EP4590480A1 - Verfahren zum reinigen von kunststoffabfall - Google Patents

Verfahren zum reinigen von kunststoffabfall

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Publication number
EP4590480A1
EP4590480A1 EP23758279.6A EP23758279A EP4590480A1 EP 4590480 A1 EP4590480 A1 EP 4590480A1 EP 23758279 A EP23758279 A EP 23758279A EP 4590480 A1 EP4590480 A1 EP 4590480A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cleaning
plastic waste
pretreatment
liquid
plastic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23758279.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Hofmann
Alexander Gercke
K i tof UCKURONIS
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hydrodyn Recycling GmbH
Original Assignee
Hydrodyn Recycling GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hydrodyn Recycling GmbH filed Critical Hydrodyn Recycling GmbH
Publication of EP4590480A1 publication Critical patent/EP4590480A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B17/00—Recovery of plastics or other constituents of waste material containing plastics
    • B29B17/02—Separating plastics from other materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29B2017/001—Pretreating the materials before recovery
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    • B29B2017/0217—Mechanical separating techniques; devices therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29B2017/0213—Specific separating techniques
    • B29B2017/0286—Cleaning means used for separation
    • B29B2017/0289—Washing the materials in liquids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/62—Plastics recycling; Rubber recycling

Definitions

  • the invention relates to a method for cleaning pre-shredded plastic waste, in particular plastic flakes.
  • EP 2 094 462 B1 a method for separating pulp and other adhering substances when recycling waste plastic, in particular mixed plastic, is known, in which films and pieces of thicker plastic parts of possibly pre-sorted plastic waste are mechanically pre-shredded into flakes or particles up to a predetermined size and the shredded material is introduced into a disk refiner together with water without first producing a compact or agglomerate from the flakes. Contaminants are largely rubbed off the flakes by the interacting disks of the disk refiner and are subsequently present as separate substances that can be separated from the plastic parts using a suitable separation process. A similar process is known from EP 2 094 461 B1.
  • the disk refiner is not a toothed disk refiner, but rather has a plurality of cleaning ribs extending between an inner and outer edge of the cleaning surfaces on the cleaning surfaces of the cleaning disks, with a plurality of cleaning webs running transversely to the direction of extension of the cleaning ribs being arranged between at least a few mutually adjacent cleaning ribs. At least one flank of the cleaning ribs is inclined relative to the axial direction of the respective cleaning disk or curved, and the cleaning webs each rise like a ramp and have a lower height than the cleaning ribs.
  • EP 3 057 751 B1 also discloses a device and a method for cleaning plastic, in particular plastic shreds, in the course of plastic recycling.
  • a toothed disc refiner is used with a central inlet for introducing the plastic to be cleaned into the working gap and an outlet provided on the outer edge of the working gap for the cleaned plastic together with rubbed off contaminants and water.
  • the outlet has an outlet pipe through which, during operation, water flowing past the side of the working gap and directed tangentially to the working gap is pumped, which exerts a suction effect on the working gap, so that the cleaned plastic is conveyed into the outlet pipe.
  • the discharge consistency can also be adjusted flexibly, in particular independently of the cleaning consistency. This makes it possible, in the interests of maximum energy efficiency and cleaning effect, to set a high solids consistency in the working gap and at the same time to set a suspension with a low solids consistency that can be easily conveyed or pumped downstream of the working gap.
  • the invention is therefore based on the object of providing a method of the type mentioned at the outset, with which plastic waste can be cleaned of a wide variety of contaminants as much as possible.
  • the invention solves the problem through independent claim 1.
  • Advantageous refinements can be found in the dependent claims, the description and the figures.
  • the invention solves the problem through the following steps:
  • a pretreatment step in which pre-shredded plastic waste is pretreated in a pretreatment device, wherein the pretreatment involves heating the plastic waste with a heating device of the pretreatment device to a cleaning temperature and / or the addition of at least one cleaning additive and mixing the plastic waste with the at least one cleaning additive the pretreatment device includes,
  • a cleaning step in which the plastic waste pretreated in the pretreatment device is cleaned in a cleaning device, the cleaning device comprising two cleaning tools driven in rotation relative to one another, the plastic waste being passed together with a cleaning liquid through a working gap between mutually facing working surfaces of the cleaning tools with cleaning teeth, whereby contaminants are removed from the plastic waste by friction,
  • the method according to the invention is used to clean pre-shredded plastic waste, for example plastic flakes or plastic snippets shredded from plastic films.
  • plastic flakes can be produced by shredding thin-walled hard plastics or foils, etc.
  • the contaminants to be removed can in particular be surface adhering ments, such as cellulose from label residues, hot melt adhesive, organic contamination from food residues, printed layers of paint, possibly with a printed seal, metallization of the surfaces, adhesive labels made of paper, plastic films or metal foils, etc.
  • the method according to the invention is used to clean pre-shredded plastic waste .
  • the plastic waste can be provided already shredded. However, it is also possible for the method according to the invention to include shredding the plastic waste before carrying out the cleaning process.
  • the shredding of plastic waste insofar as it is mentioned in this application, can be carried out, for example, by mechanical shredding devices such as shredders or cutting mills.
  • the pre-shredded plastic waste is pre-treated in a pre-treatment device for optimal subsequent cleaning.
  • the plastic waste is not cleaned in the pretreatment step.
  • the pretreatment step preferably comprises essentially no friction and essentially no or only slight agitation of the plastic waste.
  • the pretreatment includes heating the plastic waste with a heating device of the pretreatment device to a cleaning temperature and/or the addition of at least one cleaning additive and mixing the plastic waste with the at least one cleaning additive by the pretreatment device.
  • a liquid, such as water, can also be added during the pretreatment step. In particular, this can already be the cleaning liquid used in the cleaning step.
  • the pretreatment serves to act on the surfaces of the plastic waste, for example with a tempered washing solution at a defined temperature and with a defined exposure time. As mentioned, essentially no friction is exerted on the surfaces of the plastic waste during the pretreatment, for example via agitation.
  • the task of the pretreatment device is rather to create the structure on the surfaces to soften the contamination adhering to the plastic waste, such as a print layer or an adhesive layer, and to disable the van der Waals forces.
  • the purpose of the pretreatment is to reduce the physical binding forces that cause the contaminants to adhere to the plastic surface. A detachment of the contaminants, for example from printing inks, essentially does not occur during the pretreatment step and is also undesirable in order to avoid the migration of contaminants into interfaces of the plastics.
  • the pretreatment device can have thermal insulation in order to keep the plastic waste heated with the heating device at the predetermined cleaning temperature for a predetermined time. After pretreatment, the plastic waste is optimally prepared for subsequent cleaning.
  • the method according to the invention accordingly further comprises a cleaning step in which the pretreated plastic waste is cleaned in a cleaning device.
  • the cleaning device in particular forms a toothed disk cleaner and comprises two cleaning tools facing one another, which can be cleaning disks, for example. At least one of the cleaning tools is driven in rotation by means of a rotary drive, so that a relative rotation occurs between the cleaning tools.
  • the cleaning tools each have a work surface provided with cleaning teeth.
  • the working surfaces are annular, in particular circular, with an annular, in particular circular working gap being delimited between the opposing working surfaces.
  • the cleaning teeth of the opposing work surfaces mesh with each other so that the cleaning tools form a positive tool and a negative tool.
  • the teeth on the work surfaces are in particular individual teeth, which are not connected to one another by ribs or the like. It is possible that the cleaning tools can be adjusted axially relative to one another using a corresponding adjustment device, whereby the width of the working gap can be adjusted.
  • a desired friction can be achieved by the cleaning teeth meshing with one another, so that the contaminants can be optimally removed from the appropriately pretreated plastic waste.
  • the plastic waste is cleaned by friction. In particular, contaminants are rubbed off the surfaces of the plastic waste.
  • the cleaning teeth can come into contact with the base of the opposite cleaning tool.
  • a small gap can remain between the tooth flanks of the cleaning teeth so that the plastic waste is forced over the tooth flanks to achieve an optimal cleaning result.
  • the axis of rotation of the at least one rotatably driven cleaning tool, in particular the cleaning disk can at the same time be the axis of symmetry of the cleaning tool, in particular the cleaning disk.
  • An electric drive for example, can be used as a rotary drive.
  • the cleaning device has an inlet that can, for example, open centrally into the working gap.
  • the plastic waste to be cleaned is fed into the working gap via this inlet, for example together with the cleaning liquid.
  • the cleaning liquid and the plastic waste into the working gap separately.
  • the plastic waste to be cleaned is fed through the working gap together with the cleaning liquid that is introduced separately or together with the plastic waste.
  • the cleaning liquid can be water in particular. This also applies to the other embodiments mentioned below.
  • the plastic waste is sheared between the cleaning tools and is thus evenly distributed in the working gap.
  • the plastic waste passes through the number rows formed by the cleaning teeth. In the course of the cleaning by the cleaning teeth The friction exerted on the plastic waste rubs off or removes contaminants from the surfaces.
  • the plastic waste is discharged from the working gap of the cleaning device for further processing via an outlet, together with the removed adhesions or contaminants and the cleaning liquid.
  • practically any contaminants can be reliably and largely removed from the plastic waste in the cleaning step.
  • a mechanical liquid removal for example, can take place, i.e. a separation of the plastic waste from the cleaning liquid.
  • the liquid removal can in particular take place immediately, for example within less than a minute, preferably less than 30 seconds, after emerging from the outlet of the cleaning device. This reliably prevents re-contamination due to the cleaned plastic remaining for too long. If liquid depletion is provided in this application, this can be done, for example, via a phase separator and/or a centrifuge.
  • a drying step in which the plastic waste that has been cleaned in the cleaning device and optionally separated from the cleaning liquid and thus the separated contaminants is dried in a drying device.
  • the cleaned plastic waste is brought into a condition that can be easily processed further.
  • the plastic can, for example, have a residual moisture content of less than 5%, or less than 3%.
  • a sifting step for example a wind sifting step, can take place in which three-dimensional plastic flakes are separated from thin film flakes. This makes further processing easier.
  • a purity of the cleaned plastic waste of less than 100 ppm residual contamination, preferably less than 50 ppm, and even more preferably less than 20 ppm, can be achieved.
  • the pretreatment step does not serve to clean the plastic waste, but rather only to provide a defined pretreatment for the subsequent friction cleaning in the cleaning device.
  • the use of energy, the residence time and the need for cleaning additives can be optimized, with correspondingly beneficial effects on operating costs and environmental compatibility.
  • the cleaning device provides with its cleaning teeth geometric ensures that all plastic particles are exposed to essentially the same cleaning friction. This means that the cleaning result is consistently optimal for all plastic particles.
  • the pretreatment step which only serves for pretreatment, prevents premature release of contaminants, such as printing inks or coatings, into the liquid used in the pretreatment step, which would impair the effectiveness and reuse of cleaning additives. Intensive processing of the liquid used in the pretreatment step can be avoided.
  • the solids consistency of the suspension of plastic waste and cleaning liquid in the cleaning step is also important.
  • the solids content of the plastic waste to be cleaned in the working gap in relation to the cleaning liquid in the working gap should be less than 5% by weight for plastic waste in the form of films and less than 5% by weight for plastic waste in the form of PET or hard plastics 10% by weight.
  • the pretreatment device can have several pretreatment containers which receive the plastic waste during the pretreatment.
  • the desired temperature control and/or the desired exposure time of any cleaning additives can be set in a defined manner.
  • a desired minimum residence time for temperature control or exposure to cleaning additives is ensured in a simple manner, unlike with a continuous amount of product.
  • the plastic waste to be cleaned can be fed from the pretreatment containers for further processing one after the other and after the specified residence time.
  • the pretreatment device can have at least one pretreatment screw that conveys the plastic waste during the pretreatment step.
  • the pretreatment screw conveys the plastic waste in particular together with a liquid, for example the cleaning liquid used in the subsequent cleaning step.
  • the pretreatment screw can be completely filled with the liquid.
  • the pretreatment screw can be used to set a defined residence time for the plastic waste.
  • the pretreatment screw can include the heating device and/or thermal insulation.
  • the pretreatment screw can also include at least one feed device for the at least one cleaning additive.
  • the plastic waste it is also possible for the plastic waste to be supplied with the at least one cleaning additive before entering the pretreatment screw and/or for the plastic waste to be heated before entering the pretreatment screw.
  • the pretreatment device can have at least one pretreatment pipe system, in particular a pipe bundle system, through which the plastic waste is conveyed during the pretreatment step.
  • the plastic waste is also conveyed through the pretreatment pipe system, for example by means of a pump together with a liquid, for example the cleaning liquid used in the subsequent cleaning step.
  • the pretreatment pipe system can be completely filled with the liquid.
  • a defined residence time of the plastic waste can also be set by the pretreatment pipe system.
  • the pretreatment pipe system can comprise the heating device and/or thermal insulation.
  • the pretreatment pipe system can also comprise at least one feed device for the at least one cleaning additive.
  • the at least one cleaning additive can be fed to the plastic waste before it enters the pretreatment pipe system and/or for the plastic waste to be heated before it enters the pretreatment pipe system.
  • the pretreatment device can also comprise a stirring tank in which the plastic waste is stirred into a suspension. This ensures that the effect of cleaning additives and, if necessary, the temperature is controlled particularly reliably and evenly. It is also possible for the stirring tank or one of the pretreatment tanks or several of the pretreatment tanks to have a heating device and/or thermal insulation. It is also possible for the stirring tank or one of the pretreatment tanks or several of the pretreatment tanks to have feed devices via which the at least one cleaning additive is fed directly into the pretreatment tank or tanks.
