DE2409966A1 - Verfahren zur beseitigung von kunststoffabfaellen - Google Patents
Verfahren zur beseitigung von kunststoffabfaellenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beseitigung von
Kunststoffabfällen durch Beschleunigung der Photozersetzung der betreffenden Kunststoffabfälle bei Einwirkung von Sonnenlicht.
Infolge des zunehmenden Gebrauchs von Kunststoffen als Verpackungsmaterialien
u„ dgl. haufen sich die nach Gebrauch weggeworfenen und infolge fehlender Zersetzbarkeit durch
Mikroorganismen u. dgl. dauernd intakt bleibenden Kunststoffabfalle
immer mehr an und stören den natürlichen Kreislauf der Natur. Darüber hinaus enthalten auch häusliche Abfälle, die
einer Verbrennung zugeführt werden, immer größere Mengen an Kunststoffabfällen. Bei der Verbrennung solcher Kunststoffabfälle
erfolgt jedoch wegen deren hohem Heizwert einerseits eine ungeheure Hitzebildung, die für die Verbrennungsanlagen
vom Nachteil ist, und andererseits ein Entweichen giftiger Gase in die Atmosphäre. Letzteres trägt stark zur Umwelt-
Dr.F./wb
409839/09(H
verschmutzung bei.
Unter diesen Umständen wurden die verschiedensten Versuche unternommen, Kunststoffabfälle wirksam zu beseitigen. So
wurde beispielsweise gemäß der japanischen Patentschrift 15707/1970 vorgeschlagen 3 die Zersetzung von Polyolefinharzen
dadurch zu beschleunigen, daß man in, ein Aeetylacetonat,
Alkylacetonat oder Alkylbenzoylacetat von,Kobalt, Chrom, Eisen, Kupfer und/oder Vanadium einverleibt. Das
Einarbeiten eines solchen Zersetzungsbeschleunigers reicht jedoch noch nicht aus, die betreffenden Harze mit der gewünschten
Geschwindigkeit wirksam zersetzen zu können.
Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur wirksamen Beseitigung thermoplastischer Kunststoffabfälle
durch rasche Photozersetzung nach Gebrauch (der betreffenden
thermoplastischen Kunststoffe) zu schaffen.
Der Erfindung lag die Erkenntnis zugrunde, daß sich die Photozersetzung
von Kunststoffabfällen beschleunigen läßt, wenn
man auf die Oberfläche der betreffenden Kunststoffabfälle einen
synergistisch wirkenden Zweikomponenten-Zersetzungsbeschleuniger in Form einer Lösung desselben in einem geeigneten
Lösungsmittel appliziert.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein zur Beseitigung von Kunststoffabfällen verwendbarerZersetzungsbeschleuniger, welcher
aus A) einem Mangan-, Eisen-, Kobalt-, Nickel- und/oder Kupferhalogenid (1); einem Mangan-, Eisen-, Kobalt-, Nickel-
und/oder Kupferacetylacetonat und/oder -alkylacetylacetonat
(2) und/oder einem Mangan-, Eisen-, Kobalt-, Nickel- und/oder Kupfersalz einer höheren Fettsäure (3) und B) einem Triester
der phosphorigen Säure besteht.
Mangan - 3 -
409839/09(K
Es hat sich gezeigt, daß bei einem erfindungsgemäß verwendbaren Zersetzungsbeschleuniger der (die) Bestandteil(e) A)
und der Bestandteil B) eine synergistische Zersetzungswirkung entfalten.
Besteht der Bestandteil A) aus einem Alkylacetylacetonat eines
der genannten Metalle, so kann der an die Acetylacetonateinheit
gebundene Alkylrest 1 bis 18 Kohlenstoffatome aufweisen. Die
mit einem der genannten Metalle ein Salz bildende höhere Fettsäure kann 10 bis 20 Kohlenstoffatome enthalten.
Der den Bestandteil B) bildende Triester der phosphorigen Säure läßt sich durch folgende allgemeine Formel:
0
0
0
worin jeder der Reste R1, R2 und R^ für einen Alkyl-, Alkenyl-,
Allyl- oder Alkallylrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen stehen kann, wiedergeben.
