DE4318447C2 - Recyclingverfahren von heißschmelzenden organischen Stoffen; diese können mit oder ohne Trägereinlage, mit oder ohne Füllstoffzusatz, mit oder ohne Bestreuung oder Abdeckung ausgestattet sein - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Recy­ cling von heißschmelzenden Stoffen.

Ziel des Recycling ist die Rückführung der hierbei anfallenden Substanzen in den Produktionsprozeß.

Ein repräsentatives Beispiel für die angesprochenen Produkte sind bituminöse Dach- und Dichtungsbahnen.

Die vorliegende Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf diese Produktgruppe allein. Angesprochen sind beispielsweise auch Bodenbeläge aus Faserstoffen mit heißschmelzendem Untergrund. Dieser kann aus bi­ tuminösen Substanzen bestehen oder aus anderen Pro­ duktkombinationen, die heißschmelzend sind.

Aus dem Bereich der Dach- und Dichtungsbahnen­ produktion gehören hierzu auch Rückstände aus Fugen­ vergußmassen, Produktionsrückstände mit hohem Bitu­ menanteil, Ausschußware aus der Dachbahnenproduk­ tion oder Zuschnittabfälle, kurz, der gesamte Anfall an recyclefähiger, Bitumen enthaltender Produkte.

Bituminöse Dach- und Dichtungsbahnen enthalten im allgemeinen Füllstoffe, Zuschläge zum Bitumen zur Ver­ änderung der Bitumeneigenschaften (SBS, ataktisches Polypropylen oder dergleichen), Bestreuungsmaterial, Folienabdeckungen und in aller Regel Trägermateria­ lien.

Die Trägermaterialien können Glasgewebe, Glas­ vlies, Polyestergewebe oder Polyestervliese und Metall­ einlagen sein. Auch Papier und Pappe gehören hierzu.

Als Bestreuung wird Sand verschiedener Körnungen, Schiefer ververschiedener Kornart und Größe, Talkum, in Sonderfällen auch Kork oder Kunststoffschaum ein­ gesetzt. Abdeckungen können unter anderem Kunst­ stoffolien, wie sie als Trennschichten zum Verhindern vom Ankleben der Oberflächen in der Rolle eingesetzt werden, sein.

Für die Rückführung in den Produktionsprozeß ist es notwendig, das anfallende Material so umzuwandeln, daß dessen Eigenschaften für die Verarbeitung in den hierzu vorhandenen, kontinuierlich arbeitenden Ma­ schinen geeignet sind. Qualitative Gesichtspunkte, wie sie dem Fertigprodukt zuzuordnen sind, müssen erreicht bzw. durch entsprechende Zusätze gewährleistet wer­ den.

Die Produkteigenschaften bestimmen sich aus Norm­ vorschriften oder Qualitätszusagen des Herstellers.

Für die Produktion in den bekannten Verarbeitungs­ maschinen der bituminösen Produkte zu Dach- und Dichtungsbahnen sind verschiedene Voraussetzungen Vorbedingung: Die zu verarbeitende Masse muß pump­ fähig sein; sie darf Feststoffbeimengungen nur unter­ halb einer bestimmten Korngröße aufweisen (ca. 0,5 mm); während des Produktionsvorganges soll die Viskosität innerhalb bestimmter Grenzen konstant ge­ halten werden.

Die Festlegung der Viskosität kann durch Temperie­ rung innerhalb festgelegter Temperaturgrenzen erfol­ gen. Innerhalb zugelassener Rezepturen ist die Zugabe von Füllstoffen oder von Modifikationselementen be­ kannt.

Die Herstellung einer pumpfähigen Masse aus dem zu recycelnden Gut setzt die Durchführung bestimmter Verfahrensschritte voraus:

• 1. Zerkleinern des in den unterschiedlichen Formen angefallenen zu recycelnden Materiales.
• 2. Die Überführung dieses Materiales in eine Flüs­ sigphase durch Erhitzen und Beimischen in eine vorgelegte flüssige Bitumenmasse.
• 3. Das Homogenisieren, in der Regel durch Naß­ mahlung der heißen Masse bis zur gewünschten Korngröße.
• 4. Eine nach erfolgter Materialprüfung festgelegte Zugabe von Modifikationselementen zur Erlan­ gung vorgegebener Qualitätsbedingungen.

