DE4221353A1 - Wiederaufbereitungsanlage für Kunststoffabfälle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wiederaufbereitungsanlage für thermisch erweichbare Kunststoffabfälle umfassend zumindest einen mit einem motorischen Antriebssystem gekoppelten Extruder.

Eine solche Wiederaufbereitungsanlage ist aus der DE-PS 41 15 609 bekannt. Der Extruder ist nur stationär be­ treibbar und nur für die Herstellung von säulenförmigen Körpern in Hohlformen geeignet. Die dabei zur Verarbei­ tung gelangenden Abfallkunststoffe leiden unter der thermischen Belastung während der Verarbeitung erheblich. Sie können keinesfalls beliebig oft er­ schmolzen und in die Gestalt von ständig neuen Formteilen überführt werden, ohne daß sich eine Beeinträchtigung der mechanischen Eigenschaften dieser Formteile ergibt. Normalerweise ist davon auszugehen, daß unsortierte Abfallkunststoffe stets einen gewissen Gehalt an wieder­ gewonnenen Kunststoffbestandteilen aufweisen. Um höher­ wertigen Anforderungsprofilen von Formteilen gerecht zu werden, ist es daher unerläßlich, einen bestimmten Gehalt der zur Verarbeitung bestimmten Kunststoffabfälle durch neuwertiges Material zu ersetzen. Das Auffinden der richtigen Gattierung ist jedoch sehr schwierig. Es bedingt außerdem eine zusätzliche Kostenbelastung, die den Weiterverarbeitungsprozeß als solchen in Frage stellen kann. Dennoch verbleibt eine große Unsicherheit hinsichtlich der tatsächlichen Zusammensetzung des verarbeiteten Materials bestehen, was dazu führt, daß Kunststoffabfälle bis heute in erheblichem Umfang verbrannt oder deponiert werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wieder­ aufbereitungsanlage der eingangs genannten Art zu zeigen, die es ermöglicht, unsortierte Kunststoffabfälle unter Vermeidung aufwendiger Gattierungsprozesse hochwertigeren Verwendungen zuzuführen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Wiederauf­ bereitungsanlage der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche bezug.

Bei der erfindungsgemäßen Wiederaufbereitungsanlage ist es vorgesehen, daß der Extruder ortsveränderlich be­ treibbar ist. Der Extruder kann dadurch einzeln oder in Verbindung mit anderen, ebenfalls ortsveränderlich betreibbaren Extrudern zusammengefaßt zur Herstellung von Bauelementen unbegrenzter Größe verwendet werden, wobei sich die Zuführung der zu verarbeitenden Kunststoffab­ fälle unter Verwendung von pneumatischen Fördereinrichtungen und Silofahrzeugen problemlos ge­ staltet, wenn die Kunststoffabfälle zuvor in einen rieselfähigen Zustand überführt worden sind. Das kann dezentral und gegebenenfalls unter Verwendung von eben­ falls mobil einsetzbaren Einrichtungen erfolgen.

Die in rieselfähigem Zustand vorliegenden Kunststoffab­ fälle werden zweckmäßigerweise vor ihrer Verarbeitung homogen durchmischt, was unter Verwendung einer statio­ nären oder mobilen Siloanlage erfolgen kann. Trotz der Verwendung unsortierter Kunststoffabfälle gelingt es so, ein Produkt von großer Gleichmäßigkeit zu erzeugen und damit die Voraussetzungen für hochwertige und gezielte Anwendungen bei der Herstellung von Bauelementen mit geringem spezifischem Werkstoffverbrauch zu schaffen.

Der Extruder kann zur Befüllung einer druckbeaufschlagten Hohlform verwendet werden. Dadurch lassen sich Werkstücke von hoher Maßhaltigkeit erzeugen, insbesondere in Fällen, in denen die sich während der Abkühlung ergebende Schrumpfung durch nachträgliches Einpressen zusätzlicher Werkstoffvolumina kompensiert werden kann.

