EP4277774A1 - Verfahren zur stofflichen verwertung von einem polyurethan - Google Patents

Verfahren zur stofflichen verwertung von einem polyurethan

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EP4277774A1
EP4277774A1 EP21843623.6A EP21843623A EP4277774A1 EP 4277774 A1 EP4277774 A1 EP 4277774A1 EP 21843623 A EP21843623 A EP 21843623A EP 4277774 A1 EP4277774 A1 EP 4277774A1
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EP
European Patent Office
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polyurethane
press
conveyor belt
machine
weight
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP21843623.6A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Delphine Delmas
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Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP4277774A1 publication Critical patent/EP4277774A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B29L2031/709—Articles shaped in a closed loop, e.g. conveyor belts
    • B29L2031/7092—Conveyor belts

Definitions

  • the invention relates to a method for material utilization of a polyurethane from a press sleeve or from a press roller or from a conveyor belt, in particular for a machine for the production or treatment of a fibrous web, such as a paper, cardboard or tissue machine, the press sleeve or the press roller or the conveyor belt comprises at least one layer comprising a crosslinked polyurethane, the polyurethane being heated to a temperature greater than 150° C. and thus being melted.
  • Press rolls are used in a large number of presses and, for example, in the form of shoe rolls in shoe presses, which in turn are used in particular for dewatering fibrous webs, such as paper webs.
  • Such shoe presses are constructed from a shoe roll and a backing roll with a press nip formed between them.
  • Shoe rolls consist of a stationary, ie non-rotating, pressing element, namely the shoe, and a flexible press jacket running around the shoe.
  • the shoe is supported by a yoke that carries it and is pressed against the press jacket surrounding it by means of hydraulic pressing elements.
  • An oil film is usually built up between the shoe and the press sleeve for lubrication.
  • press nip Due to the concave design of the shoe on its side opposite the backing roll, there is a comparatively long press nip, which is about 20 times longer than that of conventional presses consisting of two rotating rolls.
  • a fibrous web is guided through the press nip together with one or two press felt(s) and/or another conveyor belt, with the liquid emerging from the fibrous web due to the pressure exerted on the fibrous web in the press nip, which, in addition to water, contains dissolved and undissolved compounds such as fibers, fiber fragments, fillers and/or additives, is temporarily taken up by the press felt and by depressions provided in the press sleeve surface.
  • the of liquid absorbed by the press jacket is thrown off the press jacket before the press jacket re-enters the press nip.
  • the water absorbed by the press felt is removed with suction elements after leaving the press nip. Due to the relatively long press nip due to the concave design of the shoe, much better dewatering of the fibrous web is achieved with such a shoe press compared to a press consisting of two rotating rollers, so that the subsequent thermal drying can be correspondingly shorter. In this way, a particularly gentle and energy-efficient dewatering of the fibrous web is achieved.
  • press sleeves and conveyor belts Due to the high loads from water, fillers and/or additives as well as the mechanical stresses caused by the press impulse and the production speed, press sleeves and conveyor belts have a limited service life. After use, the worn press sleeves or conveyor belts are usually disposed of by either dumping them in a landfill or incinerating them, depending on the region.
  • thermoplastic rubber-polyurethane composite structure is known from publication EP3689935A1, which although it uses the thermoplastic properties of this polyurethane compound, is not suitable for use in press sleeves. This is because such a composite structure is not suitable for the high mechanical and chemical loads on the press sleeves and conveyor belts. In particular, the press sleeves in the shoe press are regularly treated with biocides and chemical cleaning agents, so a rubber content is not possible.
  • the publication DE102013200482A1 describes a method for processing fiber composite components. However, it is not primarily about reusing the matrix material, but about recovering high-quality reinforcing fibers in the matrix material, such as carbon fibers in components in the automotive industry. It is only mentioned that the aqueous phase, which contains the decomposition products of the plastic, can be processed into new chemical raw materials if necessary. Thus, the plastic matrix material, such as polyurethane, should first be broken down into its individual components.
  • the publication WO2016055414A1 describes a mat or a belt for use in track construction for rail vehicles, in road construction or as conveyor belts for the extraction of minerals in quarries, in gravel works or in mine construction.
  • the mats or bands are produced in a scattering process without vulcanization and consist of at least two scattering layers of a thermoplastic elastomer compound in the form of a rubber powder-modified polymerization mixture of rubber powder and a main thermoplastic and at least one fabric layer.
  • press sleeves in particular shoe press sleeves, are nowadays used in machines for producing or treating a fibrous web, such as a paper, cardboard or tissue machine, which comprise a polyurethane whose crosslinker consists partly of amines.
  • a fibrous web such as a paper, cardboard or tissue machine
  • a polyurethane whose crosslinker consists partly of amines.
  • the object of the present invention is to improve the CC balance with regard to used press sleeves, in particular shoe press sleeves, press rolls, in particular their covers or conveyor belts in machines for the production or treatment of a fibrous web.
