DE4432980A1 - Aufbereiten von Schaumstoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbereiten von Schaumstoffen, insbesondere aus Produktions- und/oder Verarbeitungsabfällen, sowie Altschaumstoffen, z. B. aus Auto-Shredder-Schutt, sowie eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.

Schaumstoffe gehören zu den besonders schwierig zu ent­ sorgenden Materialien und sind künstlich hergestellte Werkstoffe mit zelliger Struktur und geringer Dichte, wobei die Ausgangsbasis Kunststoffe (Schaumkunststoffe), Kautschuk (Schaumgummi), aber auch anorganische Stoffe sein können. Das besondere Charakteristikum, was auch die Entsorgung schwierig bereitet, ist die niedri­ ge Dichte, die bis zu lediglich 10 kg/m³ betragen kann. Dabei kann nach offenzelligen und geschlossenzelligen Schaumstoffen unterschieden werden, wobei erstere Zel­ len enthalten, die untereinander und mit der Außenluft in Verbindung stehen, während letztere praktisch nur aus in sich abgeschlossenen Zellen bestehen.

Die gebrauchten bzw. Abfallschaumstoffe wurden bisher auf Deponien verbracht, wenn sie nicht bestenfalls als Füllmaterial einer wirtschaftlichen Verwendung bzw. Wiederverwendung zugeführt werden konnten. Abgesehen von dem aufgrund der besonders niedrigen Dichte (etwa 95% der Schaumstoffe bestehen aus Hohlräumen) erforder­ lichen Deponievolumen gehen auf diese Weise in erhebli­ chem Maße Wertstoffe verloren und wird die Umwelt zudem außerordentlich belastet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Schaumstoffe der eingangs genannten Art derart aufzubereiten, daß diese wiederverwendet bzw. weiterverarbeitet werden können. Verfahrensmäßig wird diese Aufgabe mit den im Anspruch 1 angegebenen Schritten gelöst; eine Vorrich­ tung zum Durchführen dieses Verfahrens besteht erfin­ dungsgemäß aus den im Anspruch 9 angegebenen Teilen.

Mit den Maßnahmen nach der Erfindung wird in überra­ schend einfacher Weise erreicht, daß durch die hohe Druckbeaufschlagung der vorverdichteten Schaumstoffe deren Poren aufplatzen und der Schaumstoff praktisch als porenfreies Material abgeführt werden kann und so­ dann - nach gegebenenfalls einer Zerkleinerung - zur Weiterverwendung bzw. Wiederaufbereitung zur Verfügung steht. Bei dem Effekt der Volumenreduzierung durch Zer­ störung der Zellstruktur wirkt unterstützend, daß die freiwerdenden gasförmigen Stoffe diesen Zerstörungspro­ zeß beschleunigen.

Die Hochverdichtung sollte vorzugsweise mit Drucken von ungefähr 6000 kp/cm² erfolgen. Eine weitere Optimierung des Verfahrensergebnisses kann dadurch erzielt werden, daß während mindestens eines der Verfahrensschritte eine Temperaturbehandlung von zumindest Teilen der Auf­ bereitungsvorrichtung und/oder des aufzubereitenden Gu­ tes erfolgt, wobei die Temperaturbehandlung durch Er­ wärmung, spezielle Reibungserwärmung, oder auch durch Kühlung erfolgen kann, je nachdem welcher spezielle Schaumstoff aufzubereiten ist und mit welchen Drucken und Kompressionsfolgen gearbeitet wird.

Zur erfindungsgemäßen Vorrichtung gehören eine Aufgabe, ein dieser vorzugsweise nachgeordneter Vorverdichter sowie eine Presse und eine Düse, die insgesamt eine zerlegbare Baueinheit bilden können und als solche bei­ spielsweise in eine Presse ähnlich der Brikettierpresse nach dem deutschen Patent 23 13 343 der Anmelderin ein­ gerüstet werden können.

Wenn in weiterer Ausgestaltung der Vorverdichter der Aufgabe direkt nach- und der die Hochverdichtung durch­ führenden Presse direkt vorgeordnet ist, ergibt sich nicht nur eine kompakte Baueinheit, sondern läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren zumindest insoweit kon­ tinuierlich durchführen, als das Aufgabegut kontinuier­ lich zugeführt werden kann, während der Hochverdich­ tungsvorgang intermittierend erfolgt.

Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Presse als Kanalpresse einen in einem den Preßkanal bildenden Zylinder hin- und herbeweglichen Preßstempel aufweist, der gegen die vorzugsweise das druckseitige Preßkanalende, d. h. den Zylinderboden bildende, somit in die Kanalpresse integrierte Düse arbeitet, die sich nach außen verjüngt und zum Preßstempel hin aus einem sich öffnenden Trichter besteht, in den der Preßstempel in der Preßendstellung mit seiner Druckfläche hinein­ ragt.

