DE4107684A1 - Verfahren zur aufarbeitung von loesemittel- und treibmittelhaltigen waschrueckstaenden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufarbeitung von löse­ mittel- und treibmittelhaltigen Waschrückständen, insbesondere aus PVC-haltiger Restpaste und Lösemittel bestehender Rückstän­ de, und Rückgewinnung von in den Waschrückständen enthaltenem Lösemittel.

Derartige Waschrückstände fallen beispielsweise beim Reinigen von Schablonen, Druckwerkzeugen, Wannen, Pumpen und Behältern, die bei der Verarbeitung von PVC-Plastisolen verwendet werden, an. Als Reinigungsmittel werden Lösungsmittel eingesetzt, die aus isoparaffinischen und n-paraffinischen Kohlenwasserstoffen bestehen, deren Siedebereich etwa zwischen 185°C und 215°C liegt. Üblicherweise bestehen die Waschrückstände aus ca. 30% Restpaste und ca. 70% Lösemittel. Unter Restpaste werden eingefärbte PVC- Plastisole verstanden, die bei der Fertigung als Restmengen verbleiben. Derartige Restpasten bestehen aus etwa 30% bis 50% PVC-Gemisch, etwa 20% bis 40% Weichmacher, etwa 5% bis 15% Füllstoffen, etwa 2% bis 10% Farbpigmenten, etwa 5% bis 10% Lösemittel und geringen Mengen an Stabilisatoren und Treibmit­ tel.

Es ist bekannt, derartige PVC-haltige Waschrückstände in Ab­ setzbehältern zu sammeln und dekantieren zu lassen. Das hierbei zurückgewonnene Lösemittel kann der Fertigung wieder zugeführt werden. Der zurückbleibende Feststoff, der noch einen Restlöse­ mittelgehalt von etwa 40 bis 50 Gewichtsprozent besitzt, muß als Sondermüll entsorgt werden.

Auch ist es bekannt, andere Trennprozesse zur Trennung des Feststoffes und des Lösemittels einzusetzen. Die Trennung der festen Phase von der flüssigen Phase kann durch Filtrieren oder Zentrifugieren erfolgen. Auch in diesen Fällen wird der löse­ mittelhaltige Feststoff keiner Wiederverwendung zugeführt und muß als Sondermüll entsorgt werden.

Bei einem weiteren bekannten Verfahren werden die Waschrück­ stände einem Destillationsprozeß unterworfen. Unter Einsatz von Temperatur und Vakuum kann ein Großteil des Lösemittels zurück­ gewonnen werden. Der hierbei verbleibende Rückstand wird mit einem Lösemittelanteil von etwa 20 Gewichtsprozent als Sonder­ müll entsorgt.

Den genannten bekannten Verfahren ist gemeinsam, daß der zu­ rückbleibende Rückstand noch einen hohen Anteil an Restlösemit­ tel und chemischen Treibmitteln besitzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Rückgewinnung lösungsmittel- und treibmittelfreier Rückstände vorzuschlagen, die einer Wiederverarbeitung zuführbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Waschrückstände zunächst einem Destillationsschritt unterworfen werden, bei dem das aus den Waschrückständen freigesetzte Lö­ sungsmittel zurückgewonnen und das Treibmittel zumindest teil­ weise zersetzt wird und daß das erhaltene pastöse Produkt an­ schließend in einem Plastifikationsschritt unter Abkühlen und Mischen in ein pulverförmiges Produkt umgewandelt wird.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein lösemittel- und treibmittelfreies Produkt gewonnen, das einer Wiederverarbei­ tung zuführbar ist. Durch die Rückführung des bei der Fertigung anfallenden Restmaterials können die Materialkosten reduziert werden. Darüber hinaus fällt dieses lösemittel- und treibmit­ telhaltige Restmaterial nicht zur Entsorgung als Sondermüll an. Darüber hinaus kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren das in dem Restmaterial enthaltende Lösemittel zurückgewonnen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf der Kombination ei­ nes Destillationsschrittes mit einem sich anschließenden Pla­ stifikationsschritt. Bei der Destillation der Waschrückstände wird einerseits das in den Waschrückständen enthaltene Lösungs­ mittel freigesetzt und andererseits ein Rückstand erhalten, der noch einen gewissen Restlösemittelanteil besitzt. Weiterhin wird das in den Waschrückständen enthaltene Treibmittel, wobei insbesondere Azodicarbonamid eingesetzt wird, bei der Destil­ lation zersetzt. In dem sich den Destillationsschritt anschlie­ ßenden Plastifikationsschritt werden die erhaltenen Rückstände einem Misch- und Rührprozeß unterworfen. Hierdurch wird dem Rückstand ein weiterer Anteil von Lösemitteldämpfen entzogen. Während des kombinierten Misch- und Kühlvorganges wird der pa­ stöse Waschrückstand in ein rieselfähiges Pulver umgewandelt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen aufgeführt.

Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, daß vor dem Destilla­ tionsschritt und/oder dem Plastifikationsschritt eine die Trenneigenschaften der Rückstände verbessernde Substanz und Wasser zugegeben wird. Dies kann beispielsweise dadurch gesche­ hen, daß den Waschrückständen eine Menge von etwa 0,5 bis 2,0 Gewichtsprozent Calciumstearat und/oder Magnesiumstearat und eine Menge von etwa 0,5 bis 2,0 Gewichtsprozent Wasser zugege­ ben wird. Die Zugabe der Stearate verbessert die Trenneigen­ schaften der pastösen Rückstände, wodurch insbesondere das An­ kleben der Rückstände auf Metallteilen verhindert wird. Außer­ dem haben die Stearate eine stabilisierende Wirkung. Mit der Zugabe von Wasser wird der Zerfall des zum Einsatz kommenden chemischen Treibmittels (Azodicarbonamid) unter dem Einfluß der vorhandenen Temperatur ermöglicht oder zumindest beschleunigt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorteilhaft vorge­ sehen werden, daß der Destillationsschritt zunächst ohne Vakuum unter Aufheizung der Waschrückstände bis auf eine Temperatur von etwa 135°C bis 145°C und anschließend bei dieser Temperatur mit Vakuum von etwa 800 bis 900 mbar durchgeführt wird. Bei der ohne Vakuum in der Aufheizphase durchgeführten Destillation können die im Gemisch von Weichmacher und Lösemittel befindli­ chen PVC-Globulen gelieren. Gleichzeitig entweicht das zugege­ bene Wasser und Ammoniak als eines der Zerfallprodukte des zum Einsatz kommenden Treibmittels. Bei der anschließenden Destil­ lation unter Vakuum verflüchtigt sich das Lösemittel unter gleichzeitiger weiterer Zersetzung des Treibmittels. Hierbei verbleiben Weichmacher und andere Bestandteile des Plastisols im Feststoff.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, daß der Destillations­ schritt bei einem Temperaturabfall der Lösemitteldämpfe auf unter 100°C beendet wird. Nach der Beendigung der Destillation wird der breiige oder pastöse Rückstand aus der Destillations­ anlage abgelassen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird der Plastifika­ tionsschritt unter turbulentem Rühren durchgeführt. Bei diesen Verfahrensbedingungen wird eine besonders gute Freisetzung von noch in dem Rückstand enthaltenem Lösemittel erzielt.

Zur Mischung der Rückstände einzelner Chargen, die dem Destil­ lations- und Plastifikationsschritt unterworfen wurden, kann vorteilhaft ein Homogenisierungsschritt vorgesehen sein.

Hierdurch wird für die Weiterverarbeitung ein gleichmäßig ge­ mischtes Produkt erhalten.

In Weiterbildung kann vorteilhaft vorgesehen sein, daß die Ho­ mogenisierung unter Zugabe von etwa 0,5 bis 2,0 Gewichtsprozent Wasser und/oder Zinkoxid erfolgt.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die nach dem Destillations-, Plastifikations- und Homogeni­ sierungsschritt erhaltenen Rückstände mit Restpasten, insbeson­ dere eingefärbten PVC-Plastisolen, zusammengeführt werden, die als Restmengen bei der Fertigung angefallen sind. Hierbei kann vorteilhaft vorgesehen sein, daß die Restpasten zunächst unter Zugabe von etwa 0,5 bis 2,0 Gewichtsprozent Wasser und/oder et­ wa 0,5 bis 2,0 Gewichtsprozent Zinkoxid zu Großchargen gemischt werden und dann mit den pulverisierten Rückständen zusammenge­ führt werden. Somit können auch derartige Restpasten einer Wie­ derverwendung zugeführt werden. Die direkte Rückführung derar­ tiger Restpasten in die Fertigung ist durch deren Einfärbung und Viskositätseinstellung nur in Ausnahmefällen möglich.

In Weiterbildung kann vorteilhaft vorgesehen sein, daß die pul­ verisierten Rückstände und/oder die Restpasten nach einer Vor­ heizung einem Extrusionsschritt unterworfen werden. Durch die Aufheizung wird einerseits ein weiteres Ausbringen von Restlö­ semitteln und andererseits eine weitere Zersetzung von Treib­ mittel erzielt.