  • the object is achieved by a generic method as described at the outset, in which the polyurethane comprises an amine crosslinker.
  • the polyurethane although it is provided with amines in the crosslinker, would have sufficient thermoplastic properties to be able to be reused in a sufficiently high quality manner, in particular to make a new press sleeve or a new press roller or press roller cover or to produce a new conveyor belt for a machine for the production or treatment of a fibrous web.
  • the amine component in the crosslinker of the polyurethane to be recycled should not be too large, so that the polyurethane does not lose its thermoplastic properties.
  • the proportion of the amine crosslinking agent is preferably at least 2% by weight and/or at most 15% by weight, more preferably the proportion of the amine crosslinking agent is at least 3% by weight and/or at most 10% by weight and more more preferably, the proportion of the amine crosslinker is at least 4% by weight and/or at most 9% by weight. Such a proportion of amines has led to particularly good results in practice.
  • the percentage by weight is based on the total weight of the crosslinker.
  • the crosslinker serves to crosslink polyols and isocyanates with one another.
  • the polyurethane is typically used as a so-called “cast polyurethane”. This means that the individual components of the polyurethane, such as polyols, isocyanates and crosslinkers, are only brought into contact with one another and only react with one another when the end product is manufactured. However, the same polyurethane can then be used as a so-called "mold polyurethane” during recycling. This means that it can be crushed and melted down again at the appropriate temperature.
  • At least part of the remaining crosslinker preferably all of the remaining crosslinker, consists of the group of short-chain dialcohols, in particular 1,2-ethylene glycol and/or 1,4-butanediol and/or 1,6 -hexanediol.
  • the melting temperature of the polyurethane is between 150°C and 260°C. This can be achieved by a targeted mixture of the amines and short-chain dialcohols, in particular diols of the formula (I).
  • barA stands for "bar absolute”, i.e. without taking the ambient air pressure into account.
  • the press cover or the press roller or the conveyor belt also includes a reinforcement structure, such as a supporting fabric, which is preferably completely surrounded by polyurethane. Thread scrims or knitted fabrics, for example, can also be used as suitable reinforcement structures.
  • One embodiment of the method according to the invention provides that the polyurethane layer, the polyurethane of which is melted down, is free of the reinforcement structure. In other words, only polyurethane in which no reinforcement structure is embedded is recycled. If, for example, the reinforcement structure is only provided in a middle layer of a shoe press jacket, only the polyurethane of the radially inner and/or the radially outer layer can be separated and melted down again. This saves the effort of separating the non-fusible reinforcement structure from the polyurethane immediately surrounding it.
  • non-meltable fractions in particular dirt or parts of a reinforcement structure, such as a supporting fabric, to be removed from the molten polyurethane, in particular by sieving, raking, decanting or skimming.
  • non-meltable parts in particular dirt or parts of a reinforcement structure, such as a supporting fabric, can also be mechanically separated from the polyurethane layer before the melting process, in particular by machining.
  • the polyurethane can be recycled particularly well if the polyurethane is melted in a closed conveying device, in particular in a screw extruder, preferably with the exclusion of oxygen.
  • the conveying device can include a conveying area, a compression area, an area for homogenization, a heating area and/or one or more devices for degassing.
  • the conveying device can be selected in such a way that the working pressure of more than 10 barA and the melting temperature of the thermoplastic polyurethane of more than 150° C. can be achieved.
  • a device for degassing can ensure that oxygen can be removed, in particular by means of a connected vacuum.
  • a bead-like granulate can be created from the molten polyurethane, suitable for use in further process steps, such as in an injection molding and/or extrusion process, for the production of new products, in particular for the production of a press sleeve or a Press roller or a conveyor belt, in particular for a machine for the production or treatment of a fibrous web, such as a paper, cardboard or tissue machine.
  • Another aspect of the present invention relates to a press cover or a press roll or a press roll cover or a conveyor belt, in particular for a machine for the production or treatment of a fibrous web, such as a paper, cardboard or tissue machine, comprising at least one layer comprising a crosslinked polyurethane, wherein the Polyurethane is prepared according to the inventive method for recycling of a polyurethane described above.
  • Figure 1 a schematic view of a shoe press with a press jacket according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 a schematic view of a method for recycling a press cover according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a schematic cross section of a shoe press 1 which includes a shoe roll 2 and a counter roll 3 .
  • the counter-roller 3 consists of a rotating cylindrically configured roller
  • the Shoe roller 2 composed of a shoe 4, a standing yoke 5 supporting this and a press cover 6.
  • the shoe 4 is supported by the yoke 5 and is pressed against the press jacket 6 running around it via hydraulic press elements (not shown). Due to the concave design of the shoe 4 on its side opposite the counter-roller 3, there is a comparatively long press gap 7.
  • the shoe press 1 is particularly suitable for dewatering fibrous webs 8, such as paper webs.
