WO2022128871A1

WO2022128871A1 - Verfahren zur wiedergewinnung von rohstoffen aus polyurethanschäumen

Info

Publication number: WO2022128871A1
Application number: PCT/EP2021/085405
Authority: WO
Inventors: Sebastian Pohl; Friedhelm Steffens
Original assignee: Covestro Deutschland Ag
Priority date: 2020-12-14
Filing date: 2021-12-13
Publication date: 2022-06-23
Also published as: US20240101783A1; EP4259686A1; JP2024501461A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wiedergewinnung von Rohstoffen aus einem Polyurethanschaum, umfassend den Schritt (A), die Bereitstellung eines auf einer Isocyanatkomponente und einer Polyolkomponente basierenden Polyurethanschaums, wobei der Polyurethanschaum eine Zellstruktur enthaltend einen oder mehrere flüchtige Begleitstoffe, nämlich eine Komponente X ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Sauerstoff, einem Treibmittel, einem Desinfektionsmittel und einer Mischung aus zwei oder mehr der vorgenannten, wobei die Komponente X mindestens Sauerstoff umfasst, aufweist, den Schritt (B), die Chemolyse des Polyurethanschaums mit einem Chemolysereagenz, wobei der Polyurethanschaum vor Inkontaktbringen mit dem Chemolysereagenz entgast wird, wobei mindestens Sauerstoff, bevorzugt jedoch alle Bestandteile der Komponente X bzw. gegebenenfalls gebildete gasförmige Zersetzungsprodukte derselben, bei einem Druck von maximal 960 mbar(abs.) und einer Temperatur von maximal 120 °C gasförmig über eine Gasabführeinrichtung aus der Chemolysevorrichtung abgeführt werden, sodass ein entgaster Polyurethanschaum erhalten wird, gefolgt von Umsetzung des entgasten Polyurethanschaums mit dem Chemolysereagenz in Gegenwart eines Katalysators in einer Inertgasatmosphäre und der Aufarbeitung des durch die Chemolyse erhaltenen Produktgemisches, den Schritt (C), die Gewinnung mindestens eines Polyols, sowie optional den Schritt (D), die Gewinnung mindestens eines Amins, das zu einem Isocyanat der Isocyanatkomponente korrespondiert.

Description

VERFAHREN ZUR WIEDERGEWINNUNG VON ROHSTOFFEN AUS POLYURETHANSCHÄUMEN

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wiedergewinnung von Rohstoffen aus einem Polyurethanschaum, umfassend den Schritt (A), die Bereitstellung eines auf einer Isocyanatkomponente und einer Polyolkomponente basierenden Polyurethanschaums, wobei der Polyurethanschaum eine Zellstruktur enthaltend einen oder mehrere flüchtige Begleitstoffe, nämlich eine Komponente X ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Sauerstoff, einem Treibmittel, einem Desinfektionsmittel und einer Mischung aus zwei oder mehr der vorgenannten Begleitstoffe, wobei die Komponente X mindestens Sauerstoff umfasst, aufweist, den Schritt (B), die Chemolyse des Polyurethanschaums mit einem Chemolysereagenz, wobei der Polyurethanschaum vor Inkontaktbringen mit dem Chemolysereagenz entgast wird, wobei mindestens Sauerstoff, bevorzugt jedoch alle Bestandteile der Komponente X bzw. gegebenenfalls gebildete gasförmige Zersetzungsprodukte derselben, bei einem Druck von maximal 960 mbar(abs.) und einer Temperatur von maximal 120 °C gasförmig über eine Gasabführeinrichtung aus der Chemolysevorrichtung abgeführt werden, sodass ein entgaster Polyurethanschaum erhalten wird, gefolgt von Umsetzung des entgasten Polyurethanschaums mit dem Chemolysereagenz in Gegenwart eines Katalysators in einer Inertgasatmosphäre und der Aufarbeitung des durch die Chemolyse erhaltenen Produktgemisches, den Schritt (C), die Gewinnung mindestens eines Polyols, sowie optional den Schritt (D), die Gewinnung mindestens eines Amins, das zu einem Isocyanat der Isocyanatkomponente korrespondiert.

Polyurethanschäume finden vielfältige Anwendungen in der Industrie und im Alltag. Sie werden üblicherweise in Hartschäume (die beispielsweise als Isoliermaterialien eingesetzt werden) und Weichschäume (die beispielsweise in der Polstermöbelherstellung eingesetzt werden) unterteilt. Allen Polyurethanschäumen ist trotz derartiger Unterschiede die Polyurethangrundstruktur gemeinsam, die durch die Polyadditionsreaktion eines mehrwertigen Isocyanats und eines Polyols entsteht und sich beispielsweise für ein Polyurethan, das auf einem Diisocyanat O=C=N-R-N=C=O und einem Diol H-O-R‘-O-H basiert (wobei R und R‘ organische Reste bezeichnen) als

- [O-R‘-O-(O=C)-HN-R-NH-(C=O)] - darstellen lässt.

Gerade wegen des großen wirtschaftlichen Erfolges der Polyurethanschäume fallen auch große Mengen an Polyurethanabfall (z. B. aus alten Matratzen oder Sitzmöbeln) an, der einer sinnvollen Verwendung zugeführt werden muss. Die technisch am einfachsten umzusetzende Art der Wiederverwendung ist die Verbrennung unter Nutzung der freiwerdenden Verbrennungswärme für andere Prozesse, beispielweise industrielle Herstellprozesse. Auf diese Weise ist jedoch eine Schließung der Rohstoffkreisläufe nicht möglich. Eine andere Art der Wiederverwendung ist das sog. „physikalische Recycling“, bei welchem Polyurethanabfälle mechanisch zerkleinert und in der Herstellung neuer Produkte eingesetzt werden. Dieser Art des Recyclings sind naturgemäß Grenzen gesetzt, weshalb es nicht an Versuchen gefehlt hat, die der Polyurethanproduktion zugrunde liegenden Rohstoffe durch Rückspaltung der Polyurethanbindungen wiederzugewinnen (sog. „chemisches Recycling“). Die zurückzugewinnenden Rohstoffe umfassen dabei in erster Linie Polyole (im obigen Beispiel also H-O-R‘-O-H). Daneben können durch hydrolytische Spaltung der Urethanbindung auch Amine gewonnen werden (im obigen Beispiel also H2N-R-NH2), die sich nach Aufarbeitung zu Isocyanaten (im obigen Beispiel zu O=C=N-R-N=C=O) phosgenieren lassen.

Verschiedene Ansätze des chemischen Recyclings wurden in der Vergangenheit entwickelt. Die vier wichtigsten werden im Folgenden kurz zusammengefasst:

1 . Hydrolyse von Urethanen durch Umsetzung mit Wasser unter Gewinnung von Aminen und Polyolen unter Bildung von Kohlenstoffdioxid.

2. Glykolyse von Urethanen durch Umsetzung mit Alkoholen, wobei die Polyole, die in den Urethangruppen eingebaut sind, durch den eingesetzten Alkohol ersetzt und auf diese Weise freigesetzt werden. Dieser Vorgang wird in der Literatur meist als Umesterung bezeichnet (genauer: Umurethanisierung'). Diese Art des chemischen Recyclings wird unabhängig von der genauen Art des eingesetzten Alkohols in der Literatur üblicherweise als Glykolyse bezeichnet, obwohl dieser Begriff eigentlich nur für Glykol zutreffend ist. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird daher allgemein von Alkoholyse gesprochen. An eine Glykolyse kann sich eine Hydrolyse anschließen. Wird die Hydrolyse in Gegenwart des noch unveränderten Glykolysegemisches durchgeführt, spricht man von einer

3. Hydroglykolyse von Urethanbindungen durch Umsetzung mit Alkoholen und Wasser. Es ist natürlich ebenfalls möglich, Alkohol und Wasser von Anfang an zuzugeben, wobei die oben beschriebenen Vorgänge der Glykolyse und Hydrolyse parallel ablaufen.

4. Acidolyse von Urethanverbindungen durch Umsetzung mit Carbonsäuren unter Bildung von Acylharnstoffverbindungen.

Eine Zusammenfassung der bekannten Verfahren des Polyurethanrecyclings bietet der Übersichtsartikel von Simon, Borreguero, Lucas und Rodriguez in l/l/aste Management 2018, 76, 147 - 171 [1], CN 106 279 760 beschreibt die Chemolyse eines Polyurethans umfassend eine mechanische Zerkleinerung, Reaktion mit Wasser und einem Alkohol in einer Inertgasatmosphäre in Gegenwart von Antioxidantien bei 218 °C bis 399 °C und einem Druck von 50 bis 150 kPa für 3 bis 5 Stunden, wobei als Katalysator ein Carbodiimid eingesetzt wird.

DE 32 32 461 A1 beschreibt ein Verfahren zur kontinuierlichen glykolytischen Aufspaltung von Polyurethankunststoffabfällen, insbesondere Polyurethanschaumabfällen, in Mehrwellenschneckenmaschinen durch Zusatz gegebenenfalls vorerhitzter Diole, bei Spalttemperaturen von > 250 °C unter Aufrechterhaltung mindestens eines solchen Druckes, dass das Polyurethan-Diol-Gemisch in flüssiger Phase vorliegt, Austragung des Glykolysatgemisches nach kurzen Verweilzeiten von 2 bis 30 Minuten in der Reaktionsschnecke und schnelles Abkühlen des Glykolysatgemischs. In einer bevorzugten Ausführungsform kann zusammen mit den Kunststoffabfällen in die Schneckenmaschine eingetragene Luft entgegen der Förderrichtung vor dem Aufgabetrichter über eine Gehäusebohrung entweichen, an der vorteilhafterweise ein leichtes Vakuum anliegt. Die Anmeldung offenbart nicht, dass in der Zellstruktur des Polyurethanschaums enthaltene flüchtige Begleitstoffe wie insbesondere Sauerstoff, Treibmittel und/oder Desinfektionsmittel über die Gehäusebohrung abgeführt werden. Mit der beschriebenen Anordnung ist dies auch nicht zu erwarten; vielmehr ist davon auszugehen, dass tatsächlich nur die Luft, die im Zuge des Eintragens der Schaumstoffabfälle gemeinsam mit diesen in die Maschine gelangt (die die Schaumstoffabfälle umgebende Luft), entfernt wird.

