DE4215113A1 - Verfahren zur Entsorgung und gewünschtenfalls Wiederverwertung von festen Polystyrolschäumen, insbesondere entsprechenden Schaumstoffabfällen - Google Patents
Verfahren zur Entsorgung und gewünschtenfalls Wiederverwertung von festen Polystyrolschäumen, insbesondere entsprechenden SchaumstoffabfällenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein neuartiges Verfahren zur energiesparen
den Aufarbeitung von Formkörpern, insbesondere Abfallstoffen aus
geschäumtem Polystyrol. Das erfindungsgemäße Verfahren eröffnet die
Möglichkeit der anschließenden direkten Weiterverarbeitung des
Polystyrols nach einem der bekannten Thermoformverfahren oder -
unter Einhaltung bestimmter Bedingungen - die Möglichkeit der Re
aktivierung zu einem wieder expandierbaren Polymerisat.
Die Wiederverwertung von Kunststoffabfällen hat aus bekannten Grün
den im zurückliegenden Jahrzehnt ständig an Bedeutung gewonnen.
Abfälle aus expandiertem Polystyrol, das in großem Umfang bei
spielsweise für Verpackungszwecke und auf dem Bausektor beispiels
weise zur thermischen Isolierung eingesetzt wird, bedürfen beson
ders dringlich der Verarbeitung, da sie ihrer voluminösen, oft
sperrigen und nicht kompressiblen Natur wegen als nicht deponiever
träglich gelten.
Gerade aufgrund der vorgenannten Eigenschaften erweist sich auch
die Aufarbeitung derartiger Abfälle bisher als schwierig. Es wurden
zwar in den letzten Jahren Vorrichtungen entwickelt, mit deren Hil
fe Schaumpolystyrol durch thermisch-mechanische Behandlung bei Tem
peraturen von mindestens 200°C aufgeschmolzen und entgast und
schließlich in ein verarbeitungsfähiges Granulat überführt wird.
Wesentliche Nachteile dieses Verfahrens sind aber der damit verbun
dene hohe Energieaufwand, sowie die Tatsache, daß das hierbei zu
rückgewonnene Polystyrol keine gehobenen Qualitätsansprüche erfüllt
und in der Regel bei der Spritzgußverarbeitung nur in begrenzten
Teilmengen einem hochwertigen Material beigemischt werden kann.
Das im nachfolgenden geschilderte neue Verfahren besitzt demgegen
über erhebliche Vorteile. Die Schaumpolystyrol-Abfälle können ohne
die Notwendigkeit eines Schmelzvorganges im grob oder fein zerklei
nerten Zustand durch eine einfache Behandlung mit ausgewählten
Flüssigphasen bei Normaltemperatur und/oder bei mäßig erhöhten Tem
peraturen - in der Regel bei Temperaturen unter 100°C - vollstän
dig entgast werden. Es fällt ein im Volumen substantiell reduzier
tes Polystyrolprodukt an, das der Wiederverwertung zugeführt werden
kann.
Gegenstand der Erfindung ist dementsprechend ein Verfahren zur Ent
sorgung und gewünschtenfalls Wiederverwertung von festen Polysty
rolschäumen, insbesondere aus dem Bereich der gegebenenfalls form
gestalteten Schaumstoffabfälle, wobei das neue Verfahren dadurch
gekennzeichnet ist, daß man den Polystyrolschaum durch Behandeln
mit flüssigen niederen Alkanen und/oder Alkanolen bei gleichzeiti
ger Volumenminderung entgast, das flüssige Entgasungsmittel wenig
stens anteilsweise vom Polystyrol abtrennt und gewünschtenfalls das
angefallene Polystyrolprodukt der Wiederverwertung zuführt.
Kern der erfindungsgemäßen Lehre ist damit die Feststellung, daß
bestimmte, in Flüssigphase eingesetzte Hilfsmittel befähigt sind,
die Schaumstruktur des Polystyrols, unter gleichzeitiger Entgasung
und Volumenreduktion des Polystyrolmaterials, zu zerstören. Charak
teristisch für diese erfindungsgemäß ausgewählten flüssigen Hilfs
mittel aus den Klassen der niederen Alkane und/oder der niederen
Alkanole ist deren Befähigung, von Polystyrol absorbiert werden zu
können, dabei jedoch Polystyrol nicht oder nur in minimalen Antei
len in Lösung zu bringen. Werden im Sinne der erfindungsgemäßen
Lehre Polystyrolschaumstoffe mit diesen flüssigen Hilfsmitteln be
handelt, tritt ein Gasaustritt aus dem Schaumstoffmaterial auf. Der
mit der Absorption des flüssigen Behandlungsmittels einhergehende
Gasaustritt - im wesentlichen handelt es sich dabei um durch das
eindringende flüssige Behandlungsmittel verdrängte Luft - führt zur
Schrumpfung des geschäumten Materials auf 10- 5 Vol.-% seines
Ausgangsvolumens. Die Entgasung erfolgt, abhängig von Art und Tem
peratur des verwendeten flüssigen Hilfsmittels, bereits innerhalb
weniger Stunden bzw. Bruchteilen einer Stunde.
