DE2423367A1

DE2423367A1 - Verfahren zur abtrennung von grossdimensionierten filmartigen kunststoffen

Info

Publication number: DE2423367A1
Application number: DE2423367A
Authority: DE
Inventors: Sumio Izumi; Tatsuya Nagahama; Kozo Saitoh; Hiroshi Tanaka
Original assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Current assignee: Mitsui Kinzoku Co Ltd
Priority date: 1973-07-21
Filing date: 1974-05-14
Publication date: 1975-02-13
Also published as: US4046677A; FR2237742B1; FR2237742A1; GB1465536A; JPS5032270A

Description

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MITSUI MINING & SMELTING CO., LTD., Tokyo / JAPAN

Verfahren zur Abtrennung von großdimensionierten filmartigen Kunststoffen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung bzw. Trennung oder Auftrennung von großdimensionierten film- bzw. folienartigen Kunststoffen.

Die Mengen von filmartigen Kunststoffen in technischen und Haushaltsabfällen nehmen laufend zu. Es ist jedoch bislang noch kein wirksames Verfahren zur Behandlung die·

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ser Abfallkunststoffe eingeführt worden. Derzeit sind nur Verbrennungs- und Schmelz-Wiederverformungsmethoden in Gebrauch. Die Verbrennung ist jedoch ein gutes Verfahren, da das in den Kunststoffen enthaltene Polyvinylchlorid eine Sekundarverschmutzung aufgrund der Freisetzung von gefährlichen Gasen oder gefährlichen Metall*- oxiden bewirken kann.

In der parallelen Patentanmeldung P 2k- o7 53 vom 19»· Februar 197²J- werden schon Methoden beschrieben, um Polyvinylchlorid aus gemischten Kunststoffen unter Anwendung von FIotationsverfahren abzutrennen und wiederzugewinnen. Die dort beschriebenen Methoden sind auf die Behandlung von Gemischen aus kornförmigen Kunststoffen mit relativ geringer Größe unter Anwendung der Flotation gerichtet. Da die Flotation ein Verfahren ist, bei dem Teilchen an die Wasseroberfläche aufgrund des Tragvermögens von feinen Gasblasen, die an den Teilchen haften, an die Wasseroberfläche gehoben werden, ist diese Methode nur auf Teilchen mit relativ geringer Teilchengröße gerichtet. Sie wurde auch lediglichjhierzu entwickelt. Bei Erzen können gewöhnlich feine Pulver mit einer Teilchengröße von weniger als etwa o,3 mm nach dieser Methode behandelt werden. In sehr seltenen Fällen können Teilchen mit weniger als mehreren Millimetern flotiert werden. Es ist jedoch unmöglich, größere Teilchen unter Verwendung der Tragkraft von Gasblasen aufsteigen zu lassen.

Es wurde nun eine Anzahl von Untersuchungen hinsichtlich des Flotationsverhaltens von Kunststoffen durchgeführt. Es wurde dabei gefunden, daß die Art und Weise der Ad-

