DE102005023476B4 - Method for producing a panel of polyurethane - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Herstellen einer Platte mit wenigstens einem Plattenkern, welcher im Heißkleber-Pressverfahren aus pulverförmigem Polyurethan und/oder zermahlenem Polyurethan-Hartschaum unter Zugabe von Bindemittel, Wasser und gegebenenfalls Zuschlagstoffen unter hohem Druck und Wärmezufuhr hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass als Bindemittel ganz oder teilweise pulverförmige, fein zerstäubte Reststoffe mit thermoreaktiven Kunstharzanteilen verwendet werden, die als Abfallprodukt bei der Pulverbeschichtung anfallen.A process for producing a plate with at least one plate core, which is produced in the hot-melt pressing process from powdered polyurethane and / or ground rigid polyurethane foam with the addition of binders, water and optionally additives under high pressure and heat, characterized in that the binder as a whole or partially powdery, finely atomized residues with thermoreactive synthetic resin components are used, which are a waste product in powder coating.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Platte aus Polyurethan gemäß den Ansprüchen.The invention relates to a method for producing a panel of polyurethane according to the claims.

Aus der Druckschrift DE 100 19 662 A1 ist es bekannt, Platten aus recyceltem Polyurethan-Schaumresten herzustellen, die unter Beimischung von Fasern und Füllstoffen sowie dem Bindemittel Isocyanat (MDI) und Wasser zu einer festen Platte gepresst werden. Derartige Platten sind unter der Bezeichnung „Phonotherm®” im Handel erhältlich. Die Platten haben die positive dämmende Eigenschaft des Polyurethans (PU), welcher eine besonders gute Isoliereigenschaft aufweist. Die gebräuchliche Anwendung von Polyurethan ist in Form eines Schaums zur Dämmung, beispielsweise bei Rohrleitungen, Fassaden, Dächern, Container und Fahrzeugen. Der Schaum härtet zu einem leichten, aber harten Schaumstoff. Das Raumgewicht dieser Schäume liegt im Bereich zwischen ca. 25 und ca. 100 kg/m3. Demgegenüber besitzen „Phonotherm®”-Platten ein Raumgewicht im Bereich von 300 bis 900 kg/m3 infolge des erheblichen, aber definierten Drucks bei der Herstellung über eine Presse. Die so gewonnen Platten finden Anwendung als „konstruktive Dämmplatten” im Bereich von Fassaden, im Türen- und Fensterbau und als Unterkonstruktion. Dabei verbinden sich die Vorteile einer hervorragenden Festigkeit infolge des hohen Raumgewichts auf der einen Seite und der guten Dämmeigenschaft des Polyurethanmaterials auf der anderen Seite.From the publication DE 100 19 662 A1 It is known to produce sheets of recycled polyurethane foam residues, which are pressed to a solid plate with the addition of fibers and fillers and the binder isocyanate (MDI) and water. Such plates are available under the name "Phonotherm ®" in the trade. The plates have the positive insulating property of polyurethane (PU), which has a particularly good insulating property. The common use of polyurethane is in the form of a foam for insulation, for example in pipelines, facades, roofs, containers and vehicles. The foam cures to a light but hard foam. The density of these foams is in the range between about 25 and about 100 kg / m 3 . In contrast, "Phonotherm ®" panels have a density ranging from 300 to 900 kg / m 3 as a result of significant, but defined pressure in the manufacture of a press. The panels thus obtained are used as "constructional insulation panels" in the field of facades, in door and window construction and as a substructure. This combines the advantages of excellent strength due to the high density on the one hand and the good insulating properties of the polyurethane material on the other.

