DE602005002369T2

DE602005002369T2 - Verfahren zur verarbeitung von kunststoffabfall zum erhalt von matrixmaterial, das matrixmaterial und das kompositmaterial

Info

Publication number: DE602005002369T2
Application number: DE200560002369
Authority: DE
Inventors: Mihaly Szilvassy; Miklos Nemeth
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-06-07
Filing date: 2005-06-03
Publication date: 2008-07-31
Anticipated expiration: 2025-06-04
Also published as: EP1755846B1; CN1988991A; EP1755846A1; US20070272775A1; HU0401134D0; SI1755846T1; WO2005120790A1; HU225951B1; DE602005002369D1; PL1755846T3; ATE372199T1; HUP0401134A2; CA2570485A1; ES2293585T3

Description

Das Sachgebiet der Erfindung ist ein Verfahren zur Verarbeitung von Kunststoffabfall zum Erhalt eines in einem breiten Kreise nutzbaren Matrixmaterials größtenteils aus thermoplastischen, zu einem anderen Zweck nicht verwendbaren, verschmutzten Kunststoffabfällen, weiterhin die weitere Aufbereitung dieses Matrixmaterials unter der Zugabe von Füllstoffen zum Erhalt von Kompositmaterial zur technologischen Verwendung, in erster Linie zum Erhalt von Baumaterialien.
Die weiteren Sachgebiete der Erfindung sind das aus der Aufbereitung des Kunststoffabfalls erhaltene Matrixmaterial und das unter der Zugabe der Füllstoffe hergestellte Kompositmaterial zur technologischen Verwendung, in erster Linie Baumaterialien. Die der Erfindung entsprechenden Verfahren wenden keine Zerkleinerung oder kein Strangpressen an.
Die Beseitigung von Kunststoffabfall und deren Wiederverwendung ist ein ungelöstes Problem unserer Gegenwart. Die Herstellung und Verwendung von Kunststoff verbreitert sich ständig, und damit steigt somit die Menge des entstehenden Kunststoffabfalls an.
Den Kunststoffabfall können wir in drei Kategorien einreihen:

1. Technologische Abfälle, Produktionsabfälle, Aufbereitungsabfälle. Im Allgemeinen gelangen sie nicht in die Umwelt. Direkt zerkleinert, gemahlen können sie in den technologischen Prozess zurückgeführt werden.
2. Industrieabfälle, weiterhin Aufbereitungsabfälle, Konfektionierungsabfälle. Die halbfertigen Kunststoffprodukte entstehen größtenteils im Laufe der am Verbraucherort vorgenommenen Aufbereitung und Konfektionierung. Sie sind sortenrecht, rein, ihre Verwendung ist im Allgemeinen gelöst: oder die Hersteller der Halbfertigprodukte nehmen sie zurück oder die auf die Nutzung der Abfälle spezialisierten Firmen kaufen sie auf.
3. Abfälle der ihre Funktion ausfüllenden Kunststoffprodukte, Verpackungsmaterialien, Hohlkörper, abgenutzte Produkte. Die letztere Kategorie des Kunststoffabfalls bedeutet das größte Problem.

