PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE19505544C1 15.05.1996
Titel Verfahren zur Aufbereitung von Altkunststoffen oder Altkunststoffgemischen für das Rohstoffrecycling
Anmelder Leuna-Werke GmbH, 06237 Leuna, DE
Erfinder Gebauer, Manfred, Dr., 06124 Halle, DE;
Pfitzner, Rolf-Peter, 06124 Halle, DE;
Beer, Harald, 06108 Halle, DE;
Burkhardt, Karl, 06124 Halle, DE
DE-Anmeldedatum 18.02.1995
DE-Aktenzeichen 19505544
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 15.05.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.05.1996
IPC-Hauptklasse C08J 11/10
IPC-Nebenklasse C08J 3/20   B29B 17/00   
Zusammenfassung Es war eine ökonomisch und ökologisch sinnvolle Verwertungsmöglichkeit für die bei der Herstellung von Polymeren entstehenden und abgetrennten niedermolekularen Produkte, sogenannte Gatsche, aufzufinden.
Die bei der Herstellung von Standardpolymeren anfallenden und in der Qualität stark schwankenden niedermolekularen Nebenprodukte werden aufgeschmolzen und bei dem Verfahren nach Patentanmeldung P 4329458.8-43 zu 0,1 bis 5 Masse-% den Altkunststoffen oder Altkunststoffgemischen bei Temperaturen von 150 bis 230°C am Einzug in den Extruder und/oder bei Temperaturen von 230 bis 280°C am Eingang des Rührreaktors und/oder bis zu 50 Masse-% bei Temperaturen von 150 bis 230°C am Ausgang des Rührreaktors zugesetzt.
Verwertung von Gatschen, vorzugsweise Polyethylengatschen, durch gemeinsame Aufbereitung mit Altkunststoffen für das Rohstoffrecycling.

Beschreibung[de]

Das günstige Preis-Leistungs-Verhältnis von Kunststoffen hat zu einem raschen Anstieg des Einsatzes dieser Werkstoffe in fast allen Lebensbereichen geführt.

Bei der Herstellung fallen aus verschiedenen Gründen und in verschiedenen Prozeßstufen auch Produkte an, wie z. B. Fehlchargen mit unterschiedlichen Viskositäten, Dichten, Verschmutzungsgraden usw., oder Standardprodukte aus kontinuierlichen Analysenmeßgeräten. Diese Produkte werden in der Regel als sogenannte Industrieabfälle aufgearbeitet, wie z. B. durch Granulieren, Filtrieren usw. und dann anteilig zu Neuware zugesetzt oder sie werden analog den sortenreinen Recyclaten aufgearbeitet und verwertet.

Auch die Wiederaufarbeitung von Altkunststoffen oder Altkunststoffgemischen wird in vielfältiger Weise durchgeführt (vergleiche z. B. G. Menges, W. Michaeli und M. Bittner (Hrsg.), Recycling von Kunststoffen, München-Wien 1992).

Aus der älteren Anmeldung P 43 29 458.8-43 (DE 43 29 458 A1) ist ein Verfahren zur Aufbereitung von Altkunststoffen oder Altkunststoffgemischen für das Rohstoffrecycling unter Einsatz eines Extruders bei Scherung und erhöhten Temperaturen bekannt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die von Metallen und groben Verunreinigungen befreiten Altkunststoffe oder Altkunststoffgemische in einem Extruder aufgeschmolzen und unter Friktion und äußerer Wärmezufuhr auf Temperaturen >400°C aufgeheizt werden, die Temperatur über die gesamte Länge des Extruders auf >400°C gehalten wird, das so vorabgebaute Altkunststoffmaterial in einen Rührreaktor überführt wird, wo bei Temperaturen >400°C ein weiterer Abbau erfolgt, und wobei entstandene Spaltgase und Schadstoffe über Entgasungseinrichtungen am Extruder, am Rührreaktor oder an beiden gleichzeitig abgezogen und verwertet werden, im Falle der Aufbereitung von Altkunststoffmaterial mit Halogenanteil und/oder erhöhter Verkokungsneigung entsprechende Additive direkt in den Extruder, den Rührreaktor oder in beide anteilig zugesetzt werden und wobei gegebenenfalls in den Rührreaktor reaktive Gase zudosiert werden.

Ein noch ungelöstes Problem stellt die ökonomisch und ökologisch sinnvolle Verwertung von sogenannten "Gatschen" dar, das heißt, die bei der Herstellung von Polymeren anfallenden, niedermolekularen Nebenprodukte, z. B. Polyethylen-Gatsche, die gegenüber den Standardprodukten in der Molmasse um mehrere Zehnerpotenzen niedriger und in der Regel verschmutzt sind, sowie höhere Anteile an Ölen von Kompressoren oder Initiatorlösungsmitteln enthalten.

