EP0776245A1 - Process for the production of substantially homogenous mixtures - Google Patents

Process for the production of substantially homogenous mixtures

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EP0776245A1
EP0776245A1 EP95930423A EP95930423A EP0776245A1 EP 0776245 A1 EP0776245 A1 EP 0776245A1 EP 95930423 A EP95930423 A EP 95930423A EP 95930423 A EP95930423 A EP 95930423A EP 0776245 A1 EP0776245 A1 EP 0776245A1
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EP
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reactive
temperature
reaction
zone
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EP95930423A
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German (de)
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Mathias Pauls
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Rathor AG
Original Assignee
Rathor AG
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing essentially homogeneous mixtures of reactive substances.
  • Chemical process engineering knows numerous methods of mixing substances which are reactive with one another in such a way that they react with one another in a desired manner. The large number of methods reflects the problem of producing mixtures. It is therefore common practice to work in diluting solvents which simultaneously serve to supply or dissipate energy, with all reaction components being dissolved in the solvent or the reaction partners being gradually combined, for example dropwise.
  • Other mixing techniques include bringing together two feed streams in a reaction chamber, gradually dissolving or reacting a first component in a reaction medium containing one or more further components, or controlling reactions by adding catalysts. Mechanical or other stirring tools are often used to achieve thorough mixing of the reaction medium required for the reaction.
  • the mixtures produced in the process according to the invention are stable only at the respective low temperatures, so that when the temperature rises, a reaction occurs when a minimum temperature necessary to start the reaction is exceeded.
  • a slow reaction starts when one of the reactive substances reaches the melting temperature. It is therefore important that the substances are kept individually and in a mixture below the respective softening temperature.
  • the method according to the invention serves to mix at least two components together; however, more than two components can also be mixed with one another.
  • One of the components can also be a catalyst.
  • additives which are to be contained in products made from them, as well as solvents which may be important for the course of the reaction, for example for temperature control, in the production of these mixtures.
  • at least one of the reactive substances is a liquid or is in solution under normal conditions or at the reaction temperature.
  • the mixtures obtained according to the invention can be further processed immediately by bringing them to a temperature which is conducive to the reaction or by introducing them into a reaction medium, or they can be stored or transported in a cooled state. It is also conceivable to pack such reactive mixtures appropriately or to bring them into a form suitable for an intended use and to store them in a cooled state. store so that they can only be removed from a cool box and used there for their use in another location. This can be done, for example, in a chemical laboratory or company, but also by a craftsman who, for example, brings a reactive mixture to produce a foam to a desired location and lets it foam there by the action of temperature.
  • a further possible application would be, for example, a mixture of reactive substances which remain unchanged next to one another at low temperature, but which cause a color reaction when the temperature rises, for example above 0 ° C., so that such a mixture serves as an indicator substance for the uninterrupted functionality of cooling units can be used.
  • the process according to the invention is preferably carried out at a temperature which is below ⁇ 80 ° C. It is particularly expedient to carry out the process at the temperature of liquid nitrogen. It is then expedient to work in the absence of oxygen, but this may also be necessary at higher temperatures and oxygen-sensitive substances.
  • the substances which are reactive with one another are generally liquid substances or at least one liquid substance which can serve as a solvent for one or more substances. In this respect, it is important to bring this liquid substance into a solid form that prevents the ability to react, which happens in the cold zone. Naturally, substances in solution can also be used, in particular when the solvent is required for the subsequent reaction.
  • any size reduction process can be used to bring the shape into shape.
  • Spray processes are particularly preferred in which the liquid substance or the substance is atomized in solution while cooling, so that a finely divided powder is obtained.
  • Another preferred possibility is the pulverization of the reactive substance, initially solidified in a coarse form, in a mill, hammer mill or the like.
  • the mixing zone used according to the invention is expediently a spray tower.
  • a first substance in the form of a finely divided powder can be introduced into this spray tower from above and a second or further reactive substances can be injected while cooling and solidifying.
  • a second or further reactive substances can be injected while cooling and solidifying.
  • the method according to the invention is particularly suitable for use in the preparation of packs which contain reactive residues.
  • Packaging that contains isocyanate-containing prepolymers for polyurethane foams should be mentioned here in particular.
  • the process according to the invention is therefore further described in the context of a reprocessing process for cartridges which contain prepolymers containing isocyanate groups for polyurethane foams.
  • Residue-containing packaging such as occurs in large quantities, for example in the form of completely or partially emptied cartridges, is increasingly becoming a disposal problem. A deposit on landfills is prohibited for reasons of environmental protection, since the residues contained therein can get into the atmosphere, into the ground or into the groundwater and can cause considerable damage there.
  • polyurethane foams are brought out of cartridges which contain a polyurethane prepolymer together with the necessary additives. These cartridges cannot be reused after use. On the other hand, they represent problem waste that is not accessible for normal disposal.
  • the cartridges have a different filling state, from old cartridges with practically complete prepolymer filling, which can no longer be dispensed due to a blocked valve, to practically completely empty cartridges with only the remainder adhering to the edges from prepolymer in uncrosslinked to crosslinked state.
  • the reactive residues for example in the case of cartridges for the production of polyurethane foam containing prepolymers containing isocyanate, are treated in a manner which is safe from a safety point of view. Freezing the reactive substances or residues does not lead to a reaction-related pressure increase in the process or to undesired reactions between reactive components. At the temperatures prevailing in the process, the presence of water is also harmless. The latter two points are important in the treatment of products containing isocyanate, for example if water is carried into the process due to damaged packaging.
  • the method according to the invention is suitable for simultaneously treating both cartridges for 1-component and 2-component foams as well as transition forms between the two and converting the reactive residues into high-quality and homogeneous products.
  • packaging for example cartridges
  • packaging is first introduced into a cold zone and cooled therein to such an extent that the residues reactive therein, including low-boiling solvents therein, solidify.
  • Temperatures of less than -80 ° C to -100 ° C are generally sufficient for this; expediently but is worked in liquid nitrogen as a refrigeration medium. In this case it is important that the process is carried out in the absence of oxygen in order to avoid the condensation of liquid oxygen, which could have a disadvantageous effect in later process steps.
  • the packaging is crushed in the cold state.
  • the temperatures here should expediently be below -80 ° C to - 100 ° C; if necessary, liquid nitrogen or cold gaseous nitrogen must be injected.
  • the comminution is expediently carried out in a hammer mill which works against a sieve.
  • a shaking and flexing effect is achieved which, in addition to the comminution to a desired grain size, brings about a separation of the different materials: metal, paper, plastic and ingredients.
  • the packaging materials - metal, paper and plastic - can be separated extraordinarily well from the ingredients - reactive substances and solvents / additives - the ingredients being obtained as a fine powder.
  • the shredded packaging is separated into at least two fractions, one of which contains the reactive residues, including the propellant gas, in a solid state.
  • a screen is expediently provided in this separation stage, expediently a vibrating screen through which the fine constituents, predominantly reactive residues and solvents, fall. Metal parts are separated using magnetic methods, larger plastic parts and scraps of paper are screened off on the vibrating screen.
  • the frozen ingredients from reactive substances and solvents pass from the separation zone into a mixing zone, into which an agent reactive with the residues is simultaneously introduced as a further reactive substance.
  • temperatures in this mixing zone prevail temperatures of less than -80 ° C to - 100 C C to the frozen state of the introduced Ma ⁇ terialien and to ensure the injected reakti ⁇ capabilities in an agent immediately Stigen to a fine powder to verfe ⁇ .
  • the result of this is that a uniform mixture of ingredients in powder form and reactive agent is formed, but which cannot react due to the prevailing temperature conditions.
  • the temperatures in the mixing zone are in any case below the melting point of the residues and the reactive agent as well as the mixture.
  • a spray tower is expediently used as the mixing zone, into which the frozen ingredients fall from above.
  • the reactive agent is sprayed into this powder stream from side nozzles, expediently together with cold gaseous nitrogen, in order to ensure the required low temperatures. Pre-cooling of the reactive agent is advisable, but the sprayability must remain guaranteed.
  • the reactive agent may be expedient to inject the reactive agent together with a catalyst which promotes the reaction with the reactive residues of the packaging.
  • a catalyst which promotes the reaction with the reactive residues of the packaging.
  • the cold powdery mixture of ingredients and reactive agent and optionally catalyst is then passed into a reaction zone which, for example, consists of a conveyor belt which moves continuously under the mixing zone.
  • the powder collected here is then brought to a temperature sufficient for the reaction to react.
  • the solvents contained evaporate on this occasion and are condensed out at a suitable point, which is the case when nitrogen is used as the refrigerant is not a problem.
  • the conveyor belt can have lateral boundaries.
  • reaction product from the conveyor belt, it is possible to provide release agents, for example suitable coatings or release paper.
  • release agents for example suitable coatings or release paper.
  • the heating in the reaction zone is expediently carried out using microwaves, which bring about a rapid, direct heating of the powder material from the inside, so that there is uniform degassing and heating.
  • the method according to the invention is particularly suitable for preparing residue-containing polyurethane foam cartridges.
  • the reactive agent is in particular a compound containing hydroxyl groups, for example water, ethylene glycol, propylene glycol, glycerol, oligomers and mixtures thereof and derivatives thereof.
  • Ethylene glycol, water and polyether alcohols are preferred, and in any case at least two reactive hydrogen atoms should be present.
  • Polycarboxylic acids can also be used.
  • the so-called Jeffamine are particularly suitable.
  • insulating boards can be produced continuously, the propellant gases contained in the powder produced in the mixing zone promoting foam formation.
  • films or to admix additives for example cellulose-containing materials, and then to compress these mixtures during or after the reaction to give composite materials.
  • the method according to the invention can be used, in particular, in the course of working up unpressurized polyurethane foam cartridges which are emptied at the place of use with the aid of a suitable gun and are then returned to the manufacturer for reprocessing.
  • These cartridges which are used for both 1K and 2K foams, are pressureless during storage and generally contain no blowing or foaming agents. If an improvement in the foaming behavior is necessary and this improvement cannot be achieved by using water as the second component, low-boiling solvents may be present, for example pentane which is liquid at normal temperature and nitrogen at the temperature of liquid are solid, but evaporate below the reaction temperatures of the prepolymer with the second component and cause a blowing effect.
  • the method according to the invention for aerosol It is also possible to produce polyurethane foam if effective propellant gas separation is ensured in the later reaction.
  • the method can in principle be applied to the processing of packs which, in addition to reactive substances, also contain blowing agents and, if appropriate as a function of the temperature, achieve a driving and / or foaming effect.
  • Fig. 1 shows schematically a plant for the processing of packaging
  • FIG. 2 shows the entrance area of the system according to FIG. 1;
  • FIG. 3 shows the conveying, crushing and sorting part of the system according to FIG. 1;
  • FIG. 4 shows the mixing and reaction zone of the plant according to FIG. 1.
  • FIG. 1 of a treatment plant for cartridges with reactive residues has an entrance lock 1, to which the cartridges 13 to be treated are fed.
  • the entrance lock is preferably designed as a cellular wheel blow-through lock, in the chambers 12 of which the cartridges 13 drop in from above via a feed funnel 14 (FIG. 2).
