DE19507218C1

DE19507218C1 - Verfahren zum Teilen und Trennen von selbsthaftenden Kunststoffverbunden

Info

Publication number: DE19507218C1
Application number: DE1995107218
Authority: DE
Inventors: Ralph Dr Greiner; Michele Dipl Ing Melchiorre; Bjoern Stueckrad
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: GREINER, RALPH, DR.RER.NAT., 71229 LEONBERG, DE
Priority date: 1995-03-02
Filing date: 1995-03-02
Publication date: 1996-08-22
Anticipated expiration: 2015-03-03
Also published as: JPH0994476A; US5647544A; FR2732624B1; GB2298377A; FR2732624A1; JP2717531B2; GB2298377B; GB9604051D0

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum sortenreinen Rückgewinnen von Kunststoffen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie es beispielsweise aus der DE 42 16 638 A1 als bekannt hervorgeht

Im Flugzeugbau und im zunehmenden Maße auch im Automobil- und Sportgerätebau werden besondere Ansprüche an die Eigenschaften der verwendeten Materialien gestellt, die durch die Verwendung von z. T. sehr teuren Faserverbundwerkstoffen, sogenannten Pre pregs (preimpregnated) erfüllt werden können. Diese Prepregs bestehen meist aus Kohlenstoffasergeweben, die mit einem Ma trixkunststoff vorimprägniert sind. Vorzugsweise werden als Matrixkunststoffe stark klebende Epoxid- oder Phenolharze ein gesetzt. Als weiteres Beispiel für derartige selbsthaftende Kunststoffverbunde sind Glasfasergewebe zu nennen, die eben falls mit Phenolharz getränkt werden. Um Lagerung, Transport und Zuschnitt der klebenden Gewebe zu ermöglichen, sind die Gewebe beidseitig mit Schutzfolien aus Polyethylen oder impräg niertem Papier versehen. Bei der Verarbeitung derartiger, in gerollten Bahnen angelieferten Prepregs, z. B. bei der Herstel lung von Seitenleitwerken für Flugzeuge, fallen nicht-ausgehär tete Verschnittreste dieser teuren Prepregs an. Die Verschnitt reste müssen z. Z. kostenintensiv als Sondermüll entsorgt wer den. Aufgrund des hohen Materialwertes und der kostenintensiven Entsorgung der Verschnittreste ergibt sich ein dringendes Be dürfnis nach Möglichkeiten zur Rückgewinnung und zum Wiederein satz dieser Materialien. Dabei ist einerseits ein meist groß flächiger Erhalt der Gewebestruktur, vor allem aber ein Erhalt der Faserstruktur zu gewährleisten, d. h. eine Faserschädigung zu vermeiden und andererseits eine chemische Modifikation des reaktiven Harzes und somit eine bleibende Änderung des Haftver mögens des Gewebes zu vermeiden. Bisher gibt es nur manuelle Verfahren, zur Teilung und Trennung von selbsthaftenden, fle xiblen Folien von einem flexiblen Trägermaterial. Ein manuelles Trennen der Schutzfolien von den Prepreg-Resten ist jedoch sehr teuer und macht ein manuell gestütztes Rückgewinnungsverfahren wirtschaftlich uninteressant.

Abnehmende Rohstoffreserven und Deponieflächen zur Müllentsor gung haben zur Entwicklung vielfältiger Recyclingverfahren ge führt. Die Wiederverwertung von Verbundmaterialien stellt dabei besondere Ansprüche an derartige Verfahren. Zunächst ist der Verbund zu zerkleinern und in einem nachfolgenden Schritt sind die dann vorliegenden Verbundpartikel in ihre einzelnen Werk stoffkomponenten zu teilen und aus einem etwaigen Gemisch her auszutrennen.

Heute angewandte Verfahren zum Zerlegen oder Teilen des Verbun des unterschiedlicher Werkstoffe basieren auf dem selektiven Lösen einzelner Verbundkomponenten oder der Haftvermittler [MANG, T.; Umwelt 24, S. 152-153, 1994] bzw. auf der selektiven Zerkleinerung einzelner Verbundkomponenten, vgl. z. B. die ein gangs zitierte, zur Gattungsbildung herangezogene DE 42 16 638 A1. Diese selektive Zerkleinerung wird mitunter erst durch eine Abkühlung auf Flüssigstickstofftemperatur (-196°C) und eine damit verbundene Materialversprödung ermöglicht [BURMESTER, F.; Müll Abfall 16 (6), S. 183-186, 1984]. Derartige Verfahren sind nicht anwendbar, wenn die wieder zu verwertende(n) Verbundkomponente(n) nicht geschädigt werden dürfen.

