DE4020602C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wiederaufarbeiten (Recycling) von duroplastischen PUR-Weichschäumen und die Verwendung hierdurch hergestellter Materialien und Systeme, die insbesondere zur Schallisolation, z. B. im Kraftfahrzeugbau, eingesetzt werden.

Zur Schonung der Rohstoffquellen und zur dringend angezeigten Verminderung der zur Entsorgung anfallenden Kunststoffmengen werden heute zahlreiche Verfahren zur Aufarbeitung erprobt. Z. B. ist es seit längerer Zeit gebräuchlich, beim Verarbeiten thermoplastischer Materialien im Spritzgießverfahren in der Regel sortenreine Recyclingmaterialien in gewissen Prozentsätzen zuzusetzen, ohne daß die Materialqualität im Vergleich zum Frischprodukt merklich reduziert ist.

Thermoplaste sind für solche Prozesse sehr gut brauchbar, jedoch nicht Duroplaste bzw. Duromere. Aufgrund deren chemischer Struktur ist es nach derzeitiger Ansicht nicht möglich, diese Produkte aufzuarbeiten und in gleicher Weise wie bei Thermoplasten einem Materialkreislauf zuzuführen.

Duroplaste sind in der Regel amorphe und bis zur Zersetzungstemperatur beständige Kunststoffe. Die chemisch meist unter Erwärmung herbeigeführte Reaktion führt zu einer irreversiblen Vernetzung. Bei höheren Temperaturen zersetzen sich die Duroplaste.

Darüber hinaus sind gemäß der Definition der Duromere, und damit auch der PUR-Weichschäume, diese ausreagiert und daher gemäß allgemeinerer Ansicht nicht in weiteren Prozessen verarbeitbar.

PUR-Weichschäume gehören ebenfalls zu den Duromeren. Deswegen wurde ein kostengünstiges Recycling insbesondere zur unmittelbaren Wiederverwendung in Form von Schallisolationsteilen bisher nicht für möglich gehalten.

Einige aufwendige Recyclingverfahren sind allerdings beschrieben in Brandt: Kunststoff-Journal 9 (1975), Nr. 5, S. 22-24. Der zerkleinerte bis pulverisierte Abfallschaum aus z. B. Blockschaumbeschnitt wird mit einem auf 185-210°C aufgeheizten Lösungsmittel auf Dialkanolamin in Glykol versetzt und ca. 20 Std. gelagert. Aus der dabei ablaufenden chemischen Reaktion entstehen regenerierte Polyole in sehr hohem Prozentsatz im Verhältnis zur eingesetzten Gesamtmenge. Diese Vorgehensweise scheidet jedoch aus Kostengründen aus.

Bekannt ist auch das "Cracken" von Schäumen durch Hydrolyse, bei der mit Temperatur und Druck erreicht wird, daß OH-Gruppen sich an andere Molekülreste anbinden. Dadurch entstehen Polyole als Gemisch, die jedoch nicht mit den zur Schaumherstellung verwendeten Polyolen als Ausgangsprodukt übereinstimmen.

Bekannt sind auch Verfahren, mit deren Hilfe Schnittschäume aus z. B. Polyether-Polyolen und Isocyanaten zu Formteilen thermisch verpreßt werden können. Hierbei liegen zumeist Zuschnitte in Platinenform vor, die aus geschäumten Blöcken herausgeschnitten worden sind.

Demgemäß ist es Aufgabe der Erfindung, ein wirtschaftlich verwendbares einfaches Verfahren für das Recycling duroplastischer PUR-Weichschäume anzugeben.

Das in Anspruch 1 angegebene erfindungsgemäße Verfahren löst die Probleme der Wiederverwertung von duroplastischen PUR-Weichschäumen.

Zerkleinerte PUR-Weichschäume verschiedener Rezepturen sowie verschiedener Herstellungsprozesse und damit verschiedener Dichte und Struktur werden ohne Zusatz eines polymeren Bindemittels, wie es für die bekannten Flockenverbundschäume benötigt wird, zu Folien unterschiedlicher Struktur verarbeitet. Diese Strukturen sind denen von Korkmatten ähnlich.