Eine erste Stoffklasse dieser flüssigen Entgasungs-Hilfsmittel sind
niedere Alkane, die erfindungsgemäß bevorzugt wenigstens überwie
gend entsprechende Kohlenwasserstoffe des C5-7-Bereichs sind. Be
sondere Bedeutung kommt den entsprechenden C5- und C6-Kohlenwasser
stoffen und hier insbesondere dem Pentan zu.
Im Bereich der niederen Alkanole sind entsprechende niedere mono
funktionelle Alkohole und hier insbesondere die entsprechenden
Monoalkohole des C2-5-Bereichs besonders geeignet, wobei dem
Ethanol und/oder dem Butanol aus praktischen Überlegungen wiederum
besondere Bedeutung zukommen kann.
Beide hier genannten Stoffklassen der niederen Alkane und der nie
deren Alkanole erfüllen die Bedingung, Polystyrol nicht oder nur
minimal zu lösen, gleichwohl aber vom Polystyrol insbesondere im
geschäumten Zustand bei gleichzeitiger Auslösung der Entgasung ab
sorbiert zu werden. Trotz dieses insoweit übereinstimmenden Verhal
tens können für die spätere Wiederverwertung des entgasten Polysty
rols deutliche Unterschiede gegeben sein.
Besonders geeignete Hilfsflüssigkeiten zur Volumenrückführung des
Festschaumes sind von den genannten Verbindungen das Ethanol bzw.
wenigstens überwiegend Ethanol enthaltende Alkanolgemische und von
den Verbindungen aus der Gruppe der niederen Alkane das Pentan
bzw. Pentanfraktionen mit Siedebereichen um 30°C. Es wurde über
raschend gefunden, daß das Polystyrol beim Entgasungsvorgang mit
diesen Hilfsflüssigkeiten seine Fähigkeit zum Expandieren nicht
verliert, sofern dabei gewisse Bedingungen beachtet werden, auf die
im nachfolgenden noch getrennt eingegangen wird. Aus Abfallstoffen
entsprechend aufgearbeitetes Polystyrol kann wieder zum Schaumstoff
expandiert werden, wobei hier - in an sich bekannter Weise - Pentan
das Expansionsmittel der Wahl ist. Im Sinne der erfindungsgemäßen
Lehre bedeutet das, daß bei der Aufarbeitung der Schaumstoffabfälle
durch Entgasung mittels Pentan bzw. pentanhaltigen Fraktionen und
nachfolgendem Abziehen des Pentanüberschusses dann ein besonders
brauchbarer und wertvoller Zwischenstoff erhalten wird, wenn das
absorbierte flüssige Hilfsmittel nicht vollständig, sondern nur so
weit aus dem entgasten Polystyrol abgezogen wird, daß sein Restge
halt zum nachfolgenden Expandieren unmittelbar wieder verwendet
werden kann. So hat es sich als möglich erwiesen, nach Abschluß des
Entgasungsschrittes das absorbierte Pentan bzw. die entsprechende
pentanhaltige Alkanfraktion beispielsweise nur bis auf Restgehalte
dieses Hilfsmittels von etwa 4-8 Gew.-% (bezogen auf Polystyrol)
zu entfernen. Die im Polystyrol verbliebene Restmenge des flüssigen
Hilfsmittels dient im nachfolgenden Schritt als Treibmittel für den
neuen Expansionsschritt. Diese Expansion ist beispielsweise dadurch
möglich, daß man das in der angegebenen Weise vorbehandelte Polyme
risat einer Hitzeeinwirkung, z. B. heißem Wasserdampf oder siedendem
Wasser aussetzt. Die Expansion des Styropolymerisats führt dann
annähernd wieder auf das 10-fache Volumen.
