DE19509808A1

DE19509808A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von Verbundelementen

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Publication number: DE19509808A1
Application number: DE19509808A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Engel; Christoph Muther
Original assignee: Individual
Current assignee: RESULT AG MAMMERN CH
Priority date: 1994-03-23
Filing date: 1995-03-22
Publication date: 1995-09-28
Anticipated expiration: 2015-03-23
Also published as: CN1055878C; US5938128A; EP0751831B1; DE19509808C2; CN1147774A; CA2185214C; DE59500692D1; EP0751831A1; WO1995025595A1; CA2185214A1; ES2110837T3; JPH09510394A; AU1951395A; ATE158203T1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Behandeln von Verbundelementen aus festen organischen und/oder anorganischen Verbundwerkstoffen wie Verbunden aus Metall/Metall, Kunststoff/Kunststoff, Metall/Kunststoff oder mineralischen Verbunden mit Metallen und/oder Kunst stoffen.

Verbundelemente dieser Art sind beispielsweise verzinnte Kupferleiterbahnen von Schaltungen, faserverstärkte Kunststoffe oder verkupferte Aluminiumdrähte in koextru dierter oder laminierter Form. So bestehen Metall-Metall- Verbunde - etwa bei Koaxialkabeln - vornehmlich aus einem Metallträger, beispielsweise einem Aluminiumdraht, mit einer galvanisch oder thermisch aufgetragenen Kupfer schicht, Kunststoff-Kunststoff-Verbunde beim Anwendungsfall Verpackungsfolie für Lebensmittel aus einem von Polyamiden (PA) gebildeten Kunststoffträger mit aufkaschiertem, laminiertem oder koextrudiertem Polyethylen (PE). Auch Kunststoff-Metallverbunde sind miteinander durch einen Ka schier- oder Laminiervorgang verbunden, z. B. bei einer Glasfaserepoxidplatte als Träger mit Kupferauftrag als Ba sismaterial für gedruckte Schaltungen. Metall-Kunststoff verbunde umfassen u. a. einen Träger aus Aluminiumblech mit einer aufgeklebten Schutzfolie aus Polypropylen (PP) für Fassadenplatten und Wetterschutzverkleidungen.

Probleme bilden diese Verbundelemente vor allem bei der Entsorgung, da bislang ein Trennen der sich im Verbund be findlichen Stoffe nicht stattfindet. Diese Verbundelemente werden heute fast ausschließlich - in umweltunverträgli cher Weise - verbrannt oder deponiert und so dem Wirt schaftskreislauf entzogen.

Zu den Verbundelementen, welche zukünftig geordnet entsorgt werden müssen, gehören vor allem auch Rückstände aus dem Verpackungsbereich. Gerade dort sind koextrudierte und la minierte Produkte bislang unersetzlich, da die im Verbund befindlichen Werkstoffe in Kombination hervorragende Verpackungseigenschaften besitzen.

Bei konventioneller Aufbereitung erfolgt der Aufschluß des Verbundelementes über die Korn- bzw. Partikelgröße, die kleiner als die jeweilige Schichtdicke der Komponenten ist. Dieser Aufschluß wird in der Regel über eine zumindest einstufige Feinstzerkleinerung in entsprechenden Mühlen - etwa Hammer-, Prall- oder Gegenstrom-Mühlen - durchgeführt, gegebenenfalls mit Unterstützung von Stickstoff zur Inertisierung und Tiefkühlung.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu entwickeln, mit welchem Verbundelemente so behandelt werden können, daß eine Rückgewinnung von Wertstoffen er folgt; die Verbundwerkstoffe sollen - ohne die Umwelt zu belasten - in die Wirtschaftskreisläufe zurückgebracht zu werden vermögen.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt die Lehre der unabhängigen Patentansprüche; die Unteransprüche geben günstige Weiter bildungen an.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden aus den erwähn ten Verbundelementen Feststoffpartikel erzeugt und diese einem Transportfluid - wie Luft - zugeführt, wobei relativ zum Strom des Gemisches aus Feststoffpartikeln und Transportfluid wenigstens ein diesen Strom querendes Strömungshindernis als Abrißkante zur Bildung von das Ge misch beschleunigend aufschließenden Heckwirbeln bewegt wird. Beim Übergang in diese Heckwirbel erfolgt sowohl eine plötzliche Erhöhung der Beschleunigung der Feststoff partikel als auch deren - sie aufschließende - Reibung aneinander.

Dazu hat es sich als günstig erwiesen, das Gemisch aus Transportfluid und Feststoffpartikeln dem Trenn- oder Auf schließvorgang an der/den Abrißkante/n mit einer Beschleu nigung von 20 bis 25 m/sec² zuzuführen, nachdem die zu be handelnden Verbundelemente - bevorzugt auf eine Korngröße von 5 mm bis 30 mm - zerkleinert oder aber vor dem Trenn- oder Aufschließvorgang verdichtet worden sind.

