WO2005089932A1 - Verfahren zum herstellen eines elementes aus weichelastischem pu-schaumkunststoff und danach hergestelltes element - Google Patents

Verfahren zum herstellen eines elementes aus weichelastischem pu-schaumkunststoff und danach hergestelltes element Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing contaminants, such as oils, liquid plastics, absorbent and yet floating or floating elements in cubes, disks, snippets or the like form made of flexible polyurethane foam plastic, according to the preamble of Claim 1, as well as suitable elements for absorbing contaminants, such as oils, liquid plastics and the like, which remain and float or float in cubes, disks, snippets or the like form made of flexible polyurethane foam plastic according to the preamble of claim 3.
  • contaminants such as oils, liquid plastics, absorbent and yet floating or floating elements in cubes, disks, snippets or the like form made of flexible polyurethane foam plastic
  • Soft elastic polyurethane foam plastics have a density or a specific weight that makes them float or float in the water.
  • the polyurethane foam plastics have a hydrophobic (water-repellent) character on the one hand and, on the other hand, if open-cell polyurethane foam plastics are used, an oleophilic or lipophilic (oil absorbing) character. For this reason, it is described in DE 100 58 270 AI that flexible, open-celled polyurethane foam plastics in disks, snippets or the like form are suitable for combating oil spills on the seas or on inland waters.
  • the features specified in claim 1 are provided in a method for producing such elements, and the features specified in claim 3 are provided in an element that remains buoyant or floatable for absorbing contaminants.
  • the dimensions of the cut surfaces having the open cells are a measure of the amount of contaminants to be taken up or sucked in, and that the rows or number of closed cells in the polyurethane foam plastic between the open cell cut surfaces is a measure of the existing buoyancy of the elements is.
  • the latter measure of buoyancy leads from a certain number of closed cells to no further increase in buoyancy necessary for the application, so that avoiding too much closed-cell material makes an optimization of the buoyancy seem reasonable.
  • the single figure shows a schematic, sectional illustration of a section through a flexible, elastic polyurethane foam plastic with a closed-cell and open-cell portion according to a preferred exemplary embodiment of the present invention.
  • the polyurethane foam plastic element 11 shown in the drawing is cut out of a block 10 from a soft, elastic, closed-cell polyurethane foam plastic and, due to its hydrophobic (water-repellent) character on the one hand and its oleophilic or lipophilic (oil-absorbing) character on the other hand, is used for absorption or absorption of contaminants floating on a body of water, such as oils, liquid plastics or the like, the ability of the element 11 to float on or float near the surface of the body of water in question, even with, for example, oils of relatively high density.
  • the block 10 is usually produced, for example, from a viscous polyol mass as a starting base as a closed-cell foam plastic.
  • Such flexible, closed-cell polyurethane foam plastic blocks 10 are relatively large or voluminous.
  • Such a soft, elastic, closed-cell polyurethane foam block 10 although floatable, has no non-lipophilic character.
  • the element 11 is cut out of the block 10 in such a way that the element 11 has, apart from a central closed-cell portion 12, an open-cell portion 10 arranged along the two cut surfaces 14 and 15, for example.
  • This open-cell portion 13 on the two approximately parallel cut surfaces 14 and 15 is due to the fact that when the element 11 is cut out of the closed-cell block 10, the closed cells of the block 10 lying in this cut plane are cut through and thus cut open cells. It goes without saying that this also applies to the circumferential end faces 16 and 17 and can also apply to the left transverse end face 18, which is not shown here as a cut face.
  • the cut element 11 is elongated rectangular in a flat manner and thus has an approximately plate-like shape, the dimensions of which are significantly smaller than those of the block 10.
  • the closed-cell block 10 becomes a multiplicity of elements 11 with closed-cell and open-cell portions 12, 13 cut. While the absorption capacity and capacity of, for example, oils of the element 11 depend on the open-cell portion 12 and thus on the size of the cut surfaces in question, the buoyancy of the element 11 depends on the size or the volume of the closed-cell portion 12.
  • the open cell portion 13 depends on the shape of the element 11 an optimization with regard to the size or the volume of the closed-cell portion is possible, which is such that an element 11 soaked with, for example, a relatively high-density oil still floats on the water surface or in salt or fresh water near the surface floats.
  • Such optimization is achieved in accordance with the shape of the element 11 when the cut surfaces 14 and 15 in the exemplary embodiment shown are a distance of approximately between greater than the simple and less than four times the diameter of the closed cells of polyurethane foam plastic. This has resulted in a preferred value of 2.5 times the diameter of the closed cells of the polyurethane foam.
