DE19606890A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Trennen von Kunststoff- bzw. Nichtkunststoff-Mischkomponenten - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Trennen von Kunststoff- bzw. Nichtkunststoff-Mischkomponenten

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trennung von Kunststoff- bzw. Nichtkunststoff-Mischkomponenten. Solche Mischkomponenten sind beispielsweise mit Nährmedien gefüllte Behälter zur Anzucht von Mikroorganismen und tierischer Zellen (z. B. sogenannte Agar- oder Petrischalen). Diese Behälter werden in biologischen, medizinischen und biotechnologischen Analyse- und Forschungslaboratorien ebenso in wie der Industrie eingesetzt. Es handelt sich dabei um sterile Einwegmaterialien, die nach Gebrauch erneut sterilisiert werden müssen und nicht weiter verwendet werden können. Die Entsorgung erfolgt durch Einlagerung auf einer Deponie. Es gibt bisher kein Verfahren zur Aufarbeitung dieser Behälter.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein effizientes Verfahren bereitzustellen, um einen Behälter für Nährböden von dem Nährboden selbst zu trennen, um diese beiden Komponenten weiterzuverarbeiten bzw. getrennt zu entsorgen.
Desweiteren ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen.
Für das Verfahren wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Mischkomponenten enthaltende Schalen mit warmen Gasen (50-150°C) erwärmt werden und unregelmäßig in unbestimmte Richtungen bewegt werden und dabei durch mechanische Stöße der Schalen gegen die Wände eines die Schalen aufnehmende Behälters gerüttelt werden.
Für die Vorrichtung wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß über einem Gebläse für Luft bzw. andere geeignete Gase eine zylindrisch ausgebildete Kammer angeordnet ist, über deren Boden trichterförmig ein Siebrost angeordnet ist und zwischen Kammer und Siebrost eine Auffangwanne für abgelöste Agarkuchen angeordnet ist, wobei die Kammer oberhalb des Siebrostes konisch zusammenläuft um in ein Gebläserohr zu münden, das das Gas zum Gebläse zurückführt und in dem Gebläserohr ein Abscheidesieb für Schalenteile angeordnet ist.
Das Verfahren zur Trennung solcher Kunststoff- bzw. Nichtkunststoff-Mischkomponenten soll am Beispiel einer Agarschale beschrieben werden soll. Eine solche Schale besteht aus a.) Kunststoffkomponenten, nämlich dem Gehäuse und b.) Nichtkunststoffkomponenten, nämlich dem Nährmedium. Das Gehäuse setzt sich zusammen aus einem schalenförmigen Unterteil und einem Deckel. Beide Komponenten müssen transparent sein, um das Kulturwachstum zu beobachten. Sie bestehen ferner aus hochgereinigtem Kunststoff, i.d.R. Polyethylen oder Polypropylen, so daß eine Behinderung des Kulturwachstums durch austretende Lösungsmittel etc. verhindert wird. Der Deckel wiegt in der Regel 8 g, der Boden 9 g und der Agarkuchen 16 g.
Das Nährmedium besteht aus in Wasser (92-95%) gelösten Nährsalzen, Vitaminen und Zulätzen. (2-5%) nach Verwendungszweck (Hefeextrakt, Antibiotika, etc.) Zur Verfestigung wird das Gemisch mit einem Polysacharid (Agar, 1-2%) aufgekocht. Beim Abkühlen in der Schale nimmt das Medium eine feste, gallertartige Konsistenz an. Auf diesem Boden wachsen die Organismen.
Ein gutes Trennergebnis wird erreicht, wenn das Nährmedium sich möglichst vollständig von ihrem Behältnis ablöst. Dabei ist es wichtig, das die gallertartige Konsistenz des Mediums möglichst lange erhalten wird. Voraussetzung ist ferner, daß der Thermoplast der Schale sich nicht verformt und dabei Nährmedienpartikel einschließt.
Bei einer Behandlung der Agarschale mit warmen Gasen (hier 50°- 150°C je nach Kunststofftyp) verändert sich nur die Oberfläche des Nährmedienkuchens und wird flüssiger. Dadurch wird die Haftung an der Gefäßwand herabgesetzt. Der Zusammenhalt des Kuchen bleibt jedoch erhalten. Wird die Schale nun geeignet bewegt, fällt die Nichtkunststoffkomponente rückstandsfrei heraus und kann beispielsweise durch ein Sieb von der Kunststoffkomponente räumlich getrennt werden.
