DE19509244C1 - Recyclingverfahren für Zwischenfolien aus Verbundglasscheiben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Recyclingverfahren für Folien aus Polyvinylbutyral oder vergleichbaren Polymeren, welche in einer Vorzerkleinerung durch Reißen und/oder Brechen von Verbundglasscheiben anfallen und von anhaftenden Glasteilchen überwiegend befreit sind.

Das Verfahren findet Anwendung bei der Aufbereitung von Zwischenfolien aus Verbundglasscheiben, insbesondere Folien aus Polyvinylbutyral, wie sie bei der Zerlegung von Verbundglasscheiben, z. B. aus der Fahrzeugverwertung oder dem Bauwesen, anfallen. Folien anderer chemischen Zusammensetzung sind bekannt und lassen sich bei gleichen mechanischen Eigenschaften ebenso aufbereiten.

Die insbesondere im Fahrzeugbau verwendeten Verbundglasscheiben besitzen in der Regel zwischen einer äußeren und einer inneren Glasscheibe eine reißfeste Folie aus Polyvinylbutyral. Verbundglasscheiben für eine Verwendung im Bauwesen können auch mehrere Folien zwischen verschiedenen Glasscheiben aufweisen. Die Folie aus Polyvinylbutyral ist im allgemeinen klar und von hoher Lichtdurchlässigkeit, jedoch ist auch ein Einfärben möglich und wird praktiziert.

Es sind bereits Verfahren bekannt, welche durch die Einwirkung von Reiß- und Brechkräften eine Zerkleinerung der Verbundglasscheiben so weit ermöglichen, daß die überwiegenden Glasbestandteile von der Folie getrennt sind und einer Weiterverarbeitung zugeführt werden können.

So wird in der DE 42 00 751 A1 eine Vorrichtung zum Zerlegen von Verbundglasscheiben beschrieben, welche die Verbundglasscheiben zwischen gezahnten Walzenpaaren so brechen, daß sich die Glasbestandteile von der Folie überwiegend ablösen können und restlich verbleibende Glasbruchstücke durch ein weiteres Walzenpaar entfernt werden. Diese Vorrichtung und das damit durchgeführte Verfahren gewährleisten jedoch nicht die restlose Entfernung von Glassplittern von der Folie, da diese nur mit einer endlichen Geschwindigkeit durch die Walzenanordnung gezogen werden. Noch anhaftende Glasverunreinigungen stören bei einer weiteren Aufarbeitung der Folie.

Das in der DE 36 20 027 A1 dargestellte Verfahren zur Aufbereitung von Verbundglasscheiben und die dafür erforderliche Anlage zerkleinert die Verbundglasscheiben in einem Brecherwerk vor, wobei gleichzeitig auch reißende Kräfte auf die Folie einwirken. Diese vorzerkleinerten Verbundglasscheibenstücke werden in einer weiteren Stufe mittels eines Shredders in rieselfähige Größen zerteilt, wodurch sich bereits Folienbestandteile und Glasstückchen voneinander trennen.

Eine weitgehend sortenreine Trennung von Glas und Kunststoffolie erfolgt in einer nachfolgenden Siebung und Sichtung. Es ist jedoch durch die auf den Glas-Folien-Verbund einwirkenden unterschiedlichen Kräfte nicht ausgeschlossen, daß Glasteilchen an oder in der Polyvinylbutyralfolie verbleiben, welche eine weitere Verarbeitung, insbesondere zu einer neuen Folie, als Verunreinigungen stören.

