DE3900441A1 - Verfahren zum freisetzen von chlorfluoralkanen aus schaumkunststoff - Google Patents

Verfahren zum freisetzen von chlorfluoralkanen aus schaumkunststoff

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Freisetzen von Chlorfluoralkanen aus Schaumkunststoff, insbesondere aus geschäumtem Polyurethan.
Etwa die Hälfte der erzeugten Chlorfluoralkane, auch als "Frigene" bezeichnet, wird als Treibmittel für Aerosole, Sprüh- und Schaumprodukte benutzt. Vor allem Trichlorfluor­ methan (R 11), Dichlordifluormethan (R 12), Dichlortetrafluor­ äthan (R 114) und Mischungen dieser Produkte werden dafür verwendet. Mengenmäßig an zweiter Stelle folgt die Anwen­ dung der Chlorfluoralkane als Kältemittel für Klima- und Kälteanlagen. Insbesondere die oben genannten, meist verwen­ deten Vertreter der Chlorfluoralkane greifen die Ozon­ schicht in der Atmosphäre an. Nach Berechnungen könnte sich die Ozonschicht im Verlauf der nächsten 50 bis 100 Jahre um 10 bis 15% abbauen, wenn weiterhin die gleichen Mengen an Chlorfluoralkanen in die Atmosphäre freigesetzt werden wie bisher. Durch einen Abbau der Ozonschicht um 1% können wegen des höheren Durchtritts von UV-Licht die Hautkrebser­ krankungen möglicherweise um etwa 4% zunehmen.
Bei der Herstellung von Kälteschutzstoffen wird gerne auf geschäumtes Polyurethan, auch als "Moltopren" bezeichnet, wegen der gegenüber Polyamiden geringeren Feuchtigkeitsauf­ nahme, zurückgegriffen. Dazu wird das flüssige Reaktionsge­ misch auf der Basis von Isozyanaten in die zu isolierenden Hohlräume gespritzt, wo dieses dann unter Zugabe von Chlor­ fluoralkanen aufschäumt. Die Chlorfluoralkane bleiben in Bläschen des Kälteschutzstoffes eingekapselt. Solche Kälte­ schutzstoffe werden u. a. in großem Umfang in Haushaltskühl­ schränken verarbeitet und stellen bei rund 2,3 Millionen Kühlschränken, die jährlich allein in der Bundesrepublik Deutschland in den Müll gelangen, eine erhebliche Belastung der Umwelt dar, insbesondere weil aus den verrottenden bzw. verschrotteten Gehäusen die Chlorfluoralkane in die At­ mosphäre entweichen. Es dauert je nach Dicke des Kälte­ schutzstoffes ca. 20 bis 30 Jahre, bis sämtliche Chlorfluor­ alkane entwichen sind. Eine ähnliche Problematik stellt sich bei vielen, ebenfalls aus Schaumkunststoff gefertigten Produkten, wie beispielsweise Dämmstoffen und PKW-Teilen.
Um die Diffusion der Chlorfluoralkane aus Schaumkunststoff beispielsweise auf der Basis von Polyurethan zu beschleuni­ gen, war es bisher üblich, den Schaumkunststoff im Schutze einer Absauganlage zu shreddern. Eine solche Absauganlage führt in einem starken Luftstrom mit einem Exhauster die Abgase von der Shredderanlage zu einer Wiederaufbereitungs­ anlage für Chlorfluoralkane. Aufbereitungsanlagen die durch Adsorptions- bzw. Desorptionszyklen die freigesetzten Chlor­ fluoralkane zunächst an Aktivkohle binden und dann wieder aufbereiten, sind aus einer Studie der Yokohama National University bekannt. Andere Verfahren wandeln Chlorfluoral­ kane durch eine Behandlung mit metallischem Natrium in un­ schädliche Stoffe um.
Das bekannte Verfahren zum Freisetzen von Chlorfluoralkanen mit Shredderanlagen hat den Nachteil, daß selbst bei sehr weitgehender Zerkleinerung des Schaumkunststoffes nicht al­ le Chlorfluoralkane enthaltenden Bläschen aufgeschlossen werden, so daß sich bei der endgültigen Lagerung der Schaum­ kunststoffe immer noch das Problem der allmählichen Diffu­ sion der Chlorfluoralkane stellt. Insbesondere die eingangs erwähnten, in Kühlschränken vorrangig verarbeiteten "Molto­ prene" haben eine geschlossenporige Struktur, die durch das bekannte Verfahren kaum wirtschaftlich vollständig aufge­ schlossen werden kann und somit die Entsorgung von Kühl­ schränken erheblich erschwert. Ein weiterer Nachteil des be­ kannten Verfahrens besteht in der unvollständigen Erfassung sämtlicher freiwerdender Chlorfluoralkanmoleküle durch den Luftstrom der Absauganlage.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfah­ ren zu schaffen, das es erlaubt, Chlorfluoralkane aus Schaumkunststoff wirtschaftlich möglichst vollständig zu entfernen und abzutransportieren.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß bei einem Ver­ fahren der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß die Ober­ fläche des Chlorfluoralkane enthaltenden Schaumkunststoffes in einem Vakuum vergrößert wird, wobei das Vakuum so einge­ stellt wird, daß der Gasdruck der Chlorfluoralkane inner­ halb der Zellen des Schaumkunststoffes ausreicht, um diese zum Platzen zu bringen. Die Wirksamkeit des Verfahrens kann durch ein pulsierendes Vakuum noch gesteigert werden, da dadurch eine die Zellstruktur schwächende Schwingungsbewe­ gung der Zellenwände entsteht.