Die durch dieses Verfahren zu behandelnden Verbundstoffe werden vor dem selektiven Aufschluß zu Partikeln vorzerkleinert, die oberhalb der Korngröße von Feinzerkleinerungen liegen, und dann der Trenn- oder Aufschließzone zugeführt, somit im Luftstrom beschleunigt. Die einzelnen im Verbund befindlichen Stoffe werden freigesetzt, die physikalisch unterschiedlichen me tallischen Schichten wie auch die Kunststoffschichten lösen sich voneinander ab. Dieser Ablösevorgang erfolgt entlang der Phasengrenzen.

Vorteilhafterweise sollen während des Trenn- oder Auf schließvorganges eine Prozeßtemperatur zwischen 10° und 75° C, insbesondere etwa Raumtemperatur, und eine Umfangsge schwindigkeit an der Abrißkante zwischen 50 und 200 m/sec - bevorzugt 70 und 180 m/sec - vorhanden sein.

Dank dieser Maßgaben wird in der Trenn- oder Aufschließzone die Adhäsion zwischen den Komponenten der Feststoffpartikel durch deren Kraft übersteigende Beschleunigungs- und Reibungskräfte aufgehoben; das Lösen der Komponenten der Feststoffpartikel voneinander erfolgt bevorzugt unter Wär mezufuhr bzw. unter Flüssigkeits- und/oder Gaseintrag.

Im Rahmen der Erfindung liegen folgende Betriebsparameter in der Trenn- oder Aufschließzone:
eine Beschleunigung der Feststoffpartikel zwischen 20 und 60 m/sec², bevorzugt 23 und 53 m/sec², eine Umfangsge schwindigkeit zwischen 70 und 200 m/sec, bevorzugt 72 bis 180 m/sec, und ein Luftmengendurchsatz zwischen 5000 und 8500 Nm³/h.

So haben sich beispielsweise für Verbundelemente hoher Flä chenadhäsion - etwa ein Tubenlaminat, dessen Aluminiumfo lie beidseits mit LDPE (low density polyethylene) beschichtet ist - Beschleunigungen von 35 bis 40 m/sec², insbesondere etwa 38 m/sec², eine Temperatur von 70 bis 80°C, insbesondere etwa 75°C eine Umfangsgeschwindigkeit von 150 bis 200 m/sec, insbesondere etwa 180 m/sec, sowie ein Luftdurchsatz von 5000 bis 5600 Nm³/h, insbesondere von etwa 5250 Nm³/h, als besonders günstig erwiesen.

Für Innenbekleidungen der Kraftfahrzeugindustrie - wie Ar maturentafeln mit ABS, PUR-Schaum und PVC-Folien - oder entsprechend aufgebaute Verbunde wurden als Betriebsparame ter festgelegt:

Beschleunigungen von 20 bis 30 m/sec², insbesondere etwa 23 m/sec², eine Temperatur von 25 bis 35°C, insbesondere etwa 30°C, eine Umfangsgeschwindigkeit von 68 bis 77 m/sec, ins besondere etwa 72 m/sec, sowie ein Luftdurchsatz von 7800 bis 8500 Nm³/h, insbesondere etwa 8100 Nm³/h.

Für den Bereich beschichteter Drahtkörper wie Aluminium drähte mit Metallbeschichtung und PVC-Mantel sollen als Be triebswerte gelten:

eine Beschleunigung von 48 bis 56 m/sec², insbesondere etwa 53 m/sec², eine Temperatur von 35 bis 45°C, insbesondere etwa 40°C, sowie eine Umfangsgeschwindigkeit von 80 bis 90 m/sec, insbesondere etwa 85 m/sec, sowie ein Luftdurchsatz von 6000 bis 7000 Nm³/h, insbesondere von etwa 6320 Nm³/h.

Es wird deutlich, daß die einstellbaren Parameter des Auf schließvorganges an die zu behandelnde Sorte von Feststoff partikeln angepaßt werden müssen; letztere werden - wie oben angedeutet - in Abhängigkeit von ihren unterschiedli chen physikalischen Eigenschaften - insbesondere der Dich te, Reißdehnung, Rückstellkraft, Wärmeausdehnung und Wärmeübergang sowie der Elastizität und der damit verbunde nen molekularen Strukturunterschiede - selektiv aufge schlossen, die Adhäsionen der Verbundwerkstoffe untereinan der werden aufgehoben.

