DE4241645A1

DE4241645A1 - Verfahren zur Gewinnung von Kunststoffen und Werkstoffen aus Mischungen und/oder Kombinationen und/oder Verbünden von Kunststoffen mit Kunststoffen und/oder anderen Werkstoffen

Info

Publication number: DE4241645A1
Application number: DE19924241645
Authority: DE
Inventors: Andreas Thiele; Helmut Prof Dr Kaeufer; Hans Dr Hanebeck; Hans Woelz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-12-02
Filing date: 1992-12-02
Publication date: 1994-06-30

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Kunststoffen und Werkstoffen aus Mischungen und/oder Kombinationen und/oder Verbünden von Kunststoffen mit Kunststoffen und/oder anderen Werkstoffen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Nach dem Gebrauch oder bereits bei der Produktion fallen große Mengen von Stoffen und Produkten an, die gesammelt und wiederverwertet werden sollen. In vielen Fällen handelt es sich bei dem gesammelten Material um Mischungen und/oder Kombinationen und/oder Verbünde von Kunststoffen mit Kunststoffen und/oder Werkstoffen wie Glas, Holz, Papier, und Metall.

Aufgrund des geringer werdenden Deponieraumes und der umstrittenen Verbrennung wird versucht, die diese komplexen Mehr-Stoff-Systemen stofflich zu verwerten. Da es aufgrund des erzielten niedrigen Eigenschaftsniveaus nur einen sehr begrenzten Markt für gemischt verarbeitete Kunststoffe oder verunreinigte oder mit anderen Werkstoffen vermischten Kunststoffen gibt, wird versucht die einzelnen Kunststoffe und Werkstoffe zu trennen und sortenreine Fraktionen zu erhalten. Diese wären für zahlreiche Anwendungen einsetzbar und erzielen auch einen im Bereich der jeweiligen Neuware liegenden Verkaufspreis.

Bisher werden fast ausschließlich mechanische Verfahren zur Trennung und Sortierung eingesetzt. Damit kann aber ausschließlich die Trennung und Sortierung von Mischungen und demontierbaren Verbünden zur Gewinnung von Kunststoffen und Werkstoffen erreicht werden. Beim Recycling der Kunststoffe durch Umschmelzen werden oft Verunreinigungen und Fremdstoffe miteingearbeitet und abgebaute Polymere verbleiben im Kunststoff und führen zu einer Verschlechterung der Eigenschaften.

Bei vielen Produkten wie z. B. Weiß- und Braungeräten wird dabei eine manuelle Demontage, Trennung und Sortierung durchgeführt, die kostenintensiv, ungenau und auch teilweise gefährlich ist und oft an seine Grenzen stößt. In anderen Fällen werden nach einer Wäsche und Zerkleinerung die Kunststoffe und Werkstoffe unter Ausnutzung verschiedener Eigenschaften wie Dichte und elektrostatisches Verhalten versucht zu trennen. Dabei werden z . B. Schwimm-Sink-Verfahren und Hydrozyklone verwendet.

Problematisch ist die Zerkleinerung, da beim oft notwendigen Mahlen eine starke Schädigung des Kunststoffes auftritt und das Waschen mit Wasser, da die Abtrennung von im Wasser gelösten oder verteilten Verunreinigungen und Schadstoffen aufwendig und schwierig ist und nur unzureichend durchgeführt wird.

Diese mechanischen Verfahren, die nur für Mischungen eingesetzt werden können, erreichen aufgrund der Vielzahl von Kunststoffen mit unterschiedlichsten Füllstoffen und damit auch verschiedenen Eigenschaften häufig nur eine mäßige Trennung von Mischungen.

