-
Technisches
Gebiet
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen von Kunststoff,
um zerkleinerten Abfall, welcher mehrere Sorten von Kunststoffteilen in
einem durchmischten Zustand enthält,
nach der Kunststoffsorte zu trennen.
-
Stand der
Technik
-
In
den letzten Jahren ist die Rückgewinnung von
Abfall schnell vorangetrieben worden. Zu den Kunststoffen, welche
als Materialien für
Kunststoffprodukte verbraucht werden, gehören Vinyl-Chlorid-Harze (im
folgenden mit „PVC" bezeichnet), Polyethylen-Harze
(im folgenden als „PE" bezeichnet), Polypropylen-Harze
(im folgenden als „PP" bezeichnet), Polystyren-Harze
(im folgenden als „PS" bezeichnet und Methacryl-Harze
[Acrylharze] (im folgenden als „PMMA" bezeichnet), welche ungefähr 80 der
Gesamtsumme ausmachen. Zu sammelnde Kunststoffabfälle bestehen überwiegend
aus diesen Harzen. Ferner werden Polyethylenterephalatharze (im
folgenden als „PET" bezeichnet), welche
hauptsächlich
als Material für
PET Flaschen verwendet werden, auf eine besondere Weise gesammelt.
Zum Wiederverwerten dieser Harze ist es wichtig, die Harze gemäß deren
Sorte zu trennen.
-
Eine
der vorbekannten Techniken zum Trennen zerkleinerter Kunststoffteile
ist ein Kunststofftrenner, welcher die elektrostatischen Eigenschaften der
Kunststoffteile ausnutzt. Derartiger Stand der Technik ist zum Beispiel
offenbart in
DE 195
22 147 A . Eine beispielhafte Erklärung wird für den Kunststofftrenner S mit
Bezug auf
6 gegeben werden.
-
In
dem Kunststofftrenner S wird zerkleinerter Kunststoffabfall enthaltend
Kunststoffteile 1 verschiedener zu trennender Harzsorten
durchmischt in einen Trichter 2 eingespeist. Mehrere Sorten
von Kunststoffteilen 1 in einem vermischten Zustand werden
in einen triboelektrischen Lader 3 aus einem Ausgang des
Trichters 2 eingespeist und geschüttelt, um in dem triboelektrischen
Lader 3 triboelektrisch aufgeladen zu werden. Anschließend werden
die Kunststoffteile auf einer oberen Fläche einer metallischen Trommelelektrode 5 verteilt.
Die metallische Trommelelektrode 5 ist um eine horizontale
Achse in einer vorgegebenen Richtung drehbar und geerdet.
-
Eine
Hochspannungselektrode 6 einer gewölbten Platte ist diagonal oberhalb
der metallischen Trommelelektrode 5 angeordnet, um sich
in der Drehrichtung der metallischen Trommelelektrode zu erstrecken.
Eine Elektrode, beispielsweise eine Kathode, eines Hochspannungsnetzgerätes 7 ist
an die Hochspannungselektrode 6 angeschlossen und eine Anode
des Hochspannungsnetzteils 7 ist geerdet. Mit dieser Anordnung
stellt die metallische Trommelelektrode 5 eine rotierende
Erdungselektrode dar, so dass ein elektrostatisches Trennungsfeld
zwischen der Hochspannungselektrode 6 und der metallischen Trommelelektrode 5 erzeugt
wird.
-
Ein
erster Trennungsbehälter 8 und
ein zweiter Trennungsbehälter 9,
welche jeweils an der Oberseite offen sind, sind unterhalb der metallischen Trommelelektrode 5 in
dieser Reihenfolge an der Stromaufwärtsseite bezüglich der
Drehrichtung vorgesehen. Eine Bürste 10 ist
an eine äußere Umfangsfläche der
metallischen Trommelelektrode 5 angrenzend vorgesehen,
um Kunststoffteile 1, welche an der Umfangsfläche der
metallischen Trommelelektrode 5 haften, abzuschaben.
-
Eine
Erklärung
wird für
ein Verfahren zur Trennung von Kunststoffteilen 1 gegeben
werden, welches den oben gesagten Aufbau einsetzt. Die vermischten
Kunststoffteile 1, d. h. die mehreren Sorten von Kunststoffteilen 1,
werden in den triboelektrischen Lader 3 aus dem Trichter 2 eingespeist.
Anschließend
werden die verschiedenen Sorten von Kunststoffteilen 1 in
einem zylindrischen Abschnitt des triboelektrischen Laders 3 geschüttelt und
dadurch miteinander in Reibung gebracht. Auf diese Weise werden
den Kunststoffteilen 1 triboelektrisch unterschiedliche
Ladungsmengen mit unterschiedlichen Polaritäten auf einer Stück-für-Stück Basis
verliehen. Anschließend
werden die triboelektrisch geladenen Kunststoffteile 1 auf
der metallischen Trommelelektrode 5 verteilt. In dem triboelektrischen
Lader 3 negativ aufgeladene Kunststoffteile 1 werden durch
die Hochspannungselektrode 6 abgestoßen und auf die metallische
Trommelelektrode 5 angezogen, und anschließend werden
sie in den zweiten Trennungsbehälter 9 durch
die Drehung der metallischen Trommelelektrode fallengelassen oder
durch die Bürste 10 von
der Oberfläche
der metallischen Trommelelektrode 5 in den zweiten Trennungsbehälter 9 abgeschabt.
Auf der anderen Seite werden positiv geladene Kunststoffteile 1 in
Richtung der Hochspannungselektrode 6 angezogen und in
den ersten Trennungsbehälter 8 mittels
der Drehung der metallischen Trommelelektrode 5 fallengelassen.