  • the cleaning temperature can be at least 40 ° C and no more than 90 ° C, preferably not more than 70 ° C, further preferably not more than 60 ° C. It has been shown that with the method according to the invention, the desired cleaning effect is achieved at significantly lower cleaning temperatures compared to the prior art and, if necessary, also at significantly reduced use of cleaning additives and significantly reduced residence times. Some plastics, such as amorphous PET, crystallize at relatively low temperatures in the range of 70°C to 80°C and become correspondingly brittle. The use of brittle recyclates is usually not possible or is severely restricted. Because cleaning is possible at lower cleaning temperatures of less than 70°C, preferably not more than 60°C, crystallization of even problematic plastics can be safely avoided. A reduced use of cleaning additives is also desirable from an environmental point of view.
  • the at least one cleaning additive can comprise at least one surfactant and/or at least one caustic soda and/or at least one complexing agent.
  • the desired pretreatment is particularly effective with such cleaning additives.
  • the cleaning tools of the cleaning device can, as already explained, be cleaning disks.
  • the plastic waste can be introduced into the working gap through an inlet that opens centrally into the working gap and can be led out of the working gap through an outlet provided on the outer edge of the working gap.
  • the inlet can open into the working gap in the axial direction of the cleaning disks.
  • the width of the working gap can narrow outwards in the radial direction starting from the inlet in a first section and the width of the working gap in a second section arranged radially outside the first section can be constant.
  • the first section and the second section can in particular be a first ring section and a second ring section.
  • the inlet zone formed by the first section serves to receive the amount of plastic waste material at the inlet. Due to the initially wider and then outwardly narrowing working gap in the first section, the plastic waste is homogenized and evenly distributed, even if the input consistency, i.e. the proportion of plastic waste per unit of time and/or per process liquid volume, fluctuates considerably. This homogenization and even distribution is crucial for subsequent cleaning success. Optimum cleaning can only be achieved if the plastic waste is transported outwards to the outlet as evenly and individually as possible along the rows of teeth formed by the opposite cleaning teeth.
  • the second section in which the working gap width is constant, continues to be of crucial importance. Only the combination of the narrowing first section and the constant second section achieves this optimal cleaning result in that the necessary homogenization and equalization of the plastic waste takes place in the first section and sufficient physical stress on the plastic waste is achieved in the second section with a constant working gap width for an optimal cleaning effect.
  • the plastic waste in particular plastic flakes, are aligned in the inlet zone formed by the first section parallel to the flanks of the cleaning teeth, thereby avoiding an accumulation or clumping of plastic waste, which would be harmful to cleaning.
  • the necessary processing of the plastic waste for cleaning takes place in the work zone formed by the second section.
  • plastic flakes made from plastic films are difficult to dose for cleaning because they have a high dry and wet volume with a low bulk density. Due to the design of the working gap with the first section and the inlet zone formed thereby, the cleaning tools can easily accommodate sinusoidally fluctuating dosages, for example, without becoming clogged. Thanks to the design of the working gap, sandwich or film packages produced during the shredding of plastic films are also reliably broken down.
  • the pre-shredding of the plastic waste is of particular importance in that the unfolding of accordion-like plastic flakes using the cleaning tools according to the invention and the dissolution of foil packages into individual flakes can lead to an extension of the pre-shredded plastic waste.
  • the average grain size of the pre-shredded plastic waste is not more than 50 mm, preferably not more than 25 mm. for example in the range of 20 to 25 mm, has proven to be effective. This allows complete friction of the entire surfaces of the plastic waste in the working zone formed by the second section to be achieved with practical dimensions of the cleaning teeth.
  • the friction exerted by the opposing cleaning teeth ensures that contaminants, such as printing inks or metallized surfaces that are particularly difficult to clean, are completely removed. This means that a cleaning result can be achieved with extrinsic residual contamination of less than 100 ppm, preferably less than 10 ppm. This means that the recyclates produced according to the invention can be used like primary plastics for the production of plastic parts.
  • the cleaning device can further comprise means for axially adjusting the cleaning tools relative to one another, so that the width of the working gap is adjustable, with the cleaning teeth of the cleaning tools being able to be brought into contact with one another in the second section.
  • the cleaning teeth of the opposing cleaning tools can in particular engage with one another in a form-fitting manner.
  • the second section can directly follow the first section. In this way, the transition between the inlet zone formed by the first section and the working zone formed by the second section is optimized.
  • the second section can extend to the outer edge of the working gap.
  • the first section and the second section can together cover the entire working gap.
  • an inlet section is provided between the inlet and the first section, on which, for example, no cleaning teeth are arranged.
  • the working surfaces of the cleaning tools having the cleaning teeth can be arranged conically in the first section and parallel to one another in the second section. In this way, the first and second sections can be designed particularly simply.
  • the cleaning teeth can be arranged on the surface sections of the working surfaces of the cleaning tools forming the first section at a greater distance from one another than on the surface sections of the working surfaces of the cleaning tools forming the second section.
  • the density of the cleaning teeth per unit area is therefore lower in the first section than in the second section. This further simplifies the inlet of the plastic waste and further improves the homogenization and equalization as well as the separation of the plastic waste, while particularly effective cleaning takes place in the working zone formed by the second section due to the cleaning teeth that are arranged closer to one another.
  • the cleaning tool can in principle be designed as described in the parallel, unpublished German patent application 10 2022 117 372.0 by the present applicant.
  • the cleaned plastic waste can be dried in the drying device by means of pressing and/or air drying. This achieves particularly effective drying.
  • a pre-cleaning step is carried out, in which the shredded plastic waste is cleaned in a pre-cleaning device, the pre-cleaning device comprising two cleaning tools that are driven in rotation relative to one another, the plastic waste passing through a working gap together with a cleaning liquid facing each other Working surfaces of the cleaning tools are guided with cleaning teeth, with contaminants being removed from the plastic waste essentially without friction.
  • the cleaning liquid can again be water.
  • Pre-cleaning of the plastic waste pretreated in the pre-treatment device can be advantageous, among other things, depending on the type of plastic waste to be cleaned.
  • plastic waste from the consumer sector, so-called post-consumer raws (PCR) and plastic waste from the industrial sector, so-called post-industrial raws (PIR).
  • PCR in turn, are differentiated according to their origin, namely their origin from the household, agriculture or retail.
  • PCR raw materials have very different levels of contamination with impurities. As a rule, these are significantly higher than 50,000 ppm.
  • the contamination is also diverse, especially pulp from adhesive labels, food residues, glue, mineral deposits from soil and clay, but also printing inks.
  • PIR raw materials usually have contamination of an average of 50,000 ppm.
  • the contamination is more limited and almost exclusively includes printing inks, primers, binders and sealers.
  • the pre-cleaning step is particularly important for the desired cleaning result, especially for PCR plastic waste.
  • the pre-cleaning step can further improve the cleaning result, but is not absolutely necessary.
  • the pre-cleaning in the pre-cleaning step takes place in particular without cleaning additives.
  • the pre-cleaning can also be carried out without temperature control, in particular with unheated cleaning liquid.
  • the solid consistency should be set similarly to that in the cleaning step. By already significantly reducing contamination, the pre-cleaning allows further improved subsequent cleaning in the cleaning step.
  • the pre-cleaning also serves to separate flake packages.
  • the pre-cleaning tool can basically be designed like the cleaning tool, but in the course of the pre-cleaning it is essentially no friction is exerted on the surfaces of the plastic waste.
  • the distance between the cleaning teeth of the pre-cleaning tool can be chosen to be larger than that of the cleaning tool in the cleaning step. The focus is on forming a suspension from the plastic waste and the detached dirt, such as paper labels, into individual cellulose fibers. Accordingly, there is a distance between the cleaning teeth of the pre-cleaning tool that mesh with one another.
  • the pre-cleaning tool can in particular be designed as described in the parallel, unpublished German patent application 10 2022 117 371.2 by the present applicant. After the pre-cleaning step, liquid removal can again take place, as already explained above for the cleaning step.
  • further shredding of the pre-cleaned plastic waste can take place in a shredding step.
  • Further comminution in the comminution step can take place before the pretreatment step.
  • the grain size of the plastic flakes for cleaning in the cleaning step should be no more than 50 mm, preferably no more than 25 mm. This allows complete removal of extrinsic contamination. With larger plastic flakes there is a risk that not the entire surface will be exposed to the cleaning friction, for example with folded plastic flakes.
  • the desired grain size is determined by the height of the cleaning teeth of the cleaning tool.
  • the flake size should not be less than 5 mm.
  • adjacent plastic sections can also fold up, so that after the pre-cleaning there are longer plastic strips that are difficult to clean in the subsequent cleaning device.
  • long plastic straps are used in the shredding step to a size suitable for the subsequent main cleaning.
  • the comminution can take place, for example, in a mechanical comminution device, such as a shredder or a cutting mill.
  • the plastic waste can be rinsed with a rinsing liquid after the pre-cleaning step and before the cleaning step. Rinsing can again take place before the pre-treatment cut.
  • the rinsing liquid can in particular be water.
  • the flushing can take place in full flow. Rinsing can take place before or after further comminution.
  • the cleaning liquid used in the pre-cleaning step can be fed into a pre-cleaning liquid circuit.
  • the cleaning liquid used in the cleaning step can also be conducted in a cleaning liquid circuit. Fluid consumption can be minimized through such fluid circuits. This means that only a small proportion of liquid from an external supply has to be fed into the ongoing process, namely in order to compensate for relatively small liquid losses that are caused by the cleaning liquid being carried on by the plastic waste to be cleaned. In practice, a fresh liquid consumption of less than 1 m 3 /ton of the product to be cleaned is possible. Low fluid consumption reduces operating costs and is desirable from an environmental perspective.
  • the cleaning liquid used in the pre-cleaning step and/or the cleaning liquid used in the cleaning step can further be filtered.
  • Such filter devices for example ultrafiltration devices, can be used to free the liquid in a circuit from contamination. so that recontamination through the liquid circuit is prevented and the cleaning effect is permanently ensured.
  • the pre-cleaning liquid circuit can be separated from the cleaning liquid circuit.
  • the “dirty” pre-cleaning liquid circuit from the “clean” cleaning liquid circuit in the sense of a “firewall”
  • contamination between the liquid circuits and thus recontamination of, for example, already pre-cleaned plastic waste can be minimized in the cleaning step.
  • a post-cleaning step is carried out, in which the plastic cleaned in the cleaning device is re-cleaned in a post-cleaning device without the addition of cleaning additives, the post-cleaning device comprising two cleaning tools which are driven in rotation relative to one another, wherein the plastic waste is passed together with a cleaning liquid through a working gap between mutually facing work surfaces of the cleaning tools with cleaning teeth, any cleaning additives remaining after the cleaning step being removed from the plastic waste.
  • the cleaning liquid can again be water.
  • the post-cleaning device can be designed like the pre-cleaning device. Even during the subsequent cleaning, essentially no friction is exerted on the plastic waste that has already been cleaned in the cleaning step.
  • the post-cleaning serves primarily to remove any cleaning additives added in the pretreatment step, in particular through hydrodynamic turbulence. Of course, further removal of impurities is also possible to a small extent.
  • the subsequent cleaning is carried out in particular without cleaning additives.
  • the subsequent cleaning can also be carried out without temperature control, in particular with unheated cleaning liquid. After the post-cleaning step, liquid removal can again take place, as was basically explained above.
  • the cleaning liquid used in the post-cleaning step can in turn be used in a post-cleaning liquid circuit.
  • the cleaning liquid used in the post-cleaning step can be filtered.
  • ultrafiltration can be carried out so that an optimal post-cleaning result is achieved.
  • the post-cleaning liquid circuit can in turn be separated from the cleaning liquid circuit in order to avoid corresponding contamination between the cleaning steps.
  • a pre-cleaning step of the method according to the invention is shown in Figure la.
  • Pre-shredded plastic waste to be cleaned in particular in the form of plastic flakes, is fed to a feed silo 12 via a plastic inlet 10 supplied.
  • the plastic waste to be cleaned passes into a heavy material trap 14, in which any coarse heavy material contained in the plastic waste is separated from the plastic waste to be cleaned and removed.
  • the plastic waste goes into a feed hopper 16 of a pre-cleaning device.
  • a cleaning liquid, such as water, is also supplied to the feed hopper 16 via a first liquid inlet 17. From the feed hopper 16, the plastic waste passes together with the cleaning liquid into a working gap formed between two cleaning disks 18, 20 of the pre-cleaning device.
  • the pre-cleaning device has an inlet that opens centrally into the working gap.
  • one of the cleaning disks 18, 20 is driven in rotation via a rotary drive 22.
  • the cleaning disks 18, 20 have cleaning teeth on their surfaces delimiting the working gap. Due to the relative rotational movement between the cleaning disks 18, 20, the plastic waste is conveyed over the cleaning teeth and thereby pre-cleaned. The rotational movement causes the plastic waste to reach an outlet provided on the outer edge of the working gap, through which the plastic waste is fed to a mechanical liquid knock-off device 24.
  • a liquid pump 26 is also arranged in the area of the outlet, which conveys liquid, in particular water, supplied via a second liquid inlet 28, tangentially past the working gap and its outlet.
  • the liquid pump 26 can also be formed by a Venturi nozzle, with the liquid jet conveyed tangentially past the working gap and its outlet exerting a suction effect on the working gap due to the Venturi effect, so that the plastic waste is conveyed out of the working gap and further, like this is described in EP 3 057 751 Bl.
  • the liquid jet pumped by the liquid pump 26 or the Venturi nozzle transports the mixture of pre-cleaned plastic waste and cleaning liquid emerging from the outlet to the liquid knock-off device 24. A mechanical liquid knock-off takes place there in that the pre-cleaned plastic waste is separated from the liquid.
  • the severed one Liquid exits via the liquid outlet 30.
  • the leaked liquid is preferably filtered and then fed back to the first and second liquid inlets 17, 28 in a circuit.