Um im Rahmen dieser besonders interessanten Ausführungsform des er
findungsgemäßen Verfahrens zu einem sicher reexpandierbaren Produkt
zu gelangen, hat sich das Arbeiten mit Alkanen im Temperaturbereich
um 20°C als besonders günstig erwiesen. Höhere Temperaturen be
schleunigen zwar den Vorgang der Entgasung, gleichzeitig wird aber
die Expandierfähigkeit des intermediär gewonnenen und im Volumen
reduzierten Polystyrolproduktes negativ beeinflußt. Bei der Ent
schäumung mit Ethanol kann bei erhöhter Temperatur, z. B. beim
Siedepunkt des Ethanols gearbeitet werden, ohne die Wiederver
schäumbarkeit des Polystyrols negativ zu beeinflussen.
Eine Beschleunigung des Entgasungsvorganges in der ersten Stufe des
Verfahrens kann auch dadurch erzielt werden, daß man den flüssigen
Hilfsmitteln und insbesondere den Alkanfraktionen geringe Anteile
an Lösungsmitteln für Polystyrol zusetzt. Geeignete Lösungsmittel
sind beispielsweise hinreichend flüchtige Ester und/oder Ketone,
beispielsweise Ethylacetat oder Aceton. Solche Lösungsmittelmisch
komponenten können schon in sehr geringen Anteilen, beispielsweise
in Mengen von etwa 2-5 Vol.-%, bezogen auf das eingesetzte Vo
lumen des Hilfslösungsmittels auf Alkanbasis, zu einer wesentlichen
Beschleunigung des Entgasungsprozesses führen.
Die Mitverwendung solcher wirklichen Lösungsmittel für Polystyrol
führt dann aber zu einer Beeinträchtigung der Möglichkeiten der
Reexpandierung des intermediär gewonnenen Polystyrols mit deutlich
veringertem Volumen. Für derart aufgearbeitete Massen auf Poly
styrolbasis empfiehlt sich die nachfolgende Wiederverwertung über
die einfache thermische, formgebende Verarbeitung, beispielsweise
mittels Spritzgußverfahren.
Der Einsatz der genannten niederen Alkanole, die durchweg eine hö
here Siedetemperatur haben als die Alkane, führt zu gewissen Ver
fahrenserleichterungen in der technischen Verwirklichung der erfin
dungsgemäßen Lehre. So kann Ethanol beispielsweise im Bereich sei
nes Siedepunktes oder Butanol im Temperaturbereich von 80°-90°C
zur Einwirkung auf das zu entgasende Schaumstoffmaterial gebracht
werden. Auch hier findet dann eine Entgasung unter gleichzeitiger
Volumenreduktion in vergleichsweise kurzem Zeitraum, beispielsweise
innerhalb der Zeitspanne von 10-15 min statt. Beim Einsatz der
höheren Alkohole des angegebenen Bereichs, z. B. beim Butanol geht
auch hier allerdings die Fähigkeit zur nachfolgenden erneuten Ex
pansion unter Polystyrolschaumbildung verloren. Für eine Wiederver
wertung des Polystyrols im Rahmen einer sonstigen Verwertung ist
das, wie zuvor angegeben, unerheblich.
Die Schaumstoffentgasung wird in der Regel im Bereich des Normal
druckes durchgeführt. Die zu entgasenden Schaumstoffteile werden
zweckmäßigerweise submers in der Flüssigphase entgast. Schon daraus
leitet sich für das Arbeiten mit den Alkanen die vergleichsweise
niedrigere Arbeitstemperatur von maximal etwa 40°C ab, während bei
den niederen Alkanolen als flüssige Hilfsmittel Temperaturen von
etwa 80 bis etwa 100°C zur Reaktionsbeschleunigung technisch pro
blemlos eingesetzt werden können.
Das erfindungsgemäße Aufbereitungsverfahren schließt erforderli
chenfalls eine geeignete Vorbehandlung der aufzubereitenden Poly
styrolschaumstoffmaterialien ein. Auch hier sind unterschiedliche
Aspekte zu berücksichtigen.
Zunächst einmal kann es zweckmäßig sein - wenn es auch keineswegs
notwendig ist - die beispielsweise als Abfallstoffe vorliegenden
Schaumstoffkörper zu zerkleinern. Formgestaltete Polystyrolschaum
stoffkörper der hier betroffenen Art sind bekanntlich durch leich
tes Versintern von kugelförmig aufgetriebenen Polystyrolpartikeln
ausgebildet. Eine wichtige Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens strebt dementsprechend in der hier betroffenen Vorstufe
der Zerkleinerung des zu behandelnden Schaumstoffmaterials an, das
zu entgasende Material möglichst weitgehend der ursprünglichen in
dividuellen Partikelstruktur anzunähern. Ein solches Vermahlen des
Schaumstoffes und insbesondere das Feinvermahlen bereitet wegen der
Gefahr extremer elektrostatischer Aufladung und der Leichtigkeit
des Materials gewisse Schwierigkeiten. Die Probleme vergrößern sich
in dem Ausmaß, in dem die Zerkleinerung bis zum einzelnen Basis
teilchen bzw. bis zur Basisteilchengröße der einzelnen Schaumperle
(zwischen 1 und 10 mm Durchmesser) angestrebt wird.
