Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung und Aufberei¬ tung von verstreckte Kunststoffe enthaltenden Abfällen

5 Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zu Erfassung undAufbereitung von verstreckte Kunststoffe enthalten den Abfällen, wobei diese in einer Folge von Arbeitsschritten:

a) in einer ersten Zerkleinerungsstufe unter Verwendung eine 10 Schneidwerkes wie Zweiwellen-Schneidwerk bzw. Shredder z einem volumenreduzierten Partikelgemisch verarbeitet werde und dieses b) im Durchlauf durch eine an die Zerkleinerungsstufe anschlie ßende bzw. dieservorgeschalteteWärmestrecke einer selekti

15 ven Erwärmung bis zum Erreichen der Relaxationstemperatu eines im Partikelgemisch enthaltenen Anteils an verstreckte Kunststoffen unterzogenwirdund diese Ziel-Kunststoffantei le dabei unter einer weiteren Volumenreduktion geschrumpf und versprödet werden, worauf

20 c) das dabei anfallende und eine Fraktion geschrumpfter un versprödeter Kunststoff-Partikel einer Sorte und wenigsten eine weitere Fraktion ungeschrumpfter Partikel einer ode mehrerer anderer Kunststoffsorten sowie eine restlich Fraktion Fremdstoffe wie Papier etc. enthaltende Partikel

25 Gemisch einer Nachzerkleinerung unterzogen und das Zerklei nerungsgut d) durch Anwendung eines Trenn- bzw. Sortierungsverfahrens i Durchlauf durch eine geeignete Trenn- bzw. Sortiervorrich tung einer Trennung bzw. Sortierung in die unter c) genann

30 ten Fraktionen unterzogen wird.

Aus der japanischen Offenlegungsschrift 61-94705 (A) ist ein Verfahren zur Regeneration und zur Wiedergewinnung von Polysty- rengranulat aus Altmaterial von Polystyrenschaumstoffteilen bekannt, wobei diese soweit erhitzt werden, daß sie gerade noch nicht schmelzen, zu einem wesentlich verringerten Volumen ge¬ schrumpft und stark verdichtet werden, worauf das Material in einem Brecher zerkleinert wird. Ein Modifiziermaterial, enthal¬ tend anorganische Komponenten wie Lehm oder Mergel, Aluminiumhy¬ droxid, Holzchips, Gummi oder Kunststoff wird mit Polystyren- granulat oder pul erförmigem Polystyrenharz gemischt. Die Mi¬ schung wird mit einem Extruder pelletisiert und zur Rückgewinnung von Polystyrenharz verwendet.

Das Verfahren ist außerordentlich aufwendig und ergibt ein sehr heterogenes Endprodukt, dessenWiederverwendung sehr enge Grenzen gesetzt ist, insbesondere auch im Hinblick auf das mit hohen Kosten belastete Aufbereitungsverfahren.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1268 813 ist eine Maschine zum Mischen und Plastifizierenvon thermoplastischen Kunststoffenmit einer mit einem schneilaufenden Mischwerk ausgerüsteten Misch¬ trommel bekannt, in welcher das Plastifizieren ausschließlich durch die vom Mischwerk erzeugte Reibungswärme erfolgt. Die Mischmaschine ist mit einer Zerkleinerungseinrichtung für Polyvi- nylchloridfolien bzw. für sonstige Polyvinylchloridabfälle ver¬ sehen. Eine selektive Zerkleinerung einer unterschiedliche Kunst- stoffsorten enthaltenden Abfallmischung ist mit dieser Maschine nicht durchführbar.

Aus der Dokumentation "Kunststoffe" 80 (1990) 3, Carl Hanser Verlag, München 1990, Seite 310 ist eine Abhandlung unter der Überschrift "Direktes Abfallrecycling beimHerstellen von Folien" entnehmbar. Darin ist ausgeführt, daß eine Produktion ohne Abfall nicht möglich ist. Daher ist es wichtig, Produktionsabfälle direkt bei ihrer Entstehung ohne Verschmutzungsmöglichkeitwieder aufzuarbeiten. Bei Kunststoff-Folien ist dies besonders wichtig, weil die Herstellungskosten im wesentlichen von den Materialko¬ sten bestimmt werden. Recyclingmöglichkeiten für Randstreifenund

Ausschußfolien werden im genannten Aufsatz beschrieben. Dies Abhandlung betrifft eine spezielle Art von Abfallrecycling un mittelbar im Zusammenhang mit der Produktion von Kunststoffolien Dies ermöglicht ein erhebliches Maß von maschinellen Einrichtun gen und ist daher auf die Wiederverwendung unsortierter und teil weise verschmutzter Kunststoffabfälle, wie sie im Sektor private Haushalte und bei Handelsketten etc. im Zusammenhang mit Ver packungsmüll anfallen, nicht geeignet.

Aus der DE-OS 25 46 097 ist ein Verfahren zum Aufbereiten de Kunststoffbestandteile von gegebenenfalls vorsortieren Abfall stoffen bekannt. Solche Abfallstoffe können neben Kunststoffe spezifisch leichte Fremdstoffe wie Textil- oder Holzteilchen Küchenabfälle und dergleichen enthalten. Das bekannte Verfahre umfaßt folgende Verfahrensschritte:

a) Zerkleinern der Abfallstoffe; b) Erwärmen der nach dem Verfahrensschritt a) vorbehandelte Abfallstoffe, derart, daß die Kunststoffbestandteile de Abfallstoffe agglomeriert und verdichtet werden, und c) Abkühlen der nach dem Verfahrensschritt b) vorbehandelte Abfallstoffe, derart, daß die agglomerierten und verdichte ten Kunststoffbestandteile granuliert werden.

Danach können die bis zum Verfahrensschritt c) vorbehandelte Abfallstoffe einer Schwerkraft-Windsichtung zur Abtrennung de in den granulierten Kunststoffbestandteilen nicht eingelagerte Fremdstoffe unterworfen werden.

