EP0571586A1 - Material composed of carbon compounds - Google Patents

Material composed of carbon compounds

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EP0571586A1
EP0571586A1 EP92924605A EP92924605A EP0571586A1 EP 0571586 A1 EP0571586 A1 EP 0571586A1 EP 92924605 A EP92924605 A EP 92924605A EP 92924605 A EP92924605 A EP 92924605A EP 0571586 A1 EP0571586 A1 EP 0571586A1
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EP
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material according
carbon
disintegrated
anthracite
polymers
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Withdrawn
Application number
EP92924605A
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German (de)
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Inventor
Klaus-Dietrich Nickel
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Citadel Investments Ltd
Original Assignee
Citadel Investments Ltd
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • C08K3/04Carbon
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    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
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    • B29C48/25Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
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    • B29C48/405Intermeshing co-rotating screws
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • B29K2503/08Mineral aggregates, e.g. sand, clay or the like

Definitions

  • the invention relates to a material consisting of carbon compounds, which can be processed with all known plastics processing machines into shaped bodies, plates, tubes, foils or the like.
  • plastic-filler combinations in the market have become particularly important.
  • Combinations of finely grained carbon powders, coke powders and petroleum coke powders embedded in a matrix of thermoplastic polymers have also become known to cover special market requirements, although in some cases the finely grained powders made of coal, coke or petroleum coke were not considered to be fillers in the usual sense , but more or less also as an integral part of the thermoplastic polymer, which significantly influences the properties of this plastic.
  • the coal or coke powders in the plastically deformable masses did not have the often material-worsening properties of the mostly used fillers, but surprisingly led to improved physical properties of the molding compositions (improved tensile strength, flexural tensile strength, tensile elongation and cold break stability); the molding compounds were easily deformable.
  • - Hard coal, petroleum or pitch coke have proven to be particularly suitable for filling the polyethylene matrix. Especially from low-ash hard coal coke, good elastic plates could be formed with the same parts of polyethylene.
  • the bending test in contrast to the filling of the polyethylene matrix with other fillers, e.g. B. slate flour, showed good stability. With the same mixing ratio of slate flour and polyethylene, the panels broke after only a few bending stresses.
  • the coke powders are produced in the usual way by grinding. Not only can powders with a high fineness (6,400 mesh cm 2 ) but also with a coarser structure (900 mesh cm 2 ) be used for high-quality molding compounds.
  • Crosslinking agents can also be added to the mixture of polyethylenes and coke powders.
  • Molding compositions with a content of finely divided coke with a diameter of less than 60 ⁇ m made of polyethylene, polypropylene, polybutylene, ethylene-propylene, ethylene-butylene or propylene-butylene in copolymers are also known, these containing 200 to 400 parts of finely divided petroleum coke per 100 parts of polymers, which has at least 80% an average particle size between 0.75 and 50 ⁇ m (DE-AS 1 259 095).
  • These molding compositions were based on the knowledge that the size distribution of the petroleum coke particles was critical for achieving a high structure is in the end product. It was practically impossible to add more than 150 to 200 parts of petroleum coke sticks to these polymers, the average diameter of which was greater than 50 ⁇ m.
  • Any commercially available polyolefin or mixed polyolefin with a melting coefficient between about 10 and 0.2 and a molecular weight between about 50,000 and 700,000 can be used to produce the known molding compositions.
  • the crushing and calibration of the petroleum coke before it is used in the known molding materials can be achieved by grinding in a ball mill, rod mill, hammer mill, spinning the coke parts by blowing with steam or air against a surface, by centrifugal centrifugal action of rotor blades (Pallmann pulverizing device) by supersonic vibration or by using opposing steel rollers at a distance of 0.0254 cm or less.
  • the influence of oxygen is prevented during comminution by an inert gas atmosphere, while classification, however, by spraying with zinc stearate at approximately 0.1 or 1%, based on the weight of the product, the particles being coated individually with the zinc stearate until a relatively uniform coating has been obtained.
  • the coating melts when the coke powder thus protected is added to the natural rubber to vulcanize it.
  • coal processed by the known method can also be used as a filler for conventional plastics.
  • plastics or plastic-filler combinations can only be recycled to a greater or lesser extent. Rather, with the previously known plastic-filler combinations there is usually a considerable loss of quality, with the result that already recycled plastics can often only be used in conjunction with primary plastics or can only be used to produce inferior molded parts without mixing with them.
  • plastic such as plastic.
  • plastics are not recycled (polyethylene, polypropylene, polystyrene, polycarbonate, polyester, polyamide etc.) or primary plastics and secondary plastics, or if plastics contain color pigments, stabilizers, plasticizers or other additives, especially when used for the first time, there is an additional loss of quality that prohibit the reuse of such plastics for economic reasons. As a result, only a small proportion of plastics are recycled. Recycling without significant loss of quality is only possible with pure plastics. However, these also largely differ according to the type of fillers or color pigments used, so that a loss of quality is inevitable.
  • the invention has for its object to provide inexpensively producible, processable on almost all existing plastics processing machines and systems, consisting of carbon compounds, which not only have at least comparably good mechanical, physical and processing, technical properties such as known materials consisting of carbon compounds have, but can also be reused without devaluing quality and can be disposed of easily and environmentally friendly.
  • the carbon compounds in addition to very high impact velocities to fine-grained carbon powders, disintegrated low-pollutant and low-ash hard coal, hard coal coke or petroleum coke also contain thermoplastic polymers of the hydrocarbon group which contain the very fine particles of the carbon powder the binding energies released during their high-speed impact crushing in a closed system of material processing systems are chemically combined without additional additives to form a material that can be recycled several times without devaluing quality and with a calorific value of over 37,500 kJ / kg.
  • this energy reserve can be converted into thermal energy even after repeated recycling, in an environmentally friendly and almost cost-neutral manner, without using landfills or waste incineration plants.
  • the fuels can in principle be shredded in shredders suitable for high-speed impact crushing.
  • eddy current disintegrators according to the German patent DE 3802260 D2.
  • Such vortex flow disintegrators work with counter-rotating, radially successive blade rings in such a way that vortex zones are formed in the annular spaces between the blade rings, in which the fuel particles collide at high speeds without any disturbing metal abrasion taking place.
  • each fuel particle experiences eight collisions with other particles as it passes through the radially successive vortex zones, with impingement velocities close to the speed of sound occurring especially in the last vortex zone between the penultimate and the outer blade ring, but also beyond.
  • the comminution time within a vortex flow disintegrator is extremely short at 0.5 seconds, measured on a comminution time of the fuels, for example in a ball mill or other comminution devices, which not only results in less expensive processing than in other mills, but also a significant procedural advantage, since released binding energies (primarily ions or electrons) are not so quickly dissipated into the ground via the metal construction of the processing plant.
  • the material comminution in an eddy current disintegrator of the type mentioned thus has another important value over other types of comminution advantage.
  • high impact speeds during comminution but above all because the fuel particles themselves collide with one another and are not hurled against a wall or the like by centrifugal forces or even surface-compacted by the balls in a ball mill, high binding energies can be released and largely obtained, which during Bringing together the fuel parts with the hydrocarbon of the polymers in the extruder are almost completely available to improve the material quality of the material according to the invention.
  • the weakest binding energies disintegrate first, unlike in the case of shear or tear crushing, e.g. B.
  • the high-speed impact crushing provides excitation energy for the hydrogen ions / electrons and the carbon electrons, which can occupy free orbitals, even of a higher energy level. This process depends on the temperature. According to the invention, therefore, the high-speed impact crushing and also the mixing of the activated carbon powder with the polymers in the extruder is carried out with the supply of heat and partly under an inert gas atmosphere, in order to prevent released binding energies from reacting with the oxygen in the air. In addition, the reactivity of the carbon powder is increased by supplying heat energy before and in the extruder. It has been found that the best processing temperature of the carbon powder with the polymers into a bonded material in the extruder is between 240 and 300 ° C. If this temperature is lowered too much, the high quality properties of the new materials, including the good electrical conductivity, will not be achieved.
  • the above-described preparation process with high-speed impact crushing at almost the speed of sound leads to a change in the surface of anthracite with the formation of pores with diameters below 3.6 ⁇ m in the particle structure, with the result that the surface of the particle particles is 10 times larger than in spheres - or vibrating mills prepared anthracite.
  • the surface for high-speed impact crushing was 28 m 2 / g instead of 2.6 m 2 / g and 2.8 m 2 / g when processed with a ball or vibrating mill.
  • the pores arise from the fact that the Velocity impact crushing near the sound limit briefly temperatures up to 300oC arise during the impact processes and thereby volatile components of the anthracite are released.
  • the purest possible polymers or polypropylenes are used as polymers, which are melted at 240.degree. C. to 300.degree. C., for example in a twin-screw extruder with screws rotating in the same direction, and the processed carbon powder, preferably the finely divided disintegrated anthracite heated to 200 to 300.degree.
  • the anthracite content varies from granule type to granule type between 40 - 80 M%.
  • the resulting extrudate is granulated so that it remains storable without quality devaluation and can be processed into marketable products on almost all known plastic processing machines or systems (e.g. molded articles, plates, tubes, foils and, because of its chemical and UV resistance, also to containers, tanks, drums and canisters for the disposal of chemical waste and special waste).
  • Low-ash and low-sulfur anthracite is particularly suitable as a finely grained carbon powder with approximately the following analysis values:
  • This material consists of 70% by weight powdered anthracite and 30% by weight polyethylene.
  • this finely grained anthracite powder chemically combines with the polyethylene to form a new material.
  • this has the following performance values:
  • E-module 53 457 840 N / mm 2 2460 N / mm 2
  • the fine-grained carbon memevers are disintegrated and sized to grain sizes between 10 ⁇ m and 90 ⁇ m. Their weight shares in the new material make up between 20 to 70%, whereby the difference to 100% of the weight parts consists of polymers.
  • the new material can be disposed of without difficulty even after repeated recycling by incineration in power plants, cement plants, lime plants, etc. or in waste incineration plants to obtain environmentally friendly thermal energy.
  • an amount of up to DM 400 per ton had to be paid for the burning of plastics in special waste incineration plants.
