DE3836953A1 - Verfahren zur herstellung stranggepresster oder spritzgegossener gegenstaende auf der basis von kunststoffe enthaltenden abfaellen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von stranggepreßten oder spritzgegossenen Gegenständen auf der Basis von Kunststoff enthaltendem Abfall, wovon man weiß, daß in den Industrienationen die Entsorgung ein immer ernster werdendes Problem darstellt.

Es ist zwar richtig, daß Techniken wie die Verbrennung eine Entsorgung solcher Abfälle darstellt. Das ist aber von einer bedeutenden Verschmutzung der Umwelt begleitet, was insbesondere in der Form der Emission von Chlorwasserstoffsäure geschieht.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zur Verwendung von Kunststoff enthaltenden Abfällen ohne begleitende Verschmutzung der Umwelt vorzuschlagen.

Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Recycling solcher Abfälle unter Herstellung von in der Industrie wieder zu verwendenden, mechanisch festen und leicht zu verarbeitenden, korrosionsunempfindlichen Werkstoffen vorzuschlagen.

Um gemäß der Erfindung diesen und anderen im Laufe der nachfolgenden Beschreibung erscheinenden Aufgaben zu entsprechen, ist ein Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, daß es nacheinander folgende Stufen umfaßt: eine mechanische Vorbehandlung, eine Trocknung im Falle eines etwa 8% übersteigenden Wassergehaltes im Ausgangsstoff, eine Vorerhitzung auf 80 bis 160°C, eine bei einer zwischen 120 und 250°C liegenden Temperatur stattfindende Knetung sowie Strangpressen oder Spritzgießen.

Die so hergestellten stranggepreßten oder spritzgegossenen Produkte entsprechen den obengenannten Erfordernissen. Sie sind außerdem preisgünstig, weil sie unter Verwendung von Recyclingabfällen erzeugt werden.

Weiterhin haben verschiedene Funktionsversuche gezeigt, daß eine Vorsortierung der thermoplastischen Stoffe beim Verfahren gemäß Erfindung unnötigt ist, was bei verschiedenen bekannten Verfahren nicht gilt, wo Probleme enstehen, falls der Polyvinylchlorid- bzw. PVC-Gehalt zu hoch ist.

Beim vorliegenden Verfahren ist dagegen nur der Gehalt an thermoplastischen Stoffen wichtig, der vorzugsweise 65 Gew.-% im beim Strangpressen oder beim Spritzgießen zugeführten Gemisch beträgt. Das Vorhandensein von zum Beispiel duroplastischen Stoffen stört nicht, vorausgesetzt, daß der eben angedeutete Gehalt an thermoplastischen Stoffen eingehalten wird.

Es ist von Vorteil, wenn das vorliegende Verfahren vor der Vorerhitzung den Zusatz von Farbstoffen und/oder von Füllstoffen wie zum Beispiel Kompostierungsabfall, Aschen aus Verbrennungsanlagen, Altpapier oder zerkleinerten Textilgeweben, oder hochwertigen Auszügen aus Haushaltsmüll vorsieht, was die Stabilität der erfindungsgemäß hergestellten Produkte deutlich erhöht.

Die obengenannte mechanische Vorbehandlung umfaßt vorzugsweise eine Zerkleinerung bis auf eine Teilgröße von ca. 100 mm, die Entfernung von Eisen und/oder ein Feinmahlen bis auf eine unter ca. 40 mm liegende Teilgröße.

In gewissen Fällen, wenn zum Beispiel die Strangpreßeinheit zentralisiert und von dem Ort entfernt liegt, wo mit der erfindungsgemäßen Behandlung begonnen wird, kann das erfindungsgemäße Produkt einer Zerkleinerung und einer vorläufigen Lagerung unterzogen werden, ehe die obengenannte Stufe der Vorerhitzung stattfindet.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf eine Anordnung zur Durchführung des obengenannten Verfahrens, die nacheinander mindestens eine Vorrichtung zur mechanischen Vorbehandlung, eine Vorerhitzungsförderschraube mit doppeltem Mantel, eine erhitzende Knetvorrichtung mit doppeltem Mantel und eine Schraubenstrangpresse oder eine Vorrichtung zum Spritzgießen umfaßt.

Vorzugsweise umfassen die mechanischen Vorbehandlungsvorrichtungen gemäß der Erfindung einen Zerkleinerer, einen magnetischen Eisenentferner und/oder einen Messerfeinmahlapparat.