Zur Rückgewinnung einer von Glasbestandteilen freien Folie aus Polyvinylbutyral sind auch chemische Verfahren bekannt. So beschreibt die DE 42 13 450 C1 ein Verfahren zur Aufbereitung von aus einem Schichtenaufbau von Glastafeln und mindestens einer Kunststoffolie oder einem Kunststoffkörper bestehenden Verbundglasscheiben zur Rückgewinnung der einzelnen Werkstoffkomponenten, wobei die Verbundglasscheiben zunächst vorzerkleinert und dann die Glas- und Kunststoffbestandteile auf chemischem Wege voneinander getrennt werden. Es erfolgt bei einem solchen Verfahren ein Ablösen der Glasbestandteile in siedender Natronlauge, wobei der Erfolg einer solchen Behandlung insbesondere von der Größe der an der Folie haftenden Glasteilchen, dem chemischen Charakter und der Konzentration der Prozeßflüssigkeit, der Lagerdauer und -temperatur der Verbundglasscheiben und der zusätzlichen mechanischen Beanspruchung während des chemischen Trennvorganges abhängt. Nachteile dieses Verfahrens ergeben sich aus der möglichen Veränderung der chemischen und physikalischen Struktur des Polymerstoffes Polyvinylbutyral durch den Einfluß des Prozeßmediums und der Prozeßtemperatur (T. Früh: Diplomarbeit am Institut für Makromolekulare Chemie der Universität Hannover, Hannover 1992). Ein wesentlicher Nachteil ist der Einsatz von Gefahrstoffen und der damit verbundene hohe verfahrenstechnische Aufwand zur Vermeidung von Gefährdungen von Mensch und Umwelt sowie die notwendigen Wasch- und Trennprozesse.

Es kann davon ausgegangen werden, daß die bekannten Verfahren zur Zurückgewinnung von Polyvinylbutyralfolien zum Wiedereinsatz bei der Sicherheitsglasscheibenherstellung diesen Zweck nur ungenügend erfüllen. Bei mechanischer Rückgewinnung sind die Verfahren nicht geeignet, Glasreste in einem ausreichendem Maße von dem Polymer zu trennen. Chemische Rückgewinnungsverfahren benötigen zur Durchführung größere Mengen Energie, giftige und/ oder ätzende Chemikalien, Lösungsmittel und große Mengen Wasser.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Rückgewinnung von Polyvinylbutyral aus den Zwischenfolien der Verbundglasscheibenaufarbeitung zu entwickeln, bei dem das gewonnene Polyvinylbutyral in seiner chemischen Struktur und den physikalischen Eigenschaften weitgehend unbeeinflußt bleiben soll. Das im Recyclingverfahren erhaltene Polyvinylbutyral soll von Verunreinigungen, insbesondere solchen aus der Lagerung und Aufbereitung befreit sein, um dann als Ausgangsstoff für Folien in der Verbundglasscheibenherstellung erneut eingesetzt zu werden oder anderweitig in thermoplastischer Form verarbeitet zu werden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Die im Recyclingverfahren aufzuarbeitenden Polyvinylbutyralfolien fallen in einer ersten Vorzerkleinerung von Verbundglasscheiben durch Walzenbrecher an. Bei dieser sind bereits ein überwiegender Teil der Glasbestandteile von der Folie gelöst, so daß nur noch in einem geringen Maße Glasteile, jedoch bedingt durch vorangegangene Lager- und Transportprozesse auch weitere Feststoffe, wie z. B. Holz, Kunststoff- oder Gummireste oder Metallteile, an der Folie haften. Es kommen solche vorzerkleinerten Folien im erfindungsgemäßen Verfahren zum Einsatz, die mit bis zu 20% Feststoff verunreinigt sind.

Gemäß der Zielstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erreichung einer wiedereinsetzbaren Zwischenfolie für Verbundglasscheiben ist es sinnvoll, die Folien nach Einfärbungen vorzusortieren und entsprechend getrennt weiter aufzuarbeiten. Somit sind Möglichkeiten gegeben, bereits eingefärbte oder mit anderen Zusatzstoffen versehene Folienteile wieder als eingefärbte Folien einzusetzen, bzw. ein reines Polyvinylbutyral zu erhalten. In einer ersten Prozeßstufe des Recyclingverfahrens erfolgt die Mahlung der vorzerkleinerten Folienstücke in einer Mahlvorrichtung unter Zuhilfenahme von Mahlhilfsmitteln. Überraschend hat sich gezeigt, daß bei nicht zu großer Intensität der Beanspruchung des Folien-Glasverbundes durch Stoß- und/oder Reibungskräfte trotz der als elastisches Auflager für die Mahlhilfsmittel (Mahlkörper) wirkenden Folie eine Abtrennuung der an der Folie haftenden Glasteilchen und eine Zerkleinerung zu einem äußerst feinkörnigen Pulver erfolgt.

