JPH06501280A - 合成物質の処理方法 - Google Patents

合成物質の処理方法

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JPH06501280A JP3515467A JP51546791A JPH06501280A JP H06501280 A JPH06501280 A JP H06501280A JP 3515467 A JP3515467 A JP 3515467A JP 51546791 A JP51546791 A JP 51546791A JP H06501280 A JPH06501280 A JP H06501280A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 合成物質の処理方法 本発明は、一部あるいは全体がポリウレタン合成樹脂により構成されている緻密 および/または多孔性の合成物質の処理方法に関するものである。
本発明は、ポリウレタン合成樹脂の品物、特に大量に出現するポリウレタン合成 樹脂フオーム屑の技術的処理を目的とする。ポリウレタン合成11i(puR) を製造する際、種別的に純粋の30%程度の肩が発生する。わずかの表面傷で、 他に技術的に良質な積層合成樹脂が出される率が増加するので、例えば、車の座 席の部品などは、有効な処理が必要になり、できる限り自家製造過程内に於ける ものが望ましい。
PUR古フオフオーム例えば自動車や家具の廃棄物から、大量に出現する。その 一部は、製造方法をより簡単にするため及び断熱性を高める為に追加された有毒 のガスであり、例えばフルオロ塩素化炭化水素(FCKW)である。このガスは 再利用処理する前に、できる限り環境を汚染せず取り除かれ、採取すべきである 。FCKWの除去後にFURフオーム材は、通常粒子の直径が1〜3mmの粉末 原料とされている。
このフオーム粉は現在、集積場で特殊廃棄物として貯蔵されている。最終的貯蔵 費は極めて高い。そして、集積場の容量が小さいために、新しい集積場を連設す る困難度、及び化学的な耐性が高いために、FURフオーム及びそれに含まれて いる汚染物質の分解度が小さいと言う事から、このようなものの経済的な再利用 が禁止されている。
更に、ポリウレタン合成物質肩の再利用は、特徴を利用目的及び製造過程の要求 に合わせて変化させるためlこ、ポリウレタン合成物質フオームに添加されてい る可能性のある汚染物質によって難しくされていて、または、このような汚染物 質は再利用法の際に二次的に添加され、除去する事が極めて鴫しく、それは高価 である。同時にPURフオームを精選する他に、池の合成物質を精選する方法が 要求される。
一例としては、冷蔵庫の廃棄処理に由来する古フオーム汚染物質があげられる。
ポリウレタンフォームは約5%から10%位のFCKWを含んでいる。冷蔵庫の 由来によってPUR粉末原料はペンキやニスの残留物質、紙、金属薄片、多種の 合成樹脂及び伸縮性合成樹脂ケーブルの残留を含む。これらの廃棄物において、 同時の、他の分離処理を必要としない処理が望ましいが、現在では不可能である 。
多くの場合、汚染物質の含量が約10%程度であり、場合によって30%まで、 あるいはそれ以上になる事もある。
もう一つ問題になる廃棄物は、自動車廃棄処理のいわゆる「軽量分」である。
これは約70%がPURフオームである。残りの30%は、複数の合成物質の極 めて多くの組み合わせによって構成される。これはゴムとポリオレフィン屏、金 属、ケーブルの残り、ガラス及び、時折、木の廃棄物が同時に存在する。この廃 棄物は全体にオイル、グリース、水及びブレーク液、そして考えられる全てのゴ ミニヨって汚染されている。特殊な集積場への貯蔵処理を避けるためにこのゴミ を経済的に再利用する方法が要求される。
従って、このような廃棄物から満足できる技術的な特徴を持つ新製品を作れる方 法が、経済的な観点からも環境を保護する観点からも期待されている。
場合ニヨって、例えば硬貨フオームの圧縮強度を増加するために、ポリウレタン 合成物質に適切な別の合成物質を添加する事が望ましい。合成物質の廃棄物を使 用した場合、合成物質をフオームマトリックスに埋め込む事は、経済的な改良で あり、廃棄物処理を緩和する。
自動車の座席に覆われている織物層は金属とのスペーサとなり、7オームの表面 の強度を高め、また、座席の快適さを改良するが、特殊な問題がこの座席の処理 に伴う。従来の方法による再利用の際には、フオーム及び織物を、再利用の際、 機械的に分離し、個別に処理及び再利用しなければならない。この際、柔らかい ポリウレタンフォームは、フレークとしてり1ン纏ンあるいは絨穏の下敷きを製 造するために便渭される。+a物の残り物は集積されるか、あるいは消却される 。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、副産物を発生しないようポリ オール(Polyols)の製造、インンアン酸複合物あるいは池の適切な硬化 システムで硬化可能であり、水酸基の含有量をリサイクル過程中に一種、あるい は複数の化学的な処理によって所定の含有量に調節でき、更に適当な方法によっ て将来の新製品に組み込まれる合成S貫や他の充填物質を添加することができる 方法を提供する事を目的としている。
特許文献ではいくつかの解決方法が提案され、特にポリウレタンフォームの大き い表面積による良い加工性のために、再びポリオールに返還する事ができる。
これは主に、有機酸、アミンあるいはグリフールでの解糖分解、一部には触媒を 利用するか、または高圧及び200℃前後の高温によって行われる。しかし、経 済的な理由によって、上記のどの方法も定着しなかった。更に、FORの加水分 解で副産物が発生することもこの方法の欠点であり、この副産物は毒性を持つ為 に、分離し、高価な方法で廃棄物処理されなければならない。よって、これらの 方法は純粋のPURg:1品の加工にしか適応できない;汚染物質は加工過程前 、あるいはその最中に分離する必要がある;この加工に必要な装置及び設備は高 い:エネルギー費が高いなどの問題がある。よって、これらの方法が定着しない 事が良く理解される。また、最新の情報によれば、将来的にも再利用する事が期 待できないとされている。