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häsion der Gasblasen entsprechend den Oberflächeneigenschaften von filmartigen Kunst&offen in dem Wasser variiert. Wo eine Adhäsion einer großen Anzahl.von Gasblasen an den Oberflächen erzielt werden kann, können sogar großdimensionierte filmartige Kunsteboffe leicht angehoben und an die Wasseroberfläche flotiert werden. Filme, wie z.B. Polyvinylchlorid- oder Polystyrol-Filme mit einem spezifischen Gewicht von mehr als 1 sinken zu dem Boden in einem Tank, welcher Wasser enthält, ab. Wenn eine Anzahl von kleinen Gasblasen in den Tank eingebracht wird, dann beginnen diese kleinen Gasblasen an der Oberfläche der Filme zu haften und die Anzahl der Gasblasen, die daran haftet, nimmt allmählich zu. Gegebenenfalls überschreitet die Gesamttragkraft der Gasblasen, die Schwerkraft der Filmeund der Film steigt in dem Wasser.auf und flotiert an die Oberfläche des Wassers in einer derartigen Weise, daß die maximale Oberfläche im wesentlichen mit der Oberfläche des Flüssigkeitsmediums ausgerichtet ist. Filme mit einem spezi- ■ fischen Gewicht von weniger als i, z.B. Polypropylenoder Polyäthylen-Filme, steigen allmählich im Wasser nach oben und erreichen die Wasseroberfläche, selbst dann, wenn keine speziellen Maßnahmen angewendet werden. Wenn jedoch Gasblasen an solchen Filmen haften, dann steigt die Geschwindigkeit, mit der solche Filme aufsteigen, sehr stark an und die Filme steigen an die Wasseroberfläche mit einer Geschwindigkeit auf, die etwa 5 bis Io mal so groß ist wie diejenige, die in Abwesenheit eines Tragkrafteffekts,der durch die Gasblasen erzielt wird, erhalten wird. Auf diese Weise ist es möglich, die Zeit, die für die Abtrennung erforderlich ist, drastisch zu verkürzen. Wenn die Abtrennungsze.it so verkürzt wird,

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dann können große Mengen von Material in einer kleindimensionierten Vorrichtung behandelt werden.

Ziel der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, um großdimensionierte filmartige Kunststoffe in Wasser unter Anwendung der Tragkraft von daran haftenden Gasblasen abzutrennen.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Abtrennung von großdimensionierten filrnartigen Kunststoffen, bei dem man so vorgeht, daß man Gasblasen in eine Dispersion der Kunststoffe in einem wässrigen flüssigen Medium einführt, um diese an den filmartigen Kunststoffen anzuhaften, wodurch die filmartigen Kunststoffe flotiert und abgetrennt werden.

Die vorliegende Erfindung wird in einem wässrigen flüssigen Medium durchgeführt, das Wasser undSalzwasser einschließt. Geeignete Beispiele von Salzwasser sind Meerwasser, Salzlauge, Bitterlauge sowie wässrige Lösungen, die Halogenide wie NaCl, MgCl₂, und MgBr₂, etc., Sulfate wie MgSO₂^, CaSO₂^, K₂SO₂^ und Na₂SO₂^ etc. und Bicarbonate wie Ca(HC(O₂ und NaHCO-, etc. enthalten. Im allgemeinen wird als wässriges flüssiges Medium Wasser verwendet.

Die erfindungsgemäß verwendeten Gasblasen können in einem Trenntank erzeugt werden, wobei alle bekannten Methoden verwendet werdenkönnen, z.B. ein mechanisches Rühren, ein Durchblasen eines Gases durch das Medium, eine Freisetzung von Gasen, die unter Druck gelöst sind, die

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Vakuumevakuierung, um gelöste Gase freizusetzen oder die Elektrolyse. Gewünschtenfalls kann auch eine Kombination von zwei oder mehreren dieser Methoden angewendet werden. Geeignete Beispiele von Gasen, die verwendet werden können, sind Luft, Sauerstoff, Stickstoff, Kohlendioxid, inerte, Gase wie Argon etc. Da das Beschickungsmaterial im allgemeinen in der Form von großdimensionierten Filmen (z.B. von Stücken, deren Summe der längsten Länge oder der diagonalen Länge und der kürzesten Breite dividiert durch zwei Bereiche von etwa Io mm bis etwa loo mm sind) und im allgemeinen ein niedriges wahres spezifisches Gewicht (z.B. bis zu einem spezifischen Gewicht von etwa 1,4) haben, ist es nicht erforderlich, das Wasser in dem Tank sehr stark zu rühren. Der oben angegebene Größenbereich ist jedochjnicht einschränkend. Es handelt sich lediglich um den Bereich, der allgemein angewendet wird.

