DE4311181A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Formkörpern aus verschmutzten thermoplastischen Abfallstoffen zur energetischen Verwertung - Google Patents

Description

Seit einigen Monaten besteht die gesetzliche Verpflichtung zur stofflichen Wiederverwertung von Verpackungsabfällen.

Seitdem hat sich gezeigt, daß die eingesammelten Kunststoff-Verpackungsab­ fälle in erheblichem Umfang so stark verschmutzt und mit Fremdstoffen durch­ setzt sind, daß sie mit Hilfe der heutzutage bekannten Verwertungstechnolo­ gien wirtschaftlich nicht wieder aufgearbeitet werden können.

Als Ausweg verbleibt zur Zeit nur die energetische Nutzung des Energiege­ halts der Abfälle durch Vergasen.

Ein solches Vergasen der Verpackungsabfälle die mehrheitlich in Form von flächigen Kunststoffstücken vorliegen, ist mit den üblichen Vergasungsanla­ gen nicht möglich. Die relativ leichten Abfälle können nicht kontrolliert vergast werden und werden leicht in Richtung Kamin geblasen. Die Vergasung erfolgt dann bei zu niedrigen Temperaturen. Dies führt dann zu vermehrten umweltbelastenden Emissionen.

Die Erfindung hat sich deshalb die Aufgabe gestellt aus den stark mit Fremd­ stoffen und Papierresten durchsetzten Kunststoffabfällen ein massiv verdich­ tetes brikettähnliches Formstück herzustellen daß sich in den üblichen Ver­ gasungsanlagen unter Vermeidung überhöhter schädlicher Emissionen wie übli­ che feste Brennstoffe verheizen läßt. Dabei soll es möglich sein diese bri­ kettähnlichen Stücke allein oder in Mischung mit konventionellen festen Brennstoffen zu vergasen und sie damit rohstofflich zu nutzen.

Gelöst wird diese Aufgabe indem die verschmutzten Abfälle durch Vermischen mit einem erhitzten fluiden Stoff - künftig kurz Fluid genannt - auf eine Temperatur gebracht werden, bei der die thermoplastischen Abfälle unter Druck miteinander verschmelzen und bei dem die thermoplastischen Abfälle auf den übrigen Reststoffen haften, so daß sie in einem Formwerkzeug zu einem brikettähnlichen Profil verformt und anschließend auf Länge abgetrennt und auf Raumtemperatur abgekühlt werden können, ohne daß fluide Bestandteile stören.

Als Fluide sind hydrophobe Stoffe insbesondere fettartige Substanzen ge­ eignet, die bei den Temperaturen, mit denen die fluiden Zumischungen die Abfälle auf die zum Erreichen der Plastizität der thermoplastischen Anteile erforderliche Temperatur erwärmen können, flüssig sind, bei möglichst nied­ rigen Dampfdrücken. Zum Beispiel beträgt bei LDPE die erforderliche Temperatur rd. 130°C.

Ein Vorteil des Verfahrens besteht darin daß für die Fluide auch wieder Abfallstoffe verwendet werden können. Geeignet sind beispielsweise Altöle nicht mehr für Nahrungsmittel geeignete Frittierfette Kokosöle sowie ähn­ liche wachsartige Substanzen.

Das Ergebnis ist überraschend. Bislang galt allgemein, daß Flüssigkeiten in einem Gemisch mit thermoplastischen Werkstoffen von im wesentlichen flächi­ ger Gestalt eine Verbindung bzw. Verschweißung thermoplastischer Teile ver­ hindern. Bereits ein noch so dünner Flüssigkeitsfilm verhindere jede Verbin­ dung.

Versuche haben jetzt jedoch gezeigt daß diese vorherrschende Ansicht nicht generell gilt. Mit der Zugabe eines erwärmten Fluids zu flächigen thermopla­ stischen Verpackungsabfällen wie etwa LDPF wurde der plastische Zustand des Thermoplasten in sehr kurzer Zeit erreicht. Bei der nachfolgenden Verpres­ sung verschweißten die Folienstücke miteinander. Der größte Teil des Fluids entwich bei dem Preßvorgang.

Die Durchführung des Verfahrens erfolgt indem Abfälle und Fluid in einem Mischbehälter miteinander vermengt werden. Das Fluid ist dabei zuvor auf die erforderliche Temperatur erwärmt worden. Das Vermischen erfolgt sehr kurz­ zeitig. Die Mischung gelangt dann in eine Förderschnecke oder ein Förder­ band, worin sich die Abfälle weiter erwärmen. Von dort gelangen die Abfälle in einen Vorverdichtungszylinder wo ein hin- und hergehender Verdichtungs­ kolben die Abfälle vorverdichtet. Der Zylinder enthält Bohrungen, durch die das überschüssige Fluid abfließen kann. Der Kolben schiebt die auf Plasti­ fiziertemperatur erwärmten Abfälle in einen 2. Zylinder in dem ein Kolben die Abfälle weiter verdichtet. Der dabei entstehende Druck reicht aus, die Abfälle miteinander zu verbinden bzw. miteinander zu verschweißen. Auch die­ ser Zylinder enthält Bohrungen durch die das Fluid bis auf einen nicht aus­ preßbaren Rest abfließen kann. Am Ende des Zylinders haben die Abfälle ther­ moplastische Eigenschaften ähnlich einem gefüllten massiven thermoplasti­ schen Strang. In dem anschließenden Verformungswerkzeug erhält der Strand seine endgültige Form und Oberfläche.

