DE3840670A1

DE3840670A1 - Presskoerper aus polyurethanhartschaum, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung zum aufsaugen von oel

Info

Publication number: DE3840670A1
Application number: DE19883840670
Authority: DE
Inventors: Ruediger Hesch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-12-02
Filing date: 1988-12-02
Publication date: 1990-06-07

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind neue Preßkörper aus Polyurethanhartschaum, welche ohne Zusatz von Bindemitteln aus Polyurethanhartschaumpulvern gepreßt werden und ihre Verwendung zum Aufsaugen von Öl vom Erdboden oder Gewässeroberflächen.

Die zunehmende Verwendung von Mineralölerzeugnissen als Kraft- und Schmierstoffe und Heizöl im privaten und industriellen Bereich führt in zunehmendem Maße dazu, daß durch Unachtsamkeit oder Un fälle mehr oder weniger große Mengen dieser Mineralölerzeugnisse verschüttet werden und die Verunreinigung des Bodens auf die Dauer zu einer Verunreinigung des Grundwassers und der Gewässer führt, welche neben einer Gefährdung des Trinkwassers zu einer Gefährdung der gesamten Wasserbiologie führen kann. Besonders dramatische Auswirkungen treten in solchem Zusammenhang auf, wenn sehr große Ölmengen, beispielsweise bei Tankerunfällen, freigesetzt werden.

Obwohl in den meisten Ländern strenge Vorschriften über den Umgang mit Mineralölerzeugnissen und ähnlichen Stoffen bestehen, die deren Austreten in die freie Natur unterbinden sollen, läßt sich deren Austreten durch Unfälle oder andere unvorhergesehene Um stände doch nicht ganz vermeiden. Es ist daher seit langer Zeit das Bestreben, so ausgetretenes Öl möglichst rasch und vollständig wieder zu sammeln, wobei ein Aufsaugen des Öls in geeignete Öl bindemittel im Vordergrund steht, die anschließend leicht wieder eingesammelt und beseitigt werden können.

Je nach den Begleitumständen, unter denen das Öl zu entfernen ist, können die an die Ölbindemittel zu stellenden Anforderungen recht verschieden sein. Falls beispielsweise von einer Wasseroberfläche eine Ölpfütze entfernt werden soll, muß das Ölbindemittel in sei ner Gesamtheit schwimmfähig sein und außerdem hydrophoben Charak ter besitzen. Für die Reinigung von Abwässern, beispielsweise in Filteranlagen, ist der hydrophobe Charakter ebenfalls von Bedeu tung, während die Schwimmfähigkeit eine untergeordnete Rolle spielt. Soll hingegen ausgelaufenes Öl vom Erdboden aufgesaugt werden, dann ist in erster Linie die Adsorptionsfähigkeit und Oleophilie von Bedeutung, während hingegen die Hydrophobie eine untergeordnete Rolle spielt und die Schwimmfähigkeit nebensächlich ist. Allerdings gilt dies nur für trockenes Erdreich und trockene Witterung, während hingegen bei feuchter Witterung und sehr nassem Erdreich sich die Verhältnisse so stark verschieben können, daß an das Ölbindemittel die gleichen Anforderungen zu stellen sind, wie an ein solches zur Verwendung auf Wasserflächen. In allen Fällen ist außerdem ein ausreichend hohes Schüttgewicht anzustreben, um zu verhüten, daß das zur Verwendung gelangende Ölbindemittel von Luftströmungen fortgetragen wird. Dieser Forderung werden die meisten Stoffe mit stark adsorptiven Eigenschaften wegen ihrer hochentwickelten Oberfläche und demzufolge entsprechend niedrigem Schüttgewicht nicht ohne weiteres gerecht.