Beim anschließenden Trennen von Materialgemischen werden heute meist Dichteunterschiede der einzelnen Gemischkomponenten aus genutzt. Als Beispiele können hier die Trennung von Kunststoff gemischen mittels trockentechnischer Verfahren wie dem Wind sichten [MELCHIORRE, M., GÜLDENPFENNIG, M., LÖHR, K., ZÜRN, J.; Chemie-Ingenieur-Technik 66 (5), S. 661-670, (1994)] oder mit tels naßtechnischer Verfahren wie der Schwimm-Sink-Trennung oder mittels Hydrozyklonen genannt werden [BAHR, A.; Erzmetall 33, S. 324-330, (1980)]. Erst- und letztgenanntes Verfahren weisen zusätzlich zur Dichteabhängigkeit auch noch Verfahrens ausgestaltungen auf, um Einflüsse der Partikelform und Parti kelgrößen bei der Selektion berücksichtigen zu können. Für eine Anwendung des Schwimm-Sink-Verfahrens muß eine homogene Flüs sigkeit geeigneter Dichte zur Verfügung stehen, z. B. eine Lö sung oder eine Dispersion bzw. Emulsion. Im hier anstehenden Spezialfall der Sortierung von Kunststoffgemischen mit haftfä higen und/oder chemisch reaktiven Oberflächen ist die Wahlmög lichkeit des flüssigen Trennmediums stark eingeschränkt. Die genannten trockentechnischen Verfahren sind für eine Sortierung stark klebenden Materialien nicht anwendbar. Da das vorliegend zu behandelnde Verschnittmaterial in unterschiedlicher Form und Größe und meist oberhalb der für Hydrozyklone geeigneten maxi malen Partikelgröße anfällt, können Hydrozyklone nicht einge setzt werden.

Ein anderes Verfahren zur Trennung von Materialgemischen ist die Flotation [vgl. z. B. EP 535 419 A1]. Dieses Verfahren nutzt anstatt der Dichte als Selektionsmerkmal die Benetzbarkeit der Partikeloberfläche. Dieses Selektionsmerkmal wird bei der Flo tation ausgenutzt, indem das zerkleinerte Gemisch in einer Flüssigkeit (üblicherweise Wasser) suspendiert wird und dort einem Strom von aufsteigenden Gasblasen (üblicherweise Luft) ausgesetzt wird. Diese Gasblasen lagern sich entsprechend der Benetzbarkeit der Gemischkomponenten selektiv an diese an. Gute Benetzbarkeit der Partikeloberfläche durch die Suspensionsflüs sigkeit bedingt eine schlechte Blasenanlagerung und umgekehrt. Gemischkomponenten, welche genügend Blasen anlagern, steigen zur Oberfläche auf; die anderen Komponenten verbleiben in der Suspension. Real anfallende Gemische weisen meist keine ausrei chenden Unterschiede in der Benetzbarkeit ihrer Komponenten auf, um eine Sortierung mittels Flotation zu ermöglichen. Des halb muß die Benetzbarkeit der Gemischkomponenten durch die sog. Konditionierung, d. h. durch Zugabe grenzflächenreaktiver Chemikalien in die Suspension, selektiv modifiziert werden. Im vorliegende Spezialfall der Sortierung von Kunststoffgemischen mit haftfähigen und/oder chemisch reaktiven Oberflächen ist die Wahlmöglichkeit derartiger Konditionierreagentien stark einge schränkt.

Bekannt ist auch der Einsatz des sog. kryogenen Versprödens von Kunststoffteilen bei Temperaturen von weit unter -100°C und de ren Zerkleinern in kryogen versprödetem Zustand. Bei dem Ver fahren nach der DE 37 44 727 C2 werden sortenreine und ausge härtete Prepregabfälle und stofflich gleichartige Harzabfälle gemäß folgender Vorgehensweise behandelt:

- Sammeln und sortenreines Trennen von ausgehärteten, also nicht mehr reaktionsfähigen Prepregabfällen und artgleichen Harzen,
- kryogenes Verspröden der Abfälle,
- Granulieren der künstlich versprödeten Kunststoffe auf eine Korngröße von 0,5 bis 5 mm,
- Mischen des Abfallgranulates (Duroplast) mit einem verträg lichen Thermoplast-Granulat,
- Verarbeiten des Mischgranulates zu Recyclat-Formteilen.

Das Problem einer stofflichen Trennung von noch reaktionsfähi gen Prepreg-Reststücken und anhaftender Schutzfolie wird dort nicht erwähnt, geschweige denn behandelt.