  • a delivery to power plants, cement plants, lime distilleries, etc. can pay the high calorific value to the supplier! Because of the high carbon content of over 90%, such material waste is also interesting for the steel industry to improve the steel quality! Contamination of the combustion systems or pollution of the flue gases beyond the permissible level of pollutants does not occur.
  • Processable special qualities of material granules or material powders with high strength, high temperature resistance and high electrical conductivity result if the materials are processed in a treatment system that is completely sealed off from the ambient air in an inert gas atmosphere or an inert gas atmosphere with a residual oxygen content of up to 3% and without further processing Contacts with the air atmosphere are stored in gas-tight packaging.
  • thermoplastic polymers added in each case as additives, stabilizers, electrical conductors or pigments, contain only those substances which, when the material or the products produced therefrom are burned, do not contain the flue gas with toxic substances or beyond the permissible level pollute with pollutants.
  • a comparison basis with 100% serves pure polyethylene (PE).
  • PE polyethylene
  • the analysis values of the anthracite correspond to those which are characterized in claim 2. As the grain size of the anthracite powder becomes smaller, the tensile strength increases only slightly.
  • Figure 2 shows the increase in strength of the new materials as a function of the anthracite mass.
  • Pure PE with 25.2 N / mm 2 and pure PP with 32.5 N / mm 2 serve as the basis.
  • the anthracite again has a grain size of 50 ⁇ m. It is interesting that a material with PE as a polymer component has significantly higher tensile strength than a material that contains PP as a polymer component.
  • the anthracite prepared according to the invention reacts more stable with PE than with PP. With both materials, the tensile strength increases differently with increasing amounts of anthracite.
  • Figure 3 shows the impact strength of the new materials depending on the different fineness of the anthracite in the material.
  • the impact strength is fully retained with a grain size of the anthracite powder from 90 ⁇ m to 30% by weight of anthracite. With increasing anthracite masses, it then drops and reaches a lower value of 20% with a mass fraction of anthracite of 60%. They behave similarly in the case of materials in which the anthracite powder have grain sizes of 60 ⁇ m, 30 ⁇ m or 10 ⁇ m. If the impact strength with a high proportion of anthracite in the new material is more important, it is advisable to choose a smaller grain size.
  • the impact resistance of the materials according to the invention does not change due to the assessment.
  • PE on the other hand, becomes brittle after only 250 hours.
  • this disadvantage of PE is usually compensated for by the addition of stabilizers.
  • the material according to the invention does not need these additives.
  • the mass fraction of anthracite also has an influence on the electrical conductivity.
  • the conductivity reaches a maximum at 80% mass fraction of anthracite (which corresponds to a minimum of the surface resistance).
  • the mass fraction of anthracite also influences the softening temperature of the new materials.
  • the softening temperature of the material with 70% by mass of anthracite with a grain size of 60 ⁇ m is almost 137%, that is about 107oC.

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Abstract

Un matériau en composés carbonés façonnable en corps moulés, films, plaques, tuyaux ou similaires de haute qualité par toutes les machines usuelles de façonnage de matières plastiques, peut en outre être réutilisé plusieurs fois sans aucune réduction sensible de sa qualité. Avant tout, il peut être éliminé par incinération avec une haute valeur calorifique, sans salir les systèmes d'incinération ni polluer l'atmosphère avec des substances toxiques de manière inadmissible.A material of carbon compounds which can be shaped into molded bodies, films, plates, pipes or the like of high quality by all the usual machines for shaping plastics, can moreover be reused several times without any appreciable reduction in its quality. Above all, it can be eliminated by incineration with a high calorific value, without dirtying the incineration systems or polluting the atmosphere with toxic substances in an unacceptable way.

Description

Aus Kohlenstoffverbindungen bestehender Werkstoff  Material made of carbon compounds
Die Erfindung bezieht sich auf einen aus Kohlenstoffverbindungen bestehenden, mit allen bekannten Kunststoffverarbeitungsmaschinen zu Formkörpern, Platten, Rohren, Folien oder dgl. verarbeitbaren Werkstoff. The invention relates to a material consisting of carbon compounds, which can be processed with all known plastics processing machines into shaped bodies, plates, tubes, foils or the like.
Neben den zahlreichen unterschiedlichen reinen Kunststoffen, wie z. B. Polyvinylchlorid, Polyethylen (niedriger und hoher Dichte), Polypropylen, Polystyrol, Polyamide usw. haben zum Teil, auch aus Kostengründen, Kunststoff- Füllstoffkombinationen im Markt eine besondere Bedeutung erlangt. Zur Abdeckung spezieller Marktanforderungen sind auch Kombinationen aus feinstkörnig aufbereiteten Kohlepulvern, Kokspulvern und Petrolkokspulvern, eingebettet in eine Matrix aus thermoplastischen Polymeren, bekannt geworden, wobei in einigen Fällen die feinstkörnig aufbereiteten Pulver aus Kohlen, Koksen oder Petrolkoksen nicht im üblichen Sinn allein als Füllstoff angesehen wurden, sondern mehr oder weniger auch als integrierender Bestandteil des thermoplastischen Polymers, der die Eigenschaften dieses Kunststoffes maßgeblich beeinflußt. Bekannt geworden ist auch ein Verfahren zur Herstellung von plastisch verformbaren Massen aus Polyethylen und feinpuiverigen Füllstoffen aus Koks, bei dem man der Polyethylenmatrix mindestens ein Viertel ihres Gewichtes, vorzugsweise aber die gleiche Menge oder mehr, feinpulverigen Koks in an sich bekannter Weise beigemischt hat. (DE-AS 1 065607). In addition to the numerous different pure plastics, such as. B. polyvinyl chloride, polyethylene (low and high density), polypropylene, polystyrene, polyamides, etc. have, in part, also for cost reasons, plastic-filler combinations in the market have become particularly important. Combinations of finely grained carbon powders, coke powders and petroleum coke powders embedded in a matrix of thermoplastic polymers have also become known to cover special market requirements, although in some cases the finely grained powders made of coal, coke or petroleum coke were not considered to be fillers in the usual sense , but more or less also as an integral part of the thermoplastic polymer, which significantly influences the properties of this plastic. Also known is a process for the production of plastically deformable compositions made of polyethylene and finely powdered fillers made of coke, in which at least a quarter of their weight, but preferably the same amount or more, of fine powdery coke has been added to the polyethylene matrix in a manner known per se. (DE-AS 1 065607).
Die Kohlen- oder Kokspulver hatten in den plastisch verformbaren Massen nicht die oft materiafverschlechternden Eigenschaften der meistens verwendeten Füllstoffe, sondern führten überraschenderweise zu verbesserten physikalischen Eigenschaften der Formmassen (verbesserte Zugfestigkeit, Biegezugfestigkeit, Zugdehnung und Kältebruchstabilität); die Formmassen waren gut verformbar. - Als besonders geeignet zum Füllen der Polyethylenmatrix erwiesen sich Steinkohlen-, Petrol- oder Pechkoks. Vor allem aus aschearmen Steinkohlenkoksen ließen sich, mit gleichen Teilen Polyethylen, gute elastische Platten formen, die bei der Biegeprüfung im Gegensatz zur Füllung der Polyethylenmatrix mit anderen Füllstoffen wie z. B. Schiefermehl, gute Stabilität zeigten. Beim gleichen Mischungsverhältnis Schiefermehl-Polyethylen brachen die Platten schon nach wenigen Biegebeanspruchungen. The coal or coke powders in the plastically deformable masses did not have the often material-worsening properties of the mostly used fillers, but surprisingly led to improved physical properties of the molding compositions (improved tensile strength, flexural tensile strength, tensile elongation and cold break stability); the molding compounds were easily deformable. - Hard coal, petroleum or pitch coke have proven to be particularly suitable for filling the polyethylene matrix. Especially from low-ash hard coal coke, good elastic plates could be formed with the same parts of polyethylene. In the bending test, in contrast to the filling of the polyethylene matrix with other fillers, e.g. B. slate flour, showed good stability. With the same mixing ratio of slate flour and polyethylene, the panels broke after only a few bending stresses.
Im bekannten Verfahren werden die Kokspulver durch Aufmahlen in üblicher Weise hergestellt. Es können nicht nur Pulver mit hoher Feinheit (6.400 Maschen cm2) sondern auch mit gröberer Struktur (900 Maschen cm2) für hochwertige Formmassen verwandt werden. In the known method, the coke powders are produced in the usual way by grinding. Not only can powders with a high fineness (6,400 mesh cm 2 ) but also with a coarser structure (900 mesh cm 2 ) be used for high-quality molding compounds.
Dem Gemisch aus Poiyethylenen und Kokspulvern können auch Vernetzungsmittel, Gleitmittel und andere bekannte Zusatzstoffe, wie UV-Stabilisatoren, Wärmestabilisatoren usw. zugesetzt werden. Crosslinking agents, lubricants and other known additives, such as UV stabilizers, heat stabilizers, etc., can also be added to the mixture of polyethylenes and coke powders.
Besonders hervorgehoben wird die gute Schweißbarkeit der aus den bekannten Formmassen hergestellten Formkörper. The good weldability of the moldings produced from the known molding compositions is particularly emphasized.
Bekannt geworden sind auch Formmassen mit einem Gehalt an feinteiiigem Koks mit einem Durchmesser unter 60 μm aus Polyethylen, Polypropylen, Poiybutylen, EthyienPropylen, Ethylen-Butylen oder Propyien-Butylen in Mischpolymerisaten, wobei diese auf 100 Teile Polymere 200 bis 400 Teile feinteiligen Petrolkoks enthalten, der mindestens zu 80 % eine durchschnittliche Teilchengröße zwischen 0,75 und 50 μm aufweist (DE-AS 1 259 095). Diesen Formmassen lag die Erkenntnis zugrunde, daß die Größenverteiiung der Petrolkoksteilchen kritisch für die Erzielung hoher Struk turfestigkeiten in dem Endprodukt ist. Es war praktisch unmöglich, derartigen Polymerisaten mehr als 150 bis 200 Teile Petrolkoksteiichen zuzusetzen, deren Durchmesser durchschnittlich größer als 50 μm war.(!!) Außerdem hatten diese Produkte nicht die erforderliche hohe Stoß-Zug- und Biegezugfestigkeit. In überrachender Weise ergab sich, daß dann, wenn man Petroikoks zerkleinert und Teilchen mit einer Teilchengröße zwischen 0,75 und etwa 50 μm mit den Polymeren mischt, höchst vorteilhafte physikalische Eigenschaften erzielt wurden. Molding compositions with a content of finely divided coke with a diameter of less than 60 μm made of polyethylene, polypropylene, polybutylene, ethylene-propylene, ethylene-butylene or propylene-butylene in copolymers are also known, these containing 200 to 400 parts of finely divided petroleum coke per 100 parts of polymers, which has at least 80% an average particle size between 0.75 and 50 μm (DE-AS 1 259 095). These molding compositions were based on the knowledge that the size distribution of the petroleum coke particles was critical for achieving a high structure is in the end product. It was practically impossible to add more than 150 to 200 parts of petroleum coke sticks to these polymers, the average diameter of which was greater than 50 μm. (!!) In addition, these products did not have the required high impact tensile and flexural tensile strength. Surprisingly, it was found that when petroikoks were crushed and particles with a particle size between 0.75 and about 50 μm were mixed with the polymers, extremely advantageous physical properties were achieved.