Bevorzugt gelangt die erfindungsgemäße Wiederaufberei­ tungsanlage jedoch nach Art der Gießtechnik zur Anwen­ dung, wobei mit Hilfe der Extruders nach oben offene Formen oder Hohlräume mit der erschmolzenen Kunststoff­ masse ausgefüllt werden. Zuvor kann bedarfsweise ein Armierungsskelett aus Stahl oder einem anderen Werkstoff in den Hohlraum eingelegt werden, um die Tragfähigkeit des erhaltenen Produktes zu verbessern. Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens aber besteht darin, daß es dieses ermöglicht, große Mengen thermisch erweichbarer Kunststoffabfälle einer sinnvollen Dauer­ nutzung zuführen. Die Kunststoffabfälle können dabei stark verunreinigt und gegebenenfalls mit Fremd- und Füllstoffen versetzt sein.

Eine beispielhafte Anwendung bezieht sich auf den Bereich des Tief- und Hochbaus. Unter Verwendung der erfindungsgemäßen Wiederaufbereitungsanlage lassen sich beispielsweise Pfahlgründungen von hoher Dauerhaftigkeit im Bereich von erdbebengefährdeten Gebieten erzeugen sowie wasserdichte Bodenplatten und/oder -wannen zur späteren Errichtung von Gebäuden in durchnäßtem Gelände. Im Bereich des Hochbaus macht sich das niedrige spezi­ fische Gewicht von thermisch erweichbaren Kunststoffabfällen positiv bemerkbar. Die erforderlichen Schalungen können dementsprechend leicht gestaltet und verändert werden. Sie bedürfen nur einer leichten Ab­ stützung während der Befüllung. Hervorzuheben für diesen Anwendungsbereich ist außerdem die gute Wärmedämmung, die einfache nachträgliche Verarbeitbarkeit durch Sägen, Schrauben oder Nageln sowie die große Biegefestigkeit und Feuchtigkeitsbeständigkeit. Bei Eigenschaften, die somit, insgesamt betrachtet, denjenigen natürlichen Holzes nahekommen, ist die einfache Formgebung durch einen Gießprozeß als besonders vorteilhaft hervorzuheben.

Ein anderer Anwendungsbereich bezieht sich auf die nach­ trägliche Armierung von im Erdreich verlegten Rohren aus keramischen Werkstoffen oder aus Beton. Derartige Rohre haben so gut wie keine elastische Verformbarkeit, mit der Folge, daß plötzlich auftretende Punktbelastungen leicht zum Auftreten von Sprüngen und damit der völligen Zer­ störung führen können. Bei einer Armierung durch eine Kunststoffschale, die unter Verwendung der erfindungsgemäßen Wiederaufbereitungsanlage durch ein­ faches Aufgießen einer verflüssigten Kunststoffmasse auf das in dem Kanal verlegte Rohr erzeugt worden ist, sind derartige Schäden nicht mehr zu erwarten.

Bei der Errichtung von Deponien ergeben sich oft beson­ dere Probleme wegen der benötigten Abdichtung gegenüber dem darunter befindlichen Grundwasser. Unter Verwendung der erfindungsgemäßen Wiederaufbereitungsanlage lassen sich hier kostengünstige Sohlenplatten auf dem einpla­ nierten Erdreich erzeugen, die in physiologischer und chemischer Hinsicht unbedenklich sind und die zugleich problemlos mit LKW′s und Raupenfahrzeugen befahren werden können. Voraussetzung für die Erzielung eines weitgehend porenfreien Verbundes einer solchen Sohlenplatte in sich selbst ist lediglich die Bedingung, daß eine ausreichend große Masse der erschmolzenen Kunststoffabfälle in relativ kurzer Zeit verfügbar gemacht werden kann. Diese Bedingung läßt sich relativ problemlos erfüllen durch die bedarfsweise Zusammenfassung von mehreren Extrudern an einer Arbeitsstelle.