Zur Trennung von Verbünden findet seit kurzem ein Verfahren Anwendung, bei dem gezielt ein Kunststoff in einem Verbund durch ein Lösungsmittel aufgelöst und anschließend z. B. durch Sieben abgetrennt wird. Anschließend wird der Kunststoff nach Abtrennung von festen Additiven durch Filtration durch Verdampfen des Lösungsmittels in fester Form wiedergewonnen und kann für die Herstellung neuer Produkte eingesetzt werden. Um den Kunststoff aufzulösen werden lange Zeiten und große Mengen an Lösungsmittel benötigt. Wenn im optimalen Fall mit 10% Lösungen gearbeitet werden kann, werden also zum Lösen von 1000 kg Kunststoff 9000 kg Lösungsmittel benötigt. Durch diese riesigen Mengen an Lösungsmittel, die durch Verdampfen entfernt und gegebenenfalls anschließend destilliert werden müssen, entstehen hohe Kosten. Dies ist ein Grund dafür, daß diese Verfahren unwirtschaftlich sind.

Für das Quellen von Kunststoffen und das Herauslösen von Stoffen aus Kunststoffen und die dafür verwendbaren geeigneten Lösungsmittel gibt es in der Literatur wenig Angaben.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, die Trennung und sortenreine Gewinnung von Kunststoffen und Werkstoffen aus Mischungen und/oder Kombinationen und/oder Verbünden von Kunststoffen mit Kunststoffen und/oder anderen Werkstoffen überhaupt zu ermöglichen, zu vereinfachen und wirtschaftlich durchführbar zu machen.

Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß Kunststoffe und Werkstoffe nach erfolgter Trennung sortenrein aus Gemischen, Kombinationen und Verbünden von Kunststoffen mit Kunststoffen und/oder Werkstoffen wiedergewonnen werden können.

Dabei handelt es sich bei dem Verfahren des Quellens um ein neuartiges Trenn-Verfahren, das als solches noch nicht in den bekannten Vorschriften erfaßt und benannt ist.

Durch das Quellen von Kunststoffen, die Verbünden vorkommen, wird überraschenderweise eine Verbundtrennung erreicht.

Eine die Kunststoffe schädigende starke Zerkleinerung zu einem Mahlgut ist nicht notwendig, da durch ein Quellen der Kunststoffe die mechanische Festigkeit so gering ist, daß diese schon bei einfacher mechanischer Beanspruchung zerfallen oder leicht zerkleinert werden können. Dies erspart auch Kosten.

Der Aufwand ist dabei gering, da mittels eines Lösungsmittels die Trennung von Verbünden, die Reinigung der beteiligten Kunststoffe und Werkstoffe, das Aufquellen eines Kunststoffes, das Aufquellen und Zerfallen eines zweiten Kunststoffes, das Auflösen eines dritten Kunststoffes, das Herauslösen eines Stoffes aus einem vierten Kunststoff und durch Ausnutzung der durch das Quellen, Auflösen oder Herauslösen von Stoffen aus Kunststoffen veränderten Eigenschaften der Kunststoffe eine Trennung und Sortierung durchgeführt wird. Durch die Vielzahl von zur Verfügung stehenden auch biologisch abbaubaren und wenig toxischen Lösungsmitteln gibt es große Variationsbreite.

Zum Quellen und Herauslösen von Stoffen aus Kunststoffen werden geringe Mengen an Lösungsmittel benötigt.

Die dafür notwendigen Zeiten sind gering.

Die Handhabbarkeit von gequollenem Kunststoff ist ähnlich wie die von einem Schüttgut und damit einfach. Auch die Entfernung des Lösungsmittels erscheint aufgrund der geringen Wechselwirkungen mit dem Kunststoff, der ja nur gequollen wird, einfacher und aufgrund der geringen Menge an Lösungsmittel günstiger.

Bei der Aufbereitung von gequollenen Kunststoffen entstehen Vorteile durch die Möglichkeiten der gezielten Aufwertung bei der Aufbereitung und für spezielle Anwendungen.

Die vollständige und gründliche Abtrennung von anhaftenden Verunreinigungen ist möglich.