Zur Herstellung der bekannten Formmassen kann jedes handelsübliche Polyolefin oder Mischpolyolefin mit einem Schmeizkoeffizienten zwischen etwa 10 und 0,2 und einem Molekulargewicht zwischen etwa 50.000 und 700.000 verwendet werden. Any commercially available polyolefin or mixed polyolefin with a melting coefficient between about 10 and 0.2 and a molecular weight between about 50,000 and 700,000 can be used to produce the known molding compositions.
Die Zerkleinerung und Kalibrierung der Petrolkokse vor ihrer Verwendung in den bekannten Formmassen läßt sich durch Mahlen in einer Kugelmühle, Stabmühle, Hammermühle, Schleudern der Koksteile durch Blasen mit Dampf oder Luft gegen eine Oberfläche, durch zentrifugale Schieuderwirkung von Rotorflügeln (Pallmann- Pulverisierungs-Vorrichtung) durch Überschallschwingung oder durch Verwendung von gegenüberliegenden Stahlwalzen mit einem Abstand von 0,0254 cm oder weniger erreichen. The crushing and calibration of the petroleum coke before it is used in the known molding materials can be achieved by grinding in a ball mill, rod mill, hammer mill, spinning the coke parts by blowing with steam or air against a surface, by centrifugal centrifugal action of rotor blades (Pallmann pulverizing device) by supersonic vibration or by using opposing steel rollers at a distance of 0.0254 cm or less.
Da die Härte von Petroikoks, insbesondere bei relativ hohem Aschegehalt, beträchtlich sein kann, z. B. 7,5 - 8 auf der Mohs'schen Härteskala, führt eine Zerkleinerung der Petrolkokse auf eine der vorgenannten Arten zur raschen Abnutzung der Zerkleinerungsvorrichtungen und infolgedessen zu Metall-, Eisen- oder Stahlrückständen im Mahlgut, welches entweder mühsam und kostenintensiv entfernt werden muß oder aber zu Eigenschaften der Formmassen führt, die nicht in allen Anwendungsbereichen akzeptabel sind. Since the hardness of petroikoks, especially when the ash content is relatively high, can be considerable, e.g. B. 7.5 - 8 on the Mohs hardness scale, comminution of the petroleum coke in one of the aforementioned ways leads to rapid wear of the comminution devices and consequently to metal, iron or steel residues in the regrind, which must either be laboriously and costly removed or leads to properties of the molding compositions that are not acceptable in all areas of application.
Bekannt geworden ist auch ein Verfahren zum Herstellen von speziell vermahienen Kohlen als Füllmittel für Kunststoffe, bei dem eine Hartkohle, wie Anthrazit, in einer nicht oxydierenden Atmosphäre dergestalt zerkleinert wird, daß die durchschnittlichen Teilchengrößen sich auf nicht mehr als 2,5 μm belaufen und insbesondere eine Teiichengrößenverteilung vorliegt, bei der wenigstens 90 % kleiner als 5 μm vorliegt. (DE-OS 1 592 914). Also known is a process for producing specially milled coals as fillers for plastics, in which a hard coal, such as anthracite, is comminuted in a non-oxidizing atmosphere in such a way that the average particle sizes do not exceed 2.5 μm, and in particular there is a particle size distribution in which at least 90% is less than 5 μm. (DE-OS 1 592 914).
Diese bekannten Kohleformen werden allgemein durch Zerkleinern bzw. Vermählen herkömmlicher Kohlen, vorzugsweise in autogenen Zerkleinerungsmühlen gewonnen, wobei insbesondere mit Strömungsmitteln arbeitende Mühlen derart Anwendung finden, wie sie aligemein unter der Bezeichnung "Humcan-Mühlen" bekannt sind. Diese Mühlen enthalten beim Zerkleinern keine Luft bzw. keinen freien Sauerstoff, weil sonst das Strömungsmittel eine nachteilige Einwirkung auf die zermahlenen Kohlen besitzt, die für die Anwendung, beispielsweise in Kautschuk und anderen Polymerisaten, vorgesehen sind. Die nicht oxydierende Atmosphäre beim bekannten Vermählen von Kohlen ist notwendig, weil beim Zerfallen der Kokse Teilchen mit sehr hoher Reaktionsfähigkeit ausgebildet werden; möglicherweise aufgrund des Zerreißens von Bindungen. Dieses kann während des Mahlens auftreten mit der Folge, daß derartige zerrissene Bindungen sich mit dem Luftsauerstoff umsetzen und dadurch ihre Reaktionsfähigkeit verlieren. Wenn jedoch ein ausreichender Schutz der zerrissenen Bindungen vorgesehen wird, können sich diese Bindungen mit anderen Bestandteilen der Polymerisate umsetzen und zu Polymerisaten bzw. Kautschuken mit physikalischen Eigenschaften führen, die ausgezeichnet sind. These known forms of coal are generally obtained by comminuting or grinding conventional coals, preferably in autogenous comminution mills, mills working with fluid in particular being used in this way find how they are generally known under the name "Humcan mills". When crushing, these mills contain no air or free oxygen, because otherwise the fluid has an adverse effect on the ground coals, which are intended for use, for example, in rubber and other polymers. The non-oxidizing atmosphere in the known grinding of coal is necessary because particles with a very high reactivity are formed when the coke breaks down; possibly due to the breaking of ties. This can occur during grinding, with the result that such broken bonds react with the atmospheric oxygen and thereby lose their reactivity. However, if adequate protection is provided for the broken bonds, these bonds can react with other constituents of the polymers and lead to polymers or rubbers with physical properties which are excellent.
Den Einfluß von Sauerstoff verhindert man beim Zerkleinern durch eine Inertgas- Atmosphäre, beim Klassifizieren hingegen durch Übersprühen mit Zinkstearat mit angenähert 0,1 bzw.1 %, bezogen auf das Gewicht des Produktes, wobei die Teilchen einzeln mit dem Zinkstearat überzogen werden, bis ein relativ einheitlicher Überzug erhalten worden ist. Der Überzug schmilzt, wenn das so geschützte Kokspulver dem Naturkautschuk vulkanisierend zugesetzt wird. The influence of oxygen is prevented during comminution by an inert gas atmosphere, while classification, however, by spraying with zinc stearate at approximately 0.1 or 1%, based on the weight of the product, the particles being coated individually with the zinc stearate until a relatively uniform coating has been obtained. The coating melts when the coke powder thus protected is added to the natural rubber to vulcanize it.
Außer als Zusatzstoff für Naturkautschuk kann die nach dem bekannten Verfahren aufbereitete Kohle auch als Füllmaterial für herkömmliche Kunststoffe Verwendung finden. In addition to being an additive for natural rubber, the coal processed by the known method can also be used as a filler for conventional plastics.
Bekannt geworden sind weitere Verfahren zur Herstellung von Koksgemischen, so z. B. nach der DE-OS 1 719 517, wobei eine hohe Oberflächenvergrößerung bei zermahlenen Teilchen auftritt, die zur Beimischung von Kunststoff Verwendung finden. Kunststoffe zur Herstellung von Rohren, Platten, Scheiben und anderen Formkörpern durch Extrusion und Spritzgießen, bei denen der Kunststoff durch eine Beimischung von elektrisch leitenden Kohlenstoffmaterialien eiektro-antistatische Eigenschaften besitzt (DE- OS 2 017 410) sowie modifizierte Kunststoffe, die oleophilen Graphit enthalten, der durch Mahlen eines natürlichen oder synthetischen Graphits in einer organischen Flüssigkeit unter Ausschluß von Luft hergestellt wird. Other processes for the production of coke mixtures have become known, e.g. B. according to DE-OS 1 719 517, wherein a high surface area occurs with ground particles that are used for the admixture of plastic. Plastics for the production of pipes, plates, disks and other shaped bodies by extrusion and injection molding, in which the plastic has electro-antistatic properties through the addition of electrically conductive carbon materials (DE-OS 2 017 410) as well as modified plastics which contain oleophilic graphite, which is produced by grinding a natural or synthetic graphite in an organic liquid in the absence of air.
Alle diese Werkstoffe haben den Nachteil, daß die Aufbereitung der Kohle oder des Kokses aufwendig und kostspielig ist, wodurch sie den Preis pro Gewichtseinheit des fertigen Werkstoffes so erhöht, daß bei allen Vorteilen, die diese Werkstoffe aufweisen, ihr Einsatz der Kosten wegen in geringen Grenzen geblieben ist. All of these materials have the disadvantage that the preparation of the coal or coke is complex and costly, which makes them the price per unit weight of the finished material so increased that with all the advantages that these materials have, their use has remained within reasonable limits because of the costs.
Nachteilig ist weiterhin die nur mehr oder weniger gering ausgebildete Fähigkeit dieser Kunststoffe oder Kunststoff-Füllstoff-Kombinationen, recycelt zu werden. Vielmehr stellen sich bei den bisher bekannten Kunststoff-Füllstoff-Kombinationen in der Regel erhebliche Qualitätseinbußen mit der Folge ein, daß bereits recycelte Kunststoffe oft nur in Verbindung mit Primärkunststoffen weiterverwendet werden können oder ohne eine Vermischung mit diesen sich nur zur Herstellung minderwertiger Formteile einsetzen lassen. Another disadvantage is the fact that these plastics or plastic-filler combinations can only be recycled to a greater or lesser extent. Rather, with the previously known plastic-filler combinations there is usually a considerable loss of quality, with the result that already recycled plastics can often only be used in conjunction with primary plastics or can only be used to produce inferior molded parts without mixing with them.