Als besonders sinnvoll hat es sich erwiesen, wenn der Extruder mit einem Antriebssystem versehen ist, das aus einer mit dem Extruder mitführbaren Energiequelle speisbar ist, beispielsweise aus einer Verbrennungs­ kraftmaschine. Diese kann in einem LKW oder einem Con­ tainer fest gelagert sein und entweder direkt über ein Getriebe oder indirekt über einen hydrostatischen Antrieb mit dem Extruder verbunden sein. Die für das zügige Erschmelzen großer Volumina von Kunststoffabfällen erforderlichen Energiemengen lassen sich auf diese Weise problemlos verfügbar machen.

Der betriebsbereite Extruder kann im einfachsten Fall auf einer Transportpalette oder in einem Container montiert sein. Neben einer einfachen Möglichkeit, eine Verlagerung zu einer neuen Einsatzstelle mit Hilfe von üblichen Straßen, Wasser- oder Schienenfahrzeugen vorzunehmen ist der geringe Beschaffungsaufwand von hervorzuhebender Bedeutung.

Der örtliche Verlagerung zu einer neuen Einsatz stelle wird vereinfacht, wenn der Extruder selbst mit einem Fahrwerk und gegebenenfalls mit einem eigenen Fahrantrieb versehen ist. Die örtliche Verlagerung innerhalb von Baustellen wird insbesondere im letztgenannten Falle vereinfacht, wobei die zusätzliche Möglichkeit besteht, das entsprechende Fahrzeug zusätzlich mit bordeigenen Verteil- und/oder Einbaueinrichtungen für den erschmol­ zenen Kunststoff auszurüsten.

Durch die Verwendung eines gegebenenfalls schienengebun­ denen Fahrwerks besteht auch die Möglichkeit, den Extruder zwischen verschiedenen Arbeitsstellen hin- und herzubewegen, beispielsweise zwischen verschiedenen Formwerkzeugen oder parallel zu einer Gießrinne. Ein typischer Anwendungsfall für die zuletzt genannte Ar­ beitsweise besteht in der zugleich mit dem Einbau erfol­ genden Formgebung von maßhaltigen "Bordsteinen", Stra­ ßenbegrenzungskanten und/oder Abflußrinnen unmittelbar in einem Fundamentgraben. Andere Anwendungen beziehen sich auf die Herstellung und den damit zugleich erfolgenden Einbau von Kunststoffbalken zur Böschungsbefestigung an Gewässern, Straßen und Lärmschutzwänden. Die normaler­ weise dunkelbraune Farbe der unsortierten Abfallkunst­ stoffe kommt solchen Anwendungen entgegen. Eine zusätz­ liche Oberflächenveredelung durch Flammspritzen oder einen Farbauftrag ist ohne weiteres möglich und erlaubt die Erzielung optisch ansprechender Effekte oder die Anbringung von Hinweismerkmalen.

Es ist zweckmäßig, den Extruder mit einem Arbeitsspeicher für die zu verarbeitenden Kunststoffabfälle zu versehen. Der Arbeitsspeicher sollte wenigstens so groß bemessen sein, daß sich während des Wechsels der Silofahrzeuge keine Notwendigkeit zu einer Betriebsunterbrechung des Extruders ergibt.

Der Extruder kann mit einem seiner Austrittsöffnung nachgeschalteten Fördersystem versehen sein. Die Zuführung des erschmolzenen Kunststoffes zu ungünstig gelegenen Positionen wird hierdurch vereinfacht.

Ein entsprechendes Fördersystem kann gegebenenfalls sehr große Dimensionen haben, um den Anforderungen des mo­ dernen Hoch- und Tiefbaus gerecht zu werden. Entspre­ chende Fördersysteme werden zweckmäßig unabhängig von dem Extruder transportiert und gemeinsam mit diesem zur Anwendung gebracht. Wegen des geringen spezifischen Gewichtes thermoplastischer Abfallkunststoffe, es handelt sich zumeist um Polyolefine oder Polystyrol, können extrem große Ausladungen bzw. Reichweiten erzielt werden.