DE 24 42 387 A1 beschreibt ein Verfahren zur kontinuierlichen hydrolytischen Aufspaltung von Kunststoffabfällen, bei welchem Abfälle aus hydrolysierbarem Kunststoffmaterial zusammen mit Wasser und gegebenenfalls Hydrolysekatalysatoren in eine Schneckenmaschine eingespeist werden, wo das Gemisch aus Wasser und Kunststoffabfällen in einer Reaktionszone unter intensivem Stoff- und Wärmeaustausch 2 bis 100 Minuten lang einer Temperatur von 100 bis 300 °C bei einem Druck von 5 bis 100 bar ausgesetzt wird und das bei der Hydrolyse entstehende Flüssigkeits-Gas-Gemisch kontinuierlich in ein fest mit der Schneckenmaschine verbundenes Mundstück gefördert wird, aus welchem das Gas über ein Regelventil, welches den konstanten Schneckenmaschinendruck im Mundstück aufrechterhält, und die Flüssigkeit über ein Regelventil, welches ein konstantes Flüssigkeitsniveau innerhalb des Mundstückes aufrechterhält, austreten. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die zusammen mit den Kunststoffabfällen eingebrachte Luft durch eine in der Förderrichtung gesehen vor dem Aufgabetrichter für das Kunststoffmaterial gelegene Gehäusebohrung entfernt, an welche ein leichtes Vakuum angelegt wird. Die Anmeldung offenbart nicht, dass in der Zellstruktur des Polyurethanschaums enthaltene flüchtige Begleitstoffe wie insbesondere Sauerstoff, Treibmittel und/oder Desinfektionsmittel über die Gehäusebohrung abgeführt werden. Mit einem lediglich leichten Vakuum und Kompression des Schaums im Wesentlichen erst nach Zugabe des Chemolysereagenz (hier Wasser) ist dies auch nicht zu erwarten; vielmehr ist davon auszugehen, dass hier - genau wie im Fall von DE 32 32 461 A1 - tatsächlich nur die Luft, die im Zuge des Eintragens der Kunststoffabfälle gemeinsam mit diesen in die Maschine gelangt (die die Kunststoffabfälle umgebende Luft), entfernt wird.

DE 197 19 084 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Polyolen aus Polyurethanabfällen, in dem Schaumstoffflocken, zermahlener Weichschaumstoff oder geschreddertes Material in einen Reaktor eingetragen, in dem Abfälle der Synthese von Polyestern enthalten sind, die zuvor auf eine Temperatur oberhalb von 70 °C erwärmt wurden. Das Gemisch aus den Polyurethanabfällen und den Abfällen der Polyestersynthese wird weiter erhitzt und durch eine kontrollierte, katalytische Umesterungsreaktion bei einer Temperatur von 120 °C bis 250 °C umgesetzt. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Polyurethanabfälle mittels pneumatischer Förderung durch einen schwachen Stickstoff ström eingetragen. Eine Abführung von in der Zellstruktur des Polyurethanschaums enthaltenen flüchtigen Begleitstoffen wie insbesondere Sauerstoff, Treibmitteln und/oder Desinfektionsmitteln ist auf diese Weise nicht zu erwarten.

DE 10 2004 014165 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Polyolen aus Polyurethan-Abfällen sowie eine spezielle Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Dabei erfolgt das Zudosieren des vorzerkleinerten Weichschaums über eine Stopfschnecke und einen Verengungsring von oben, wobei laut Aussage dieser Schrift die im Schaum enthaltenen Gase entfernt werden. Es ist jedoch zweifelhaft, ob in der Zellstruktur des Polyurethanschaums enthaltener Sauerstoff ohne Anwendung reduzierten Drucks vor Beginn der Chemolyse tatsächlich zumindest im Wesentlichen vollständig entfernt werden kann. Dies gilt umso mehr für andere in der Zellstruktur des Polyurethanschaums möglicherweise enthaltene, das Recycling potenziell beeinträchtigende Begleitstoffe, da diese wesentlich höher als Sauerstoff sieden, wie Treibmittel oder Desinfektionsmittel (die auch in flüssiger Form vorliegen können).

EP 0 031 538 A2 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufbereitung von aus Abfallstoffen erhaltenem Polyurethan durch Alkoholyse oder Acidolyse. Dabei wird das Polyurethan zunächst mechanisch zu einem Ausgangsmaterial zerkleinert und anschließend bei einer Temperatur von mehr als 120 °C mit Lösungsmitteln behandelt. Zumindest zu Beginn der Lösungsmittelbehandlung, die bis zur Verflüssigung des Ausgangsmaterials führt und bei einer Reaktionstemperatur von unter 200 °C durchgeführt wird, erfolgt eine Fortsetzung der mechanischen Zerkleinerung des bereits im chemischen Abbau befindlichen Ausgangsmaterials. Durch dieses Verfahren ergibt sich laut den Aussagen dieser Schrift bei niedrigerer Temperatur eine kürzere Behandlungsdauer bis zur vollständigen Lösung des Ausgangsmaterials, ohne dass dabei qualitätsmindernde Verfärbungen auftreten oder ungelöste Rückstände verbleiben. Das Auflösen des Ausgangsmaterials erfolgt selbstredend unter mindestens teilweiser Reaktion der Polyurethanbindungen.

Die Anlage zur Durchführung des Verfahrens hat einen aus Vorratsbehältern beschickten Mischer, an den austrittsseitig ein Reaktor angeschlossen ist, in dem Scherkräfte ausübende und in beiden Richtungen in Rotation versetzbare Scherelemente auf das Ausgangsmaterials einwirken, die auf einer hohl ausgebildeten, beheizbaren Welle angeordnet und von einem aus hohl ausgebildeten, beheizbaren Sektoren zusammengesetzten Reaktormantel umgeben sind. In diesem Reaktor erfolgt eine Verbesserung des Wärmeübergangs an die Masse, so dass eine einheitliche Temperaturverteilung und damit eine verhältnismäßig kurze Reaktionsund Lösezeit erreichbar ist. Die Anmeldung offenbart eine Ausführungsform, in welcher die Vorzerkleinerung des Ausgangsmaterials unter Vermischung mit einem Anteil der später als Lösungsmittelbestandteil verwendeten Polyole in einem beheizbaren Knetmischer mit zwei gegenläufigen Wellen mit Sigmaschaufeln erfolgt. Dadurch werden laut dieser Schrift eine gute Vorbenetzung der Polyurethanpartikelflächen mit Lösungsmittel erreicht, ein Teil der im Polyurethanzellenbereich eingeschlossenen Gase freigesetzt, der schädliche Sauerstoffgehalt reduziert, insbesondere die Agglomeration der Polyurethanpartikel durch die anschließenden mechanischen Beanspruchungen in der nachfolgenden Reaktorzone vermieden und die Dosierbarkeit sowie die Wärmeleitfähigkeit der Masse des Ausgangsmaterials entscheidend erhöht. Die weitgehende Entfernung des Luftsauerstoffs lässt sich nach dieser Anmeldung durch anschließende Evakuierung der Mischung im gleichen Anlagenteil und/oder durch eine nachfolgende Spülung mit Schutzgas, beispielsweise Stickstoff, bei Normaldruck bewirken. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass die Anwesenheit eines das Polyurethan benetzenden Lösungsmittels (= Chemolysereagenz) einer effektiven Entgasung entgegenwirkt.

Neben den erwähnten Prozessen des physikalischen Recyclings (mechanische Zerkleinerung der Polyurethanprodukte und Beimischung in der Herstellung neuer Polyurethanprodukte) und chemischen Recyclings (Rückgewinnung von Polyolen und bevorzugt auch Aminen durch chemische Spaltung der Urethanbindungen) ist noch das sog. „Upycling“ zu erwähnen, das eine Zwischenstellung einnimmt: Beim Upycyling findet zwar wie beim chemischen Recycling eine chemische Veränderung des Polyurethans statt, jedoch erfolgt diese nicht bis zur Wiedergewinnung der ursprünglich in der Synthese eingesetzten Rohstoffe (Polyol und Amin), sondern hat zum Ziel, das wiederzuverwertende Polyurethan in ein anderes polymeres Wertprodukt zu überführen. So beschreiben D. T. Sheppard et al. in dem Artikel Reprocessing Postconsumer Polyurethane Foam Using Carbamate Exchange Catalysis and Twin-Screw Extrusion (ACS Cent. Sei. 2020 6 (6), 921-927) die Behandlung eines quervernetzten Polyurethanschaums mit Dibutylzinnlaurat in Dichlormethan, gefolgt von mechanischer Verarbeitung des so behandelten Schaums in einem Doppelschneckenmischer bzw. Doppelschneckenextruder, wobei Luft entfernt wird, unter Erhalt von Filmen oder Fasern.

Nur wenige der literaturbekannten Prozesse des Recyclings von Polyurethanen werden dauerhaft im großtechnischen Maßstab betrieben; viele haben noch nicht einmal den Pilotierungsmaßstab erreicht [1], Angesichts des allgemein gestiegenen Umweltbewusstseins und verstärkter Bestrebungen, industrielle Prozesse möglichst nachhaltig auszugestalten, zeigt dies augenscheinlich, dass das Recycling von Polyurethanprodukten unter technischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten noch längst nicht ausgereift ist. Die Möglichkeiten des physikalischen Recyclings sind offensichtlich sehr begrenzt. Das Upcycling kann zwar Wege zu einer sinnvollen Wiederverwertung von Polyurethanprodukten eröffnen und hat insofern sicher seine Berechtigung, ermöglicht es aber auch nicht, die Rohstoffkreisläufe zu schließen. Das Potenzial hierzu bietet nur das chemische Recycling, wenn es gelingt, die eingesetzten Polyole und bevorzugt auch die Amine so wiederzugewinnen, dass diese in der Herstellung neuer Polyurethanprodukte von vergleichbarer Qualität wie die ursprünglichen Polyurethanprodukte eingesetzt werden können. Diesbezüglich bestehen Herausforderungen insbesondere bezüglich der Reinheit der zurückgewonnenen Produkte. Polyole müssen möglichst ohne Aminverunreinigungen zurückgewonnen werden, um etwa beim Wiedereinsatz in der Herstellung von Polyurethanschäumen das Schaumbildungsverhalten nicht nachteilig zu beeinflussen. Ist auch eine Wiedergewinnung von Aminen angestrebt, so müssen auch diese selbstredend in möglichst hoher Reinheit gewonnen werden. Ferner muss ein wirtschaftlich arbeitendes Recyclingverfahren sicherstellen, dass die eingesetzten Reagenzien (beispielsweise eingesetzte Alkohole) möglichst vollständig zurückgewonnen und erneut eingesetzt (also im Kreis geführt) werden können.

Die wiederzuverwertenden Polyurethanprodukte enthalten meist noch diverse Hilfs- und Zusatzstoffe (Stabilisatoren, Katalysatoren und dgl. mehr), die wirtschaftlich und umweltschonend von den eigentlichen Zielprodukten des Recyclings abgetrennt und entsorgt werden müssen. Im Fall von Polyurethansc/iäumen sind insbesondere auch Treibmittel sowie Sauerstoff, die beide in der Zellstruktur der Schäume vorhanden sind, zu nennen. Neben diesen herstellungsbedingt vorhandenen Hilfs- und Zusatzstoffen können durch vorbereitende Schritte, die dem eigentlichen chemischen Recycling vorangehen, weitere Fremdstoffe in ein zu recycelndes Polyurethanprodukt gelangen. So ist es zum Beispiel üblich, wiederzuverwendende Polyurethanschäume, die etwa aus alten Matratzen oder Sitzmöbeln stammen, mit Desinfektionsmitteln zu behandeln. Diese Fremdstoffe können das chemische Recycling und/oder den nachfolgenden Einsatz der zurückgewonnenen Rohstoffe in neuen Herstellprozessen beeinträchtigen: Sauerstoff kann Oxidationsreaktionen insbesondere des Amins bewirken. Auch unter Sicherheitsaspekten ist das Vorhandensein von Sauerstoff problematisch, wird doch etwa bei Alkoholysen oftmals oberhalb des Flammpunktes des eingesetzten Alkohols gearbeitet. Eingesetzte Treibmittel wie Pentan sind zwar chemisch inert, akkumulieren sich aber auch gerade deswegen und müssen regelmäßig unter Produktverlust ausgeschleust werden (sog. Purge). Durch die Anwesenheit von Treibmitteln kann auch die Abgasfracht und die Aufarbeitung des Abgases erschwert werden. Bestimmte gebräuchliche Desinfektionsmittel wie beispielsweise Ethanol können in der Chemolyse Carbamate bilden, die sich u. II. schwerer unter Freisetzung des Amins spalten lassen als die Carbamate des eigentlichen Chemolysereagenz (meist Glykol oder ein Glykolderivat). Selbst wenn die Carbamatspaltung gelingt, gelangen dann derartige alkoholische Desinfektionsmittel in der Aufarbeitung als Verunreinigung in das nicht umgesetzte Chemolysereagenz, was dessen Rückgewinnung erschweren kann. Andere gebräuchliche Desinfektionsmittel wie Wasserstoffperoxid oder Natriumhypochlorit können sich unter Freisetzung von Sauerstoff zersetzen. Der Stand der Technik bietet für derartige Probleme noch keine zufriedenstellende Lösung an.

