DE4202095A1 - Verfahren und vorrichtungen zur volumenreduzierten erfassung und aufbereitung von altprodukten aus verstreckten thermoplasten zu recyclingzwecken - Google Patents

Description

Verstreckte Thermoplaste werden in der Kunststofftechnik in vielen Bereichen eingesetzt. Darunter fallen vor allem die Produktgruppen Fasern, Folien, Schaumstoffe, Tiefziehteile, Blasformkörper und Umformteile. Gemeinsames Kennzeichen verstreckter Thermoplaste ist eine Orientierung der Kettenmoleküle. Diese Orientierung wird bei der Produktherstellung durch Umformvorgänge im Schmelzbereich oder im abgekühlten Zustand bzw. bei Fasern auch durch das Spinnen hervorgerufen.

Als Altstoffe werfen Produkte aus verstreckten Thermoplasten in vielen Fällen besondere Probleme wegen ihres ungünstigen Volumen/Gewichts- Verhältnis auf - d. h. hohes Volumen bei geringem Gewicht. Dies betrifft vor allem ihre Handhabbarkeit bei der Erfassung für ein Recycling sowie die Aufbereitung und der Verarbeitung im Recyclingprozeß. Bei der Entsorgung von Schaumstoffen und Fasern werden diese Nachteile besonders deutlich.

Verstreckte Thermoplaste gehen bei Erwärmung bekanntermaßen wieder in den Zustand zurück, der vor dem Verstreckungsprozeß in der Herstellung bestand, d. h. die verstreckten Kettenmoleküle haben bei erhöhter Temperatur das Bestreben, sich wieder in den verknäulten Zustand zu relaxieren. Der Temperaturbereich für diesen Vorgang der Relaxation beginnt unterhalb der Glastemperatur der Thermoplasten. Dies bedeutet, daß dieses Schrumpfen vor einem Schmelzen der Thermoplasten praktisch ohne Emissionen von Zersetzungsprodukten der Kunststoffe durchgeführt werden kann.

Verfahren

Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft die Erfassung, die Transportlogistik und die Aufbereitung von Altprodukten aus verstreckten Thermoplasten.

Stand der Technik ist es, Kunststoff-Altprodukte nach einer der folgenden Methoden zu erfassen und der Aufbereitung zuzuführen:

• - Sammlung gemischter oder auch sortierter Kunststoff-Altprodukte in Containern oder anderen Behältnissen an Sammelstellen im Handel, an öffentlich zugänglichen Stellen, an öffentlichen Einrichtungen oder im innerbetrieblichen Bereich. Abtransport zur Aufbereitung in loser Schüttung oder in gepreßter Form.
• - Sammlung sortierter Kunststoff-Altprodukte in speziellen Annahmebehältnissen, bspw. für Molkereiverpackungen im Handel oder für Trinkbecher bei Veranstaltungen und in Kantinen. Abtransport zur Aufbereitung in gestapelter Form.
• - Sammlung gemischter Kunststoff-Altprodukte an speziellen Annahmestellen und manuelle Sortierung sowie Zerkleinerung der sortierten Altprodukte in langsamlaufenden Abfallzerkleineren oder schnellaufenden Mühlen. Abtransport zur Aufbereitung in zerkleinerter Form, evtl. in gepreßter Form und in geeigneten Behältnissen.
• - Sammlung sortierter Kunststoff-Altprodukte in speziellen Annahmemaschinen, die bestimmte Produkte separieren und zerkleinern, bspw. für Flaschen aus PET und PVC im Handel. Abtransport zur Aufbereitung in zerkleinerter Form, evtl. in gepreßter Form und in geeigneten Behältnissen.
• - Sammlung gemischter oder auch sortierter Kunststoff-Altprodukte an speziellen Annahmestellen und periodische manuelle Sortierung sowie Zerkleinerung der sortierten Altprodukte in langsamlaufenden Abfallzerkleineren oder schnellaufenden Mühlen, die auf Fahrzeugen installiert sind, welche verschiedene Sammelstellen anfahren (Recyclingmobil). Abtransport zur Aufbereitung in zerkleinerter Form, evtl. in gepreßter Form und in geeigneten Behältnissen mit dem Recyclingmobil.

