DE3937618C2

DE3937618C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Erzeugnissen aus Polystyrolschaum-Abfällen

Info

Publication number: DE3937618C2
Application number: DE19893937618
Authority: DE
Inventors: Heinrich Moser
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-11-11
Filing date: 1989-11-11
Publication date: 1996-08-29
Anticipated expiration: 2009-11-12
Also published as: DE3937618A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Erzeugnissen aus Polystyrolschaumabfällen nach dem Ober begriff des Anspruches 1 sowie eine Vorrichtung hierzu nach Anspruch 7.

In der Bundesrepublik Deutschland werden jährlich ca. 35 000 Tonnen schäumbares Polystyrol zu Verpackungsteilen verarbeitet, welche vorwiegend zum Transportschutz dienen. Der größte Teil der aus expandierfähigem Polystyrol hergestellten Verpackungs schaumteile wird in Müllcontainer gefüllt und anschließend auf einer Deponie abgeladen oder in Müllheizkraftwerken verbrannt.

Von daher wäre es wünschenswert, eine Möglichkeit zu schaffen, um derartige aus Polystyrolschaum bestehende Abfälle wieder zu verwenden.

Ein Verfahren zur Herstellung von Erzeugnissen aus Poly styrolschaumabfällen ist beispielsweise aus der DE-AS 12 22 654 bekanntgeworden. Bei diesem bekannten Verfah ren werden gegebenenfalls zerkleinerte, durch Verschieben mindestens einer Wand oder eines Deckels der verwendeten Vorrichtung gegen die andere Wand oder den anderen Deckel unter mechanischer Druckeinwirkung befindliche Polystyrolschaumabfälle durch Behandeln mit Wasserdampf von etwa 7 bar und einer Tem peratur von 104°C bis 130°C und dem dadurch erfolgten Druckanstieg miteinander verschweißt. Anschließend wird die Dampfzufuhr unterbrochen, um die miteinander ver schweißten Partikel wieder abzukühlen.

Ausgehend von beispielsweise Polystyrol-Verpackungsartikeln müssen also diese zunächst regranuliert werden, und zwar möglichst unter Vermeidung von Schneidwirkung, um die einzelnen Partikel möglichst unbeschädigt zu belassen. Dies kann beispielsweise durch eine entsprechend geeignete Brech vorrichtung wie beispielsweise in der DE-AS 17 79 171 be schrieben erfolgen. Zur Wiederverwendung von Polystyrol-Schaum teilen werden diese vor Durchführung des Verfah rens solange gebrochen, bis das Ausgangsmaterial in Form von einzelnen Polystyrolschaum-Zellpartikeln bis hin zu mehrere Polystyrolschaum-Zellpartikel umfassende verbun denen Einheiten vorliegt. Eine Verbesserung der Regranu lation ermöglicht dabei eine Verbesserung der Wiederverar beitung.

Bei Durchführung des eingangs zitierten Verfahrens hat sich letztendlich gezeigt, daß kein handelsfähi ges Produkt herstellbar ist. Denn die einzelnen aus einem Block herausschneidbaren Einzelplatten weisen derart un terschiedliche Dichten auf, die in Extremfällen bis zu einem Faktor 3 und mehr variieren können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es von daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Ver fahrens zur Herstellung von Erzeugnissen aus Polystyrol schaumabfällen zu schaffen, um handelsfähige Produkte herstellen zu können, die zumindest ansatzweise eine gleichmäßige Dichteverteilung, d. h. Rohdichteverteilung aufweisen.

