Hollstein, Axel (Löwenburgstr. 1a, Kassel, D-3500, DE)
Kleine-kleffmann, Ulrich (Am Wendeberg 25, Bad Hersfeld, D-6430, DE)
Geisler, Iring (An der Sommerseite 4a, Bad Hersfeld, D-6430, DE)
Neitzel, Ulrich (Am Donarbrunnen 28, Kassel, D-3500, DE)
Stahl, Ingo (Staufenbergstr. 31, Vellmar, D-3502, DE)
Hollstein, Axel (Löwenburgstr. 1a, Kassel, D-3500, DE)
Kleine-kleffmann, Ulrich (Am Wendeberg 25, Bad Hersfeld, D-6430, DE)
Geisler, Iring (An der Sommerseite 4a, Bad Hersfeld, D-6430, DE)
Neitzel, Ulrich (Am Donarbrunnen 28, Kassel, D-3500, DE)
| 1. | Verfahren zur Trennung von Kunststoff eilchen eines Kunststoffgemenges von Kunststoffen che¬ misch unterschiedlicher Art, die jedoch einen 5 annähernd gleichen Dichtebereich aufweisen, z.B. Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP) durch ein elektrostatisches Trennverfahren mittels eines Freifallscheiders, dadurch ge¬ kennzeichneti daß vor der triboelektrischen 10 Aufladung das Kunststoffgemenge einer Oberflä¬ chenbehandlung unterworfen wird. |
| 2. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß zur Oberflächenbehandlung das Kunststoffgemenge mit einer Mineralsäure in 15 Berührung gebracht wird. |
| 3. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet t daß zur Oberflächenbehandlung das Kunststoffgemenge mit einer Alkalilauge in Berührung gebracht wird. |
| 4. | 20 4. |
| 5. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß das Kunststoffgemenge eine Teil¬ chengröße von unter 10 mm, vorzugsweise von unter 6 mm, aufweist. |
| 6. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn 25 zeichnet, daß das Kunststoffgemenge vor der Oberflächenbehandlung von Fremdstoffen, wie z.B. Papier, durch Wasser gereinigt wird. |
| 7. | Verfahren nach Ansprüchen 2, 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mineralsäure bzw. Al¬ kalilauge dem Reinigungswasser zugegeben wird. |
| 8. | 5 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn¬ zeichnet , daß das Kunststoffgemenge nach der Oberflächenbehandlung mit Mineralsäure bzw. |
| 9. | Alkalilauge mit klarem Wasser gewaschen wird. |
| 10. | Verfahren nach Anspruch 5 oder Anspruch 6 10 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemenge durch Entwässerungsaggregate, wie z.B. Bogensieb bzw. Zentrifuge, auf einen Restwasseranteil von weniger als 2 getrock¬ net wird. |
| 11. | Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekenn¬ zeichnet , daß nach der Grobtrocknung bis auf ca. 2 % das Kunststoffgemenge einer Tempera¬ turbehandlung bei 70 100 C über einen Zeit¬ raum von mindestens 5 min unterworfen wird. |
| 12. | 20 10. |
| 13. | Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekenn¬ zeichnet , daß nach der Temperaturbehandlung dem Gemenge 10 50 mg Fettsäure pro kg Ge¬ menge zugegeben wird. |
| 14. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ 25 zeichneti daß die triboelektrische Aufladung des Gemenges nach der Temperaturbehandlung bei einer Temperatur von 15 C 50 C, vor¬ zugsweise von 20 35 C, und einer relativen Feuchte der umgebenen Luft von 10 40 % , 30 vorzugsweise 15 20 ?ό, erfolgt. |
| 15. | Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß als Mineralsäure verdünnte Salzsäure verwendet wird. |
| 16. | Verfahren nach Anspruch 12, dadurch qekenn zeichnet, daß die Verdünnung der Salzsäure so gewählt wird, daß sich ein pHWert von ca. 3 einstellt. |
| 17. | Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß als Alkalilauge verdünnte Na¬ 10 tronlauge verwendet wird. |
| 18. | Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Verdünnung der Natronlauge so gewählt wird, daß sich ein pHWert von ca. 11 12 einstellt. |
| 19. | 15 16. |
| 20. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Freifallscheider bei Feld stärken von 2 3 kV/cm arbeitet. |
| 21. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß zur triboelektrischen Aufla¬ 20 dung das Kunststoffgemenge in einen Flie߬ betttrockner eingebracht wird. |
| 22. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß das Kunststoffgemenge durch eine Spiralschnecke ausreichender Länge ge¬ 25 schickt wird. |
| 23. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß das Kunststoffgemenge pneuma¬ tisch über eine bestimmte Strecke befördert wird. |
Die Erfindung betrifft ein V/erfahren zur Trennung von Kunststoffteilchen eines Kunststoffgemenges von Kunststoffen chemisch unterschiedlicher Art, die jedoch einen annähernd gleichen Dichtebereich aufweisen, z.B. Polyethylen (PE) und Polypropy¬ len (PP), durch ein elektrostatisches Trennver¬ fahren mittels eines Freifallscheiders.