Das Gewichtsverhältnis des Bestandteils A) zu dem Bestandteil
B) liegt zweckmäßigerweise im Bereich von 1:1 bis 1:10o Wenn
das Gewichtsverhältnis außerhalb dieses Bereichs liegt, läßt sich keine wirksame Zersetzungswirkung erwarten. Ein die Bestandteile
A) und B) in dem genannten Mischungsverhältnis enthaltender Zersetzungsbeschleuniger wird zur Zubereitung
einer Behandlungslösung in einem organischen Lösungsmittel, z.B. einem aromatischen, aliphatischen oder halogenierten
409839/09(H
Kohlenwasserstoff, einem Äther und/oder einem Keton, gelöst.
Um eine geeignet konzentrierte Behandlungslösung herzustellen,
wird (werden) zweckmäßigerweise pro 100 Gewichtsteile Lösungsmittel 1 bis 30 Gewichtsteil(e) Zersetzungsbeschleuniger verwendet.
Die optimale Konzentration der Behandlungslösung bestimmt
sich nach der Löslichkeit des Zersetzungsbeschleunigers in dem Lösungsmittel, der Applikationsmethode der Behandlungslösung u. dgl. Geeignete Applikationsmethoden sind beispielsweise
Auftragen, Berieseln, Eintauchen und Aufsprühen. Je nach der Gestalt und Form der zu beseitigenden Kunststoffabfalle
wählt man das Applikationsverfahren so, daß es möglichst wirtschaftlich und wirksam ist. Wenn man die Behandlungslösung
durch Aufsprühen appliziert, kann man sich auch eines Treibmittels, beispielsweise eines fluorierten oder chlorierten
Kohlenwasserstoffs, wie sie auch in üblichen Aerosolen verwendet werden, sowie eines Inertgases, bedienen,, Um eine
gleichmäßige Benetzung der Oberfläche der Kunststoffabfalle
mit dem Zersetzungsbeschleuniger zu gewährleisten, kann man auch ein Benetzungsmittel mitverwenden.
Erfindungsgemäß behandelbare Kunststoffe sind beispielsweise thermoplastische Harze, wie Polyolefinharze, z.B. hoch- oder
niedrigdichtes Polyäthylen, Polypropylen oder Vinylkunststoffe,
wie Polyvinylchlorid, Polystyrol u. dgl.
Erfindungsgemäß wird es möglich, durch bloßes Beschichten der Oberfläche thermoplastischer Harze mit einer Behandlungslösung, die durch Auflösen eines Zersetzungsbeschleunigers
aus A) einem Mangan-, Eisen-, Kobalt-, Nickel- und/oder Kupferhalogenid, einem Mangan-, Eisen-, Kobalt-, Nickel- und/
oder Kupferacetylacetonat und/oder -alkylacetylacetonat und/ oder einem Mangan-, Eisen-, Kobalt-, Nickel- und/oder Kupfersalz
einer höheren Fettsäure sowie B) einem Triester der phos-
409839/090 U ~ 5 -
phorigen Säure in bestimmtem Mischungsverhältnis in einem Lösungsmittel bis zu einer zu dem beabsichtigten Applikationsverfahren
geeigneten Konzentration, d.ho durch bloßes
Berieseln oder Besprühen der betreffenden Kunststoffabfälle
mit der Behandlungslösung oder durch Eintauchen der Kunststoffabfälle
in die Behandlungslösung, die Photozersetzung der betreffenden Kunststoffabfälle zu beschleunigen und auf
diese Weise die ursprünglich hochmolekularen thermoplastischen Harze in niedermolekulare Photozersetzungsprodukte zu
überführen.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher veranschaulichen«,
Handelsübliches hochdichtes Polyäthylen wurde mit einem üblichen Antioxidationsmittel und UV-Absorptionsmittel versetzt
und in einer mit einer Blaseinrichtung versehenen Strangpresse zu einem 0,07 mm dicken Film ausgeformt. Der
erhaltene Film wurde hierauf 30 bis 40 see lang in einer Lösung
aus Eisen(lII)Chlorid, Triphenylphosphit und einem Lösungsmittel
im Gewichtsverhältnis 1:5:100 eingetaucht und dann 100 std lang mit Hilfe einer Hochspannungsquecksilberbogenlampe
mit UV-Licht bestrahlt,, Hierbei wurden die Zersetzungsgeschwindigkeit
des Polymeren und der Schmelzindexwert desselben bestimmt. Die hierbei erhaltenen Ergebnisse
sind in der folgenden Tabelle I zusammengestellt:
hergestellt wurde
409839/090Λ
Tabelle I | D1715cm"1 | /0189OCm"1 | S chme1zindex- wert |
|
Lösungs | Zer- setzungs- |
O std | 100 std | 0 std 100 std |
mittel | beschleu- niger . |
1,0 0,87
Tetra-
Eisen(lll) Chlorid + chlorkoh- Triphenyl-
lenstoff
5,1
1,0 5,1
Chloroform
4,2
1,0' 4,8
Aceton
3,8
1,0 4,0
Isopropanol
3,5
1,0 4,0
Die Zersetzungsgeschwindigkeit des Polymeren wurde aus dem IR-Absorptionsspektrum ermittelt, d.h. die Zersetzungsgeschwindigkeit
des Polymeren wurde auf der Basis des Verhältnisses der Absorption der Carbonylabsorptionsbande bei
1715cm zur Absorption der Kristallisationsbereichabsorp-
409839/0904
tionsbande bei 1890cm"" , die während der Einwirkung der
UV-Strahlen stationär blieb, errechnet.