Mit dem in der DE 41 33 592 A1 beschriebenen Rückgewinnungs-Ver fahren sollen Platten oder langgestreckte Bauteile aus einem Kunststoff/Blech-Verbund in ihre stofflichen Komponenten, also in Metall einerseits und Kunststoff andererseits zerlegt und diese Stoffe sortenrein getrennt werden. Dazu wird folgenderma ßen vorgegangen:

- Starkes Unterkühlen (-100°C bis -200°C) des Metall/Kunst soff-Verbundkörpers und dadurch isoliertes, kryogenes Ver spröden nur des Kunststoffes, wogegen das Metall bei diesen tiefen Temperaturen noch duktil bleibt,
- Walken des stark unterkühlten Verbundkörpers und dadurch isoliertes Zerkleinern und weitgehend vollständiges Ablösen des Kunststoffes von dem Blech,
- dabei zugleich größenselektives Trennen der feinen Kunst stoffteile von dem großen Metallteil durch Herabfallen der Kunststoffteile von dem in der Walkvorrichtung festgehalte nen Metallteil.

Wenngleich hier eine stoffliche Trennung von Komponenten eines sich flächig erstreckenden Werkstoffverbundes behandelt wird und dabei ein Walkvorgang eingesetzt wird, so ist gleichwohl auch in dieser Veröffentlichung das Problem einer stofflichen Trennung von noch reaktionsfähigen Prepreg-Reststücken und an haftender Schutzfolie keinesfalls erwähnt oder dem Fachmann ei ne Anregung zur Lösung dieses Problemes vermittelt. Jedenfalls ist die daraus bekannte Trenntechnik nicht auf die vorliegend zu behandelnden Substrate übertragbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, selbsthaftende Verbundwerkstoffe, wie es die o.g. folienkaschierten Verschnittreste von Prepreg bahnen oder ähnlichen selbsthaftenden-Bahnen darstellen, auto matisch in die einzelnen stofflichen Komponenten zu teilen und die Werkstoffe unter Beachtung der erwähnten Einschränkungen bezüglich der Konditionierbarkeit der Komponenten aus dem so entstehenden Gemisch zu isolieren, d. h. zu trennen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Danach wird zunächst das Haft vermögen des Harzes auf rein physikalischem Wege durch Abküh len, vorzugsweise in einem wäßrigen Medium, geschwächt. Nach folgend teilen Biegewechsel-, Schub- und/oder Scherbeanspru chungen infolge mechanischer Deformationen der Gewebestücke den geschwächten Materialverbund in seine Komponenten auf, so daß die Folienschnipsel sich von den Prepregstücken schuppenartig ablösen. Ein wäßriges Medium senkt die Haftwirkung des Harzes ausreichend, um ein Aneinanderhaften der Gewebestücke unterein ander oder an den Schutzfolien bzw. an den Wänden der Aufberei tungsanlage zu verhindern. Die geteilten Komponenten (Prepreg- Gewebe und Schutzfolien) weisen zumindest nach einer Luftanla gerung ausreichende Dichteunterschiede auf, um eine Dichte- Trennung zu ermöglichen. So können beispielsweise stark kleben de, mit Epoxidharz getränkte Kohlenstoffaser-Gewebe oder auch mit Phenolharz getränkte Glasfasergewebe mittels dieses Ver fahrens von den sie umgebenden Schutzfolien aus Polyethylen oder auch aus imprägniertem Papier geteilt und getrennt werden. Es ist auch denkbar, im Falle von gleich dichten Bahnstücken und Kaschierfolien anstelle des dichte-selektiven Schwimm-Sink- Verfahrens auch ein reines, d. h. benetzungsselektives Flota tionsverfahren mit vorheriger selektiver Konditionierung der Komponenten vorzusehen. Hierbei ist bei der Wahl der Konditio nierungsmittel ggf. sorgfältig darauf zu achten, daß durch sie nicht die Reaktionsfähigkeit der zurückzugewinnenden Bahnmate rialien beeinträchtigt wird.

Wie bereits weiter oben unter Hinweis auf Literatur erwähnt - ergänzend kann beispielsweise auch die DE 24 23 367 A1 genannt werden -, sind Flotationsverfahren bekannt, bei denen durch Zu gabe von Flotationsmitteln eine bestimmte stoffliche Komponente aus einem Partikelgemisch konditioniert, d. h. die Benetzbarkeit dieser Komponente verändert wird und die Trennung der Partikel nach dem Kriterium der Benetzbarkeit erfolgt. Demgegenüber wer den die Partikel beim letzten, erfindungsgemäßen Verfahrens schritt nicht, zumindest nicht unter allen Umständen konditio niert. Beide Partikelarten, Prepreg und Schutzfolie, sind etwa gleichstark hydrophob, lagern demgemäß annähernd gleichviele Luftbläschen an und werden dadurch um einen untereinander glei chen Betrag leichter. Bei den dünnen Schutzfolien reicht die Bläschenanlagerung aus, um diese Partikelart leichter als das Trennmedium, z. B. Wasser zu machen, so daß sie aufschwimmen. Bei den dickwandigeren Prepregstücken reicht die gleiche Bla senmenge nicht für ein Aufschwimmen aus; diese Partikelart sinkt trotz Bläschenanlagerung ab. Hier ist die Dichte der bläschenbehafteten Partikel das Trennkriterium und nicht die - übereinstimmende - Benetzbarkeit.