Das bei der Herstellung von „Phonotherm®”-Platten verwendete Bindemittel Isocyanat (MDI) ist wegen seiner Gewinnung aus Rohöl von dessen Preisschwankungen und Verfügbarkeit stark abhängig, was seit einiger Zeit zu einer wesentlichen Verteuerung dieses Bindemittels geführt hat. Hinzu kommt, dass an den Transport, die Lagerung und die Verarbeitung von Isocyanat als Gefahrgut immer höhere Umweltauflagen gestellt werden, welche dieses Bindemittel zusätzlich verteuern. Schließlich erfordert die Verpressung der Platten den Einsatz großer Mengen an elektrischer Energie, die durch steigende Verteuerung die Gesamtkosten von „Phonotherm®”-Platten weiter belastet, womit letztendlich die Herstellung dieser Platten unrentabel zu werden beginnt. The binder isocyanate (MDI) used in the production of "Phonotherm ® " plates is highly dependent on its price fluctuations and availability because of its extraction from crude oil, which has for some time led to a significant increase in the cost of this binder. In addition, the transport, storage and processing of isocyanate as a dangerous good is subject to ever higher environmental standards, which additionally make this binder more expensive. Finally, the pressing of the plates requires the use of large amounts of electrical energy, which continues to increase the cost of "Phonotherm ® " plates by increasing the cost, which ultimately makes the production of these plates unprofitable.

Aus der Druckschrift US 5989371 A ist es bekannt, bei der Herstellung von Isolierplatten aus recyceltem Polyurethan Epoxidharze anstelle von Isocyanat (MDI) als Bindemittel zu verwenden.From the publication US 5989371 A It is known to use epoxy resins instead of isocyanate (MDI) as a binder in the production of insulating panels made of recycled polyurethane.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art die Herstellungskosten zu verringern, ohne deren hervorragende technische Eigenschaften zu beeinträchtigen.The object of the invention is to reduce the manufacturing costs in a method of the type mentioned, without affecting their excellent technical properties.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The object is achieved by the characterizing features of claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Verfahrens nach Anspruch 1 ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 6.Advantageous embodiments and further developments of the method according to claim 1 emerge from the dependent claims 2 to 6.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, das bei der Herstellung von „Phonotherm®”-Platten verwendete Isocyanat (MDI) durch ein Bindemittel zu ersetzen, das einerseits kostengünstig und stets verfügbar ist und andererseits auf den vorhandenen Anlagen verarbeitet werden kann. Dieses alternative Bindemittel sollte zusätzlich ökologisch sinnvoller sein und nicht wie Isocyanat (MDI) den Gefahrgutbestimmungen unterliegen. Am Ende sollte ein vollkommener Austausch von MDI hin zu dem neuen Bindemittel möglich sein, wobei als Zwischenschritt auch eine prozentuale Beimischung zu MDI denkbar wäre.The invention is based on the consideration, the isocyanate used in the production of "Phonotherm ®" plates (MDI) by a binder to replace the one hand is cost-effective and is always available and can be processed on existing equipment on the other. This alternative binder should also be ecologically more sensible and not as isocyanate (MDI) subject to dangerous goods regulations. In the end, a complete exchange of MDI towards the new binder should be possible, and as an intermediate step, a percentage admixture with MDI would be conceivable.