Dabei ist die Abtrennung von Verunreinigungen aus dem Lösungsmittel nach mehreren Umläufen durch Destillation einfach möglich.

Im Gegensatz zum Lösen werden beim Quellen zur Verbundtrennung Werkstoffe, die auch nicht vom Lösungsmitteln veränderte Kunststoffe sein können, erhalten, die nicht verunreinigt sind wie z. B. mit gelösten Kunststoff.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden näher beschrieben.

Autozierleisten fallen bei der Produktion und Verarbeitung und bei der Autodemontage in groben Stücken an. Sie bestehen aus einem Verbund aus Weich- Polyvinylchlorid mit Aluminiumprofilen.

Sie werden unzerkleinert in einem großen Behälter mit der doppelten Menge an Ethylmethylketon behandelt. Nach wenigen Minuten zerfällt unter leichtem Rühren das Weich- Polyvinylchlorid und die Aluminium-Profile werden freigelegt. Der Inhalt wird aus dem Behälter gelassen und gleichzeitig durch ein Sieb mit einer runden Lochung mit einem Durchmesser von 2 cm und anschließend durch ein Sieb mit einer runden Lochung mit einem Durchmesser von 1 mm gegeben. Dabei setzen sich die Aluminium-Profile auf dem ersten Sieb und das gequollene Weich-PVC auf dem zweiten Sieb ab. Das Lösungsmittel wird aufgefangen und kann ohne Aufbereitung wieder eingesetzt werden.

Durch Verdampfen des Lösungsmittels aus dem gequollenen Weich-Polyvinylchlorid kann der Kunststoff sortenrein zurückgewonnen werden.

Zu einem stark mit öligen Verschmutzungen verunreinigtes granulatförmigen Gemisch von Polystyrol, Polyvinylchlorid und Polyethylen mit einer Korngröße von 5 mm wird in einem Becherglas unter Rühren die dreifache Menge Ethylacetat als Lösungsmittel gegeben.

Nach wenigen Minuten ist das Polystyrol und die Verunreinigungen aufgelöst und das Polyvinylchlorid stark aufgequollen. Die Größe ist dabei um etwa 150% gestiegen.

Die Mischung wird mit dem Ethylacetat unter Schütteln durch ein Sieb mit einer runden Lochung mit einem Durchmesser von 7 mm und anschließend durch ein Sieb mit einer runden Lochung mit einem Durchmesser von 1 mm gegeben. Das Polyvinylchlorid bleibt auf dem ersten Sieb, das Polyethylen auf dem zweiten Sieb, während das Polystyrol und die Verunreinigungen in dem Ethylacetat hindurchfließen und aufgefangen werden. Das Polystyrol wird durch Ausfällen durch Zugabe z. B. von Ethanol ausgefällt werden. Die Verunreinigungen werden durch Destillation des Ethylacetat nach mehrmaliger Verwendung abgetrennt.

Es werden die Kunststoffe nach Trocknung des Polyethylen und Polyvinylchlorid sortenrein wiedergewonnen.

