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Verfahren zur Aufarbeitung von Polyurethanschaumstoffabfällen Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufarbeitung von Polyurethanschaumstoffabfällen.
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Es ist bereits bekannt, Polyurethanschaumstoffabfälle durch Erhitzen
in Polyester bzw. Isocyanat aufzulösen, doch hat dieses Verfahren den Nachteil,
daß hierbei die Abfälle ausschließlich zusammen mit den verhältnismäßig unwirtschaftlichen
frischen Isocyanaten und Polyestern verwendet werden müssen. Die sinngemäße Übertragung
dieses Verfahrens auf Polyätherschaumstoffabfälle, d. h. eine Auflösung der Polyätherschaumstoffe
in Polyester ist zwar durchführbar, doch führt das Verschäumen des Regenerates nicht
zu einem technsich verwertbaren Produkt.
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Ein anderes Verfahren betrifft das Auflösen von Polyurethanabfällen
in organischen Lösungsmitteln.
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Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß höhersiedende Lösungsmittel
verwendet werden und bei dem Abdestillieren der Lösungsmittel entstehende Spaltprodukte
als Verunreinigungen stets im Siederückstand bleiben und so unerwünschte Verfärbungen
des Endproduktes herbeiführen.
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Für die Aufarbeitung von Polyurethanabfällen und Abfällen Linearpolymerer
ist eine Reihe von Verfahren vorgeschlagen worden, die für die Aufarbeitung von
Polyurethanätherschaumstoffen jedoch nicht anwendbar sind. Bei den Polyurethanesterschaumstoffen
besteht die Möglichkeit, die Reaktion an der Estergruppe angreifen zu lassen, die
wesentlich einfacher durchzuführen ist als die Aufspaltung etwa in der Äthergruppe.
Aus diesem Grunde hat es sich als notwendig erwiesen, die Reaktion an der Urethangruppe
anzusetzen. Hierbei werden die Urethangruppen aufgespalten unter Zurückgewinnung
des reinen Polyäthers.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Vernetzungsstruktur der
Polyätherurethanschaumstoffabfälle in einer Flüssigkeit, die eine alkalische Reaktion
aufweist und anorgansiche Stoffe enthält, bei erhöhter Temperatur aufgehoben. Das
auf der Flüssigkeitsoberfläche abgeschiedene Reaktionsprodukt wird abgetrennt, gegebenenfalls
mit Säure neutralisiert und durch Zusatz von Wasser isoliert. Gegenüber der Aufarbeitung
von Polyesterurethanen ist hier eine erheblich höhere Konzentration an Alkalien
erforderlich, damit eine Aufspaltung in der Urethangruppe erfolgen kann.
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Die Neutralisation des abgeschiedenen Reaktionsproduktes mit Säure
ist bei diesem Verfahren von besonderer Bedeutung, weil dadurch das Umsetzungsprodukt
vollständig von den Verunreinigungen getrennt werden kann. Aus diesem Grunde erhält
man
aus dem Umsetzungsprodukt einen sehr reinen Schaumkunststoff, der außerdem keine
Verfärbungen aufweist. Eine derartig einwandfreies Entfernen der Verunreinigungen
war bei den bisher bekannten Verfahren nicht möglich, weil beispielsweise bei dem
bisher üblichen Abdestillieren der Lösungsmittel die Verunreinigungen stets im Siederrückstand
zurückblieben. Besonders die hochsiedenden, also die im Rückstand verbleibenden
Substanzen, brachten bei den bekannten Verfahren die unerwünschten Verfärbungen
mit sich.
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Es ergibt sich somit ein Reaktionsprodukt, welches ohne besondere
Umstände leicht zu isolieren ist. Infolge der alkalischen Reaktion der Flüssigkeit
ist das vorliegende Verfahren für die Aufarbeitung von Polyätherschaumkunststoffen
geeignet.