Die hier dargestellten Schwierigkeiten lassen sich in einer wich
tigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ganz einfach
dadurch beseitigen, daß das Mahlgut mit Wasser befeuchtet wird. Für
die herkömmliche Weiterverarbeitung des nassen Mahlgutes wäre eine
zwischenzeitliche Trocknung als zusätzlicher Verfahrensschritt un
erläßlich. In Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und
zwar insbesondere der Ausführungsform, die mit Wasser nicht misch
bare Hilfsmittel, z. B. niedere Alkane als Hilfsflüssigkeiten zur
Entgasung einsetzt, hat sich ergeben, daß ein zusätzlicher Trock
nungsschritt völlig entbehrlich ist. Bei der Immersion des feuchten
Mahlgutes in die organische Flüssigphase trennt sich das den Teil
chen anhaftende Wasser spontan ab und sinkt zu Boden.
Es leuchtet sofort ein, daß hier nicht nur eine wichtige Verfah
rensvereinfachung gegeben ist, es wird damit auch der Kreis von
potentiellen Abfall- Schaumstoffen auf Polystyrolbasis substantiell
erweitert, der für eine kostengünstige Aufarbeitung durch das er
findungsgemäße Verfahren in Betracht zu ziehen ist. An einem Bei
spiel sei das verdeutlicht: Wegwerfartikel aus dem Bereich der Ver
packungen oder des Ersatzgeschirrs für Speisen und Getränke sind
insbesondere dann auf Schaumstoffbasis interessant, wenn zusätzlich
thermische Isolierung der warmen bzw. gekühlten Speisen oder Ge
tränke gewünscht ist. Entsprechende Schaumstoffmaterialien haben
sich beispielsweise im Bereich der fast-food-Ketten eingeführt,
sind aber heute durch Zusatzüberlegungen zur Abfallproblematik
stark belastet. Das erfindungsgemäße Verfahren eröffnet die Mög
lichkeit einer primären wäßrigen Reinigung, beispielsweise mittels
wässriger Tensidlösungen, woraufhin das so gereinigte Abfallmate
rial unmittelbar der Zerkleinerung und dann der erfindungsgemäßen
Aufbereitung durch Entgasung und gewünschtenfalls Wiederaufschäu
mung zugeführt werden kann.
Der Zerteilungsgrad des zur Aufarbeitung kommenden Schaumpolysty
rols spielt für den zeitlichen Ablauf des Entgasungsprozesses zwar
eine gewisse Rolle, grundsätzlich ist das erfindungsgemäße Verfah
ren jedoch sowohl auf fein- als auch auf grobteiliges Mahlgut an
wendbar. Besonders rationell gestaltet sich das Verfahren aller
dings, wenn von Mahlgut ausgegangen werden kann, bei dem das zu
entgasende Material in Form einzelner Basisteilchen vorliegt, weil
dann auch das Endprodukt - vorzugsweise als reexpandierbares Poly
styrol - bereits in der für die Anwendung günstigsten Verteilungs
form anfällt.
Wird bei der Aufarbeitung von einem grobteiligen Mahlgut ausgegan
gen, ist erfindungsgemäß eine modifizierte Vorgehensweise dann
zweckmäßig oder gar erforderlich, wenn das Endprodukt letztlich als
reexpandierbares Polymerisat Verwendung finden soll.
In diesem Fall kann wie folgt vorgegangen werden: Das vergleichs
weise grobteilige, wasserfeuchte oder trockene Mahlgut wird, wie
vorangehend beschrieben, mit einem geeigneten flüssigen Hilfsmittel
- vorzugsweise Ethanol, Pentan oder einer Pentanfraktion - submers
entgast. Das entgaste Polystyrol wird dann zunächst weitgehend von
den zur Entgasung verwendeten teils anhaftenden, teils absorbierten
flüssigen Hilfsmitteln durch Trocknung befreit. Auf diese Weise
kann die kontrollierte Rückgewinnung des flüssigen Hilfsmittels
sichergestellt werden, darüberhinaus werden die nachfolgenden Ver
fahrensschritte erleichtert.
