DE69403440T2 - Abtrennung von nylon 6 von gemischen mit nylon 6,6 - Google Patents

Abtrennung von nylon 6 von gemischen mit nylon 6,6

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Description

    Hintergrund der Erfindung
  • Die Wiederaufbereitung von polymeren und anderen Verbrauchsgüterabfallmaterialien hat zunehmend an Bedeutung gewonnen. Durch die Wiedergewinnung von geeignetem Polymerem aus Abfallmaterial, wie zum Beispiel von Nylonteppichmaterial, welches gegenwärtig auf Mülldeponien verbracht wird, kann das Volumen dieses Materials verringert werden. Dies verkleinert die Belastung der Mülldeponien und bewahrt Erdölrohmaterialien. Die vorliegende Erfindung stellt einen wichtigen Schritt in dieser Richtung dar.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Abtrennen von Nylon 6-Polymerem aus einer Mischung davon mit Nylon 6,6- Polymerem zur Verfügung. Das Verfahren umfaßt das Behandeln der Mischung mit einer wässrigen Lösung einer aliphatischen Carbonsäure in einer Konzentration und bei einer Temperatur, die ausreichend sind, um das Nylon 6-Polymere bei atmosphärischem Druck zu lösen, während das Nylon 6,6 zurückbleibt, und das Abtrennen der Lösung von Nylon 6 von dem Nylon 6,6-Polymeren. Bei einer Abwandlung dieses Verfahrens kann die Mischung mit der Säure bei einer Temperatur und in einer Konzentration behandelt werden, die ausreichend sind, um bei atmosphärischem Druck sowohl Nylon 6-Polymeres als auch Nylon 6,6-Polymeres zu lösen, worauf die Lösung abgekühlt wird, um vornehmlich Nylon 6,6-Polymeres auszufällen, und die Lösung von dem Nylon 6 von dem Nylon 6,6-Polymeren abgetrennt wird.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird Nylon 6-Polymeres aus einer Mischung abgetrennt, die sowohl Nylon 6- als auch Nylon 6,6-Polymeres enthält, und zwar unabhängig davon, ob Verbrauchsgüterabfallprodukte, wie zum Beispiel Pigmente, Füllstoffe oder Teppichträgerschichten und dergleichen anwesend sind. Wenn die Polymeren in Form von Fasern in einem Teppich vorliegen, ist es möglich, den Teppich zu behandeln oder das Oberflächengarn abzuscheren und nur das Garn zu behandeln.
  • Die Polymermischung wird unabhängig von ihrer Form mit einer wässrigen Lösung einer aliphatischen Carbonsäure mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen behandelt, um Nylon 6-Polymeres zu lösen und ungelöstes Nylon 6,6-Polymeres und jegliches Verbrauchsgüterabfallprodukt zurückzulassen. Wässrige Essigsäure mit einer Konzentration von 50 bis 70% wird für diesen Zweck bevorzugt. Bei diesen Konzentrationen kann die Extraktion von Nylon 6-Polymerem unter Rückflußbedingungen bei atmosphärischem Druck erreicht werden, wodurch die Notwendigkeit für Druckgerätschaften vermieden wird, während die Lösung von Nylon 6,6 im wesentlichen verhindert wird. Die Lösung von Nylon 6 wird dann von dem Nylon 6,6-Polymeren und von jeglichen unlöslichen Abfallprodukten, die vorliegen können, abgetrennt, und, falls gewünscht, wird das Nylon 6 aus der Lösung durch im Stand der Technik bekannte Methoden, wie beispielsweise durch Verdünnung mit Wasser oder Temperaturerniedrigung, gewonnen. Ein besonderer Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß es bei Temperaturen durchgeführt werden kann, die beträchtlich unterhalb des Schmelzpunktes von Polypropylen liegen, einem Material, das häufig in Teppichträgerschichten verwendet wird. Aus diesem und aus anderen Gründen sollten die Säure und ihre Konzentration so gewählt werden, daß die Lösung des Nylon 6-Polymeren unter Rückflußbedingungen oder bei niedrigeren Temperaturen erreicht werden kann.
