DE2303754A1 - Viscous polystyrene compsn. in chlorinated solvents - by heating polystyrene foam waste in solvent, for use as adhesives, sealants and insulants - Google Patents
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Abstract
Description
Aufarbeitung von Polystyrolabfällen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von viskosen Polystyrolmassen durch Behandlung von Polystyrol in Lösungsmittel. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine viskose Polystyrolmasse und deren Verwendung. Recycling Polystyrene Waste The present invention relates to a process for the production of viscous polystyrene compositions by treating Polystyrene in solvent. The invention also relates to a viscous polystyrene mass and their use.
Gegenwärtig werden große Mengen an Hart schäumen, insbesondere Polystyrolhartschäumen verwendet. Der Verbrauch an Polystyrolhartschaum pro Kopf in der BRD betrug im Jahre 1971 1,39 kg. Wesentliche Einsatzgebiete dieses modernen Chemiewerkstoffes ergeben sich im Bauwesen, in der Wärme- und Kältetechnik, sowie auf dem Verpackungssektor.Large amounts of rigid foams, especially rigid polystyrene foams, are currently being used used. The consumption of rigid polystyrene foam per capita in Germany amounted to in years 1971 1.39 kg. The main areas of application of this modern chemical material result in construction, in heating and cooling technology, as well as in the packaging sector.
Polystyrolhartschaum zeigt wie die meisten Polymerkunststoffe gegenüber Chemikalien und natürlichen Verwitterungseinflüssen eine erstaunliche Widerstandskraft. Er ist nahezu unverrottbar.Polystyrene hard foam shows how most polymer plastics do Chemicals and natural weathering influences an amazing resistance. It is almost indestructible.
Abgesehen von dem Polystyrolhartschaumanteil, der bei Bauisolierungen und in langlebigen Wirtschaftsgütern während eines größeren Zeitraumes gebunden wird, werden jährlich gewaltige Mengen an Abfalischaumpolystyrol frei.Apart from the proportion of rigid polystyrene foam used in building insulation and bound in durable assets for a longer period of time huge amounts of waste polystyrene are released every year.
Hauptanfallstellen sind der bei den Verarbeitern auftretende Ausschuß ( ca. 2-6 °/0 der Produktion ), größe Mengen an verlorenen Schalungskörpern im Bauwesen sowie ein breitgestreuter Anfall an Einwegverpackungen bei Industrie und beim Endverbraucher.The main sources are the rejects occurring at the processors (approx. 2-6% of production), large amounts of lost formwork in construction as well as a widespread accumulation of single-use packaging in industry and with end consumers.
Nimmt man ein durchschnittliches Raumgewicht von 25 kg/m3 Polystyrolhartschaum an, so wird leicht ersichtlich, welche Volumenmengen jährlich beseitigt werden müssen.If you take an average density of 25 kg / m3 rigid polystyrene foam it is easy to see which volumes have to be eliminated each year.
Augenblicklich werden im wesentlichen drei Wege zur Beseitigung von Polystyrolhartschaum-Abfällen beschritten: 1. Die Verarbeiter vermahlen den anfallenden Ausschuß zu einem feinen Granulat. Dieses Granulat kann bis zu 10 C/o des.There are currently three main ways to eliminate Polystyrene hard foam waste trodden: 1. The processors grind the resulting Reject into fine granules. These granules can contain up to 10 C / o des.
Rohmaterials bei Block- oder Plattenschäumung zugesetzt werden. Die Beimischung von vermahlenen Abfällen führt jedoch zu einer Qualitätsverminderung der Fertigprodukte. Raw material can be added in the case of block or sheet foaming. the However, admixture of ground waste leads to a reduction in quality of finished products.
Außerdem kann das feingemahlene Granulat als Styromull zur Bodenauflockerung in der Landwirtschaft und im Gartenbau verwendet werden. In addition, the finely ground granules can be used as styrofoam to loosen the soil used in agriculture and horticulture.