Weiterhin ist es Stand der Technik, verstreckte Thermoplaste in der industriellen Aufbereitung zum Recycling nach einer der folgenden auf der Relaxation basierenden Methoden zu behandeln:

• - Agglomerisation von Folien, meist durch Friktionswärme.
• - Verdichten von thermoplastischen Schaumstoff-Partikeln durch Wärmebehandlung (Patent Specification 13 13 203, 19.06.1969, The Patent Office London).
• - Schrumpfen und Verdichten von verstreckten Thermoplastpartikeln im Einzugsbereich von speziellen Plastifizierschnecken.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht darauf, daß auf der Relaxation von verstreckten Thermoplasten basierende Aufbereitungsschritte bereits dezentral an den Erfassungsstellen für Kunststoff-Altprodukte in den erfindungsgemäßen Vorrichtungen (siehe Seite 6-10; Anspruch 7ff) durchgeführt werden so daß sich aufgrund der an den Altprodukten durchgeführten Eigenschaften die Materialeigenschaften verändern. Diese veränderten Eigenschaften bewirken besondere Vorteile hinsichtlich des Lager- und Transportvolumens, der weiteren Aufbereitung und der Verarbeitung der erfaßten Kunststoff-Altprodukte aus verstreckten Thermoplasten (Anspruch 1-3).

Kennzeichen der Vorrichtungen zur Annahme der Kunststoff-Altprodukte ist die Integration einer zusätzlich volumenreduzierenden Wärmestrecke in kompakte Zerkleinerungsmaschinen, die an den Sammelstellen installiert werden. Durch die Wärmebehandlung erfahren die verstreckten Thermoplaste eine Veränderung ihrer physikalischen Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich ihrer Dichte und ihres elastischen Verhaltens.

Die durch die Behandlung hervorgerufene Erhöhung der Schüttdichte Altkunststoffe wirkt sich positiv auf die Lagerhaltung und den Transport sowie auf die Verarbeitungseigenschaften der Altkunststoffe (Einzugsverhalten in Plastifizierschnecken, siehe Seite 5 Zeile 15-24) aus. Durch die Veränderungen des physikalischen Verhaltens (insbesondere durch die stattfindende Versprödung werden spezielle Separationsschritte in der zentralen weiteren Aufbereitung der erfaßten Altkunststoffe erleichtert bzw. erst ermöglicht (siehe Seite 4 Zeile 30, Seite 5 Zeile 14).

So werden heute bei den Erfassungsstellen Altprodukte aus verstreckten Thermoplasten mindestens so lange bevorratet, bis ein für den Weitertransport zur Aufbereitung ausreichendes Volumen vorliegt. Aufgrund der äußeren Form der Altprodukte ergibt sich dabei eine nur geringe Packungsdichte. Um diesen Nachteil zu umgehen, werden teilweise Zerkleinerungsmaschinen oder Pressvorrichtungen eingesetzt, so daß ein verbesserter Transport ermöglicht wird. Die erfindungsgemäße Koppelung einer Volumenreduktion durch Schrumpfen (Relaxation) mit einer Zerkleinerung der verstreckten Thermoplaste bewirkt hier eine weitere Verbesserung. Bei Schaumstoffen läßt sich das Lager- und Transportgewicht bei gleichem Volumen so um den Faktor 8-15, bei Fasern und Folien um den Faktor 5-10, bei Tiefzieh-und Blasformkörpern um den Faktor 2-5 gegenüber herkömmlich zerkleinerten verstreckten Thermoplasten erhöhen.

Durch die erfindungsgemäße Koppelung von Zerkleinerung und Relaxation in einer kompakten Maschine (Anspruch 7) wird zudem ein rieselfähiges Schüttgut erzielt, wie es für die weitere Aufbereitung günstig ist und für die Verarbeitung benötigt wird. Ein Verpressen der Alt-Thermoplaste, welches in der Aufbereitung einen zusätzlichen Arbeitsschritt (Auflockern der Preßballen) notwendig macht, wird überflüssig. Gleichzeitig wird für die Aufbereitung auch der sonst notwendige kostenintensive Schritt der Zerkleinerung zu rieselfähigem Schüttgut umgangen.

