-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wiederaufbereitung.
Speziell betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Wiederaufbereitung,
das Feingut -erzeugt bei der Herstellung von Pulverbeschichtungen – wiedergewinnt,
so dass das Feingut bei Pulverbeschichtungen wieder benutzt werden
kann. Zusätzlich
schafft die vorliegende Erfindung eine Verarbeitungsanlage zum Ausführen eines
solchen Verfahrens zur Wiederaufbereitung.
-
Als
eine Alternative zur Verwendung von herkömmlichen Flüssigfarben werden Pulverbeschichtungen auf
Gebrauchsgegenstände,
wie z.B. Kühlschränke, Öfen, Aktenschränke, gesprüht.
-
Pulverbeschichtungen
haften an dem Metallsubstrat des Gegenstandes, der besprüht wird,
durch elektrostatische Anziehung. Der lackierte oder beschichtete
Gegenstand wird dann in einem Ofen erwärmt oder z.B. durch Infrarot-Strahlung
ausgehärtet.
Dies bewirkt die entspechende chemische Reaktion, die das Metallsubstrat
mit seiner fertigen Oberfläche
versieht.
-
Darüberhinaus
können
durch Anwendung von NIR (Nah Infra-Rot) -Technologie Substrate wie
Holz oder Plastik auch mittels Pulverbeschichtungstechnologie lackiert
oder beschichtet werden.
-
Gleichgültig ob
ein Aushärtungs-
oder Erwärmungsverfahren
angewendet wird, um eine optimale Adhäsion des Pulvers am Substrat
des zu beschichtenden Gegenstandes zu bewirken, wird eine gleichmäßige Temperatur
innerhalb des ganzen Pulvers, des Substrats und der Grenzschicht
benötigt.
-
Im
Allgemeinen werden solche Pulverbeschichtungen durch Mischen der
Ausgangsmaterialien, z.B. Harze, Härtungsmittel, Füllstoffe,
Pigmente etc., und anschließende
Extrusion desselben in eine (kontinuierliche) Folie durch Anwendung
von Wärme
und Druck hergestellt. Nach Abkühlen
der erhaltenen Folie wird diese in grobe Stücke gebrochen, die dann gemahlen
werden, um eine Pulverbeschichtung mit einer ganz spezifischen Partikelgröße zu erzeugen.
Dem Mahlprozess wird Luft zugeführt,
um das Produkt zu transportieren und Partikel, die zu klein sind,
um die Spezifikation der Partikelgröße zu erfüllen, zu entfernen. Diese kleine
Partikel, die allgemein in der Industrie als Feingut bezeichnet
und in dieser Anmeldung "Feingut" benannt werden, werden
dann vor der Entsorgung in Behälter
in Filtern gesammelt.
-
Obwohl
bekannt ist, Feingut zu Blöcken
zu schmelzen und die resultierenden Blöcke als Isoliermaterial im
Bau zu verwenden, wie auch, Feingut als Füll- oder Streckmaterial in
Batteriegehäusen
zu verwenden, wird gegenwärtig
die große
Masse dieses gesammelten Feinguts auf Deponieen entsorgt, was nicht
nur kostenintensiv ist, sondern auch Verschwendung von wertvollen
Rohstoffen und umweltschädlich.
-
Die
Gründe,
warum solches Feingut meist weggeworfen wird, sind, dass es viele
Probleme im Umgang mit solchem Feingut gibt. Im einzelnen:
- 1) Aufgrund der extrem niedrigen Massendichte
des Feingutes, nimmt es ein großes
Lagervolumen in Anbetracht der geringen Masse in Anspruch.
- 2) Aufgrund der physikalischen Natur dieses Feingutes, ist es
sehr schwerig zu handhaben und verhält sich eher wie eine Flüssigkeit
als wie ein Pulver. Deshalb und wegen seiner physikalischen Natur
ist es nicht vereinbar mit herkömmlichen
Technologien zur Handhabung von Pulvern, oder mit der Ausrüstung zur Chargenbemessung,
Mischen oder Extrudieren;
- 3) Pulverbeschichtungs- Feingut ist per definitionem "Staub", demzufolge kann
es leicht gesammelt werden und als Teile einer Mahlextraktionsanlage
vorkommen. Jedoch jeder Versuch, das gesammelte Feingut als Ausgangsmaterial
mit Standardausrüstung
und -technologie wiederzuverwenden, wird die Partikel so aufladen,
dass sie nochmals in den Prozess des Staubsammelsystems extrahiert
werden müssen
oder jedem Füllbehälter entweichen,
um so jeden Standardverbundbetrieb zunichte zu machen.