  • Bei einem alternativen Verfahren wird die Mischung aus Nylon 6- und Nylon 6,6-Polymerem mit der Carbonsäure oder einer wässrigen Lösung davon bei einer Konzentration und einer Temperatur behandelt, die ausreichend sind, um die Fasermischung bei atmosphärischem Druck zu lösen. Die erhaltene Lösung aus Nylon 6- und Nylon 6,6-Polymerem wird von dem Teppichträgermaterial oder anderem Abfall, sofern solcher vorhanden ist, abgetrennt und abgekühlt, um vornehmlich Nylon 6,6-Polymeres auszufällen. Das Präzipitat wird dann durch Filtrieren, Dekantieren oder andere Verfahren von der Nylon 6- Lösung abgetrennt. Bei dieser Ausführungsform sollte die Konzentration der Essigsäure beispielsweise größer als 70% sein, vorzugsweise mindestens 80% betragen. Die Konzentration von anderen Carbonsäuren, die zur Auflösung beider Polymeren erforderlich ist, kann durch Fachleute leicht ermittelt werden.
  • Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann für jede Kombination aus Nylon 6- und Nylon 6,6-Polymerem verwendet werden und paßt sich somit leicht der Verschiedenheit der Beschickung an, die auftreten kann, wenn gemischter Verbrauchsgüter- und Industrienylonabfall verarbeitet wird.
  • Die Erfindung wird in den folgenden Beispielen weiter beschrieben. Die Beispiele dienen der Erläuterung der vorliegenden Erfindung und sollen diese nicht einschränken. Teile und Prozente sind, sofern nichts anderes angegeben ist, auf das Gewicht bezogen.
  • Beispiel 1
  • Dieses Beispiel erläutert die Abtrennung von Nylon 6 von Nylon 6,6 durch selektives Auflösen von Nylon 6 in einer wässrigen Essigsäurelösung.
  • In einen Kolben, der 270 g 60%ige Essigsäurelösung enthielt, wurden 22,5 g Nylon 6-Folie und 15 g Nylon 6,6-Faser gegeben. Diese Mischung wurde 15 Minuten auf 103ºC erhitzt. Visuell wurde beobachtet, daß sich die gesamte Nylon 6-Folie aufgelöst hatte, während die Nylon 6,6-Fasern intakt blieben. Die heiße Lösung wurde rasch aus dem Kolben gegossen und durch 135 g frische 60%ige Essigsäurelösung ersetzt. Der Kolben wurde dann wieder 15 Minuten auf 103ºC erhitzt und die heiße Lösung zu der ersten Lösung hinzugefügt. Das kombinierte Dekantat wurde Abkühlen gelassen, es wurde zur Begünstigung der Nylonausfällung Wasser hinzugefügt und anschließend filtriert. Das gesammelte Nylonpulver wurde weiter mit Wasser und Methanol gewaschen und getrocknet. Das gewonnene Produkt erwies sich mittels Differentialabtastkalorimetrie als Nylon 6 mit einem Schmelzpunkt von 217ºC. Es wurde kein Nylon 6,6 entdeckt.
  • Beispiel 2
  • Dieses Beispiel erläutert die Auflösung einer Mischung von Nylon 6 und Nylon 6,6 in konzentrierter Essigsäure beim Siedepunkt des Lösungsmittels und die selektive Ausfällung des Nylon 6,6 durch Abkühlen.