Darüberhinaus ergeben sich erhebliche Probleme dadurch, daß sich derartige Werkstoffe nur unter großem Aufwand, wenn überhaupt, beseitigen, vor allem entsorgen lassen. Die Werkstoffe bauen sich beispielsweise auf Müllhalden kaum ab und entwickein bei einer Verbrennung Schadstoffe in den Abgasen. Diese Nachteile fallen umso mehr ins Gewicht, weil die Verwendung von Kunststoffen ständig ansteigt. So wurden im Jahre 1990 allein in der Bundesrepublik Deutschland, ohne die neu hinzugekommenen ostdeutschen Länder zu berücksichtigen, einschließlich der hinzuzurechnenden Chemiefasern, weit über 9 Mio t Kunststoffe verarbeitet. Bei der auch offiziell zugrunde gelegten Wachstumsrate von 8 % p. a. des Kunststoffmarktes würde der Verbrauch von Kunststoff im Gebiet der ehemaligen BRD bis zum Jahre 2000 auf 19 Mio t p. a. anwachsen. Allein das könnte die Realisierung z. B. der Vorgaben aus der von der Regierung verabschiedeten Verpackungsverordnung bereits 1996 vor unlösbare Aufgaben stellen, da die Entsorgung von Abfällen der Altkunststoffe aus der Industrie und den Haushalten bisher ungelöst ist und deren Recyciingquote in Westdeutschland zur Zeit nur bei rd. 7 % liegt, demgegenüber weisen Aluminium 38,3 %, Altpapier 40,7 % und Altgias 43,2 % Recyclingquoten auf. Würden Kunststoffe, die biologisch nicht abbaubar sind, einfach abgelagert, so entstünden Deponien mit langfristig Ungewissem Schicksal, die als Folge von Stoffumsetzungen in Luft und Wasser emittierten. In addition, considerable problems result from the fact that such materials can only be disposed of, especially if at great expense, if at all. For example, the materials hardly degrade on waste dumps and develop pollutants in the exhaust gases when burned. These disadvantages are all the more significant because the use of plastics is constantly increasing. In 1990 alone, well over 9 million tonnes of plastics were processed in the Federal Republic of Germany alone, without taking into account the newly added East German states, including the chemical fibers to be added. With the growth rate of 8% p. a. of the plastics market, the consumption of plastics in the area of the former FRG would increase to 19 million tons per year by 2000. a. grow. That alone could be the z. For example, the requirements from the packaging ordinance adopted by the government in 1996 pose insoluble tasks, since the disposal of waste plastics from industry and households has so far not been resolved and their recycling rate in West Germany is currently only around. 7%, in contrast, aluminum has 38.3%, waste paper 40.7% and Altgias 43.2% recycling rates. If plastics that are not biodegradable would simply be deposited, landfills with long-term uncertain fate would be created, which would emit as a result of material conversions in air and water.
Auch eine Verbrennung der meisten Kunststoffe z. B. in Müllverbrennungsanigen be- reitet wegen der Belastung der Anlagen durch einen hohen Ascheanfall durch die Füllstoffe und eine Belastung der bei der Verbrennung entstehenden Rauchgase mit toxisch wirkenden Dioxinen oder anderen Stoffen erhebliche Schwierigkeiten. Solche toxikologisch kritischen Stoffgruppen werden während der Verbrennung beim Passieren der Temperaturbereiche zwischen 250ºC bis 400ºC freigesetzt und gelangen so über das Rauchgas in die erdnahe Atmosphäre. Aus solchen Befürchtungen heraus ist die Errichtung von speziellen Müllverbrennungsanlagen für Sondermüll derzeit politisch kaum noch durchzusetzen. Also burning most plastics e.g. B. in garbage incineration plants causes considerable difficulties because of the pollution of the plants due to a high ash accumulation by the fillers and a pollution of the flue gases generated during combustion with toxic dioxins or other substances. Such toxicologically critical groups of substances are released during combustion when they pass through the temperature range between 250ºC and 400ºC and thus reach the near-earth atmosphere via the flue gas. Out of such fears the construction of special waste incineration plants for hazardous waste is currently hardly politically enforceable.
Besonders kostenintensiv ist vor allem das artenreine Aussortieren von Verpackungsmitteln sowie von Haushaltsgegenständen aus Kunststoff, wie z. B. Kugelschreibern, Folien, Behältern, Kanistern, Kinderspielzeug sowie Kunststofftextilien aus vermischt anfallendem Hausmüll. Alle diese Kunststoffe bestehen aus Primärkunststoffen oder Sekundärkunststoffen, d. h. solchen Kunststoffen, die schon wenigstens einmal recycelt sind. Diese weisen infolge Wärme- und Strahlenbelastung sowie durch das Aufschmelzen und die Regranuiierung im Recyciingprozeß erhebliche Qualitätseinbußen gegenüber Primärkunststoffen auf. Werden infolge mangelnder Trennungsmöglichkeiten Kunststoffe nicht artenrein (Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Polycarbonat, Polyester, Polyamid etc.) oder Primärkunststoffe und Sekundärkunststoffe zusammen recycelt oder enthalten Kunststoffe vor allem in ihrer ersten Verwendung Farbpigmente, Stabilisatoren, Weichmacher oder sonstige Additive, ergeben sich zusätzliche Qualitätseinbußen, die eine Wiederverwendung derartiger Kunststoffe aus wirtschaftlichen Gründen verbieten. Daher wird nur ein geringer Teil anfallender Kunststoffe recycelt. Ein Recyceln ohne nennenswerte Qualitätseinbußen ergibt sich nur bei artenreinen Kunststoffen. Aber auch diese unterscheiden sich noch weitgehend nach Art der verwendeten Füllstoffe bzw. Farbpigmente, so daß dadurch ein Qualitätsverlust unvermeidlich ist. Particularly cost-intensive is the sorting out of packaging and household items made of plastic, such as plastic. B. pens, foils, containers, canisters, children's toys and plastic textiles from mixed household waste. All of these plastics consist of primary plastics or secondary plastics, i. H. plastics that have been recycled at least once. As a result of heat and radiation exposure, as well as melting and re-refurbishment in the recycling process, these have a considerable loss in quality compared to primary plastics. If, due to the lack of separation options, plastics are not recycled (polyethylene, polypropylene, polystyrene, polycarbonate, polyester, polyamide etc.) or primary plastics and secondary plastics, or if plastics contain color pigments, stabilizers, plasticizers or other additives, especially when used for the first time, there is an additional loss of quality that prohibit the reuse of such plastics for economic reasons. As a result, only a small proportion of plastics are recycled. Recycling without significant loss of quality is only possible with pure plastics. However, these also largely differ according to the type of fillers or color pigments used, so that a loss of quality is inevitable.
Auch mit Unterstützung des beispielsweise in Deutschland im Aufbau befindlichen "Dualen Systems" wird es schwer werden, zukünftig von der gesamten Primarkunststoff-Produktion auch nur 8 bis 10 % weitgehend artenrein (z. B. Poiyethylene), weitere 10 bis 13 % weitgehend artenähnlich und etwa 10 % vermischt und verunreinigt zu erfassen. Even with the support of the "Dual System", which is being developed in Germany, for example, it will be difficult in future to only 8 to 10% of the total primary plastic production to be largely species-specific (e.g. polyethylene), another 10 to 13% largely species-like and about 10% mixed and contaminated.
Recycelte Kunststoffe finden auch wegen ihrer zwangsläufig reduzierten Qualität, ihres mangelhaften Designs und Finish sowie ihrer viel zu hohen . Preise nicht die erforderliche Marktakzeptanz. Zudem existieren gesetzliche Normen und DIN- Vorschriften, die den Einsatz von Sekundärkunststoffen stark einschränken. Recycled plastics are also found because of their inevitably reduced quality, their poor design and finish, and because they are much too high. Prices do not have the required market acceptance. There are also legal norms and DIN regulations that severely restrict the use of secondary plastics.
Nach alledem kann davon ausgegangen werden, daß die hohen Kosten für das Einsammeln, Trennen, Wiederaufbereiten, Granulieren, Transportieren und die erneuten Vertriebskosten das Recycling von Kunststoffen auf ein Minimum beschränken werden. Hinzu kommt, daß infolge der Rücknahmeverpflichtung des Herstellers oder des Händlers für ausgediente Kunststoffprodukte die Marktpreise für Primärkunststoffe zwischen 25 und 30 % ansteigen werden, um die erheblichen Belastungen durch das Einsammeln und Klassieren und die sich daraus ergebenden Kosten für die Entsorgung dieser Stoffe zu decken. After all, it can be assumed that the high costs of collecting, separating, reprocessing, granulating, transporting and re-selling costs will keep the recycling of plastics to a minimum. In addition, as a result of the manufacturer or retailer's obligation to take back used plastic products, market prices for primary plastics will rise between 25 and 30% in order to cover the considerable costs of collecting and classifying them and the resulting costs for the disposal of these materials.
Die bisherige Art des Recycling von Kunststoffen führt früher oder später zu einem Berg ehemals recycelter Kunststoffe, die nicht mehr recycelt werden können und die auch für eine thermische Vernichtung nicht mehr brauchbar sind. The previous way of recycling plastics sooner or later leads to a mountain of formerly recycled plastics that can no longer be recycled and that are no longer usable for thermal destruction.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, preiswert herstellbare, sich auf nahezu allen vorhandenen Kunststoffverarbeitungsmaschinen und -anlagen verarbeitbare, aus Kohlenstoffverbindungen bestehende Werkstoffe zu schaffen, die nicht nur wenigstens vergleichbar gute mechanische, physikalische und verarbeitungstech-, nische Eigenschaften wie bekannte aus Kohlenstoffverbindungen bestehende Werkstoffe aufweisen, sondern die sich darüberhinaus ohne entwertende Qualitätseinbußen wiederverwenden und problemlos und umweltschonend entsorgen lassen. In contrast, the invention has for its object to provide inexpensively producible, processable on almost all existing plastics processing machines and systems, consisting of carbon compounds, which not only have at least comparably good mechanical, physical and processing, technical properties such as known materials consisting of carbon compounds have, but can also be reused without devaluing quality and can be disposed of easily and environmentally friendly.
