DD141525A1 - METHOD OF RECOVERING HYDROGEN-ACTIVE COMPOUNDS FROM POLYURETHANE WASTE - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung wasserstoffaktiver Verbindungen aus Polyurethan-Abfällen zur Wiederverwendung für Polyurethan-Synthesen. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines wirtschaftlichen Verfahrens zur Rückgewinnung wasserstoffaktiver Verbindungen aus Polyurethan-Abfällen zwecks deren Wiederverwendung für Polyurethan-Synthesen, Die PUR-Abfälle werden nach ihrer Zerkleinerung einer Reaktion mit Alkoholen ausgesetzt, welche mindestens 2 OH-Gruppen enthalten und eine Molmasse von 60 bis 500 haben, wie beispielsweise Äthylenglykol, Diäthylenglykol, wobei das molare Verhältnis von Urethan- oder Harnstoffgruppen zu OH-Gruppen 1 : .0,5 bis 1 : 3 und das Verhältnis von Allophanat- oder Binretgruppen zu OH-Gruppen 1 : 1 bis 1:4 ist. Die Reaktion wird im geschlossenen oder offenen System bei Temperaturen zwischen 130 und 260 °C durchgeführt. Zur gleichmäßigen Verteilung der mehrwertigen Alkohole auf der Polyurethanoberflache.können Lösungsmittel zugesetzt werden.The invention relates to a process for recovery hydrogen-active compounds from polyurethane waste for Reuse for polyurethane synthesis. Goal and task of Invention is the creation of an economical method for Recovery of hydrogen-active compounds from polyurethane waste for the purpose of their reuse in polyurethane syntheses, The PUR waste will react with it after it has been comminuted Alcohols containing at least 2 OH groups and have a molecular weight of 60 to 500, such as ethylene glycol, Diethylene glycol, wherein the molar ratio of urethane or Urea groups to OH groups 1: .0.5 to 1: 3 and the ratio from allophanate or binret groups to OH groups 1: 1 to 1: 4 is. The reaction will be in a closed or open system Temperatures between 130 and 260 ° C performed. to uniform distribution of polyhydric alcohols on the Polyurethane surface. Solvent may be added.
Description
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Verfahren zur Rückgewinnung wasserstoffaktiver Verbindungen aus Polyurethan-AbfällenProcess for the recovery of hydrogen-active compounds from polyurethane waste
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung wasserstoffaktiver Verbindungen aus Polyurethan-Abfällen zur Wiederverwendung für Polyurethan-Synthesen,The invention relates to a process for the recovery of hydrogen-active compounds from polyurethane waste for reuse in polyurethane syntheses,
Charakterisierung der bekannten technischen Lösungen: Characterization of known technical solutions:
Es ist bekannt, über Allophanat- oder Binretgruppen vernetzte . duroplastische Polyurethane oder Polyharnstoffe bei Temperaturen oberhalb 120 0C durch reversible Spaltung der Allophanatstruktur in eine Urethan- und Isocyanatgruppe bzw·· der Binretstruktur in eine Harnstoff- und eine Isocyanatgruppe in thermoplastische Polymere umzuwandeln, während bei Temperaturen zwischen 80 und 100 0C die Vernetzungen wieder gebildet ..werden ^**R. BECKER: Polyurethane, Fachbuchverlag Leipzig 1973_/. Dadurch ist es möglich, Polyurethan- (PUR-) Abfälle auf Spritzgußmaschinsn oder Extrudern zu verarbeiten /~DD-PS 119 054, 125 889 7· Es ist jedoch nicht möglich, auf diese Weise die Abfälle für andere Zwecke, zf B. zur Schaumstoffherstellung oder zu Textilbeschichtungen, zu verwenden. Es ist weiterhin bekannt, PUR-Abfälle in einer oder mehreren öer für die Isocyanat-Polyaddition.-einzusetzenden Ausgangsverbindungen zu lösen und anschließend die Polyaddition durchzu-It is known to crosslink via allophanate or binret groups. thermosetting polyurethanes or polyureas at temperatures above 120 0 C by reversible cleavage of the allophanate structure in a urethane and isocyanate group or · the Binretstruktur in a urea and an isocyanate group in thermoplastic polymers, while at temperatures between 80 and 100 0 C, the crosslinks again be formed .. ** ^ R. BECKER: Polyurethane, specialized book publisher Leipzig 1973_ /. This makes it possible, polyurethane (PUR) to process waste on Spritzgußmaschinsn or extruders / ~ DD-PS 119 054, 125 889 7 * It is not possible in this way the waste for other purposes, such as for f Foam production or textile coatings to use. It is furthermore known to dissolve PU waste in one or more starting compounds to be used for the isocyanate-polyaddition, and then to carry out the polyaddition.