Es bestand daher ein Bedarf an weiteren Verbesserungen auf dem Gebiet des chemischen Recyclings von Polyurethanschäumen. Insbesondere wäre es wünschenswert, potenziell störende Begleitstoffe wie Treibmittel, Sauerstoff oder Desinfektionsmittel bereits vor Beginn des eigentlichen chemischen Recyclings so weitgehend aus dem Polyurethanschaum zu entfernen, dass diese die nachfolgenden Schritte nicht stören.

Dem geschilderten Bedarf Rechnung tragend ist daher ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Wiedergewinnung von Rohstoffen (d. h. von Polyolen und optional Aminen) aus einem auf einer Isocyanatkomponente und einer Polyolkomponente basierenden Polyurethanschaum aufweisend eine Zellstruktur enthaltend eine Komponente X ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Sauerstoff, einem Treibmittel, einem Desinfektionsmittel und einer Mischung aus zwei oder mehr der vorgenannten, wobei die Komponente X mindestens Sauerstoff umfasst, durch Umsetzung des Polyurethanschaums mit einem Chemolysereagenz, das Verfahren umfassend:

(A) Bereitstellen des Polyurethanschaums (1) in einem Behälter (100);

(B) Chemolyse des Polyurethanschaums (1) in einer Chemolysevorrichtung aufweisend (i) eine Eintragseinrichtung (200), (ii) einen mit der Eintragseinrichtung verbundenen Chemolysereaktor (300), (iii) eine mit dem Chemolysereaktor verbundene Austragseinrichtung (400) und (iv) eine in dem Behälter und/oder in der Eintragseinrichtung angeordnete Gasabführeinrichtung (500), wobei die Chemolyse umfasst:

(B.l) Einbringen des Polyurethanschaums aus dem Behälter in die Eintragseinrichtung und von dort in den Chemolysereaktor, wobei der Polyurethanschaum vor Inkontaktbringen mit dem Chemolysereagenz entgast wird, indem

(a) mindestens Sauerstoff (also (i) der in der Komponente X enthaltene Sauerstoff und (ii) gegebenenfalls durch Zersetzungsreaktionen von Bestandteilen der Komponente X gebildeter Sauerstoff), bevorzugt jedoch alle Bestandteile der Komponente X bzw. gegebenenfalls gebildete gasförmige Zersetzungsprodukte derselben, bei einem Druck von maximal 960 mbar(abs) und einer Temperatur von maximal 120 °C gasförmig über die Gasabführeinrichtung aus der Chemolysevorrichtung abgeführt werden, sodass ein entgaster Polyurethanschaum (2) erhalten wird;

(B.ll) Umsetzen des entgasten Polyurethanschaums (2) im Chemolysereaktor (300) mit einem Chemolysereagenz (4) in Gegenwart eines Katalysators in einer Inertgasatmosphäre unter Erhalt eines Produktgemisches;

(B.l II) Austragen des Produktgemisches aus dem Chemolysereaktor (300) durch die Austragseinrichtung (400); gefolgt von

Aufarbeiten des Produktgemisches umfassend:

(C) Gewinnen (mindestens) eines Polyols (aus der Polyolkomponente oder ein in der Chemolyse erhaltenes Abbauprodukt eines solchen); und

(D) optional, Gewinnen (mindestens) eines Amins, das zu einem Isocyanat der Isocyanatkomponente korrespondiert.

Überraschend wurde gefunden, dass die erfindungsgemäße Entfernung flüchtiger Begleitstoffe wie in der Komponente X definiert vor dem erstmaligem Kontakt des Polyurethanschaums mit dem Chemolysereagenz zu einer besonders sorgfältigen Abreicherung derartiger Begleitstoffe führt und dadurch die oben geschilderten Probleme überwunden oder zumindest minimiert werden. Insbesondere Sauerstoff, sei er von vorne herein vorhanden oder beispielsweise durch die Zersetzung eines Desinfektionsmittels wie Wasserstoffperoxid oder Natriumhypochlorit in situ entstanden, wird durch das erfindungsgemäße Verfahren erfolgreich entfernt, wodurch Oxidationsreaktionen insbesondere des Amins vermieden werden. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich nämlich dadurch aus, dass nicht nur oberflächlich vorhandene bzw. anhaftende flüchtige Begleitstoffe, sondern auch in der Zell Struktur des Polyurethanschaums vorhandene flüchtige Begleitstoffe erfolgreich entfernt werden können.

Denn wie dem Fachmann bekannt ist, weist ein Polyurethanschaum eine Zellstruktur (auch Porenstruktur genannt) auf, welche durch chemische oder verfahrenstechnische Parameter bei der Verschäumung beeinflusst werden kann. In der Herstellung von Polyurethanschäumen werden Treibmittel eingesetzt, die unter den Produktionsbedingungen der Verschäumung gasförmig vorliegen und zur Bildung von Schaumstoffzellen (auch Schaumstoffporen genannt) führen, die über sog. Stege miteinander verbunden sind. Wiederzuverwertende Polyurethanschäume weisen regelmäßig flüchtige, die Chemolyse potenziell störende Begleitstoffe auf, die sich in den Zellen (also in den Hohlräumen) befinden, aber auch in den Stegen vorliegen können (z. B. wenn sich die Stege mit einem Desinfektionsmittel vollsaugen).

Die vorliegende Erfindung ist damit befasst, die Polyurethanschäume vor Beginn des chemischen Recyclings, d. h. vor dem erstmaligem Kontakt eines wiederzuverwertenden Polyurethanschaums mit Chemolysereagenz, von derartigen flüchtigen Begleitstoffen zu befreien. Unter einem flüchtigen Begleitstoff in diesem Sinne, d. h. unter einer Komponente X, wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung Sauerstoff, ein Treibmittel, ein Desinfektionsmittel oder eine Mischung von zwei oder mehr der vorgenannten verstanden, insbesondere sofern der flüchtige Begleitstoff (= die Komponente X bzw. ein Bestandteil derselben) zumindest in einem Teilbereich eines durch eine Druckuntergrenze pu, eine Druckobergrenze po, eine Temperaturuntergrenze Tu und eine Temperaturobergrenze To definierten Druck- und Temperaturbereiches gasförmig vorliegt oder sich unter Ausbildung gasförmiger Zersetzungsprodukte zersetzt, wobei gilt:

Pu = 0,1 mbar(abs);

Po = 960 mbar(abs);

Tu = -20 °C, insbesondere (nämlich falls die in der Zellstruktur enthaltenen flüchtigen Begleitstoffe unter Standardbedingungen [d. h. bei einer Temperatur von 0 °C und einem Druck von 1 ,000 bar(abs )] flüssig sind) 16 °C, und

To = 120 °C. Die Drücke pu und po können mittels handelsüblicher Manometer bestimmt werden. Dies gilt selbstredend ebenso für die Drücke p1 und p2, die weiter unten beschrieben werden. Selbstverständlich ist die Anwesenheit weiterer Verbindungen, die man rein sprachlich als „flüchtige Begleitstoffe“ beschreiben könnte, die aber nicht unter die Definition der Komponente X im Sinne der vorliegenden Erfindung fallen, nicht ausgeschlossen, und das Recycling derartiger Polyurethanschäume mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verlässt den Rahmen der Erfindung nicht.

Für Sauerstoff ist die genannte Bedingung erfüllt; dies gilt regelmäßig ebenso für Treibmittel (z. B. Pentan), die in der Polyurethanschaumherstellung Anwendung finden. Auch die große Mehrzahl gebräuchlicher Desinfektionsmittel lässt sich unter den genannten Bedingungen in die Gasphase oder in gasförmige Zersetzungsprodukte überführen, sodass störende Stoffe über die Gasabführeinrichtung ausgetragen werden können. Beispiele für zersetzbare flüchtige Begleitstoffe sind Wasserstoffperoxid und Natriumhypochlorit, die beide zum Zerfall unter Bildung von u. a. Sauerstoff neigen, welcher dann als „gasförmiges Zersetzungsprodukt“ über die Gasabführeinrichtung abgezogen werden kann.

In der Terminologie der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff Isocyanate alle dem Fachmann im Zusammenhang mit der Polyurethanchemie bekannten Isocyanate wie insbesondere Toluylendiisocyanat (TDI; herstellbar und bevorzugt hergestellt aus Toluylendiamin, TDA), die Di- und Polyisocyanate der Diphenylmethanreihe (MDI; herstellbar und bevorzugt hergestellt aus den Di- und Polyaminen der Diphenylmethanreihe, MDA),

1.5-Pentandiisocyanat (PDI; herstellbar und bevorzugt hergestellt aus 1 ,5-Pentandiamin, PDA), 1,6-Hexamethylen-^,diisocyanat (HDI; herstellbar und bevorzugt hergestellt aus

1.6-Hexamethylendiamin, HDA), Isophorondiisocyanat (IPDI; herstellbar und bevorzugt hergestellt aus Isophorondiamin, IPDA) und Xylylendiisocyanat (XDI; herstellbar und bevorzugt hergestellt aus Xylylendiamin, XDA). Der Ausdruck „ein Isocyanat“ umfasst selbstverständlich auch Ausführungsformen, in denen zwei oder mehr unterschiedliche Isocyanate (z. B. Gemische aus MDI und TDI) in der Herstellung des Polyurethanprodukts eingesetzt wurden, es sei denn, etwas anderes wird ausdrücklich zum Ausdruck gebracht, etwa durch die Formulierung „genau ein Isocyanat“. Die Gesamtheit aller in der Herstellung des Polyurethanprodukts eingesetzten Isocyanate wird als Isocyanatkomponente (des Polyurethanprodukts) bezeichnet. Die Isocyanatkomponente umfasst mindestens ein Isocyanat. Analog wird Gesamtheit aller in der Herstellung des Polyurethanprodukts eingesetzten Polyole als Polyol komponente (des Polyurethanprodukts) bezeichnet. Die Polyolkomponente umfasst mindestens ein Polyol.