Mit dem Trennverfahren können große Mengen von bisherigen Rest- oder Sondermüll wiederverwertet werden. Der in unserer Umwelt beanspruchte Deponieraum reduziert sich erheblich.
Das Trennverfahren ist außergewöhnlich einfach und kommt mit geringem Energiebedarf aus. Das Trennergebnis ist sehr gut. Die Kunststoffkomponente kann mit einem Reinheitsgrad von 95-99% gereinigt werden und steht somit dem Produktionsprozeß direkt zur Verfügung.
Die Reintegration eines Wertstoffes in den Produktionsprozeß schont Recourcen und verringert die direkte Umweltbelastung durch die Kunststoffneuproduktion.
Dieses Trockentrennverfahren ist ferner für eine kontinuierlichen Prozeßführung geeignet. Ein das Abwasser belastender Waschschritt ist nicht nötig. Das abgetrennte Nährmedium kann einfach kompostiert werden und wird so natürlichen biologischen Kreisläufen wieder zugeführt.
Das hier beschriebene Trockentrennverfahren bietet eine ökologische wie ökonomische Alternative zur Entlagerung von mit Nährmedien gefüllter Kunststoffbehälter (Kunststoff/ Nichtkunststoff-Mischkomponenten) auf der Deponie.
Das Nährmedium kann unabhängig von der Trennung durch den Entzug des hohen Wasseranteiles (92-97%) bis auf seine Feststoffkomponenten eingeengt werden. Durch warme Luft oder Einkochen wird das Volumen bis auf 2-5% reduziert.
Der Vorteil dieses Verfahrens liegt in der Volumen und Gewichtsreduktion. Dadurch verringern sich Transportkosten und die durch den Transport verursachte Umweltbelastung.
Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Abbildungen der Zeichnung beschrieben.
Abb. 1.1: In ein 25-30 cm starkes Rohr und 150 cm langes, senkrecht stehendes Rohr wird von unten nach oben 70°C warme Luft geblasen. Dazu wird ein Radiallüfter eingesetzt, der bei einem Fördervolumen von 200-350 m³/h und einem Druck von 50- 100 Pa erzeugt und von unten heiße Luft einbläst. Der untere Teil des Rohres weist ein trichterförmiges Sieb auf.
Als Kunstsoff/Nichtkunststoff-Mischkomponente wird hier eine Standard-Agarschale eingesetzt. Die vollständige Schale hat einen Durchmesser von 9,4 cm und das Bodenstück einen Durchmesser von 8,6 cm und besteht im wesentlichen aus Polypropylen.
Der Nährmedienbehälter wird durch eine Öffnung im unteren Rohrviertel ins Rohrinnere geschoben. Der erste Teil der Trennung erfolgt sogleich durch den Luftstrom: Der leichtere Deckel wird vom Luftstrom erfaßt und aus dem Rohr geschleudert. Die verbleibende, mit Nährmedium gefüllte Schale ist schwerer und wird nur maximal bis zu einer Höhe von ca. 100 cm hochgehoben. Reißt die Strömung ab, fällt die Schale in der Peripherie des Luftstromes herab um danach wieder erfaßt zu werden. Wärme und Bewegung führen dazu, daß sich das Nährmedium als Ganzes von der Platte löst. Der nun leichtere Boden des Gehäuses wird nun ebenfalls aus dem Rohr geschleudert.
Bei einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird eine Kammer so mit heißen Gasen befüllt, daß ein von unten nach oben gerichteter Gasstrom in der Kammer entsteht. Die Mischkomponenten werden im Hauptstrom mitgerissen, nach oben bewegt und fallen in der Peripherie des Hauptstromes wieder nach unten. Sie werden so Wärme und Bewegung ausgesetzt, was zu einer Trennung der Komponenten führt. Die Sortierung erfolgt einerseits durch ein oder mehrere Sieb im unteren Teil der Kammer.