Größen außerhalb dieses Bereiches können in geeigneter Weise aufgetrennt werden, wenn es gewünscht wird. Das Gewichtsverhältnis des Mediums zu dem filmartigen Kunststoff ist geeigneterweise so, daß das Verhältnis der filmartigen Kunststoffe etwa 1 bis lo, vorzugsweise 1 bis 3, Gew.-Teile pro loo Gew.-Teile des Mediums ist. Wenn der Anteil des Kunststoffes mehr als Io Gew.-Teile ist, dann werden die Filme miteinander verwirrt und die Trenngenauigkeit wird erniedrigt. Wenn der Anteil weniger als 1 Gew.-Teil beträgt, dann nimmt die Menge des zu handhabenden Mediums zu, was wirtschaftlich von Nachteil ist. Die Rührgeschwindigkeit variiert weit entsprechend solchen Faktoren wie der Größe und der Gestalt des Flotationstanks, des Anteils des flüssigen

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Mediums und der darin enthaltenen Kunststoffe, sowie von der Größe und Gestalt der Kunststoffe etc. Geeigneterweise wird das Rühren mit einer solchen Geschwindigkeit aufrechterhalten, daß die Absetzung von Filmen von Kunststoffen mit einem spezifischen Gewicht von mehr als l,o (wenn ,das flüssige Medium Wasser mit normalen Temperaturen ist) verhindert wird. Anders ausgedrückt, bedeutet dies, daß es geeignet ist, wenn ein genügendes Rühren aufrechterhalten wird, um zu verhindern, daß die Filme in einem spezifischen flüssigen Medium sich absetzen. Ein zu starkes heftiges Rühren sollte vermieden werden, da hierdurch manchmal ein Aufwirbeln bewirkt wird, das die flotierten Filme zu absinken zwingt.

Die Temperatur des flüssigen Mediums kann geeigneterweise etwa Raumtemperatur sein (etwa 2o bis j5o°C). Wenn jedoch das Medium erwärmt wird, dann kann die Flotierung und Trennung der Filme erleichtert werden. Die Temperatur des flüssigen Mediums ist bei dem Verfahren der Erfindung nicht kritisch. Sie liegt jedoch vorzugsweise im Bereich von etwa 0 bis etwa 7o°C, am besten bei Umgebungstemperatur (etwa 15 bis etwa 35 C). Temperaturen unterhalb etwa 0 C werden praktisch nicht bevorzugt, da bei solchen niedrigen Temperaturen die Trennwirksamkeit der Kunststoffe in der Flotation dazu neigt, abzunehmen. Andererseits macht die Anwendung einer Temperatur von mehr als 7o°Cdas erfindungsgemaße Verfahren unwirtschaftlich. Außerdem ist eine solche höhere Temperatur vom Standpunkt der Arbeitsumgebung nicht anzustreben.

Wenn.ein herkömmliches Schäummittel zur gleichen Zeit wie

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die Einführung der.kleinen Gäsblasen zur Flotierung von großdimensionierten filmartigen Kunststoffen zugesetzt wird, dann nimmt die Trennwirksamkeit zu, und die Zeit, die für die Trennung erforderlich ist, kann verkürzt werden. Das Flotationsmittel, das bei der Erfindung verwendet werden kann, schließt ein Schäummittel und ein Sammlungsmittel ein. Diese Mittel können solche sein, wie sie herkömmlicherweise bei der Flotation bei Erzaufarbeitungstechniken verwendet werden, wie sie z.B. von A.F. Taggart in Handbook of Mineral Dressing Ores and Industrial Minerals, 1948, 12-οβ bis 12-18 und 12-42 bis 12-47, John Wiley und Sons, Inc., New York beschrieben werden. Beispiele für geeignete Schäummittel sind Pineöl, Cresylsäure, Eukalyptusöl, Kampferöl, höhere Alkohole mit 4 bis 5 Kohlenstoffatomen, wie Propylalkohol, Amylalkohol etc., Methylisobutylcarbinol, Pyridin, Orthotoluidin oder Gemische davon. Ein Beispiel für ein Schäummittel, das sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als besonders gut wirksam gezeigt hat, ist Pineöl. Geeignete Beispiele für Sammlungsmittel sind Fettsäuren oder deren Salze, wie z.B. ölsäure, Stearinsäure, Palmitinsäure und dergleichen und ihre Alkalimetallsalze, im allgemeinen ölsäure oder Natriumoleat. Diese Flotationsmittel werden im allgemeinen in einer Menge von etwa 1 bis loo g pro Tonne Kunststoff zugesetzt.