Die Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens erfindungsgemäß entsprechend den im Anspruch 1 und bezüglich der Vor richtung erfindungsgemäß entsprechend den im Anspruch 7 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Während bei dem gattungsbildenden Verfahren stets eine ungleichmäßige Rohdichteverteilung mit Schwankungen von z. B. 15 bis 50 kg pro Kubikmeter erzielt wurde, lassen sich bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens aus einem Polystyrolschaum-Block Platten abtrennen, deren Dichte ver glichen mit dem gattungsbildenden Verfahren relativ gleichmä ßig ist. In völlig überraschender Weise kann dies nur dadurch erzielt werden, daß beim Komprimieren zum Ver schweißen der plastifizierten Polystyrolschaum-Partikel eine Druckkammerverkleinerung zumindest in vier Vektorrich tungen durchgeführt wird. Dies wird regelmäßig bei Ver wendung einer kubischen Kammer durch nach innen Ver schieben zweier gegenüberliegender Druck- und Stempelflä chen erfolgen, wobei nach diesem ersten Komprimierungs schritt eine weitere Komprimierung um eine 90° dazu senk recht stehende Achse wieder durch Einschieben zweier ge genüberliegender Druck- und Stempelflächen erfolgt. Schließ lich könnte auch noch eine Komprimierung längs der dritten Raumachse erfolgen. Zwar ist eine Dichtedifferenz von den Bereichen benachbarter Druckflächen bis zum Mittelpunkt des so verschweißten und hergestellten Polystyrolschaum-Blockes festzustellen. Diese Dichteschwankung ist aber so gering, daß beim nachfolgenden Zerschneiden in irgend einer Längsrichtung des Blockes zur Herstellung von Plat ten die Dichte doch so gleichmäßig ist, daß diese Platten für die unterschiedlichsten Einsatzzwecke, vor allem auch für die Trittschall- und Wärmedämmung, verwandt werden können. Im Gegensatz zum oben beschriebenen Stand der Tech nik läßt sich allein nur durch die Erfindung eine so gleich mäßige Dichte erzielen, daß das Material als "normgerecht" bezeichnet werden kann, wobei nur "normgerechtes" Materialz. B. als Dämmaterial im Bauwesen zugelassen wird.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen im einzelnen

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Druckkammer bei Durchführung eines ersten Verdichtungsschrittes,

Fig. 2 die Durchführung eines zweiten Verdichtungs schrittes längs einer nächsten Achse;

Fig. 3 die Durchführung eines dritten Verdichtungs schrittes längs der dritten Raumachse; und

Fig. 4 Ausgangs- und Endgröße des Schäumraumes.

Die aus expandierfähigem Polystyrol hergestellten, als Ab fälle zur Verfügung stehenden Verpackungsteile, im folgenden kurz EPS-Verpackungsteile genannt, haben auf Grund der mitunter sehr langen Zeitspanne zwischen der Produktion der Schaumformteile bis zur Verwendung in einem Recycling- Verfahren nur noch äußerst geringe Spuren von Treibgas in den Partikelzellwänden. Bei dem Treibgas handelt es sich in der Regel um Pentan (C₅H₁₂). Das in den Zellwänden der EPS-Schaumformteile ein geschlossene Pentan liegt etwas über dem atmosphärischen Druck der umgebenden Luft und wird deshalb nach genügend langer Zeit völlig abgebaut.

Zur Durchführung des Recycling-Verfahrens werden dabei durch geeignete und bekannte Methoden die einzelnen EPS-Verpackungsteile möglichst weitgehend regranuliert, so daß nur noch einzelne Bruchstücke mit Polystyrolschaum-Parti keln in Form von Verbänden bis hin zu einzelnen völlig regranulierten Polystyrolschaum-Partikeln vorliegen.

Die so gewonnenen EPS-Zellpartikel werden anschließend in eine komprimierbare Form 1 gegeben, wie sie im Prinzip in Fig. 1 dargestellt ist. Wie sich auch aus der nachfol genden Beschreibung ergibt, kann diese komprimierbare Form jegliche beliebige Formgebung aufweisen, wobei allerdings wie dargestellt ein Kubus Vorzüge aufweist. Die kompri mierbare Form mit ihrem Schäumraum 3 weist längs der X-Koordinate zwei gegenüberliegende Druckwände 5 ^x auf, die durch geeignete Druckbeaufschlagungsmittel, beispiels weise hydraulisch, in den Schäumraum 3 auf dessen Mitte zu druckbelastet bewegbar sind.