Komponenten, die die Sieblöcher passieren, können unterhalb des Sieb entnommen werden. Eine weitere Trennung erfolgt durch das Verhalten im Luftstrom gemäß Form und Dichte der Komponenten. Leichte großförmige Anteile werden schneller vom Luftstrom erfaßt als schwerere kleinförmige Stücke. Die erwärmten Gase können im Kreislauf bewegt werden.
Der äußerst einfache apparative Aufbau führt zu guten Trennergebnissen bei einer gleichzeitigen Sortierung der Komponenten. Die Vorrichtung kommt ohne bewegliche Teile aus und ist daher wartungsfreundlich. Die einzelnen Fraktionen können leicht entnommen werden. Es ist weiterhin vorteilhaft, daß die Vorrichtung in einem kontinuierlichen Betrieb eingesetzt werden kann.
Abb. 1.1. zeigt eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Trennverfahrens im kontinuierlichen Betrieb. Als Kunststoff/ Nichtkunststoffgemisch werden hier Agarplatten aus Polypropylen vom Nährmedium getrennt und entsprechend sortiert.
Durch den seitlichen Einfüllstutzen (1) gelangen die Agarschalen in eine zylindrisch ausgebildete Kammer, über dessen Boden ein Siebrost (2) trichterförmig angeordnet ist.
Ein Radialgebläse mit Heizung (4) sorgt in der Kammer für einen stetigen Luftstrom mit einer Temperatur von 70-80°C. Die Agarplatten werden nun durch den Luftstrom emporgewirbelt. Der leichte Deckel des Gehäuses wird sofort durch den Luftstrom mitgerissen, trifft auf das Abscheidesieb (5) und kann dort entnommen werden.
Das noch mit Agar gefüllte Unterteil weist ein höhere Dichte bei gleicher Luftstrom-Angriffsfläche auf. Es wird daher nur bis zu einer bestimmen Höhe hochgehoben, kippt zur Seite und fällt in der Peripherie des Hauptluftstromes wieder zu Boden.
Die zugeführte Wärme führt zu einer Verflüssigung der Nährmedienoberfläche, was die Haftung zur Gefäßwand reduziert. Durch die wiederholte Bewegung und das Aufschlagen auf den Siebboden löst sich der Kuchen zumeist als Ganzes ab und fällt durch den Siebboden (2) in die Auffangwanne (3), wo er später entnommen werden kann.
Das Gewicht der Schale hat sich dadurch soweit verringert, daß der entlehrte Behälter nun durch den Luftstrom zum Abscheidesieb (5) transportieren wird. Dort kann er ebenfalls entnommen werden. Die Dauer des Trennvorganges wird neben der Mischkomponente selbst durch Temperatur und Luftstrom gesteuert. Sie beträgt in diesem Beispiel ca. 2 min.
Im folgenden wird eine weitere Ausführungsformen der Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens beschrieben. Bei dieser Vorrichtung ist die Trennung von Kunststoff/ Nichtkunststoffkomponenten in Kunststoffanteile und Nichtkunststoffanteile und eine zeitgleiche Sortierung der getrennten Anteile ermöglicht.
Eine Kammer wird mit heißen Gasen befüllt. In Kammer befindet sich ein Sieb, daß in Bewegung versetzt wird. Die Mischkomponenten gelangen auf das Rüttelsieb und werden dort Wärme und Bewegung ausgesetzt. Dies führt zu einer Trennung der Komponenten. Die Sortierung erfolgt durch das Rüttelsieb sowie durch weitere Siebe im unteren Teil der Kammer. Komponenten, die die Sieblöcher passieren, können unterhalb des Sieb entnommen werden. Größere Komponenten wandern auf dem Sieb bis zu einer Auslaßöffnung. Die erwärmten Gase können im Kreislauf bewegt werden.
Der einfache apparative Aufbau führt zu guten Trennergebnissen bei einer gleichzeitigen Sortierung der Komponenten. Die einzelnen Fraktionen können leicht entnommen werden. Es können auch schwerere Mischkomponenten einfach getrennt werden. Es ist weiterhin vorteilhaft, daß die Vorrichtung in einem kontinuierlichen Betrieb eingesetzt werden kann.
