Plastefüchse (Precious Plastic)

• Über das Projekt Plastefüchse
• Kunststoffe und ihre Gefahren
• Recycling Codes
• Transparenter Trichter aus Acryl (acrylic hopper)
• Schredder v2

Über das Projekt Plastefüchse

Im FabLab Chemnitz hat sich 2018 eine kleine Gruppe gebildet, die sich auf die Fahne geschrieben hat, sich mit dem Thema Kunstoffrecycling auseinander zu setzen. Zusammen arbeitet das "Plastefüchse"-Team daran Maschinen zu bauen und zu dokumentieren, mit denen gesammelte und gereinigte Plastikabfälle zerkleinert und neu verwertet werden sollen. Als Grundlage dient uns dabei das Open Hardware Projekt "Precious Plastic" als Startschuss, welches mittlerweile zu einer weltweiten Bewegung geworden ist. "Precious Plastic" bedeutet so viel wie "kostbarer Kunststoff" und steht für eine aktive und offene Community, die sich mit dem Plastikrecycling tiefgreifend auseinandersetzt und die dazu notwendigen Wissensgrundlagen und technischen Bauanleitungen zur Verfügung stellt und kontinuierlich verbessert.

Tagtäglich fallen schon allein in unserer MitMachWerkstatt in der Philippstraße so viele Abfälle an, dass es sich längst lohnt bestimmte Kuntststoffsorten zu sammeln und neuen Zwecken zuzuführen. Das sind beispielsweise alte Filamentrollen von 3D-Druckern, gescheiterte 3D-Druckteile, Laserabfälle, defekte Gehäuse von Maschinen und Werkzeugen, Saftflaschen, Seifenspender und vieles vieles mehr. Natürlich ist das Pro-Kopf-Aufkommen von Kunststoffabfällen in unseren Haushalten zusammen genommen noch viel größer und die Bandbreite der Produkte reicht von Verpackungen von Lebensmitteln, über Kosmetik bis hin zu Textilien. Als Verein wollen wir zusammen mit unseren Mitgliedern einen Teil dazu beitragen effizienter mit Rohstoffen umzugehen, statt Kunststoffe einfach nur ungefiltert in eine Verbrennungsanlage wandern zu lassen. Insbesondere ist dieses auf Kontiunität ausgelegte Projekt ein wesentlicher Teil einer Sonnenberger Kooperation mit der KRACH!-Gewinnerin Babette Sperling, welche zum Thema Nachhaltigkeit mit Kunststoffen und Textilien aktiv beiträgt.

Wir sind begeisterte Macherinnen und Macher, die sich zum gemeinsamen Planen, Maschinenbauen und Philosophieren treffen. Nach der Fertigstellung der Schreddereinheit im Juli 2020 ist die erste Ausbaustufe durch den einkämmigen Schredder beendet. In diesem Rahmen kümmert sich Babette um die Vor-Ort Integration des Schredders in ihrem neuen Atelier in der Jakobstraße um eine Upcycling-Strecke inklusive dem Design und der Umsetzung neuer Produktideen. Mit dem Schredder können die nach Sorten und Farben gesammelteten Kunststoffteile zerkleinert und das entstandene Granulat in Boxen einsortiert werden.

Parallel arbeiten die Plastefüchse auch am Bau des Injektors. Dieser bringt die zerkleinerten Krümel (Flakes bzw. Granulat) dann später auf Extrusionstemperatur. Über einen Kolbenhubzylinder werden letztlich die flüssigen Thermoplaste in Druckformen gepresst. Hierbei handelt es sich um Bauteilnegative neuer Nutzteilgeometrien, welche sozusagen die Gussform darstellen. Schließlich kümmern wir uns um die Umsetzung drt verschiedenen Gussformen und hier kann man recht kreativ werden. Vor dem Extrudieren ist es im Übrigen von Relevanz die Dinge vorher zu reinigen (z.B. Entfernen von Aufkleberrückständen oder Auswaschen von Shampooflaschen).