Es wurde gefunden, daß sich diese Aufgabe in einfacher Weise dadurch lösen läßt, daß die Kohienstoffverbindungen außer mit sehr hohen Prallgeschwindigkeiten zu feinstkörnigen Kohlenstoffpulvern desintegrierte Schadstoff- und aschearme Steinkohlen, Steinkohlenkokse oder Petrolkokse auch thermoplastische Polymere der Kohlenwasserstoffgruppe enthalten, die mit den Feinstpartikeln der Kohlenstoffpulver durch die bei deren Hochgeschwindigkeits-Prallzerkleinerung im geschlossenen System von Werkstoffaufbereitungsanlagen freigesetzten Bindeenergien ohne weitere Zusätze chemisch zu einem mehrfach ohne entwertende Qualitätseinbußen recycelbaren Werkstoff mit einem Heizwert von über 37.500 kJ/kg verbunden sind. It has been found that this object can be achieved in a simple manner in that the carbon compounds, in addition to very high impact velocities to fine-grained carbon powders, disintegrated low-pollutant and low-ash hard coal, hard coal coke or petroleum coke also contain thermoplastic polymers of the hydrocarbon group which contain the very fine particles of the carbon powder the binding energies released during their high-speed impact crushing in a closed system of material processing systems are chemically combined without additional additives to form a material that can be recycled several times without devaluing quality and with a calorific value of over 37,500 kJ / kg.
Mit der Erfindung gelingt es, feste Brennstoffe wie Kohlenstoff in Form von Koksen, Kohle, Steinkohle, Petroikoks, insbesondere Anthrazit, vor ihrer Nutzung als Wärmeenergie (Verbrennung) zahlreichen neuartigen und unterschiedlichen Verwendungsmöglichkeiten zuzuführen, sofern diese Brennstoffe Schadstoff- und aschearm sind und mit sehr hohen Prallgeschwindigkeiten zu feinstkörnigen Kohlenstoffpulvern aufbereitet werden. Es wurde gefunden, daß diese Feinstpartikel der Kohlenstoffpulver bei ihrer Hochgeschwindigkeits-Prallzerkleinerung in einem geschlossenen System von Werkstoffaufbereitungsanlagen Bindeenergien freisetzen, infolge derer sie sich ohne weitere Zusätze mit thermoplastischen Polymeren chemisch zu Werkstoffen verbinden lassen. Diese Werkstoffe und die aus ihnen hergestellten Produkte haben physikalische und technologische Eigenschaften, die erheblich gegenüber jenen der bisher verwendeten Polymere verbessert sind. Das überraschende ist aber, daß sich diese neuen Werkstoffe mehrfach ohne entwertende Qualitätseinbußen recyceln und schließlich mit hohem Heizwert durch Verbrennung in Wärmeenergie umwandeln lassen, ohne daß dabei die Brennkammern oder auch die bei der Verbrennung entstehenden Rauchgase über das zulässige Maß hinaus mit Schadstoffen belastet werden. Die im Umlauf befindlichen neuen Werkstoffe stellen sonach eine umweltfreundliche beträchtliche Energiereserve dar. With the invention it is possible to supply solid fuels such as carbon in the form of coke, coal, hard coal, petroikoks, in particular anthracite, before their use as thermal energy (combustion) numerous new and different uses, provided that these fuels are low in pollutants and ash and with a lot high impact speeds can be processed into fine-grained carbon powders. It has been found that these very fine particles of the carbon powder release binding energy during their high-speed impact crushing in a closed system of material processing plants, as a result of which they chemically dissolve with thermoplastic polymers without further additions can be combined into materials. These materials and the products made from them have physical and technological properties that are significantly improved over those of the previously used polymers. The surprising thing is that these new materials can be recycled several times without devaluing quality and ultimately can be converted into thermal energy by combustion with a high calorific value, without polluting the combustion chambers or the flue gases produced during combustion beyond the permissible level. The new materials in circulation therefore represent an environmentally friendly considerable energy reserve.
Die Umwandlung dieser Energiereserve in Wärmeenergie kann dank der Erfindung auch nach mehrmaligem Recyceln noch umweltfreundlich und nahezu kostenneutral ohne Inanspruchnahme von Deponien oder Müllverbrennungsanlagen erfolgen. Thanks to the invention, this energy reserve can be converted into thermal energy even after repeated recycling, in an environmentally friendly and almost cost-neutral manner, without using landfills or waste incineration plants.
Die Zerkleinerung der Brennstoffe kann grundsätzlich in für die Hochgeschwindigkeits- Prallzerkleϊnerung geeigneten Zerkleinerungsanlagen erfolgen. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß eine besonders vorteilhafte, vor allem wirtschaftliche und preiswerte Zerkleinerung, in Wirbeistromdesintegratoren nach dem deutschen Patent DE 3802260 D2 erreicht wird. Derartige Wirbeistromdesintegratoren arbeiten mit gegenläufig rotierenden, radial aufeinanderfolgenden Schaufelkränzen derart, daß sich in den Ringräumen zwischen den Schaufelkränzen Wirbelzonen ausbilden, in denen die Brennstoffpartikel mit hohen Geschwindigkeiten aufeinanderprallen, ohne daß dabei ein störender Metallabrieb stattfindet. Im Durchschnitt erfährt jedes Brennstoffpartikelchen bei seinem Durchlauf durch die radial aufeinanderfolgenden Wirbelzonen acht Zusammenstöße mit anderen Teilchen, wobei vor allem in der letzten Wirbelzone zwischen dem vorletzten und dem äußeren Schaufelkranz, aber auch jenseits davon, Prallgeschwindigkeiten in der Nähe der Schallgeschwindigkeit auftreten. The fuels can in principle be shredded in shredders suitable for high-speed impact crushing. However, it has been found that a particularly advantageous, above all economical and inexpensive comminution is achieved in eddy current disintegrators according to the German patent DE 3802260 D2. Such vortex flow disintegrators work with counter-rotating, radially successive blade rings in such a way that vortex zones are formed in the annular spaces between the blade rings, in which the fuel particles collide at high speeds without any disturbing metal abrasion taking place. On average, each fuel particle experiences eight collisions with other particles as it passes through the radially successive vortex zones, with impingement velocities close to the speed of sound occurring especially in the last vortex zone between the penultimate and the outer blade ring, but also beyond.
Die Zerkleinerungszeit innerhalb eines Wirbeistromdesintegrators ist mit 0,5 sec, gemessen an einer Zerkteinerungszeit der Brennstoffe beispielsweise in einer Kugelmühle oder anderen Zerkleinerungsvorrichtungen, außerordentlich kurz, wodurch sich nicht nur eine preiswertere Aufbereitung als in anderen Mühlen ergibt, sondern auch ein wesentlicher verfahrenstechnischer Vorteil, da freigesetzte Bindeenergien (vornehmlich Ionen oder Elektronen) nicht so schnell über die Metallkonstruktion der Aufbereitungsanlage in den Boden abgeleitet werden. The comminution time within a vortex flow disintegrator is extremely short at 0.5 seconds, measured on a comminution time of the fuels, for example in a ball mill or other comminution devices, which not only results in less expensive processing than in other mills, but also a significant procedural advantage, since released binding energies (primarily ions or electrons) are not so quickly dissipated into the ground via the metal construction of the processing plant.
Die Materialzerkieinerung in einem Wirbelstromdesintegrator der genannten Art hat somit gegenüber anderen Zerkleinerungsarten noch einen anderen bedeutenden wei teren Vorteil. Infolge der hohen Prallgeschwindkeiten bei der Zerkleinerung, vor allem aber dadurch, daß die Brennstoffteilchen selbst aneinanderprallen und nicht durch Zentrifugalkräfte gegen eine Wand oder dergleichen geschleudert oder gar durch die Kugeln in einer Kugelmühle oberflächenverdichtet werden, lassen sich hohe Bindungsenergien freisetzen und weitgehend erhalten, die beim Zusammenbringen der Brennstoffteiichen mit dem Kohlenwasserstoff der Polymere im Extruder nahezu vollständig zur Verbesserung der Stoffquaiität des erfindungsgemäßen Werkstoffes zur Verfügung stehen. Bei der geschilderten Hochgeschwindigkeits-Prallzerkieinerung zerfallen zunächst die schwächsten Bindeenergien, anders als bei der Scher- oder Zerreißzerkleinerung, z. B. nach der DEOS 1 592 914. Bei der geschilderten Hochgeschwindigkeits-Prallzerkleinerung werden immer nur die schwächsten Bindeenergien der Brennstoffteilchen freigesetzt, so daß der Brennstoff in viele stabile Mikroteilchen zerfällt. Was so als Mikropulver entsteht, hat also in seinen Teilchen feste Bindungsqualität und geht mit dem jeweiligen Polymer chemische Verbindungen ein, die zu den hervorragenden Eigenschaften des neuen Werkstoffes führen. The material comminution in an eddy current disintegrator of the type mentioned thus has another important value over other types of comminution advantage. As a result of the high impact speeds during comminution, but above all because the fuel particles themselves collide with one another and are not hurled against a wall or the like by centrifugal forces or even surface-compacted by the balls in a ball mill, high binding energies can be released and largely obtained, which during Bringing together the fuel parts with the hydrocarbon of the polymers in the extruder are almost completely available to improve the material quality of the material according to the invention. In the described high-speed impact crushing, the weakest binding energies disintegrate first, unlike in the case of shear or tear crushing, e.g. B. according to DEOS 1 592 914. In the described high-speed impact crushing only the weakest binding energies of the fuel particles are released, so that the fuel breaks down into many stable microparticles. What is created as micropowder thus has a firm bond quality in its particles and forms chemical compounds with the respective polymer, which lead to the excellent properties of the new material.