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Infolge der alkalischen Reaktion der verwendeten Flüssigkeit, welche
z. B. durch Zusatz von Alkalicarbonaten und/oder Alkalihydroxyden, wie Soda oder
Kalilauge, bedingt sein kann, ergibt sich eine Beschleunigung der Aufspaltungsreaktion.
Auf diese Weise kann beispielsweise eine bestimmte Gewichtsmenge an Polyätherschaumkunststoff
in der gleichen Gewichtsmenge Flüssigkeit in einem Zeitraum von etwa einer Stunde
bis höchstens 2 Stunden umgesetzt werden, so daß die Reaktionszeit für eine technische
Durchführung des Verfahrens interessant ist. Versuche haben ergeben, daß die Reaktionszeit
sogar auf weniger als 1 Stunde herabgesetzt werden kann.
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Zur weiteren Beschleunigung der Reaktion, welche die Aufspaltung
der Vernetzungsstruktur des Schaumkunststoffes
bewirkt, werden
gemäß vorliegender Erfindung der verwendeten Flüssigkeit Amine zugesetzt.
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Diese Amine werden zweckmäßig vor oder gleichzeitig mit der Zugabe
der Schaumkunststoffabfälle zugegeben, wobei vorzugsweise Triäthanolamin und/oder
Toluylendiamin als Zusätze gewählt werden.
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Es kann auch so vorgegangen werden, daß man der verwendeten Flüssigkeit
zunächst Triäthanolamin zugibt, worauf erst die Schauinkunststoffabfälle mit der
Flüssigkeit vermischt werden. Bei der Aufspaltung der Vernetzungsstruktur der Abfälle
unter Einwirkung erhöhter Temperatur wird gleichzeitig ein Amin gebildet. Es ist
nachgewiesen worden, daß auf Grund der Zusammensetzung der Schaumkunststoffabfälle
hierbei Toluylendiamin entsteht. Dieses- bei fortlaufendem Zugeben der Abfälle entstehende
Diamin bewirkt eine zunehmende Beschleunigung der Umsetzungsreaktion, so daß bei
kontinuierlichem Aufarbeiten stets nur die alkalische Flüssigkeit, jedoch nicht
der Aminzusatz erneuert werden muß.
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Mit Vorteil enthält die Flüssigkeit Wasser, Glykol oder ähnliche
OH-Gruppen-haltige Zusätze, welche die Hydrolyse der vernetzten NCO-Gruppen bewirken.
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Das vorliegende Verfahren hat weiterhin den Vorteil, daß keine hohen
Temperaturen erforderlich sind, welche gegebenenfalls eine Beeinträchtigung des
Umsetzungsproduktes aus dem Schaumkunststoff, insbesondere dessen physikalische
Werte, zur Folge haben könnten. Die Aufarbeitungstemperatur kann unterhalb von 180
C gehalten werden, wobei noch eine für technische Bedürfnisse ausreichende Reaktionsgeschwindigkèit
- gewährleistet ist. - Außerdem können zum Aufarbeiten der Abfälle' Chemikalien
Verwendung finden; welche das- erfindungsgemäße Verfahren wirtschaftlich gestalten.
Diese Wirtschaftlichkeit wird noch unterstrichen durch das einfache Abtrennen des
entstandenen Produktes. Ferner können die so erhaltenen Umsetzungsprodukte unmittelbar
ihrer Wiederverwertung zur Herstellung von Schaumkunststoff zugeführt werden, ohne
daß z. B. die Verwendung von frischen Polyäthern erforderlich ist. Außerdem können
etwa durch das erfindungsgemäße Verfahren in den aufgearbeiteten Schaumkunststoff
gelangte Verunreinigungen durch einfaches Auswaschen mit- Wasser wieder ohne Schwierigkeiten
entfernt werden. Ferner ist es möglich, daß die Regenerierflüssigkeit beim erfindungsgemäßen
Verfahren mehrmals wieder verwendet werden kann. Auch kann die Aufarbeitungsflüssigkeit
selbst nach Entfernen des Umsetzungsproduktes weiter verwendet werden, indem sie
als Zusatz zu Kautschukmsichungen dient.