CB−A−797228号明細書は、電絶セルjこよる弾性のポリマー材の廃棄 物の再利用の方法を開示している。このポリマーは、活性水素原子グループを含 み、特にポリエステルあるいはポリアミドによって構成される。廃棄物は、ポリ 7−材、有機ポリイソ/アン塩及び水によって構成される液状の反応I!!合物 に溶かされ、フオーム製品に転換される。
[l5−A−3300417号明細書は、ポリウレタン合成物質の再利用方法を 開示している。この方法ではポリウレタン合成物質が金属性触媒の存在した有機 液体、特に第−級及び系二級カルボン酸のアミノグループを含まないものに溶か され、この中にウレタングループが完全に解離される。
周知の理由により、現時点の技術レベルでは前期の方法が利用される場合、更に 、加水分離の際に発生するポリオールのヒドロキシル価が上昇スる。これによっ て新製品を硬化するときに、インンアン酸塩の消費が上昇する。これが費用を高 くする事を別にして、この方法によって比較的硬い新製品が得られるが、それは あまり望ましいものではない。
また、既にパイロットプラットのスケールまでの検討された熱分解方法も、利益 の割に費用が高すぎたために定着しなかった。この方法では、種別に純粋の合成 物質でなければ、個別に処理せざるをえない副産物が発生し、これもまたこの方 法の費用を上昇させた。
FUR及び他の合成物質の目的にあった、共同利用が共同加工のために知られて いないが、これは1ir!義的で必要である。
本発明は、新たなあるいは他の副産物を発生させないポリウレタン合成物質製品 をリサイクルする方法を発展する事を目的とするものである。この方法はポリウ レタン廃棄物及び他の物質が同時に処理及び溶解することを実現化する目的があ る。広い意味では、これは合成物質全般を含み、特にポリウレタン合成物質で結 合、フオーム化あるいは混合されたもの、例えば座席のカバー、紙類、羊毛、合 成物質か金属の薄片及び接着剤、塗料、ニス、場合によってポリマー混紡物に見 なされる弾性樹脂などである。
本発明の他の目的は、リサイクル過程中にポリウレタン合成物質の廃棄物の化学 的結合を出来る限り保存する事である。必要であれば、ポリウレタン合成物質の 廃棄物を吸着あるいは溶解させた後に、得られた反応物の混合物を以下の加工に よって最適なヒドロ牛フル優に調節する事が出来る。
更に、本発明は、反応物の混合物から加工しやすいプレポリマーを製造する事を 目的とする。
この発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、一部あるいは全体が ポリウレタン合成物質で構成されている緻密あるいは多孔性の合成物質の処理方 法を開発し、これによってジイソシアン酸塩−重付加方法で合成物質を反応物の 混合物として精選し、毒性あるいは余計な副産物を発生しないように新しい生産 物に加工し、そのために前記合成物質をa)分解温度以下の温度で適切な膨化剤 で膨潤させ、流動性のゲルにしたり、あるいは b)適切なポリオール(Polyole)に溶解し、および/または化学的に反 応させ、C)ヒドロ牛ンル価を希望の値に調節し、d)場合によって前記a)  、b)及びC)の反応物の混合をポリウレタン−プレポリマーに変え、 e)a)からC)まで各反応物の混合をポリウレタン合成物質製品、あるいは他 の硬化システムによって合成物質に加工するものである。
更に、本発明は、前記の方法を実現するための装置を含み、この装置は反応室、 攪拌機、冷却器及び保護ガス装置により構成され、少なくとも反応室の一部は、 脱水触媒が、例えば差し込みあるいは板状の滑走面あるいは11粒の分散性の表 面の形で内張すされているものである。
本発明による方法では全般的に全てのジイソ7アン酸塩−重付加方法で製造され たPUR合成物質及びそれらの化学的な緻密および/または多孔性の変態を精選 できる。
本発明の方法は、溶解および/または膨化過程中に利用でき、場合によって合成 物質、特に可溶性の合成物質、樹脂、ろう、弾性樹脂、塗料、ニス、紙、金属の 薄片および/または有機および/または鉱物繊維を処理剤に添加することが出来 る。これらの物質は実際の溶解時および/または膨化過程の前、最中あるいは後 にも添加できる。このような合成物質は、例えば:ポリ塩化ビニル、スチレンア クリフニトリル混合物(24−29%)、ビスフェノールAのポリヒドロ亭ジエ ーテル、ポリカポネート、ニトロセルロース、酪酸セルロース、プロピオニルセ ルロース、ポリエビクロロヒドリン、ポリ塩化ビニリデン、スチレンアリルアル コールのコポリマーなどである。
一部トして合うような合成物質、例えばポリプロピレン、ポリ(ブテン−1)、 ポリエチレン、天然ゴム、スチレンブタジェン弾性樹脂、スチレンブタジェンブ ロックコポリマー、不飽和のポリエステル、酢酸ポリ塩化ビニル、酪酸ポリ塩化 ビニル、ポリブタジェン、エチレンプロピレンゴム、ポリイソブチレン、ポリオ クシメチレン、ポリオクシエチレンなどは、溶解補助剤によって追加する事が出 来る。
更に、本発明による方法では加工のためにPUR製品に化学的な特徴を変える成 分、例えば燃焼性を抑制するグループを新しく製造されたポリオールに添加する 事もできる。防火剤以外に、軟化剤、色素、充填物質および/または繊維等が適 切な添加物である。
本発明による方法の各段階は、同時あるいは連続的に実行する事が出来る。
合成物質の再利用の第一段階は廃棄合成物質の破砕であり、必要であれば洗浄す ることである。合成物質及び添加物は特にカッターあるいは破砕機で粒子サイズ を10〜30mm位に前処理され、その後必要に応じて円心分離ミルで粒子直径 が1mm程度になるように細かく破砕される。
種別純粋のPURフオーム廃棄物、硬質、軟賀、ポリエーテルあるいはポリエス テルフオームであることに拘らず、必要に応じてフレークサイズのlO〜50m m程度に破砕され、洗浄が不要である。
FCKWを含むか、あるいはそれにより汚染された廃棄物の場合、あるいは他の 合成物質の混合の場合、及びPUR廃棄物の場合は、粒子の直径が2mmになる まで粉砕され、可溶性汚染物が取り除かれる。
