DE4421360A1 - Verfahren zum Behandeln von Verbundelementen - Google Patents

Verfahren zum Behandeln von Verbundelementen

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln von Verbundelementen aus festen organischen und/oder anorganischen Verbundwerkstoffen wie Verbunden aus Metall/Metall, Kunststoff/Kunststoff, Metall/Kunststoff oder mineralischen Verbunden mit Metallen und/oder Kunststoffen, beispielsweise verzinnten Kupferleiterbahnen von Schaltungen, faserverstärkten Kunststoffen oder verkupferten Aluminiumdrähten in koextrudierter oder laminierter Form bzw. Verbunden mit thermisch oder galvanisch aufgetragener Beschichtung.
Probleme bilden diese Verbundstoffe vor allem bei der Entsorgung, da bislang ein Trennen der sich im Verbund befindlichen Stoffe nicht stattfindet. Diese Verbundstoffe werden heute fast ausschließlich in - umweltunverträglicher Weise - verbrannt oder deponiert.
Zu den Verbundwerkstoffen, welche zukünftig geordnet entsorgt werden müssen, gehören vor allem auch Rückstände aus dem Verpackungsbereich. Gerade dort sind koextrudierte und laminierte Produkte bislang unersetzlich, da die im Verbund befindlichen Werkstoffe in Kombination hervorragende Verpackungseigenschaften besitzen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu entwickeln, mit welchem Verbundelemente so behandelt werden können, daß eine Rückgewinnung von Werkstoffen erfolgt; die Verbundwerkstoffe können dadurch in die Wirtschaftskreisläufe zurückgebracht werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe führt die Lehre nach dem unabhängigen Patentanspruch; die Unteransprüche geben günstige Weiterbildungen an.
Erfindungsgemäß erfolgt das Ablösen einzelner Schichten durch Mahlen der Verbundwerkstoffe bei einer Temperatur von 10° bis 75°, insbesondere bei etwa Raumtemperatur und Umfangsgeschwindigkeiten der Mahlwerkzeuge zwischen 50 und 180 m/s. Zudem soll im Mahlprozeß das Verbundelement in die Verbundwerkstoffe durch Freisetzung von deren unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften - insbesondere der Dichte, Reißdehnung, Rückstellkraft, Wärmeausdehnung und Wärmeübergang sowie der Elastizität und der damit verbundenen molekularen Strukturunterschiede - selektiv aufgeschlossen und die Adhäsionen der Verbundwerkstoffe untereinander aufgehoben werden.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird das Verbundelement vor dem Mahlen zerkleinert und/oder verdichtet.
Durch das selektive Mahlen erfolgt ein Zerkleinern des Verbundstoffes in unterschiedlichste Strukturen, wobei sich die einzelnen Komponenten bezüglich Dimension und Geometrie infolge ihrer unterschiedlichen Charakteristiken auch unterschiedlich verhalten. Die Verbundelemente können vor dem Vermahlen verdichtet, z. B. extrudiert werden. Es hat sich herausgestellt, daß beim selektiven Mahlen - beispielsweise in einer Wirbelmühle - die Bestandteile aus Polyethylen im wesentlichen unverändert bleiben, während metallische Bestandteile, beispielsweise aus Aluminium - die vorher in flächiger Form vorlagen - in zwiebelartige Strukturen deformiert werden. Kunststoffverbunde, beispielsweise Polystyrol-Polyethylen, schließen sich - ohne deutliche Deformation - in unterschiedliche Strukturen auf mit deutlichen Unterschieden in Bezug auf die Partikelgrößen; diese sind erheblich größer als die erwähnten Aluminiumzwiebelstrukturen.
Das unterschiedliche Aufschließ- bzw. Deformierungs- Verhalten der Metalle bewirkt, daß sich die einzelnen Bestandteile voneinander ablösen, so daß darauffolgend ein getrenntes Abziehen der Kunststoffe, der mineralischen Faseranteile und der Metallteile ermöglicht wird. So werden etwa die großen Partikel von den kleinen Partikel getrennt, da die weniger stark aufgeschlossenen Produkte im Sieb verbleiben, während die kleineren Partikel die Maschen passieren. Eine weitere Separation wird in einem Trenntisch und/oder durch ein Fließbett ermöglicht, wobei sich die Strukturen, Dichten sowie geometrische und gravimetrische Unterschiede verfahrensfördernd auswirken.
Sobald durch das Trennen eine Metall- und/oder Kunststofffraktion gewonnen ist, können die Fraktionen verdichtet werden. Dieses Verdichten erfolgt durch Agglomeration und/oder einer Extrusion.
Die durch dieses Verfahren zu behandelnden Verbundstoffe werden vor dem selektiven Mahlen zerkleinert, dann der Wirbelmühle zugeführt. Der Aufschluß beim Vermahlen in der Wirbelmühle steht in Abhängigkeit von der Adhäsion und der Schichtdichte der sich im Verbund befindlichen Werkstoffe sowie der Verweilzeit im Mahlprozeß in der Wirbelmühle und der Umfangsgeschwindigkeiten des Rotors sowie der erreichten Intensität der erzeugten Wirbel.
Das vorzerkleinerte Material wird durch einen Rotor im Luftstrom beschleunigt. In den dabei entstehenden Wirbeln im Ultraschallbereich zerkleinert sich das zugeführte Material gegenseitig. Die einzelnen im Verbund befindlichen Stoffe werden freigesetzt, die physikalisch unterschiedlichen metallischen Schichten wie auch die Kunststoffschichten lösen sich voneinander ab. Die Metallschichten rollen sich ein und bauen sich zwiebelartig auf. Der Durchmesser der entstandenen Zwiebelstrukturen erreicht dadurch ein Mehrfaches der Schichtdicke als zuvor im flächigen Verbund. Die Kunststoffschichten erreichen durch ihre unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften eine unterschiedliche Struktur und Geometrie zueinander sowie zu den metallischen Schichten, die sich ihrerseits unterschiedlich verhalten bzw. zu mineralischen Verbundanteile unterscheiden.
Insgesamt arbeitet dieses Verfahren außerordentlich wirkungsvoll und energiesparend. Durch das gegenseitige Zerkleinern infolge des Aufeinanderprallens des Materials wird der Verschleiß an den Zerkleinerungswerkzeugen der Mühle sehr gering gehalten, was sich auf die Standzeit sowie die Verfügbarkeit der Mühle oder entsprechender Anlagen im Betrieb sehr effizient auswirkt. Zu erwähnen ist vor allem, daß die Fraktionen nunmehr in fast reiner Form vorliegen und so äußerst günstig in die Wirtschaftskreisläufe zurückfließen.