Das Verfahren erfordert einen erheblichen maschinellen Aufwand weshalb es bspw. nur in einer zentralen Aufbereitungsanlag sinnvoll eingesetzt werden könnte, nicht jedoch in externe Erfassungsbereichen, bspw. bei Supermärkten oder Sammelstelle im Bereich kleiner Gemeinden oder Hausgemeinschaften. Des weite ren erfordert die Sortierung unterschiedlicher KunststoffSorte durch das bekannte Verfahren einen erheblichen Aufwand an In vestitionen und Energie, weshalb dessen wirtschaftlicher Einsat ausschließlich auf größere Anlagen beschränkt bleiben muß.

Aus der GB-A-1313203 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verdichtung von Kunststoffschaumpartikeln bekannt. Diese werden einer vibrierenden kalten Oberfläche aufgegeben, worauf diese transportiert und dabei im Lauf des Transportes durch Hitzeein- Strahlung soweit zum Zusammenfallen gebracht werden, daß sie partiell zusammenbacken, jedoch nicht zur Verklebung mit der transportierenden Oberfläche neigen. Die zusammenbackende Masse wird durch ein Paar gekühlte Kompressionsrollen hindurchge¬ quetscht und zu einer Konsistenz von 400 g/1 verdichtet. Daraus werden dann zur weiteren Verwendung zylindrische Pellets durch Extrusion hergestellt, welche eine Dichte von 560 g/1 aufweisen. Das Verfahren ist ausschließlich auf die Verarbeitung von thermo¬ plastischen Hartschaumpartikeln _. anwendbar und erfordert eine strenge Vorsortierung solcher Partikel aus Abfällen, wie sie bspw. beim organisierten Zerlegen von Fahrzeugen, Maschinen oder Großverpackungen anfallen. Für eine Anwendung im weiten Bereich von Abfällen, wie sie bspw. beim Handel oder im Privatsektor anfallen, ist das Verfahren ungeeignet.

Aus der DE-OS 36 01 175 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trennen von unterschiedlichen Polymeren aus Polymergemisehen bekannt. Das Verfahren geht von der Erkenntnis aus, daß aus Recyclinganlagen anfallende gemeinsame Fraktionen von Polypropy¬ len und Polyäthylen wegen der fast gleichen Dichte der Polymere mittels Hydrozyklon-Trennanlagen nicht trennbar sind. Des weite¬ ren wird als bekannt vorausgesetzt, daß bei üblichen Verfahren zur Trennung undRückgewinnung von thermoplastischenKunststoffen aus Kunststoffmüll die Anwendung unterschiedlicher Temperaturen zur stufenweisen Erhitzung vorgesehen ist, wobei jedoch für das Problem der Trennung bereits angeschmolzenen von den noch nicht thermisch verschäumten Teilen keine durchführbare Lösung bekannt sei.

Das bekannte Verfahren schlägt daher vor, zum Trennen von Poly- mermischungen kleiner Teilchengröße aus Polymeren mit etwa glei¬ chen spezifischen Gewichten, jedoch mit unterschiedlichen Schmelzpunkten die Polymermischung chargenweise in einemSchnell- mischer durch Friktion oder Mantelheizung bis zur Plastifizierung

und Agglomerierung der Polymerteilchen mit dem niedrigere Schmelzpunkt aufzuheizen, anschließend einemKühlmischer zuzufüh ren und nach dem Abkühlen in eine Abscheidevorrichtung in Ag glomerat und unverformte Teilchen zu trennen. Eine Vorrichtun umfaßt einen Schnellmischer für die Erwärmung des zu trennende Gemischs, an den sich ein Kühlmischer anschließt, dessen Ausla mit einem Windsichter verbunden ist, der als ein an sich bekann ter Diffusor oder Prallabscheider oder Zick-Zack-Sichter ode Umlenk-Gegenstromsichter ausgebildet sein kann. Für die Prall abscheidung wird eine gegenüber der das Polymergemisch mit Luft druck ausstoßenden Düse angeordnete Prallwand vorgeschlagen zwischen welcher und der Düse sich Auffangbehälter für die unter schiedlichen Polymerfraktionen befinden.

Sowohl das Verfahren als auch die Vorrichtung eignen sich aus schließlich für eine Anwendung im Rahmen einer Anlage von indu striellem Zuschnitt und sind wirtschaftlich nur bei hoher dauern der Auslastung betreibbar.

Aus der DE-A-4 004300 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zu Trennen unterschiedlicher Kunststoff rodukte bekannt. Dies werden in an sich bekannter Weise zerkleinert, gereinigt un getrocknet. Die trocknen Teilchen werden einer beheizten bewegli chen Unterlage zugeführt, auf der die Kunststoffteilchen mit de niedrigeren Erweichungspunkt anhaften und die Teilchen mit de höheren Erweichungspunkt frei darüber fließen und abgeschiede werden können. Nach der Abtrennung dieser Teilchen werden di anhaftenden Teilchen von dem Stahlband abgeschabt.

Auch dieses Verfahren und die entsprechende Anlage benötigen ei hohes Maß an maschineller und regelungstechnischer Einrichtunge zwecks genauester Einhaltung vorgesehener Temperaturintervalle weswegen eine hierfür geeignete Anlage nur im großtechnische industrieeilen Maßstab betreibbar ist. Darüber hinaus müssen di Kunststoffteilchen vor der Behandlung gereinigt und zerkleiner sowie in dünner Schicht auf die beheizte Unterlagen gleichmäßi aufgegeben werden, um hohe Fehlerquoten bei der Trennung z vermeiden. Gleichwohl kann nicht verhindert werden, daß nach de

bekannten Verfahren behandelte unterschiedliche Kunststofffrak¬ tionen jeweils einen unterschiedlich hohen Fehlanteil unerwünsch¬ ten Materials aufweisen.

