DE4105285A1 - Verfahren und vorrichtung zum aufbereiten und wiederverwenden von bereits benutzten rohstoffen aus gebrauchtteilen, die thermo- und duroplaste enthalten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbereiten und Wiederverwenden von bereits benutzten Rohstof­ fen, um aus Gebrauchtteilen, die Thermo- und Duroplaste enthal­ ten, also nicht sortenrein sind, neue Plan- und Formpreßteile herzustellen. Die Erfindung betrifft auch ein derart neu herge­ stelltes Preßteil.

Die Zahl der jährlich verschrotteten Alt- und Unfallfahrzeuge beträgt in Deutschland gegenwärtig etwa 2 Millionen. Bei einem Durchschnittsgewicht von 1000 kg je Fahrzeug, bedingt dies einen Schrottberg von 2 Mio t pro Jahr.

Es sind in den letzten Jahren erhebliche Anstrengungen unter­ nommen worden, die Verwertung von Altfahrzeugen im Sinne eines Recycling zu verbessern. Fortschritte sind dabei insbesondere beim Recycling der im Fahrzeug verwendeten Metalle erzielt wor­ den. Gleichwohl müssen heute aber noch 25% der Autorückstände als Müll deponiert oder verbrannt werden, was immerhin rund 530 000 t pro Jahr ausmacht.

Bei der Aufbereitung von Altfahrzeugen zur Wiedergewinnung von Rohstoffen, insbesondere Metallen, ist die sogenannte Shredder- Technik bekannt. In heutigen Automobilen sind Stahlblech, Alumi­ nium, Kunststoff, Holzteile, Stoffteile und anderes bunt ge­ mischt, verpreßt oder verklebt. Eine saubere Trennung der Teile ist sehr aufwendig, zumal die verwendeten Kunststoffe, insbeson­ dere bei älteren Automobilen, kaum gekennzeichnet sind. Bei der bekannten Shredder-Technik werden die Schrottfahrzeuge in kleine Stückchen zerhackt. In einer rotierenden Trommel fallen große Hämmer auf eine scharfe Kante, um die Zerhackung in kleine Teil­ chen durchzuführen. Sind die Teile klein genug, rieseln sie durch einen Rost auf ein Fließband. Darüber hängen Elektromagne­ te, die die Eisenpartikel - bei heutigen Fahrzeugen etwa 75% - heraus ziehen. Die übrigbleibenden Autokrümmel wandern anschließend an starken Ventilatoren vorbei, die die leichten Stoffe, wie Polsterschaum od. dergl., wegpusten. Die Reste werden in ein Wasserbecken überführt, wo sich die schwimmfähigen Kunststoffteile und die Nicht-Eisenmetalle, die auf dem Boden sinken, trennen. Die Metalle werden erneut zur Verhüttung ge­ sammelt. Plastik, Holz und andere nicht abtrennbare Stoffe wan­ dern dagegen heute weitgehend auf eine Mülldeponie oder werden verbrannt, was beides offensichtlich aus Umweltgründen nicht er­ wünscht ist.

Beim Recycling gemäß dem Stand der Technik wird als oberstes Ge­ bot für die Erzeugung von brauchbaren Neuteilen die sogenannte "Sortenreinheit" angesehen. Dies bedeutet, daß man zur Aufbe­ reitung und Wiederverwendung von bereits benutzten Rohstoffen, die Gebrauchtteile so sortiert, daß allein eine bestimmte Mate­ rialsorte ausgewählt und weiterverarbeitet wird. Mischungen von unterschiedlichen Materialien werden als extrem nachteilig für das Recycling angesehen.