Um die Trennung der filmartigen Kunststoffe zu verbessern, ist es zweckmäßig, die Benetzbarkeit der Filmoberflächen durch Wasser durch Anwendung eines Netzmittels zu kontrollieren. Die Benetzbarkeit wird besonders bei Verwendung von Natriumligninsulfonat, Calciumligninsulfonat und hydrophilen organischen Kolloiden verbessert. Die

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Bezeichnung "organisches Kolloid" soll hydrophile organische Kolloide bezeichnen, die die Oberflächen von großdimensionierten filmartigen Kunststoffen stärker hydrophil machen als diejenigen, von Kunststoffen, die anders sind als die oben genannten großdimensionierten Kunststoffe, wodurch die Benetzungseigenschaften von großdimensionierten filmartigen Kunststoffen verbessert werden. Solche hydrophilen organischen Kolloide sind auf dem Sektor der Erzverarbeitung bekannt und werden z.B. von A.F. Taggart ind Handbook of Mineral Dressing Ores and Industrial Minerals, 19^8, 12-23 bis 12-34, John Wiley and Sons, Inc., New York beschrieben. Geeignete Beispiele für hydrophile organische Kolloide, die bei der Erfindung verwendet werden können, sind Gerbsäure, Quebraehoextrakte, Gelatine, Leime, Saponine und dergleichen. Diese hydrophilen organischen Kolloide können entweder für sich oder als Gemisch von zwei oder mehreren Kolloiden verwendet werden. Eine geeignete Menge des Netzmittels ist es 1 bis 5o g pro Tonne des Ausgangsmaterials, doch bestimmt sich diese Menge bis zu einem gewissen Ausmaß durch die Art der behandelten Kunststoffe.

Beispiele für Kunststoffe, die gemäß der Erfindung behandelt werden können, sind Polypropylen, Polyäthylen, Polystyrol, Weich-Polyvinylchlorid, Hart-Polyvinylchlorid, Polyamide, Polyacrylate sowie Phenol- und Melaminharze,

Die hierin verwendete Bezeichnung "filmartig" soll z'.B. Kunststoffmaterialien in der Form von dünnen Filmen, Platten, Filmen oder in lederartiger Form, in Form von Laminaten oder Platten und dergleichen bezeichnen. Eine geeignete Dicke ist im allgemeinen weniger als etwa 1 mm.

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Ba die Kunststoff-Plotierung auf der Oberfläche des Mediums eine planare Form annimmt, beträgt die Größe des Filmes, der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt werden kann, obgleich sie entsprechend der Fläche der Oberfläche des Mediums in dem Trenntank differiert, z.B. in:einem Trenntank des Absatztyps mit einer Querschnittsfläche von 12o mm χ 12o mm, 4o mm bis 7o mm. Da die filmartigen Kunststoffe nacheinander flotiert werden, bilden sie auf der Oberfläche des Mediums Multischichten. Um nachfolgende Flotationen nicht zu stören, sollten die flotierten Kunststoffe zweckmäßigerweise von dem Trenntank entfernt werden, z.B. durch Abschaben der Oberfläche.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann entweder ab-satzweise oder kontinuierlich geführt werden. Bei dem absatzweise geführten Verfahren variiert der Zeitraum, der zur Bewerkstelligung der Flotierung erforderlich ist, entsprechend der Kapazität und der Gestalt des verwendeten Flotationstanks, der Menge der flotierten Kunststoffe und des Flüssigkeitsmediums, der Größenverteilung der Kunststoffe, des Vorliegens oder Fehlens von Additiven, z.B. des Schäummittels,, der Menge der Additive, der Temperatur des flüssigen Mediums, des Verhältnisses der Kunststoffe und des flüssigen Mediums und dergleichen, liegt aber im allgemeinen im Bereich von mehreren Sekunden bis mehreren Minuten. Wenn ein Schäummittel vorhanden ist, dann kann die Flotierungsleistung im Vergleich zu dem Fehlen eines solchen Mittels auf das 1 bis 5-fache gesteigert werden. ' -