Erfindungsgemäß wird also folgendermaßen vorgegangen:

- Sammeln von noch foliengeschützten und reaktionsfähigen Prepreg-Verschnittreste,
- Zerschneiden der Verschnittreste auf prozeßverträgliche Lappengröße,
- Abkühlen der Lappen auf Temperaturen zwischen +5°C und -10°C, wobei die Lappen noch flexibel bleiben,
- Ablösen der Schutzfolie von den Prepregstücken durch Walken der abgekühlten Lappen,
- Trennen der Folienstücke von den Prepregstücken in einem dichteselektiven Schwimm-Sink-Trennverfahren.

Es findet also weder eine Versprödung noch eine Zerkleinerung der Partikel statt. Im Gegenteil sollen die abgekühlten Parti kel noch flexibel bleiben und durch den dabei stattfindenden Walkvorgang nicht zerkleinert werden. Vielmehr sollen vorlie gend Prepregstücke und aufgeklebte Schutzfolienstücke sich bei diesem Walkvorgang als ganzes voneinander lösen.

Zweckmäßige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Teilungs- und Trennverfahrens können den Unteransprüchen entnommen werden. Im übrigen ist die Erfindung nachfolgend noch näher erläutert, wo bei auch auf zeichnerische Darstellungen von Verfahrenskompo nenten eingegangen wird. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Teilausschnitt aus einem Ausführungsbeispiel einer Verfahrensanlage zum Ausüben des Teil- und Trennverfah rens unter Verwendung von zwei Walkwalzenpaaren in der Verfahrensstufe "Teilen",

Fig. 2 eine Seitenansicht einer Verfahrenskomponente für die Verfahrensstufe "Teilen" in Form eines mäanderförmig geführten Doppelbandes und

Fig. 3 einen stark vergrößerten Querschnitt durch ein Stück eines beidseitig foliengeschützten Prepreggewebes.

Bei den eingesetzten Verbundkunststoffen handelt es sich um Verschnittreste von beidseitig foliengeschützten Prepreggewebe (Fig. 3), bei dem ein Gewebe 1 aus Kohlenstoff- oder Glasfasern in eine aushärtbaren, aber noch reaktionsfähigen Kunststoffmas se 2 - ein Kunstharz - eingebettet und getränkt ist, wobei die Ober- und die Unterseite des solcherart erzeugten bahnförmigen Gebildes zum Erhalt der Lagerfähigkeit und zur Handhabbarkeit mit einer anhaftenden Folie 3 abgedeckt sind. Aufgrund ihrer natürlichen Elastizität im nicht ausgehärteten Zustand lassen sich die Gewebestücke 1/2 ohne zu brechen mechanisch verformen. Andererseits soll die Reaktionsfähigkeit der Prepregreste voll erhalten bleiben. Die Verschnittreste müssen trotzdem in eine prozeßtechnisch verträgliche Größe zerkleinert und dadurch in eine aufbereitbare, d. h. vergleichmäßigte Form gebracht werden. Die Größe der eingesetzten Gewebestücke ist nach oben nicht be sonders begrenzt. Sie ergibt sich aus der Größe der anfallenden Verschnittreste und der für eine Wiederverwertung benötigten vergleichmäßigten Form und Größe der Gewebestücke. Nach unten ist die Größe begrenzt durch den geforderten Erhalt der Gewebe struktur. Die geeignete Größe der Gewebestücke liegt bei 1 bis 200 cm², vorzugsweise bei 10 cm² bis 60 cm². Diese Größe der eingesetzten Gewebestücke wird dadurch erzielt, daß die anfal lenden Verschnittreste durch übliche Zerkleinerungsverfahren wie beispielsweise Zerschneiden oder Stanzen in die gewünschte Größe überführt werden, was vorzugsweise in trockenem Zustand durchgeführt wird. Dieser Verfahrensschritt ist zeichnerisch nicht dargestellt.

Die weiteren Verfahrensschritte werden zumindest bei den darge stellten Ausführungsbeispielen der Verfahrensanlage bzw. ihrer Komponenten naß durchgeführt, d. h. die zu behandelnden Partikel sind in einer geeigneten Behandlungsflüssigkeit suspendiert. Aufgrund des reaktiven Harzes 2 ist man - wie gesagt - in der Wahl einer geeigneten Behandlungsflüssigkeit, wie sie vor allem als Trennflüssigkeit für das weiter unten beschriebene Schwimm- Sink-Verfahren erforderlich ist, an sich stark eingeschränkt. Überraschenderweise ist jedoch die durch das kalte Wasser erzielte Absenkung des Haftvermögens des Harzes durch bloßes Trocknen der Prepregschnitzel vollständig reversibel. Für nicht-wäßrige Flüssigkeiten müßte ein solcher Nachweis ggf. se parat geführt werden.