In der Aufbereitung kann aufgrund der veränderten Materialeigenschaften eine technisch einfache Separation bestimmter Kunststoffsorten und/oder eine weitere Separation von verschiedenen Fremdstoffen und Kunststoffsorten aus dem erfaßtem und zur zentralen Aufbereitung transportiertem Materialstrom in das Verfahren integriert werden. Die versprödeten Partikel können durch eine Brechvorrichtung (Walzen-, Backenbrecher o. ä.) in eine nach oben streng begrenzte Partikelgröße überführt werden. Nicht geschrumpfte, und somit nicht versprödete Kunststoffe anderer Sorten sowie Ettiketten-, Papier- oder Klebestreifenreste, welche in der Praxis häufig in den erfindungsgemäßen Maschinen ebenfalls mitzerkleinert werden, werden in den Brechvorrichtungen nicht weiter zerkleinert. Dadurch kann durch eine einfache Siebung oder durch andere geeignete Trennvorrichtungen wie Schüttelrinnen u. a. die Trennung dieser Fremdstoffe vorgenommen werden. Man erhält so eine sortenrein aufbereitete rieselfähige Altkunststoff- Fraktion, die in dieser Form einer Kunststoffverarbeitung zugeführt werden kann. Die heute noch notwendige manuelle Sortierung der eingehenden Altstoffe als erster Schritt der Aufbereitung zum Recycling entfällt.

Werden im heute üblichen thermoplastischen Umschmelzrecycling Altstoffe (i.allg. Mahlgut) aus verstreckten Thermoplasten einer Plastifizierung zugeführt, so findet eine Volumenreduktion der Altstoffe durch Schrumpfen im Einzugsbereich der Plastifizierschnecken statt. Diesem Verhalten wird häufig durch eine spezielle Schneckengeometrie (Verjüngung des Gangvolumens) Rechnung getragen (bspw. Spezialextruder zur Verarbeitung von Schaumstoff-Flocken). Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise wird hier der Einsatz von Standard-Plastifizieranlagen ermöglicht, da die Volumenreduktion durch Schrumpfen bei dem zur Verarbeitung gelangendem Material bereits durchgeführt ist.

Somit wird durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtungen und Vorgehensweisen eine deutlich verbesserte Recyclinglogistik und eine vereinfachte Verfahrensführung ermöglicht. Bild 1 zeigt die entsprechenden möglichen Verfahrensführungen auf.

Maschinenbeschreibungen Allgemein

Mit den erfindungsgemäßen Maschinen wird es ermöglicht, das Entsorgungsvolumen von Altprodukten aus verstreckten Thermoplasten auf technisch einfache Weise zu reduzieren und die Aufbereitung und Verarbeitung der erfaßten Altstoffe zu erleichtern. Die Ausnutzung der bekannten physikalischen Eigenschaft der Relaxation von verstreckten Thermoplasten unterhalb ihrer Glastemperatur wird mit einer Zerkleinerung und einer Bevorratung bzw. Absackung in einer kompakten Maschine gekoppelt (siehe Bild 2).

Die Reihenfolge der möglichen Schritte Zerkleinern, Erwärmen, Separieren und Brechen kann variiert werden. Der Schritt Erwärmung muß in jedem Fall durchlaufen werden, alle anderen Schritte werden je nach zu verarbeitendem Material in der benötigten Reihenfolge hinzugefügt (siehe auch Bild 1). Am Ende der Behandlung erfolgt eine Bevorratung.

Durch die kompakte Bauweise der Maschine wird es möglich, sie entgegen der in der in der Patent Specification 13 13 203 "Method and apparatus for densifying foam particles" vom 19.06.1969, The Patent Office London, beschriebenen Anlage die für die industrielle Aufbereitung von thermoplastischen Schaumstoffpartikeln gedacht ist, vor allem auch dort einzusetzen, wo die Altstoffe anfallen, also in den dezentralen Sammelstellen.

Die erfindungsgemäßen Maschinen sind so ausgelegt, daß sie außer einer haushaltsüblichen Energieversorgung keine weiteren Anschlüsse benötigen. Sie verursachen keinerlei schädliche Emissionen. Durch den dezentralen Einsatz in Sammelstellen wird es ermöglicht, bedeutende Logistikkapazitäten einzusparen, da die verstreckten Thermoplaste bereits volumenreduziert von den Sammelstellen zur weiteren Aufbereitung transportiert werden können.

Durch die kompakte Bauweise sind die Maschinen auch auf Fahrzeugen installierbar, die die Orte anfahren können, an denen die zum Recycling vorgesehenen Thermoplaste anfallen. Dies können z. B. Baustellen und Geschäfte sein. Zur größeren Unabhängigkeit können die Fahrzeuge mit autarken Energieerzeugern ausgerüstet sein, die die Maschinen versorgen.

Die Fahrzeuge können aufgrund der Kompaktheit der Maschinen die anfallenden volumenreduzierten Thermoplaste mit abtransportieren.