  • a fibrous web 8 is guided through the press nip 7 with one or two press felts 9, with the liquid emerging from the fibrous web 8 due to the pressure exerted on the fibrous web 8 in the press nip 7, which, in addition to water, contains dissolved and undissolved compounds , such as fibers, fiber fragments, fillers and/or additives, is temporarily received by the press felt(s) 9 and by depressions provided in the press jacket surface, such as grooves or blind bores (not shown).
  • the press felt(s) 9 After leaving the press gap 7, the liquid taken up by the press jacket 6 is thrown off the press jacket 6 before the press jacket 6 enters the press gap 7 again.
  • the water taken up by the press felt 9 is removed with suction elements after leaving the press nip 7 .
  • FIG. 2 shows a device 10 for a method for the recycling of press sleeves 6 .
  • a part of a polyurethane layer 11 is first removed mechanically from the press cover 6, which is then fed into a conveyor device 12. melted and processed into granules.
  • the conveyor device 12 is designed as a screw press 13 .
  • the conveying device 12 has one or more degassing devices 14 , a conveying area 15 , a compression area 16 , a homogenization area 17 , and one or more heating elements 18 which melt part of the polyurethane layer 11 in a heating area 19 .
  • a polyurethane granulate 20 that can be used for recycling 10 can then be produced by cooling and decompression.

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Abstract

Verfahren zur stofflichen Verwertung von einem Polyurethan aus einem Pressmantel (6) oder aus einer Presswalze oder aus einem Transportband, insbesondere für eine Maschine zur Herstellung oder Behandlung einer Faserstoffbahn, wie Papier-, Karton oder Tissuemaschine, wobei der Pressmantel bzw. die Presswalze bzw. das Transportband wenigstens eine ein vernetztes Polyurethan umfassende Schicht (11) umfasst, wobei das Polyurethan auf eine Temperatur größer 150°C erwärmt und somit geschmolzen wird, wobei das Polyurethan einen aminen Vernetzer umfasst. Ferner betrifft die Erfindung einen Pressmantel (6) oder eine Presswalze oder ein Transportband, insbesondere für eine Maschine zur Herstellung oder Behandlung einer Faserstoffbahn, wie Papier-, Karton oder Tissuemaschine, umfassend wenigstens eine ein vernetztes Polyurethan umfassende Schicht, wobei das Polyurethan nach dem Verfahren hergestellt ist.

Description

Verfahren zur stofflichen Verwertung von einem Polyurethan
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur stofflichen Verwertung von einem Polyurethan aus einem Pressmantel oder aus einer Presswalze oder aus einem Transportband, insbesondere für eine Maschine zur Herstellung oder Behandlung einer Faserstoffbahn, wie Papier-, Karton oder Tissuemaschine, wobei der Pressmantel bzw. die Presswalze bzw. das Transportband wenigstens eine ein vernetztes Polyurethan umfassende Schicht umfasst, wobei das Polyurethan auf eine Temperatur größer 150°C erwärmt und somit geschmolzen wird.
Presswalzen werden in einer Vielzahl von Pressen und beispielsweise in der Form von Schuhwalzen in Schuhpressen eingesetzt, welche wiederum insbesondere zur Entwässerung von Faserstoffbahnen, wie Papierbahnen, verwendet werden. Derartige Schuhpressen sind aus einer Schuhwalze und einer Gegenwalze mit einem dazwischen ausgebildeten Pressspalt aufgebaut. Dabei bestehen Schuhwalzen aus einem stationären, d.h. nicht rotierenden, Presselement, nämlich dem Schuh, und aus einem den Schuh umlaufenden flexiblen Pressmantel. Üblicherweise wird der Schuh durch ein diesen tragendes Joch abgestützt und über hydraulische Presselemente an den diesen umlaufenden Pressmantel angepresst. Dabei wird in der Regel zwischen dem Schuh und dem Pressmantel zur Schmierung ein Ölfilm aufgebaut. Aufgrund der konkaven Ausgestaltung des Schuhs an seiner der Gegenwalze gegenüberliegenden Seite ergibt sich ein vergleichsweise langer Pressspalt, welcher etwa 20-mal länger ist als der von herkömmlichen, aus zwei umlaufenden Walzen bestehenden Pressen. Bei dem Betrieb der Schuhpresse wird eine Faserstoffbahn zusammen mit einem oder zwei Pressfilz(en) oder/oder einem weiteren Transportband durch den Pressspalt geführt, wobei die aufgrund des in dem Pressspalt auf die Faserstoffbahn ausgeübten Drucks aus der Faserstoffbahn austretende Flüssigkeit, welche neben Wasser gelöste und ungelöste Verbindungen, wie beispielsweise Fasern, Faserbruchstücke, Füllstoffe und/oder Additive, enthält, von dem Pressfilz und von in der Pressmanteloberfläche vorgesehen Vertiefungen vorübergehend aufgenommen wird. Nach dem Verlassen des Pressspalts wird die von dem Pressmantel aufgenommene Flüssigkeit von dem Pressmantel abgeschleudert, bevor der Pressmantel erneut in den Pressspalt eintritt. Zudem wird das von dem Pressfilz aufgenommene Wasser nach dem Verlassen des Pressspalts mit Saugelementen entfernt. Aufgrund des wegen der konkaven Ausgestaltung des Schuhs vergleichsweise langen Pressspalts wird mit einer solchen Schuhpresse im Vergleich zu einer aus zwei rotierenden Walzen bestehenden Presse eine wesentlich bessere Entwässerung der Faserstoffbahn erreicht, so dass die nachfolgende thermische Trocknung entsprechend kürzer ausfallen kann. Auf diese Weise wird eine besonders schonende und energieeffiziente Entwässerung der Faserstoffbahn erreicht.