In der Terminologie der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff Polyole alle dem Fachmann im Zusammenhang mit der Polyurethanchemie bekannten Polyole wie insbesondere Polyetherpolyole, Polyesterpolyole, Polyetherester-Polyole und Polyethercarbonatpolyole. Der Ausdruck „ein Polyol“ umfasst selbstverständlich auch Ausführungsformen, in denen zwei oder mehr unterschiedliche Polyole in der Herstellung des Polyurethanprodukts eingesetzt wurden. Wird daher im Folgenden beispielsweise von „einem Polyetherpolyol“ (oder „einem Polyesterpolyol“ usw.) gesprochen, so umfasst diese Terminologie selbstverständlich auch Ausführungsformen, in denen zwei oder mehr verschiedene Polyetherpolyole (oder zwei oder mehr verschiedene Polyesterpolyole usw.) in der Herstellung des Polyurethanprodukts eingesetzt wurden.

Als Carbamate werden in der Terminologie der vorliegenden Erfindung die durch die Reaktion mit dem Alkohol in Schritt (B) gebildeten Urethane bezeichnet.

Ein zu einem Isocyanat korrespondierendes Amin bezeichnet dasjenige Amin, durch dessen Phosgenierung das Isocyanat gemäß R-NH2 + COC/2 -> R-N=C=O + 2 HCl erhalten werden kann. Analog dazu bezeichnet eine zu einem Amin korrespondierende Nitroverbindung diejenige Nitroverbindung, durch deren Reduktion gemäß R-NO2 + 3 H2 ->R-NH2 + 2 H2O das Amin erhalten werden kann.

Sämtliche Druckangaben beziehen sich auf absolute Drücke, angezeigt durch ein der Druckeinheit nachgestelltes „abs.“ (z. B. „mbar(abs)“).

Die Erfindung ist demnach mit dem Recycling solcher Polyurethanschäume befasst, deren Zellstruktur Sauerstoff, (mindestens) ein Treibmittel, und/oder (mindestens) ein (flüchtiges oder unter Bildung flüchtiger Produkte zersetzbares) Desinfektionsmittel, also einen, mehrere oder alle der genannten flüchtigen Begleitstoffe enthält, wobei Sauerstoff jedoch stets zugegen ist. In der Terminologie der vorliegenden Erfindung wird der Begriff „Komponente X“ als Summenbezeichnung für alle vorhandenen flüchtigen Begleitstoffe in diesem Sinne verwendet.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird mindestens der vorhandene Sauerstoff (gleich welchen Ursprungs) zumindest im Wesentlichen vollständig entfernt. Vorzugsweise werden alle Bestandteile der Komponente X bzw. gasförmige Zersetzungsprodukte derselben zumindest im Wesentlichen vollständig entfernt. Hierzu stellt die Erfindung zwei alternative Lösungen bereit, wie im Folgenden noch näher erläutert wird. Allen gemeinsam ist, dass in (B)(1)(a) Sauerstoff, bevorzugt alle Bestandteile der Komponente X bzw. gasförmige Zersetzungsprodukte derselben „bei einem Druck von maximal 960 mbapabs und einer Temperatur von maximal 120 °C gasförmig [...] abgeführt werden“. Dies bedeutet, dass mindestens der vorhandene Sauerstoff, bevorzugt jedoch auch das Treibmittel und das Desinfektionsmittel, insofern diese vorhanden sind (es ist nicht zwingend, dass alle der genannten flüchtigen Begleitstoffe vorhanden sind; beispielsweise ist eine Desinfektion des Polyurethanschaums nicht in allen Fällen erforderlich), zumindest im Wesentlichen vollständig aus dem Polyurethanschaum entfernt werden, bevor die eigentliche Chemolysereaktion beginnt.

Die erste alternative Lösung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, das das Abführen der flüchtigen Begleitstoffe im Wesentlichen durch eine starke Druckverminderung gefolgt von einer Druckerhöhung bewirkt wird. Hierzu wird der Polyurethanschaum zur Durchführung des Entgasens in (B.l)

(1) in einem ersten Schritt bei einer ersten Temperatur (T1) im Bereich von -20 °C bis 120 °C einem ersten Druck (p1) im Bereich von 0,1 mbar(abs) bis 100 mbar(abs) ausgesetzt (wobei insbesondere der erste Druck so auf die erste Temperatur abgestimmt wird, dass alle in (B)(1)(a) abzuführenden Bestandteile der Komponente X, die nicht wie Sauerstoff ohnehin gasförmig vorliegen, in die Gasphase übergehen bzw. sich unter Ausbildung gasförmiger Produkte zersetzen), und

(2) in einem zweiten Schritt durch Zufuhr eines Inertgases einem zweiten Druck (p2) ausgesetzt, der größer als der erste Druck ist und maximal 2,0 bar(abs ) beträgt.

Ein „entgaster Polyurethanschaum (2)“ bezeichnet also in diesem Zusammenhang einen Polyurethanschaum, der von flüchtigen Begleitstoffen der genannten Art befreit und mit einem Inertgas gesättigt wurde.

Die zweite alternative Lösung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, das das Abführen der flüchtigen Begleitstoffe im Wesentlichen durch eine mechanische Kompression des Polyurethanschaums bewirkt wird (die flüchtigen Begleitstoffe werden aus der Zellstruktur des Polyurethanschaumes heraus- und in einen Bereich reduzierten Drucks hineingedrückt). Hierzu wird der Polyurethanschaum zur Durchführung des Entgasens in (B.l)

(1) in einem ersten Schritt bei einer ersten Temperatur (T1) im Bereich von -20 °C bis 120 °C und einem ersten Druck (p1) im Bereich von 0,1 mbar(abs) bis 960 mbar(abs), insbesondere 100 mbar(abs) bis 960 mbar(abs), zu einer in der Eintragseinrichtung angeordneten Einrichtung zur mechanischen Kompression gefördert (wobei insbesondere der erste Druck so auf die erste Temperatur abgestimmt wird, dass alle in (B)(1)(a) abzuführenden Bestandteile der Komponente X, die nicht wie Sauerstoff ohnehin gasförmig vorliegen, in die Gasphase übergehen bzw. sich unter Ausbildung gasförmiger Produkte zersetzen), wobei die Gasabführeinrichtung der Einrichtung zur mechanischen Kompression vorgeschaltet ist, und

(2) in einem zweiten Schritt in der Einrichtung zur mechanischen Kompression bei einem zweiten Druck (p2) im Bereich von 5 bar(abs) bis 200 bar(abs) komprimiert (hierbei werden die flüchtigen Begleitstoffe aus der Zellstruktur heraus- und in den vor der Einrichtung zur mechanischen Kompression gelegenen Bereich der Eintragseinrichtung hineingedrückt und dort dann über die Gasabführeinrichtung abgeführt).

Ein „entgaster Polyurethanschaum (2)“ bezeichnet also in diesem Zusammenhang einen Polyurethanschaum, der von flüchtigen Begleitstoffen der genannten Art befreit und komprimiert wurde (und in komprimierter Form der in einer Inertgasatmosphäre durchgeführten Chemolyse zugeführt wird).

Die beigefügten Zeichnungen zeigen konkrete Realisierungsmöglichkeiten dieser beiden alternativen Lösungen:

FIG. 1 zeigt eine erste Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung einer flexiblen Auskleidung aus beispielsweise Polyethylen (erste alternative Lösung),

FIG. 2a, b zeigen eine zweite Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens unter

Verwendung eines Schleusensystems (erste alternative Lösung),

FIG. 3 zeigt eine dritte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens unter

Verwendung einer Einrichtung zur mechanischen Zerkleinerung (erste alternative Lösung) und

FIG. 4 zeigt eine vierte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung einer Einrichtung zur mechanischen Kompression (zweite alternative Lösung).

Es folgt zunächst eine Kurzzusammenfassung verschiedener möglicher Ausführungsformen der Erfindung.

In einer ersten Ausführungsform der Erfindung, die einer ersten Variante entspricht und zur ersten alternativen Lösung gehört, ist der Behälter und/oder die Eintragseinrichtung innen mit einer flexiblen Auskleidung versehen, die im ersten Schritt durch Einstellung des ersten Drucks zusammengezogen wird und so den Polyurethanschaum zusammendrückt, und die im zweiten Schritt durch Zufuhr eines Inertgases zur Einstellung des zweiten Drucks wieder ausgedehnt wird.

In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, die eine besondere Ausgestaltung der ersten Ausführungsform ist und mit allen anderen Ausführungsformen der ersten Variante kombiniert werden kann, ist die flexible Auskleidung eine Folie aus Polyethylen, Polypropylen, Aluminium, Polyvinylchlorid, Polyetheretherketon, Polystyrol, Polycarbonat, Polyester, Polyethylenterephthalat oder einem Verbund der vorgenannten Materialien.

In einer dritten Ausführungsform der Erfindung, die eine besondere Ausgestaltung der ersten Ausführungsform ist und mit allen anderen Ausführungsformen der ersten Variante kombiniert werden kann, werden der erste und der zweite Schritt mehrmals wiederholt, insbesondere 2-mal bis 5-mal.

In einer vierten Ausführungsform der Erfindung, die eine besondere Ausgestaltung der ersten Ausführungsform ist und mit allen anderen Ausführungsformen der ersten Variante kombiniert werden kann, beträgt der zweite Druck maximal 1 ,8 bar(abs) und ist insbesondere gleich dem Umgebungsdruck.

In einer fünften Ausführungsform der Erfindung, die eine besondere Ausgestaltung der ersten Ausführungsform ist und mit allen anderen Ausführungsformen der ersten Variante kombiniert werden kann, liegt die erste Temperatur im Bereich von 0 °C bis 80 °C, bevorzugt von 16 °C bis 80 °C.

In einer sechsten Ausführungsform der Erfindung, die eine besondere Ausgestaltung der ersten Ausführungsform ist und mit allen anderen Ausführungsformen der ersten Variante kombiniert werden kann, wird der zweite Schritt bei einer zweiten Temperatur (T2) durchgeführt, welche im Bereich von -20 °C bis 120 °C, bevorzugt 0 °C bis 80 °C, besonders bevorzugt 16 °C bis 80 °C, liegt und insbesondere der ersten Temperatur entspricht (d. h. es wird keine gezielte Änderung der Temperatur beim Übergang vom ersten zum zweiten Schritt vorgenommen).

In einer siebten Ausführungsform der Erfindung, die einer zweiten Variante entspricht und ebenfalls zur ersten alternativen Lösung gehört, verfügt die Eintragseinrichtung über einen ersten (dem Chemolysereaktor vorgeschalteten) Schleusenbereich, aufweisend eine absperrbare Zuführeinrichtung für den in Schritt (A) bereitgestellten Polyurethanschaum und eine absperrbare Abführeinrichtung für den entgasten Polyurethanschaum, wobei in Schritt (B.l) die folgenden Schritte durchlaufen werden: (B.I.I.a) Absperren der Abführeinrichtung des ersten Schleusenbereichs, Einträgen von Polyurethanschaum in den ersten Schleusenbereich und Absperren der Zuführeinrichtung des ersten Schleusenbereichs;

(B.l.2.a) Durchführung des ersten Schritts von (B.l) im ersten Schleusenbereich;

(B.l.3.a) Durchführung des zweiten Schritts von (B.l) im ersten Schleusenbereich durch Zufuhr des Inertgases unter Erhalt entgasten Polyurethanschaums;

(B.l.4.a) Überführen des in (B.l.3.a) erhaltenen entgasten Polyurethanschaums in den Chemolysereaktor.