Aus der US-PS 4,374,573 ist ein fahrbarer Apparat zum Shreddern von Abfällen, insbesondere von Altreifen bekannt. Der Shredder weist mehrere zylindrische Schneidwalzen mit einer Vielzahl von Messerscheiben auf, die gegenläufig rotieren und sich teilweise gegenseitig durchdringen. Mittel zur Weiterverarbeitung der zerkleinerten Gummiabfälle sind nicht angegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung und Aufbereitung von verstreckte Kunst¬ stoffe enthaltenden Abfällen anzugeben, die sich in besonderer Weise dafür eignet, den unterschiedlich anfallenden Kunststoff- müll weiträumig zu erfassen und mit wirtschaftlichen Mitteln unterVermeidung der vorgenannten Schwierigkeiten und technischen Grenzenwenigstens größtenteils einerwirtschaftlichenWiederver¬ wendung zuzuführen. Insbesondere soll es möglich sein, die an- fallenden Kleinmengen, bspw. beim Handel oder aus vorsortiertem Haushaltsmüll zu erfassen und ^" in ein wirtschaftliches Recycling¬ verfahren einzubeziehen.

Verstreckte Thermoplaste werden in der Kunststofftechnik in vielen Bereichen eingesetzt. Darunter fallen vor allem die Pro¬ duktgruppen Fasern, Folien, Schaumstoffe, Tiefziehteile, Blas¬ formkörper und Umformteile. Gemeinsames Kennzeichen verstreckter Thermoplaste ist eine Orientierung der Kettenmoleküle. Diese Orientierung wird bei der Produktherstellung durch Umformvorgänge im Schmelzbereich oder im abgekühlten Zustand bzw. bei Fasern auch durch Spinnen und Verstrecken hervorgerufen.

Als Altstoffe werfen Produkte aus verstreckten Thermoplasten in vielen Fällen besondere Probleme wegen ihres ungünstigen Volu- men/Gewichts-Verhältnisses auf, d.h. sie besitzen hohes Volumen bei geringem Gewicht. Dies betrifft vor allem ihre Handhabbarkeit bei der Erfassung für ein Recycling sowie die Aufbereitung und die Verarbeitung im Recyclingprozeß. Bei der Entsorgung von

Schaumstoffen und Fasern treten diese Nachteile besonders deut lich hervor.

Verstreckte Thermoplaste gehen bei Erwärmung bekanntermaße wieder in den Zustand zurück, der vor dem Verstreckungsprozeß i der Herstellung bestand, d.h., die verstreckten Kettenmolekül weisen bei erhöhter Temperatur das Bestreben auf, sich wieder i der verknäulten Zustand zu relaxieren. Der Temperaturbereich fü diesen Vorgang der Relaxation beginnt unterhalb der Glastempera tur der Thermoplaste. Dies bedeutet, daß dieses Schrumpfen vo einem SchmelzVorgang der Thermoplasten praktisch ohne Emissio von Zersetzungsprodukten vonstatten geht.

In den meisten Fällen geht die Relaxation von Thermoplasten mi einer drastischen Änderung der elastischen Eigenschaften einher die sich in einer deutlichen Versprödung nach dem Abkühlen äu ßert.

Bei einer Sortierung von Kunststoffgemengen, bspw. aus dem Ver packungsbereich, stellt sich auch die Aufgabe einer Verbundtren nung zwischen Kunststoff und Fremdstoff. Bspw. haften an viele Kunststoffteilen Reststoffe wie Papier oder Pappe, Holz ode andere.

Zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe wird be einem Verfahren entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1 mi der Erfindung vorgeschlagen, daß die Schritte a) und b) vor Or an den jeweiligen Stellen des Anfalls bzw. der Erfassung de Abfälle vorgenommen werden, wobei das anfallende und erfaßt voraufbereitete Partikelgemisch zu transportgerechten Charge gesammelt und zusammengestellt und dann chargenweise zu eine zentralen Saπαnel- und Aufbereitungsanlage transportiert wird, un daß die angelieferten Chargen in der zentralen Sammel- und Aufbe reitungsanlage vor der Weiterverarbeitung bevorratet und gegebe nenfalls dabei vermischt werden, und daß schließlich die Arbeits schritte c) und d) in der zentralen Aufbereitungsanlage durch geführt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht demnach im wesentlichen darauf, daß auf der Relaxation von verstreckten Thermoplasten basierende Aufbereitungsschritte bereits dezentral an den Erfas¬ sungsstellen für Kunststoff-Altprodukte durchgeführt werden, so daß sich aufgrund der an den Altprodukten durchgeführten Behand¬ lung die Materialeigenschaften in besonderer Weise verändern. Dieseveränderten Eigenschaftenbewirken durchVolumenschrumpfung Vorteile hinsichtlich des Lager- und Transportvolumens, weiterhin Vorteile für die folgende Aufbereitung und Verarbeitung, und sie benötigen mit Vorteil keine aufwendigen, investitionsintensiven oder eine größere Aufstellfläche erfordernden maschinellen Ein¬ richtungen. Die durch die dezentrale Behandlung hervorgerufenen Erhöhung der Schüttdichte der Altkunststoffe wirkt sich sehr vorteilhaft auf die Lagerhaltung und den Transport sowie auf die weiterenVerarbeitungseigenschaftenderAltkunststoffe aus. Durch die Veränderung des physikalischen Verhaltens, insbesondere infolge der stattfindenden Versprödung, werden spezielle Separa¬ tionsschritte in der weiter vorgesehenen zentralen Aufbereitung der erfaßten Altkunststoffe wesentlich erleichtert bzw. erst ermöglicht. Bei Schaumstoffen läßt sichmit der erfindungsgemäßen Verarbeitung das Lager- und Transportgewicht bei gleichemVolumen um einen Faktor 8 bis 15, bei Fasern und Folien um den Faktor 5 bis 10, bei Tiefzieh- und Blasformkörpern um den Faktor 2 bis 5 gegenüber herkömmlich zerkleinerten verstreckten Thermoplasten erhöhen.

Durch die erfindungsgemäße Koppelung von Zerkleinerung und Rela¬ xation wird zudem ein rieselfähiges Schüttgut erzielt, welches für die weitere Aufbereitung und den Transport günstige Voraus- Setzungen schafft. Ein Verpressen der Alt-Thermoplaste am Erfas¬ sungsort, welches einen zusätzlichen Arbeitsschritt bzw. eine entsprechende maschinelle Einrichtung erforderlich machen würde, wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren überflüssig.