  • the closed-cell portion 12 has the thickness of two rows of closed cells. This is only a possible value, since the closed cells are not in a row, but are offset from one another and next to one another due to their approximately spherical shape. In any case, it must be ensured that the closed-cell portion 12 consists of at least one layer of closed cells.
  • An optimal average diameter of the closed cells is in the range of approximately 4 mm to 6 mm.
  • the element 11 is described here as a plate with, for example, a dimension of approximately 60 mm ⁇ 100 mm ⁇ 12.5 mm, it goes without saying that the element is also designed in large or small format in the form of chips or chips or also in Disk shape or the like can be made.
  • the element 11 is cut as a cube with an edge length of preferably 25 mm x 25 mm. All six cube faces can preferably be provided with an open-cell portion 13.
  • the elements 11 can take up light heating oil to heavy oil and can be used on the sea, harbor basins, rivers, lakes, sewers, storage basins, sewage treatment plants and the like.
  • the elements are easy to handle during use and disposal on or from water surfaces.
  • Essential to the water-repellent, lipophilic, floating element 11 according to the invention is the balanced or optimized proportion (number and shape) of closed cells for buoyancy or buoyancy and the correspondingly optimized proportion (number and shape) of open cells for lipophilicity or Adsorption.

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Herstellen von Kontaminationsstoffe, wie Öle, Flüssigkunststoffe, aufsaugenden und dennoch schwimm- bzw. schwebefähig bleibenden Elementen in Würfel-, Scheiben-, Schnipsel- oder dergleichen Form aus weichelastischem Polyurethan-Schaumkunststoff wird ein in beispielsweise großformatiger Blockform hergestellter geschlossenzelliger Polyurethan-Schaumkunststoff in kleinformatigere Scheiben-, Schnipsel- oder dergleichen Form derart geschnitten, dass schnittflächenseitig offene Schaumkunststoff-Zellen entstehen, zwischen denen eine oder mehrere Schichten geschlossener Schaumkunststoff-Zellen verbleiben.

Description

Titel : Verfahren zum Herstellen eines Elementes aus weichelastischem PU-Schaumkunststoff und danach hergestelltes Element
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Kontaminationsstoffen, wie öle, Flüssigkunststoffe, aufsaugenden und dennoch schwimm- bzw. schwebefähig bleibenden Elementen in Würfel-, Scheiben-, Schnipsel- oder dergleichen Form aus weichelastischem Polyurethan-Schaumkunststoff, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie auf zum Aufsaugen von Kontaminationsstoffen, wie Öle, Flüssigkunststoffe und dergleichen geeignete und schwimm- bzw. schwebefähig bleibenden Elementen in Würfel-, Scheiben, Schnipsel- oder dergleichen Form aus weichelastischem Polyurethan- Schaumkunststoff nach dem Oberbegriff des Anspruchs 3.
Weichelastische Polyurethan-Schaumkunststoffe besitzen eine Dichte bzw. ein spezifisches Gewicht, das sie im Wasser schwimmen bzw. schweben lässt. Die Polyurethan- Schaumkunststoffe besitzen hydrophoben (wasserabstoßenden) Charakter einerseits und andererseits, wenn offenzellige Polyurethanschaumkunststoffe verwendet werden, oleophilen bzw. lipophilen (ölaufsaugenden) Charakter. Aus diesem Grunde ist in der DE 100 58 270 AI beschrieben, dass sich weichelastische offenzellige Polyurethan-Schaumkunststoffe in Scheiben-, Schnipsel- oder dergleichen Form zur Ölhavariebekämpfung auf den Meeren oder auf Binnengewässern eignen. Diese weichelastischen offenzelligen Polyurethan- Schaumkunststoff-Schnipsel werden in das beispielsweise mit Öl kontaminierte Wasser eingebracht, wo sie sich mit dem Öl voll saugen, so dass die Polyurethan-Schaumkunststoff- Schnipsel in vollgesaugtem Zustand abgefischt und entsorgt oder nach einer Trennung vom Öl wieder verwendet werden.