Die Maschinen können so ausgelegt werden, daß sie nur mit einem Ein/Aus- Schalter bedient werden, also auch für Laien bedienbar sind. Dadurch sind sie auch für eine Aufstellung in Bereichen geeignet, die für Konsumenten zugänglich sind. Der Konsument kann z. B. die Verpackungsmaterialien aus verstreckten Thermoplasten, die er nicht aus dem Laden mitnehmen will, direkt entsorgen und einem Recyclingkreislauf zuführen. Die Kompaktheit der Maschinen, der haushaltsübliche Energieanschluß und die praktisch emissionsfreie Arbeitsweise ermöglichen es somit, daß sie fast überall dort, wo die Thermoplastabfälle anfallen, eingesetzt werden können.

Verschiedene Thermoplastsorten erweichen bekanntermaßen bei unterschiedlichen sortenspezifischen Temperaturen. Dies gilt ebenso für den Temperaturbereich der Relaxation verstreckter Thermoplaste. Dieses Verhalten läßt sich bei bestimmten Altprodukten in den erfindungsgemäßen Maschinen durch spezielle Vorrichtungen auch zu Zwecken der Sortentrennung nutzen. Die bei einem bestimmten Temperaturbereich oder durch die spezielle Erwärmung durch Hochfrequenzstrahlung selektiv erweichten Altprodukte eines Altproduktgemisches von verschiedenen Kunststoffsorten werden einer solchen Zerkleinerung zugeführt die nur die erweichte, nicht aber die noch feste Kunststoffsorte zerkleinert entsprechende Vorgehensweisen und Vorrichtungen werden bei den Maschinenbeschreibungen unter Variante 3 beschrieben.

Variante 1: Zerkleinern von thermoplastischen Schaumstoffen mit anschließendem Schrumpfen.

Bild 2 zeigt eine mögliche Ausführung der hier beschriebenen Maschine.

Die Altprodukte werden vorzugsweise in einem langsam laufenden Abfallzerkleinerer (Shredder) zu Schaumstoff-Flocken zerkleinert. Diese Art der Zerkleinerung hat hier den Vorteil, daß sie unter geringem Energieeinsatz den Schaumstoff in eine solche Partikelgröße überführt, die nach dem Einschrumpfen eine gute Rieselfähigkeit ergibt.

Die Schaumstoff-Flocken werden nun durch eine Wärmestrecke geführt, daß sie möglichst vereinzelt schrumpfen können, ohne dabei zusammenzubacken. Dies kann zum einen durch eine entsprechend ausgelegte Rutsche oder zum anderen durch ein Förderband oder eine Schüttelrinne erreicht werden.

Eine Erwärmung kann durch Konvektion, durch Wärmeleitung, durch Wärmestrahlung oder durch Hochfrequenzstrahlung erfolgen.

Alternativ ist ein Schrumpfen in einem Heißluft- oder Medien-Wirbelbett möglich. Die Schaumstoffpartikel werden dem Wirbelstrombett aufgegeben, wo sie erwärmt und geschrumpft werden. Erreichen sie eine bestimmte Dichte, so können sie das Wirbelstrombett nach unten durchfallen und dann ausgetragen werden.

Vorteil dieser Vorgehensweisen ist es, daß die Größe der zu schrumpfenden Partikel nach oben begrenzt und konstant ist. Daher kann die Erwärmung auch bei der Behandlung unterschiedlichster Altprodukte auf diese Partikelgröße ausgelegt werden. Gleichzeitig entsteht durch das Schrumpfen der Partikel ein gleichmäßig rieselfähiges Schüttgut, wie es für die weitere Aufbereitung und Verarbeitung benötigt wird.

Als Option kann nach der Schrumpfung durch zwei Walzen ein weiteres Zerkleinern der nun spröden Partikel durch Brechen vorgesehen werden, um dem Weiterverarbeiter noch feinkörnigeres Gut mit einer nach oben begrenzten Partikelgröße zur Verfügung zu stellen.

Variante 2: Schrumpfen und anschließendem Zerkleinern.

Diese Variante eignet sich besonders für die Volumenreduktion von tiefgezogenen, umgeformten und blasgeformten Kunststoff-Körpern.

Die Erwärmung vor der Zerkleinerung ist für tiefgezogene, umgeformte und blasgeformte Thermoplastteile deshalb von Vorteil, da so die Wirkung der Schrumpfkraft über den gesamten Körper ausgenutzt wird. Tiefgezogene Teile, wie Becher oder Einlegeverpackungen werden durch eine der Variante 1 entsprechende Wärmestrecke geführt und dabei in einen flachen Zustand überführt, der bereits eine erhebliche Volumenreduktion bewirkt.

