DE19839147A1 - Verfahren zur Aufbereitung von gebrauchtem Kunststoffmaterial sowie Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur Aufbereitung von gebrauchtem Kunststoffmaterial sowie Vorrichtung zur Durchführung dieses VerfahrensInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von
gebrauchtem thermoplastischen Kunststoffmaterial, welches
mit einem insbesondere organischen Farbstoff eingefärbt
ist, zum Zwecke der Wiederverwendung des Kunststoffmate
rials.
Zur Schonung der Erdölreserven werden gebrauchte Kunst
stoffmaterialien zunehmend recycliert, um sie einer er
neuten Verwendung zuzuführen. Bei thermoplastischen
Kunststoffmaterialien besteht das einfachste Recycling
verfahren darin, daß die Kunststoffmaterialien unsortiert
gesammelt und eingeschmolzen werden. Aus der Schmelze
können dann Formteile, beispielsweise Gebrauchsgegenstän
de, Gehäuse - jedoch mit großen Einschränkungen - auch
für die Herstellung textiler Flächengebilde geeignete Fä
den gebildet werden.
Die meisten thermoplastischen Kunststoffmaterialien kön
nen ohne vorherige Sortierung nur für minderwertige oder
in der Menge begrenzte, weil schwarz eingefärbte Gegen
stände verwendet werden, da der Kunststoff nicht sorten
rein vorliegt und zudem auch mit Farbstoffen verschiede
ner Farben eingefärbt ist. Eine Sortierung ist in vielen
Bereichen wirtschaftlich nicht vertretbar. Es gibt jedoch
Bereiche, in denen beachtliche Mengen an sortenreinen
Kunststoffmaterialien anfallen, beispielsweise die aus
Polyester bestehenden Sitzbezugsstoffe von Automobilen
oder bestimmte Arten von Bekleidungsstücken, wie wasser
undurchlässige, jedoch dampfdurchlässige Regenjacken, wie
sie unter den Marken "Goretex" und "Sympatex" bekannt
sind. Im letzteren Fall ist durch organisatorische Maß
nahmen und Kennzeichnung erreicht worden, daß das Kunst
stoffmaterial beim Recyclieren sorten- und farbgleich
vorliegt und deshalb das eingeschmolzene Kunststoffmate
rial nahezu die gleiche Qualität hat wie das ungebrauchte
Ausgangsmaterial.
Die hierfür erforderlichen organisatorischen Maßnahmen
sind jedoch aufwendig. Zudem liegt es im modischen Trend,
Sitzbezugsstoffe - wie andere Bezugsstoffe - und auch Re
genjacken mehrfarbig zu gestalten. Ein Einschmelzen sol
cher Kunststoffmaterialien hat zwingend zur Folge, daß
sich eine meist unansehnliche Mischfarbe bildet, so daß
das Kunststoffmaterial nicht mehr für den bisherigen Ver
wendungszweck geeignet ist, sondern - wie schon oben dar
gestellt - nur noch minderwertigen Anwendungen zugeführt
werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
bereitzustellen, mit dem eingefärbte thermoplastische
Kunststoffmaterialien zum Zwecke ihrer Wiederverwendung
so aufbereitet werden, daß das Kunststoffmaterial nach
dem Einschmelzen wieder einer hochwertigen Verwendung,
vorzugsweise der gleichen Verwendung wie vorher, zuge
führt werden kann. Eine weitere Aufgabe besteht in der
Gestaltung einer für die Durchführung des Verfahrens ge
eigneten Vorrichtung.