Die Figur zeigt schematisch das erfindungsgemäße Verfahren zur Wiederverwertung von PUR-Weichschäumen.

Die Ausgangsmaterialien 1 mit beliebiger Dichte werden mit Hilfe einer Mühle 2 auf etwa Linsengröße zerkleinert. Die Dichten der zu recyclenden Schaumstoffe liegen im Bereich von 15-1000 kgm^-3. Eine grobe Unterteilung läßt sich nach ursprünglicher Herstellungs- oder Verwendungsart vornehmen. So decken Schnittschäume etwa das Segment 15-40 kgm^-3 ab, Polsterschäume etwa 40-60 kgm^-3, viskoelastische Schäume zur Schallisolaton 60-80 kgm^-3 mit Obergrenzen für Formschäume speziell zur Luftschalldämmung im Bereich 500-1000 kgm^-3.

Die zerkleinerten Weichschäume werden einer Windsichtung 3 zum Entfernen von harten Fremdbestandteilen unterzogen, es sei denn, daß solche Fremdbestandteile sicher ausgeschlossen werden können. Nach der Windsichtung 3 werden die zerkleinerten Weichschäume einer Verdichtung 4 zugeführt.

Dabei werden sie im allgemeinen ohne jede weitere Behandlung in ein Werkzeug gegeben und unter Druck und Temperatur allmählich bis auf eine Enddicke der Folie von wenigen Millimetern, vorzugsweise 1-7 mm verdichtet. Bei einem beispielhaften Verdichtungsvorgang betrug die Zufahrgeschwindigkeit der Presse 1 mm/sec. Die Presse verharrt dann nach Erreichen der Folien- Enddicke im Kräftegleichgewicht mit Drücken und Preßzeiten, wie sie als Beispiele in den Tabellen 1 und 2 angegeben sind.

Ebenso sind in diesen Tabellen die Objekttemperaturen angegeben, also die Temperaturen an der Folienoberfläche. Die Temperaturgrenzen sind durch die ablaufenden chemisch- physikalischen Prozesse bedingt. Durch Temperatur und Druck wird das Ancracken der Molekülketten ermöglicht. Höhere Temperaturen als 210°C führen zu so starken Verkürzungen der Molekülketten, daß kein genügender Zusammenhalt des Materials gegeben ist und auf der Oberfläche ein schmieriger Film aus öligen Crackprodukten entsteht. Es dürfen keine Bestandteile mit Schmelzpunkten <150°C im zu verpressenden Material enthalten sein.

Die aus Schaumstoffen entstehenden Recyclate eignen sich zur Schallisolation. Sie erhalten durch einen speziellen Prozeß haftende Oberflächen und bewirken dann durch kraftschlüssige Ankopplung, z. B. an ein Karosserieblech, eine spürbare Körperschalldämpfung. Aufgrund der Dichte von etwa 400-2000 kgm^-3, entsprechenden Schichtdicken sowie der Biegeweichheit ist gleichzeitig eine luftschalldämmende Wirkung gegeben. Es können auch zerkleinerte PUR-Weichschäume mit anhaftenden thermoplastischen Partikeln aus üblichen schallisolierenden Schwerschichten und Teppichkaschierungen verarbeitet werden. Die als Recyclat entstehenden Folien haben Dicken zwischen etwa 1 mm und 5 mm.

Die als Recyclat entstehenden Folien mit überraschend hohen mechanischen Kennwerten für z. B. Reißfestigkeit können abhängig vom Herstellungsprozeß und der Materialdichte auch mit adhäsiven Oberflächen hergestellt werden. Sie lassen sich dann in Werkzeuge zur Herstellung bekannter Masse-Feder-Systeme zur Schallisolaton so einarbeiten, daß für die Feder und damit das ganze Teil kraftschlüssige Haftung am Blech erreicht wird, was die akustische Wirksamkeit in jedem Fall erhöht.