  • In einen Kolben, der 270 g 90%ige Essigsäurelösung enthielt, wurden 15 g Nylon 6-Folie und 15 g Nylon 6,6-Fasern gegeben. Die Mischung wurde 15 Minuten auf 109ºC erhitzt, wodurch die gesamte Nylon 6-Folie und die gesamten Nylon 6,6-Fasern aufgelöst wurden. Anschließend ließ man die Lösung abkühlen. Als der Kolben 53ºC erreichte, war beträchtliches Festmaterial ausgefallen. An diesem Punkt wurde die Mischung durch einen ummantelten Filtertrichter mit Glasfritte filtriert, welcher mittels Hindurchleiten von Dampf durch den Mantel erhitzt wurde. Das Präzipitat wurde dann mit 100 g frischer 90%iger Essigsäurelösung, die auf 60ºC erhitzt worden war, gespült, gefolgt von einem Waschen mit Wasser bei Zimmertemperatur, wobei sämtliche Waschflüssigkeiten dem ursprünglichen Filtrat zugefügt wurden. Nach weiterem Waschen mit Wasser und Methylalkohol, welche dem zuvorgenannten Filtrat nicht zugesetzt wurden, wog das Präzipitat 8,6 g und erwies sich aufgrund Differentialabtastkalorimetrie als Nylon 6,6 mit einem Schmelzpunkt von 259ºC.
  • Das gesammelte Filtrat wurde nach dem Kühlen dann filtriert, um die Feststoffe zu gewinnen, die unterhalb 53ºC aufgefallen waren. Dieses Feststoffe wogen nach dem Waschen und Trocknen 22,6 g und erwiesen sich aufgrund Differentialabtastkalorimetrie als eine Mischung von Nylon 6 und Nylon 6,6 mit Schmelzpunkten von 218ºC bzw. 258ºC. Die gesamten Enthalpie-Änderungen in Joule/g zeigten an, daß sie aus 65% Nylon 6 und 35% Nylon 6,6 bestand.
  • Beispiel 3
  • Für dieses Experiment wurde ein Zweiliter-Rundkolben verwendet, der mit einem Auslaß am Boden versehen war und mit einem elektrischen Heizmantel erhitzt wurde. Er wies zur Überwachung der Temperatur innerhalb des Kolbens ein Thermopaar auf sowie einen Rückflußkühler. Er wurde oberhalb eines 600 ml Filtertrichters mit Dampfmantel auf einem Vakuumfilter angebracht. Innerhalb des Kolbens wurde auch ein mechanischer Rührer installiert, der zunächst hoch im Kolben angebracht war, sodaß er herabgefahren und eingesetzt werden konnte, falls notwendig.
  • Der Kolben wurde mit 22,5 g abgescherter Nylon 6-Teppichoberflächenfaser, 50,3 g komplettem Teppich, enthaltend 22,5 g Nylon 6,6-Oberflächenfaser (in Stücke geschnitten, um in den Kolben zu passen), und mit einer Mischung von 364,5 g Eisessig und 40,5 g Wasser beschickt. Der Kolben wurde elektrisch ohne Rühren des Inhalts erhitzt. Der Filtertrichter wurde durch Dampf erhitzt.
  • Beim Erhitzen begann Nylon 6 sich bei etwa 63ºC aufzulösen, und bei weiterer Zunahme der Temperatur wurde ein positives Anzeichen für die Auflösung von Nylon 6,6 bei 86ºC beobachtet. Beim Erreichen von 108ºC wurde der Rührer herabgefahren und sanft mit der Hand gedreht, um den Kontakt zwischen dem gesamten restlichen Trägermaterial und dem Lösungsmittel zu gewährleisten. Die Mischung wurde 15 Minuten auf 108ºC erhitzt, und anschließend wurde der Inhalt des Kolbens durch die erhitzte Filterfritte in den Vakummkolben abgelassen. Beim Abkühlen auf Zimmertemperatur verfestigte sich das Filtrat. Das im Kolben zurückbleibende Trägermaterial war im wesentlichen frei von Nylonoberflächenfasern.