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führen /~DD-PS85 183_7· Dieses Verfahren ist jedoch nur dann durchführbar, wenn die PUR-Abfälle in diesen Verbindungen löslich sind; bei vernetzten Polvurethan/Polyharnstoffen ist das nicht der Fall.However, this process can only be carried out if the PUR wastes are soluble in these compounds; this is not the case with crosslinked polyurethane / polyureas.
Bekannt ist auch ein Abbau von PUR über eine Alkoholyse durch Einwirkung von Diolen bei 180,.„250 0C /~GB-PS 1 492 838_/K von Diolen in Gegenwart von Monoal.kylaminen /~DE-AS 2 557 172_/ oder von Diolen zusammen mit Dialkanolaminen /~DE-OS 2 238 109, US-P 3 708 440_/ bei Temperaturen oberhalb 150 0C sowie von Diolen in Gegenwart von Carbony!verbindungen bei 130.##230 C /"DD-PS 127 493_7·Is also known a decomposition of PUR by a alcoholysis by action of diols at 180. "250 0 C / ~ GB-PS 1 492 838_ / K of diols in the presence of Monoal.kylaminen / ~ DE-AS 2 557 172_ / or of diols with dialkanolamines / ~ DE-OS 2238109, US-P 3 708 440_ / at temperatures above 150 0 C and of diols in the presence of carbonyl compounds at 130 ##. 230 C / "DD-PS 127 493_7 ·
Bei all diesen Verfahren erhält man aufgrund des relativ großen molaren Überschusses an Diolen bzw, der Summe aus Diolen und Alkanolaminen gegenüber den Urethangruppen Produkte mit.einer hohen 0H~2ahl und somit kleinen mittleren Molmasse. Diese Produkte sind zur Herstellung der den Abfällen zugrunde liegenden Ausgangs-PUR auf direktem Wege nicht geeignet und müssen entweder entsprechend aufgearbeitet oder zur Herstellung anderer Erzeugnisse eingesetzt werden·Due to the relatively large molar excess of diols or, respectively, the sum of diols and alkanolamines in relation to the urethane groups, all these processes give products having a high OH number and thus a low average molecular weight. These products are not directly suitable for the production of the starting PUR on which the waste is based and must either be worked up accordingly or used for the manufacture of other products.
Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines wirtschaftlichen Verfahrens zur Rückgewinnung vjasserstoffaktiver Verbindungen •aus Polyurethan-Abfällen zur Wiederverwendung für Polyurethansynthesen. Die erhaltenen wasserstoffaktiven Verbindungen sollen hinsichtlich ihrer chemischen Eigenschaften so beschaffen sein, daß sie zur Synthese insbesondere der Polyurethane geeignet sind, aus denen die Abfälle stammen.The aim of the invention is to provide an economical process for the recovery of hydrogen-active compounds from polyurethane waste for reuse in polyurethane synthesis. In terms of their chemical properties, the resulting hydrogen-active compounds should be such that they are suitable for synthesizing, in particular, the polyurethanes from which the waste originates.
parlecjunci des Wesens der Erfindung:parlecjunci of the essence of the invention:
Aufgabe der Erfindung ist die Rückgewinnung wasserstoffaktiver Verbindungen aus Polyurethan (PUR-) -Abfällen. Die erhaltenen Produkte sollen als Verbindungen mit mindestens zwei aktiven Wasserstof/atomen für den Polyurethan-Herstellungsprozeß wiederverwendet werden, wobei der Einsatz bevorzugt zur Herstellung der gleichen Polyurethane erfolgen soll, aus denen die Abfälle stammen, Erfindügsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß man die zerkleinerten PUR-Abfälle einer Reaktion mit Alkoholen aussetzt, welche mindestens 2 OH-Gruppen, vorzugsweise 2 und/ oder 3 OH-Gruppen, enthalten und eine Molmasse von 60 bis 500, vorzugsweise von 60 bis 200 haben, wie z« B. Äthylenglykol, Diäthylenglykol, Triäthylenglykol, Butandiol, Hexandiol, Trimethylolpropan, Glycerin, wobei das molare Verhältnis von Urethan- oder Harnstoffgruppen zu OH-Gruppen 1 : 0,5 bis 1 : 3, vorzugsweise 1 : 1 und das molare Verhältnis von Allophanat- oder Binretgruppen zu OH-Gruppen 1 : 1 bis 1:4, vorzugsweise 1 : 1,5, ist.The object of the invention is the recovery of hydrogen-active compounds from polyurethane (PUR) waste. The products obtained should be reused as compounds having at least two active hydrogen atoms for the polyurethane production process, the use preferably being for the preparation of the same polyurethanes from which the waste originates. According to the invention, this object is achieved by breaking up the comminuted ones PUR waste exposes a reaction with alcohols containing at least 2 OH groups, preferably 2 and / or 3 OH groups, and having a molecular weight of 60 to 500, preferably from 60 to 200, such as B. Äthylenglykol, diethylene glycol , Triethylene glycol, butanediol, hexanediol, trimethylolpropane, glycerol, wherein the molar ratio of urethane or urea groups to OH groups 1: 0.5 to 1: 3, preferably 1: 1 and the molar ratio of allophanate or Binretgruppen to OH Groups 1: 1 to 1: 4, preferably 1: 1.5, is.