Diese Produkte können auf Grund der Ölanteile und vor allem auf Grund der gegenüber Standardprodukten sehr niedrigen Molmassen, die zudem noch in Abhängigkeit von der Rezeptur der Standardsorte stark schwanken, weder Standardware noch Recyclaten zugesetzt werden.

Es ist auch versucht worden, diese Produkte stofflich zu verwerten. So wird in DD-PS 1 23 673 ein Additivgemisch zur Verbesserung der Fließfähigkeit von Erdöl-Mitteldestillaten des Siedebereiches 180 bis 400°C bei niedrigen Temperaturen vorgeschlagen, wobei eine Komponente des Additivgemisches ein Ethylen-Copolymer-Gatschprodukt mit einer Viskosität von 30 bis 400 mPa·s bei 140°C ist. Das Additivgemisch wird in Form eines Konzentrates in Lösungsmitteln oder direkt in das Mitteldestillat als Schmelze oder Granulat bei Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur zugeführt. Bei der Komponente A handelt es sich immer um ein Ethylen-Vinylacetat-Gatschprodukt und bei der Komponente B um ein thermooxidativ abgebautes Ethylen-Vinylacetat-Copolymerwachs.

Diese Verwertungsmöglichkeit hat sich jedoch auf Grund der stark schwankenden Qualitäten der "Gatsche" und auf Grund der gestiegenen Qualitätsanforderungen an die Additive nicht durchsetzen können.

Es bestand somit die Aufgabe, ein Verfahren zur ökonomisch und ökologisch sinnvollen Verwertung von den bei der Herstellung von Polymeren entstehenden und abgetrennten niedermolekularen Produkten, sogenannten "Gatschen", zu entwickeln.

Die Aufgabe wurde mit einem Verfahren zur Aufbereitung von Altkunststoffen oder Altkunststoffgemischen für das Rohstoffrecycling nach Patentanmeldung P 43 29 458.8-43 gelöst, bei dem die Altkunststoffe in einem Extruder unter Scherung und bei hohen Temperaturen (>400°C) vorabgebaut werden und der endgültige Abbaugrad in einem nachgeschalteten Rührreaktor erzielt wird, indem erfindungsgemäß die bei der Herstellung von Standardpolymeren anfallenden und in der Qualität stark schwankenden niedermolekularen Nebenprodukte, sogenannte Gatsche, aufgeschmolzen werden und zu 0,1 bis 5 Masse-% den Altkunststoffen oder Altkunststoffgemischen, ausgenommen Acrylharze, insbesondere PMMA, bei Temperaturen von 150 bis 230°C am Einzug in den Extruder und/oder bei Temperaturen von 230 bis 280°C am Eingang des Rührreaktors und/oder bis zu 50 Masse-% bei Temperaturen von 150 bis 230°C am Ausgang des Rührreaktors zugesetzt werden. Vorzugsweise werden dabei Polyethylen-Gatsche eingesetzt.

Als Altkunststoffe oder Altkunststoffgemische im Sinne der Erfindung lassen sich die nach ein- oder mehrmaligem Gebrauch im gewerblichen Bereich anfallenden Produkte, wie z. B. Landwirtschaftsfolien, Transportverpackungen, Kanister, Hohlkörper, Flaschen etc. einsetzen, oder die im Hausmüll anfallenden Produkte, vorzugsweise die Schwimmfraktion (Produkte mit einer Dichte <1 g/cm³). Es ist aber auch möglich, Produkte aus der Herstellung (Fehlchargen, An- und Umfahrprodukte bei Sortenänderung, Proben aus Prozeß- und Analysengeräten etc.) oder der Verarbeitung (Fehlchargen, Spritzgußangüsse etc.) einzusetzen.

Neben dem Einsatz der Gatsche aus der Herstellung von Standardpolymeren ist es aber auch möglich, weitere Gatsche, wie sie beispielsweise bei der Schmierölraffination als Paraffingatsch (Slack Wax) oder als Petrolatum (Bright Stock Slack Wax) anfallen, zu verarbeiten, in den Fällen, in denen deren Verwendung zur Paraffingewinnung nicht zweckmäßig erscheint.

Die erfindungsgemäß aufbereiteten Mischungen werden mit Vorteil gemeinsam mit Raffinerieeinsatzprodukten (z. B. für Steamcracker, Visbreaker, Synthesegaserzeugung) weiterverarbeitet. Somit entfällt für die Gatschprodukte das Fahren auf Halde oder ein aufwendiges Verbrennen.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert:

Aufbereitet wird in den Beispielen Altkunststoff aus der Hausmüllschwimmfraktion (Dichte <1 g/cm³).

Beispiel 1

Ein bei der Synthese von Hochdruckpolyethylen angefallener Gatsch mit folgender Spezifikation

Schmelzpunkt: 91°C

Dichte (20°C): 0,916 g/cm³

Viskosität (dyn. bei 140°C): 940 mPa·s

wurde über eine Aufschmelzeinheit bei 165°C aufgeschmolzen und zu 2 Masse-% einem Altkunststoffstrom am Einzug eines Doppelschneckenextruders zugesetzt. Das Gemisch wurde in der Abbaueinheit, bestehend aus Extruder und Rührreaktor gemäß Hauptpatent thermisch abgebaut und danach zu 20 Masse-% einem Hydrospaltrückstand, der als Einsatzkomponente für einen Steamcracker diente, zugesetzt.