Um das Entweichen des Gases aus den durch die Hochver­ dichtung zerstörten Zellen störungsfrei zu erreichen, kann der Preßstempel eine stufenförmig abgesetzte Druckfläche besitzen, durch die in der Preßendstellung bei Anlage am Düsentrichter mindestens ein - vorzugs­ weise ringförmiger - Hohl- oder Restraum gebildet wird, wobei sich für den Fall beispielsweise kegel­ stumpfförmiger Ausbildung der Druckfläche in der Preßendstellung mindestens eine Linienberührung zwi­ schen dem Düsentrichter und dem Preßstempel ergibt. Der sich nach Beendigung der Hochdruckphase in dem genann­ ten Restraum noch befindende Feststoff wird mit dem nachfolgenden Hochdruckschritt durch die Düse ausge­ tragen.

Je nach der Dimensionierung erfolgen mehrere Vorver­ dichtungshübe und fällt das vorverdichtete Material in den Preßkanal bei zurückgezogenem Preßstempel, der dann nach Füllung des Kanals wieder gegen die Düse fährt und den nach der Hochverdichtung praktisch porenfreien Feststoff durch die Düse ausdrückt. Dabei kann es sich je nach Material als zweckmäßig erweisen, daß der Düse außen eine Zerkleinerungsvorrichtung nachgeordnet ist, die aus einem senkrecht zur Längsachse eines fluchtend zum Preßkanal angeordneten Zerkleinerungskanals beweg­ baren Messer bestehen kann, das durch Steuerung seiner Hubfrequenz das durch die Düse ausgedrückte Material in die gewünschte Länge zerschneiden kann.

Anhand eines in der beiliegenden Zeichnung schematisch dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung nachstehend näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung; und

Fig. 2 einen Teil der Darstellung gemäß Fig. 1, und zwar zur Verdeutlichung der Preßendstellung, bei der der Preßstempel dem Düsentrichter an­ liegt.

Gemäß Fig. 1 gehören zu einer erfindungsgemäßen Vor­ richtung in der dargestellten bevorzugten Ausführungs­ möglichkeit eine Aufgabe 1, ein Vorverdichter 2, ein Hochverdichter - hier in Form einer Kanalpresse 3 mit in einem Preßkanal 4 gemäß Pfeil A hin- und herfahrba­ rem Preßstempel 5 - und eine Düse 6, die in die Kanal­ presse 3 integriert das druckseitige Preßkanalende bil­ det, also quasi den Zylinderboden der Hochdruckpresse darstellt.

Die Düse 6 besitzt einen trichterförmigen Teil 7, der sich nach außen hin verjüngt und in den Düsenmund 8 übergeht, der nach außen offen ist, so daß die Düse 6 annähernd einer Normdüse geformt ist.

Die Aufbereitung des Schaumstoffs wird folgendermaßen durchgeführt:
Das aufzubereitende Gut, d. h. der Schaumstoff wird zu­ nächst in die als Trichter gestaltete Aufgabe 1 gege­ ben, in deren Mündungsbereich zur Kanalpresse 3 sich der Vorverdichter 2 befindet, der in der einfachsten Form aus einem gemäß dem Pfeil B hin- und herbewegbaren Kolben 9 besteht.

Nachdem das nicht dargestellte Gut vorverdichtet wurde, fällt es in den Preßkanal 4 vor die Druckfläche 11 des Preßstempels 5 und wird dann nach Befüllen des unter­ halb des Aufgabetrichters 1 bei zurückgezogenem Preß­ stempel 5 gebildeten Preßkanalraums durch Verfahren des Preßstempels 5 nach links über die in Fig. 1 darge­ stellte Position hinaus bis in die Preßendstellung ge­ mäß Fig. 2 hochverdichtet. Durch diese Hochverdichtung werden die Poren des vorverdichteten Schaumstoffs prak­ tisch vollständig geöffnet und zerstört, so daß im wesentlichen das porenfreie Ausgangsmaterial des Schaumstoffs durch den Düsenmund 8 hindurchgedrückt wird.

In diesem Zusammenhang ist besonders darauf hinzuwei­ sen, daß sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch besonders vorteilhaft ausführen läßt, daß die Druckflä­ che 11 des Preßkolbens 5 in ihrer Form nicht mit dem Düsentrichter übereinstimmt, vielmehr abgesetzt ist, beispielsweise gemäß der Darstellung in den Fig. 1 und 2 pyramidenstumpfförmig, so daß die Druckfläche 11 zwar in den Düsentrichter 7 hineinragt, dessen Innenfläche jedoch nicht komplett anliegt, sondern beispielsweise gemäß Fig. 2 linienförmige Berührung gegeben ist, die zur Bildung von Hohl- oder Resträumen 12 führt, die in der speziellen Ausführungsform ringförmig sind und grundsätzlich die Entgasung des hochverdichteten Schaumstoffs optimieren.

