WO2024083594A1 - Vorrichtung zur herstellung von synthetischen fäden aus wiederaufbereiteten kunststoffabfällen - Google Patents

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WO2024083594A1
WO2024083594A1 PCT/EP2023/078155 EP2023078155W WO2024083594A1 WO 2024083594 A1 WO2024083594 A1 WO 2024083594A1 EP 2023078155 W EP2023078155 W EP 2023078155W WO 2024083594 A1 WO2024083594 A1 WO 2024083594A1
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Ralf Morgenroth
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Definitions

  • the present invention relates to a device for producing synthetic threads from recycled plastic waste.
  • the present invention also relates to the use of such a device and also to a method for producing synthetic threads from recycled plastic waste.
  • a method and a device for recycling plastics are disclosed, for example, in WO 2020/104432 A1.
  • a recycled material in the form of PET flakes is fed to the respective device and melted in a melting extruder.
  • Such a device is therefore geared towards feeding PET flakes and consequently the possibilities for recovering plastics are also limited.
  • Other forms or types of waste plastics cannot be easily processed using a device shown in WO 2020/104432 A1.
  • the processing of recyclable material into so-called PET flakes is widely known and is used extensively in industry.
  • the processing into such PET flakes is time-consuming and costly.
  • the processing of old plastic fibers is also complex and requires separate pre-treatment in order to then be able to process granulate into plastic threads in plastic spinning plants, for example.
  • the equipment used in the known recycling plants, such as published in WO 2020/104432 Al, is usually not sufficient to deal with old fibers and their admixture in a recycled material.
  • the object of the present invention was to provide a device for producing synthetic threads that can be operated with improved resource efficiency and greater flexibility with regard to the characteristics of the plastic waste supplied. Furthermore, the object was to provide a use of such a device and also a method for producing synthetic threads from recycled plastic waste.
  • An inventive device for producing synthetic threads according to a first aspect of the invention is equipped with a pretreatment device for pretreating textile plastic waste, with a melting device for melting pretreated plastic waste to form a plastic melt and with a spinning device for extruding threads from a plastic melt produced by the melting device.
  • Synthetic threads for the production of which a device according to the invention can be designed, can consist for example of polyester, in particular of polyethylene terephthalate (PET), and can be divided according to properties into the categories POY (partially oriented yarn); FDY (fully drawn yarn), IDY (industrial yarn); SF (staple fiber); PSF (polyester staple fiber); BCF (bulk continuous filament).
  • the pretreatment device provided according to the invention can therefore be set up for the pretreatment of textile plastic waste made of polyester, in particular polyethylene terephthalate (PET).
  • textile plastic waste can be in particular threads, yarns, fabrics, woven fabrics, films and/or textile fabrics and/or film-like fabrics.
  • the pretreatment device provided according to the invention can thus ensure a broad spectrum for the reprocessing of different types and forms of plastic waste.
  • the pretreatment device is arranged upstream of the melting device. This advantageously allows direct feeding into the melting device and ensures an overall compact structure of the device.
  • the pretreatment device is designed for the mechanical pretreatment of textile plastic waste.
  • Mechanical pretreatment can advantageously change the shapes of the waste plastics that are undesirable for further processing or adapt them for the subsequent melting process. In this way, an overall compact structure can be achieved and the energy requirement of the entire process or device can be reduced.
  • the pretreatment device is designed for the pretreatment of threads, yarns, materials, fabrics, films and/or textile fabrics and/or textile plastic waste made of polyethylene terephthalate (PET).
  • PET polyethylene terephthalate
  • the pretreatment device can also be designed to pretreat polymers in general or all types of polymers, thereby improving the flexibility of use.
  • the pretreatment device has a plurality of treatment devices, in particular for carrying out several successive pretreatment steps for textile plastic waste. This makes it easy to specifically influence the particle size, granularity, water content and/or density of the pretreated material.
  • Treatment devices can be, for example, a shredding device, a predrying device and/or a compacting device.
  • the compacting device only compacts the shredded plastic waste, but no clumping or agglomeration takes place. This means that no additional heat is introduced that would enable the shredded textile plastic waste to melt and/or stick together.
  • the pretreatment device has at least one comminution device, in particular a cutting mill, for the mechanical comminution of textile plastic waste.
  • the material to be pretreated can advantageously be processed into granules, powder, small particles and/or into short thread sections and/or small textile sections, which can be further processed particularly advantageously.
  • fibers, fleeces and/or filaments from textile plastic waste are converted into synthetic filaments and/or fibers into fibers, fleeces and/or filaments in a one-stage process. This is advantageously supported by the compaction device, which prevents the plastic waste from fusing together.
  • the pretreatment device has at least one predrying device for predrying and/or equalizing the material moisture of textile plastic waste, in particular of shredded textile plastic waste.
  • a predrying device can preferably be arranged downstream of the shredding device.
  • bound liquids are evaporated and/or discharged, so that the dried material can experience a further improved suitability for further processing.
  • Arranging the pre-drying device downstream of the shredding device enables particularly advantageous drying, as shredded material has a larger surface area and liquid can be removed more quickly. It is also possible to adapt the drying process to the requirements of the shredded material. An adjustment can be made once or on an ongoing basis.
  • the pretreatment device can have at least one compaction device for compacting textile plastic waste. This allows the density and/or volume of the materials to be recycled to be advantageously adjusted for further processing.
  • compaction can be carried out particularly advantageously with regard to feeding into a melting extruder, so that suitable melting without local temperature peaks can only take place in the melting extruder. No melting takes place during compaction. Compaction takes place below the melting temperature of the plastic waste to be recycled.
  • shredded and/or pre-dried textile plastic waste can be compacted.
  • textile and/or fiber material that has already been suitably pre-treated is fed into the melting device, which is particularly advantageous for the recycling process and the production of synthetic fibers following melting.
  • the compaction device can preferably be arranged downstream of the pre-drying device. This results in a particularly advantageous process sequence.
  • the compaction device can be designed as a screw compressor. This advantageously allows a constant volume flow to be delivered to a subsequent device station. This is particularly advantageous if the compaction device is arranged for the direct feeding of textile plastic waste into the melting device.
  • a melting device supplied with a constant volume flow can be operated in a particularly advantageous manner, in particular with relatively low temperature gradients within the material to be recycled. Furthermore, in this way a Refilling of the subsequent device stations, in particular the melting device, which interrupts the recycling and manufacturing process can be avoided.
  • the melting device can be designed as a melting extruder.
  • a melting extruder enables continuous material delivery, so that plastic melts can be prepared particularly advantageously for the production of fibers.
  • the melting extruder can be designed particularly advantageously as a single- or multi-screw melting extruder and/or vacuum melting extruder, so that a higher and/or better homogenized volume flow can advantageously be generated.
  • the device can have at least one filter device for filtering a plastic melt and/or for multi-stage filtering of a plastic melt.
  • a filter device for filtering a plastic melt and/or for multi-stage filtering of a plastic melt.
  • the device according to the invention can have at least one melt pump for conveying a plastic melt. The appropriate conveyance of the plastic melt within the device is made possible in this way.
  • the filter device in particular a first filter device and/or a second filter device, and/or the melt pump can preferably be arranged between the melting device and the spinning device.
  • the filtering of a melt provided by the melting device increases the purity of the melt for later process steps and subsequently enables the production of high-quality fibers.
  • At least one degassing device for degassing a plastic melt can be provided, wherein the degassing device can preferably be arranged between the melting device and the spinning device, in particular between the melt pump and the spinning device. This can reduce the formation of bubbles or gas inclusions in the melt and further improve the purity of the melt, so that a high quality of the end products from the spinning device can be ensured.