Beim Stand der Technik gelingt das Recycling am besten bei so­ genannten Thermoplasten, also durch Wärme schmelzbaren Materia­ lien. Andererseits schreitet aber im Autobau die Verwendung von Duroplasten aufgrund der Materialeigenschaften und des geringen Gewichtes (was aus Umweltgründen ebenfalls erwünscht ist) voran. Das Recycling von Duroplasten begegnet aber im Stand der Technik erheblichen Schwierigkeiten, so daß in der Regel eine Verbren­ nung in Müllverbrennungsanlagen erfolgt. Um dieses Problem zu überwinden, versucht man, gut recyclebare Thermoplaste so mit Glasfasern zu verstärken, daß sie die guten Materialeigenschaf­ ten von Duroplasten aufweisen. Aber auch die Aufbereitung und Wiederverwendung von glasfaserverstärkten Thermoplasten ist re­ lativ aufwendig und überdies ist zu beachten, daß die in den nächsten Jahren einem Recycling zuzuführenden Fahrzeuge vor 5 bis 15 Jahren (und auch heute) gebaut sind, und somit erhebliche Anteile an Duroplasten aufweisen.

Bei solchen Fahrzeugen sind erhebliche Anteile, wie Stoßstangen, Armaturenanhalter, Kraftstofftanks, Türinnenverkleidungen, Rad­ zierblenden und vieles mehr, aus Kunststoff.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit dem bzw. der eine einfache und kostengünstige Aufbereitung und Wiederverwendung von bereits be­ nutzten, nicht sortenreinen Rohstoffen, insbesondere bei der Verwertung von Alt-Automobilen ermöglicht ist, wobei selbstver­ ständlich auch an Verpackungen, Möbeln sowie diverse Haushalts­ artikel gedacht werden kann.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist mit Ausgestaltun­ gen in den Patentansprüchen beschrieben.

Die Erfindung weicht ab von dem Vorurteil des Standes der Tech­ nik, daß beim Recycling von Gebrauchtteilen die sogenannte Sor­ tenreinheit unumgänglich ist. Vielmehr schlägt die Erfindung vor, in einem integrierten Verfahren und einer entsprechenden Vorrichtung gleichzeitig sowohl Thermoplaste als auch Duroplaste sowie ggf. weitere Zusatzstoffe zu recyclen. Die Erfindung kann als "Sinter-Recycling" bezeichnet werden.

Hierzu ist erfindungsgemäß zum Recyclen von Gebrauchtteilen, die insbesondere Thermoplaste als auch Duroplaste sowie ggf. weitere Zusatzstoffe enthalten, folgendes vorgesehen:
Die Gebrauchtteile werden in einem Zerkleinerer zerkleinert und anschließend wird das so erhaltene zerkleinerte Material in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der jeweils zerkleinerten Gebrauchtteile in eine Mehrzahl von Zwischenspeichern überführt, aus denen das Material wahlweise über Verbindungsleitungen einer Mischeinrichtung zugeführt wird, in der die unterschiedlichen, körnigen Materialien gemischt werden, worauf die gemischten Materialien über den Schmelzpunkt der enthaltenen Thermoplaste erhitzt und in einer Presse geformt werden.

Nach der Erfindung werden also die Gebrauchtteile nicht "sorten­ rein" voneinander getrennt, sondern es werden unterschiedliche Gebrauchtteile in einem einzigen Verfahren sowie in einer einzi­ gen entsprechenden Vorrichtung verarbeitet. Dabei können die verwendeten Gebrauchtteile nicht "sortenrein" sein, d. h. es kön­ nen Gebrauchtteile verwendet werden, die nicht rein thermopla­ stisch sind. Auch können nach der Erfindung verschiedene Ge­ brauchtteile in das Verfahren bzw. die Vorrichtung eingegeben werden, d. h. Teile aus Thermoplasten und Teile aus Duroplasten sowie Mischteile dieser Art und darüberhinaus vielfältige Zusatzstoffe, wie Holz, Naturfasern od. dergl.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens ist vorgesehen, daß in der Mischeinrichtung dem gemisch­ ten, feinkörnigen Material je nach der Zusammensetzung der als Ausgangsmaterial dienenden Gebrauchtteile eine sogenannte Sinterhilfe zugegeben wird. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Gebrauchtteile, aus denen das Mischmaterial hergestellt ist, einen geringen Thermoplast-Anteil aufweisen oder wenn das herzu­ stellende Neuteil eine bestimmte Qualität verlangt. Als Sinter­ hilfe kommen insbesondere in Betracht Polyethylen, Polypropylen, Polyurethan und/oder Biokleber.