Die Wiederaufbereitung des auf den Deponien gelagerten Kunststoffabfalls ist weltweit eine schlüsselwichtige Aufgabe. Bei der Verwendung von Kunststoff sind einen Vorteil bedeutende Eigenschaften – z. B. sie zersetzen sich nicht auf äußere Umwelteinflüsse, sie faulen nicht, ihre Dichte ist gering, aber ihr spezifisches Volumen hoch, sowie sie auf die Mülldeponie gelangen, werden sie zum Nachteil. Trotz dass etwa 10% des gesamten Haushaltsmülls Kunststoff sind, bzw. 1,5% des auf die Deponien gelangenden, auch Bauabfälle enthaltenen Mülls Kunststoff sind, sieht das als viel mehr aus, denn im Verhältnis zu seiner Masse ist das gesamte Volumen größer.
Wegen der spezifischen physikalischen und chemischen Eigenschaften der Kunststoffe bedürfen ihre wiederholte Verwendung und besonders ihre Wiederverarbeitung einer neuen Zugänglichkeit.
Die selektive Altstoffsammlung sammelt die von der Einwohnerschaft verwendeten verschiedenen Polymermatrixkunststoffe, mit einem Sammelausdruck als Kunststoff, unabhängig davon, woraus diese Kunststoffe bezüglich ihres Materials bestehen.
Ein weiteres Problem der Wiederverarbeitung ist, dass innerhalb einer einzigen Kunststoffsorte mehrere hunderte, im Falle von einzelnen massenweise hergestellten Kunststoffen mehrere tausende Varianten auftreten. Sogar eine nach Sorten assortierte Wiederverarbeitung der Kunststoffe kann Probleme verursachen, wenn sie nicht von demselben Gebiet kommen z. B. ist der zum Spritzguss taugliche PE nicht derselbe, wie der zur Rohrherstellung oder zum Flaschenblasen entwickelte PE. Die Vermengung der Kunststoffe im Laufe einer selektiven Sammlung aber senkt ihre Verwendbarkeit weiter. Das erschwert besonders die Wiederverarbeitung des sich aus Kunststoffen verschiedener chemischer Struktur zusammensetzenden Abfalls.
Die Verwendbarkeit des gemischten Kunststoffabfalls ist heutzutage ein kritisches Gebiet. Entsprechend der gegenwärtigen Standpunkte erlaubt der nach der Wiederverarbeitung unbedingt eintretende technische Wertverlust eine immer bescheidenere Verwendung.
Die verschmutzten und gemischten Abfälle können – laut des bisherigen Standes der Technik – im Allgemeinen auch nicht rationell neu bearbeitet werden, zu ihrer Verwendung sind neue Methoden notwendig. Umso kontaminiertere und verschmutztere Kunststoffabälle zur Wiederverarbeitung tauglich gemacht werden müssen, desto teuerer ist der Aufbereitungsprozess. Das stimmt erhöht für den aus den Verbraucherverpackungen stammenden gemischten, starken Kunststoffgehalt des Haushaltsmülls, auch dann, wenn er aus der selektiven Abfallsammlung stammt.
Der Frage sich von einer anderen Seite nähernd, kann gesagt werden, dass das auch so ernste Problem der Behandlung und/oder des Verschwindens des kommunalen Mülls die Kunststoffabfälle weiter komplizieren, weil sie von ihrer Form (größtenteils Folien, Schäume, Tüten, Flaschen) und ihrem Stoffgewicht her, sich breiter ausbreiten, auf einem biologischem Weg sich nicht oder kaum zersetzen, und das Volumen des Mülls erhöhen. Für diese Kunststoffabfälle ist deren Beseitigung und in erster Linie deren Agglomeration auch schon in sich selbst ein eminenter Wert, aber es ist besonders vorteilhaft, wenn aus diesen solche Produkte entstehen, die nützlich sind und gleichzeitig ein anderes, übrigens nur aus der Natur zu gewinnendes Material, in erster Linie Holz auslösen.
Unsere gegenwärtige Studie bezweckt mit den Verfahren entsprechend der Erfindung, dass wir

a) aus den wertlosen Kunststoffabfällen ein auch in sich selbst wertvolles, zur weiteren Aufarbeitung taugliches Matrixmaterial herstellen;
b) mit einem weiteren Schritt technologisch wertvolles, in erster Linie ein Baumaterial und Holz ersetzendes Kompositmaterial herstellen; und dadurch
c) aus dem Müll ein Material geringen Stoffgewichts und hohen Volumens verschwinden lassen.