  • the pre-cleaned plastic waste exits via an outlet 32 and reaches an inlet 34 of a shredding device shown in FIG. 1b.
  • the pre-cleaning device shown in Figure la exerts essentially no friction on the plastic waste.
  • the pre-cleaning device can be designed as described in the parallel, unpublished German patent application 10 2022 117 371.2 by the present applicant.
  • a possible comminution step of the method according to the invention which is possible after the pre-cleaning step and before the subsequent cleaning step will be explained with reference to FIG. 1b.
  • the pre-cleaned plastic waste supplied via the inlet 34 reaches a wet shredder 36, to which liquid, such as water, is further supplied via a liquid inlet 38.
  • the plastic waste is mechanically further shredded to an optimal size for the subsequent cleaning step, as explained above.
  • the mixture of further shredded plastic waste and liquid in turn reaches a mechanical liquid removal device 40, in which the further shredded plastic waste is separated from the liquid.
  • the further shredded plastic waste exits via the outlet 42 and the separated liquid via the liquid outlet 44.
  • the escaped liquid can in turn be fed back to the liquid inlet 38 in a circuit, optionally filtered.
  • the subsequent pretreatment and cleaning steps will be explained using Figure 1c.
  • the pre-cleaned and further shredded plastic waste passes from the outlet 42 to an inlet 46 of a pre-treatment device comprising several pre-treatment containers 48.
  • the pretreatment containers 48 continue to receive a liquid via a liquid inlet 50
  • Cleaning liquid such as water
  • the cleaning liquid is fed upstream of the liquid inlet 50 from a liquid preparation 52 to a mixing and heating container 54 of the pretreatment device.
  • the cleaning liquid in the mixing and heating container 54 can be heated to a predetermined cleaning temperature via a heating device 56, for example a superheated steam or gas heating device, and a heat exchanger 60.
  • At least one cleaning additive for example at least one surfactant and/or at least one caustic soda and/or at least one complexing agent, can be added from a cleaning additive container 58 into the cleaning liquid located in the mixing and heating container 54.
  • the mixture of cleaning liquid and optionally the at least one cleaning additive which is heated to the desired cleaning temperature depending on the process, is fed via the liquid inlet 50 to one of the pretreatment containers 48, where it is mixed with the plastic waste supplied via the inlet 46.
  • a next pretreatment container 48 is filled.
  • the pretreated mixture of plastic waste and cleaning liquid and optionally with the at least one cleaning additive is fed to an inlet 64 of the cleaning device via a pump 62.
  • the pretreatment containers 48 are filled and emptied one after the other.
  • the pretreatment device could also include a pretreatment screw that conveys the mixture or a pretreatment pipe system that conveys the mixture.
  • the cleaning device corresponds to the pre-cleaning device explained in Figure la.
  • the cleaning device also includes two cleaning disks 66, 68, which have one between them in particular limit an annular working gap to which the plastic waste is fed together with the cleaning liquid and the at least one cleaning additive via a central inlet.
  • the cleaning disks 66, 68 in turn have cleaning teeth on their surfaces delimiting the working gap and at least one of the cleaning disks 66, 68 is driven in rotation by means of a rotary drive 70.
  • a rotary drive 70 As a result, the plastic waste is conveyed from the central inlet through the working gap and is forced over the cleaning teeth of the cleaning disks 66, 68.
  • the plastic waste is thus conveyed together with the cleaning liquid and the at least one cleaning additive to an outlet provided on the outer edge of the working gap and from there to a further mechanical liquid removal device 72, as illustrated by the arrow 74 in FIG. 1c.
  • the cleaning of the previously pre-cleaned, further comminuted and specifically and definedly pre-treated plastic parts in the pre-treatment device is carried out by friction through contact with the cleaning teeth of the cleaning disks 66, 68.
  • the impurities remaining on the surface of the plastic waste are rubbed off by friction. Due to the pre-cleaning, further shredding and pre-treatment of the plastic waste, the plastic waste is essentially completely cleaned.
  • the separated cleaning liquid with the at least one cleaning additive and the rubbed-off contaminants exits via the liquid outlet 78 and is fed from this to the water treatment 52, as illustrated by the arrow 80 in FIG. 1c.
  • the cleaning liquid is separated from the impurities and the at least one cleaning additive in the course of filtering, in particular ultrafiltration, so that the cleaned cleaning liquid can be fed back to the mixing and heating container 54 in a circuit, as shown in Figure 1c by the Arrow 82 illustrates.
  • the cleaned plastic waste emerging from the outlet 76 then reaches the inlet 84 of a post-cleaning device shown in Figure Id.
  • the plastic waste enters a feed hopper 86, to which a cleaning liquid, in particular water, is also supplied via a liquid inlet 88.
  • a cleaning liquid in particular water
  • the mixture of cleaned plastic waste and cleaning liquid passes into a working gap, in particular an annular shape, formed between two cleaning disks 90, 92 of the post-cleaning device, again in particular via a central inlet.
  • At least one of the cleaning disks 90, 92 is driven in rotation via a rotary drive 94 and the cleaning disks in turn have cleaning teeth on their surfaces delimiting the working gap.
  • the post-cleaning device can be designed like the pre-cleaning device shown in Figure 1a.
  • liquid pump 98 at the outlet of the post-cleaning device, which also conveys cleaning liquid tangentially past the working gap and its outlet via the liquid inlet 88 and thereby conveys the post-cleaned plastic waste together with the cleaning liquid containing the cleaning additives from the working gap to the first liquid knock-off device 96.
  • the liquid pump 98 can also be formed by a Venturi nozzle, with the liquid jet conveyed tangentially past the working gap and its outlet exerting a suction effect on the working gap due to the Venturi effect, so that the plastic waste is conveyed out of the working gap and further, as this is described in EP 3 057 751 Bl.
  • the liquid separated from the post-cleaned plastic waste in the first liquid knock-off device 96 is discharged via a liquid outlet 100, as illustrated by the arrow 102 in Fig. Id.
  • the plastic waste dried in the first liquid knock-off device 96 then reaches a second mechanical liquid knock-off device 104, as illustrated by the arrow 106 in Fig. Id.
  • any remaining liquid is separated from the plastic waste and also discharged via the liquid outlet 100, as illustrated by the arrow 107 in Figure Id.
  • the further dried, cleaned plastic waste exits via the outlet 108 and from there reaches an inlet 110 of the drying device shown in Fig. le.
  • the plastic waste is dried in the drying device for subsequent further use. Liquid discharged via the outlet 100 can in turn be led back to the liquid inlet 88 in a circuit, optionally filtered.
  • the drying step according to Figure le initially comprises mechanical drying in a mechanical liquid tee device 112. Liquid separated therein is discharged via a liquid outlet 114.
  • the plastic waste then passes through a thermal drying device 116, where the plastic waste is dried to a residual moisture content of less than 5%, preferably less than 3%.
  • a sifting in particular a wind sifting, can take place in a sifting device 118.
  • Three-dimensional plastic flakes can be separated from thin film flakes.
  • the finally cleaned and dried plastic waste exits via the outlet 120 and can be sent for further processing.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von vorzerkleinertem Kunststoffabfall, insbesondere von Kunststoff-Flakes, umfassend die Schritte: • einen Vorbehandlungsschritt, in dem vorzerkleinerter Kunststoffabfall in einer Vorbehandlungseinrichtung vorbehandelt wird, wobei die Vorbehandlung eine Erwärmung des Kunststoffabfalls mit einer Heizeinrichtung der Vorbehandlungseinrichtung auf eine Reinigungstemperatur und/oder die Zugabe mindestens eines Reinigungszusatzes und die Vermischung des Kunststoffabfalls mit dem mindestens einen Reinigungszusatz durch die Vorbehandlungseinrichtung umfasst, • einen Reinigungsschritt, in dem der in der Vorbehandlungseinrichtung vorbehandelte Kunststoffabfall in einer Reinigungseinrichtung gereinigt wird, wobei die Reinigungseinrichtung zwei relativ zueinander drehend angetriebene Reinigungswerkzeuge umfasst, wobei der Kunststoffabfall gemeinsam mit einer Reinigungsflüssigkeit durch einen Arbeitsspalt zwischen einander zugewandten Arbeitsflächen der Reinigungswerkzeuge mit Reinigungszähnen geleitet wird, wobei Verunreinigungen durch Friktion von dem Kunststoffabfall entfernt werden, • einen Trocknungsschritt, in dem der in der Reinigungseinrichtung gereinigte Kunststoffabfall in einer Trocknungseinrichtung getrocknet wird.

Description

Verfahren zum Reinigen von Kunststoff abfall
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von vorzerkleinertem Kunststoffabfall, insbesondere von Kunststoff-Flakes.
Zur Reinigung eingesetzt werden zum Beispiel traditionelle Waschtechnologien mit kaltem oder heißem Prozesswasser. Ein solches Verfahren zum Reinigen mit mehreren von dem zu reinigenden Produkt durchlaufenden Reinigungstanks unter Beigabe von Reinigungsmitteln, die insbesondere Tinte von dem Kunststoffabfall trennen sollen, ist zum Beispiel bekannt aus EP 2 832 459 Bl. Dabei werden allerdings zum Beispiel Hotmelt-Klebestoffe, Druckfarben und Metallbedampfungen nicht vollständig abgelöst. Unter einem vollständigen Ablösen werden Restkontaminationen von weniger als 10 ppm verstanden, die bei thermischer Weiterverarbeitung, wie beispielsweise Extrusion oder Einschmelzung, nur noch geringfügig sogenannte VOCs (Volatile Organic Components) verursachen. Bei traditionellen Natronlauge-Heißwäschen werden zum Beispiel Druckfarben nur abgelöst, wenn zur Natronlauge speziell angepasste Tenside eingesetzt werden und die Flakes lange Zeit in der Waschlauge penetriert werden. Problematisch ist auch die Ablösung von Hotmelt-Klebem. Die vom Markt geforderten Restanhaftungen im Bereich von zumindest weniger als 100 ppm werden dabei in der Regel nicht erreicht. Dies macht sich in der Anwendung der Rezyklate bemerkbar, nämlich durch Gels in der Folie oder eine Gelbstichigkeit. Weitere gravierende Folgen sind Ausgasungen in der Granulatextrusion oder bei der Weiterverarbeitung in der LSP (Liquid State Polymerization), die PET in einem Hochvakuum aufkondensiert.
Die Folgen einer unzureichenden Purifizierung von lediglich „sauber“ im Vergleich zu „hochrein“ schränken die Anwendung von Rezyklaten und damit deren Vermarktung gravierend ein. Gleichzeitig steigen Anforderungen an die Qualität der Polymere, nämlich vergleichbar mit denen von Primärkunststoffen. Produkte aus Rezyklaten müssen weitgehend frei sein von anhaftenden Druckfarben, diversen VOC, die die Entgasung und Schmelzfiltration im Extruder belasten, extrinsischen Kontaminationen, da solche verbleibenden Unreinheiten zu nachteiligen Veränderungen der Polymereigenschaften in der Mechanik und in der Verarbeitung sowie zu unerwünschten Färb- und Geruchsveränderungen führen können. Die vorher beschriebenen Kontaminanten würden eine angestrebte Zulassung der Rezyklate zur Anwendung als Verpackung für Lebensmittel unmöglich machen, wenn sie im Reinigungsprozess nicht entfernt werden.
Aus EP 2 094 462 Bl ist ein Verfahren zum Abtrennen von Zellstoffen und anderen anhaftenden Stoffen beim Recyceln von Abfallkunststoff, insbesondere Mischkunststoff, bekannt, bei dem Folien und Stücke aus dickeren Kunststoffteilen von gegebenenfalls vorsortiertem Kunststoffabfall mechanisch zu Flakes oder Teilchen bis zu einer vorgegebenen Größe vorzerkleinert werden und das zerkleinerte Gut zusammen mit Wasser in einen Scheibenrefiner eingetragen wird, ohne vorher ein Kompakttat bzw. ein Agglomerat aus den Flakes zu erzeugen. Verunreinigungen werden von den zusammenwirkenden Scheiben des Scheibenrefiners weitgehend von den Flakes abgerieben und liegen nachfolgend als separate Stoffe vor, die durch ein geeignetes Trennverfahren von den Kunststoffteilen getrennt werden können. Aus EP 2 094 461 Bl ist ein ähnliches Verfahren bekannt.
Aus EP 2 734 302 Bl ist ein weiteres Verfahren zum Entfernen von Verunreinigungen auf Kunststoffschnipseln unter Verwendung eines Scheibenrefiners bekannt. Der Scheibenrefiner ist dabei kein Zahnscheibenrefiner, sondern weist auf den Reinigungsflächen der Reinigungsscheiben jeweils eine Mehrzahl von sich zwischen einem inneren und äußeren Rand der Reinigungsflächen erstreckenden Reinigungsrippen auf, wobei zwischen zumindest einigen zueinander benachbarten Reinigungsrippen mehrere quer zur Erstreckungsrichtung der Reinigungsrippen verlaufende Reinigungsstege angeordnet sind. Zumindest eine Flanke der Reinigungsrippen ist gegenüber der Axialrichtung der jeweiligen Reinigungsscheibe geneigt oder gekrümmt, und die Reinigungsstege steigen jeweils rampenartig an und besitzen eine geringere Höhe als die Reinigungsrippen. Auf diese Weise wird bei der Reinigung eine geringe mechanische Beanspruchung der Kunststoffschnipsel erreicht, indem diese zwischen die Scheiben, insbesondere zwischen die Reinigungsrippen, gezogen werden und ein Knicken bzw. Falten oder Knäueln der Kunststoffschnipsel, das zu einer unzureichenden Reinigung führen kann, vermieden wird.