Falls dagegen stranggepreßte Profile mit einer ausgezeichneten Oberfläche erzeugt werden sollen, ist es von Vorteil, wenn dem Strangpreßmundstück ein den gleichen Durchmesser aufweisendes Kühlrohr mit Doppelmantel nachgeordnet ist.

Falls dagegen weniger hohe Ansprüche an die Güte der Oberfläche zu stellen sind, so kann dem Strangpreßmundstück ein Rohr mit einem kleineren Durchmesser nachgeordnet sein, das mit Einrichtungen ausgestattet ist, um ein Kühlmedium zwischen dessen innere Wandung und das stranggepreßte Profil zu spritzen und denen selbst ein Doppelmantelkühlrohr nachgeordnet ist.

Die nun folgende Beschreibung, die keinesfalls eine Einschränkung der Erfindung darstellen soll, führt zu einem besseren Verständnis derselben und deren praktischen Verwirklichung anhand der Zeichnungen. Es zeigt

Fig. 1 als Diagramm die wesentlichen Stufen bei dem der Erfindung zugrunde liegenden Verfahren,

Fig. 2 einen schematischen Schnitt der Kühlvorrichtung, die bei diesem Verfahren Anwendung finden kann, und

Fig. 3 ebenfalls einen schematischen Schnitt durch eine Variante der Kühlvorrichtung der Fig. 2.

Wie dem schematischen Diagramm der Fig. 1 zu entnehmen ist, wird das Ausgangsprodukt, das gemäß dem erfindunsgemäßen Verfahren behandelt werden soll, und das im wesentlichen aus thermoplastischem Abfall besteht, zunächst einer Zerkleinerung 1 unterzogen, die den Abfall auf eine Teilgröße in der Größenordnung von 100 mm bringt. Falls notwendig und je nach dem Ursprung der Abfälle wird das zerkleinerte Produkt von darin enthaltenen Eisenmetallen bei 2 befreit, die bei 2′ abgeführt werden, was die nachgeordneten Vorrichtungsteile schont.

Das Produkt wird dann bei 3 feiner gemahlen, was zum Beispiel mittels eines Messerfeinmahlapparats geschehen kann, so daß die endgültige Teilgröße unter ca. 30 mm liegt.

Weiterhin soll, um ein Endprodukt mit guten mechanischen Eigenschaften zu erzielen, der Wassergehalt der Abfälle nach der Verarbeitung unter 3 Gew.-% liegen. Falls die Ausgangsprodukte einen 8 oder 10gew.-%igen Wassergehalt aufweisen, wobei der Grund für einen solchen Wert unten erklärt wird, so ist eine Trocknung bei 4 erforderlich. Falls der Wassergehalt unter diesem Wert liegt, so kann der Trockner 4 kurzgeschlossen werden, was durch den Kreislauf 5 in der Fig. 1 dargestellt ist, der auch vollkommen trockene Abfälle angepaßt werden kann.

Beim Erreichen von Punkt 6 der Fig. 1 am Ausgang des Trockners 4 oder des Kreislaufs 5 wird die Behandlung durch eine Vorerhitzung bei 7, gegebenenfall nach dem Zusatz 8, von Füll- und/oder Farbstoffen fortgesetzt.

In diesem Zusammenhang ist noch anzumerken, daß Versuche gezeigt haben, daß aus Plastikabfällen als einziger Bestandteil hergestellte Profile sich zu leicht verbiegen. Um deren Formbeständigkeit zu verbessern, kann man bei 8 Füllstoffe hinzufügen, die den in der Kunststoffindustrie verwendeten Füllstoffen, wie etwa Kalziumkarbonat, entsprechen.

Demgegenüber bleibt die Zumischung anderer, nur problematisch zu entsorgender Abfälle eine günstige Lösung. So ist die Zugabe von Einstampfungsabfall, Aschen aus Verbrennungsanlagen, Lumpen, zerkleinerten Textilstoffen oder hochwertigen Auszügen aus Haushaltsmüll dazu geeignet, die mechanischen Eigenschaften des Endprodukts weiter zu verbessern.

Auf diese Weise läßt sich durch die Zugabe von hochwertigen Stoffen und zerkleinerten Lumpen je nach der Art der einzelnen Stoffe die Biegebruchgrenze von 20 bis 30 N/mm² auf 35 bis 50 N/mm² erhöhen.