Der überwiegende Anteil der Chlorfluoralkane enthaltenden Schaumkunststoffe kann in einem Feinvakuum (500 Pa - 1/100 Pa) entsorgt werden. Je nach Beschaffenheit der verwendeten Grundmaterialien und der Herstellungsverfahren der Schaum­ kunststoffe kann jedoch im Einzelfall ein Hochvakuum erfor­ derlich werden bzw. ein Großvakuum genügen, um die Zellen des Schaumkunststoffes zum Platzen zu bringen.
Die Schaumkunststoffe können nämlich je nach Herstellungs­ verfahren mit großen und kleinen gegeneinander abgeschlos­ senen Hohlräumen hergestellt werden, wobei die Festigkeit und die Dichte der Schaumkunststoffe maßgeblich von den verwendeten Grundmaterialien abhängig ist. Als Grundmateria­ lien eignen sich die bereits eingangs erwähnten, zur Her­ stellung von Kälteschutzstoffen geeigneten Isozyanate sowie synthetischer Gummi, Silikone, Polyvinylchloride und viele mehr. Verwendet werden Schaumkunststoffe als thermisches Isoliermaterial einschließlich der Kälteschutzstoffe, als akustisches Isoliermaterial, auch als Dämmstoff bezeichnet, sowie als Bestandteil von Verbundwerkstoffen, wie sie bei­ spielsweise an PKW-Armaturenbrettern zu finden sind.
Durch eine vorzugsweise mechanische Zerkleinerung des Schaumkunststoffes, beispielsweise durch Zerstückelung bzw. Perforation, vor und/oder während der Vakuumbehandlung kann das Verfahren insbesondere bei Schaumkunststoff mit größe­ rer Dicke effizienter gemacht werden, weil die mitten in dem Schaumkunststoff liegenden, durch die Vakuumbehandlung schwieriger zu zerstörenden Zellstrukturen, durch eine Zer­ kleinerung mit hoher Wahrscheinlichkeit näher an eine Ober­ fläche des nun zerkleinerten Schaumkunststoffes gelangen. Der Schaumkunststoff kann sowohl innerhalb als auch außer­ halb des Vakuums, vorzugsweise in einem Bereich zwischen Raumtemperatur und Pyrolysetemperatur des Schaumkunststof­ fes, temperiert werden. Innerhalb des Vakuums bieten sich insbesondere Infrarotstrahlen zur Temperierung des Schaum­ kunststoffes an. Außerhalb des Vakuums kommen als Wärme­ träger insbesondere Heißluft, Wasserdampf oder feinstver­ teilte Ölnebel in Betracht. Bei Verwendung feinstverteilter Ölnebel als Wärmeträger werden die austretenden Chlorfluor­ alkane an die Öltröpfchen gebunden, so daß bei diesem Verfahren neben der Temperierung des Schaumkunststoffes die Chlorfluoralkane voraufbereitet werden.
Insgesamt bietet somit das erfindungsgemäße Verfahren die Möglichkeit, die Oberfläche des Schaumkunststoffes unter Zerstörung seiner Zellen in einem Vakuum zu vergrößern und somit die Chlorfluoralkane nahezu vollständig aus dem Schaumkunststoff, selbst wenn er geschlossenporig ist, zu entfernen. Bei sehr dickem Schaumkunststoff kann zur Steige­ rung der Effizienz des Verfahrens eine Zerkleinerung zusätz­ lich zu der Vakuumbehandlung des Schaumkunststoffes vorge­ sehen werden. Die nahezu vollständige Erfassung der freige­ setzten Chlorfluoralkanmoleküle ergibt sich aus der kon­ struktiven Anordnung der Mittel zur Erzeugung eines Vaku­ ums, die grundsätzlich so eingerichtet sind, daß nahezu kein Molekülaustausch mit der Umgebung stattfindet.

Claims (14)

1. Verfahren zum Freisetzen von Chlorfluoralkanen aus Schaumkunststoff, insbesondere aus geschäumtem Poly­ urethan, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Schaumkunststoffes in einem Vakuum vergrößert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumkunststoff zusätzlich vor und/oder während der Vakuumzerstörung zerkleinert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schaumkunststoff einem pulsierenden Vaku­ um ausgesetzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schaumkunststoff mechanisch zerkleinert wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumkunststoff vor und/oder während der Vakuumzerstörung temperiert wird.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumkunststoff mittels Infrarotstrahlen temperiert wird.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumkunststoff durch feinstverteilt aufgesprühte Ölnebel temperiert wird.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumkunststoff durch Heißluft temperiert wird.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumkunststoff durch Wasserdampf temperiert wird.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumkunststoff zusätzlich vor und/oder während der Vakuumzerstörung durch Perforation oder Zerstückelung zerkleinert wird.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Vakuum als Fein­ vakuum eingestellt wird.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumkunststoff ein zahlreiche gegeneinander abgeschlossene Hohlräume enthaltender Kunststoff ist.
13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumkunststoff ein Isoliermaterial ist.
14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumkunststoff Bestandteil eines Verbundwerkstoffes ist.
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