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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung betrifft Industrieprodukte, beispielsweise Leichtpfosten,
Schichtteile oder Platten, zur Herstellung verschiedener Produkte,
so beispielsweise von Möbelstücken oder
dergleichen, wobei die Industrieprodukte aus kunststoffbasierten
zusammengefegten Materialien (Abfall) hergestellt sind, die häuslichem
zusammengefegtem recycelbarem Material entstammen.
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Die
Erfindung betrifft darüber
hinaus ein Verfahren zur Herstellung der kunststoffbasierten recycelbaren
Materialien.
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Offenbart
wird darüber
hinaus eine transportable Anlage, die für das Recyceln kunststoffbasierter häuslicher
zusammengekehrter Abfälle
(Hausmüll) und
insbesondere auf Mülldeponien
vorgefundener Kunststoffabfälle,
so beispielsweise Flaschen für
Getränke
oder Reinigungsmittel und dergleichen, besonders geeignet ist.
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Hintergrund
der Erfindung
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Es
ist bekannt, dass der Abbau kunststoffbasierter zusammengefegter
Materialien üblicherweise Hunderte
von Jahren dauert. Das riesige Bevölkerungswachstum, das in großen städtischen
Zentren in den letzten Jahrzehnten erfolgt ist, ging mit einem exponentiellen
Wachstum der Menge zusammengefegter Materialien einher, was der
Grund dafür
ist, dass die Umweltverschmutzung aufgrund des vorgenannten Phänomens im
selben Ausmaß zugenommen
hat.
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Aus
diesem Grunde haben industrialisierte Staaten der Welt aktive Recycelmaßnahmen
zur Behandlung zusammengefegter Materialien entwickelt und durchgesetzt,
wobei sie versuchten, die Bevölkerung
von der Wichtigkeit der Wiederverwertung bestimmter Materialien,
so beispielsweise von Glas, Papier, Kunststoffen und dergleichen,
zu überzeugen, um
zu vermeiden, dass bestimmte üblicherweise
in zusammengefegten Materialien auftretende hochgradig verschmutzende
Produkte mit organischen zusammengefegten Materialien gemischt werden, die
normalerweise durch schnell erfolgenden normalen Abbau direkt recycelt
werden.
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Der
Großteil
der in der Industrie gemeinhin verwendeten Kunststoffverpackungen
besteht aus nichtabbaubaren polymeren Materialien, mit denen bei
der Entsorgung eine hochgradige Verschmutzung einher geht. Gleichzeitig
hat die Praxis erwiesen, dass es ungeachtet aller Anstrengungen,
die die Behörden
vieler Länder
unternommen haben, sowie ungeachtet der Kampagnen, die zur Erreichung
des Zieles des Recycelns zusammengefegter Hausabfälle unternommen
werden, dennoch nicht möglich
war, eine effiziente Trennung hochgradig verschmutzender häuslicher
Abfallmaterialien (so beispielsweise Verpackungen für Getränke oder
Reinigungsmittel) von organischen Materialien zu bewerkstelligen.
Daher ist nach wie vor der Versuch unabdingbar, diese verschmutzenden
zusammengefegten Materialien zu recyceln, damit das Ausmaß der durch
diese Materialien erzeugten Verschmutzung abnimmt oder eingedämmt wird.
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Auf
dem Markt sind verschiedene industrielle Anlagen bekannt, bei denen
zusammengefegte Materialien als Rohmaterialien zur Herstellung industrieller
Produkte zum Einsatz kommen. Hierzu zählt beispielsweise die Anlage
gemäß der am
18. Juli 1997 veröffentlichten
argentinischen Patentanmeldung mit der Nummer 334,493. Diese Anmeldung
betrifft ein Verfahren und eine Anlage, durch die Planken aus recycelten
Materialien hergestellt werden. Hierbei zählen zu den Rohmaterialien
Polyethylen, Polypropylen, ABS sowie ausgewählte Metalle. Obwohl diese
Anlage gewisse Ähnlichkeiten
zur vorliegenden Anlage in dem Sinne aufweist, dass Kunststoffmaterialien
aus zusammengefegten Hausabfällen
zur Herstellung industrieller Erzeugnisse, wie es Pressspanplanken
sind, verwendet werden, erfordert das in dieser Druckschrift offenbarte
Verfahren den Aufbau einer industriellen Anlage zur Ausführung des Verfahrens
und zur Herstellung der vorgenannten industriellen Produkte.