  • the cartridges By rotating the cellular wheel 1, the cartridges enter the lower region of the lock and are laterally ejected from the line 15 with the aid of gaseous nitrogen GAN.
  • the cellular wheel rotates in a gas-tight container which is open at the top and which in its lower region is pressurized from one side Gaseous nitrogen GAN can be applied so that the cartridge 13 located therein can be ejected into a guide system 21 on the opposite side.
  • the nitrogen supply via line 15 is preferably ensured with gaseous nitrogen from the cooling bath 2. It is understood that the speed of rotation of the cellular wheel 1 and the pressure surges from the nitrogen line 15 for ejecting the cartridges from the cellular wheel are coordinated with one another.
  • the cellular wheel has a measuring sensor marked with M.
  • the cartridges pass from the cell wheel via a guide 21 into the cold bath 2, which is filled with liquid nitrogen.
  • the guide 21 expediently consists of an elongated basket construction which is open on all sides and which enables the unhindered entry of liquid nitrogen and the exit of gaseous nitrogen.
  • the cartridges 13 are cooled to the bath temperature on their way through the cooling bath 2, which is fed with fresh liquid nitrogen LIN via line 24 depending on the level and has a measuring sensor LIC for level control.
  • the cage structure of the guide 21 ensures free access of the cooling medium and the rapid removal of the gaseous nitrogen generated. Gaseous nitrogen is withdrawn from the bath area via line 16 with the aid of a fan 17.
  • the length of the guide 21 and the transport speed are set in such a way that the cartridges 13 are cooled to a sufficiently low temperature of at least -80 ° C. to -100 ° C. even when the remaining filling is completely full.
  • the cartridges 13 are transported in the guide 21 with the aid of the transport device 23, which moderately consists of a circular conveyor belt 25 with projecting forks 26 which engage from above in the guide 21 and push the cartridges 13 guided in front of it.
  • Transport rollers 27 ensure precise guidance of the transport forks 26.
  • the forks 26 are arranged on the conveyor belt 25 at intervals which are matched to the size of the cartridges 13 to be transported.
  • a measuring station M is used to monitor the transport speed and to coordinate it with the feed speed of the cartridges 13.
  • the cartridges 13 After passing through the cooling bath 2, the cartridges 13 pass from the guide 21 into the conveying device 3 (FIG. 3) in the form of a revolving conveyor belt 31 which has transport segments matched to the size of the cartridges 13.
  • the conveying device 3 is preferably designed as a steep conveyor which receives the cartridges 13 in the segments formed by transport forks 33 arranged at regular intervals and delivers them overhead into the comminution device 4.
  • the conveyor belt is guided over rollers 32 provided with a measuring station M for monitoring and controlling the conveying speed.
  • the comminution device 4 consists of a shredder or preferably a hammer mill 41.
  • the hammer mill 41 preferably works against a sieve in order to ensure a certain grain size of the comminuted material.
  • the sieve 42 has a flexing effect, which has a positive effect on the separation of the ingredients, which are embrittled by the cold, from the container material.
  • refrigerant preferably liquid nitrogen LIN
  • the working speed is checked and controlled via the measuring sensor M. Gaseous nitrogen is discharged via line 44 and recycled or blown off via a valve 45.
  • the comminuted material arrives in the sorting device 5.
  • This initially consists of a vibrating screen 51, on which the coarse and the fine parts are separated. Large parts are mainly the comminuted materials of the container, which are shaken off on the inclined sieve 51 and are discharged from the process via a lock, not shown.
  • Powdery ingredients and fine particles of the container pass through the vibrating screen 51 to a first magnetic separator 52, which separates the remaining iron and aluminum components from plastic particles and ingredients.
  • Magnetic components are first separated on the first magnetic separator 52 and placed on a first conveyor belt 53, which also receives the metal and plastic parts shaken off the sieve 51.
  • a second conveyor belt 54 receives plastics, ingredients and non-magnetic metal parts, which are separated into metallic and non-metallic components via a second magnetic separator 55 coupled to the conveyor belt.
  • the metallic components get on the first conveyor belt 53, the non-metallic components are fed directly into the spray tower 6.
  • Cold gaseous nitrogen can be supplied via line 56 when the temperature control TIC reports an impermissible temperature increase.
  • Measuring sensors M check the working speed of all moving parts of the separation system 5. If the cartridges are made entirely of non-metallic 04 PC ⁇ 7EP95 / 03010
  • the magnetic separator can of course be dispensed with.
  • the powdery ingredients and plastic parts which reach the spray tower 6 (FIG. 4) and which have a temperature of at most -80.degree. C. to -100.degree. C., so that solvents contained therein are also present in a solid state with the reaction medium sprayed in via the feed line 61 in the upper region of the spray tower 6 and optionally catalyst.
  • the reaction medium preferably ethylene glycol, is in the liquid state in the storage tank 62, the catalyst in the storage tank 63. Dosing stations are assigned to the tanks.
  • Reaction medium from the container 62 and catalyst from the container 63 are injected via the line 61 into the spray tower 6 in a metered ratio to the reactive ingredients, it being possible for a pre-cooling section to be provided in the course of the supply line 61 in order to bring the materials to an acceptable temperature cool (above the melting point).
  • the spray material is solidified upon entry into or within the spray tower, even at the temperatures of less than -80 ° C. to -100 ° C.
  • additional cooling medium for example liquid nitrogen LIN via line 64 or gaseous nitrogen via line 65 when the temperature control TIC signals a need.
  • inject the cooling medium in the lower areas of the spray tower in order to Spray tower 6 ascending cold nitrogen to ensure an additional swirling and mixing of reactive compound, catalyst and reactive dose content.
  • reaction space 7 The mixture of reactive cartridge contents, reactive compound and catalyst in powder form reaches the reaction space 7 from the spray tower 6.
  • a reaction belt 71 is arranged inside the reaction space 7, which takes up the falling material from the spray tower 6 and into the actual reaction zone 72 leads where the reaction is induced by heat.
  • heating elements 73 are arranged above the conveyor belt 71, which use microwaves or infrared rays to heat the reaction material on the conveyor belt 71 to a temperature sufficient for the reaction, for example about room temperature or above.
  • reaction material 74 e.g. H.
  • a separating film 75 which is unwound from a roll 76a and wound onto a second roll 76b becomes.
  • the release film can be used several times if necessary.
  • reaction material reacts on the conveyor belt 71 to the respectively desired product.
  • solvents and adsorptively bound nitrogen of the refrigerant still contained in the mixture from the spray tower are released and sucked off via line 77 and fed to a separation (not shown) and solvent extraction.
  • a foaming agent such as pentane or CO 2
  • the exit from the reaction material 74 causes a partial foaming tion of the reaction mixture, which is not undesirable for certain purposes.
  • Nitrogen lines 81 and 82 regulate the shielding gas supply in the lock area, nitrogen being expediently used as the shielding gas, but this need not be cooled. Further nitrogen lines 83 and 84 in the area of the entry and exit of the separating film 75 prevent oxygen from entering the system in this area. The use of cooling nitrogen is not necessary here either.
  • the method according to the invention is carried out in a cold and was insulated plant.
  • the entry of oxygen must also be prevented here in order to prevent the condensation of liquid oxygen into the cold bath 2.
  • the gas supply that the entire process is carried out into the spray tower 6 at temperatures at which loose and foaming agents are present in a solid state. This allows them to be withdrawn centrally via the suction line 77 in the reaction space 7 and fed to the extraction.
  • the fully reacted / hardened polyurethane material, which emerges from the process from the product lock 8, can be used as granules for any further use. For example, the use for insulating materials and in composite materials comes into question.

Abstract

In the proposed process for producing substantially homogenous mixtures of substances capable of reacting with one another, the substances in question are fed separately into a cold zone (2) and cooled to a point at which they are solid and non-reactive; they are then conveyed in finely divided form to a mixing zone (6) where they are mixed together, the temperature in the mixing zone (6) being maintained at a level below the softening temperature of the mixture contained therein.

Description

Beschreibungdescription
Verfahren zur Erzeugung von im wesentlichen homogenen MischungenProcess for the production of essentially homogeneous mixtures
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von im wesentlichen homogenen Mischungen reaktionsfähiger Substanzen.The invention relates to a method for producing essentially homogeneous mixtures of reactive substances.
Die chemische Verfahrenstechnik kennt zahlreiche Metho¬ den, miteinander reaktionsfähige Substanzen so mitein¬ ander zu mischen, daß sie in einer gewünschten Weise miteinander reagieren. Die Vielzahl der Methoden spie¬ gelt die Problematik der Herstellung von Mischungen wieder. So ist es vielfach üblich, in verdünnenden Lö¬ sungsmitteln, die gleichzeitig der Energiezufuhr oder - abfuhr dienen, zu arbeiten, wobei alle Reaktionskompo¬ nenten im Losungsmittel gelöst vorliegen oder die Reak¬ tionspartner allmählich, etwa tropfenweise, vereinigt werden. Andere Mischtechniken beinhalten das Zusammen¬ führen zweier Eduktstrome in einer Reaktionskammer, das allmähliche Auflosen oder Abreagieren einer ersten Kom¬ ponente in einem eine oder mehrere weitere Komponenten enthaltenden Reaktionsmedium oder die Steuerung von Re¬ aktionen durch die Zugabe von Katalysatoren. Vielfach wird zur Herbeiführung einer für die Reaktion erforder¬ lichen guten Durchmischung des Reaktionsmediums auf me¬ chanische oder andere Rührwerkzeuge zugegriffen. Den¬ noch bleibt die Herstellung einer möglichst homogenen und für den jeweiligen Zweck optimalen Mischungen reak¬ tionsfähiger Substanzen problematisch, insbesondere deshalb, weil die chemischen Reaktionen bereits während des Mischverfahrens anlaufen, also bevor ein optimale Vermischung der Komponenten hergestellt ist. Dies wirkt sich häufig auf die Ausbeute und Reinheit der Produkte aus und führt damit zu erhöhten Kosten für die Pro¬ dukte, sei es wegen geringer Ausbeute, aufwendiger Rei¬ nigungsverfahren oder hohen apparativen Aufwands zur Herstellung der Mischungen.Chemical process engineering knows numerous methods of mixing substances which are reactive with one another in such a way that they react with one another in a desired manner. The large number of methods reflects the problem of producing mixtures. It is therefore common practice to work in diluting solvents which simultaneously serve to supply or dissipate energy, with all reaction components being dissolved in the solvent or the reaction partners being gradually combined, for example dropwise. Other mixing techniques include bringing together two feed streams in a reaction chamber, gradually dissolving or reacting a first component in a reaction medium containing one or more further components, or controlling reactions by adding catalysts. Mechanical or other stirring tools are often used to achieve thorough mixing of the reaction medium required for the reaction. Nevertheless, the production of a mixture of reactive substances that is as homogeneous as possible and optimal for the respective purpose remains problematic, in particular because the chemical reactions already start during the mixing process, that is to say before an optimal mixing of the components is produced. This works often depend on the yield and purity of the products and thus lead to increased costs for the products, be it because of the low yield, complex cleaning processes or high outlay on equipment for producing the mixtures.
