DE2452308B2

DE2452308B2 - Verfahren zur umwandlung von polyurethanschaum

Info

Publication number: DE2452308B2
Application number: DE19742452308
Authority: DE
Inventors: Roy L. Southfield; Braslaw Jacob Troy; Mich. Gealer (V.StA.)
Original assignee: Ford-Werke AG, 500OKoIn
Priority date: 1973-11-06
Filing date: 1974-11-05
Publication date: 1976-11-25
Also published as: CA1021516A; GB1435480A; JPS5075667A; BE821855A; DE2452308A1; US3880977A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umwandlung von Polyurethanschaum in kontinuierliches Bahnmaterial.

Der Erfindung hegt die Aufgabe zugrunde, durch bestimmte Verfahrensmaßnahmen Produkte aus Polyurethanschaum, insbesondere aus Schrottautomobilen, brauchbar zu machen und in Bahnmaterial hoher Festigkeit zu überführen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Umwandlung von vorzugsweise zerkleinertem Polyurethanschaum, insbesondere Abfall, in kontinuierliches Bahnmaterial, bei dem die Schaumstücke mit einem flüssigen Reaktionsgemisch benetzt, zur Kompression zusammengebracht und innerhalb eines Bereiches von 50⁰C bis 250⁰C aufgeheizt und komprimiert werden, und bei dem die Behandlungszeiten und der Druck zum Komprimieren regelbar sind, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das flüssige Reaktionsgemisch eine 15- bis 40gew.%ige wäßrige Essigsäurelösung ist und die damit angefeuchteten Schaumstücke mit einem über 28 kg/cm² liegenden absoluten Druck komprimiert werden.

Die zunehmende industrielle Verwendung von Polyurethanschaum erzeugt ein zunehmendes Abfallproblem.

Eine sehr große Menge an »neuem« Polyurethanschaumabfall wird durch Industrieanlagen erzeugt, die mit der Herstellung von Gegenständen, wie beispielsweise Sitzen, die Schaum als Polsterelement verwenden, befaßt sind. Bei diesen Vorgängen können bis zu etwa 30% des Ausgangsmaterials als Abfall enden. Ein begrenzter Markt existiert für einen Teil dieses neuen

Abfalls.

Eine große und zunehmende Menge an »gebrauchtem« Polyarethanschaumabfall ist ein Produkt der Automobilshredder bzw. -zerkleinerer, deren derzeitige vordringliche Funktion darin besteht, Metall aus Schrottautomobüen zur Rückführung wiederzugewinnen. Die nichtmetallischen Bestandteile des Produktes aus derartigen Shreddern werden derzeit gewöhnlich durch nichtgesundheitsschädigende Landauffüllung be-

seitigt Neben dem vollständigen Verlust des Wertes dieses Schaums bei dieser Beseitigungsmethodf schaffen das zunehmende Volumen dieses Abfalls und die Kosten sowie die Verfügbarkeit in der Nähe liegender Landauffüllstellen bald ein Hauptbeseitigungsproblem.

Es ist bereits bekannt Schaumabfallflocken mit einem Haftmittel zu kontaktieren und unter Aufheizen auf etwa 50 bis 250⁰C unter Anwendung eines Preßbandes zu komprimieren und somit eine Matte auszubilden. Nach einem anderen bekannten Verfahren wird starrer

ϊο Polyurethanschaum zu Teilchen bestimmter Teilchengröße vermählen und unter einem Druck von wenigstens 140 kg/cm² erhitzt, um nicht-zellförmige Strukturen herzustellen.
Gegenüber den vorgenannten Verfahren liefert das

erfindungsgemäße Vorgehen unter Anwendung von Essigsäurelösung ein überlegenes gleichmäßiges Bahnmaterial mit hervorragender Festigkeit und Bruchdehnung.
Gemäß der Erfindung kann Polyurethanschaum verdichtet d.h. auf etwa V40 seines Volumens oder weniger verringert werden und in kontinuierliches Bahnmaterial, das sich für eine Vielzahl von Verpakkungs-, Überzugs- und Auskleidungsanwendungen eignet durch Benetzung des Schaumes mit wäßriger Essigsäure und Zusammenpressen in einer Heißwalzenpresse bei einer Temperatur im Bereich von etwa 93 bis etwa 232⁰C und bei einem absoluten Druck von etwa 35 kg/cm² überführt werden. In vorteilhafter Weise werden diese Temperatur und dieser Druck während eines Zeitraums im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 15, bevorzugt etwa 0,5 bis etwa 4 min angewendet

Die wäßrige Essigsäurelösung, in die der Schaum eingetaucht wird oder die auf die Schaumoberflächen aufgesprüht wird, enthält etwa 15 bis etwa 40 Gew.-%

Essigsäure, bevorzugt zwischen etwa 20 und etwa 30 Gew.-%. Andere organische Säuren, beispielsweise Ameisensäure, Oxalsäure und Weinsäure und Mineralsäuren, beispielsweise Schwefelsäure, können verwendet werden, jedoch sind sämtliche weniger günstig als Essigsäure hinsichtlich eines oder mehrerer Faktoren, wie beispielsweise Qualität des erhaltenen Films, Kosten und Sicherheit

Die Kompressionswalzenbehandlung erfolgt vorteilhaft bei absoluten Drücken im Bereich von etwa 28 bis etwa 1410 kg/cm², bevorzugt etwa 70 bis etwa 141 kg/cm².