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Eine
weitere im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung von Bedeutung
seiende Druckschrift ist das US-Patent mit der Nummer
5,302,331 von Jenkins, das ein Verfahren
zur Behandlung von Abfall zum Zwecke des Recycelns von Haushaltsabfall,
Müll oder
Weggeworfenem betrifft. Ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung umfasst die nachfolgenden Schritte: Sammeln von Abfallmaterial,
Einführen des
Abfallmaterials in einen Pulverisierer zum Zwecke der Umwandlung
des Materials in eine pulverförmige
Masse, in die Masse erfolgendes Einführen von Wasser zum Zwecke
des Bildens einer Schlacke, Einführen
eines Bindemittels in die Schlacke zum Zwecke der Verhinderung des Wachstums
von Bakterien, Gießen
oder auf andere Weise erfolgendes Formen der Schlacke in eine nutzbringende
Form, so beispielsweise in einen Block oder eine Platte, sowie Lufttrocknen
der gebildeten Form bei vergleichsweise niedriger Feuchtigkeit.
Der sich ergebende nutzbringende Artikel kann anschließend als
Baublock, Wandverkleidung, Deckenfliese und dergleichen verwendet
werden. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel wird das Bindemittel
direkt in das pulverisierte Material gegeben, um einen nutzbringenden
Artikel, so beispielsweise eine flexible Dachplatte, herzustellen.
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Die
Druckschrift
US 4,187,352 von
Klobbie offenbart ein Niederdruckverfahren zur Herstellung von Artikeln
aus synthetischem Kunststoffabfallmaterial, darunter insbesondere
Polyethylen, Polypropylen, PVC und ABS, bei dem ein Mischen, ein
Fluidisieren in einem Extruder und ein Einbringen in eine Form erfolgen.
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Die
Herstellung eines Erzeugnisses stellt ein Ziel der vorliegenden
Erfindung dar, das durch Rückgriff
auf recycelte kunststoffbasierte zusammengefegte Hausabfälle erreicht
wird. Hierdurch ermöglicht die
vorliegende Erfindung eine effiziente Verarbeitung verschmutzter
zusammengefegter Materialien, wodurch ein neues und nutzbringendes
industrielles Produkt zeitsparend, umweltfreundlich und kostengünstig hergestellt
werden kann. Da das Rohmaterial, aus dem die vorgenannten Produkte
hergestellt werden, frei verfügbar
ist, ist das wirtschaftliche Profil der vorliegenden Erfindung sehr
interessant, da nutzbringende industrielle Produkte wie die vorgenannten hergestellt
werden können,
ohne dass Rohmaterial hierfür
eigens zu beschaffen wäre,
was üblicherweise ein
wichtiger Kostenfaktor im Preis des Produktes ist.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Entsprechend
einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren
zur Herstellung eines festen Produktes aus recycelbaren Kunststoffmaterialien
aus städtischem
zusammengefegtem Material gemäß dem beigefügten unabhängigen Anspruch
1 vorgeschlagen, auf den an dieser Stelle Bezug genommen wird.
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Entsprechend
einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein festes Produkt
gemäß dem beigefügten Anspruch
5 vorgesehen.
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Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung sind in den beigefügten abhängigen Ansprüchen 2 bis
4 sowie 6 niedergelegt, auf die an dieser Stelle ebenfalls Bezug
genommen wird.
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Zu
den Produkten, die mit der vorliegenden Erfindung hergestellt werden
können,
zählen
Pfosten, Platten, Stangen, Streben, Formteile, Litzen, Straßenablaufrinnen,
Planken oder Platten (beispielsweise Pressspanplatten) für die Herstellung
aller Arten formbarer Produkte, so beispielsweise Stangen, Abwasserleitungen,
Pfosten und dergleichen mehr, die aus formbarem kunststoffbasiertem Material
hergestellt werden können.
Es ist, ohne hierdurch den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung einschränken zu
wollen, möglich,
Produkte aller Art aus dem genannten Material herzustellen, da dieses Material
ein einfach formbares Material darstellt, das umfasst: einen ersten
Bestandteil, der Polyethylen- und Polypropylen-Kunststoffmaterialien
mit einem Anteil enthält,
der zwischen 25% und 30% des Gesamtgewichtes des Produktes liegt;
und einen zweiten Bestandteil aus Kunststoffmaterial vom PET-Typ, der
zwischen 30% und 40% des Gesamtgewichtes des Produktes ausmacht;
einen dritten Bestandteil, der aus PVC, Styrol, Polyamiden, Polycarbonaten, Polystyrol,
ABS, Aluminium oder Pappe ausgewählt ist.