Aufgrund der hohen Belastungen durch Wasser, Füllstoffe und/oder Additive sowie den mechanischen Beanspruchungen durch den Pressimpuls und die Produktionsgeschwindigkeit haben Pressenmäntel und Transportbänder eine beschränkte Nutzungsdauer. Nach der Nutzung werden die verschlissenen Pressenmäntel oder Transportbänder üblicher weise entsorgt, indem sie je nach Region entweder in einer Deponie gelagert oder verbrannt werden.
Aus der Druckschrift EP3744812A1 ist ein Verfahren zur Verwertung von Polyurethan bekannt, das allerdings eine Pyrolyse beinhaltet, und nicht thermoplastische Eigenschaften eines Polyurethans zu Nutze macht.
Aus der Druckschrift EP3689935A1 ist eine Herstellung einer thermoplasten Gummi- Polyurethan Verbundstruktur bekannt, die zwar die thermoplastischen Eigenschaften dieser Polyurethan Verbindung nutzt, allerding nicht für den Einsatz in Pressmänteln geeignet ist. Denn eine derartige Verbundstruktur ist nicht für die hohen mechanischen und chemischen Belastungen der Pressmäntel und Transportbänder geeignet. Insbesondere werden in der Schuhpresse die Pressmäntel regelmäßig mit Bioziden und chemischen Reinigungsmitteln behandelt, ein Gummi Anteil ist daher nicht möglich.
Aus der Druckschrift EP0607735A1 ist ein Verfahren zum Rückgewinnen von Polyurethan beschrieben. Dabei werden Abfälle aus thermoplastischem Polyurethan, die in der einer Fabrik bei der Herstellung von Schuhsollen anfallen, eingesammelt, gereinigt und zerkleinert, um dann in einem Schneckenextruder bei Temperaturen zwischen 140°C und 160°C erneut eingeschmolzen zu werden. Über die chemische Zusammensetzung des verwendeten Polyurethans finden sich in dieser Druckschrift keine Angaben. Es ist jedoch nicht zu erwarten, dass es sich bei einem solchen Polyurethan um ein Polyurethan handelt, welches geeignet ist, um in einem Pressmantel oder einer Presswalze oder einem Transportband, insbesondere für eine Maschine zur Herstellung oder Behandlung einer Faserstoffbahn, wie Papier-, Karton oder Tissuemaschine, verwendet zu werden.
Die Druckschrift DE102013200482A1 beschreibt ein Verfahren zur Aufbereitung von Faserverbundbauteilen. Dabei geht es jedoch in erster Linie nicht um die Wiederverwendung des Matrixmaterials, sondern um die Rückgewinnung hochwertiger Verstärkungsfasern in dem Matrixmaterial, wie zum Beispiel Carbonfasern in Bauteilen der Automobilindustrie. Erwähnt wird lediglich, dass die wässrige Phase, die die Abbauprodukte des Kunststoffs enthält, im Bedarfsfall zu neuen Chemierohstoffen aufgearbeitet werden kann. Somit soll das Kunststoffmatrixmaterial, wie zum Beispiel Polyurethan, zunächst in seine einzelnen Bestandteile zersetzt werden.
Die Druckschrift WO2016055414A1 beschreibt eine Matte oder ein Band zur Verwendung im Gleisbau für Schienenfahrzeuge, im Straßenbau oder als Förderbänder für die Förderung von Mineralien in Steinbrüchen, in Kieswerken oder im Minenbau. Die Matten oder Bänder sind vulkanisationsfrei in einem Streuverfahren hergestellt und bestehen zumindest aus zwei Streulagen aus einem thermoplastischen Elastomercompound in Form einer gummimehlmodifizierten Polymeriegierung aus Gummimehl und einem Hauptthermoplast sowie mindestens einer Gewebelage.