Die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehene Anordnung einer Mehrzahl von Zwischenspeichern ermöglicht in einer einzi­ gen Anlage eine vielfältige Anpassung der Prozess-Steuerung an unterschiedliche Ausgangsstoffe sowie unterschiedliche Anforde­ rungen hinsichtlich der Neuteile. Je nach der Zusammensetzung der als Ausgangsstoffe dienenden Gebrauchtteile (also insbe­ sondere hinsichtlich deren Gehalt an Thermoplasten, Duroplasten etc.) werden die im ersten erfindungsgemäßen Schritt erhaltenen Zerkleinerungsprodukte auf unterschiedliche Zwischenspeicher verteilt, d. h. in einem (oder mehreren) Zwischenspeichern werden bevorzugt diejenigen Zerkleinerungsprodukte gesammelt, deren Thermoplast-Anteil relativ hoch ist, und in anderen Zwischen­ speichern werden andere Zerkleinerungsprodukte gesammelt, also z. B. Zerkleinerungsprodukte, deren Duroplast-Anteil relativ hoch ist. Weitere Zwischenspeicher können vorgesehen sein für Misch­ teile und andere Zusatzstoffe. Die Trennung der Teile braucht dabei nicht gesondert durchgeführt zu werden, vielmehr reicht es für die erfindungsgemäß nur erforderliche Grobtrennung, aufgrund der Ausgangsmaterialien eine Trennung in den Zwischenspeichern vorzunehmen.

Das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der Vorrichtung hergestellte Platten- oder Formpreßteil aus im Recycling gewon­ nenen Rohstoffen, die im vorstehend beschriebenen Sinne sowohl Thermo- als auch Duroplaste enthalten, zeichnet sich dadurch aus, daß eine Verbundmatrix aus Thermoplasten hergestellt ist, in welche das duroplastische Material oder ggf. weitere Zusatz­ stoffe eingefügt sind. Das thermoplastische Material bildet somit ein "Gerüst", in dem Freiräume durch duroplastisches Material ausgefüllt sind. Die Formpressung erfolgt dabei in einer herkömmlichen Presse. Die Teile werden in ebenfalls als solches bekannter Weise zuvor derart erhitzt, daß die thermo­ plastischen Anteile in einen Schmelzzustand übergehen. Ist das Material dabei hinreichend feinkörnig und gut durchmischt, bildet das thermoplastische Material das vorstehend erläuterte Gerüst und das entstehende Neuteil weist für viele Anwendungen eine hinreichende Festigkeit auf. Falls erwünscht, kann die Oberfläche des entstehenden Produktes beschichtet werden, um einen gewünschten optischen Eindruck zu gewinnen. Die Beschich­ tung kann z. B. mittels eines Stoffes od. dergl. im "Durchlauf" erfolgen.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Die Figur zeigt schematisch als Beispiel eine Anlage zum Recycln von Gebrauchtteilen aus Automobilen, die insbesondere Thermo­ plaste und Duroplaste sowie Mineral- wie Naturfasern enthalten.

In der Figur ist ein zu verwertender Altwagen mit dem Bezugszei­ chen 10 angedeutet. Aus dem Altwagen wird ein Kunststoff enthal­ tendes Gebrauchtteil 12 entnommen, z. B. eine Tür-Innenverkleidung, eine Stoßstange, ein Armaturenbrett, ein Kraftstofftank etc.

Über den Transportweg 14 wird das Gebrauchtteil einem Zerkleine­ rer 16 zugeführt. Zerkleinerungstechniken sind als solche bekannt. Neben dem oben erwähnten Shredder stehen u. a. Schneckenzerkleinerer, Prallmühlen, Schneidmühlen und Hammer­ mühlen zur Verfügung.