Eine Zerkleinerung beispielsweise durch einen langsamlaufenden Shredder oder eine schnellaufende Mühle ist im Anschluß an die Erwärmung in der Volumenreduktionseinheit integriert. Dies bewirkt eine weitere Volumenreduktion zu besser transportfähigen Partikeln.

Variante 3: Schrumpfen, Separieren und Zerkleinern

Zum selektiven Erweichen von unterschiedlichen Kunststoffsorten sind zwei Wege möglich:

Methode 1: Zum einen kann eine Erwärmung durch Konvektion, Wärmeübertrag oder Wärmestrahlung so durchgeführt werden, daß nur die Kunststoffsorte mit dem niedrigeren Erweichungspunkt erweicht wird.

Methode 2: Zum anderen kann eine Erwärmung durch Hochfrequenzstrahlung eine bestimmte Kunststoffsorte, die für eine derartige Erwärmung zugänglich ist, selektiv erweichen.

Im Anschluß an eine dieser Erwärmungsarten, die in einer der unter Variante 1 beschriebenen analogen Weise durchgeführt wird, werden die selektiv erweichten und die nicht erweichten Altprodukte aus unterschiedlichen Kunststoffsorten einer speziellen Zerkleinerungsvorrichtung zugeführt.

Die Zerkleinerungsvorrichtung kann bspw. aus zwei gegenläufig rotierenden mit Scheibenmessern bestückten Wellen bestehen. Die Scheibenmesser sind so auf den Wellen angeordnet, daß sie ineinander verzahnen. In der Horizontalen werden die beiden Wellen angeschrägt angeordnet.

Diese Anordnung ermöglicht es, die erweichten und geschrumpften Altprodukte durch die Scheibenmesser selbsteinziehend zu zerkleinern, während die nicht erweichten Altprodukte über die Schräge seitwärts abgeführt werden und dort optional in einer weiteren Zerkleinerungseinheit zerkleinert und separat vorgehalten oder abgepackt werden.

Eine Maschine nach dieser Variante kann bspw. besonders vorteilhaft für die sortenreine, volumenreduzierte Erfassung von Molkereiverpackungen aus PP und PS eingesetzt werden. PS erweicht bei einer Temperatur von etwa 110°C und PP ab etwa 180°C, so daß hier die oben beschriebene Erwärmungs-Methode 1 einfach durchgeführt werden kann. Auch die Methode 2 ist bei diesem Beispiel einfach durchzuführen, wobei dann das PP durch die Hochfrequenzstrahlung selektiv erweicht wird.

Variante 4: Volumenreduzierung von Fasern und Folien

Fasern und Folien stellen an eine technische Zerkleinerung besondere Ansprüche. Für eine Zerkleinerung in langsamlaufenden Shreddern oder schnellaufenden Mühlen sind sie in ihrer Anwendungsform nicht geeignet, da sie die rotierenden Teile umwickeln und somit den Prozeß unterbrechen. Sie können allenfalls durch spezielle Schneidwerke zerkleinert werden.

Werden Fasern oder Folien in einem Schneidwerk zerkleinert, so sind sie auch in der dann vorliegenden Form für einen Recyclingprozeß schwer handhabar, da sie ein ungenügendes Schüttgewicht aufweisen. Das geringe Schüttgewicht verursacht Probleme beim Transport und bei der Verarbeitung, da zum einen eine geringe Dichte und zum anderen keine Rieselfähigkeit vorliegt. Für Fasern wird aus diesen Gründen bis heute kein Recycling durchgeführt.

Diese Probleme werden durch die erfindungsgemäße Maschine umgangen.

Zum einen können im Anschluß an ein Schneidwerk die Fasern oder Folien in einer der Variante 1 entsprechenden Wärmestrecke geschrumpft und somit verdichtet werden.

Eine günstigere Variante stellt eine Erwärmung vor der Zerkleinerung dar. Da die Fasern oder Folien durch das Schrumpfen verdichtet werden und dabei an Elastizität verlieren (d. h. sie verspröden), wird eine anschließende Zerkleinerung in langsamlaufenden Shreddern oder schnellaufenden Mühlen ermöglicht. Bei bestimmten Kunststoffsorten (v.a. bei Fasern) kann die stattfindende Versprödung auch so weitgehend sein, daß als Zerkleinerungsaggregat einfache Brechvorrichtungen ausreichend sind. Die daraus resultierenden Partikel weisen ein ausreichendes Schüttgewicht für eine Rieselfähigkeit auf und können somit einem Recycling zugeführt werden.

