DE3936063C1 - - Google Patents

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.

Beispiel 1

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.

Beispiel 2

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.

Beispiel 3

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.