Die möglichst weitgehend regranulierten EPS-Partikelteile werden in die in Fig. 1 dargestellte komprimierbare Form 1 gegeben und unter Hitzeeinwirkung, vorzugsweise mittels Wasserdampf bei beispielsweise 1000 bis 1300 C plastifiziert. Obgleich der nur äußerst geringe Treibgasgehalt in den EPS-Einzelpartikeln zu einem Verschweißen nicht ausreichen würde, wird nunmehr aber durch die in der komprimierba ren Form 1 vorzunehmende Volumenverringerung der an sich zu geringe Treibgasanteil in den Partikeln kompensiert, so daß hierdurch eine ausreichende Verschweißung der re granulierten und plastifizierten EPS-Partikel untereinander erzielt werden kann.

Dazu werden z. B. die beiden gegenüberliegenden Druckwän de 5 ^x so aufeinanderzubewegt, daß der bei Beginn des Ver fahrens z. B. 4 m lange, 1 m hohe und 112 m tiefe Schäum raum z. B. vor seiner in Fig. 1 strichliert gezeigten Aus gangsgröße auf die demgegenüber verkürzte Länge von nur 1 m verringert und dadurch das ein gefüllte Material entsprechend verdichtet wird. Dabei wird im Bereich der größten Bewegungskomponente, also benachbart zu den nach innen bewegten Stempel- oder Druckwänden 5 ^x die Verdich tung größer liegen als in dem unbewegten Mittelpunkt des im Schäumraum 3 befindlichen zu verschweißenden EPS-Partikelblocks.

Danach wird wie in Fig. 2 dargestellt ein nächster Ver dichtungsschritt durch nach innen Verstellen zweier weiterer bevorzugt gegenüberliegender Druckwände 5 ^y und 5 ^y. Wie dabei aus Fig. 2 ersichtlich ist, stellen die in diesem zweiten Verfahrensschritt aufeinanderzubewegten Stempel- und Druckwände 5 ^y und 5 ^y nur einen Teilausschnitt der ur sprünglichen Schäumraumbegrenzungswand 7 ^y dar. Dabei werden in dem ersten Verfahrensschritt die Stempel- und Druckwände 5 ^x so weit nach innen bewegt, daß sie un mittelbar benachbart zu den Stempel- und Druckwänden 5 ^y in der Endstellung zu liegen kommen.

Bei dieser Stellung können nun die erwähnten gegenüber liegenden weiteren Druckwände 5 ^y entsprechend der Pfeil richtung nach innen aufeinanderzubewegt werden, wobei die seitliche Begrenzungslinie der Druckwände 5 ^y an den zu vor nach innen bewegten und nunmehr stillstehenden Stem pel- und Druckwänden 5 ^x entlanggleiten, bis die EPS-Par tikel auf das in Fig. 2 strichliert dargestelltes Volumen, das nochmals beispielsweise um mindestens 10%, vorzugswei se zumindest 20%, 25% oder 30% oder gar 40% verringert wird, komprimiert sind.

In Fig. 3 ist schließlich ein dritter Verdichtungsschritt erläutert, bei dem längs der dritten Raumachse 7 nunmehr nochmals gegenüberliegende Stempel- und Druckwände 5 ^z aufeinanderzubewegt werden. Diese Stempel- oder Druckwände 5 ^z stellen nochmals nur einen Teilausschnitt der ursprüng lichen Schaumraumbegrenzungswand 7 ^z vor Durchführung des ersten Verdichtungsschrittes dar, wobei die umlaufen den Seitenlinien der Stempel- und Druckwände 5 ^z längs der zunächst nach innen bewegten Stempel- und Druckwän de 5 ^x, 5^y gleitend nach innen bewegt werden, bis die in Fig. 3 dargestellten Recyclingprodukte aus verschweißtem EPS erhalten werden.

Durch die Durchführung der mehrmaligen Verdichtungsschrit te wird nunmehr eine so hohe gleichmäßige Dichteverteilung erzielt, wie sie bei herkömmlichen bekannten Verfahren nicht ansatzweise möglich war.

Der in Fig. 3 letztendlich erhaltene EPS-Block kann in be liebiger Richtung zur Erzielung von Platten geschnitten werden, die allesamt eine so optimale Dichteverteilung unab hängig von der Plattendicke aufweisen. Fig. 4 zeigt dabei das Ausgangs- und das Endvolumen nach mehreren Verdichtungs schritten.