Ein eingangs beschriebenes, gattungsgemäßes Verfahren zur stofflichen Verwertung von einem Polyurethan ist in der erst am 21.04.2021 veröffentlichten Patentanmeldung EP3808532A1 beschrieben. Thermoplastisches Polyurethan, wie es zum Beispiel für Zahnriemen verwendet wird, wird recycelt, indem es bei Temperaturen zwischen 50°C und 300°C wieder eingeschmolzen wird. Allerdings lehrt diese Druckschrift, dass der Vernetzer des zu recycelnden Polyurethans nur aus einem Polyol, wie einem Diol oder Triol gebildet sein darf, nicht jedoch aus Aminen.
In der Praxis werden heutzutage in Maschinen zur Herstellung oder Behandlung einer Faserstoffbahn, wie Papier-, Karton oder Tissuemaschine, Pressmäntel, insbesondere Schuhpressmäntel, eingesetzt, die ein Polyurethan umfassen, dessen Vernetzer teilweise aus Aminen besteht. Bei solchen Pressmänteln ist man bisher davon ausgegangen, dass sich das amin-vernetzte Polyurethan darin nicht wieder einschmelzen lässt, da es nicht die dafür notwendigen thermoplastischen Eigenschaften aufweist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die CC -Bilanz hinsichtlich gebrauchter Pressmäntel, insbesondere Schuhpressmäntel, Presswalzen, insbesondere deren Bezüge oder Transportbänder in Maschinen zur Herstellung oder Behandlung einer Faserstoffbahn zu verbessern.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren bzw. durch eine Vorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Die abhängigen Ansprüche haben vorteilhafte Ausbildungen der vorliegenden Erfindung zum Gegenstand.
So wird die Aufgabe nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung durch ein eingangs beschriebenes, gattungsgemäßes Verfahren gelöst, bei dem das Polyurethan einen aminen Vernetzer umfasst.
Es ist das Verdienst der Erfinderin, erkannt zu haben, dass es entgegen eines lang vorhandenen Vorurteils in der Fachwelt, tatsächlich möglich ist, Polyurethan aus einem Pressmantel oder aus einer Presswalze oder aus einem Transportband, welches im Vernetzer ein Amin, wie zum Beispiel ein Diamin, umfasst, einzuschmelzen und auf diese Weise relativ einfach zu recyceln. Angesichts der relativ kurzen Einsatzdauer insbesondere bei Schuhpressbändern, kann somit die Verbrennung größerer Mengen an Polyurethan vermieden werden. Dies wirkt sich positiv auf die CC -Bilanz bei der Herstellung von Faserstoffbahnen, wie Papierbahnen, aus. Tatsächlich war es nicht abzusehen, dass das Polyurethan, obwohl es mit Aminen im Vernetzer versehen ist, ausreichend thermoplastische Eigenschaften aufweist, um in qualitativ ausreichend hochwertiger Weise, wiederverwendet werden zu können, insbesondere um daraus einen neuen Pressmantel oder eine neue Presswalze bzw. Presswalzenbezug oder ein neues Transportband für eine Maschine zur Herstellung oder Behandlung einer Faserstoffbahn herzustellen.
Der amine Bestandteil im Vernetzer des zu recycelnden Polyurethans sollte dabei jedoch nicht zu groß sein, damit das Polyurethan seine thermoplastischen Eigenschaften nicht verliert. Vorzugsweise macht der Anteil des aminen Vernetzers wenigstens 2 Gew.-% und/oder höchstens 15 Gew.-% aus, weiter bevorzugt macht der Anteil des aminen Vernetzers wenigstens 3 Gew.-% und/oder höchstens 10 Gew.-% aus und noch weiter bevorzugt macht der Anteil des aminen Vernetzers wenigstens 4 Gew.-% und/oder höchstens 9 Gew.-% aus. Ein solcher Anteil von Aminen hat in der Praxis zu besonders guten Resultaten geführt.
Die Gew.-%-Angabe bezieht sich dabei auf das Gesamtgewicht des Vernetzer. Der Vernetzer dient dazu, Polyole und Isocyanate miteinander zu vernetzen. Bei der ersten Herstellung eines solchen Pressmantels oder einer Presswalze bzw. eines Presswalzenbezug oder eines Transportbandes wird das Polyurethan in typischer Weise als so genanntes „Cast-Polyurethan“ verwendet. Das heißt, die einzelnen Bestandteile des Polyurethans, wie Polyole, Isocyanate und Vernetzer, werden erst dann miteinander in Verbindung gebracht und reagieren erst dann miteinander, wenn das Endprodukt hergestellt wird. Anschließend kann beim Recyceln dasselbe Polyurethan jedoch wie ein so genanntes „Mold-Polyurethan“ verwendet werden. Das heißt, es kann zerkleinert und bei entsprechender Temperatur wieder eingeschmolzen werden. Dabei behält es seine physischen Eigenschaften im hinreichen Maß bei, um wieder zu einem Pressmantel, einer Presswalze bzw. einem Presswalzenbezug oder einem Transportband für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn verwendet werden zu können. Bei Bedarf kann es natürlich auch für andere Produkte verwendet werden. llm die thermoplastischen Eigenschaften des Polyurethans bereitzustellen, besteht zumindest ein Teil des restlichen Vernetzers, vorzugsweise der gesamte restliche Vernetzer, aus der Gruppe der kurzkettigen Dialkoholen, insbesondere aus 1 ,2- Ethylenglykol und/oder 1 ,4-Butandiol und/oder 1 ,6-Hexandiol.