  • Such a degassing device can particularly preferably be a second filter device which is arranged downstream of a first filter device.
  • the degassing device is designed for filtering and/or decontaminating a plastic melt and/or for degassing a plastic melt by means of a negative pressure, in particular a high vacuum of 1 to 50 mbar. Due to the low pressure, gases within the plastic melt can be discharged or removed particularly effectively. Furthermore, filtration in the degassing device can be carried out in addition to further filtering in filter devices of the device. This allows impurities in the plastic melt to be removed particularly reliably. Finally, in an advantageous development, the degassing device can be designed to increase an intrinsic viscosity of the plastic melt of up to 0.15 dl/g and/or to even out the viscosity and/or to produce a spinnable plastic melt.
  • the IV value for melt spinning of the end product can be influenced particularly favorably, so that a high quality of the threads produced can be ensured.
  • the device for producing the synthetic fibers can be constructed compactly and inexpensively.
  • the device can, according to a further advantageous embodiment, have a residence reactor for receiving a pre-filtered and/or degassed plastic melt.
  • a residence reactor can preferably have a driven screw shaft for conveying the plastic melt and/or be arranged downstream of the degassing device.
  • a residence reactor with a driven screw shaft is also referred to as a disk reactor.
  • a residence reactor or a disk reactor advantageously allows further homogenization of the plastic melt in addition to generating a higher viscosity.
  • a screw shaft is particularly suitable for further homogenization because it further mixes the plastic melt and can convey it at a largely constant speed and thus evenly.
  • the residence reactor is designed to increase the intrinsic viscosity of a plastic melt that is received. Additionally or alternatively, the residence reactor can be designed to produce a spinnable plastic melt. The plastic melt can thus be tailored for use in a subsequently arranged spinning device.
  • the residence reactor can particularly preferably be designed to increase the intrinsic viscosity to up to 1.1 dl/g. In this way Quality fibres or particularly durable plastic fibres can be produced from waste plastics.
  • a residence reactor can be particularly advantageous if BCF and/or IDY threads are produced in the subsequently arranged spinning device or if the spinning device is designed and/or configured to produce BCF and/or IDY threads.
  • the device can have a discharge extruder for discharging a plastic melt to the spinning device. Additionally or alternatively, the device can have a discharge pump for discharging a plastic melt to the spinning device.
  • a discharge extruder and/or a discharge pump can preferably be arranged downstream of the degassing device and/or the residence reactor and/or have a final filter device.
  • a discharge extruder can supply a constant volume flow of a processed plastic melt to a subsequent spinning device or a subsequent final filter device.
  • a further homogenized melt can thus be provided particularly advantageously for the melt spinning of plastic fibers.
  • a further aspect of the present invention relates to the use of a device described above for producing synthetic threads from textile plastic waste, in particular for producing POY, FDY, BCF, PSF and/or IDY threads from textile plastic waste.
  • a further aspect of the present invention relates to a method for producing synthetic threads from recycled plastic waste, in particular with a device as described above, in which textile plastic waste is pretreated in a pretreatment device, in which the pretreated plastic waste is melted to a plastic melt using a melting device and in which synthetic threads are extruded from the plastic melt produced using a spinning device.
  • the plastic waste The plastics are converted into a synthetic filament or fiber in a one-step process without intermediate products. There is no clumping, sticking and/or melting when the plastic waste is compacted. Compaction takes place well below the melting temperature of the respective plastic waste.
  • a further independent aspect of the present invention relates to a device for recycling plastics with a pretreatment device for pretreating textile plastic waste, in particular a pretreatment device as described above, with a melting device for melting pretreated plastic waste to form a plastic melt, in particular a melting device as described above, and with a processing device for producing a product from a plastic melt produced by the melting device.
  • a processing device can be a spinning device for melt spinning synthetic threads or other types of processing device, in particular for producing other intermediate and/or end products.
  • the processing device can be designed as a final processing device for producing a final product and/or as an intermediate processing device for producing an intermediate product.
  • An intermediate processing device can be followed by further processing devices, other devices for reprocessing plastics or other processing machines.
  • the processing device is used as a granulating device for producing plastic granules
  • Plastic granules can be used advantageously for further processing into a variety of different products.
  • the process for producing synthetic threads described above is particularly preferably a melt spinning process, in particular for producing melt spun threads from a plurality of filaments.
  • Fig. 1 shows an apparatus for producing synthetic threads from recycled plastic waste according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 an embodiment of a device 10 according to the invention for producing synthetic threads from recycled plastic waste is shown schematically.
  • the device 10 has a pretreatment device 12 with a comminution device 14, predrying device 16 and a compaction device 18.
  • the predrying device 16 is arranged downstream or after the comminution device 14.
  • the compaction device 18 is arranged downstream or after the predrying device 16.
  • the device 10 further comprises a melting device 20.
  • the melting device 20 can be arranged downstream or downstream of the compression device 18.
  • the melting device 20 can be designed as a melting extruder.
  • the melting device 20 can be designed with one or more shafts and can be connected to a filter device 22 via an extruder outlet, wherein the melting device 20 has optimal vacuum-based degassing.
  • a melt pump 24 Downstream of the filter device 22 is a melt pump 24 which is driven by a pump drive 26. A plastic melt can be conveyed in a suitable manner by the melt pump 24.
  • the melt pump 24 is connected to a degassing device 28.
  • the degassing device 28 has a housing 30, which is formed, for example, by a cylindrical pot with a lid.
  • a vacuum chamber can be formed within the housing 30, in which several filter elements in the form of hollow cylindrical filter candles (not shown in detail here) can be arranged. Such filter elements have a permeable filter wall and ensure further filtration of the plastic melt.
  • the vacuum chamber in the housing 30 can be connected via a vacuum connection 31 to a collecting container (not shown here) and to a vacuum pump (also not shown in detail here).
  • the degassing device 28 can be coupled to a residence reactor 32.
  • the degassing device 28 can be connected to the residence reactor 32 on an outlet side in a bottom region of the housing 30.
  • a filtered and degassed plastic melt from the degassing device 28 can be fed directly to an inlet region of the residence reactor 32.
  • the residence reactor 32 can have a vacuum connection 34 on its outlet side.
  • the vacuum connection 34 can be connected to a separate vacuum pump.
  • a driven screw shaft 36 can be arranged within the residence reactor 32, which feeds the plastic melt to a reactor outlet 38.
  • a discharge extruder 40 can be provided at the reactor outlet 38 to discharge the filtered and degassed plastic melt.
  • a discharge pump 42 with pump drive 43 and a final filter device 44 can be arranged downstream of the discharge extruder 40.
  • the device 10 further comprises, as a final processing device, a spinning device 46 for extruding threads from a plastic melt produced by the melting device 20.
  • the spinning device 46 can comprise a plurality of spinnerets 48 for extruding synthetic threads.
  • the final filter device 44 can be arranged upstream of the spinning device 46.
  • the degassing and homogenization of the plastic melt can be further intensified by the residence reactor 32. In this way, further gases released from the plastic melt can be removed via the vacuum connection 34.
  • Such a device 10 with the residence reactor 34 shown is particularly suitable for carrying out direct final processing of the recycled plastic material into new synthetic threads.
  • a material to be recycled for example old plastic threads
  • the pre-treatment device 12 in particular to the shredding device 14 designed as a cutting mill.
  • shredding takes place for further use of the material to be recycled.