Je nach Ausgangsmaterial kann es sich unter Berücksich­ tigung der Art der Weiterverwendung bzw. Wiederaufbe­ reitung empfehlen, den durch den Düsenmund 8 nach außen gelangenden Materialstrang zu zerkleinern, wozu sich beispielsweise ein gemäß dem Pfeil C in einen sich dem Preßkanal 4 auf der Ausgangsseite der Düse 6 anschlie­ ßenden Zerkleinerungskanal 13 senkrecht zu dessen Längsachse einfahrbares Messer 14 eignet.

Durch nicht dargestellte, dem Fachmann jedoch geläufige Maßnahmen kann auch für die erfindungsgemäße Vorrich­ tung die bei Werkzeugen und zu behandelnden Materia­ lien, z. B. bei Granulatextrudern, bekannte Erwärmung oder Kühlung vorgesehen werden.

Um auch im Hinblick auf das Aufgabegut noch eine höhere Flexibilität zu erreichen, kann die Düse 6 auswechsel­ bar sein, und zwar bevorzugt entweder mittels einer re­ volverartigen oder einer ladestreifenähnlichen Anord­ nung, so daß der Wechsel durch ein lediglich wenige Au­ genblicke benötigendes Drehen bzw. Verschieben durchge­ führt werden kann.

Claims (27)

1. Verfahren zum Aufbereiten von Schaumstoffen (Aufgabegut), insbesondere aus Produktions- und/oder Verarbeitungsabfällen, sowie Altschaum­ stoffen, z. B. aus Auto-Shredder-Schutt, gekenn­ zeichnet durch folgende Schritte:

• - Vorverdichten des Aufgabegutes
• - Hochverdichten des vorverdichteten Gutes
• - Trennen des Gases vom Feststoff und
• - Abführen des praktisch porenfreien, hochver­ dichteten Feststoffs.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoff nach seiner Verdichtungsbehand­ lung zerkleinert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zerkleinern durch Schneiden erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Druck von ungefähr 6000 kp/cm² hochverdichtet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß während mindestens eines der Verfahrensschritte eine Temperaturbehandlung von zumindest Teilen der Aufbereitungsvorrichtung und/oder des Gutes erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Erwärmen.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch ein Reibungserwärmen.

8. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Kühlung.

9. Vorrichtung, insbesondere zum Durchführen des Ver­ fahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 mit
einer Aufgabe (1),
einem Vorverdichter (2),
einer Presse (3) und
einer Düse (6).

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß Aufgabe (1), Vorverdichter (2), Presse (3) und Düse (6) eine Baueinheit bilden.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Vorverdichter (2) der Aufgabe (1) direkt nach- und der Presse (3) direkt vorge­ ordnet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß die Presse als Kanalpres­ se (3) einen in einem den Preßkanal (4) bildenden Zylinder hin- und herbeweglichen Preßstempel (5) aufweist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß die Düse (6) in die Ka­ nalpresse (3) integriert ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, da­ durch gekennzeichnet, daß die Aufgabe (1) und der Vorverdichter (2) koaxial zueinander angeordnet sind und der Vorverdichter (2) in die Kanalpresse (3) senkrecht zu deren Längsachse (Preßstempelbewegungsrichtung) mündet.

15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die das druckseitige Preßkanalende bildende Düse (6) sich nach außen verjüngt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich­ net, daß die Düse (6) Trichterform (7) besitzt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, gekennzeich­ net durch eine in der Preßendstellung in den Düsen­ trichter (7) ragende Preßstempeldruckfläche (11).

18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßstem­ pel (5) eine stufenförmig abgesetzte Druckfläche (11) besitzt, die in der Preßendstellung bei Anlage am Düsentrichter (7) mindestens einen, vorzugsweise ringförmigen Hohlraum (12) mit dem Düsentrichter (7) bildet.

19. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 18, gekennzeichnet durch mindestens eine Li­ nienberührung zwischen dem Düsentrichter (7) und dem Preßstempel (5) in der Preßendstellung.

20. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (6) auswechselbar ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeich­ net daß die Düse (6) Teil einer Revolverwechselvor­ richtung ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch eine Ladestreifenwechselvorrichtung für die Düse (6).

23. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorver­ dichter (2) aus einem in den Mündungsbereich zwi­ schen der Aufgabe (1) und dem Preßkanal (4) ein­ fahrbaren Kolben (9) besteht.

24. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Preßkanal (4) abgewandten Seite der Düse (6) eine Zerkleinerungsvorrichtung angeordnet ist.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeich­ net, daß die Zerkleinerungsvorrichtung aus einem senkrecht zur Längsachse eines fluchtend zum Preß­ kanal (4) angeordneten Zerkleinerungskanals (13) bewegbaren Messer (14) besteht.

26. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßstem­ pelgeschwindigkeit stufenlos regelbar ist.

27. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (9), der Preßstempel (5) und/oder die Düse (6) tem­ peraturregelbar sind.