WO1999007531A1 - Verfahren zur verarbeitung von textilabfall mit einem thermoplastfaseranteil - Google Patents

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Jan Vydra
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    • Y02W30/66—Disintegrating fibre-containing textile articles to obtain fibres for re-use

Definitions

  • thermoplastic fiber component
  • the invention relates to an environmentally friendly and gentle possibility of recycling textile residues, textile waste and old textiles that contain synthetic fibers, while at the same time upgrading other waste products, which will be specified later, to secondary raw materials.
  • thermoplastic waste i.e. thermoplastic fibers
  • textiles i.e. thermoplastic fibers
  • thermoplastic synthetic fibers fibers of vegetable, animal or inorganic origin as well as fibers based on acrylate resin and similar, as well as viscose, are contained in these textiles and are practically inseparable. This led to the view that textile waste is simply not recyclable.
  • the majority of these waste textiles are composed as follows:
  • the subject of the invention is the process for processing textiles with a weight fraction of 8 to 98% thermoplastic fibers (ie all synthetic fabrics).
  • the textiles are disintegrated in the dry state according to the following list: a) at least 90 percent by weight of the disintegrated textile waste must have the dimensions: none or equal to 30 mm b) at least 10 percent by weight of a) must be greater than or equal to 10 mm.
  • the textile fibers thus obtained are now mixed with 3 to 30 percent by weight (based on the weight of the textile waste) melted thermoplastic waste and 3 to 60 wt .-% (based on the weight of the textile / thermoplastic mass) fly ash and / or micro-slag with a particle size of 0.1 to 3 mm.
  • the mixture obtained in this way is supplied with as much heat as is required in order to maintain a viscous state.
  • the mass is completely homogenized and the material can be pressed while still warm at a pressure of 0.5 to 5 MPa as required. It has proven to be advantageous to heat the fly ash and / or the micro-slag to at least 150 ° C. before adding it to the mixture.
  • the disintegrated textiles should be heated to such an extent that a surface melting of at least 10% by weight (of the textile mass) is achieved.
  • the invention forms the environmentally friendly processing of ballast waste (textiles, waste thermoplastic polymers and / or fly ash and micro-slag) presented here into a usable, ecologically sound end product. Thanks to the fact that all non-thermoplastic components of the waste thermoplastic material are completely encapsulated, these components are resistant to external influences, especially chemical and biological reactions. Furthermore, the non-thermoplastic fibers present in this material act as reinforcing factors and thus increase the breaking and compressive strength. In view of the properties listed so far, the material obtained is, for example, extremely suitable for use especially in construction.
  • thermoplastic waste textiles it must be stated here that although it is possible according to the invention to use the disintegrated textile unarmed, it is nevertheless cheaper to preheat it before it is mixed with the thermoplastic waste to at least the temperature which the Surface melting can begin.
  • the surface melting mentioned here means heating of the disintegrated textiles, such that one obtains a soft and sticky surface with the mass, but the fibrous form is not lost. This measure is necessary in order to be able to guarantee that the melted thermoplastic fibers with their strong binding properties retain the original structure of the textile, which in turn has the advantage that the individual non-agglomerated, non-thermoplastic fibers are encapsulated very evenly in the thermoplastic material is ensured. This has a particularly favorable effect on the strength and leaching strength of the material.
  • the preheated, disintegrated textile is melted with the thermoplastic polymer, which has been reduced to the appropriate particle size by prior shredding of the thermoplastic waste (eg in a knife mill) and then melted, and then gasche and / or the micro-slag of a particle size 0.1 to 3 mm in the above-mentioned ratios.
  • Both the fly ash and the micro-slag are obtained from thermal power stations and incineration plants (so-called ballast waste).
  • Micro slag is the product that is obtained by crushing slag.
  • heating power plant fly ash with a grain size of 0.2 to 2 mm fine particles including sinter of these fine particles, in a weight ratio of 60%, based on the textile / thermoplastic mixture, is added.
  • This ash is heated to 150 C immediately before it is added.
  • the mixture is then warmed up to 260 C and kneaded until the non-thermoplastic components are saturated with the thermoplastic (15 minutes).