Aus dem vorstehend erläuterten Verfahren und der Vor richtung ist auch ersichtlich, daß auch anders geformte Schaumräume verwandt werden können, um eine Verdich tung in mehreren hintereinander folgenden Schritten oder bei geeigneter Formgebung sogar bei gleichzeitiger Ver dichtung in mehreren Richtungen durchzuführen.

Wie in dem erläuterten Ausführungsbeispiel sind die in dem Schäumraum 3 eingebrachten regranulierten Polystyrolschaum-Par tikel zunächst erhitzt worden, um sie zu plastifizieren. Erst danach ist die Volumenreduzierung unter Druckerhöhung im Schäumraum durchgeführt worden. Die Plastifizierung und Volumenminimierung kann aber auch gleichzeitig oder in umgekehrter Reihenfolge stattfinden, wie beispielsweise in der DE-AS 12 22 654 beschrieben.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Erzeugnissen aus Poly styrolschaumabfällen, wobei die zunächst regranulierten Polystyrolschaumformteile in eine komprimierbare Form ge geben und unter Hitzeanwendung und einer druckerhöhenden Volumenreduzierung des Schäumraumes plastifiziert und mit einander verschweißt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumenreduzierung des Schäumraumes von zumindest vier Seiten ausgehend in zumindest vier Bewegungsrich tungen durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Verfahrensschritt eine erste Volumen reduzierung des Schäumraumes in zwei Bewegungsrichtungen und in einem zweiten Verfahrensschritt in zwei weiteren davon abweichenden Bewegungsrichtungen durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Volumenreduzierung des Schäumraumes zunächst zwei gegenüberliegende Druckwände aufeinanderzubewegt werden, daß danach zwei dazu versetzt und bevorzugt ge genüberliegende Druckwände ebenfalls in das verbleibende Volumen des Schäumraumes hinein- und aufeinanderzubewegt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumenreduzierung des Schäum raumes (3) in Richtung aller drei Raumachsen durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumenreduzierung des Schäumraumes in allen drei Raumachsen nacheinander durchgeführt wird, wobei bevorzugt immer zwei gegenüberliegende Druckwände in je dem Verfahrensschritt gemeinsam aufeinanderzubewegt wer den.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungshub jeweils gegenüber liegender Druckwände zur Volumenreduzierung des Schäum raumes gleich groß ist.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einer komprimierbaren Form (1) und einem zu plastifizierenden und zu verschwei ßenden regranulierten Polystyrol-Schaumpartikeln befüll baren Schäumraum (3), dessen Volumen verringerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest vier Druckwände (5 ^x, 5 ^y, 5 ^z) unter Erzielung einer Volumenreduzierung des Schäumraumes (3) in diesen mit unterschiedlichen Bewe gungsvektoren hinein bewegbar sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche der in dem ersten Volumenreduzierungs-Schritt nach innen in den Schäumraum (3) hineinbewegten und vor zugsweise gegenüberliegenden Druckwände (5 ^x) der ges am ten Schaumbegrenzungswand (7 ^x) des Schäumraumes (3) entspricht,, wohingegen in jedem weiteren Verfahrensschritt die dann in das Innere des verbleibenden Schäumraumes (3) hineinbewegten und vorzugsweise gegenüberliegenden Druckwände (5 ^y, 5 ^z) nur eine Teilfläche der ursprünglichen Schäumraumbegrenzungswand (7 ^y, 7 ^z) entspricht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die nur eine Teilfläche der ursprünglichen Schaumbe grenzungswand (7 ^y, 7 ^z) entsprechenden Druckwand (5 ^y, 5 ^z) durch die Endstellung der zuvor nach innen in den Schäum raum (3) bewegten Druckwände (5 ^x) begrenzt ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die in einem dritten Verfahrensschritt nach innen in den Schäumraum (3) hinein bewegbaren Druck wände (5 ^z) nur eine Teilfläche der entsprechenden Schaum begrenzungswand (7 ^z) darstellen, wobei die Druckfläche der nach innen bewegbaren Druckwände (5 ^z) durch die zu vor nach innen in den Schäumraum (3) zur Durchführung der Volumenreduzierung hineinbewegten Druckwände (5 ^x, 5 ^y) begrenzt ist.