-
Wie
oben beschrieben, ist der triboelektrische Lader 3 gemäß dem Stand
der Technik ausgebildet, um die Kunststoffteile 1 mehrerer
verschiedener Harzsorten, welche in den Trichter 2 eingespeist wurden,
zu schütteln,
um die Kunststoffteile triboelektrisch aufzuladen. Wenn Unterschiede
bezüglich
der Menge (oder des Gesamtflächeninhalts)
zwischen den verschiedenen Sorten von Kunststoffteilen 1 zu groß sind,
werden jedoch die Kunststoffteile 1 nicht notwendigerweise
entsprechend sogenannter trioboelektrischer Serien während des
Schüttelns
aufgeladen, so dass eine benötigte
Ladungsmenge (elektrostatisches Potential) mit einer benötigten Polarität nicht
auf jedes der Kunststoffteile für
die Trennung aufgebracht werden kann. In einem solchen Fall ist es
unmöglich,
die Trennung mittels der metallischen Trommelelektrode 5 und
der Hochspannungselektrode 6 durch Ausnutzung der auf die
Kunststoffteile 1 aufgebrachten Ladungen durchzuführen. Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zum Trennen von Kunststoff anzugeben, welches die oben genannten
Probleme lösen
kann.
-
Offenbarung
der Erfindung
-
In
Fällen,
in denen die Menge eines speziellen zu trennenden Kunststoffs sehr
klein ist, wird die triboelektrische Aufladung nicht notwendigerweise entsprechend
der triboelektrischen Serie auf der Grundlage der Kunststoffsorte
ausgeführt,
so dass die auf den Kunststoff aufgebrachte Ladungsmenge für elektrostatische
Trennung nicht ausreichend ist. Die Erfindung löst dieses Problem durch Erhöhen der Menge
des speziellen Kunststoffs auf einen solchen Wert, dass die elektrostatische
Trennung ordnungsgemäß durchgeführt werden
kann. Allerdings ist der spezielle Kunststoff in einer vorgegebenen
Menge vorhanden, welche nicht nach Wunsch geändert werden kann. Daher wird
ein Verfahren zum Trennen von Kunststoff angegeben, bei welchem
ein Kunststoff derselben Sorte wie der spezielle Kunststoff als
Triboelektrifizierungsmittel zugeführt wird und, nachdem der Kunststoff
triboelektrisch aufgeladen worden ist, wird das Mittel nicht zu
einem Trennungsprozess weitergeleitet, sondern in einem triboelektrischen
Lader zu dessen wiederholter Verwendung belassen.
-
Genauer
gibt die vorliegende Erfindung gemäß Anspruch 1 ein Verfahren
zum Trennen von Teilen eines speziellen Kunststoffs von einem Gemisch aus
mehreren Sorten zerkleinerter Kunststoffteile an, wobei das Verfahren die
folgenden Schritte umfasst: Einspeisen der zerkleinerten Kunststoffteile
in einen triboelektrischen Lader; Schütteln der Kunststoffteile in
dem triboelektrischen Lader, um unterschiedliche Ladungsmengen mit
unterschiedlichen Polaritäten
je nach der Kunststoffsorte auf die Kunststoffteile aufzubringen;
und elektrostatisches Trennen der Kunststoffteile in einem elektrostatischen
Trennungsabschnitt; dadurch gekennzeichnet, dass körnige Teile des
speziellen Kunststoffs in einer vorgegebenen körnigen Form oder Kunststoffteile
derselben Sorte wie der spezielle Kunststoff als Triboelektrifizierungsmittel
dem triboelektrischen Lader zugeführt werden, um auf die speziellen
Kunststoffteile triboelektrisch eine Polarität und eine Ladungsmenge aufzubringen, welche
eine Trennung der speziellen Kunststoffteile in dem elektrischen
Trennungsabschnitt ermöglichen,
falls das Gewicht der speziellen Kunststoffteile im Vergleich mit
den anderen Kunststoffteilen unzureichend ist, d. h. kleiner als
10 % des Gesamtgewichts der Kunststoffteile ist.
-
Das
Gewicht des zuzuführenden
Triboelektrifizierungsmittels wird derart bestimmt, dass es den folgenden
Ausdruck erfüllt: (Wt + Wm)/W = 0.1 bis 0.9worin Wt das Gewicht
der speziellen Kunststoffteile in dem triboelektrischen Lader und
W das Gesamtgewicht der Kunststoffteile inklusive dem in dem triboelektrischen
Lader eingespeisten Triboelektrifizierungsmittel bezeichnet.
-
Das
Triboelektrifizierungsmittels hat eine Größe, welche die Hälfte bis
die doppelte Größe der Kunststoffteile
ist.
-
Im
Einklang mit der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Zugabe von Triboelektrifizierungsmittel
die speziellen Kunststoffteile zuverlässig zu trennen, selbst wenn
diese in verhältnismäßig kleiner Menge
in dem elektrostatischen Trennungsabschnitt vorhanden sind, um die
speziellen Kunststoffteile zurückzugewinnen.
-
Ferner
wird der Durchmesser des Triboelektrifizierungsmittels derart bestimmt,
dass er größer als
die Größe D der
Kunststoffteile ist. Auf diese Weise können die Kunststoffteile und
das Triboelektrifizierungsmittel nach der Größe getrennt werden, so dass
das Triboelektrifizierungsmittel für wiederholte Verwendung desselben
in dem triboelektrischen Lader nach der triboelektrischen Aufladung
belassen werden kann.