In einer achten Ausführungsform der Erfindung, die eine besondere Ausgestaltung der siebten Ausführungsform ist und mit allen anderen Ausführungsformen der zweiten Variante kombiniert werden kann, verfügt die Eintragseinrichtung zusätzlich zum ersten Schleusenbereich über einen zweiten Schleusenbereich, der eine absperrbare Zuführeinrichtung für den in Schritt (A) bereitgestellten Polyurethanschaum und eine absperrbare Abführeinrichtung für den entgasten Polyurethanschaum aufweist, wobei in Schritt (B.I.I .a) eine erste Teilmenge des Polyurethanschaums in den ersten Schleusenbereich eingeführt wird, sodass in Schritt (B.l.3a) eine erste Teilmenge des entgasten Polyurethanschaums erhalten wird, wobei in Schritt (B.l) zusätzlich die folgenden Schritte durchlaufen werden:

(B.l.1.b) Absperren der Abführeinrichtung des zweiten Schleusenbereichs, Einträgen einer zweiten Teilmenge des Polyurethanschaums in den zweiten Schleusenbereich und Absperren der Zuführeinrichtung des zweiten Schleusenbereichs;

(B.l.2.b) Durchführung des ersten Schrittes von (B.l) im zweiten Schleusenbereich;

(B.l.3.b) Durchführung des zweiten Schrittes von (B.l) im zweiten Schleusenbereich durch Zufuhr des Inertgases unter Erhalt einer zweiten Teilmenge des entgasten Polyurethanschaums;

(B.l.4.b) Überführen der zweiten Teilmenge des entgasten Polyurethanschaums in den Chemolysereaktor; wobei die Schritte (B.I.I .a) bis (B.l.4.a) so auf die Schritte (B.I.I .b) bis (B.l.4.b) abgestimmt werden, dass kontinuierlich entgaster Polyurethanschaum in den Chemolysereaktor überführt wird. In einer neunten Ausführungsform der Erfindung, die eine besondere Ausgestaltung der siebten Ausführungsform ist und mit allen anderen Ausführungsformen der zweiten Variante kombiniert werden kann, liegt die erste Temperatur im Bereich von 0 °C bis 80 °C, bevorzugt 16 °C bis 80 °C.

In einer zehnten Ausführungsform der Erfindung, die eine besondere Ausgestaltung der siebten Ausführungsform ist und mit allen anderen Ausführungsformen der zweiten Variante kombiniert werden kann, wird der Polyurethanschaum erst im Chemolysereaktor mit dem Chemolysereagenz in Kontakt gebracht.

In einer elften Ausführungsform der Erfindung, die eine besondere Ausgestaltung der siebten Ausführungsform ist und mit allen anderen Ausführungsformen der zweiten Variante kombiniert werden kann, wird der zweite Schritt bei einer zweiten Temperatur (T2) durchgeführt, welche im Bereich von -20 °C bis 120 °C, bevorzugt 0 °C bis 80 °C, besonders bevorzugt 16 °C bis 80 °C liegt und insbesondere der ersten Temperatur entspricht (d. h. es wird keine gezielte Änderung der Temperatur beim Übergang vom ersten zum zweiten Schritt vorgenommen).

In einer zwölften Ausführungsform der Erfindung, die eine besondere Ausgestaltung der siebten Ausführungsform ist und mit allen anderen Ausführungsformen der zweiten Variante kombiniert werden kann, sofern diese nicht auf die Zugabe des Chemolysereagenz erst im Chemolysereaktor beschränkt sind, wird der Polyurethanschaum nach dem zweiten Schritt noch im ersten und/oder zweiten Schleusenbereich mit Chemolysereagenz (optional auch schon mit dem Katalysator) in Kontakt gebracht, insbesondere benetzt.

In einer dreizehnten Ausführungsform der Erfindung, die eine besondere Ausgestaltung der zwölften Ausführungsform ist, weist das Chemolysereagenz beim Inkontaktbringen mit dem Polyurethanschaum im ersten und/oder zweiten Schleusenbereich eine Temperatur im Bereich von 120 °C bis 240 °C, insbesondere > 120 °C bis 240 °C, auf.

In einer vierzehnten Ausführungsform der Erfindung, die eine besondere Ausgestaltung der siebten Ausführungsform ist und mit allen anderen Ausführungsformen der zweiten Variante kombiniert werden kann, beträgt der zweite Druck maximal 1 ,8 bar(abs) und ist insbesondere gleich Umgebungsdruck.

In einer fünfzehnten Ausführungsform der Erfindung, die einer dritten Variante entspricht und ebenfalls zur ersten alternativen Lösung gehört, wird der Polyurethanschaum während des ersten Schritts von (B.l) durch eine in einem ersten Teil der Eintragseinrichtung angeordnete Einrichtung zur mechanischen Zerkleinerung gefördert und zerkleinert, wobei der zweite Schritt derart durchgeführt wird, dass der nach der mechanischen Zerkleinerung vorliegende Polyurethanschaum durch einen zweiten, dem ersten nachgeschalteten, Teil der Eintragseinrichtung in eine Inertgasatmosphäre, die unter dem zweiten Druck steht, gefördert wird.

In einer sechzehnten Ausführungsform der Erfindung, die eine besondere Ausgestaltung der fünfzehnten Ausführungsform ist und mit allen anderen Ausführungsformen der dritten Variante kombiniert werden kann, wird die Förderung des Polyurethanschaums im ersten und zweiten Teil der Eintragseinrichtung mittels

(mindestens) einer Schneckenwelle,

(mindestens) eines Kolbens,

(mindestens) eines Förderbands, Vibration und/oder Schwerkraft vorgenommen.

In einer achtzehnten Ausführungsform der Erfindung, die eine besondere Ausgestaltung der fünfzehnten Ausführungsform ist und mit allen anderen Ausführungsformen der dritten Variante kombiniert werden kann, umfasst die Einrichtung zur mechanischen Zerkleinerung eine Schneidmühle, eine Messermühle, einen Prallbrecher und/oder eine Hammermühle.

In einer neunzehnten Ausführungsform der Erfindung, die eine besondere Ausgestaltung der achtzehnten Ausführungsform ist, umfasst die Einrichtung zur mechanischen Zerkleinerung einen Prallbrecher und/oder eine Hammermühle, wobei die erste Temperatur im Bereich von < 0 °C bis - 20 °C liegt.

In einer zwanzigsten Ausführungsform der Erfindung, die eine besondere Ausgestaltung der fünfzehnten Ausführungsform ist und mit allen anderen Ausführungsformen der dritten Variante außer der neunzehnten kombiniert werden kann, liegt die erste Temperatur im Bereich von 0 °C bis 80 °C, bevorzugt 16 °C bis 80 °C.

In einer einundzwanzigsten Ausführungsform der Erfindung, die eine besondere Ausgestaltung der fünfzehnten Ausführungsform ist und mit allen anderen Ausführungsformen der dritten Variante kombiniert werden kann, wird der Polyurethanschaum erst im Chemolysereaktor mit Chemolysereagenz in Kontakt gebracht.

In einer zweiundzwanzigsten Ausführungsform der Erfindung, die eine besondere Ausgestaltung der fünfzehnten Ausführungsform ist und mit allen anderen Ausführungsformen der dritten Variante kombiniert werden kann, wird der zweite Schritt bei einer zweiten Temperatur (T2) durchgeführt, welche im Bereich von -20 °C bis 120 °C, bevorzugt 0 °C bis 80 °C, besonders bevorzugt 16 °C bis 80 °C, liegt und insbesondere der ersten Temperatur entspricht (d. h. es wird keine gezielte Änderung der Temperatur beim Übergang vom ersten zum zweiten Schritt vorgenommen).

In einer dreiundzwanzigsten Ausführungsform der Erfindung, die eine besondere Ausgestaltung der fünfzehnten Ausführungsform ist und mit allen anderen Ausführungsformen der dritten Variante kombiniert werden kann, sofern diese nicht auf die Zugabe des Chemolysereagenz erst im Chemolysereaktor beschränkt sind, wird der Polyurethanschaum nach dem zweiten Schritt noch im zweiten Teil der Eintragseinrichtung mit Chemolysereagenz (optional auch schon mit dem Katalysator) in Kontakt gebracht, insbesondere benetzt.

In einer vierundzwanzigsten Ausführungsform der Erfindung, die eine besondere Ausgestaltung der dreiundzwanzigsten Ausführungsform ist, weist das Chemolysereagenz beim Inkontaktbringen mit dem Polyurethanschaum im zweiten Teil der Eintragseinrichtung eine Temperatur im Bereich von 120 °C bis 240 °C, insbesondere > 120 °C bis 240 °C, auf.

In einer fünfundzwanzigsten Ausführungsform der Erfindung, die eine besondere Ausgestaltung der fünfzehnten Ausführungsform ist und mit allen anderen Ausführungsformen der dritten Variante kombiniert werden kann, beträgt der zweite Druck maximal 1 ,8 bar(abs ) und ist insbesondere gleich Umgebungsdruck.

In einer sechsundzwanzigsten Ausführungsform der Erfindung, die einer vierten Variante entspricht und eine besondere Ausgestaltung der zweiten alternativen Lösung ist und mit allen anderen Ausführungsformen der vierten Variante kombiniert werden kann, ist die Gasabführeinrichtung in der Eintragseinrichtung angeordnet.

In einer siebenundzwanzigsten Ausführungsform der Erfindung, die eine besondere Ausgestaltung der sechsundzwanzigsten Ausführungsform ist und mit allen anderen Ausführungsformen der vierten Variante kombiniert werden kann, umfasst die Einrichtung zur mechanischen Kompression einen Extruder (auch umfassend Mehrzonen-Schnecken sowie Ein- und Mehrwellenextruder), eine Walze oder einen Kolben.

In einer achtundzwanzigsten Ausführungsform der Erfindung, die eine besondere Ausgestaltung der sechsundzwanzigsten Ausführungsform ist und mit allen anderen Ausführungsformen der vierten Variante kombiniert werden kann, wird der Polyurethanschaum nach Durchlaufen der Einrichtung zur mechanischen Kompression (also nach dem zweiten Schritt) noch in der Eintragseinrichtung mit dem Chemolysereagenz in Kontakt gebracht, insbesondere benetzt.

In einer neunundzwanzigsten Ausführungsform der Erfindung, die eine besondere Ausgestaltung der achtundzwanzigsten Ausführungsform ist, weist das Chemolysereagenz beim Inkontaktbringen mit dem Polyurethanschaum in der Eintragseinrichtung eine Temperatur im Bereich im von 120 °C bis 240 °C auf.

In einer dreißigsten Ausführungsform der Erfindung, die eine besondere Ausgestaltung der sechsundzwanzigsten Ausführungsform ist und mit allen anderen Ausführungsformen der vierten Variante kombiniert werden kann, liegt die erste Temperatur im Bereich von 0 °C bis 80 °C, bevorzugt 16 °C bis 80 °C.