  • the yielding mass obtained in this way is pressed in the warm state at a pressure of 1.8 MPa to form perforated tiles intended for stabilizing motorway embankments.
  • Textile waste from ready-made short goods with a thermoplastic polymer fiber content of 35% by weight is plucked in a plucking plant to an average particle size of 15 mm. 98% by weight of this textile waste may contain max. 25 mm and must be min. 10 mm long.
  • the waste disintegrated in this way is heated to 270 C in the melting screw chamber with constant mixing in a few minutes, and 8% by weight of unsorted, unpurified thermoplastic waste (remnants, waste from the.) Are added to the heated disintegrated waste, based on the weight of the waste generation of plastic containers), which were previously crushed to a particle size of 2 to 6 mm in the knife mill and then melted in at 250 to 260 ° C. with constant mixing.
  • the mass obtained in this way is then kneaded for 15 minutes at a constant temperature (260 ° C.), after which 22% by weight (based on the weight of the textile / thermoplastic mass) of ash from municipal incineration plants is added.
  • the particle size of the ash must be between 0.1 and 3 mm and the ash must have been heated to 155 C before it is added.
  • This mixture is then mixed with the thermoplastic (22 minutes) with constant kneading at a temperature of 250 ° C. until the non-thermoplastic components are saturated.
  • the yielding material obtained in this way is then pressed in a warm state at a pressure of 2.5 MPa to make the pavement of the castle plaster.
  • Removed textile outer clothing with an average of 10% thermoplastic polymer fibers is disintegrated in the plucking plant in a dry state as in Example 2. 20% (based on the weight of the textile mass) of the same thermoplastic waste as mentioned in Example 2 are added to the tissue thus disintegrated, and after a further 10 minutes 30% (based on the weight of the textile / thermoplastic mixture) Micro slag (with grain size 0.1 to 1.5 mm and preheated to 165 C) added from municipal waste incineration plants. The mixture obtained is then processed as in Example 2, being pressed into ornamental fence tiles in the warm state at a pressure of 2 MPa.

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Abstract

Bei dieser Technologie handelt es sich um Verarbeitung von Textilien mit einem Thermoplastfaseranteil von 8 bis 98 Gew.-%. Die Textilien werden in trockenem Zustand desintegriert. Die desintegrierten Teilchen müssen von nachfolgender Grösse sein: mindestens 90 Gew.-% dürfen maximal 30 mm lang sein und bei mindestens 10 Gew.-% müssen die Teilchen grösser als 10 mm sein. Die so desintegrierten Textilien versetzt man mit 3 bis 30 Gew.-% (bezogen auf das Textilgewicht) zerschmolzenem thermoplastischen Abfallpolymer und gibt noch 3 bis 60 Gew.-% (bezogen auf das Textil-/Abfallpolymergemisch) Flugasche oder/und Mikroschlacke mit Teilchengrösse 0,1 bis 3 mm dazu. Die so gewonnene Masse wird durch Mischen und unter ständiger Wärmezufuhr, die so geregelt wird, dass die erhaltene Masse ihren zähflüssigen Zustand behält, homogenisiert. Dieser Vorgang dauert ca. 10 bis 60 Minuten. Danach wird die so erhaltene Substanz bei einem Druck von 0,5 bis 5 MPa in noch warmem Zustand nach Bedarf verpresst.

Description

Verfahren zur Verarbeitung von Textilabfall mit einem Thermo- plastfaseranteil
Das technische Sachgebiet
Die Erfindung betrifft eine umweltfreundliche und -schonende Möglichkeit der Wiederverwertung von Textilresten, Textilab- fällen und Alttextilien, die synthetische Fasern enthalten, unter gleichzeitiger Aufwertung anderer Abfallprodukte, welche später spezifiert werden, zu Sekundärrohstoffen.