-
Alternativ
wird der Durchmesser des Triboelektrifizierungsmittels so gewählt, dass
dieser sich von der Größe der Kunststoffteile
unterscheidet. Nach der triboelektrischen Aufladung werden sowohl die
Kunststoffteile als auch das Triboelektrifizierungsmittel sämtlich von
dem triboelektrischen Lader abgestoßen und nach der Größe getrennt.
Anschließend
wird das Triboelektrifizierungsmittel zurück in den triboelektrischen
Lader gespeist, so dass er wiederholt verwendet werden kann.
-
Auf
diese Weise kann die wiederholte Verwendung des Triboelektrifizierungsmittels
für bessere
Wirtschaftlichkeit erreicht werden.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
-
1 ist
ein schematisches Schaubild, welches den Gesamtaufbau eines Kunststoffseparators gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
-
2 ist
ein Graph, welcher eine Relation zwischen Gewicht von Kunststoffteilen
im Schüttelvorgang
und Wiedergewinnungsrate und Reinheit der Kunststoffteile zeigt;
-
3 ist
ein Graph, welcher eine Relation zwischen Gewichtsanteil von PVC
und elektrostatischem Potential pro Gewichtseinheit zeigt;
-
4 ist
ein Graph, welcher eine Relation zwischen Anteilsrate einer speziellen
Sorte von Kunststoffteilen und der Rückgewinnungsrate und Reinheit
der anderen Sorten von Kunststoffteilen zeigt;
-
5 ist
ein schematisches Schaubild, welches einen Gesamtaufbau eines Kunststofftrenners gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; und
-
6 ist
ein schematisches Schaubild, welches einen Gesamtaufbau eines Kunststoffseparators
gemäß dem Stand
der Technik veranschaulicht.
-
Ausführungsformen
der Erfindung
-
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nachstehend mit Bezugnahme auf
die Zeichnungen beschrieben. Mit Bezug auf 1 wird zunächst eine
Erklärung
für einen
Kunststofftrenner S gegeben, welcher zur Ausführung eines Verfahrens zum
Trennen von Kunststoff gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden soll.
-
Der
Kunststofftrenner S umfasst: einen Trichter 2 zur Aufnahme
eines Gemisches aus Kunststoffteilen 1, mehrerer verschiedener
Harzsorten (zerkleinerter zu trennender Abfall); ein triboelektrischer
Lader 3, welcher an Auslass 2a des Trichters 2 angrenzend
angeordnet ist, zum Schütteln
der Kunststoffteile 1, um die Kunststoffteile triboelektrisch
mit unterschiedlichen Ladungsmengen mit unterschiedlichen Polaritäten in Abhängigkeit
von der Kunststoffsorte zu beaufschlagen; einen elektrostatischen
Trennungsabschnitt G, welcher unterhalb des triboelektrischen Laders 3 angeordnet
ist, um die triboelektrisch aufgeladenen Plastikteile 1 elektrostatisch
zu trennen; und einen ersten Trennungsbehälter 8 und einen zweiten
Trennungsbehälter 9 zum (selektiven)
Sammeln der Kunststoffteile 1, welche elektrostatisch in
dem elektrostatischen Trennungsabschnitt G nach der Kunststoffsorte
getrennt worden sind.
-
Der
triboelektrische Lader 3 ist auf einer neigbaren Grundplatte 17 angebracht,
welche drehbar um ein Scharnierelement 18 ausgestaltet
ist, welches Scharnierlager 18 an eine später zu beschreibende
Gleitrutsche P angrenzend vorgesehen ist. Die neigbare Grundplatte 17 wird
während
der triboelektrischen Aufladung horizontal gehalten. Nach Fertigstellung
der triboelektrischen Aufladung wird die neigbare Grundplatte 17 um
das Scharnierelement 18 geneigt, so dass der triboelektrische
Lader 3 um einen gewünschten
Winkel geneigt ist, um die Kunststoffteile 1 von dessen
Innenraum auszutreiben.
-
Der
triboelektrische Lader 3 besitzt ein Rührwerk (nicht dargestellt),
welches im Inneren eines Behälters
davon vorgesehen ist, um die Kunststoffteile zu schütteln, einen
Einlass 14, welcher in einer oberen Fläche des Behälters auf einer Seite des selben kommunizierend
mit dem Auslass 2a des Trichters 2 vorgesehen
ist, und einen Auslass 16, welcher in einer unteren Fläche des
Behälters
auf dessen anderer Seite vorgesehen ist, um die Kunststoffteile 1 dort
hineinfallen zu lassen.
-
Ein
Netzelement M mit einem Sieb, welches kleiner als der Durchmesser
eines später
zu beschreibenden Triboelektrifizierungsmittels ist, ist in dem
Auslass 16 vorgesehen. Die Gleitrutsche P ist zwischen
dem Netzelement M und dem elektrostatischen Trennungsabschnitt G
angeordnet, um die Kunststoffteile 1 in den elektrostatischen
Trennungsabschnitt G einzuspeisen.
-
Wie
in 1 dargestellt, umfasst der elektrostatische Trennungsabschnitt
G: eine metallische Trommelelektrode 5, welche unterhalb
der Gleitrutsche P angeordnet ist; eine Hochspannungselektrode 6,
welche in einer diagonal rechten oberen Stellung bezüglich der
metallischen Trommelelektrode 5 angeordnet ist; und eine
Bürste 10,
welche unterhalb der metallischen Trommelelektrode 5 angeordnet
ist, zum Abschaben der Kunststoffteile 1, welche an einer
Umfangsfläche
der metallischen Trommelelektrode 5 haften.
