DE4224629A1 - Process for recycling wood-based materials - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Recycling von in der Regel plat tenförmigen Elementen aus mit Harnstoff-Formaldehyd-Bindemitteln verleim ten Holzwerkstoffen.The invention relates to a method for recycling generally plat glued together with urea-formaldehyde binders wood materials.
Holzwerkstoffe der in Rede stehenden Art sind insbesondere Holzfaserplat ten, Holzspanplatten und Sperrholzplatten, die nicht beschichtet sein müssen, aber häufig mit einer Beschichtung aus Kunststoff als Arbeitsplat ten und Möbelelemente sowie als Elemente für den Innenausbau Verwendung finden (Beschichtung mit HPL-Platten, d. h. Hochdruck-Schichtstoffplatten od. dgl.). Mit dem Recycling von derartigen Elementen hat sich die Fachwelt schon vor vielen Jahren befaßt (Anfang der 70er Jahre), da schon früh er kannt wurde, daß hier wertvolles Material beim Verbrennen oder Deponieren sinnlos und umweltgefährdend vernichtet wird. Bei einem damals vorgeschla genen Verfahren sollten die Elemente in größere Teile gebrochen werden, so daß sie im Druckraum eines Autoklaven Platz finden. Für die Technik des thermisch-hydrolytischen Aufschlusses im Autoklaven darf auf den allgemein bekannten Stand der Technik verwiesen werden, beispielsweise in Lueger "Lexikon der Technik", DVA Stuttgart, Stichwort "Autoklaven" bzw. "Druck behälter".Wood materials of the type in question are in particular wood fiber board wood chipboard and plywood that are not coated must, but often with a coating of plastic as a work surface ten and furniture elements as well as elements for interior use (coating with HPL boards, i.e. high pressure laminate boards or the like.). The professional world has dealt with the recycling of such elements dealt with many years ago (early 70s), since he was early was known that here valuable material when burning or dumping is destroyed senselessly and environmentally hazardous. At a time suggested process, the elements should be broken into larger parts, so that they find space in the pressure chamber of an autoclave. For the technology of thermal-hydrolytic digestion in the autoclave may be based on the general known prior art, for example in Lueger "Lexicon of technology", DVA Stuttgart, keyword "autoclaves" or "pressure container".
Das früher beschriebene Verfahren mußte mit relativ hohem Druck im Autokla ven gefahren werden, die nach diesem Aufschließungsschritt vorliegenden spanförmigen Grundbestandteile wurden dann wieder einer Verleimung mit Harnstoff-Formaldehyd-Bindemitteln zu neuen Elementen zugeführt. Die Werk stoffqualität der aus diesem Sekundärrohstoff hergestellten neuen Elemente war aber so schlecht, daß sie eigentlich nicht ernsthaft eingesetzt werden konnten. Trotz seitheriger vielfältiger Bemühungen der Fachleute ist es bis heute nicht gelungen, ein zu neuen verleimten Elementen aus Sekundär werkstoff mit zu Neuware vergleichbaren Eigenschaften führendes Verfahren zu finden.The previously described process had to be carried out with a relatively high pressure in the autoclave ven that exist after this disruption step Chip-shaped basic components were then glued again Urea-formaldehyde binders added to new elements. The plant material quality of the new elements made from this secondary raw material was so bad, however, that they are not really used seriously could. Despite the diverse efforts of the experts since then, it is to date have not succeeded in creating new glued elements from secondary material with properties comparable to new goods to find.
Der Lehre der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, anzugeben, wie man mit einem Recycling-Verfahren der in Rede stehenden Art zu neuen Elementen mit befriedigenden Eigenschaften, die mit denen aus Neuware gefertigter Elemente zu vergleichen sind, kommt.The teaching of the invention is based on the object of specifying how to a recycling process of the type in question to new elements satisfactory properties with those made from new goods are to be compared.
Eine erste Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens ist Gegenstand des Anspruchs 1, eine zweite Alternative ist Gegenstand des Anspruchs 3.A first alternative of the method according to the invention is the subject of Claim 1, a second alternative is the subject of claim 3.