Der Stand der Technik
Bereits heute wertet man im Abfall befindliche und/oder spe- ziell gesammelte thermoplastische Polymere zu Sekundärrohstoffen auf. Diese thermoplastischen Abfälle müssen jedoch bei sämtlichen heute bekannten Methoden vor allem von unerwünschten Verunreinigungen (Etiketten, etc.) gereinigt und ausserdem sortiert werden. Im Interesse der Umweltschonung sucht man schon sehr lange nach Methoden, die es ermöglichen, die meist in Textilien enthaltenen Kunststoffe (d.h. thermoplastische Fasern) zu recyklieren. Bisher scheiterten jedoch alle dahingehenden Versuche daran, dass neben diesen thermoplastischen Kunststofffasern auch noch Fasern pflanzlichen, tierischen oder anorganischen Ursprungs sowie auch Fasern auf Akrylat- harz- und ähnlicher Basis, sowie Viskosen in diesen Textilien enthalten und praktisch untrennbar miteinander verbunden sind. Dies führte zur Ansicht, dass Textilabfall eben nicht re- cyklierbar ist. Der- überwiegende Teil dieser Abfalltextilien setzt sich wie folgt zusammen:
- Teppichmaterialen
- Überzugstextilien
- Wohnungstextilien - Bekleidung Ausserdem häufen sich Textilreste, wie z.B. nicht verarbeitbare Abschnitte, die in der Bekleidungsindustrie sowie bei der industriellen Herstellung und Verarbeitung von obangeführten Heimtextilien abfallen. Sämtliche hier angeführte Textilab- fälle machen einen grossen Teil des Komunalabfalls aus, dessen Lagerung auf Mülldeponien relativ kostspielig ist. Wegen des toxischen Charakters der Inhaltstoffe können die hier angeführten Abfälle nicht verbrannt werden. Aus dem bisher Genannten wird klar, dass es immer notwendiger wird, eine ökolo- gisch annehmbare und kostengünstige Entsorgungsmethode für Alt-/Abfalltextilien zu finden.
Genau an diesem Punkt setzt die hier vorgestellte Erfindung an. Nicht nur ist es gelungen, ein Material herzustellen, das zur Erzeugung diverser Baustoffe Verwendung finden kann, gleichzeitig wird zur Herstellung dieses Materials das verwendet, was sonst im Komunalabfall landet. U.a. auch Textilien, die thermoplastische Faser enthalten, sowie weitere Abfallstoffe, die im weiteren beschriebenen bzw. genannt werden. Ausserdem ist die Aufbereitung dieser Abfallstoffe und somit die Herstellung des Materials absolut ökologisch, d.h. es kommt keinerlei zur Umweltbelastung oder zur Umweltverschmutzung im Herstellungsprozess und ausserdem ist das Material nach seiner Verwendung gegebenenfalls wieder recyklierbar.
Das Wesen der Erfindung
Den Erfindungsgegenstand bildet das Verfahren zur Verarbeitung von Textilien mit einem Gewichtsanteil von 8 bis 98 % thermoplastischen Fasern (d.h. sämtliche synthetische Gewebe). Die Textilien werden laut folgender Aufstellung in trockenem Zustand desintegriert: a) mindestens 90 Gewichtsprozente des desintegrierten Textil- abfalls muss die Ausmasse: keiner oder gleich 30 mm aufweisen b) mindestens 10 Gewichtsprozente von a) müssen grösser oder gleich 10 mm sein. Die so erhaltenen Textilfasern versetzt man nun mit 3 bis 30 Gewichtsprozente (bezogen auf das Gewicht des Textilabfalles ) zerschmolzenem thermoplastischem Abfall und 3 bis 60 Gew.-% (bezogen auf das Gewicht der Textil/Thermoplastmasse ) Flugasche und/oder Mikroschlacke mit einer Teilchengrösse von 0,1 bis 3 mm. Der so gewonnenen Mischung wird soviel Wärme zuge- führt, wie benötigt ist, um zähflüssigen Zustand zu erhalten. Im Laufe von 10 bis 60 Minuten ist die Masse komplett homogenisiert, und das Material kann mittels Pressverfahren in noch warmem Zustand bei einem Druck von 0,5 bis 5 MPa je nach Bedarf verpresst werden. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, die Flugasche und/oder die Mikroschlacke vor deren Zugabe zur Mischung auf mindestens 150 C anzuwärmen.