Um zu verhindern, daß sich innerhalb des Fördersystems ein zu großer Reibungswiderstand ergibt oder daß das Fördersystem bei unzureichender Fördergeschwindigkeit oder einer Betriebsunterbrechung einfriert hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Fördersystem mit einer Heizeinrichtung versehen ist. Hierbei kann es sich um eine elektrische Widerstandsheizung handeln, die gegebe­ nenfalls mit einem flüssigen Wärmeträger zusammenwirkt.

Das Fördersystem umfaßt zweckmäßig zumindest eine Rohr­ leitung. Diese kann starr gestaltet sein und wird dann in Abhängigkeit von dem jeweiligen Verwendungszweck jeweils neu verlegt.

Eine flexiblere Arbeitsweise läßt sich erreichen, wenn die Rohrleitung teleskopierbar ist und/oder zumindest eine Verschwenkeinrichtung aufweist. Das kontinuierlich durchgehende Ausgießen großer Flächen mit erschmolzenem Kunststoff läßt sich hierdurch stark vereinfachen.

Die Verschwenkeinrichtung kann aus wenigstens einem Gelenk oder einem Flexorohr bestehen. Flexorohre werden gewöhnlich als Spiralrohre gefertigt. Sie sollten ebenso wie das zur Anwendung gelangende Gelenk innenseitig möglichst glattwandig ausgebildet sein und so gestaltet, daß strömungsmechanische Toträume soweit wie möglich und zweckmäßigerweise völlig vermieden sind.

Falls eine Rohrleitung von rundem Querschnitt zur Anwen­ dung gelangt besteht die Möglichkeit, in dieser zusätz­ lich eine Förderschnecke zu lagern. Der während der bestimmungsgemäßen Verwendung durch die Rohrleitung fließende Kunststoff wird hierdurch gleichzeitig in sich selbst durchmischt und homogenisiert, was das Auftreten Anbackungen an der Wandung verhindert und neben der Betriebssicherheit die Qualität des erzeugten Produktes verbessert.

Nach einer anderen Ausgestaltung ist es vorgesehen, daß die Rohrleitung wenigstens zwei Schmelzeverteilöffnungen aufweist. Diese sollen so dicht benachbart sein, daß eine ineinanderübergehende Verschmelzung der austretenden Kunststoffmasse gewährleistet ist. Die Schmelzeverteil­ öffnungen können zu diesem Zweck gegebenenfalls auch als Schlitzdüsen gestaltet sein.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung weiter verdeutlicht. Es zeigen:

Fig. 1 eine beispielhafte Wiederaufbereitungsanlage in einer Ansicht von der Seite,

Fig. 2 ein unabhängig von dem eigentlichen, mobilen Extruder transportierbares Fördersystem,

Fig. 3 bis 10 verschiedene Details von Fördersystemen.

Die in Fig. 1 gezeigte Wiederaufbereitungsanlage besteht aus einem LKW, der mit einem Verbrennungsmotor 3 versehen ist. Der Verbrennungsmotor 3 treibt zugleich den LKW und eine Hydraulikpumpe an, die durch Rohrleitungen 3.1 mit einem Hydraulikmotor 1 verbunden ist. Der Hydraulikmotor 1 ist unmittelbar an einen Extruder 2 angeflanscht, der mit der Ladefläche des LKW verschraubt ist. Eine Montage Des Extruders 2 und des Hydraulikmotors 1 in einem abnehmbaren Transportcontainer ist ebenfalls möglich. Die erforderlichen Rohrleitungen können in einem solchen Falle bedarfsweise mit Schnellkupplungen versehen oder an ein eigenes Pumpenaggregat angeschlossen sein. Oberhalb des Extruders 2 befindet sich ein Arbeitsspeicher 4, der mit einer Befüllöffnung 4.1 versehen und über einen Zyklon 4.2 entlüftet ist.

