestens einer durchlässigen Schicht kaschiert ist, durch Bilden von Aluminiumoxid an den Grenzflächen, wobei das Verfahren folgende Maßnahmen umfasst: Einweichen von mit Folie laminiertem Material in einem Abziehmittel, wobei es sich bei dem Abziehmittel um eine salpetersäurehaltige Säurelösung handelt, zum Durchdringen der mindestens einen durchlässigen Schicht und Lösen des Aluminiumoxids an den Grenzflächen zum Teilen des mit Folie kaschierten Materials in eine getrennte Folienschicht und mindestens eine getrennte durchlässige Schicht, Reinigen der getrennten Folienschicht und der mindestens einen getrennten durchlässigen Schicht und Trocknen der getrennten Folienschicht und der mindestens einen getrennten Schicht und Klassieren der getrennten Folienschicht und, der mindestens einen durchlässigen Schicht für darauf folgende Wiederverwertungsvorgänge.
Trennverfahren nach Anspruch 1, wobei das Trennverfahren des Weiteren nach dem Einweichen eine Maßnahme umfasst, wobei die Maßnahme Folgendes ist: Abtropfenlassen des Abziehmittels von den Oberflächen der getrennten Folienschicht und der mindestens einen durchlässigen Schicht zum Entfernen des größten Teils des Abziehmittels, woraufhin die mindestens eine durchlässige Schicht und die abgetrennte Folienschicht mit Wasser gereinigt und daraufhin einer Trocknungsmaßnahme unterzogen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Trennverfahren des Weiteren nach dem Reinigen eine Maßnahme umfasst, wobei die Maßnahme Folgendes ist: Neutralisieren des Abziehmittels mit einer basischen Lösung, woraufhin die getrennte Folienschicht und die mindestens eine durchlässige Schicht einer Trocknungsmaßnahme unterzogen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Erwärmungsmaßnahme gleichzeitig mit der Einweichmaßnahme zum Beschleunigen der Lösungsgeschwindigkeit des Aluminiumoxids durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine durchlässige Schicht eine aus einer Kunststoffschicht hergestellte Schicht ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei es sich bei der mindestens einen durchlässigen Schicht um zwei Schichten handelt, die jeweils aus einer Kunststoffschicht bzw. einer Papierschicht hergestellt sind, wobei die Folienschicht zwischen der Kunststoffschicht und der Papierschicht einkaschiert ist, das Abziehmittel aus 15–68%-iger Salpetersäure besteht und wobei der Erwärmungstemperaturbereich der Erwärmungsmaßnahme bei 40–70°C beträgt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Abziehmittel 68%-ige Salpetersäure ist, die Erwärmungstemperatur der Erwärmungsmaßnahme 60°C beträgt und eine Einweichzeit 40 Minuten beträgt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei es sich bei dem Abziehmittel um 34%-ige Salpetersäure handelt, die Erwärmungstemperatur der Erwärmungsmaßnahme 65°C beträgt, eine Einweichzeit 60 Minuten beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Abziehmittel des Weiteren Säuren umfasst, die aus der Gruppe von Essigsäure und Phosphorsäure ausgewählt sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem Abziehmittel um 30–34%-ige Salpetersäure handelt und eine Einweichzeit der Einweichmaßnahme 7 Stunden beträgt.