DE2141437C3

DE2141437C3 - Verfahren zur Rückgewinnung von synthetischem Kunststoff aus makromolekularen Abfällen

Info

Publication number: DE2141437C3
Application number: DE2141437A
Authority: DE
Inventors: Yutaka Arakida; Akira Kosaki; Yoichi Miyamoto; Tadashi Ogura; Tadamoto Sakai
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 1970-12-29
Filing date: 1971-08-18
Publication date: 1975-09-11
Also published as: GB1371518A; DE2141437A1; DE2141437B2; FR2120659A5

Description

geknetet «ad in Pelkts verfonnt oder direkt für den Spritzguß verwendet weiden.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnungen näher erläutert.

In den Zeichnungen zc.^;gt

F i g. 1 ein Blockdiagranun eines Verfahrens zur Rückgewinnung von makromolekularer; synthetischen Abfällen und

F i g. 2 ein Blockdiagranun eines Verfahrens zur Rückgewinnung von makromolekularen synthetischen Stoffen, welches gegenüber dem Verfahren von F i g. 1 modifiziert ist, aber nur die abgewandelten Teile enthält

Ein statistisches Jahrbuch aus dem Jahre 1970 zeigt, daß in Japan (unter Ausschluß der thermisch härtbaren synthetischen Harze) die folgenden makromolekularen synthetischen Stoffe hergestellt wurden:

Polyäthylen 40% Polypropylen 10% Polystyrol 15% *° Polyvinylchlorid 35 %

Jedoch ergab ein Beispiel von gesammelten makromolekularen synthetischen Abfällen, daß die Abfälle aus den folgenden Stoffen bestanden:

Tabelle 2 PhysikaDschs Eigenschaften von zurückgewonnenen Pellets, wobei das A^gaügsrnyterial W Produktionsr

veiiiältnis gemischt worden war

Zugfestigkeit (kg/cm»)	Dehnfähigkeit (%)	Charpy-Scblag- festigkeit *(kg -cm/cm)**
234	6,7	. 3,0

Tabelle 3

Eigenschaften von zurückgewonnenen Pellets, wobei die Abfallstoffe willkürlich gemischt worden waren

Zugfestigkeit (kg/cm¹)	Dehnfähigkeit *(Xi*	Charpy-Schlag- fesügkeit (kg · cm/cm¹}
252	7,0	4,1

Polyäthylen 55% Polypropylen 3% Polystyrol 16% Polyvinylchlorid 26%

Es wurde ein Rückgewinnungsversuch unter Verwendung der obigen gesammelten Abfälle durchgeführt

Die gesammelten Abfalle wurden ohne Sortierung in Stücke mit einer geeigneten Größe gemahlen und gewaschen, worauf sie dann bei einer Temperatur unter der Zersetzungstemperatur von Vinylchlorid geschmolzen und in Pellets extrudiert wurden.

Bei diesem Beispiel wurde ein Extruder für die Homogenisierung der gemahlenen Gemische verwendet Es kann jedoch auch ein Mischer oder eine ähnliche Vorrichtung verwendet werden, die eine Knetfunktion ausübt. Es wurde festgestellt, daß die Schmelze direkt in die gewünschte Form gebracht werden konnte, ohne daß sie vorher in Pellets übereeführt worden war.

Die Tabellen 1, 2 und 3 zeigen die physikalischen Eigenschaften der einzelnen in den Abfällen vorhandenen makromolekularen synthetischen Stoffe und die Eigenschaften der aus den Abfallstoffen zurückgewonnenen Pellets. (Die Extrusionstemperatur lag unter 190⁰C.)

Tabelle 1

Physikalische Eigenschaften der frischen	Zug festigkeit	Dehn fälligkeit	Materialien
	*(kg/cm)**	(%)	Charpy- Schlag- festigkeit
	220	49,5	(kg · cm/cm¹)
Polyäthylen niedriger Dichte	285	38,3	18,6
Polyäthylen hoher Dichte	208	3,2	>30,0
Polystyrol	372	5,5	3,7
Vinylchlorid	6,0

as Aus der Tabelle ist ersichtlich, daß die physikalischen Eigenschaften der durch Mischen und Schmelzen der Abfallstoffe zurückgewonnenen Pellets besser sind, als wenn ein Ausgangsmaterial verwendet wird, das dem Produktionsverhältnis entspricht. Außerdem erwiesen sich die Verformungseigenschaften als gut Dies galt für beide Mischungsverhältnisse.