-
Deshalb
ist es notwendig, ein Verfahren zur Wiederaufbereitung zu schaffen,
dass das Feingut vom Staub in Körnchen
umwandelt, was leichter zu handhaben ist. Speziell ist ein Verfahren
zur Wiederaufbereitung nötig,
das der Pulverbeschichtungsindustrie die Möglichkeit des Null-Abfalls
bringt.
-
Beim
Versuch, ein solches Verfahren zu entwerfen, wurden von uns viele
Verfahren versucht.
-
Eines
dieser Verfahren schloss ein, das Feingut durch eine Hochdruckwalzenpresse
zu verarbeiten. Der Walzendruck wurde von 5 bis 100 bar variiert
und die Schraubenförderung
wurde vom Minimum zum Maximum variiert. Es wurde beobachtet, dass
keine Kompaktierung des Feinguts erfolgte. Daraus wurde geschlossen,
dass ein solches Verfahren nicht gangbar war.
-
Bei
einem weiteren Versuch, ein geeignetes Verfahren zu schaffen, wurde
das Feingut in einen Mischkessel mit hohen Scherkräften gegeben
und mittels Heizmantels aufgeheizt. Die Rührflügel- und die Seiten-Refiner-geschwindigkeiten
wurden mit der Temperatur variiert. Dies resultierte darin, dass
das Feingut zu festen Blöcken
zusammenschmolz, was fast den Antriebsmechanismus des Mischkessels
zerstörte.
Beim Versuch, das beobachtete Problem zu lösen, nämlich das Zusammenschmelzen
des Feinguts in feste Blöcke, wurden
verschiedene Versuche unternommen, um die Masse abzukühlen, sobald
die Anfangsfusionstemperatur erreicht worden ist; jedoch schlugen
alle Versuche in dieser Hinsicht fehl und kein benutzbares Granulat wurde
erzeugt. Es wurde wieder gefolgert, dass dieses Verfahren nicht
gangbar war.
-
Hinsichtlich
des Versuchs, ein genaueres Profil des Fusionsverfahrens zu erreichen,
wurden mehrere Experimente in einem Laborofen unternommen. Diese
schlossen ein, 300 g Feingut auf ein Blech zu geben und das Feingut
verschiedenen Temperaturen unterschiedlicher Dauer auszusetzen.
Dieser Ansatz wurde unternommen, um den Temperaturbereich einzugrenzen,
bei dem das Feingut anfängt,
zusammenzuschmelzen. Dabei wurde beobachtet, dass, wenn Temperatur-
und Dauerparameter zu niedrig waren, kein sinnvolles Produkt erzeugt
werden konnte, und, wenn sie zu hoch waren, das Feingut zu festen
Blöcke
zusammenschmolz und daher unbenutzbar war.
-
Aus
nachfolgender Tabelle 1 können
die Resultate solcher Experimente gesehen werden:
-
Es
wurde beobachtet, dass die resultierenden Körnchen leicht zu handhaben
waren und sofort entweder als fertige, unspezifische Pulverbeschichtung,
das heißt,
sobald die Körnchen
zur richtigen Partikelgröße zerkleinert
worden waren, benutzt werden konnten oder als Ausgangsmaterial für die Verwendung
bei der Produktion einer neuen, farbspezifischen Pulverbeschichtung.
Hinsichtlich der letztgenannten Verwendung werden die resultierenden
Körnchen
bevorzugt in einem Gehalt von ca. 5% zu der neuen, farbspezifischen
Pulverbeschichtung zugefügt.