Erfindungsgemäß werden als alternatives Bindemittel für die „Phonotherm®”-Plattenherstellung pulverförmige, fein zerstäubte Reststoffe mit thermoreaktiven Kunstharzanteilen verwendet, die als Abfallprodukt bei der Pulverbeschichtung von beispielsweise Metallen anfallen. Diese Reststoffe sind auf normalem Wege nicht recycelbar, da sie wegen ihrer vielen verschiedenen Komponenten, darunter auch unterschiedlichste Farbstoffe, nicht mehr sortenrein verarbeitet werden können und daher für die Entsorgung bestimmt sind. Bei der Pulverbeschichtung werden feine Teilchen von Kunstharzen wie beispielsweise Epoxydharze, Melaminharze oder Phenolharze, zusammen mit Farbstoffen elektrisch geladen und mit dem Metall verbunden, wobei die Harz- und Farbteilchen wie in einem Sprühnebel auf dem Untergrundmaterial aufgebracht werden. Damit sich die Kunstharzteilchen sowohl mit dem Untergrund, beispielsweise einem Metall, als auch untereinander zu einer „Haut” in Form einer glatten, sauberen Oberfläche verbinden können, müssen die Kunstharzteilchen eine thermoreaktive Eigenschaft haben. Ferner handelt es sich um Kunstharze, welche dem damit beschichteten Untergrundmaterial fehlende Eigenschaften wie Korrosionsbeständigkeit, Farbe, Alterungsstabilität oder UV-Stabilität verleihen. Bei der Pulverbeschichtung fallen erhebliche Mengen an „zerstäubter” Ware als Abfallprodukt an. Als Abfall wird ein Staubkorn bezeichnet, das entweder zu klein ist oder keine Verbindung mit dem Untergrund eingeht oder aus anderen Gründen entsorgt werden muss. Die Entsorgung der bei der Pulverbeschichtung anfallenden Abfallprodukte erfolgt heute größtenteils entweder durch kostenintensive Verbrennung oder, falls der Reststoff in Filtern hängen bleibt, durch Deponierung zusammen mit dem Filtermaterial. Dieser feine, leichte und feinpulvrige Staub von unterschiedlich eingefärbten Restharzteilchen ist in großen Mengen verfügbar und stellt in jedem Falle ein ökologisches Problem dar, da es als Abfall entsorgt werden muss.According to the invention be used as an alternative binder for the "Phonotherm ®" -Plattenherstellung powdery, finely atomised residues with thermoreactive resin fractions, which are obtained as waste product in powder coating, for example, metals. These residues are not recyclable in the normal way, because they can no longer be sorted processed because of their many different components, including a variety of dyes, and therefore intended for disposal. In powder coating, fine particles of synthetic resins such as epoxy resins, melamine resins or phenolic resins, together with dyes, are electrically charged and bonded to the metal, with the resin and color particles being applied to the base material as in a spray. In order for the synthetic resin particles to bond with both the substrate, such as a metal, and one another to form a "skin" in the form of a smooth, clean surface, the resin particles must have a thermoreactive property. Furthermore, these are synthetic resins which impart missing properties, such as corrosion resistance, color, aging stability or UV stability, to the base material coated therewith. In the powder coating, significant amounts of "atomised" product are produced as a waste product. A dust is a dust grain that is either too small or does not get in contact with the ground or needs to be disposed of for other reasons. The disposal of the waste products resulting from the powder coating takes place today largely either by costly combustion or, if the residue is caught in filters, by landfill together with the filter material. This fine, light and finely powdered dust of differently colored residual resin particles is available in large quantities and in any case represents an ecological problem, since it must be disposed of as waste.

Bei der Herstellung von „Phonotherm®”-Platten wird aufbereiteter Rohstoff (gemahlenes Polyurethan) ohnehin mit teilweise großen Anteilen von Füllstoffen in Form von Feinstaub vermischt. Der Umgang mit leichtem und feinpulvrigem Staub, wie dies bei den erfindungsgemäß eingesetzten Epoxydteilchen der Fall ist, stellt daher bei der Herstellung von „Phonotherm®”-Platten keinen ungewohnten Vorgang dar. Das gemahlene Polyurethan wird mit den verschiedenen Feinstaubanteilen vor der Verpressung mit Zwangsmischgeräten in geschlossenen Mischbehältern homogen gemischt, um zu verhindern, dass sich die leichten Staubanteile verflüchtigen. Ob noch erfindungsgemäß eine zusätzliche Staubkomponente, nämlich staubförmiger Reststoff aus der Pulverbeschichtungsindustrie, in der Mischung verarbeitet wird, spielt dabei keine Rolle. Die Reststoffeilchen lassen sich dabei wegen ihrer Feinheit und Leichtigkeit homogen mit den übrigen Anteilen vermischen. Nach dem Mischvorgang, in welchem das Bindemittel einen Anteil von etwa 5–30% (je nach Festigkeitswunsch der „Phonotherm®”-Platte) hat, wird die fertige Mischung als „Kuchen” auf ein Band oder in ein Behältnis gestreut und das Schüttgut verteilt.In the production of "Phonotherm ® " plates, processed raw material (ground polyurethane) is already mixed with partially large proportions of fillers in the form of fine dust. Dealing with light and fine powder dust, as is the case with the presently employed Epoxydteilchen, therefore, provides for the production of "Phonotherm ®" panels not unfamiliar process. The ground polyurethane is with the various fine proportions prior to compression with forced mixing devices Homogeneously mixed closed mixing vessels to prevent the slight dust particles volatilize. Whether, according to the invention, an additional dust component, namely pulverulent residue from the powder coating industry, is processed in the mixture does not matter. Due to their fineness and lightness, the residual particles can be mixed homogeneously with the other parts. After the mixing process, in which the binder has a proportion of about 5-30% (depending on the strength of the "Phonotherm ® " plate), the finished mixture is spread as a "cake" on a belt or in a container and distributed the bulk material ,