Die alleinige Anwendung solcher Folien für vibrierende Bleche, vorzugsweise Karosseriebleche, bewirkt dort gleichzeitige Körperschalldämpfung und Luftschalldämmung.

Zur Windsichtung 3 ist zu bemerken, daß, sofern die Ausgangsstoffe oder Systeme wie z. B. Polstersitze aus Alt-Fahrzeugen Metallfäden oder sonstige harte Fremdbestandteile enthalten, vor der Herstellung der Recyclate die Windsichtung 3 vorgenommen werden sollte, die solche Stoffe ausgliedert. Naturfasern dagegen wie Jute o. ä. müssen auf Korngrößen wie bei üblichen Füllstoffen, also auf etwa den Millimeterbereich, zerkleinert werden und lassen sich dann in das Recyclat einarbeiten. Die Dichte der Endprodukte ergibt sich unmittelbar aus dem Herstellungsprozeß.

In Verbindung mit Aluminiumfolienkaschierungen wird eine Temperaturbeständigkeit bis zu 170°C erreicht. Dadurch sind auch Segmente der Karosserie abzudecken, bei denen aufgrund der Abgasführung, der Motorwärme und der Wärmeabstrahlung des Katalysators mit verhältnismäßig hohen Temperaturen zu rechnen ist.

Tabelle 1

Beispiele für Verdichtungsparameter

Tabelle 2

Beispiel für Verdichtungsparameter bei adhäsiven Folien

Claims (10)

1. Verfahren zur Aufbereitung von duroplastischen PUR-Weichschaumabfällen zur Herstellung von Folien, indem man die Weichschäume auf Linsengröße zerkleinert, die zerkleinerten Weichschäume, die keine Bestandteile mit Schmelzpunkten <150°C enthalten, unter Druck und erhöhter Temperatur in einem Werkzeug auf eine Enddicke von wenigen Millimetern verdichtet und bei vorgegebenen Preßzeiten zu reißfesten Folien unterschiedlicher Struktur ohne Zusatz eines polymeren Bindemittels preßt, wobei die Dichten der aufzuarbeitenden Schaumstoffe im Bereich von 15 bis 1000 kg/m³ liegen, die Preßdrücke in Abhängigkeit von der Folienstruktur zwischen 50 und 150 bar betragen, die Preßzeit etwa 3 bis 5 Minuten beträgt und die Objekttemperatur der Folie beim Herstellungsprozeß zwischen 180°C und 210°C liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Zerkleinerung der verschiedenen PUR-Weichschäume ggfls. Metalle und sonstige harte Fremdbestandteile wie z. B. Hart-PVC entfernt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch zerkleinerte PUR-Weichschäume mit anhaftenden Partikeln aus üblichen, thermoplastischen, schallisolierenden Schwerschichten und ggfls. Teppichkaschierungen verarbeitet werden können.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß bei aufzuarbeitenden ungefüllten Schaumstoffen mit Ausgangsdichten <100 kgm^-3, ohne anhaftende Fremdpartikel, Folien mit adhäsiven Oberflächen dadurch erzeugt werden, daß Enddicken 1,5 mm und Enddichten 1000 kgm^-3 erreicht werden.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schütthöhe im Werkzeug etwa 30 mm beträgt.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichten des Endproduktes zwischen 400 und 2000 kgm^-3 liegen.

7. Verwendung der Folien gemäß den Ansprüchen 1-6 zur Luftschalldämmung in lärmbelasteten Räumen, insbesondere in Fahrzeugen.

8. Verwendung der Folien gemäß den Ansprüchen 1-6 als Einleger in akustischen Masse-Feder-Systemen zur gezielten Erhöhung deren Luftschalldämmung.

9. Verwendung der Folien gemäß Anspruch 4 als Einleger in akustischen Masse-Feder-Systemen zur kraftschlüssigen Ankopplung an vibrierende Bleche zur Körperschalldämpfung und Erhöhung der Luftschalldämmung.

10. Verwendung der Folien gemäß Anspruch 4 zur Körperschalldämpfung vibrierender Bleche, insbesondere von Fahrzeugkarosserien.