大多数の合成物質は、最終的な溶解の前に溶解剤で膨潤され、ゲル化しない限り 有機溶剤に溶解しない。このゲル化中において化学的な結合はまだ保たれている 。溶剤は、単なるポリマーの鎖を押し分け、実際の溶解が得られない。多くの場 合には、ここで発生するゲル層が、新鮮な溶剤の拡散を遮断するためポリマー及 び弾性樹脂の溶解を妨げる。
ポリウレタン合成物質フオームは、宵機溶剤内で強く膨潤する事が知られている 。ポリウレタン軟性フオームはg分の容積に相当する容積の溶剤を吸収する事が できる。適切な膨化剤を選択する事によって、本質的な化学結合の分解や加水分 解を起こらせずに、膨張の程度を元のフオームの容積より数倍程度に大きくする ことができる可能性がある。
膨潤する事によって、化学結合が保たれているゲルが発生し、それが僅かであり ながら強度を有する。膨化剤及び温度によってフオームの構造が保持され、ある いはスライムになるが、いまだある程度の硬度を保ち、これ以上の発泡形成に強 く抵抗するから、従来は、この膨潤した7オームをポリウレタン合成物質の再利 用の際に使うことはなかった。
これらのゲルを加工する前に、機械的に破砕した後、再び発泡させる事ができる ことを本発明者らは発見した。
本発明によるポリウレタン廃棄合成物質の再利用の際に、廃棄物を適切な膨化剤 で膨潤させ、適切な方法で流動性のゲルを発生するように破砕する。このゲルは 、ポリウレタン合成物質を合成するために必要な成分、必要に応じて添加物と共 にポリウレタン膜島に加工できる。
ポリウレタン廃棄物を膨潤した後に、得られた高い粘性を育するゲルを破砕する 為には、特に高いせん断力及び弾力を牛中ビテー/!ンと超音波と一緒に出現さ せ得る装置を適用する。超音波ミル(多室回転装置)はその装置の一例である。
本発明による方法を実行するためには、例えば、Krupp Buckau M asehinenbauG++b■ (クルツブ ブフカウ 機械製造有限会社 )社が発売している°5upraton−と称する装置を適用できる。このよう な応力の影響によって前記ゲルを機械的に破砕でき、その後にポンプで汲むこと 、注ぐこと、配置する事が出来るようになり、簡単に発泡できる。
ポリウレタン廃棄物は一つの工程で膨化剤と共に超音波ミルで膨潤させ、流動性 のゲルになるように破砕する事が出来る。この方法は特に軟性の、利用できる大 きさに前処理されたポリエーテルフオームに適応する。この精選方法の利点は、 前処理で砕いたものが使われるため、別々のWEII!過程及び複雑な機械的な 破砕が不要である事である。本発明の方法は、短時間で大量のフオームを加工す る事が出来るので、精i1過程の経済性を改良できる。
本発明に於いては基本的に2111+の膨化剤を利用できる。例えば、:イソシ アン酸塩と反応するものと、イソ/アン酸塩に対して不活性のものとである。
上記のものの中から前者の使用を薦める。第2のグループのものは、低温で沸騰 する炭化水素であり、後で発泡形成の時に膨化剤として利用される予定があれば 考慮すべきものである。膨化剤は室温で液体のものと固体のものとがあるが、使 用温度に於いては、必ず液体でなければならない。各種のポリオールは膨化剤と して使われる。特に興味深いものは、軟質および/または硬質の7オームを製造 するために使われるポリニステール及びポリエーテルポリオールである。発泡材 の廃棄物を11!接製品に利用する場合、原料ポリオールが一1用できる。工場 でのフオームの大量生産に於いての即時の加工の際、完全に固まらない廃棄フオ ームを容易に膨潤させる事が出き、ゲル化した形でポリオールイソ/アン酸#1 混合に再発泡時に添加する事もできる。混合させる上にある限り、このゲルには 硬化剤が不要である。発泡フオームを処理するために溶液に添加する場合、時折 安全のために少々過剰な硬化剤を添加する必要がある。この反応性、分子量及び 機能的に異なるポリオール膨化剤以外に、古い7オームを容易に膨潤させるため 、2価あるいは多価アルコール、グリコール及びポリグリコールを含む連鎖延長 剤も使用できる。それは特に、末端の東−級のLド牛ンルグループ、マスクある いはブロックされているポリオールを含むポリニステールおよび/またはポリエ ーテルポリオールである。
膨化剤の別のグループは、ポリウレタン化学に使われるアミノである。ここでは 特に、蒸気圧が低く、フオームの製造特性を改良するためアルカノールアミンが 重要である。更に、ヒドラジン及びケタミンのようなジアミンが適用する。また は、東3級アミンの触媒的効果が再利用の際に望ましい。
多数の軟化剤も膨化剤として使用でき、特に最終製品に合うものであれば、そし て発泡形成を抑制しない限り、エステル系の軟化剤、例えばフタル酸塩フェノ酸 塩なども適用する。
グリコールに溶解された尿素も良い膨化剤である。微量の尿素でも膨潤温度を著 しく低下させる。
または、各種の炭酸、特にポリ炭酸も良く膨化剤として利用できる。ポリウレタ ン廃棄物が金属薄片に汚染された場合、これらの廃棄物の新フオームへの取り込 みを接着援助剤として促進する。未変性の脂肪酸も、ポリマー化したものでも、 良く利用できる。
更に、膨化剤あるいは添加物として以下のものを適用できるニー 脂肪酸のニス テール;これg体、それとも他の系内に容易に発泡させる事ができる、 −未変性のオイル、例えば亜麻仁油、トール油、これらのものも発泡系の添加物 として利用できる − 湿潤剤の添加、例えば表面活性の珪素有機化合物あるいはフルオロ化合物も 膨潤を促進する。
−OH機能的なポリブタジェンあるいはインプレンポリマー変態は、余りに高ポ リマー化されていなければ膨化剤として利用できる。
前記の膨化剤の羅列は単なる選抜に過ぎない。これらの膨化剤は混合して使用も できる。膨化剤の選択は原料のフオーム及び目的の最終製品によって変えること ができる。膨潤過程を促進するため、表面活性剤および/または溶解補助剤を添 加できる。
破砕されたポリウレタン廃棄物は膨潤させるため、その内部には微量の汚染物質 が存在し、膨化剤が10〜50%まで、特に、20〜30%までの比率で添加さ れる。膨化剤の添加の際、フオームの容積は変わらないか増加する。これは使用 したアルコール盟、ポリウレタン廃棄物(硬質あるいは軟質のフオーム)及びポ リウレタン合成物質の架橋度に依存する。