Abb. 1.2. zeigt eine Vorrichtung zur Anwendung des in Anspruch 1 beschriebenen Trennverfahrens im kontinuierlichen Betrieb. Als Kunststoff/Nichtkunststoffgemisch werden hier Agarplatten aus Polypropylen vom Nährmedium getrennt und sortiert.
In einer Kammer wird ein leicht geneigter Siebrost (2) an Federn (7) aufgehängt und durch einen Motor (8a) über ein Exzente (8b), ein Gestänge (8c) und ein Lager (9) in Bewegung versetzt.
Ein Radialgebläse mit Heizung (4) sorgt in der Kammer für einen stetigen Luftstrom mit einer Temperatur von 70-80°C.
Die Mischkomponenten gelangen durch den Einfüllstutzen (1) auf den Siebrost (2) Die Trennung der Mischkomponenten erfolgt durch Wärme und Bewegung. Das Nährmedium fällt in die Auffangwanne (3) und kann dort entnommen werden, die Gehäuseteile bewegen sich dem Neigungswinkel des Rostes entsprechend zum Auslaßstutzen (5) und verlassen die Vorrichtung.
Bei einer alternativen Vorrichtung erfolgt die Trennung von Kunststoff/Nichtkunststoffkomponenten in Kunststoffanteile und Nichtkunststoffanteile bei einer zeitgleichen Sortierung der getrennten Anteile.
Eine Trommel, deren Wand siebartig durchbrochen ist, ist horizontaler entlang der Längsache und um diese drehbar gelagert. Die Trommel ist an der einen Seite mit den Mischkomponenten beschickt. Zusätzlich treten hier warme Gase ein. Das zu trennende Gut wird in der rotierenden Trommel idealerweise durch Mitnehmer erfaßt, in Bewegung gesetzt und langsam vorwärts getrieben. Die Trennung erfolgt durch Wärme und Bewegung. Abgetrennte Mischkomponentenanteile fallen durch die Löcher in der Trommelwand und werden vom Restgut getrennt. Die verbleibenden Komponenten verlassen die Trommel am gegenüberliegenden Ende.
Der einfache apparative Aufbau führt zu guten Trennergebnissen bei einer gleichzeitigen Sortierung der Komponenten. Die einzelnen Fraktionen können leicht entnommen werden. Es können auch schwerere Mischkomponenten einfach getrennt werden. Es ist weiterhin vorteilhaft, daß die Vorrichtung in einem kontinuierlichen Betrieb eingesetzt werden kann.
Abb. 1.3. zeigt eine Vorrichtung zur Anwendung des beschriebenen Trennverfahrens im kontinuierlichen Betrieb. Als Kunststoff/Nichtkunststoffgemisch werden hier Agarplatten aus Polypropylen vom Nährmedium getrennt und sortiert.
Die Trenntrommel (2) (Abb. 1.3.1, 1.3.3) besteht aus zwei Rohrstücken (2a), die durch Winkeleisen (2b) miteinander verbunden sind (Abb. 1.3.2.). Der Mittelteil der Trommel ist mit Drahtgeflecht bespannt.
Die Trommel wird unter einem Neigungswinkel von 5° auf vier Lager gelegt, wobei jeweils zwei Lager (8) den vorderen wie den hinteren Teil der Trommel unterstützen. Die Lager sind an einem Lagerbock (9) befestigt, der mit dem Boden der Kammer verbunden ist. Die Trommel wird über einen Motor (7a) und eine Antriebsrolle (7b) in Rotation um die Längsachse versetzt.
Die Trommel ist so in einer Kammer angeordnet, daß der vordere Trommelteil die Stirnwand ihre reibungsfrei durchstößt. Die Antriebseinheit (7) ist außerhalb der Kammer angeordnet.
In die Trommelöffnung mündet die Einfüllrutsche (1) für die Mischkomponenten und die Wärmezuführung. Die Luft wird mit einer Heizung und Gebläse (4) erwärmt und bewegt. Durch die Zuführung wird warme Luft durch die Trommel geleitet. Sie tritt am hinteren Trommelende wieder aus.