Im Zerkleinerer 16 wird das Ausgangsmaterial in kleine Stückchen (körnig) zerkleinert und für ein gegebenes Gebrauchtteil 12 wird die so erzeugte Menge zerkleinerter Bestandteile gesondert über eine Leitung 18 einem aus einer Vielzahl von Zwischenspeichern 22a, 22b, 22c, 22d zugeführt. Werden im Zerkleinerer 16 Ge­ brauchtteile zerkleinert, die wesentlich unterschiedliche che­ mische Zusammensetzungen hinsichtlich des Thermoplastanteils bzw. des Duroplastanteils aufweisen, so werden die Zerkleine­ rungsprodukte unterschiedlichen Zwischenspeichern 22a, 22b, 22c, 22d zugeführt. Die wahlweise Verteilung der Zerkleinerungspro­ dukte auf unterschiedliche Zwischenspeicher erfolgt mit einem Leitungs- und Ventilsystem (nicht im einzelnen gezeigt) entspre­ chend der Leitung 18 und den Zweigleitungen 20a, 20b, 20c und 20d.

Über ein Leitungssystem 24, 24a, 24b, 24c, 24d werden wahlweise durch Steuerung von (nicht gezeigten) Ventilen körnig zerklei­ nerte Materialien aus den Zwischenspeichern in eine Mischein­ richtung 26 überführt. Als Mischeinrichtung 26 kann z. B. eine Mischtrommel vorgesehen sein. In der Mischeinrichtung 26 werden die aus den Zwischenspeichern wahlweise entnommenen Materialien vollständig durchmischt. Dabei wird je nach den Anforderungen des herzustellenden Plan- oder Formpreßteiles jeweils eine be­ stimmte Menge Thermoplast aus einem oder mehreren der Zwischen­ speicher derart zugegeben, daß die Thermoplastmenge ausreicht, um im herzustellenden Plan- oder Formpreßteil eine hinreichend stabile Verbund-Matrix zu bilden, die als Gerüst für die Sta­ bilität des Produktes dient und in der die Duroplast-Anteile und ggf. weitere Zusätze fest aufgenommen sind. Reicht für den vorgesehenen Verwendungszweck der Thermoplastanteil nicht aus, so kann wahlweise aus einem Reservoir 27 eine Sinterhilfe in die Mischeinrichtung 26 zugegeben werden. Als Sinterhilfe dienen insbesondere Polyethylen, Polypropylen, Polyurethan oder ein als solches bekannter sogenannter Biokleber. Eine solche Sinterhilfe erzeugt im später herzustellenden neuen Formpreßteil eine hin­ reichende Stabilität und die sonstigen gewünschten Produkteigen­ schaften.

Ist das Material in der Mischeinrichtung 26 hinreichend gleich­ mäßig durchgemischt, ggf. unter Zusatz einer Sinterhilfe, wird es über einen Auslaß 30 auf eine Fördereinrichtung 32 gegeben und von dort einer Vorheizeinrichtung 34 zugeführt. Die Förder­ einrichtung und die Vorheizeinrichtung sind in der Zeichnung nur schematisch angedeutet, da diese Einrichtungen als solche in der Plan- und Formpreßtechnik allgemein bekannt sind (Extruder und Schneckenextruder).

In der Vorheizeinrichtung 34 wird das Material auf eine Tempera­ tur gebracht, in der die Thermoplast-Anteile einen fließfähigen Zustand einnehmen, so daß sie ein durchgehendes Gerüst bilden, welches als Verbund-Matrix die übrigen, nicht geschmolzenen An­ teile, insbesondere die Duroplaste, aufnimmt und fest fügt. Die Vorheizung kann z. B. auf eine Temperatur von ca. 150°C erfolgen. Sodann wird das Material in die aus Oberteil 36a und Unterteil 36b bestehende Presse überführt und wird dort in als solches bekannter Weise plan- oder formgepreßt. Falls die Oberfläche eine bestimmte Gestaltung aufweisen soll, kann einseitig oder beidseitig eine Auflage aufgebracht werden, z. B. eine Stoffbahn 38 mit gewünschtem Motiv, Struktur etc.