Durch dieErfindung wird somit ein Verfahren zur Abtren-

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nung von bestimmten filmartigen Kunststoffen von anderen filmartigen Kunststoffen unterschiedlicher Qualität und Eigenschaften innerhalb sehr kurzer Zeitperioden zur Verfügung gestellt, wobei die Benetzbarkeit von großdimensionierten filmartigen Kunstäboffen und die Tragkraft von vielen Gasblasen in dem Medium ausgenützt wird. Das Verfahren ist einfach und billig durchzuführen, und es können große Materialmengen behandelt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist daher als Verfahren zur Auftrennung von Gemischen, die großdimensionierte filmartige Kunststoffe enthalten, sehr gut geeignet. Diese wurden bislang als Abfallmaterialien angesehen, wodurch Verwerfungsmethoden erforderlich waren.

Die Erfindung wird in den Beispielen erläutert. Darin sind sämtliche Angaben bezüglich der Teile, Prozentmengen und dergleichen auf das Gewicht bezogen.

Beispiel 1:

3o g eines Gemisches aus filmartigem Polypropylen und dünnem plattenartigen Hart-Polyvinylchlorid mit einer Größe von Jto bis 60 mm wurde in einen Trenntank des Absatztyps mit einer Kapazität von I600 ml, der Wasser enthielt,gegeben. Vom Boden des Tanks wurden Gasblasen eingeführt. Viele Gasblasen hafteten an der Oberfläche des Polypropylens. In etwa 2o Sekunden flotierten die Polypropylen-Filme an die Oberfläche des Wassers und konnten somit von dem dünnen plattenartigen Hart-Polyvinylchlorid abgetrennt werden. Bei Wiederholung der obigen Maßnahmen mit der Ausnahme, daß keine Gasblasen eingeführt wurden,

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war die Geschwindigkeit, mit der der Film wie Polyäthylen an die Oberfläche stieg, sehr kurz, und es war ein Zeitraum von mehr als 2 Minuten erforderlich, bis der Polypropylen-FlIm die Wasseroberfläche erreichte.

Bei Wiederholung der obigen Maßnahmen unter Verwendung von Meerwasser anstelle des oben verwendeten Wassers wurden die gleichen Ergebnisse erhalten.

Beispiel 2;

5o g eines Gemisches aus lederartigem Weich-Folyvinylchlorid und dünnem plattenartigen.Hart-Polyvinylchlorid mit einer Größe von Io mm bis 5o mm wurden in die gleiche Vorrichtung wie im Beispiel 1 beschrieben eingegeben. Gasblasen wurden vom Boden des Tanks eingeführt. Beim mäßigen Rühren des Gemisches aus Wasser und den zwei Polyvinylchlorid-Arten neigte das Weich-Polyvinylchlorid zum Flotieren. Bei der Wiederholung der obigen Maßnahmen unter Verwendung von Io g Gerbsäure als Netzmittel und von 5 g Pineöl als Schäummittel pro Tonne des Gemisches wurde nur das Weich-Polyvinylchlorid flotiert und die Auftrennung des Gemisches in die zwei Arten von Polyvinylchlorid war im wesentlichen vollständig.

Bei Wiederholung der obigen Maßnahmen unter Verwendung einer 5^-igen wässrigen Lösung von Na₃SO^ anstelle von Wasser wurden die gleichen Ergebnisse erhalten.