Insbesondere die Corona-Krise zeigte recht schnell, dass sich aus geschreddertem Kunststoff und einer guten Form schnell ein praktisches Schutzvisier herstellen lässt, welches auch zu normalen Zeiten super als Werkstattschutzausrüstung dienen kann (siehe https://www.dezeen.com/2020/04/08/precious-plastic-coronavirus-recycled-face-shields-respirator-masks-handles). Natürlich lassen sich allerlei andere Gebrauchsgegenstände herstellen. Denkbar und erprobt sind beispielsweise Schalen, Haken, Halter, Verbindungselemente, Wäscheklammern, Türstopper und reichlich mehr. Allein das Wissen um die Herstellung geeigneter Formen, sowie die Kreativität setzt hier Grenzen. Insbesondere an Ideen mangelt es uns nicht und wir sind gespannt, wie gut wir vorran kommen und was noch alles entstehen wird. Wir freuen uns insbesondere über den Austausch mit anderen Upcyclern und Wertschätzern und Schöpfern, die sich für die Lokalverwertung begeistern.

Mehr Informationen zum globalen Precious Plastic Projekt lassen sich unter https://preciousplastic.com. Interessierte können den nahezu fertig gestellten Schredder auf Anfrage gern bei uns vor Ort besichtigen.

Ein paar Beispielfotos unserer bisherigen Arbeit

Beim Schweißen des Schreddergrundgestells

Vorbereitungen zum Lackieren - alles Handarbeit

Der fast fertiggestellt Schredder erstrahlt in hellem Weiß

Precious Plastic Plastefüchse Videokanal

https://videos.stadtfabrikanten.org/c/recycling/videos 

Offizieller Precious Plastic Map Pin

 

 

 

 

 

Kunststoffe und ihre Gefahren

Kunststoffe gibt es in undenkbar vielen Formen, Farben und Varianten. Die ihr zugrundeliegenden chemischen Verfahren zur Synthese bestimmen hauptsächlich, was im Kunststoff drin ist und was nicht, sowie deren Eigenschaften und Verhaltensweisen im Bezug auf Schwimmverhalten, Geruch und Ausdünstungen, mechanische und chemische Eigenschaften wie Reaktionsfreudigkeit, Korrosion, Brandverhalten, Elastizität, Bruchverhalten, Biegbarkeit, Pyrolyse, uvm. Insbesondere bei der (Weiter)verarbeitung von Kunststoffen sind aberdutzende Gefahrenquellen vorhanden und es wird zu oft unterschätzt, was die Folgen davon sein können. Einige Kunststoffe sind unter bestimmten Vorraussetzungen krebserregend, beeinflussen nachgewiesenermaßen die Fruchtbarkeit, reizen die Atemwege oder machen Kopfschmerzen. Deshalb sollte jeder, der mit Kunststoffen arbeitet, darüber so gut wie möglich bescheid wissen und geeignete Maßnahmen ergreifen, um eine Betriebssicherheit damit zu gewährleisten. Einige Kunststoffe begünstigen auch Unverträglichkeiten bzw. Allergien.

Insbesondere beim Sägen, Heißdrahtschneiden, Laserschneiden, 3D-Drucken, Schweißen, Bohren oder sonstigen heißen Verarbeitungsverfahren von Plastik entstehen schnell so hohe Temperaturen, dass Verkohlungen und Verfärbungen provoziert werden. Dabei werden auch Giftstelle in diesem Zersetzungsprozess freigesetzt, z.B. Methanglas, Wasserstoff, Dioxine, Formaldehyd, Blausäure, Ameisensäure, Essigsäure, Sälzsäure, Amine, Treibmittel oder Kohlenstoffdioxid. Die Liste ist länger als vermutet und kann hier noch viel weiter fortgesetzt werden. Diese Gase sind teilweise nicht nur giftig, sondern auch hochentzündlich oder wirken korrosiv an Mechaniken (wie z.B. PVC, welches unter keinen Umständen lasergeschnitten werden sollte). Vergleichbar ist die Unterhaltung über die Kunststoffverarbeitung und deren unterschätzte Gefahren vermutlich deshalb ähnlich zum Rauchen von Zigaretten. Letztendlich sagt man im Volksmund "Die Dosis macht das Gift". Je weniger Kunststoff verarbeitet wird, desto besser. In der Regel ist eine Absauganlage empfohlen, sowie das regelmäßige Lüften mit frischem Sauerstoff.