Unter den Endprodukten des Verfahrens können wir also das reine (zusatzstofffreie) Material differenzieren, das im Interesse der Differenzierung wir als Matrixmaterial bezeichnen, und das einen Füllstoff enthaltene Material, dass aus einem reinen Material, oder aus dem Matrixmaterial mit der Zugabe von Füllstoffen gefertigt wird; das nennen wir Kompositmaterial.
Die thermoplastischen und aus Füllstoffen bestehenden Kompositmaterialien werden schon seit Jahrzehnten hergestellt und angewandt, in den hergebrachten Aufbereitungseinrichtungen aber ist die Sauberkeit des zu verarbeitenden Kunststoffes eine Anforderung. So also sind neue, thermosplastische Kunststoffe oder aus einer gründlichen selektiven Sammlung, einer gründlichen Auslese und Reinigung gewonnene Kunststoffe diskutabel. In unserer Gegenwart gelingt es Ungarn nur etwa 15% des Kunststoffabfalls durch eine selektive Sammlung und einem industriellen Recycling mit dem Ziel einer Wiederverarbeitung zu sammeln. Von den 15% wird auch nur der sauberste, wertvollste Teil wieder verwendet, der übrige gelangt in Ballen, die Umweltbelastung erhöhend, auf eine Mülldeponie. Mangels einer entsprechenden Aufbereitungstechnik haben die übrigen 85% trotz der begründeten Gesellschaftsanforderung, in erster Linie wegen Geldmangel, auch nicht viel Chancen zur Aufbereitung und der darin zu findenden Kunststoffnutzung.
Im Laufe der hergebrachten Verfahren ist der erste Schritt der Aufbereitung des auf eine Nutzung wartenden Kunststoffabfalls nach der Auswahl die Zerkleinerung der Kunststoffe. Außer des bedeutenden Energieverbrauchs bei der Zerkleinerung treten auch technologische Schwierigkeiten auf. Die Folien können neben den Messern verrutschen, auch die kleinsten Metallstücke können einen Bruch der Schaufeln oder sogar ein Kaputtgehen der ganzen Maschine verursachen, die Faser (Schnur) Kunststoffe aber können sich an den Drehteilen ihrer Achsen aufdrehen. Die Zerkleinerung ist also jener Arbeitsprozess, der als erster Schritt bei der Aufbereitung der verschmutzten, heterogenen Kunststoffe umgangen werden muss.
In dem zweiten Schritt der traditionellen Verfahren haben wir den zerkleinerten Abfall, „Mahlgut" (das, wie wir im vorherigen erwähnt haben, in erster Linie nur aus einem teueren und sorgfältig selektierten, verhältnismäßig sauberen Grundmaterial, und auch daraus nur schwer und mit einem hohen Energieverbrauch hergestellt werden kann) mit einem Mischverfahren während der Erwärmung homogenisiert, im gegebenen Fall zusammen mit dem Füllstoff, dann wird dieses Material mit einer Spritzgießmaschine oder einem Extruder durch ein eine Form gestaltendes Gerät in eine endgültige Form gebracht.
Das so erhaltende Matrixmaterial oder mit einem Füllstoff erhaltene Kompositmaterial zerspaltet auf die Wirkung einer physikalischen Inanspruchnahme leicht, es reißt, bricht in seine Bestandsmaterialien, so kann seine Verwendung nur in sehr engen Rahmen gehalten werden. Diese Verfahren führen ohne Zweifel die Verdichtung gewisser Kunststoffabfälle aus, aber die andere Aufgabe, die Herstellung eines nützlichen, natürliche Materialien auslösendes Materials ist nicht richtig gelöst. Es besteht also ein Bedarf zu einem solchen neuen Verfahren, das die im vorherigen bekannt gemachten Aufgaben viel billiger und wirkungsvoller ausführt.
Zur Lösung des Problems sind zahlreiche weitere Lösungen entstanden, die die auf dem Fachgebiet gemeldete hohe Zahl an Patenten bescheinigt. Aus diesen Patenten kann aber nicht auf das das Sachgebiet der gegenwärtigen Erfindung betreffende Verfahren, die Lösung geschlussfolgert werden. Kein einziges solches Patent ist zu finden, dass unserer Lösung eng nahe liegt. Trotzdem erwähnen wir drei solche Patente, die mit einer flüchtigen Untersuchung an unser Verfahren erinnern.
Entsprechend des kanadischen Patentverfahrens unter der Erfassungsnummer CA 2365772 (Barcheno Juan Carlos) wird der Kunststoffabfall ohne Sortieren und Waschen verarbeitet. Der Kunststoffabfall wird in einer Messerschmiedmühle verarbeitet, während einer gleichzeitigen Erwärmung mit einer Temperatur von maximal 300°C, danach wird die Masse gepresst.
Das Patent der Vereinigten Staaten von Amerika unter der Erfassungsnummer US 5746958 (TREX Company) macht mit einem solchen Verfahren bekannt, bei dem eine Mischung aus Holzabfall – thermoplastischen Kunststoff hergestellt wird, die danach pelletisiert wird, und die pelletisierte Mischung kann danach als Grundmaterial auf viele Arten genutzt werden. Sowie der Holzabfall, als auch der Kunststoffabfall werden fein gemahlen, und auch das Pelletisieren erfolgt in einer Mühle.
Das Patent der Vereinigten Staaten von Amerika unter der Erfassungsnummer US 5851469 (TREX Company) macht mit einem solchen Verfahren bekannt, bei dem eine Mischung aus einer erwärmten Kunststoffmasse und einem Holzmahlgut hergestellt wird, das wird warm durch eine Pressöffnung gedrückt, dann lässt man das bandartige Material ruhen, es wird behandelt und gekühlt. Das Verfahren bedarf einer sorgfältigen Auswahl des Kunststoffs, aufgrund seines Schmelzpunktes mit einer oberen Temperaturgrenze von 150°C. Das Ausgangsmaterial ist ein ohne eine Zerkleinerung thermoplastischer Kunststoff.
Die Dokumente Nr. DE 1003959A und EP 0720898B veröffentlichen weitere Methoden zur Wiederverwendung des kommunalen und industriellen Mülls.
Die erwähnten Patentbeschreibungen enthalten zwar je ein Element laut des Verfahrens unserer Erfindung, aber sie enthalten auch solche Schritte, nach deren Beseitigung unsere Erfindung eben strebt, und auch die Kombinationen der Verfahren entsprechend der Erfindung sind nicht in den nächsten Anterioritäten zu finden. Die Zieleinrichtung für den ersten Schritt unserer ebenso unbekannten Erfindung ist die Aufschlussmaschine.
Im Weiteren machen wir mit dem Verfahren der gegenwärtigen Erfindung bekannt.
Das Grundmaterial des Verfahrens zur Müllverarbeitung ist der in dem Industrie- und Kommunalmüll zu findende thermoplastische Kunststoff, der aus dem woanders nicht verwendbaren Teil der selektiven Müllsammlung und dem Industriemüll kommen kann.
Beispiele für die Grundmaterialien können, ohne eine Einschränkungsabsicht, die Nachfolgenden sein:

– gemischtes folienartiges Material, jeder Stärke, gefärbt oder durch eine andere Art verschmutzt;
– Garn, Strick oder anderer fadenartiger Kunststoff oder ein daraus gefertigtes Produkt irgendwelches Grundmaterials, Kunststoffgewebe, z. B. das Material der Bigbag-Säcke, bzw. aus seiner Produktion stammender Abfall;
– kommunaler gemischter Kunststoffabfall, Milchtüten, Flaschen, Polyäthylentüten usw., und sonstige, mit verschiedenen Speisen verunreinigter Kunststoffabfall;
– die in der Landwirtschaft verwendeten Bodenbedeckungsfolien, Umreifungsband, bei der Pilzzucht verwendete Kunststofftüten;
– Kunststoffflaschen, mit Papier „Verschmutzung", Etiketten, unabhängig davon, was ursprünglich darin gelagert wurde;
– zum Transport benutzte Kunststoffkisten, Stiegen, Fässer, Kannen, unabhängig davon, was sie enthalten haben (außer giftigen Stoffen);
– Gesundheitseinlagen, Windeln, sonstiges hygienisches Verpackungsmaterial;
– PVC Folie, Abflussrohr, oder verschmutzter PVC Müll, Kunststoffabfall der Bauindustrie;
– Polystyrol, Verkleidungen, Produktionsabfälle, Isolierungen elektrischer Erzeugnisse.