Die Reaktion wird im geschlossenen oder offenen System bei Temperaturen zwischen 130 und 260 0C, vorzugsweise zwischen 170 und 240 C durchgeführt, Unter diesen Bedingungen erfolgt eine Spaltung der Allophanatgruppen gemäß Gleichung (1) und eine Spaltung der Urethangruppen gemäß Gleichung (2).The reaction is carried out in a closed or open system at temperatures between 130 and 260 ° C., preferably between 170 and 240 ° C. Under these conditions, the allophanate groups are cleaved according to equation (1) and the urethane groups cleaved according to equation (2).
R-N-C-O-R' IR-N-C-O-R'I
O=C + HO-R'''-OH I NHO = C + HO-R "'- OH I NH
I R"I R "
O IlO Il
R-NH-C-O-R1 R-NH-COR 1
+ O=C-O-R'"'-OH+ O = C-O-R '' '- OH
NHNH
R"R "
(1)(1)
R-NH-C-O-R' > R-Nl-U + O=C-O-R'R-NH-C-O-R '> R-Nl-U + O = C-O-R'
(2)(2)
2 ,2,
R'V'-OHR'V'-OH
+ HO-R" '-0H+ HO-R "'0H
Analog reagieren Binret- und Harnstoffgruppen» Man erhält auf diese Weise bi- oder polyfunktionelle wasserstoffaktive Verbindungen, die gegenüber dem als Ausgangssubstanz bei der PUR-Synthese eingesetzten Makrodiol oder -polyol eine nur geringfügig erhöhte Molmasse besitzen und somit als Ausgangsstoffe für eine erneute PUR-Synthese verwendet werden können.Reacting analogously Binret- and urea groups »obtained in this way bi- or polyfunctional hydrogen-active compounds which have compared to the macrodiol or polyol used as starting material in the synthesis of PU only a slightly increased molecular weight and thus as starting materials for a renewed PUR synthesis can be used.
Da die für die Spaltungsreaktion erforderliche Menge an mehrwertigem Alkohol relativ gering ist - sie liegt in der Größenordnung von 2 bis 10 Masse - %, bezogen auf das. PUR-, ist es zweckmäßig, ein Verdünnungsmittel für den mehrwertigen Alkohol und/oder ein Lösungsmittel für das PUR zu verwenden* Als solche Verdünnungs- und/oder Lösungsmittel können destillierbare, mit Isocyanaten und Alkoholen unter den gegebenen Bedingungen nicht reagierende organische Verbindungen, wie Aceton oder andere / Cetone, Tetrahydrofuran, Dioxan, Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid und/oder Makrodiole und/oder Makropolyole, wie Polyesteralkohole und/oder Polyätheralkohole verwendet werden«Since the amount of polyhydric alcohol required for the cleavage reaction is relatively low - on the order of 2 to 10 % by mass , based on the PUR-, it is desirable to use a diluent for the polyhydric alcohol and / or a solvent for The PUR to be used as such diluents and / or solvents can distillable, with isocyanates and alcohols under the given conditions, unreactive organic compounds such as acetone or other / cetones, tetrahydrofuran, dioxane, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide and / or macrodiols and / or Macropolyols, such as polyester alcohols and / or polyether alcohols may be used «
Beim Einsatz niedermolekularer Lösungsmittel wird die Reaktion in einem Autoklaren durchgeführt. Nach beendeter Reaktion kann das Lösungsmittel durch destillation entfernt werden, oder es kann auch bei einer erneuten PUR-Synthese als Lösungsmittel weiterverwendet werden.When using low molecular weight solvents, the reaction is carried out in an autoclave. After completion of the reaction, the solvent can be removed by distillation, or it can also be used as a solvent in a renewed PUR synthesis.