Durch das selektive Aufschließen erfolgt ein Zerfallen des Verbundelements in unterschiedlichste Strukturen, wobei sich die einzelnen Komponenten bezüglich Dimension und Geo metrie infolge ihrer unterschiedlichen Charakteristiken auch unterschiedlich verhalten. Es hat sich gezeigt, daß beim selektiven Aufschließen die Bestandteile aus Po lyethylen im wesentlichen unverändert bleiben, während me tallische Bestandteile, beispielsweise aus Aluminium - die vorher in flächiger Formvorlagen - sich einrollen und zu zwiebelartigen Strukturen deformiert werden. Kunststoffver bunde, beispielsweise Polystyrol-Polyethylen schließen sich - ohne deutliche Deformation - in unterschiedliche Strukturen auf mit deutlichen Unterschieden in Bezug auf die Partikelgrößen; diese sind erheblich größer als die er wähnten Zwiebelstrukturen.

Das unterschiedliche Aufschließ- bzw. Deformierungs- Verhalten der Metalle bewirkt, daß sich die einzelnen Be standteile voneinander ablösen, so daß darauf folgend ein getrenntes Abziehen der Kunststoffe, der mineralischen Fa seranteile und der Metallteile ermöglicht wird. So werden etwa die großen Partikel von den kleinen Partikeln getrennt, da die weniger stark aufgeschlossenen Produkte im Sieb verbleiben, während die kleineren Partikel die Maschen passieren. Eine weitere Separation wird in einem Trenntisch und/oder durch ein Fließbett ermöglicht, wobei sich die Strukturen, Dichten sowie geometrische und gravimetrische Unterschiede verfahrensfördernd auswirken.

Das beschriebene selektive Aufschließen erfolgt in einer Vorrichtung, die einen Strömungsweg für das - aus dem/den Verbundelement/en z. B. auf dem Wege des Zerkleinerns hergestellte - Feststoffpartikel tragende Transportfluid, anbietet, der von einer quer zur Strömungsrichtung profi lierten Wandung sowie einer Schar von aufeinander folgen den, relativ zur Wandung bewegten Werkzeugen begrenzt ist; letztere bilden jeweils in Strömungsrichtung zumindest eine Abrißkante zur Erzeugung eines Heckwirbels aus Transport fluid und Feststofffracht. Bevorzugt drehen sich die Werkzeuge als Teile eines Rotors in einem die Wandung ent haltenden Gehäuse als Stator. Der Aufschluß vollzieht sich in dem walzenartigen Heckwirbel in Abhängigkeit von der Ad häsion und der Schichtdicke der Feststoffpartikel, der Ver weilzeit in dieser Aufschließzone und der Umfangsgeschwin digkeit des Rotors sowie der erreichten Intensität der erzeugten Wirbel.

Das vorzerkleinerte Material wird durch Werkzeuge des Ro tors im Luftstrom beschleunigt. In den dabei entstehenden Wirbeln - bis hin in den Ultraschallbereich - schließt sich das zugeführte Material gegenseitig auf. Die einzelnen im Verbund befindlichen Stoffe werden freigesetzt, die physikalisch unterschiedlichen metallischen Schichten wie auch die Kunststoffschichten lösen sich voneinander ab. Die Metallschichten rollen sich - in beschriebener Weise - ein und bauen sich zwiebelartig auf. Der Durchmesser der entstehenden Zwiebelstrukturen wird dabei zum Mehrfachen der Schichtdicke des zuvor flächigen Verbundes. Die Kunststoffschichten erreichen durch ihre unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften eine unterschiedliche Struktur und Geometrie zueinander sowie zu den metallischen Schich ten, die sich ihrerseits untereinander oder auch zu mineralischen Verbundanteile unterschiedlich verhalten.

Insgesamt arbeitet dieses Verfahren außerordentlich wirkungsvoll und energiesparend. Durch das gegenseitige Aufschließen infolge des Aufeinanderprallens des Materials wird der Verschleiß an den Werkzeugen des Rotors sehr gering gehalten, was sich auf die Standzeit sowie die Verfügbarkeit der Vorrichtung oder entsprechender Anlagen im Betrieb sehr effizient auswirkt. Zu erwähnen ist vor allem, daß die Fraktionen letztendlich in fast reiner Form vorliegen und so äußerst günstig in die Wirtschaftskreis läufe zurückfließen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in

Fig. 1 die Draufsicht auf eine Anlage zum Behandeln von Verbundelementen;

Fig. 2 die teilweise Seitenansicht zu Fig. 1 nach deren Pfeil II;

Fig. 3 den Schnitt durch Fig. 1 nach deren Linie III-III;

Fig. 4 eine Trenn- oder Aufschließeinheit aus der Anlage nach Fig. 1 in teil weise geschnittenem Aufriß;