In beiden Alternativen des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt im Vorbe handlungsschritt zunächst ein Brechen der Elemente in kleine Bruchstücke, d. h. Bruchstücke mit Abmessungen von einigen Zentimetern. Das hat zwei Ergebnisse, einerseits eine wesentlich erhöhte Oberfläche für die Wechsel wirkung mit dem gesättigten Wasserdampf im Aufschließungsschritt, also eine wesentlich verbesserte Wirksamkeit des thermisch-hydrolytischen Auf schlusses, andererseits eine wesentlich bessere Raumausnutzung im Druckbe hälter, insbesondere im Autoklaven. Dadurch wird die Zerlegung in die fasrigen, spanförmigen bzw. plättchenförmigen Grundbestandteile wesent lich effektiver.Both alternatives of the method according to the invention are carried out in advance action step first breaking the elements into small fragments, d. H. Fragments with dimensions of a few centimeters. That has two Results, on the one hand a significantly increased surface for the changes effect with the saturated water vapor in the digestion step, so a significantly improved effectiveness of the thermal hydrolytic conclusion, on the other hand a much better use of space in the printing area container, especially in an autoclave. This will break it down into the fibrous, chip-like or platelet-shaped basic components essential more effective.
In der ersten Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt der wesent liche Kern der Erfindung in der Wahl der richtigen Bindemittel für die er neute Verleimung der Grundbestandteile zu neuen Elementen. Hier ist erkannt worden, daß man mit den für Neuware bewährten Bindemitteln nicht arbeiten kann, sondern anders einkondensierte Harnstoff-Formaldehyd-Bindemittel ver wenden sollte, nämlich solche mit einem höheren Molverhältnis an Formaldehyd. Diese Erkenntnis beruht auf der Tatsache, daß der thermisch-hydrolytische Aufschluß der Bruchstücke zwar die fasrige Grundstruktur der Grundbestand teile wiederherstellt, indem die durch die Verleimung gegebene Vernetzung rückgängig gemacht wird, daß aber an den einzelnen Fasern, Spänen oder Plättchen noch so viel Harnstoff-Reste anhaften, daß bei Einsatz normaler Bindemittel ein Harnstoff-Überschuß eintritt, der die Eigenschaften der dann entstehenden Elemente stark beeinträchtigt. Erfindungsgemäß wird der so erkannte Harnstoff-Überschuß durch einen Formaldehyd-Überschuß im Bin demittel kompensiert, so daß das dort vorliegende überschüssige Formaldehyd mit dem an den Fasern befindlichen Rest-Harnstoff letztlich insgesamt wie der zu den richtigen Einstellungsverhältnissen führt. The essential point lies in the first alternative of the method according to the invention Liche essence of the invention in the choice of the right binder for it no more gluing the basic components to new elements. Here is recognized that you can not work with the binders proven for new goods can, but differently condensed urea-formaldehyde binders should turn, namely those with a higher molar ratio of formaldehyde. This finding is based on the fact that the thermal hydrolytic Disintegration of the fragments is the fibrous basic structure of the basic structure parts restored by the networking given by the glue is reversed, but that on the individual fibers, chips or Adhesive residues still adhere so much that when using normal An excess of urea occurs which binds the properties of the binder then the resulting elements are severely impaired. According to the so recognized excess urea by an excess of formaldehyde in the bin compensated for so that the excess formaldehyde present there with the residual urea on the fibers ultimately like which leads to the right employment relationships.