Die Hochgeschwindigkeits-Prallzerkleinerung liefert Erregungsenergie für die Wasserstoff-Ionen/Elektronen und die Kohlenstoff-Elektronen, die damit freie Orbitale, auch eines höheren Energieniveaus, besetzen können. Dieser Vorgang ist temperaturabhängig. Erfindungsgemäß wird daher die Hochgeschwindigkeits-Prallzerkleinerung und auch das Vermischen der aktivierten Kohlenstoffpuiver mit den Polymeren im Extruder unter Wärmezufuhr und zum Teil unter Inertgasatmosphäre durchgeführt, um zu verhindern, daß sich freigewordene Bindeenergien mit dem Sauerstoff der Luft umsetzen. Zusätzlich wird durch Wärmeenergiezufuhr vor und im Extruder die Reaktionsfreudigkeit der Kohlenstoffpuiver angehoben. Es wurde gefunden, daß die beste Verarbeitungstemperatur der Kohlenstoffpuiver mit den Polymeren zu einem verbundenen Werkstoff im Extruder zwischen 240 und 300ºC liegt. Wird diese Temperatur zu stark abgesenkt, erreicht man nicht die hochwertigen Materialeigenschaften der neuen Werkstoffe, einschließlich der guten elektrischen Leitfähigkeit. The high-speed impact crushing provides excitation energy for the hydrogen ions / electrons and the carbon electrons, which can occupy free orbitals, even of a higher energy level. This process depends on the temperature. According to the invention, therefore, the high-speed impact crushing and also the mixing of the activated carbon powder with the polymers in the extruder is carried out with the supply of heat and partly under an inert gas atmosphere, in order to prevent released binding energies from reacting with the oxygen in the air. In addition, the reactivity of the carbon powder is increased by supplying heat energy before and in the extruder. It has been found that the best processing temperature of the carbon powder with the polymers into a bonded material in the extruder is between 240 and 300 ° C. If this temperature is lowered too much, the high quality properties of the new materials, including the good electrical conductivity, will not be achieved.
Der vorstehend geschilderte Aufbereitungsvorgang mit Hochgeschwindigkeits- Prallzerkleinerung mit nahezu Schallgeschwindigkeit führt bei Anthrazit zu einer Oberfiächenveränderung mit der Bildung von Poren mit Durchmessern unter 3,6 μm im Partikeigefüge mit dem Ergebnis, daß die Oberfläche der Partikelteilchen um den Faktor 10 größer ist, als in Kugel- oder Schwingmühlen aufbereitetem Anthrazit. (Korngröße abgesichtet bei 40 μm) Die Oberfläche bei Hochgeschwindigkeits- Prallzerkleinerung betrug 28 m2/g anstatt 2,6 m2/g und 2,8 m2/g bei Aufbereitung mit Kugel- oder Schwingmühle. Die Poren entstehen dadurch, daß bei der Hochge schwindigkeits-Prallzerkleinerung nahe der Schallgrenze kurzzeitig Temperaturen bis um 300ºC bei den Prallvorgängen entstehen und dadurch flüchtige Bestandteile des Anthrazits freigesetzt werden. Es ist deshalb besonders darauf zu achten, daß diese Mikroporen den Anthrazit hygroskopisch machen (bis zu 6 % Wasseraufnahme, zum Teil auch aus der Umgebungsluft). Die Fähigkeit von Flüssigkeiten, in diese Mikroporen einzudringen und sich dort festzusetzen, ist bedingt durch die Molekularstruktur der jeweiligen Flüssigkeit. H+-ionen, oder zumindest H+-Dipole, besetzen entsprechende Stellen in den Poren, so daß OH--lonen oder OH--Dipole sich dort nicht mehr anlagern können. (Dieser Vorgang ist zeitabhängig.) Eine Verlängerung der Lagerzeit des Anthrazits vor der Weiterverarbeitung im Extruder reduziert entsprechend die Aufnahmefähigkeit von Molekülen mit einer OH--Gruppe. Dieser Vorgang spielt bei der Zusammenfühung von Kohlenstoffpuivern, vorzugsweise Anthrazitpuiver mit den Polymeren durch Extrudieren eine große Rolle und muß deshalb beachtet werden. The above-described preparation process with high-speed impact crushing at almost the speed of sound leads to a change in the surface of anthracite with the formation of pores with diameters below 3.6 μm in the particle structure, with the result that the surface of the particle particles is 10 times larger than in spheres - or vibrating mills prepared anthracite. (Grain size sealed at 40 μm) The surface for high-speed impact crushing was 28 m 2 / g instead of 2.6 m 2 / g and 2.8 m 2 / g when processed with a ball or vibrating mill. The pores arise from the fact that the Velocity impact crushing near the sound limit briefly temperatures up to 300ºC arise during the impact processes and thereby volatile components of the anthracite are released. It is therefore particularly important to ensure that these micropores make the anthracite hygroscopic (up to 6% water absorption, partly also from the ambient air). The ability of liquids to penetrate and settle in these micropores is due to the molecular structure of the respective liquid. H + ions, or at least H + dipoles, occupy corresponding positions in the pores so that OH ions or OH dipoles can no longer accumulate there. (This process is time-dependent.) An extension of the storage time of the anthracite before further processing in the extruder correspondingly reduces the absorption capacity of molecules with an OH group. This process plays a major role in the combination of carbon powder, preferably anthracite powder, with the polymers by extrusion and must therefore be taken into account.
Aus der "Bevorzugung" beispielsweise des desintegrierten Anthrazits von H+-lonen, was durch Absoφtionsversuche mit Wasser oder Phenol nachweisbar ist, muß geschlossen werden, daß sich beim erfindungsgemäßen Werkstoff der Wasserstoff der - CH2-CH2-Ketten des Polymers mit den Kohlenstoff-Ketten des Anthrazits - C - C - C - chemisch verbindet. From the "preference" of, for example, the disintegrated anthracite of H + ions, which can be demonstrated by absorption tests with water or phenol, it must be concluded that the hydrogen of the - CH 2 --CH 2 chains of the polymer with the carbon in the material according to the invention Chains of anthracite - C - C - C - chemically connects.
Als Polymere werden erfindgsgemäß möglichst reine Polyethyiene bzw. Polypropylene verwendet, die bei 240ºC bis 300ºC beispielsweise in einem Doppelschneckenextruder mit gleichsinnig drehenden Schnecken aufgeschmolzen werden, in die Schmelze werden die aufbereiteten Kohlenstoffpuiver, vorzugsweise der auf 200 bis 300ºC aufgeheizte, feinstkömig desintegrierte Anthrazit kontinuierlich zudosiert. Der Anthrazitanteil variert von Granuiattyp zu Granulattyp zwischen 40 - 80 M %. Das entstehende Extrudat wird granuliert, damit es ohne Quaiitätsentwertung lagerfähig bleibt und kann auf nahezu allen bekannten Kunststoffverarbeitungsmaschinen oder -anlagen zu marktfähigen Produkten verarbeitet werden (z. B. Formköφern, Platten, Rohren, Folien und, wegen seiner chemischen und UV-Beständigkeit, auch zu Behältern, Tanks, Fässern und Kanistern zur Entsorgung von Chemieabfällen und Sondermüll). According to the invention, the purest possible polymers or polypropylenes are used as polymers, which are melted at 240.degree. C. to 300.degree. C., for example in a twin-screw extruder with screws rotating in the same direction, and the processed carbon powder, preferably the finely divided disintegrated anthracite heated to 200 to 300.degree. The anthracite content varies from granule type to granule type between 40 - 80 M%. The resulting extrudate is granulated so that it remains storable without quality devaluation and can be processed into marketable products on almost all known plastic processing machines or systems (e.g. molded articles, plates, tubes, foils and, because of its chemical and UV resistance, also to containers, tanks, drums and canisters for the disposal of chemical waste and special waste).
Als feinstkömig aufbereitetes Kohlenstoffpulver eignet sich besonders asche- und schwefelarmer Anthrazit mit annähernd folgenden Analysewerten: Low-ash and low-sulfur anthracite is particularly suitable as a finely grained carbon powder with approximately the following analysis values:
Kohlenstoffgehalt über 94 % Carbon content over 94%
Aschegehalt unter 3,5 % Schwefelgehalt unter 1 ,5 % Ash content below 3.5% Sulfur content below 1.5%
flüchtige Bestandteile unter 2,5 %  volatile components below 2.5%
Heizwert über 35.500kJ/kg  Calorific value over 35.500kJ / kg
Dieser Werkstoff besteht zu 70 % Gewichtsanteiien aus pulverisiertem Anthrazit und 30 % Gewichtsanteilen Polyethylen. This material consists of 70% by weight powdered anthracite and 30% by weight polyethylene.
Erfindungsgemäß verbindet sich dieses feinstkömig aufbereitete Anthrazitpuiver chemisch mit dem Polyethylen zu einem neuen Werkstoff. Dieser besitzt im Vergleich zu reinem Polyethylen folgende Leistungswerte: According to the invention, this finely grained anthracite powder chemically combines with the polyethylene to form a new material. Compared to pure polyethylene, this has the following performance values:
Kennwert DIN Polyethylen neuer Werkstoff Characteristic value DIN polyethylene new material
(Standardtype) (Standard type)
Zugfestigkeit 53455 25 N/mm2 35 N/mm2 Tensile strength 53455 25 N / mm 2 35 N / mm2
Zugdehnung 53 455 6 % 2 %  Elongation 53 455 6% 2%
Biegefestigkeit 53 452 18 N/mm2 44 N/mm2 Flexural strength 53 452 18 N / mm 2 44 N / mm 2
E-Modul 53 457 840 N/mm2 2460 N/mm2 E-module 53 457 840 N / mm 2 2460 N / mm 2
Schlagzähigkeit 53 453 ohne Bruch ohne Bruch  Impact strength 53 453 without break without break
Erweichungstemperatur ISO 306 78ºC 107ºC  Softening temperature ISO 306 78ºC 107ºC
Vicat  Vicat
elektr. Leitfähigkeit 2*1014 Ω 1*106 Ω electr. Conductivity 2 * 10 14 Ω 1 * 10 6 Ω
Kälteschlagzähigkeit ohne Bruch ohne Bruch  Cold impact strength without break without break
Weitere Daten und Vergleiche sind aus den graphischen Darstel lungen zu entnehmen. Further data and comparisons can be found in the graphic representations.