Das Teilen des Verbundes aus selbsthaftenden Gewebestücken und Schutzfolien wird durch Abkühlen im flüssigen Medium ermög licht. Des weiteren verhindert das flüssige Medium ein erneutes Anhaften der Gewebestücke untereinander oder an den Schutzfo lien bzw. den Wänden der Aufbereitungsanlage. Vorzugsweise wird als flüssiges Medium - wie gesagt - Wasser eingesetzt, da alle Komponenten der genannten Kunststoffverbunde mit Wasser in den untersuchten Temperaturbereichen und Einwirkzeiten weder rea gieren noch darin löslich sind. Des weiteren ist die Verwendung von Wasser aus ökonomischen und ökologischen Gründen sinnvoll. Doch kann prinzipiell auch Wasser, welches Salze enthält, oder eine Lösung aus Wasser und einem organischen Lösemittel, z. B. Ethylenglycol oder ein reines organisches Lösemittel Verwendung finden, sobald eine materialschädigende Wirkung - u. U. aufgrund geringer Konzentrationen oder aufgrund kurzer Einwirkungszeiten oder aus beiden Gründen - ausgeschlossen werden kann.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Verfahrensanlage ist in dem Kühlbereich 4 eine Kühlrinne 7 vorgesehen, in die die zerklei nerten Verbundlappen 18 eingebracht werden. Nach relativ kurzer Verweildauer nehmen sie die Temperatur der unterkühlten Behand lungsflüssigkeit 19 an. Durch nicht dargestellte Anschubmittel wie z. B. ein leichtes Gefälle, Injektordüsen, eine Förder schnecke oder Schleppleisten kann eine zumindest langsame Strö mung in der Kühlrinne in Richtung zum nachgeordneten Ver fahrensbereich "Teilen" (5) aufrechterhalten werden. Eine aus reichende Abkühlung des Verbundmaterials 18 wird durch Tempe rierung des flüssigen Mediums auf 0°C bis 5°C, vorzugsweise 0°C bis 1°C erreicht. Bei diesen Temperaturen ist die Haftwirkung des Harzes zwar einerseits schon ausreichend gemindert, ande rerseits sind die Gewebestücke noch ausreichend flexibel, um die mechanische Deformation ohne mechanische Schädigung, z. B. Brechen oder Reißen einzelner Fasern, zu durchlaufen. Wird die Abkühlung anstatt in Wasser in einem der anderen oben genannten flüssigen Medien erzielt, so sind auch tiefere Temperaturen bis zu -10°C geeignet.

In abgekühltem Zustand gelangen die Verbundlappen 18 in den Verfahrensbereich 5 für das Teilen; dort werden die Gewebestücke mechanischen Deformationen unterworfen. Infolge dieser me chanischen Verformung durch eine Biegewechselbeanspruchung wir ken Schub und Scherungen auf die einzelnen Komponenten des Kunststoffverbundes ein. Die unterschiedliche Elastizität der Komponenten und das verminderte Haftvermögen bewirken ein Aus einanderreißen der Folien 3 und ein schuppenartiges Ablösen derselben von den Prepreg-Gewebestücken 1/2, so daß der Verbund in seine Einzelkomponenten aufgeteilt wird.

Die mechanische Deformation kann in unterschiedlicher Weise aufgebracht werden. Als nachgewiesen erfolgreich zeigen sich gegeneinander drehende, zahnradähnlich profilierte Walkwalzen, deren Profiltiefe und Durchmesser den zu trennenden Kunststoff verbunden optimal angepaßt werden kann. Die Walzenpaare können dabei vertikal oder auch horizontal angeordnet werden. Vorzugs weise wird die horizontale Anordnung der Walzenachsen mit zu mindest angenähert vertikal ausgerichtetem Walzenspalt und mit von oben nach unten gerichteter Durchzugsrichtung verwandt, da diese Anordnung durch Ausnutzung der Schwerkraft ein selbstän diges Einziehen der Gewebeteile ermöglicht. In der in Fig. 1 dargestellten Verfahrensanlage sind hintereinander zwei sich gegeneinander drehende Walkwalzenpaare 9 bzw. 10 mit unter schiedlichem Durchmesser und unterschiedlichem Walzenprofil horizontal angeordnet, wobei die Durchlaufrichtung durch die Walzenpaare entsprechend einem Gefälle ausgerichtet ist. Das Einziehen der Gewebestücke wird dich eine auf den Einzugspalt des ersten Walkwalzenpaares 9 gerichtete Strömung erzielt, die durch eine Düsenreihe 8 erzeugt wird. Ein einstellbares Strö mungsleitblech begünstigt ebenfalls eine geordnete Zuströmung der Verbundlappen 18 in den Einzugsbereich der Walkwalzenpaare. Um ein Verklemmen der Kunststoffverbunde darin zu verhindern, ist zwischen dem Umfang der Einzelwalzen eines Paares, je nach Art des zu trennendem Materials, ein bestimmter Abstand im Be reich von wenigen Millimetern einzustellen, der empirisch opti miert werden muß. Der Einfluß der Walzendrehzahl auf das Trenn verhalten ist innerhalb eines Streubereichs sehr gering. Die Profilleisten des ersten Walkwalzenpaares 9 waren beim ausge führten Laborgerät geradlinig und parallel zu den Mantellinien ausgerichtet, wogegen die wesentlich feinere Profilierung des zweiten Walkwalzenpaares 10 durch eine schraubengangartig ge wundene Zahnung gebildet war. Um ein Anhaften der z. T. doch noch etwas klebrigen Gewebestücke 1/2 an den Walkwalzen zu Verhindern, sind nach der Arbeitsspalt ortsfeste Schabeklingen 11 am Umfang der Walkwalzen angelegt, die anhaftende Gewebe- oder Folienstücke abschaben und ins Behandlungsbad zurücklei den.