Die im Anspruch 3 beschriebene Alternative beruht zunächst auf der gleichen Erkenntnis zu den Harnstoff-Resten auf den fasrigen Grundbestandteilen nach Ablauf des Aufschließungsschrittes. Diese Alternative beinhaltet einen zu sätzlichen Verfahrensschritt, nämlich den der Reinigung der Grundbestand teile mit einer Reinigungsflüssigkeit, bei der es sich am besten um reines Wasser handeln sollte. Dadurch werden die Harnstoff-Reste von den Fasern abgespült und die Fasern werden in ihren Anfangszustand zurückgeführt. Diese Maßnahme beruht auf der Erkenntnis, daß die Harnstoff-Reste durch den Aufschließungsschritt wasserlöslich geworden sind und sich so in der Reini gungsflüssigkeit ansammeln. Damit wird dann letztlich erreicht, daß die fasrigen, spanförmigen, plättchenförmigen od. dgl. Grundbestandteile so weiterverarbeitet werden können, wie das mit Neuware erfolgt, also insbe sondere mit den üblichen Harnstoff-Formaldehyd-Bindemitteln oder auch mit anderen Bindemitteln, beispielsweise auf Phenolharz-Basis. Man muß also hier nicht mit den in Alternative 1 erforderlichen speziellen bzw. chemisch speziell eingestellten Bindemitteln arbeiten.The alternative described in claim 3 is based initially on the same knowledge of the urea residues on the fibrous basic components after the disruption step. This alternative includes an additional process step, namely the cleaning of the basic components with a cleaning liquid, which should best be pure water. As a result, the urea residues are rinsed off the fibers and the fibers are returned to their initial state. This measure is based on the knowledge that the urea residues have become water-soluble through the digestion step and thus accumulate in the cleaning liquid. This ultimately ensures that the fibrous, chip-like, platelet-like or the like. Basic components can be processed further as is done with new goods, in particular with the usual urea-formaldehyde binders or also with other binders, for example on phenolic resin. Base. You do not have to work with the special or chemically specially adjusted binders required in alternative 1 .
In beiden Alternativen werden, wie Versuche ergeben haben, als Endprodukt neue, in der Regel plattenförmige Elemente aus Holzwerkstoffen hergestellt, die in ihren Eigenschaften den Elementen aus Neuware praktisch nicht nach stehen.In both alternatives, as tests have shown, the end product new, usually plate-shaped elements made of wood materials, the properties of the elements made of new goods practically not stand.
Wie weiter oben schon erläutert worden ist, arbeitet man im Aufschließungs schritt bevorzugt mit gesättigtem Wasserdampf, also in einer Sattdampfatmo sphäre. Die dabei bevorzugten Temperatur-/Druck-Bereiche sind im Anspruch 4 angegeben. Die Zusammenhänge ergeben sich aus dem der Literatur entnehmbaren Zustandsdiagramm von Wasser.As has already been explained above, one works in unlocking preferably with saturated water vapor, i.e. in a saturated steam atmosphere sphere. The preferred temperature / pressure ranges are in claim 4 specified. The correlations result from what can be gathered from the literature State diagram of water.
Versuche haben gezeigt, daß die im Anspruch 5 beschriebene Aufschließungszeit ausreicht.Experiments have shown that the disruption time described in claim 5 is sufficient.
Aus verfahrenstechnischen Gründen und insbesondere aus Gründen der Optimie rung der Energiebilanz des gesamten Verfahrens empfiehlt es sich, daß der heiße Wasserdampf aus dem Aufschließungsschritt in einem Vorwärmschritt bei normalem Druck zur Vorwärmung und Dämpfung der Bruchstücke verwendet wird. Das kann in Verbindung mit einem Autoklaven sowohl bei chargenweiser als auch beikontinuierlicher Beschickung passieren, man arbeitet gewissermaßen im Gegenstrom, so daß das Aufwärmen der Bruchstücke im Autoklaven dann ent sprechend weniger lange dauert und die Aufschließung etwas schneller wird.For procedural reasons and in particular for reasons of optimization ration of the energy balance of the entire process, it is recommended that the hot water vapor from the digestion step in a preheating step normal pressure is used to preheat and dampen the fragments. This can be done in connection with an autoclave both in batch and also happen with continuous loading, you work to a certain extent in countercurrent, so that the heating of the fragments in the autoclave then ent takes less time and the unlocking becomes a little faster.