-
Die
metallische Trommelelektrode 5 ist um eine horizontale
Achse in einer vorgegebenen Richtung drehbar, und geerdet. Die Hochspannungselektrode 6 ist
an eine Kathode eines Hochspannungsnetzteils 7 angeschlossen.
Eine Anode des Hochspannungsnetzteils 7 ist geerdet. Mit
dieser Anordnung stellt die metallische Trommelelektrode 5 eine drehbare
geerdete Elektrode dar, so dass ein elektrostatisches Trennungsfeld
zwischen der Hochspannungselektrode 6 und der metallischen
Trommelelektrode 5 erzeugt wird.
-
Der
erste Trennungsbehälter 8 und
der zweite Trennungsbehälter 9 sind
unterhalb der metallischen Trommelelektrode 5 in dieser
Reihenfolge in der Drehungsrichtung der metallischen Trommelelektrode 5 angeordnet.
Der erste Trennungsbehälter 8 und
der zweite Trennungsbehälter 9 haben
jeweils eine offene Oberseite.
-
Als
nächstes
wird eine Erklärung
zu dem Verfahren zum Trennen von Kunststoff, welches anhand des
Kunststofftrenners S mit dem oben gesagten Aufbau durchgeführt werden
soll, angegeben.
-
Die
Kunststoffteile 1 werden durch Zerkleinern hergestellt,
so dass sie eine Größe D haben, welche
kleiner ist als das Netz des Netzelements M.
-
Die
mehreren Sorten von Kunststoffteilen in einem durchmischten Zustand
werden in den triboelektrischen Lader 3 von dem Trichter 2 eingespeist. Auf
diese Weise werden die mehreren Sorten von Kunststoffteilen 1 in
dem triboelektrischen Lader 3 geschüttelt, wodurch sie triboelektrisch
mit verschiedenen Ladungsmengen mit verschiedenen Polaritäten je nach
der Kunststoffsorte auf der Basis von triboelektrischen Serien (welche
später
beschrieben werden) auf einer Stück-für-Stück Basis
beaufschlagt werden sollen.
-
In
Fällen,
in denen die Menge an Teilen 1a eines speziellen Kunststoffs,
z. B. PVC, welcher zurück gewonnen
(oder getrennt) werden soll, klein ist, wenn die Kunststoffteile 1 triboelektrisch
in dem triboelektrischen Lader 3 aufgeladen werden, werden
Teile des speziellen Kunststoffs mit einem Durchmesser, welcher
größer ist
(z. B. doppelt so groß)
als die Korngröße der anderen
Kunststoffteile 1 und größer als das Netz des Netzelementes
M, in einer vorgegebenen Menge als Triboelektrifizierungsmittel
beigefügt. Unter
der Voraussetzung, dass die zerkleinerten Kunststoffteile jeweils
drei Dimensionen (Länge, Breite
und Dicke oder Höhe)
D haben, wird der Durchmesser D1 des Triboelektrifizierungsmittels größer eingestellt
als mindestens eine der Dimensionen D.
-
Die
Kunststoffteile 1, welche in den triboelektrischen Lader 3 eingespeist
worden sind, werden mittels des Rührwerks innerhalb des Behälters des triboelektrischen
Laders 3 geschüttelt,
wodurch sie miteinander in Reibung gebracht werden sollen. Zu diesem
Zeitpunkt werden die Kunststoffteile 1 aufgeladen, um mit
verschiedenen Ladungsmengen (elektrostatischen Potentialen) mit
verschiedenen Polaritäten
in Abhängigkeit
von der Kunststoffsorte auf einer Stück-für-Stück Basis durch die Beigabe
einer vorgegebenen Menge des Triboelektrifizierungsmittels beaufschlagt.
-
Nachdem
die Kunststoffteile 1 tribobelektrisch mit verschiedenen
Ladungsmengen mit verschiedenen Polaritäten in Abhängigkeit von der Kunststoffsorte
beaufschlagt worden sind, wird die neigbare Grundplatte 17 um das
Scharnierelement 18 geneigt, um den triboelektrischen Lader 3 zu
neigen. Auf diese Weise werden die triboelektrisch aufgeladenen
Kunststoffteile 1 von dem Auslass 16 abgeworfen.
-
Da
der Durchmesser D1 des Triboelektrifizierungsmittels so eingestellt
ist, dass er größer ist
als das Netz des Netzelements M und eine Relation D kleiner D1 bezüglich der
Größe D der
Kunststoffteile 1 erfüllt,
treten die Kunststoffteile 1 (inkl. der speziellen Kunststoffteile 1a)
durch das Netzelement M hindurch, um die Gleitrutsche P zu erreichen.
Das Triboelektrifizierungsmittel wird von dem Netzelement M aufgefangen,
um dadurch in den triboelektrischen Lader 3 zu verbleiben.
Die Kunststoffteile 1, welche durch das Netzelement M hindurch
getreten sind, werden auf der metallischen Trommelelektrode 5 durch
die Gleitrutsche P verteilt.
-
Die
Kunststoffteile, welche in den elektrostatischen Trennungsabschnitt
G mittels der Gleitrutsche P geführt
worden sind, sind triboelektrisch mit verschiedenen Ladungsmengen
mit verschiedenen Polaritäten
auf einer Stück-für-Stück Basis
in dem triboelektrischen Lader 3 aufgeladen worden. Negativ geladene
Kunststoffteile 1, z. B., werden von der Hochspannungselektrode 6 abgestoßen und
auf die metallische Trommelelektrode 56 angezogen, wodurch
es ihnen ermöglicht
wird, in den zweiten Trennungsbehälter 9 mittels der
Drehung der metallischen Trommelelektrode 5 zu fallen,
oder von der Oberfläche
der metallischen Trommelelektrode 5 mit Hilfe der Bürste 10 abgeschabt,
wodurch sie in den zweiten Separationsbehälter 9 fallen. Genauer
fallen PVC Teile, welche negativ aufgeladen sind, in den zweiten
Trennungsbehälter 9.