Die Grundmaterialien des Verfahrens können also aus einem breiten Kreis kommen, das Wesentliche ist nur das, dass in dem aufzuarbeitenden Material die thermoplastischen Materialien zu den folgenden technologischen Schritten in einer genügenden Menge vorhanden sind.
In dem Kunststoffanteil des Industrie- und Kommunalabfalls sind Polyäthylen und Polypropylen im Übergewicht, zwar sind auch Polystyrol, verschiedene Polyamide, PVC und andere thermoplastische schmelzende Produktabfälle zu finden.
Vor der Anwendung des der Erfindung entsprechenden Verfahrens lohnt es sich, wenn das Ausgangsmaterial ein mit Müll gemischter Kunststoffabfall ist, einen Vorreinigungs-, Auswahlschritt einzufügen. Das Ziel der physikalischen Reinigung ist, dass die in dem Verfahren verwendeten Maschinen sicher tätig sein können. Das Verfahren ist überhaupt nicht empfindlich bezüglich der Reinheit des Verarbeitungsmaterials, oder hier ist es nicht notwendig, ein solch sauberes Grundmaterial zu sichern, wie es das zu den Verfahren entsprechend des Standes der Technik notwendig ist. Die Gesichtspunkte der Vorreinigungsschritte sind die Folgenden: die physikalischen Maße des verunreinigten Materials sollen in die Dosieröffnung hineinpassen, und diese verunreinigten Materialien dürfen die Aufschlussmaschine nicht beschädigen. Deshalb müssen mit einer manuellen Auswahl die großen harten Stücke entfernt werden. Das kann teils manuell, teils mit einer elektromagnetischen Metallentfernung vorgenommen werden. Weitere Vorreinigungsanlagen können auch die Schüttelmaschinen sein.
Der Wassergehalt des Grundmaterials ist nicht von Vorteil. Es ist vor allem nicht vorteilhaft, wenn der Feuchtigkeitsgehalt 8% der Masse des eingespeicherten Grundmaterials übersteigt. Obwohl der Wassergehalt im Laufe der Verarbeitung verdunstet, kann der Feuchtigkeitsabschlag an anderen, kalten Stellen der Anlage niederschlagen, das aber verlängert die Dauer der Verbreitung. Deshalb ist es zweckmäßig, den das Grundmaterial bedeutenden Abfall vorzuwärmen. Die Vorwärmung entfernt die Feuchtigkeit, und die Wärme der Vorwärmung wird in dem folgenden Schritt genutzt.
Im Interesse eines Umgehens eines großen Wärmeverlusts ist es vorteilhaft, in die Aufschlussmaschine ein Aufschlussmaterial mit einer Temperatur von minimal 20°C zu geben. Diese Temperatur kann auch höher sein, sogar auch 50°C, aber die höchste Temperatur darf den Schmelzpunkt des Kunststoffs mit dem niedrigsten Schmelzpunkt nicht übersteigen.
Das im Voraus ausgewählte Material gelangt in die Aufschlussmaschine. Hier wird das Material mit der Hilfe von Druck und Wärme geschmolzen. Diese Anlage ist frei von allen Dreh-, Schnitt-, Trocknungs-, Stech- und Zerkleinerungsvorgängen. Der einzige sich bewegende Teil der Anlage ist die Presse. Es ist eine Anlage mit einem fortlaufenden Betrieb. Der Pressdruck, der zum Schmelzen des Kunststoffabfalls notwendig ist, liegt zwischen 10⁴ und 3,0·10⁷ Pa (0,1–300 kg/cm²), vorteilhaft ist 2,4·10⁷ Pa (240 kg/cm²). Der Druck presst das Material auf die Wärmeübergangsfläche, so kann die mit einer unterschiedlichen Oberfläche warm gehaltene Wärme maximal ausgenutzt werden. Die von der Wärmeübergangsfläche abgegebene Wärme genügt zum Aufschluss, Schmelzen des gemischten Kunststoffabfalls. Der geltende Druckwert hängt von dem Inhalt, der Zusammensetzung des dosierten Abfalls ab.
Da die Zusammensetzung des Mülls unterschiedlich ist, oder aus der Mischung der Kunststoffabfälle verschiedener Art im unterschiedlichen Verhältnis steht, kann der Schmelzpunkt des eingegeben verschiedenen Materials nicht eindeutig bestimmt werden. Das Wesentlichste ist, dass der technologische Prozess das zum Ergebnis hat, dass der HBD (high bulk density) Wert des Kunststoffabfalls auf einen Gewichtsgehalt von mindestens 0,5 kg/dm³ anwachse. Die Temperatur der Wärmeübergangsfläche liegt zwischen 240°C und 300°C, vorteilhaft ist zwischen 250°C und 280°C, am vorteilhaftesten sind 270°C.
Zu dem Verfahren ist es nicht unbedingt notwendig, dass das gesamte Material die zum Schmelzen notwendige Temperatur erreicht, es besteht nur das Ziel, dass für das Volumen des gemischten Mülls eine radikale Senkung vorgeht, und das so erhaltene Material in den nächsten Schritt gleichmäßig überführbar ist. Deren Beurteilung erfolgt mit einer Inaugenscheinnahme und der Sicherung der praktischen Erfahrung.
Auf die Wirkung des Pressens und der Wärme liegt die Temperatur des schmelzenden Materials zwischen 130°C und 290°C, vorteilhaft sind 240°C. Durch diese Temperatur gelangt das Material auf den Innenmischer.
Aus der Aufschlussmaschine also wird das geschmolzene Material teilweise oder vollkommen herausgepresst. Dieses Material ist noch nicht entsprechend homogen, und nach dem Abkühlen kann es genauso zerteilen, zerfallen, wie die mit dem Verfahren entsprechend des Stands der Technik erhaltenen Matrixmaterialien. Deshalb sichert nur der nächste pflichtmäßige Schritt der Aufarbeitungstechnologie die Formgebung des Matrixmaterials entsprechend der Erfindung. Dieser Schritt ist die Innenmischung in der entsprechenden Maschine, die mit dem vorherigen Schritt kombiniert von Grund aus die Technologie der Wiederaufarbeitung des Kunststoffabfalls ändert.
Der in dem Verfahren entsprechend der Erfindung angewandte Innenmischer mischt das Material, setzt es so der Scher- und Druckbelastung aus, dass diese Materialien auf einer molekularen Ebene versetzt werden, einzelne alte molekulare Verbindungen zerreißen, und andere aber sollen auf einer molekularen Ebene fähig sein, mit anderen Materialien in Verbindung zu treten. Aus dem vorherigen Schritt oder dem Aufschlussprozess heraustretend gelangt das nicht absolut aufgeschlossene Material in den Innenmischer. Diese Maschine ist eine Anlage mit einem aussetzenden Betrieb, die mit der Zugabe von Wärme das Material homogenisiert, und auch die Möglichkeit der vollkommenen Entfernung des geschmolzenen Materials aus der Maschine am Ende des Prozesses sichert.
Bei dem Innenmischer ist es wichtig, dass die Temperatur nicht jenen Wert übersteigt, der die Qualitätsverschlechterung des Materials zum Ergebnis haben kann. Deren Festlegung erfolgt durch Erfahrung unter der Beobachtung der Temperatur und der Substanz des Materials.
Das so erhaltene fertige Material ist auch schon in einem geschmolzenen Zustand ein der Erfindung entsprechendes Matrixprodukt, von dem mit der Zugabe eines Füllstoffes schon hier der nächste technologische Schritt, die Entstehung der Fullstoffkompositmaterialien beginnen kann.
Das geschmolzene Matrixmaterial gelangt aus dem Mischer in den Zurichter, deren Arbeitsinstrument eine Presse, ein Spritzgerät, oder ein Spritz-Pressgerät, ein Kalander oder eine Strangpresse sein kann. Das gepresste Matrixmaterial kann auch selbst ein Produkt sein, mit der Zugabe von Füllstoffen aber kann es ein Grundmaterial zur Verarbeitung von Kompositmaterialien sein.
Entsprechend eines typischen Beispiels gelangt das geschmolzene Material in die Presse, die in die endgültige Form geformt ist, darin kühlt das Produkt ab und erhält ihre endgültige Form. Im Interesse der Umgehung der Deformation und des Ansaugens muss der Druck bis zur Beendigung des Abkühlens beibehalten werden.
Das so erhaltene Matrixmaterial, das im Laufe des Verfahrens die technologischen Schritte des Aufschlusses, Mischens und Warmpressens durchgemacht hat, ist ein chemisch stabiles, über besondere physikalische Eigenschaften verfügendes, druckfestes, über eine hohe Reißfestigkeit verfügendes Material, das manuell und maschinell bearbeitet werden kann. Seine Dichte liegt vorteilhaft zwischen 0,6–1,3 g/cm³, das aber wird durch die Zusammensetzung des Mülls beeinflusst. Das Material leistet der UV-Strahlung Widerstand, eben wegen der darin zu findenden Verschmutzung. Dieses Material ist ohne eine bedeutende Änderung seiner Eigenschaften widerstandsfähig gegen die Extremitäten des Wetters.
Dieses Matrixmaterial kann auch in sich selbst als verarbeitbares Endprodukt betrachtet werden, aber sein Hauptanwendungsbereich ist trotzdem der, dass es als Grundmaterial zur Herstellung der in den verschiedensten Bereichen verwendbaren Kompositmaterialien dient. Aus dem der Erfindung entsprechenden Matrixmaterial entsteht das Kompositmaterial unter der Zugabe von Füllstoffen. Die Zugabe des Füllstoffes kann im Laufe der den letzten Teil der Herstellung des Matrixmaterials bildenden Innenmischung geschehen. In diesem Fall fällt das Pressen und Kühlen des von dem Füllstoff freien Matrixmaterials weg, und das Pressen und Kühlen durchläuft schon Kompositmaterial mit Füllstoff. Theoretisch und auch praktisch ist es zwar durchführbar, dass das Grundmaterial für die Herstellung des Kompositmaterials der schon vorher hergestellte Matrixmaterialblock ist, in diesem Fall aber muss er vor der Zugabe des Füllstoffs geschmolzen werden, und der Füllstoff muss dem geschmolzenen Matrixmaterial zugegeben werden, das bedeutet aber einen bedeutenden erneuten Wärmeanspruch, was bei dem billigen Produkt schwer ertragbare Mehrkosten bedeutet.
Unter den Endprodukten des Verfahrens können wir das reine (von Füllstoff freie) Material differenzieren, das im Interesse der Differenzierung wir als Matrixmaterial bezeichnen, und das den Füllstoff enthaltende Material, was aus dem reinen Material, oder aus dem Matrixmaterial unter der Zugabe von Füllstoff entsteht, das nennen wir Kompositmaterial.
Zur Herstellung von Kompositmaterial kann ebenfalls jeder Füllstoff verwendet werden, der physikalisch und chemisch mit dem Matrixmaterial verträglich ist. Das einzige Kriterium des entstehenden Kompositmaterial ist, dass es nicht schädlich auf die Umwelt wirkt.
Ohne eine Anforderung der Vollständigkeit erwähnen wir als Beispiel für die Füllstoffe die Folgenden, ohne dass wir unsere Erfindung nur auf diese einschränken würden:

– organische Stoffe, in erster Linie Materialien aus der Landwirtschaft und der bearbeitenden Industrie, wie Papierabfall und Abfallleder (außer mit Chrom behandeltes);
– anorganischer Industrieabfall, wie Autogummi-Granulat, daraus stammende Kordfasern, mit Gummi gemischter Stahlreifen-Abfall, Schrott aus Glas (auch farbiges); und besonders thermohärtende Kunststoffe, und zu anderem nicht verwendbare Reste von gedruckten Schaltungen und elektronischen Anlagen,
– Materiale mineraler Herkunft, wie Boden, Ziegelbruch, Kies, Schotter, Granit, Kalkstein, Marmor, Andesit, aber vor allem Ziegelbruch.

Auch bei der Aufzählung der Zusatzstoffe kann jene doppelte Betrachtungsweise erkannt werden, dass nicht nur die technologische Eignung des erhaltenen Kompositmaterials wichtig ist, sondern auch das, dass hierbei aus dem Industrie- und Kommunalmüll weitere schädliche Stoffe verschwinden und wertvolle Produkte entstehen.
Das Matrix, oder auch das Produkt ohne Füllstoff, kann auch in sich selbst eine breite Verwendung gewinnen. Ohne eine Absicht der Vollständigkeit zählen wir einige unter den Anwendungsbereichen auf. Es kann Holz ersetzendes Grundmaterial sein; in der Bauindustrie das Grundmaterial für Spaletts, behelfsmäßige Einzäunungen, Verbau, Bretter; Materialien zur Gartengestaltung, wir das Grundmaterial für Bänke, Zäune, Pfähle, Material zum Wasser- und Straßenbau. Grundmaterial für wasserdichte Verblendungen, Verblendungen für Wärme- und elektrische Isolierungen; Dammschutz gegen Nager, Platten, Stangen zum Schutz gegen Hochwasser. Im Allgemeinen kann gesagt werden, dass dieses Material tauglich ist, um an zahlreichen Orten anstatt Holz zu verwendet werden, damit die Wälder geschützt werden, und Müll zu einem wertvollen Zwecke genutzt wird.
Die mit den Füllstoffen ausgestalteten Kompositmaterialien finden im Wesentlichen in denselben Bereichen Anwendung. Diese Füllstoffe verändern die Eigenschaften des eigentlichen Matrixmaterials. Die gegebene Aufgabe bestimmt das Wesen des Füllstoffs, und das muss entsprechend des gegebenen Ziels, auf einem Versuchswege bestimmt werden.
In dem Bisherigen haben wir die Verfahren, deren Schritte dargelegt, und haben die mit dem Verfahren erhaltenen Materialien charakterisiert. Im Weiteren machen wir in einigen Ausnahmebeispielen mit je einer konkreten Lösung bekannt, aber die Ausnahmebeispiele dienen nur dem Ziel der Anschauung, und auf keinem Fall möchten wir den Schutzkreis der Erfindung einschränken.