作りたてのフオームを製造した直後、まだ完全に固まっていない間に最も容易に 膨潤する。よって、本発明による方法は、フオーム廃棄物を製造の直後に再利用 するために最適である。膨潤範囲は数%〜100%、あるいはそれ以上まで変化 する。軟質のフオームは柔らかい滑らかなゲル、場合によってスライムを発生す る。ゾルへの移行は滑らかである。とにかく、PURの化学的な分解を避けるべ きである。
硬質フオームは、時に、比較的高い硬度を持つ膨化品を発生する。しかし、多室 回転装置で処理した後には、均等的な流動性の、何の問題も生じない、再度発泡 できるゲルを発生する。膨化剤及びゲルの混合は、直接破砕させる事も可能であ る。都合によって膨化剤の一部を円心分離法により分離する事もできる。
ポリウレタン合成物質フオームの膨潤は、室温、あるいは反応速度をあげるため に加熱した状態で行われる。その温度は、加水分解が起こらない程度に設定され るべきで、最高湯度は100℃を超えないことが好ましい。作業は特に50℃〜 60℃の間で行うことが好ましい。これは、超音波ミル内において、通常の運転 状態でも剪断力によって発生する温度である。
このような方法りこよって製造された流動性のゲルは、しばら(分離して貯蔵す る事が出来る。時々発生する粘性の増加は、それを冷却することによって防止、 あるいは抑制できる。
前記した方法によって流動性のゲルに精選されたポリウレタン廃棄物が後に適切 な成分に混合させ、再び発泡される。ポリオールを利用した場合、場合によって 膨化剤以外の添加物と共に、発泡のためにゲルに含まれる活性の水素原子に対応 するイソ/アン酸塩を、必要に応じて補助剤及び触媒と一緒に添加する。新しい ポリウレタン合成物質製品の特徴は、古いフオームの量及び特性によって影響さ れる。PUR廃棄物の化学的な結合の大部分は加水分解する必要がないから、再 発泡に必要なイソシアン酸塩の量が減少でき、場合によって分解すべきポリウレ タン分の為に過剰な量を添加する。
この発明の方法は、特に軟質及び硬質のフオームに応用される。また、異なるフ オーム材買の製造過程にも応用出来る。破砕及び膨潤した廃棄フオームを再びフ オームあるいは板、または端型に加工できる。新製品の品質は予備実験によって 決めるべきで、ポリウレタン廃棄物及びポリフレタンシステムに依存する。本方 法は特に製造過程中、特にフオームの製造過程、に発生するポリウレタン廃棄物 を即時に再利用するために適応する。背板あるいは不良品のように発生する廃棄 物を即時に破砕及び膨潤させ、直ちに、または後に製造過程に興す事ができる。
膨化フオームを流れ作業に処理するため添加したものは、最終製品の技術的な特 徴を僅かあるいは全(変えない。これは特に多種のフオームを製造するメーカー にとって重要なことである。
好ましい膨化剤は全て票一般ヒJ”aキ/ルグループを含む二、及び三官能のポ リオールである。三官能のポリオールのほうが早く膨潤する。同グループの低分 子量のポリオールは同様の傾向を示す。ヒドロ亭/ル価による膨化特性の有意! は認められなかった。このヒドロキフルグループは150℃以上の温度でポリウ レタン合成物質を溶解する。更に、ポリアミド、不飽和ポリエステル及びアルキ ッド樹脂のような合成物質を溶解できる。これによって容易にイソ/アン酸塩で 硬化できるゲル及び溶解合成物質の混合が得られる。
代わりにポリウレタン廃棄物もポリオールに溶解され、および/または化学的に 反応させる事もできる。このポリオールは特に不飽和したものである。溶剤とし てはポリオールに適用できる、特に末端の第一級のヒトaヰlルグループ、マス フあるいはプa1りされているポリニステールおよび/またはポリエーテルポリ オールである。
驚くべき事として、加熱されたマスクおよび/またはアミノ変態されたポリエー テルポリオールは、PUR合成物質を容易に溶解し、この溶液は直ちにでも、後 にでも、新しいPUR製品に加工する事が出来る。
’vzyされているポリエーテルポリオールはDot Chemical Co mpany Midland(Mieb) OS八への製品ラインアップの中に VoranolRと言う製品として提供及び販売される。Voranol CP  3003 Po1yo1. Varanol CP 46101’olyo1 .Voranol CP@47 11 Po1yo1. Voranol CP 4810 Po1yo1.及び Vorano! R^640 Po1yol と言う製品を暖めると、容易に、 軟質か硬質のポリエステルおよび/またはポリエーテルフオームに拘らず、いず れも溶解する。このフオームは温度範囲の120℃から200℃の間で短時間に 解かされる。溶解に必要な時間は機械的な処理によって短縮できる。温度は25 0℃を越えてはならない。それ以上の温度では茶色の変色が起こるからである。
ε−カプロラクトン材は特に興味深いグループである。
モノマー、ポリマー及びコポ1ツマ−及び/或いそれらの誘導体、あるいは混合 物、特に6−カプロラクトンポリオール及びε−カプロラクトンアクリル酸ポリ オールはポリウレタン合成物質に対して優れた溶解特性を示す。ポリニステール および/またはポリエーテルポリオールをペースとする軟質及び硬質フオームが 溶解できる。この際に他の合成物質も溶解される。
ε−カプロラクトンポリオール及びそれらの誘導体は、モノマー、オリゴマー及 びポリマー盟として合成物質の溶剤として利用できる。しかし、モノマーの場合 には重合が適切な抑制剤、例えばモノあるいはポリカルボン酸によって抑制しな ければならない。
上昇する重合度、及び低下するヒドロキシ含有貢に従って、合成物質のこれらの 溶剤での溶解度が良くなる。高分子量のポリマーは、はとんどの合成物質と合う ものであり、それらの合成物質、例えばポリアルケン、アルケン樹脂、ビニル樹 脂、ポリアミド、フェノール及び尿素樹脂、セルロース誘導体及び幾つかの弾性 樹脂、天然ゴムを含むものを溶解できる。このリストは製品を完全に網羅せず、 単に可能な混合、互いの混合を含むものを示唆するのみである。
好ましくは、翼なる重合度、ヒドロキシ含量及び成分のε−カプロラクトン材を 使用すると、時折、極めて優秀な結果が得られる。
ビニルグループを含むポリオール、例えばε−カプロラクトンとヒドロ亭シルグ ループを含むアクリル塩、スチロール−アルコール−コポリマーあるいはポリエ ステルのフポリマーも適用される。特に、重合度の興なる、末端のヒドロキシル あるいはアクリレートグループを含むe−カプロラクトンが使用される。