Um eine Geruchsentwicklung zu unterbinden oder zumindest zu mindern, emp fiehlt es sich, daß der Dampf aus dem Autoklaven vor dem Öffnen und Entlee ren des Autoklaven abgesaugt und vorzugsweise durch Frischluft ersetzt wird.To prevent or at least reduce odor, emp it is necessary that the steam from the autoclave before opening and emptying Ren of the autoclave suctioned off and preferably replaced by fresh air.
Weiter empfiehlt es sich, daß nach dem Aufschließungsschritt, vorzugsweise erst nach dem Reinigungsschritt, in einem Trennungsschritt verunreinigende Materialreste wie Nichteisenmetalle, Kunststoffteile, Beschichtungsteile etc. aus dem Sekundärwerkstoff abgetrennt werden. Diese Maßnahme empfiehlt sich natürlich insbesondere bei mit Beschichtungen aus Kunststoff versehenen Elementen als Ausgangsmaterial, beispielsweise Küchenarbeitsplatten od. dgl. Es wäre für das aus dem Sekundärwerkstoff hergestellte neue Element ungün stig, wenn sehr viele Verunreinigungen im Ausgangsmaterial enthalten sind. Eine geringfügige Menge von relativ kleinvolumigen Verunreinigungen macht hingegen nichts aus. Zweckmäßig erfolgt im Trennungsschritt eine Siebung und Sichtung des Materials. Für die Konstruktion entsprechend passender Sichter darf auf die Literatur verwiesen werden (siehe erneut Lueger "Lexi kon der Technik" aaO zum Stichwort "Sichter").It is further recommended that after the digestion step, preferably only after the cleaning step, contaminating in a separation step Material residues such as non-ferrous metals, plastic parts, coating parts etc. are separated from the secondary material. This measure recommends Of course, especially with plastic coatings Elements as starting material, for example kitchen worktops or the like. It would be inappropriate for the new element made from the secondary material Stig when there are many impurities in the starting material. A small amount of relatively small volume contaminants do however, nothing out. Screening is expediently carried out in the separation step and sifting the material. Appropriate for the construction Sifters may be referred to the literature (see again Lueger "Lexi kon der Technik "loc. on keyword" sifter ").
Für das Verfahren nach der zweiten Alternative gemäß Anspruch 3, also das Verfahren unter Einschluß des wesentlichen Reinigungsschrittes der Grundbe standteile, empfiehlt es sich, daß die Spülung im Gegenstrom in einem Kas kadensystem erfolgt, also die schon am besten gesäuberten Grundbestandteile mit der saubersten Reinigungsflüssigkeit und die noch gar nicht gesäuberten Grundbestandteile mit der schon am stärksten verschmutzten Reinigungsflüssig keit gespült werden. For the method according to the second alternative according to claim 3, that is Process including the essential cleaning step of the Grundbe constituents, it is recommended that the flushing in countercurrent in a cas Cad system takes place, that is the best cleaned basic components with the cleanest cleaning liquid and not yet cleaned Basic ingredients with the most contaminated cleaning fluid be rinsed.
In der Reinigungsflüssigkeit, insbesondere also im Wasser, sammeln sich Harnstoff-Verbindungen, im wesentlichen Methylolharnstoff, Dimethylol harnstoff etc. Diese chemischen Produkte kann man ebenfalls für die wei tere Verwendung nutzen, dazu empfiehlt es sich dann, daß die benutzte (verschmutzte) Reinigungsflüssigkeit aufkondensiert, insbesondere mittels Eindampfung oder Ultrafiltration eingedickt und so ein Reststoffkonzentrat, das im wesentlichen Harnstoff-Verbindungen enthält, gewonnen wird.Collect in the cleaning liquid, especially in water Urea compounds, essentially methylol urea, dimethylol urea etc. These chemical products can also be used for white Use more, it is then recommended that the used (dirty) cleaning liquid condensed, especially by means of Evaporation or ultrafiltration thickened and so a residue concentrate, which essentially contains urea compounds.
