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Mathematische Grundlagen für das Recycling von Polyvinylbutyral aus Sicherheitsverbundglas

Arbeitsgruppe:AG Modellierung und PDEs
Leitung: Prof. Dr. Michael Böhm ((0421) 218-63841, E-Mail: mbohm@math.uni-bremen.de)
Bearbeiter:
Projektpartner: VICOR GmbH (Berlin)
Institut für Dünnschichttechnologie und Mikrosensorik (Berlin)
Laufzeit: 01.01.2001 - 31.12.2001
Bild des Projekts Mathematische Grundlagen für das Recycling von Polyvinylbutyral aus Sicherheitsverbundglas Beim Recycling von Sicherheitsverbundglas (z.B. Autoscheibenglas) fällt in großen Mengen der Kunststoff Polyvinylbutyral (PVB) an, der nach dem heutigen Stand der Technik nicht vollständig von Glasrückständen befreit werden kann. Mehrere Patente beschreiben mechanische Verfahren, bei denen jedoch ein erheblicher Anteil Glasstaub und Glaspartikel fest am Kunststoff haften bleibt. Aufgrund der Kontamination mit Glas werden die zurückgewonnenen PVB-Teile entweder auf Deponien gelagert oder als Dämmstoff und Füllmaterial der Wiederverwertung nur sehr unzureichend zugeführt.

Die Firma VICOR hat ein völlig neues Verfahren zur Reinigung von PVB aus Autoscheibenglas entwickelt, das die Grundlage zur Herstellung von recyceltem PVB mit nahezu gleichen Werkstoffeigenschaften wie ungebrauchtes Material bildet. Der innovative Kern des Verfahrens besteht in der Behandlung von geschredderten Autoscheiben mit einer Waschflüssigkeit, die die Adhäsion zwischen Glas und Kunststoff herabsetzt. Die Reinigungslösung wird im Kreislauf geführt, so dass kein Abfall entsteht. Weiterhin beinhaltet der Prozess eine für vollständig vom Glas befreite PVB-Teile geeignete Zerkleinerungstechnologie, die nach Extrusion zu einem Granulat einheitlicher Korngrößenverteilung und Materialeigenschaften führt.
vicor
Links: Verunreinigtes PVB, rechts: Geschreddertes PVB
Bevor dieses Verfahren zur technischen Anwendung geführt werden konnte, mussten zur Abstimmung und Optimierung der einzelnen Teilschritte numerische Untersuchungen geeigneter mathematischer Modelle durchgeführt werden, zu denen VICOR aufgrund fehlenden Fachpersonals und fehlender Geräteausrüstung selbst nicht in der Lage war. Das Zentrum für Technomathematik (AG Modellierung) trat deshalb als kompetenter Forschungspartner auf, um die wissenschaftlichen Voraussetzungen für die technische Umsetzung des Verfahrens durch VICOR zu schaffen.

Ziel des Projektes war es, die optimalen Bedingungen für das Reinigen von geschreddertem Sicherheitsverbundglas zu ermitteln. Dazu wurden die hydrodynamischen Vorgänge beim Reinigen des Sicherheitsverbundglases mathematisch modelliert und die entsprechenden Differentialgleichungen numerisch gelöst. Bei der Modellierung des Reinigungsprozesses treten eine Reihe von Parametern auf, die die Effektivität des Prozesses bestimmen. Der wesentliche Teil der mathematischen Arbeit bestand im Auffinden der für die Effektivität optimalen Parameterwerte. Mithilfe des mathematischen Modells wurden in Abhängigkeit bestimmter Rand- und Anfangswerte die zeitlichen Verläufe der Glas/PVB-Teilchendichte numerisch ermittelt. Die beteiligten Parameter, wie z.B. Massendurchsatz der Waschlösung bzw. die Größe der Glas/PVB-Teile wurden so eingestellt, dass möglichst viel PVB vom Glas getrennt werden konnte und die notwendige Zeit dafür minimiert wurde.