Bei Verwendung makromolekularer Di- und/oder Polyole als Verdünnungsmittel für den mehrwertigen Alkohol kann die Umsetzung sowohl in einem Autoklaren als auch in einem offenen Reaktionsgefäß durchgeführt werden» Es ist zweckmäßig, als Verdünnungsmittel den Polyester- bzw« Polyätheralkohol zu verwenden, derWhen using macromolecular di- and / or polyols as diluents for the polyhydric alcohol, the reaction can be carried out both in an autoclave and in an open reaction vessel. It is expedient to use as diluent the polyester or polyether alcohol which
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dem PUR-Abfa11 zugrunde liegt. Nach beendeter Reaktion kann das entstandene homogene Gemisch direkt ohne Auftrennung zu einer erneuten PUR-Synthese eingesetzt werden»based on the PUR waste. After completion of the reaction, the resulting homogeneous mixture can be used directly without separation to a renewed PUR synthesis »
Die Konzentration an Urethan-, Harnstoff-, Allophanat- und Binretgruppen im PUR-Abfallprodukt kann bei Kenntnis der Zusammensetzung des Ausgangsgemisches rechnerisch ermittelt oder - bei Produkten unbekannter Zusammensetzung - analytisch, z. B, anhand von IR-Spektren, bestimmt werden·The concentration of urethane, urea, allophanate and Binretgruppen in PUR waste product can be calculated by knowing the composition of the starting mixture or - for products of unknown composition - analytically, z. B, on the basis of IR spectra.
Die Reaktion kann durch Zusatz von geeigneten Katalysatoren, vorzugsweise zinnorganischen Verbindungen, wie. Zinn (Il)-pctoat, Dibutylzinndilaurat beschleunigt werden. Die erhaltenen Reaktionsprodukte werden anhand ihrer OH- und NH_- Endgruppenkonzentration charakterisiert. Es ist auch möglich, die Summe aus Hydroxylzahl und Aminzahl durch die Umsetzung beider Endgruppen mit Acetanhydrid zu erfassen. Für die Berechnung der für eine erneute PUR-Synthese erforderlichen Menge an Diisocyanat ist die Kenntnis dieser Summe ausreichend.The reaction can be carried out by adding suitable catalysts, preferably organotin compounds, such as. Tin (II) -pctoate, dibutyltin dilaurate can be accelerated. The resulting reaction products are characterized by their OH and NH_ Endgruppenkonzentration. It is also possible to detect the sum of hydroxyl number and amine number by the reaction of both end groups with acetic anhydride. For the calculation of the amount of diisocyanate required for a renewed PU synthesis, the knowledge of this sum is sufficient.
Die Erfindung wird nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert,The invention will be explained in more detail below with reference to two exemplary embodiments,
Ausführungsbeisplele: · Implementation examples: ·
100 g eines für Textilbeschichtungen verwendeten PUR-Schaumstoffes, hergestellt aus einem Präpolymeren (I), welches aus 1140 g eines Polyesteralkohols (A) mit einer OH-Zahl von . 112,0 (Ff = 1000), 50 g eines Polyäthylenglykols mit einer OH-Zahl von 73,3 (M = 1530) und 592 g Hoxamethylendiisocyanat synthetisiert und anschließend unter Verwendung von Wasser als100 g of a polyurethane foam used for textile coatings, prepared from a prepolymer (I), which consists of 1140 g of a polyester alcohol (A) having an OH number of. 112.0 (Ff = 1000), 50 g of a polyethylene glycol having an OH number of 73.3 (M = 1530) and 592 g Hoxamethylendiisocyanat synthesized and then using water as
Kettenverlängerer/Vernetzer verschäumt wurde, werden zerkleinert und in einem Autoklaven mit einer Lösung von 8,4 g A'thylenglykol in 300 rnl getrocknetem Aceton übergössen. Nach Spülen mit Stickstoff wird das Gemisch 2 Stunden lang auf 220 C erhitzt. Nach dem Abkühlen wird das Aceton von der entstandenen homogenen Lösung abgedampft. Man erhält eine viskose Flüssigkeit mit einer Summe aus OH-Zahl und Äminzahl (ermittelt durch den Verbrauch an Acetanhydrid) von 118« Werden bei einer erneuten PUR-Synthese 20 Masse-% der Diolkomponenten durch dieses Produkt ersetzt, so erhält man über ein Präpolymeres (II) einen Schaumstoff, der die gleichen physikalischen Eigenschaften aufweist wie die aus dem Präpolymeren (I) hergestellten Materialien.Chain extender / crosslinker was foamed, are crushed and poured over in an autoclave with a solution of 8.4 g A'thylenglykol in 300 ml of dried acetone. After purging with nitrogen, the mixture is heated to 220 C for 2 hours. After cooling, the acetone is evaporated from the resulting homogeneous solution. A viscous liquid having a sum of OH number and number of mint (determined by the consumption of acetic anhydride) of 118 is obtained. If a renewed PUR synthesis replaces 20% by weight of the diol components with this product, a prepolymer ( II) a foam having the same physical properties as the materials prepared from the prepolymer (I).