Dieses Konzentrat besteht im wesentlichen aus den zuvor schon angegebenen Harnstoff-Verbindungen. Verwendungsmöglichkeiten für ein solches Konzentrat sind in den Ansprüchen 13, 14 und 15 beschrieben. Insbesondere die Nutzung für die Reduktion von Stickoxiden in Verbrennungsanlagen erscheint nach heutigem Wissensstand sehr interessant, da die betroffenen Materialien hier besonders wirkungsvoll sind.This concentrate consists essentially of those previously mentioned Urea compounds. Possible uses for such a concentrate are described in claims 13, 14 and 15. In particular the use for the reduction of nitrogen oxides in incineration plants appears after current knowledge very interesting, because the materials concerned here are particularly effective.
Claims (15)
bei dem in einem Vorbehandlungsschritt die Elemente in kleine Bruchstücke gebrochen und evtl. vorhandene Metallteile wie Beschläge od. dgl. abgeschie den werden,
bei dem dann in einem Aufschließungsschritt die Bruchstücke über eine be stimmte Aufschließungszeit einer, vorzugsweise gesättigten Wasserdampfatmo sphäre unter hohem Druck und unter hoher Temperatur ausgesetzt werden und
bei dem dann der dann schon in seine fasrigen, spanförmigen bzw. plättchen förmigen od. dgl. Grundbestandteile zerfallene Werkstoff - Sekundärwerkstoff - zu neuen, in der Regel plattenförmigen Elementen verleimt wird, wobei zur Verleimung chemisch angepaßte, nämlich die an den Fasern, Spänen, Plättchen od. dgl. noch anhaftenden Reste von Harnstoff einkondensierende Harnstoff- Formaldehyd-Bindemittel verwendet werden.1. A method for recycling generally plate-shaped elements made of wood-based materials glued with urea-formaldehyde binders without or with a plastic coating, in particular wood fiber, chipboard and plywood panels,
in which the elements are broken into small fragments in a pretreatment step and any metal parts, such as fittings or the like, are shot,
in which the fragments are then exposed to a, preferably saturated, water vapor atmosphere under high pressure and at high temperature in a disruption time and
in which the material - secondary material - which has already broken down into its fibrous, chip-like or platelet-like or similar basic components is then glued to form new, generally plate-shaped elements, chemically adapted for gluing, namely those on the fibers, chips, Flakes or the like. Still adhering residues of urea-condensing urea-formaldehyde binder can be used.
bei dem in einem Vorbehandlungsschritt die Elemente in kleine Bruchstücke gebrochen und evtl. vorhandene Metallteile wie Beschläge od. dgl. abgeschie den werden,
bei dem dann in einem Aufschließungsschritt die Bruchstücke über eine be stimmte Aufschließungszeit einer, vorzugsweise gesättigten Wasserdampfatmo sphäre unter hohem Druck und unter hoher Temperatur ausgesetzt werden und bei dem in einem Reinigungsschritt der dann schon in seine fasrigen, span förmigen, plättchenförmigen od. dgl. Grundbestandteile zerfallene Werkstoff bei normalem Druck intensiv mit einer Reinigungsflüssigkeit, insbesondere mit reinem Wasser, gespült wird und so ein von anhaftenden Harnstoff-Resten befreiter Sekundärwerkstoff hergestellt wird, der mit für Neuware geeigne ten Bindemitteln zu neuen Elementen verleimt werden kann.3. A method for recycling generally plate-shaped elements made of wood-based materials glued with urea-formaldehyde binders without or with a plastic coating, in particular wood fiber, chipboard or plywood panels,
in which the elements are broken into small fragments in a pretreatment step and any metal parts, such as fittings or the like, are shot,
in which the fragments are then exposed for a certain digestion time to a preferably saturated water vapor atmosphere under high pressure and under high temperature and in which in a cleaning step the then already into its fibrous, chip-shaped, platelet-shaped or the like decayed material is rinsed intensively at normal pressure with a cleaning liquid, in particular with pure water, and a secondary material freed from adhering urea residues is produced, which can be glued to new elements with binders suitable for new goods.
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