In einem ersten Verpressungsschritt wird mittels einer leichten Presse die Luft aus dem Schüttgut gedrückt. Um die im Bindemittel enthaltenen Harzkörner zur Reaktion zu bringen, wir anschließend dem Schüttgut Wärme in einer Anfangstemperatur von etwa 130°C zugeführt. Die Wärmezufuhr erfolgt entweder mittels beheizter Pressplatten oder mittels induktiver Hochfrequenzerwärmung. Die Harzkörner beginnen bei der Anfangstemperatur auf zu schmelzen und nehmen Verbindung mit dem umliegenden Teilchen des gemahlenen Polyurethans auf. Die Reaktion des Harzes wird auf diese Weise angeschoben. Hat die Reaktion des Harzes erst einmal eingesetzt, so schreitet die Reaktion umso schneller voran, je mehr und je länger Wärme zugeführt wird. Aus diesem Grund wird die Temperatur auf mindestens 150°C bis zu 250°C erhöht. Die Wärmezufuhr hat über längere Zeit zu erfolgen, um die Harzteilchen vollständig zu erweichen. Weiterhin ist es notwendig, mittels einer Presse den erhitzten „Kuchen” auf die gewünschte Stärke zu pressen und die Wärme im Material zu halten, damit eine Verbindung im gepressten Zustand erreicht werden kann. Der Pressvorgang kann pro Materialdicke in mm mit 10 bis 100 Sekunden angenommen werden. Letztendlich kommt es auch sehr auf die Wärmekapazität und Energiezufuhr an.In a first pressing step, the air is pressed out of the bulk material by means of a light press. In order to bring the resin grains contained in the binder to reaction, we then heat the bulk material supplied in an initial temperature of about 130 ° C. The heat is supplied either by heated press plates or by inductive high-frequency heating. The resin grains start to melt at the initial temperature and bond to the surrounding particle of the milled polyurethane. The reaction of the resin is pushed in this way. Once the reaction of the resin has begun, the faster and the more heat is supplied, the faster the reaction proceeds. For this reason, the temperature is raised to at least 150 ° C up to 250 ° C. The heat supply has to be done for a long time to completely soften the resin particles. Furthermore, it is necessary to press by means of a press the heated "cake" to the desired strength and to keep the heat in the material, so that a compound can be achieved in the pressed state. The pressing process can be assumed per material thickness in mm with 10 to 100 seconds. Ultimately, it also depends very much on the heat capacity and energy.

Die vollkommen ausreagierte Platte muss dann zur Abkühlung in eine ebenso starke und große Abkühlpresse verlegt werden, damit die zugeführte Wärme spannungsfrei aus dem Material entweichen kann. Erfolgt dies nicht, verwirft sich die Platte und wäre unbrauchbar. Mittels einer wassergekühlten Presse wird also die Wärme langsam wieder aus dem Werkstoff abgezogen.The fully reacted plate must then be moved to cool in an equally strong and large cooling press, so that the supplied heat can escape stress-free from the material. If this is not done, the plate will be discarded and unusable. By means of a water-cooled press so the heat is slowly withdrawn from the material.