Ein interessanter Artikel findet sich unter Unterschätzte Gefahren bei der Kunststoffverarbeitung

Ein weiterführender Artikel zu Allergiegefahren bei Kunststoffen

Übersicht Kunststoffe und davon ausgehende Gefahren

Kunststoff	Flüchtige emittierte Stoffe ("VOC" - volatile organic compounds und ultrafeiner Partikel (UFP))	Gefährdung	Schutzstufe (je höher, desto gefährlicher)
Polystyrol (PS)	Styrol (80 %) Benzol Toluol	entzündlich gesundheitsschädlich krebserzeugend Kategorie 1 leichtentzündlich	4
Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS)	Styrol Acrylnitril 1,3-Butylnitril Blausäure Benzol Styrol	entzündlich gesundheitsschädlich krebserzeugend Kategorie 2 leichtentzündlich	4
Styrol-Acrylnitril-Copolymer (SAN)	Acrylnitril Styrol Benzol Toluol Blausäure	krebserzeugend Kategorie 1 leichtentzündlich gesundheitsschädlich giftig hochentzündlich	4
Polyvinylchlorid (PVC)	Salzsäure Weichmacher (z.B. Diotylphthalat [Phtalsäure-bis-2-ethylhexylester DEHP])	ätzend Beeinträchtigung der Fruchtbarkeit	4
Polybutylenterephthalat (PBTP)	Benzol	krebserzeugend Kategorie 1 leichtentzündlich	4
Polyacrylnitril (PAN)	Acrylnitril Blausäure	krebserzeugend Kategorie 2	4
Polycarbonate (PC)	Phenol Kohlendioxid	giftig	3
Polytetrafluorethylen (PTFE) - Teflon	Perfluorierte Kohlenwasserstoffe Flusssäure	sehr giftig	3
Polyurethan (PUR)	Ether Glykolether Diicyanate Blausäure Treibmittel bei Schäumen Flammschutzmittel Ammoniak aromatische Amine	hochentzündlich gesundheitsschädlich giftig ätzend	3
Polyoxymethylen (POM)	Formaldehyd	gesundheitsschädlich krebserzeugend Kategorie 3	3
Epoxidharze (auf Basis Bisphenol A Komponente)	Phenol Ammoniak	giftig ätzend	3
Polyamid 6 (Perlon, Nylon, PA)	ε-Caprolactam Ammoniak Kohlendioxid	gesundheitsschädlich ätzend	2
Polyamid 66 (Nylon)	Cyclopentanon Hexamethylendiamin Ammoniak	entzündlich gesundheitsschädlich ätzend	2
Polyethylen (HDPE, LDPE)	gesättigte Aldehyde	gesundheitsschädlich	2
Polymethylmethacrylat (PMMA) - Acryl	Methacrylsäuremethylester	leichtentzündlich reizend	2
Chloropren-Kautschuk (CR)	Chloropren (2-Chlor-1,3-butadien) Salzsäure-Dämpfe	leichtentzündlich ätzend	2
Polypropylen (PP)	gesättigte Kohlenwassserstoffe Kohlendioxid	gesundheitsschädlich entzündlich	2
Celluloseacetat (CA)	Essigsäure Ameisensäure	entzündlich reizend ätzend	2
Polyethylenterephthalat, glykolmodifiziert (PETG)	Caprolactam	reizend	1

Kategorien krebserzeugender Stoffe

EU-weit werden krebserzeugende Stoffe in drei Kategorien eingeteilt:

• Kategorie 1: Stoffe, die beim Menschen bekanntermaßen krebserzeugend wirken (aus epidemiologischen Studien ist die krebserzeugende Wirkung nachgewiesen)
• Kategorie 2: Stoffe, die als krebserzeugend für den Menschen angesehen werden sollten (die krebserzeugende Wirkung ist vor allem aus Tierversuchen bekannt)
• Kategorie 3: Stoffe, die wegen möglicher krebserzeugender Wirkung beim Menschen Anlass zur Besorgnis geben, über die jedoch nicht genügend Informationen für eine befriedigende Beurteilung vorliegen (die Anhaltspunkte reichen nicht für die Einstufung in Kategorie 2 aus)