In einer einunddreißigsten Ausführungsform der Erfindung, die eine besondere Ausgestaltung der sechsundzwanzigsten Ausführungsform ist und mit allen anderen Ausführungsformen der vierten Variante kombiniert werden kann, wird der zweite Schritt bei einer zweiten Temperatur (T2) durchgeführt, welche im Bereich von -20 °C bis 120 °C, bevorzugt 0 °C bis 80 °C, besonders bevorzugt 16 °C bis 80 °C, liegt und insbesondere der ersten Temperatur entspricht (d. h. es wird keine gezielte Änderung der Temperatur beim Übergang vom ersten zum zweiten Schritt vorgenommen).

In einer zweiunddreißigsten Ausführungsform der Erfindung, die mit allen Ausführungsformen aller vier Varianten kombiniert werden kann, wird Schritt (B.ll) bei einer Temperatur Bereich von 140 °C bis 240 °C, bevorzugt 160 °C bis 240 °C, besonders bevorzugt 180 °C bis 220 °C, durchgeführt.

In einer dreiunddreißigsten Ausführungsform der Erfindung, die mit allen Ausführungsformen aller vier Varianten kombiniert werden kann, wird Schritt (B.ll) bei einem Druck im Bereich von > 960 mbar(abs) bis 1 ,8 bar(abs), insbesondere bei Umgebungsdruck, durchgeführt.

In einer vierunddreißigsten Ausführungsform der Erfindung, die mit allen Ausführungsformen aller vier Varianten kombiniert werden kann, enthält die Komponente X mindestens einen Bestandteil, der unter Standardbedingungen (d. h. bei einer Temperatur von 0 °C und einem Druck von 1 ,000 bar(abs)) flüssig ist, wobei die erste Temperatur mindestens 16 °C beträgt.

In einer fünfunddreißigsten Ausführungsform der Erfindung, die mit allen Ausführungsformen aller vier Varianten kombiniert werden kann, umfasst (insbesondere ist) das Treibmittel Pentan, einen Fluorchlorkohlenwasserstoff, Dichlormethan oder eine Mischung von zwei oder mehr der vorgenannten Treibmittel; und umfasst (insbesondere ist) das Desinfektionsmittel Wasserstoffperoxid, Chlordioxid,

Formaldehyd, Peressigsäure, ein Alkalimetallhypochlorit (insbesondere Natriumhypochlorit), Ethanol, Isopropanol, 1 -Propanol oder eine Mischung von zwei oder mehr der vorgenannten Desinfektionsmittel.

In einer sechsunddreißigsten Ausführungsform der Erfindung, die mit allen Ausführungsformen aller vier Varianten kombiniert werden kann, enthält die Isocyanatkomponente ein Isocyanat ausgewählt aus Toluylendiisocyanat (TDI), den Di- und Polyisocyanaten der Diphenylmethanreihe (MDI), 1,5-Pentandiisocyanat (PDI), 1 ,6-Hexamethylendiisocyanat (HDI), Isophorondiisocyanat (IPDI), Xylylendiisocyanat (XDI) oder einer Mischung von zwei oder mehr der vorgenannten Isocyanate. Besonders bevorzugt sind Polyurethanschäume, die hinsichtlich der Isocyanatkomponente auf einer Mischung aus TDI und MDI basieren. Ganz besonders bevorzugt sind Polyurethanprodukte, die hinsichtlich der Isocyanatkomponente nur auf TDI basieren.

In einer siebenunddreißigsten Ausführungsform der Erfindung, die mit allen Ausführungsformen aller vier Varianten kombiniert werden kann, enthält die Polyolkomponente ein Polyol ausgewählt aus einem Polyetherpolyol, einem Polyesterpolyol, einem Polyetherester-Polyol, einem Polyethercarbonatpolyol oder einer Mischung von zwei oder mehr der vorgenannten Polyole. Bevorzugt enthält die Polyolkomponente ein Polyetherpolyol. Besonders bevorzugt ist die Polyolkomponente ein Polyetherpolyol (d. h. enthält keine weiteren von Polyetherpolyolen verschiedenen Polyole; wobei jedoch eine Mischung von zwei oder mehr unterschiedlichen Polyetherpolyolen umfasst ist und den Rahmen dieser Ausführungsform nicht verlässt).

In einer achtunddreißigsten Ausführungsform der Erfindung, die mit allen Ausführungsformen aller vier Varianten kombiniert werden kann, enthält die Isocyanatkomponente Toluylendiisocyanat (TDI) und Di- und Polyisocyanate der Diphenylmethanreihe (MDI) (insbesondere nur TDI), und die Polyolkomponente enthält ein Polyetherpolyol (und ist insbesondere ein Polyetherpolyol, d. h. sie enthält keine weiteren von Polyetherpolyolen verschiedenen Polyole, wobei jedoch eine Mischung von zwei oder mehr unterschiedlichen Polyetherpolyolen umfasst ist und den Rahmen dieser Ausführungsform nicht verlässt).

In einer neununddreißigsten Ausführungsform der Erfindung, die mit allen Ausführungsformen aller vier Varianten kombiniert werden kann, umfasst das Chemolysereagenz einen Alkohol ausgewählt aus Ethylenglykol, Diethylenglykol, Propylenglykol, Dipropylenglykol, Methylglykol, Triethylenglykol, Glycerin, 2-Methyl-1 ,3- Propandiol oder einer Mischung von zwei oder mehr der vorgenannten Alkohole.

In einer vierzigsten Ausführungsform der Erfindung, die eine besondere Ausgestaltung der zweiundvierzigsten Ausführungsform ist, umfasst das Chemolysereagenz Wasser. In einer einundvierzigsten Ausführungsform der Erfindung, die mit allen Ausführungsformen aller vier Varianten kombiniert werden kann, ist der Katalysator ausgewählt aus einem Alkalimetallhydroxid, einem Erdalkalimetallhydroxid, einem Alkalimetallsalz einer Carbonsäure (insbesondere ein Acetat), einem Erdalkalimetallsalz einer Carbonsäure (insbesondere ein Acetat), einer Lewis-Säure (insbesondere Dibutylzinndilaurat, Zinnoctoat, Monobutyl-Zinnoxid oder Tetrabutyl-Titanat) und/oder einem organischen Amin (insbesondere Diethanolamin, 1 ,1 , 3, 3 Tetramethylguanidin, 1 ,8-Diaza-bicyclo(5.4.0)undec-7- en oder 1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan).

In einer zweiundvierzigsten Ausführungsform der Erfindung, die mit allen Ausführungsformen aller vier Varianten kombiniert werden kann, weist das Chemolysereagenz beim Inkontaktbringen mit dem Polyurethanschaum eine Temperatur im Bereich von 120 °C bis 240 °C, insbesondere > 120 °C bis 240 °C, auf.

Die zuvor kurz geschilderten und weitere mögliche Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden näher erläutert. Dabei können alle Ausführungsformen und weitere Ausgestaltungen der Erfindung beliebig miteinander kombiniert werden, sofern nichts anderes gesagt wird oder sich aus dem Zusammenhang eindeutig ergibt.

BEREITSTELLUNG DES POLYURETHANSCHAUMS ZUM CHEMISCHEN RECYCLING

In Schritt (A) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der chemisch zu recycelnde Polyurethanschaum bereitgestellt.

Dabei kann es sich grundsätzlich um jede Art von Polyurethanschaum handeln, insbesondere kommen sowohl Weichschäume als auch Hartschäume in Frage, wobei Weichschäume (beispielsweise aus alten Matratzen, Polstermöbeln oder Autositzen) bevorzugt sind. Derartige Polyurethanschäume werden unter Einsatz eines Treibmittels hergestellt. Abgesehen von wassergetriebenen Schäumen (bei denen durch Hydrolyse in situ Kohlenstoffdioxid freigesetzt wird) ist heutzutage insbesondere Pentan als gebräuchliches Treibmittel zu nennen. Beim Recycling alter Polyurethanschäume ist es denkbar, dass ebenfalls die früher als Treibmittel gebräuchlichen Fluorchlorkohlenwasserstoffe zum Einsatz kamen. Ein weiteres denkbares Treibmittel ist Dichlormethan.

Weiterhin sind solche Polyurethanschäume bevorzugt, die hinsichtlich der Isocyanatkomponente auf einem Isocyanat ausgewählt aus Toluylendiisocyanat (TDI), den Di- und Polyisocyanaten der Diphenylmethanreihe (MDI), 1 ,5-Pentandiisocyanat (PDI), 1 ,6-Hexamethylendiisocyanat (HDI), Isophorondiisocyanat (IPDI), Xylylendiisocyanat (XDI) oder Mischungen von zwei oder mehr der vorgenannten Isocyanate basieren. Besonders bevorzugt sind Polyurethanschäume, die hinsichtlich der Isocyanatkomponente auf einer Mischung aus TDI und MDI basieren. Ganz besonders bevorzugt sind Polyurethanprodukte, die hinsichtlich der Isocyanatkomponente nur auf TDI basieren.

Im Hinblick auf die Polyolkomponente sind solche Polyurethanschäume bevorzugt, die auf einem Polyol ausgewählt aus einem Polyetherpolyol, einem Polyesterpolyol, einem Polyetherester-Polyol, einem Polyethercarbonatpolyol oder einer Mischung von zwei oder mehr der vorgenannten Polyole basieren. Bevorzugt enthält die Polyolkomponente ein Polyetherpolyol. Besonders bevorzugt ist die Polyolkomponente ein Polyetherpolyol (d. h. enthält keine weiteren von Polyetherpolyolen verschiedenen Polyole; wobei jedoch eine Mischung von zwei oder mehr unterschiedlichen Polyetherpolyolen umfasst ist und den Rahmen dieser Ausführungsform nicht verlässt).

Ganz besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Polyurethanschaum um einen solchen Schaum, dessen Isocyanatkomponente Toluylendiisocyanat (TDI) und Di- und Polyisocyanate der Diphenylmethanreihe (MDI), insbesondere nur TDI, enthält, und dessen Polyolkomponente ein Polyetherpolyol enthält (und insbesondere ein Polyetherpolyol ist, d. h. keine weiteren von Polyetherpolyolen verschiedenen Polyole enthält, wobei jedoch eine Mischung von zwei oder mehr unterschiedlichen Polyetherpolyolen umfasst ist und den Rahmen dieser Ausführungsform nicht verlässt.)

Bevorzugt umfasst bereits Schritt (A) vorbereitende Schritte für die Spaltung der Urethanbindungen in Schritt (B.ll). Dabei handelt es sich insbesondere um ein mechanisches Zerkleinern der Polyurethanschäume. Solche vorbereitenden Schritte sind dem Fachmann bekannt; es sei beispielsweise auf die in [1] zitierte Literatur verwiesen. Je nach Beschaffenheit des Polyurethanschaums kann es vorteilhaft sein, diesen vor der mechanischen Zerkleinerung „einzufrieren“, um den Zerkleinerungsvorgang zu erleichtern.

