DE4040204A1 - Verfahren und vorrichtung zur wiederverwertung von abfaellen oder altartikeln aus kunststoff, insbesondere aus polyurethan oder polyharnstoff - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur wiederverwertung von abfaellen oder altartikeln aus kunststoff, insbesondere aus polyurethan oder polyharnstoff

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wiederverwertung (Recycling-Verfahren) von Abfällen oder Altartiklen aus Kunststoff, insbesondere aus Polyurethan oder Polyharnstoff.
Bei der massenweisen Herstellung von Kleinteilen aus Kunststoff (z. B. Schaltergehäuse) fällt bei der Herstellung ein nicht unerheblicher Teil an Kunststoffabfällen an, der einen wertvollen Rohstoff darstellt. Dieser Rohstoff wurde bisher als Abfall betrachtet und entweder als Müll deponiert oder verbrannt.
Aus der EP-A-02 48 239 ist ein Verfahren zum Herstellen von Formteilen aus thermoplastischen Kunststoffabfällen bekannt, bei der die Kunststoffabfälle im Walzenextruder auf einen Druck von bis zu etwa 140 bar gebracht werden, wobei die vor der Extruderdüse liegende Form mit den plastifizierten Kunststoff­ abfällen unter dem Druck des Extruders gefüllt wird.
Auch bei der Herstellung von Artikeln aus Gummi (Elastomere) wie Dichtungsprofile, Krümmer-Schläuche usw. fallen beachtliche Abfallmengen an, wobei in der DE-A-37 19 291 und EP-A- 03 93 535 ein Verfahren zur Wiederverwertung von Gummiabfällen beschrieben wird.
In zunehmendem Maße werden aber auch große Teile eines Kraftfahrzeuges, beispielsweise Stoßfänger, Seitenverkleidungen und Spoiler anstelle aus Metall aus Kunststoffen hergestellt, wobei Polyurethan-Integralschaum bzw. Polyurethan-RIM-Werkstoffen eine besondere Bedeutung zukommt. Diese Großteile aus Kunststoff im Kraftfahrzeugbereich, aber auch aus anderen Herstellungsbereichen anderer Gegenstände, stellen ein erhebliches Entsorgungsproblem dar (ADAC Motorwelt, Dezember 1990).
Aufgabe der Erfindung ist es daher, Abfälle wie auch Altartikel aus Kunststoff, insbesondere aus Polyurethan oder Polyharnstoff, aus umwelttechnologischen wie auch wirtschaftlichen Gesichts­ punkten einer Wiederverwertung zuzuführen. Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Kennzeichen des Anspruchs 1. Die erfindungswesentlichen Verfahrensstufen sind:
Verfahrensstufe a
Zunächst werden die Abfälle bzw. Altartikel zerkleinert, beispielsweise zu Spänen oder Granulat, wobei die Größe des zerkleinerten Rohstoffes 5 mm, insbesondere 3 mm beträgt. Dabei sollte der untere Grenzwert 0,5 mm sein. Der zweckmäßige Größenbereich liegt bei 2 bis 3 mm.
Zwecks Entfernung eventuell störender Partikel wie Lackteile, Staub und Verstärkungsfasern (Glas- oder Kohlefasern) ist es zweckmäßig, wenn der zerkleinerte Rohstoff einem Trennverfahren durch Windsichten unterworfen wird.
Verfahrensstufe b
Das Vorheizen wird bei einer Mindesttemperatur von 130°C durch­ geführt, wobei die Mindestdauer 3 Minuten beträgt. Der zerkleinerte Rohstoff wird insbesondere mittels heißer Luft nach dem Wirbelstrom- oder nach dem Gegenstromverfahren erhitzt. Die Vorheizbedingungen sind dabei von der Größe des zerkleinerten Rohstoffes abhängig. Bei einer Größe von 2 bis 3 mm werden vorzugsweise folgende beiden Verfahrensvarianten herangezogen:
  • - Der Rohstoff wird etwa 7 Minuten lang bei etwa 200°C vorgeheizt (mit oder ohne Anwendung des Verfahrens gemäß Anspruch 8).
  • - Der Rohstoff wird etwa 8 Minuten lang bei etwa 150°C mittels heißer Luft nach dem Wirbelstrom- oder Gegenstrom­ verfahren vorgeheizt.