Es hat sich gezeigt, daß ein so vorbehandeltes Material dann durch
schonendes Zerkleinern in seinen ursprünglichen Verteilungszustand
zurückgeführt werden kann, der im wesentlichen aus den ursprüng
lichen Polymerisatperlen bzw. -körnern in mm-Größenordnung besteht.
Durch nachfolgendes Absorbierenlassen eines als Treibmittel geeig
neten Hilfsmittels - vorzugsweise Pentan - und Konditionieren auf
geeignete Treibmittelgehalte von beispielsweise 4-8 Gew.-% erhält
man schließlich ein zur erneuten Verwendung als schäumfähiges Poly
merisat geeignetes vollwertiges Produkt.
Die gemäß Erfindung bestehende Möglichkeit, Polystyrolmaterial
durch Reabsorption eines als Treibmittel geeigneten Hilfsstoffs in
ein schäumfähiges Polymerisat zu überführen, läßt sich sinnent
sprechend auf eine weitere praktische Anwendung übertragen. So
wurde gefunden, daß handelsübliches, expandierbares Polystyrol
(EPS), das durch Verlust von Treibmittel - z. B. infolge unsach
gemäßer Lagerung - an Schäumvermögen eingebüßt, oder dieses prak
tisch verloren hat, durch Behandeln mit Treibmittelflüssigkeit
vollständig reaktiviert werden kann.
Die nachstehenden Versuchsbeispiele beschreiben die Aufarbeitung
von grobteiligen und feinteiligen Polystyrolschaummassen im Sinne
der erfindungsgemäßen Lehre.
Schaumpolystyrol mit der Dichte d = 0,026 (Verpackungsqualität)
wird im wasserfeuchten Zustand gemahlen, wobei eine Zerteilung
überwiegend bis zum einzelnen Basisteilchen (Durchmesser 1,5-2,7 mm)
erreicht wird.
Das wasserfeuchte Mahlgut wird in Pentanfraktion suspendiert und
bei 20°C durch langsames Rühren in Bewegung gehalten. Das mit dem
Mahlgut eingebrachte Wasser sinkt dabei rasch zum Behälterboden ab,
und kräftige Gasentwicklung setzt ein. Mit fortschreitender Gas
entwicklung verringert sich das Volumen der suspendierten Masse
kontinuierlich und beträgt nach 3 h Dauer und Beendigung der Gasent
wicklung nur noch ca. 10% des Ausgangsvolumens.
Nach Abtrennen und Trocknen der pentanfeuchten Polystyrolteilchen
bei Raumtemperaturen bis zur Gewichtsstabilität werden diese in
einem gasdichten Behälter gelagert. Die Teilchengröße liegt im Be
reich mit Durchmesser 0,8-1,5 mm, Häufigkeitsmaximum 1,0 mm ent
sprechend einem Volumen von 0,52 mm3.
Das körnige Material, mit überwiegend kugelförmiger Struktur, läßt
sich in siedendem Wasser auf das ca. zehnfache Volumen aufschäumen.
Die aufgeschäumten Teilchen besitzen durchweg Perlform. Die Teil
chengröße nach dem Aufschäumen liegt im Bereich von Durchmesser
1,5-2,5 mm, Häufigkeitsmaximum 2,1 mm entsprechend einem Volumen von
4,9 mm3.
Zwei Gebrauchsqualitäten von geschäumtem Polystyrol unterschied
licher Dichte wurden auf ihre Reexpandierbarkeit nach vorheriger
Entgasung untersucht.
Dazu wurden würfelförmige Proben A und B zugeschnitten und darauf 5
Stunden lang Pentan einwirken gelassen. Die Würfel wurden dann
durch Trocknen bis zu einem Restpentan-Gehalt von ca. 6 Gew.-%
konditioniert und anschließend in siedendem Wasser wiederaufge
schäumt. Die wesentlichen Versuchsdaten sind der nachstehenden Ta
belle zu entnehmen.
Das Endvolumen nach dem Konditionieren stellt sich bei beiden Pro
ben A und B auf einen Wert um 0,9 cm3 ein.
Wie sich aus den Versuchsdaten entnehmen läßt, hat sich bei beiden
Proben durch die Entgasung das Volumen auf etwa 1/10 reduziert,
während die Würfelstruktur erhalten geblieben ist.