EU-Kennzeichnung (Richtlinie 67/548/EWG)			GHS-Kennzeichnung / CLP-Verordnung
Gefahren­symbol	Gefah­ren­bezeichnung	Kenn­- buch­- stabe	Pikto­gramm	Beschrei­bung	Gefahren­klasse
	Explo­sions­gefähr­lich	E		Explodierende Bombe	Instabile explosive Stoffe, Gemische und Erzeugnisse mit Explosiv­stoff(en), selbstzersetzliche Stoffe und Gemische, Organische Peroxide
	Entzündlich / hoch entzündling	F / F+		Flamme	Entzündbar, selbsterhitzungsfähig, selbstzersetzlich, pyrophor, wasserreaktiv, Organische Peroxide
	Brandfördernd	O		Flamme über einem Kreis	Entzündend (oxidierend) wirkend
	Ätzend	C		Ätzwirkung	Auf Metalle korrosiv wirkend, hautätzend, schwere Augenschädigung
	Giftig / Sehr giftig	T / T+		Totenkopf mit gekreuzten Knochen	Akute Toxizität
	Reizend	Xi		dickes Ausrufezeichensymbol
	Gesundheits­schädlich	Xn		Gesund­heits­gefahr	div. Gesundheitsgefahren
	Umwelt­gefähr­lich	N		Umwelt	Gewässergefährdend

Recycling Codes

Kunststoffe

Code-Nr.	Kürzel	Bezeichnung
	PET	Polyethylenterephtalat
	HDPE	Polyethylen hoher Dichte
	PVC	Polyvinylchlorid
	LDPE	Polyethylen niedriger Dichte
	PP	Polypropylen
	PS	Polystyrol
	O	Andere Kunststoffe wie Polycarbonat (PC), Polyamid (PA), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polylactide (PLA), ...

Viele dieser recyclebaren Kunststoffe sind gefährlich, wenn sie großer Hitze ausgesetzt werden. Siehe Kunststoffe und ihre Gefahren. Die verträglichsten Kunststoffe sind dabei PET und PP, während PVC und PS bedenklich sind.

Papier und Pappe

Code-Nr.	Kürzel	Bezeichnung
	PAP	Wellpappe
	PAP	Sonstige Pappe
	PAP	Papier

Textilien

Code-Nr.	Kürzel	Bezeichnung
	TEX	Baumwolle
	TEX	Jute

Metalle

Code-Nr.	Kürzel	Bezeichnung
	FE	Eisen/Stahl
	ALU	Aluminium

Glas

Code-Nr.	Kürzel	Bezeichnung
	GL	Farbloses Glas
	GL	Grünes Glas
	GL	Braunes Glas

Transparenter Trichter aus Acryl (acrylic hopper)

Für den Plastefüchse Schredder (Version 2) haben wir einen Trichter aus transparentem Acrylglas (gegossen) hergestellt. Auf dieser Seite findet sich die Dokumentation zur Herstellung. Benötigt wird ein Lasercutter, ein 3D-Drucker und etwas Standardwerkzeug.

Dateien

Diese Design Files finden sich in Gitea.

Laserschneiden

Der Trichter besteht aus 5 Acrylplatten. Die in den Abbildungen grün markierten Linien sollten nicht gelasert werden (oder nur als Markierung eingraviert werden). Sie dienen als Hilfestellung beim Zusammenbau. Selbiges trifft auf die blauen Linien zu, welche definitiv empfehlenswert sind zu gravieren. Der hier verwendete Lasercutter hatte eine 60 Watt Röhre.

3D-Druck Teile

Am Material sollte nicht gespart werden, um eine gewisse Stabilität zu erreichen. Wir empfehlen PETG mit 100% Infill oder wenigstens 50% Infill mit Gyroid-Füllmuster. Unser verwendeter Drucker: Original Prusa i3 MK3S+ mit PrusaSlicer.