Verfahrensstufe c
Der zerkleinerte und vorgeheizte Rohstoff wird bei einer Einpreßgeschwindigkeit von 0,03 bis 0,5 m/s, zweckmäßigerweise bei 0,3 m/s, unter Einwirkung von Temperaturen zwischen 170 und 240°C, zweckmäßigerweise bei Temperaturen von 180 bis 200°C, und Drücken von < 300 bar, insbesondere < 500 bar, in eine Artikelform gebracht. Sehr häufig sind dabei Drücke von 750 bis 2000 bar erforderlich.
Zwei zweckmäßige Vorrichtungsvarianten zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in ihrem Grundaufbau in den Ansprüchen 13 und 19 festgehalten, wobei diese unter Bezugnahme auf zwei schematische Zeichnungen nun näher beschrieben werden. Es zeigen:
Fig. 1 Vorrichtung mit Kolbenkammer;
Fig. 2 Vorrichtung mit Tauchkanten.
Nach Fig. 1 besteht die Vorrichtung (1) aus einem Formober (2) - und einem Formunterteil (3) sowie einem Formnest (4), wobei das Formoberteil (2) eine Beschickungsöffnung (5) für den zerkleinerten und vorgeheizten Rohstoff aufweist, die in eine zylindrische Kolbenkammer (6) mündet, wobei die Kolbenkammer als Vorraum zum Formnest (4) den Rohstoff aufnimmt, der mittels eines Kolbens (8) in das Formnest (4) gepreßt wird.
Die Kolbenkammer (6) ist zweckmäßigerweise als Kolbenbuchse (7) aus hochwertigem, stahlgehärtetem Werkstoff ausgebildet, wobei der Durchmesser der Kolbenkammer bzw. der Kolbenbuchse etwa 35 mm beträgt. Vorzugsweise weist der Kolben (8) an seiner Stirnfläche eine Manschette (9) aus hochwertigem Werkstoff, insbesondere aus einer Eisen-Bronze-Legierung, auf. Weitere Vorrichtungsteile sind der Druckübersetzer (10) und die Einrichtung (11) zur Temperaturmessung.
Nach Fig. 2 besteht die Vorrichtung (12) ebenfalls aus einem Formober (13)- und Formunterteil (14) sowie einem Formnest (15). Das Formober- und Formunterteil ist mit senkrechten Tauchkanten (16) ausgestattet. Der zerkleinerte und vorgeheizte Rohstoff wird bei geöffneter Form in das Formnest (15) gebracht. Anschließend wird die Form geschlossen, wobei der Rohstoff unter Scherbeanspruchung verpreßt wird. Die Einpreßkraft mittels eines Druckübersetzers wirkt hier sowohl auf das Formober- als auch auf das Formunterteil in Pfeilrichtung. Ein weiteres Vorrichtungsteil ist die Einrichtung (17) zur Temperaturmessung.
Bei beiden Vorrichtungen wird das Formober (2, 13)- und Form­ unterteil (3, 14) mittels einer Heizeinrichtung aufgeheizt. Dabei sollte die Temperatur des Formober- und Formunterteils gleich sein. Diese Formentemperaturen bilden die Arbeits­ temperaturen gemäß Verfahrensstufe c.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, insbesondere unter Anwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 21, werden aus Abfällen oder Altartikeln aus Kunststoff insbesondere folgende Artikel hergestellt:
  • - Kfz-Teile im Nichtsichtbereich, z. B. Steinschlag-Schutz- Abdeckungen, Schmutzabweiser, Kotflügelauskleidungen, Handschuhkästen, Deckel für Sicherungskästen, Fußstützen, Luftleitteile, Fußraumabdeckungen, Rücklichtverkleidungen, Deckel für Karosserieabdeckungen, Verkleidung für die Zentralelektrik, Wasserablauf, Reserveradabdeckung usw.;
  • - Teile im Nichtsichtbereich innerhalb des Maschinensektors;
  • - Teile im Sichtbereich innerhalb des Kfz- und Maschinensektors bei entsprechend strukturierter Lackierung.

