Projekt 22170/01

Verfahrenstechnische Entwicklung und Optimierung des Einmischprozesses von Gummiabfällen zur Herstellung hochwertiger Recyclate

Projektdurchführung

Deutsche Gumtec AG
Ankerstr. 2
06108 Halle

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Mit Hilfe des neuartigen Gumtec-Verfahrens lassen sich Gummirecyclate (nicht Regenerate) aus TSE Abfällen herstellen, die bis zu 30% bzw. 50% der Originalkautschukrezeptur ohne nennenswerten Kennwerteabfall wieder zugesetzt werden können. Der Nachweis ist durch zahlreiche Laborversuche geführt. Ziel des Projektes ist, den Einmischprozess des Recyclates in Kautschukmischung zu untersuchen. Eine Analyse dieses Themas führt die bisher deponierten bzw. in Müllverbrennungsanlagen verbrannten TSE-Abfälle, dem Wirtschaftskreislauf zurück, wodurch eine erhebliche Umweltentlastung durch Einsparung von Rohelastomeren erzielt werden kann.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas Projekt gliedert sich in verschiedene Teilprojekte:
Phase 1, ist Gegenstand dieses genehmigten Projektes.
Dabei soll zunächst der Förder- und Siebprozess des Gummimehls untersucht werden.
Aufgrund der spezifischen Oberfläche des Recyclates kommt es bei der Förderung zu Verklumpungen, sodass eine Siebung nicht möglich ist. Andere Kautschuktypen (z.B. Silikone) lassen sich nach derzeitigem Stand nicht absieben.
Dabei sollen auf verschiedenen Siebmaschinen Versuche gefahren werden unter Einsazt von Siebhilfen, Klopfbälle o.ä. bzw. chemische Zusatzstoffe.
Danach sollen verschiedene Mischversuche an einer EPDM Mischung durchführt werden.
Diese Versuche sollen zum einem bei der Deutschen Gumtec gefahren werden. Zusätzlich soll ein namhafter Mischbetrieb die Versuche durchführen.
Die Einmischversuche finden auf einem Walzwerk und im Innenmischer statt.
Dabei werden die verschiedenen Einstellmöglichkeiten und deren Abhängigkeit auf die Materialeigenschaften (mechanische Kennwerte und Rheometerwerte) untersucht.
Bei einem Innenmischer werden folgende Einflussgrößen verändert: tangential und kämmenden Rotorschaufeln, Zugabepunktes des Recyclates unter dem Gesichtspunkt einer optimalen Dispersion, Variation von Rührerdrehzahl, Drehmoment und Temperatur. Bei dem Walzwerk werden Variation der Temperatur und der Viskosität der Frischkautschukmischung, sowie der Einfluss der Friktion untersucht.


Ergebnisse und Diskussion

Das Vorhaben gliederte sich in zwei Hauptrichtungen.
In der ersten Phase wurden Produkte auf ihr Mahlverhalten und ihre Auftrennung in Kornklassen untersucht (A).
In der zweiten Phase sind Einmischversuche von Recyclat in EPDM-Mischungen auf dem Walzwerk und Innenmischer untersucht worden.
A. Als Elastomerkomponente für die Siebprozesse sind Silikonkautschukmischungen vermahlen worden. Es ist uns gelungen, durch den Zusatz von chemischen Hilfsmitteln des Mahlprozess positiv, d. h. nach kleineren Korngrößen hin, zu verschieben.
Zur Verbesserung des Absiebprozesses haben wir versucht, auf unterschiedlichen Siebanlagen mit und ohne Siebhilfen und unter Variation verschiedener Verfahrensparameter Silikonkautschuk abzusieben. Wir konnten keine Verbesserung des Siebprozesses mit Hilfe von unterschiedlichen Siebanlagen und Siebhilfen erreichen.Aus diesen Gründen wurden für den Absiebprozess chemische Siebhilfen eingesetzt.
Durch den Zusatz von chemischen Siebhilfen sollte die Vereinzelung der Gummipartikel erreicht werden und damit ein verbessertes Siebergebnis erzielt werden.
An Hand der Ergebnisse ist erkennbar, dass mit dem Zusatz der Kieselsäure sehr gute Absiebergebnisse erreicht werden, die eine Optimierung des Mahlprozesses und des Absiebprozesses zu lassen.
B. Das Einmischen des Recyclates in die entsprechende Frischmischung ist oft mit Schwierigkeiten verbunden. Aus diesem Grunde war es notwendig, den Verarbeitern und Compoundern eine Empfehlung in die Hand zugeben, um eine optimale Verteilung des Recyclates in die Frischmischung auf dem Walzwerk und im Innenmischen zu erreichen.
Das Einmischen des Recyclates auf dem Walzwerk erfolgte unter dem Gesichtspunkt der:
· Abhängigkeit von der Korngröße des Recyclates
· Mischung eines Masterbatches unter Verringerung des Recyclatgehaltes
· vergleichenden Untersuchungen mit einer Silikonkautschukmischung.
Die Viskosität und Vulkanisationszeiten verändern sich mit der Korngröße. Die Einmischung in ein Masterbatch ist vorteilhaft und machbar. Die EPDM-Ergebnisse sind auf Silikonelastomere übertragbar.
Das Einmischen des Recyclates im Innenmischer erfolgte unter Variationen:
· unterschiedlicher Viskosität des Elastomeren· unter Variationen des Zugabepunktes des Recyclats
· unter Variation der Kneterdrehzahl· unter Variationen der Knetergeometrie
Die Erkenntnisse aus diesen Versuchsreihen sind:
· die Viskosität der Elastomerkomponenten spielt keine Rolle
· der Zugabezeitpunkt des Recyclates hat einen Einfluss auf die Qualität der Mischung
die Knetendrehzahl hat ebenfalls Einfluss auf den Mischprozess.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Erkenntnisse aus diesen Arbeiten wurden in der Zeitschrift GAK im Oktober 2004 präsentiert. Die Deutsche Gumtec AG hat für ihre Arbeiten den Materialeffizienzpreis des Bundesministeriums für Wirtschaft und Arbeit erhalten. Außerdem wurde der Innovationspreis Mitteldeutschland an die Deutsche Gumtec verliehen.


Fazit

Die in diesem Vorhaben erhaltenen Ergebnisse setzen uns in die Lage den Einmischprozess für Silikon- und EPDM-Mischungen auf Walzwerken und im Innenmischer optimaler zu gestalten. Damit ist eine Hürde für die Einführung des Recyclates in EPDM-Frischmischungen genommen worden.
Es ist jedoch unbedingt notwendig, diese Mischungen auf hochwertige Elastomermischungen wie geplant auszudehnen. Es ist uns gelungen, den Mahlprozess und Absiebprozess für Silikonrecyclate zu verbessern.