  • a fine-grained bulk material, granulate and/or powder is produced, which, however, still has the molecular properties of the original material.
  • the shredded recycled material is fed to the pre-drying device 16 and heated, whereby the granulate material is dehumidified and homogenized. The moisture content within the material is evened out.
  • the dried recycling material is fed to the compaction device 18 designed as a screw compressor and pressed, so that a compacted or pressed mass is obtained as recycled material, which can be fed into the subsequently arranged melting device 20, designed here as a melting extruder.
  • the recycled material which has been processed as described above, can be fed directly from the compaction device 18 to the melting unit 20 designed as a melting extruder.
  • the melting extruder can preferably be designed without a vacuum unit. However, it can also be designed with a vacuum unit.
  • the melting unit 20 heats the recycled material at least to its melting point and thus produces a plastic melt that is fed to the subsequent filter device 22 via the extruder outlet.
  • the plastic melt is first pre-filtered with a comparatively coarse filter fineness in order to remove foreign particles, such as residues of paint, varnish or stickers, but also dirt, as well as unmelted particles of the recycled material from the plastic melt.
  • the plastic melt can be filtered in an overpressure atmosphere.
  • the pre-filtered plastic melt is taken up by the melt pump 24 and fed to the degassing device 28 under an adjustable and as constant as possible operating pressure.
  • the plastic melt enters a pressure chamber of the degassing device 28 via a melt inlet and penetrates filter elements arranged there.
  • a vacuum pump is provided which is connected to the degassing device 28 via the vacuum connection 31.
  • the gases and volatile components evaporating from the plastic melt due to the negative pressure atmosphere can be discharged from the vacuum chamber of the degassing device 28 via the vacuum connection 31 and collected in a collecting container (not shown here).
  • the degassed and filtered plastic melt passes directly or indirectly into the discharge extruder 40.
  • the residence reactor 32 is also provided between the degassing device 28 and the discharge extruder 40.
  • a filtered and degassed plastic melt of the degassing device 28 is fed to an inlet area of the residence reactor 10 and passed through the reactor outlet 38 into the discharge extruder 40.
  • a device 10 according to the present invention enables the recycling of textile plastic waste for the production of new synthetic threads in a particularly advantageous manner. In this way, production can be carried out in a particularly resource-saving manner and the recycling or processing of textile plastic waste is ensured.

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Abstract

Vorrichtung zur Herstellung von synthetischen Fäden aus wiederaufbereiteten Kunststoffabfällen mit einer Vorbehandlungseinrichtung zur Vorbehandlung von textilen Kunststoffabfällen, mit einer Aufschmelzeinrichtung zum Aufschmelzen von vorbehandelten Kunststoffabfällen zu einer Kunststoffschmelze und mit einer Spinneinrichtung zum Extrudieren von Fäden aus einer durch die Aufschmelzeinrichtung erzeugten Kunststoffschmelze.

Description

Vorrichtung zur Herstellung von synthetischen Fäden aus wiederaufbereiteten
Kunststoffabfällen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von synthetischen Fäden aus wiederaufbereiteten Kunststoffabfällen. Ebenso betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung einer solchen Vorrichtung sowie auch ein Verfahren zur Herstellung von synthetischen Fäden aus wiederaufbereiteten Kunststoffabfällen.
Das Materialrecycling zur Wiedergewinnung von Kunststoffen, beispielsweise aus sogenannten PET-Flaschen, gewinnt zunehmend an Bedeutung. Im Stand der Technik sind Verfahren zum Recyceln von Kunststoffen beschrieben, gemäß denen ein Recycelmaterial aufgeschmolzen und die Kunststoffschmelze anschließend gefiltert und entgast wird, um eine möglichst reine Polymerschmelze für eine Wiederverwendung zu erhalten.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Recyceln von Kunststoffen gehen beispielsweise aus der WO 2020/104432 Al hervor. Gemäß diesem Stand der Technik wird der jeweiligen Vorrichtung ein Recycelmaterial in Form von PET -Flakes zugeführt und in einem Aufschmelzextruder aufgeschmolzen. Eine solche Vorrichtung ist mithin auf die Zuführung von PET-Flakes ausgerichtet und folglich sind auch die Möglichkeiten zur Wiedergewinnung von Kunststoffen beschränkt. Andere Formen oder Arten von Altkunststoffen können mit einer in WO 2020/104432 Al gezeigten Vorrichtung nicht ohne Weiteres aufbereitet werden.
Die Verarbeitung von recyclebaren Material zu sogenannten PET-Flakes ist weitgehend bekannt und wird in der Industrie flächendeckend eingesetzt. Die Aufbereitung zu solchen PET-Flakes ist jedoch zeitaufwändig und kostenintensiv. Weiterhin ist auch die Verarbeitung von Kunststoff-Altfasern aufwändig und bedarf einer separaten Vorbehandlung, um dann beispielsweis Granulat in Kunststoffspinnanlagen zu Kunststofffäden verarbeitet werden zu können. Die in den bekannten Recyclinganlagen, wie beispielsweise veröffentlicht in der WO 2020/104432 Al, verwendeten Einrichtungen sind regelmäßig nicht ausreichend, um mit Altfasern und deren Beimischung in ein Recyclingmaterial umgehen zu können. Vor dem oben dargelegten Hintergrund bestand die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Vorrichtung zur Herstellung synthetischer Fäden anzugeben, die mit verbesserter Ressourceneffizienz beziehungsweise größerer Flexibilität betreffend die Ausprägung zugeführter Kunststoffabfälle betrieben werden kann. Weiterhin bestand die Aufgabe darin, eine Verwendung einer solchen Vorrichtung sowie auch ein Verfahren zur Herstellung von synthetischen Fäden aus wiederaufbereiteten Kunststoffabfällen anzugeben.
In Bezug auf die Vorrichtung ist diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst worden. Eine erfindungsgemäße Verwendung ist in Anspruch 16 und ein erfindungsgemäßes Verfahren ist in Anspruch 17 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweils abhängigen Ansprüche und werden nachfolgend erläutert.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung synthetischer Fäden gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist ausgestattet mit einer Vorbehandlungseinrichtung zur Vorbehandlung von textilen Kunststoffabfällen, mit einer Aufschmelzeinrichtung zum Aufschmelzen von vorbehandelten Kunststoffabfällen zu einer Kunststoffschmelze und mit einer Spinneinrichtung zum Extrudieren von Fäden aus einer durch die Aufschmelzeinrichtung erzeugte Kunststoffschmelze.
Durch die Vorbehandlung, Aufschmelzung und das anschließende Extrudieren beziehungsweise Spinnen der Spinnfäden können auf besonders einfache und kostengünstige Weise synthetische Altfäden oder auch Kunststofftextilien und Produktionsabfälle dem Recycling zugeführt werden, um neue synthetische Fäden herzustellen. Besonders vorteilhaft können auf diese Weise auch Mischungen aus Faser-, Textil-, Folien- und/oder Flaschenabfällen verarbeitet werden.