Im Gegensatz dazu werden positiv geladene Kunststoffteile 1 in
Richtung einer Oberfläche
der Hochspannungselektrode 6 angezogen und werden durch
die Drehung der metallischen Trommelelektrode 5 fallengelassen,
wodurch sie in dem ersten Trennungsbehälter 8 gesammelt werden.
-
In
Fällen,
in denen die Menge der speziellen Kunststoffteile 1, welche
gesammelt werden sollen, unzureichend ist, werden Teile des speziellen
Kunststoffs zusätzlich
als das Triboelektrifizierungsmittel eingespeist, um die Insuffizienz
abzudecken. Auf diese Weise können
die speziellen Kunststoffteile mit einer ausreichenden Ladungsmenge
beaufschlagt werden, wodurch sie von den gemischten Kunststoffteilen 1 zurück gewonnen
werden sollen.
-
Ein
spezieller Test wurde durchgeführt,
um die Rückgewinnungsrate
und Reinheit zu bestimmen, in dem PE, PP, PS, PET und PVC Kunststoffteile 1 verwendet
wurden. In diesem Test betrug das Gewichtsverhältnis dieser Kunststoffteile 1 PE:PP:PS:PET:PVC=4:2:2:1:1,
und das Gesamtgewicht der Kunststoffteile 1, welche in
jedem Zyklus geschüttelt
werden mussten, betrug 100 bis 500 g. Die Versuchsergebnisse sind
in einem Graph der 2 dargestellt.
-
In
dem Graph sind die Rückgewinnungsrate und
Reinheit in Fällen,
in denen die PVC Teile selektiv in einem der Trennungsbehälter gesammelt
werden, definiert als die Rückgewinnungsrate
und Reinheit der PE, PP, PS und PET Teile 1, welche zusammen
in den anderen Trennungsbehältern
gesammelt wurden. Wie aus dem Graph ersichtlich, ist die Reinheit
(markiert durch •)
hoch (nicht kleiner als 90 %), aber die Rückgewinnungsrate (angezeigt
durch o) ist niedrig (ungefähr
50 %) im Falle des oben genannten Gewichtsverhältnisses. In diesem Versuch
betrug die Größe der Kunststoffteile
3 mm, der Durchmesser des Triboelektrifizierungsmittels betrug 6
mm, und das Netz des Netzelements M betrug 5 mm.
-
Um
die Ursache der geringen Zurückgewinnungsrate,
welche oben beschrieben wurde, zu finden, wurden die elektrostatischen
Potentiale der PVC Teile und der PE Teile bestimmt, nachdem die Kunststoffteile 1 inklusive
der fünf
Sorten von Kunststoffteilen durchmischt triboelektrisch aufgeladen worden
waren. Die Inhaltsstoffe der vier Sorten von Plastikteilen mit Ausnahme
der PVC Teile, d. h. der PE, PP, PS und PET Teile, wurden in dem
oben genannten Verhältnis
gehalten, und das Anteilsverhältnis
der PVC Teile wurde variiert. Die Ergebnisse sind in 3 dargestellt.
Es wurde herausgefunden, dass in Fällen, in denen die als Referenz
Kunststoffmaterial mittlerem Ranges in der triboelektrischen Serie eingesetzten
PP Teile in Reibung mit den anderen Kunststoffteilen gebracht wurden,
die PE Teile, welche auf Basis der triboelektrischen Reihe positiv
geladen worden wären,
negativ geladen wurden, wie die PVC Teile, wenn der Gehalt der PVC
Teile nicht größer als
20 Gew.-% oder nicht kleiner als 80 Gew.-% war. Wenn die PE Teile
negativ geladen sind wie die PVC Teile wenn die speziellen Kunststoffteile 1a,
d. h. die PVC Teile, von den anderen Kunststoffteilen getrennt werden
sollen, wird die Trennungsfähigkeit
in dem elektrostatischen Trennungsabschnitt G verschlechtert.
-
Ein
Versuch wurde durchgeführt,
in welchem das Anteilsverhältnis
der speziellen Kunststoffteile 1a variabel eingestellt
wurde durch Zugabe des Triboelektrifizierungsmittels, um zu ermitteln,
wie die Rückgewinnungsrate
und Reinheit der anderen Kunststoffteile verändert wurden. In diesem Experiment betrug
die Größe der Kunststoffteile 1a 3
mm, der Durchmesser des Triboelektrifizierungsmittels betrug 6 mm,
und das Netz des Netzelementes M betrug 5 mm. Das Experiment wurde
durchgeführt,
in dem eine Relation R ≡ (Wt
+ Wm)/W, variabel eingestellt wurde, worin Wt das Gewicht der speziellen
Kunststoffteile 1a, Wn das Gewicht des beizufügenden Triboelektrifizierungsmittels
ist, und W das Gesamtgewicht der in den triboelektrischen Lader 3 eingespeisten
Kunststoffteile (inklusive des Gewichtes des Triboelektrifizierungsmittels)
ist. Die Ergebnisse sind in 4 dargestellt,
in welcher der Anteil R der speziellen Kunststoffteile inklusive
dem Triboelektrifizierungsmittel in dem triboelektrischen Lader
und die Rückgewinnungsrate
und Reinheit der Kunststoffteile mit Ausnahme von den speziellen
Kunststoffteilen in dem Trennungsbehälter als Abszisse bzw. Ordinate aufgetragen
sind. Wie aus der Figur ersichtlich, wurde die Trennung bei einer
Rückgewinnungsrate
von nicht weniger als ungefähr
50 % erzielt, wenn der Gehalt der speziellen Kunststoffteile inklusive
dem Triboelektrifizierungsmittel in dem Bereich zwischen ungefähr 10 %
und ungefähr
90 % lag, und eine Rückgewinnungsrate
von größer als
90 %, wenn der Anteil ungefähr
50 betrug. Die Reinheit nach der Trennung überschritt 90 % über den
Verlauf des Gehalts.