Aus EP 3 057 751 Bl sind darüber hinaus eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Reinigen von Kunststoff, insbesondere von Kunststoffschnipseln, im Zuge von Kunststoffrecycling bekannt. Zum Einsatz kommt ein Zahnscheibenrefiner mit einem zentralen Einlass zum Einträgen des zu reinigenden Kunststoffs in den Arbeitsspalt und einem am äußeren Rand des Arbeitsspalts vorgesehenen Auslass für den gereinigten Kunststoff zusammen mit abgeriebenen Verunreinigungen und Wasser. Der Auslass weist ein Auslassrohr auf, durch das im Betrieb seitlich an dem Arbeitsspalt vorbeiströmendes und tangential zu dem Arbeitsspalt gerichtetes Wasser gepumpt wird, das eine Sogwirkung auf den Arbeitsspalt ausübt, so dass der gereinigte Kunststoff in das Auslassrohr gefördert wird. Auf diese Weise kann neben der Eintrags- und Reinigungskonsistenz auch die Austragskonsi stenz flexibel eingestellt werden, insbesondere unabhängig von der Reinigungskonsistenz. Dadurch ist es im Sinne einer maximalen Energieeffizienz und Reinigungswirkung möglich, im Arbeitsspalt eine hohe Feststoffkonsistenz einzustellen und gleichzeitig dem Arbeitsspalt nachfolgend eine gut förder- bzw. pumpfähige Suspension mit niedriger Feststoffkonsistenz einzustellen.
Ausgehend von dem erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Artbereitzustellen, mit dem Kunststoffabfälle von unterschiedlichsten Verunreinigungen möglichst weitgehend gereinigt werden können. Die Erfindung löst die Aufgabe durch den unabhängigen Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
Für ein Verfahren der eingangs genannten Art löst die Erfindung die Aufgabe durch die folgenden Schritte:
• einen Vorbehandlungsschritt, in dem vorzerkleinerter Kunststoffabfall in einer Vorbehandlungseinrichtung vorbehandelt wird, wobei die Vorbehandlung eine Erwärmung des Kunststoff abfalls mit einer Heizeinrichtung der Vorbehandlungseinrichtung auf eine Reinigungstemperatur und/oder die Zugabe mindestens eines Reinigungszusatzes und die Vermischung des Kunststoff abfalls mit dem mindestens einen Reinigungszusatz durch die Vorbehandlungseinrichtung umfasst,
• einen Reinigungsschritt, in dem der in der Vorbehandlungseinrichtung vorbehandelte Kunststoffabfall in einer Reinigungseinrichtung gereinigt wird, wobei die Reinigungseinrichtung zwei relativ zueinander drehend angetriebene Reinigungswerkzeuge umfasst, wobei der Kunststoffabfall gemeinsam mit einer Reinigungsflüssigkeit durch einen Arbeitsspalt zwischen einander zugewandten Arbeitsflächen der Reinigungswerkzeuge mit Reinigungszähnen geleitet wird, wobei Verunreinigungen durch Friktion von dem Kunststoffabfall entfernt werden,
• einen Trocknungsschritt, in dem der in der Reinigungseinrichtung gereinigte Kunststoffabfall in einer Trocknungseinrichtung getrocknet wird.
Das erfindungsmäße Verfahren dient zum Reinigen von vorzerkleinertem Kunststoffabfall, beispielsweise aus Kunststofffolien zerkleinerten Kunststoff-Flakes bzw. Kunststoffschnipseln. Grundsätzlich können Kunststoff-Flakes durch Zerkleinerung aus dünnwandigen Hartkunststoffen oder Folien etc. erzeugt werden. Die zu entfernenden Verunreinigungen können insbesondere Oberflächenanhaf- tungen sein, wie zum Beispiel Zellstoffe von Etikettenresten, Hotmelt-Kleber, organische Verschmutzungen von Lebensmittelresten, aufgedruckte Farbschichten, gegebenenfalls mit aufgedruckter Versiegelung, Metallisierungen der Oberflächen, Klebeetiketten aus Papier, Kunststofffolien oder Metallfolien etc. Das erfindungsmäße Verfahren dient zum Reinigen von vorzerkleinertem Kunststoff abfall. Der Kunststoffabfall kann bereits zerkleinert bereitgestellt werden. Es ist aber auch möglich, dass das erfindungsgemäße Verfahren eine Zerkleinerung des Kunststoff abfalls vor der Durchführung des Reinigungsverfahrens umfasst. Das Zerkleinern von Kunststoffabfall, soweit es in dieser Anmeldung erwähnt wird, kann zum Beispiel durch mechanische Zerkleinerungseinrichtungen, wie Schredder oder Schneidmühlen, erfolgen.
In dem Vorbehandlungsschritt wird der vorzerkleinerte Kunststoffabfall in einer Vorbehandlungseinrichtung für eine optimale nachfolgende Reinigung vorbehandelt. Im Vorbehandlungsschritt erfolgt also insbesondere noch keine Reinigung des Kunststoffabfalls. Insbesondere umfasst der Vorbehandlungsschritt vorzugsweise im Wesentlichen keine Friktion und im Wesentlichen keine oder nur geringe Agitation des Kunststoffabfalls. Die Vorbehandlung umfasst eine Erwärmung des Kunststoff abfalls mit einer Heizeinrichtung der Vorbehandlungseinrichtung auf eine Reinigungstemperatur und/oder die Zugabe mindestens eines Reinigungszusatzes und die Vermischung des Kunststoffabfalls mit dem mindestens einen Reinigungszusatz durch die Vorbehandlungseinrichtung. Im Zuge des Vorbehandlungsschritts kann auch eine Flüssigkeit, wie Wasser, zugegeben werden. Es kann sich hierbei insbesondere bereits um die im Reinigungsschritt verwendete Reinigungsflüssigkeit handeln. Die Vorbehandlung dient zum Einwirken auf die Oberflächen des Kunststoff abfalls, zum Beispiel mit einer temperierten Waschlauge definierter Temperatur und unter definierter Einwirkzeit. Wie erwähnt, wird während der Vorbehandlung im Wesentlichen keine Friktion auf die Oberflächen des Kunststoff abfalls ausgeübt, zum Beispiel über eine Agitation. Die Aufgabe der Vorbehandlungseinrichtung ist es vielmehr, die Struktur einer auf den Oberflächen des Kunststoffabfalls anhaftenden Verunreinigung, wie zum Beispiel einer Druckschicht oder einer Kleberschicht, zu erweichen sowie die Van-der-Waals-Kräfte außer Kraft zu setzen. Zweck der Vorbehandlung ist also eine Reduzierung der physikalischen Bindekräfte, die die Haftung der Verunreinigungen auf der Kunststoffoberfläche bewirken. Ein Ablösen der Verunreinigungen, zum Beispiel von Druckfarben, erfolgt im Zuge des Vorbehandlungsschritts im Wesentlichen nicht und ist auch nicht erwünscht, um die Migration von Verunreinigungen in Grenzflächen der Kunststoffe zu vermeiden. Die Vorbehandlungseinrichtung kann eine Wärmeisolierung aufweisen, um den mit der Heizeinrichtung erwärmten Kunststoffabfall für eine vorgegebene Zeit auf der vorgegebenen Reinigungstemperatur zu halten. Nach der Vorbehandlung ist der Kunststoffabfall optimal vorbereitet für die nachfolgende Reinigung.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst entsprechend weiterhin einen Reinigungsschritt, in dem der vorbehandelte Kunststoffabfall in einer Reinigungseinrichtung gereinigt wird. Die Reinigungseinrichtung bildet insbesondere einen Zahnscheibenreiniger und umfasst zwei einander zugewandte Reinigungswerkzeuge, bei denen es sich beispielsweise um Reinigungsscheiben handeln kann. Mindestens eines der Reinigungswerkzeuge ist mittels eines Drehantriebs drehend angetrieben, sodass zwischen den Reinigungswerkzeugen eine Relativdrehung erfolgt. Die Reinigungswerkzeuge weisen jeweils eine mit Reinigungszähnen versehene Arbeitsfläche auf. Die Arbeitsflächen sind ringförmig, insbesondere kreisringförmig, ausgebildet, wobei zwischen den einander gegenüberliegenden Arbeitsflächen ein ringförmiger, insbesondere kreisförmiger Arbeitsspalt begrenzt ist. Die Reinigungszähne der gegenüberliegenden Arbeitsflächen kämmen miteinander, sodass die Reinigungswerkzeuge ein Positivwerkzeug und ein Negativwerkzeug bilden. Bei den Zähnen auf den Arbeitsflächen handelt es sich insbesondere um einzelne Zähne, die also nicht durch Rippen o. ä. miteinander verbunden sind. Es ist möglich, dass die Reinigungswerkzeuge mittels einer entsprechenden Verstelleinrichtung axial zueinander verstellt werden können, wodurch die Weite des Arbeitsspalts eingestellt werden kann. Auf diese Weise kann abhängig von den zu reinigenden Kunststoffabfällen eine gewünschte Friktion durch die miteinander kämmenden Reinigungszähne erreicht werden, sodass die Verunreinigungen von dem entsprechend vorbehandelten Kunststoffabfall optimal entfernt werden können. Die Reinigung des Kunststoffabfalls erfolgt durch Friktion. Insbesondere werden Verunreinigungen von den Oberflächen der Kunststoffabfälle abgerieben. Hierzu ist es möglich, dass zwischen den Reinigungszähnen der gegenüberliegenden Reinigungswerkzeuge mittels entsprechender Axialverstellung ein sehr geringer Abstand bis zu einem Kontakt miteinander einstellbar ist. Beispielsweise ist es möglich, dass die Reinigungszähne in Kontakt mit dem Grund des gegenüberliegenden Reinigungswerkzeugs gelangen können. Zwischen den Zahnflanken der Reinigungszähne kann ein geringer Abstand bestehen bleiben, sodass die Kunststoffabfälle zum Erzielen eines optimalen Reinigungsergebnisses über die Zahnflanken gezwungen werden. Die Rotationsachse des zumindest einen drehbar angetriebenen Reinigungswerkzeugs, insbesondere der Reinigungsscheibe, kann gleichzeitig die Symmetrieachse des Reinigungswerkzeugs, insbesondere der Reinigungsscheibe sein. Als Drehantrieb kommt zum Beispiel ein elektrischer Antrieb in Frage.
Die Reinigungseinrichtung weist einen Einlass auf, der zum Beispiel zentral in den Arbeitsspalt münden kann. Über diesen Einlass wird der zu reinigende Kunststoffabfall in den Arbeitsspalt geleitet, beispielsweise gemeinsam mit der Reinigungsflüssigkeit. Es ist aber auch eine getrennte Zuführung der Reinigungsflüssigkeit und des Kunststoff abfalls in den Arbeitsspalt möglich. Der zu reinigende Kunststoffabfall wird gemeinsam mit der separat oder zusammen mit dem Kunststoffabfall eingebrachten Reinigungsflüssigkeit durch den Arbeitsspalt geleitet. Bei der Reinigungsflüssigkeit kann es sich insbesondere um Wasser handeln. Dies gilt auch für die weiteren nachfolgend genannten Ausführungsbeispiele. Der Kunststoffabfall wird zwischen den Reinigungswerkzeugen geschert und verteilt sich auf diese Weise gleichmäßig im Arbeitsspalt. Dabei passiert der Kunststoffabfall die aus den Reinigungszähnen gebildeten Zahlenreihen. Im Zuge der durch die Reinigungszähne auf den Kunststoffabfall ausgeübten Friktion werden Verunreinigungen auf den Oberflächen abgerieben bzw. abgelöst. Über einen Auslass wird der Kunststoffabfall gemeinsam mit den abgelösten Anhaftungen bzw. Verunreinigungen und der Reinigungsflüssigkeit aus dem Arbeitsspalt der Reinigungseinrichtung zur Weiterverarbeitung ausgetragen. In Kombination mit der zuvor erfolgten Vorbehandlung können in dem Reinigungsschritt praktisch beliebige Verunreinigungen von dem Kunststoffabfall zuverlässig und weitestgehend entfernt werden.
Nachfolgend zu dem Reinigungsschritt kann ein zum Beispiel mechanischer Flüssigkeitsabschlag erfolgen, also eine Trennung des Kunststoffabfalls von der Reinigungsflüssigkeit. Der Flüssigkeitsabschlag kann insbesondere umgehend erfolgen, beispielsweise innerhalb von weniger als einer Minute, vorzugsweise weniger als 30 Sekunden, nach dem Austritt aus dem Auslass der Reinigungseinrichtung. Eine Rückverschmutzung durch zu langes Verweilen des gereinigten Kunststoffs wird dadurch sicher vermieden. Sofern in dieser Anmeldung ein Flüssigkeitsabschlag vorgesehen ist, kann dies beispielsweise über einen Phasentrenner und/oder eine Zentrifuge erfolgen.