Als weitere Möglichkeiten zur Trennung des Kunststoffverbundes kann die notwendige Verformungsarbeit zum Beispiel durch Rührer oder - siehe Fig. 2 - durch ein mäandrierend geführtes Doppel band aufgebracht werden. In einem modifizierten Verfahrensbe reich "Teilen" 5′ kann ein solches Doppelband aus einem oberen (20) und einem unteren Endlosband 21 gebildet werden, die in nerhalb der Arbeitsstrecke 23 übereinander angeordnet sind und aufeinanderliegend über versetzt angeordnete Umlenkwalzen 22 zick-zack-förmig bei relativ geringen Umlenkradien geführt wer den. Die Kunststoffverbundteile folgen zwischen den Bändern 20 und 21 dem Lauf des durch die Rollen 22 vorgegebenen Verfor mungsprofils. Die Verbundlappen werden auch hier durch eine gerichtete, aus dem Kühlbereich 4 kommenden Strömung in den Einzugbereich des sich verjüngenden Einzugspaltes der Endlos bänder 20 und 21 eingespült, der sich an die beiden vorderen Umlenkwalzen anschließt. Eine optimierte Beckengestaltung und Strömungslenkung, z. B. mittels Leitblechen 16′ tut ein Übriges. Um zu verhindern, daß die eingespülten Verbundlappen aus dem sich verjüngenden Einzugspalt mit der verdrängten Flüssigkeit an den seitlichen Bandrändern herausgedrängt werden, ist zweck mäßigerweise wenigstens eines der Endlosbänder durchlässig, z. B. als Sieb oder als perforierte Bahn ausgebildet, so daß das Herausdrängen der Flüssigkeit aus dem sich verjüngenden Einzug spalt quer durch das Endlosband hindurch erfolgt.

Zurückkommend auf die Verfahrensanlage nach Fig. 1 sei nun auf den dritten Teil der Anlage, nämlich den Trennbereich 6 einge gangen. Die Auslaufströmung der rotierenden Walkwalzenpaare 9 und 10 transportiert die voneinander geteilten, aber noch ver mischten Komponenten, nämlich Folien 3 und Prepreg-Gewebestücke 1/2 des ehemaligen Kunststoffverbundes in den Trennbereich 6 der Aufbereitungsanlage.

In Wasser allein sinken sowohl die Gewebestücke 1/2 als auch die Schutzfolien 3 aufgrund ihrer jeweiligen Dichte zum Becken boden ab. Um die Prepregreste 1/2 gleichwohl von den Schnipseln der Folien 3 trennen zu können, wird erfindungsgemäß ein neues naßtechnisches Dichtetrennverfahren eingesetzt. Und zwar wird im Gegensatz zu den üblichen Schwimm-Sink-Verfahren nicht die Dichte der umgebenden Flüssigkeit dem Bedarf entsprechend ein gestellt, sondern die Dichte der Gemischkomponenten wird auf "flotativem" Wege modifiziert. D.h. diese Modifikation ge schieht in einer gewissen Analogie zum Flotationsverfahren durch Anlagerung von Luftblasen, im Gegensatz zur Flotation ist aber vorliegend die Gesamtdichte des Luft/Partikel-Verbundes und nicht die Benetzbarkeit charakteristisch für die Selekti onswirkung. Die Gewebestücke und Schutzfolien besitzen nämlich ähnliche große Benetzbarkeitswerte und lagern demgemäß annä hernd gleich viele Luftblasen an. Bedingt durch die unter schiedliche Gesamtdichte der Prepreg/Luft-Partikel im Vergleich zu der der Folien/Luft-Partikel benötigt die schwerere Kompo nente gegenüber der leichteren Komponente eine geringere Flä chendichte an angelagerten Luftblasen, um zur Oberfläche aufzu steigen. Dies führt zu unterschiedlichen Verweilzeiten und er möglicht eine scharfe Trennung in aufsteigende und absinkende Gemischkomponenten.