Vielfach wird auch zur Optimierung chemischer Reaktio¬ nen in großen Lösungsmittelmengen gearbeitet, um über den Verdünnungseffekt das Mischverhalten der Reaktions¬ partner und damit den Reaktionsverlauf zu beeinflußen. Große Lösungsmittelmengen erfordern aufwendige Aufar¬ beitungsverfahren, abgesehen davon, daß die Lösungsmit¬ telmengen nicht nur bereitgestellt, sondern auch ge¬ handhabt, abgetrennt, gereinigt/wiederaufbereitet bzw. beseitigt werden müssen.In many cases, work is also carried out to optimize chemical reactions in large amounts of solvent in order to influence the mixing behavior of the reaction partners and thus the course of the reaction via the dilution effect. Large amounts of solvent require complex work-up processes, apart from the fact that the amounts of solvent not only have to be provided, but also have to be handled, separated, cleaned / reprocessed or removed.
Insbesondere bei der Umsetzung hoch reaktiver Substan¬ zen kann es zu unerwünschten Folgereaktionen kommen, wenn es nicht gelingt, die Reaktionspartner homogen zu verteilen. Eine solche Verteilung ist aber dann proble¬ matisch, wenn eine Substanz in eine zweite eingemischt werden muß, wie dies häufig im Labor mit Hilfe von Tropftrichtern vorgenommen wird. Dort wo die zugesetzte Substanz in das Reaktionsmedium gelangt, bildet sich momentan eine hohe Konzentration aus, die bei schnell ablaufenden Reaktionen mit herkömmlichen Misch- und Rührwerken nicht mehr schnell genug abgebaut werden kann, um eine nur punktuelle Umsetzung mit Folgereak¬ tionen zu vermeiden.Particularly when reacting highly reactive substances, undesired secondary reactions can occur if the reaction partners are not distributed homogeneously. However, such a distribution is problematic when one substance has to be mixed into a second one, as is often done in the laboratory with the aid of dropping funnels. Where the added substance gets into the reaction medium, a high concentration is currently being formed, which can no longer be broken down quickly enough in the case of rapid reactions with conventional mixing and agitators in order to avoid a selective reaction with subsequent reactions.
Entsprechendes gilt auch bei der Herstellung und weite¬ ren Verarbeitung von Kunststoffen, wenn mehrere Reakti¬ onspartner vorhanden sind. Punktuelle Reaktionsschwer¬ punkte können zu punktuell veränderten Reaktionsbedin¬ gungen führen und damit Einfluß auf die Natur, Struktur oder Verteilung der Produkte nehmen. Dies gilt bei¬ spielsweise auch für katalysierte Reaktionen, wenn der Katalysator nicht homogen verteilt ist. Solche Inhomo¬ genitäten treten beispielsweise auch bei der Aushärtung von Polyurethanschäumen auf, wenn beispielsweise feuch- tigkeitshärtende Schäume mit Eintritt der Luftfeuchtig¬ keit von außen nach innen durchhärten, bei 2K-Schäumen die zweite Komponente nur unvollständig mit der ersten Komponente vermischt wird und daher nur lokal abrea¬ giert oder bei der Aufarbeitung von Prepolymerrückstän- den einerseits Reaktionen mit eingeschlepptem Wasser ablaufen, andererseits mit einem zugesetzten Agens. Da die Reaktionen nach Verfügbarkeit der reaktionsf higen Substanzen ablaufen, ergeben sich Inhomogenitäten hin¬ sichtlich der Produkte wie auch Probleme bei der Durch¬ führung der Wiederaufarbeitungsverfahren, insbesondere auch deshalb, weil durch die gleichzeitige Gegenwart von bis auf einen kleinen Rest entleerten, unvollstän¬ dig geleerten oder unbrauchbar gewordenen Dosen Prepo- lymere unterschiedlicher Qualität, unterschiedliche Mengen an Härtern und bei feucht gewordenen Dosen auch unterschiedliche Wassermengen in das Verfahren einge¬ tragen werden. Hier ergibt sich dann zudem eine char¬ genabhängige Qualität der Produkte.The same applies to the manufacture and further processing of plastics if there are several reaction partners. Selective focal points of the reaction can lead to selectively changed reaction conditions and thus influence the nature, structure or distribution of the products. This also applies, for example, to catalyzed reactions if the Catalyst is not distributed homogeneously. Such inhomogeneities also occur, for example, in the curing of polyurethane foams, for example if moisture-curing foams harden from the outside inwards with the onset of air humidity, in the case of two-component foams the second component is only incompletely mixed with the first component and therefore only locally reacted or, in the work-up of prepolymer residues, reactions on the one hand take place with water introduced, and on the other hand with an added agent. Since the reactions proceed according to the availability of the reactive substances, there are inhomogeneities with regard to the products as well as problems with the implementation of the reprocessing processes, in particular also because incomplete due to the simultaneous presence of emptied except for a small residue emptied or unusable cans of prepolymers of different quality, different amounts of hardeners and, in the case of cans that have become moist, also different amounts of water are introduced into the process. This also results in a batch-dependent quality of the products.
Es besteht deshalb Bedarf an einem Mischverfahren, mit dem es möglich ist, miteinander reaktionsfähige chemi¬ sche Substanzen im wesentlichen homogen zu vermischen, ohne daß es, vor Beendigung des Mischverfahrens, zu ei¬ ner Reaktion kommt.There is therefore a need for a mixing process with which it is possible to mix chemical substances which are reactive with one another in a substantially homogeneous manner, without a reaction occurring before the mixing process has ended.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs ge¬ nannten Art gelöst, bei dem die Substanzen getrennt voneinander in eine Kältezone eingebracht und soweit abgekühlt werden, das sie in festem und unreaktivem Zu¬ stand vorliegen, und danach in feinverteiltem Zustand in die Mischzone eingebracht und dort miteiander ver¬ mischt werden, wobei die Temperatur in der Mischzone unterhalb der Erweichungstemperatur der darin erhalte¬ nen Mischung gehalten wird.This object is achieved with a method of the type mentioned in the introduction, in which the substances are introduced separately into a cold zone and cooled to such an extent that they are in a solid and unreactive state, and then introduced into the mixing zone in a finely divided state and there are mixed with one another, the temperature in the mixing zone is kept below the softening temperature of the mixture obtained therein.
Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten Mi¬ schungen sind nur bei den jeweiligen tiefen Temperatu¬ ren stabil, so daß bei Temperatursteigerung eine Reak¬ tion dann eintritt, wenn eine zum Starten der Reaktion notwendige Mindesttemperatur überschritten wird. In der Regel kann davon ausgegangen werden, daß eine langsame Reaktion bei Erreichen der Schmelztemperatur einer der reaktionsfähigen Substanzen anläuft. Es kommt deshalb darauf an, daß die Substanzen für sich und in Mischung unterhalb der jeweiligen Erweichungstemperatur gehalten werden.The mixtures produced in the process according to the invention are stable only at the respective low temperatures, so that when the temperature rises, a reaction occurs when a minimum temperature necessary to start the reaction is exceeded. As a rule, it can be assumed that a slow reaction starts when one of the reactive substances reaches the melting temperature. It is therefore important that the substances are kept individually and in a mixture below the respective softening temperature.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient dazu, mindestens zwei Komponenten zusammenzumischen; es können aber auch mehr als zwei Komponenten miteinander vermischt werden. Eine der Komponenten kann auch ein Katalysator sein. Des weiteren ist es möglich, bei der Erzeugung dieser Mischungen Zusatzstoffe, die in daraus hergestellten Produkten enthalten sein sollen, hinzuzumischen, wie auch Lösungsmittel, die für den Ablauf der Reaktion von Bedeutung sein können, beispielsweise zur Temperatur- Steuerung. In der Regel ist wenigstens eine der reakti¬ onsfähigen Substanzen unter Normalbedingungen oder bei der Reaktionstemperatur eine Flüssigkeit oder liegt in Lösung vor.The method according to the invention serves to mix at least two components together; however, more than two components can also be mixed with one another. One of the components can also be a catalyst. Furthermore, it is possible to add additives, which are to be contained in products made from them, as well as solvents which may be important for the course of the reaction, for example for temperature control, in the production of these mixtures. As a rule, at least one of the reactive substances is a liquid or is in solution under normal conditions or at the reaction temperature.
Die erfindungsgemäßen erhaltenen Mischungen können so¬ fort weiterverarbeitet werden, indem sie auf eine zur Reaktion zuträgliche Temperatur gebracht oder in ein Reaktionsmedium eingebracht werden, oder sie können in gekühltem Zustand gelagert oder transportiert werden. Es ist auch denkbar, solche reaktionsfähige Mischungen geeignet abzupacken oder in eine für einen Einsatzzweck geeignete Form zu bringen und in gekühltem Zustand auf- zubewahren, so daß sie für ihren Einsatz an einem ande¬ ren Ort nur einer Kühlbox entnommen und dort eingesetzt werden können. Dies kann beispielsweise in einem chemi¬ schen Labor oder Betrieb geschehen, aber auch durch einen Handwerker, der beispielsweise eine reaktionsfä¬ hige Mischung zur Erzeugung eines Schaumstoffs an einen gewünschten Ort bringt und dort durch Temperatureinwir¬ kung aufschäumen läßt. Eine weitere Einsatzmöglichkeit wäre beispielsweise eine Mischung reaktionsfähiger Sub¬ stanzen, die bei tiefer Temperatur unverändert neben¬ einander lagern, jedoch bei Temperatursteigerung, bei¬ spielsweise über 0°C eine Farbreaktion hervorrufen, so daß eine solche Mischung als Indikatorsubstanz für die ununterbrochene Funktionsfähigkeit von Kühleinheiten verwandt werden kann.The mixtures obtained according to the invention can be further processed immediately by bringing them to a temperature which is conducive to the reaction or by introducing them into a reaction medium, or they can be stored or transported in a cooled state. It is also conceivable to pack such reactive mixtures appropriately or to bring them into a form suitable for an intended use and to store them in a cooled state. store so that they can only be removed from a cool box and used there for their use in another location. This can be done, for example, in a chemical laboratory or company, but also by a craftsman who, for example, brings a reactive mixture to produce a foam to a desired location and lets it foam there by the action of temperature. A further possible application would be, for example, a mixture of reactive substances which remain unchanged next to one another at low temperature, but which cause a color reaction when the temperature rises, for example above 0 ° C., so that such a mixture serves as an indicator substance for the uninterrupted functionality of cooling units can be used.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise bei einer Temperatur durchgeführt, die unterhalb - 80°C liegt. Besonders zweckmäßig ist die Durchführung des Verfahrens bei der Temperatur flüssigen Stickstoffs. Zweckmäßigerweise wird dann unter Sauerstoffausschluß gearbeitet, der aber auch bei höheren Temperaturen und sauerstoffempfindlichen Substanzen geboten sein kann.The process according to the invention is preferably carried out at a temperature which is below −80 ° C. It is particularly expedient to carry out the process at the temperature of liquid nitrogen. It is then expedient to work in the absence of oxygen, but this may also be necessary at higher temperatures and oxygen-sensitive substances.