Beim erfindungsgemäßen Verfahrenwird für die meisten Anwendungs¬ fälle eine Partikelgröße benötigt, wie sie nach Durchgang der Kunststoffteile durch ein Schneidwerk, bspw. einen Shredder vorliegt. Je nach Anwendungsfall kann diese Zerkleinerung vor

oder nach dem Relaxationsprozeß des zu behandelnden Gutes durch¬ geführt werden.

Dabei bildet die Relaxation des zu sortierenden verstreckten Thermoplasten als Zielthermoplast den zentralen Behandlungs¬ schritt innerhalb des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die dadurch hervorgerufene Eigenschaftsänderung des Zielthermoplasten wird erfindungsgemäß zur weiteren Trennung und Sortierung von den übrigen Verbund- oder Gemengematerialien genutzt.

Liegen neben dem Zielthermoplasten weitere Thermoplaste in dem Verbund oder Gemenge vor, so müssen die Erwärmungsbedingungen so gewählt werden, daß ein selektives Schrumpfen des zu sortierenden Thermoplasten erzielt wird.

Die aus dem Stand der Technik bekannte Agglomeration von Kunst¬ stoffabfällen durch Erwärmung mittels Friktion ist für das erfin¬ dungsgemäße Verfahren ungeeignet, weil bei einer Friktionserwär¬ mung neben dem Zielthermoplasten auch andere Materialien zer- kleinert werden, dadurch mit dem erweichten Thermoplasten eine agglomerative Verbindung eingehen und damit eine saubere Trennung des Gemenges in unterschiedliche Sorten erschwert wird.

Weitere Ausgestaltungen des Verfahrens sind entsprechend den Unteransprüchen vorgesehen.

Eine Vorrichtung zur Erfassung und Aufbereitung von verstreckte Kunststoffe enthaltenden Abfällen, insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß diese für die Arbeitsschritte a) und b) ein Schneidwerk mit einer Anzahl wal¬ zenförmig oder scheibenförmig angeordneter Messer aufweist, welches gegebenenfalls einen Siebboden mit vorzugsweise einstell¬ barer Spaltweite sowie einen Auslaß umfaßt, und daß anschließend an dieses eine Wärmestrecke angeordnet und mit dem ^• Schneidwerk zu einer funktioneilen bzw. baulichen Einheit vereinigt ist.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gelingt es, das Entsor¬ gungsvolumen von Altprodukten aus verstreckten Thermoplasten auf

technisch einfache Weise zu reduzieren und die Aufbereitung und Verarbeitung zu erleichtern. Dabei wird unter Ausnutzung der vorgenannten physikalischen Eigenschaften bzw. Eigenschaftsände¬ rungen bei der Relaxation von verstreckten Thermoplasten mit deren Zerkleinerung und Bevorratung bzw. Absackung in einer kompakten Vorrichtung eine vorteilhaft wirtschaftliche Apparatur zur Durchführung der Verfahrensschritte a) und b) angegeben.

Durch die besonders kompakte Bauweise der Vorrichtung wird es möglich, diese mit geringem materiellen Aufwand überall dort einzusetzen, wo Altstoffe anfallen, bspw. in dezentralen Sammel¬ stellenbei Hausgemeinschaften, Supermärkten, Kleinbetriebenoder dergleichen Organisationen. Die erfindungsgemäße Maschine ist in ihrem Energiebedarf so ausgelegt, daß sie außer einer haushalts- üblichen Energieversorgung keine weiteren Anschlüsse und ins¬ besondere kein festes Fundament benötigt. Sie verursacht keiner¬ lei schädliche Emissionen. Durch den dezentralen Einsatz in den vorgenannten Sammelstellen wird darüber hinaus die Möglichkeit geboten, größere Sammelkapazitäten einzusparen, weil die verstreckten Thermoplastebereits durchdieVorbehandlungsschrit¬ te volumenreduziert sind und daher über längere Zeiträume in den Sammelstellen zum weiteren Transport aufbewahrt werden können.

Durch die kompakte Bauweise der Vorrichtung kann diese auch auf vergleichsweise leichten Fahrzeugen transportiert werden, welche dann verschiedene Orte anfahren können, an denen die zum Recy¬ clingvorgesehenen Thermoplaste invergleichsweise geringerMenge anfallen. Diese können z.B. Baustellen und/oder Geschäfte sein.

Die Vorrichtung kann so ausgelegt sein, daß sie nur mit einem Ein/Aus-Schalter bedient werden kann, also auch für Laien bedien¬ bar ist. Dadurch ist die Vorrichtung auch für eine Aufstellung in solchen Bereichen geeignet, die für Konsumenten und andere Personen öffentlich zugänglich sind. Damit kann der Konsument oder eine beliebige Person Verpackungsmaterialien aus verstreck¬ ten Thermoplasten, die er nicht aus dem Laden mitnehmen will, unmittelbar entsorgen und somit einem Recyclingkreislauf zufüh¬ ren.

Die Erfindung wird in schematischen Zeichnungen in bevorzugten Ausführungsformen gezeigt, wobei aus den Zeichnungen weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung entnehmbar sind. Es zeigen:

Figur 1 eine Folge von Arbeitsschritten bzw. deren Kom¬ binationsmöglichkeiten in Form eines rein schema¬ tischen Diagramms;

Figur 2 einen VerfahrensStammbaum in vereinfachter Form;

Figur 3 eine Vorrichtung zur Durchführung der Arbeits- schritte a) bis b) .

Gemäß dem Ablaufdiagramm in Fig. 1 werden unterschiedliche Alt¬ produkte mit Anteilen an verstreckten Thermoplasten in einer Sammelstelle, bspw. bei einem größeren Supermarkt, angenommen und manuell vorsortiert. In einem ersten Weg la werden bspw. Verbund- Formteile von Partikel-EPS mit geleimter Papierkaschierung, bspw. Etiketten, unter Verwendung eines Zweiwellen-Schneidwerks, eines sogenannten Shredders, zu Partikelgrößen von durchschnittlich 10 mm x 20 mm 80 mm zerkleinert und dann mit einem Förderban durch eine Infrarot-Erwär ungsstrecke geführt, wobei das EPS auf ca. 105 °C erwärmt wird. Das EPS schrumpft, löst sich vom Papie und liegt in vereinzelten oder instabil zusammenhängenden Parti keln vor, die aus dem Partikelcharakter des Formteils resultie ren. Der Leim verbleibt am Papier. Das abgekühlte Gemenge wir in der Sammelstelle zwischengelagert und zur Endverarbeitun mittels Transport in die zentrale Aufbereitungsanlage überführt, worin das teilgeschrumpfte Gemenge durch Brechen in einem Walzen spalt nachzerkleinert und sodann einer Separation basierend au Dichteunterschieden, bspw. mittels Windsichtung oder Vibrations separation unterzogen wird.