ラクトンポリオール、特にε−カプロラクトンのポリマー誘導体は、例えば販売 されているe−カプロラクトンポリオール及びe−カプロラクトンアクリレート ポリオールはポリウレタン合成物質で形成された軟質及び硬質フオームを容易に 、しかも副産物を発生せずに溶解する。しかも、この作用は他の合成物質、塗料 及びニスと樹脂及び蝋が共存しても発揮する。ε−カプロラクトンのモノマーの 特徴は、活性水素原子を含む物質、例えばアルコール、アミン及び水と反応する ときに7R子リングが簡単に開環することである。これによってヒドロキシカプ ロンアミド及びヒトaキ7カルボン酸が発生する。この溶液は節単にフオーム、 薄膜あるいは鋳造体に加工する事ができる。紙や段ボール紙、金属および/また は合成物質の薄膜による破砕された汚染物はフオーム製造の時邪魔にならない。
前記のε−カプロラクトンポリオール及びε−カプロラクトンアクリル酸ポリオ ールは次の反応機構によって合成される。
前記の化合物を基本的に知られた方法によってε−カプロラクトンポリオール及 びご−カプロラクトノアクリル酸ポリオールに重合させる。酸との反応には、カ ルボン酸、特にヒドロキノカルボン酸、あるいは不飽和酸、例えばアクリル酸、 または特に不飽柑のとドロ牛ンカルボン酸を利用する。上2己の全般の化学式( III)のRIR2NHS1g−級及び第二級の有機アミノ化合物を表す(R2 =H)。特に、R1R2NHは多価アミン、例えばエチレンジアミン、エタノー ルアミン及び/あるいは芳香族アミンを表す。
これによって得られたポリマーの重合度は500からs、oooの範囲内にあり 、特に500から3.000までのWrl囲内である。ヒドロキシ含量は約20 0から20乃至30であり、分子量が増加すると共に減少し、高ポリマーの場合 にはその範囲が約2から5前後にある。また、押出しやすい、分子量が20.0 00から40.000の間及びヒドロ本/ル価が2から5の間の高ポリマーも得 られる。
n記のポリオールを使用する事は、最終製品Jこより良い柔軟性、より高い粘性 及び耐久性(U V/温湿度対する抵抗)を与える。
本発明による方法を実行する際反応a合の粘性が著しく上昇する。これは、ポリ ウレタン合成物質は主に溶解した状態にあり、分解の程度が少ない。
カプロラクトンアクリルモノマーの有名な例としては、Union Carbi de社のTone” M−100と称され、販売されている製品である。アクリ ル誘導体に含まれる三官能グループは、後の続重合の為アクリル二重結合を介し てヒドロ亭シルグループの反応を可能にする。上記のTone” M−100モ ノマー化合物は極めて低く、通常に使われているアクリル化合物以下にある蒸気 圧がこの物質の特徴である。
溶解過程を促進するために、ポリウレタン合成物質は溶解する前に破砕する事が できる。フオーム廃棄物は、紙、段ボール紙、未変性繊維あるいは合成のセルロ ース繊維によって汚染された場合には、粒子サイズ1mmまでの破砕する事が望 ましい。各繊維を暴露するために、溶解の後に繊11素を除く事が必要である。
これらの繊維は再発泡過程を妨げず、場合によって膨張するフオームを安定する 事が観察される。しかし、溶剤に解けない繊維は該当する材料に良く分配されな ければならない。合成繊維はそれに相当する合成物質と同様に処理すべきである 。
可溶性であれば、膨潤、または溶解した状態で以下のポリウレタン合成物質系に 組み込まれる。ペンキ、ニス及び塗料はほとんどのε−カプロラクトンポリオー ル及び8−カプロラクトンアクr)ル酸ポリオールに溶ける。加工を妨げない。
粒子サイズIrrim以下の弾性樹脂は挽かれた、または溶解した状態に組み込 まれる。
アルミニウム及び複合薄片は粉を挽く原料として溶解過程中に添加できる。最終 製品のマ) IJクスへの取り組みを促進、及び金属との表面への接着を介助す る純粋のアルミ薄片を添加する場合、ポリ炭酸の微量の添加が得策である。フオ ームに含まれる補助材、例えば防火剤、充填物、生体環境破壊物質、老化防止剤 、触媒及び促進剤は溶解過程にも、後の加工にも妨害しない。
ポリウレタン合成物資の処理の際、場合によって汚染物質及び添加物の共存によ って、遊離の、特に毒性のII産物は発生しない。得られた材料は容器に充填さ れ、直ちに、それとも、後に加工できる。貯蔵の問題は発生しない。硬質および /lたはろう状態の材料は加工の前にポンプで汲み、配置が可能になるまで加熱 しなければならない。プレポリマーに加工する事もできる。これによって粘性お よび/または処理温度を低下できる。イソシアン酸化合物及び他の添加物を得ら れた材料の処理の直前に添加し、再びポリウレタン合成物質に発泡させる。分解 したポリウレタン合成物質を含むラクトン溶液はポリウレタン合成物質フオーム 系の添加物として使われる。これによって賞の翼なる軟質あるいは硬質のフオー ムが製造される。これは三官能あるいは三官能のε−カプロラクトンポリオール が使用される事に依存する。更に、分子量及びヒトクキシル価も関係する。ε− カプロラクトンポリオールが第一級のヒドロキシルグループのみ、及び脂肪族ポ リエステル鎖を持ち、それによって優れている低温及び戻り運動特性が生じる。
重合度は狭い範囲内にある。これによってより低い製造温度に於いて低い密度の 柔らかいフオームが得られる。これらの特徴はポリウレタン合成物質製品にも転 送される。ε−カプロラクトンポリオールあるいはε−カプロラクトンアクリル 酸ポリオールの均等的な構造によってポリウレタン合成物質製品の特性が狭い範 囲内にある。これらの製品に、幅広い特性、及び由来の興なる原料が、二次的製 品の特性が余り変わらないように取り込める。反応製品から鋳造部品、板あるい はフオームが製造される。新しいフオームは、中空体を充填するために利用でき 、また据え付けのフオームが製造できる。
ε−カプロラクトンアクリル酸ポリオールは以下の利点がある。