Vorzugsweise liegt die Schmelztemperatur des Polyurethans zwischen 150°C und 260°C. Dies kann durch eine gezielte Mischung von den Aminen und von kurzkettigen Dialkoholen erreicht werden, insbesondere Diolen gemäß der Formel (I).
HO - (CH2)X - OH (I), wobei in Formel (I) x eine ganze Zahl zwischen 2 und 14 ist, vorzugsweise zwischen 2 und 6.
Um den Recycling-Prozess zu unterstützen, ist es vorteilhaft, wenn das Schmelzen des Polyurethans bei einem Druck größer oder gleich 10 barA geschieht. Die Einheit „barA“ steht dabei für „bar absolut“, d.h. ohne Berücksichtigung des Umgebungsluftdrucks.
Um dem Produkt die notwendige Stabilität zu verleihen, ist es von Vorteil, wenn der Pressmantel bzw. die Presswalze bzw. das Transportband ferner eine Verstärkungsstruktur, wie zum Beispiel ein Stützgewebe, umfasst, welche vorzugsweise vollständig von Polyurethan umgeben ist. Als geeignete Verstärkungsstrukturen kommen zum Beispiel auch Fadengelege oder Gestricke in Frage.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Polyurethanschicht, deren Polyurethan eingeschmolzen wird, frei von der Verstärkungsstruktur ist. Mit anderen Worten wird nur Polyurethan recycelt, in welches keine Verstärkungsstruktur eingebettet ist. Ist beispielsweise die Verstärkungsstruktur nur in einer mittleren Schicht eines Schuhpressmantels vorgesehen, so kann nur das Polyurethan der radial inneren und/oder der radial äußeren Schicht abgetrennt und wieder eingeschmolzen werden. Dies erspart den Aufwand, die nicht schmelzbare Verstärkungsstruktur von dem sie unmittelbar umgebenden Polyurethan zu trennen.
Allerdings kann es vorgesehen sein, dass nicht schmelzbare Anteile, insbesondere Verschmutzungen oder Teile einer bzw. der Verstärkungsstruktur, wie eines Stützgewebes, aus dem geschmolzenen Polyurethan entfernt werden, insbesondere durch Sieben, Rechen, Dekantieren oder Abschöpfen.
Dabei ist es unerheblich, ob das Verfahren zur stofflichen Verwertung des Polyurethans kontinuierlich oder in abgeschlossenen Prozessschritten, dem sogenannten Batch-Verfahren, ausgeführt wird. Sollte ein kontinuierlicher Prozess vorliegen, kann es auch vorteilhaft sein, die nicht schmelzbaren Anteile kontinuierlich abzuführen und das geschmolzene Polyurethan so in verschiedene Qualitäten aufzuteilen.
Alternativ oder zusätzlich könne auch nicht schmelzbare Anteile, insbesondere Verschmutzungen oder Teile einer bzw. der Verstärkungsstruktur, wie eines Stützgewebes, vor dem Schmelzverfahren von der Polyurethanschicht mechanisch getrennt werden, insbesondere durch ein zerspanendes Abtragen.
Das Recyclen des Polyurethans ist dann besonders gut möglich, wenn das Schmelzen des Polyurethans in einer geschlossenen Fördereinrichtung erfolgt, insbesondere in einer Schneckenpresse, vorzugsweise unter Ausschluss von Sauerstoff. Die Fördereinrichtung kann dabei einen Förderbereich, einen Kompressionsbereich, einen Bereich zur Homogenisierung, einen Heizbereich und/oder eine oder mehrere Einrichtungen zur Entgasung umfassen.
Die Fördereinrichtung kann so gewählt werden, dass der Arbeitsdruck von größer 10 barA und die Schmelztemperatur des thermoplasten Polyurethan von größer 150° C erreicht werden kann. Eine Einrichtung zur Entgasung kann dabei sicherstellen, dass Sauerstoff entfernt werden kann, insbesondere durch ein verbundenes Vakuum. Zudem kann auch Wasserdampf, das aus einem Feuchtegehalt des zerkleinerten Polyurethans oder aus hygroskopisch gebundenem Wasser entsteht, durch die Einrichtung zur Entgasung entfernt werden.