2. Die Abfälle werden verbrannt, was allerdings nur in Großverbrennungsanlagen problemlos möglich ist,. da Eingangstemperaturen über 9000C notwendig sind. Einfaches Anzünden im Freien bzw. Verbrennen in einer häuslichen Heizanlage führt wegen des hohen Aromatenanteils zu erheblicher Rußflockenentwicklung. Zudem verbleiben teerartige Rückstände.2. The waste is incinerated, but only in large-scale incineration plants is possible without any problems. as inlet temperatures over 9000C are necessary. Simple Light in Free or burning in a domestic heating system leads to considerable soot flake development due to the high aromatic content. In addition tar-like residues remain.
3. Die Abfälle werden in geordneten Mülldeponien gelagert.3. The waste is stored in orderly landfills.
Dazu benötigt man viel Raum, sofern die Abfälle nicht vorher verdichtet wurden. Darüber hinaus sind Schaumpolystyrolabfälle wegen ihres geringen spezifischen Gewichtes sehr windempfindlich und müssen durch schwereren Müll abgedeckt werden. This requires a lot of space, unless the waste is compacted beforehand became. In addition, expanded polystyrene waste is specific because of its low level Weight very sensitive to wind and must be covered by heavier garbage.
Neuerdings gewinnen Recyclingprozesse, also die Verarbeitung von AbfälLen zu Neuwertprodukten, in zunehmendem Maße an Bedeutung. Die Reinigung und Zweitraffination von Altölen zu euwertölen ist dafür ein gutes Beispiel. Verknappung der natürlichen Rohstoffquellen und hohe Beseitigungskosten für umweltfreundliche Abfallbeseitigung geben immer mehr der Müllverwertung den Vorzug gegenüber einer bloßen Müllbeseitigung.Recycling processes, i.e. the processing of waste, have recently been gaining ground to new value products, increasingly in importance. The cleaning and secondary refining from waste oils to euwertoen is a good example of this. Shortage of natural Sources of raw materials and high disposal costs for environmentally friendly waste disposal are increasingly giving preference to waste recycling over mere waste disposal.
ie aus vorstehenden Ausführungen zu entnehmen ist, ist es bislang nicht gelungen, Abfallpolystyrolhartschaumstücke in ein verwendbares Endprodukt überzuführen. Dies hängt vor allem mit der Tatsache zusammen, daß durch die unterschiedliche Form und Größe der Abfallstücke, deren Verschmutzung und die bereits erfolgte Polymerisation der ursprünglichen Styrolmonomeren viele Anwendungszwecke von Polystyrol durch Abfallstücke nicht mehr erfüllt werden können. Beispielsweise kann monomeres Styrol in Lösungen unter Zugabe von Zuschlagstoffen zu Klebmassen polimerisiert werden. Hierbei muß jedoch auf eire festgelegte Reihenfolge der Zugabe der Agenzien und die Einhaltung von bestimmten Polimerisationsbedingungen streng geachtet werden. So sind z. B. durch die US-PS 2.486.756 Klebstoffe auf Polystyrolbasis bekannt, die durch Polimerisation von Styrol in wässriger Emulsion unter Verwendung von Katalysatoren und Sulfonsäuren als Weichmachern und nachfolgender Zugabe von Zuschlagstoffen in vorgeschriebener Reihenfolge erhältlich sind. Derartige Klebstoffe sind jedoch aus bereits auspolimerisiertem Polystyrol nicht erzeugbar. Weiter sind z. B.As can be seen from the above, it has been so far failed to turn scrap polystyrene foam pieces into a usable end product convict. This is mainly due to the fact that due to the different Shape and size of the waste pieces, their soiling and the polymerization that has already taken place of the original styrenic monomers many uses of polystyrene through scrap pieces can no longer be fulfilled. For example, monomeric styrene can be in solutions be polymerized with the addition of additives to form adhesives. Here must however, on a specified order of addition of the agents and compliance certain polymerisation conditions are strictly observed. So are z. B. known from US Pat. No. 2,486,756, polystyrene-based adhesives which are produced by polymerisation of styrene in aqueous emulsion using catalysts and Sulfonic acids as plasticizers and subsequent addition of additives in the prescribed Order are available. Such adhesives, however, are made from already fully polymerized Polystyrene cannot be produced. Next are z. B.