Stückliste

Teil	Menge	Hinweise
Acrylplatte Typ 1 - 6 mm	2 Stück	bestellt bei Plattenshop24 (Rohmaß 510 x 510 x 6 mm, Artikelnummer 102-06 "Acrylglas GS transparent ")
Acrylplatte Typ 2 - 6 mm	2 Stück	bestellt bei Plattenshop24 (Rohmaß 510 x 510 x 6 mm, Artikelnummer 102-06 "Acrylglas GS transparent ")
Acryldeckel - 6 mm	1 Stück	bestellt bei Plattenshop24 (Rohmaß 510 x 510 x 6 mm, Artikelnummer 102-06 "Acrylglas GS transparent ")
Deckelknopf (3D-Druck)	1 Stück	Das Filament PETG weiß (1,75 mm)
Ecke Typ 1	2 Stück	Das Filament PETG weiß (1,75 mm)
Ecke Typ 2	2 Stück	Das Filament PETG weiß (1,75 mm)
Basis	1 Stück	Das Filament PETG weiß (1,75 mm)
Senkkopfschraube ISO 10642 M5 x 16 - A2	17 Stück	1x für Deckel, 8x für 3D-gedruckte Ecken, 8x für 3D-gedruckte Basis
Vierkantmutter DIN 562 M5 - A2	8 Stück	für 3D-gedruckte Ecken
Sechskantmutter ISO 4032 M5 - A2	8 Stück	für 3D-gedruckte Basis
Metallhülse	2 Stück	Eingesetzt zur besseren Kraftaufnahme
Acrylkleber, transparent	(280 ml Kartusche	Zum Verkleben der Acrylplatten miteinander
Standard Sanitärsilikon	(280 ml Kartusche	Zum Erzeugen einer puffernden Silikonraupe zwischen Schredderwerk und Basisteilen (sonst Bruchgefahr durch Ermüdung) - auf der Innenseite
Sealing Tape (2,8cm breit)	ca. 2,5 Meter	Zum weiteren Verstärken des Trichters von außen.

Aufbauhinweise (siehe auch Fotos)

• Vor dem Zusammenbau müssen die Bohrungen von außen gesenkt werden, damit die Senkschrauben entsprechend bündig eingepasst sind
• Die schräg zulaufenden Platten werden ineinandergeschränkt in die Basis geschraubt (Sechskantmuttern und Senkschrauben)
• die Platten werden mit den 3D-gedruckten Eckteilen verbunden. Hierzu sind die Vierkantmuttern einzusetzen und von außen mit Senkschrauben zu befestigen
• Die Platten werden mit Acrylkleber ausgefugt, um die Stabilität zu erhöhen (sehr wichtig)
• Unterhalb der 3D-gedruckten Basis befindet sich eine Rille. In diese ist eine Silikonraupe zu ziehen. Diese muss aushärten und dient als elastischer Puffer zwischen Trichter und Schreddergetriebe
• In die 3D-gedruckte Basis sind zwei Metallhülsen einzusetzen, welche Kraft vom Schreddergetriebe besser aufnehmen und ableiten.

Warnung!

Das Schreddergetriebe hat eine hohe Leistung. Beim Schreddern muss auch der Trichter einige Schwingungen abfedern. Ein früherer Prototyp brach relativ schnell, da keine elastische Federung installiert war. Diese stellen wir durch eine Silikonraupe her.

Aufbaufotos

Schredder v2

Allgemeine Sicherheitshinweise

• Vorsicht: Getriebekasten ist nicht von unten gekapselt!
• Der Schreddertrichter (Hopper) ist mit ca. 50 cm Höhe gut gewählt, da beim Schreddern häufig Teilbruchstücke mit hoher Geschwindigkeit nach oben katapultiert werden und den Anwender verletzen können oder sich in den Räumlichkeiten verteilen (siehe Videos). Im Betrieb sollte deshalb sichergestellt sein, dass immer sofort nach Einwerfen der zu schreddernden Teile der Deckel bündig aufgelegt wird oder der Stopfer alles bedeckt. 
  

Wartungshinweise

• Schmieren der Ölnippel der beiden Getriebelager des Schredders alle 6 Monate
• Ölen des Motors

Vorm Einwerfen von Schreddergut (Bedienung)

• nur sortenrein einwerfen
• vorher auf Metallbestandteile prüfen
• auf Dicke prüfen - zu groß verursacht zu viel Gewalt
• Teile waschen

Reinigen des Gitters / Gitterwechsel

1. Stifte entfernen (2 Stück)
2. Gitter von oben mit Hammer und flachem Schraubendreher ausklopfen
3. Sieb entnehmen:
   

   

Stifte (Zeichnung)