Bei den miteinander reaktionsfähigen Substanzen handelt es sich in der Regel um flüssige Substanzen bzw. um we¬ nigstens ein flüssige Substanz, die als Lösungsmittel für eine oder mehrere Substanzen dienen kann. Insoweit kommt es darauf an, diese flüssige Substanz in eine die Reaktionsfähigkeit unterbindende feste Form zu bringen, was in der Kältezone geschieht. Naturgemäß können auch in Lösung befindlich Substanzen eingesetzt werden, ins¬ besondere dann, wenn das Lösungsmittel für die spätere Reaktion benötigt wird.The substances which are reactive with one another are generally liquid substances or at least one liquid substance which can serve as a solvent for one or more substances. In this respect, it is important to bring this liquid substance into a solid form that prevents the ability to react, which happens in the cold zone. Naturally, substances in solution can also be used, in particular when the solvent is required for the subsequent reaction.
Um die zum Einsatz kommenden reaktionsfähigen Substan¬ zen in die zur Mischung erforderliche feinverteilte Form zu bringen, sind beliebige Zerkleinerungsverfahren anwendbar. Besonders bevorzugt sind Sprühverfahren, bei denen die flüssige Substanz oder die Substanz in Lösung unter Abkühlung verdüst wird, so daß ein feinteiliges Pulver anfällt. Eine weitere bevorzugte Möglichkeit ist die Pulverisierung der zunächst in grober Form verfe¬ stigten reaktionsfähigen Substanz in einer Mühle, einem Hammerwerk oder dergleichen. Weiterhin ist es möglich, über ein Sprühtrocknungsverfahren die Substanz in Pul¬ verform zu gewinnen, wobei ggf. erst das Pulver auf die für das Mischverfahren benötigte tiefe Temperatur abge¬ kühlt wird.In order to convert the reactive substances used into the finely divided ones required for the mixture Any size reduction process can be used to bring the shape into shape. Spray processes are particularly preferred in which the liquid substance or the substance is atomized in solution while cooling, so that a finely divided powder is obtained. Another preferred possibility is the pulverization of the reactive substance, initially solidified in a coarse form, in a mill, hammer mill or the like. Furthermore, it is possible to obtain the substance in powder form by means of a spray drying process, the powder possibly being first cooled to the low temperature required for the mixing process.
Die erfindungsgemäß zum Einsatz kommende Mischzone ist zweckmäßigerweise ein Sprühturm. In diesen Sprühturm kann beispielsweise eine erste Substanz in Form eines feinteiligen Pulvers von oben eingegeben werden und eine zweite oder weitere reaktionsfähige Substanzen un¬ ter Abkühlung und Verfestigung eingedüst werden. Um die verfahrensgemäß erforderliche tiefe Temperatur im Sprühturm zu gewährleisten, kann es dabei erforderlich sein, flüssigen oder gasförmigen Stickstoff zur Tempe¬ ratursteuerung einzudüsen, wobei zur Erzielung eines Verwirbelungseffekts die Eindüsung kalten gasförmigen Stickstoffs im unteren Bereich des Sprühturms und der Austritt am oberen Ende bevorzugt ist.The mixing zone used according to the invention is expediently a spray tower. For example, a first substance in the form of a finely divided powder can be introduced into this spray tower from above and a second or further reactive substances can be injected while cooling and solidifying. In order to ensure the low temperature required in the spray tower in accordance with the method, it may be necessary to inject liquid or gaseous nitrogen for temperature control, the injection of cold gaseous nitrogen in the lower region of the spray tower and the outlet at the upper end being preferred in order to achieve a swirling effect .
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich beson¬ ders für den Einsatz bei der Aufbereitung von Em¬ ballagen, die reaktionsfähige Rückstände enthalten. Besonders genannt seien hier Emballagen, die isocyanathaltige Prepolymere für Polyurethanschäume enthalten. Im weiteren sei das erfindungsgemäße Verfahren deshalb im Rahmen eines Wiederaufberei¬ tungsverfahrens für Kartuschen beschrieben, die isocyanatgruppenhaltige Prepolymere für Po¬ lyurethanschäume enthalten. Rückstandhaltige Emballagen, wie sie beispielsweise in Form von ganz oder teilweise entleerten Kartuschen in großen Mengen anfallen, werden zunehmend zu einem Ent¬ sorgungsproblem. Eine Ablagerung auf Deponien verbietet sich aus Gründen des Umweltschutzes, da die darin ent¬ haltenen Rückstände in die Atmosphäre, ins Erdreich oder ins Grundwasser gelangen können und dort zu erheb¬ lichen Schäden führen können. Entsprechendes gilt für die Verbrennung, die insbesondere bei chemisch-techni¬ schen Produkten häufig nur unvollständig ist und große Mengen Schadstoffe erzeugt, die, wenn überhaupt, nur durch aufwendige Maßnahmen gebunden werden können. In¬ soweit führt eine Verbrennung zwar zu einer starken Verminderung des Abfallvolumens, nicht aber notwendig zu einer Beseitigung der Umweltbeeinträchtigung.The method according to the invention is particularly suitable for use in the preparation of packs which contain reactive residues. Packaging that contains isocyanate-containing prepolymers for polyurethane foams should be mentioned here in particular. The process according to the invention is therefore further described in the context of a reprocessing process for cartridges which contain prepolymers containing isocyanate groups for polyurethane foams. Residue-containing packaging, such as occurs in large quantities, for example in the form of completely or partially emptied cartridges, is increasingly becoming a disposal problem. A deposit on landfills is prohibited for reasons of environmental protection, since the residues contained therein can get into the atmosphere, into the ground or into the groundwater and can cause considerable damage there. The same applies to the combustion, which is often only incomplete, in particular in the case of chemical-technical products, and generates large amounts of pollutants which, if at all, can only be bound by expensive measures. Insofar as incineration leads to a sharp reduction in the volume of waste, it does not necessarily eliminate the environmental impact.
Besondere Probleme entstehen dann, wenn die in den Em¬ ballagen enthaltenen Rückstände selbst reaktionsfähige und unter Umständen auch toxische Produkte darstellen, wie dies beispielsweise bei isocyanathaltigen Prepoly- meren für Polyurethanschäume der Fall ist. Ensprechen- des gilt auch für andere reaktive Kunststoffprodukte, beispielsweise selbsthärtende oder härtbare Abmischun- gen für Beschichtungen, Klebstoffabmischungen, etc.Particular problems arise when the residues contained in the packaging themselves are reactive and possibly also toxic products, as is the case, for example, with isocyanate-containing prepolymers for polyurethane foams. The same also applies to other reactive plastic products, for example self-curing or curable mixtures for coatings, adhesive mixtures, etc.
Vielfach werden Polyurethanschäume aus Kartuschen aus¬ gebracht, die ein Polyurethanprepolymer zusammen mit benötigten Additiven enthalten. Diese Kartuschen können nach Gebrauch nicht erneut verwandt werden. Anderer¬ seits stellen sie Problemabfall dar, der einer normalen Entsorgung nicht zugänglich ist.In many cases, polyurethane foams are brought out of cartridges which contain a polyurethane prepolymer together with the necessary additives. These cartridges cannot be reused after use. On the other hand, they represent problem waste that is not accessible for normal disposal.
Im Rahmen der Bemühungen zur Eindämmung des Haus- und Gewerbeabfalls werden zunehmend Maßnahmen diskutiert und verordnet, die die Hersteller zwingen, die Verpak- kung ihrer Produkte nach Gebrauch zurückzunehmen und selbst für die Wiederverwendung bzw. Beseitigung zu sorgen. Durch solche Maßnahmen ist es erforderlich ge¬ worden, nach Wegen für eine wirtschaftliche Behandlung solchen Abfalls zu suchen. Bei der Behandlung von zu¬ rückgenommenen Kartuschen für die Polyurethanschaumher¬ stellung ergeben sich eine Reihe von Problemen, die die wirtschaftliche Wiederaufbereitung erschweren. Bei¬ spielsweise kann ein Teil der zurückgenommenen Kartu¬ schen wegen eingedrungener Feuchtigkeit bei unsachge¬ mäßer Lagerung oder Behandlung unter Druck stehen, der sowohl die Öffnung als auch die Verbrennung zu einem Problem macht. Weiterhin weisen die Kartuschen einen unterschiedlichen Füllungszustand auf, der von überal¬ terten Kartuschen mit praktisch vollständiger Prepoly- merfüllung, die aufgrund eines blockierten Ventils nicht mehr ausgebracht werden kann, bis hin zu prak¬ tisch vollständig entleerten Kartuschen mit nur noch an den Randungen anhaftendem Rest von Prepolymer in unver- netzte bis vernetztem Zustand reicht.As part of efforts to contain household and commercial waste, measures are increasingly being discussed and prescribed that compel manufacturers to take back packaging of their products after use and to ensure that they are reused or disposed of. Such measures have made it necessary to look for ways of economically treating such waste. In the treatment of withdrawn cartridges for the production of polyurethane foam, there are a number of problems which make economic reprocessing difficult. For example, part of the withdrawn cartridges can be under pressure due to moisture penetration if improperly stored or handled, which makes opening and combustion both a problem. Furthermore, the cartridges have a different filling state, from old cartridges with practically complete prepolymer filling, which can no longer be dispensed due to a blocked valve, to practically completely empty cartridges with only the remainder adhering to the edges from prepolymer in uncrosslinked to crosslinked state.
Bislang sind eine Reihe von Verfahren zur Aufbereitung von Emballagen, darunter auch Aerosoldosen für die Po¬ lyurethanschaumerzeugung, bekannt geworden. So wurde beispielsweise vorgeschlagen, Druckdosen über ein Schleusensystem in eine unter Inertgas stehende Anlage einzuschleusen und dort zu zerkleinern. Ferner sind Verfahren bekannt geworden, Aerosoldosen in eine Anlage einzuschleusen, dort zu zerkleinern und die Inhalts¬ stoffe mit geeigneten Lösungsmitteln zu extrahieren. Bei diesen Verfahren werden sowohl die Emballagenmate¬ rialien als auch die Inhaltsstoffe (Prepolymer, Treib¬ gas) gewonnen.To date, a number of processes for the treatment of packaging, including aerosol cans for the production of polyurethane foam, have become known. For example, it has been proposed to inject pressure cans into a system under inert gas and to shred them there via a lock system. Furthermore, methods have become known for introducing aerosol cans into a plant, comminuting them there and extracting the contents with suitable solvents. In these processes, both the packaging materials and the ingredients (prepolymer, propellant) are obtained.
