DE3903141C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Austreiben von Treibmittelgasen aus Kunststoffschäumen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Austreiben von Treibmittelgasen aus KunststoffschäumenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Austreiben von Treibmit
telgasen aus Kunststoffschäumen sowie eine Vorrichtung zu dessen
Durchführung.
In geschlossenzelligen Kunststoffschäumen, wie etwa PUR-Schaum,
bleibt das Treibmittel über verhältnismäßig lange Zeit in den Zel
len zurück. Als Treibmittel werden vielfach Fluorchlorkohlenwas
serstoffe verwendet, von denen angenommen wird, daß sie zur all
mählichen Auflösung der die Erde einhüllenden Ozonschicht beitra
gen. Die Entsorgung von Schaumstoffen bereitet daher Schwierig
keiten, da sichergestellt werden muß, daß die Treibmittel auch
nicht über einen längeren Zeitraum entweichen. Die Schwierigkei
ten ergeben sich insbesondere daraus, daß Schaumstoffe der ge
nannten Art in großen Mengen für verschiedene Produkte des tägli
chen Lebens, beispielsweise als Isolierung für Kühlschränke ein
gesetzt werden, so daß große Mengen dieser Stoffe zu entsorgen
sind.
Es sind daher verschiedene Versuche unternommen worden, das
Treibmittel aus den Zellen des Schaumes freizusetzen und einzu
fangen sowie durch Kondensation zurückzugewinnen.
Bei einem der bekannten Verfahren wird eine Feinprallmühle ver
wendet, durch die der Schaum zu einem staubförmigen Produkt zer
schlagen wird. Bei diesem Verfahren besteht zunächst der Nach
teil, daß der entstehende Kunststoffstaub schwierig zu handhaben
ist und in Staubform weder weiterverwendet noch auf Deponien abge
lagert werden kann, so daß sich zusätzliche Verfahrensschritte
zur Verarbeitung des Staubes anschließen müssen. Im übrigen er
fordert die zuverlässige Trennung von Kunststoffstaub, Treibgas
und Luft Zyklone und aufwendige Filteranlagen.
Es ist auch versucht worden, die Zellen des Schaumes durch Pressen
zum Platzen zu bringen und das Treibgas aufzufangen. Dies gelingt
jedoch nicht, da das Treibgas weitgehend komprimierbar ist und die
Zellwände eine verhältnismäßig hohe Festigkeit und Elastizität
aufweisen, so daß sie sich auch bei starkem Zusammendrücken des
Schaumes anschließend weitgehend zurückverformen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und
eine zur Durchführung des Verfahrens vorgesehene Vorrichtung zu
schaffen, die es ermöglichen, das Treibgas praktisch vollständig
von dem Schaummaterial zu trennen, ohne daß dies bis zur Staubgrö
ße zerkleinert werden muß.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst,
das dadurch gekennzeichnet ist, daß der Kunststoffschaum in einer
geschlossenen Anlage mit Hilfe eines hin- und hergehenden Schlag
organs bearbeitet und die während des Verfahrensablaufs freige
setzten Treibmittelgase abgesaugt und durch Luft und/oder ein In
ertgas ersetzt werden.
Die Behandlung des Kunststoffschaums erfolgt in einer geschlosse
nen Anlage, so daß Treibgas nicht entweichen kann.
Es hat sich gezeigt, daß durch eine schlag- oder stoßartige Druck
bearbeitung des Kunststoffschaums die Treibgase freigesetzt wer
den können, obgleich dies bei kontinuierlicher Druckausübung
nicht möglich ist. Dies dürfte zum einen auf den sehr hohen, in der
Praxis erreichbaren Stoßkräften und zum anderen darauf beruhen,
daß eine pulsierende Druckbeaufschlagung mit zwischenzeitlicher
Rückverformung des Schaumes zu einer wirksameren Zerstörung der
Schaumstruktur führt.
Vorzugsweise wird das Treibmittel, vermischt mit Luft, über ein
Staubfiltersystem und einen Kondensator geführt, kondensiert und
flüssig zurückgewonnen.
Wenn die Anlage im engeren Sinne ein vollständig geschlossenes Sy
stem ist, wird der durch die Kondensation des Treibgases fehlende
Gasanteil laufend nach der Kondensation durch Stickstoff oder ein
anderes Inertgas ersetzt, und die gesamte von dem Treibgas befrei
te Gasmenge wird in den Entgasungsraum zurückgeführt.