Die erste Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß das Kunststoffmaterial durch Einwirken eines Behand
lungsgases in überkritischem Zustand und bei einer zwi
schen der Glasübergangstemperatur und der Schmelztempera
tur des Kunststoffmaterials liegenden Einwirkungstempera
tur wenigstens teilweise entfärbt wird. Grundgedanke der
Erfindung ist es somit, das Kunststoffmaterial möglichst
weitgehend, im Idealfall vollständig von dem Farbstoff zu
befreien und es erst dann einzuschmelzen. Man erhält auf
diese Weise eine im wesentlichen farbstofffreie Kunst
stoffschmelze, aus der dann Kunststoffmaterial in jeder
gewünschten Form, insbesondere auch für textile Zwecke
geeignete Kunststoffäden oder -fasern, gewonnen werden
können. Diese Produkte lassen sich anschließend mit jeder
gewünschten Farbe einfärben und damit für die Herstellung
derselben Produkte verwenden, von denen sie stammen. Da
bei ist man bei der erneuten Einfärbung an die ursprüng
liche Einfärbung nicht mehr gebunden und kann deshalb auf
aktuelle Farbmoden Rücksicht nehmen.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß durch die Ein
wirkung eines Behandlungsgases in überkritischem Zustand
und bei einer zwischen der Glasübergangstemperatur und
der Schmelztemperatur des Kunststoffmaterials liegenden
Einwirkungstemperatur eine gründliche Entfärbung des
Kunststoffmaterials erzielt wird. Dabei ist von besonde
rem Vorzug, daß gleichzeitig auch durch den Gebrauch ent
standene Verschmutzungen wie Nikotin, Anti-
Elektrostatika, Gleit- und Wachsmittel etc. entfernt wer
den, so daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ein
weitgehend entfärbtes und zudem gereinigtes Kunststoffma
terial vorliegt, das sich mit anderen, nach dem erfin
dungsgemäßen Verfahren aufbereiteten Chargen mischen und
einschmelzen läßt.
Besonders geeignet für das erfindungsgemäße Verfahren ist
ein Behandlungsgas, das zumindest im wesentlichen aus CO2
besteht. Dieses Behandlungsgas eignet sich deshalb beson
ders, weil es problemlos handhabbar ist, aus der Luft ge
wonnen und in diese wieder abgegeben und deshalb umwelt
neutral ist, in beliebiger Menge zur Verfügung steht und
seinen überkritischen Zustand bei den hier in Frage ste
henden Einwirkungstemperaturen bei beherrschbaren Drücken
erreicht. Dem Behandlungsgas können Zusatzgase beige
mischt sein, die beispielsweise als Fettlöser wirken.
Für eine möglichst weitgehende Entfärbung des Kunststoff
materials und zwecks Erreichen möglichst kurzer Einwir
kungszeiten sollte das Kunststoffmaterial vor dem Entfär
ben zerkleinert, beispielsweise gemahlen werden, es sei
denn, das Kunststoffmaterial liegt schon in kleinteiliger
Form vor. Hierdurch erreicht man eine große Oberfläche
des Kunststoffmaterials mit der Folge, daß die Diffusi
onswege kurz sind und folglich der Entfärbungsvorgang zü
gig vonstatten geht.
Für das erfindungsgemäße Verfahren sollten nach Möglich
keit sortenreine Kunststoffmaterialien verwendet werden
oder jedenfalls solche, die im wesentlichen gleiche Glas
übergangs- und Schmelztemperaturen aufweisen. Ferner ist
es für die Entfärbungswirksamkeit von Vorteil, wenn für
einen Entfärbungsvorgang im wesentlichen farblich gleiche
- sie können auch mehrfarbig sein - Kunststoffmaterialien
eingesetzt werden.
Die durch das überkritische Behandlungsgas extrahierten
Farbstoffe sollten durch ein Absorptions- und/oder Ad
sorptionsmittel möglichst umgehend gebunden werden, um
ein erneutes Eindiffundieren zu verhindern. Als Adsorpti
onsmittel eignet sich insbesondere feinst vermahlene Ak
tivkohle. Der angelagerte Farbstoff und weitere Restpro
dukte liegen dann in Pulverform vor und können nach Ab
klärung der chemischen Verwendbarkeit ebenfalls in einen
Wertstoffkreislauf gegeben werden.