Wenn die gemahlenen Abfallstoffe vor dem Mischen entsprechend ihrer Dichte sortiert werden, dann besitzen die bei der Flotation obenauf schwimmenden

Polyolefinharzevorzügliche Verformungseigenschaften,

so daß sie in verschiedener Weise alleine und unter

Zusatz von neuen Harzen verwendet werden können. Nun zu F i g. 1. F i g. 1 ist ein Blockdiagramm eines Verfahrens zur Rückgewinnung von makromole-

kularen synthetischen Abfällen. Das Verfahren umfaßt die folgenden Hauptstufen: Mahlen der Abfälle in Stücke ohne Sortierung hinsichtlich der Form, der Art, der Größe usw.: Lagerung und Mischung der gemahlenen Abfälle, um die Qualität homogen zu machen; Schmelzen der gemahlenen Gemische aus makromolekularen synthetischen Abfällen; und Verformung in Pellets und/oder Formstücke. Beim Verfahren kann gegebenenfalls zusätzlich auch eine magnetische Sortierung, Spülung, Waschung, Trock-

nung und Dichtetrennung der gemahlenen Abfälle vorgenommen werden.

Die Einzelheiten der Hauptstufen des Verfahrens werden nun näher erläutert: (1) Beim Mahlen werden die makromolekularen

synthetischen Abfälle ohne vorherige Sortierung in Stücke zerkleinert. Die Mahlung kann in eine Vormahlung und in eine Hauptmahlung unterteilt werden. Bei der Vormahlung werden große Brocken zerkleinert Die Vormahlung wird auch durchgeführt, wenn zusätzlich zu Formstücken aus thermoplastischen synthetischen Harzen und thermisch härtbaren synthetischen Harzen, wie z. B. Vinylchloridprodukte, in den Abfällen auch Kunststoffprodukte vorliegen, die Metalle enthalten (wie z. B. Uhren mit Kunststoff gehäusen, Metalle enthaltende Kunststoffspielzeuge usw.). Die Vormahlung dient auch dazu, ein glattes Produkt für die Hauptmahlung herzustellen. Bei der Vormahlung werden die in den Kohlenstoffen ent-

5 6

haltenen Metallteile zerkleinert, so daß die Metalle eine magnetische Sortierung nach beiden Stufen erfreigelegt werden. Wenn jedoch die Formstüclce und folgen, wobei natürlich nach der zweiten Stufe die Abfälle nur aus Kunststoffmaterialien verschiedener magnetischen Materialien kleiner sind. Wenn die Ab-Art, wie z. B. Formstücke, Filme, Platten usw., be- fälle kein Metall enthalten oder wenn die Abfälle stehen, wie es bei Abfällen der Fall ist, die von Kunst- 5 direkt von einem Kunststoffverarbeiter kommen, dann stoffverarWitern stammen, dann kann die Vormahlung ist die magnetische Sortierung nicht unbedingt erweggelassen werden. Eine einstufige Mahlung reicht forderlich,
dann aus. "Wenn es nötig ist, weiche nichtmagnetische Ma-

Hierfür können Mahlvorrichtungen verwendet wer- terialien auszusortieren, wie z. B. Kupferlegierungen,

den, bei denen eine Druck-,- Scher- oder Schlag- »o dann wird an Stelle der oben beschriebenen magne-

wirkung oder eine Kombination von solchen Wir- tischen Sortierung ein Metalldetektor und -sortierer

kungen auftreten. Bei der Mahlung von harten Form- verwendet.

