DE3936063C1 - - Google Patents
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description
Polyurethanschaum- und -klebstoffe finden in Form von Ver
bundbauteilen in immer größerem Umfang Anwendung als
moderne Bau- und Konstruktionswerkstoffe, beispielsweise
im Automobil- oder Flugzeugbau sowie bei der Herstellung von
Hausgeräten u. dgl.
Die dabei anfallenden Abfallstoffe und auch die beim Ver
schrotten anfallenden Materialien erweisen sich insofern
als problematisch als eine Trennung dieser in der Regel
sehr voluminösen Verbundmaterialien in die Einzelbestand
teile bisher noch nicht in wirtschaftlicher Weise möglich
ist und die Beseitigung somit nur durch Verbrennen des
gesamten Verbundmaterials erreicht werden kann.
Die bei einer solchen Verbrennung entstehenden Abgase
mit den darin enthaltenen Giftstoffen stellen dabei je
doch eine ernste Umweltgefährdung dar, so daß die Ver
brennung nicht als Lösung des Problems angesehen werden
kann.
Darüber hinaus ist in derartigen Verbundbauteilen der
Polyurethanschaum häufig mit hochwertigen thermoplasti
schen Kunststoffen, wie beispielsweise Polycarbonat kom
biniert, die ohne weiteres der Wiederverwendung als Thermo
plast zugänglich wären vorausgesetzt, daß sie von dem Poly
urethanschaum getrennt und in reiner Form wieder einge
setzt werden können.
Die bisher zur Trennung solcher Verbundwerkstoffe verwen
deten Verfahren sind physikalisch-mechanischer Natur und
beruhen auf der Hochdruckreinigung, der Zerkleinerung
des gesamten Verbundes und der anschließenden Flotations
trennung, der Windsichtung und im Falle, daß ferromagne
tische Materialien im Verbund enthalten sind der Magnet
trennung. Diese Verfahren erweisen sich indessen als unzu
reichend und gestatten keineswegs eine Wiederverwendung
der thermoplastischen Komponente des Verbundes, weil bei
diesem mechanischen Verfahren ein Teil des Polycarbonat
schaums an dem thermoplastischen Kunststoff haften bleibt.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es nunmehr Auf
gabe der vorliegenden Erfindung ein einfaches und leicht
durchführbares Verfahren zu schaffen mit dem Polyurethan
schaum- oder -klebstoffe in einfacher Weise aus Verbund
stoffen entfernt werden können, so daß die im Verbund
stoff enthaltenen Thermoplasten in weitgehend reiner Form
zur Wiederverwendung als thermoplastisches Material er
halten werden.
Gelöst wird diese erfindungsgemäße Aufgabe mit einem neuen
Verfahren zum Abtrennen von Polyurethanschaum- und -kleb
stoffen aus Verbundbauteilen, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß die Verbundbauteile gegebenenfalls in zerklei
nerter Form einer chemischen Oxidation mit einem Oxi
dationsmittel unterworfen werden.
Bei dieser chemischen Oxidation wird das bisher elastische
und adhäsive Polyurethan in einen klebfreien, pulvrigen
Zustand überführt, in dem es leicht von der Verbundkompo
nente entfernt werden kann.
Da die Menge des für die Oxidation erforderlichen Oxidations
mittel von der Menge des zu oxidierenden Polyurethans abhängt,
ist es zweckmäßig, einen Teil des Polyurethanschaumes vor
der Oxidationbehandlung durch bekannte Verfahren zu entfernen,
so daß nur die fest an der anderen Komponente des Verbund
stoffes haftenden Schaumteils dann der Oxidation unterworfen
werden und damit der Verbrauch am Oxidationsmittel wesent
lich herabgesetzt wird.
Die vorzugsweise vor der Oxidationsbehandlung vorgesehene
Zerkleinerung des Verbundmaterials erfolgt zweckmäßig
in einem Schredder, wobei ein stückiges Material mit einem
Teilchendurchmesser von etwa 0,5 bis 3 cm anfällt. Die
Oxidationsbehandlung selbst wird dann zweckmäßig in einem
Behälter unter Rühren oder besser in einem rotierenden
Behälter durchgeführt, wobei die Materialteilchen stän
dig gegeneinander reiben und so das in den klebfreien
Zustand umgewandelte Polyurethan als Pulver von der thermo
plastischen Kunststoffkomponente entfernen.
Es hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn als
Oxidationsmittel eine wäßrige Lösung von Kaliumpermanga
nat verwendet wird. Ein solches Oxidationsmittel greift
die im Verbundmaterial enthaltene Thermoplasten, wie bei
spielsweise Polycarbonat, überhaupt nicht oder in vernach
lässigbarem Umfange an.