1. Beispiel. Auf einer Werksniederlassung entstehenden, 55% Polyäthylen, 25% Polypropylen, 10% Polypropylenschnur und 10% anorganischen Müll enthaltenden Fabrikmüll geben wir in die Aufschlussmaschine, und das eingespeiste Material pressen wir unter Erwärmung bei einem Druck von 2,4·10⁷ Pa (240 kg/cm²), und bei einer Temperatur von 240°C transportieren wir das schmelzende Material in den Innenmischer. In dem Innenmischer entsteht bei einer Erwärmung mit einer Temperatur von 250°C das Matrixendprodukt. Dieses Matrixendprodukt lassen wir aus der Mischmaschine kommen, und das Material von noch 220–240°C geben wir in eine endgültige Form sichernden Presse, wo das Material in dem geschlossenen Arbeitsinstrument unter Druck gehalten abkühlt, und seine endgültige Form erhält.
2. Beispiel. Das Verfahren entsprechend des 1. Beispiels, aber in der Aufschlussmaschine verwenden wir eine Temperatur von 160°C und die Zusammensetzung des Grundmaterials sind 55% Polyäthylen Verpackungsmaterial, 5% Polypropylen, 10% Papier, 5% PET Flaschen, 5% anorganischer Stoff, 5% sonstiger organischer Müll. Der Kunststoffgehalt des verwendeten Mülls hat also einen niedrigeren Schmelzpunkt.
3. Beispiel. Das Verfahren entsprechend des 1. Beispiels, aber in der Aufschlussmaschine wenden wir einen Pressdruck von 0,5·10⁷ Pa (50 kg/cm²) an, die Zusammensetzung des Grundmaterials sind 25% Polyalkylen Schrumpffolie, 15% Polyäthylen, 10% PVC Bezugsabfall, 50% Bigbag-Sack Polypropylen. Der Kunststoffgehalt des verwendeten Mülls hat also einen niedrigeren Schmelzpunkt.
4. Beispiel. Das Verfahren entsprechend jeder der 1–3. Beispiele, aber als Füllstoff füllen wir einen 25% der geschmolzenen Masse entsprechenden gemischten Landwirtschaftsmüll zu. Die weitere Aufarbeitung entspricht dem 1. Beispiel.
5. Beispiel. In dem Innenmischer stellen wir eine solche Masse her, die aus 15% Polypropylen Umreifungsmaterial, 20% Polyamid und 10% Polyalkylen Schrumpffolie und als Füllstoff aus 50% Gummiabschrot oder Granulat besteht.
6. Beispiel. In dem Innenmischer stellen wir eine solche Masse her, die als Matrixmasse aus 3% Polypropylen, 2% Polyamid, 5% PVC und 7% Polyäthylen, als Füllstoff aus 83% Gummiabschrot besteht. Aus diesem Material können in erster Linie Gummiziegel hergestellt werden.
7. Beispiel. In dem Innenmischer stellen wir eine solche Masse her, die als Matrixmasse aus 15% Polyäthylen, 15% Polypropylen, 2% PVC und 8% Polyamid besteht, und als Füllstoff aus 60% Schotter oder Steingrus besteht.
8. Beispiel. Aus der in irgendeinem der 1–3. Beispiele erhaltenen Matrixmasse stellen wir unter der Anwendung des entsprechenden Arbeitsgeräts eine Platte von 1 m², 20 mm Stärke her.
9. Beispiel. Aus der in irgendeinem der 1–3. Beispiele erhaltenen gestaltungsfähigen Matrixmasse stellen wir mit der Hilfe eines Arbeitsgeräts entsprechender Form eine Blumenkiste mit einer Wanddicke von 10 und einer Größe von 500 × 200 mm her.
10. Beispiel. Aus der im 4. Beispiel erhaltenen, gestaltungsfähigen, zusatzstoffhaltigen Kompositmasse stellen wir unter der Verwendung eines entsprechenden Formungswerkzeugs 1 Platte von 1 m², und einer Dicke von 20 mm her.
11. Beispiel. Aus der im 2. Beispiel erhaltenen, gestaltungsfähigen Matrixmasse stellen wir mit der Hilfe eines entsprechenden Formungswerkzeuges eine Blumenkiste mit einer Wanddicke von 5 mm und einer Größe von 500 × 200 mm her.
12. Beispiel. Palettenrammler für Euro-Palette stellen wir entsprechend des Verfahrens des 1. Beispiels her, bei dem das Matrixmaterial 15% Polyäthylen, 20% Polypropylen, 5% PVC, 10% Polystyrol, und als Füllstoff 50% gemischten Landwirtschaftsmüll enthalten.
13. Beispiel. Verfahren entsprechend der 1–3. Beispiele, wo wir in die Matrixmasse als Füllstoff 50% Ziegelbruch geben.
14. Beispiel. Herstellung der abgerundeten Bordsteine von Spielplätzen aus der Kompositmasse entsprechend des 6. Beispiels.