Synthetische Fäden, zu deren Herstellung eine erfindungsgemäße Vorrichtung ausgebildet sein kann, können beispielsweise aus Polyester, insbesondere aus Polyethylen- terephthalat (PET), bestehen und können beispielsweise nach Eigenschaften unter anderem in die Kategorien POY (engl.: partially oriented yarn); FDY (engl.: fully drawn yarn), IDY (engl.: industrial yarn); SF (engl.: staple fiber); PSF (engl.: polyester staple fiber); BCF (engl: bulk continouus filament) eingeteilt sein. Die erfindungsgemäß vorgesehene Vorbehandlungseinrichtung kann folglich zur Vorbehandlung von textilen Kunststoffabfällen aus Polyester, insbesondere aus Polyethylenterephthalat (PET), eingerichtet sein.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung kann es sich bei textilen Kunststoffabfällen insbesondere um Fäden, Garne, Stoffe, Gewebe, Folien, und/oder textilen Flächengebilden und/oder folienartige Flächengebilde handeln. Die erfindungsgemäß vorgesehene Vorbehandlungseinrichtung kann damit ein breites Spektrum für die Wiederaufbereitung unterschiedlicher Arten und Formen von Kunststoffabfällen gewährleisten.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Vorbehandlungseinrichtung der Aufschmelzeinrichtung vorgelagert ist. Dadurch lässt sich vorteilhaft eine Direkteinspeisung in die Aufschmelzeinrichtung erzielen und ein insgesamt kompakter Aufbau der Vorrichtung wird gewährleistet.
Es kann ferner ergänzend oder alternativ vorgesehen sein, dass die Vorbehandlungseinrichtung zur mechanischen Vorbehandlung von textilen Kunststoffabfällen ausgebildet ist. Durch eine mechanische Vorbehandlung lassen sich die für die weitere Verarbeitung unerwünschten Formgebungen der Altkunststoffe vorteilhaft verändern oder für den nachfolgenden Aufschmelzprozess anpassen. Es kann auf diese Weise ein insgesamt kompakter Aufbau realisiert und der Energiebedarf des Gesamtprozesses beziehungsweise der Vorrichtung reduziert werden.
Darüber hinaus kann gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ergänzend oder alternativ vorgesehen sein, dass die Vorbehandlungseinrichtung zur Vorbehandlung von Fäden, Garnen, Stoffen, Geweben, Folien und/oder textilen Flächengebilden und/oder textilen Kunststoffabfällen aus Polyethylenterephthalat (PET) ausgebildet ist. Dies ermöglicht eine spezifische Ausgestaltung der Vorrichtung für die Herstellung neuer Fäden aus PET. Alternativ kann die Vorbehandlungseinrichtung auch dazu ausgebildet sein, Polymere im Allgemeinen oder sämtliche Arten von Polymeren vorzubehandeln, wodurch die Einsatzflexibilität verbessert wird. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Vorbehandlungseinrichtung eine Mehrzahl von Behandlungsvorrichtungen auf, insbesondere für die Durchführung mehrerer aufeinander abfolgender Vorbehandlungsschritte für textile Kunststoffabfälle. Dadurch kann auf einfache Weise beispielsweise die Partikelgröße, die Granularität, der Wasseranteil und/oder die Dichte des vorbehandelten Materials gezielt beeinflusst werden. Behandlungsvorrichtungen können beispielsweise eine Zerkleinerungsvorrichtung, eine Vortrocknungseinrichtung und/oder eine Verdichtungsvorrichtung sein. Mit der Verdichtungsvorrichtung werden die zerkleinerten Kunststoffabfälle nur verdichtet, aber es findet kein Verklumpen und Agglomerieren statt. D.h. es wird keine zusätzlich Wärme eingebracht, die ein Verschmelzen und/oder Verkleben der zerkleinerten textilen Kunststoffabfällen ermöglicht.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Vorbehandlungseinrichtung zumindest eine Zerkleinerungsvorrichtung, insbesondere eine Schneidmühle, für die mechanische Zerkleinerung von textilen Kunststoffabfällen aufweist. Dadurch kann das vorzubehandelnde Material vorteilhaft Granulat, Pulver, Kleinpartikel und/oder in kurze Fadenabschnitte und/oder kleine Textil ab schnitte verarbeitet werden, welches sich besonders vorteilhaft weiterverarbeiten lässt. Insbesondere Faser, Vliese, und oder Filamente aus textilen Kunststoffabfällen zu synthetischen Filamenten und/oder Faser in Fasern, Vliese und/oder Filamente in einem einstufigen Verfahren umgewandelt. Dies wird vorteilhafterweise mit der Verdichtungsvorrichtung, die ein Verschmelzen der Kunststoffabfälle miteinander vermeidet, unterstützt.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung weist die Vorbehandlungseinrichtung zumindest eine Vortrocknungsvorrichtung zur Vortrocknung und/oder Vergleichmäßigung der Materialfeuchte von textilen Kunststoffabfällen auf, insbesondere von zerkleinerten textilen Kunststoffabfällen. Eine solche Vortrocknungsvorrichtung kann bevorzugt der Zerkleinerungsvorrichtung nachgelagert angeordnet sein. Durch die Vortrocknung des insbesondere aus der Zerkleinerungsvorrichtung stammenden Materials werden gebundene Flüssigkeiten verdunstet und/oder ausgebracht, so dass das getrocknete Material eine weiter verbesserte Eignung für die weitere Verarbeitung erfahren kann. Eine der Zerkleinerungsvorrichtung nachgelagerte Anordnung der Vortrocknungsvorrichtung ermöglicht eine besonders vorteilhafte Trocknung, da zerkleinertes Material eine größere Oberfläche aufweist und Flüssigkeit schneller entzogen werden kann. Zudem besteht die Möglichkeit, dass der Trockenvorgang an die Anforderungen des zerkleinerten Materials angepasst wird. Eine Anpassung kann einmalig oder laufend vorgenommen werden.
Darüber hinaus kann nach einer vorteilhaften Weiterbildung die Vorbehandlungseinrichtung zumindest eine Verdichtungsvorrichtung zur Verdichtung von textilen Kunststoffabfällen aufweisen. Dadurch kann die Dichte und/oder das Volumen der zu recycelnden Materialen auf vorteilhafte Weise zur weiteren Verarbeitung eingestellt werden. Besonders vorteilhaft kann eine solche Verdichtung im Hinblick auf die Zuführung in einen Aufschmelzextruder vorgenommen werden, sodass erst im Aufschmelzextruder eine geeignete Aufschmelzung ohne lokale Temperaturspitzen erfolgen kann. Beim Verdichten findet keine Aufschmelzung statt. Das Verdichten findet unterhalb der Aufschmelztemperatur der wiederaufzubereitenden Kunststoffbafälle.
Bei einer solchen Verdichtung können insbesondere zerkleinerte und/oder vorgetrocknete textile Kunststoffabfälle verdichtet werden. Hierdurch wird der Aufschmelzeinrichtung bereits in geeigneter Weise vorbehandeltes Textil- und/oder Fasermaterial eingegeben, was besonders vorteilhaft für den Recyclingprozess und die sich an die Aufschmelzung anschließende Herstellung von synthetischen Fasern ist. Dabei kann die Verdichtungsvorrichtung bevorzugt der Vortrocknungsvorrichtung nachgelagert angeordnet sein. Dadurch ergibt sich eine besonders vorteilhafte Prozessabfolge.