Beispiele 1a bis 1c

Es wurde analog dem Beispiel 1 verfahren, aber mit folgenden Änderungen:

a) bei 150°C aufgeschmolzen und zu 0,1 Masse-% zugesetzt

b) bei 170°C aufgeschmolzen und zu 3,5 Masse-% zugesetzt

c) bei 228°C aufgeschmolzen und zu 5,0 Masse-% zugesetzt

Beispiel 2

Der Gatsch einer Hochdruckpolyethylenanlage mit folgender Spezifikation: Schmelzpunkt 87°C, Dichte (20°C) 0,918 g/cm³ und Viskosität (dyn. bei 140°C) 876 mPa·s, wurde in einer Aufschmelzeinheit bei 250°C aufgeschmolzen und zu 5 Masse-%, bezogen auf den abgebauten Altkunststoff, zwischen Extruder und Rührreaktor in den Schmelzestrom dosiert.

Das aus dem Rührreaktor ausgetragene Gemisch aus Altkunststoff und Gatsch wurde in Vakuumrückstand im Verhältnis 1 : 2 eindosiert und in einem Visbreaker thermisch gespalten.

Beispiele 2a bis 2c

Es wurde analog Beispiel 2 mit folgenden Änderungen gearbeitet:

2a) bei 230°C aufgeschmolzen und zu 0,1 Masse-% zugesetzt

2b) bei 260°C aufgeschmolzen und zu 2,8 Masse-% zugesetzt

2c) bei 280°C aufgeschmolzen und zu 4,5 Masse-% zugesetzt

Beispiel 3

Ein aus einer Hochdruckanlage zur Herstellung von Polyethylen isoliertes Nebenprodukt (Gatsch) mit einem Schmelzpunkt von 84°C, einer Dichte von 0,911 g/cm³ bei 20°C und einer dynamischen Viskosität von 768 mPa·s wurde bei 230°C aufgeschmolzen und am Ausgang aus dem Rührreaktor zu 48 Masse-% dem thermisch abgebauten Altkunststoffstrom zugesetzt. Dieses Gemisch wurde zu 5 Masse-% einem Vakuumvisbreakerrückstand zugemischt und in eine Vergasungseinheit gefahren und dort zu Synthesegas umgesetzt.

Beispiele 3a bis 3c

Es wurde analog Beispiel 3 mit folgenden Änderungen gearbeitet:

3a) bei 150°C aufgeschmolzen und zu 3 Masse-% zugesetzt

3b) bei 190°C aufgeschmolzen und zu 12 Masse-% zugesetzt

3c) bei 215°C aufgeschmolzen und zu 35 Masse-% zugesetzt


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Aufbereitung von Altkunststoffen oder Altkunststoffgemischen für das Rohstoffrecycling nach dem Verfahren der DE 43 29 458 A1, bei welchem die von Metallen und groben Verunreinigungen befreiten Altkunststoffe oder Altkunststoffgemische in einem Extruder aufgeschmolzen und unter Friktion und äußerer Wärmezufuhr auf Temperaturen >400°C aufgeheizt werden, die Temperatur über die gesamte Länge des Extruders auf >400°C gehalten wird, das so vorabgebaute Altkunststoffmaterial in einen Rührreaktor überführt wird, wo bei Temperaturen >400°C ein weiterer Abbau erfolgt, und wobei entstandene Spaltgase und Schadstoffe über Entgasungseinrichtungen am Extruder, am Rührreaktor oder an beiden gleichzeitig abgezogen und verwertet werden, im Falle der Aufbereitung von Altkunststoffmaterial mit Halogenanteil und/oder erhöhter Verkokungsneigung entsprechende Additive direkt in den Extruder, den Rührreaktor oder in beide anteilig zugesetzt werden und wobei gegebenenfalls in den Rührreaktor reaktive Gase zudosiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Herstellung von Standardpolymeren anfallenden und in der Qualität stark schwankenden niedermolekularen Nebenprodukte, sogenannte Gatsche, aufgeschmolzen werden und zu 0,1 bis 5 Masse-% den Altkunststoffen oder Altkunststoffgemischen, ausgenommen Acrylharze, insbesondere PMMA, bei Temperaturen von 150 bis 230°C am Einzug in den Extruder und/oder bei Temperaturen von 230 bis 280°C am Eingang des Rührreaktors und/oder bis zu 50 Masse-% bei Temperaturen von 150 bis 230°C am Ausgang des Rührreaktors zugesetzt werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Polyethylen-Gatsche den Altkunststoffen oder Altkunststoffgemischen zugesetzt werden.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com