Während des Mahlvorganges ist mit bekannten Mitteln und Verfahren dafür zu sorgen, daß zwischen den Einzelbeanspruchungen der Glasteilchen eine Auflockerung bzw. Durchmischung des Mahlgutes erfolgt, um eine für die weitere Zerkleinerung günstige Packungsstruktur zu schaffen.

Infolge der Stoß- und Reibungskräfte gegenüber den Glasteilchen werden die Adhäsionskräfte zwischen der Glas- und der Folienoberfläche so weit verringert, daß die Glasteilchen und ggf. auch Verunreinigungen sowie die Folien als getrennte Fraktionen mit wesentlichen Unterschieden in ihren chemischen und physikalischen Eigenschaften vorliegen, wodurch eine Trennung beider Fraktionen in hohem Maße erleichtert wird.

Im Gegensatz zu solchen Zerkleinerungsverfahren für den Materialverbund Polyvinylbutyralfolie-Glas, wie das Brechen oder Zerreißen, hat sich bei einem Zerstoßen der Glasteilchen gezeigt, daß diese nicht in die Oberfläche der Folien eingearbeitet werden, sondern auf dieser zu einem feinkörnigen Pulver zerkleinert werden.

Als Mahlhilfsmittel sind insbesondere Kugeln, Zylinderabschnitte oder auch unregelmäßig geformte Körper geeignet, deren Material sich infolge des unvermeidlichen Abriebes an dem zulässigen Eintrag von Fremdstoffen in die Polyvinylbutyral-Folie orientiert.

Es hat sich gezeigt, daß für das erfinderische Recyclingverfahren Kugelmühlen, aber auch Hammermühlen, die beste Effizienz in bezug auf die Feinheit der Verunreinigungen und den Energieeintrag aufweisen.

Die Kombination des Mahlvorganges mit einer gleichzeitigen Siebung schafft zusätzlich günstige Voraussetzungen für die nachfolgende Reinigung der Folie.

Das aus der Verfahrensstufe Mahlen erhaltene Gemisch Folie-Glasteilchen (ggf. noch mit Verunreinigungen in fester Form behaftet) durchläuft anschließend einen Waschprozeß, welcher mehrstufig oder, soweit der Anteil vorhandener Verunreinigungen dies erlaubt, auch einstufig ausgeführt wird.

Unter Zusatz von Tensiden zur Herabsetzung der Oberflächenkräfte des Waschwassers erfolgt der Waschvorgang unter zusätzlichem Eintrag von Bewegungsenergie, z. B. durch Rührkräfte, wodurch sich der Glasstaub und andere Fremdstoffe von den Folienteilchen vollständig ablösen. Während des Waschvorganges ist in ausreichendem Maße dafür zu sorgen, daß die Waschflüssigkeit mit einer solchen Strömungsgeschwindigkeit die Folien umströmt, daß die noch locker anhaftenden Glasbestandteile entfernt werden. So kann dies auch durch das Einleiten eines Waschflüssigkeitsstrahles mit hoher Geschwindigkeit erfolgen, wobei sich eine Kreislauffahrweise anbietet.

Infolge der erheblichen Dichteunterschiede zwischen Glas und Polyvinylbutyral können die aufschwimmenden Folienteilchen durch Dekantieren oder in anderer geeigneter Weise von den im Waschwasser verbleibenden Glaspartikeln abgetrennt und, wenn notwendig, einer zweiten Waschstufe zugeführt werden.