Entsprechend einer anderen Schrittfolge lb können bei der Produk tion von Verpackungen und Einweggeschirre aus Extruder-EPS mi innen- und außenliegenden Papierschichten und fallweise zusätz lich angebrachten PE-Folien Stanzreste anfallen, die alle dre

Komponenten enthalten. Diese werden in einer dem Weg la analogen Weise zerkleinert und geschrumpft. Das abgekühlte Gemenge wird nach Transport in die zentrale Verarbeitung in einem Walzenbre¬ cher gebrochen, wodurch die geschrumpften EPS-Partikel in ihrer Größe entsprechend der Brechspaltweite begrenzt werden. Eine anschließende Siebung führt zur sortenreinen Abtrennung des EPS.

Entsprechend dem Weg 1c wird ein Gemenge von Faserabfällen, wie es bei der Textilverarbeitung anfällt, in einer Erwärmungsstrecke so erwärmt, daß die Relaxationstemperatur eines im Gemenge ent¬ haltenen Zielthermoplasten erreicht wird. Solche Zielthermopla¬ sten bei Fasern können bspw. verschiedene Polyamide oder auch PET sein. Der Zielthermoplast relaxiert und versprödet beimAbkühlen. Das Gemenge wird dann zur Endverarbeitung einem Brechwerk zu- geführt. Der versprödete Zielthermoplast wird in definiert kleine Partikel überführt und ist somit einer Sortierung durch Siebung zugänglich.

Bei der Arbeitsschrittfolge gemäß Weg ld wird eine Verbundfolie von zwei unterschiedlichen Thermoplasten oder von einem Thermo¬ plasten mit Papier oder Metall in einer Erwärmungsstrecke so erwärmt, daß die Relaxationstemperatur eines Zielthermoplasten erreicht wird. In Betracht kommende Zielthermoplasten sind hier PE, PP, PA, PET. Das Schrumpfen vor einer Zerkleinerung ist hier von besonderem Vorteil, weil auf diese Weise die gesamte SchrumpfSpannung der flächigen Folie genutzt bzw. freigesetzt wird. Der geschrumpfte Zielthermoplast wird nach diesem Behand¬ lungsschritt in der Form von streifen- bzw. faserähnlichen und versprödeten Gebilden an der anderen Verbundkomponente anhaften. Eine anschließende Zerkleinerung durch Quetschung im Brechspalt überführt die nicht-geschrumpfte Verbundkomponente innerhalb der Endverarbeitung in solche Partikel, die aufgrund ihrer Größe eine anschließende Sortierung ermöglichen. Bei der Zerkleinerung wird der geschrumpfte und versprödete Anteil an Zielthermoplasten bereits größtenteils von der anderen Verbundkomponente getrennt. Zur Gewährleistung einer vollständigen Verbundtrennung und einer definiert kleinen Partikelgröße des Zielthermoplasten dient ^' die weitere Behandlung in einem zusätzlichen Brechwerk. Eine ab-

schließende Siebung führt zur sortenreinen Abtrennung des Ziel¬ thermoplasten und der anderen Verbundkomponente.

Und schließlich eignet sich der Weg le für die gleiche Aufgaben- Stellung wie unter ld beschrieben. Bei solchen Verbundkombinatio¬ nen, bei denen die Zerkleinerung bereits zu einem sortierbare Gemenge führt, kann auf das nachfolgende Brechen mittels eines Brechwerkes verzichtet werden.

Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, daß schwer zerklei¬ nerbare Kunststoff-Anteile wie Fasern, Folien, Schaumstoffe, Becher- und/oder Schalenverpackungen etc. vor dem ersten Arbeits¬ schritt a) thermisch vorbehandelt und dabei fallweise erweich oder versprödet werden.

Weiterhin kann das vorzerkleinerte Partikelgemisch einer selekti ven Erwärmung durch Konvektionswärme und Schwerkraftsortierung, bspw. in einem Heißluft-Wirbelbett, unterzogen werden.

Eine Ausgestaltung sieht vor, daß das vorzerkleinerte Partikelge misch einer selektiven Erwärmung durch Infrarotstrahlungswärm unterzogen wird. Es kann aber auch von der Maßnahme Gebrauc gemacht sein, daß das vorzerkleinerte Partikelgemisch eine selektiven Erwärmung im Durchlauf durch ein Hochfrequenzfel unterzogen wird.

Weiterhin ist es wichtig, daß ein auf Relaxationstemperatu gebrachtes Gemenge vor einem weiteren Zerkleinerungsschrit zwischengekühlt wird. Während der Abkühlung findet die Versprö düng statt. In den meisten Fällen reicht eine Abkühlung bis z Temperaturen knapp unterhalb des Relaxationstemperaturbereiches Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, daß mittels Relaxatio und nachfolgender Abkühlung der Zielthermoplast in ein rieselfä higes Schüttgut überführt wird, dessen Versprödungszustand fü die weitere Verarbeitung besonders günstig ist.

Dabei sieht eine Ausgestaltung vor, daß ein geschrumpfte un versprödete und andere Partikel enthaltendes Gemisch durch Anwen

düng einer Prall-Zerkleinerung selektiv zerkleinert wird. Eine alternative Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, daß ein geschrumpfte und versprödete sowie andere Partikel enthaltendes Gemisch durch. Quetschung im Durchlauf durch einen Walzenspalt 5 eines Zweiwalzen-Brechwerks selektiv zerkleinert wird, wobei durch gezielte Einstellung des Walzenspaltes die Partikelgröße des Zerkleinerungsproduktes vorgegeben wird.

Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, daß eine Sortierung 0 der im Gemenge nach Versprödung und selektiver Nachzerkleinerung anfallenden Partikel in eine den Zielkunststoff enthaltende und andere Kunststoffe oder Stoffe enthaltende Fraktionen durch Siebung erfolgt.

15 Eine alternative Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, daß die Sortierung des im Gemenge anfallenden versprödeten und/oder nachzerkleinertenPartikelkollektivsmittels andererSortierungs¬ verfahren wie Windsichtung, MagnetSichtung, Schwimm/Sink-Schei- dung, Vibration oder eine Kombination dieser Verfahren vorgenom-

20 men wird.

Schließlich ist mit dem Verfahren vorgesehen, daß aus dem Abfall vor dem ersten Aufbereitungsschritt a) Störstoffe durch Lese¬ oder Handsortierung entfernt werden.

25.

Ein VerfahrensStammbaum, zugleich auch ein vereinfachter Vor¬ richtungsstammbaum, ist in der Fig. 2 gezeigt. An einer externen Sammelstelle 2, einem öffentlichen oder privaten Entsorger, f llweise auch beim Bau fallen Verpackungsmaterialien wie Folien,

30 Schaumstoffe, Formteile wie Flaschen, Becher, Einweggeschirr oder dergleichen als Kunststoffabfälle 20, 21, 22, 23 an und werden zunächst in einem Behälter oder Container 3 gesammelt. Sobald eine genügende Menge Abfallstoffe angefallen ist, die eine Wei¬ terverarbeitung lohnt, werden sie einem Shredder 4 aufgegeben und

35 in diesem zu Partikeln 25 bzw. zu Schaumstoff-Flocken zerklei¬ nert. Diese Art der Zerkleinerung in einem vergleichsweise lang¬ sam laufenden Schneidwerk 4 hat len Vorteil, daß die Kunststoff- teile 20 bis 23 einschließlich der ihnen anhaftenden Fremdstoffe

und Verunreinigungen unter vergleichsweise geringem Energieein¬ satz in eine solche Partikelgröße überführt werden, die nach dem Einschrumpfen eine gute Rieselfähigkeit ergibt. Die Partikel bzw. Flocken 25 werden nun mit einer Transporteinrichtung 5 durch eine 5 Wärmestrecke 6 geführt und dabei bis auf Relaxationstemperatur der verstreckten Kunststoffanteile erwärmt. DerWärmeeintragwird dabei so eingestellt, daß die Anteile an verstreckte Kunststoff vereinzelt schrumpfen, ohne dabei zusammenzubacken. Dies kann fallweise dadurch unterstützt werden, daß anstelle des als Trans- 0 porteinrichtung 5 gezeigten Transportbandes eine Schüttelrutsche verwendet wird. Die Wärmequelle 7 kann ein Heißlufterzeuger, ein Infrarotstrahler oder einHochfrequenzstrahlungsfeld sein. Alter¬ nativ ist auch ein Schrumpfen in einem Heißluft- oder Medien- Wirbelbett möglich. Im letzteren Falle können bspw. Schaumstoff-

15 und andere Kunststoffpartikel einem Wirbelstrombett aufgegeben werden, worin sie erwärmt und geschrumpft werden. Bei Erreichen einer bestimmten Dichte fallen sie durch das Wirbelstrombett nac unten durch und werden ausgetragen. Insgesamt entsteht durch das Schrumpfen der Partikel ein rieselfähiges Schüttgut, welches für

20 die weiteren Arbeitsschritte einschließlich Transport nicht zuletzt auch wegen der durch die Arbeitsschritte a) Zerkleinerun und b) thermische Behandlung erreichten Volumenreduktion sowi Änderung der physikalischen Eigenschaften sehr günstige Voraus setzungen schafft. Das aus der Wärmestrecke 6 anfallende zer

25.. kleinerte und thermisch behandelte Gut 15 wird einem Sammelbehäl ter 8 aufgegeben und daraus zum Transport in eine zentrale Aufbe reitungsanlage 30 mit einem Transportfahrzeug 9 transportiert.

In der zentralen Aufbereitungsanlage 30 wird das gesammelte, ein 30 Fraktion geschrumpfter undversprödeterKunststoff-Partikel eine Sorte und wenigstens eine weitere Fraktion ungeschrumpf er Parti kel einer oder mehrerer anderer KunststoffSorten sowie ein restliche Fraktion Fremdstoffe wie Papier etc. enthaltende Parti kel-Gemisch 26 einem Sammelbehälter 31 aufgegeben und dari 35 fallweise nach Aufnahme mehrerer Chargen mit einem (nicht darge stellten) Rührwerk durch Vermischung homogenisiert. Aus de Sammelbehälter 31 wird das Partikelgemisch 26 im Durchlauf durc einen Walzenbrecher 32 einer Nachzerkleinerung unterzogen, wobe

die vorzerkleinerten und in der Wärmestrecke 6 geschrumpften und durch nachfolgende Abkühlung versprödeten Partikel bzw. Flocken 15 mittels vorgegebener Spaltweite des Zweiwellen-Brechers 32 einer selektiven Nachzerkleinerung unterzogen werden.

Unter selektiverNachzerkleinerungwirdverstanden, daß bevorzugt die versprödeten und geschrumpften Partikel des ursprünglich verstreckte Anteile enthaltenden Kunststoff-Gemisches durch eine spezielle Art der Zerkleinerung, bspw. Quetschung oder Prallung nachzerkleinert werden, während die bei der thermischen Behand¬ lung unverändert gebliebenenKunststoffSorten, bspw. unverstreck- te oder höhere Relaxationstemperaturen aufweisenden Kunststoff¬ sorten nicht oder nur in geringem Umfange nachzerkleinert werden. Das hieraus anfallende nachzerkleinerte Partikelgemisch 27 wird in der zentralen Aufbereitungsanlage 30 mittels einer Transport¬ einrichtung 33 einem Zwischenbehälter 34 aufgegeben und schlie߬ lich in einer Sortiereinrichtung 35 in unterschiedliche Sorten bspw. A und B sortiert. Die Wahl der Sortiereinrichtung erfolgt dabei nach Maßgabe des anfallenden Gutes. Bspw. kann diese, wie in der Fig. 2 gezeigt, eine Siebmaschine sein, es kann sich aber auch um eine Vorrichtung zur Windsichtung, zur Magnetsichtung oder zur Sink/Schwimm-Scheidung handeln. Auch können die Parti¬ kelgemische 27 in mehreren hintereinander geschalteten Sortier¬ vorrichtungen mit einer Kombination derselben in mehrere Fraktio- nen sortiert werden. Solche weiteren Ausgestaltungen sind im Stammbaum der Fig. 2 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.