10 Die Polyolefine Polyethylen (PE) und Polypropy¬ len (PP) gehören zu den am meisten verwendeten Massenkunststoffen. Sie stellen daher auch den überwiegenden Anteil der am Abfall enthaltenden Kunststoffe dar. Die Dichte von PE liegt zwi¬
15 schen 0,92 und 0,97 g/cm , die von PP zwischen 0,9 und 0,91 g/cm .
Viele Gebrauchs- und Einwegartikel bestehen aus diesen Kunststoffen. Ein Beispiel hierfür sind die medizinischen Einwegspritzen. Einwegspritzen
20 bestehen aus einem Zylinder aus Polypropylen und einem Stempel aus Polyethylen. Sie werden nach Entfernen der In ektionsnadel in den Abfall ge¬ geben und bislang überwiegend durch Verbrennen entsorgt. Auf dem Abfallsektor geht der Trend
25 heute zur Wiederverwertung. In vielen Kranken¬ häusern gibt es bereits Pilotprojekte, um Kunst¬ stoffgegenstände zu sammeln und zu rezyklieren. Die Kunststoffmenge einer Spritze besteht etwa zu gleichen Teilen aus den Kunststoffen PE und
30 PP. Für solche Gemenge gibt es keine entsprechen¬ de Nachfrage, so daß dafür nur geringe oder gar keine Erlöse erzielt werden können. Es gibt so¬ gar Verwerter, die für die Abnahme eine Gut¬ schrift verlangen.
Für sortenreine Rezyklate lassen sich dagegen Erlöse erzielen, die sich am Neuwarenpreis aus¬ richten und bis zu 60 % des Neuwarenpreises aus¬ machen können. Infolgedessen ist es wirtschaft¬ lich interessant, derartige Gemische trennen zu können.
Nach dem Stand der Technik gibt es folgende Mög¬ lichkeiten zur Trennung derartiger Kunststoff¬ gemische:
10 1. Handklaubung
Diese Methode wird im Bereich des Rezyklierenε mangels besserer Methoden wieder im großen Umfang angewandt, obwohl sie sehr lohnintensiv und daher auch unwirtschaftlich ist.
15 Auch die Sortierung nach der Dichte stellt sich als ein nicht sehr erfolgreiches Verfah¬ ren dar, da PP und PE ähnliche Dichten haben und die Trennung mittels eines Wasser-Alkohol- Gemisches der Dichte von 0,91 keine praktische
20 Anwendung gefunden hat. Hieraus ergibt sich bereits, daß eine Dichtetrennung mit Wasser aufgrund des nahezu gleichen Dichtebereichs der beiden Stoffe nicht möglich ist.