Beispiel 3: " '

3500 g eines Gemisches aus filmartigem Weich-Polyvinyl-

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chlorid und filmartigem Polyäthylen mit einer Größe von 5o mm bis loo mm wurden in einen Trenntank des Absatztyps gegeben, der Wasser enthielt und eine Kapazität von 8000 ml hatte. Gasblasen wurden vom Boden des Tanks eingeführt. Als das Wasser mäßig gerührt wurde, stieg ein größerer Teil des Polyäthylens und ein Teil des Polyvinylchlorids an die Oberfläche des Wassers.

Die gleichen Maßnahmen wie oben beschrieben, wurden aufeinanderfolgend dreimal wiederholt, wozu als Ausgangsmaterialien bei jeder aufeinanderfolgenden Auftrennung die Materialien verwendet wurden, die in der vorhergegangenen Stufe an die Wasseroberfläche aufgestiegen waren. Das flotierte Material, das gesammelt wurde, bestand fast ausschließlich aus Polyäthylen. Bei der Wiederholung der oben genannten Einstufen-Maßnahmen und bei der Zugabe von I5 g Natriumligninsulfonat als Netzmittel und von Io g Pineöl als Schäummittel pro Tonne des Gemisches wurde die Auftrennung weiter gefördert.

Bei der Wiederholung der oben genannten £'instufen-Maßnahmen und bei der Verwendung einer lo^-igen wässrigen NaCl-Lösung anstelle von Wasser wurden die gleichen Ergebnisse erhalten.

Beispiel 4-;

12o g eines Gemisches aus 2o g filmartigem Polystyrol mit einer Größe von 2o mm bis 50 mm und loo g von unregelmäßigen Körnern von Hart-Polyvinylchlorid mit einer Größe von. 1 mm bis 8 mm wurden in die gleiche Vorrichtung wie im Beispiel 1 gebracht. Gasblasen wurden vom Boden des

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Tanks eingeführt. Das Wasser wurde mäßig gerührt. Eine Anzahl von Gasblasen haftete an der Oberfläche des Polystyrols. In etwa Jo Sekunden stieg das filmartige Polystyrol an die Wasseroberfläche an und konnte von dem kornförmigen Hart-Polyvinylchlorid abgetrennt werden. Bei der Zugabe von 2 g Pineöl als Schäummittel pro Tonne des filmartigen Polystyrols und bei der Wiederholung der oben beschriebenen Maßnahmen wurde die Plotierung und Auftrennung des Polystyrols weiter verbessert.

- Patentansprüche -

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Claims

- 3Λ - Patentansprüche

1. Verfahren zur Trennung von großdimensionierten filmartigen Kunststoffen, dadurch gekennzeichnet, daß man Gasblasen in eine Dispersion der großdimensionierten filmartigen Kunststoffe in einem wässrigen flüssigen Medium einleitet, wodurch die Gasblasen an den Oberflächen der Kunststoffe haften und die großdimensionierten filmartigen Kunststoffe flotieren.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der filmartigen Kunststoffe etwa 1 bis Io Gew.-Teile pro loo Gew.-Teile des wässrigen flüssigen Mediums ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch g e kennzeichnet, daß das wässrige flüssige Medium ein Flotationsmittel und ein Netzmittel enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Flotationsmittels etwa 1 bis loo g pro Tonne der Kunststoffe ist.

5. Verfahren nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Netzmittels etwa 1 bis 5o g pro Tonne der Kunststoffe ist.

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6. Verfahren nach Anspruch 3.» dadurch gekennzeichnet, daß das Netzmittel Natriumligninsulfonat, Calc'iumligninsulfonat, ein hydrophiles organisches Kolloid oder ein Gemisch davon ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffe Polypropylen, Polystyrol, Weich-Polyvinylchlorid, Hart-Polyvinylchlorid, Polyamide, Polyacrylate, Phenolharze
und/oder Melaminharze sind.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e kennze ichne t, daß das wässrige flüssige Medium erwärmt wird.

9· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wässrige flüssige Medium Wasser oder Salzwasser ist.

Io. Verfahren nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß das Salzwasser Meerwasser oder Salzlauge ist.

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