Zur Durchführung der Aufheizung und Extrusion kann vorteilhaft ein mehrstufiger Scherwalzenextruder eingesetzt werden, der über eine Aufheiz- und eine Abkühlungsstufe verfügt ist. Der­ artige, an sich bekannte Scherwalzenextruder besitzen Dosier­ systeme mit separater Vorheizung. In den Walzenextruder wird das Material auf etwa 180 bis 195°C aufgeheizt und entlang der Walzen transportiert. Durch die eingetragenen Scherkräfte er­ folgt die weitere Ausdampfung des Restlösemittels und die wei­ tere Zersetzung des noch vorhandenen Treibmittels. Im letzten Drittel des Scherwalzenextruders ist eine Abkühlzone vorgese­ hen. Die PVC-Schmelze wird auf eine Temperatur von etwa 90 bis 100°C abgekühlt.

Die Zusammenführung der aus den Waschrückständen gewonnenen Produkte und der Restpasten kann vorteilhaft in dem Scherwal­ zenextruder erfolgen. Hierdurch entfallen weitere separate Mischvorrichtungen.

Es kann weiterhin vorteilhaft vorgesehen sein, wenn die bei der Aufheizung freigesetzten löse- und treibmittelhaltigen Abgase sowie die aus dem Treibmittelzerfall, insbesondere Azodicarbo­ namid, entstandenen Produkte über einen Kondensator einer Nach­ verbrennungsanlage zugeführt werden.

Um ein besonders gut verarbeitbares Produkt zu erhalten, kann dem Extrusionsschritt ein Granulierungsschritt nachgeschaltet werden. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß dem Scherwalzenextruder eine mit Bohrungen versehene Zylindertrom­ mel nachgeschaltet ist, mit der ein linsenförmiges Granulat erhalten wird.

In einem dem Granulierungsschritt nachgeschalteten Kühlprozeß erfolgt die Endabkühlung des Granulates. Hierbei können Kühl­ vorrichtungen eingesetzt werden, wie beispielsweise ein luft- oder wassergekühlter Wendelförderer oder Förderschnecken.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschrei­ bung einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Beim Reinigen von Schablonen, Druckwerkzeugen, Wannen, Pumpen und Behältern, die bei der Verarbeitung von PVC-Plastisolen eingesetzt werden, werden lösemittelhaltige Reinigungsmittel eingesetzt. Derartige Reinigungsmittel bestehen aus isoparaffi­ nischen und n-paraffinischen Kohlenwasserstoffen, deren Siede­ bereich etwa zwischen 185 und 214°C liegt. Die bei der Reini­ gung anfallenden Waschabfälle oder Waschrückstände bestehen aus ca. 30% Restpaste und ca. 70% Lösemittel.

Unter Restpasten bezeichnet man eingefärbte PVC-Plastisole, die bei der Fertigung als Restmengen verbleiben. Die direkte Rück­ führung in die Fertigung ist durch die Einfärbung und Viskosi­ tätseinstellung nur in Ausnahmefällen möglich.

Üblicherweise besitzen Restpasten folgende Materialzusammenset­ zung:

E-PVC (Gemisch mit verschiedenen K-Werten)
ca. 30 bis 50%;
Weichmacher (Gemisch)	ca. 20 bis 40%;
Füllstoffe (CaCO₃, TiO₂, SiO₂)	ca. 5 bis 15%;
Stabilisatoren, Kicker (Ca, Zn, Sn, K, Ba)	ca. 1 bis 3%;
Treibmittel (Azodicarbonamid)	ca. 1 bis 3%;
Farbpigmente (Gemisch)	ca. 2 bis 10%;

Lösemittel:
Isoparaffinische oder n-paraffinische Kohlen­ wasserstoffe Siedebereich 185 bis 214°C ca. 5 bis 10%.

Bei der Verarbeitung von PVC-Plastisolen fallen die Restpasten als Waschrückstände in Kombination mit Lösemittel an. Darüber hinaus fallen aber auch Restpasten bei der Verarbeitung an, die keinem Waschprozeß unterworfen wurden.

Sowohl die Waschrückstände als auch die außerhalb eines Wasch­ prozesses anfallenden Restpasten werden einer Wiederverwendung zugeführt.