Claims

1. Verfahren zur Gewinnung von Kunststoffen und Werkstoffen aus Mischungen und/oder Kombinationen und/oder Verbünden von Kunststoffen mit Kunststoffen und/oder anderen Werkstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß diese mit einem Mittel in Verbindung gebracht werden, das einen oder mehrere Kunststoffe quillt und/oder das aus einem oder mehreren Kunststoffen Stoffe heraus löst und gleichzeitig einen oder mehrere andere vorhandene Kunststoffe nicht oder weniger stark quillt und/oder auflöst und/oder weder quillt noch auflöst und somit durch die Ausnutzung der veränderten Gestalt und Eigenschaften der Kunststoffe eine Trennung und/oder Sortierung der Kunststoffe und/oder anderen Werkstoffe durchführt wird und so sortenreine Kunststoffe und/oder Werkstoffe erhalten werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Mischungen und Verbünden um Alt- Stoffe handelt, die mehr oder weniger starke Verunreinigungen von unterschiedlichen Materialien wie z. B. Öl, Schmutz, Staub oder Lebensmittel aufweisen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischungen und/oder Verbünde vor der Behandlung mit Mitteln durch mechanische Verfahren zu einer einheitlichen Größe zerkleinert werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischungen und/oder Verbünde vor der Behandlung mit Mitteln durch mechanische Verfahren grob zerkleinert werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel ein organisches Lösungsmittel oder ein Gemisch von miteinander mischbaren und/oder unmischbaren organisches Lösungsmitteln ist, das so gewählt wird, daß es in einen oder mehrere Kunststoffe aus der Mischung und/oder aus dem Verbund eindiffundiert und so quillt und/oder Stoffe herauslöst, aber nicht auflöst.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel auch unter Raumtemperatur abgekühlt und/oder über Raumtemperatur erwärmt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch das unterschiedliche Quellen von im Verbund vorliegenden Kunststoffen und/oder Werkstoffen sich die Größe der Kunststoffe unterschiedlich verändert und sich damit das Größenverhältnis der Kunststoffe und/oder Werkstoffe zueinander verändert und so teilweise auch mit mechanischer Unterstützung wie z. B. Rühren oder Schütteln eine Trennung des Verbundes durchgeführt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe eines oder mehrerer Kunststoffe durch die Quellung zunimmt und durch mechanische Verfahren wie z. B. durch Sieben der oder die gequollenen Kunststoffe von nicht oder weniger gequollenen Kunststoffen und/oder Werkstoffen, die dadurch eine geringere Größe haben, getrennt werden und dadurch eine Sortierung durchgeführt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Quellen von Kunststoffen sich die Dichte der Kunststoffe ändert und so durch ein Dichte spezifisches Trennverfahren wie z. B. die Schwimm- Sink-Trennung eine Trennung und Sortierung von anderen Kunststoffen und/oder Werkstoffen in dem Mittel auch nach Zusatz anderer Mittel durchgeführt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Quellen von Kunststoffen sich die mechanische Festigkeit ändert und durch ein mechanisches Verfahren wie Rühren oder Schütteln ein Zerfallen des gequollenen Kunststoffes in kleinere Stücke erreicht wird und so eine Trennung von im Verbund vorliegenden Kunststoffen und/oder Werkstoffen durchgeführt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Quellen von Kunststoffen sich die mechanische Festigkeit ändert und durch ein mechanisches Verfahren wie Rühren oder Schütteln ein Zerfallen des gequollenen Kunststoffes in kleinere Stücke erreicht wird und anschließend durch ein mechanisches Verfahren wie z. B. durch Sieben der gequollene und zerfallene Kunststoff von nicht oder weniger gequollenen und gequollenen aber nicht zerfallenen Kunststoffen und/oder Werkstoffen getrennt wird und dadurch eine Sortierung durchgeführt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Quellen von Kunststoffen die Kunststoffe weicher werden und so durch mechanische Verfahren zerrieben werden können, wodurch mit mechanischen Verfahren wie z. B. Sieben eine Trennung von weder gelösten noch gequollenen Kunststoffen und/oder Werkstoffen durchgeführt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel aus gequollenen und/oder weder gequollenen noch aufgelösten Kunststoffen lösliche Stoffe wie z. B. Weichmacher herauslöst und eine