Im Trennbereich 6 durchlaufen die Teile des Gemisches einen Strom von Gasblasen (üblicherweise Luft). Diese Begasung kann, wie beispielsweise in Fig. 1 gezeigt, durch eine poröse Boden platte 12 mit Druckluftzufuhr 17 aber auch durch andere in der Flotation bekannte Verfahren bzw. Einrichtungen erfolgen. Die verschiedenen Gemischkomponenten 1/2 bzw. 3 lagern ähnlich viele Gasblasen an. Bedingt durch die unterschiedliche Dichte der Komponenten benötigt die leichtere Komponente im Vergleich zu der schwereren Komponente eine geringere Flächendichte an Luftblasen, um zur Oberfläche aufzusteigen. Dies führt zu un terschiedlichen Verweilzeiten und zu einer scharfen Trennung in aufsteigende Komponenten und absinkende Komponenten. Anders ausgedrückt: Da die dünneren Folien 3 im Vergleich zu den stär keren Gewebestücken 1/2 massebezogen eine größere spezifische Oberfläche aufweisen, lagern die Folien relativ mehr, insbeson dere ausreichend viel Luft an, um in der Behandlungsflüssigkeit aufschwimmen zu können. Die Folien 3 steigen zum Badspiegel auf, wogegen die die Prepreg-Gewebestücke 1/2 trotz der Luftan lagerung absinken. Die Folien 3 können über ein spiegelnah an geordnetes Streichbrett 24 mittels einer Kramwalze 14 in eine Ausschwemmrinne 15 ausgetragen werden. Bei der Anlage nach Fig. 1 sinken die Gewebestücke 1/2 auf ein luftdurchlässiges Austragband 13 ab, welches in seinem oberen Trum ansteigend geführt ist und die Prepregstücke bis über den Flüssigkeits spiegel der Behandlungskammer anhebt, wo sie in geeigneter Weise weiterverarbeitet werden können. Beispielsweise ist es denkbar, daß die ausgetragenen Prepregstücke, noch auf dem Austragband 13 liegend, mit Preßluft zumindest grob trockengeblasen werden.

Nach beendeter Teilung und Trennung können die jeweiligen Ver bundkomponenten in geeigneter Weise weiteren Verarbeitungs schritten zugeführt werden.

Zur vorliegenden Erfindung werden nachfolgend einige erläutern de Beispiele referiert:

Beispiel 1

Ein Gemisch aus Epoxidharz-getränkten Prepreggewebestücken der Größe 30_*30 mm bis 40_*80 mm, auf denen jeweils auf der einen Sei te eine Polyethylenfolie klebt und auf der anderen Seite eine Papierfolie, werden in eine speziell konstruierte Laboranlage eingebracht. In dieser Laboranlage werden die Prepregstücke zu nächst durch Wasser von ca. 1°C abgekühlt. Nach circa 5 Sekun den werden die Prepregstücke durch eine gerichtete Wasserströ mung durch zwei vertikal hintereinander angeordnete, sich ge geneinander drehende profilierte Walzenpaare geleitet. Hierbei findet eine mechanische Verformung der Prepregstücke statt. Bei dem Durchgang der gekühlten Ausgangangsschnitzel löst sich die Folie von dem Prepregstück und es entsteht ein Gemisch aus "nackten" Prepregstücken und Folienschnipsel. Aus diesem Ge misch werden Prepreg und Schutzfolie voneinander mittels des oben genannten Schwimm-Sink-Verfahrens getrennt. Die Schutzfo lien schwimmen zur Oberfläche auf und können mechanisch abgezo gen werden. Die Prepregstücke verbleiben in der Flüssigkeit und können auf anderem Wege ausgebracht werden.

Beispiel 2

Analog zu Beispiel 1 wird Phenolharz-getränktes Glasfasergewebe von seinen Schutzfolien separiert.

Beispiel 3

Analog zu Beispiel 1 wird Epoxidharz-getränktes Prepreggewebe von seinen Schutzfolien separiert. Die mechanische Deformation zur Teilung des Verbundes erfolgte hier mittels des beschriebe nen Rollenbandes.