Fig. 5 den Querschnitt durch Fig. 4 nach deren Linie V-V mit vergrößertem Detail;

Fig. 6 bis Fig. 8 unterschiedliche Ausführungen ver größerter Werkzeuge der Trenn- oder Aufschließeinheit in Schrägsicht;

Fig. 9 einen Schnitt durch einen Teil einer weiteren Trenn- oder Auf schließeinheit;

Fig. 10 die Draufsicht auf ein weiteres Werkzeug;

Fig. 11 die Seitenansicht zu Fig. 10;

Fig. 12 bis Fig. 14 Schrägsichten auf Teile von Ver bundelementen;

Fig. 15 einen Querschnitt durch ein Ver bundelement mit Hinweisen auf die Zerkleinerungswirkung;

Fig. 16 eine Graphik zur Abhängigkeit des Ablösegrades von der Partikelgröße;

Fig. 17 eine Graphik zur Korngrößenvertei lung bei einer Zerkleinerung eines Verbundelements aus drei Komponen ten;

Fig. 18 Verteilung der Korngrößen bei se lektivem Aufschluß in der Trenn- oder Aufschließeinheit;

Fig. 19 eine Graphik zur Separation selek tiv aufgeschlossener Verbundwerk stoffe.

Gemäß Fig. 1 werden Verbundelemente 10 aus festen organi schen und/oder anorganischen Verbundwerkstoffen - wie Ver bunden aus Metall/Metall, Kunststoff/Kunststoff, Me tall/Kunststoff oder mineralischen Verbunden mit Metallen und/oder Kunststoffen - durch Erzeugung von Feststoffpar tikeln in einem Vorzerkleinerer 12 auf eine Korngröße von 5 bis 30 mm zerkleinert sowie über eine Schnecke 14 zur Do sierung Silobehältern 16 zugeführt. Aus diesen fördern Do sierschnecken 18 die entstandenen Feststoffpartikel zu einer Trenn- oder Aufschließeinheit 20, in der sie selektiv aufgeschlossen werden.

In der Trenn- oder Aufschließeinheit 20 werden die Verbund elemente 10 in ihre Bestandteile zerlegt sowie die abgelö sten Schichten als Gemisch über Rohrleitungen 22 zu einem Zyklon-Filter 24 geführt, um über eine Zellenradschleuse 26 auf einen Elevator 28 zur Förderung des Gemisches der Kom ponenten in weitere Silos 30 zur Zwischenlagerung gefördert zu werden. Diesen ist eine Förderschnecke 32 nachgeschal tet, über die und einen weiteren Elevator 28 _a das Gemisch in eine Siebeinrichtung 34 gelangt, in der das Gemisch einer Separation unterzogen wird.

Das nicht sortenreine Gemisch wird zur Separation dann Fließbettseparatoren 36 zugeführt. Die sortenreinen Komponenten werden von der Siebeinrichtung 34 bzw. den Fließbettseparatoren 36 zu einem Extruder 38 oder zu einer Absackstation 40 gebracht; die nun sortenrein vorliegenden Komponenten der Verbundelemente 10 werden der Verwertung zugeführt.

Die Trenn- oder Aufschließeinheit 20 enthält in Fig. 4 in nerhalb eines zylindrischen Gehäuses 42 an Radialarmen 44 einer vertikalen angetriebenen Welle 45 Werkzeuge 46. Die Wandung 43 des Gehäuses 42 weist eine querschnittlich pro filierte Innenfläche auf, beispielsweise in Fig. 5 eine Wellenform und in Fig. 9 einen sägezahnartigen Querschnitt.

Das als Stator dienende Gehäuse 42 begrenzt die eine Seite des Strömungsweges für das Gemisch aus Feststoffpartikeln und Trägerfluid, beispielsweise Luft; die andere Seite wird in den vier in Fig. 4 angedeuteten Etagen durch die Werkzeuge 46 begrenzt bzw. durch eine innerhalb des Konstruktionskreises K für die Werkzeugpositionen des Ra dius r liegende Rohrwand 48, die sich zwischen zwei in Ab stand a zueinander vorgesehenen Tellern 50 jeder Etage er streckt. Deren Radius ist mir r₁ bezeichnet und mißt das 5- bis 10-fache der Weite b eines schmalen Ringraumes 56, der sich innerhalb des Gehäuses 42 erstreckt.

Die Welle 45 bildet mit diesen von ihr abragenden Etagen aus Radialarmen 44, Werkzeugen 46, Rohrwand 58 und Tellern 50 einen Rotor 52, zwischen dessen Etagen die in Spaltab stand e benachbarten beiden Teller 50 einen Spaltraum 54 begrenzen.