-
Entsprechend
unseren Resultaten glauben wir, dass es, um das Feingut wiederverwendbar
und besser handhabbar zu machen, notwendig ist, das Feingut bis
zu einem Punkt zu erwärmen,
wo es klebrig und halb-zusammengeschmolzen ist, d.h. bis zu einem
Punkt, wo das Feingut nicht vollständig geschmolzen oder vernetzt
ist. Falls überhitzt
wird, wird die Beschichtung vollständig aushärten und kann nicht als Pulverbeschichtung
wiederverwendet werden.
-
EP-0683199A
offenbart ein Verfahren, bei dem eine Schicht Feingut auf einem
Transportband formiert und einer Erwärmung bis zum Koagulieren des
Pulvers, aber unterhalb von Zersetzung oder Vernetzung unterworfen
wird.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Verfahren zur Wiederaufbereitung von Feingut,
hergestellt während
der Produktion von Pulverbeschichtungen, geschaffen, mit den Schritten:
Auftragen
des Feinguts als Serie kontinuierlicher Reihen auf einem Förderband;
Erwärmen der
Feingutreihen, ohne diese völlig
zum Schmelzen zu bringen oder zu vernetzen, bis diese ausreichend
klebrig sind, um Agglomeratmassen zu bilden;
Kühlen der
Agglomeratmassen; und
Sammeln der Agglomeratmasse.
-
Die
Erfindung schafft weiterhin eine Verfahrensanlage für die Wiederaufbereitung
von Feingut nach einem Verfahren zur Wiederaufbereitung von Feingut,
wobei die Verfahrensanlage aufweist:
Transportmittel, die Feingut,
das wiederaufgearbeitet werden soll, als eine Serie von kontinuierlichen
Reihen in einen Heizbereich und dann in einen Kühlbereich fördern.
-
Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Wiederaufbereitung
zu schaffen, das erlaubt, das Feingut, hergestellt während der
Produktion von Pulverbeschichtungen, als Pulverbeschichtung wiederzuverwenden,
Das erfindungsgemäße Verfahren
weist bevorzugt den Schritt auf, das Feingut unter einem profilierten
Kamm oder einer Platte vorbeizuführen,
um die kontinuierlichen Reihen zu bilden. Die Reihen besitzen bevorzugt
dreieckige Profile, bevorzugt mit einer Tiefe von 0,5 bis 1,0 cm.
-
Weiterhin
wird das Feingut bevorzugt bei einer Temperatur von 60 bis 80°C, bevorzugt
70°C, erwärmt.
-
Weiterhin
besitzen die resultierenden Partikel nach Zerkleinern bevorzugt
eine Größe von 3,00
mm bis 212 μm.
Weiterhin werden bevorzugt jegliche Partikel einer Größe (212 μm vom resultierenden
Produkt entfernt.
-
Ein
Beispiel eines Verfahren zur Wiederaufbereitung wird nun detailliert
beschrieben unter Bezugnahme auf einen Produktionsversuch, der bei
uns ausgeführt
wurde und welcher nachfolgend beschrieben wird:
-
Produktionsversuch:
-
Mehrere
Tonnen Feingut werden in einem dampfbeheizten Ofen mit Einschüben verarbeitet.
Die Bleche werden mit Melinex (RTM) ausgekleidet, was ein hochschmelzender
Plastikfilm ist, der Verkleben oder Beschichten der Bleche verhindert.
-
Nach
einem Zeitraum von 2 Stunden, bei einer Temperatur von 70°C, wurde
beobachtet, dass die Masse auf den Blechen sich in eine rohe Produktwabe
gewandelt hatte. Das Produkt wurde aus dem Ofen genommen und durfte
auf den Blechen auskühlen.
-
Die
abgekühlte
Masse wurde dann von den Blechen genommen und in einen Aufgabetrichter
zu einer Zerkleinerungs- und Sortieranlage gegebenen. Die erzeugte
Partikelgröße der resultierenden
Körnchen
war im Bereich von 3,00 mm bis 212 μm.