Auch Verbundstoffe aus Metallteilen und Schaumstoffen,
beispielsweise ausgeschäumte Blechteile lassen sich mit
diesem Oxidationsmittel formen, da die Metall- oder Blech
teile nicht angegriffen werden.
Das bei der Oxidationsreaktion aus dem Kaliumpermanganat
gebildete Manganoxid fällt aus der Lösung aus und wird
zusammen mit dem pulverförmigen Oxidationsprodukt des
Polyurethans abgetrennt.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß die Geschwin
digkeit der Oxidation des Polyurethans mit Kaliumper
manganat wesentlich gesteigert werden kann, wenn der
Lösung eine geringe Menge Lauge, vorzugsweise in Form
von Kaliumhydroxid zugegeben wird.
Eine weitere Beschleunigung des Oxidationsverfahrens wird
überraschenderweise durch Zugabe von Cu-II-Salzen und/oder
Sn-II-Salzen erreicht.
Diese in sehr geringer Menge, beispielsweise 10 g auf
10 l, in die Reaktionslösung gegebenen Salze haben offen
sichtlich eine katalytische Wirkung auf die Oxidations
reaktion.
Weitere Faktoren zur Steigerung der Oxidationsreaktion
sind einmal die Konzentration der verwendeten Kaliumper
manganatlösung, weiterhin die Reaktionstemperatur und
ganz besonders auch die Bewegung der in der Reaktions
lösung schwimmenden Kunststoffverbundteilchen.
Die für die Oxidation verwendete Konzentration der Kalium
permanganatlösung liegt vorteilhafterweise bei 40 g/l und
ganz besonders geeignet hat sich eine Reaktionstemperatur
von etwa 50 bis 75°C erwiesen.
Aufgrund der bei den Untersuchungen erlangten Erkenntnisse
erweist sich ein Verfahren als besonders vorteilhaft,
bei dem die zerkleinerten Verbundbauteile in einem oder
mehreren Drehrohrbehältern mit Kaliumpermanganatlösung
vorteilhafterweise im Gegenstrom behandelt werden.
Durch den sich ständig drehenden Behälter und gegebenen
falls darin angebrachte Flügel oder Leitbleche reiben
die in der Kaliumpermanganatlösung schwimmenden Kunst
stoffteile gegeneinander und der oxydierte Polyurethan
schaumstoff wird abgerieben, so daß ständig noch nicht
umgesetzter Polyurethanschaum mit der Kaliumpermanganat
lösung in Kontakt gebracht wird.
Zweckmäßigerweise wird dabei das im Drehrohrbehälter be
findliche Behandlungsgemisch durch Klassieren aufgetrennt,
d. h. die Kunststoffteilchen werden von der Lösung und
dem feinkörnig anfallenden Oxidationsprodukt des Poly
urethanschaumes und dem ausgefallenen Mangandioxid ab
getrennt und gegebenenfalls in einem oder mehreren wei
teren Drehrohrbehälter(n) mit frischer Kaliumpermanganat
lösung behandelt.
Auf diese Weise wird eine weitgehend vollständige Entfer
nung des Polyurethanschaumes von den thermoplastischen
Kunststoffteilchen nach einer relativ kurzen Behandlungs
zeit erreicht.
Die Durchführung des Verfahrens kann dabei chargenweise
oder aber auch bei Verwendung eines entsprechend langen
Drehrohrbehälters kontinuierlich durchgeführt werden.
Es hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn dem
im Drehrohrbehälter behandelten Kunststoffverbundmaterial
Stahlkugeln zugegeben werden, die ähnlich wie in einer
Kugelmühle bei Rotation mit ihrem Gewicht auf das oxidier
te Polyurethan einwirken und ein Zerbröseln desselben
bewirken.
Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene thermo
plastische Kunststoff wird zweckmäßig einem Trocknungs
verfahren unterworfen, weil die langdauernde Einwirkung von
Feuchtigkeit bei gewissen Thermoplasten, beispielsweise
Polycarbonat, zu einer Spaltung des Polymeren und damit zu
einer Verringerung des Polymerisationsgrades führen kann.
Für die Trocknung können übliche, in der chemischen Industrie
gebräuchliche Trocknungsverfahren Anwendung finden.
Das solchermaßen erhaltene, getrocknete thermoplastische
Material kann in üblichen Kunststoffverarbeitungsverfahren
als Ausgangsmaterial wieder eingesetzt werden.
Die nachfolgenden Beispiele erläutern das erfindungsgemäße
Verfahren.
Eine beim Verschrotten von Autos anfallende Stoßstange
aus Polycarbonat mit Polyurethanhinterschäumung wurde
zunächst mechanisch von dem größten Teil des Polyurethan
schaumes befreit und anschließend zusammen mit dem rest
lichen anhaftenden Polyurethanschaum in einem Schredder
zerkleinert.