Es sind bereits mehrere verschiedenartige Stoffe als Ölbindemittel vorgeschlagen worden und zur Verwendung gelangt, die je nach den Begleitumständen ihre Aufgabe mehr oder weniger gut erfüllen. Ein bekanntes Ölbindemittel besteht beispielsweise aus einem expan dierten Glasgestein vulkanischen Ursprungs, dem durch eine spezi elle Vorbehandlung oleophile und hydrophobe Eigenschaften ver liehen werden. Zur Beseitigung von Öl aus Oberflächengewässern und Kanalisationsabwässern ist dieses Ölbindemittel jedoch wenig ge eignet, da es als silikatisches Material prinzipiell doch von seiner chemischen Beschaffenheit her hydrophilen Charakter be sitzt, so daß biologische Vorgänge und bzw. oder intensive Benet zung dazu führen können, daß das zunächst aufgenommene Öl später wieder durch Wasser verdrängt und somit frei wird. Erfahrungen in der Praxis bei der Verwendung an Oberflächengewässern haben be wiesen, daß dieses Material infolge Wasseraufnahme nach einiger Zeit absinken und somit Dauerschäden in Gewässern hervorrufen kann. Aus dem gleichen Grunde erscheint auch seine Verwendung zur Beseitigung von Öl von der Erdoberfläche bei anhaltend nasser Witterung bedenklich.

Ähnliche Nachteile haben auch andere bekannte Ölbindemittel, die auf Kautschukbasis beruhen, bei denen jedoch noch hinzukommt, daß die Ölaufnahme infolge der hierzu notwendigen Quellungsvorgänge relativ langsam verläuft. Ihre Verwendung scheidet deshalb sowohl auf der freien Erdoberfläche in Grundwassereinzugsgebieten, als auch auf Oberflächengewässern, bei denen beispielsweise infolge starker Bedeckung die Gefahr der Bildung von Ölemulsionen besteht, aus.

In der DE-AS 19 44 636 wird ein Ölbindemittel vorgeschlagen, welches aus einem Gemisch von geschlossen-porigem Schaumkunst stoff, beispielsweise Polystyrol, besteht, dem zusätzlich Schaum stoffe aus Polyurethanharzen, Polyharnstoffen oder Polyphenolen sowie gegebenenfalls faserige Stoffe, wie Holzmehl, Streutorf oder vermahlene Baumrinde zugemischt sind. Zur Beschwerung können diese Stoffe zusätzlich noch anorganische Materialien wie Gesteinswolle, Talkum, Kieselgel, Perlit, Bimsstein und dergleichen als adsorp tionsfähige Materialien oder Gips, Kalk, Zement oder ähnliches als nicht adsorptionsfähige Materialien enthalten. Soweit diese Pro dukte nicht als Pulver direkt auf das zu bindende Öl aufgestreut werden, ist beschrieben, daß sich größere Stücke durch Zusammen kleben mit anorganischen Bindemitteln wie hydraulischen Kalk, Zement oder Gips erhalten lassen.

Es sind ferner ölbindende Mittel im Handel, die aus gepulvertem oder granuliertem Polyurethanhartschaum bestehen. Diese Produkte weisen zwar ein gutes Ölbindevermögen auf und setzen sich aufgrund der geringen Teilchengröße auch sehr schnell mit dem aufzusau genden Öl um, jedoch haben sie den großen Nachteil, daß sie auf grund ihrer kleinen Teilchengröße und des durch die Schaumstruktur bewirkten geringen spezifischen Gewichts leicht durch den Wind verweht werden und andererseits von der zu reinigenden Oberfläche aufgrund der geringen Teilchengröße nur schlecht wieder zu ent fernen sind. Versuche, solche Pulver durch Einnähen in durch lässige Textilbehälter handhabbarer zu machen, erweisen sich als unwirtschaftlich und führen nur bedingt zum Erfolg (vergleiche US-P 43 66 067 und JA 53 10 00 182).

Aus der DE-PS 21 20 599 und der DE-PS 23 06 916 sind Preßkörper aus Polyurethanhartschaum bekannt, welche durch Verpressen von Polyurethanhartschaumpulvern oder Granulaten gegebenenfalls zu sammen mit weiteren ölaufsaugenden Mitteln in Gegenwart eines unter dem angewandten Preßdruck und der dabei entstehenden Wärme aushärtenden Bindemittels, vorzugsweise eines Polyolisocyanates, erhalten werden.