Die Bildung der Carbonylabsorptionsbande bei 1715cm -steht
in Beziehung zur Verschlechterung der physikalischen Eigenschaften des betreffenden Films.
Der Schmelzindex-Wert wurde nach dem Standardverfahren JIS K676O ermittelt.
Im Falle, daß der Film in das jeweilige Lösungsmittel alleine, d.h. in das keinen Zersetzungsbeschleuniger enthaltende Lösungsmittel,
eingetaucht wurde, war überhaupt keine Änderung feststellbar.
Handelsübliches hochdichtes Polyäthylen, handelsübliches niedrigdichtes
Polyäthylen und handelsübliches Polypropylen wurden in einer mit einer Blaseinrichtung ausgestatteten Strangpresse
jeweils zu einem 0,07 mm dicken Film ausgeformt.
Ferner wurden handelsübliches Polyvinylchlorid und handelsübliches
Polystyrol auf einem Walzenstuhl zu 0,05 bis 0,06 mm dicken Filmen ausgewalzt.
Die erhaltenen Polymerenfilme wurden jeweils 20 see lang in
eine Behandlungslösung aus Tetrachlorkohlenstoff, Eisen(lll)
chlorid und Trinonylphenylphosphit im Gewichtsverhältnis 100:1:5 eingetaucht und dann 100 std lang mittels einer Hochspannungsquecksilberbogenlampe
mit UV-Licht belichtet. Die
- 8 409839/090A
hierbei erreichten Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle II zusammengestellt:
Polymeres
Dauer der Belichtung mit UV-Licht (std)
100
hochdichtes Polyäthylen 0 niedrigdichtes " 0 Polypropylen 0
2, | 1 | 5 | ,1 |
3, | 5 | 7 | ,0 |
4, | 4 | 10 | ,2 |
Aussehen
Polyvinylchlorid
Polystyrol
Farbänderung nach Gelb
Farbänderung nach Gelb
Farbänderung nach Gelbj Auftreten von Rissen
Farbänderung nach Gelbj Auftreten von Rissen
Bei dem handelsüblichen Polyvinylchlorid und dem handelsüblichen Polystyrol bereitete die Ermittlung der Zersetzungsgeschwindigkeit
aufgrund des IR-Absorptionsspektrums Schwierigkeiten,
weswegen in diesem Falle in der Tabelle die Veränderung des Aussehens angegeben wurde.
409839/09(H
Handelsübliches niedrigdichtes Polyäthylen mit einem üblichen Stabilisator wurde in einer mit einer Blaseinrichtung
ausgestatteten Strangpresse zu Filmen einer Dicke von 0,02 mm, 0,04 mm, 0,07 mm bzw„ 0,10 mm ausgeformt.
Die einzelnen Filme wurden jeweils 20 see lang in eine: Behandlungslösung
aus Tetrachlorkohlenstoff, Eisenacetylacetonat und Tristearylphosphit im Gewichtsverhältnis 100:1:5 eingetaucht
und dann 100 std lang mittels einer Hochspannungsquecksilberbogenlampe mit UV-Licht belichtet. Die hierbei erhaltenen
Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle III zusammengestellt:
Dicke des Films in mm
D1715cm
D1890cm
Dauer der Belichtung mit UV-Licht (std)
20
100
0,02 0,04 0,07 0,10
0 | 3,5 | 8,0 | 12,0 |
0 | 2,0 | 4,7 | 9,3 |
0 | 0,9 | 3,2 | 6,4 |
0 | 0,7 | 2,0 | 4,1 |
Die Photozersetzungsgeschwindigkeit wurde aufgrund des IR-Absorptionsspektrums
ermittelt.