Claims

1. Verfahren zum sortenreinen Rückgewinnen von Kunststoffen aus Ausgangsstücken aus einem Mehrstoff-Verbund, bei dem die Aus gangsstücke zunächst mechanisch in Partikel von prozeßtechnisch verträglicher Größe zerkleinert, der Werkstoffverbund dieser Partikel zerlegt und ein Gemisch verschiedener Werkstoffe er zeugt und aus diesem Werkstoffgemisch die einzelnen Werkstoffe Isoliert werden, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte zum Rückgewinnen von Prepreg-Gewebestücken (1/2) aus mindestens einseitig mit Folien (3) kaschierten, flexiblen Verschnittre sten von Prepregbahnen oder selbsthaftenden Bahnen als Aus gangsstücken:

- die Ausgangsstücke werden durch Zerschneiden zu Verbundlap pen (18) zerkleinert,
- die Verbundlappen (18) werden auf Temperaturen zwischen +5 und -10°C heruntergekühlt (Kühlbereich 4) und in kaltem Zu stand einer mechanischen Biegewechselbeanspruchung und/oder einer Schubbeanspruchung unterzogen, wobei sich die Folien von den Prepregstücken abschuppen (Verfahrensbereich "Tei len" 5′),
- das Gemisch aus Folienschnipseln (3) und freien Prepreg stücken (1/2) wird einer naßtechnischen, dichteselektiven, flotationsähnlichen Schwimm-Sink-Trennung unterworfen (Trennbereich 6), wobei die Folien (3) aufschwimmen und die freien Prepregstücke (1/2) absinken.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zerschneiden auf Lappengrößen von etwa 1 bis 250 cm² erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zerschneiden auf Lappengrößen von etwa 10 bis 80 cm² erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abkühlen der Vebundlappen (18) auf Temperaturen in Ge frierpunktnähe des Wassers erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abkühlen der Verbundlappen (18) durch Eintauchen in ei ne Kühlflüssigkeit (19) erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanischen Biegewechselbeanspruchung und/oder die Schubbeanspruchung der Verbundlappen ebenfalls in einer Suspen sions- und Kühlflüssigkeit (19) erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsflüssigkeit (19) für die naßtechnische, flo tationsähnliche Schwimm-Sink-Trennung (Trennbereich 6) die gleiche Flüssigkeit ist wie die bei der mechanischen Biegewech selbeanspruchung und/oder die Schubbeanspruchung eingesetzte Suspensions- und Kühlflüssigkeit.

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Kühlen (Kühlbereich 4) der Verbundlappen (18) ein gesetzte Kühlflüssigkeit (19) die gleiche Flüssigkeit ist wie die bei der mechanischen Biegewechselbeanspruchung und/oder die Schubbeanspruchung (Verfahrensbereich "Teilen" 5′) eingesetzte Suspensions- und Kühlflüssigkeit.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Behandlungsflüssigkeit (19) Wasser verwendet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem für die Behandlung verwendeten Wasser Frostschutzmittel zugesetzt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Frostschutzmittel Ethylenglycol verwendet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Biegewechselbeanspruchung der Verbundlappen (18) durch ein Walken zwischen zahnradähnlich profilierten Walkwalzen (9, 10) erfolgt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbundlappen (18) in die Einzugseite des Walzenspaltes durch eine gerichtete Strömung eingespült werden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbundlappen (18) in die Einzugseite des Walzenspaltes durch Schwerkrafteinfluß gefördert werden.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Biegewechselbeanspruchung der Verbundlappen (18) zwischen zwei aufeinanderliegenden, die Verbundlappen (18) zwischen sich einschließenden, flexiblen Endlosbändern (20, 21) erfolgt, die innerhalb eines gemeinsamen Verlaufes (Arbeits strecke 23) mäanderförmig über eine Reihe von Umlenkwalzen (22) geführt werden.

16. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von Folienresten befreiten und getrennten Prepregstücke von anhaftender Behandlungsflüssigkeit durch einen Luftstrom befreit werden.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgetrockneten, freien Prepregstücke an stagnierender oder leicht bewegter Luft bei Temperaturen zwischen 20 bis 50°C fertiggetrocknet werden.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die fertiggetrockneten, freien Prepregstücke zu einer ge schlossenen Bahn aufgeschüttet werden und diese lose Aufschüt tung zu einem kompakten Verbund zusammengewalzt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrlagige Prepreg-Ausgangsstücke spätestens vor der mecha nischen Biegewechselbeanspruchung und/oder Schubbeanspruchung zu höchstens doppellagigen Prepregstücken delaminiert werden.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Delaminieren der mehrlagigen Prepreg-Ausgangsstücke vollständig, d. h. zu monolagigen Prepregstücken erfolgt.

21. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Delaminieren durch einen energiereichen, fächerartig geformten Flüssigkeitsstrahl erfolgt, der parallel zu den Lagen auf die Schnittkanten der mehrlagigen Prepreg-Ausgangsstücke gerichtet wird.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß als Medium für den energiereichen Flüssigkeitsstrahl Wasser verwendet wird.