Die vorstehend beschriebenen Preßkörper werden zwar aufgrund ihrer Größe nicht mehr vom Wind verweht und können auch problemloser eingesammelt werden als feinteilige Pulver oder Granulate jedoch ist ihr Ölbindevermögen gegenüber dem pulvrigen Ausgangsmaterial herabgesetzt und insbesondere die Ölaufnahmegeschwindigkeit stark vermindert.

Es stellte sich daher die Aufgabe ein Ölbindemittel zu finden welches eine genügend große Ölaufnahmekapazität mit einer mög lichst hohen Bindegeschwindigkeit einerseits, mit einer leichten Handhabbarkeit beim Ausbringen und wieder Einsammeln und einer genügenden Windresistenz andererseits vereinigt. Da diese Ölbinde mittel üblicherweise Öl aufsaugen sollen ohne gleichzeitig größere Mengen mitanwesenden Wassers aufzunehmen, müssen solche Ölbinde mittel auch noch relativ hydrophob sein.

Überraschenderweise lassen sich diese Eigenschaften in Preßkörpern aus Polyurethanhartschaum realisieren, wenn man diese Preßkörper aus einem Polyurethanhartschaumpulver einer Teilchengröße von 0,001 bis 0,5 mm, vorzugsweise 0,01 bis 0,2 mm ohne Zusatz von irgendwelchen Bindemitteln bei Preßdrucken von 20-50 KN/cm² ver preßt.

Es ist überraschend, daß die Polyurethanpulver unter diesen Bedin gungen zu festen Preßkörpern verbunden werden können, welche auch anschließend in Gegenwart von Wasser und Öl nicht wieder zerfallen und lediglich bei starker mechanischer Beanspruchung einen ge wissen Abrieb zeigen. Weiterhin überraschend ist, daß solche Pro dukte trotz etwas höherer Dichte bezogen auf die Gewichtseinheit Polyurethanschaum mehr Öl adsorbieren können als ein entsprechen des handelsübliches Polyurethanschaumgranulat, welches nicht ver preßt ist und eine Körnung von beispielsweise 0,5 bis 2 mm aufweist. Worauf dieses Verhalten zurückzuführen ist, konnte bis her nicht geklärt werden. Eine mögliche Erklärung könnte darin liegen, daß durch das Vermahlen des Polyurethans und den Preß vorgang die überwiegend geschlossenen Miniporen im Ausgangsschaum aufgebrochen werden und somit die zur Ölabsorption zur Verfügung stehende Oberfläche vergrößert und der Zutritt von Öl erleichtert wird. Die vorbekannten, unter Zusatz von Bindemittel hergestellten Preßkörper weisen demgegenüber nur etwa die Hälfte der Ölbinde kapazität auf, gegebenenfalls weil ein Teil der offenporigen Struktur durch das Bindemittel wiederum geschlossen wird.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Preßkörper wird vorzugsweise das Pulver in eine Strangpresse beispielsweise mit einem Quer schnitt von 2-10 cm eingebracht und gegen den Druck eines äußeren Stempels verdichtet und beim Ausschub in Scheiben z.B. mit einer Dicke von 0,5-2 cm getrennt. Scheiben dieser Art können insbesondere zur Reinigung ölverschmutzter Gewässeroberflächen direkt auf dieselbe aufgebracht und nach einer Einwirkungszeit von 10 Minuten bis zu einer Stunde mit weitmaschigen Netzen wieder von der Oberfläche abgefischt werden. Aus stark ölverschmutztem Wasser nimmt ein solcher Preßkörper 0,7-0,75 Öl/g Polyurethan auf neben geringen Mengen Wasser. Durch anschließendes Pressen kann der überwiegende Teil des Öls wieder abgetrennt und der Preßkörper gegebenenfalls erneut verwendet werden. Zum Aufsaugen von Öl von festen Oberflächen kann es gegebenenfalls sinnvoll sein, die Preß körper in kleinere Stücke zu zertrennen, die beispielsweise Kan tenlängen von 0,5-1 cm aufweisen, um dadurch den Kontakt der Preßkörperoberfläche mit der ölhaltigen Oberfläche zu verbessern.