-
Die
resultierenden Körnchen
wurden dann als neue Ausgangsmaterialkomponente in einigen Testformulierungen
mit einem Gehalt von ungefähr
5% wiederverarbeitet. Die resultierenden Testpulverbeschichtungen
wurden mit einem normalen QC Verfahren gesprüht und verschmolzen und als
zufriedenstellend befunden. Nicht-einschränkende Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Verfahrensanlage
werden nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung
beschrieben, wobei
-
1 eine
schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verfahrensanlage;
und
-
2 eine
Seitenansicht des Bandes der Anlage von 1 ist.
-
Eine
erste Ausführung
der erfindungsgemäßen Verfahrensanlage 10 kann
aufweisen:
-
A) Feingutaufgabetrichter 11
-
Das
Feingut, das wiederaufbereitet werden soll, wird in den Feingutaufgabetrichter 11 gefüllt. Bevorzugt
wird der Feingutaufgabetrichter so ausgelegt, dass sichergestellt
ist, dass das Feingut nicht den Aufgabetrichter verstopft, sodass
eine variable oder Null-Füllgeschwindigkeit
gegeben ist. In diesem Zusammenhang wird, um zu vermeiden, dass
das Feingut Brücken
oder Tunnel bildet, oder allgemein nicht gleichmäßig durch den Aufgabetrichter 11 fließt, der
Aufgabetrichter 11 mit einem pneumatischen Vibrator 12 und
einem Bodenrührer 12a ausgestattet.
Selbstverständlich
wären andere
Standardaufgabetrichter, die so ausgelegt sind, dass sie einen gleichmäßigen Durchfluss
von Feingut sicherstellen, auch geeignet.
-
B) Kontinunierliches geriffeltes
Förderband 14
-
Der
Bodenteil des Feingutaufgabetrichters 11 speist direkt
auf ein gleichmäßig laufendes
Förderband 14.
Am Ausgabepunkt des Feingutaufgabetrichters 11 ist eine
profilierte Platte oder Kamm 13 angebracht, was bewirkt,
dass das Feingut 15 auf das Band 14 als Serie
kontinuierlicher Reihen gespeist oder aufgetragen wird, das heißt, im Gegensatz
zu einem flachen Pulverbett (siehe 2).
-
Selbstverständlich kann
das Profil der Feingutreihen, die auf das Band 14 aufgetragen
werden, durch Austauschen des Kamms 13 in Form und Tiefe
variieren.
-
Ein
typisches Profil einer aufgetragenen Feingutreihe 15 auf
dem Band 14 kann eine dreieckige Form mit einer Tiefe von
0,5 cm–1
cm aufweisen.
-
Das
Band 14, das bevorzugt aus einem hitzeresistenten Polymer
konstruiert, z.B. einem Silicongummi ist, ist zusätzlich bevorzugt
glatt genug, dass es leicht gereinigt werden kann. Weiterhin ist
die Oberfläche
des Bandes 14 adhäsionsvermindernd,
so dass das erzeugte Produkt leicht davon entfernt werden kann.
-
C) Aushärtungstunnel
-
Das
Band 14 transportiert das Feingut 15 in und durch
einen Aushärtungstunnel
mit einer Geschwindigkeit, die bevorzugt optimiert wird, um die
minimale Teilvernetzung zu ergeben, die erforderlich ist, um die Körnchenfestigkeit
und die endgültige
Sprühcharakteristik
zu erreichen, die man braucht.
-
Vorzugsweise
wird das Aushärtungstunnel
mit Infrarot-Lampen 16 beheizt, welche das Feingut 15,
das durch das Band 14 transportiert wird, von oben erwärmen. Selbstverständlich kann
bei bestimmten Anwendungen Ultraviolett-Strahlung als geeignete
Heizquelle verwendet werden.
-
Die
Wärmemenge
oder Aushärtungsenergie,
die auf das Feingut 15, das durch das Band 14 transportiert
wird, übertragen
wird, ist abhängig
von der Geschwindigkeit, mit der das Band 14 das Aushärtungstunnel passiert,
ebenso vom Abstand der Heizquelle, z. B. der Infrarot-Lampen 16 oberhalb
des Bandes 14.