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Die
vorgenannten Materialien werden zerkleinert und extrudiert, wobei
gleichzeitig Wärme
zugeführt
wird, um eine Fusion der Kunststoffmaterialien während der Extrusion herbeizuführen, wobei
das Gemisch in eine formbare homogene Masse umgewandelt wird.
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Es
kann zudem eine Anlage zur Verarbeitung der hochgradig toxischen
zusammengefegten Materialien von Mülldeponien und zur Umwandlung
derselben in wirtschaftlich nutzbringende Produkte bereitgestellt
werden.
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Die
Anlage ermöglicht
die Verwertung der Kunststoffe. Eine Anlage, die zum Ausführen der
vorliegenden Erfindung geeignet ist, kann aus einem Unterbau bestehen,
an dem verschiedene Anlageteile zur Verarbeitung der zusammengefegten
Materialien vollständig
autark angeordnet sind. Dies bedeutet, dass der Unterbau eine eigene
Baugruppe zur Erzeugung von Elektrizität mit zwei kraftstoffbetriebenen
Motoren aufweist. Die Motoren treiben sämtliche Anlageteile, die an
dem Verfahren beteiligt sind, sowie die Wasser- und Kraftstoffbehälter, die Wasserpumpen, Kühlanlagen
sowie sämtliche
zur Ausführung
des Vorganges notwendigen Elemente vollkommen autark an.
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Das
Vorgenannte ist eingedenk der Tatsache von Bedeutung, dass an dem
jeweiligen Ort, an dem die Anlage die Verfahrensschritte durchführt (beispielsweise
in der Nähe
einer Mülldeponie) üblicherweise
die elementarsten Mittel zur Durchführung der Verfahrensschritte,
so beispielsweise Wasser, elektrische Energie, Gas, Kraftstoff und
dergleichen, fehlen.
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Es
lässt sich
feststellen, dass das in Rede stehende Produkt umfasst: einen ersten
Bestandteil, der Polyethylen- und Polypropylen-Kunststoffmaterialien
mit einem Anteil enthält,
der zwischen 25% und 30% des Gesamtgewichtes des Produktes ausmacht;
einen zweiten Bestandteil aus Kunststoffmaterialien vom PET-Typ,
der zwischen 30% und 40% des Gesamtgewichtes des Produktes ausmacht;
und einen dritten Bestandteil, der aus einer PVC, Styrol, Polyamide,
Polycarbonate, Polystyrol, ABS, Aluminium und Pappe umfassenden
Gruppe ausgewählt
ist.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung des Rohmaterials
zur Herstellung der vorgenannten Produkte bereit, wobei das Verfahren
die nachfolgenden Schritte umfasst: Trennen der vorgefundenen zusammengefegten
Kunststoffmaterialien (ohne diese beispielsweise zu klassifizieren oder
zu waschen); Zerkleinern dieser Materialien in einer Messermühle; Erhitzen
und Extrudieren der zermahlenen oder zerkleinerten Materialien auf
eine Temperatur von ungefähr
300°C; Gießen des
geschmolzenen Materials in eine Form; Abkühlen des Produktes und Entnehmen
desselben aus der Form.
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Darüber hinaus
wird eine transportable unabhängige
Recycelanlage offenbart, die einen an Rädern montierten Unterbau aufweist,
in dem ein Bandförderer
angebracht ist, der das Material aus nichtklassifiziertem zusammengefegtem
Kunststoffmaterial in eine Mühle
befördert,
die das Produkt zermahlt und anschließend in ein Becherwerk verbringt,
das das zermahlene Produkt in einen Trichter befördert. Der Trichter ist ein
Zuführtrichter
in einen Schraubenextruder, der in Betrieb die bereits zerkleinerten Kunststoffteile
schmelzt und knetet, da er die Temperatur in der Kammer auf 300°C steigert,
was üblicherweise
höher als
diejenige Temperatur ist, bei der derartige Materialien schmelzen.
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Nach
erfolgter Verarbeitung in dem Extruder liegt das Material in halbflüssigem Zustand
vor und wird durch den Extruder ausgetrieben, woraufhin es in eine
Form eingebracht wird, deren Gestalt der Gestalt des herzustellenden
industriellen Produktes, wie vorstehend erläutert, entspricht. Das heiße geschmolzene
Material wird anschließend
in einen Wasserbehälter
zur Abkühlung
eingeführt.
Nach erfolgter Abkühlung
kann das Produkt der Form entnommen werden und ist verwendungsfertig.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnung
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Vorgenanntes
stellt einige der wichtigen Verbesserungen der vorliegenden Erfindung
dar, die auch aus der nachfolgenden Beschreibung deutlich werden.