Auch beim Wiederaufschäumen bleibt die Würfelstruktur voll erhal
ten, Würfelabmessung und Würfelvolumen erreichen exakt wieder die
ursprünglichen Werte: 2,2·2,2·2,1 = 10,16 cm3.
Es wurde die unterschiedliche Entgasungswirkung von n-Pentan,
n-Hexan und n-Heptan auf Schaumpolystyrol untersucht.
Als Versuchskörper dienten quaderförmig zugeschnittene Proben von
Schaumpolystyrol der Dichte d = 0,022. Versuchstemperatur: 19°C.
Einwirkung von Kohlenwasserstoffen auf Schaumpolystyrol bei unter
schiedlichen Temperaturen.
(Versuchskörper: Schaumpolystyrol-Würfel vom Volumen 3 cm3)
(Versuchskörper: Schaumpolystyrol-Würfel vom Volumen 3 cm3)
Entgasung quaderförmiger Schaumpolystyrol-Probekörper mit der Ab
messung 2,0·1,6·1,0 cm mittels Alkanolen.
Die Probekörper werden in 96%-igem Ethanol (unvergällt) auf ca.
75°C (nahe Siedetemperatur) erhitzt. Innerhalb 15 min erfolgt die
Entgasung. Das Volumen der Proben vermindert sich auf 1,0·0,8·0,5 cm.
Das entspricht einer Volumenabnahme von 3,2 cm3 auf 0,4
cm3.
Die Probekörper werden in n-Butanol im Temperaturbereich von 80 bis
90°C erhitzt. Innerhalb von 10 min erfolgt die Entgasung. Das Vo
lumen der Proben vermindert sich auf 1,0·0,8·0,45 cm. Das ent
spricht einer Volumenabnahme von 3,2 auf 0,36 cm3.
Schaumpolystyrol (Verpackungsqualität, Dichte d = 0,025) im Würfel
format mit dem Volumen 10 cm3 wird in n-Pentan bei 18°C zur Entga
sung gebracht. Die Entgasung erfolgt innerhalb von 6 Stunden unter
Volumenverminderung.
Durch Trocknen werden die Proben nahezu vollständig von anhaftendem
und absorbiertem Pentan befreit und anschließend auf Basisteilchen
format zerkleinert.
Auf das zerkleinerte Material läßt man 5 Stunden lang n-Pentan
unter Rühren einwirken. Nach Abtrennung der flüssigen Phase liegt
ein perlförmiges Produkt vor, das sich nach Abreichern des absor
bierten Pentans auf einen Restgehalt von ca. 6 Gew.-% mit siedendem
Wasser auf das 10-fache Volumen - bezogen auf das Einzelteilchen -
expandieren läßt.
Durchmesser 0,5-1,5 mm, Häufigkeitsmaximum 0,8 mm, entsprechend
einem Volumen von 0,26 mm3.
Durchmesser 1,5-2,5 mm, Häufigkeitsmaximum 1,7 mm, entsprechend
einem Volumen von 2,57 mm3.
Schaumpolystyrol (Verpackungsqualität, Dichte d = 0,021) wird im
wasserfeuchten Zustand gemahlen, wobei eine Zerteilung überwiegend
bis zum einzelnen Basisteilchen (Durchmesser 2,0-2,8 mm) erreicht
wird.
Das nur schwach feuchte Mahlgut wird in 96%-igem Ethanol (unver
gällt) suspendiert und bei Siedetemperatur des Alkohols (∼78°C)
erhitzt. Die vollständige Entgasung erfolgt unter diesen Bedingun
gen innerhalb von 10 min.
Nach Abtrennen und Trocknen der alkoholfeuchten Polystyrolteilchen
bis annähernd Gewichtskonstanz werden diese in einer Pentanfraktion
aufgenommen und bei 18°C während einer Einwirkungszeit von 4 Stun
den durch langsames Rühren in Bewegung gehalten.
Nach Abtrennen der flüssigen Phase liegt ein perlförmiges Produkt
vor, das sich nach Abreichern des absorbierten Pentans auf einen
Restgehalt von ca. 6 Gew.-%, mit siedendem Wasser auf das mehr als
10-fache Volumen - bezogen auf das Einzelteilchen - wiederaufschäu
men läßt.
Durchmesser 2,0-2,8 mm, Mittelwert 2,4 mm, entsprechend einem
Volumen von 7,2 mm3.
Durchmesser 0,8-1,4 mm, Mittelwert 1,1 mm, entsprechend einem
Volumen von 0,7 mm3.
Durchmesser 2,0-3,0 mm, Mittelwert 2,5 mm, entsprechend einem
Volumen von 8,2 mm3.