Die Vorerhitzung 7 ist einerseits vorgesehen, um das Produkt auf eine Temperatur im Bereich von 80 bis 160°C zu bringen, d. h. auf die Erweichungstemperatur der wesentlichen thermoplastischen Stoffe, und andererseits um eine etwa sich notwendig erweisende Trocknung für den obengenannten Zweck zu erzielen.

Die Vorerhitzung 7 wird in einer Doppelmantelförderschraube durchgeführt, wobei die dafür notwendige Wärme mittels eines wärmeübertragenden Mediums oder mittels Wasserdampf geliefert wird, der den Doppelmantel oder die Mittelwelle und die Schaufeln der Schraube in einem Kreislauf durchströmt.

Ein Knetvorgang 9 bereitet die nach Durchlauf der vorhergehenden Stufen vorliegende Paste weiter auf. Diese Vorrichtung ist mit einem Doppelmantel ausgestattet, in dem ein wärmeübertragendes Medium oder Wasserdampf umläuft, der für eine ausreichend hohe Temperatur von ca. 120 bis 250°C sorgt. Bei solchen Temperaturen, die durch den Fachmann nach einigen Vorversuchen leicht ausgewählt werden können, und die von der Art der zu behandelnden Abfälle abhängen, schmilzt das Gemisch, wobei der Knetvorgang bei 9 ein durchgehendes Mischen gewährleistet, so daß sich eine Paste ergibt, die dann bei 10 stranggepreßt oder spritzgegossen werden kann.

Falls bei 10 die Paste stranggepreßt wird, so findet dieser Vorgang unter Verwendung einer Schraubenstrangpresse statt, die ebenfalls mit einem Doppelmantel zur Erhitzung oder mit elektrischen Widerstandselementen versehen ist, die es gestatten, die Paste bei der obengenannten Temperatur zu halten.

Die Paste wird mittels der Schraube durch ein Mundstück gepreßt, welche zum Beispiel durch Heizringe erhitzt wird und dessen Querschnitt dem für das fertige Produkt gewählten Querschnitt entspricht.

Gemäß einer vorteilhaften in der Fig. 2 schematisch abgebildeten Ausführungsform der Erfindung ist diesem Preßmundstück ein glattes Rohr 21 nachgeordnet, dessen Innendurchmesser dem Durchmesser des Mundstücks 20 entspricht. Dieses Rohr 21 ist vorzugsweise aus Aluminium oder aus Kupfer angefertigt, um den optimalen Wärmetausch zu erzielen. Es wird durch eine Ummantelung 22 gekühlt, in dem ein bei 23 eingeführtes und bei 24 hinausfließendes Medium mit einer niedrigen Temperatur fließt. Diese Abkühlung soll aber auch die Selbsterwärmung der Paste berücksichtigen, die auf den Staudruck am Durchlaß 21 zurückgeht, wobei die Strangpresse auf eine zwischen 100 und 200°C liegende Temperatur erwärmt wird.

Mittels dieser Vorrichtung erhält man somit ein Produkt hergestellt, das die Kalibriermaße genau einhält und dessen Oberfläche einwandfrei ist. Ist aber eine besondes gute Oberflächenqualität erforderlich oder ist die Masse des Produkts sehr groß, was die Verwendung sehr langer Durchlässe 21 verlangt, um den notwendigen Wärmetausch zu erzielen, so kann unmittelbar nach dem Verlassen des geheizten Preßmundstücks Wasser auf das Produkt aufgespritzt werden, wobei dieser direkte Austausch ein "Einfrieren" der Form des stranggepreßten Profils ermöglicht.

Bei dieser in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist dem Mundstück 20 ein Rohr 27 mit einem größeren Durchmesser nachgeordnet, um für einen einwandfreien Kreislauf des bei 25 in das Rohr 27 eingeführten und dieses bei 26 wieder verlassenden kalten Wassers um das Strangpreßprofil zu sorgen. Nach dieser Behandlung mit dem Wasser wird das Profil in einem dem Rohr 21 der Fig. 2 ähnlichen, und wie dieses einen Wasserkreislauf aufweisenden Rohr 28 gleichen Durchmessers einer Abkühlung unterzogen, wobei das Kühlwasser für das Ror 28 in dessen Doppelmantel bei 29 eintritt und ihn bei 30 verläßt.

In diesem Falle, wo die Abkühlung durch eine Einheit 27 und 28 bewirkt wird, deren Durchmesser den Durchmesser des Mundstücks übersteigt, kann man das Strangpreßprofil mit maßgenauem Querschnitt herstellen, so daß sich diese Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens nur für Produkte geringer Qualität eignet.