- 10 -
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"■* Iw ™
Aus einer Behandlungslösung aus Isopropanol, Tetrachlorkohlenstoff,
Eisenacetylacetonat und Tristearylphosphit im Gewichtsverhältnis 100:30:1:5 und gasförmigem Dichlordifluoromethan
als Treibmittel wurde ein Aerosol hergestellt und in einer Aluminiumdose untergebracht.
Das erhaltene Aerosol wurde auf eine Seite eines Films aus handelsüblichem hochdichtem Polyäthylen aufgesprüht,
worauf der besprühte Film 100 std lang mittels einer Hochspannungsquecksilberbogenlampe
mit UV-Licht belichtet wurde. Die hierbei erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle
IV zusammengestellt:
Dauer der Belichtung mit "1 UV-Licht (std)
0 50 100
0,07 mm-dicker
Film aus hoch- 0 3,1 5,5
dichtem Polyäthylen
- 11 -
409839/090
Das Aerosal wurde auf den Polymerenfilm in einer Menge von 15g/iO see aufgesprüht. Beim Aufsprühen wurden entsprechende
Ergebnisse erhalten wie beim Eintauchen der Polymerenfilme in die Behandlungslösung.
Aus einer Behandlungslösung aus Isopropanol, Tetrachlorkohlenstoff,
Eisenacetylacetonat und Tristearylphosphit im Gewichtsverhältnis 100:30:2:10 und gasförmigem Dichlordifluoromethan
als Treibmittel wurde ein Aerosol hergestellt. Das erhaltene Aerosol wurde auf handelsübliches hochdichtes Polyäthylen
und handelsübliches niedrigdichtes Polyäthylen aufgesprüht, worauf beide Polyäthylene dem Sonnenlicht ausgesetzt
wurden. Die Photozersetzungsgeschwindigkeit der beiden Polyäthylene wurde über das IR-Absorptionsspektrum bestimmt.
Die hierbei erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle V zusammengestellt:
D1715cm
D1890cm'
Anzahl der Tage der Sonnenlichteinwirkung
0 10 20 JO 50
hochdiehtes
Polyäthylen
Polyäthylen
niedrigdichtes Polyäthylen
0 1,9 4,0 6,2 10,3
0 2,1 4,9 7,3 13,7
409839/0904
- 12 -
Claims (1)
- Lion Pat & Oil Co., Ltd.
T ο k i ο, JAPANPatentansprüche1. Verwendung eines Zersetzungsbeschleunigers, bestehend aus A) einem Mangan-, Eisen-, Kobalt-, Nickel- und/oder Kupferhalogenid (1); einem Mangan-, Eisen-, Kobalt-, Nickel- und/oder Kupferacetylacetonat und/oder -alkylacetylacetonat (2) und/oder einem Mangan-, Eisen-, Kobalt-, Nickel- und/oder Kupfer.salz einer höheren Fettsäure (5) und B) einem Triester der phosphorigen Säure zur Beseitigung von Kunststoffabfällen.2. Verwendung eines Zersetzungsbeschleunigers nach Anspruch1, der als Metallsalz einer höheren Fettsäure ein solches einer Fettsäure mit 10 bis 20 Kohlenstoffatomen enthält.5. Verwendung eines Zersetzungsbeschleunigers nach Anspruch 1, der als Triester der phosphorigen Säure einen solchen der allgemeinen Formel:-οworin jeder der Reste R , Rp und R, für einen Alkyl-, Alkenyl-, Allyl- oder Alkallylrest mit mehr als 6 Kohlenstoffatomen steht, enthält.h 0 9 8 3 ?■ / Π 9 0 /-■-4. Verwendung eines Zersetzungsbeschleunigers nach einem oder· mehreren der vorhergehenden Ansprüche, der die Bestandteile A) und B) im Gewichtsverhältnis 1:1 bis 1:10 enthält.5· Verwendung eines Zersetzungsbeschleunigers nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche in Form einer Lösung von 1 bis 30 Gewichtsteil(^1) Zersetzungsbeschleuniger in 100 Gewichtsteilen Lösungsmittel durch Berieseln oder Besprühen der Kunst.stoffabfälle oder durch Eintauchen derselben in die Behandlungslösung.409839/0904
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