stücken, wie sie bei der Industrie anfallen, wird in (2) Hier werden die gemahlenen makromolekularen

erster Linie eine Schlagmühle angewendet, wogegen synthetischen Abfälle gespült,

bei Abfällen, die harte und weiche Stücke enthalten, 15 Üblicherweise liegen in den städtischen Abfällen

wie sie beispielsweise im Haushalt anfallen, eine leere Behälter mit Speiseöl, Detergenzien, Kosmetika

Rotationsmühle bevorzugt wird. usw. vor. Weiterhin enthalten sie Rückstände anderer

Zwar können die nichtmagnetischen Metalle, wie haftender Materialien, die es schwierig machen, die z. B. Kupferlegierungen, Aluminiumlegierungen usw., inneren Oberflächen der Behälter zu spülen. Da jedoch die mit den synthetischen makromolekularen Abfällen ao diese Rückstände die Qualität der zurückgewonnenen gemischt sind, durch eine scherende Rotationsmühle Produkte beeinflussen, müssen diese Behälter gespült gemahlen werden, wenn jedoch Gefahr besteht, daß werden, nachdem sie in Stücke gemahlen worden sind, die Mahlvorrichtung beschädigt wird, werden die (3) Hier werden die am gemahlenen Material Metalle durch eine Metalldetektor- und Ausschei- vorhandenen Spülflüssigkeiten entfernt. Die Flüssigdungsvorrichtung vor der Vormahlung entfernt. as keit wird zurückgewonnen, um weitere Verunreini-

(2) Das Ziel der Lagerung und Mischung besteht gungen zu vermeiden. In dem Fall, in dem die Abfalldarin, daß die gemahlenen Abfälle, nachdem sie ge- stoffe keine Rückstände enthalten oder die Rückspült, gewaschen und getrocknet worden sind, ohne stände in den zurückgewonnenen Produkten keine Sortierung in ein homogenes Gemisch verarbeitet Schwierigkeiten machen, kann die Spülung weggewerden. 30 lassen werden.

Da die üblichen Abfälle (mit Ausnahme der Pro- (4) Die Waschung wird nach der Entfernung der

dukte aus Fabriken) sich hinsichtlich des Mischungs- Spülflüssigkeiten vorgenommen, um die an den ge-

verhältnisses der verschiedenen makromolekularen mahlenen Abfällen haftenden chemischen Stoffe zu synthetischen Stoffe, der Farbe usw., ändern, ändert entfernen.

sich auch die Qualität der zurückgewonnenen Pro- 35 (5) Nach dem Waschen wird eine Trocknung aus-

dukte, wenn nach der Trocknung eine direkte Auf- geführt. Es wird bevorzugt, daß sie mit heißer Luft

Schmelzung vorgenommen wird. Die Lagerung und vorgenommen wird. In Zentrifugaltrocknern, wie sie

Mischung haben deshalb zum Hauptziel, die ge- üblicherweise zum Trocknen von Pellets verwendet

mahlenen Abfälle eine Zeitlang zu lagern, so daß die werden, backt das Trockengut leicht zusammen.

Zusammensetzung ausgeglichen wird. 4° Offensichtlich verursachen thermisch härtbare Harze

(3) Das Schmelzen und Kneten der Abfälle wird in den Abfallstoffen keinen Schaden, da sie als Füllbei einer Temperatur unter der Zersetzungstemperatur stoffe wirken, wenn sie gemahlen sind. Wenn es des Vinylchlorids vorgenommen. Die gekneteten Pro- jedoch nötig ist, die thermoplastischen Kunststoffe dukte werden zur Herstellung von Pellets oder von von den thermisch härtbaren Kunststoffen zu ent-Formstücken verwendet. Hierzu dient entweder eine 45 fernen, dann wird nach dem Waschen eine Dichte-Pelletisierungsvorrichtung oder eine Spritzgußma- abscheidung vorgenommen, wie sie in F i g. 2 gezeigt schine. . ist F i g. 2 ist ein modifiziertes Blockdiagramm von