In der DE-PS 30 35 64 wird die Trennung von
25 Kunststoffgemengen in einem Freifallscheider be¬ schrieben; das bekannte Verfahren ist jedoch nicht zur Trennung der oben genannten Kunststoffgemenge einsetzbar, da bei der triboelektrischen Aufla¬ dung des Kunststoffgemenges die unterschiedlichen
30 Kunststoffe PE und PP nicht selektiv geladen werden .
Die Folge hiervon ist, daß nach Durchlaufen des Fxeifallscheiders eine erhebliche Menge an Mittel¬ gut anfällt, d.h., die Kunststoffteilchen weisen überwiegend eine geringe Aufladung auf, die zu einer Auslenkung im Feld nicht ausreicht. Häufig ist die Aufladung ganz unselektiv.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß insbesondere bei der Trennung
10 von PE und PP ein hoher Reinheitsgrad der jewei¬ ligen Kunststoffart erreicht wird, und wobei die entstehende Menge an Mittelgut möglichst gering- gehalten wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
15 daß vor der triboelektrischen Aufladung das Kunststoffgemenge einer Oberflächenbehandlung unterworfen wird. Die Oberflächenbehandlung des Kunststoffgemenges umfaßt nach einer Ausführungs¬ form eine Behandlung mit Mineralsäure, nach einer
20 anderen Ausführungsform wird das Kunststoffgemenge mit einer Alkalilauge in Berührung gebracht. Als Mineralsäure kommt hierbei insbesondere verdünnte Salzsäure in Betracht, wobei die Verdünnung der Salzsäure so gewählt wird, daß sich ein pH-Wert
25 von ca. 3 einstellt.
Als Alkalilauge wird vorzugsweise verdünnte Na ¬ tronlauge verwendet, wobei die Verdünnung der Natronlauge derart eingestellt wird, daß sich eine Lauge mit einem pH-Wert von ca. 10-12
30 ergib .
Es hat sich in Versuchen gezeigt, daß durch eine Oberflächenbehandlung mit den entsprechenden Stof ¬ fen gute Trennergebnisse im Freifallscheider er¬ zielt werden konnten, was sich insbesondere in einem hohen Reinheitsgrad der Fraktionen, aber auch in einer relativ geringen Menge an Mittel¬ gut zeigt.
Erklärbar erscheint dies dadurch, daß durch die Mineralsäure bzw. die Alkalilauge die Oberfläche des Kunststoffes derart verändert wird, daß eine bessere triboelektrische Aufladung möglich ist.
Vor der eigentlichen Oberflächenbehandlung wird das Kunststoffgemenge, das vorteilhaft auf eine Teilchengröße von unter 10 mm, vorzugsweise von unter 6 mm, zerkleinert wird, von Fremdstoffen, wie z.B. Papier, durch Wasser gereinigt. Hierbei kann nach einem besonderen Merkmal der Erfindung während des Reinigungsvorganges die Mineralsäure bzw. die Alkalilauge dem Reinigungswasser zuge¬ geben werden, wobei jedoch der Grad der Verdünnung, der durch die Einstellung des entsprechenden pH- Wertes gekennzeichnet ist, einzuhalten ist.
Nach der Reinigung, gegebenenfalls unter Zusatz der Alkalilauge bzw. der Mineralsäure und nach gege¬ benenfalls einem Waschen des Kunststoffgemenges mit klarem Wasser wird der Wasseranteil des Gemen ¬ ges durch Entwässerungsaggregate, wie z.B. Zentri¬ fuge, auf wenigstens ca. 2 % gesenkt.
Hiernach erfolgt eine Temperaturbehandlung des KKuunnssttssttooffffggeemmeennggeess bbeeii 7700 - 100°C über einen Zeit- räum von mindestens 5 min.
Diese Temperaturbehandlung dient zusätzlich noch der Veränderung der Oberfläche im Hinblick auf eine bessere triboelektrische Aufladung der einzelnen Kunststoffteilchen.
Nach dieser Temperaturbehandlung wird nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung dem Kunststoffgemenge etwa 10 - 50 mg Fettsäure pro kg Gemenge zugegeben.