Diese bekannten Verfahren, die teilweise recht lei¬ stungsfähig sind und praktiziert werden, sind aber hin¬ sichtlich Arbeitssicherheit, Verfahrensführung und Qua¬ lität der Produkte verbesserungsfähig. Es bereitet Pro- bleme, die in den Emballagen enthaltenen Rückstände auf einfache Art und Weise zu separieren und homogene Pro¬ dukte für eine geeignete Weiterverwendung zu erhalten.These known methods, some of which are quite efficient and are practiced, can be improved with regard to occupational safety, process management and quality of the products. It prepares It is difficult to separate the residues contained in the packaging in a simple manner and to obtain homogeneous products for suitable further use.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, re¬ aktionsfähige Rückstände von Emballagen auf eine völlig ungefährliche Art weiterzuverarbeiten. Die reaktionsfä¬ higen Rückstände, beispielsweise bei Kartuschen zur Er¬ zeugung von Polyurethanschaum isocyanathaltige Prepoly¬ mere, werden auf eine sicherheitstechnisch unbedenkli¬ che Art und Weise behandelt. Durch das Einfrieren der reaktionsfähigen Substanzen bzw. Rückstände kommt es weder zu einer reaktionsbedingten Druckerhöhung im Ver¬ fahren noch zu unerwünschten Reaktionen zwischen reak¬ tionsfähigen Komponenten. Bei den im Verfahren herr¬ schenden Temperaturen ist auch die Gegenwart von Wasser unschädlich. Die beiden letztgenannten Punkte sind bei der Behandlung isocyanathaltiger Produkte von Bedeu¬ tung, wenn beispielsweise durch beschädigte Emballagen Wasser in das Verfahren getragen wird. Gleichzeitig können in sogenannten 2K-Schäumen enthaltene reaktions¬ fähige zweite Komponenten, beispielsweise Glykole, Car¬ bonsäuren oder Wasser, problemlos in das Verfahren ein¬ gebracht werden. Insoweit ist das erfindungsgemäße Ver¬ fahren geeignet, gleichzeitig sowohl Kartuschen für 1K- als auch für 2K-Schäume wie auch Übergangsformen zwi¬ schen beiden zu behandeln und die reaktionsfähigen Rückstände in qualitativ hochwertige und homogene Pro¬ dukte zu überführen.With the method according to the invention it is possible to process reactive residues of packaging in a completely harmless manner. The reactive residues, for example in the case of cartridges for the production of polyurethane foam containing prepolymers containing isocyanate, are treated in a manner which is safe from a safety point of view. Freezing the reactive substances or residues does not lead to a reaction-related pressure increase in the process or to undesired reactions between reactive components. At the temperatures prevailing in the process, the presence of water is also harmless. The latter two points are important in the treatment of products containing isocyanate, for example if water is carried into the process due to damaged packaging. At the same time, reactive second components contained in so-called 2-component foams, for example glycols, carboxylic acids or water, can be introduced into the process without problems. In this respect, the method according to the invention is suitable for simultaneously treating both cartridges for 1-component and 2-component foams as well as transition forms between the two and converting the reactive residues into high-quality and homogeneous products.
Im erfindungsgemäßen Verfahren werden Emballagen, bei¬ spielsweise Kartuschen, zunächst in eine Kältezone ein¬ geführt und darin soweit abgekühlt, daß sich die darin reaktionsfähigen Rückstände einschließlich darin be¬ findlicher niedrig siedender Lösungsmittel verfestigen. Im allgemeinen sind hierfür Temperaturen von weniger als -80°C bis -100°C ausreichend; zweckmäßigerweise wird aber in flüssigem Stickstoff als Kältemedium gear¬ beitet. In diesem Fall ist es wichtig, daß das Verfah¬ ren unter Sauerstoffausschluß durchgeführt wird, um das Einkondensieren von flüssigem Sauerstoff zu vermeiden, der sich in späteren Verfahrensschritten nachteilig auswirken könnte.In the process according to the invention, packaging, for example cartridges, is first introduced into a cold zone and cooled therein to such an extent that the residues reactive therein, including low-boiling solvents therein, solidify. Temperatures of less than -80 ° C to -100 ° C are generally sufficient for this; expediently but is worked in liquid nitrogen as a refrigeration medium. In this case it is important that the process is carried out in the absence of oxygen in order to avoid the condensation of liquid oxygen, which could have a disadvantageous effect in later process steps.
Nach Erreichen der gewünschten Temperatur, im allgemei¬ nen die Temperatur flussigen Stickstoffs, werden die Emballagen in kaltem Zustand zerkleinert. Die Tempera¬ turen sollten hier zweckmäßigerweise unter -80°C bis - 100°C liegen; gegebenenfalls muß flüssiger Stickstoff oder kalter gasformiger Stickstoff eingedüst werden.After the desired temperature, generally the temperature of liquid nitrogen, has been reached, the packaging is crushed in the cold state. The temperatures here should expediently be below -80 ° C to - 100 ° C; if necessary, liquid nitrogen or cold gaseous nitrogen must be injected.
Die Zerkleinerung erfolgt zweckmäßigerweise in einem Hammerwerk, das gegen ein Sieb arbeitet. Hierdurch wird ein Rüttel- und Walkeffekt erreicht, der - neben der Zerkleinerung auf eine gewünschte Korngröße - eine Trennung der verschiedenen Materialien herbeiführt: Me¬ tall, Papier, Kunststoff und Inhaltsstoffe. Es hat sich überraschend gezeigt, daß sich hierbei die Emballagen¬ materialien - Metall, Papier und Kunststoff - außeror¬ dentlich gut von den Inhaltsstoffen - reaktionsfähige Substanzen und Losemittel/Zusatzstoffe - trenen lassen, wobei die Inhaltsstoffe als feines Pulver anfallen.The comminution is expediently carried out in a hammer mill which works against a sieve. As a result, a shaking and flexing effect is achieved which, in addition to the comminution to a desired grain size, brings about a separation of the different materials: metal, paper, plastic and ingredients. It has surprisingly been found that the packaging materials - metal, paper and plastic - can be separated extraordinarily well from the ingredients - reactive substances and solvents / additives - the ingredients being obtained as a fine powder.
In einer darauffolgenden Trennstufe werden die zer¬ kleinerten Emballagen in wenigstens zwei Fraktionen aufgetrennt, von denen eine die reaktionsfähigen Rück¬ stande einschließlich des Treibgases in festem Zustand enthalt. Zweckmaßigerweise ist in dieser Trennstufe ein Sieb vorgesehen, zweckmäßigerweise ein Rüttelsieb, durch das die Feinbestandteile, überwiegend reaktions¬ fähige Ruckstande und Losemittel - hindurchfallen. Me¬ tallteile werden mit magnetischen Verfahren abgetrennt, größere Kunststoffteile und Papierfetzen auf dem Rüt¬ telsieb abgesiebt. Die gefrorenen Inhaltsstoffe aus reaktionsfähigen Sub¬ stanzen und Lösemittel gelangen aus der Trennzone in eine Mischzone, in die gleichzeitig ein mit den Rück¬ ständen reaktionsfähiges Agens als weitere reaktionsfä¬ hige Substanz eingeführt wird. Auch in dieser Mischzone herrschen Temperaturen von weniger als -80 °C bis - 100CC, um den gefrorenen Zustand der eingebrachten Ma¬ terialien zu gewährleisten und das eingedüste reakti¬ onsfähige Agens sofort zu einem feinen Pulver zu verfe¬ stigen. Hierdurch wird erreicht, daß sich eine gleich¬ mäßige Mischung aus Inhaltsstoffen in Pulverform und reaktionsfähigem Agens herausbildet, die aber aufgrund der herrschenden Temperaturbedingungen nicht reagieren kann. Die Temperaturen in der Mischzone liegen in jedem Fall unterhalb des Schmelzpunktes sowohl der Rückstände und des reaktionsfähigen Agens als auch der Mischung.In a subsequent separation stage, the shredded packaging is separated into at least two fractions, one of which contains the reactive residues, including the propellant gas, in a solid state. A screen is expediently provided in this separation stage, expediently a vibrating screen through which the fine constituents, predominantly reactive residues and solvents, fall. Metal parts are separated using magnetic methods, larger plastic parts and scraps of paper are screened off on the vibrating screen. The frozen ingredients from reactive substances and solvents pass from the separation zone into a mixing zone, into which an agent reactive with the residues is simultaneously introduced as a further reactive substance. Also in this mixing zone prevail temperatures of less than -80 ° C to - 100 C C to the frozen state of the introduced Ma¬ terialien and to ensure the injected reakti¬ capabilities in an agent immediately Stigen to a fine powder to verfe¬. The result of this is that a uniform mixture of ingredients in powder form and reactive agent is formed, but which cannot react due to the prevailing temperature conditions. The temperatures in the mixing zone are in any case below the melting point of the residues and the reactive agent as well as the mixture.
Zweckmäßigerweise wird als Mischzone ein Sprühturm ver¬ wandt, in den die gefrorenen Inhaltsstoffe von oben hineinfallen. In diesen Pulverstrom wird aus seitlichen Düsen das reaktionsfähige Agens eingesprüht, zweckmäßi¬ gerweise zusammen mit kaltem gasförmigen Stickstoff, um die erforderlichen tiefen Temperaturen zu gewährlei¬ sten. Ein Vorkühlung des reaktionsfähigen Agens ist zweckmäßig, jedoch muß die Sprühfähigkeit gewährleistet bleiben.A spray tower is expediently used as the mixing zone, into which the frozen ingredients fall from above. The reactive agent is sprayed into this powder stream from side nozzles, expediently together with cold gaseous nitrogen, in order to ensure the required low temperatures. Pre-cooling of the reactive agent is advisable, but the sprayability must remain guaranteed.
Es kann zweckmäßig sein, das reaktionsfähige Agens zu¬ sammen mit einem Katalysator einzudüsen, der die Reak¬ tion mit den reaktionsfähigen Rückständen der Emballa¬ gen fördert. Im Falle von isocyanathaltigen Prepolyme- ren ist dies aber im allgemeinen nicht erforderlich, wenn die isocyanathaltigen Abmischungen bereits solche Katalysatoren enthalten. Die kalte pulverförmige Mischung aus Inhaltsstoffen und reaktionsfähigem Agens und gegebenenfalls Katalysator wird dann anschließend in eine Reaktionszone geführt, die beispielsweise aus einem sich unter der Mischzone kontinuierlich bewegenden Förderband besteht. Das sich hier sammelnde Pulver wird dann auf eine für die Reak¬ tion ausreichende Temperatur gebracht, um auszureagie- ren. Enthaltene Lösungsmittel verdampfen bei dieser Ge¬ legenheit und werden an geeigneter Stelle auskonden¬ siert, was bei der Verwendung von Stickstoff als Kälte¬ mittel kein Problem darstellt. Um dem Reaktionsprodukt die erwünschte Form zu geben, kann das Förderband seit¬ liche Begrenzungen aufweisen. Zur Abtrennung des Reak¬ tionsproduktes vom Förderband ist es möglich, Trennmit¬ tel vorzusehen, beispielsweise geeignete Beschichtungen oder Trennpapier. Die Beheizung in der Reaktionszone erfolgt zweckmäßigerweise mit Mikrowellen, die ein schnelles direktes Aufheizen des Pulvermaterials von innen heraus bewirken, so daß es zu einer gleichmäßigen Entgasung und Erwärmung kommt.It may be expedient to inject the reactive agent together with a catalyst which promotes the reaction with the reactive residues of the packaging. In the case of isocyanate-containing prepolymers, however, this is generally not necessary if the isocyanate-containing mixtures already contain such catalysts. The cold powdery mixture of ingredients and reactive agent and optionally catalyst is then passed into a reaction zone which, for example, consists of a conveyor belt which moves continuously under the mixing zone. The powder collected here is then brought to a temperature sufficient for the reaction to react. The solvents contained evaporate on this occasion and are condensed out at a suitable point, which is the case when nitrogen is used as the refrigerant is not a problem. In order to give the reaction product the desired shape, the conveyor belt can have lateral boundaries. To separate the reaction product from the conveyor belt, it is possible to provide release agents, for example suitable coatings or release paper. The heating in the reaction zone is expediently carried out using microwaves, which bring about a rapid, direct heating of the powder material from the inside, so that there is uniform degassing and heating.
