DE19744964A1

DE19744964A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Recycling von Kunststoffen

Info

Publication number: DE19744964A1
Application number: DE19744964A
Authority: DE
Inventors: Nicolaus Peter Harig
Original assignee: RECYTECH GmbH
Current assignee: RECYTECH GmbH
Priority date: 1997-10-10
Filing date: 1997-10-10
Publication date: 1999-04-15

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrich tung bei dem thermoplastische, duroplastische sowie elastomere Kunststoffe in unterschiedlicher prozentualer Zusammensetzung und Sortenreinheit zu einer festen Masse ohne chemische Zusätze verbunden und dabei zumindest teilweise aufgeschmolzen werden.

Bei den bisher bekannten Verfahren werden überwiegend sortenreine Kunststoffe in Metallbehältern aufgeschmolzen, bevor sie extru diert oder in Kunststoffspritzmaschinen verarbeitet werden. Zum Verarbeiten unsortierter Kunststoffe (Mahlgut und Granulatmi schungen) sind diese Verfahren nur bedingt geeignet, weil sich bestimmte Kunststoffanteile bereits zersetzen, bevor die anderen Kunststoffanteile zumindest an der Oberfläche erweichen. Dieser Zersetzungsprozeß wird durch die Katalysatorwirkung der Metalloberflächen in den Extrudern oder Strangpressen ausgelöst.

Es treten relativ hohe toxische Belastungen im Verarbeitungsprozeß auf. Die Abnutzung der eingesetzten Maschinen- und Formteile ist ebenfalls hoch.

Die Erfindung hat zum Ziel, ein Verfahren zu schaffen, mit dem Kunststoffe unterschiedlicher Zusammensetzung (weitgehend un sortiert und ohne Vorbehandlung) weitgehend ohne toxische Nebenprodukte verwertet werden können und die dabei eingesetzten Maschinen- und Formteile eine geringere Abnutzung erfahren.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit dem Merkmalen von Anspruch 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 10 gelöst.

Erfindungsgemäß wird eine nicht definierte Mischung von Mahlgut (unförmiges Granulat) und Granulat unsortierter, nicht sortenreiner thermoplastischer, duroplastischer und/oder ela stomerer Kunststoffe ausschießlich unter Berührung von Glas oder glasähnlichen Materialien erhitzt und zu Formteilen oder Profilen weiterverarbeitet. Das Glas oder glasähnliche Material wird entweder zur Herstellung wesentlicher Teile der Verar beitungseinrichtung oder zur Beschichtung der Kontaktflächen zu den eingesetzten Kunststoffen verwendet. Glas hat die besonderer Eigenschaft, daß es gasdicht und chemisch neutral ist.

Überraschender Weide hat sich gezeigt, daß allein durch die Vermeidung eines direkten Kontakts zwischen den erwärmten Kunststoffen und irgendwelchen Metallteilen die nur teilweise angeschmolzenen Kunststoffteilchen sich ohne chemische Zusätze zuverlässig mit den völlig aufgeschmolzenen Kunststoffteilchen zu einem einheitlichen Körper verbinden. Bei den Extrudern und Strangpressen des Standes der Technik mit metallenen Oberflächen kommt es bei einer Erwärmung von etwa 60°C oder darüber zum Aus dampfen von Gasen und somit zu einer chemischen Reaktion zwischen dem Metall und dem Kunststoff, die zu schädlichen Nebenprodukten bei der Kunststoffaufbereitung führen kann. Bei der Erfindung findet dagegen eine reine Umwandlung von festen in weiche Kunst stoffe statt, ohne weitere chemische Reaktionen oder Katalysator wirkung, weil der erwärmte Kunststoff ausschließlich mit gas dichtem, chemisch neutralem Material in Kontakt kommt.

Durch die spezifischen Eigenschaften von Glas sowie glasähnlicher Materialien, die als Ganzes oder als Beschichtung der Kontaktflächen zu den verwendeten Kunststoffen eingesetzt werden, ergibt sich zusätzlich eine geringere chemische und physikalische Abnutzung der Maschinen- und Formteile als bei den im Stand der Technik üblichen metallenen Vorrichtungen.