Der zweite Teil der Aufgabe wird erfindungsgemäß durch
eine Vorrichtung gelöst, die gekennzeichnet ist durch ei
nen Druckbehälter als Behandlungsraum für das Kunststoff
material, einen Behandlungsgas enthaltenden Gasbehälter
mit einer einen Gasförderer aufweisenden Gaszufuhr zu dem
Druckbehälter sowie mit einer Heizeinrichtung für die
Aufheizung des Behandlungsgases. Das aufzubereitende
Kunststoffmaterial kann in den Gasbehälter eingesetzt
werden. Vom Gasbehälter kann dann das Behandlungsgas über
die Gaszufuhr in den Druckbehälter eingeführt und dort
über die Heizeinrichtung auf die Einwirkungstemperatur
gebracht werden. Die Heizeinrichtung kann auch als Durch
laufheizeinrichtung Teil der Gaszufuhr sein.
Der Gasförderer ist zweckmäßigerweise als Kompressor aus
gebildet, um den notwendigen Druck zwecks Erhalt des
überkritischen Zustandes aufzubauen. Die Heizeinrichtung
kann beispielsweise als Heizmantel im Druckbehälter aus
gebildet sein, wie dies bei Autoklaven der Fall ist. In
nerhalb des Druckbehälters ist zweckmäßigerweise eine
Trageinrichtung für das Kunststoffmaterial angeordnet, um
es dem Behandlungsgas von allen Seiten aussetzen zu kön
nen. Sofern die Trageinrichtung Wandungen aufweist, soll
ten diese aus dem vorgenannten Grund perforiert ausgebil
det sein. Für die Aufbereitung von textilen Flächengebil
den, wie Geweben, Gewirken, Gestricken oder dergleichen,
eignet sich eine Traghülse als Trageinrichtung.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen,
daß die Trageinrichtung drehbar gelagert ist und mittels
eines Drehantriebs in Drehbewegung versetzbar ist. Dies
fördert die Diffusion des Behandlungsgases. Ferner sollte
eine Ab- und/oder Adsorptionseinrichtung für die Ab- bzw.
Adsorption des Farbstoffes vorgesehen sein. Deren Wirk
samkeit wird verbessert, wenn sie in einem Gaskreislauf
mit einer Gasfördereinrichtung angeordnet ist, so daß das
in dem Druckbehälter befindliche Behandlungsgas kontinu
ierlich und gerichtet durch die Ab- bzw. Adsorptionsein
richtung geführt wird. Damit das Behandlungsgas dabei
nicht an Temperatur verliert, sollte der Gaskreislauf zu
sätzlich ein Heizgerät aufweisen.
Schließlich ist nach der Erfindung vorgesehen, daß zu
sätzlich eine Zerkleinerungseinrichtung vorhanden ist, in
der das Kunststoffmaterial zunächst in kleine Teilchen
zerkleinert und erst dann dem Druckbehälter zugeführt
wird.
In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausfüh
rungsbeispiels für die Vorrichtung näher veranschaulicht.
Hauptteil der Vorrichtung 1 ist ein Autoklav 2, der im
Querschnitt dargestellt ist und der einen Heizmantel 3
aufweist. In dem Autoklav 2 befindet sich eine Traghülse
4, deren Mantel perforiert ist und die oben- und unten
seitig Randscheiben 5, 6 aufweist. Auf die Traghülse 4
kann beispielsweise ein textiles Flächengebilde aufgewic
kelt werden. Die Traghülse 4 hängt an einer Drehwelle 7,
die nach oben aus dem Autoklav 2 herausragt und mit einem
Antriebsmotor 8 verbunden ist.
Eine CO2 enthaltende Gasflasche 9 ist über eine Gaszu
fuhrleitung 10 mit dem Innenraum des Autoklaven 2 verbun
den. In der Gaszufuhrleitung 10 sitzt ein Kompressor 11,
der das CO2-Gas aus der Gasflache 9 auf einen hohen Druck
bringt und in den Autoklaven 2 befördert. Vor und hinter
dem Kompressor 11 sind hier nicht näher dargestellte Ven
tile in die Gaszuführleitung 10 eingebaut, um die Gaszu
fuhr einstellen zu können.