Über einen Auslaß 40 wird das Preßprodukt in eine Schneidstation 42 gegeben, in welcher überstehende Ränder als Reste 44a, 44b abgeschnitten werden. Die Reste werden einer Mühle zugeführt, die mit dem Bezugszeichen 46 schematisch angedeutet ist. Eine solche Mühle ist als solches bekannt (s. o.). Danach werden die feingemahlenen Reste über eine Leitung 48 zurück in die Misch­ einrichtung 26 gegeben.

Das fertiggepreßte und zurechtgeschnittene Neuteil 50 verläßt die Schneidstation und wird in einen Neuwagen eingebaut, so daß der Recyclingprozeß abgeschlossen ist.

Claims (6)

1. Verfahren zum Aufbereiten und Wiederverwenden von bereits benutzten, nicht-sortenreinen Rohstoffen, um aus Gebrauchttei­ len, die Thermoplaste und Duroplaste sowie insbesondere Mineral­ und Naturfasern enthalten, neue Plan- oder Formpreßteile (50) unterschiedlichen spezifischen Gewichtes herzustellen, mit zu­ mindest folgenden Schritten:
die Gebrauchtteile (12) werden in einem Zerkleinerer (16) zer­ kleinert und anschließend wird das so erhaltene zerkleinerte, körnige Material in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der jeweils zerkleinerten Gebrauchtteile (12) in eine Mehrzahl von Zwischenspeichern (22a, 22b, 22c, 22d) überführt, aus denen das Material wahlweise über Verbindungsleitungen (24, 24a, 24b, 24c, 24d) einer Mischeinrichtung (26) zugeführt wird, in der die unterschiedlichen, körnigen Materialien gemischt werden, worauf die gemischten Materialien über den Schmelzpunkt der enthaltenen Thermoplaste erhitzt und in einer Presse (36a, 36b) zu Plan- oder Formteilen gearbeitet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mischein­ richtung (26) dem Material wahlweise eine Sinterhilfe zugegeben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Sinterhilfe Polyethylen und/oder Polypropylen und/oder Polyurethan und/oder ein Biokleber als Neuware oder als Recyclingware vorgesehen sind.

4. Vorrichtung zum Aufbereiten und Wiederverwenden von bereits benutzten Rohstoffen, um aus Gebrauchtteilen, die Thermoplaste und Duroplaste sowie insbesondere Mineral- wie Naturfasern ent­ halten, neue Plan- oder Formpreßteile herzustellen, mit

• - einem Zerkleinerer (16), in dem die Gebrauchtteile (12) zer­ kleinert werden,
• - einer Mehrzahl von Zwischenspeichern (22a, 22b, 22c, 22d), in denen je nach chemischer Zusammensetzung der zerkleinerten Ge­ brauchtteile die zerkleinerten Materialien zwischengespeichert werden,
• - einem Leitungssystem (24, 24a, 24b, 24c, 24d), mit dem wahl­ weise die Materialien aus den zwischenspeichern in eine Misch­ einrichtung (26) überführbar sind,
• - einer Heizeinrichtung (34), mit der aus der Mischeinrichtung (26) entnommene Materialien auf die Schmelztemperatur der Thermoplaste erhitzbar sind, und mit
• - einer Presse (36a, 36b), mit der die erhitzten Materialien formbar sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (28) mit der Mischeinrichtung (26) verbindbar ist, um den ge­ mischten Materialien eine Sinterhilfe zuzusetzen.

6. Formpreßteil aus aufbereiteten, wiederverwendeten Roh­ stoffen, die aus Gebrauchtteilen gewonnen werden, welche insbe­ sondere Thermo- und Duroplaste enthalten, wobei die Plan- oder Formpreßteile eine Verbundmatrix aus Thermoplasten aufweisen, in welche das duroplastische Material eingefügt ist.