Das Gemisch aus Feststoffpartikeln und Transportluft wird dem zwischen Stator 42 und Rotor 52 vorhandenen Ringraum 56 der tiefstliegenden Etage so zugeführt, daß es gegen die Drehrichtung x des Rotors 52 strömt. Dabei entsteht - in Drehrichtung x - hinter jedem Werkzeug 46, das eine Abrißkante 47 anbietet, ein Heckwirbel, wie er in Fig. 9 bei Q angedeutet ist. In diesem Heckwirbel Q wird der Ge mischstrom abrupt beschleunigt, die Feststoffpartikel wer den aneinandergerieben und dabei in ihre Komponenten aufgelöst. Dazu sind Umfangsgeschwindigkeit der Abrißkante 47, Prozeßtemperatur und Luftmengendurchsatz ebenso vorwählbar wie die Form der Wirbelbildung durch die Paarung Statorprofil/Werkzeugform.

Vor Eintritt in die nächste Etage kann sich der Gemisch strom in jenem Spaltraum 54 kurzzeitig ausdehnen, um dann in den nachgeordneten Ringraum 56 zu gelangen.

Werkzeugformen sind den Fig. 6 bis 9 zu entnehmen, wobei die einfachste - eine in den Ringraum 56 ragende Radial platte - nicht wiedergegeben ist. Die in den Werkzeugen 46, 46 _a, 46_b von Vertikalrippen 58 oder Wandstegen 59 be grenzten Durchbrüche bilden Kammern 60, welche die be schriebene Wirbelbildung verändern; durch die Auslegung der Werkzeuge werden die Intensitäten der entstehenden Verwirbelungen und somit die Wirkungen auf die Verbundelemente verändert (Beschleunigung, Aufprallenergie od. dgl.). Die Vertikalrippen 58 erzeugen vertikal nebeneinander gestreckte Kammern 60, die Wandstege 59 mehrere auch übereinander vorgesehene Kammern 60.

Das Werkzeug 46 der Fig. 10, 11 bietet zwei querschnittlich zueinander gekrümmte, einen Düsenspalt 62 begrenzende Ra dialprofile 64 an; der Gemischstrom wird hier bereits vor der Abrißkante 47 zusätzlich in einer zweiten Achse beschleunigt.

Einige Beispiele von Verbundelementen sollen das Verfahren weitergehend erläutern helfen.

Beispiel 1

Schichtaufbau eines Tubenlaminates als Verbundelement 10 in Fig. 12:

Komponente 70
LPDE 120 µm
Haftvermittler 71
Komponente 72	Aluminium 25-40 µm @	Haftvermittler 71 @	Komponente 73	LPDE 180.

Die gesamte Schichtdicke h mißt hier etwa 325-340 µm.

Beispiel 2

Schichtaufbau einer Armaturentafel eines Personenkraftwa gens als Verbundelement 10 _a in Fig. 13:

Komponente 70a
ABS 1,2 mm
2-Komponentenkleber 71a
Komponente 72a	PUR-Schaum 3,5 mm @	2-Komponentenkleber 71a @	Komponente 73a	PVC-Folie 250 µm

Die gesamte Schichtdicke h mißt hier etwa 4,95 mm.

Beispiel 3

Schichtaufbau von verkupferten Aluminiumdrähten als Verbundelement 10b in Fig. 14:

Komponente 70b:
PVC 500 µm (Isolation)
Komponente 72b:
Aluminium ⌀ 0,5 mm
Komponente 73b:	elektrochemischer Kupferauftrag 9 µm

Die gesamte Schichtdicke (Durchmesser d) mißt hier etwa 1009 µm.

Zu den obenstehenden Beispielen gelten die folgenden Betriebsparameter:

Tabelle 1

Betriebsparameter

Die Schichtdicken der Komponenten liegen also zwischen 9 µm und 3,5 mm bzw. 3500 µm. Die Beschleunigung des Materials in der Trenn- oder Aufschließeinheit 20 beträgt zwischen 23 und 53 m/sec.², was einer Prozeßzeit von 0,015 bis 0,078 sec. entspricht.

Bei einer Umfangsgeschwindigkeit des Rotors 52 zum Stator 42 von 72-180 m/sec. erfolgt ein Luftmengendurchsatz zwi schen 5250-8100 N m³/h bei einer Feststoffmenge von etwa 500 kg/h. Bei höheren Durchsätzen sind die Luftmengen linear zu erhöhen.

Das Verbundelement 10, 10 _a, 10 _b wird durch Freisetzung der unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften der Verbund werkstoffe - insbesondere der Dichte, Reißdehnung, Rückstellkraft, Wärmeausdehnung und Wärmeübertragung sowie der Elastizität und der damit verbundenen molekularen Strukturunterschiede - selektiv aufgeschlossen und die Ad häsionen der Verbundwerkstoffe untereinander aufgehoben.