Es ist aber auch möglich, zusätzliche Scherkräfte in die Suspension aus Wasser-Folienteilchen- Glaspartikel durch ein Umpumpen unter Zuhilfenahme einer Schmutzwasserpumpe einzubringen oder in anderer bekannter Weise diese Kräfte wirken zu lassen.

Das Trennen der Folienteilchen von der Waschflüssigkeit kann auch im Zentrifugalfeld erfolgen, da die Dichteunterschiede als Triebkräfte hinreichend groß sind. Hierfür können beispielsweise die Verfahren der Fest-Flüssig-Trennung im Hydrozyklon und/oder einer Zentrifuge zur Anwendung kommen. Dabei ist jedoch zu gewährleisten, daß eine Trennung der Glasbestandteile vom Wasser nicht erfolgt.

Die Aufarbeitung der Waschwässer erfolgt in bekannter Weise unter Abtrennung der festen Bestandteile, welche aus Glaspartikeln und anderen Verschmutzungsbestandteilen bestehen. Das dadurch anfallende Abwasser kann in den Kreislauf der Waschstufen wieder zurückgeführt werden.

Die gewaschenen Folienteilchen werden anschließend einem Trockenprozeß zugeführt, wobei in Abhängigkeit von der zu erreichenden Restfeuchte eine mechanische Entwässerung vorgeschaltet werden kann, insbesondere eine Entwässerung durch Zentrifugieren oder eine Vibrationsentwässerung. Die thermische Trocknung erfolgt nach bekannten Verfahrensparametern zur Trocknung von Kunststoffen, wobei zu beachten ist, daß die Folienteilchen thermisch nur gering belastet werden.

Die getrockneten Folienteilchen werden ggf. in einer Schneidmühle auf eine Größe zerkleinert, welche das Beschicken eines Extruders ermöglicht. Hierbei hat sich das Kühlen der Folienteilchen beim Schneidvorgang positiv auf die physikalischen Eigenschaften ausgewirkt. Die Weiterverarbeitung erfolgt verfahrensgemäß in einem Extruder. In der Schmelze wird das Polymer homogenisiert und ein zwischengeschaltetes Filter ermöglicht ein Abtrennen eventuell vorhandener nichtschmelzender Bestandteile aus dem Recyclat. Über ein entsprechendes Werkzeug wird in bekannter Weise eine Folie gezogen und anschließend zur Weiterverarbeitung konfektioniert. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist auch die Herstellung eines Granulates aus der Polymerschmelze möglich.

Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt gegenüber den bekannten Aufbereitungsverfahren wesentliche Vorteile. So wird eine zur Wiederverwendung hinreichende Qualität mit geringem verfahrenstechnischen Aufwand ohne den Einsatz von Gefahrstoffen bei geringem Energie- und Hilfsstoffeinsatz erreicht.

Durch die erzielten physikalischen und geometrischen Eigenschaften des Glasanteiles sowie der Verunreinigungen ist gegenüber den bekannten Verfahren eine einfachere und vor allem sichere Trennung der Werkstoffe möglich.

Das erfindungsgemäße Recyclingverfahren wird an folgendem Beispiel näher erläutert (Fig. 1).

Die angelieferte Folie wird nach einer Zwischenlagerung 1 vorsortiert. Es erfolgt die Abtrennung grober Verunreinigungen, insbesondere von Metallteilen, und das Sortieren 2 nach der Färbung. Die anschließende Vorzerkleinerung wird in einem Grobzerkleinerer 3 (Messermühle) bei Kühlung des Mahlgutes auf eine Größe der Folienstücke mit einer durchschnittlichen Kantenlänge von 40 bis 80 mm durchgeführt. Der Anteil an Verunreinigungen zum Anteil an Folie beträgt 15 kg auf 100 kg.