Nach dem erneuten Schmelzen des zu recycelnden Polyurethans kann aus dem geschmolzenen Polyurethan ein perlenartiges Granulat erstellt werden, geeignet zur Verwendung in weiteren Verfahrensschritten, wie beispielsweise in einem Spritzguss- und/oder Extrusionsverfahren, zur Herstellung von neuen Produkten, insbesondere zur Herstellung eines Pressmantels oder einer Presswalze oder eines Transportbandes, insbesondere für eine Maschine zur Herstellung oder Behandlung einer Faserstoffbahn, wie Papier-, Karton oder Tissuemaschine.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft einen Pressmantel oder eine Presswalze bzw. einen Presswalzenbezug oder ein Transportband, insbesondere für eine Maschine zur Herstellung oder Behandlung einer Faserstoffbahn, wie Papier-, Karton oder Tissuemaschine, umfassend wenigstens eine ein vernetztes Polyurethan umfassende Schicht, wobei das Polyurethan gemäß dem zuvor beschrieben erfindungsgemäßen Verfahren zur stofflichen Verwertung von einem Polyurethan hergestellt ist.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren erläutert. Die Figuren zeigen im Einzelnen:
Figur 1 : eine schematische Ansicht einer Schuhpresse mit einem Pressmantel gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung und
Figur 2: eine schematische Ansicht eines Verfahrens zur stofflichen Verwertung eines Pressmantels gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
In der Figur 1 ist eine Schuhpresse 1 in einem schematischen Querschnitt dargestellt, welche eine Schuhwalze 2 und eine Gegenwalze 3 umfasst. Während die Gegenwalze 3 aus einer rotierenden zylindrisch ausgestalteten Walze besteht, ist die Schuhwalze 2 aus einem Schuh 4, einem diesen tragenden stehenden Joch 5 und einem Pressmantel 6 zusammengesetzt. Dabei wird der Schuh 4 durch das Joch 5 abgestützt und über hydraulische Presselemente (nicht dargestellt) an den diesen um laufenden Pressmantel 6 angepresst. Aufgrund der konkaven Ausgestaltung des Schuhs 4 an seiner der Gegenwalze 3 gegenüberliegenden Seite ergibt sich ein vergleichsweise langer Pressspalt 7.
Die Schuhpresse 1 eignet sich insbesondere zur Entwässerung von Faserstoffbahnen 8, wie Papierbahnen. Bei dem Betrieb der Schuhpresse 1 wird eine Faserstoffbahn 8 mit einem oder zwei Pressfilzen 9 durch den Pressspalt 7 geführt, wobei die aufgrund des in dem Pressspalt 7 auf die Faserstoffbahn 8 ausgeübten Drucks aus der Faserstoffbahn 8 austretende Flüssigkeit, welche neben Wasser gelöste und ungelöste Verbindungen, wie beispielsweise Fasern, Faserbruchstücke, Füllstoffe und/oder Additive, enthält, von dem bzw. den Pressfilzen 9 und von in der Pressmanteloberfläche vorgesehen Vertiefungen, wie z.B. Rillen oder Blindbohrungen (nicht dargestellt) vorübergehend aufgenommen wird. Nach dem Verlassen des Pressspalts 7 wird die von dem Pressmantel 6 aufgenommene Flüssigkeit von dem Pressmantel 6 abgeschleudert, bevor der Pressmantel 6 erneut in den Presspalt 7 eintritt. Zudem wird das von dem Pressfilz 9 aufgenommene Wasser nach dem Verlassen des Pressspalts 7 mit Saugelementen entfernt.
Aufgrund des wegen der konkaven Ausgestaltung des Schuhs 4 an seiner der Gegenwalze 3 gegenüberliegenden Seite vergleichsweise langen Pressspalts 7 wird mit einer solchen Schuhpresse 1 im Vergleich zu einer aus zwei rotierenden Walzen bestehenden Presse eine beträchtlich bessere Entwässerung der Faserstoffbahn 8 erreicht, so dass die nachfolgende thermische Trocknung entsprechend kürzer ausfallen kann. Auf diese Weise wird eine besonders schonende Entwässerung der Faserstoffbahn 8 erreicht.
In der Figur 2 ist eine Vorrichtung 10 für ein Verfahren zur stofflichen Verwertung von Pressmänteln 6 gezeigt. Aus dem Pressmantel 6 wird zunächst ein Teil einer Polyurethanschicht 11 mechanisch entfernt, der dann in einer Fördereinrichtung 12 ein- geschmolzen und zu einem Granulat verarbeitet wird. In der beispielhaften Darstellung ist die Fördereinrichtung 12 als Schneckenpresse 13 ausgeführt. Die Fördereinrichtung 12 verfügt über eine oder mehrere Einrichtungen zur Entgasung 14, einen Förderbereich 15, einen Kompressionsbereich 16, einen Bereich zur Homogenisierung 17, sowie ein oder mehrere Heizelemente 18, die den Teil der Polyurethanschicht 11 in einem Heizbereich 19 schmelzen. Nach einer optionalen Reinigung zur Entfernung nicht schmelzbare Rückstände 21 kann im Folgenden durch Abkühlung und Entspannung ein Polyurethan Granulat 20 hergestellt werden, dass zur stofflichen Verwertung 10 genutzt werden kann.