-
Der
Fachmann wird gegenwärtigen,
dass, sobald ein Profil für
die Teilaushärtung
einer bestimmten Klasse Feingut erreicht ist, die Steuereinstellungen
der Verfahrensanlage für
die Verarbeitung der nächsten Charge
Feingut jener speziellen Klasse einfach auf jene Parameter gesetzt
werden können.
-
Für eine einzige
Lampe von ca. einem Kilowatt, ungefähr 5 cm oberhalb des Bandes 14 angebracht, bewegt
sich die Bandgeschwindigkeit in einem Bereich, dass das Feingut
eine Bestrahlungszeit von ungefähr 1-5
Sekunden erfährt.
-
D) Kühlbereich
-
Sobald
das Feingut 15 passend für die erforderlichen Parameter
teilausgehärtet
ist, werden die agglomerierten Feingutreihen vom Band 14 durch
eine Kühlstufe transportiert.
Aufgrund des niedrigen, flachen Reihenprofils der agglomerierten
Feingutreihen, welche ziemlich schnell abkühlen, kann das Abkühlen der
Reihen agglomerierten Feinguts durch Passieren des Bandes 14 durch
eine Kühlkammer 17,
oder einfach durch Exposition der agglomerierten Feingutreihen der
Umgebungsluft erreicht werden.
-
Die
abgekühlen
agglomerierten Produktreihen fallen am Ende des Bandes 14 in
einen Behälter
oder direkt in den Extruderaufgabetrichter 18.
-
Im
Gegensatz zum Chargenofen-produziertem Material, das eine sehr große Wabe
teilausgehärteten Produkts
erzeugt, das ein Zerkleinerungs- und Sortierverfahren durchlaufen
muß ist
das durch dieses kontinuierliche Verfahren produzierte agglomerierte
Material auf der Stufe der Extrusion der Pulverfarbenproduktion direkt
wiederverwendbar.
-
Eine
Schabeklinge 19 am Ende reinigt das Band 14 und
die abgeschabten Reste fallen in einen Auffangbehälter oder
Extruderaufgabetrichter 18.
-
Die
oben beschriebende Verfahrensanlage ist für kontinuierlichen Betrieb
entworfen, im Gegensatz zum Ofenchargenbetrieb. Sie wurde auch so
ausgelegt, eine Bestrahlungszeit vorzugeben, um ein minimales Vernetzungsformat
von wenigen Sekunden zu erreichen, im Gegensatz zu mehreren Sunden
im konventionellen Ofen. Bei der oben beschriebenen Anlage für ein kontinuierliches
Verfahren unterscheiden sich die physikalischen Eigenschaften des
wiedergewonnen Feingutes von dem Granulat, das im Ofenchargenbetrieb
erzeugt wird.
-
Da
zusätzliche
Granulierungs- und Sortierverfahren eliminiert worden sind, hat
das recycelte Produkt eine gößere Variationsbreite
der Partikelgrößenverteilung.
Da das Verfahren so ausgerichtet ist, dass minimale Energiezufuhr
für die
Teilaushärtung
erreicht wird, ist das recycelte Endprodukt weicher als das im Ofen
produzierte Material.
-
Im
Produktionmaßstab,
in dem das kontinuierliche Verfahren angewandt worden, ist aber
eine Wiederverwertungzugaberate von 50-100% erreicht worden, verglichen
mit 5% beim Ofenchargenverfahren. Als Ergebnis daraus kann, wenn
die Anlagen an die existierenden Extrusionsstraßen nachträglich angepasst werden, ein
geschlossener Kreislauf vom Feingutcyclon oder Ausgabeort der Mühle direkt
zum Extruderaufgabetrichter erreicht werden so dass fast 100% Wiederverwertung
des erzeugten Gesamtfeinguts erreicht werden.
-
Obwohl
das erfindungsgemäße Verfahren
zur Wiederaufbereitung beispielhaft an der Verarbeitung des Feinguts
in einem Chargenhordenofen oder einem Förderband beschrieben wurde,
kann das Verfahren selbstverständlich
auch mit jeder anderen Heiz- oder Aushärtungsapparatur, welche ein
Teilaushärtungsprofil, wie
beschrieben, erzeugt, ausgeführt
werden.