Bei einer bevorzugten Ausführungsform dieses Verfahrens wird der Polyurethanschaum in einer wäßrigen Essigsäurelösung während eines Zeitraums von über etwa 0,1 Minute zum Sieden erhitzt Zweckmäßig liegt dieser Zeitraum im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 10, bevorzugt etwa 4 bis etwa 8 Minuten, er kann jedoch gegebenenfalls länger sein. Das Material wird dann komprimiert, um wenigstens etwa 90 Gew.-% der absorbierten Lösung ablaufen zu lassen, um übermäßige Dampfsäurefreigabe während der Heißwalzstufe zu vermeiden. Das Heißwalzen wird durchgeführt während der Schaum noch feucht ist

Der Polyurethanschaum kann ohne Zerkleinerung behandelt werden, jedoch wird der Schaum zur Erzielung kontinuierlicher Filmqualität vorzugsweise zerkleinert Teilchen, deren Hauptdimension unter etwa 5 cm liegt, sind im Hinblick auf die Einfachheit der Handhabung besonders geeignet

Polyurethanschäume werden in typischer Weise durch Umsetzung eines Polyethers, beispielsweise Propylenoxid mit Äthylenoxidkappung, mit einem Diisocyanat, beispielsweise Toluoldiisocyanat, in Gegenwart eines Aminkatalysators, beispielsweise Methylmorpholin oder Ν,Ν-Diäthyläthanolamin, und einer kleinen Menge Wasser hergestellt Dieses Reaktionsgemisch enthält gewöhnlich geringe Mengen eines chlorierten aromatischen Amins, beispielsweise 4,4'-Diamino-S.W.S'-tetrachlor-diphenylmethan und ein Emulgiermittel, beispielsweise ein AlkylbenzolsulfonattriäthanolaminsaJz.

Andere Polyurethanschäume werden aus Diisocyanaten und Polyestern, beispielsweise Ester mehrwertiger Alkohole, beispielsweise 1,4-Butandiol, mit Polycarbonsäuren, beispielsweise Adipinsäure, hergestellt

Wenn die Reaktion in Gegenwart eines Aktivierungsgemisches durchgeführt wird, welches Wasser oder ein äquivalentes Mittel zur Hydrolysierung des Diisocyanats enthält, wird das Gemisch durch die damit verbundene Entwicklung von Kohlendioxid selbstschäumend, so daß der erhaltene Harzblock eine schaumartige oder zellförmige Struktur aufweist Außer Wasser enthält ein derartiges Aktivierungsgemisch im allgemeinen einen Beschleuniger, wie beispielsweise ein Amin, ein Emulgiermittel, wie beispielsweise ein sulfoniertes öl und ein Mittel, wie beispielsweise Paraffinöl, zur Regulierung der Porengröße sn dem Harzschaum.

Die Polyurethanherstellung wird beispielsweise in »Polyurethanes«, Chemistry and Technology von J. H. Saunders und K.C. Frisch, Teil II— Technology, Interscience Publishers, New York (1967) beschrieben.

Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele erläutert

Beispiel 1

Es wird eine 30%ige Essigsäurelösung durch Zugabe von 100 ml Eisessig zu 200 ml destilliertem Wasser in einem Becherglas hergestellt Die Lösung wird dann auf einer heißen Platte zum Sieden gebracht, und kleine Stücke aus Polyurethanschaum (Diisocyanat-Polyäthertyp), d. h. von einer mittleren Größe von 2x3x2 cm, werden zu der siedenden Flüssigkeit zugegeben. Nachdem man das Material während etwa 6 Minuten sieden ließ, wird beobachtet, daß die Flüssigkeit eine blaßgelbe Farbe annimmt Die Polyurethanschaumstruktur Fällt nicht zusammen. SS

Das zum Sieden erhitzte Material wird in einen Vakuumfilter gebracht und der Hauptteil der darin eingebetteten Flüssigkeit wird entfernt. Unmittelbar danach während der Schaum feucht ist, wird der säurebehandelte Schaum in eine bei 150°C gehaltene Presse eingeführt und bei einem absoluten Druck von 70,3 kg/cm² einem Preßwalzvorgang unterzogen. Man beobachtet die Entwicklung von Gas. Nach 2 Minuten Preßbehandlung wird das erhaltene Produkt aus der Presse entfernt Dieses Produkt ist ein kontinuierliches Bahnmaterial oder ein Film sehr ähnlich dem Vinylbahnmaterial, d.h. aus Polyvinylchlorid, hinsichtlich Griff bzw. Gefühl an menschlichen Händen, wobei Bereiche sehr hoher Festigkeit vorliegen, wo die Feststoffe sehr dicht sind. Das Volumen dieses Films beträgt etwa >/w des ursprünglichen Volumens des Polyurethanschaums.

