Neue Recycling-Methode für Gummi-Metall-Verbindungen entwickelt

Wenn Gummi auf Stahl trifft, ist das meist eine schwierige Verbindung – zumindest aus Sicht des Recyclings. Gummi-Metall-Verbindungen, wie sie zum Beispiel in Ketten von Bau- und Landmaschinen mit Raupenfahrwerk verwendet werden, landen nach ihrem Einsatz oft in der Müllverbrennung oder werden illegal entsorgt.

Wissenschaftler der Technischen Hochschule Köln haben nun gemeinsam mit der Firma Guma-Tech ein Verfahren entwickelt, mit dem sich die beiden Materialien sauber trennen lassen. Das zugrundeliegende Prinzip setzt auf Erhitzen statt Fräsen. Bisher wurde meist versucht, Gummi und Metall mechanisch voneinander zu trennen. Ein mühsames Unterfangen, das viel Zeit in Anspruch nahm und oft Gummireste zurückließ.

Das neue Verfahren setzt dagegen auf die thermische Methode der Induktion. Dabei wird der Werkstoff einem elektromagnetischen Wechselfeld ausgesetzt. Die Stahlteile erhitzen sich, während der Gummi weitgehend kühl bleibt. Am Standort von Guma-Tech wurde dafür ein Hoch-Frequenz-Induktionsheizgerät mit bis zu acht Kilowatt Leistung, erst im Labor-, dann im Technikumsmaßstab aufgebaut.

Mechanische Trennvorrichtung

Bei dem Verfahren wird der zu trennende Gummi-Metall-Verbund zum Induktor transportiert und dort dem magnetischen Wechselfeld ausgesetzt. Ein Sensor misst kontinuierlich die Temperatur des Metallteils und passt die Leistung entsprechend an. Die kontrollierte Abkühlung wird durch eine nachgeschaltete Kühlvorrichtung sichergestellt.

Eine mechanische Trennvorrichtung separiert dann Gummi und Metall. „Für jede Kettengeometrie wird die Form des Induktors im Vorfeld angepasst, damit sich die Werkstücke gleichmäßig erhitzen und keine Temperatur-Hotspots entstehen, die das Gummi schädigen“, erklärt die TH Köln.

Das Verfahren beruht im Wesentlichen darauf, dass sich die verwendeten Haftchemikalien bereits bei einer Temperatur von 260 Grad zersetzen, das vulkanisierte Gummimaterial aber erst bei 375 Grad. „In der Anlage wird die Haftschicht auf maximal 350 Grad erhitzt. Dies dauert je nach Geometrie der Ketten zwischen 60 und 300 Sekunden. Anschließend lassen sich die Materialien mit wenig Kraftaufwand und weitgehend rückstandslos voneinander trennen“, erklärt Haifei Mao, Geschäftsführer von Guma-Tech.

Davon profitiert vor allem der Gummi, dessen Materialeigenschaften sich durch die kurze Einwirkzeit nicht verändern. Statt als Sondermüll verbrannt zu werden, kann er nun zerkleinert als Bodenbelag für Sport- und Spielplätze, als Unterbau oder als Basis für die Pyrolyse verwendet werden. Der Stahleinsatz kann nach einer mechanischen Oberflächenaufbereitung wie dem Sandstrahlen direkt wieder für die Herstellung neuer Gummipads verwendet werden und muss nicht eingeschmolzen werden.

Die Trennung per Induktion sei ein effektives Verfahren, betont Projektleiterin Danka Katrakova-Krüger vom Labor für Werkstoffe der TH Köln. Zudem könne ein besonders energieintensiver Prozessschritt entfallen, indem die Stahleinsätze wiederverwendet werden.

320°/re