Diese Leistungsdaten sind besser als Leistungsdaten der meisten durch den Stand der Technik bekanntgewordenen Werkstoffe. Bei Bewitterung nimmt die Zugfestigkeit des neuen Werkstoffes gegenüber reinem PE nicht so stark ab. Die Schlagzähigkeit bleibt auch nach 500 Stunden voll erhalten. This performance data is better than the performance data of most materials that have become known in the prior art. When weathered, the tensile strength of the new material does not decrease as much compared to pure PE. The impact strength is fully retained even after 500 hours.
Erfindungsgemäß werden die feinstkörnigen Kohlenstoffpuiver, je nach Einsatzbestimmung des Werkstoffes, auf Korngrößen zwischen 10 μm und 90 μm desintegriert und abgesichtet. Ihre Gewichtsanteile am neuen Werkstoff machen zwischen 20 bis 70 % aus, wobei die Differenz zu 100 % der Gewichtsanteile aus Polymeren besteht. According to the invention, depending on the intended use of the material, the fine-grained carbon puivers are disintegrated and sized to grain sizes between 10 μm and 90 μm. Their weight shares in the new material make up between 20 to 70%, whereby the difference to 100% of the weight parts consists of polymers.
Von besonderer Bedeutung ist, daß der Heizwert des neuen Werkstoffes über dem der üblichen Brennstoffe liegt, wie die nachstehende Tabelle zeigt; Stoff Heizwert It is particularly important that the calorific value of the new material is higher than that of the usual fuels, as the table below shows; Substance calorific value
Steinkohle 21 - 33 kJ/g  Hard coal 21 - 33 kJ / g
Erdgas 37 kJ/g  Natural gas 37 kJ / g
neuer Werkstoff bis 38,5 kJ/g (je nach Massenanteil  new material up to 38.5 kJ / g (depending on the mass fraction
der Polymere)  of polymers)
Infolgedessen läßt sich der neue Werkstoff ohne Schwierigkeit auch nach mehrfachem Recyceln durch Verbrennung in Kraftwerken, Zementwerken, Kalkbrennereien usw. oder in Müllverbrennungsanlagen zur Gewinnung von umweltfreundlicher Wärmeenergie entsorgen. Bisher mußte für die Verbrennung von Kunststoffen in speziellen Müllverbrennungsanigen ein Betrag bis zu 400,-- DM pro Tonne bezahlt werden. Im Gegensatz dazu kann durch eine Lieferung an Kraftwerke, Zementwerke, Kalkbrennereien usw. eine Bezahlung des hohen Heizwertes an den Lieferer erreicht werden! Wegen des hohen Kohienstoffgehalts von über 90 % sind solche Werkstoffabfälle auch für die Stahlindustrie zur Verbesserung der Stahlqualitäten interessant! Eine Verschmutzung der Feuerungsanlagen oder eine Belastung der Rauchgase über das zulässige Maß an Schadstoffen tritt nicht ein. As a result, the new material can be disposed of without difficulty even after repeated recycling by incineration in power plants, cement plants, lime plants, etc. or in waste incineration plants to obtain environmentally friendly thermal energy. Up to now, an amount of up to DM 400 per ton had to be paid for the burning of plastics in special waste incineration plants. In contrast, a delivery to power plants, cement plants, lime distilleries, etc. can pay the high calorific value to the supplier! Because of the high carbon content of over 90%, such material waste is also interesting for the steel industry to improve the steel quality! Contamination of the combustion systems or pollution of the flue gases beyond the permissible level of pollutants does not occur.
Verarbeitungsfähige Sonderquaiitäten von Werkstoffgranulaten oder Werkstoffpulvern mit hohen Festigkeiten, hoher Temperaturbeständigkeit und hoher elektrischer Leitfähigkeit ergeben sich, wenn die Werkstoffe in einem gegenüber der Umgebungsluft völlig abgeschlossenen Aufbereitungssystem in einer Inertgasatmosphäre oder einer inertgasatmosphäre mit einem Restsauerstoffgehalt bis zu 3 % aufbereitet werden und bis zur Weiterverarbeitung ohne Kontakte mit der Luftatmosphäre gasdicht verpackt gelagert werden. Processable special qualities of material granules or material powders with high strength, high temperature resistance and high electrical conductivity result if the materials are processed in a treatment system that is completely sealed off from the ambient air in an inert gas atmosphere or an inert gas atmosphere with a residual oxygen content of up to 3% and without further processing Contacts with the air atmosphere are stored in gas-tight packaging.
Die schadstoffarme Entsorgung erreicht man dadurch, daß die jeweils zugegebenen thermoplastischen Polymere als Additive, Stabilisatoren, elektrische Leiter oder Pigmente nur solche Stoffe enthalten, die bei einer Verbrennung des Werkstoffes oder der daraus hergestellten Produkte das Rauchgas nicht mit toxisch wirkenden Substanzen oder über das zulässige Maß hinaus mit Schadstoffen belasten. The low-pollutant disposal is achieved in that the thermoplastic polymers added in each case, as additives, stabilizers, electrical conductors or pigments, contain only those substances which, when the material or the products produced therefrom are burned, do not contain the flue gas with toxic substances or beyond the permissible level pollute with pollutants.
Es wurde gefunden, daß ein Werkstoff, der beispielsweise aus 70 % Gewichtsanteilen von pulverisiertem Anthrazit und 30 % Gewichtsanteilen von Polyethyienen besteht, bei normalen Umwelttemperaturen bis max. 37"C nicht durch chemische Reagenzien angreifbar und UV-beständig ist. (Testzeit 2000 Stunden, Anthrazitpuiver Kornobergrenze bei 60 μm) Durch Vernetzung des erfindungsgemäßen Werκstoffes mit einem Eekrronenbescnieuniger lassen sich Festigkeit und thermische Beiastbarkeit der daraus hergestellten Produkte noch ganz erneoiich steigern (z. B. bei Rchren, Benältern, Fässam, Formteiien usw.) - Die thermoplastiscnen Egenschaften genen allerdings gleichlaufend mit dem Grad der Vernetzungen zurück. Weitgehend vernetzte Werkstoffe eignen sich nicht mehr zum Recycling, vertieren aber ihre bedeutenden Vorzüge für eine umweltfreundliche Entsorgung als schacstoffarmer Brennstoff mit hohem Heizwert nicht! It has been found that a material consisting, for example, of 70% by weight of powdered anthracite and 30% by weight of polyethylene, at normal ambient temperatures up to max. 37 "C cannot be attacked by chemical reagents and is UV-resistant. (Test time 2000 hours, anthracite-pore upper limit at 60 μm) By crosslinking the material according to the invention with an eecrone accelerator, the strength and thermal resilience of the products made from it can be increased even more (e.g. in the case of tubes, watering agents, fassam, molded parts, etc.) - however, the thermoplastic properties coexist with the degree of crosslinking back. Largely cross-linked materials are no longer suitable for recycling, but do not undermine their significant advantages for environmentally friendly disposal as a low-pollutant fuel with a high calorific value!
Nachfolgend werden anhand von graphischen Darstellungen wesentliche Egenschaften der neuen Werkstoffe unter Berücksichtigung von Parametern erläutert In the following, the essential properties of the new materials are explained using graphical representations, taking parameters into account
Abbildung 1 zeigt, wie die Zugfestigkeit (= Spannung an der Streckgrenze) der erfindungsgemäßen Werkstoffe bei Erhöhung des Anthrazitanteiis mit einer Korngröße von 60 μm ansteigt Ais Vergieichsbasis mit 100 % dient reines Poiyethylen (PE). Die Analysewerte des. Anthrazits entsprechen denen, die im Anspruch 2 gekennzeichnet sind. Bei kleiner werdender Korngröße des Anthrazitpuivers erhöht sich die Zugfestigkeit nur geringfügig. Figure 1 shows how the tensile strength (= stress at the yield point) of the materials according to the invention increases with an increase in the anthracite content with a grain size of 60 μm. A comparison basis with 100% serves pure polyethylene (PE). The analysis values of the anthracite correspond to those which are characterized in claim 2. As the grain size of the anthracite powder becomes smaller, the tensile strength increases only slightly.
Abbildung 2 zeigt die Steigerung der Festigkeit der neuen Werkstoffe in Abhängigkeit vom Massenanteii Anthrazit Als Basis dienen reines PE mit 25,2 N/mm2 und reines PP mit 32,5 N/mm2. Der Anthrazit weist wieder eine Korngröße von 50 μm auf. Interessant ist, daß ein Werkstoff mit PE als Polymer-Bestandteil deutlich höhere Zugfestigkeit aufweist als ein Werkstoff, der PP als Polymerbestandteil enthält Offensichtlich reagiert der erfindungsgemäß aufbereitete Anthrazit mit PE stabiler als mit PP. Bei beiden Werkstoffen erhöht sich die Zugfestigkeit unterschiedlich mit steigenden Anthrazit- Masseanteiien. Figure 2 shows the increase in strength of the new materials as a function of the anthracite mass. Pure PE with 25.2 N / mm 2 and pure PP with 32.5 N / mm 2 serve as the basis. The anthracite again has a grain size of 50 μm. It is interesting that a material with PE as a polymer component has significantly higher tensile strength than a material that contains PP as a polymer component. Obviously, the anthracite prepared according to the invention reacts more stable with PE than with PP. With both materials, the tensile strength increases differently with increasing amounts of anthracite.