Der Extruder 2 ist mit einem seiner Austrittsöffnung 2.1 nachgeschalteten Fördersystem 5 versehen, welches aus einer beheizbaren Rohrleitung 6 besteht, in der zwei Verschwenkeinrichtungen 8 angeordnet sind. Die Schmelze­ verteilöffnung 10 ist dadurch relativ zu dem Extruder 2 bewegbar, was es erleichtert, auf großen Flächen eine kontinuierlich durchgehend verschmolzene Platte aus Kunststoff zu erzeugen.

Fig. 2 zeigt ein Fördersystem 5, daß ebenfalls auf einem LKW montiert und unabhängig von dem eigentlichen Extruder 2 transportierbar ist. Das Fördersystem 5 ist zu diesem Zwecke auf einen LKW montiert. Es umfaßt mehrere Rohre 6, die durch Verschwenkeinrichtungen 8 untereinander ver­ bunden und mit Hilfe nicht gezeigter hydraulischer Kolben-/Zylindereinheiten relativ zu einander bewegbar sind. Ein schneller Wechsel von einer Bedarfstelle zu einer anderen Bedarfstelle ist hierdurch sehr leicht möglich. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der zugehörige Extruder nicht gezeigt. Er befindet sich während der bestimmungsgemäßen Verwendung in einer seitlichen Zuordnung zu dem Fördersystem. Die aus dessen Schmelzeverteilöffnung austretende, erschmolzene Kunst­ stoffmasse wird in Fig. 2 zur Erzeugung einer Pfahlgrün­ dung im Erdreich verwendet. Diese zeichnet sich aufgrund der zähharten Beschaffenheit der Kunststoffmasse nach deren Abkühlung und Erstarrung durch eine große Bruchfe­ stigkeit aus. Sie unterliegt durch die naturgegebene Vermeidung einer größeren Änderung der Feuchtigkeits- und Temperaturbelastung innerhalb des umgebenden Erdreichs auch bei einer Verwendung als tragendes Konstruktions­ element und unter großer Last keiner nennenswerten Deformierung. Fundamentschäden eines darauf errichteten Bauwerks sind daher auch im langfristigen Gebrauch nicht zu befürchten.

Unter Verwendung eines Fördersystems der in Fig. 2 gezeigten Art lassen sich auch Wände von Hochbauten errichten. Wegen des geringen spezifischen Gewichtes der verarbeiteten Kunststoffschmelze und deren zügiger Erstarrung ist es im Extremfall möglich, leichtgewichtige Putzträger als Schalung zu verwenden. Hierdurch lassen sich extrem schnelle Baufortschritte erzielen bei Ge­ währleistung einer besonders guten Wärmedämmung und Dauerhaltbarkeit. Die bei der Verarbeitung von Beton­ werkstoffen zusätzlich benötigten Wärmedämmaßnahmen und hochtragfähigen Schalungselemente werden ebensowenig benötigt wie die dabei erforderliche Einhaltung von langen Abbinde- und Trockenzeiten.

Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt aus einer als Fördersystem zur Anwendung gelangenden Rohrleitung 6. Diese ist doppelwandig ausgebildet, wobei in dem Zwischenraum zwischen dem Innen- und dem Außenrohr eine elektrische Widerstandsheizeinrichtung 7 angeordnet ist, welche von einer Flüssigkeit umströmt ist. Die Rohrleitung 6 ist auf ihrer Außenseite von einer thermischen Isolierschicht 11 umschlossen. Im Inneren ist eine Förderschnecke 9 ent­ halten, welche während der bestimmungsgemäßen Verwendung um ihre Achse verdrehbar ist.

Fig. 4 zeigt eine Rohrleitung 6, welche in Richtung ihrer Längsachse teleskopierbar und dadurch von veränderlicher Länge ist. Die Schmelzeverteilöffnung 10 kann dadurch auf einer größeren Wegstrecke hin- und herbewegt werden.