-
Allerdings
wurden die Ergebnisse des Experimentes unter Bedingungen erhalten,
daß die
Größe der Kunststoffteile 1 3
mm betrug und der Durchmesser des Triboelektrifizierungsmittels 6 mm
war und, wenn das Triboelektrifizierungsmittel das gleiche Gewicht
aber einen unterschiedlichen Durchmesser hat, wird der Flächeninhalt
(Größe) des
Triboelektrifizierungsmittels, welcher in Kontakt mit den anderen Kunststoffteilen 1 ist,
geändert.
Daher wird nicht angenommen, dass die oben erwähnten Ergebnisse immer zutreffen.
-
Ein
Versuch wurde durchgeführt,
in welchem der Durchmesser D1 des Triboelektrifizierungsmittels 1,5
mm betrug, was kleiner ist als 6 mm. Wenn das Gewicht des verwendeten
Triboelektrifizierungsmittels nun in das Gewicht von 6 mm Durchmesser
Triboelektrifizierungsmittel mit einem Gesamtflächeninhalt entsprechend 1,5
mm Durchmesser Triboelektrifizierungsmittel umgewandelt wird, sind
die Ergebnisse im wesentlichen die gleichen, wie in dem Graphen der 4 dargestellt.
-
Als
nächstes
wurde ein Experiment durchgeführt,
in welchem der Durchmesser des Triboelektrifizierungsmittels größer als
zweimal die Größe der speziellen
Kunststoffteile 1a war, z. B. 10 mm. Das Experiment deckte
auf, dass eine triboelektrische Aufladeperiode, welche zur Bereitstellung
der in 4 gezeigten Ergebnisse benötigt wird, über zweifach erhöht wurde.
-
In
Einklang mit der erste Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung können
die Kunststoffteile mit einer großen Reinheit rückgewonnen
werden, wenn der R-Wert in dem Bereich zwischen 0,1 und 0,9 liegt.
Allerdings wird die Rückgewinnungsrate
der speziellen Kunststoffteile vermindert, wenn der R-Wert sich
von 0,5 unterscheidet. Mit R = 0,1 oder 0,9 beispielsweise ist die
Rückgewinnungsrate
niedrig (ungefähr
50 %), aber dies kann kompensiert werden, in dem man den oben erwähnten Trennungsvorgang
mehrmals wiederholt. D. h., das Triboelektrifizierungsmittel, welches
in dem triboelektrischen Lader 3 verbleibt, wird so wie
es ist wieder verwendet. Nachdem der Trennungsvorgang einmal durchgeführt wurde,
wird eine hauptsächlich
die speziellen Kunststoffteile 1a enthaltene Fraktion erneut
mit dem Triboelektrifizierungsmittel geschüttelt, um triboelektrisch aufgeladen
zu werden, und die anderen Kunststoffteile 1 in der Fraktion
werden von den speziellen Kunststoffteilen 1a getrennt.
Auf diese Weise kann die Rückgewinnungsrate
verbessert werden.
-
In
Fällen,
in denen die PVC Teile (spezielle Kunststoffteile 1) mit
einer Rückgewinnungsrate
von 50 % erhalten wurden und die anderen Kunststoffteile 1 durchmischt
in einem Verhältnis
von ungefähr
50 vorhanden waren, nachdem der Trennungsvorgang einmal durchgeführt wurde,
z. B. wurde das verbleibende Triboelektrifizierungsmittel, welches
so wie es war wieder verwendet wurde, mit den speziellen Kunststoffteilen 1,
welche mit ungefähr
50 % der anderen Kunststoffteile 1 durchmischt waren, geschüttelt zur
triboelektrischen Aufladung und als Ergebnis wurde eine Rückgewinnungsrate
von 70 % erzielt. In diesem Falle war naturgemäß die Reinheit hoch (nicht
niedriger als 90 %). Wenn das Triboelektrifizierungsmittel wieder
verwendet wird, werden die anderen Kunststoffteile 1 in
den triboelektrischen Lader 3 mit einer Menge eingespeist,
welche der Menge des verbleibenden Triboelektrifizierungsmittel
entspricht, so dass die speziellen Kunststoffteile 1a mit
einer vorgegebenen Polarität
und einer vorgegebenen Ladungsmenge beaufschlagt werden können. Auf
diese Weise kann die hohe Rückgewinnungsrate
erzielt werden, in dem man den elektrostatischen Trennungsvorgang
mehrere Male wiederholt.