Durch die Behandlung in der Trenn- oder Aufschließeinheit 20 erfolgt ein Aufschluß des Verbundelements 10, 10 _a, 10 _b in unterschiedlichste Strukturen, wobei sich die einzelnen Komponenten bezüglich Dimension und Geometrie infolge ihrer unterschiedlichen physikalischen Charakteristiken auch un terschiedlich verhalten.

Die Verbundelemente 10, 10 _a, 10 _b können vor dem Aufschluß verdichtet - beispielsweise extrudiert - werden. Es hat sich gezeigt, daß bei diesem selektiven Aufschluß die Be standteile aus Polyethylen im wesentlichen unverändert bleiben, während metallische Bestandteile, beispielsweise aus Aluminium - die vorher in flächiger Formvorlagen - in zwiebelartige Strukturen deformiert werden. Kunststoff verbunde, beispielsweise Polystyrol/Polyethylen, schließen sich ohne deutliche Deformation in unterschiedliche Strukturen auf mit erkennbaren Unterschieden in Bezug auf die Partikelgrößen; diese sind erheblich größer als die er wähnten Aluminiumzwiebelstrukturen.

Durch den selektiven Aufschluß werden die einzelnen Schichten des Verbundelements 10, 10 _a, 10 _b abgelöst, ohne daß die Schichtdicke der Komponenten verringert werden.

Einen Vergleich zwischen den Partikelgrößen der Verbund stoffe vor der Aufschließeinheit 20 (vorzerkleinert), dem selektiven Aufschluß und dem Austrag nach dem selektiven Aufschluß zeigt:

Tabelle 2

Bei diesem selektiven Aufschluß der Verbundelemente 10, 10 _a, 10 _b findet die Trennung der Komponenten in Abhängigkeit der physikalischen Unterschiede der Komponenten zueinander zwischen den jeweiligen Schichten statt. Bei einer Zerkleinerung erfolgt kein Aufschluß in Abhängigkeit der physikalischen Unterschiede.

Konventioneller Aufschluß der Verbundelemente geschieht - wie erwähnt - auf eine Korn- bzw. Partikelgröße, die kleiner sein muß als die jeweilige Schichtdicke der Komponenten des Verbundelementes; dies soll Fig. 15 verdeutlichen.

Dabei entsteht eine Korngrößenverteilung, die nicht durch die Komponenten als solche, sondern durch die geforderte Partikelgröße gegeben ist z. B. 100% < 300 µm. In Fig. 16 ist über der Aufschlußpartikelgröße G der Trennungs- oder Ablösegrad aufgetragen.

In dieser Korngrößenverteilung sind die Komponenten gemäß Fig. 17 (Menge M über der Partikelgröße G) in einer Bandbreite homogen verteilt.

Eine Separation kann somit nur bedingt auf einer Siebanlage erfolgen.

Erfordern die Schichtdicken eine feinste Vermahlung - wie z. B. bei einem Tubenlaminat Aluminium 25-40 µm - ergibt sich eine notwendige Partikelgröße von < 25-40 µm, um eine Separation vornehmen zu können.

Diese notwendige Partikelgröße wird zwangsläufig auch bei den anderen Komponenten wie LDPE erreicht. Eine Trennung der Komponenten wird hierdurch praktisch unterbunden, da die zur Trennung notwendigen Unterschiede fehlen.

Bei dem beschriebenen Verfahren liegen die Komponenten nunmehr in unterschiedlichen Partikelgrößen vor. Die Größenverteilung der Partikel ist entgegen einer Zerkleinerung (Feinvermahlung) - wie Fig. 17 anhand eines Diagrammes der Mengen M über der Korn- bzw. Partikelgröße G verdeutlicht - nicht überlagernd, sondern nebeneinanderliegend (Fig. 18).

Das unterschiedliche Aufschließ- bzw. Deformierungsverhal ten der Komponenten bewirkt, daß sich die einzelnen Schichten voneinander ablösen, so daß darauf folgend eine Separation der Kunststoffe und der Metallteile möglich wird.

So werden etwa die großen Partikel in einem Sieb von den kleinen Partikeln getrennt, da die weniger stark aufge schlossenen Produkte im Sieb verbleiben, während die kleineren Partikel die Maschen passieren.