Die unter 2, 3 und 4 aufgezählten Verfahrensschritte sind weniger problematisch als die unter Punkt 1 er­ wähnte Zerkleinerung:
Bei Raumtemperatur sind die in Betracht kommen­ den bituminösen Massen nur sehr schwierig zu zerklei­ nern. Dieses liegt an der Eigenschaft der bituminösen Massen, unter der Einwirkung von Reibungswärme zu kleben und die Schneidwerkzeuge schließlich zu bloc­ kieren.

Die dabei erforderlichen hohen Drehmomente führen zu erhöhter Reibungswärme und verschlechtern die Zerkleinerungsmöglichkeiten. Vielfach werden sehr ro­ buste und mit hohen Antriebsleistungen ausgestattete Maschinen, wie sie zum Zerkleinern von Kunststoffab­ fällen benötigt werden, eingesetzt. Auch sind Methoden der Naßmahlung durch Zugabe von Kühlwasser be­ kannt. Das Kleben und Verschmieren der Schneidwerk­ zeuge kann ebenfalls durch Zugabe von mechanischen Trennmitteln, z. B. Talkumstaub oder dergleichen ver­ mindert werden.

Die Zerkleinerung in zunächst größere Materialstüc­ ke und bei weiteren Zerkleinerungsschritten oder mehr­ maligem Durchgang durch die Zerkleinerungsmaschine führt schließlich zu für die Weiterverarbeitung geeigne­ ten Produktpartikeln.

Bei der Zerkleinerung und besonders bei der Zugabe von staubartigem, mineralischem Trennmittel ist außer­ dem eine Entstaubung mit der entsprechenden Luftab­ reinigung erforderlich.

Die Zugabe von Wasser als Hilfsmittel bei der Zer­ kleinerung beeinträchtigt die Weiterverarbeitung der Produktstücke. Diese müssen bis zur Pumpfähigkeit des Bitumens, im allgemeinen in die Größenordnung von 160° bis 180°C erhitzt werden. Der Wassergehalt führt durch Dampfentstehung zu Schaumbildung und behin­ dert den weiteren Prozeß.

Bei zu recycelnden Produkten mit metallischer Einla­ ge, diese können aus Aluminiumband, Kupferband, Walzblei und in Einzelfällen auch aus Edelstahlband be­ stehen, ergibt sich überdies die Schwierigkeit, diese me­ tallischen Anteile zu separieren, da die Verarbeitung in den nachfolgend eingesetzten Homogenisiereinrichtun­ gen nicht möglich ist. Damit ist eine Auslese beim zu recycelnden Gut erforderlich. Fehler bei dieser Auslese führen zwangsläufig im weiteren Ablauf zu Produk­ tionsstörungen.

Eine Versprödung des zu zerkleinernden Produktes wäre durch Tiefkühlung möglich. Hierbei sollten Tem­ peraturen unter -35° bis -40°C erreicht werden; die Methode ist aus anderen Anwendungsgebieten mit an­ deren Produkten bekannt. Bei den hier angesprochenen Stoffen wäre das Tiefkühlen aus wirtschaftlichen Erwä­ gungen nicht einsetzbar.