−カプロラクトン誘導体が容易に重合できる事によって分子量分布幅の狭い重合 製品が生じる。よって、製品に低い粘性及び融点を持たらし、フオームを溶解す る際、特に有利である。そのため特にモノマー及びポリマーのε−カプロラクト ンアクリル酸ポリオール、三官能あるいは三官能のものに拘らず、適用する。− ポリウレタン合成物質の溶解および/または分解は100℃から200℃の間の 温度、一工程量ずつ、あるいは連続的に行われる。温度処理には特に加熱できる スタラー蓋、特に加圧できるものが使用される。しかし、最良の結果は連続的に 作動する流量装置、例えばニーダ、ウオーム押し機等で得られる。−溶解および /または分解を促進するために触媒を添加する事もできる。発生する副産物が後 の加工の前に分離しなければならないため、アルカリ塩を添加する事を避けるべ きである。アミンが溶解速度を増加させる。ここで特に第三級のアミン、例えば モル7オリン及び活性の水素を含む第三級のアミン、例えばトリエタノールアミ ン及びエチレンオキシドあるいはブロビレンオ亭シトとの反応物をあげる。−尿 素の添加によって溶解および/または分解温度が100℃から120℃という範 囲に低下させる。グリコールも、特に膨潤する事を大きく促進するディエチレン グリコール、カプロラクトンアクリル酸材に溶解を促進する目的に添加できる。
ここにあげられたもの以外のものも触媒として利用できるが、後の反応を妨げる 化合物を生じさせるもの、あるいは、分解物が洗浄及び分離する必要があるので 、触媒を毒性の液体かガス体の物質に分解するものは避けるべきである。
添加したポリウレタンフォーム量によって透明から混濁、液状からろう状の溶液 が得られる。溶解および/または分解は100%でなくても良い事がわかった。
後の加工、例えば発泡形成、に於いて不完全に分解されたポリウレタンフォーム 部分は一切障害にならない。
膨張に於いてもそうであるが、特にポリウレタン合成物資の溶解及び分解に於い ては、架橋形成に必要なイソシアン酸塩量を経済的な理由のため少量に抑えるよ うに、ヒトクキシル価を下げる必要がある。更に、クロスリンクされることが可 能な箇所が少なければより柔らかいFORフオームが得られる。また、製造過程 に於いて、出来る限り同一の原料を利用する事、要するに同一の配合表で働く事 が望ましい。
他の場合には、より硬い最終製品を得られるためにヒドロキシル価を上げる必要 がある。両方の補正は比較的容易に実行できる。
ヒドロキシルグループを部分的にエステル化にすることによってヒトクキシル価 を減少させる。モノ炭酸、ディ炭酸あるいはポリ炭酸以外にも二量体化した酸あ るいは無水酸、脂肪酸あるいは不飽和の酸が利用できる。酸の選択は最終製品の 望まれる技術的特性に依存する。
特に、無機酸、例えば硫酸、リン酸及び有機リン酸が利用できる。りン酸は、最 終製品に対してリン酸塩が燃焼性を抑制する添加物になり得る。無機酸の場合に はエステル化は金属酸化物あるいはカルシウム塩の添加で停止させる。このよう な反応物は充填物として反応系に残るか、簡単に除去出来る。
他の方法は、!Il!化学の方法によるOH−グループのエーテル化及びアミノ 樹脂との反応である。
OH−グループの効果的減少方法はOH−グループの脱水化である。もつとも法 は、触媒、例えば亜鉛塩、金属性の亜鉛あるいはパラジウムのような貴金属を介 する酸触媒脱水化である。
上記の減少はOH−グループの一部にしか影響しないので、膨潤あるいは溶解過 程中に既に、部分的に、または全体的に触媒に内張すされた反応釜でこの作業が 行える。本反応は酸性の環境で起こるため、それに合わせた添加物を加えるべき である。使用された酸もエステル化しながら反応するので、持続的なヒドロキシ ル価測定下にこの反応の綿密な調節が必要である。反応がカル/ラム塩で中和す る事によって容易に停止させる事ができる。
反応過程の分析的な監視によって検出される望ましいヒトクキシル価が得られた とき、反応を停止すべきで、冷却し及び不要な固体を分離すべきである。
ポリウレタン加工に於いてのプレポリマーは一部、または全体的に過剰なNCO で前処理されているポリオールで構成されている。既に存在するポリオールの反 応速度を上昇させるため前記のプレポリマーが重要である。これによって、例え ばTDI(トルイレンディイソシアン酸塩)の高い蒸気圧を低下させる。この際 これ以降の加工に於いて混合率は特に1:1に接近させるべきである。
プレポリマーを使用するもう一つの理由は、高い蒸気圧のインシアン酸塩の使用 を避ける事である。融点の高い及びペースト系は前処理によって低温で加工でき る。更に別の反応性グループ、例えばビニル、フェノール、エポキシ、あるいは アシルアミノ末端グループを含むもの、が組み込まれ、他の硬化系の利用を可能 にする。プレポリマーの製造によっては反応の可能性が増え、溶解されたPυR 廃品が存在するときに最終製品の質を同レベルに上げる事ができる。
合成物質の膨張、若しくは溶解及び補助方法、例えば脱水及びプレポリマーの製 造は規定した環境で行う必要がある。特に、反応を保護ガスの中で行うべきであ る。
場合によって加圧、あるいは減圧した状態で高温で行う事もある。水のような反 応物の除去が可能でなければならない。反応全体は閉鎖系で行うことが好ましい 。不要な副産物、溶解されていない合成物質及び他の汚染物質を分離しなければ ならない。
反応混合物として得られたポリオール溶解、あるいはゲルは直ちに冷却し、必要 に応じてヒドロキシル価を調節した直後更に加工できる。そのため、反応混合物 をポリウレタン合成物質製造のための原料の質量流に連続的に配量する。特に、 精選された反応混合物が直接多成分ミ牛す装置のミ牛すヘフドに供給することに よって連続的な、特に効率の良い動作が可能になる。代わりに、精選された反応 混合物が後で加工する事もできる。
実施例 実施例1 分子量540、ヒドロキフル価310.55℃の粘度2QOm、Ps、s及び比 重1.072の三官能のε−カプロラクトンポリマーの24kgを180℃まで 加熱した。こうして加熱された溶液に、攪拌しながら24kgのフレーク化され た軟質フオーム廃品を加える。混合物を添加後に約1時間攪拌した。これにより 、透明な、中程度の粘度の溶液が得られ、これをso”ctで冷却する。この混 合物の100部に対して2.0部水、1.0部7リコンフオーム安定材、1.5 部DMEA (ディメチルエタ/ルアミン)を加える。後で、この混合物を高圧 フオーム装置で140分MDI(ディフェニールメタン−4−4′−ディインシ アン酸塩)と混合する。それによって細かい多孔性の、比重量24kg/m3お よび高い圧縮強度の硬質フオームが得られた。