Haftklebemischungen aus 15-40 Masseteilen Polystyrol und 85-60 Masseteilen Weichmacher auf Phosphorsäurebasis bekannt. Der Einsatz der vorstehenden Klebstoffe kann bei der Verklebung von Holz, Beton oder schlagfesten Polystyrolformmassen erfolgen, jedoch sind diese Klebemassen zur Verklebung von Polystvrolhartschaum (PSH) nicht geeignet. Die Lösungsmittel der Klebstoffe lösen nämlich die PSH-Platten an, wodurch eine Schädigung der zu verklebenden Teile bedingt ist. Darüber hinaus bilden organische Lösungsmittel in Klebstoffen grundsätzlich eine Gefahrenquelle.Pressure-sensitive adhesive mixtures of 15-40 parts by weight of polystyrene and 85-60 parts by weight Plasticizers based on phosphoric acid are known. The use of the above adhesives can be used when bonding wood, concrete or impact-resistant polystyrene molding compounds, however, these adhesives are not used for bonding rigid polystyrene foam (PSH) suitable. The solvents in the adhesives dissolve the PSH sheets, which causes damage to the parts to be bonded is caused. They also form organic Solvents in adhesives are always a source of danger.
Die vorliegende Erfindung hat sich demnach die Aufgabe gestellt, ein verwertbares Endprodukt aus Polystyrolhartschaumabfällen zur Verfügung zu stellen.The present invention has therefore set itself the task of a To provide usable end product from polystyrene rigid foam waste.
Die Erfindung hat sich weiter die Aufgabe gestellt, eine Klebstoff-, Isolations- und Abdichtmasse auf Basis von PSH-Schaum zu liefern, die auf einfache Weise erzeugbar ist.The invention has also set itself the task of an adhesive, To deliver insulation and sealing compound based on PSH foam, which is easy to use Way is producible.
Die Erfindung ist insbesondere auf die Herstellung einer Klebmasse gerichtet, die sich zur Verklebung von Teilen aus Polystyrolhartschaum eignet.The invention relates in particular to the production of an adhesive which is suitable for bonding parts made of rigid polystyrene foam.
Es wurde nun völlig überraschend gefunden, daß die vorstehenden Aufgaben unter Verwendung von Polystyrolhartschaumstücken gelöst werden können.It has now been found, completely surprising, that the above objects can be solved using polystyrene foam pieces.
Unerwarteterweise zeigte sich, daß Hartschaumpolystyrol durch die Einwirkung von chlorierten Paraffinen, insbesondere in erwärmtem Zustand, schnell eine Schrumpfung erfährt und rasch in einen bleibenden Gelzustand übergeht, dessen Viskosität von der Temperatur, dem Polystyrolanteil und dem Chlorierungsgrad des Chlorparaffins abhängt. Bei gleicher Temperatur sinkt bei zunehmendem Chlorgehalt des Chlorparaffins das Aufnahmevermögen an Polystyrol und steigt die Viskosität der sirupartigen Massen. Die sirupartigen Massen besitzen ausgezeichnete klebrige Eigenschaften.Unexpectedly, it was found that rigid expanded polystyrene by the Rapid exposure to chlorinated paraffins, especially when heated experiences a shrinkage and quickly changes into a permanent gel state, its Viscosity depends on the temperature, the polystyrene content and the degree of chlorination of the Depends on chlorinated paraffins. At the same temperature it decreases with increasing The chlorine content of the chlorinated paraffin increases the absorption capacity of polystyrene and increases Viscosity of the syrupy masses. The syrupy masses are excellent sticky properties.