Beispiel 2

Polyurethanschaumwürfel (vom Typ Diisocyanat-Polyester) mit Abmessungen von etwa 5 χ 5 χ 5 cm werden unter verschiedenen Bedingungen behandelt Die hier mit »I« bezeichneten Würfel werden während 2 Minuten bei einem absoluten Druck von 70,3 kg/cm² bei 150'C gepreßt Die nachfolgend hier mit »II« bezeichneten Würfel werden während 1 Minute in Wasser zum Sieden erhitzt, der Hauptteil des Wassers wird herausgequetscht, und die Würfel werden während 2 Minuten bei 150⁰C bei einem absoluten Druck von 703 kg/cm² gepreßt Die im folgenden mit »III« bezeichneten Würfel werden I Minute in 30%'iger Essigsäurelösung in Wasser zum Sieden erhitzt, der Hauptteil der Flüssigkeit wird abgequetscht, und die Würfel werden 2 Minuten bei 150⁰C bei einem absoluten Druck von 70J kg/cm² gepreßt Das aus den Würfeln III erzeugte Bahnmaterial ist gegenüber Scherung und Bruchdehnung beständiger, d. h. es weist eine größere Bruchdehnung auf als das aus den Würfeln I und II erzeugte Bahnmaterial.

Beispiel 3

Abfallpolyurethan wird zu einem mittleren Teilchendurchmesser von etwa 1,6 mm zerkleinert Diese Zerkleinerung erfolgt in Wasser in einem Waringmischer. Das zerkleinerte Material wird dann in 30%iger Essigsäurelösung in Wasser zum Sieden erhitzt, zur Entfernung überschüssiger Flüssigkeit abgequetscht und unmittelbar wie in Beispiel 2 heißgepreßt. Das erhaltene Film- oder Bahnmaterial ist dem aus den Würfeln III gemäß Beispiel 2 erhaltenen Material sehr ähnlich, ist jedoch etwas weniger reißbeständig.

Beispiel 4

Ein anderer Teil des gleichen Polyurethans, wie in Beispiel 3 verwendet, wird in 30%iger Essigsäurelösung in Wasser ohne Zerkleinerung zum Sieden «rhitzt, zum Entfernen überschüssiger Flüssigkeit abgequetscht und unmittelbar wie in Beispiel 3 heißgepreßt. Der erhaltene Film ist ähnlich dem in Beispiel 3 erzeugten, mit der Ausnahme, daß der Film etwas reißbeständiger ist.

Beispiel 5

Aus Polyurethanschaum nach dem oben in Beispiel 1 angegebenen Verfahren und unter den dortigen Bedingungen hergestellter Polyurethanfilm wird am Innern eines Drahtnetzbehälters als Auskleidung dafür befestigt. Unlackierte Holzgriffe, die bei der Möbelherstellung als Handgriffe verwendet werden, werden in den Behälter an der Innenseite der Auskleidung gepackt und von der Stelle ihrer Herstellung zur Stelle ihrer Verwendung im Möbelzusammenbau befördert.

Beispiel 6

Das Verfahren von Beispiel 1 wird mit der Ausnahme wiederholt daß die wäßrige Essigsäurelösung auf den Schaumstoff bei Raumtemperatur gesprüht wird, der Schaumstoff abgequetscht wird, um über 90% der zurückgehaltenen Lösung abzuquetschen und unmittelbar unter Verwendung der gleichen Bedingungen, wie in Beispiel 1 angewendet, gepreßt wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Umwandlung von vorzugsweise zerkleinertem Polyurethanschaum, insbesondere Abfall, in kontinuierliches Bahnmaterial, bei dem die SchaumstOcke mit einem flüssigen Reaktionsgemisch benetzt, zur Kompression zusammengebracht und innerhalb eines Bereiches von 50⁰C bis 25O⁰C aufgeheizt und komprimiert werden, und bei dem die Behandlungszeiten und der Druck zum Komprimieren regelbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Reaktionsgemisch eine 15- bis 40gew.%ige wäßrige Essigsäurelösung ist und die damit angefeuchteten Schaumstücke mit einem über 28 kg/cm² liegenden absoluten Druck komprimiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyurethanschaum in der bis zum Sieden erwärmten 15- bis 40gew.%igen wäßrigen Essigsäurelösung etwa 0,1 bis etwa 10 min erhitzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Komprimieren aufgebrachte absolute Druck im Bereich von etwa 28 bis etwa 1410 kg/cm² liegt und über einen Zeitraum von 0,1 bis 15 min wirksam ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Komprimieren aufgebrachte absolute Druck im Bereich von 70 bis 140 kg/cm² liegt und über einen Zeitraum von etwa 0,5 bis etwa 4 min wirksam ist.