Diese Siebung erfolgt auf einer in Fig. 19 skizzierten Mehrdeckersiebanlage 34 _a, deren Zulauf mit 75 bezeichnet ist und deren Sieblagen 76 _a bis 76 _d so ausgelegt werden, daß sie den Siebschnitten 1 bis 4 in Fig. 18 entsprechen, was eine weitgehende Separation der Komponenten ermöglicht. So liegen die Bereiche A, C und E bereits sortenrein vor (Strom A₁; C₁; E₁), die Ströme B₁, D₁ des Bereichs B (Schnittmenge Komponente 1/2) bzw. des Bereichs D (Schnittmenge Komponente 2/3) werden anschließend einer weiteren Separation auf Trenntischen und/oder auf einem Fließbett zugeführt, wobei die Strukturen, Dichten sowie geometrische und gravimetrische Unterschiede zur Trennung genutzt werden.

Sobald durch das Trennen eine Metall- und/oder Kunststoff fraktion gewonnen ist, können die Fraktionen verdichtet werden. Dieses Verdichten erfolgt durch Agglomeration und/oder Extrusion.

Claims

1. Verfahren zum Behandeln von Verbundelementen aus festen organischen und/oder anorganischen Verbundwerk stoffen wie Verbunden aus Metall/Metall, Kunst stoff/Kunststoff, Metall/Kunststoff oder mineralischen Verbunden mit Metallen und/oder Kunststoffen durch Er zeugung von Feststoffpartikeln aus den Verbundelemen ten sowie Zugabe dieser Feststoffpartikel zu einem Transportfluid, wobei relativ zum Strom des Gemisches aus Feststoffpartikeln und Transportfluid wenigstens ein diesen Strom querendes Strömungshindernis als Ab rißkante zur Bildung von das Gemisch beschleunigend aufschließenden Wirbeln bewegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch dem Trenn- oder Aufschließvorgang an der/den Abrißkante/n mit einer Beschleunigung von 20 bis 25 m/sec² zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß das Verbundelement vor dem Trenn- oder Auf schließvorgang zerkleinert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeich net, daß das Verbundelement auf eine Korngröße von 5 mm bis 30 mm zerkleinert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß das Verbundelement vor dem Trenn- oder Auf schließvorgang verdichtet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekenn zeichnet durch eine Prozeßtemperatur während des Trenn- oder Aufschließvorganges zwischen 10° und 75° C, insbesondere etwa 30° bis 70°C, und eine Umfangsge schwindigkeit an der Abrißkante zwischen 50 und 200 m/sec., insbesondere 70 bis 180 m/sec.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß während des Trenn- oder Auf schließvorganges die Adhäsion zwischen den Komponenten der Feststoffpartikel durch deren Kraft übersteigende Beschleunigungs- und Reibungskräfte aufgehoben wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß während des Trenn- oder Auf schließvorganges die Komponenten der Feststoffpartikel unter Wärmezufuhr voneinander gelöst werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß während des Trenn- oder Auf schließvorganges die Komponenten der Feststoffpartikel unter Flüssigkeits- und/oder Gaseintrag voneinander gelöst werden.

10. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine Beschleunigung der Fest stoffpartikel zwischen 20 und 60 m/sec.², bevorzugt 23 und 53 m/sec.², einer Umfangsgeschwindigkeit zwischen 70 und 200 m/sec., bevorzugt 72 bis 180 m/sec, und einen Luftmengendurchsatz zwischen 5000 und 8500 Nm³/h während des Trenn- oder Aufschließvorganges.

11. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine Beschleunigung von 35 bis 40 m/sec², insbesondere etwa 38 m/sec², eine Tem peratur von 70 bis 80°C, insbesondere etwa 75°C, sowie eine Umfangsgeschwindigkeit von 150 bis 200 m/sec, insbesondere etwa 180 m/sec, während des Trenn- oder Aufschließvorganges für ein Verbundelement hoher Flächenadhäsion, insbesondere für ein Tubenlaminat mit LDPE beschichteter Aluminiumfolie.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet durch einen Luftdurchsatz von 5000 bis 5600 Nm³/h, in besondere von etwa 5250 Nm³/h.

13. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine Beschleunigung von 20 bis 30 m/sec², insbesondere etwa 23 m/sec², eine Tem peratur von 25 bis 35°C, insbesondere etwa 30°C, sowie eine Umfangsgeschwindigkeit von 68 bis 77 m/sec, ins besondere etwa 72 m/sec, während des Trenn- oder Auf schließvorganges für Innenbekleidungsschalen der Kraftfahrzeugindustrie, insbesondere für Armaturenta feln mit Bestandteilen ABS, PUR-Schaum, PVC-Folie.

14. Verfahren nach Anspruch 10 oder 13, gekennzeichnet durch einen Luftdurchsatz von 7800 bis 8500 Nm³/h, insbesondere etwa 8100 Nm³/h.

15. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine Beschleunigung von 48 bis 56 m/sec², insbesondere etwa 53 m/sec², eine Tem peratur von 35 bis 45°C, insbesondere etwa 40°C, sowie eine Umfangsgeschwindigkeit von 80 bis 90 m/sec, ins besondere etwa 85 m/sec, während des Trenn- oder Auf schließvorganges für drahtförmiges Schichtmaterial, insbesondere für einen Aluminiumdraht mit Kupfer schicht und PVC-Mantel.

16. Verfahren nach Anspruch 10 oder 15, gekennzeichnet durch einen Luftdurchsatz von 6000 bis 7000 Nm³/h, insbesondere von etwa 6320 Nm³/h.

17. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrag aus dem Trenn- oder Aufschließvorgang einem Separations- oder Siebvorgang unterzogen wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Separieren auf Trenntischen und/oder durch Fließbettseparatoren durchgeführt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekenn zeichnet, daß die Metall- und/oder Kunststoffteile nach dem Separieren verdichtet werden.

20. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekenn zeichnet, daß die Metall- und/oder Kunststoffanteile nach dem Separieren extrudiert werden.

21. Vorrichtung zum Behandeln von Verbundelementen aus festen organischen und/oder anorganischen Verbundwerk stoffen wie Verbunden aus Metall/Metall, Kunst stoff/Kunststoff, Metall/Kunststoff oder mineralischen Verbunden mit Metallen und/oder Kunststoffen, insbe sondere zur Durchführung des Verfahrens nach wenig stens einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekenn zeichnet, daß ein Strömungsweg (56) für ein aus dem/den Verbundelement/en hergestellte Feststoffparti kel tragendes Transportfluid von einer quer zur Strö mungsrichtung profilierten Wandung (43) sowie einer Schar von aufeinanderfolgenden, relativ zur Wandung bewegten Werkzeugen (46, 46 _a bis 46 _c) begrenzt ist und letztere jeweils in Strömungsrichtung zumindest eine Abrißkante (47) zur Erzeugung eines Wirbels (Q) aus dem Transportfluid und seiner Feststofffracht bilden.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuge (46, 46 _a bis 46 _c) auf einem einen Ringraum (56) als Strömungsweg bestimmenden Konstruk tionskreis (K) in Abstand zueinander um eine sie dre hende Welle (45) als Achse eines Rotors (52) innerhalb einer zylindrischen Wandung (43) eines Gehäuses als Stator (42) angeordnet sind.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Weite (b) des Ringraumes (56) etwa 20% des Radius (r) des Konstruktionskreises (K) entspricht.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung (43) zum Strö mungsweg oder Ringraum (56) hin eine gewellte Oberflä che aufweist, wobei die Wellen etwa parallel zur Rotorachse (45) ausgerichtet sind (Fig. 5).

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung (43) zum Strö mungsweg oder Ringraum (56) hin ein sägezahnartiges Profil aufweist, wobei die Kammlinien des Profils par allel zur Rotorachse (45) ausgerichtet sind (Fig. 9).

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (45) etwa verti kal verläuft und wenigstens zwei Etagen von Werkzeugen (46, 46 _a bis 46 _c) aufweist, wobei zwischen zwei Etagen ein Spaltraum (54) vorgesehen ist.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß jede Etage von Werkzeugen (46, 46 _a bis 46 _c) unter halb und oberhalb von diesen eine tellerartige Platte (50) sowie zwischen diesen nahe den Werkzeugen eine Rohrwand (48) aufweist.

28. Vorrichtung nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekenn zeichnet, daß der Einlaß für das Gemisch aus Transportfluid und Feststofffracht an der unteren Etage sowie der Auslaß der Vorrichtung (20) an der oberen Etage vorgesehen sind.

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug eine radial zur Welle (45) angeordnete Platte ist.

30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (46, 46 _a) eine parallel zur Strömungsrichtung angeordnete Platte mit wenigstens zwei Durchbrüchen als Kammern (60) ist.

31. Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (60) parallel zueinander und zur Welle (45) verlaufen.

32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 28, gekennzeichnet durch mehrere jeweils eine Kammer (60) umfangende Rahmen (59), von denen mehrere in Abstand zueinander das Werkzeug (46 _b) bilden.

33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (46 _c) zuein ander gekrümmte Profile (64) enthält, die einen sich in Strömungsrichtung verjüngenden, diese querenden Spalt (62) bilden.

34. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 21 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß ihr ein Vorzerkleine rer (12) oder ein Verdichter vorgeordnet ist.

35. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 21 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß ihr eine Siebeinrich tung (34) und/oder ein Fließbettseparator (36) nachge ordnet sind/ist.

36. Vorrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß der Siebeinrichtung (34) oder dem Fließbettsepara tor (36) ein Extruder (38) nachgeschaltet ist.