Im Anschluß an die Reaktionszone können weitere Verar- beitungs- und Behandlungszonen vorgesehen sein sowie schließlich eine Schleuse zum Ausschleusen des ausrea¬ gierten Materials.Following the reaction zone, further processing and treatment zones can be provided, and finally a lock for discharging the fully reacted material.
Wie bereits erwähnt ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders zum Aufbereiten von rückstandshaltigen Po¬ lyurethanschaum-Kartuschen geeignet. In diesem Fall ist das reaktionsfähige Agens insbesondere eine hydroxy- gruppenhaltige Verbindung, beispielsweise Wasser, Ethylenglykol, Propylenglykol, Glycerin, Oligomere und Mischungen davon sowie Derivate derselben. Ethylengly¬ kol, Wasser und Polyetheralkohole sind bevorzugt, wobei in jedem Fall wenigstens zwei reaktive Wasserstoffatome vorhanden sein sollten. Polycarbonsäuren können eben¬ falls eingesetzt werden. Unter den Polyetheralkoholen sind die sogenannten Jeffamine (Warenzeichen) besonders geeignet.As already mentioned, the method according to the invention is particularly suitable for preparing residue-containing polyurethane foam cartridges. In this case, the reactive agent is in particular a compound containing hydroxyl groups, for example water, ethylene glycol, propylene glycol, glycerol, oligomers and mixtures thereof and derivatives thereof. Ethylene glycol, water and polyether alcohols are preferred, and in any case at least two reactive hydrogen atoms should be present. Polycarboxylic acids can also be used. Among the polyether alcohols the so-called Jeffamine (trademark) are particularly suitable.
Bei der Aufbereitung von Emballagen für die Erzeugung von Polyurethanschäumen bietet es sich an, die isocyanathaltigen Prepolymere im Verfahren selbst zu Schaummaterialien umzusetzen, die beispielsweise für Dämm- und Isolierzwecke eingesetzt werden können. So können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kontinuier¬ lich Dämmplatten hergestellt werden, wobei die in dem in der Mischzone erzeugten Pulver enthaltenen Treibgase die Schaumbildung begünstigen. Es ist aber auch ohne weiteres möglich, Folien zu erzeugen oder aber Zusatz¬ stoffe zuzumischen, beispielsweise zellulosehaltige Ma¬ terialien, und diese Mischungen dann bei oder nach der Reaktion zu Verbundmaterialien zu verpressen. Bevorzugt ist aber die Erzeugung eines Granulats aus reagiertem Material, das später weiterverarbeitet wird.In the preparation of packaging for the production of polyurethane foams, it is advisable to convert the isocyanate-containing prepolymers into foam materials that can be used for insulation and insulation purposes, for example. Thus, with the method according to the invention, insulating boards can be produced continuously, the propellant gases contained in the powder produced in the mixing zone promoting foam formation. However, it is also readily possible to produce films or to admix additives, for example cellulose-containing materials, and then to compress these mixtures during or after the reaction to give composite materials. However, it is preferred to produce granules from reacted material, which is later processed.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere im Rahmen der Aufarbeitung von drucklosen Polyurethan¬ schaum-Kartuschen eingesetzt werden, die mit Hilfe ei¬ ner dafür geeigneten Pistole am Einsatzort entleert werden und danach dem Hersteller zur Aufbereitung zu¬ rückgesandt werden. Diese Kartuschen, die sowohl für 1K- wie auch für 2K-Schäume zum Einsatz kommen, sind bei der Lagerung drucklos und enthalten in der Regel kein Treib- oder Schäummittel. Soweit eine Verbesserung des Schäumverhaltens notwendig ist und diese Verbesse¬ rung nicht durch Verwendung von Wasser als zweiter Kom¬ ponente erzielbar ist, können niedrig siedende Lösungs¬ mittel zugegen sein, beispielsweise Pentan, die bei Normaltemperatur flüssig sind, bei der Temperatur flüs¬ sigen Stickstoffs fest sind, jedoch unter den Reakti¬ onstemperaturen des Prepolymers mit der zweiten Kompo¬ nente verdampfen und einen Treibeffekt bewirken. Der Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens für Aerosoldo- sen zur Polyurethanschaumerzeugung ist ebenfalls mög¬ lich, wenn für eine wirksame Treibgasabscheidung bei der späteren Reaktion gesorgt wird. Somit ist das Ver¬ fahren grundsätzlich auf die Aufarbeitung von Emballa¬ gen anwendbar, die neben reaktiven Substanzen auch Treibmittel enthalten und, ggf. in Abhängigkeit von der Temperatur, eine treibende und/oder aufschäumende Wir¬ kung erzielen.The method according to the invention can be used, in particular, in the course of working up unpressurized polyurethane foam cartridges which are emptied at the place of use with the aid of a suitable gun and are then returned to the manufacturer for reprocessing. These cartridges, which are used for both 1K and 2K foams, are pressureless during storage and generally contain no blowing or foaming agents. If an improvement in the foaming behavior is necessary and this improvement cannot be achieved by using water as the second component, low-boiling solvents may be present, for example pentane which is liquid at normal temperature and nitrogen at the temperature of liquid are solid, but evaporate below the reaction temperatures of the prepolymer with the second component and cause a blowing effect. The use of the method according to the invention for aerosol It is also possible to produce polyurethane foam if effective propellant gas separation is ensured in the later reaction. Thus, the method can in principle be applied to the processing of packs which, in addition to reactive substances, also contain blowing agents and, if appropriate as a function of the temperature, achieve a driving and / or foaming effect.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch die beilie¬ genden Abbildungen näher erläutert. Von diesen zeigtThe method according to the invention is explained in more detail by the accompanying figures. Of these shows
Fig. 1 schematisch eine Anlage zur Aufbereitung von Emballagen;Fig. 1 shows schematically a plant for the processing of packaging;
Fig. 2 den Eingangsbereich der Anlage gemäß Fig. 1;FIG. 2 shows the entrance area of the system according to FIG. 1;
Fig. 3 den Förder-, Zerkleinerungs- und Sortierteil der Anlage gemäß Fig. 1; und3 shows the conveying, crushing and sorting part of the system according to FIG. 1; and
Fig. 4 die Misch- und die Reaktionszone der Anlage gemäß Fig. 1.4 shows the mixing and reaction zone of the plant according to FIG. 1.
Die in der Abbildung 1 gezeigte Darstellung einer Auf¬ bereitungsanlage für Kartuschen mit reaktionsfähigen Rückständen weist eine Eingangsschleuse 1 auf, der die zu behandelnden Kartuschen 13 zugeführt werden. Die Eingangsschleuse ist vorzugsweise als Zellrad-Durch- blasschleuse ausgebildet, in deren Kammern 12 die Kar¬ tuschen 13 über einen Zuführtrichter 14 von oben hin¬ einfallen (Fig. 2). Durch die Drehung des Zellrades 1 gelangen die Kartuschen in den unteren Bereich der Schleuse und werden mit Hilfe von gasförmigem Stick¬ stoff GAN der Leitung 15 seitlich ausgestoßen. Um dies zu ermöglichen, dreht sich das Zellrad in einem oben offenen, gasdichten Behälter, der in seinem unteren Be¬ reich von der einen Seite mit unter Druck stehendem gasförmigem Stickstoff GAN beaufschlagt werden kann, so daß die darin befindliche Kartuschen 13 auf der gegen¬ überliegenden Seite in ein Führungssystem 21 ausge¬ stoßen werden kann. Die StickstoffVersorgung über die Leitung 15 wird vorzugsweise mit gasförmigen Stickstoff aus dem Kältebad 2 sichergestellt. Es versteht sich, daß die Drehgeschwindigkeit des Zellrades 1 und die Druckstöße aus der Stickstoffleitung 15 zum Ausstoßen der Kartuschen aus dem Zellrad aufeinander abgestimmt sind. Das Zellrad weist dazu einen mit M gekennzeichne¬ ten Meßfühler auf.The illustration shown in FIG. 1 of a treatment plant for cartridges with reactive residues has an entrance lock 1, to which the cartridges 13 to be treated are fed. The entrance lock is preferably designed as a cellular wheel blow-through lock, in the chambers 12 of which the cartridges 13 drop in from above via a feed funnel 14 (FIG. 2). By rotating the cellular wheel 1, the cartridges enter the lower region of the lock and are laterally ejected from the line 15 with the aid of gaseous nitrogen GAN. In order to make this possible, the cellular wheel rotates in a gas-tight container which is open at the top and which in its lower region is pressurized from one side Gaseous nitrogen GAN can be applied so that the cartridge 13 located therein can be ejected into a guide system 21 on the opposite side. The nitrogen supply via line 15 is preferably ensured with gaseous nitrogen from the cooling bath 2. It is understood that the speed of rotation of the cellular wheel 1 and the pressure surges from the nitrogen line 15 for ejecting the cartridges from the cellular wheel are coordinated with one another. For this purpose, the cellular wheel has a measuring sensor marked with M.
Aus dem Zellrad gelangen die Kartuschen über eine Füh¬ rung 21 in das Kältbad 2, das mit flüssigem Stickstoff gefüllt ist. Die Führung 21 besteht zweckmäßiger Weise aus einer gestreckten, allseits offenen Korbkonstruk¬ tion, die den ungehinderten Zutritt von flüssigem Stickstoff und Austritt von gasförmigem Stickstoff er¬ möglicht.The cartridges pass from the cell wheel via a guide 21 into the cold bath 2, which is filled with liquid nitrogen. The guide 21 expediently consists of an elongated basket construction which is open on all sides and which enables the unhindered entry of liquid nitrogen and the exit of gaseous nitrogen.
Auf ihrem Weg durch das Kältebad 2, das über die Lei¬ tung 24 niveauabhängig mit frischem Flüssigstickstoff LIN beschickt wird und zur Niveaukontrolle einen Meßfühler LIC aufweist, werden die Kartuschen 13 auf die Badtemperatur abgekühlt. Die Käfigstruktur der Füh¬ rung 21 stellt dabei den freien Zugang des Kältemediums und den schnellen Abzug des erzeugten gasförmigen Stickstoffs sicher. Gasförmiger Stickstoff wird aus dem Badbereich über die Leitung 16 mit Hilfe eines Ventila¬ tors 17 abgezogen. Die Länge der Führung 21 und die Transportgeschwindigkeit sind so eingestellt, daß die Kartuschen 13 auch bei vollständiger Restfüllung auf eine hinreichend tiefe Temperatur von wenigstens -80°C bis -100°C abgekühlt werden.The cartridges 13 are cooled to the bath temperature on their way through the cooling bath 2, which is fed with fresh liquid nitrogen LIN via line 24 depending on the level and has a measuring sensor LIC for level control. The cage structure of the guide 21 ensures free access of the cooling medium and the rapid removal of the gaseous nitrogen generated. Gaseous nitrogen is withdrawn from the bath area via line 16 with the aid of a fan 17. The length of the guide 21 and the transport speed are set in such a way that the cartridges 13 are cooled to a sufficiently low temperature of at least -80 ° C. to -100 ° C. even when the remaining filling is completely full.