Gemäß einer anderen, hier nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann man das gekühlte Kalibermundstück gemäß Fig. 2 und das stirnseitig diesem zugeordnete Wasseraufspritzrohr 27 größeren Durchmessers gemäß Fig. 3 verwenden, wobei gegebenenfall ein weiteres Kaliberrohr mit Kühlung vorgesehen ist, das dem Rohr 28 der Fig. 3 entspricht.

Bei allen Ausführungsformen wird die Behandlung durch Abkühlung bei 11 (Fig. 1) beendet, die zum Beispiel in einem Wassergefäß stattfindet, so daß bei 12 das stranggepreßte oder spritzgegossene Endprodukt zur Verfügung steht.

Durch verschiedene Verarbeitungsversuche ist gezeigt worden, daß diese Produkte auf bekannten, den Holzverarbeitungsmaschinen genau entsprechenden Maschinen verarbeitet werden können, so daß einige einfache, insbesondere den relativen Schnittwinkel betreffende Abwandlungen vorausgesetzt, die Produkte mit diesen Maschinen gesägt, gedreht oder gefräst werden können.

Solche Produkte können zahlreiche Anwendungen in der Industrie und insbesondere im Weinbau als Stützpfähle, in der Landwirtschaft als Zaunmaterial, im Bauhandwerk als Sonderwerkstoff, der sich zum Beispiel eignet für Bretter für Bauhütten, für rutschfestes Fußbodenmaterial und für Skipistenmarkierungsstangen, finden.

Letztlich ist ebenfalls zu bemerken, daß wenn zum Beispiel die mechanische Vorbereitungseinheit übergroß gestaltet ist oder wenn die Strangpreßeinheit zentral angeordnet und entfernt von anderen Aggregaten angeordnet ist, es von Vorteil sein kann, die Produkte bei 13 zu verkleinern, nachdem diese bei 6 abgezweigt worden sind und bei 14 zu lagern, und zwar gemäß dem in strichpunktierten Linien markierten Kreislauf der Fig. 1, was den leichteren und preisgünstigen Transport der Produkte ermöglicht.

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung stranggepreßter oder spritzgegossener Gegenstände auf der Basis von Kunststoffe enthaltenden Abfällen, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren folgende Stufen umfaßt: eine mechanische Vorbehandlung, eine Trocknung im Falle eines etwa 8% übersteigenden Wassergehaltes im Ausgangsstoff, eine Vorerhitzung auf 80 bis 160°C, eine bei einer zwischen 120 und 250°C liegenden Temperatur stattfindenden Knetung sowie Strangpressen oder Spritzgießen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Strangpressen bzw. beim Spritzgießen der Gehalt des Produkts an thermoplastischen Stoffen 65 Gew.-% übersteigt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Stufe der Vorerhitzung Füllmaterialien und/oder Farbstoffe zugesetzt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstoffe in Form von Abfall vorliegen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe der mechanischen Vorbehandlung eine Zerkleinerung bis auf eine Teilgröße von 100 mm, die Entfernung von Eisenmetallen und/oder Mahlen bis auf eine Teilgröße von ca. 40 mm.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Stufe der Vorerhitzung das Produkt einer Granulierung und eine zeitweiligen Lagerung vor der weiteren Verarbeitung unterzogen wird.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie nacheinanderfolgend mindestens eine Einrichtung zur mechanischen Vorbehandlung, eine beheizte Förderschraube mit Doppelmantel, eine beheizte Kneteinrichtung mit Doppelmantel und eine Schraubenstrangpresse oder eine Spritzgußeinrichtung umfaßt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Einrichtungen zur mechanischen Vorbehandlung einen Zerkleinerer, eine magnetische Einrichtung zur Entfernung von Eisenteilen und/oder eine mit Messern ausgestattete Mahlvorrichtung umfassen.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Strangpreßmundstück (20) und ein diesem nachgeordnetes Kühlrohr (21) mit Doppelwandung (22) und mit dem gleichen Durchmesser umfaßt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Strangpreßmundstück (20), ein diesem nachgeordnetes, einen größeren Durchmesser aufweisendes Rohr (27), das mit Einrichtungen ausgestattet ist, um ein Kühlmedium zwischen dessen Innenwandung und das stranggepreßte Profil zu spritzen, und ein diesem Rohr (27) nachgeordnetes Kühlrohr (28) mit Doppelwandung umfaßt.