-
Wenn
PVC, PE, PP, PS und PET, welche im Allgemeinen in einem größeren Volumen
gesammelt werden, in der Reihenfolge von auf einfache Weise positiv
aufladbarem Kunststoff bis auf einfache Weise negativ aufladbarem
Kunststoff auf der Basis der triboelektrischen Serie angeordnet
werden sollen, ist gemäß dem von
der Association of Electrostatics herausgegebenen „ELECTROSTATICS
HANDBOOK" die Reihenfolge
PS, PE, PP, PET, PVC. Das in der triboelektrischen Serie in der
Mitte eingeordnete PP ist im Folgenden als Referenzkunststoffmaterial
eingesetzt worden. Wenn das PP Referenzkunststoffmaterial in Reibung
mit den anderen Kunststoffmaterialien gebracht wird, werden das
PS und das PE positiv aufgeladen, und das PS wird mit einer größeren Ladungsmenge
beaufschlagt. Ferner wir das PP kaum aufgeladen. Zusätzlich werden
das PET und das PVC negativ aufgeladen, und das PVC wird mit einer größeren Ladungsmenge
beaufschlagt. Indem auf diese Weise das Kunststoffmaterial mit mittlerem Rang
in der triboelektrischen Serie als das Referenzkunststoffmaterial
eingesetzt wird, können
die Kunststoffteile 1 mit verschiedenen Ladungsmengen mit verschiedenen
Polaritäten
in Abhängigkeit
von der Kunststoffsorte beaufschlagt werden.
-
Aus
diesem Grunde wird mit Blick auf die triboelektrische Serie angenommen,
dass das PET negativ aufgeladen wird wie das PVC, wodurch es in den
zweiten Trennungsbehälter 9 fällt. Dies
kann vermieden werden, in dem man die anzulegende Spannung zur Erzeugung
des elektrostatischen Trennungsfeldes verändert.
-
Mit
Bezug auf 5 wird als nächstes eine Erklärung eines
Kunststofftrenners S angegeben, welcher zur Durchführung eines
Verfahrens zum Trennen von Kunststoff gemäß einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden soll. Der Kunststofftrenner
S umfasst: einen Trichter 2 zum Aufnehmen eines Gemisches
aus Kunststoffteilen 1 mehrerer verschiedener Sorten von
Harzen; einen triboelektrischen Lader 3, welcher an Auslass 2a des
Trichters 2 angrenzend angeordnet ist, um die Kunststoffteile
zu schütteln,
um die Kunststoffteile triboelektrisch mit verschiedenen Ladungsmengen
mit verschiedenen Polaritäten
in Abhängigkeit
von der Kunststoffsorte zu beaufschlagen; einen elektrostatischen
Trennungsabschnitt D, welcher unterhalb des triboelektrischen Laders 3 angeordnet
ist, um die triboelektrisch aufgeladenen Kunststoffteile 1 elektrostatisch
zu trennen; und einen ersten Trennungsbehälter 8 und einen zweiten
Trennungsbehälter 9 zum
(selektiven) Sammeln der Kunststoffteile 1, welche elektrostatisch
in dem elektrostatischen Trennungsabschnitt D nach der Kunststoffsorte
getrennt worden sind.
-
Der
triboelektrische Lader 3 besitzt ein Rührwerk (nicht dargestellt),
welches im Innern eines Behälters
davon vorgesehen ist, zum Schütteln
der Kunststoffteile, ein Einlass 14, welcher in einer umliegenden
Fläche des
Behälters
auf einer Seite davon mit dem Auslass 2a des Trichters 2 kommunizierend angeordnet
ist, und einen Auslass 16, welcher in einer unteren Fläche des
Behälters
auf dessen anderer Seite angeordnet ist, um die Kunststoffteile 1 fallen zu
lassen.
-
Ein
geneigtes Netzelement M zum Auffangen eines Triboelektrifizierungsmittels
ist in dem Ausgang 16 vorgesehen. Eine Führungsplatte
P zum Führen
der Kunststoffteile 1, welche durch das Messelement M in
Richtung des elektrostatischen Trennungsabschnitts G hindurchgetreten
sind, ist zwischen dem Netzelement M und dem elektrostatischen Trennungsabschnitt
G angeordnet. Eine Wiederverwendungsvorrichtung 20 ist
an einer Unterkante des geneigten Netzelements M befestigt, um das Triboelektrifizierungsmittel,
welches durch das Netzelement M aufgefangen wurde, zurück zu dem
Trichter 2 einzuspeisen.
-
Das
Triboelektrifizierungsmittel ist aus einer im Allgemeinen kugelartigen
Form mit einem Durchmesser D1, welcher größer ist als (z. B. doppelt)
die Größe der Kunststoffteile 1 (inklusive
spezieller zu sammelnder Kunststoffteile 1a) und größer ist
als das Netz des Netzelements M. D. h., die Größe D der Kunststoffteile und
der Durchmesser D1 des Triboelektrifizierungsmittels sind so eingestellt,
dass sie sich voneinander unterscheiden und eine Relation D < D1 erfüllen.
-
Wie
in 5 dargestellt, umfasst der elektrostatische Trennungsabschnitt
G: eine metallische Trommelelektrode 5, welche unterhalb
der Führungsplatte
P angeordnet ist; eine Hochspannungselektrode 6, welche
diagonal oberhalb der metallischen Trommelelektrode 5 angeordnet
ist; und eine Bürste 10,
welche unterhalb der metallischen Trommelelektrode 5 angeordnet
ist zum Abschaben der Kunststoffteile 1, welche an einer
Umfangsoberfläche
der metallischen Trommelelektrode 5 anhaften.
-
Die
metallische Trommelelektrode 5 ist um eine horizontale
Achse in einer vorgegebenen Richtung drehbar und geerdet. Die Hochspannungselektrode 6 ist
an einer Kathode eines Hochspannungsnetzteils 7 angeschlossen.