Nachfolgend erfolgt ein Trocknungsschritt, in dem der in der Reinigungseinrichtung gereinigte und gegebenenfalls von der Reinigungsflüssigkeit und damit den abgetrennten Verunreinigungen getrennte Kunststoffabfall in einer Trocknungseinrichtung getrocknet wird. Durch die Trocknung wird der gereinigte Kunststoffabfall in einen problemlos weiterzuverarbeitenden Zustand gebracht. Der Kunststoff kann nach der Trocknung zum Beispiel eine Restfeuchte von weniger als 5 %, vorzuweisen weniger als 3 %, aufweisen. Nach dem Trocknungsschritt kann noch ein Sichtungsschritt, zum Beispiel ein Windsichtungsschritt, erfolgen, in dem dreidimensionale Kunststoff-Flakes von dünnen Film-Flakes getrennt werden. Dies erleichtert die Weiterverarbeitung. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine Reinheit der gereinigten Kunststoffabfälle von weniger als 100 ppm Restverschmutzung, vorzugsweise weniger als 50 ppm, und noch weiter vorzugsweise weniger als 20 ppm, erreicht werden. Dies wird durch die Kombination des Vorbehandlungsschritts mit entsprechender Temperierung und/oder Einwirkung von Reinigungszusätzen, jedoch insbesondere ohne Ausüben von Friktion auf den Kunststoffabfall, mit einer nachfolgenden Reinigung durch Friktion in einem entsprechenden Reinigungswerkzeug erreicht. So kann in dem Vorbehandlungsschritt eine präzise Einwirkzeit in Kombination mit einer definierten Temperatur und/oder einem definierten Reinigungszusatz realisiert werden, ohne dass es bereits zu einem Ablösen von Verunreinigungen von dem Kunststoffabfall, insbesondere den Kunststoff-Flakes kommt. In Verfahren nach dem Stand der Technik, wie beispielsweise in der EP 2 832 459 Bl beschrieben, erfolgt dagegen eine Reinigung des Kunststoff abfalls in Agitationsbehältern, in denen auch die Temperierung und Zugabe von Reinigungszusätzen erfolgt. Dies erlaubt keine definierte Reinigung, da nicht sichergestellt ist, dass durch die im Wesentlichen zufällige Agitation des Kunststoff abfalls in den Agitationsbehältern, zum Beispiel durch Rühren, sämtliche Kunststoffteilchen in gleicher Weise einer Reinigungswirkung ausgesetzt werden. Das Ergebnis ist eine unvollständige Reinigung einzelner Kunststoffteilchen. Im Stand der Technik wird dieses Problem adressiert, indem mit höheren Reinigungstemperaturen und größeren Zugabemengen von Reinigungszusätzen sowie längerer Einwirkzeit gearbeitet wird. Dies ist aber unter energetischen und Umweltgesichtspunkten unerwünscht.
Erfmdungsgemäß dient der Vorbehandlungsschritt dagegen nicht zur Reinigung des Kunststoff abfalls, sondern lediglich zu einer definierten Vorbehandlung für die nachfolgende Friktionsreinigung in der Reinigungseinrichtung. Der Energieeinsatz, die Verweildauer und der Bedarf an Reinigungszusätzen kann optimiert werden, mit entsprechend vorteilhaften Auswirkungen auf den Betriebsaufwand und die Umweltverträglichkeit. Die Reinigungseinrichtung stellt durch ihre Reinigungszahn- geometric sicher, dass sämtliche Kunststoffteilchen im Wesentlichen der gleichen reinigenden Friktion ausgesetzt werden. Damit ist das Reinigungsergebnis für alle Kunststoffteilchen gleichbleibend optimal. Durch den lediglich der Vorbehandlung dienenden Vorbehandlungsschritt wird ein vorzeitiges Ablösen von Verunreinigungen, wie Druckfarben oder Beschichtungen, in die im Vorbehandlungsschritt verwendete Flüssigkeit vermieden, was Reinigungszusätze in ihrer Wirkung und Wiederverwendung beeinträchtigen würde. Eine intensive Aufbereitung der im Vorbehandlungsschritt verwendeten Flüssigkeit kann vermieden werden.
Von Bedeutung ist auch die Feststoffkonsistenz der Suspension aus Kunststoffabfall und Reinigungsflüssigkeit in dem Reinigungsschritt. Der Feststoffanteil des zu reinigenden Kunststoff abfalls in dem Arbeitsspalt im Verhältnis zu der im Arbeitsspalt befindlichen Reinigungsflüssigkeit sollte für eine optimale Reinigung bei Kunststoffabfall in Form von Folien bei weniger als 5 Gew.-% und bei Kunststoffabfall in Form von PET bzw. Hartkunststoffen bei weniger als 10 Gew.-% liegen.
Die Vorbehandlungseinrichtung kann nach einer Ausgestaltung mehrere Vorbehandlungsbehälter aufweisen, die den Kunststoffabfall im Zuge der Vorbehandlung aufnehmen. Auf diese Weise kann die gewünschte Temperierung und/oder die gewünschte Einwirkzeit etwaiger Reinigungszusätze definiert eingestellt werden. So ist durch die batchweise Vorbehandlung des Kunststoffabfalls in mehreren Vorbehandlungsbehältern anders als bei einer kontinuierlich durchlaufenden Produktmenge eine jeweils gewünschte minimale Verweildauer zur Temperierung bzw. Einwirkung von Reinigungszusätzen in einfacher Weise sichergestellt. Der zu reinigende Kunststoffabfall kann dabei nacheinander und jeweils nach der vorgegebenen Verweilzeit aus den Vorbehandlungsbehältern der weiteren Bearbeitung zugeführt werden. Nach einer weiteren Ausgestaltung kann die Vorbehandlungseinrichtung mindestens eine Vorbehandlungsschnecke aufweisen, die den Kunststoffabfall während des Vorbehandlungsschritts fördert. Die Vorbehandlungsschnecke fördert den Kunststoffabfall insbesondere zusammen mit einer Flüssigkeit, zum Beispiel der im nachfolgenden Reinigungsschritt verwendeten Reinigungsflüssigkeit. Dabei kann die Vorbehandlungsschnecke vollständig mit der Flüssigkeit gefüllt sein. Durch die Vorbehandlungsschnecke kann eine definierte Verweilzeit des Kunststoffabfalls eingestellt werden. Die Vorbehandlungsschnecke kann die Heizeinrichtung und/oder eine Wärmeisolierung umfassen. Auch kann die Vorbehandlungsschnecke mindestens eine Zuführeinrichtung für den mindestens einen Reinigungszusatz umfassen. Es ist jedoch auch möglich, dass dem Kunststoffabfall vor Eintritt in die Vorbehandlungsschnecke der mindestens eine Reinigungszusatz zugeführt wird und/oder dass der Kunststoffabfall vor Eintritt in die Vorbehandlungsschnecke erwärmt wird.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann die Vorbehandlungseinrichtung mindestens ein Vorbehandlungsrohrsystem, insbesondere ein Rohrbündelsystem, aufweisen, durch das der Kunststoffabfall während des Vorbehandlungsschritts gefördert wird. Auch durch das Vorbehandlungsrohrsystem wird der Kunststoffabfall beispielsweise mittels einer Pumpe zusammen mit einer Flüssigkeit gefördert, zum Beispiel der im nachfolgenden Reinigungsschritt verwendeten Reinigungsflüssigkeit. Dabei kann das Vorbehandlungsrohrsystem vollständig mit der Flüssigkeit gefüllt sein. Auch durch das Vorbehandlungsrohrsystem kann eine definierte Verweilzeit des Kunststoff abfalls eingestellt werden. Das Vorbehandlungsrohrsystem kann die Heizeinrichtung und/oder eine Wärmeisolierung umfassen. Auch kann das Vorbehandlungsrohrsystem mindestens eine Zuführeinrichtung für den mindestens einen Reinigungszusatz umfassen. Es ist jedoch auch möglich, dass dem Kunststoffabfall vor Eintritt in das Vorbehandlungsrohrsystem der mindestens eine Reinigungszusatz zugeführt wird und/oder dass der Kunststoffabfall vor Eintritt in das Vorbehandlungsrohrsystem erwärmt wird. Die Vorbehandlungseinrichtung kann weiterhin einen Rührbehälter umfassen, in dem der Kunststoffabfall zu einer Suspension eingerührt wird. Hierdurch wird die Einwirkung von Reinigungszusätzen und gegebenenfalls die Temperierung besonders zuverlässig und gleichmäßig erreicht. Weiterhin ist es möglich, dass der Rührbehälter oder einer der Vorbehandlungsbehälter oder mehrere der Vorbehandlungsbehälter eine Heizeinrichtung aufweisen und/oder eine Wärmeisolierung. Auch ist es möglich, dass der Rührbehälter oder einer der Vorbehandlungsbehälter oder mehrere der Vorbehandlungsbehälter Zuführeinrichtungen aufweisen, über die der mindestens eine Reinigungszusatz direkt in den oder die Vorbehandlungsbehälter zugeführt wird.
Die Reinigungstemperatur kann nach einer weiteren Ausgestaltung mindestens 40°C und nicht mehr 90°C, vorzugsweise nicht mehr als 70°C, weiterhin vorzugsweise nicht mehr als 60°C, betragen. Es hat sich gezeigt, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die gewünschte Reinigungswirkung bereits bei im Vergleich zum Stand der Technik deutlich geringeren Reinigungstemperaturen und gegebenenfalls auch einem deutlich verringerten Einsatz von Reinigungszusätzen sowie deutlich verringerten Verweilzeiten erreicht wird. Einige Kunststoffe, wie zum Beispiel amorphes PET, kristallisieren bereits bei verhältnismäßig geringen Temperaturen im Bereich von 70°C bis 80°C und werden entsprechend brüchig. Eine Verwendung brüchiger Rezyklate ist regelmäßig nicht möglich oder stark eingeschränkt. Indem eine Reinigung bereits bei geringeren Reinigungstemperaturen von weniger als 70°, vorzugsweise nicht mehr als 60°C möglich ist, kann ein Kristallisieren auch problematischer Kunststoffe sicher vermieden werden. Ein reduzierter Einsatz von Reinigungszusätzen ist darüber hinaus auch unter Umweltgesichtspunkten wünschenswert.
Der mindestens eine Reinigungszusatz kann mindestens ein Tensid und/oder mindestens eine Natronlauge und/oder mindestens einen Komplexbildner umfassen. Mit solchen Reinigungszusätzen ist die gewünschte Vorbehandlung besonders effektiv möglich.
Die Reinigungswerkzeuge der Reinigungseinrichtung können, wie bereits erläutert, Reinigungsscheiben sein. Der Kunststoffabfall kann durch einen zentral in den Arbeitsspalt mündenden Einlass in den Arbeitsspalt eingeleitet und durch einen am äußeren Rand des Arbeitsspalts vorgesehenen Auslass aus dem Arbeitsspalt herausgeleitet werden. Insbesondere kann der Einlass in Axialrichtung der Reinigungsscheiben in den Arbeitsspalt münden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann sich die Weite des Arbeitsspalts ausgehend von dem Einlass in einem ersten Abschnitt in radialer Richtung nach außen verengen und die Weite des Arbeitsspaltes in einem radial außerhalb des ersten Abschnitts angeordneten zweiten Abschnitt kann konstant sein. Der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt können insbesondere ein erster Ringabschnitt und ein zweiter Ringabschnitts sein. Die durch den ersten Abschnitt gebildete Einlaufzone dient dazu, die Materialmenge aus Kunststoffabfällen am Einlass aufzunehmen. Dabei kommt es durch den zunächst weiteren und sich dann nach außen verengenden Arbeitsspalt im ersten Abschnitt zu einer Homogenisierung und gleichmäßigen Verteilung der Kunststoffabfälle, auch wenn die Eintragskonsistenz, also der Anteil von Kunststoffabfällen pro Zeiteinheit und/oder pro Prozessflüssigkeitsvolumen, erheblich schwankt. Diese Homogenisierung und gleichmäßige Verteilung ist entscheidend für den nachfolgenden Reinigungserfolg. Nur wenn die Kunststoffabfälle möglichst gleichmäßig und vereinzelt entlang der durch die gegenüberliegenden Reinigungszähne gebildeten Zahnreihen nach außen zum Auslass transportiert werden, kann eine optimale Reinigung erreicht werden.
Dabei kommt dem zweiten Abschnitt, in dem die Arbeitsspaltweite konstant ist, weiterhin entscheidende Bedeutung zu. Erst die Kombination aus dem sich verengenden ersten Abschnitt und dem konstanten zweiten Abschnitt bringt das optimale Reinigungsergebnis, indem in dem ersten Abschnitt die erforderliche Homogenisierung und Vergleichmäßigung der Kunststoffabfälle erfolgt und in dem zweiten Abschnitt mit gleichbleibender Arbeitsspaltweite eine ausreichende physikalische Beanspruchung der Kunststoffabfälle für einen optimalen Reinigungseffekt erreicht wird. So richten sich die Kunststoffabfälle, insbesondere Kunststoff- Flakes, in der durch den ersten Abschnitt gebildeten Einlaufzone parallel zu den Flanken der Reinigungszähne aus, wobei eine Anhäufung oder Klumpenbildung von Kunststoffabfällen, die für die Reinigung schädlich wäre, vermieden wird. In der durch den zweiten Abschnitt gebildeten Arbeitszone erfolgt die erforderliche Bearbeitung der Kunststoffabfälle für die Reinigung.
Insbesondere aus Kunststofffolien erzeugte Kunststoff-Flakes sind für eine Reinigung schwierig zu dosieren, da sie ein hohes Trocken- und Nassvolumen bei geringer Schüttdichte aufweisen. Durch die Ausgestaltung des Arbeitsspalts mit dem ersten Abschnitt und der dadurch gebildeten Einlaufzone können die Reinigungswerkzeuge auch zum Beispiel sinusförmig schwankende Dosierungen problemlos aufnehmen, ohne zum Beispiel zu verstopfen. Dabei werden durch die Ausgestaltung des Arbeitsspalts auch zum Beispiel im Zuge des Zerkleinerns von Kunststofffolien erzeugte Sandwich- oder Folienpakete zuverlässig aufgelöst.