Nach einer weiter vorteilhaften Ausgestaltung kann die Verdichtungsvorrichtung als Schraubenverdichter ausgebildet sein. Hierdurch kann vorteilhaft ein konstanter Volumenstrom an eine nachfolgende Vorrichtungsstation abgegeben werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Verdichtungsvorrichtung zur Direkteinspeisung von textilen Kunststoffabfällen in die Aufschmelzeinrichtung angeordnet ist. Eine mit konstantem Volumenstrom versorgte Aufschmelzeinrichtung kann in besonders vorteilhafter Weise betrieben werden, insbesondere mit verhältnismäßig geringen Temperaturgradienten innerhalb des zu recycelnden Materials. Ferner kann auf diese Weise ein den Recycling- und Herstellprozess unterbrechendes Nachfüllen der nachfolgenden Vorrichtungsstationen, insbesondere der Aufschmelzeinrichtung, vermieden werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung kann die Aufschmelzvorrichtung als Aufschmelzextruder ausgebildet sein. Ein Aufschmelzextruder ermöglicht eine kontinuierliche Materialabgabe, so dass hierdurch besonders vorteilhaft Kunststoffschmelzen zur Herstellung von Fasern aufbereitet werden können. Der Aufschmelzextruder kann besonders vorteilhaft als ein- oder mehrwelliger Aufschmelzextruder und/oder Vakuumaufschmelzextruder ausgebildet sein, so dass vorteilhaft ein höherer und/oder besser homogenisierter Volumenstrom erzeugt werden kann.
Weiterhin kann die Vorrichtung nach einer bevorzugten Ausgestaltung zumindest eine Filtereinrichtung zur Filtrierung einer Kunststoffschmelze und/oder zur mehrstufigen Filterung einer Kunststoffschmelze aufweisen. Durch die Filtrierung beziehungsweise durch eine mehrstufige Filtrierung kann ein hoher Reinheitsgrad in der Kunststoffschmelz erzeugt werden.
Durch eine erste Filtrierung der Kunststoffschmelze, insbesondere unter einer Überdruck- Atmosphäre, können zunächst grobe Festpartikel und Verunreinigungen aus dem aufgeschmolzenen Recycelmaterial entfernt werden. Eine anschließende zweite Filtrierung, beispielsweise mit integrierter Entgasung, kann entsprechend fein ausgeführt werden, um zunächst die Feststoffe vor der eigentlichen Entgasung zu entfernen. Dadurch kann die Kunststoffschmelze in hohem Maße homogenisiert werden, so dass diese anschließend unmittelbar zu einer Endverarbeitung ausgetragen werden kann.
Durch eine Filtrierung in einer Unterdruckatmosphäre lässt sich die filtrierte Kunststoffschmelze unmittelbar entgasen. Auf diese Weise können verhältnismäßig großflächige Kontaktzonen zwischen der Kunststoffschmelze und der Unterdruckatmosphäre realisiert werden und die flüchtigen Bestandteile lassen sich in relativ kurzer Verweilzeit aus der Kunststoffschmelze lösen. Ferner kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zumindest eine Schmelzepumpe zur Förderung einer Kunststoffschmelze aufweisen. Die geeignete Förderung der Kunststoffschmelze innerhalb der Vorrichtung wird auf diese Weise ermöglicht.
Die Filtereinrichtung, insbesondere eine erste Filtereinrichtung und/oder eine zweite Filtereinrichtung, und/oder die Schmelzepumpe kann bevorzugt zwischen der Aufschmelzeinrichtung und der Spinneinrichtung angeordnet sein. Die Filtrierung einer durch die Aufschmelzeinrichtung bereitgestellten Schmelze erhöht die Reinheit der Schmelze für spätere Prozessschritte und ermöglicht in der Folge die Herstellung hochwertiger Fasern.
Darüber hinaus kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung zumindest eine Entgasungseinrichtung zum Entgasen einer Kunststoffschmelze vorgesehen sein, wobei die Entgasungseinrichtung bevorzugt zwischen der Aufschmelzeinrichtung und der Spinneinrichtung, insbesondere zwischen der Schmelzepumpe und der Spinneinrichtung angeordnet sein kann. Dies kann eine Blasenbildung beziehungsweise Gaseinschlüsse in der Schmelze reduzieren die Reinheit der Schmelze weiter verbessern, so dass eine hohe Qualität der Endprodukte aus der Spinneinrichtung sichergestellt werden kann.
Bei eine solchen Entgasungseinrichtung kann es sich in besonders bevorzugter Weise um eine zweite Filtereinrichtung handeln, die einer ersten Filtereinrichtung nachgelagert angeordnet ist.
Ergänzend kann vorgesehen sein, dass die Entgasungseinrichtung zur Filtrierung und/oder Dekontamination einer Kunststoffschmelze und/oder zur Entgasung einer Kunststoffschmelze mittels eines Unterdrucks, insbesondere eines Hochvakuums von 1 bis 50 mbar, ausgebildet ist. Durch den geringen Druck können Gase innerhalb der Kunststoffschmelze besonders günstig ausgeleitet werden beziehungsweise abgeführt werden. Ferner kann eine Filtrierung in der Entgasungseinrichtung zusätzlich zu weiteren Filterungen in Filtereinrichtungen der Vorrichtung durchgeführt werden. Hierdurch lassen sich Verunreinigungen in der Kunststoffschmelze besonders zuverlässig entfernen. Schließlich kann die Entgasungseinrichtung in einer vorteilhaften Weiterbildung zum Erhöhen einer intrinsischen Viskosität der Kunststoffschmelze von bis zu 0,15 dl/g und/oder zur Vergleichmäßigung der Viskosität und/oder zur Erzeugung einer verspinnfähigen Kunststoffschmelze ausgebildet sein. Durch eine Vergleichmäßigung der Viskosität der entgasten Kunststoffschmelze, insbesondere bis zu einem Wert von 0,15 dl/g, kann der IV-Wert für das Schmelzspinnen des Endprodukts besonders günstig beeinflusst werden, so dass eine hohe Qualität der hergestellten Fäden sichergestellt werden kann. Besonders vorteilhaft kann durch die Herstellung einer verspinnfähigen Kunststoffschmelze in der Entgasungseinrichtung die Vorrichtung zur Herstellung der synthetischen Fasern kompakt und kostengünstig aufgebaut werden.
Soll die Viskosität weiter gesteigert werden, so kann die Vorrichtung gemäß einer weiter vorteilhaften Ausgestaltung einen Verweilreaktor zur Aufnahme einer vorfiltrierten und/oder entgasten Kunststoffschmelze aufweisen.
Ein Verweilreaktor kann bevorzugt eine angetriebene Schnecken welle zur Förderung der Kunststoffschmelze aufweisen und/oder der Entgasungseinrichtung nachgelagert angeordnet sein. Ein Verweilreaktor mit angetriebener Schneckenwelle wird auch als Scheibenreaktor bezeichnet. Ein Verweilreaktor bzw. ein Scheibenreaktor erlaubt vorteilhaft neben der Erzeugung einer höheren Viskosität eine weitere Homogenisierung der Kunststoffschmelze. Besonders geeignet zur weiteren Homogenisierung ist eine Schneckenwelle, da sie die Kunststoffschmelze weiter durchmischt und mit einer weitgehend konstanten Geschwindigkeit und damit gleichmäßig fördern kann.
Gemäß einer weiter vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Verweilreaktor zur Erhöhung der intrinsischen Viskosität einer aufgenommenen Kunststoffschmelze ausgebildet ist. Zusätzlich oder alternativ kann der Verweilreaktor zur Erzeugung einer verspinnfähigen Kunststoffschmelze ausgebildet sein. So kann die Kunststoffschmelze für die Verwendung in einer nachfolgend angeordneten Spinneinrichtung abgestimmt werden. Besonders bevorzugt kann der Verweilreaktor zur Erhöhung der intrinsischen Viskosität auf bis zu 1,1 dl/g ausgebildet sein. Auf diese Weise können Qualitätsfasem beziehungsweise besonders haltbare Kunststofffasem aus Altkunststoffen hergestellt werden.