Die desintegrierten Textilien sollten vor der Zugabe des zerschmolzenen thermoplastischen Abfalls soweit erhitzt werden, dass eine Oberflächeneinschmelzung von mindestens 10 Gew.-% (der Textilmasse) erreicht ist.
Das Erfindungswesen bildet die hier vorgestellte umweltfreundliche Verarbeitung von Ballastabfällen (Textilien, abfallsthermoplastischer Polymere und/oder Flugasche und Mikroschlacke) zu einem brauchbaren, ökologisch einwandfreien Endprodukt. Dank der Tatsache, dass sämtliche nicht thermoplastische Bestandteile des abfallthermoplastischen Materials vollkommen eingekapselt werden, sind diese Bestandteile gegen Einflüsse von aussen, vor allem gegen chemische und biologische Reaktio- nen resistent. Weiters wirken die in diesem Material vorhandenen nicht thermoplastischen Fasern als Armierfaktoren und erhöhen somit die Bruch- und Druckfestigkeit. Im Hinblick auf die bisher angeführten Eigenschaften eignet sich das gewonnene Material z.B ganz hervorragend zur Verwendung speziell im Bauwesen.
Es muss erwähnt werden, dass bei Herstellung laut dieser Erfindung, es absolut unerlässlich ist, dass die zuvor beschriebenen Desintegrationsgrössen für die Alt-/Abfalltextilien ge- nauestens eingehalten werden, da bei Versuchen festgestellt wurde, dass im Fall einer Relation von mehr als 10 Gew.-% jener Teilchen mit Abmessung länger als 30 mm, die Druck- wie auch die Biegungsfestigkeit des gewonnenen Produkts bei Senkrechtpressung rapide abnimmt. Wenn hingegen bei mehr als 10 Gew.-% die Teilchen kleiner als 10 mm sind, nimmt die Druck- und Biegefestigkeit des Materials generell rapide ab. Ohne sich an eine bestimmte Theorie binden zu wollen, wird angenommen, dass im ersten von den nachstehenden Ausführungsbeispielen der Biegefestigkeitsabfall durch die Präferenzie- rung langer Fasern, sowie durch das gewählte Senkrechtpressverfahren verursacht v;urde . Im zweiten Beispiel ergibt sich die Reduktion der Gesamtfestigkeit höchstwahrscheinlich aus unzureichender Menge der längeren Fasern, die als Armier¬ faktor wirken.
Wenn man sich nun den Abfalltextilien zuwendet, uss hier festgestellt werden, dass obwohl es lt. Erfindung möglich ist, die desintegrierte Textilie unerwarmt zu verwenden, es trotzdem günstiger ist, diese vor deren Vermischung mit dem thermoplastischen Abfall mindestens auf solche Temperatur vorzuwärmen, welche die Oberflächeeinschmelzung beginnen lässt. Unter der genannten Oberflächeeinschmelzung versteht man hier Erwärmung der desintegrierten Textilien, eine solche, dass man bei der Masse zwar eine weiche und klebrige Oberfläche erhält, die faserige Form jedoch nicht verloren geht. Diese Massnahme ist deshalb notwendig, um garantieren zu können, dass die eingeschmolzenen thermoplastischen Fasern mit ihren starken Bindungseigenschaften den ursprünglichen Aufbau der Textilie erhalten, was wiederum den Vorteil hat, dass hiedurch eine sehr gleichmässige Einkapselung der einzelnen nicht agglomerierten, nicht thermoplastischen Fasern im thermoplastischen Material sichergestellt wird. Dies wirkt sich besonders günstig auf die Festigkeit und Auslaugefestigkeit des Materials aus.