Schredderkasten

Motor "R73 DT100LS-4/TH" von SEW Eurodrive

• cos φ = 0,83
• Leistung = 2,2 kW
• Umdrehungen pro Minuten (rmp) = 1400
• IP Schutz Klasse 54
• Netz: 50 Hz
• Strom: 9,0 A bei 220 V oder 5,2 A bei 380 V Drehstrom
• Schmierstoff nach Betriebsanleitung: VDE 0530

Schaltplan Motor Elektrik von Jannis

Kettentrieb

Der Kettentrieb überträgt die Motorleistung zur Schredderwelle. Die Schredderwelle hat einen Durchmesser von 20 mm, die des Motor 40 mm. Zusätzlich hat die Motorwelle eine Passfedernut 12 x 70 x 4,36 mm. Beide Wellen werden über einen gemeinsamen Kettenräderantrieb verbunden, wobei zwischen Kettenrad und Welle jeweils Taperbuchsen gleichen Außendurchmesser aufgezogen werden. Der Wellenabstand beträgt 45 cm. Die Anzahl der Kettenglieder ist XXX

Argumente für/gegen Kettentrieb

• Zahnriemen
  • braucht mehr Bauraum
  • selbstschmierend →  wartungsfreier, aber kürzere lebensdauer
  • kann Dauerbelastung besser als Belastungsspitzen abhalten
  • höhere Drehzahlen
  • geräuschärmer als Kettentrieb
• Kettentrieb
  • weniger Bauraum im gleichen Belastungsfall
  • bei regelmäßiger Schmierung oder Öldurchlaufbad fast unbegrenzteLlebensdauer

Aspekte vom Schredder

• hohe Belastung und Belastungspitzen
• geringe Drehzahl
• läuft nicht 24/7 auf Belastung

CAD-Modell vom Kettentrieb: https://myhub.autodesk360.com

Bild	Produkt	Menge
	Zweifach-Kettenrad ZRT 08 B-2 1/2x5/16" 24 Zähne Material Stahl für Taper-Spannbuchse Typ 1610 - Z = 24	2x
	Zweifach-Rollenkette ähnlich DIN 8187 ISO 08 B-2-GL Teilung 1/2x5/16" mit geraden Laschen - Teilung 12,7 mm Achsabstand a = 450 mm	= 450 mm * 2 / 12,7 mm + 24 = 95 95 * 12,7 mm = 1,21 Meter → zzgl. Ersatzglieder!
	Steckglied mit Federverschluss Nr. 11/E, mit geraden Laschen - 08 B-2	2x (inkl. 1x Ersatz)
	Kettenspanner für Zweifach-Rollenkette 08 B-2 1/2X5/16" bestehend aus 14052501 + 14080200	1x
	Taper Spannbuchse 1610 - 20 mm	1x
	Taper Spannbuchse 1610 - 40 mm	1x

Gecheckte Anbieter

• http://www.kettentechnik.de
• https://www.norelem.de
• https://www.maedler.de
• http://www.maschinenbauhandel.de

Kettentrieblänge berechnen

• https://www.schweizer-fn.de/maschinenelemente/kettenantrieb/kettenantrieb.php
• https://www.schweizer-fn.de/maschinenelemente/kettenantrieb/kettenantrieb.php#gliederzahl

Zubehör

• Stopfpömpel (DIY)
• Beschwerungsgewichte für Stopfpömpel (Hantelgewichte)

Großer Schaden vom 16.06.2020

• Welle gebrochen
• Getriebekette runtergefallen > hat Kettenspanner abgerissen (Schraubbolzen als Sollbruchstelle)
• Kette brauchte folglich Platz und hat den Metallgehäusekasten deformiert und aufgesprengt
• Taperbuchse-Passfeder-Verbindung demoliert
• Schneidmesser große Abnutzungen an den Klingen nach nur 2 Stunden Betrieb → wahrscheinlich müssen die Messer getauscht werden gegen einen anderen Werkstoff oder die Messerspitzen müssen regelmäßiger aufgeschweißt und plangeschliffen werden. Problem: Messerklingen aus V2A → Werkstoff ist nicht härtbar (außer "Borinox"-Verfahren) und versagt schnell. Siehe https://bortec.de/blog/borinox-haerten-von-rostfreiem-stahl/ und https://batz-burgel.com/en/metal-trading/steel-product-range/edelstahl-v2a

Projektdateien

Siehe https://cloud.stadtfabrikanten.org