Wie die Fig. 2 weiter zeigt, ist das Schneidwerk 4 mit einer Anzahl walzenförmig oder scheibenförmig angeordneter Messer 40 ausgebildet und kann gegebenenfalls einen Siebbodenmit einstell¬ barer Spaltweite sowie einen Auslaß aufweisen.

Eine erfindungswesentliche Ausgestaltung sieht vor, daß das Schneidwerk 4 mit der Wärmestrecke 6 und der Transporteinrichtung 5 zu einer funktioneilen bzw. baulichen Einheit 41 vereinigt sind, wie dies insbesondere in der Fig. 3 gezeigt ist. Diese weist eine insgesamt sehr kompakte Bauart nach Art eines Schran-

kes auf. Darin ist in einem ersten Bauteil 42 der Shredder 4 mit den Messern 40 angeordnet. Diesem ist ein EinwurfSchacht 43 zugeordnet, durch den auf völlig ungeübte Personen, d.h. kein Fachpersonal, gefahrlos Kunststoffteile wie Becher, Flaschen, Schaumstoffe und dergleichen zur nachfolgenden Zerkleinerung durch den Shredder 4 einwerfen können. Die dann zerkleinerten Partikel bzw. Flocken 25 werden durch die Transporteinrichtung 5, bspw. ein wärmeunempfindliches Transportband, durch die Wärme¬ strecke 6 transportiert und dabei durch die Wärmequelle 7 aufge- heizt. Diese ist im zweiten Bauteil 44 enthalten, wobei am Ab- wurfende der Transporteinrichtung 5 der Sammelbehälter 8 in einer ausziehbaren Schublade 45 enthalten ist. Dieser wird dann vom Betriebspersonal der Sammelstelle von Zeit zu Zeit in einen größeren Container entleert und dann entsprechend der Darstellung in Fig. 2 mit einem Transportfahrzeug 9 von Zeit zu Zeit in die zentrale Aufbereitungsanlage 30 transportiert.

In der zentralen Aufbereitungsanlage 30 können die versprödeten Partikel 26 in eine nach oben streng begrenzte Partikelgröße überführt werden. Nicht geschrumpfte, und somit nicht versprödete Kunststoffteile anderer Sorten sowie Etiketten-, Papier- oder Klebestreifenreste, welche in der Praxis häufig in den erfin¬ dungsgemäßen Maschinen ebenfalls mitzerkleinert werden, werden in der erfindungsgemäß verwendeten Zerkleinerungsvorrichtung 32, einem Zweiwalzen-Brechwerk nicht zerkleinert. Dadurch kann bspw. mittels einer einfachen Siebung oder durch andere geeignete Trennvorrichtungen wie Windsichter oder Schüttelrinnen die Tren¬ nung dieser Fremdstoffe vom Zielthermoplasten vorgenommenwerden. Man erhält auf diese Weise eine sortenrein aufbereitete, riesel- fähige Altkunststofffraktion A, die in dieser Form einer Kunst¬ stoffVerarbeitung zugeführt werden kann. Die andere Fraktion B enthält entweder eine weitere Kunststoffsorte oder auch mehrere KunststoffSorten mit Verunreinigungen, welche nachfolgend nac Wahl in weitere Fraktionen sortiert bzw. zerlegt werden kann.

Für den Einsatz an dezentralen Stellen des Anfalles 2 ist di kompakte Bauweise der integrierten baulichen Einheit 41 nach Fig. 3 mit Schneidwerk 4, Wärmestrecke 6 und Sammelbehälter 8 in eine

schrankartigen Verschalung 42, 44, 45 von besonderem Vorteil, weil sie überall dort einsetzbar ist, wo Altstoffe anfallen, also in allen dezentralen Sammelstellen vor Ort, bspw. in Hausgemein¬ schaften größerer Wohnblocks, bei Märkten von Handelsketten und dergleichen. Dadurch wird es möglich, eine flächendeckende Erfas¬ sung bspw. in Ballungsgebieten durchzuführen, ohne die ein wirk¬ lich leistungsfähiges Recycling von Kunststoffabfällen nicht möglich ist. Die kompakte Einheit 41 dieser Vorrichtung benötigt weiterhin keine höheren Energieeinspeisungen als andere gängige Haushaltsmaschinen wie bspw. Waschmaschinen etc. und kann -von jedem Laien ohne vorherige Instruktion bedient werden. Die vor¬ bereitenden Arbeitsschritte a) und b) vor der Endaufbereitung in der zentralen Aufbereitungsanlage 30 führen auch bereits zu einer Trennung von Verbundmaterialien, die ^" das nachfolgende Gewinnen einer Fraktion von Zielthermoplasten Vorschub leistet. Bekann¬ termaßen findet - zumindest teilweise - eine Verbundtrennung bei einigen Verbundkombinationen bereits während eines Zerkleine¬ rungsprozesses statt. Voraussetzung dazu ist ein ausreichend sprödes Verhalten mindestens einer der Verbundkomponenten. Über- raschenderweise zeigt sich, daß bereits die selektive Relaxation von Verbundmaterialien, die einen Zielthermoplasten enthalten, zu einer weitgehenden Verbundtrennung führt. Dies kann darauf zurückgeführt werden, daß die während der Relaxation freigesetzte SchrumpfSpannung auch auf die Grenzfläche zwischen den Verbundma- terialien wirksam wird und dort unter Erweichung der Haftschicht zu einem Abschälen der schrumpfenden Komponente führt. Auch bei der weiteren Sortierung, die häufig durch mechanische Einwirkung wie Vibrationen, Prallkräfte und ähnliches unterstützt wird, kann eine Trennung von zuvor versprödeten Zielthermoplasten erfolgen. Somit kann eine Verbundtrennung beim erfindungsgemäßen Verfahren je nach Zusammensetzung und Beschaffenheit des Gutes sowohl während der Verfahrensschritte a) und b), als auch während der Verfahrensschritte c) und d) erfolgen.