In der DE 41 28 014 A1 wird ein Verfahren beschrieben, bei welchem die Reststoffe, also die zurückzuführenden Materialien bei Raumtemperatur auf eine Grösse von maximal 10 × 10 cm vorzerkleinert und anschlies­ send unter Bewegung aufgeschmolzen und homogenisiert werdet, worauf die resultierende Schnmelze im flüssigen Zustand bis auf eine Sieb­ feinheit von maximal 0,2 mm gemahlen wird. In dieser Vorveröffentli­ chung wird die Vorzerkleinerung insbesondere bei bituminösem Dich­ tungsmaterial als sehr kritisch bezeichnet. Deshalb sollten Zerkklei­ nerungsvorrichtungen verwendet werden, die nur wenig kinetische Ener­ gie an das zu verkleinernde Produkt übertragen. Da trotzdem Klumpen­ bildung und Verstopfungen auftreten können, sollen grobe gepuderte Schnitzel zurückgeführt werden, die den Mahlraum von entstehenden An­ backungen reinigen.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, die ge­ schilderten Schwierigkeiten durch entsprechende Maß­ nahmen zu überwinden:
Die Zerkleinerung der in die Produktion zurückzu­ führenden Materialien geschieht in einem Temperatur­ bereich, der der Pumpfähigkeit aufgeschmolzener Ma­ terialmasse entspricht. Im allgemeinen ist dieser Temperaturbereich bis in die Größenordnung von 180° bis 190°C zu führen. Er ist abhängig von der Art des zu verarbeitenden Materiales; bis zu einer Temperatur­ grenze von ca. 180°C sind alle hier erwähnten Produkte verarbeitbar. Durch die Temperaturanwendung werden die Werkzeuge der Zerkleinerungsmaschine erhitzt. Dadurch ist ein Verkleben mit der Grundsubstanz des zu recycelnden Produktes nicht möglich; dieses schmilzt sofort und wirkt überdies als Schmier- und Gleitmittel. Auch die im Material befindlichen Trägersubstanzen, außer bei Metallen, sind bei diesen Temperaturen leich­ ter zu zerkleinern. Die Zerkleinerung erfolgt in Zerklei­ nerungsmaschinen, die mit heißer Masse überflutet wer­ den. Diese Masse kann aus vorgelegtem Bitumen beste­ hen. Die Verwendung von bereits aufgeschmolzenem Recyclat ist ebenfalls möglich. Schließlich läßt sich der Vorgang mit einem Gemisch aus beiden Flüssigphasen durchführen.

Ein konisches Einführungsgefäß, trichterförmig aus­ gebildet, mit aufgeheizter Außenfläche und randgängig aufgebrachter flüssiger Masse führt gleichzeitig zum Abgleiten der eingebrachten zu recycelnden Stücke zu der am Tiefpunkt eingesetzten Zerkleinerungsmaschi­ ne. Dabei ist das Zerkleinerungswerkzeug teilweise oder voll überflutet.

Bisher nicht angewendet, aber im Sinne der Erfindung einsetzbar ist auch eine den Wasserstrahlschneiden ähn­ liche Schneidvorrichtung mit einem Hochdruckmasse­ strahl.

Für alle Methoden gilt, daß sie auch mittels inertgas­ überlagertem Schmelzebehälter ausgeführt werden können, wenn Oxydation oder der Einfluß anderer At­ mosphärilien ausgeschaltet werden sollen.

Die Beheizung erfolgt mit bekannten Methoden, Dampfheizung, elektrische Beheizung, Wärmeträgeröl­ beheizung.

Zur Erzielung kleinerer Produktabschnitte kann ein mehrmaliger Durchgang des bereits vorzerkleinerten Produktes durch die Zerkleinerungsmaschine erfolgen. Das bereits vorliegende pumpfähige Produkt ist mit ge­ eigneten Pumpen, Schneckenpumpe, Kanalradpumpe und dergleichen, also Fördereinrichtungen für Flüssig­ keiten mit begleitenden Feststoffen umpumpbar.

Die schließliche Zerkleinerung auf Stückgrößen bis maximal 4 × 4 cm bei Bahnabschnitten erlaubt die Zu­ führung für die Heiß-Naßmahlung in einer geeigneten Mühle. Durch die hierbei auftretende Reibwärme er­ folgt eine weitere Aufheizung der Masse. Durch geeig­ nete Maßnahmen, z. B. gekühlte Sekundärkreisläufe bei Wärmeträgerölheizung, kann die Temperatur limitiert werden.

Der mehrmalige Durchgang durch die Heiß-Naß­ mahlanlage bis zu einer schließlichen Korngröße von maximal ca. 0,5 mm wird vorgesehen.

Die auf diese Weise hergestellte Masse wird in mit Rührwerken ausgestattete Behälter übergeführt. Hier werden Proben entnommen. Die Laboruntersuchung zeigt an, welche Modifikationselemente oder Füllstoff­ zusätze notwendig sind, um vorgegebenen Qualitätsan­ sprüchen gerecht zu werden.

Im Flüssigmasse-Behälter an der Zerkleinerungsma­ schine werden Hochschermischer oder Hochturbulenz­ mischer eingesetzt, um den Auflösungsprozeß der zer­ kleinerten Materialstücke zu beschleunigen.

Eine Sonderstellung nehmen die Produkte mit Metall­ bändern als Einlage ein.