Ein Verweilreaktor kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn in der nachfolgend angeordneten Spinneinrichtung BCF und/oder IDY Fäden herstellt werden beziehungsweise die Spinneinrichtung zur Herstellung von BCF und/oder IDY Fäden ausgebildet und/oder eingerichtet ist.
In weiter bevorzugter Weise kann die Vorrichtung einen Austragsextruder zum Austragen einer Kunststoffschmelze zur Spinneinrichtung aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann die Vorrichtung eine Austragspumpe zum Austragen einer Kunststoffschmelze zur Spinneinrichtung aufweisen. Ein Austragsextruder und/oder eine Austragspumpe kann bevorzugt der Entgasungseinrichtung und/oder dem Verweilreaktor nachgelagert angeordnet sein und/oder eine Endfiltereinrichtung aufweisen. Ein Austragsextruder vermag einer nachfolgenden Spinneinrichtung beziehungsweise einer nachfolgenden Endfiltereinrichtung einen konstanten Volumenstrom einer aufbereiteten Kunststoffschmelze zuzuführen. Für das Schmelzspinnen von Kunststofffasern kann somit besonders vorteilhaft eine weiter homogenisierte Schmelze bereitgestellt werden. Durch das Vorsehen einer Austragspumpe kann der Prozessdruck für das Schmelzspinnen in zuverlässiger Weise sichergestellt werde.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung einer voranstehend beschriebenen Vorrichtung zur Herstellung von synthetischen Fäden aus textilen Kunststoffabfällen, insbesondere zur Herstellung von POY, FDY, BCF, PSF und/oder IDY Fäden aus textilen Kunststoffabfällen.
Ein noch weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von synthetischen Fäden aus wiederaufbereiteten Kunststoffabfällen, insbesondere mit einer voranstehend beschriebenen Vorrichtung, bei dem textile Kunststoffabfälle in einer Vorbehandlungseinrichtung vorbehandelt werden, bei dem die vorbehandelten Kunststoffabfälle mit einer Aufschmelzeinrichtung zu einer Kunststoffschmelze aufgeschmolzen werden und bei dem mit einer Spinneinrichtung aus der erzeugten Kunststoffschmelze synthetische Fäden extrudiert werden. Die Kunststoffabfäl- le werden in einem Einstufenprozess ohne Zwischenprodukte zu einem synthetischen Filament bzw. Faser umgewandelt . Es findet beim Verdichten der Kunststoffabfälle keine Verklumpen, Verkleben und/oder Aufschmelzen statt. Das Verdichten findet weit unterhalb der Aufschmelztemperatur des jeweiligen Kunststoff abfalls statt.
Durch diese erfindungsgemäßen Schritte wird insbesondere die Herstellung von Kunststofffasem aus textilen Kunststoffen enthaltendem Recyclingmaterial ermöglicht. Die Ressourceneffizienz in der Produktion von synthetischen Fasern kann auf diese Weise mit nur geringem Aufwand verbessert werden.
Ein weiterer unabhängiger Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wiederaufbereitung von Kunststoffen mit einer Vorbehandlungseinrichtung zur Vorbehandlung von textilen Kunststoffabfällen, insbesondere einer voranstehend beschriebenen Vorbehandlungseinrichtung, mit einer Aufschmelzeinrichtung zum Aufschmelzen von vorbehandelten Kunststoffabfällen zu einer Kunststoffschmelze, insbesondere einer voranstehend beschriebenen Aufschmelzeinrichtung, und mit einer Verarbeitungseinrichtung zur Herstellung eines Erzeugnisses aus einer durch die Aufschmelzeinrichtung erzeugten Kunststoffschmelze. Bei einer Verarbeitungseinrichtung kann es sich gemäß voranstehenden Ausführungen um eine Spinneinrichtung zum Schmelzspinnen von synthetischen Fäden oder auch um andere Arten von Verarbeitungseinrichtung handeln, insbesondere zur Erzeugung von anderen Zwischen- und/oder Endprodukten.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Verarbeitungseinrichtung als Endverarbeitungseinrichtung zur Herstellung eines Enderzeugnisses und/oder als Zwischenverarbeitungseinrichtung zur Herstellung eines Zwischenerzeugnisses ausgebildet sein. Auf eine Zwischenverarbeitungseinrichtung können weitere Bearbeitungsvorrichtungen, andere Vorrichtungen zur Wiederaufbereitung von Kunststoffen oder andere Bearbeitungsmaschinen folgen.
Es kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen sein, dass die Verarbeitungseinrichtung als Granuliervorrichtung zur Erzeugung von Kunststoffgranulaten ausgebildet ist. Kunststoffgranulate lassen sich in vorteilhafter Weise für die Weiterverarbeitung zu einer Vielzahl unterschiedlicher Produkte verwenden.
Bei dem voranstehend beschriebenen Verfahren zur Herstellung synthetischer Fäden handelt es sich in besonders bevorzugter Weise um ein Schmelzspinnverfahren, insbesondere zur Herstellung von Schmelzspinnfäden aus einer Mehrzahl von Filamenten.
Die voranstehend beschriebenen bevorzugten Ausgestaltungen und Vorteile bezüglich der Vorrichtung zur Herstellung synthetischer Fäden aus wiederaufbereiteten Kunststoffabfällen gelten in gleicher Weise auch für das Verfahren zur Herstellung von synthetischen Fäden sowie auch in Bezug auf die voranstehend beschriebene Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur beschrieben. Es zeigt schematisch:
Fig. 1 eine Vorrichtung zur Herstellung synthetischer Fäden aus wiederaufbereiteten Kunststoffabfällen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In der Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zur Herstellung von synthetischen Fäden aus wiederaufbereiteten Kunststoffabfällen schematisch dargestellt.
Die Vorrichtung 10 weist eine Vorbehandlungseinrichtung 12 mit einer Zerkleinerungsvorrichtung 14, Vortrocknungseinrichtung 16 sowie einer Verdichtungsvorrichtung 18 auf. Die Vortrocknungseinrichtung 16 ist stromabwärts beziehungsweise nachgelagert der Zerkleinerungsvorrichtung 14 angeordnet. Die Verdichtungsvorrichtung 18 ist stromabwärts beziehungsweise nachgelagert der Vortrocknungseinrichtung 16 angeordnet. Die Vorrichtung 10 weist ferner eine Aufschmelzeinrichtung 20 auf. Die Aufschmelzeinrichtung 20 kann stromabwärts beziehungsweise nachgelagert der Verdichtungsvorrichtung 18 angeordnet sein. Die Aufschmelzeinrichtung 20 kann als Aufschmelzextruder ausgebildet sein. Die Aufschmelzeinrichtung 20 kann ein- oder mehrwellig ausgeführt und über einen Extruderauslass mit einer Filtereinrichtung 22 verbunden sein, wobei die Aufschmelzeinrichtung 20 optimal vakuumbasierte Entgasung aufweist.
Der Filtereinrichtung 22 folgt stromabwärts beziehungsweise nachgelagert eine Schmelzepumpe 24, die über einen Pumpenantrieb 26 angetrieben wird. Durch die Schmelzepumpe 24 kann eine Kunststoffschmelze in geeigneter Weise gefördert werden.
Die Schmelzepumpe 24 ist mit einer Entgasungseinrichtung 28 verbunden. Die Entgasungseinrichtung 28 weist ein Gehäuse 30 auf, das beispielsweise durch einen zylindrischen Topf mit Deckel gebildet ist. Innerhalb des Gehäuses 30 kann eine Vakuumkammer ausgebildet sein, in der mehrere hier nicht näher dargestellte Filterelemente in Form von hohlzylindrischen Filterkerzen angeordnet sein können. Derartige Filterelemente besitzen eine durchlässige Filterwand und gewährleisten eine weitere Filtrierung der Kunststoffschmelze. Die Vakuumkammer im Gehäuse 30 kann über einen Vakuumanschluss 31 mit einem hier nicht gezeigten Sammelbehälter sowie einer hier ebenfalls nicht näher dargestellten Vakuumpumpe verbunden sein.