Bei solchen Öltankerhavarien besteht ein Problem darin, dass es unterschiedliche Öle gibt und dass sich auch leichte Öle mit der Verweildauer auf der Wasseroberfläche verdichten, verklumpen und dadurch schwerer werden, so dass sie absinken. Es hat sich bei Versuchen gezeigt, dass solche Öle mit relativ hoher Dichte in nicht ausreichender Weise von den Polyurethan-Schaumstoff-Schnipseln aufgenommen und am Absinken zum Gewässergrund hin gehindert werden können. Um hier Abhilfe zu schaffen, ist in der DE 101 38 099 AI beschrieben, in den weichelastischen offenzelligen Polyurethan-Schaumkunststoff kleinvolumige Äuftriebskörper, die beispielsweise durch geschäumtes Polysterol-Granulat gebildet sind, zu integrieren. Dies hat dazu geführt, dass der weichelastische offenzellige Polyurethan-Schaumkunststoff zwar eine insgesamt geringere Dichte erhält, so dass er auch dann, wenn er mit relativ schweren Ölen vollgesaugt ist, noch an die Wasseroberfläche gelangt, jedoch ist der herstellungstechnische Aufwand hierfür relativ groß, was für ein mögliches Massenprodukt nicht unbedingt in Frage kommt.
Es sind zwar auch weichelastische offenzellige Ξchaumkunststoffe aus Polyethylen bekannt, deren Dichte bzw. spezifisches Gewicht kleiner als das von Polyurethan- Schaumkunststoffen ist und daher Öle relativ hoher Dichte aufnehmen könnten, jedoch sind derartige Polyehtylen- Schaumkunststoffe sehr teuer, so dass sie für die genannte Anwendung nicht in Frage kommen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zum Herstellen solcher Kontaminationsstoffe aufsaugenden Elemente und danach hergestellte Elemente aus weichelastischem Polyurethan-Schaumkunststoff zu schaffen, welches Verfahren in einfacherer Weise zu einem Polyurethan- Schaumkunststoff-Element führt, das trotz einfacherer Herstellung dennoch auch bei der Aufnahme von Kontaminationsstoffen relativ hoher Dichte schwimmfähig bzw. schwebefähig bleibt.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einem Verfahren zum Herstellen derartiger Elemente die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale und bei einem zum Aufsaugen von Kontaminationsstoffen relativ hoher Dichte schwimm- bzw. schwebefähig bleibenden Element die im Anspruch 3 angegebenen Merkmale vorgesehen.
Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen ist erreicht, dass zunächst ein sehr kostengünstig herzustellender weichelastischer geschlossenzelliger Polyurethan- Schaumkunststoff als Ausgangsprodukt vorliegt, der in schneller und einfacher Weise entsprechend zugeschnitten werden kann. Daraus ergibt sich ein weichelastisches Polyurethan-Schaumkunststoff-Element, dessen Auftrieb durch den geschlossenzelligen Anteil am Element vorgegeben ist und dessen die Kontaminationsstoffe, wie Öle oder Flüssigkkunststoffe, aufsaugende Eigenschaften durch den offenzelligen Anteil am Polyurethan-Schaumkunststoff-Element gebildet ist. Mit anderen Worten, die notwendigerweise zu erreichende Auftriebskraft auch bei der Aufnahme bzw. beim Aufsaugen von Kontaminationsstoffen relativ hoher Dichte kann in einfacher Weise durch entsprechende Schneidtechniken bzw. entsprechende Abmessungen der Elemente erreicht werden. Dies bedeutet, dass die Abmessungen der die offenen Zellen aufweisenden Schnittflächen ein Maß für die Menge an aufzunehmenden bzw. aufzusaugenden Kontaminationsstoffen ist und dass die sich zwischen den offenzelligen Schnittflächen befindenden Reihen bzw. Anzahl an geschlossenen Zellen im Polyurethan-Schaumkunststoff ein Maß für die vorhandene Auftriebskraft der Elemente ist. Das letztgenannte Maß für die Auftriebskraft führt ab einer bestimmten Anzahl der geschlossenen Zellen zu keiner für die Anwendung notwendigen weiteren Erhöhung der Auftriebskraft, so dass unter Vermeidung von zuviel geschlossenzelligem Material eine Optimierung der Auftriebskraft sinnvoll erscheint.
Vorteilhafte Ausgestaltungen zur Optimierung des aufzusaugenden Volumens an Kontaminationsstoffen einerseits und der hierfür ausreichenden Auftriebskraft andererseits ergeben sich aus den Merkmalen des Anspruchs 2 bzw. den Merkmalen eines oder mehrerer der Ansprüche 4 bis 7.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung unter anderem anhand der beigefügten Zeichnung näher beschrieben und erläutert ist.