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Das vorliegende Verfahren bringt ferner den Vorteil mit sich, daß
durch Verwendung einer - Flüssigkeit mit alkalischer Reaktion ein helleres Regenerat
sowie eine bessere Trennung des Reaktionsproduktes von der Flüssigkeit erhalten
wird, welche noch durch die Verwendung eines Amins verstärkt wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist in erster Linie von Bedeutung
für die Aufarbeitung von Schaumkunststoffabfällen ohne Zugabe von frischen Polyäthern.
Trotz ausschließlicher Verwendung von Schaumkunststoffabfällen sind die aus den
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Stoffen gebildeten Schaumstoffe
von solchen-aus frischen Isocyanaten und Polyestern hergestellten Schaumstoffennicht
zu unterscheiden. Die OS-Zahlen und Säurezahlen des Reaktionsproduktes entsprechen
innerhalb
der Toleranzen den Ausgangsprodukten für den frischen Schaumstoff, während
der Wert für die bleibende Verformung sowohl bei dem erfindungsgemäß hergestellten
Schaumstoff als auch bei frischem Schaumstoff im wesentlichen gleich ist.
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Ausführungsbeispiele Beispiel 1 Ein Gemisch von 60 Gewichtsteilen
Äthylenglykol und 40 Gewichtsteilen Triäthanolamin wird unter Zusatz von 0,6 Gewichtsteilen
Soda auf 1800 C erhitzt.
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In dieses Gemisch werden 100 Gewichtsteile Abfälle -von Polyätherurethanschaumstoffen
anteilweise unter Rühren eingetragen. Nach etwa einer Stunde hat sich auf der Oberfläche
des Flüssigkeitsgemisches das Umsetzungsprodukt als gelbbrauneSchicht abgeschieden.
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Das Umsetzungsprodukt wird bei erhöhter Temperatur, vorzugsweise bei
1500 C, von der Regenerierflüssigkeit. abgetrennt. Zu dem abgetrennten Umsetzungsprodukt
werden 66 Gewichtsprozent technische H Cl unter Rühren zugegeben. Dieses Gemisch
wird 15 Minuten sich selbst überlassen. Dann wird die gleiche Menge Wasser hinzugefügt
und- schwach erwärmt (50-bis 600 C). Das Umsetzungsprodukt scheidet sich auf der
wässerigen II Cl-Schicht ab und kann leicht von dieser abgetrennt werden. Zum Vertreiben
der dem flüssigen Umsetzungsprodukt anhaftenden wässerigen H Cl wird es 1,5 Stunden
auf 1400 C-erwärmt. Das so hergestellte Umsetzungsprodukt kann ohne weiteren Polyätherzusatz
wieder wie frischer Polyäther verschäumt werden.
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Beispiel 2 100 Gewichtsteile Polyätherurethanschaumstoffabfälle werden
in eine Flüssigkeit eingebracht, welche aus 100 Gewichtsteilen Glykol und zwischen
1 und S Gewichtsteilen-KOH besteht. Nach Einbringen der Abfälle wird die Temperatur
der Flüssigkeit 2 Stunden lang auf 1750 C gehalten. Nach dem Abscheiden des Umsetzungsproduktes
auf der Oberfläche der Flüssigkeit wird die Abtrennung und Weiterverarbeitung dieses
Produktes wie im Beispiel 1 vorgenommen.
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Die Abtrennung erfolgt durch einfache Schichten trennung.
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Beispiel 3 100 -Gewichtsteile Polyätherurethanschaumkunststoffabfälle
werden in eine Flüssigkeit eingebracht, welche 100 Gewichtsteile Glykol, 2 Gewichtsteile
Wasser und 1 bis 5 Gewichtsteile K OH enthält. Die Flüssigkeit wird 2 Stunden lang
auf einer T.emperatür von 1750 C gehalten, wobei sich das Umsetzungsprodukt auf
der Oberfläche der Flüssigkeit abscheidet. Nach dem vollständigen Abscheiden wird
die Abtrennung und Weiterverarbeitung des Umsetzungsproduktes wie in den vorhergehenden
Beispielen vorgenommen.