Die für das neue Verfahren notwendige Wärmezufuhr erfolgt in Intervallen. Dabei ist darauf zu achten, daß die gesamte Kunst stoffmasse möglichst gleichförmig erhitzt wird, bis sie eine zur Weiterverarbeitung geeignete Konsistenz erreicht hat. Der Zeitraum der Erhitzung ist von der Zusammensetzung der als Ausgangsstoff eingesetzten Kunststoffe abhängig. Die Temperaturobergrenze im Erhitzungsprozeß sollte 260 Grad Celsius nicht überschreiten. Dem Ausgangskunststoffgemsich dürfen maximal 35% organische und/oder anorganische Stoffe und/oder Metalle in Faser-, Pulver- oder Granulatform (gezielt oder als stoffliche Verunreinigung) zur Weiterverarbeitung beigemengt sein.

Es hat sich gezeigt, daß beim Einschmelzen und Verarbeiten von Kunststoffgemischen aus thermoplastischen, duroplastischen sowie elastomeren Kunststoffen unterschiedlicher Zusammensetzung unter Einsatz von Glas sowie glasähnlicher Materialien als Ganzes oder als Beschichtung der Kontaktflächen zu den eingesetzten Kunststoffen eine signifikante Verringerung der organischen Zersetzungsprodukte (TOC von mit Zersetzungsgasen belastetem Wasser) als auch der Bildung von leitfähigen Verbindungen (Leitfähigkeit von belasteten Wassern) sowie saurer Abbauprodukte (pH) erreicht wird, als bei der klassischen Durchführung mit Metallteilen. Tendenziell bilden sich bei dem neuen Verfahren geringe Mengen Abbauprodukte. Das mit den Zersetzungsgasen aus dem neuen Verfahren belasteten Wasser ist im Leuchtbakterientest signifikant weniger toxisch. Bei den eingeschmolzenen Kunststoffen selbst sind keine Unterschiede in den mechanischen Eigenschaften sowie in deren Eluaten gegenüber nach den klassischen Verfahren hergestellten Kunststoffen festzustellen. Die im Verar beitungsprozeß eingesetzten Maschinen- und Formteile aus Glas sowie glasähnlichen Materialien als Ganzes oder mit Glasbeschich tung der Kontaktflächen zu den eingesetzten Kunststoffen haben eine wesentlich längere Lebensdauer als die bei den klassischen Verfahren verwendeten Maschinen- und Formteile.

Als Glasmaterial eignet sich Silikatglas sowie Glas in anderen Ab wandlungen und Glaskeramik sowie Emaille, das inhärent eine Glasoberfläche hat, solange die notwendige Belastbarkeit des Materials für das Extrahieren oder Strangpressen gewährleistet ist.

Das Einschmelzen von thermoplastischen, duroplastischen sowie elastomeren Kunststoffen in unterschiedlicher nicht definierter prozentualer Zusammensetzung unter Einsatz von Glas sowie glasähnlicher Materialien als Ganzes oder als Beschichtung der Kontaktflächen zu den eingesetzten Kunststoffen hat, wie oben erläutert, signifikante Vorteile im Hinblick auf die Um weltverträglichkeit und die Lebensdauer der Verarbeitungsanlagen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die erhitzte und zumindest teilweise plastische Masse vorzugsweise in einer aus Silikatglas bestehenden oder mit Silikatglas ausgekleideten Form geformt. Insbesondere ist vorgesehen, daß die Kunststoffmasse mit einer aus Silikatglas bestehenden oder mit Silikatglas ausge kleideten Presse durch eine aus Silikatglas bestehenden Düse stranggepreßt bzw. extrudiert wird.

Als Ausgangsmaterial werden vorzugsweise Mahlgut und/oder Granu late von Polypropylen (PP), Polycarbonat (PC), Polyamid (PA), Polystyrol (PS), Polymethylmethacrylat (PMMA), Acrylnitril- Butadien-Styrol-Polymerisat (ABS), Styrol-Acrylnitril-Copoly merisat (SAN) und/oder Polyethylen (low density) (PE-LD) in unsortierter Mischung in einem Glasbehälter erhitzt, bis die gewünschten Plastizität oder Zähflüssigkeit erreicht ist. Das Erhitzen erfolgt, wie gesagt, in mehreren Stufen, wobei die Erhitzung im oberen, über 230° Celsius liegendem Bereich relativ kurzzeitig erfolgt.

Das in einen Glasbehälter eingefüllte Mahlgut und/oder Granulat kann mit einem Glasdeckel beschwert werden, der beim Schmelzen des Mahlguts und/oder des Granulats dieses zusammendrückt.