Zunächst soll die Aufarbeitung der Waschrückstände beschrieben werden:

Die angefallenen Waschrückstände, die aus ca. 30% Restpaste und ca. 70% Lösemittel bestehen, werden zunächst einem Destilla­ tionsprozeß unterworfen. Das Destillieren erfolgt in einer De­ stillationsanlage mit Rührwerk unter Vakuumanschluß. Vor Beginn der Destillation werden der zu destillierenden Masse etwa 0,5 bis 2,0 Gewichtsprozent Kalzium- oder Magnesiumstereat oder eine andere chemische Substanz zugegeben, die einerseits die Trenneigenschaften verbessert und gleichzeitig stabilisierende Wirkung besitzt. Hierdurch wird insbesondere erreicht, daß ein Verkleben der aufzuarbeitenden Waschrückstände mit Metallteilen vermieden wird, mit denen die Waschrückstände in Kontakt kom­ men. Weiterhin wird der zu destillierenden Masse etwa 0,5 bis 2,0 Gewichtsprozent Wasser zugegeben, um den Zerfall des in der Restpaste vorhandenen chemischen Treibmittels (Azodicarbonamid) unter Einfluß vorhandener Temperatur zu ermöglichen oder zumin­ dest zu beschleunigen.

Während des Aufheizens der zu destillierenden Masse auf eine Temperatur von etwa 135 bis 145°C wird kein Vakuum angelegt. In dieser Phase können die im Gemisch von Weichmacher und Löse­ mittel befindlichen PVC-Globulen gelieren. Gleichzeitig ent­ weicht das zugegebene Wasser und Ammoniak als eines der Zer­ fallprodukte des Treibmittels.

Das Vakuum wird nach dem Erreichen der vorgegebenen Temperatur zugeschaltet. Nunmehr erfolgt die Destillation bei einem Vakuum von ca. 800 bis 900 mbar. Unter diesen Gegebenheiten wird das in den Waschrückständen enthaltene Lösungsmittel von dem Fest­ stoff getrennt. Gleichzeitig erfolgt die weitere Zersetzung des Treibmittels. In dem zurückbleibenden Feststoff sind Weichma­ cher und andere Bestandteile des Plastisols enthalten.

Fällt die Temperatur der Lösemitteldämpfe auf unter 100°C ab, so wird der Destillationsvorgang beendet. Der breiige oder pa­ stöse Rückstand wird nach dem Vakuumabfall aus der Destilla­ tionsanlage in ein kombiniertes Misch- und Kühlgerät abgelas­ sen.

Das während der Destillation gewonnene Lösemittel kann wieder­ verwendet werden.

In dem auf den Destillationsschritt folgenden Plastifikations­ schritt wird der im Destillationsschritt gewonnene Rückstand in einem Turbulentmischer abgekühlt und pulverisiert. Der Turbu­ lentmischer, der mit zwei Schneckenwellen ausgestattet ist, entzieht dem Rückstand einen weiteren Anteil von Lösemittel­ dämpfen, die über einen Kondensator einer Nachverbrennungs­ anlage zugeführt werden. Während des kombinierten Misch- und Kühlvorganges wird der breiige oder pastöse Rückstand in ein rieselfähiges Pulver umgewandelt. Mit dem zum Einsatz kommenden Mischer kann auch eine erforderliche Rezeptureinstellung er­ folgen.

Die abgekühlten und pulverisierten Einzelmischungen werden in einem Großmischer zu Großchargen homogenisiert. Hierdurch wird ein gleichmäßig gemischtes Produkt erhalten. Die Homogenisie­ rung erfolgt unter gleichzeitiger Zugabe von etwa 0,5 bis 2,0 Gewichtsprozent Wasser oder 0,5 bis 2,0 Gewichtsprozent Zink­ oxid.

Nach der Homogenisierung der pulverförmigen Destillations- und Plastifikationsrückstände erfolgt die Zuführung von Restpasten, die nicht als Waschabfälle angefallen sind. Derartige, bei der Verarbeitung von PVC-Plastisolen in Kleinmengen anfallende Restpasten werden zunächst in einem Großtank mit Rührwerk zu Großchargen gemischt. Gleichzeitig werden etwa 0,5 bis 2,0% Wasser oder etwa 0,5 bis 2,0 Gewichtsprozent Zinkoxid zugege­ ben.

Die Zusammenführung der pulverisierten Rückstände und der Rest­ pasten erfolgt in einem Scherwalzenextruder, der über Dosiersy­ steme mit separater Vorheizung verfügt. Die Großchargen der pulverisierten Rückstände und die Großchargen der Restpasten werden separate Dosiersysteme in die Aufheizzone des Scherwal­ zenextruders eingeführt.