Für eine optimale Reinigung ist es von entscheidender Bedeutung, dass insbesondere aus Folien durch Vorzerkleinerung erzeugte Kunststoffabfälle mit ihrer gesamten Oberfläche über die Reinigungszähne geführt werden, so dass eine vollständige Reinigung der Oberflächen erfolgt. Der Vorzerkleinerung der Kunststoffabfälle kommt insofern eine besondere Bedeutung zu, als es durch das Auffalten von ziehharmonikaartig zusammengefalteten Kunststoff-Flakes durch die erfindungsgemäßen Reinigungswerkzeuge sowie die Auflösung von Folienpaketen in einzelne Flakes zu einer Verlängerung der vorzerkleinerten Kunststoffabfälle kommen kann. In der Praxis hat sich zum Beispiel eine mittlere Korngröße des vorzerkleinerten Kunststoff abfalls von nicht mehr als 50 mm, vorzugsweise nicht mehr als 25 mm, beispielsweise etwa im Bereich von 20 bis 25 mm, als zielführend erwiesen. Damit kann eine vollständige Friktion der gesamten Oberflächen der Kunststoffabfälle in der durch den zweiten Abschnitt gebildeten Arbeitszone bei praxisgemäßen Dimensionen der Reinigungszähne erreicht werden. Durch die durch die gegenüberliegenden Reinigungszähne ausgeübte Friktion wird eine vollständige Ablösung von Verunreinigungen, wie auch besonders schwierig zu reinigenden Druckfarben, oder metallisierten Oberflächen, erreicht. Damit ist ein Reinigungsergebnis erzielbar mit extrinsischen Restkontaminationen von weniger als 100 ppm, vorzugsweise weniger als 10 ppm. Damit können die erfindungsgemäß erzeugten Rezyklate wie Primärkunststoffe für das Herstellen von Kunststoffteilen verwendet werden.
Die Reinigungseinrichtung kann weiterhin Mittel zum axialen Verstellen der Reinigungswerkzeuge zueinander umfassen, so dass die Weite des Arbeitsspalts einstellbar ist, wobei die Reinigungszähne der Reinigungswerkzeuge in dem zweiten Abschnitt in Kontakt miteinander bringbar sind. Durch diese Ausgestaltung lässt sich auch für dünne Folienabfälle eine für die Reinigung ausreichende Friktion durch die Reinigungswerkzeuge bzw. die Reinigungszähne erreichen. Die Reinigungszähne der gegenüberliegenden Reinigungswerkzeuge können dabei insbesondere formschlüssig miteinander in Eingriff stehen.
Der zweite Abschnitt kann sich direkt an den ersten Abschnitt anschließen. Auf diese Weise wird der Übergang zwischen der durch den ersten Abschnitt gebildeten Einlaufzone und der durch den zweiten Abschnitt gebildeten Arbeitszone optimiert.
Der zweite Abschnitt kann sich bis zum äußeren Rand des Arbeitsspalts erstrecken. Der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt können gemeinsam den gesamten Arbeitsspalt abdecken. Es wäre jedoch auch denkbar, dass beispielsweise zwischen dem Einlass und dem ersten Abschnitt noch ein Einlassabschnitt vorgesehen ist, auf dem beispielsweise keine Reinigungszähne angeordnet sind. Die die Reinigungszähne aufweisenden Arbeitsflächen der Reinigungswerkzeuge können im ersten Abschnitt konusförmig und im zweiten Abschnitt parallel zueinander angeordnet sein. Auf diese Weise können der erste und zweite Abschnitt besonders einfach ausgebildet werden.
Weiterhin können die Reinigungszähne auf den den ersten Abschnitt bildenden Oberflächenabschnitten der Arbeitsflächen der Reinigungswerkzeuge jeweils mit größerem Ab stand zueinander angeordnet sein als auf den den zweiten Abschnitt bildenden Oberflächenabschnitten der Arbeitsflächen der Reinigungswerkzeuge. Die Dichte der Reinigungszähne pro Flächeneinheit ist also im ersten Abschnitt geringer als im zweiten Abschnitt. Dadurch wird der Einlauf der Kunststoffabfälle weiter vereinfacht und die Homogenisierung und Vergleichmäßigung sowie Vereinzelung der Kunststoffabfälle weiter verbessert, während in der durch den zweiten Abschnitt gebildeten Arbeitszone durch die enger zueinander angeordneten Reinigungszähne eine besonders effektive Reinigung erfolgt.
Das Reinigungswerkzeug kann grundsätzlich ausgebildet sein wie in der parallelen, nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 10 2022 117 372.0 der vorliegenden Anmelderin beschrieben.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann der gereinigte Kunststoffabfall in der Trocknungseinrichtung mittels Pressen und/oder Lufttrocknung getrocknet werden. Hierdurch wird eine besonders effektive Trocknung erreicht.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass vor dem Vorbehandlungsschritt ein Vorreinigungsschritt durchgeführt wird, in dem der zerkleinerte Kunststoffabfall in einer Vorreinigungseinrichtung gereinigt wird, wobei die Vorreinigungseinrichtung zwei relativ zueinander drehend angetriebene Reinigungswerkzeuge umfasst, wobei der Kunststoffabfall gemeinsam mit einer Reinigungsflüssigkeit durch einen Arbeitsspalt zwischen einander zugewandten Arbeitsflächen der Reinigungswerkzeuge mit Reinigungszähnen geleitet wird, wobei Verunreinigungen im Wesentlichen ohne Friktion von dem Kunststoffabfall entfernt werden.
Die Reinigungsflüssigkeit kann wiederum Wasser sein. Eine Vorreinigung des in der Vorbehandlungseinrichtung vorbehandelten Kunststoff abfalls kann unter anderem abhängig von der Art der zu reinigenden Kunststoffabfälle vorteilhaft sein. Bei Kunststoffabfällen wird grundsätzlich unterschieden zwischen Kunststoffabfällen aus dem Konsumbereich, sogenannten Post Consumer Raws (PCR) und Kunststoffabfällen aus dem Industriebereich, sogenannten Post Industrial Raws (PIR). PCR wiederum werden nach ihrer Herkunft unterschieden, nämlich ihrer Herkunft aus dem Haushalt, der Landwirtschaft oder dem Einzelhandel. PCR-Rohstoffe weisen sehr unterschiedliche Kontaminationen mit Verunreinigungen auf. In der Regel liegen diese deutlich höher als 50.000 ppm. Die Kontaminationen sind darüber hinaus vielfältig, vor allem Zellstoffe von Klebeetiketten, Lebensmittelreste, Kleber, mineralische Anhaftungen von Erde und Lehm, jedoch auch Druckfarben. PIR- Rohstoffe weisen in der Regel Kontaminationen von im Mittel 50.000 ppm auf. Die Kontaminationen sind stärker eingegrenzt und umfassen nahezu ausschließlich Druckfarben, Primer, Binder und Versiegelungen. Insbesondere bei PCR-Kunststoff- abfällen ist der Vorreinigungsschritt für das gewünschte Reinigungsergebnis wichtig. Bei PIR-Kunststoff abfäll en kann der Vorreinigungsschritt das Reinigungsergebnis weiter verbessern, ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Die Vorreinigung in dem Vorreinigungsschritt erfolgt insbesondere ohne Reinigungszusätze. Auch kann die Voreinigung ohne Temperierung erfolgen, insbesondere mit nicht erwärmter Reinigungsflüssigkeit. Die Feststoffkonsistenz ist dabei ähnlich anzusetzen wie in dem Reinigungsschritt. Die Vorreinigung erlaubt durch ein bereits erhebliches Reduzieren der Kontaminationen eine weiter verbesserte nachfolgende Reinigung in dem Reinigungsschritt. Die Vorreinigung dient auch zum Auftrennen von Flake- Paketen. Das Vorreinigungswerkzeug kann grundsätzlich ausgebildet sein wie das Reinigungswerkzeug, allerdings wird im Zuge der Vorreinigung im Wesentlichen keine Friktionen auf die Oberflächen des Kunststoffabfalls ausgeübt. So kann insbesondere der Abstand zwischen den Reinigungszähnen des Voreinigungswerkzeugs größer gewählt werden als bei dem Reinigungswerkzeug in dem Reinigungsschritt. Im Fokus steht eine Suspensionsbildung aus dem Kunststoffabfall und den abgelösten Verschmutzungen, wie zum Beispiel Papieretiketten, zu vereinzelten Zellstofffasern. Entsprechend besteht zwischen den miteinander kämmenden Reinigungszähnen des Vorreinigungswerkzeugs ein Abstand. Das Vorreinigungswerkzeug kann insbesondere ausgebildet sein wie in der parallelen, nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 10 2022 117 371.2 der vorliegenden Anmelderin beschrieben. Nach dem Vorreinigungsschritt kann wiederum ein Flüssigkeitsabschlag erfolgen, wie dies oben bereits zu dem Reinigungsschritt erläutert wurde.
Nach dem Vorreinigungsschritt und vor dem Reinigungsschritt kann nach einer weiteren Ausgestaltung in einem Zerkleinerungsschritt eine weitere Zerkleinerung des vorgereinigten Kunststoffabfalls erfolgen. Die weitere Zerkleinerung in dem Zerkleinerungsschritt kann vor dem Vorbehandlungsschritt erfolgen. Wie oben erläutert, sollte die Korngröße der Kunststoff-Flakes für die Reinigung in dem Reinigungsschritt nicht mehr als 50 mm, vorzugsweise nicht mehr als 25 mm, betragen. Damit kann eine vollständige Abreinigung von extrinsischen Kontaminationen erreicht werden. Bei größeren Kunststoff-Flakes besteht die Gefahr, dass nicht die gesamte Oberfläche der reinigenden Friktion ausgesetzt wird, zum Beispiel bei gefalteten Kunststoff-Flakes. Grundsätzlich wird die gewünschte Korngröße durch die Höhe der Reinigungszähne des Reinigungswerkzeugs bestimmt. Um zu hohe Feinanteile zu vermeiden, die zum Beispiel in nachfolgenden Schritten zu Ausbeuteverlusten führen könnten, sollte die Flake-Größe 5 mm nicht unterschreiten. Im Zuge der Vorreinigung kann es auch zu einem Auffalten aneinander liegender Kunststoff ab schnitte kommen, sodass nach der Vorreinigung längere Kunststoffbänder vorliegen, die in der nachfolgenden Reinigungseinrichtung schwierig zu reinigen sind. Zum Beispiel solche langen Kunststoffbänder werden in dem Zerkleinerungsschritt auf eine für die nachfolgende Hauptreinigung passende Größe zerkleinert. Die Zerkleinerung kann wie erläutert zum Beispiel in einer mechanischen Zerkleinerungseinrichtung, wie einem Schredder oder einer Schneidmühle, erfolgen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann der Kunststoffabfall nach dem Vorreinigungsschritt und vor dem Reinigungsschritt mit einer Spülflüssigkeit gespült werden. Die Spülung kann wiederum vor dem Vorbehandlungsschnitt erfolgen. Bei der Spülflüssigkeit kann es sich insbesondere um Wasser handeln. Die Spülung kann im Vollstrom erfolgen. Das Spülen kann vor oder nach der weiteren Zerkleinerung erfolgen. Durch das Spülen mit Spülflüssigkeit wird ein durch den vorgereinigten Kunststoffabfall verursachtes Weitertragen der bereits gelösten Verunreinigungen in die nachfolgenden Schritte minimiert.
Die in dem Vorreinigungsschritt verwendete Reinigungsflüssigkeit kann in einen Vorreinigungsflüssigkeitskreislauf geführt werden. Auch kann die in dem Reinigungsschritt verwendete Reinigungsflüssigkeit in einem Reinigungsflüssigkeitskreislauf geführt werden. Durch solche Flüssigkeitskreisläufe kann der Flüssigkeitsverbrauch minimiert werden. So muss nur ein geringer Flüssigkeitsanteil aus einer externen Versorgung in den laufenden Prozess zugeführt werden, nämlich um relativ geringe Flüssigkeitsverluste zu kompensieren, die durch ein Weitertragen der Reinigungsflüssigkeit durch die zu reinigenden Kunststoffabfälle verursacht werden. In der Praxis ist ein Frischflüssigkeitsverbrauch von weniger als 1 m3/Tonne des zu reinigenden Produkts möglich. Ein geringer Flüssigkeitsverbrauch verringert die Betriebskosten und ist unter Umweltgesichtspunkten wünschenswert.