Die einzige Figur zeigt in schematischer ausschnittsweiser Darstellung einen Schnitt durch einen weichelastischen Polyurethan-Schaumkunststoff mit geschlossenzelligem und offenzelligem Anteil gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung.
Das in der Zeichnung dargestellte Polyurethan- Schaumkunststoff-Element 11 ist aus einem Block 10 aus einem weichelastischen geschlossenzelligen Polyurethan- Schaumkunststoff ausgeschnitten und dient aufgrund seines hydrophoben (wasserabstoßenden) Charakters einerseits und seines oleophilen bzw. lipophilen (ölaufsaugenden) Charakters andererseits zum Aufnehmen bzw. Aufsaugen von auf einem Gewässer schwimmenden Kontaminationsstoffen, wie Ölen, Flüssigkunststoffen oder dergleichen, wobei auch bei beispielsweise Ölen relativ hoher Dichte die Fähigkeit des Elements 11 zum Schwimmen auf bzw. Schweben nahe der Oberfläche des betreffenden Gewässers erhalten bleibt. Der Block 10 ist in üblicherweise, beispielsweise aus einer zähfließenden Polyol-Masse als Ausgangsbasis als geschlossenzelliger Schaumkunststoff hergestellt. Derartige weichelastische geschlossenzellige Polyurethan- Schaumkunststoff-Blöcke 10 sind relativ groß bzw. voluminös. Ein derartiger weichelastischer geschlossenzelliger Polyurethan-Schaumkunststoff-Block 10 hat zwar schwimmfähigen jedoch keinen nicht lipophilen Charakter.
Das Element 11 ist derart aus dem Block 10 ausgeschnitten, dass das Element 11 außer einem mittigen geschlossenzelligen Anteil 12 einen längs der beispielsweise beiden Schnittflächen 14 und 15 angeordneten offenzelligen Anteil 10 besitzt. Dieser offenzellige Anteil 13 an den beiden hier etwa parallelen Schnittflächen 14 und 15 rührt daher, dass beim Aufschneiden des Elements 11 aus dem geschlossenzelligen Block 10 die in dieser Schnittebene liegenden geschlossenen Zellen des Blocks 10 durchgeschnitten und damit zu offenen Zellen aufgeschnitten werden. Es versteht sich, dass dies auch für die umlaufenden Stirnflächen 16 und 17 gilt und für die hier nicht als Schnittfläche dargestellte linke Querstirnfläche 18 gelten kann.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist das geschnittene Element 11 in flacher Weise länglich rechteckförmig, besitzt somit eine etwa plattenförmige Gestalt, deren Abmessungen bzw. Dimensionen wesentlich kleiner sind als die des Blocks 10. Mit anderen Worten, aus dem geschlossenzelligen Block 10 werden eine Vielzahl von Elementen 11 mit geschlossenzelligem und offenzelligem Anteil 12, 13 geschnitten. Während die Aufnahmefähigkeit und -kapazität von beispielsweise Ölen des Elementes 11 von dem offenzelligen Anteil 12 und damit von der Größe der betreffenden Schnittflächen abhängig ist, hängt die Auftriebskraft des Elementes 11 von der Größe bzw. dem Volumen des geschlossenzelligen Anteils 12 ab. Da der offenzellige Anteil 13 von der Form des Elementes 11 abhängig ist, ist eine Optimierung hinsichtlich der Größe bzw. des Volumens des geschlossenzelligen Anteils möglich, die derart ist, dass ein mit beispielsweise einem Öl relativ hoher Dichte vollgesaugtes Element 11 nach wie vor auf der Wasseroberfläche schwimmt bzw. im Salz- oder Süßwasser nahe der Oberfläche schwebt.
Eine derartige Optimierung ist entsprechend der Form des Elements 11 dann erreicht, wenn die Schnittflächen 14 und 15 beim dargestellten Ausführungsbeispiel einen Abstand von etwa zwischen größer dem einfachen und kleiner dem vierfachen des Durchmessers der geschlossenen Zellen Polyurethan- Schaumkunststoffes ist. Dabei hat sich ein bevorzugter Wert von dem 2,5-fachen des Durchmessers der geschlossenen Zellen des Polyurethan-Schaumstoffes ergeben. Dies bedeutet, dass der geschlossenzellige Anteil 12 die Dicke von zwei Reihen geschlossener Zellen aufweist. Dies ist lediglich ein etwaiger Wert, da ja die geschlossenen Zellen nicht in Reih und Glied sind, sondern aufgrund ihrer etwa sphärischen Form versetzt zueinander und nebeneinander angeordnet sind. In jedem Fall muss gewährleistet sein, dass der geschlossenzellige Anteil 12 aus mindestens einer Schicht geschlossener Zellen besteht. Abhängig von dem Durchmesser der geschlossenen Zellen des weichelastischen Polyurethan- Schaumkunststoffes ergibt sich eine entsprechende Dicke des beispielsweise hier plattenförmigen Elements 11. Ein optimaler durchschnittlicher Durchmesser der geschlossenen Zellen liegt im Bereich von etwa 4 mm bis 6 mm.