Claims (12)

1. Verfahren zum Behandeln von Verbundelementen aus festen organischen und/oder anorganischen Verbundwerkstoffen wie Verbunden aus Metall/Metall, Kunststoff/Kunststoff, Metall/Kunststoff oder mineralischen Verbunden mit Metallen und/oder Kunststoffen durch selektive Zerkleinerung der Verbundelemente und Separation der Verbundwerkstoffe bei einer Prozeßtemperatur zwischen 10° und 75°C, insbesondere bei etwa Raumtemperatur, und einer Umfangsgeschwindigkeit an den Mahlwerkzeugen zwischen 50 und 180 m/sec.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbundelement in einem Mahlprozeß in die Verbundwerkstoffe durch Freisetzung von deren unterschiedlich physikalischen Eigenschaften selektiv aufgeschlossen und die Adhäsionen der Verbundwerkstoffe untereinander aufgehoben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbundelement vor dem Mahlen zerkleinert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbundelement vor dem Mahlen verdichtet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine definierte Zerkleinerung auf Bestandteile des Verbundelementes einer Korngröße von 5 bis 30 mm.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbundwerkstoffe in einer Wirbelmühle behandelt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablösen der Schichten des Verbundelementes mittels entstehender Prozeßwärme durchgeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ablösen der Verbundwerkstoffe aus dem Verbundelement Flüssigkeit und/oder Begasung zugeführt werden/wird.
9. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen Siebvorgang für das Trennen.
10. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Separieren auf Trenntischen und/oder durch Fließbettseparatoren od. dgl. erfolgt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Metall- und/oder Kunststoffteile anschließend verdichtet werden.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Metall- und/oder Kunststoffanteile extrudiert werden.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1839755A3 (de) * 2006-03-27 2011-03-09 FUJIFILM Corporation Sortiervorrichtung und Verfahren
CN105057312A (zh) * 2015-08-12 2015-11-18 赵汉豪 新工艺综合环保垃圾消化厂
WO2016203041A1 (de) * 2015-06-18 2016-12-22 Aquafil Engineering Gmbh Verfahren zum zerkleinern von kunststoffmaterial, ein mit diesem verfahren hergestelltes produkt und verwendung desselbigen

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