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Beispiel4 100 Gewichtsteile Wasser werden mit 240 Gewichtsteilen
K OH versetzt. Diese Lösung wird auf eine Temperatur von etwa 2200 C, dem Siedepunkt
der - Lösung, gebracht. In diese Lösung werden 100 Gewichtsteile - von Polyätherurethanschauinstoabfälle-n-
- eingebracht. Nach dem vollständigen -Einbringen - der Abfälle wird die - Mischung
darauf
während einer Zeitspanne von etwa 20 bis 30 Minuten auf der Siedetemperatur von
etwa 2200 C gehalten. Dabei scheidet sich das Umsetzungsprodukt als rotbraune Schicht
auf der KOH-Lösung ab. Anschließend wird das Umsetzungsprodukt abgetrennt und nach
den beiden unten beschriebenen Wegen weiterverarbeitet: a) Das Umsetzungsprodukt
wird mit einer technischen Salzsäure neutralisiert, welche mit wenig Wasser verdünnt
ist. Dabei werden durch die Säure die während der Umsetzung entstandenen Amine ausgeschieden
und abfiltriert. Durch dieses Ausscheiden der bei der Umsetzung entstehenden Nebenprodukte
kann eine wesentliche Reinigung des Umsetzungsproduktes erfolgen, so. daß das Endprodukt
eine besonders große Reinheit aufweist. Das Filtrat wird dann mit Wasser versetzt
und schwach erwärmt. Dabei scheidet sich das Umsetzungsprodukt in gereinigter Form
als auf der wässerigen Schicht schwimmende Flüssigkeit ab. Die Flüssigkeit wird
darauf abgetrennt und ihrer Wiederverwertung nach Zusatz und Reaktion mit frischen
Isocyanaten zugeführt. b) Das Umsetzungsprodukt wird mit Trichloräthylen verdünnt.
Dabei scheiden sich die während der Aufarbeitung in der wässerigen Kalilauge aus
den Abfällen entstandenen Amine ab, welche durch Filtration abgetrennt werden. Nach
dem Abtrennen der Amine wird von dem aus dem Umsetzungsprodukt und dem Trichloräthylen
bestehenden Filtrat das Trichloräthylen abgedampft und das zurückbleibende gereinigte
Umsetzungsprodukt seiner Wiederverwertung zugeführt, indem es ohne weiteren Polyätherzusatz
mit frischem Isocyanat wie frischer Polyäther verschäumt wird.
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Der Vorteil der unter b) erwähnten Methode ist darin zu sehen, daß
das Lösungsmittel bei tiefer Temperatur siedet und somit bereits bei Raumtemperatur
entfernt werden und daß es außerdem wiederholt Verwendung finden kann. Außerdem
hat das Abscheiden von Diaminen den Vorteil, daß dabei eine Reinigung des Umsetzungsproduktes
eintritt und dadurch ein besonders hochwertiger Polyätherurethanschaumstoff entsteht.
Diese Reinigung ist besonders vorteilhaft, weil bereits bei der Umsetzung der Abfälle
innerhalb der alkalischen Flüssigkeit, wie sie in sämtlichen vorstehenden Beispielen
angegeben ist,
schon verschiedene Zersetzungsprodukte, die sich schädlich auf den
Schaumstoff auswirken könnten, in der alkalischen Flüssigkeit verbleiben, während
das Umsetzungsprodukt in gereinigter Form sich auf der Flüssigkeitsoberfläche abscheidet.
Das Abtrennen des flüssig vorliegenden Reaktionsproduktes in den verschiedenen Arbeitsstufen
kann auf übliche Weise durch einfache Trennung der Flüssigkeitsschichten, z. B.
im Scheidetrichter, erfolgen.