Wenn auch das Element 11 hier als eine Platte mit beispielweise einer Abmessung von etwa 60 mm x 100 mm x 12,5 mm beschrieben ist, versteht es sich, dass das Element auch großformatiger oder kleinformatiger in Form von Schnipseln bzw. Chips ausgebildet oder auch in Scheibenform oder dergleichen hergestellt sein kann. Bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Element 11 als Würfel von vorzugsweise 25 mm x 25 mm Kantenlänge geschnitten. Dabei können bevorzugt alle sechs Würfelflächen mit offenzelligem Anteil 13 versehen sein.
Die Elemente 11 können leichtes Heizöl bis Schweröl aufnehmen und auf dem Meer, Hafenbecken, Flüssen, Seen, Abwasserkanälen, Speicherbecken, Kläranlagen und dergleichen eingesetzt werden. Die Elemente sind beim Einsatz und bei der Entsorgung auf bzw. von Wasseroberflächen einfach zu handhaben.
Wesentlich beim erfindungsgemäßen wasserabweisenden, lipophilen, schwimmenden Element 11 ist der ausgewogene bzw. optimierte Anteil (Anzahl und Ausformung) an geschlossenen Zellen für die Schwimmfähigkeit bzw. den Auftrieb und dem entsprechend optimierten Anteil (Anzahl und Ausformung) an offenen Zellen für die Lipophilität bzw. Adsorption.

Claims

Patentansprüehe
Verfahren zum Herstellen von Kontaminationsstoffe, wie Öle, Flüssigkunststoffe, aufsaugenden und dennoch schwimm- bzw. schwebefähig bleibenden Elementen in Scheiben-, Schnipsel- oder dergleichen Form aus weichelastischem Polyurethan-Schaumkunststoff, dadurch gekennzeichnet, dass ein in beispielsweise großformatiger Blockform hergestellter geschlossenzelliger Polyurethan-Schaumkunststoff in kleinformatigere Würfel-, Scheiben-, Schnipsel- oder dergleichen Form derart geschnitten wird, dass schnittflächenseitig offene Schaumkunststoff-Zellen entstehen, zwischen denen eine oder mehrere Schichten geschlossener Schaumkunststoff-Zellen verbleiben.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei vorzugsweise parallele Schnitte in einem Abstand von etwa zwischen größer dem 1-fachen und kleiner dem 4- fachen, vorzugsweise dem 2,5-fachen des Durchmessers der geschlossenen Schaumkunststoff-Zellen vorgenommen werden.
Zum Aufsaugen von Kontaminationsstoffen, wie Ölen, Flüssigkunststoffen, geeignete und schwimm- bzw. schwebefähig bleibende Elemente (11) in Würfel-, Scheiben-, Schnipsel- oder dergleichen Form aus Polyurethan-Schaumkunststoff, gekennzeichnet durch aus einem großformatig hergestellten geschlossenzelligen Schaumkunststoff-Block (10) kleinformatiger geschnittene Elemente (11), zwischen deren mit offenen Schaumkunststoff-Zellen versehenen Schnittfläche (14, 15) ein oder mehrere Schichten geschlossener Schaumkunststoff-Zellen angeordnet sind.
4. Element nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke jedes geschnittenen Elementes (11) etwa zwischen größer als dem 1-fachen und kleiner als dem 4- fachen des Durchmessers der geschlossenen Schaumkunststoff-Zellen beträgt.
5. Element nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke jedes geschnittenen Elements (11) etwa dem 2,5-fachen des Durchmessers der geschlossenen Schaumkunststoff-Zellen beträgt.
6. Element nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es eine flache etwa länglich rechteckförmige Gestalt aufweist.
7. Element nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Würfelform vorzugsweise in der Größe von 25 mm x 25 mm aufweist.
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