Vor, während oder nach der mechanischen Zerkleinerung kann eine Behandlung des Polyurethanschaums mit (wässrigen oder alkoholischen) Desinfektionsmitteln erfolgen. Derartige Desinfektionsmittel sind bevorzugt Wasserstoffperoxid, Chlordioxid, Formaldehyd, Alkalimetallhypochlorite (insbesondere Natriumhypochlorit) und/oder Peressigsäure (wässrige Desinfektionsmittel) bzw. Ethanol, Isopropanol, und/oder 1 -Propanol (alkoholische Desinfektionsmittel). Insbesondere bei Durchführung einer solchen desinfizierenden Behandlung können die in der Zellstruktur enthaltenen Verbindungen auch solche umfassen, die unter Standardbedingungen, d. h. bei einer Temperatur von 0 °C und einem Druck von 1 ,000 bar(abs), flüssig sind. In diesem Fall ist es bevorzugt, als Mindestwert für die erste Temperatur einen Wert von 16 °C zu wählen. Der so vorbereitete Schaum wird schließlich in den mit den Eintragseinrichtung verbundenen Behälter (Bezugszeichen 100 in den Abbildungen) überführt. Bei diesem Behälter kann es sich um übliche in der Fachwelt bekannte Behälter handeln wie zum Beispiel Feststoffsilos oder Container.

Es ist auch denkbar, die oben beschriebenen vorbereitenden Schritte an einem Ort durchzuführen, der von dem Ort der Chemolyse räumlich getrennt ist. In diesem Fall wird der vorbereitete Schaum in geeignete Transportfahrzeuge, zum Beispiel Silofahrzeuge, für den Weitertransport befüllt. Für den Weitertransport kann der vorbereitete Schaum zudem komprimiert werden, um ein höheres Masse-Volumen-Verhältnis zu erreichen. Am Ort des Chemolysereaktors wird dann der Schaum in den Behälter gefüllt. Es ist auch vorstellbar, das eingesetzte T ransportfahrzeug direkt mit der Eintragseinrichtung zu verbinden, in welchem Fall das Transportfahrzeug als Behälter im Sinne der Terminologie der vorliegenden Erfindung anzusehen ist.

CHEMOLYSE DES POLYURETHANSCHAUMS

Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens beinhaltet die Chemolyse des in Schritt (A) bereitgestellten Polyurethanschaums. Dieser Schritt wird in einer Chemolysevorrichtung, die

(i) eine Eintragseinrichtung (Bezugszeichen 200 in den Abbildungen),

(ii) einen mit der Eintragseinrichtung verbundenen Chemolysereaktor (Bezugszeichen 300 in den Abbildungen),

(iii) eine mit dem Chemolysereaktor verbundene Austragseinrichtung (Bezugszeichen 400 in den Abbildungen) und

(iv) mindestens eine Gasabführeinrichtung (Bezugszeichen 500 in den Abbildungen) zum Abführen der in der Zellstruktur enthaltenen Verbindungen aufweist. Schritt (B) umfasst die Teilschritte (B.l), das Einbringen des Polyurethanschaums aus dem Behälter in die Eintragseinrichtung und von dort in den Chemolysereaktor, wobei der Polyurethanschaum vor Inkontaktbringen mit dem Chemolysereagenz entgast wird, indem

(a) mindestens Sauerstoff (also (i) der in der Komponente X enthaltene Sauerstoff und (ii) gegebenenfalls durch Zersetzungsreaktionen von Bestandteilen der Komponente X gebildeter Sauerstoff), bevorzugt jedoch alle Bestandteile der Komponente X bzw. gasförmige Zersetzungsprodukte derselben, bei einem Druck von maximal 960 mbapabs und einer Temperatur von maximal 120 °C gasförmig über die Gasabführeinrichtung aus der Chemolysevorrichtung abgeführt werden, sodass ein entgaster Polyurethanschaum erhalten wird, (B.ll), das Umsetzen des entgasten Polyurethanschaums im Chemolysereaktor mit einem Chemolysereagenz in Gegenwart eines Katalysators in einer Inertgasatmosphäre unter Erhalt eines (ersten) Produktgemisches , und (B.lll), das Austragen des (ersten) Produktgemisches aus dem Chemolysereaktor durch die A ustragseinrichtung .

Im Rahmen des Schritts Schritt (B.l) wird der Polyurethanschaum entgast, d. h. die in der Zellstruktur vorhandenen flüchtigen Begleitstoffe werden aus den Zellen und/oder den Stegen der Zellstruktur des Polyurethanschaums entfernt und über die mindestens eine Gasabführeinrichtung (500) ausgetragen. Hierfür gibt es verschiedene Realisierungsmöglichkeiten:

In einer ersten Variante des Schrittes (B.l), die zur ersten alternativen Lösung gehört und die in FIG. 1 graphisch dargestellt ist, ist der Behälter (100 in FIG. 1) und/oder die Eintragseinrichtung (in FIG. 1 nicht gezeigt, aber ebenso möglich) innen mit einer flexiblen Auskleidung (600) versehen, die im ersten Schritt durch Einstellung des ersten Drucks (p1) auf einen Wert im Bereich von 0,1 mbar(abs ) bis 100 mbar(abs ) zusammengezogen wird und so den Polyurethanschaum zusammendrückt, und die im zweiten Schritt durch Zufuhr eines Inertgases (3) zur Einstellung des zweiten Drucks (p2) wieder ausgedehnt wird. Dabei beträgt der zweite Druck bevorzugt maximal 1 ,8 bar(abs.) und entspricht insbesondere Umgebungsdruck ist (d. h. im zweiten Schritt erfolgt eine Entspannung auf Umgebungsdruck). „M“ steht hier und in den übrigen Abbildungen für Motor und bezeichnet eine motorbetriebene Einrichtung-, im vorliegenden Fall eine Einrichtung zum Öffnen und Verschließen des Eintritts in den und des Austritts aus dem Behälter (100).

In FIG. 1 ist links die Befüllung des Behälters (100) mit Polyurethanschaum (1) gezeigt. Das Ventil im unteren Bereich des Behälters (110), die Verbindung zur Eintragseinrichtung (200) und die Gasabführeinrichtung (500; Ventil 510 in Stellung „zu“) sind verschlossen.

In der Mitte von FIG. 1 ist die Durchführung des ersten Schritts gezeigt. Die Einfüllöffnung des Behälters (100), das Ventil 110 und die Verbindung zur Eintragseinrichtung (200) sind verschlossen. Über die Gasabführeinrichtung (500) wird ein Unterdrück (Ventil 510 in Stellung „auf“) angelegt und der Druck im Inneren der flexiblen Auskleidung (600) auf p1 reduziert.

In FIG. 1 ist rechts der zweite Schritt bzw. die sich an den zweiten Schritt anschließende Förderung des entgasten Polyurethanschaums (2) in die Eintragseinrichtung (200) gezeigt. Der Druck im Inneren der flexiblen Auskleidung wird im zweiten Schritt durch Zugabe eines Inertgases (3) durch das nun geöffnete Ventil 110 auf p2 erhöht. Nach Öffnung der Verbindung zur Eintragseinrichtung wird der entgaste Polyurethanschaum (2) zur Eintragseinrichtung (200) gefördert (bzw. fällt schwerkraftbedingt einfach nach unten in diese hinein). Bevorzugt wird in der ersten Variante keine gezielte Änderung der Temperatur beim Übergang vom ersten zum zweiten Schritt vorgenommen, sodass für beide Schritte die Temperatur im Bereich von -20 °C bis 120 °C liegt. Bevorzugt werden sowohl der erste als auch der zweite Schritt bei einer Temperatur im Bereich von 0 °C bis 80 °C durchgeführt. Sind die zu entfernenden Verbindungen unter Standardbedingungen Flüssigkeiten (was nicht ausschließt, dass ein nennenswerter Dampfdruck vorhanden sein kann), hat sich eine Temperaturuntergrenze von 16 °C bewährt. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, den ersten und den zweiten Schritt mehrmals, insbesondere 2-mal bis 5-mal, zu wiederholen, ehe der so entgaste Polyurethanschaum der Umsetzung von Schritt (B.ll) zugeführt wird.

Die in dieser Variante zum Einsatz kommende flexible Auskleidung ist vorzugsweise eine Folie aus Polyethylen, Polypropylen, Aluminium, Polyvinylchlorid, Polyetheretherketon, Polystyrol, Polycarbonat, Polyester, Polyethylenterephthalat oder einem Verbund der vorgenannten Materialien.

Durch die Erniedrigung des Drucks im ersten Schritt auf maximal 100 mbar(abs) zieht sich die flexible Auskleidung zusammen und komprimiert den Polyurethanschaum. Dabei werden flüchtige Begleitstoffe aus der Zellstruktur des Schaums herausgedrückt und über die Gasabführeinrichtung ausgetragen. Nach Einstellung des zweiten Drucks durch Zufuhr eines Inertgases (insbesondere Stickstoff, Argon oder Helium) kann der entgaste Polyurethanschaum durch Vibration, mechanisch oder pneumatisch oder auch einfach schwerkraftbedingt zum Chemolysereaktor gefördert werden. In dieser Variante werden das Chemolysereagenz und der Katalysator erst zugegeben, nachdem der Polyurethanschaum den mit der flexiblen Auskleidung versehenen Bereich des Chemolysereaktors verlassen hat; insbesondere werden das Chemolysereagenz und der Katalysator erst im Chemolysereaktor zugegeben. Das Chemolysereagenz wird vorzugsweise mit einer Temperatur zugegeben, die insbesondere höher als die erste Temperatur ist und bevorzugt im Bereich von 120 °C bis 240 °C liegt.

In einer zweiten Variante des Schrittes (B.l), die auch zur ersten alternativen Lösung gehört und die in FIG. 2a, b graphisch dargestellt ist, verfügt die Eintragseinrichtung über einen ersten (dem Chemolysereaktor vorgeschalteten) Schleusenbereich (121), aufweisend eine absperrbare Zuführeinrichtung für den in Schritt (A) bereitgestellten Polyurethanschaum (1) und eine absperrbare Abführeinrichtung für den entgasten Polyurethanschaum (2), wobei in Schritt (B.l) die folgenden Schritte durchlaufen werden: (B.I.I .a) Absperren der Abführeinrichtung des ersten Schleusenbereichs, Einträgen von Polyurethanschaum in den ersten Schleusenbereich und Absperren der Zuführeinrichtung des ersten Schleusenbereichs;

(B.l.2.a) Durchführung des ersten Schritts von (B.l) im ersten Schleusenbereich unter Einstellung des ersten Drucks auf einen Wert im genannten Bereich von 0,1 mbar(abs) bis 100 mbar(abs);

(B.l.3.a) Durchführung des zweiten Schritts von (B.l) im ersten Schleusenbereich unter Einstellung des zweiten Drucks auf einen Wert im genannten Bereich von > p1 bis 2,0 bar(abs ) durch Zufuhr eines Inertgases unter Erhalt entgasten Polyurethanschaums;

In der einfachsten Ausgestaltung dieser Ausführungsform ist nur ein Schleusenbereich vorhanden; die Formulierung „erster Schleusenbereich“ impliziert also nicht das zwangsläufige Vorhandensein mehrerer Schleusenbereiche.