Verfahrensbeispiele Beispiel 1: Erfassung und Recycling von Polystyrol-Schaumstoff

Polystyrol (PS)-Schaumstoffe fallen v.a. im Verpackungswesen und im Bauwesen als Altstoffe an. Die PS-Schaumstoffe im Verpackungswesen unterliegen in der BRD seit dem 01.12.1991 der sogenannten Verpackungsverordnung, so daß zur Jahreswende 1991/1992 etwa 1200 Sammelstellen in Deutschland existieren.

Stand der Technik

Die Sammelstellen sind v.a. größere Handelsbetriebe, bei denen die Verpackungen aus PS-Schaumstoff anfallen sowie Sammelstellen öffentlicher oder privater Entsorger. Die PS-Schaumstoffe werden hier gesammelt und bis zu einem für den Abtransport ausreichenden Volumen bevorratet. Ist dieses Volumen erreicht, so wird die gesammelte Menge abgeholt und zu einem Recyclingbetrieb zur Verwertung transportiert.

Als Randbedingung für die Abholung gelten folgende Punkte:

Die Formteile aus PS-Schaumstoff müssen unbeklebt, unzerkleinert und ohne Farbe, Lacke und Fremdsubstanzen wie Papier, Blech, Metall etc. sein. Eine übliche Mindestmenge für die Abholung ist 10m³.

Die PS-Schaumstoffe werden unzerkleinert transportiert und dann in einem ersten Aufbereitungsschritt für das Recycling von Hand sortiert. Hier werden Fehlläufer separiert, die die obigen Kritierien nicht erfüllen oder aus einer anderen Kunststoffsorte, wie bspw. dem ähnlich aussehenden PE- Partikelschaumstoff bestehen. Die sortierten PS-Schaumstoff-Formteile werden sodann zu sogenannten Schaumstoff-Flocken zerkleinert.

Für diese Schaumstoff-Flocken bestehen verschiedene Verwertungsmethoden: So werden sie bspw. bei der Herstellung von Leichtbausteinen oder als Bodenverbesserer eingesetzt. Ein Großteil wird aber in Spezialextrudern zu einem rieselfähigem Granulat umgeschmolzen, welches dann im Spritzguß weiterverarbeitet werden kann.

Erfindungsgemäßes Verfahren

Die PS-Schaumstoff-Formteile werden dort wo sie anfallen, also entweder beim Handel, den anderen Sammelstellen oder auch beim sogenannten Recyclingmobil, in einer erfindungsgemäßen Maschine nach der Variante l (vgl. 5.7, Zeile 24ff, Bild 2) aufgegeben. Dabei können ohne weiteres auch Schaumstoffe aus anderen Kunststoffsorten, oder solche Formteile, die auch Ettiketten oder Klebestreifen aufweisen, mit aufgegeben werden. Solche "Fehleinwürfe" werden sich in der Praxis nicht vermeiden lassen.

In der erfindungsgemäßen Maschine werden die Formteile und auch die "Fehleinwürfe" zerkleinert. In der sich der Zerkleinerung anschließenden Wärmestrecke werden die PS-Schaumstoff-Flocken bei einer Temperatur von ca. 110°C geschrumpft. Alle anderen Schaumstoffe, wie auch Papier, Klebestreifen oder andere Verunreinigungen behalten die Größe, die sie durch die Zerkleinerung erhielten.

Durch das Schrumpfen werden die zuvor weichelastischen PS-Schaumstoff- Flocken in rieselfähige Partikel überführt, welche sprödhart sind. Das Gemisch dieser Partikel mit den als Verunreinigung zu betrachtenden Materialien wird in der Maschine bis zu einer bestimmten Füllmenge bevorratet und abgepackt. Die abgepackten Mengen werden der Maschine entnommen und bis zum Abtransport gelagert.

Die hier stattfindende Volumenreduktion beträgt im Vergleich zu den sonst zu lagernden Formteilen etwa 1:25 bis 1:35. Dadurch werden in der Sammelstelle große Lagerkapazitäten erspart, was einen ersten wirtschaftlichen Vorteil bedeutet.

Ebenso wirkt sich die Volumenreduktion beim Transport aus. Bei gleichem Transportvolumen kann eine 25- bis 35fache Menge transportiert werden, was auch eine deutliche ökologische Positivierung bedeutet. Die Lagerhaltung zur Aufbereitung erbringt wiederum ökonomische Vorteile.