Fig. 5 zeigt eine Rohrleitung 6 in der Draufsicht, um die beispielhafte Ausbildung einer Verschwenkeinrichtung zu verdeutlichen. Diese ist so gestaltet, daß sich im Inneren während des Durchtritts der erschmolzenen Kunst­ stoffmasse keine strömungstechnischen Toträume ergeben. Dennoch sind die einzelnen Abschnitte der Rohrleitung 6 relativ zu einander verschwenkbar.

Fig. 6 verdeutlicht eine andere Ausbildungsart einer Verschwenkeinrichtung 8. Diese besteht aus einem Flexorohr, welches beispielsweise nach Art eines Spiral­ rohres gestaltet ist. Die mit den beiderseitigen Enden des Flexorohres 8 verbundenen Rohrleitungen 6 können dadurch relativ zueinander bewegt werden.

Fig. 7 zeigt eine Rohrleitung 6, welche mit einem sich quer zu ihrer Längsachse erstreckenden Endabschnitt versehen ist. In diesem ist eine größere Anzahl von Schmelzeverteilöffnungen 10 angebracht, die parallel zueinander in derselben Richtung münden. Durch eine rückwärtsgerichtete Bewegung der Rohrleitung 6 läßt sich dadurch ein kontinuierlich verschmolzener Flüssigkeits­ film aus thermisch erweichtem Kunststoff erzeugen. Eine entsprechende Rohrleitung 6 ist daher insbesondere geeignet für die kontinuierlich durchgehende Abdeckung großer und im wesentlichen horizontal liegender Flächen. Die einander unter Verwendung einer solchen Rohrleitung erzeugten Kunststoffbahnen können dabei einander über­ lappend zugeordnet werden. Die neuaufgebrachte Kunst­ stoffbahn weist dabei aufgrund ihres hohen Volumens eine so große Wärmekapazität auf, daß die jeweils zuvor abgelegte Kunststoffbahn aufs neue erschmilzt und mit der neuen Bahn in eine innige Schmelzverbindung tritt. Die abschließende Glättung der Oberfläche kann unter Anwen­ dung üblicher Straßenbaumethoden erfolgen, beispielsweise unter Anwendung einer Walzeinrichtung.

Claims (14)

1. Wiederaufbereitungsanlage für thermisch erweichbare Kunststoffabfälle, umfassend zumindest einen mit einem motorischen Antriebssystem (1) gekoppelten Extruder (2), dadurch gekennzeichnet, daß der Extruder (2) ortsveränderlich betreibbar ist.

2. Wiederaufbereitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebssystem aus einer mit dem Extruder (2) mitführbaren Energiequelle (3) speisbar ist.

3. Wiederaufbereitungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiequelle (3) eine Verbrennungskraftmaschine umfaßt.

4. Wiederaufbereitungsanlage nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Extruder (2) mit einem Arbeitsspeicher (4) für die zu verarbeitenden Kunststoffabfälle versehen ist.

5. Wiederaufbereitungsanlage nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß der Extruder (2) mit einem seiner Austrittsöffnung nachgeschalteten Fördersystem (5) versehen ist.

6. Wiederaufbereitungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Fördersystem (5) unabhängig von dem Extruder (2) transportierbar ist.

7. Wiederaufbereitungsanlage nach Anspruch 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Fördersystem (5) beheizbar ist.

8. Wiederaufbereitungsanlage nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Fördersystem (5) zumindest eine Rohrleitung (6) umfaßt.

9. Wiederaufbereitungsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (6) starr gestaltet ist.

10. Wiederaufbereitungsanlage nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (6) teleskopierbar ist.

11. Wiederaufbereitungsanlage nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (6) mit wenigstens eine Verschwenkeinrichtung (8) versehen ist.

12. Wiederaufbereitungsanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschwenkeinrichtung (8) aus einem Gelenk oder einem Flexorohr besteht.

13. Wiederaufbereitungsanlage nach Anspruch 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (6) wenigstens eine Förderschnecke (9) enthält.

14. Wiederaufbereitungsanlage nach Anspruch 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (6) wenigstens zwei Schmelzeverteilöffnungen (10) aufweist.