Die Anlage kann andererseits auch als halboffenes System betrie
ben werden, also nur insoweit geschlossen sein, als ein Entweichen
des Treibgases verhindert wird. In diesem Falle wird das System
mit einem geringen Unterdruck gegenüber der Atmosphäre betrie
ben.
Zur Minimierung der im Staubfiltersystem anfallenden Gasmenge
wird beim vollständig geschlossenen System vorzugsweise der von
dem Treibmittel durch Kondensieren befreite Gasstrom in den Be
reich der Materialzerschlagung eingeleitet, während die Absau
gung des Gasgemisches aus Treibgas, Luft und Inertgas im Bereich
der Materialzufuhr erfolgt. Durch die dadurch entstehende teil
weise Gegenstromführung von Gas und Material werden Teile des beim
Zerschlagen entstehenden Staubes durch den Materialstrom unmit
telbar wieder mitgenommen.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einer geschlosse
nen Anlage, die gegebenenfalls aus einem Vorzerkleinerer und ei
nem diesem nachgeschalteten Schlagkolben-Verdichter besteht. Das
Gas-Luft-Gemisch wird durch eine Leitung abgesaugt, durchläuft
einen Staubfilter, gelangt anschließend in einen Kondensator und
von diesem zurück in das System. Die Kondensator-Einheit ist mit
einem Behälter zur Aufnahme von flüssigem Treibmittel verbun
den.
Dem Kondensator kann ein Aktivkohlefilter nachgeschaltet sein,
durch den etwaige Reste des Treibgases ausgefiltert werden. Dies
hat sich jedoch in der Praxis als nicht zwingend erforderlich er
wiesen, da die verbleibenden Treibmittelspuren vernachlässigbar
gering sind.
Im folgenden werden das erfindungsgemäße Verfahren und eine Aus
führungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der bei
gefügten Zeichnung näher erläutert.
Die einzige Figur ist eine schematische Darstellung einer er
findungsgemäßen PUR-Schaum-Entgasungsanlage. Ein Vorzerkleine
rer 10 weist einen Einfülltrichter 12 auf, durch den Platten oder
sonstige größere Teile aus PU-Schaum in Richtung der gezeigten
Pfeile eingeworfen werden. In dem Vorzerkleinerer 10 werden diese
Teile einem kombinierten Zerreiß- und Zerschneidungsvorgang aus
gesetzt und bis zu einer durchschnittlichen Größe von beispiels
weise 3 cm Durchmesser zerkleinert. Da Anlagen dieser Art grund
sätzlich bekannt sind, erübrigt sich eine genauere Beschreibung.
In der Zeichnung sind zwei Antriebsmotoren 14, 16 zu erkennen. Von
der Unterseite des Vorzerkleinerers 10, der auf einem Gestell 18
angeordnet ist, geht ein Zwischenschacht 20 aus, der eine gasdich
te Verbindung zu einem anschließenden Schlagstempel-Verdichter
22 schafft.
Auch dieser Schlagstempel-Verdichter ist nur schematisch ange
deutet, da es sich um eine an sich bekannte Anlage handelt, die
beispielsweise zur Herstellung von Preßlingen bzw. Briketts aus
Altpapier, Stroh, Holzabfällen oder dergleichen eingesetzt wer
den kann. In dem Schlagstempel-Verdichter 22 werden die Schaum-
Schnitzel vollständig zerschlagen und anschließend gepreßt. Da
bei werden sämtliche Zellen zerstört, und das
Treibgas wird zu na
hezu 100% freigesetzt.
Im Falle eines vollständig geschlossenen Systems erfolgt die Ma
terialzufuhr zu dem System in nicht gezeigter Weise über eine Zel
lenradschleuse oder dergleichen, die den Eintritt von Umgebungs
luft verhindert oder zumindest erheblich begrenzt.
Aus dem Schlagstempel-Verdichter 22 tritt gemäß der Zeichnung ein
strangförmiger Preßling 24 aus, der in einzelne Abschnitte unter
teilt wird und in einfacher Weise zur weiteren Verwendung gehand
habt werden kann.