In der Aufbereitung werden nun die von unterschiedlichen Sammelstellen stammenden Mengen zusammengeführt und zunächst in einer Brechvorrichtung in eine solche Partikelform und -größe überführt, die durch die Einstellung des Brechspaltes nach oben streng begrenzt ist. Das Brechen der Partikel ist durch die beim Schrumpfen erfolgte Versprödung ermöglicht. Schaumstoffe aus anderen Kunststoffen sind nach wie vor weichelastisch und werden nicht gebrochen. Ebenso werden Papier und andere Fremdstoffe nicht gebrochen. In einer nachfolgenden Siebstrecke werden die PS-Partikel von den Fremdstoffen separiert und liegen somit in sortenreiner Form vor.

Durch diese Form der Aufbereitung wird eine technisch einfache Form der Separation ermöglicht, wodurch sich die heute dafür notwendigen Kosten deutlich reduzieren.

Die nunmehr sortenrein und rieselfähig vorliegenden PS-Partikel können in dieser Form einer Plastifizierung, sei es einer Extrusion oder einem Spritzguß zugeführt werden. Das Schüttgewicht der Partikel ermöglicht den Verzicht auf eine Spezial-Plastifizierschnecke mit hohem Einzugsvolumen und anschließender Verdichtung. Die erzielbare Durchsatzleistung einer Standard-Plastifizierschnecke ist um ein vielfaches höher, so daß sich für die Verarbeitung nicht nur Kostenvorteile hinsichtlich der zu tätigenden Investitionen, sondern auch bei den laufenden Betriebskosten ergeben.

Vergleich

Für das Recycling von PS-Schaumstoffen nach dem bisher üblichen Verfahren ergeben sich Kosten von bis zu DM 5,80 pro kg. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren reduzieren sich die Kosten auf etwa DM 1,20 bis DM 2,00 pro kg. Durch den verbesserten Transport reduzieren sich gleichzeitig die durch das Recycling hervorgerufenen Umweltbelastungen.

Beispiel 3: Erfassung und Separation von Molkereiverpackungen

Kunststoff-Verpackungen von Molkereigütern sind v.a. Becher für Joghurt oder Milcherzeugnisse und Schalen für Quark, Butter oder Frischkäse. Als Kunststoff wird hierzu nahezu ausschließlich Polystyrol (PS) oder Polypropylen (PP) genutzt.

Stand der Technik

Für ein Recycling werden heute in der BRD vielerorts bereits die Becherverpackungen gesammelt. Die Sammlung erfolgt durch die gezielte Entgegennahme von Bechern oder deren Aussortierung aus einem gemischten Abfallstrom. Die so erfaßten Becher werden zum Teil dezentral, zum Teil aber auch zentralisiert zu Mahlgut zerkleinert.

In der Aufbereitung kann dieses Mahlgut dann in Kombination mit einer Wäsche durch die sogenannte Hydrozyklontechnik voneinander getrennt werden. Dabei verbleiben aber polymere Verunreinigungen von ca. 2% in den sortierten Fraktionen. Diese resultieren daraus, daß durch die vorangehende Zerkleinerung auch Partikel von einer solchen Größe hergestellt werden, die eine eindeutige Trennung durch die auf Dichteunterschieden basierende Hydrozyklonisierung nicht mehr zulassen. Darüber hinaus verursachen die in der Regel mehrstufigen Hydrozyklonanlagen relativ hohe Betriebskosten.

Die so getrennten Mahlgutfraktionen können durch ein Umschmelzrecycling aufgrund der polymeren Verunreinigungen nur in minderwertige Produkte überführt werden.

Erfindungsgemäßes Verfahren

Becher- und Schalenverpackungen werden dort wo sie anfallen, also entweder beim Handel, den anderen Sammelstellen oder auch beim sogenannten Recyclingmobil, in einer erfindungsgemäßen Maschine nach der Variante 3 (vgl. 5.9, Zeile 5ff) aufgegeben.

Durch das mittels der selektiven Erweichung hervorgerufene Schrumpfen der entsprechenden Fraktion und durch die Zerkleinerung und wird eine Volumenreduktion von etwa 1:10 hervorgerufen. Dies bewirkt auch die bereits im Beispiel 1 beschriebenen Vorteile bei der Lagerung und Transport der Altstoffe.

In der zentralisierten Aufbereitung können die in der erfindungsgemäßen Maschine bereits zerkleinerten und separierten Altstoffe dann nach einer einfachen Wäsche einer Plastifizierung zugeführt werden. In der Verarbeitung ergibt sich für die geschrumpfte Fraktion wiederum der Vorteil eines erhöhten Schüttgewichtes, so daß sie mit einer Standardplastifizierung bei erhöhten Durchsatz verarbeitet werden kann.