Alternativ lassen sich die erfindungsgemäßen Preßkörper natürlich auch als dünne Platte oder Matte herstellen, indem man die Pulver zwischen entsprechenden zylindrischen Walzen kompaktiert und gegebenenfalls in Stücke geeigneter Größe und Form zertrennt. Um die mechanische Stabilität solcher Matten zu erhöhen, kann es sinnvoll sein, faserförmige Materialien oder Gewebe einzuschließen. Jute, Baumwollfasern oder Tierhaare und insbesondere grobmaschige oder netzförmige Textil- oder Glasfasergewebe seien in diesem Sinne beispielhaft genannt. Zur Lagerung können solche Matten in entsprechenden Abschnitten auf Trommeln aufgewickelt oder in kleineren Platten gestapelt werden. Bei der Benutzung wird die Matte auf dem zu reinigenden Boden ausgebreitet und angepreßt beziehungsweise auf einer Gewässeroberfläche ausgebreitet. Auf grund der geringen Dichte schwimmt eine solche Matte auch nach Sättigung mit Öl noch vollständig auf der Oberfläche eines Ge wässers und kann von dieser leicht entfernt, beispielsweise wieder aufgerollt werden. Auch aus solchen Matten läßt sich das enthal tene Öl größtenteils durch Pressen wieder gewinnen.

Wenn eine Wiedergewinnung des Öls nicht beabsichtigt ist, be ziehungsweise wenn die Preßkörper durch mehrfaches Benutzen in ihrer Adsorptionsfähigkeit nachlassen, können dieselben verbrannt werden. Es erweist sich insofern als vorteilhaft, daß die Poly urethanpreßkörper auch bei den Verbrennungstemperaturen nicht zusammen sintern und somit die für die Verbrennung notwendige Luftzufuhr nicht behindert wird.

Beispiel 1 Herstellung der Polyurethanhartschaumpreßkörper

10 kg Polyurethanhartschaumabfälle (Schäumungsmittel Wasser, Dichte 0,23 g/cm³) werden zu einem Pulver einer mittleren Korn größe von weniger als 0,2 mm vermahlen. Das Produkt wird an schließend in einer Strangpresse mit einem Durchmesser von 6,0 cm bei einem Preßdruck von 30 KN/cm² verpreßt und nach jedem Preß vorgang eine Scheibe einer Dicke von 1,5-2 cm abgetrennt.

Die so hergestellten Preßkörper weisen eine Dichte von 0,25 g/cm³ auf und wiegen im Schnitt 20 g. Legt man eine solche Scheibe auf die Oberfläche von Dieselöl auf, so werden im Verlaufe von 1 Stunde 0,74 g Öl pro g Polyurethan absorbiert. Die nach dem Abstreifen anhaftender Tropfen im Preßkörper verbleibende Menge ist fest an den Schaumstoff gebunden, das heißt auch nach längerem Liegen blutet das Öl nicht auf die Unterlage aus.

Zur Prüfung der Olbindefähigkeit von auf Wasser verteiltem Öl werden in ein Wasserbassin mit einer Oberfläche von 30×20 cm, 6 l Wasser eingefüllt und 32,8 g Öl darauf verteilt (Schichtdicke 0,69 mm). Nacheinander werden auf diese Schicht vier der vorbe zeichneten Preßkörper aufgelegt, wobei die ersten drei jeweils 10 Minuten und der vierte 17 Stunden mit der Oberfläche in Kontakt bleibt. Wie die folgende Tabelle zeigt, wird selbst bei relativ dünnen Ölschichten eine weitgehende Sättigung bereits innerhalb von 10 Minuten erreicht, das heißt das Öl sehr rasch aufgenommen. Beim Einbringen des dritten Preßkörpers ist die Ölschicht bereits nicht mehr dick genug, so daß sich einzelne ölfreie Bereiche bil den und der Kontakt des Preßkörpers mit der gesamten Restölmenge nicht mehr gewährleistet ist. Dies tritt noch mehr auf bei Ein bringen des vierten Körpers, so daß auch nach einer Verweilzeit von 17 Stunden noch geringe Restölmengen (2%) unaufgesaugt zurückbleiben.