実施例2 実施例1の24kgのヒドロキシポリマーを190℃まで加熱する。この混合物 に、12kgの軟質及び硬質のフオーム廃品に構成されているPURフオーム混 合及び12kgのポリカーボネート廃品を連続的に加えた。1時間撹拌した後で 80℃まで冷却する。触媒、水及びシリコンフオーム安定材は実施例1と同様の 配置分に加えた後、透明な混合物の100部に120部MDIを加え、高圧フオ ーム装置で発泡させる。それによって、断熱フオームに使用できる細かい多孔性 の、比重量26kg/m3および高い圧縮強度の硬質フオームが得られる。
実施例3 実施例1の40kgのヒドロ牛7ポリマーを190’Cまで加熱する。予信ミキ サーで10kgの冷蔵庫廃品処理に由来する、粒子サイズ分布範囲が0.01m mから2mmまでの柔らかい、あるいは硬いフオームを原料に配合量する。この フオームは約lO%、ペンキやニスの残り、紙、のり、アルミ薄及び弾性樹脂に 構成される汚染物を含む。この混合物を多室押出し機で押し出されるl1160 ℃から80℃まで加熱する。これによってポリウレタン合成物質分の一部は表面 的に、大部分が完全に膨潤されているペーストが得られる。実施4IIllの補 助材は容易にこのペーストに添加でき、MDIと共に反応混合Iool&とイン シアン酸塩130部の割合で低圧ミキサで発泡させられる。それによって細かい 多孔性の高い圧縮強度を有する硬質フオームが得られる。膨張体はフオームの中 にはもう観察されない。不溶解の金属薄はフオームの中に均等的に分布している 。発泡形成、膨張時間及び比重j130kg/m3は、古フオーム添加物を使用 する比較実験でも得られた。
実施例4 pvc薄、ポリエチレン薄、ゴム萱及びケーブル廃品、スチロール合成物質、木 材及び軽金属の残りを含む、75%でPυRフオームでできている自動車圧砕物 を0mm〜3mmまでの粒子サイズに破砕し、架橋剤を含む熱湯でオイル、グリ ース、ブレーキフルイド及び汚染物洗い落とした後で乾煽させる。この粉の24 kgは、分子量540及び、ヒドロキシル価310の三官能のカプロラクトンポ リオールで180℃及び3oO回転/分で処理する。不可溶性の粒子を含む粘性 の液体が得られる。この不可溶性の粒子は木材、エポキシ樹脂、ゴム及び金属薄 片を含む。これらの固体の汚染物はフィルターにかけられる。実施例1の発泡剤 はこの混合物80℃で添加されるが、触媒は半量となる。この混合物の10゜部 は130部MDIで硬化される。60秒の膨張時間後、細かい均等的な多孔性の 、比重量30kg/m3および高い圧縮強度の硬質フオームが得られた。
実施例5 ヒドロキシル価380の三官能のε−カプロラクトンポリオールと溶解した軟質 のPURフオーム破片を同量に含む反応混合は180℃で酸化された溶液に、ヒ ドロキシル価が300になるまで亜鉛板に流されている。反応が終了した後で、 500gの炭酸カルシウムが添加され、フィルタにかけられる。この液体の材料 には例1の触媒を加え、高圧ミキサでMDIと100:90の割合で混ぜる。こ れによって細かい均等的な粘性なフオームが得られる。多孔性の、比重量30k z/m3および高い圧縮強度の硬質フオームが得られる。ヒドロキシル価が減少 されなかった原液は同様の方法で発泡させる。それによって得られたフオームは ヒドロキシル価が減少されなかった反応m液Jこ得られたフオームと同じく細か い多孔性のものであるが、後者よりも硬いものであった。
実施例6 実施例1に説明されたε−カプロラクトンポリマーの91kgt!39kgのf i合されたフオーム廃品と混ぜて、180℃まで加熱攪拌する。添加終了後に約 1時間攪拌され、全攪拌時間は2.5時間である。これによって、高圧装置で加 工するため粘性の高いポリオールが得られる。この混合の130kgは窒素の下 で26 k gMD Iと混合させ、50℃で3時間攪拌される。この混合は添 加物なしで高圧装置によって同じ温度でMDIと100:100の割合でに混ぜ る。これによって膨張時間30秒で比重量35kg/m3のフオームが得られた 。7オーム構造は細かく多孔性、均等的及び解放、または閉鎖性の多孔性を示し た。
例7 実施例6に上げられたポリオール1m合を実施例15こ記載された触媒と混合し 、実施例6の同じ条件下で、しかし、この場合には室温で発泡させた。反応時間 が短すぎるので加工が出来ない。これによって粗い、複数の孔を示すフオーム構 造を有するものとなった。これらの孔は主に閉鎖性のものであるので、1MM後 大幅に縮小する。比重量の測定はこの構造のために不可能であった。
国際調査報告

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.一部、あるいは全体がポリウレタン合成物質で構成されている繊密あるいは 多孔性の合成物質の処理方法において、前記の合成物質をジイソシアン酸塩−重 付加方法で反応物の混合物として精選し、毒性あるいは余り不要副産物を発生し ないように新しい生産物に加工する際に、前記合成物質を a)分解温度以下の温度で適切な膨化剤で膨潤させ、流動性のゲルにする工程、 b)適切なポリオールに溶解し、および/または化学的に反応させる工程、c) ヒドロキシル価を希望の値に調節する工程、d)場合によって前記a)、b)ま たはc)の工程の反応物の混合物をポリウレタン−プレポリマーに変える工程、 e)前記a)、b)またはc)の工程の各反応物の混合物をポリウレタン合成物 質製品、あるいは、他の硬化系によって合成物質に加工する工程のうち、少なく とも1つを具備することを特徴とする合成物質の処理方法。
  2. 2.ポリウレタン合成物質以外に他の合成物質、樹脂、ろう、弾性樹脂、塗料、 ニス、紙、金属の薄片、有機繊維および/または鉱物繊維を含む合成物質を使用 することを特徴とする請求項1に記載の合成物置の処理方法。
  3. 3.最終製品を変化させるために、請求項1に記載されている物質及びその他の 添加物、場合によって溶解、または膨潤した状態で合成物質を処理する前に、処 理する最中あるいは処理後で反応混合物に加えることを特徴とする請求項1に記 載の合成物質の処理方法。