Das Trenngut gelangt durch den Einfüllstutzen (1) in das Trommelinnere, wird dort erwärmt und durch die Trommelrotation in Bewegung versetzt. Die Winkeleisen unterstützen als Mitnehmer die Bewegung. Dies führt zu einer Trennung in Kunststoffgehäuse und Nährmedium.
Der Nährmedienkuchen verläßt die Trommel durch die Sieblöcher im Drahtgeflecht und kann dann der Auffangwanne (3) entnommen werden. Die entleerten Gehäuseteile wandern durch die Trommel und verlassen die Kammer durch den Auslaßstutzen (5).
Die Erfindung umfaßt somit die folgenden Verfahrenschritte und Vorrichtungsmerkmale:
Ein Trockentrennverfahren für Kunststoff/Nichtkunststoff- Mischkomponenten, bei dem Kunststoff/Nichtkunststoff- Mischkomponenten sich durch Bewegung und Wärme in einzelne Kunststofffraktionen und einzelne Nichtkunststofffraktionen getrennt werden.
Ein Eintrocknungsverfahren für Nichtkunststoffkomponenten, bei dem die Lösungsmittel der Nichtkunststoffkomponente unabhängig vom Trennverfahren durch Wärme ausgetrieben werden.
Eine Vorrichtung zur trockenen Trennung und Sortierung, bei der eine Kammer beliebiger Form mit warmen Gasen befüllt wird. Das Trenngut wird durch eine beliebige Vorrichtung einer Bewegung ausgesetzt wird. Nach der Trennung des Trenngutes werden die getrennten Komponenten durch Siebe oder ihre Bewegung im Gasstrom sortiert.
Ein Luftstromtrennverfahren, bei dem heiße Gase in eine Kammer beliebiger Form eingeblasen werden und eine Stromrichtung von unten nach oben erhalten. Sich in der Kammer befindliche Kunststoff/Nichtkunststoff-Mischkomponenten werden durch den Gasstrom in Bewegung versetzt. In Verbindung mit der Wärme erfolgt die Trennung. Die Sortierung erfolgt a.) durch im unteren Teil der Kammer angebrachte Siebe und b.) durch das Wanderungsverhalten im Luftstrom gemäß Form und Dichte.
Ein Rüttelsiebtrennverfahren, bei dem heiße Gase in eine Kammer beliebiger Form eingeblasen werden. Sich in der Kammer befindliche Kunststoff/Nichtkunststoff-Mischkomponenten werden durch ein bewegtes Sieb in Bewegung versetzt. In Verbindung mit der Wärme erfolgt die Trennung. Die Sortierung erfolgt entsprechend der Lochgröße des Siebes.
Ein Trommeltrennverfahren, bei dem heiße Gase in eine rotierende Siebtrommel beliebiger Form eingeblasen werden. Sich in der Kammer befindliche Kunststoff/Nichtkunststoff- Mischkomponenten werden durch die Trommelrotation in Bewegung versetzt. In Verbindung mit der Wärme erfolgt die Trennung. Die Sortierung erfolgt a.) durch erfolgt entsprechend der Lochgröße der Siebtrommel und b.) durch das Wanderungsverhalten im Luftstrom in der Trommel gemäß Form und Dichte.

Claims (2)

1. Verfahren zum Trennen von Kunststoff- bzw. Nichtkunststoff- Mischkomponenten, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkomponenten enthaltende Schalen mit warmen Gasen (50- 150°C) erwärmt werden und unregelmäßig in unbestimmte Richtungen bewegt werden und dabei durch Stöße der Schalen gegen die Wände des die Schalen aufnehmenden Behälters gerüttelt werden.
2. Vorrichtung zum Trennen von Kunststoff- bzw. Nichtkunststoff-Mischkomponenten, dadurch gekennzeichnet, daß über einem Gebläse für Luft bzw. andere geeignete Gase eine zylindrisch ausgebildete Kammer angeordnet ist, über deren Boden trichterförmig ein Siebrost angeordnet ist und zwischen Kammer und Siebrost eine Auffangwanne für abgelöste Agarkuchen angeordnet ist, wobei die Kammer oberhalb des Siebrostes konisch zusammenläuft um in ein Gebläserohr zu münden, das das Gas zum Gebläse zurückführt und in dem Gebläserohr ein Abscheidesieb für Schalenteile angeordnet ist.
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