Schaumpolystyrol (Baustoffqualität, Dichte d = 0,031) wird in was
serfeuchtem Zustand gemahlen, wobei eine Zerteilung überwiegend bis
zum Basisteilchen (Durchmesser 1,5-3,5 mm) erfolgt. Durch 12-
stündiges Einwirkenlassen einer Pentanfraktion bei 17°C auf das
wasserfeuchte Mahlgut erfolgt unter Volumenverminderung die Entga
sung der Schaumperlen.
Nach Abtrennen der Flüssigphase und Konditionieren des perlförmigen
Produkts auf einen Pentanrestgehalt von ca. 6 Gew.-%, erfolgt die
Wiederaufschäumung in siedendem Wasser.
Durchmesser 1,1-2,0 mm, Häufigkeitsmaximum 1,4 mm, entsprechend
einem Volumen von 1,4 mm3.
Durchmesser 2,0-3,2 mm, Häufigkeitsmaximum 2,6 mm, entsprechend
einem Volumen von 9,2 mm3.
Extrusionsbegastes Schaumpolystyrol (Verpackungsqualität aus dem
Lebensmittelbereich, Plattenstärke 4 mm, Dichte d = 0,041) wird der
Einwirkung von n-Pentan bei einer Temperatur von 17°C ausgesetzt.
Die Gasabsonderung erfolgt nur langsam. Die hiermit verbundene Vo
lumenverminderung auf nahezu die Hälfte des Ausgangsvolumens ist
innerhalb von 20 Stunden abgeschlossen.
Nach Abtrennen der Flüssigphase und Konditionieren der entgasten
Materialproben auf einen Pentangehalt von ca. 6 Gew.-% lassen sich
diese in siedendem Wasser auf annähernd das doppelte des Ursprungs
volumens expandieren.
2,3·2,3·0,4 cm = 2,12 cm3.
1,5·1,8·0,4 cm = 1,08 cm3.
2,3·2,8·0,65 cm = 4,19 cm3.
Reaktivierung von durch Verlust von Treibmittel (Pentan) gealter
tem, handelsüblichen expandierbarem Polystyrol (EPS).
Eine durch unsachgemäße Lagerung gealterte EPS-Probe (Handelsware)
mit vermindertem Pentangehalt - bestehend aus Polymerisatperlen mit
Teilchendurchmesser 0,5-0,7 mm - wird in einer Pentanfraktion
suspendiert und unter Rühren einer 24-stündigen Einwirkung bei
Raumtemperatur unterworfen.
Nach Abtrennung der Flüssigkeit wird die Probe auf einen Pentange
halt von ca. 6 Gew.-% konditioniert und anschließend in siedendem
Wasser expandiert.
Einen Vergleich mit dem Expansionsverhalten von gealtertem EPS, das
nicht mit Pentan nachbehandelt wurde, sowie von frischer EPS-Han
delsware zeigt nachstehende Tabelle.
Claims (14)
1. Verfahren zur Entsorgung und gewünschtenfalls Wiederverwertung
von festen Polystyrolschäumen, insbesondere aus dem Bereich der
gegebenenfalls formgestalteten Schaumstoffabfälle, dadurch ge
kennzeichnet, daß man den Polystyrolschaum durch Behandlung mit
flüssigen, niederen Alkanen und/oder Alkanolen bei gleichzei
tiger Volumenminderung entgast, die als Entgasungsmittel ein
gesetzte Flüssigphase wenigstens anteilsweise vom Polystyrol
abtrennt und gewünschtenfalls das Polystyrolprodukt der Wieder
verwertung zuführt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zur
Entgasung wenigstens überwiegend C5-7-Alkane oder C2-5-Mono
alkanole einsetzt, wobei wenigstens überwiegend Pentan und/oder
Ethanol in Flüssigphase enthaltende Behandlungsmittel bevorzugt
sind.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
man zur Entgasung Flüssigphasen einsetzt, denen - bevorzugt in
geringen Mengen - Lösungsmittel für Polystyrol zugesetzt worden
sind, wobei ein Zusatz leicht flüchtiger Lösungsmittel bevor
zugt sein kann.
4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
man die Entgasung des Polystyrolschaumes mit den niederen Alka
nen bei Temperaturen im Bereich der Umgebungstemperatur oder
nur schwach erhöhten Temperaturen - bevorzugt bei Temperaturen
nicht über etwa 40°C - durchführt, wobei zur Alkanabtrennung
vom Polystyrolprodukt gleiche oder auch höhere Temperaturen
eingesetzt werden können, während die Entgasung mit den niede
ren Alkanolen bevorzugt bei mäßig erhöhten Temperaturen - z. B.
im Bereich bis etwa 100°C - erfolgt.