Durch die Erfindung wird daher ein Verfahren zur Herstellung von viskosen Polystyrolmassen zur Verfügung gestellt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man 1 Gewichtsteil Polystyrolhartschaumstücke in 1-4 Gewichtsteilen chlorierten aliphatischen und/oder alicyclischen chlorierten Lösungsmitteln bei Temperaturen zwischen etwa 50 und etwa 1700C bis zum Erhalt einer sirupösen Masse erhitzt und erkalten gelassen wird.The invention therefore provides a method for producing viscous Polystyrene compositions made available, which is characterized in that one 1 part by weight of polystyrene foam pieces in 1-4 parts by weight of chlorinated aliphatic and / or alicyclic chlorinated solvents at temperatures between about 50 and about 1700C until a syrupy mass is obtained and left to cool will.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die sirupöse Masse vor dem Erkalten einer mechanischen Scherwirkung, vorzugsweise bei der Herstellungstemperatur, ausgesetzt.According to an advantageous embodiment of the invention, the syrupy Mass before cooling a mechanical shear effect, preferably at the production temperature, exposed.
Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man zu einem Gewichtsteil der heißen, sirupösen Maße etwa 0,5 - 3 Gewichtsteile einer wässrigen Suspension aus 1 Gewichtsteil Wasser und 1 Gewichtsteil Tonerde und/oder Kreide als Füllstoffe zumischt und erkalten gelassen wird.According to a further embodiment of the invention, a method for Provided, which is characterized in that one part by weight the hot, syrupy measure about 0.5-3 parts by weight of an aqueous suspension from 1 part by weight of water and 1 part by weight of clay and / or chalk as fillers is mixed in and allowed to cool.
Als Füllstoffe können allgemein Tonerden, insbesondere Kaolin, Kreiden und ähnliche Materialien in wässriger Suspension verwendet werden.In general, clays, in particular kaolin, chalks can be used as fillers and similar materials can be used in aqueous suspension.
Durch Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden viskose Polystyrolmassen erzeugt, die durch einen Gehalt von 1 Gewichtsteil in 1-4 Gewichtsteilen chloriertem aliphatischem und/oder alicyclischem Lösungsmittel gequollenem Polystyrolhartschaum und ggf. etwa 0.5 - 3 Gewichtsteilen einer wässrigen Tonerde- und/oder Kreidesuspension die auf 1 Gewichtsteil Wasser etwa 1 Gewichtsteil Füllstoffe enthält, gekennzeichnet sind.By carrying out the process according to the invention, viscous polystyrene masses are obtained generated by a content of 1 part by weight in 1-4 parts by weight of chlorinated aliphatic and / or alicyclic solvent swollen polystyrene foam and optionally about 0.5-3 parts by weight of an aqueous clay and / or chalk suspension which contains about 1 part by weight of fillers per 1 part by weight of water are.
Die viskosen Polystyrolmassen eignen sich zur Verwendung für Isolations-, Abdichtungs- und Klebezwecke.The viscous polystyrene masses are suitable for use for insulation, Sealing and adhesive purposes.
Zur Ausführung des Verfahrens der Erfindung können chlorierte aliphatische oder-alicyclische Lösungsmittel oder deren Gemische verwendet werden. Mit zunehmendem Chlorgehalt der angewandten Solventien sinkt im allgemeinen das Aufnahmevermögen der Solventien für die PSH-Abfallstücke. Besonders günstige Ergebnisse werden bei Verwendung von Chlorparaffinen mit einem Chlorierungsgrad zwischen 40 - 70 Gew.SO erhalten.Chlorinated aliphatic can be used to carry out the process of the invention or alicyclic solvents or mixtures thereof can be used. With increasing The chlorine content of the solvents used generally decreases the absorption capacity of the solvents for the PSH waste pieces. Particularly favorable results are achieved with Use of chlorinated paraffins with a degree of chlorination between 40 - 70 wt obtain.