Das anfallende kleinstückige Material, das einen Durchmesser
von 0,5 bis 3 cm aufwies, wurde in einen mit Rührer ver
sehenen Behälter gefüllt und mit einer 4prozentigen
Kaliumpermanganat-Lösung, die mit 1n-Kaliumhydroxidlösung
auf einen pH-Wert von 8 eingestellt war, beschickt.
Die Oxidationsreaktion wurde dann bei einer Temperatur
von 50°C etwa 8 Stunden lang unter Rühren durchgeführt.
Am Ende der Reaktion zeigte die violette Farbe der Lösung,
daß noch unverbrauchtes Kaliumpermanganat vorhanden war.
Anschließend wurde das nicht angegriffene thermoplastische
Material durch Klassieren von der Lösung, dem Polyurethan
oxidationsprodukt und dem ausgefallenen Mangandioxid getrennt,
mit fließendem Wasser gewaschen und getrocknet. Es erwies
sich frei von Polyurethanschaum und konnte ohne Schwierig
keit in üblichen Verarbeitungsverfahren zu Gegenständen
mit einwandfreien physikalischen Eigenschaften ausgeformt
werden.
Das in Beispiel 1 beschriebene Verfahren wurde wiederholt
mit der Maßgabe, daß der auf pH 8 eingestellten 4prozentigen
Kaliumpermanganatlösung 10 g Kupfer-II-Sulfat (CuSO4) pro
10 l Lösung zugesetzt wurden. Die Oxidationsreaktion wurde
dann bei 50°C 2 Stunden lang durchgeführt. Nach dieser
Reaktionszeit erwies sich eine entnommene Probe als frei
von Polyurethanschaum und das solchermaßen erhaltene Poly
carbonat konnte ohne Schwierigkeiten zu einwandfreien
Gegenständen ausgeformt werden.
Das in Beispiel 1 beschriebene Verfahren wurde wiederholt
mit der Maßgabe, daß der auf pH 8 eingestellten Kaliumper
manganatlösung 10 g Zinnsulfat (SnSO4) pro 10 l Lösung
zugesetzt wurden. Nach zweistündiger Oxidationszeit war das
Polycarbonat frei von Polyurethanschaum und konnte nach dem
Waschen und Trocknen erneut zu einwandfreien Gegenständen
ausgeformt werden.
Claims (11)
1. Verfahren zum Abtrennen von Polyurethanschaum- und/oder
-Klebstoffen aus Verbundbauteilen, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verbundbauteile gegebenenfalls in zerkleinerter
Form einer chemischen Oxidation mit einem Oxidationsmittel
unterworfen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Teil des Polyurethanschaumstoffes im Verbundteil
nach mechanischen Verfahren entfernt wird, bevor das er
findungsgemäße Oxidationsverfahren durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß als Oxidationsmittel eine wäßrige
Lösung von Kaliumpermanganat verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der als Oxidationsmittel verwendeten Kaliumpermanga
natlösung zur Beschleunigung der Oxidationsreaktion eine
geringe Menge Lauge zugegeben wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Kaliumpermanganatlösung zur Beschleu
nigung der Oxidationsreaktion Cu-II-Salze oder Sn-II-
Salze zugesetzt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Oxidationsreaktion bei erhöhter
Temperatur durchgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Oxidationsreaktion bei einer Temperatur im Be
reich von 50 bis 75°C durchgeführt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die zerkleinerten Verbundbauteile
in einem oder mehreren rotierenden Drehrohrbehältern mit
wäßriger Kaliumpermanganatlösung behandelt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß von der aus dem Drehrohrbehälter austretenden Behand
lungsmischung durch Klassieren die Kunststoffteilchen
von der Lösung und dem feinkörnigen Oxidationsprodukt
sowie dem ausgefallenen Mangandioxid abgetrennt und ge
gebenenfalls in einer oder mehreren nachfolgenden Be
handlungsstufen mit frischer Kaliumpermanganatlösung
behandelt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Behandlung der zerkleinerten Verbund
bauteile mit der Kaliumpermanganatlösung im Gegenstrom
durchgeführt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß der Oxidationsmischung in dem Dreh
rohrbehälter Stahlkugeln zum Zerbröseln des oxidierten
Polyurethanschaumes zugesetzt werden.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19893936063 DE3936063C1 (de) | 1989-10-28 | 1989-10-28 | |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publication Number | Publication Date |
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DE (1) | DE3936063C1 (de) |
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- 1989-10-28 DE DE19893936063 patent/DE3936063C1/de not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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EP0432369A1 (de) | 1991-06-19 |
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