200 g Abfälle eines für Textilbeschichtungen verwende ten PUR-Schaumstoffes, hergestellt aus einem Präpolymeren (III) , welches aus 1000 g eines Polyesteralkohols (B) mit einer OH-Zahl von 60 (M = 1.870),. 10 g Polyäthylenglykol mit einer OH-Zahl von 73,3 (Mn = 1530), 7,5 g Triäthanolamin und 440 g 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat synthetisiert und anschließend unter Verwendung von Wasser als Kettenverlängerer/Vernetzer verschäumt wurde, werden zerkleinert und in einem mit Rührer, Thermometer, Stickstoffeinleitungs- und -ableitungsrohr versehenen Reaktionsgefäß mit einer Lösung von 15 g Butandiol-(1,4) in SOO g des Polyesteralkohols (B) Übergossen. Anschl. wird die Mischung im Stickstoffstrom unter Rühren 4 Stunden lang auf 190 0C erwärmt.200 g waste of a used for textile coatings th PUR foam, prepared from a prepolymer (III), which consists of 1000 g of a polyester alcohol (B) having an OH number of 60 (M = 1.870). 10 g of polyethylene glycol having an OH number of 73.3 (M n = 1530), synthesized 7.5 g of triethanolamine and 440 g of 4,4'-diphenylmethane diisocyanate and then foamed using water as a chain extender / crosslinker, are crushed and in a reaction vessel equipped with stirrer, thermometer, nitrogen inlet and outlet tube, with a solution of 15 g of butanediol (1.4) in SOO g of the polyester alcohol (B). Conn. The mixture is heated in a stream of nitrogen with stirring for 4 hours at 190 0 C.
Nach dem Abkühlen kann das viskose, homogene Produkt, das eine Summe aus OH-Zahl und Äminzahl (ermittelt aus dem Verbrauch an Acetanhydrid) von 68 hat, unter Zusatz von 8 g Polyäthylenglykol und 6 g Triäthanolamin mit 440 g 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat direkt zu einem Präpolymeren (IV) umgesetzt werden, das auf die gleiche Weise wie das Präpolymere (III) durch Reaktion mit Wasser zu Textilbeschichtungen mit den gleichen physikalischen Eigenschaften verarbeitet werden "kann.After cooling, the viscous, homogeneous product, which has a sum of OH number and Äminzahl (determined from the consumption of acetic anhydride) of 68, with the addition of 8 g of polyethylene glycol and 6 g of triethanolamine with 440 g of 4,4'-diphenylmethane diisocyanate directly into a prepolymer (IV) which can be processed in the same way as the prepolymer (III) by reaction with water to textile coatings with the same physical properties.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD21072979A DD141525A1 (en) | 1979-01-31 | 1979-01-31 | METHOD OF RECOVERING HYDROGEN-ACTIVE COMPOUNDS FROM POLYURETHANE WASTE |
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DD21072979A DD141525A1 (en) | 1979-01-31 | 1979-01-31 | METHOD OF RECOVERING HYDROGEN-ACTIVE COMPOUNDS FROM POLYURETHANE WASTE |
Publications (1)
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Family Applications (1)
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DD21072979A DD141525A1 (en) | 1979-01-31 | 1979-01-31 | METHOD OF RECOVERING HYDROGEN-ACTIVE COMPOUNDS FROM POLYURETHANE WASTE |
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DD (1) | DD141525A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4024601C1 (en) * | 1990-08-02 | 1991-05-02 | Gunter Prof. Dr. 7080 Aalen De Bauer | |
DE4113282C1 (en) * | 1991-04-24 | 1992-10-22 | Fa. Carl Freudenberg, 6940 Weinheim, De |
-
1979
- 1979-01-31 DD DD21072979A patent/DD141525A1/en unknown
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DE4113282C1 (en) * | 1991-04-24 | 1992-10-22 | Fa. Carl Freudenberg, 6940 Weinheim, De | |
US5298128A (en) * | 1991-04-24 | 1994-03-29 | Firma Carl Freudenberg | Process for recovering polyurethane from polyurethane waste pastes |
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