Die Entgasungseinrichtung 28 kann mit einem Verweilreaktor 32 gekoppelt sein. Die Entgasungseinrichtung 28 kann auf einer Auslassseite in einem Bodenbereich des Gehäuses 30 mit dem Verweilreaktor 32 verbunden sein. Eine filtrierte und entgaste Kunststoffschmelze aus der Entgasungseinrichtung 28 kann direkt einem Einlassbereich des Verweilreaktors 32 zugeführt werden.
Der Verweilreaktor 32 kann auf seiner Auslassseite einen Vakuumanschluss 34 aufweisen. Der Vakuumanschluss 34 kann mit einer separaten Vakuumpumpe verbunden sein. Innerhalb des Verweilreaktors 32 kann eine angetriebene Schneckenwelle 36 angeordnet sein, die die Kunststoffschmelze einem Reaktorauslass 38 zuführt. An dem Reaktorauslass 38 kann ein Austragsextruder 40 vorgesehen sein, um die filtrierte und entgaste Kunststoffschmelze auszutragen.
Dem Austragsextruder 40 kann stromabwärts wiederum eine Austragspumpe 42 mit Pumpenantrieb 43 und weiter eine Endfiltereinrichtung 44 nachgeordnet sein.
Die Vorrichtung 10 weist als Endverarbeitungsvorrichtung ferner eine Spinneinrichtung 46 zum Extrudieren von Fäden aus einer durch die Aufschmelzeinrichtung 20 erzeugte Kunststoffschmelze auf. Die Spinneinrichtung 46 kann mehrere Spinndüsen 48 für das Extrudieren von synthetischen Fäden aufweisen. Die Endfiltereinrichtung 44 kann der Spinneinrichtung 46 vorgeschaltet sein.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Entgasung und Homogenisierung der Kunststoffschmelze durch den Verweilreaktor 32 noch intensiviert werden. So können über den Vakuumanschluss 34 weitere sich aus der Kunststoffschmelze lösende Gase entfernt werden. Eine solche Vorrichtung 10 mit dem dargestellten Verweilreaktor 34 ist besonders dazu geeignet, um eine direkte Endverarbeitung des recycelten Kunststoffmaterials zu neuen synthetischen Fäden auszuführen.
Im Betrieb der Vorrichtung 10 kann ein zu recycelndes Material, beispielsweise Kunststoffaltfäden, der Vorbehandlungseinrichtung 12 zugeführt werden, insbesondere der als Schneidmühle ausgebildeten Zerkleinerungsvorrichtung 14. Darin erfolgt eine Zerkleinerung für eine Weiterverwendung des zu recycelnden Materials. Durch das Schneiden, Zertrennen und/oder Zermahlen in der Zerkleinerungsvorrichtung 14 wird ein feinkörniges Schüttgut, Granulat und/oder Pulver erzeugt, welches aber weiterhin die molekularen Eigenschaften des ursprünglichen Materials aufweist.
Das zerkleinerte Recyclinggut wird in einem nächsten Schritt der Vortrocknungseinrichtung 16 zugeführt und erhitzt, wodurch das Material des Granulats entfeuchtet und homogenisiert wird. Es wird eine Vergleichmäßigung der Materialfeuchte innerhalb des Materials erzielt. Schließlich wird in einem weiteren Schritt der Vorbehandlung das getrocknete Recyclingmaterial der als Schraub Verdichter ausgebildeten Verdichtungsvorrichtung 18 zugeführt und verpresst, so dass sich als Recycelmaterial eine verdichtete beziehungsweise gepresste Masse ergibt, die in die nachfolgend angeordnete Aufschmelzeinrichtung 20, hier als Aufschmelzextruder ausgebildet, eingespeist werden kann.
Das Recycelmaterial, das wie oben beschrieben aufbereitet wurde, kann der als Aufschmelzextruder ausgebildeten Aufschmelzeinheit 20 direkt aus der Verdichtungsvorrichtung 18 zugeleitet werden. Dabei kann der Aufschmelzextruder bevorzugt ohne eine Vakuumeinheit ausgebildet sein. Dieser kann jedoch auch mit einer Vakuumeinheit ausgeführt sein.
Der Aufschmelzeinheit 20 erhitzt das Recycelmaterial mindestens bis zu dessen Schmelzpunkt und erzeugt so eine Kunststoffschmelze, die über den Extruderauslass der anschließenden Filtereinrichtung 22 zugeführt wird. In der Filtereinrichtung 22 wird die Kunststoffschmelze zunächst mit einer vergleichsweise groben Filterfeinheit vorgefiltert, um Fremdpartikel, wie Rückstände von Farben, Lacken oder Aufkleber, aber auch Verschmutzungen, sowie nicht aufgeschmolzene Partikel des Recycelmaterials aus der Kunststoffschmelze zu entfernen. Hierbei kann die Filtrierung der Kunststoffschmelze in einer Überdruck-Atmosphäre erfolgen. Die vorgefilterte Kunststoffschmelze wird von der Schmelzepumpe 24 aufgenommen und unter einem einstellbaren und möglichst konstant gehaltenen Betriebsdruck der Entgasungseinrichtung 28 zugeführt.
Die Kunststoffschmelze gelangt über einen Schmelzeeinlass in einen Druckraum der Entgasungseinrichtung 28 und durchdringt dort angeordnete Filterelemente. Um das Vakuum in der Vakuumkammer der Entgasungseinrichtung 28 zu erzeugen ist eine Vakuumpumpe vorgesehen, die über den Vakuumanschluss 31 mit der Entgasungseinrichtung 28 verbunden ist.
Die aufgrund der Unterdruckatmosphäre aus der Kunststoffschmelze ausdampfenden Gase und sich verflüchtigenden Bestandteile können über den Vakuumanschluss 31 aus der Vakuumkammer der Entgasungseinrichtung 28 abgeführt und in einem hier nicht gezeigten Sammelbehälter aufgefangen werden. Die derart entgaste Kunststoff- schmelze sammelt sich am Boden des Gehäuses und verlässt die Entgasungseinrichtung
28 über einen Schmelzeauslass am Boden des Gehäuses 30.
Von dem Schmelzeauslass der Entgasungseinrichtung 28 gelangt die entgaste und filtrierte Kunststoffschmelze unmittelbar oder mittelbar in den Austragsextruder 40. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist zwischen der Entgasungseinrichtung 28 und dem Austragsextruder 40 noch der Verweilreaktor 32 vorgesehen. Insoweit wird eine filtrierte und entgaste Kunststoffschmelze der Entgasungseinrichtung 28 einem Einlassbereich des Verweilreaktors 10 zugeführt und durch den Reaktorauslass 38 in den Austragsext- ruder 40 geleitet.
Eine Vorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht in besonders vorteilhafter Weise die Wiederaufbereitung von textilen Kunststoffabfällen für die Herstellung neuer synthetischer Fäden. Es kann auf diese Weise besonders ressourcenscho- nend produziert werden und die Wiederverwertung beziehungsweise Aufbereitung textiler Kunststoffabfälle wird sichergestellt.