Die eigentliche selektive Trennung durch Brechen und Reiben erfolgt in einer Kugelschwingmühle 4 diskontinuierlich. Der Füllgrad der Trommel für den Folienanteil liegt bei ca. 30%. Als Mahlhilfsmittel werden Stahlkugeln verwendet in einem Volumenanteil von ebenfalls ca. 30%. Nach dem Mahlvorgang gelangt das Mahlgut in einen Waschbehälter 5. In einem ersten Waschgang (Verhältnis Waschwasser/Folie von ca. 3 : 1) wird unter Zugabe von Tensid im Verhältnis 1 : 10 000 unter Rühren eine intensive Vorreinigung durchgeführt. In den Waschbehälter eingebaute Stromstörer sorgen für eine ständige Verwirbelung der Suspension. Der Waschvorgang wird bei einer Temperatur von 40°C durchgeführt. Nachfolgend gelangt die Folie über ein Rüttelsieb 6 in einen zweiten Waschbehälter 7. Das Filtrat wird einer Aufbereitung zugeführt. Durch Filtration und Schwerkraftabscheidung 8 wird der Feststoff aus Glasstaub und Fremdstoffen entfernt und die Waschflüssigkeit für die nächste Vorreinigung aufbereitet. Im zweiten Waschbehälter 7 (Verhältnis Waschwasser/Folie von ca. 3 : 1) wird die Folie unter Rühren bei einer Temperatur von 25°C nochmals gewaschen. Die aus dem Waschbehälter 7 über ein Sieb 9 ausgeschleuste Folie ist für die Weiterverarbeitung hinreichend gereinigt und wird über einen Bandtrockner 10 bei 40°C getrocknet. Es schließt sich ein Feinmahlen der Folienstücke bei Kühlung in einer Zweimessermühle 11 mit Siebboden an. Die Folie liegt jetzt mit einer durchschnittlichen Kantenlänge von 2 mm vor. Der Anteil an Verunreinigungen zum Anteil an Folie beträgt nach der Reinigung 0,012 kg auf 100 kg.

Nach einer Zwischenlagerung werden die Folienschnitzel mittels einer Förderschnecke 12 einem Einschneckenextruder 13 mit integriertem Wechselfilter zugeführt. Über den Wechselfilter werden noch mögliche nicht schmelzende Fremdstoffe aus der Polyvinylbutyral-Schmelze ausgeschleust. Die Extruderschnecke besitzt eine Mischzone zur intensiven Homogenisierung der Schmelze. Über das Folienwerkzeug und eine nachfolgende Glätt- und Wickelvorrichtung wird in bekannter Weise eine wiedereinsetzbare Zwischenfolie für Verbundglasscheiben hergestellt. Die Fahrparameter des Extruders werden bezüglich Temperatur und Durchsatzgeschwindigkeit sehr niedrig eingestellt.

Claims (2)

1. Recyclingverfahren für Folien aus Polyvinylbutyral oder vergleichbaren Polymeren, welche in einer Vorzerkleinerung durch Reißen und/oder Brechen von Verbundglasscheiben anfallen und von anhaftenden Glasteilchen überwiegend befreit sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Folien in einem Mahlgang Stoß- und Reibungskräften von Mahlhilfsmitteln ausgesetzt werden, diese Kräfte aus wechselnden Richtungen so lange einwirken, bis die Adhäsionskräfte zwischen Folien und Glasteilchen aufgehoben werden, die Fremdbestandteile in überwiegend pulverisierter Form vorliegen, daß das entstandene Folien-Glas-Gemisch mindestens einer Wäsche unter Einwirkung einer die Glasteilchen von den Folien ablösenden Flüssigkeitsströmung unterzogen wird, die Waschflüssigkeit von den Folien abgetrennt und diese getrocknet werden, daß die Folien ggf. nach einer weiteren Zerkleinerung zu einer Folie oder einem Granulat extrudiert werden, wobei im Schmelzezustand des Polyvinylbutyrals restliche Verunreinigungen entfernt werden und daß die in der Wäsche anfallende Waschflüssigkeit vom Feststoff getrennt und wieder eingesetzt wird.

2. Recyclingverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Waschflüssigkeit Tenside zugesetzt werden.