Eine Anode des Hochspannungsnetzteils 7 ist geerdet. Mit
dieser Anordnung stellt die metallische Trommelelektrode 5 eine drehbare
geerdete Elektrode dar, so dass ein elektrostatisches Trennungsfeld
zwischen der Hochspannungselektrode 6 und der metallischen
Trommelelektrode 5 erzeugt wird.
-
Der
erste Trennungsbehälter 8 und
der zweite Trennungsbehälter 9 sind
unterhalb der metallischen Trommelelektrode in dieser Reihenfolge
in der Drehrichtung der metallischen Trommelelektrode angeordnet.
Der erste Trennungsbehälter 8 und
der zweite Trennungsbehälter 9 haben
jeweils eine offene Oberseite.
-
Durch
Verwendung des Kunststofftrenners S gemäß der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung werden die Rückgewinnungsrate und Reinheit
wie in 4 erhalten, wie in der ersten Ausführungsform.
-
In
Fällen,
in denen die Größe der speziellen Kunststoffteile 1 größer ist
als ein bestimmter Wert, ist der effektive Durchmesserbereich des
Triboelektrifizierungsmittels kleiner als der bestimmte Wert und größer als
die halbe Größe der speziellen
Kunststoffteile 1a wie oben beschrieben.
-
In
Fällen,
in denen der Durchmesser des Triboelektrifizierungsmittels jedoch
ungefähr
ein Drittel bis ungefähr
ein Viertel beträgt,
fällt der
Durchmesser des Triboelektrifizierungsmittels außerhalb des Bereiches der Größe der speziellen
Kunststoffteile 1a. In einem derartigen Fall wurde experimentell
gezeigt, dass das Triboelektrifizierungsmittel elektrostatisch adsorbiert
wird und dadurch nicht rückgewonnen wird,
was es unmöglich
macht, die Trennung mit großer
Genauigkeit durchzuführen.
-
In
Fällen,
in denen der Durchmesser des Triboelektrifizierungsmittels kleiner
ist als die Größe der speziellen
Kunststoffteile 1a und kleiner als das Netz des Netzelements
M ist es unmöglich,
das Triboelektrifizierungsmittel mit dem Netzelement M aufzufangen.
In diesem Falle werden die von dem Triboelektrifizierungsmittel
verschiedenen Kunststoffteile 1 aufgefangen und in den
elektrostatischen Trennungsabschnitt G eingespeist, und das Triboelektrifizierungsmittel,
welches durch das Netzelement M hindurchgetreten ist, wird getrennt
aufgefangen und zurück
in den Trichter 2 eingespeist. Auf diese Weise kann das Triboelektrifizierungsmittel
wiederholt verwendet werden.
-
In
Fällen,
in denen die Menge der speziellen Kunststoffteile 1a unzureichend
ist in den vorgenannten Ausführungsformen,
werden Teile des speziellen Kunststoffs als Triboelektrifizierungsmittel
zugefügt, aber
das zuzufügende
Triboelektrifizierungsmittel ist nicht darauf beschränkt. Andere
Beispiele des zuzufügenden
Triboelektrifizierungsmittels schließen Kunststoffteile derselben
Sorte wie die speziellen Kunststoffteile, Kunststoffteile mit mittlerem
Rang in der triboelektrischen Serie unter den durchmischten Kunststoffteilen
sowie Kunststoffteile mit Einstufung auf der positiven Seite oder
der negativen Seite in der triboelektrischen Serie ein. In diesem
Falle werden die Kunststoffteile 1 jeweils mit einer Polarität und einer
Ladungsmenge (elektrostatisches Potential) beaufschlagt, welche
für die
elektrostatische Trennung davon in dem elektrostatischen Trennungsabschnitt G
gemäß der Kunststoffsorte
wie in den vorgenannten Ausführungsformen
benötigt
werden. Auf diese Weise kann die Trennung exakt durchgeführt werden.
-
Wie
aus dem Vorgesagten deutlich wird, ist die vorliegende Erfindung
derart ausgestaltet, dass in Fällen,
in denen die Menge der speziellen Kunststoffteile unzureichend ist
im Vergleich mit der Menge der anderen Kunststoffteile, das Triboelektrifizierungsmittel
zusätzlich
in den triboelektrischen Lader eingespeist wird, um die speziellen
Kunststoffteile mit Ladungen zu beaufschlagen, welche ausreichend
für die
Trennung dieser in dem elektrostatischen Trennungsabschnitt sind,
und zu diesem Zeitpunkt wird die Menge des zuzufügenden Triboelektrifizierungsmittels
so eingestellt, dass die Relation (Wt + Wm)/W = 0.1 bis 0,9 erfüllt wird,
worin Wt das Gewicht der speziellen Kunststoffteile in dem triboelektrischen
Lader ist, Wm das Gewicht des zuzufügenden Triboelektrifizierungsmittels
ist, und W das Gesamtgewicht der Kunststoffteile in dem triboelektrischen
Lader ist. Mit dieser Anordnung werden die mehreren Sorten zerkleinerter
Kunststoffteile in einem durchmischten Zustand in den triboelektrischen
Lader eingespeist und darin geschüttelt, wodurch sie triboelektrisch
mit Ladungen gemäß der Kunststoffsorte
beaufschlagt werden, und anschließend elektrostatisch gemäß der Kunststoffsorte
in dem elektrostatischen Trennungsabschnitt getrennt werden. Auf
diese Weise können die
speziellen Kunststoffteile zuverlässig von den Kunststoffteilen
getrennt werden.