Allgemein sei noch angemerkt, dass, wenn in dieser Anmeldung von einem „aminen“ Vernetzer oder einem „aminen“ Bestandteil die Rede ist, dies synonym zu verstehen ist wie „aminischer“ Vernetzer bzw. „aminischer“ Bestandteil. In der Fachwelt sind beide Begrifflichkeiten, „am in“ und „aminisch“ bekannt.
Bezugszeichenliste
1 Schuhpresse
2 Schuhpresswalze
3 Gegenwalze
4 Schuh
5 stehendes Joch
6 Pressmantel
7 Pressspalt
8 Faserstoffbahn
9 Pressfilz
10 Vorrichtung zur stofflichen Verwertung von einem Polyurethan
11 Polyurethanschicht
12 Fördereinrichtung
13 Schneckenpresse
14 Einrichtung zur Entgasung
15 Förderbereich
16 Kompressionsbereich
17 Bereich zur Homogenisierung
18 Heizelement
19 Heizbereich
20 Polyurethan-Granulat
21 nicht schmelzbare Rückstände

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur stofflichen Verwertung von einem Polyurethan aus einem Pressmantel (6) oder aus einer Presswalze oder aus einem Transportband, insbesondere für eine Maschine zur Herstellung oder Behandlung einer Faserstoffbahn, wie Papier-, Karton oder Tissuemaschine, wobei der Pressmantel bzw. die Presswalze bzw. das Transportband wenigstens eine ein vernetztes Polyurethan umfassende Schicht (11 ) umfasst, wobei das Polyurethan auf eine Temperatur größer 150°C erwärmt und somit geschmolzen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyurethan einen am inen Vernetzer umfasst.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des aminen Vernetzers wenigstens
2 Gew.-% und/oder höchstens 15 Gew.-% ausmacht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des aminen Vernetzers wenigstens
3 Gew.-% und/oder höchstens 10 Gew.-% ausmacht.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des aminen Vernetzers wenigstens
4 Gew.-% und/oder höchstens 9 Gew.-% ausmacht.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des restlichen Vernetzers, vorzugsweise der gesamte restliche Vernetzer, aus der Gruppe der kurz- kettigen Dialkoholen besteht, insbesondere aus 1 ,2-Ethylenglykol und/oder 1 ,4-Butandiol und/oder 1 ,6-Hexandiol.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelztemperatur des Polyurethans zwischen 150°C und 260°C liegt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmelzen des Polyurethans bei einem Druck größer oder gleich 10 barA geschieht.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pressmantel bzw. die Presswalze bzw. das Transportband ferner eine Verstärkungsstruktur, wie zum Beispiel ein Stützgewebe, umfasst, welche vorzugsweise vollständig von Polyurethan umgeben ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyurethanschicht, deren Polyurethan eingeschmolzen wird, frei von der Verstärkungsstruktur ist.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nicht schmelzbare Anteile, insbesondere Verschmutzungen oder Teile einer bzw. der Verstärkungsstruktur, wie eines Stützgewebes, aus dem geschmolzenen Polyurethan entfernt werden, insbesondere durch Sieben, Rechen, Dekantieren oder Abschöpfen.
11 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nicht schmelzbare Anteile, insbesondere Verschmutzungen oder Teile einer bzw. der Verstärkungsstruktur, wie eines Stützgewebes, vor dem Schmelzverfahren von der Polyurethanschicht (11 ) mechanisch getrennt werden, insbesondere durch ein zerspanendes Abtragen. - 14 - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmelzen des Polyurethans in einer geschlossenen Fördereinrichtung (12) erfolgt, insbesondere in einer Schneckenpresse (13), vorzugsweise unter Ausschluss von Sauerstoff. Verfahren Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (12) einen Förderbereich (15), einen Kompressionsbereich (16), einen Bereich zur Homogenisierung (17), einen Heizbereich (19) und/oder eine oder mehrere Einrichtungen zur Entgasung (14) umfasst. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem geschmolzenen Polyurethan ein perlenartiges Granulat (20) erstellt wird, geeignet zur Verwendung in weiteren Verfahrensschritten, wie beispielsweise in einem Spritzguss- und/oder Extrusionsverfahren, zur Herstellung von neuen Produkten, insbesondere zur Herstellung eines Pressmantels (6) oder einer Presswalze oder eines Transportbandes, insbesondere für eine Maschine zur Herstellung oder Behandlung einer Faserstoffbahn, wie Papier-, Karton oder Tissuemaschine. Pressmantel (6) oder Presswalze oder Transportband, insbesondere für eine Maschine zur Herstellung oder Behandlung einer Faserstoffbahn, wie Papier-, Karton oder Tissuemaschine, umfassend wenigstens eine ein vernetztes Polyurethan umfassende Schicht, wobei das Polyurethan gemäß dem Verfahren zur stofflichen Verwertung von einem Polyurethan nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist.
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