Ein weiterer Vorteil der erhaltenen Endprodukte ist, dass sie mit ihrem eigenen Material, bzw. mit Matrixmaterial geschweißt werden können. Das hilft bei der Herstellung, bzw. Verwendung weiterer Produkte.

Claims

Verfahren zur Verarbeitung von aus kommunalem und industriellem Müll stammendem Kunststoffabfall zum Erhalt von Matrixmaterial durch Schmelzen des oben genannten Abfalls in einer Aufschlussmaschine und durch das Weiterleiten des geschmolzenen Kunststoffs in eine Homogenisierungsanlage, dann bei Bedarf Aufbereitung des erhaltenen Schmelzguts, dadurch gekennzeichnet, dass der kommunale und industrielle Müll unsortiert, ohne Vorreinigung und Zerkleinerung, kontaminiert, trocken in die mit Wärmeübergangsflächen versehene Aufschlussmaschine kommt, wo der Kunststoffgehalt des Abfalls mit Hilfe der Gesamtwirkung des Pressendrucks der Aufschlussmaschine und der in das Material übertragenen Wärme größtenteils schmilzt und beinahe homogen wird, wobei der genannte Pressendruck einen Wert zwischen 0,5·10⁷ Pa und 2,5·10⁷ Pa und die genannte Temperatur einen Wert zwischen 200°C und 280°C beträgt, und der größtenteils geschmolzene Kunststoff ohne Strangpressen in den auf eine Temperatur zwischen 200°C und 260°C geheizten Innenmischer kommt, wo das vollständige Schmelzen und die Homogenisierung bei intensiver Mischung und Wärmezufuhr erfolgt, und aus den entstandenen Matrixmaterial bei Bedarf ein Pressprodukt hergestellt werden kann.
Das Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte trockene Abfall bei einer Temperatur von 20–50°C in die Aufschlussmaschine kommt.
Das Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Aufschlussmaschine ein Druck von 1,2–1,6·10⁷ Pa angewendet wird.
Das Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Aufschlussmaschine angewendete, durch die Wärmeübergangsflächen übertragene Temperatur 240–280°C beträgt.
Das Verfahren nach den Ansprüchen 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass das die Aufschlussmaschine verlassende, größtenteils geschmolzene Material in den Innenmischer mit einer Temperatur von 250–270°C kommt.
Das Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem in dem Innenmischer entstandenen geschmolzenen Matrixmaterial mit Hilfe von Kühlung und Druck ein Pressprodukt hergestellt wird.
Verfahren zur Herstellung von Kompositmaterialien aus dem nach einem der Ansprüche 1–6 hergestellten Matrixmaterial mit dem entsprechenden Füllstoff, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff dem geschmolzenen Matrixmaterial zugesetzt wird, und das Komposit-Endprodukt durch dessen Mischung und Erwärmung gewonnen wird. Dieses Endprodukt wird notfalls durch Pressen ausgebildet, damit das Gussmaterial in der erwünschten Größe erhalten wird.
Das Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das geschmolzene Produkt in dem Werkzeug unter Druck abgekühlt wird.
Das Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass organischer Stoff als Füllstoff zugegeben wird.
Das Verfahren nach den Ansprüchen 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als organischer Stoff aus der Landwirtschaft und aus der bearbeitenden Industrie stammendes Material zugegeben wird, auch Abfallleder inbegriffen.
Das Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass anorganischer Stoff als Füllstoff zugegeben wird.
Das Verfahren nach Anspruch 7, 8 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass als anorganischer Industrieabfall Autogummi-Granulat, daraus stammende Kordfasern, mit Gummi behandelter Stahlreifen-Abfall, Schrott aus Glas oder thermohärtendem Kunststoff, und als Mineralstoff Boden, Ziegelbruch, Kies, Schotter, Granit, Kalkstein und Andesit zugegeben werden.
Kompositmaterial, das aus dem nach Anspruch 7 hergestellten Matrixmaterial und aus 10–95% ungereinigtem anorganischem Abfall wie Boden, Metall und geschroteten Mineralstoffen, in erster Linie aus Ziegelbruch, Stein, Granit, Kalkstein, Marmor und Andesit besteht.