Die Mahlgut-Granulat-Mischung aus den thermoplastischen und anderen Kunststoffen sollte maximal 40% faser-, pulver- oder granulatförmige Füllstoffe, wie Sand, Holz, Papier, textile Fasern, Duroplaste, keramische Stoffe, oder dergleichen enthalten. Insbesondere enthält die Mahlgut-Granulat -Ausgansmischung mindestens 10% und höchstens 90% Polystyrol (PS), Polypropylen (PP), Polyethylen (PE bzw. PE-HD bzw. PE-LD), Polycarbonat (PC) und/oder Polyamid (PA). Spezieller enthält die Granulatmischung höchstens 60% Polyvenylchlorid (PVC), Polymethacrylate (PMA), Styrol-Acrylnitril-Copolymerisat (SAN) und/oder Acrylnitril- Butadien-Styrol-Polymerisate (ABS) und höchstens 30% Polyoxymethylene (PDM) und/oder Polyamid (PA6).

Die in der vorstehenden Beschreibung und den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.

Claims

1. Recyclingverfahren von Kunststoffen unterschiedlicher Zusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischung von Mahlgut und/oder Granulaten dieser Kunststoffe ausschließ lich unter Berührung von Glas oder glasähnlichen Materialien zu einer zumindest teilweise plastischen Masse erhitzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die erhitzte und zumindest teilweise plastische Masse in einer aus Silikatglas bestehenden oder mit Silikat glas ausgekleideten Form geformt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die erhitzte und zumindest teilweise plastischen Masse mit einer aus Silikatglas bestehenden oder mit Silikatglas ausgekleideten Presse durch eine aus Sili katglas bestehende Düse stranggepreßt bzw. extrudiert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß das Mahlgut und/oder Granulate von Polypropylen (PP), Polycarbonat (PC), Polyamid (PA), Polystyrol (PS), Polymethylmethacrylat (PMMA), Acrylnitril- Butadien-Styrol-Polymerisat (ABS), Styrol-Acrylnitril-Co polymerisat (SAN) und/oder Polyethylen (low density) (PE-LD) in unsortierter Mischung in einem Glasbehälter erhitzt werden, bis die gewünschten Plastizität oder Zähflüssigkeit erreicht ist.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Erhitzen in mehreren Stufen erfolgt, wobei die Erhitzung im oberen über 230 Grad Celsius liegendem Bereich relativ kurzzeitig erfolgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß das in einem Glasbehälter ein gefüllte Mahlgut-Granulat-Gemisch von einem Glasdeckel be schwert ist, der beim Schmelzen des Mahlguts und/oder des Granulats das Mahlgut und/oder das Granulat zusammendrückt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß die Mahlgut-Granulat-Mischung aus thermoplastischen Kunststoffen maximal 40% faser, pul ver- oder granulatförmige Füllstoffe, wie Sand, Holz, Papier, textile Fasern, Duroplaste, keramische Stoffe, oder dergleichen enthält.

8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß die Mahlgut-Granulat-Mischung mindestens 10% und höchstens 90%
Polystyrol (PS) oder
Polypropylen (PP) oder
Polyethylen (PE)
Polyethylen high density (PE-HD)
Polyethylen low density (PE-LD)
Polycarbonat (PC) oder
Polyamid (PA)
enthält.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, daß die Granulatmischung höchstens 60%
Polyvenylchlorid (PVC)
Polymethacrylate (PMA)
Styrol-Acrylnitril-Copolymerisat (SAN)
Acrylnitril-Butadien-Styrol-Polymerisate (ABS) und höchstens 30%
Polyoxymethylene (PDM) oder
Polyamid (PA6)
enthält.

10. Vorrichtung für das Recycling von Kunststoffen unterschied licher Zusammensetzung, mit einer Presse und einer Heizein richtung zum Verarbeiten der Kunststoffe, dadurch ge kennzeichnet, daß die Oberflächen der Presse, die mit dem Kunststoff in Kontakt kommen, ein gasdichtes und chemisch neutrales Kontaktmaterial aufweisen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich net, daß die Presse ein Extruder bzw. eine Strangpresse ist, die aus Glas oder einem glasähnlichen Material besteht oder mit diesem ausgekleidet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn zeichnet, daß das Kontaktmaterial Silikatglas ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn zeichnet, daß das Kontaktmaterial Keramikglas oder Emaille ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch ge kennzeichnet, daß der Presse eine aus Silikatglas bestehende Düse nachgeschaltet ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch ge kennzeichnet, daß alle Oberflächen, die mit dem erwärmten Kunststoff in Kontakt kommen, aus Glas oder einem glasähnlichen Material bestehen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich net, daß alle Oberflächen, die mit dem über etwa 60°C er wärmten Kunststoff in Kontakt kommen, aus Glas oder einem glasähnlichen Material bestehen.