In der Folge werden die zusätzlichen Stufen des F i g. 1. Bei dieser Dichteabscheidung wird eine Sor-Rückgewinnungsverfahrens näher erläutert: tierung der Abfallstoffe mit Wasser vorgenommen. (1) Die magnetische Sortierung hat zum Ziel, die 50 Hierbei schwimmen Kunststoffe, wie z. B. Polyolemagnetischen Materialien abzutrennen, die beim fine, deren spezifisches Gewicht kleiner als 1 ist, Mahlen der makromolekularen synthetischen Abfall- obenauf, wogegen solche Kunststoffe, wie Polyvinylstoffe freigelegt wurden. Die magnetische Sortierung chlorid, Polyamide und thermisch härtbare Harze, wild gewöhnlich nach dem Mahlen ausgeführt. deren spezifisches Gewicht größer als 1 ist, unterWenn sowohl eine Vormablung als auch eine 55 gehen, so daß die AbfallstoSe in zwei Klassen ge-Hauptmahlung vorgenommen werden, dann kann trennt werden.

Hierzu 1 Blau Zeichnungen

Claims

gewonnenen makromolekulren Stoffe nicht wirksam Patectansprüche: ausgenutzt und häufig sind die mit ihnen hergestellten Gegenstände von geringerem Wert Zum letzteren

1. Verfahren zur Rückgewinnung von synthe- Verfahren ist zu sagen, daß die Art der zurücktischom Kunststoff aus makromolekularen Ab- 5 gewinnbaren makromolekularen synthetischen Abfällen, die aus verschiedenen Makromolekülsorten fälle sehr beschränkt ist Außerdem müssen die Abbestehen, als Pellets oder als direkt durch Spritz- fälle in die verschiedenen makromolekularen synthe· guß verarbeitbares Material, wobei die Abfälle tischen Stoffe sortiert werden.

zu Stecken vermählen und geknetet werden, d a- Die herkömmliche Zurückgewinnung durch Auf-

durch gekennzeichnet, daß die Ab- io schmelzen von makromolekularen synthetischen Abfälle ohne vorhergehende Sortierung nach der fällen wird gegenwärtig nur dann verwendet wenn die Art der Makromoleküle oder einer Klassifizierung Abfälle aus einem einheitlichen Stoff bestehen. Das in Gruppen ähnlicher Makromoleküle in Stücke Aufschmelzen von makromolekularen synthetischen gemähten werden. Abfällen, die aus verschiedenen Stoffen bestehen, wird

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 15 gegenwärtig nicht durchgeführt.

zeichnet, daß die gemahlenen makromolekularen Aus der US-PS 3 418 694 ist bereits ein Verfahren Abfälle entsprechend ihrem spezifischen Gewicht zur Rückgewinnung von makromolekularen synthein zwei Gruppen sortiert werden, und zwar in eine tischen Abfällen bekannt bei dem die Abfälle in mit einem spezifischen Gewicht über 1 und eine Stücke gemahlen, diese aufgeschmolzen und geknetet weitere mit einem spezifischen Gewicht unter 1, ao und die gekneteten Abfälle durch Spritzguß in Formund daß beide Gruppen gesondert pelletisiert oder stücke verarbeitet werden. Bei diesem Verfahren werdurch Spritzguß in Formstücke verarbeitet werden. den jedoch lediglich Abfälle verarbeitet deren Bestand

teile identifizierbar sind, wie aus Spalte 1, Absatz 2

und letzter Absatz dieser Patentschrift hervorgeht

»5 Aus Zeitschrift »Gummi, Asbest Kunststoffe«, 2/1969,

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rück- S. 139 bis 141, ist es ferner auch schon bekannt dergewinnung von synthetischem Kunststoff aus makro- artig aufbereitete Abfälle zu pelletisieren bzw. zu molekularen Abfällen, die aus verschiedenen Makro- granulieren. Auch bei diesem Verfahren werden nur molekülsorten bestehen, als Pellets oder als direkt Abfälle verwertet, die definiert identifizierbar sind. Es durch Spritzguß verarbeitbares Material, wobei die 30 handelt sich nämlich um Abfälle von Polyäthylen-Abfälle zu Stücken vermählen und geknetet werden. folien.