Der Transport der Kartuschen 13 in der Führung 21 er¬ folgt mit Hilfe der Transporteinrichtung 23, die zweck- mäßigerweise aus einem im Kreis geführten Transportband 25 mit davon abstehenden Transportgabeln 26 besteht, die von oben in die Führung 21 eingreifen und die darin geführten Kartuschen 13 vor sich herschieben. Trans¬ portrollen 27 sorgen für eine präzise Führung der Transportgabeln 26. Die Gabeln 26 sind auf dem Trans¬ portband 25 in Abständen angeordnet, die auf die Größe der zu transportierenden Kartuschen 13 abgestimmt sind. Eine Meßstation M dient der Überwachung der Transport¬ geschwindigkeit und deren Abstimmung mit der Zuführge¬ schwindigkeit der Kartuschen 13.The cartridges 13 are transported in the guide 21 with the aid of the transport device 23, which moderately consists of a circular conveyor belt 25 with projecting forks 26 which engage from above in the guide 21 and push the cartridges 13 guided in front of it. Transport rollers 27 ensure precise guidance of the transport forks 26. The forks 26 are arranged on the conveyor belt 25 at intervals which are matched to the size of the cartridges 13 to be transported. A measuring station M is used to monitor the transport speed and to coordinate it with the feed speed of the cartridges 13.
Nach Durchlaufen des Kältebades 2 gelangen die Kartu¬ schen 13 aus der Führung 21 in die Fördereinrichtung 3 (Fig. 3) in Form eines umlaufenden Förderbandes 31, das auf die Größe der Kartuschen 13 abgestimmte Transport¬ segmente besitzt. Die Fördereinrichtung 3 ist vorzugs¬ weise als Steilförderer ausgebildet, der die Kartuschen 13 in den von in regelmäßigen Abständen angeordneten Transportgabeln 33 gebildeten Segmenten aufnimmt und über Kopf in die Zerkleinerungseinrichtung 4 abgibt. Das Förderband ist über mit einer Meßstation M zur Überwachung und Steuerung der Fördergeschwindigkeit versehene Rollen 32 geführt.After passing through the cooling bath 2, the cartridges 13 pass from the guide 21 into the conveying device 3 (FIG. 3) in the form of a revolving conveyor belt 31 which has transport segments matched to the size of the cartridges 13. The conveying device 3 is preferably designed as a steep conveyor which receives the cartridges 13 in the segments formed by transport forks 33 arranged at regular intervals and delivers them overhead into the comminution device 4. The conveyor belt is guided over rollers 32 provided with a measuring station M for monitoring and controlling the conveying speed.
Die Zerkleinerungseinrichtung 4 besteht aus einem Shredder oder vorzugsweise einer Hammermühle 41. Vor¬ zugsweise arbeitet die Hammermühle 41 gegen ein Sieb, um eine bestimmt Korngröße des zerkleinerten Materials zu gewährleisten. Gleichzeitig bewirkt das Sieb 42 einen Walkeffekt, der sich positiv auf die Abtrennung der durch die Kälte versprödeten Inhaltsstoffe von dem Behältermaterial auswirkt. Es versteht sich, daß zur Aufrechererhaltung der erforderlichen tiefen Temperatu¬ ren von -80°C bis -100°C Kältemittel, vorzugsweise Flüssigstickstoff LIN über die Leitung 43 zugegeben werden kann, wenn die Temperaturkontrolle TK einen un- zulässigen Temperaturanstieg meldet. Die Arbeitsge¬ schwindigkeit wird über den Meßfühler M kontrolliert und gesteuert. Gasförmiger Stickstoff wird über die Leitung 44 abgeführt und recycliert oder über ein Ven¬ til 45 abgeblasen.The comminution device 4 consists of a shredder or preferably a hammer mill 41. The hammer mill 41 preferably works against a sieve in order to ensure a certain grain size of the comminuted material. At the same time, the sieve 42 has a flexing effect, which has a positive effect on the separation of the ingredients, which are embrittled by the cold, from the container material. It goes without saying that, in order to maintain the required low temperatures of -80 ° C. to -100 ° C., refrigerant, preferably liquid nitrogen LIN, can be added via line 43 if the temperature control TK permissible temperature rise reports. The working speed is checked and controlled via the measuring sensor M. Gaseous nitrogen is discharged via line 44 and recycled or blown off via a valve 45.
Aus der Zerkleinerung 4 gelangt das zerkleinerte Mate¬ rial in die Sortiereinrichtung 5. Diese besteht zunächst aus einem Rüttelsieb 51, an dem eine Trennung der Grob- von den Feinteilen vorgenommen wird. Grob¬ teile sind hauptsächlich die zerkleinerten Materialien des Behälters, die auf dem schräggestellten Sieb 51 ab¬ gerüttelt werden und aus dem Verfahren über eine nicht dargestellte Schleuse ausgetragen werden.From the comminution 4, the comminuted material arrives in the sorting device 5. This initially consists of a vibrating screen 51, on which the coarse and the fine parts are separated. Large parts are mainly the comminuted materials of the container, which are shaken off on the inclined sieve 51 and are discharged from the process via a lock, not shown.
Pulverförmige Inhaltsstoffe und Feinan'teile des Behäl¬ ters gelangen durch das Rüttelsieb 51 hindurch auf einen ersten Magnetabscheider 52, der restliche Eisen- und Aluminiumbestandteile von Kunststoffpartikeln und Inhaltsstoffen abtrennt. Dabei werden an dem ersten Ma¬ gnetabscheider 52 zunächst magnetische Bestandteile ab¬ getrennt und auf ein erstes Transportband 53 gegeben, das auch die vom Sieb 51 abgerüttelten Metall- und Kunststoffteile aufnimmt. Ein zweites Transportband 54 nimmt Kunststoffe, Inhaltsstoffe und nichtmagnetische Metallteile auf, die über einem mit dem Transportband gekoppelten zweiten Magnetabscheider 55 in metallische und nichtmetallische Anteile aufgetrennt werden. Die metallischen Anteile geraten auf das erste Transport¬ band 53, die nichtmetallischen werden unmittelbar in den Sprühturm 6 geführt. Kalter gasförmiger Stickstoff kann über die Leitung 56 zugeführt werden, wenn die Temperaturkontrolle TIC einen unzulässigen Temperatur¬ anstieg meldet. Meßfühler M kontrollieren die Arbeits¬ geschwindigkeit aller bewegten Teile des Trennsystems 5. Sofern die Kartuschen zur Gänze aus nicht metalli- 04 PCΪ7EP95/03010Powdery ingredients and fine particles of the container pass through the vibrating screen 51 to a first magnetic separator 52, which separates the remaining iron and aluminum components from plastic particles and ingredients. Magnetic components are first separated on the first magnetic separator 52 and placed on a first conveyor belt 53, which also receives the metal and plastic parts shaken off the sieve 51. A second conveyor belt 54 receives plastics, ingredients and non-magnetic metal parts, which are separated into metallic and non-metallic components via a second magnetic separator 55 coupled to the conveyor belt. The metallic components get on the first conveyor belt 53, the non-metallic components are fed directly into the spray tower 6. Cold gaseous nitrogen can be supplied via line 56 when the temperature control TIC reports an impermissible temperature increase. Measuring sensors M check the working speed of all moving parts of the separation system 5. If the cartridges are made entirely of non-metallic 04 PCΪ7EP95 / 03010
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sehen Materialien bestehen, kann natürlich auf die Ma¬ gnetabscheider verzichtet werden.If there are materials, the magnetic separator can of course be dispensed with.
Es versteht sich, daß sowohl in der Zerkleinerungsan¬ lage wie auch in der Sortiereinrichtung eine Temperatur von höchstens -80°C bis -100°C durch entsprechende Zu¬ leitungen für Kältemittel, vorzugsweise Stickstoff in gasförmiger oder flüssiger Form, gewährleistet wird.It goes without saying that a temperature of at most -80.degree. C. to -100.degree. C. is ensured in the comminution system as well as in the sorting device by appropriate feed lines for refrigerants, preferably nitrogen in gaseous or liquid form.
Die in den Sprühturm 6 (Fig. 4) gelangenden pulverför- migen Inhaltsstoffe und Kuststoffteile, die eine Tempe¬ ratur von höchstens -80°C bis -100°C haben, so daß auch darin enthaltene Lösemittel in festem Zustand vorlie¬ gen, werden mit im oberen Bereich des Sprühturms 6 über die Zuleitung 61 eingesprühten Reaktionsmedium und ggf. Katalysator versetzt. Das Reaktionsmedium, vorzugsweise Ethylenglykol, befindet sich in flüssigem Zustand im Vorratstank 62, der Katalysator im Vorratstank 63. Bei¬ den Tanks sind Dosierstationen zugeordnet.The powdery ingredients and plastic parts which reach the spray tower 6 (FIG. 4) and which have a temperature of at most -80.degree. C. to -100.degree. C., so that solvents contained therein are also present in a solid state with the reaction medium sprayed in via the feed line 61 in the upper region of the spray tower 6 and optionally catalyst. The reaction medium, preferably ethylene glycol, is in the liquid state in the storage tank 62, the catalyst in the storage tank 63. Dosing stations are assigned to the tanks.
Reaktionsmedium aus dem Behälter 62 und Katalysator aus dem Behälter 63 werden über die Leitung 61 in den Sprühturm 6 in dosiertem Verhältnis zu den reaktionsfä¬ higen Inhaltsstoffen eingedüst, wobei im Verlauf der Zuleitung 61 eine Vorkühlstrecke vorgesehen sein kann, um die Materialien auf eine zuträgliche Temperatur (oberhalb des Schmelzpunktes) abzukühlen. Die Verfesti¬ gung des Sprühguts erfolgt bei Eintritt in den oder in¬ nerhalb des Sprühturms selbst bei den dort herrschenden Temperaturen von weniger als -80°C bis -100°C. Zur Auf¬ rechterhaltung der Temperatur im Sprühturm ist es daher zweckmäßig, zusätzlich Kühlmedium einzuführen, bei¬ spielsweise flüssigen Stickstoff LIN über die Leitung 64 oder gasförmigen Stickstoff über die Leitung 65, wenn die Temperaturkontrolle TIC einen Bedarf meldet. Dabei ist es zweckmäßig, das Kühlmedium in den unteren Bereichen des Sprühturms einzudüsen, um durch den im Sprühturm 6 aufsteigenden Kaltstickstoff eine zusätzli¬ che Verwirbelung und Vermischung von reaktionsfähiger Verbindung, Katalysator und reaktionsfähigem Dosenin¬ halt zu gewährleisten.Reaction medium from the container 62 and catalyst from the container 63 are injected via the line 61 into the spray tower 6 in a metered ratio to the reactive ingredients, it being possible for a pre-cooling section to be provided in the course of the supply line 61 in order to bring the materials to an acceptable temperature cool (above the melting point). The spray material is solidified upon entry into or within the spray tower, even at the temperatures of less than -80 ° C. to -100 ° C. To maintain the temperature in the spray tower, it is therefore expedient to introduce additional cooling medium, for example liquid nitrogen LIN via line 64 or gaseous nitrogen via line 65 when the temperature control TIC signals a need. It is expedient to inject the cooling medium in the lower areas of the spray tower in order to Spray tower 6 ascending cold nitrogen to ensure an additional swirling and mixing of reactive compound, catalyst and reactive dose content.