Während der Behandlung des PUR-Schaums wird das Treibgas freige
setzt. Dieses Treibgas wird zusammen mit Luft und Staub durch eine
Absaugleitung 26 abgesaugt. Dabei wird der Gasstrom durch einen
nicht gezeigten Staubfilter gesaugt, der unmittelbar in die An
ordnung aus Vorzerkleinerer und Schlagstempel-Verdichter integ
riert sein kann. Aus der Absaugleitung 26 wird das Gasgemisch mit
Hilfe eines Ventilators 28 über eine weitere Gasleitung 30 in ein
Gehäuse 32 gefördert, das in nicht gezeigter Weise einen Kondensa
tor sowie, falls erforderlich, einen Aktivkohlefilter enthält.
Von der Unterseite des Gehäuses 32 geht eine Leitung 34 aus, die in
einen Sammelbehälter 36 für verflüssigtes Treibgas mündet. Von
der gegenüberliegenden Seite des Behälters 32 führt eine weitere
Gasleitung 38 zurück zu der Einheit aus Vorzerkleinerer und Ver
dichter. In diese Gasleitung 38 tritt eine Zufuhrleitung 40 ein,
die die Einleitung von Stickstoff oder einem anderen Inertgas er
möglicht, das den durch Kondensation des Treibmittels entfallen
den Gasanteil ersetzt.
Die Strömungsrichtung entspricht jeweils den in der Zeichnung
dargestellten, nicht bezeichneten Pfeilen.
In der Zeichnung ist zumindest andeutungsweise veranschaulicht,
daß der umgewälzte Gasstrom im Bereich des Einfülltrichters 12
austritt und im Bereich des Zwischenschachts oder des Verdichters
wieder in das System zurückgelangt. Auf diese Weise ergibt sich
eine teilweise Gegenstrombewegung zwischen Materialzufuhr und
Gasstrom, bei dem das zuströmende Material wesentliche Staubteile
aus dem Gasstrom herausnimmt. Das System kann insgesamt durch eine
Steuereinheit 42 gesteuert werden.
Claims (11)
1. Verfahren zum Austreiben von Treibmittelgasen aus Kunststoffschäumen, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kunststoffschaum in einer geschlossenen Anlage mit
Hilfe eines hin- und hergehenden Schlagorgans zur Erzeugung einer pulsierenden Druckbeaufschlagung
mit zwischenzeitlicher Rückverformung des
Kunststoffschaumes bearbeitet, ausgenommen mit einer Hammermühle, und während des Verfahrensablaufes
freigesetzten Treibmittelgase abgesaugt und durch Luft und/oder ein Inertgas
ersetzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kunststoffschaum vor der Schlagbehandlung vorzerkleinert
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das Treibmittelgas-Luft-Inertgas-Gemisch über ein Staubfilter
system einem Kondensator zugeführt und das Treibmittel konden
siert und flüssig zurückgewonnen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das
Treibmittelgas-Luft-Inertgas-Gemisch in einer geschlossenen
Schleife abgesaugt und in das System zurückgeführt wird, und daß
der durch Kondensation des Treibmittels ausfallende Gasanteil
durch Luft und/oder Inertgas ersetzt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Anlage als geschlossenes System betrieben
wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Anlage als halboffenes System mit geringem Un
terdruck gegenüber der Außenatmosphäre betrieben wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Absaugung des Treibmittelgas-Luft-Intertgas-
Gemisches im Bereich der Materialzufuhr und die Rückführung des
Gasgemisches im Bereich der Schlagbehandlung erfolgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Gasstrom vom Kondensator aus über einen Aktiv
kohlefilter geführt wird.
9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Anlage einen Vorzerkleinerer (10) und einen diesem unmittelbar
nachgeschalteten Schlagstempel-Verdichter (22) umfaßt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anlage als geschlossenes oder halboffenes, mit geringem
Unterdruck betriebenes System ausgebildet ist, daß von der Anlage
eine Absaugleitung (26) ausgeht, die über einen Ventilator (28) zu
einem Kondensator führt, daß der Kondensator mit einem Sammelbe
hälter (36) für verflüssigte Treibgase in Verbindung steht, und
daß zwischen Kondensator und Anlage eine Gasleitung (38) zur Rück
führung des Gasgemisches vorgesehen ist, in die eine Zufuhrlei
tung (40) für Luft und/oder Inertgas einmündet.
11. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
die Absaugleitung (26) von einem Einfülltrichter (12) der Anlage
ausgeht und daß die Gasleitung (38) zur Rückführung des Gasgemi
sches im Bereich der Schlagbehandlung in die Anlage einmün
det.
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