Die Metallbänder können aus Aluminium, Blei, Kup­ fer oder Edelstahl bzw. entsprechenden Legierungen bestehen.

Für die Abscheidung der Metallteile hinter der Zer­ kleinerungsmaschine ist die Dichte des Metalles im Ver­ hältnis zur Flüssigphase von elementarer Bedeutung.

Aluminium hat etwa die dreifache Dichte, Blei etwa die dreizehnfache der übrigen organischen Flüssigmas­ se.

Beim Recycling alter Dachbahnenbeläge, die in den Prozeß auch eingeführt werden sollen, können außer­ dem aus der Verarbeitung Nägel, Schrauben oder auch Zinkreste und dergleichen in den Prozeß eingeschleppt werden. Diese Werkstoffe sind aber in aller Regel für die Homogenisiereinrichtung nicht verarbeitbar.

Eine Abscheidung mittels Fliehkraftsystemen ist vor­ gesehen. Je nach Aufwand und Anlagengröße werden Hydrozyklone, Rohrschleudern, Dickstoffreiniger, Waschsiebe oder Waschbütten mit Schräglauf, Hori­ zontalrührwerke und Schwerstoff-Auffangrinnen vor­ gesehen.

Diese Anlagenteile sind als Aggregate der Papierin­ dustrie dem Fachmann bekannt. Ihre Anwendung in modifizierter Bauweise für Beheizung und angepaßt an höhere Viskosität und im Einsatz für die Abscheidung von Metallteilen aus heißschmelzender Masse ent­ spricht dem Erfindungsgedanken.

Der Einsatz in Kombination mit den anderen, bereits geschilderten Geräten und Verfahrensstufen erlaubt es, den Gesamtprozeß auf alle am Beispiel heißschmelzen­ der Produkte mit hohem Bitumenanteil, insbesondere auch mit Metallanteilen anzupassen. Eine Separation vor der Eingabe in den Recyclingprozeß ist nicht erfor­ derlich.

Damit ist die Gesamtheit aller anfallenden Produkte der in Betracht kommenden Produktionsbranchen er­ faßt.

Claims (13)

1. Recyclingverfahren für heißschmelzende organische Stoffe, welche eine Trägereinlage, einen Füllstoffzusatz oder eine Bestreuung oder Abdeckung aufweisen können, wobei die wieder zu verwertenden Materialien zerkleinert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerkleinerung bei einer Temperatur erfolgt, bei welcher wesentliche Anteile heiß­ schmelzender Komponenten pumpbar werden und in eine flüssige, artgleiche oder artverwandte Masse gegeben werden.

2. Recyclingverfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die flüssige Masse ganz oder teilweise aus Schmelzgut des Recyclates besteht.

3. Recyclingverfahren nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, dass im Aufnahmebehälter Rührwerke mit hoher Scherkraft oder Hochturbulenzmischer eingesetzt werden.

4. Recyclingverfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Zerkleinerung in einer Zer­ kleinerungsmaschine erfolgt, die wenigstens teilweise mit heißer Masse überflutet wird.

5. Recyclingverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die heiße Masse aus vorgelegtem Bitumen besteht.

6. Recyclingverfahren nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die heiße Masse aus auf geschmol­ zenem Recyclat besteht.

7. Recyclingverfahren nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die heiße Masse aus einem Ge­ misch von vorgelegtem Bitumen und auf geschmolzenem Recyclat besteht.

8. Recyclingverfahren nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Masse des Aufnahmebehälers durch Umpumpen mehrfach durch die Heißzerkleinerung geführt wird.

9. Recyclingverfahren nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Masse zumindest einmal durch eine thermisch beaufschlagte, für die Naßzerkleinerung ausge­ bildete Homogenisierungseinrichtung geführt wird.

10. Recyclingverfahren nach Anspruch 9, dadurch ge­ kennzeichnet, dass in der Flüssigphase vorhandene Metallteile mittels Fliehkraft oder Sedimentationsabscheider separiert werden.

11. Recyclingverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass die gewonnene Masse durch Modifikation mit Zusatzstoffen quali­ tätskonstant produziert wird.

12. Recyclingverfahren nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die verfahrenstechnische Be­ handlung unter Schutzgas ausgeführt wird.

13. Recyclingverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass durch Steuerung der thermischen Beaufschlagung die Produkttemperatu­ ren limitiert werden.