Aus dem Sprühturm 6 gelangt die Mischung aus reaktions¬ fähigem Kartuscheninhalt, reaktionsfähiger Verbindung und Katalysator in Pulverform in den Reaktionsraum 7. Innerhalb des Reaktionsraums 7 ist ein Reaktionsband 71 angeordnet, das das Fallgut aus dem Sprühturm 6 auf¬ nimmt und in die eigentliche Reaktionszone 72 führt, wo die Reaktion durch Wärme induziert wird. Hierzu sind Wärmeelemente 73 oberhalb des Förderbandes 71 angeord¬ net, die das Reaktionsgut auf dem Förderband 71 mit Mi¬ krowellen- oder Infrarotstrahlen auf eine für die Reak¬ tion ausreichende Temperatur, beispielsweise etwa Raum¬ temperatur oder darüber, aufheizen.The mixture of reactive cartridge contents, reactive compound and catalyst in powder form reaches the reaction space 7 from the spray tower 6. A reaction belt 71 is arranged inside the reaction space 7, which takes up the falling material from the spray tower 6 and into the actual reaction zone 72 leads where the reaction is induced by heat. For this purpose, heating elements 73 are arranged above the conveyor belt 71, which use microwaves or infrared rays to heat the reaction material on the conveyor belt 71 to a temperature sufficient for the reaction, for example about room temperature or above.
Um ein Anbacken des Reaktionsgutes 74, d. h. der Mi¬ schung aus reaktionsfähigem Kartuscheninhalt, reakti¬ onsfähiger Verbindung und Katalysator, an dem Förder¬ band 71 zu verhindern, kann es zweckmäßig sein, das Förderband mit einer Trennfolie 75 abzudecken, die von einer Rolle 76a abgewickelt und auf eine zweite Rolle 76b aufgewickelt wird. Die Trennfolie ist ggf. mehrfach verwendbar.In order for the reaction material 74, e.g. H. To prevent the mixture of reactive cartridge content, reactive compound and catalyst on the conveyor belt 71, it may be expedient to cover the conveyor belt with a separating film 75, which is unwound from a roll 76a and wound onto a second roll 76b becomes. The release film can be used several times if necessary.
Auf dem Förderband 71 reagiert das Reaktionsgut zu dem jeweils gewünschten Produkt ab. Gleichzeitig werden in der Mischung aus dem Sprühturm noch enthaltene Lösemit¬ tel und adsorptiv gebundener Stickstoff des Kältemedi¬ ums freigesetzt und über die Leitung 77 abgesaugt und einer (nicht dargestellten) Abtrennung und Lösemittel¬ gewinnung zugeführt. Bei Gegenwart oder Entstehen eines Schäummittels, wie Pentan oder CO2, bewirkt der Aus¬ tritt aus dem Reaktionsgut 74 eine teilweise Aufschäu- mung des Reaktionsguts, die für bestimmte Verwendungsz¬ wecke nicht unerwünscht ist.The reaction material reacts on the conveyor belt 71 to the respectively desired product. At the same time, solvents and adsorptively bound nitrogen of the refrigerant still contained in the mixture from the spray tower are released and sucked off via line 77 and fed to a separation (not shown) and solvent extraction. In the presence or formation of a foaming agent, such as pentane or CO 2, the exit from the reaction material 74 causes a partial foaming tion of the reaction mixture, which is not undesirable for certain purposes.
Am Ende des Forderbandes 71 befindet sich ein Schaber 78, mit dem das ausreagierte Reaktionsgut vom Forder¬ band bzw. der Trennfolie gelost und über die Pro¬ duktschleuse 8 aus dem Verfahren ausgeschleust und über ein Foderband 81 abgeführt wird. Stickstoffleitungen 81 und 82 regeln die Schutzgasversorgung im Schleusenbe- reich, wobei als Schutzgas zweckmaßigerweise Stickstoff eingesetzt wird, der aber nicht gekühlt sein muß. Wei¬ tere Stickstoffleitungen 83 und 84 im Bereich des Ein¬ tritts und Austritts der Trennfolie 75 verhindern den Sauerstoffeintritt in das System in diesem Bereich. Auch hier ist die Verwendung von Kuhlstickstoff nicht erforderlich.At the end of the conveyor belt 71 there is a scraper 78 with which the reacted reaction material is detached from the conveyor belt or the separating film and discharged from the process via the product lock 8 and discharged via a conveyor belt 81. Nitrogen lines 81 and 82 regulate the shielding gas supply in the lock area, nitrogen being expediently used as the shielding gas, but this need not be cooled. Further nitrogen lines 83 and 84 in the area of the entry and exit of the separating film 75 prevent oxygen from entering the system in this area. The use of cooling nitrogen is not necessary here either.
Es versteht sich, daß das erfindungsgemaße Verfahren in einer kalte- und war eisolierten Anlage durchgeführt wird. Insbesondere muß auch hier der Eintritt von Sau¬ erstoff verhindert werden um das Einkondensieren von flussigem Sauerstoff in das Kaltebad 2 zu verhindern. Für die Gasfuhrung von Vorteil ist dabei, daß das ge¬ samte Verfahren bis in den Spruhturm 6 hinein bei Tem¬ peraturen durchgeführt wird, bei denen Lose- und Schaummittel in festem Zustand vorliegen. Dies erlaubt es, diese zentral über die Absaugleitung 77 im Reakti¬ onsraum 7 abzuziehen und der Gewinnung zuzuführen. Das ausreagierte/ausgehartete Polyurethanmatenal, das aus der Produktschleuse 8 aus dem Verfahren austritt, kann als Granulat beliebigen Weiterverwendungen zugeführt werden. In Frage kommt beispielsweise die Verwendung für Isoliermaterialien und in Verbundmaterialien. It is understood that the method according to the invention is carried out in a cold and was insulated plant. In particular, the entry of oxygen must also be prevented here in order to prevent the condensation of liquid oxygen into the cold bath 2. It is advantageous for the gas supply that the entire process is carried out into the spray tower 6 at temperatures at which loose and foaming agents are present in a solid state. This allows them to be withdrawn centrally via the suction line 77 in the reaction space 7 and fed to the extraction. The fully reacted / hardened polyurethane material, which emerges from the process from the product lock 8, can be used as granules for any further use. For example, the use for insulating materials and in composite materials comes into question.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Erzeugung von im wesentlichen homogenen Mischungen reaktionsfähiger Substanzen, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Substanzen getrennt voneinander in eine Kältezone eingebracht und soweit abgekühlt werden, daß sie in festem und unreaktivem Zustand vorliegen, und danach in fein verteiltem Zustand in eine Mischzone eingebracht und dort miteinander vermischt werden, wo¬ bei die Temperatur in der Mischzone unterhalb der Er¬ weichungstemperatur der so erhaltenen Mischung gehalten wird.1. A process for the production of substantially homogeneous mixtures of reactive substances, characterized gekenn¬ characterized in that the substances are introduced separately from each other in a cold zone and cooled to the extent that they are in solid and unreactive state, and then in a finely divided state in a mixing zone introduced and mixed there, the temperature in the mixing zone being kept below the softening temperature of the mixture thus obtained.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es bei einer Temperatur < -80"C durchgeführt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that it is carried out at a temperature <-80 "C.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es bei der Temperatur flüssigen Stickstoffs unter Sau¬ erstoffausschluß durchgeführt wird.3. The method according to claim 2, characterized in that it is carried out at the temperature of liquid nitrogen with exclusion of oxygen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß wenigstens eine der Substanzen als Flüssigkeit vorliegt.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized ge indicates that at least one of the substances is present as a liquid.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß wenigstens eine der Substanzen in ei¬ nem Lösungsmittel gelöst vorliegt.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized ge indicates that at least one of the substances is dissolved in egg nem solvent.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich¬ net, daß wenigstens eine der Substanzen unter Versprü¬ hen abgekühlt und verfestigt wird.6. The method according to claim 4 or 5, characterized gekennzeich¬ net that at least one of the substances is cooled under spraying and solidified.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Substan- zen bei eine Temperatur <-80°C mechanisch pulverisiert wird.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one of the substances zen is mechanically pulverized at a temperature <-80 ° C.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Mischzone ein Sprühturm ist.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the mixing zone is a spray tower.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine der reaktionsfähigen Substanzen unter Abkühlung und Verfestigung in den Sprühturm eingedüst wird, wobei eine oder mehrere weitere Substanzen den Sprühturm in fein verteiltem Zustand passieren.9. The method according to claim 8, characterized in that one of the reactive substances is injected into the spray tower while cooling and solidifying, one or more further substances passing through the spray tower in a finely divided state.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich¬ net, daß gasformiger oder flüssiger kalter Stickstoff zur Temperatursteuerung in den Sprühturm vorzugsweise in dessen unteren Bereich eingedüst wird.10. The method according to claim 8 or 9, characterized gekennzeich¬ net that gaseous or liquid cold nitrogen for temperature control in the spray tower is preferably injected in its lower region.
11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, daß der Mischzone eine Reaktions¬ zone nachgeschaltet ist, in der die im wesentlichen ho¬ mogene Mischung miteinander reaktionsfähiger Substanzen auf eine zur Reaktion ausreichende Temperatur gebracht und ausreagieren gelassen wird.11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the mixing zone is followed by a reaction zone in which the substantially homogeneous mixture of substances which are reactive with one another is brought to a temperature sufficient for the reaction and allowed to react.
12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, daß es auf die Aufbereitung von in Emballagen enthaltenen reaktionsfähigen Ruckstanden angewandt wird.12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that it is applied to the treatment of reactive residues contained in packaging.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die reaktionsfähigen Ruckstände isocyanatgruppenhaltige Prepolymere für die Polyurethanschaumherstellung sind.13. The method according to claim 12, characterized in that the reactive residues are prepolymers containing isocyanate groups for the production of polyurethane foam.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die isocyanatgruppenhaltigen Prepolymere mit einer hy- droxygruppenhaltigen Verbindung vermischt werden. 14. The method according to claim 13, characterized in that the prepolymers containing isocyanate groups are mixed with a compound containing hydroxyl groups.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die hydroxyhaltige Verbindung Wasser, Ethylenglykol oder ein Polyetheralkohol ist.15. The method according to claim 14, characterized in that the hydroxy-containing compound is water, ethylene glycol or a polyether alcohol.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in der Misch- und/oder Reaktions¬ zone Zusatzstoffe zugesetzt werden.16. The method according to any one of claims 12 to 15, characterized in that additives are added in the mixing and / or reaction zone.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionszone mit Mikrowellen beheizt wird. 17. The method according to any one of claims 12 to 16, characterized in that the reaction zone is heated with microwaves.
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