Gegenwärtig nimmt die Menge der makromole- Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein

kularen synthetischen Abfälle beträchtlich zu. Ihre Verfahren zur Rückgewinnung von Kunststoff aus

Beseitigung bringt schwierige Probleme mit sich. Abfällen zur Verfugung zu stellen, bei dem ein Sor-

Es ist bekannt makromolekulare synthetische Ab- 35 tieren vor dem Zerkleinern nicht erforderlich ist und

fälle durch Verbrennen oder Lagern oder Zersetzung bei dem es auch keine Rolle spielt ob die Abfälle

mittels Mikroben zu beseitigen. Zur Erleichterung der verschiedene Einfärbungen besitzen oder ob in den

Beseitigung ist man auch schon dazu übergegangen. Abfällen auch Kunststoffprodukte vorliegen, die Me-

leicht zersetzliche Polymere herzustellen. tzl!e enthalten.

Beim Verbrennen hegen die Hauptschwierigkeiten 4° Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei

darin, daß die Roste des Ofens durch geschmolzene einem Verfahren der oben beschriebenen Art dadurch

Harze verstopft werden oder daß der Ofen auf Grund gelöst, daß die Abfälle ohne vorhergehende Sortierung

des hohen Heizwertes der Abfälle beschädigt wird. nach der Art der Makromoleküle oder (einer Klassifi-

Eine weitere Schwierigkeit liegt darin, daß bei der zierung in Gruppen ähnlicher Makromoleküle in

Verbrennung häufig giftige Gase entstehen, die ge- 45 Stücke gemahlen werden.

waschen werden müssen, wobei wiederum bei der Durch den Wegfall der bislang als erforderlich anBeseitigung der Waschflüssigkeiten Schwierigkeiten gesehenen Verfahrensstufe der Sortierung wird bei auftreten. Man sieht also, daß die Verbrennung ziem- dem erfindungsgemäßen Verfahren ein erheblicher lieh teuer ist technischer Fortschritt erzielt, da die Kosten für diese

Beim Lagern der Abfälle sind große Flächen er- 50 Verfahrensstufe nunmehr entfallen. Somit wird es forderlich, da derartige Abfälle sehr widerstandsfähig durch die Erfindung möglich gemacht. Kunststoffsind und nur äußerst langsam verrotten. abfalle verschiedener Arten ohne Sortierung zu ver-

Die Zersetzung der Abfälle durch Mikroben oder arbeiten.

die Herstellung von leicht zersetzlichen makromole- Somit erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Ver-

kularen Stoffen wäre an und für sich ein brauchbarer 55 fahren zunächst ein Vermählen der makromolekularen

Weg; jedoch ist man hier noch nicht über die Ex- synthetischen Abfälle, die sich aus verschiedenen

perimentierstufe hinausgelangt. Es steht noch kein Stoffen zusammensetzen, zu einer für die Waschung

brauchbares wirksames Verfahren zur Verfugung. geeigneten Korngröße, worauf dann die Stücke ent-

Ein -eiterer Weg zur Beseitigung von makro· weder direkt bei einer Temperatur unterhalb der Zer-

molekuiaren synthetischen Abfällen ist die Wieder- 60 Setzungstemperatur von Vinylchlorid ohne Sortie, -i.g

verwendung. Eine Möglichkeit besteht darin, die geschmolzen und geknetet werden, oder bei welchem

synthetischen makromolekularen Stoffe zu zerkleinern die Stücke durch eine Dichtetrennung in zwei Gruppen

und mit anderen Materialien, wie z. B. Asphalt, getrennt werden, d. h. in eine Gruppe, welche die

Beton usw., zu mischen. Bestimmte makromolekulare Polyolefinharze und geschäumten Materialien mit

synthetische Abfälle, wie z. B. solche, die kein Vinyl- 6s einem spezifischen Gewicht unter 1 enthält und in

Chlorid enthalten, können auch wieder aufgeschmolzen eine weitere Gruppe, welche die synthetischen PoIy-

und zurückgewonnen werden. Beim ersteren Ver- mere mit einem spezifischen Gewicht über 1 enthält,

fähren werden jedoch die Eigenschaften der zurück- worauf dann die Gruppen einzeln geschmolzen und