B ezugszeichenli ste
10 Vorrichtung zur Herstellung von synthetischen Fäden
12 Vorbehandlungseinrichtung
14 Zerkleinerungsvorrichtung
16 Vortrocknungsvorrichtung
18 Verdichtungsvorrichtung
20 Aufschmelzeinrichtung
22 Filtereinrichtung
24 Schmelzepumpe
26 Schmelzepumpenantrieb
28 Entgasungseinrichtung
30 Gehäuse
31 Vakuumanschluss
32 Verweilreaktor
34 Vakuumanschluss
36 Schneckenwelle
38 Reaktorauslass
40 Austragsextruder
42 Austragspumpe
43 Pumpenantrieb
44 Endfiltereinrichtung
46 Spinneinrichtung
48 Spinndüsen

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (10) zur Herstellung von synthetischen Fäden aus wiederaufbereiteten Kunststoffabfällen
- mit einer Vorbehandlungseinrichtung (12) zur Vorbehandlung von textilen Kunststoffabfällen,
- mit einer Aufschmelzeinrichtung (20) zum Aufschmelzen von vorbehandelten Kunststoffabfällen zu einer Kunststoffschmelze und
- mit einer Spinneinrichtung (46) zum Extrudieren von Fäden aus einer durch die Aufschmelzeinrichtung (20) erzeugten Kunststoffschmelze.
2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbehandlungseinrichtung (12) der Aufschmelzeinrichtung (20) vorgelagert ist und/oder dass die Vorbehandlungseinrichtung (12) zur mechanischen Vorbehandlung von textilen Kunststoffabfällen ausgebildet ist und/oder dass die Vorbehandlungseinrichtung (12) zur Vorbehandlung von Fäden, Garnen, Stoffen, Geweben, Folien und/oder textilen Flächengebilden und/oder textilen Kunststoffabfällen aus Polyethylenterephthalat ausgebildet ist.
3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbehandlungseinrichtung (12) eine Mehrzahl von Behandlungsvorrichtungen (14, 16, 18) aufweist, insbesondere für die Durchführung mehrerer aufeinander abfolgender Vorbehandlungsschritte für textile Kunststoffabfälle.
4. Vorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbehandlungseinrichtung (12) zumindest eine Zerkleinerungsvorrichtung (14), insbesondere eine Schneidmühle, für die mechanische Zerkleinerung von textilen Kunststoffabfällen aufweist.
5. Vorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbehandlungseinrichtung (12) zumindest eine Vortrocknungsvorrichtung (16) zur Vortrocknung und/oder Vergleichmäßigung der Feuchtigkeit von textilen Kunststoffabfällen aufweist, insbesondere von zerkleinerten textilen Kunststoffabfällen, wobei die Vortrocknungsvorrichtung (16) bevorzugt der Zerkleinerungsvorrichtung (14) nachgelagert angeordnet ist.
6. Vorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbehandlungseinrichtung (12) zumindest eine Verdichtungsvorrichtung (18) zur Verdichtung von textilen Kunststoffabfällen aufweist, insbesondere von zerkleinerten und/oder vorgetrockneten textilen Kunststoffabfällen, wobei beim Verdichten kein Verschmelzen der textilen Kunststoffabfälle stattfin- det, und/oder, wobei die Verdichtungsvorrichtung (18) bevorzugt der Vortrocknungsvorrichtung (16) nachgelagert angeordnet ist.
7. Vorrichtung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichtungsvorrichtung (18) als Schraubenverdichter ausgebildet ist und/oder zur Direkteinspeisung von textilen Kunststoffabfällen in die Aufschmelzeinrichtung (20) angeordnet ist.
8. Vorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufschmelzvorrichtung (20) als Aufschmelzextruder ausgebildet ist, insbesondere als ein- oder mehrwelliger Aufschmelzextruder und/oder Vakuumaufschmelzextruder.
9. Vorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine Filtereinrichtung (22) zur Filtrierung einer Kunststoffschmelze und/oder zur mehrstufigen Filterung einer Kunststoffschmelze und/oder durch zumindest eine Schmelzepumpe (24) zur Förderung einer Kunststoffschmelze, wobei die Filtereinrichtung (22) und/oder die Schmelzepumpe (24) bevorzugt zwischen der Aufschmelzeinrichtung (20) und der Spinneinrichtung (46) angeordnet ist.
10. Vorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine Entgasungseinrichtung (28) zum Entgasen einer Kunststoffschmelze, wobei die Entgasungseinrichtung (28) bevorzugt zwischen der Aufschmelzeinrichtung (20) und der Spinneinrichtung (46), insbesondere zwischen der Schmelzepumpe (24) und der Spinneinrichtung (46) angeordnet ist. Vorrichtung (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Entgasungseinrichtung (28) zur Filtrierung und/oder Dekontamination einer Kunststoffschmelze und/oder zur Entgasung einer Kunststoffschmelze mittels eines Unterdrucks, insbesondere eines Hochvakuums von 1 bis 50 mbar, ausgebildet ist. Vorrichtung (10) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Entgasungseinrichtung (28) zum Erhöhen einer intrinsischen Viskosität der Kunststoffschmelze von bis zu 0,15 dl/g und/oder zur Vergleichmäßigung der Viskosität und/oder zur Erzeugung einer verspinnfähigen Kunststoffschmelze ausgebildet ist. Vorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Verweilreaktor (32) zur Aufnahme einer vorfiltrierten und/oder entgasten Kunststoffschmelze, wobei der Verweilreaktor (32) bevorzugt eine angetriebene Schneckenwelle (36) zur Förderung der Kunststoffschmelze aufweist und/oder der Entgasungseinrichtung (28) nachgelagert angeordnet ist. Vorrichtung (10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Verweilreaktor (10) zur Erhöhung der intrinsischen Viskosität einer aufgenommenen Kunststoffschmelze und/oder zur Erzeugung einer verspinnfähigen Kunststoffschmelze und/oder zur Erhöhung der intrinsischen Viskosität auf bis 1,1 dl/g ausgebildet ist. Vorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Austragsextruder (40) zum Austragen einer Kunststoffschmelze und/oder durch eine Austragspumpe (42) zum Austragen einer Kunststoffschmelze zur Spinneinrichtung (46), wobei der Austragsextruder (40) und/oder die Austragspumpe (42) bevorzugt der Entgasungseinrichtung (28) und/oder dem Verweilreaktor (32) nachgelagert angeordnet ist und/oder eine Endfiltereinrichtung (44) aufweist und/oder eine Endfiltereinrichtung (44) dem Austragsextruder (40) und/oder der Austragspumpe (42) nachgelagert angeordnet ist. Verwendung einer Vorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche zur Herstellung von synthetischen Fäden aus textilen Kunststoffabfällen, insbesondere von POY, FDY, BCF, PSF und/oder IDY Fäden aus textilen Kunststoffabfällen. Verfahren zur Herstellung von synthetischen Fäden aus wiederaufbereiteten Kunststoffabfällen, insbesondere mit einer Vorrichtung (10) nach einem der vor- stehenden Ansprüche 1 bis 15,
- bei dem textile Kunststoffabfälle in einer Vorbehandlungseinrichtung (12) vorbehandelt werden,
- bei dem die vorbehandelten Kunststoffabfälle mit einer Aufschmelzeinrichtung (20) zu einer Kunststoffschmelze aufgeschmolzen werden und - bei dem mit einer Spinneinrichtung (46) aus der erzeugten Kunststoffschmelze synthetische Fäden extrudiert werden, wobei die Kunststoffabfälle in einem Einstufenprozess ohne Zwischenprodukte zu einem synthetischen Filament bzw. Faser umgewandelt werden.
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