Die zur Lösung bzw. Quellung der PSH-Stücke günstigen Temperaturen liegen im Bereich zwischen etwa 50 und etwa 1700C, vorzugsweise 100-1300C. Wenngleich eine sirupöse Masse auch bei niedrigeren als den angegebenen Temperaturen im allgemeinen erhältlich sein kann, so werden doch aus wirtschaftlichen Gründen die vorstehenden Temperaturgrenzen bei der Behandlung der PSH-Stücke eingehalten. Der chlorierte Kohlenwasserstoff dient im erhitzten Zustand sowohl als Plastifizierungs- sowie als Lösungsmittel für den PS-Hartschaum und setzt - da unbrennbar -die Brandgefahr stark herab.The favorable temperatures for dissolving or swelling the PSH pieces are in the range between about 50 and about 1700C, preferably 100-1300C. Although a syrupy mass even at temperatures lower than those indicated in general may be available, the above are for economic reasons Temperature limits observed when treating the PSH pieces. The chlorinated one When heated, hydrocarbons serve as both a plasticizer and as a solvent for the PS rigid foam and - as it is incombustible - creates the risk of fire strongly down.
Die Größe der Stücke kann prinzipiell erheblich variieren, obgleich bei sehr unterschiedlichen Dimensionen der zu verarbeitenden Stücke eine vorhergehende Zerkleinerung wünschenswert sein kann.The size of the pieces can in principle vary considerably, although in the case of very different dimensions of the pieces to be processed, a previous one Comminution may be desirable.
Die Ausbildung der sirupösen Masse durch Quellung und Schrumt {funk des PSH kann durch geeignete Rührung beschleunigt werden. Die heiße sirupöse Masse wird sodann einer wässrigen Füllstoffsuspension zugefügt, die etwa aus gleichen Gewichtsmengen von Tonerde, Kreide oder dgl. und Wasser gebildet ist. Ublicherweise verwendet man etwa 0,5 - 3 Gewichtsteile Füllstoffsuspension auf 1 Gewichtsteil der sirupösen Masse. Nach erfolgter Homogenisierung, beispielsweise durch einen Kneter, wird erkalten gelassen und die so entstandene Masse kann direkt zur Verklebung - verwendet werden.The formation of the syrupy mass by swelling and shrinking of the PSH can be accelerated by suitable agitation. The hot syrupy mass is then added to an aqueous filler suspension, approximately equal to Weight amounts of clay, chalk or the like. And water is formed. Usually use about 0.5-3 parts by weight of filler suspension per part by weight the syrupy mass. After homogenization, for example by a Kneader, is allowed to cool and the resulting mass can be glued directly - be used.
Es wurde gefunden, daß die sirupartigen Massen eine besonders vorteilhafte Klebrigkeit aufweisen, wenn die in der Masse befindlichen Polystyrolmolekülketten einem mechanischen Kettenabbau, vorzugsweise bei der Herstellungstemperatur, unterworfen werden. Bei Einwirkung von Scherkräften auf die sirupartigen Massen über einen längeren Zeitraum nimmt die Klebrigkeit dieser Massen bei gleichzeitiger Viskositätsabnahme zu.It has been found that the syrupy masses are particularly advantageous Have stickiness when the polystyrene molecular chains in the bulk subject to mechanical chain degradation, preferably at the production temperature will. When shear forces act on the syrupy masses over a longer period of time The stickiness of these masses increases with a simultaneous decrease in viscosity to.
Als Geräte sind hierfür Knet- und Zahnradpumpen, Fleischwölfe, Reibmühlen oder andere Vorrichtungen, die starke mechanische Scherwirkungen ausüben können, geeignet.The devices for this are kneading and gear pumps, meat grinders, and attrition mills or other devices that can exert strong mechanical shear effects, suitable.