Diese Beschreibung ist im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung
zu betrachten, in der beispielhalber und nicht zum Zwecke der Beschränkung der
Erfindung eine Anlage dargestellt ist, wobei sich die Zeichnung
folgendermaßen
zusammensetzt.
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1 ist
eine allgemeine perspektivische Ansicht einer Anzahl von Produkten,
die durch die vorliegende Erfindung hergestellt werden können.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht einer Anlage, die einen Anhänger und
die wesentlichen vorgenannten Elemente umfasst.
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3 ist
ein Seitenaufriss, der die Anlage des Bandförderers mit der Mühle, dem
Becherwerk und dem Extruder zeigt.
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4 ist
eine perspektivische Detailansicht der Extruderspitze und der Formen.
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5 ist
ein Blockdiagramm, das den Vorgang der Herstellung industrieller
Produkte unter Verwendung der erfindungsgemäßen Recycelanlage schematisch
zeigt.
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Detailbeschreibung
der Zeichnung
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Es
werde zunächst 1 betrachtet.
Es sind verschiedene durch die vorliegende Erfindung hergestellte
industrielle Produkte, so beispielsweise eine Stange, eine Abwasserrinne
und eine Pressplatte, gezeigt.
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Man
beachte, dass die vorgenannten Produkte in keinster Weise beschränkend aufgezählt sind,
da – ohne
Beschränkung – viele
andere Produkte entsprechend der vorgeschlagenen technologischen
Innovation hergestellt werden können.
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Gemäß 2 bis 5 umfasst
die allgemein mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnete Recycelanlage
einen Unterbau 2, der an einem Paar von Radachsen 3 angebracht
ist, und der auf einem Sattel eines Sattelschleppers zu demjenigen
Ort verbracht werden kann, an dem die Verfahrensschritte autark
durchgeführt
werden sollen. Wie 2 zu entnehmen ist, ist ein
Bandförderer 4 vorgesehen,
in dessen Einlassmündung 4' die zu recycelnden
Materialien, insbesondere auf Mülldeponien
vorgefundene Kunststoffverpackungen und Flaschen, eingeführt werden.
Der Bandförderer
hebt die Materialien an, wobei sie an dessen Ende 4'' in eine Mühle 5 fallen, die
für das
Zermahlen der Kunststoffe zuständig
ist, bis diese die gewünschte
Körnigkeit
(in Abhängigkeit von
der Art des zu verarbeitenden Materials) aufweisen.
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Nach
Verlassen der Mühle
geben die Becher eines Becherwerkes 6 das zerkleinerte
von der Mühle 5 abgegebene
Material in einen Trichter 7, dessen Einlassmündung 7' an der Einlassmündung 8' eines Schraubenextruders 8 endet.
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Der
Extruder weist, wie bekannt, eine (nicht gezeigte) Heizeinrichtung
zum Anheben der Temperatur der Extruderinnenkammer auf 300°C auf. Die Extruderschraube
leitet die Masse des zerkleinerten Materials weiter, wobei zwei
Effekte gleichzeitig auftreten, nämlich das Kneten der Kunststoffmaterialien sowie
das Schmelzen derselben in einen halbfluiden Zustand.
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Nach
Verlassen des Extruders fallen die halbfluiden Materialien in eine
Form 9, die für
die Aufnahme und Formung des halbfluiden Materials zuständig ist.
Die Form wird anschließend
in einen Wassertank 10 getaucht, wodurch eine Abkühlung und
Verfestigung des in die Form eingeführten halbfluiden Kunststoffmaterials
bewirkt werden. Nach erfolgter Abkühlung werden die Formstücke unter
Verwendung eines pneumatisches Zylinders 11 der Form entnommen.
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Es
ist einsichtig, dass die endgültige
Form des auf diese Weise erhaltenen Produktes von der Gestalt der
verwendeten Form abhängt.
Es können, wie
vorstehend ausgeführt,
Pfosten, Platten, Stangen und dergleichen unter Verwendung des vorgenannten
Verfahrens zum Recyceln zusammengefegter Materialien, insbesondere
hochgradige Verschmutzung verursachender städtischer zusammengefegter Materialien
hergestellt werden.
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Eines
der wichtigsten Merkmale beziehungsweise einer der neuartigen Wesenszüge der beschriebenen
Anlage liegt in deren Autarkie, da für diese weder von außen zugeführte Energie
noch Wasser vonnöten
sind. Zu diesem Zwecke umfasst die Anlage zwei Dieselmotoren zum
Antreiben der Extruderschraube und der Mühle, wie auch einen Treibstofftank
hierfür
sowie einen Wassertank für
die Kühlbehälter.