Unterhalb des Bodens des Autoklaven 2 ist ein Aktivkohle
behälter 12 angeordnet, der zum Innenraum des Autoklaven
2 hin offen ist. Die Unterseite des Aktivkohlebehälters
12 ist an eine Zirkulationsleitung 13 angeschlossen, in
der in Strömungsrichtung gesehen nacheinander ein Heizge
rät 14, eine Zirkulationspumpe 15 und ein Filter 16 ein
gebaut sind. Die Zirkulationsleitung 13 mündet nach dem
Filter 16 wieder in den Innenraum des Autoklaven 2. Mit
Hilfe der Zirkulationspumpe 15 kann das in dem Autoklaven
2 befindliche Gas durch den Aktivkohle enthaltenden Ak
tivkohlebehälter 12 hindurchgesaugt und dann wieder in
den Autoklaven 2 zurückgeführt werden, wobei das Heizge
rät 14 dafür sorgt, daß der mit der Zirkulation verbunde
ne Wärmeverlust wieder ausgeglichen wird.
Vom Deckel des Autoklaven 2 geht eine Gasmeßleitung 17 zu
einer Meßeinrichtung 18. Hier werden Druck und Temperatur
des in dem Autoklaven 2 befindlichen Behandlungsgases ge
messen und zu deren Kontrolle angezeigt. Ferner ist eine
Ablaßleitung 19 vorhanden, die durch ein hier nicht näher
dargestelltes Ventil, das während des Aufbereitungspro
zesses geschlossen ist, geöffnet werden kann.
Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Entfärbungs
verfahrens wird die Traghülse 4 aus dem Autoklaven 2 ent
nommen und das textile Flächengebilde aufgewickelt. Nach
dem Einsetzen der Traghülse 4 und der Verbindung mit der
Drehwelle 7 wird der Autoklav 2 geschlossen. Dann wird
Behandlungsgas aus der Gasflasche 9 genommen und mittels
des Kompressors 11 mit hohem Druck in den Autoklaven 2
eingeführt. Sofern das textile Flächengebilde aus Poly
ester besteht, wird das Behandlungsgas durch den Heizman
tel 3 auf eine Einwirkungstemperatur von ca. 130°C er
hitzt. Damit bei dieser Temperatur ein überkritischer Zu
stand des Behandlungsgases CO2 erreicht wird, wird das
Behandlungsgas auf einen Druck von 280 bar gebracht.
Während der Einwirkung des Behandlungsgases unter den
vorgenannten Druck- und Temperaturbedingungen wird die
Traghülse 4 durch den Antriebsmotor 8 ständig gedreht,
und zwar mit einer Drehzahl von 600 U/min. Gleichzeitig
wird das Behandlungsgas über die Zirkulationspumpe 15 in
der Zirkulationsleitung 13 umgewälzt, wobei es den Aktiv
kohlebehälter und die darin enthaltene, feinst gemahlene
Aktivkohle passiert. Die durch das Behandlungsgas aus dem
Kunststoffmaterial extrahierten Farbstoffe lagern sich in
Pulverform an der Aktivkohle an. Nach ca. einer Stunde
ist der Farbstoff weitgehend aus dem Kunststoffmaterial
entfernt, und es kann aus dem Autoklaven 2 entnommen wer
den.
Die Wirksamkeit des Verfahrens läßt sich verbessern, wenn
das Kunststoffmaterial zuvor zerkleinert wird, da auf
grund der dann vorhandenen größeren Oberflächen geringere
Diffusionswege gegeben sind. Nach dem Entfärbungsvorgang
kann das Kunststoffmaterial eingeschmolzen werden, wobei
auch eine Vielzahl von in dem Autoklaven 2 aufbereiteten
Chargen gemeinsam eingeschmolzen werden können. Aus der
Schmelze lassen sich dann wieder Fasern oder Fäden mit
üblichen Methoden herstellen, die je nach gewünschtem
Verwendungszweck weiterverarbeitet werden, um textile
Flächengebilde herzustellen. Diese können dann wieder
eingefärbt und/oder bedruckt werden. Anschließend erfolgt
die Konfektionierung und Verarbeitung zum Endprodukt,
z. B. zur Herstellung von Autositzen. Dieser Stoffkreis
lauf kann nach den bisher vorliegenden Erfahrungen bis zu
zehnmal vollzogen werden.