Beispiel 2 Vergleichsbeispiel gemäß DE-C 21 20 599

10 kg Polyurethanhartschaumabfälle (Schäumungsmittel Wasser, Dichte 0,23 g/cm³) werden zu einem Pulver einer mittleren Korn größe von weniger als 0,2 mm vermahlen und mit 0,25 kg Polyalky lenglykolether und 0,3 kg Hexamethylendiisocyanat als Bindemittel vermischt. Das Produkt wird anschließend in einer Strangpresse mit einem Durchmesser von 6,0 cm bei einem Preßdruck von 30 KN/cm² verpreßt und nach jedem Preßvorgang eine Scheibe einer Dicke von 1,5-2 cm abgetrennt. Die Scheiben werden in einem Trockenschrank bei Temperaturen von 190°C in einer Stunde (das Bindemittel) gehär tet.

Die so hergestellten Preßkörper weisen eine Dichte von 0,28 g/cm³ auf und wiegen im Schnitt 20 g. Legt man eine solche Scheibe auf die Oberfläche von Dieselöl auf, so werden im Verlaufe von 1 Stunde 0,3 g Öl pro g Polyurethan absorbiert. Die nach dem Ab streifen anhaftender Tropfen im Preßkörper verbleibende Menge ist fest an den Schaumstoff gebunden, das heißt auch nach längerem Liegen blutet das Öl nicht auf die Unterlage aus.

Entsprechend Beispiel 1 wird in ein Wasserbassin mit einer Ober fläche von 30×20 cm, 6 l Wasser eingefüllt und 32,8 g Öl darauf verteilt (Schichtdicke 0,69 mm). Nacheinander werden auf diese Schicht vier mal 2 der vorbezeichneten Preßkörper aufgelegt, wobei die ersten drei Paare jeweils 10 Minuten und der siebte und achte zusammen 17 Stunden mit der Oberfläche in Kontakt bleibt. Wie die folgende Tabelle zeigt, ist die Ölaufnahmekapazität und die Auf nahmegeschwindigkeit geringer als bei den erfindungsgemäßen Preß körpern. Dies zeigt sich auch bei Einbringen der letzten Körper, so daß auch nach einer Verweilzeit von 17 Stunden noch Restölmengen (9,4%) unaufgesaugt zurückbleiben.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Preßkörpern aus Polyurethan hartschaum, dadurch gekennzeichnet, daß PU-Hartschaum einer Dichte von 0,15-0,25 g/cm³ in Teilchen mit einem Durchmesser von 0,001-0,5 mm vermahlen oder abgeschliffen wird und das so erhaltene Pulver ohne Zusatz von Bindemitteln unter einem Preßdruck von 20-50 KN/cm² bei Raumtemperatur zu Preßkörpern einer Dichte von 0,2-0,3 g/cm³ verdichtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtung in einer Strangpresse erfolgt und der Strang in Preßkörper mit einer Dicke von 0,5-2,0 cm, bei Durchmessern von 2-10 cm geteilt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der PU-Hartschaum ein Abfallmaterial aus einem anderen Fabri kationssprozeß darstellt, welches noch Textilfasern, Papier flocken oder andere Füllstoffe enthalten kann, welche beim Vermahlen und Verpressen nicht ausgesondert werden.

4. Preßkörper aus Polyurethanhartschaum, dadurch gekennzeichnet, daß sie nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-3 herstellbar sind.

5. Verwendung von Preßkörpern gemäß Anspruch 4 zum Aufsaugen von Öl vom Erdboden oder Gewässeroberflächen.