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Die
vorgeschlagene Anlage kann zu demjenigen Ort verbracht werden, an
dem die zusammengefegten Materialien anfallen, wodurch der Transport der
zusammengefegten Materialien entfällt, der üblicherweise große Kosten
verursacht. Dies ist insbesondere eingedenk der Tatsache von Bedeutung, dass
große
Mengen zusammengefegten Materials erforderlich sind, um die notwendigen
kunststoffbasierten Materialien für das vorgeschlagene Verfahren zu
erhalten.
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Darüber hinaus
werden gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung die zusammengefegten Kunststoffmaterialien
weder reklassifiziert noch gewaschen oder aufbereitet, sondern sie
werden so, wie sie von der Deponie kommen, verarbeitet. Sie können mit
Polyethylen und Polypropylen oder anderen Kunststoffsubstanzen vermischt
sein. Auch kleine Mengen anderer Materialien, so beispielsweise
von Metallen, können
zugesetzt sein, ohne dass sich das Produkt verändert, da in ein und demselben
physischen Vorgang des Erhitzens der Extruderkammer deren Schmelzen
erfolgt.
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Darin
hinaus kommt bei diesem Vorgang kein zusätzliches Produkt zum Einsatz,
wobei Produkte vergleichsweise gleichmäßiger grauer Farbe oder Pigmentierung
anderer Farbschattierungen erhalten werden, die eine Unzahl industrieller
Anwendungen in Abhängigkeit
von der vorab gewählten Form
haben.
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Sobald
das fertige Produkt derart fest ist, dass es wie Holz bearbeitet
werden kann, hat es Anwendungen auf vielen Gebieten der Industrie
und des Bauwesens. Die erhaltenen Stangen oder Produkte können gedreht,
gehämmert,
genietet, gestrichen oder dergleichen werden, wobei die Bearbeitung
mit den gleichen Maschinen möglich
ist, die in der Holzverarbeitung verwendet werden. Eingedenk der
Tatsache, dass das zur Herstellung des vorgeschlagenen Produktes
verwendete Ausgangsmaterial Abfall ist, ist wichtig, darauf hinzuweisen,
dass das Endprodukt vollkommen steril ist, da das Rohmaterial äußerst hohen
Temperaturen ausgesetzt worden ist. Schließlich ist darauf hinzuweisen,
dass die Anlage eine eigene Baugruppe zur Erzeugung von Elektrizität aufweist,
die den elektrischen Teil der Anlage mit Strom versorgt.
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Abschließend werden
der Erläuterung
dienende und nicht beschränkende
Beispiele detailliert dargestellt, die eine qualitative und quantitative
Art der Herstellung ausgewählter
und klassifizierter Materialien darstellen, die aus städtischen
zusammengefegten Abfällen
hergestellt sind.
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Beispiel 1
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20
kg zusammengefegter Materialien wurden als Rohmaterial mit 10 kg
Polyethylen, 3,2 kg Materialien vom PET-Typ und dem Rest als Gemisch von
PVC und Polyamid verarbeitet. Der Verarbeitungsschritt wurde durch
kontinuierliche Extrusion in einem herkömmlichen Schraubenextruder
bei einer Temperatur ausgeführt,
die in einem Bereich von 198°C
bis 205°C
gehalten wurde, wodurch es möglich
wurde, die Viskosität
der Masse ausreichend niedrig zu halten, um einen geeigneten Extrusionsfluss
zu erhalten. Am Ende des Extruders wurde das halbfluide Material
in Formen zur Herstellung von 19,22 kg eines geschmolzenen Produktes
gegeben, was zu Blöcken
verfestigt wurde.
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Beispiel 2
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500
kg klassifizierten und ausgewählten
zusammengefegten Materials aus städtischem Müll, der vorher gewaschen, getrocknet
und zerkleinert sowie abschließend
homogenisiert wurde, wurde verarbeitet, wobei das Material enthielt:
40% Kunststoffmaterial vom PET-Typ, 5% Pappe, 20% Polycarbonate,
15% Polypropylen und 20% Polystyrol. Dieses Gemisch wurde, wie vorstehend
bei Beispiel 1 beschrieben, verarbeitet, was Stangen mit Durchmessern
von 5 cm, 1,0 cm und 2 cm ergab.
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Bei
einem ähnlichen
Vorgang wurden gleichmäßig gefärbte Stangen
hergestellt, die während
des Extrusionsvorganges Eisen(III)-Oxid als Staub in der Schmelzmasse
enthielten.