  • Ein Teil des verfestigten Filtrat wurde zweimal mit Wasser und zweimal mit Methanol auf einer Filterfritte gewaschen, um Essigsäure zu entfernen, und beim Trocknen an Luft erhielt man ein Pulver. Die Differentialabtastkalorimetrie des Pulvers ergab Gesamtenthalpieänderungen in Joule/g, welche anzeigten, daß es aus 53% Nylon 6 und 47% Nylon 6,6 bestand.
  • Beispiel 4
  • Beispiel 3 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß der Kolben mit 22,5 g Nylon 6-Stapelfaser, 53 g komplettem Fahrzeugteppich, enthaltend etwa 22,5 g Nylon 6,6-Oberflächenfaser (in Stücke geschnitten, um in den Kolben zu passen), und einer Mischung von 364,5 g Eisessig und 40,5 g Wasser beschickt wurde. Beim Erhitzen wurden die gleichen Beobachtungen gemacht wie in Beispiel 3. Das im Kolben zurückbleibende Trägermaterial war im wesentlichen frei von Nylonoberflächenfasern.
  • Beispiel 5
  • Beispiel 3 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß der Kolben mit 22,5 g abgescherter Nylon 6-Teppichoberflächenfaser, 50,3 g vollständigem Teppich, enthaltend 22,5 g Nylon 6,6-Oberflächenfaser (in Stücke geschnitten, um in den Kolben zu passen), und 810 g 88%iger Ameisensäure beschickt wurde. Der Kolben wurde elektrisch ohne Rühren des Inhalts erhitzt. Der Filtertrichter wurde durch Dampf erhitzt.
  • Beim ursprünglichen Kontakt begann sich das Nylon aufzulösen. Beim Erreichen von 87ºC wurde der Flügelrührer herabgefahren und vorsichtig mit der Hand gedreht, um den Kontakt von sämtlichem restlichem Trägermaterial mit dem Lösungsmittel zu gewährleisten. Die Mischung wurde über einen Zeitraum von 15 Minuten auf 105ºC erhitzt, und der Inhalt des Kolbens wurde dann durch die erhitzte Filterfritte in den Vakuumkolben abgelassen. Beim Abkühlen auf Zimmertemperatur bleib das Filtrat flüssig. Das in dem Kolben zurückbleibende Trägermaterial war im wesentlichen frei von Nylonoberflächenfasern.

Claims (7)

1. Verfahren zur Entfernung von Nylon 6-Polymerem aus einer Mischung mit Nylon 6,6-Polymerem, umfassend das Behandeln der Mischung mit einer wässrigen Lösung einer aliphatischen Carbonsäure mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen in einer Konzentration und bei einer Temperatur,die ausreichend sind, um das Nylon 6-Polymere bei atmosphärischem Druck zu lösen, während das Nylon 6,6-Polymere zurückbleibt, und das Abtrennen der Lösung von Nylon 6 von dem Nylon 6,6-Polymeren.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Carbonsäure Essigsäure ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem die wässrige Lösung von Essigsäure eine Konzentration von 50 bis 70 % aufweist.
4. Verfahren zur Entfernung von Nylon 6-Polymerem aus einer Mischung mit Nylon 6,6-Polymerem, umfassend das Behandeln der Mischung mit einer aliphatischen Carbonsäure mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder mit einer wässrigen Lösung von dieser in einer Konzentration und bei einer Temperatur, die ausreichend sind, beide Polymere bei atmosphärischem Druck zu lösen, Abkühlen der Lösung, um vornehmlich Nylon 6,6-Polymeres auszufällen, und Abtrennen der Lösung von dem ausgefällten Nylon 6, 6-Polymeren.
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei welchem die Polymermischung mit wässriger Essigsäure behandelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem die wässrige Essigsäure eine Konzentration von wenigstens 70 % aufweist.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 4, bei welchem das Nylon 6 und das Nylon 6,6 in der Mischung in Form von Faser vorliegt, welche mit Verbraucherabfallprodukten gemischt ist.
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