Abtrennung der und anderer Kunststoffe und/oder Werkstoffe von dem Mittel mit dem löslichen Stoff durch mechanische Verfahren wie z. B. Sieben durchgeführt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Herauslösen von löslichen Stoffen wie z. B. Weichmachern aus im Verbund mit anderen Kunststoffen und/oder Werkstoffen vorliegenden Kunststoffen sich die Größe der Kunststoffe im Verhältnis zu anderen Kunststoffen und/oder Werkstoffen verringert und so teilweise auch mit mechanischer Unterstützung wie z. B. Rühren oder Schütteln eine Trennung des Verbundes durchgeführt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe eines oder mehrerer Kunststoffe durch das Herauslösen von löslichen Stoffen wie z. B. Weichmachern abnimmt und durch mechanische Verfahren wie z. B. durch Sieben der oder die geschrumpften Kunststoffe von nicht veränderten oder gequollenen Kunststoffen und/oder Werkstoffen, die dadurch größer sind, getrennt werden und dadurch eine Sortierung durchgeführt wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Herauslösen von löslichen Stoffen wie z. B. Weichmachern aus Kunststoffen sich die Dichte der Kunststoffe ändert und so durch ein Dichte spezifisches Trennverfahren wie z. B. die Schwimm- Sink-Trennung eine Trennung und Sortierung von anderen Kunststoffen und/oder Werkstoffen in dem Mittel auch nach Zusatz anderer Mittel durchgeführt wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Festigkeit und/oder Härte durch das Herauslösen von löslichen Stoffen wie z. B. Weichmachern aus Kunststoffen zunimmt und somit eine Trennung von gequollenen oder nicht gequollenen Kunststoffen und/oder Werkstoffen durch mechanische Verfahren wie z. B. Sieben, Brechen oder Drücken durch einen Spalt durchgeführt wird und dadurch eine Sortierung stattfindet.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel, das ein Lösungsmittel oder ein Gemisch von Lösungsmitteln ist, so gewählt wird, daß das Mittel oder eine Komponente des Mittels ein oder mehrere Kunststoffe auflöst.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die gelösten Kunststoffe durch mechanische Verfahren wie z. B. Sieben von allen anderen nicht gelösten Kunststoffen und/oder Werkstoffen abgetrennt werden und so eine Sortierung stattfindet.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß Verunreinigungen an den Alt-Stoffen durch Mittel abgelöst und durch mechanische Verfahren wie z. B. Sieben von den Kunststoffen und/oder Werkstoffen getrennt werden können.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß aus und/oder von den Kunststoffen und/oder Werkstoffen herausgelöste und/oder abgelöste Stoffe durch ein anderes Mittel, das nicht mit dem zum Lösen verwendeten Mittel mischbar ist und ein organisches Lösungsmittel oder wäßriges Mittel darstellt, aus dem zum Lösen verwendeten Mittel extrahiert werden und durch ein mechanisches Verfahren wie z. B. Abdekantieren unter Ausnutzung der unterschiedlichen Dichte der Mittel abgetrennt werden.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Abtrennung des Mittels zusammen mit in ihm gelösten Stoffen, die aus Kunststoffen herausgelöst wurden, Verunreinigungen und Kunststoffen von nicht gelösten Kunststoffen und/oder Werkstoffen durch mechanische Verfahren wie z. B. Sieben das Mittel so aufbereitet wird, daß die gelösten Stoffe, Verunreinigungen und Kunststoffe getrennt werden.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Mittel gelösten Kunststoffe durch Ausfällen, das z. B. durch Zugabe eines für den Kunststoff Nicht-Lösers zu dem Mittel oder durch Abkühlen des Mittels erreicht wird, in eine feste Form überführt werden, während die im Mittel gelösten Stoffe und Verunreinigungen in Lösung verbleiben, und so durch ein mechanisches Verfahren wie z. B. Sieben von dem Mittel und die ihm noch gelösten Stoffe und Verunreinigungen abgetrennt werden.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß in dem verwendeten Mittel oder auch durch Zusatz eines anderen Mittels gleichzeitig ein Schwimm-Sink- Trennung durchgeführt wird.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten Lösungsmittel biologisch abbaubar und nicht oder nur wenig toxisch sind.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die erhaltenen Werkstoffe, die auch durch die Lösungsmittel-Behandlung nicht veränderte Kunststoffe sein können, sauber ohne Anhaftungen von Additiven und/oder Kunststoffen sind.