Claims (17)
1. Verfahren zur Aufbereitung von gebrauchtem thermopla
stischen Kunststoffmaterial, welches mit einem insbe
sondere organischen Farbstoff eingefärbt ist, zum
Zwecke der Wiederverwendung des Kunststoffmaterials,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial
durch Einwirken eines Behandlungsgases in überkriti
schem Zustand und bei einer zwischen der Glasüber
gangstemperatur und der Schmelztemperatur des Kunst
stoffmaterials liegenden Einwirkungstemperatur wenig
stens teilweise entfärbt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß ein CO2 im wesentlichen enthaltendes oder daraus
bestehendes Behandlungsgas verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Kunststoffmaterial vor dem Einfär
ben zerkleinert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial im wesent
lichen sortenrein entfärbt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß für einen Entfärbungsvorgang im
wesentlichen farblich gleiche Kunststoffmaterialien
eingesetzt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß beim Entfärben ein Ab- und/oder
Adsorptionsmittel zur Bindung des Farbstoffs verwen
det wird.
7. Vorrichtung (1) zur Durchführung des Verfahrens nach
einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ei
nen Druckbehälter (2) als Behandlungsraum für das
Kunststoffmaterial, einen ein Behandlungsgas enthal
tenden Gasbehälter (9) mit einer einen Gasförderer
(11) aufweisenden Gaszufuhr (10) zu dem Druckbehälter
(2) sowie mit einer Heizeinrichtung (3) für die Auf
heizung des Behandlungsgases.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der Gasförderer als Kompressor (11) ausgebildet
ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Heizeinrichtung als Heizmantel (3)
im Druckbehälter (2) ausgebildet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß in dem Druckbehälter (2) eine
Trageinrichtung (4) für das Kunststoffmaterial ange
ordnet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Trageinrichtung (4) perforierte Wandungen
aufweist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Trageinrichtung als Traghülse (4)
ausgebildet ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, da
durch gekennzeichnet, daß die Trageinrichtung (4)
drehbar gelagert ist und mittels eines Drehantriebs
(8) in Drehbewegung versetzbar ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, da
durch gekennzeichnet, daß eine Ab- und/oder Adsorpti
onseinrichtung (12) für die Ab- bzw. Adsorption des
Farbstoffs vorgesehen ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ab- bzw. Adsorptionseinrichtung (12) in einem
Gaskreislauf (13) mit einer Gasfördereinrichtung (15)
angeordnet ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
daß der Gaskreislauf (13) zusätzlich ein Heizgerät
(14) für das darin zirkulierende Behandlungsgas auf
weist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 16, da
durch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Zerkleine
rungseinrichtung vorgesehen ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998139147 DE19839147A1 (de) | 1998-08-28 | 1998-08-28 | Verfahren zur Aufbereitung von gebrauchtem Kunststoffmaterial sowie Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens |
Applications Claiming Priority (1)
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DE1998139147 DE19839147A1 (de) | 1998-08-28 | 1998-08-28 | Verfahren zur Aufbereitung von gebrauchtem Kunststoffmaterial sowie Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens |
Publications (1)
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---|---|
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Family
ID=7879003
Family Applications (1)
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DE1998139147 Withdrawn DE19839147A1 (de) | 1998-08-28 | 1998-08-28 | Verfahren zur Aufbereitung von gebrauchtem Kunststoffmaterial sowie Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19839147A1 (de) |
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1998
- 1998-08-28 DE DE1998139147 patent/DE19839147A1/de not_active Withdrawn
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