Die in dem Vorreinigungsschritt verwendete Reinigungsflüssigkeit und/oder die in dem Reinigungsschritt verwendete Reinigungsflüssigkeit kann weiterhin gefiltert werden. Durch solche Filtereinrichtungen, zum Beispiel Ultrafiltrationseinrichtungen, kann die in einem Kreislauf geführte Flüssigkeit von Kontaminationen befreit werden, sodass Rekontaminationen durch den Flüssigkeitskreislauf verhindert und die Reinigungswirkung somit dauerhaft gesichert wird.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann der Vorreinigungsflüssigkeitskreislauf von dem Reinigungsflüssigkeitskreislauf getrennt werden. Durch diese Trennung des „schmutzigen“ Vorreinigungsflüssigkeitskreislaufs von dem „sauberen“ Reinigungsflüssigkeitskreislauf im Sinne einer „Firewall“ kann eine Kontamination zwischen den Flüssigkeitskreisläufen und damit eine Rekontamination des beispielsweise bereits vorgereinigten Kunststoff abfalls in dem Reinigungsschritt minimiert werden. Durch die sichere Trennung zwischen den Flüssigkeitskreisläufen wird - abgesehen von etwaig auf dem Kunststoffabfall anhaftender Reinigungsflüssigkeit - keine Reinigungsflüssigkeit, und damit insbesondere nicht die darin enthaltenen, in der Vorreinigung abgelösten Verunreinigungen, aus der Vorreinigung weitergegeben. Sofern die weitere Zerkleinerung mit Reinigungsflüssigkeit erfolgt, kann dies ebenfalls mit dem Vorreinigungsflüssigkeitskreislauf erfolgen oder in einem separaten Zerkleinerungsflüssigkeitskreislauf. Dieser ist dann wiederum von dem Reinigungsflüssigkeitskreislauf getrennt.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass nach dem Reinigungsschritt und vor dem Trocknungsschritt ein Nachreinigungsschritt durchgeführt wird, in dem der in der Reinigungseinrichtung gereinigte Kunststoff in einer Nachreinigungseinrichtung ohne Zusatz von Reinigungszusätzen nachgereinigt wird, wobei die Nachreinigungseinrichtung zwei relativ zueinander drehend angetriebene Reinigungswerkzeuge umfasst, wobei der Kunststoffabfall gemeinsam mit einer Reinigungsflüssigkeit durch einen Arbeitsspalt zwischen einander zugewandten Arbeitsflächen der Reinigungswerkzeuge mit Reinigungszähnen geleitet wird, wobei etwaige nach dem Reinigungsschritt verbliebene Reinigungszusätze von dem Kunststoffabfall entfernt werden. Die Reinigungsflüssigkeit kann wiederum Wasser sein. Die Nachreinigungseinrichtung kann ausgestaltet sein wie die Vorreinigungseinrichtung. Auch im Zuge der Nachreinigung wird im Wesentlichen keine Friktion auf die bereits im Reinigungsschritt gereinigten Kunststoffabfälle ausgeübt. Die Nachreinigung dient vor allem dazu, etwaige im Vorbehandlungsschritt zugeführte Reinigungszusätze zu entfernen, insbesondere durch hydrodynamische Verwirbelungen. Selbstverständlich ist in geringem Maße auch ein weiteres Entfernen von Verunreinigungen möglich. Die Nachreinigung erfolgt insbesondere ohne Reinigungszusätze. Auch kann die Nacheinigung ohne Temperierung erfolgen, insbesondere mit nicht erwärmter Reinigungsflüssigkeit. Nach dem Nachreinigungsschritt kann wiederum ein Flüssigkeitsabschlag erfolgen, wie dies grundsätzlich oben erläutert wurde.
Die in dem Nachreinigungsschritt verwendete Reinigungsflüssigkeit kann wiederum in einen Nachreinigungsflüssigkeitskreislauf werden. Wiederum kann die in dem Nachreinigungsschritt verwendete Reinigungsflüssigkeit gefiltert werden. Insbesondere kann eine Ultrafiltration erfolgen, sodass ein optimales Nachreinigungsergebnis erreicht wird. Der Nachreinigungsflüssigkeitskreislauf kann wiederum von dem Reinigungsflüssigkeitskreislauf getrennt werden, um entsprechende Kontaminationen zwischen den Reinigungsschritten zu vermeiden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Die Figuren la bis le stellen unterschiedliche Verfahrensschritte des erfmdungsgemäßen Verfahrens schematisch dar.
Soweit nichts anderes angegeben ist, bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszeichen gleiche Gegenstände.
In Figur la ist ein Vorreinigungsschritt des erfmdungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Über einen Kunststoffeinlass 10 wird vorzerkleinerter, zu reinigender Kunststoffabfall, insbesondere in Form von Kunststoff-Flakes, einem Vorlagesilo 12 zugeführt. Aus dem Vorlagesilo 12 gelangt der zu reinigende Kunststoffabfall in eine Schwergutfalle 14, in der gegebenenfalls in dem Kunststoffabfall enthaltenes grobes Schwergut von dem zu reinigenden Kunststoffabfall separiert und abgeführt wird. Von der Schwergutfalle gelangt der Kunststoffabfall in einen Aufgabetrichter 16 einer Vorreinigungseinrichtung. Dem Aufgabetrichter 16 wird außerdem über einen ersten Flüssigkeitseinlass 17 eine Reinigungsflüssigkeit, wie Wasser, zugeführt. Aus dem Aufgabetrichter 16 gelangt der Kunststoffabfall gemeinsam mit der Reinigungsflüssigkeit in einen zwischen zwei Reinigungsscheiben 18, 20 der Vorreinigungseinrichtung gebildeten Arbeitsspalt. Dazu weist die Vorreinigungseinrichtung einen zentral in den Arbeitsspalt mündenden Einlass auf. Über einen Drehantrieb 22 wird beispielsweise eine der Reinigungsscheiben 18, 20 drehend angetrieben. Auf ihren den Arbeitsspalt begrenzenden Oberflächen weisen die Reinigungsscheiben 18, 20 Reinigungszähne auf. Durch die relative Drehbewegung zwischen den Reinigungsscheiben 18, 20 wird der Kunststoffabfall über die Reinigungszähne gefördert und dabei vorgereinigt. Durch die Rotationsbewegung gelangt der Kunststoffabfall zu einem am äußeren Rand des Arbeitsspalts vorgesehenen Auslass, durch den der Kunststoffabfall einer mechanischen Flüssigkeitsabschlageinrichtung 24 zugeführt wird. Im Bereich des Auslasses ist im dargestellten Beispiel weiterhin eine Flüssigkeitspumpe 26 angeordnet, die über einen zweiten Flüssigkeitseinlass 28 zugeführte Flüssigkeit, insbesondere Wasser, tangential an dem Arbeitsspalt und seinem Auslass vorbeifördert. Die Flüssigkeitspumpe 26 kann auch durch eine Venturi-Düse gebildet sein, wobei der tangential an dem Arbeitsspalt und seinem Auslass vorbeigeförderte Flüssigkeitsstrahl aufgrund des Venturi-Effekts eine Sogwirkung auf den Arbeitsspalt ausübt, so dass der Kunststoffabfall aus dem Arbeitsspalt und weiter gefördert wird, wie dies in der EP 3 057 751 Bl beschrieben ist. Der durch die Flüssigkeitspumpe 26 bzw. die Venturi-Düse gepumpte Flüssigkeitsstrahl transportiert das aus dem Auslass austretende Gemisch aus vorgereinigtem Kunststoffabfall und Reinigungsflüssigkeit zu der Flüssigkeitsabschlageinrichtung 24. Darin erfolgt ein mechanischer Flüssigkeitsabschlag, indem der vorgereinigte Kunststoffabfall von der Flüssigkeit getrennt wird. Die abgetrennte Flüssigkeit tritt über den Flüssigkeitsauslass 30 aus. Bevorzugt wird die ausgetretene Flüssigkeit gefiltert und anschließend in einem Kreislauf wieder dem ersten und zweiten Flüssigkeitseinlass 17, 28 zugeführt. Über einen Auslass 32 tritt der vorgereinigte Kunststoffabfall aus und gelangt zu einem Einlass 34 einer in Fig. 1b dargestellten Zerkleinerungseinrichtung. Die in Figur la dargestellte Vorreinigungseinrichtung übt im Wesentlichen keine Friktion auf den Kunststoffabfall aus. Die Vorreinigungseinrichtung kann ausgebildet sein, wie in der parallelen, nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 10 2022 117 371.2 der vorliegenden Anmelderin beschrieben.
Anhand der Figur 1b soll ein nach dem Voreinigungsschritt und vor dem nachfolgenden Reinigungsschritt möglicher Zerkleinerungsschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert werden. Der über den Einlass 34 zugeführte vorgereinigte Kunststoffabfall gelangt dazu in einen Nasszerkleinerer 36, dem weiterhin über einen Flüssigkeitseinlass 38 Flüssigkeit, wie Wasser, zugeführt wird. In dem Nasszerkleinerer 36 erfolgt eine mechanische weitere Zerkleinerung des Kunststoff abfalls auf eine für den nachfolgenden Reinigungsschritt optimale Größe, wie oben erläutert. Aus dem Nasszerkleinerer 36 gelangt das Gemisch aus weiter zerkleinertem Kunststoffabfall und Flüssigkeit wiederum zu einer mechanischen Flüssigkeitsabschlageinrichtung 40, in der der weiter zerkleinerte Kunststoffabfall von der Flüssigkeit getrennt wird. Der weiter zerkleinerte Kunststoffabfall tritt über den Auslass 42 aus und die abgetrennte Flüssigkeit über den Flüssigkeitsauslass 44. Die ausgetretene Flüssigkeit kann wiederum gegebenenfalls gefiltert in einem Kreislauf zurück zu dem Flüssigkeitseinlass 38 geführt werden.
Anhand der Figur 1c sollen die nachfolgenden Vorbehandlungs- und Reinigungsschritte erläutert werden. Der vorgereinigte und weiter zerkleinerte Kunststoffabfall gelangt von dem Auslass 42 zu einem Einlass 46 einer mehrere Vorbehandlungsbehälter 48 umfassenden Vorbehandlungseinrichtung. Über einen Flüssigkeitseinlass 50 wird den Vorbehandlungsbehältern 48 weiterhin eine Reinigungsflüssigkeit, wie Wasser, zugeführt. Die Reinigungsflüssigkeit wird stromauf des Flüssigkeitseinlasses 50 aus einer Flüssigkeitsaufbereitung 52 einem Misch- und Erhitzungsbehälter 54 der Vorbehandlungseinrichtung zugeführt. Über eine Heizeinrichtung 56, beispielsweise eine Heißdampf- oder Gasheizeinrichtung, und einen Wärmetauscher 60 kann die Reinigungsflüssigkeit in dem Misch- und Erhitzungsbehälter 54 auf eine vorgegebene Reinigungstemperatur erhitzt werden. Aus einem Reinigungszusatzbehälter 58 kann weiterhin mindestens ein Reinigungszusatz, zum Beispiel mindestens ein Tensid und/oder mindestens eine Natronlauge und/oder mindestens einen Komplexbildner, in die in dem Misch- und Erhitzungsbehälter 54 befindliche Reinigungsflüssigkeit gegeben werden. Die je nach Prozess auf die gewünschte Reinigungstemperatur erhitzte Mischung aus Reinigungsflüssigkeit und gegebenenfalls dem mindestens einen Reinigungszusatz wird über den Flüssigkeitseinlass 50 jeweils einem der Vorbehandlungsbehälter 48 zugeführt, wo eine Vermischung mit dem über den Einlass 46 zugeführten Kunststoffabfall erfolgt. Sobald ein Vorbehandlungsbehälter 48 befüllt ist, wird ein nächster der Vorbehandlungsbehälter 48 befüllt. Sobald die Mischung aus Kunststoffabfall und Reinigungsflüssigkeit sowie gegebenenfalls dem mindestens einen Reinigungszusatz eine definierte Verweilzeit erreicht wird, wird die vorbehandelte Mischung aus Kunststoffabfall und Reinigungsflüssigkeit und gegebenenfalls mit dem mindestens einen Reinigungszusatz über eine Pumpe 62 einem Einlass 64 der Reinigungseinrichtung zugeführt. Auf diese Weise werden nacheinander die Vorbehandlungsbehälter 48 befüllt und entleert.
Alternativ oder zusätzlich zu den Vorbehandlungsbehältern 48 könnte die Vorbehandlungseinrichtung auch eine die Mischung fördernde Vorbehandlungsschnecke oder ein die Mischung förderndes Vorbehandlungsrohrsystem umfassen.
Die Reinigungseinrichtung entspricht in ihrem grundsätzlichen Aufbau der zu Figur la erläuterten Vorreinigungseinrichtung. Insbesondere umfasst auch die Reinigungseinrichtung zwei Reinigungsscheiben 66, 68, die zwischen sich einen insbesondere kreisringförmigen Arbeitsspalt begrenzen, dem der Kunststoffabfall gemeinsam mit der Reinigungsflüssigkeit und dem mindestens einen Reinigungszusatz über einen zentralen Einlass zugeführt wird. Die Reinigungsscheiben 66, 68 weisen an ihren den Arbeitsspalt begrenzenden Oberflächen wiederum Reinigungszähne auf und mindestens eine der Reinigungsscheiben 66, 68 wird mittels eines Drehantriebs 70 drehend angetrieben. Dadurch wird der Kunststoffabfall ausgehend von dem zentralen Einlass durch den Arbeitsspalt gefördert und dabei über die Reinigungszähne der Reinigungsscheiben 66, 68 gezwungen. Der Kunststoffabfall wird so gemeinsam mit der Reinigungsflüssigkeit und dem mindestens einen Reinigungszusatz zu einem am äußeren Rand des Arbeitsspalts vorgesehenen Auslass und von diesem zu einer weiteren mechanischen Flüssigkeitsabschlageinrichtung 72 gefördert, wie in Figur 1c durch den Pfeil 74 veranschaulicht. Die Reinigung der zuvor vorgereinigten, weiter zerkleinerten und in der Vorbehandlungseinrichtung gezielt und definiert vorbehandelten Kunststoffteile erfolgt durch Friktion durch den Kontakt mit den Reinigungszähnen der Reinigungsscheiben 66, 68. Insbesondere werden dadurch die auf der Oberfläche des Kunststoffabfalls verbliebenen Verunreinigungen durch Friktion abgerieben. Aufgrund der Vorreinigung, der weiteren Zerkleinerung und der Vorbehandlung des Kunststoff abfalls erfolgt eine im Wesentlichen vollständige Reinigung des Kunststoffabfalls. Es hat sich gezeigt, dass insbesondere aufgrund der erfindungsgemäßen Vorreinigung, weiteren Zerkleinerung und Vorbehandlung, sowie dem Einsatz der als Zahnscheibenreiniger ausgebildeten Vorreinigungseinrichtung und Reinigungseinrichtung mit im Vergleich zum Stand der Technik erheblich niedrigeren Reinigungstemperaturen von weniger als 70°C, vorzugsweise weniger als 60°C, bei optimalem Reinigungsergebnis gearbeitet werden kann. Auch der Einsatz von Reinigungszusätzen kam im Vergleich zum Stand der Technik reduziert werden. Die Reinigungseinrichtung kann ausgestaltet sein, wie in der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 10 2022 117 372.0 der vorliegenden Anmelderin. Die Flüssigkeitsabschlageinrichtung 72 trennt wiederum die Reinigungsflüssigkeit mit dem mindestens einen Reinigungszusatz und den darin befindlichen, von dem Kunststoffabfall abgeriebenen Verunreinigungen von dem gereinigten Kunststoffabfall, der über den Auslass 76 austritt. Die abgetrennte Reinigungsflüssigkeit mit dem mindestens einen Reinigungszusatz und den abgeriebenen Verunreinigungen tritt über den Flüssigkeitsauslass 78 aus und wird von diesem der Wasseraufbereitung 52 zugeführt, wie in Figur 1c durch den Pfeil 80 veranschaulicht. In der Wasseraufbereitung 52 wird die Reinigungsflüssigkeit im Zuge einer Filterung, insbesondere einer Ultrafiltration, von den Verunreinigungen und dem mindestens einen Reinigungszusatz getrennt, sodass die gereinigte Reinigungsflüssigkeit in einem Kreislauf wieder dem Misch- und Erhitzungsbehälter 54 zugeführt werden kann, wie in Figur 1c durch den Pfeil 82 veranschaulicht.