Claims (23)

1. Verfahren zur Wiederverwertung von Abfällen oder Altartikeln aus Kunststoff, insbesondere aus Polyurethan oder Polyharn­ stoff, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensstufen:
  • a) die Abfälle bzw. Altartikel als Rohstoff werden zerkleinert, beispielsweise zu Spänen oder Granulat, wobei die Größe des zerkleinerten Rohstoffes 5 mm, insbesondere 3 mm, beträgt;
  • b) der zerkleinerte Rohstoff wird vorgeheizt;
  • c) der zerkleinerte und vorgeheizte Rohstoff wird bei einer Einpreßgeschwindigkeit von 0,03 bis 0,5 m/s unter Einwirkung von Temperaturen zwischen 170 und 240°C und Drücken von < 300 bar, insbesondere < 500 bar, in eine Artikelform gebracht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mindestgröße des zerkleinerten Rohstoffes 0,5 mm beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des zerkleinerten Rohstoffes 2 bis 3 mm beträgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zerkleinerte Rohstoff zwecks Entfernung eventuell störender Partikel (z. B. Lackteile, Staub, Verstärkungsfasern) einem Trennverfahren durch Windsichten unterworfen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorheizen bei einer Mindest­ temperatur von 130°C durchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorheizen mindestens 3 Minuten lang erfolgt.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 3, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorheizen des zerkleinerten Rohstoffes (2 bis 3 mm) etwa 7 Minuten lang bei etwa 200°C erfolgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zerkleinerte Rohstoff mittels heißer Luft nach dem Wirbelstrom- oder Gegenstrom­ verfahren vorgeheizt wird.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 3, 5, 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorheizen des zerkleinerten Rohstoffes (2 bis 3 mm) etwa 8 Minuten lang bei etwa 150°C (Wirbelstrom- oder Gegenstromverfahren) erfolgt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einpreßgeschwindigkeit etwa 0,3 m/s beträgt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Einpressen bei einer Temperatur von 180 bis 200°C erfolgt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Einpressen bei Drücken von 750 bis 2000 bar erfolgt.
13. Vorrichtung zur Wiederverwertung von Abfällen oder Alt­ artikeln aus Kunststoff, insbesondere aus Polyurethan oder Polyharnstoff, zur Ausübung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, umfassend ein Formober (2)- und ein Formunterteil (3) sowie ein Formnest (4), dadurch gekennzeichnet, daß das Formoberteil (2) eine Beschickungs­ öffnung (5) für den zerkleinerten und vorgeheizten Rohstoff aufweist, die in wenigstens eine zylindrische Kolbenkammer (6) mündet, wobei die Kolbenkammer als Vorraum zum Formnest (4) den Rohstoff aufnimmt, der mittels eines Kolbens (8) in das Formnest (4) gepreßt wird.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenkammer (6) als Kolbenbuchse (7) aus hochwertigem Werkstoff ausgebildet ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenbuchse (7) stahlgehärtet ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Kolbenkammer (6) bzw. Kolbenbuchse (7) etwa 35 mm beträgt.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (8) an seiner Stirnfläche eine Manschette (9) aus hochwertigem Werkstoff aufweist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette (9) aus einer Eisen-Bronze-Legierung besteht.
19. Vorrichtung zur Wiederverwertung von Abfällen oder Altartikeln aus Kunststoff, insbesondere aus Polyurethan oder Polyharnstoff, zur Ausübung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, umfassend ein Formober(13)- und ein Formunterteil (14) sowie ein Formnest (15), dadurch gekennzeichnet, daß das Formober (13)- und Formunterteil (14) mit senkrechten Tauchkanten (16) ausgestattet ist, wobei der zerkleinerte und vorgeheizte Rohstoff bei geöffneter Form in das Formnest (15) gebracht und anschließend bei geschlossener Form unter Scherbeanspruchung verpreßt wird.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Formober (2, 13)- und Formunterteil (3, 14) an eine Heizeinrichtung angeschlossen ist, wobei die Formentemperaturen die Arbeitstemperaturen gemäß Verfahrensstufe c bilden.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturen des Formober (2, 13)- und Formunterteils (3, 14) gleich sind.
22. Wiederverwertung von Abfällen oder Altartikeln aus Kunststoff, insbesondere aus Polyurethan oder Polyharnstoff, unter Ausübung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, insbesondere unter Anwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 21, zur Herstellung von Artikeln im Nichtsichtbereich innerhalb des Kfz- und Maschinensektors.
23. Wiederverwertung von Abfällen oder Altartikeln aus Kunststoff, insbesondere aus Polyurethan oder Polyharnstoff, unter Ausübung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, insbesondere unter Anwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 21, zur Herstellung von Artikeln im Sichtbereich innerhalb des Kfz- und Maschinensektors bei entsprechend strukturierter Lackierung.
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