In dem Walzenextruder wird das zusammengeführte Material auf 180 bis 195°C aufgeheizt und entlang der Walzen transportiert. Währenddessen erfolgt die Ausdampfung des Restlösemittels und die weitere Zersetzung des noch vorhandenen Treibmittels. Die hierbei freigesetzten Abgase werden über einen Kondensator der Nachverbrennungsanlage zugeführt.

Im letzten Drittel des Scherwalzenextruders ist eine Abkühlzone vorgesehen. Die PVC-Schmelze wird auf eine Temperatur von etwa 90 bis 100°C abgekühlt und am Ende der Walzen mittels einer mit Bohrungen versehene Zylindertrommel in ein linsenförmiges Gra­ nulat verformt.

Die Endabkühlung des Granulates erfolgt mittels üblichen Kühl­ vorrichtungen. Beispielsweise können luft- oder wassergekühlte Wendelförderung zur Abkühlung des Granulats eingesetzt werden. Das erhaltene lösemittel- und treibmittelfreie Weich-PVC-Granu­ lat kann dann einer Wiederverwendung zugeführt werden.

Claims (16)

1. Verfahren zur Aufarbeitung von lösemittel- und treib­ mittelhaltigen Waschrückständen, insbesondere aus PVC-haltiger Restpaste und Lösemittel bestehender Rückstände, und Rückgewin­ nung von in den Waschrückständen enthaltenem Lösemittel, da­ durch gekennzeichnet, daß die Waschrückstände zunächst einem Destillationsschritt unterworfen werden, bei dem das aus den Waschrückständen freigesetzte Lösemittel zurückgewonnen und das Treibmittel zumindest teilweise zersetzt wird und daß das er­ haltene pastöse Produkt anschließend in einem Plastifikations­ schritt unter Abkühlen und Rühren in ein pulverförmiges Produkt umgewandelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Destillations- und/oder dem Plastifikationsschritt eine die Trenneigenschaften der Rückstände verbessernde Substanz und Wasser zugegeben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß den Waschrückständen eine Menge von etwa 0,5 bis 2,0 Gewichts­ prozent Kalziumstearat und/oder Magnesiumstearat und eine Menge von etwa 0,5 bis 2,0 Gewichtsprozent Wasser zugegeben wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Destillationsschritt zunächst ohne Vakuum unter Aufheizung des Waschrückstandes bis auf eine Temperatur von etwa 135°C bis 145°C und anschließend bei dieser Temperatur mit Vakuum von etwa 800 bis 900 mbar durchgeführt wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Destillationsschritt bei einem Temperaturabfall der Lösemitteldämpfe auf unter 100°C beendet wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Plastifikations­ schritt unter turbulentem Rühren durchgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der mehreren der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die nach dem Destillations- und Plastifikationsschritt erhaltenen Rückstände einzelner Chargen in einem Homogenisierungsschritt gemischt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Homogenisierung unter Zugabe von etwa 0,5 bis 2,0 Gewichts­ prozent Wasser und/oder Zinkoxid erfolgt.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die nach dem Destilla­ tions-, Plastifikations- und Homogenisierungsschritt erhaltenen Rückstände mit Restpasten, insbesondere eingefärbte PVC-Plasti­ sole, zusammengeführt werden, die als Restmengen bei der Ferti­ gung angefallen sind.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Restpasten zunächst unter Zugabe von etwa 0,5 bis 2,0 Ge­ wichtsprozent Wasser und/oder etwa 0,5 bis 2,0 Gewichtsprozent Zinkoxid zu Großchargen gemischt werden und dann mit den Wasch­ rückständen zusammengeführt werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die pulverisierten Rückstände und/oder die Restpasten nach einer Vorheizung einem Extrusionsschritt unterworfen werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Extrusion in einem mehrstufigen Scherwalzenextruder erfolgt, der über eine Aufheiz- und eine Abkühlungsstufe verfügt.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammenführung der aus den Waschrückständen gewonnenen Produkte und der Restpasten in dem Scherwalzenextruder erfolgt.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die bei der Aufheizung freigesetzten löse- und treibmittelhaltigen Abgase sowie die aus dem Treibmittelzerfall entstandenen gasförmigen Produkte über einen Kondensator einer Nachverbrennungsanlage zugeführt werden.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß dem Extrusionsschritt ein Granulierungs­ schritt nachgeschaltet ist.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat einem Kühlprozeß unterworfen wird.