Es hat sich gezeigt, daß es aufgrund dieser Vor¬
10 behandlung und hier insbesondere aufgrund der Vorbehandlung mit der Säure bzw. Lauge ausreicht, wenn im Freifallscheider Feldstärken von ledig ¬ lich 2 - 3 KV/cm aufrechterhalten werden, um die Abscheidung der Kunststoffteilchen an den ent¬
15 sprechenden Elektroden zu verursachen. Bei einer derart vergleichsweisen geringen Feldstärke wer ¬ den Sprühentladungen vermieden, wie sie bei höhe ¬ ren Feldstärken auftreten können, mit der Folge, daß eine mögliche Entzündung der Kunststoffteil¬
20 chen bzw. eine eventuelle Staubexplosion ver ¬ mieden wird.
Die triboelektrische Aufladung des Gemenges er ¬ folgt nach der Temperaturbehandlung bei einer Temperatur von 15 - 50 C, vorzugsweise von 20 -
25 35°C, und einer relativen Feuchte der umgebenden Luft von ca. 10 - 40 % , vorzugsweise von 15 - 20 % . Die Aufladung selbst kann in einem Fließ ¬ betttrockner oder in einer Spiralschnecke ausrei- chender Lange erfolgen} gleichfalls möglich ist
30 die Aufladung durch pneumatische Förderung des Gemisches über eine bestimmte Länge.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachstehend an zwei Beispielen beschrieben.
Beispiel 1
Gebrauchte Spritzen aus einem Krankenhaus wurden auf einer Schneidmühle aufgemahlen. Das Schnitzel¬ gemisch wies einen PP-Gehalt von 51,1 % und ei¬ nen PE-Gehalt von 49,9 % auf. Das Schnitzelge¬ misch wurde gewaschen, geschleudert und 6 min bei BO C in einem Fließbetttrockner getrocknet und nach dem Abkühlen noch 3 min bei 25°C und 21 % relativer Feuchte im Fließbett aufgeladen; jedoch
10 wurde vor der Aufladung im Fließbεtt noch 50 mg Fettsäsure/kg zugegeben.
Folgende Trennergebnisse wurden erhalten:
zur Erläuterung:
P = positive Elektrode N = negative Elektrode
20 M r Mittelgut
Mit dem gebrauchten Spritzen-Kunststoff-Schnitzel, gemisch wurde ein ausgezeichnetes Ergebnis nach Waschen, Trocknen bei hoher Temperatur, Kondi- tionieren mit Fettsäure und Aufladen bei leicht
25 erhöhter Zimmertemperatur erhalten.
Beispiel 2
Ein trockenes PP/PE-Schnitzelgemisch aus aufge¬ mahlenen Flaschen wies einen PP-Gehalt von ca. 57 % und einen PE-Gehalt von ca. 43 So auf. Das Gemisch wurde zunächst mit 4 Sόiger Natronlauge und dann mit Wasser gewaschen, geschleudert und 20 Stunden an der Luft getrocknet.
Das Gemisch wurde 3 min in einem Fließbett bei 25°C und 11 % relativer Feuchte aufgeladen und auf einem Freifallscheider getrennt.
Folgende Trennergebnisse wurden erhalten:
Es zeigte sich , daß Waschen mit ver dünnter Natron¬ lauge z u einem brauchbaren Trennergebnis führt .
Beispiel 3
Gebrauchte Spritzen aus einem Krankenhaus wur¬ den auf einer Schneidmühle aufgemahlen und nach unterschiedlicher Trocknung auf einem Freifall- scheider aufgetrennt.
Das Schnitzelgemisch wies einen PP-Gehalt von 57,6% und einen PE-Gehalt von 42,4 % auf. a) Das Schnitzelgemisch wurde 5 min im Fließbett auf 80°C erwärmt, danach auf 30°C abgekühlt und danach nσch 3 min in einem Fließbett bei 30 C aufgeladen.
b) Das gleiche Gemisch wurde 5 min im Fließbett bei 30 C aufgeladen.
c) Das gleiche Gemisch wurde 5 min im Fließbett bei 80 C aufgeladen.
Folgende Trennergebnisse wurden erhalten:
Danach ist es vorteilhaft , das Schnitzelgemisch zunächst bei einer vergleichsweisen hohen Tempe- ratur zu trocknen und bei mäßiger Temperatur aufzuladen .
Next Patent: METHOD FOR APPLYING A FOAMED FIBER INSULATION