In Fig. 1 ist eine beispielhafte Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durch­ führung des Verfahrens dargestellt.

(1) zeigt den Mischbehälter mit der Rutsche (2) für die Abfälle, und (3) stellt das Zuführrohr dar, mit dem das erwärmte Fluid dem Mischbehälter zu­ geführt wird. In dem Mischbehälter befinden sich Rührflügel (4) zur Durch­ mischung. Vom Mischbehälter fallen die Abfälle in eine am Boden des Misch­ behälters befindliche angetriebene Förderschnecke (5), die die auf Plasti­ fiziertemperatur erwärmten Abfälle in den Vorverdichtungszylinder (6) trans­ portiert. Der hin- und hergehende Kolben (7) verdichtet die Abfallmischung und preßt sie in den Hauptverdichtungszylinder (8). Durch die Öffnungen (9) im Vorverdichtungszylinder (6) entweicht bei der Vorverdichtung der Masse Fluid. Das vorverdichtete Material wird im Hauptverdichtungszylinder (8) mittels des hin- und hergehenden Kolbens (10) fertigverdichtet. Auch der Hauptverdichtungszylinder enthält Bohrungen (11), durch die das Fluid wäh­ rend des Preßvorgangs entweichen kann. Am Ende des Hauptverdichtungszylin­ ders befindet sich das Profilformwerkzeug (12), aus dem der fertigverdich­ tete und zu einer massiven Masse verbundene Profilstrang ausgestoßen wird. In dem Beispiel des brikettähnlichen Formkörpers wird der Strang durch die Abschereinrichtung (15) zerteilt. Die Formstücke (16) fallen dann auf die Bahn (13), um dann von der Bahn zur endgültigen Abkühlung in das Wasserbad (14) transportiert zu werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung lassen sich nach dem Verfahren auch Formkörper aus Neuware herstellen. Dabei entstehen dann Produkte mit selbst­ schmierenden Eigenschaften. Statt Strangprofilen können nach dem Verfahren auch Formkörper in Preßformwerkzeugen hergestellt werden, indem entweder fertig verdichtete Abschnitte in das Werkzeug eingelegt werden oder indem das Werkzeug nach dem Intrusionsverfahren gefüllt wird.

Claims (11)

1. Verfahren zur Herstellung von brikettähnlichen Formstücken aus ver­ schmutzten thermoplastischen Kunststoffen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffe durch Vermischen mit einem erhitzten fluiden Stoff bis zu ihrem plastischen Bereich erwärmt und dann unter Druck zu einem Form­ körper verpreßt werden.

2. Verfahren zur Herstellung von brikettähnlichen Formstücken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Plastifizierung der Kunststoffe erforderliche Menge an fluidem Stoff beim Verpressen der Kunststoffe zum überwiegenden Teil wieder entweicht.

3. Verfahren zur Herstellung von brikettähnlichen Formstücken nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verpreßten Kunststoffe zu einem Strangprofil verformt, das Strangprofil dann zerteilt und die Formstücke auf Raumtemperatur abgekühlt werden.

4. Verfahren zur Herstellung von brikettähnlichen Formstücken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der fluide Stoff hydrophob ist, vorzugs­ weise fettartig hydrophob ist.

5. Verfahren zur Herstellung von brikettähnlichen Formstücken nach Anspruch 1 und 4. dadurch gekennzeichnet, daß die fluiden Stoffe aus Altstoffen bestehen.

6. Verfahren zur Herstellung von brikettähnlichen Formstücken nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Altstoff aus einem Altöl und/oder aus einem für Nahrungsmittel nicht mehr geeigneten Frittierfett und/oder aus gebrauchtem Kokosfett besteht.

7. Vorrichtung zur Herstellung von brikettähnlichen Formstücken aus ver­ schmutzten thermoplastischen Kunststoffen, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einem erhitzten Fluid plastifizierten Kunststoffe in einem Hauptverdichtungszylinder (8) durch einen hin- und hergehenden Kolben (10) zu einem massiven thermoplastischen Strang miteinander verschweißt werden, wobei der Hauptverdichtungszylinder Bohrungen (11) enthält durch die überschüssiges Fluid entweichen kann.

8. Vorrichtung zur Herstellung von brikettähnlichen Formstücken nach An­ spruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich am Ende des Hauptverdich­ tungszylinders (8) ein Verformungswerkzeug (12) befindet zum Ausstoßen eines brikettähnlichen Profils.

9. Vorrichtung zur Herstellung von brikettähnlichen Formstücken nach An­ spruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einem erhitzten Fluid plastifizierten Kunststoffe in einem Vorverdichtungszylinder (6), der in der Hauptverdichtungszylinder (8) mündet, durch einen hin- und hergehenden Kolben (7) vorverdichtet werden, wobei der Vorverdichtungs­ zylinder Bohrungen (9) enthält, durch die Fluid entweichen kann.

10. Vorrichtung zur Herstellung von brikettähnlichen Formstücken nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffe kontrolliert durch den fluiden Stoff geführt werden.

11. Vorrichtung zur Herstellung von brikettähnlichen Formstücken nach An­ spruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die kontrollierte Führung der Kunststoffe in dem fluiden Medium mit einer Schnecke oder mit einem Ra­ kelband gewährleistet wird.