Der aus dem Auslass 76 austretende gereinigte Kunststoffabfall gelangt anschließend zu dem Einlass 84 einer in Figur Id dargestellten Nachreinigungseinrichtung. Aus dem Einlass 84 gelangt der Kunststoffabfall in einen Aufgabetrichter 86, dem über einen Flüssigkeitseinlass 88 außerdem eine Reinigungsflüssigkeit, insbesondere wiederum Wasser, zugeführt wird. Aus dem Aufgabetrichter 86 gelangt das Gemisch aus gereinigtem Kunststoffabfall und Reinigungsflüssigkeit in einen zwischen zwei Reinigungsscheiben 90, 92 der Nachreinigungseinrichtung gebildeten, insbesondere kreisringförmigen Arbeitsspalt, wiederum insbesondere über einen zentralen Einlass. Mindestens eine der Reinigungsscheiben 90, 92 wird über einen Drehantrieb 94 drehend angetrieben und die Reinigungsscheiben weisen an ihren den Arbeitsspalt begrenzenden Oberflächen wiederum Reinigungszähne auf. Durch die relative Drehbewegung zwischen den Reinigungsscheiben 90, 92 wird der gemeinsam mit der Reinigungsflüssigkeit zugeführte Kunststoffabfall einer Nachreinigung unterzogen, die wiederum im Wesentlichen ohne Friktion erfolgt. Dabei werden insbesondere auf dem gereinigten Kunststoffabfall verbliebene Reinigungszusätze aus dem Reinigungsschritt von dem Kunststoffabfall gelöst. Über einen am äußeren Rand des Arbeitsspalts vorgesehenen Auslass gelangt der nachgereinigte Kunststoffabfall gemeinsam mit der Reinigungsflüssigkeit und den etwaigen abgetrennten Reinigungszusätzen zu einer ersten mechanischen Flüssigkeitsabschlageinrichtung 96. Die Nachreinigungseinrichtung kann ausgebildet sein, wie die in Figur, la dargestellte Vorreinigungseinrichtung. Auch am Auslass der Nachreinigungseinrichtung befindet sich eine Flüssigkeitspumpe 98, die über den Flüssigkeitseinlass 88 ebenfalls Reinigungsflüssigkeit tangential an dem Arbeitsspalt und seinem Auslass vorbeifördert und dadurch den nachgereinigten Kunststoffabfall gemeinsam mit der die Reinigungszusätze aufweisenden Reinigungsflüssigkeit aus dem Arbeitsspalt zu der ersten Flüssigkeitsabschlageinrichtung 96 fördert. Wiederum kann auch die Flüssigkeitspumpe 98 durch eine Venturi -Düse gebildet sein, wobei der tangential an dem Arbeitsspalt und seinem Auslass vorbeigeförderte Flüssigkeitsstrahl aufgrund des Venturi-Effekts eine Sogwirkung auf den Arbeitsspalt ausübt, so dass der Kunststoffabfall aus dem Arbeitsspalt und weiter gefördert wird, wie dies in der EP 3 057 751 Bl beschrieben ist. Die in der ersten Flüssigkeitsabschlageinrichtung 96 von dem nachgereinigten Kunststoffabfall getrennte Flüssigkeit wird über einen Flüssigkeitsauslass 100 abgeführt, wie in Fig. Id durch den Pfeil 102 veranschaulicht. Der in der ersten Flüssigkeitsabschlageinrichtung 96 getrocknete Kunststoffabfall gelangt anschließend zu einer zweiten mechanischen Flüssigkeitsabschlageinrichtung 104, wie in Fig. Id durch den Pfeil 106 veranschaulicht. Dort wird etwaige verbliebene Restflüssigkeit von dem Kunststoffabfall separiert und ebenfalls über den Flüssigkeitsauslass 100 abgeführt, wie in Figur Id durch den Pfeil 107 veranschaulicht.
Der weiter getrocknete nachgereinigte Kunststoffabfall tritt über den Auslass 108 aus und gelangt von dort zu einem Einlass 110 der in Fig. le gezeigten Trocknungseinrichtung. In der Trocknungseinrichtung erfolgt eine Trocknung des Kunststoffabfalls für die anschließende Weiterverwendung. Über den Auslass 100 abgeführte Flüssigkeit kann wiederum in einem Kreislauf, gegebenenfalls gefiltert, zurück zu dem Flüssigkeitseinlass 88 geführt werden. Der Trocknungsschritt gemäß Figur le umfasst zunächst eine mechanische Trocknung in einer mechanischen Flüssigkeits- abschlageinrichtung 112. Darin abgetrennte Flüssigkeit wird über einen Flüssigkeitsauslass 114 abgeführt. Nachfolgend durchläuft der Kunststoffabfall eine thermische Trocknungseinrichtung 116, wo der Kunststoffabfall auf eine Restfeuchte von weniger als 5 %, vorzugsweise weniger als 3 %, getrocknet wird. Nachfolgend zu dem Trocknungsschritt kann eine Sichtung, insbesondere eine Windsichtung in einer Sichtungseinrichtung 118 erfolgen. Dabei können dreidimensionale Kunststoff- Flakes von dünnen Film-Flakes getrennt werden. Der endgültig gereinigte und getrocknete Kunststoffabfall tritt über den Auslass 120 aus und kann der Weiterverarbeitung zugeführt werden.
Bezugszeichenliste:
Kunststoffeinlass
Vorlagesilo
Schwergutfalle
Aufgabetrichter erster Flüssigkeitseinlass , 20 Reinigungsscheibe
Drehantrieb
Flüssigkeitsabschlageinrichtung
Flüssigkeitspumpe zweiter Flüssigkeitseinlass
Flüssigkeitsauslass
Auslass
Einlass
Nasszerkleinerer
Flüssigkeitseinlass
Flüssigkeitsabschlageinrichtung
Auslass
Flüssigkeitsauslass
Einlass
Vorbehandlungsbehälter
Flüssigkeitseinlass
Flüssigkeitsaufbereitung
Misch- und Erhitzungsbehälter
Heizeinrichtung
Reinigungszusatzbehälter
Wärmetauscher
Pumpe
Einlass , 68 Reinigungsscheiben
Drehantrieb
Flüssigkeitsabschlageinrichtung
Pfeil
Auslass
Flüssigkeitsauslass
Pfeil
Pfeil 4 Einlass 6 Aufgabetrichter 8 Einlass 0, 92 Reinigungsscheiben 4 Drehantrieb 6 erste Flüssigkeitsabschlageinrichtung 8 Flüssigkeitspumpe
100 Flüssigkeitsauslass
102 Pfeil
104 zweite Flüssigkeitsabschlageinrichtung
106 Pfeil
108 Auslass
HO Einlass
112 Flüssigkeitsabschlageinrichtung
114 Flüssigkeitsauslass
116 Trocknungseinrichtung
118 Sichtungseinrichtung
120 Auslass

Claims

Ansprüche:
1. Verfahren zum Reinigen von vorzerkleinertem Kunststoffabfall, insbesondere von Kunststoff-Flakes, gekennzeichnet durch:
• einen Vorbehandlungsschritt, in dem vorzerkleinerter Kunststoffabfall in einer Vorbehandlungseinrichtung vorbehandelt wird, wobei die Vorbehandlung eine Erwärmung des Kunststoffabfalls mit einer Heizeinrichtung (56) der Vorbehandlungseinrichtung auf eine Reinigungstemperatur und/oder die Zugabe mindestens eines
Reinigungszusatzes und die Vermischung des Kunststoffabfalls mit dem mindestens einen Reinigungszusatz durch die Vorbehandlungseinrichtung umfasst,
• einen Reinigungsschritt, in dem der in der Vorbehandlungseinrichtung vorbehandelte Kunststoffabfall in einer Reinigungseinrichtung gereinigt wird, wobei die Reinigungseinrichtung zwei relativ zueinander drehend angetriebene Reinigungswerkzeuge (66, 68) umfasst, wobei der Kunststoffabfall gemeinsam mit einer Reinigungsflüssigkeit durch einen Arbeitsspalt zwischen einander zugewandten Arbeitsflächen der Reinigungswerkzeuge (66, 68) mit Reinigungszähnen geleitet wird, wobei Verunreinigungen durch Friktion von dem Kunststoffabfall entfernt werden,
• einen Trocknungsschritt, in dem der in der Reinigungseinrichtung gereinigte Kunststoffabfall in einer Trocknungseinrichtung (116) getrocknet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbehandlungseinrichtung mehrere Vorbehandlungsbehälter (48) aufweist, die den Kunststoffabfall im Zuge der Vorbehandlung aufnehmen.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbehandlungseinrichtung mindestens eine Vorbehandlungsschnecke aufweist, die den Kunststoffabfall während des Vorbehandlungsschritts fördert. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbehandlungseinrichtung mindestens ein Vorbehandlungsrohrsystem aufweist, durch das der Kunststoffabfall während des Vorbehandlungsschritts gefördert wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbehandlungseinrichtung einen Rührbehälter umfasst, in dem der Kunststoffabfall gerührt wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungstemperatur mindestens 40°C und nicht mehr als 90°C, vorzugsweise nicht mehr als 70°C, weiter vorzugsweise nicht mehr als 60°C, beträgt. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Reinigungszusatz mindestens ein Tensid und/oder mindestens eine Natronlauge und/oder mindestens einen Komplexbildner umfasst. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungswerkzeuge (66, 68) der Reinigungseinrichtung Reinigungsscheiben (66, 68) sind, und dass der Kunststoffabfall durch einen zentral in den Arbeitsspalt mündenden Einlass in den Arbeitsspalt eingeleitet und durch einen am äußeren Rand des Arbeitsspalts vorgesehenen Auslass aus dem Arbeitsspalt herausgeleitet wird. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Weite des Arbeitsspalts ausgehend von dem Einlass in einem ersten Abschnitt in radialer Richtung nach außen verengt und dass die Weite des Arbeitsspalts in einem radial außerhalb des ersten Abschnitts angeordneten zweiten Abschnitt konstant ist. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gereinigte Kunststoffabfall in der Trocknungseinrichtung (116) mittels Pressen und/oder Lufttrocknung getrocknet wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Vorbehandlungsschritt ein Vorreinigungsschritt durchgeführt wird, in dem der zerkleinerte Kunststoffabfall in einer Vorreinigungseinrichtung gereinigt wird, wobei die Vorreinigungseinrichtung zwei relativ zueinander drehend angetriebene Reinigungswerkzeuge (18, 20) umfasst, wobei der Kunststoffabfall gemeinsam mit einer Reinigungsflüssigkeit durch einen Arbeitsspalt zwischen einander zugewandten Arbeitsflächen der
Reinigungswerkzeuge (18, 20) mit Reinigungszähnen geleitet wird, wobei Verunreinigungen im Wesentlichen ohne Friktion von dem Kunststoffabfall entfernt werden. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Vorreinigungsschritt und vor dem Reinigungsschritt in einem Zerkleinerungsschritt eine weitere Zerkleinerung des vorgereinigten Kunststoffabfalls erfolgt. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Vorreinigungsschritt verwendete Reinigungsflüssigkeit in einem Vorreinigungsflüssigkeitskreislauf geführt wird und/oder dass die in dem Reinigungsschritt verwendete Reinigungsflüssigkeit in einem Reinigungsflüssigkeitskreislauf geführt wird. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Vorreinigungsschritt verwendete Reinigungsflüssigkeit und/oder die in dem Reinigungsschritt verwendete Reinigungsflüssigkeit gefiltert wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorreinigungsflüssigkeitskreislauf von dem Reinigungsflüssigkeitskreislauf getrennt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff abfall nach dem Vorreinigungsschritt und vor dem Reinigungsschritt mit einer Spülflüssigkeit gespült wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Reinigungsschritt und vor dem Trocknungsschritt ein Nachreinigungsschritt durchgeführt wird, in dem der in der Reinigungseinrichtung gereinigte Kunststoff in einer Nachreinigungseinrichtung ohne Zusatz von Reinigungszusätzen nachgereinigt wird, wobei die Nachreinigungseinrichtung zwei relativ zueinander drehend angetriebene Reinigungswerkzeuge (90, 92) umfasst, wobei der Kunststoffabfall gemeinsam mit einer Reinigungsflüssigkeit durch einen Arbeitsspalt zwischen einander zugewandten Arbeitsflächen der Reinigungswerkzeuge (90, 92) mit Reinigungszähnen geleitet wird, wobei etwaige nach dem Reinigungsschritt verbliebene Reinigungszusätze von dem Kunststoffabfall entfernt werden. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Nachreinigungsschritt verwendete Reinigungsflüssigkeit in einem Nachreinigungsflüssigkeitskreislauf geführt wird. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Nachreinigungsschritt verwendete Reinigungsflüssigkeit gefiltert wird.
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