  4. 4.填加物として軟化剤、防火剤、色素、充填物質および/または繊維を使用す ることを特徴とする請求項3に記載の合成物質の処理方法。
  5. 5.合成物質及び添加物をカッター、あるいは破砕機で粒子サイズを10から3 0mm位になるまで前処理し、その後必要に応じて円心分離ミルで1mm粒子に なるように細かく破砕することを特徴とする請求項1、2、3または4記載の合 成物質の処理方法。
  6. 6.前処理で破砕された合成物質を分解温度以下の温度で適切な膨化剤で膨潤き せ、流動性のゲルにし、膨化剤と共に多室回転装置で、高いせん断及び弾力、及 びキャビテーションと超音波の影響によって流動性のゲルを膨潤きせ、破砕する ことを特徴とする請求項1、2、3、4または5記載の合成物質の処理方法。
  7. 7.請求項1a)に記載された分解温度以下の温度で適切な膨化剤で膨潤させ、 流動性のゲルにする際に、末端の第1級のヒドロキシルグループ、マスクあるい はブロックされているポリオールを含むポリエステールおよび/またはポリエー テルポリオールを膨化剤として使用することを特徴とする請求項1、2、3、4 、5または6に記載の合成物質の処理方法。
  8. 8.請求項1b)に記載された適切なポリオールに溶解しておよび/または化学 的に反応させる際に、末端の第一級のヒドキシルグループ、マスクあるいはブロ ックされているポリオールを含むポリエステールおよび/またはポリエーテルポ リオールを膨化剤として使用することを特徴とする請求項1、2、3、4、5、 6または7に記載の合成物質の処理方法。
  9. 9.マスクきれているおよび/またはアのノ変態されている、VoranolR 型の製品 Voranol CP 3003 Polyol.Voranol  CP 4610 Polyol.Voranol CP 4711 Polyo lVoranol CP 4810 Polyol.及び Voranol R A 640 Polyol に相当するポリエーテルポリオールを使用すること を特徴とする請求項8に記載の合成物質の処理方法。
  10. 10.請求項1b)に記載された適切なポリオールに溶解しておよび/または化 学的に反応させる際に、不飽和のポリオールをポリオールとして使用することを 特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7、8または9に記載の合成物質の 処理方法。
  11. 11.ビニルグループを含むポリオール、例えばε−カブロラクトンとヒドロキ シルグループを含むアクリル酸塩のコポリマー、スチロールポリオールコポリマ ー、あるいはポリエステルを使用することを特徴とする請求項10に記載の合成 物質の処理方法。
  12. 12.重合度の異なる、末端のヒドロキシル、あるいはアクリル酸塩グループを 含むε−カブロラクトンのポリマーを使用することを特徴とする請求項11に記 載の合成物質の処理方法。
  13. 13.膨張および/または溶解過程を促進するために、表面活性剤及び/或いは 溶解補助剤を添加することを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7、8 、9、10、11または12に記載の合成物質の処理方法。
  14. 14.請求項1c)に記載されたヒドロキシル価を希望の値に調節する際に、反 応混合物のヒドロキシル価を、無機酸、有機酸、無水三および/または有機リン 酸でエステル化する工程と、エーテル化する工程と、アミノ樹脂と反応させる工 程と、適切な金属で、場合によって酸性の補助剤を添加によって調整する工程の 少なくとも1つを行うことを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7、8 、9、10、11、12または13に記載の合成物質の処理方法。
  15. 15.膨張および/または溶解過程を部分的に、または全体的に脱水触媒で内張 りされた反応室で行なうことを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7、 8、9、10、11、12、13または14記載の合成物質の処理方法。
  16. 16.脱水触媒は亜鉛あるいはバラジウムであることを特徴とする請求項14ま たは15に記載の合成物質の処理方法。
  17. 17.繊維を含む合成物質を精選後、繊維を各繊維を暴露するために繊維素を離 解することを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、1 1、12、13、14、15または16に記載の合成物質の処理方法。
  18. 18.請求項1a)、b),c)に記載された方法によって得られた反応混合を イソシアン酸塩と反応ガス体で加圧、あるいは減圧した状態で、高温で化学的に ポリウレタンプレポリマーに反応させることを特徴とする請求項1に記載の合成 物質の処理方法。
  19. 19.請求項1c)、b)あるいはc)によって得られた反応混合をPUR再発 泡過程の質量流および/またはPURミキサ装置のミキサヘッドに供給すること を特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、 13、14、15、16、17または18に記載の合成物質の処理方法。
  20. 20.反応室、撹拌機、冷却器及び保護ガス装置を備え、反応室の少なくとも一 部は、脱水触媒で、例えば差し込み、あるいは板状の滑走面、あるいは散性の表 面で内張りされていることを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7、8 、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18または19に記 載の方法を実施するための処理装置。
  21. 21.超音波ミルなどの多室回転装置が、反応室の下流に接続されていることを 特徴とする請求項20に記載の処理装置。
  22. 22.請求項1〜19に記載のいずれかの方法よって得られることを特徴とする ポリウレタン合成物質製品。
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