Die sirupöse Masse weist eine sehr hohe Dauerklebrigkeit aWf, die auch durch längeres Stehen oder deren Lagerung an der Luft nicht verringert wird. Deshalb ist es prinzipiell möglich, die Zugabe der Füllstoffsuspension auch verzögert vorzunehmen, wenn dies zur Herstellung des gewünschten Klebstoffs wünschenswert erscheint.The syrupy mass has a very high permanent tack aWf, the is not reduced by standing for a long time or storing it in the air. It is therefore possible in principle to delay the addition of the filler suspension when this is desirable to produce the desired adhesive appears.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel erläutert, das zur Veranschaulichirng dient tnd nicht als Einschränkung des Bereichs der Erfindung anzusehen ist.The method according to the invention is based on a preferred exemplary embodiment This is for illustrative purposes and not a limitation on the range the invention is to be viewed.
Beispiel: In einem 200 1 Behälter werden 100 kg Chlorparaffin mit 56 % Chlorgehalt durch indirekte Heizung auf 1300 C erhitzt und unter Rühren allmählich 60 kg Polystyrolhartschaum in groben Stücken zugegeben bis eine hochviskose, sirupartige Masse entsteht. Diese wird anschließend etwa 5 Stunden in einer Knetpumpe in Umlauf gehalten. 100 Tl der sirupartigen Masse werden sodann oder zu einem beliebig gewählten Zeitpunkt in heißem Zustand (70-1300C) zu einer Tonerdeschlempe aus 100 Tl Tonerde und 100 Tl Wasser gegeben. Das Reaktionsgemisch wird nach Homogenisierung in einem Kneter erkalten gelaseen.Example: 100 kg of chlorinated paraffin are added to a 200 l container 56% chlorine content heated to 1300 C by indirect heating and gradually stirring 60 kg of rigid polystyrene foam are added in coarse pieces until it is highly viscous, syrupy Mass arises. This is then circulated in a kneading pump for about 5 hours held. 100 teaspoons of the syrupy mass are then chosen or any Point in time in the hot state (70-1300C) to an alumina sludge made of 100 Tl alumina and 100 teaspoons of water. The reaction mixture is after homogenization in a Let the kneader cool down.
Die so erhaltene, gut streichbare Masse stellt einen vorzüglichen Klebstoff dar. Besonders vorteilhafte Ergebnisse ergeben sich bei der Verklebung von PSII-Platten oder Holzpreßstoffplatten auf saugenden Untergründen.The easily spreadable mass obtained in this way is an excellent one Glue. Particularly advantageous results are obtained when gluing of PSII boards or compressed wood boards on absorbent substrates.
Die Klebestellen sind nach Abwanderung des Wassers widerstandsfähig gegenüber Wåsserdampfeinwirkung und besitzen bleibende elastische Eigenschaften. Die Klebeschicht gleicht sich daher Bewegungen der verklebten Materialien infolge Temperaturspannungen oder mechanischen Erschütterungen an und garantiert hierdurch eine bleibende Verklebung mit konstanter Festigkeit.The adhesive points are resistant after the water has migrated against the effects of water vapor and have permanent elastic properties. The adhesive layer therefore resembles the movements of the bonded materials Temperature stresses or mechanical vibrations and is guaranteed by this a permanent bond with constant strength.
Die Erzeugung der Isolations-, Abdichte- oder Klebemassen erfordert infolge der Einfachheit des Verfahrens minimale apparative Einrichtungen und keinerlei kostspielige Sicherheitsvorkehrungen. Deshalb kann das Verfahren ohne großen technischen Aufwand überall dort wo PSH-Abfallstücke in größeren Mengen anfallen, z. B. bei PSH-verarbeitenden Fabriken infolge der Billigkeit der Ausgangs-Abfallstücke mit sehr geringen Kosten durchgeführt werden.The production of the insulation, sealing or adhesive compounds requires as a result of the simplicity of the process, minimal equipment and none at all costly security measures. Therefore, the process can be done without much technical Effort wherever PSH waste pieces occur in large quantities, e.g. B. at PSH processing factories as a result of the cheapness of the starting scrap pieces with very low cost.
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DE (1) | DE2303754A1 (en) |
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1973
- 1973-01-26 DE DE2303754A patent/DE2303754A1/en active Pending
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