Im nächsten Schritt wird die vorgewärmte, desintegrierte Textilie mit dem geschmolzenen thermoplastischen Polymer, das durch vorherige Zerkleinerung des thermoplastischen Abfalls (z.B. in der Messermühle) auf die geeignete Teilchengrösse gebracht und sodann eingeschmolzen wurde, und mit der Flu- gasche und/oder der Mikroschlacke einer Teilchengrösse 0,1 bis von 3 mm in den obangeführten Verhältnissen gemischt. Sowohl die Flugasche, als auch die Mikroschlacke werden von Heizkraftwerken und Verbrennungsanlagen (sogenannter Ballast- abfall) bezogen. Unter Mikroschlacke versteht man jenes Produkt, das durch Zerkleinerung von Schlacke erhalten wird. Auch hier hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Flugasche und/oder die Mikroschlacke vor Zugabe zum Textil/- Polymer-Gemisch angewärmt wurde. Somit kann ein präzisierer Abschluss der Poren dieser Abfallprodukte erreicht werden. Flugasche und Mikroschlacke können unmittelbar nacheinander zugegeben werden, es sollte jedoch in einem gewissen Zeitabstand nach dem Zerschmelzen der thermoplastischen Polymere vorgenommen werden. Die Vereinung sämtlicher angeführter Bestandteile wird vorteilhaft in einer Schmelzschneckekammer durchgeführt. Die so gewonnene Mischung wird dann während ihrer Erwärmung zwecks Erreichung intensiver Durchsättigung der nicht thermoplastischen Abfallsbestandteile mit der thermoplastischen Substanz durchgeknetet, was im allgemeinen 10 bis 60 Minuten in Anspruch nimmt. Die gewonnene Mischung wird sodann in warmem Zustand bei einem Druck von 0,5 bis 5 MPa in der gewünschten Form gepresst.
Im nachfolgenden Teil der Beschreibung wird an konkreten Beispielen die Durchführung des erfindungsgemassen Verfahrens illustriert. Diese Beispiele haben jedoch nur darstellenden Charakter ohne jedweden Einfluss auf den Umfang der Erfindung, noch stellen sie eine Abgrenzung der Patentansprüche dar.
Ausführungsbeispiele
Beispiel 1
Teppichtextil mit einem thermoplastischen Polymerfaserge- wichtsanteil von 60 % wird in trockenem Zustand in einer
Zupfanlage auf eine Teilchenmittelgrösse von 20 mm desinte- griert. Ein Anteil von 95 Gew.-% dieser Menge muss aus Teilchen bestehen, welche max. 30 mm und min. 10 mm lang sind. Der desintegrierte Abfall wird einige Minuten lang unter ständigem Mischen in der Schmelzschneckekammer auf 260 C erwärmt. Zu dem so vorgeheizten, desintegrierten Abfall gibt man, bezogen auf das Gewicht des desintegrierten Abfalls, 5 Gew.-% unsortierten, ungereinigten thermoplastischen Abfall aus der kommunalen Mülldeponie, der in der Messermühle auf eine Teilchengrösse 1 bis 5 mm zerkleinert wurde und dann unter ständigem Mischen bei einer Temperatur zwischen 260 und 285 C zerschmolzen wurde, zu. Die gewonnene Mischung wird sodann 20 Minuten lang unter gleichbleibender Temperatur von 260 C durchgeknetet. Danach gibt man Heizkraftwerkflugasche mit einer Korngrösse von 0,2 bis 2 mm (feine Teilchen inklusive Sinter dieser feinen Teilchen), in einem Gewichtsverhältnis von 60 %, bezogen auf das TExtil-/- /Thermoplastgemisch , zu. Diese Asche wird unmittelbar vor ihrer Zugabe auf 150 C erhitzt. Die Mischung wird dann unter ständigem Kneten auf 260 C erwärmt und solange gekne- tet, bis die nicht thermoplastischen Bestandteile mit dem Thermoplast gesättigt sind (15 Minuten). Die so gewonnene nachgiebige Masse wird im warmem Zustand mit einem Druck von 1,8 Mpa verpresst zu perforierten, zur Stabilisierung von Autobahndämmen bestimmten Fliesen.