Nach diesem Vorgang ist die Platte fest und kann transportiert, gesägt oder weiterverarbeitet werden. Der endgültige Aushärtungsprozess hält allerdings noch einige Zeit an, da die Reaktion des Restharz-Bindemittels je nach Zusammensetzung und Menge mit dem Ende der Wärmezufuhr nicht aufhört, sondern erst nach etwa 1–5 Tagen abgeschlossen ist und dann die Platte ihren endgültigen Festigkeitsgrad erreicht hat.After this process, the plate is solid and can be transported, sawed or processed. However, the final curing process will continue for some time, since the reaction of the residual resin binder will not stop depending on the composition and amount with the end of the heat supply, but completed after about 1-5 days and then the plate has reached its final strength level.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Platte ist wesentlich preisgünstiger herzustellen als eine mit MDI als Bindemittel hergestellte Platte, da der preisliche Unterschied zwischen den beiden Bindemitteln erheblich ist und MDI aufgrund der eingangs beschriebenen Beschaffungsprobleme starken Preisschwankungen unterworfen ist. Im Gegensatz dazu ist der Einsatz des Restharz-Bindemittels als aus der Pulverbeschichtung ohne Beschaffungsprobleme und mit geringen Kosten möglich. Die Erfindung ermöglicht die Verwertung eines Abfallproduktes bzw. Reststoffes zu einem qualitativ hervorragenden Endprodukt. Die Aufbereitung, der Transport und das Epoxydharz selbst kosten letztendlich nur einen Bruchteil von MDI.The plate produced by the process according to the invention is considerably cheaper to produce than a plate made with MDI as a binder, since the price difference between the two binders is considerable and MDI is subject to strong price fluctuations due to the procurement problems described above. In contrast, the use of the residual resin binder is possible from the powder coating without procurement problems and at low cost. The invention enables the recovery of a waste product or residue to a high quality end product. The treatment, the transport and the epoxy resin itself ultimately cost only a fraction of MDI.

Claims (6)

Verfahren zum Herstellen einer Platte mit wenigstens einem Plattenkern, welcher im Heißkleber-Pressverfahren aus pulverförmigem Polyurethan und/oder zermahlenem Polyurethan-Hartschaum unter Zugabe von Bindemittel, Wasser und gegebenenfalls Zuschlagstoffen unter hohem Druck und Wärmezufuhr hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass als Bindemittel ganz oder teilweise pulverförmige, fein zerstäubte Reststoffe mit thermoreaktiven Kunstharzanteilen verwendet werden, die als Abfallprodukt bei der Pulverbeschichtung anfallen.A process for producing a plate having at least one core plate, which is produced in a hot-melt pressing process from powdered polyurethane and / or crushed rigid polyurethane foam with the addition of binder, water and optionally additives under high pressure and heat, characterized in that the binder as a whole or partially powdered, finely atomized residues are used with thermoreactive resin portions, which are incurred as a waste product in the powder coating. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ganz oder teilweise pulverförmigen, fein zerstäubten Reststoffe als Abfallprodukt bei der Pulverbeschichtung von Metallen anfallen.A method according to claim 1, characterized in that the wholly or partially pulverulent, finely atomized residues are obtained as a waste product in the powder coating of metals. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ganz oder teilweise pulverförmigen, fein zerstäubten Reststoffe verschiedene Kunstharzanteile sowie unterschiedliche Farbstoffanteile enthalten.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the wholly or partially pulverulent, finely atomized residues contain different amounts of synthetic resin and different proportions of dye. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen Kunstharzanteile ausgewählt sind aus Epoxydharzen, Melaminharzen und/oder Phenolharzen.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the various Resin components are selected from epoxy resins, melamine resins and / or phenolic resins. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Presse die erhitzte Mischung auf die gewünschte Stärke gepresst und die Wärme im Material gehalten wird, damit eine Verbindung im gepressten Zustand erreicht wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that by means of a press, the heated mixture is pressed to the desired strength and the heat is maintained in the material, so that a compound is achieved in the pressed state. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die vollkommen ausreagierte Platte zur Abkühlung in eine Abkühlpresse verlegt wird, damit die zugeführte Wärme spannungsfrei aus dem Material entweichen kann.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the completely reacted plate is laid for cooling in a cooling press, so that the supplied heat can escape stress-free from the material.
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