Die Sortierung des Zielthermoplasten aus dem Gemenge ist der letzte Verfahrensschritt. Die vorhergehenden Verfahrensschritte dienen dazu, das Gemenge oder die Verbundmaterialien in eine solche Form zu überführen, daß darin der Zielthermoplast als

kleines Partikel vorliegt, während die anderen Gemengekomponente die durch die anfängliche Vorzerkleinerung vorgegebene Größ aufweisen.

Bei den sich mehr und mehr durchsetzenden bzw. in Zukunft z erwartenden Sammel- und Sortiermethoden fürAltprodukte entstehe an vielen Stellen vorsortierte Gemenge von Altprodukten bz Altstoffen. Es existieren bereits Annahmestellen, die Produkt gruppen spezifische Sammlungen, bspw. von Polystyrol-Schaumstof fen (EPS) durchführen. Bei der Sortierung von WertStoffsammlunge werden bspw. Becher und Blister oder Hohlkörper als einzel Fraktionen gewonnen. Solche Altstoffgemenge, die neben thermopla stischen Kunststoffen auch andere Wertstoffe enthalten, entstehe bei der Produktdemontage, bspw. von KFZ- oder Haushaltsgeräte Als Eingangskriterium für die erfindungsgemäß zu behandelnd Verbundmaterialien oder Altstoffgemenge gilt, daß nur solc Stoffe zulässig sein sollen, die nicht von sich aus bereits z spröde sind, um während des Verfahrens weiter versprödet werden, so daß sie unter den gegebenen Verfahrensbedingung neben dem Zielthermoplasten ebenfalls in kleine Partikel übe führt und daraufhin nur ungenau sortiert werden können. Andere seits sind solche Abfälle für die Durchführung des erfindung gemäßen Verfahrens geeignet, die neben dem selektiv relaxierbar Zielthermoplasten andere nicht sprödhafte Kunststoffe, Papi oder dünnwandige Metallteile wie Aluminiumfolien enthalte Besonders gut geeignete Zielthermoplasten sind bspw. PS und P Compounds, PET, PA, CA sowie PE, PP, PVC, sofern diese nic speziell weich-elastisch eingestellt sind. In der vorsortiert Fraktion können zum Teil andere Stoffe zunächst mit dem Zie thermoplasten verbleiben. Von diesem können sie zu einem später Zeitpunkt in einem weiteren Aufbereitungs- oder Sortierung schritt getrennt werden, sofern sie nicht im Sekundärprodu verbleiben können.

Die Erfindung befaßt sich - wie zuvor erwähnt wurde - u.a. m der Aufbereitung von KunststoffSorten aus Verbundmaterialie Verbundbauteilen, Verbundprodukten oder dergleichen, die u.a. Gemenge auch mit Fremdmaterialien als Aufgabegut vorliegen.

Das Aufgabegut wird auf ein Fließbett eines Eigenfrequenzförde- rers aufgegeben und dort während der Förderung auf die für das Relaxieren des zu sortierenden Thermoplasten notwendige Tempera¬ tur erwärmt. Bei der Relaxation stellt sich die gewünschte Ver- bundtrennung und/oder Volumenreduzierung des zu sortierenden Thermoplasten ein. Im Anschluß an dieses beheizte Fließbett gelangt das Fördergut auf ein Fließbett, das mit einem Siebboden (Lochblech) versehen ist. Optional kann auch bereits das Flie߬ bett mit einem Sieb versehen sein, bei dem die Erwärmung statt- findet, so daß geschrumpfte Partikel direkt das Fließbett durch das Sieb passieren. Die relaxierten Thermoplastpartikel fallen durch das Sieb, während alle anderen Materialien weitergefördert werden. Der relaxierte Thermoplast kann somit separat abgeführt werden.

Liegen im Aufgabegut mehrere verstreckte Thermoplaste unter¬ schiedlicher Sorten vor, so können diese durch Hintereinander¬ schaltung mehrerer erfindungsgemäßer Fließbettstrecken jeweils nach dem Durchlaufen der für den verstreckten Thermoplasten charakteristischen Relaxationstemperatur voneinander und aus dem Gemenge getrennt werden.

Beispielsweise sollen Schaumstoff-Flocken behandelt werden, wie sie aus der Zerkleinerung von Schaumstoffprodukten resultieren. In dem Aufgabegut liegen PS, PE, PP, PU und auch mineralische Schaumstoffe vor. Die Flockengröße beträgt durch die Verwendung eines Zerkleinerungsaggregates etwa 10 x 30 x 20 mm.

Es wird ein Wendelförderer eingesetzt, der drei Erwärmungszonen mit jeweils anschließenden Siebzonen hintereinander aufweist. In der ersten Erwärmungszone wird das Aufgabegut auf 100 bis 105 °C erwärmt, wodurch die PS-Flocken schrumpfen. Aufgrund der Vibra¬ tion schrumpfen die Flocken immer als vereinzelte Partikel. In der anschließenden Siebstrecke wird das PS abgesiebt. In der nächsten Erwärmungsstrecke wird eine Temperatur von 135 - 140 °C erreicht, wodurch das PE schrumpft und in der anschließenden Siebstrecke abgesiebt wird. In der dritten Erwärmungsstufe schrumpft das PP bei 150 - 160 °C und wird anschließend abge-

siebt. Die abgesiebten Fraktionen können anschließend erfindungs¬ gemäß weiter aufbereitet werden.

In der Überlauf-Fraktion verbleiben die PU und die mineralische Schaumstoff-Flocken sowie eventuelle Etiketten oder Klebestrei¬ fen, die zuvor mit einem der separierten Schaumstoffe im Verbun vorgelegen haben. Alle Thermoplasten wurden sortiert und könne einem sortenreinen Umschmelzrecycling zugeführt werden.