Beispiel 2
Textilabfall aus Fertigkurzwarenherstellung mit einem thermoplastischen Polymerfaserinhalt von 35 Gew.-% wird in einer Zupfanläge auf eine mittlere Teilchengrösse von 15 mm gezupft. 98 Gew.-% dieser Textilabfalle dürfen max. 25 mm und müssen min. 10 mm lang sein. Der so desintegrierte Abfall wird in wenigen Minuten unter ständigem Mischen in der Schmelzschneckekammer auf 270 C erwärmt und zu dem so erwärmten desintegrierten Abfall gibt man, bezogen auf das Gewicht desselben, 8 Gew.-% unsortierte, ungereinigte thermoplastische Abfälle (Überreste, Verschnitte aus der Erzeugung von Plastikbehältern), welche zuvor in der Messermühle auf eine Teilchengrösse von 2 bis 6 mm zerkleinert und sodann unter ständigem Mischen bei 250 bis 260 C eingeschmolzen wurden, bei. Die so gewonnene Masse wird dann 15 Minuten lang unter gleichbleibender Temperatur (260 °C ) geknetet, danach gibt man 22 Gew.-% (bezogen auf das Gewicht der Textil-/Thermo- plastmasse) Asche aus kommunalen Verbrennungsanlagen zu. Die Teilchengrösse der Asche muss zwischen 0,1 und 3 mm liegen und die Asche nuss vor ihrer Zugabe auf 155 C erwärmt worden sein. Diese Mischung wird sodann unter ständigem Kneten bei iner Temperatur von 250 C bis zur Durchsättigung der nichtthermoplastischen Bestandteile mit dem Thermoplast (22 Minuten) gemischt. Das so gewonnene nachgiebige Material wird dann in warmem Zustand mit einem Druck von 2,5 MPa zu Schlosspflasterfliesen gepresst.
Beispiel 3
Abgetragene Textiloberkleidung mit durchschnittlich 10 % thermoplastischen Polymerfasern (aus der Kommunalsammelstelle) wird in trockenem Zustand in der Zupfanläge wie in Beispiel 2 desintegriert. Zu dem so desintegrierten Gewebe werden unter ständigem Mischen 20 % (bezogen auf das Gewicht der Textilmasse) des gleichen thermoplastischen Abfalls, wie in Beispiel 2 angeführt und nach weiteren 10 Minuten noch 30 % (bezogen auf das Gewicht des Textil-/Thermoplastge- misches) Mikroschlacke (mit Korngrösse 0,1 bis 1,5 mm und auf 165 C vorgewärmt) aus kommunalen Müllverbrennungs- anlagen zugegeben. Die erhaltene Mischung wird dann wie in Beispiel 2 verarbeitet, wobei sie in warmem Zustand mit einem Druck von 2 MPa zu Ornamentzaunziegeln verpresst wird.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Verfahren zur Verarbeitung von Textilien mit einem Thermoplastfaseranteil von 8 bis 98 Gew.-%, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Textilie im trockenen Zustand desintegriert wird, wobei die Teilchengrösse bei mindestens 90 Gew.-% dieser Menge maximal 30 mm betragen darf und bei mindestens 10 Gew.-I mindestens 10 mm sein muss, zu dieser Textilmasse werden 3 bis 30 Gew.-% bezogen auf die Textilmasse, zerschmolzene thermoplastische Abfallpolymere sowie 3 bis 60 Gew. %, bezogen auf die Textil-/ /Polymermasse, Flugasche und/oder Mikroschlacke, deren Teilchengrösse 0,1 bis 3 mm betragen muss, zugegeben, die so erhaltene Substanz wird bei ständiger Wärmezufuhr auf einer bestimmten Temperatur und somit zähflüssig gehalten und solange durchgeknetet, vorzugsweise 10 bis 60 Minuten, bis sie komplett homogenisiert ist, um danach im noch warmen Zustand bei einem Druck von 0,5 bis 5 MPa zu gewünschter Produktform verpresst zu werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, dass die Flugasche und/oder Mikroschlacke vor deren zu der Mischung aus desintegrierten Textilien und thermoplastischen Abfallpolymeren auf mindestens 150 C vorgewärmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g-e k e n n z e i c h n e t, dass die desintegrierte Textil- masse vor deren Vermischung mit der Masse der thermoplastischen Abfallpolymere, mindestens soweit erwärmt wird, dass es zur Oberflächenverschmelzung im Ausmass von mindestens 10 Gew.-% der in den Textilien vorhandenen thermoplastischen Fasern kommt.
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