In Abbildung 3 ist die Schlagzähigkeit der neuen Werkstoffe in Abhängigkeit von unterschiedlichen Feinheiten des Anthrazits im Werkstoff dargestellt Grundsätzlich bleibt die Schlagzähigkeit bei einer Korngröße des Anthrazitpuivers von 90 μm bis zu 30 % Masseanteil Anthrazit voll erhalten. Mit steigenden Anthrazit-Masseanteiien sinkt sie dann ab und erreicht einen unteren Wert von 20 % bei einem Masseanteil von Anthrazit von 60 %. Ähnlich verhalten sie die Werkstoffe, bei denen die Anthrazitpuiver Korngrößen von 60 μm, 30 μm bzw. 10 μm aufweisen. Wenn es mehr auf die Schlagzähigkeit bei hohem Masseanteil Anthrazit des neuen Werkstoffes ankommt, empfiehlt es sich, eine kleinere Korngröße zu wählen. Gemäß Abbildung 4 verändert sich die Schlagzähigkeit der erfidungsgemäßen Werkstoffe durch die Bewrtterung nicht PE wird hingegen schon nach 250 Stunden spröde. In der Industrie wird dieser Nachteil von PE üblicherweise durch die Zugabe von Stabilisatoren ausgeglichen. Der erfincungsgemäße Werkstoff kommt ohne diese Zuschlagstoffe aus. Figure 3 shows the impact strength of the new materials depending on the different fineness of the anthracite in the material. Basically, the impact strength is fully retained with a grain size of the anthracite powder from 90 μm to 30% by weight of anthracite. With increasing anthracite masses, it then drops and reaches a lower value of 20% with a mass fraction of anthracite of 60%. They behave similarly in the case of materials in which the anthracite powder have grain sizes of 60 μm, 30 μm or 10 μm. If the impact strength with a high proportion of anthracite in the new material is more important, it is advisable to choose a smaller grain size. According to Figure 4, the impact resistance of the materials according to the invention does not change due to the assessment. PE, on the other hand, becomes brittle after only 250 hours. In industry, this disadvantage of PE is usually compensated for by the addition of stabilizers. The material according to the invention does not need these additives.
Gemäß Abbildung 5 hat der Masseanteil Anthrazit auch einen Enfluß auf die elektrische Leitfähigkeit Die Leitfähigkeit erreicht bei 80 % Massenanteil Anthrazit ein Maximum (was einem Minimum des Oberfäcrienwiderstandes entspricht). According to Figure 5, the mass fraction of anthracite also has an influence on the electrical conductivity. The conductivity reaches a maximum at 80% mass fraction of anthracite (which corresponds to a minimum of the surface resistance).
Nach der Abbildung 6 bleibt die Zugfestigkeit des Werkstoffes nach mehrmaligem Recycling praktisch voll erhalten. Die Zugdehnung steigt an. Erst nach dem dritten Recycling des Werkstoffes sinkt die Schlagzähigkeit auf 50 % ab. Auch die Kerbschlagzähigkeit nimmt mit derZahi der Recyciϊng-Zyklen ab. Beide Kennwerte sind aber für viele Produkte auch nach fünfmaligem Recycling noch völlig ausreichend. Die Erweichungstemperatur nimmt nur wenig ab. Unbeeinflußt von den Recycling-Zyklen bleibt der hohe Heizwert der neuen Werkstoffe unverändert. According to Figure 6, the tensile strength of the material is practically fully retained after repeated recycling. The tensile elongation increases. Only after the third recycling of the material does the impact resistance drop to 50%. The notched impact strength also decreases with the number of recycling cycles. However, both characteristics are still completely sufficient for many products even after recycling five times. The softening temperature decreases only slightly. The high calorific value of the new materials remains unaffected by the recycling cycles.
Wie das Schaubiid 7 zeigt beeinflußt der Massenanteil Anthrazit auch die Erweichungstemperatur der neuen Werkstoffe. Ausgehend von einer Erweichungstemperatur von 78ºC des reinen PE, die mit 100 % angesetzt wurde, liegt die Erweichungstemperatur des Werkstoffes mit 70 % Massenanteil Anthrazit mit einer Korngröße 60 μm bei nahezu 137 %, das sind etwa 107ºC. As Schaubiid 7 shows, the mass fraction of anthracite also influences the softening temperature of the new materials. Starting from a softening temperature of 78ºC of the pure PE, which was set at 100%, the softening temperature of the material with 70% by mass of anthracite with a grain size of 60 μm is almost 137%, that is about 107ºC.

Claims

Patentansprüche 1. Aus Kohlenstoffverbindungen bestehender, mit allen bekannten Claims 1. Made of carbon compounds, with all known
Kunststoffverarbeitungsmaschinen zu Formkörpern, Platten, Rohren, Folien oder dergl verarbeitbarer Werkstoff dadurch gekennzeichnet, daß die Kohienstoffverbindungen außer mit sehr hohen Prallgeschwindigkeiten zu feinstkörnigen Kohlenstoffpulvern desintegrierte Schadstoff- und aschearme Steinkohlen, Steinkohlenkokse oder Petrolkokse auch thermoplastische Polymere der Kohlenwasserstoffgruppe enthalten, die mit den Feinstpartikeln der Kohlenstoffpuiver durch die bei deren Hochgeschwindigkeits-Prallzerkleinerung in einem geschlossenen Svstem. von Werkstoffaufbereitungsanlagen freigesetzten Bindeenergien ohne weitere Zusätze chemisch zu einem mehrfach ohne entwertende Qualitätseinbußen recycelbaren Werkstoff mit einem Heizwert von über 37.500 kJ/kg verbunden sind. Plastic processing machines for shaped articles, plates, pipes, foils or the like processable material, characterized in that the carbon compounds apart from very high impact speeds to fine-grained carbon powders disintegrated low-pollutant and low-ash hard coal, hard coal coke or petroleum coke also contain thermoplastic polymers of the hydrocarbon group, which contain the fine particles of the carbon powder through the high-speed impact crushing in a closed system. binding energies released from material processing plants are chemically combined without additional additives to form a material that can be recycled several times without devaluing quality and with a calorific value of over 37,500 kJ / kg.
2. Werkstoff nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, caß ais feinstkömig aufbereitetes Kohlenstoffpuiver, vorzugsweise asche- und schwefelarmer Anthrazit, mit annähernd folgenden Anaiysewerten verwendet wird: 2. Material according to claim 1, characterized in that a carbon-finely prepared carbon powder, preferably low-ash and low-sulfur anthracite, is used with approximately the following analysis values:
Kohlenstoffgehalt > 94 % Carbon content> 94%
Aschegehalt < 2 %  Ash content <2%
flüchtige Bestandteile < 2,5 %  volatile components <2.5%
Schwefelgehalt < 1,5 %  Sulfur content <1.5%
3. Werkstoff nach den Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet daß die feinstkörnigen Kohlenstoffpulver, je nach Einstzbestimmung des Werkstoffes auf Korngrößen zwischen 10 μm und 90 μm desintegriert sind und zwischen 20 bis 70 % der Gewichtsanteile des Werkstoffes ausmachen, wobei die Differenz zu 100 % der Gewichtsanteile aus Polymeren besteht 3. Material according to claims 1 and 2, characterized in that the very fine-grained carbon powders, depending on the use of the material on grain sizes between 10 microns and 90 microns are disintegrated and make up between 20 to 70% by weight of the material, the difference being 100% of the Parts by weight consist of polymers
4. Werkstoff nach den Ansprüchen 1 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß als thermoplastische Polymere vorzugsweise Polyethylene oder Polypropylene verwendet wedden. 4. Material according to claims 1 and 3, characterized in that preferably used as thermoplastic polymers are polyethylenes or polypropylenes.
5. Werkstoff nach den Ansprüchen 1 und 4 dadurch gekennzeichnet, 5. Material according to claims 1 and 4, characterized in
daß die Kchlenstoffpulver mit hohen Prallgeschwindigkeiten bis zu 320 m/sec vorzugsweise in einem Wirdelstromdesintegrator mit geringem Metallabrieb desintegriert sind.  that the coolant powders are disintegrated with high impact speeds of up to 320 m / sec, preferably in a Willelstrom disintegrator with low metal abrasion.
6. Werkstoff nach den Ansprüchen 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß er in einem gegenüber der Außenatmcsphäre völlig abgeschlossenen Aufbereitungssystem in einer Inertgasatmosphäre oder einer Inertgasatmosphäre mit einem Restsauerstoffgehalt bis 3 % aufbereitet und bis zur Weiterverarbeitung ohne Kontakt mit der Luftatmosphäre gasdicht verpackt gelagert wird. 6. Material according to claims 1 to 5, characterized in that it is processed in a completely closed to the outside atmosphere processing system in an inert gas atmosphere or an inert gas atmosphere with a residual oxygen content of up to 3% and stored until further processing without contact with the air atmosphere packed gas-tight.
7. Werkstoff nach den Ansprüchen 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß die chemische Verbindung zwischen den feinstkörnig desintegrierten Kohlenstoffpulvern und den ausgewählten Polymeren in einem Extruder durch Zuführung von Wärmeenergie als Arbeitstemperatur zwischen 200ºC und 300ºC erfolgt. 7. Material according to claims 1 to 6, characterized in that the chemical bond between the fine-grained disintegrated carbon powders and the selected polymers is carried out in an extruder by supplying thermal energy as a working temperature between 200 ° C and 300 ° C.
8. Werkstoff nach den Ansprüchen 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß in einem Extruder die zugeführten feinstkömig desintegrierten Kohlenstoffpuiver und die ausgewählten Polymere unter einem Arbeitsdruck von 200 N/mm2 zusammengeführt und veraroeitet werden. 8. Material according to claims 1 to 7, characterized in that the supplied finely divided disintegrated carbon powder and the selected polymers are brought together and processed under an operating pressure of 200 N / mm 2 in an extruder.
9. Werkstoff nach den Ansprüchen 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß die feinstkörnig desintegrierten Kohienstoffpuiver vor der Engabe in den Exiruder auf die Arbeitstemperatur aufgeheizt werden. 9. Material according to claims 1 to 8, characterized in that the fine-grained disintegrated Kohienstoffpuiver are heated to the working temperature before being introduced into the exiruder.
10. Werkstoff nach den Ansprΰchen 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils zugegebenen thermoplastischen Polymere ais Additive, Stabilisatoren, elektrische Leiter oder Pigmente nur solche Stoffe enthalten, die bei einer Verorennung des Werkstoffes oder der daraus hergestellten Produkte das Rauchcas nicht mit toxisch wirkenden Substanzen oder über das zulässige Maß hinaus mit Schadstoffen belasten. 10. Material according to claims 1 to 9, characterized in that the thermoplastic polymers added in each case as additives, stabilizers, electrical conductors or pigments contain only those substances which, when the material or the products produced therefrom are used, do not contain the Rauchcas with toxic substances or pollute with harmful substances beyond the permissible level.
11. Werkstoff nach den Ansprüchen 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, daß er vorzugsweise aus 60 % Gewichtsanteilen von pulverisiertem Anthrazit und 40 % Gewicntsanteilen von Polyethylen besteht 11. Material according to claims 1 to 10, characterized in that it preferably consists of 60% by weight of powdered anthracite and 40% by weight of polyethylene
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