5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Entschäumung im Bereich des Normaldrucks durchgeführt wird.
6. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
man wenigstens anteilig zerkleinerte Polystyrolschaummassen der
Aufarbeitung unterwirft, wobei die Behandlung eines Mahlguts
bevorzugt sein kann, das bis in den Bereich der Primärschaum
kugeln aus der Herstellung des aufzuarbeitenden Gutes zerklei
nert worden ist.
7. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
ein - z. B. zur erleichterten Zerkleinerung und/oder aus einer
vorherigen wäßrigen Reinigung - angefeuchtetes Mahlgut der
Entschäumung unterworfen wird, wobei die in das Entschäumungs
bad eingetragenen Wasseranteile von den flüssigen, mit Wasser
nicht mischbaren Entschäumungsmitteln durch Phasentrennung ab
getrennt werden können.
8. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
das entschäumte Gut der Wiederverwertung durch formgebende
thermische Verarbeitung - gegebenenfalls auch in Abmischung mit
Frisch-Polystyrol - zugeführt, insbesondere aber durch erneute
Ausbildung von bevorzugt formgestalteten Schaumstoffkörpern
wiederverwendet wird.
9. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
man das erneute Verschäumen unter Einsatz niederer Alkane, be
vorzugt Pentan, durchführt, wobei es weiterhin bevorzugt sein
kann, den Alkangehalt des Polystyrols nach der Entschäumungs
stufe nur in solchem Ausmaße abzureichern, daß der Restgehalt
im Polystyrolprodukt zu dessen erneutem Aufschäumen verwendet
werden kann.
10. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die Alkane bis auf Restgehalte im Polystyrol unterhalb etwa 10
Gew.-%, vorzugsweise auf Werte im Bereich von etwa 4-8 Gew.-%
- bezogen auf Polystyrol - abgereichert werden.
11. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß
für eine nachfolgende Wiederverwertung durch erneutes Verschäu
men die Entschäumung mit Ethanol, zweckmäßig im Bereich dessen
Siedetemperatur unter Verfahrensbedingungen, oder mit Alkanen
bei Temperaturen im Bereich von 15-25°C und dabei zweckmäßig
ohne Zusatz von Lösungsmitteln für Polystyrol vorgenommen wird.
12. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß
mit Flüssigalkanen gearbeitet wird, denen leicht flüchtige Lö
ser für Polystyrol in Mengen nicht oberhalb etwa 10 Vol.-%,
vorzugsweise nicht oberhalb etwa 3-5 Vol.-% - bezogen auf
Alkanflüssigphase - zugesetzt sind.
13. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß
man vergleichsweise grobteiliges Ausgangsgut zunächst entgast,
von der zur Entschäumung eingesetzten Hilfsflüssigkeit wenig
stens weitgehend befreit, nachfolgend das Polystyrolmaterial
weiterführend zerkleinert, wobei eine Zerkleinerung bis zur
Größe der Primärpolymerisatperlen zweckmäßig sein kann, worauf
das zerkleinerte Material der Einwirkung von als Treibmittel
geeigneter Alkanflüssigphase unterworfen wird.
14. Verfahren nach Ansprüchen 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß
man treibmittelfreies oder durch mindestens teilweisen Treib
mittelverlust in seinem ursprünglichen Expansionsvermögen des
aktiviertes Polystyrolmaterial durch Einwirkenlassen von als
Treibmittel geeigneter Alkanflüssigphase vollwertig verschäum
bar macht.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19924215113 DE4215113A1 (de) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | Verfahren zur Entsorgung und gewünschtenfalls Wiederverwertung von festen Polystyrolschäumen, insbesondere entsprechenden Schaumstoffabfällen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19924215113 DE4215113A1 (de) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | Verfahren zur Entsorgung und gewünschtenfalls Wiederverwertung von festen Polystyrolschäumen, insbesondere entsprechenden Schaumstoffabfällen |
Publications (1)
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DE4215113A1 true DE4215113A1 (de) | 1993-11-11 |
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ID=6458376
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19924215113 Withdrawn DE4215113A1 (de) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | Verfahren zur Entsorgung und gewünschtenfalls Wiederverwertung von festen Polystyrolschäumen, insbesondere entsprechenden Schaumstoffabfällen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4215113A1 (de) |
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