Vergleich

Durch die Vorgehensweise wird die gleichzeitige Erfassung von Schalen- und Becherverpackungen ermöglicht. Durch die Separation an den unzerkleinerten Altprodukten werden polymere Verunreinigungen, wie sie bei der Hydrozyklonisierung entstehen vermieden. Somit sind Sekundärprodukte mit einem verbesserten Qualitätsniveau herstellbar. Die Kosten für die Sammlung und die Aufbereitung werden deutlich reduziert, eine Verarbeitung der geschrumpften Fraktion wird erleichtert.

Claims (11)

1. Verfahren zum Erfassen und Aufbereiten von Altprodukten aus verstreckten Thermoplasten, dadurch gekennzeichnet, daß die Altprodukte aus verstreckten Thermoplasten in einer Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 13 bereits an den Erfassungsstellen so in ihrem Volumen reduziert werden, daß sich durch die erhöhte Schüttdichte Vorteile hinsichtlich des Lager- und Transportvolumens in die Recyclinglogistik ergeben.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich aufgrund der veränderten physikalischen Eigenschaften der erfindungsgemäß behandelten Partikel Vorteile hinsichtlich durchzuführender Separationsschritte in der Aufbereitung ergeben.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich aufgrund der veränderten physikalischen Eigenschaften der erfindungsgemäß behandelten Partikel Vorteile hinsichtlich des Einzugsverhaltens in Plastifiziermaschinen bei der Verarbeitung ergeben.

4. Verfahren zur Aufbereitung von Thermoplastpartikeln, die im Verfahren nach Anspruch 1 und 2 anfallen, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermoplastpartikel in Brechvorrichtungen, bspw. in Walzen- oder Backenbrechern, so gebrochen werden, daß ihre Partikelgröße durch den Brechspalt nach oben begrenzt ist.

5. Verfahren zur Sortentrennung von Thermoplastpartikeln aus einem Gemisch von geschrumpften Thermoplast-Partikeln einer Sorte und nicht geschrumpften Kunststoff-Partikeln einer oder mehrerer anderer Sorten und anderer Fremdstoffe, wie beispielsweise Papier- oder Ettikettenresten, wie es aus dem Verfahren nach Anspruch 1 resultieren kann, dadurch gekennzeichnet, daß die geschrumpften Thermoplast-Partikel aufgrund ihrer höheren Dichte und/oder ihrer Partikelgröße von den nicht geschrumpften Kunststoff- Partikeln und/oder Fremdstoffen getrennt werden, bspw. durch Windsichtung, Siebung, Schwimm-Sink-Trennung oder Vibrationsseparatoren.

6. Verfahren zur Verarbeitung von Thermoplast-Partikeln, wie sie aus dem Verfahren nach Anspruch 1 resultieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermoplast-Partikel aufgrund ihres veränderten Schüttgewichtes mit oder ohne weitere Aufbereitung einer vereinfachten Plastifizierung zugeführt werden, der sie im ungeschrumpften Zustand nicht oder nur ungenügend zugänglich wären.

7. Maschine zur Volumenreduktion von verstreckten Thermoplasten durch Schrumpfen und Zerkleinern zu Recyclingzwecken dadurch gekennzeichnet, daß Zerkleinerungsaggregate, wie beispielsweise langsamlaufende Abfallzerkleinerer, schnellaufende Mühlen oder Brecher in einer kompakten Einheit mit einer für den jeweiligen Einsatzzweck angepaßten Erwärmungsstrecke so kombiniert werden, daß die verstreckten Thermoplast-Produkte durch die Zerkleinerung und die Erwärmung bei der entsprechenden Relaxationstemperatur in rieselfähiges Schüttgut überführt werden, so daß eine verbesserte dezentrale Erfassungslogistik für die Altkunststoffe gemäß den Ansprüchen 1 bis 6 ermöglicht ist.

8. Maschine nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Dauerleistungsaufnahme der Maschine weniger als 317 kW beträgt.

9. Maschine nach Anspruch 7 so erweitert, daß die zerkleinerten und geschrumpften und dabei versprödeten Partikel durch zwei Brechwalzen oder Brechbacken weiter zerkleinert werden, so daß ein in seiner Körnigkeit nach oben begrenztes Schüttgut entsteht.

10. Maschine nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine auf einem Fahrzeug montiert ist.

11. Maschine nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine dort auf gestellt wird, wo die zu recycelnden Materialien anfallen und somit den Transport von unnötigen verstreckten Thermoplast- Volumina überflüssig macht.