Der Einsatz mindestens zweier Schleusenbereiche eröffnet jedoch durch einen wechselweisen Betrieb derselben die Möglichkeit, Polyurethanschaum kontinuierlich in den Chemolysereaktor zu überführen. In dieser Ausführungsform der zweiten Variante der Erfindung verfügt die Eintragseinrichtung zusätzlich zum ersten Schleusenbereich über einen zweiten Schleusenbereich, der eine absperrbare Zuführeinrichtung für den in Schritt (A) bereitgestellten Polyurethanschaum und eine absperrbare Abführeinrichtung für den entgasten Polyurethanschaum aufweist, wobei in Schritt (B.I.I .a) eine erste Teilmenge des Polyurethanschaums in den ersten Schleusenbereich eingeführt wird, wobei in Schritt (B.l) zusätzlich die folgenden Schritte durchlaufen werden:

(B.l.2.b) Durchführung des ersten Schrittes von (B.l) im zweiten Schleusenbereich unter Einstellung des ersten Drucks auf einen Wert im genannten Bereich von 0,1 mbar(abs ) bis 100 mbar(abs ); (B.l.3.b) Durchführung des zweiten Schrittes von (B.l) im zweiten Schleusenbereich unter Einstellung des zweiten Drucks auf einen Wert im genannten Bereich von > p1 bis 2,0 bar(abs) durch Zufuhr eines Inertgases unter Erhalt einer zweiten Teilmenge des entgasten Polyurethanschaums;

(B.l.4.b) Überführen der zweiten Teilmenge des entgasten Polyurethanschaums in den Chemolysereaktor; wobei die Schritte (B.I.I .a) bis (B.l.4.a) so auf die Schritte (B.I.I .b) bis (B.l.4.b) abgestimmt werden, dass kontinuierlich entgaster Polyurethanschaum (2) in den Chemolysereaktor überführt wird.

In der linken Hälfte von FIG. 2a ist eine Schleuse (220) mit einem ersten (221) und einem zweiten Schleusenbereich (222) gezeigt. Der zweite Schleusenbereich (222) ist aufgebaut wie der erste; dies wird in der Abbildung nicht mehr im Einzelnen gezeigt. Der Zutritt in den zweiten Schleusenbereich (222) ist verschlossen. Polyurethanschaum (1) wird gerade in den ersten Schleusenbereich (221) gefüllt. Nach unten hin (d. h. zum Chemolysereaktor hin) ist der erste Schleusenbereich (221) verschlossen. Nach Beendigung des Befüllvorgangs wird, wie in der rechten Hälfte von FIG 2a gezeigt, der Eintritt zum ersten Schleusenbereich (221) verschlossen. Das zur Gasabführeinrichtung (500) zugehörige Ventil (510) wird geöffnet und durch Druckerniedrigung der Druck p1 eingestellt (erster Schritt). Parallel kann Polyurethanschaum (1) in den zweiten Schleusenbereich (222) eingetragen werden. Nach Erreichen des Drucks p1 im ersten Schleusenbereich (221) wird das Ventil 510 verschlossen und durch Zugabe eines Inertgases (3) durch das Ventil 210 der Druck p2 eingestellt (linke Hälfte von FIG. 2b). Durch das Ventil 210 kann ebenfalls Chemolysereagenz zugeführt werden. Nach Erreichen des Drucks p2 werden die Ventile 210 und 510 verschlossen und der nun entgaste und ggf. mit Chemolysereagenz benetzte Polyurethanschaum (2) kann weiter zum Chemolysereaktor befördert werden (rechte Hälfte von FIG. 2b).

Bezüglich der Temperaturen und Drücke gilt das zuvor für die erste Variante Gesagte entsprechend auch für die zweite Variante.

Das Chemolysereagenz kann in dieser Variante nicht nur im Chemolysereaktor, sondern auch bereits unmittelbar nach dem zweiten Schritt (also nach Beendigung des Entgasungsvorgangs), d. h. noch im ersten und/oder zweiten Schleusenbereich zum Polyurethanschaum gegeben werden. Das zugegebene Chemolysereagenz weist in beiden Fällen eine T emperatur auf, die insbesondere höher als die erste T emperatur ist und bevorzugt im Bereich von 120 °C bis 240 °C liegt. Es ist ebenfalls möglich, an dieser Stelle bereits den Katalysator zuzugeben (insbesondere als Lösung im Chemolysereagenz). Bei Zugabe des Chemolysereagenz bereits im ersten und/oder zweiten Schleusenbereich wird der Polyurethanschaum bevorzugt mit diesem benetzt. Die Zugaben von Chemolysereagenz bereits im ersten und/oder zweiten Schleusenbereich schließt natürlich nicht aus, dass im Chemolysereaktor weiteres Chemolysereagenz und/oder weiterer Katalysator zugegeben wird.

In dieser Variante kann der Polyurethanschaum durch Vibration, mechanisch oder pneumatisch in den ersten bzw. zweiten Schleusenbereich eingebracht werden. Der Schleusenbereich füllt sich mit dem Polyurethanschaum und wird danach verschlossen. Vakuum wird angelegt und das Abluftventil anschließend wieder verschlossen. Durch die Erniedrigung des Drucks im ersten Schritt auf maximal 100 mbar(abs ) werden leicht flüchtige Verbindungen aus der Zellstruktur des Schaums gesaugt und über die Gasabführeinrichtung ausgetragen. Nach Einstellung des zweiten Druck durch Zufuhr eines Inertgases (insbesondere Stickstoff, Argon, oder Helium) kann der entgaste Polyurethanschaum zum Chemolysereaktor gefördert werden. Dies kann wiederum durch Vibration, mechanisch oder pneumatisch oder auch einfach infolge der Schwerkraft geschehen. Bei einer Kontaktierung des Polyurethanschaums mit Chemolysereagenz bereits im ersten oder zweiten Schleusenbereich erhöht sich die scheinbare Dichte des Polyurethanschaums, wodurch dieser leicht nach unten in den Reaktor fallen kann. Außerdem wird die Einmischung des Polyurethanschaums in bereits im Chemolysereaktor befindliches Chemolysereagenz erleichtert, wenn die Zellstruktur des Polyurethanschaums bereits Chemolysereagenz enthält.

In einer dritten Variante des Schrittes (B.l), die ebenfalls zur ersten alternativen Lösung gehört und die in FIG. 3 graphisch dargestellt ist, wird der Polyurethanschaum während des ersten Schritts von (B.l) unter Einstellung des ersten Drucks (p1) auf einen Wert im genannten Bereich von 0,1 mbar(abs.) bis 100 mbar(abs) durch eine in einem ersten Teil der Eintragseinrichtung (201) angeordnete Einrichtung zur mechanischen Zerkleinerung (230) gefördert und dort zerkleinert, wobei der zweite Schritt derart durchgeführt wird, dass der nach der mechanischen Zerkleinerung vorliegende Polyurethanschaum (11) durch einen zweiten, dem ersten nachgeschalteten, Teil der Eintragseinrichtung (202) in eine Inertgasatmosphäre (insbesondere in einer Stickstoff-, Argon- oder Heliumatmosphäre), die unter dem zweiten Druck steht, gefördert wird. Diese Förderung kann mittels (mindestens) einer Schneckenwelle, (mindestens) eines Kolbens, (mindestens) eines Förderbands, Vibration und/oder Schwerkraft erfolgen.

Bei der Einrichtung zur mechanischen Zerkleinerung (230) kann es sich zum Beispiel um eine Schneidmühle, eine Messermühle, einen Prallbrecher und/oder eine Hammermühle handeln. Der Einsatz eines Prallbrechers oder einer Hammermühle ist insbesondere dann bevorzugt, wenn der Polyurethanschaum in gefrorenem Zustand in die Chemolysevorrichtung eingeführt wird. Insbesondere diese Ausführungsform der dritten Variante der vorliegenden Erfindung erlaubt es nämlich, das bevorzugt durchzuführende mechanische Zerkleinern des Polyurethanschaums zumindest teilweise in den Schritt (B) einzubinden. In diesem Fall kann sich die weiter oben beschriebene mechanische Zerkleinerung des Polyurethanschaums in Schritt (A) auf eine grobe Zerkleinerung des Polyurethanschaums in Stücke handhabbarer Größe beschränken oder sogar ganz unterbleiben.

Mit Ausnahme der zuvor beschriebenen Ausführungsform unter Einfrieren des Polyurethanschaums gilt bezüglich der Temperaturen und Drücke das zuvor für die erste und zweite Variante Gesagte entsprechend auch für die dritte Variante. Die Drücke sind auch in dieser Ausführungsform der dritten Variante bevorzugt wie für die erste und zweite Variante beschrieben, jedoch erfolgt naturgemäß die mechanische Kompression bei tieferer Temperatur als 0 °C, insbesondere bei Temperaturen von bis zu -20 °C.

Wie in der zweiten Variante kann auch in der dritten Variante das Chemolysereagenz nicht nur im Chemolysereaktor, sondern auch bereits unmittelbar nach dem zweiten Schritt (also nach Beendigung des Entgasungsvorgangs), d. h. hier noch im zweiten Teil der Eintragseinrichtung zum Polyurethanschaum gegeben werden. Das zugegebene Chemolysereagenz weist in beiden Fällen eine Temperatur auf, die insbesondere höher als die erste Temperatur ist und bevorzugt im Bereich von 120 °C bis 240 °C liegt. Es ist ebenfalls möglich, an dieser Stelle bereits den Katalysator zuzugeben (insbesondere als Lösung im Chemolysereagenz). Bei Zugabe des Chemolysereagenz bereits im zweiten Teil der Eintragseinrichtung wird der Polyurethanschaum bevorzugt mit diesem benetzt. Die Zugaben von Chemolysereagenz bereits im zweiten Teil der Eintragseinrichtung schließt natürlich nicht aus, dass im Chemolysereaktor weiteres Chemolysereagenz und/oder weiterer Katalysator zugegeben wird.

In dieser Variante wird der der Polyurethanschaumstoff über eine - bevorzugt möglichst abgedichtete - Förderung, insbesondere Schneckenförderung, zur Einrichtung zur mechanischen Zerkleinerung, die unter einem Druck von maximal 100 mbar(abs ) steht, geführt, wobei während der mechanischen Zerkleinerung flüchtige Verbindungen weitgehend durch die bei der Zerkleinerung Kompressionsvorgänge entfernt werden. Durch Förderung des so zerkleinerten Polyurethanschamstoffes in den unter einer Inertgasatmosphäre stehenden zweiten Teil der Eintragseinrichtung wird die Zellstruktur des Polyurethanschamstoffes mit dem Inertgas gefüllt und damit effektiv gegen das Eindringen anderer Gase schützen. Die mechanische Zerkleinerung im Rahmen des Schritts (B.l) kann eine mechanische Zerkleinerung im Rahmen des Schritts (A) gegebenenfalls ersetzen. In einer vierten Variante des Schrittes (B.l), welche die zweite alternative Lösung darstellt und die in FIG. 4 graphisch dargestellt ist, wird der Polyurethanschaum während des ersten Schritts zu einer in der Eintragseinrichtung angeordneten Einrichtung zur mechanischen Kompression (240) gefördert, wobei der Polyurethanschaum im zweiten Schritt in dieser Einrichtung zur mechanischen Kompression bei einem Wert für den zweiten Druck p2 im Bereich von 5 bar(abs) bis 200 bar(abs) komprimiert wird. Der Druck p2 kann mittels eines Manometers (das mit einer Kapillare verbunden ist, die in den Bereich der Eintragseinrichtung, in dem die Einrichtung zur mechanischen Kompression angeordnet ist, hineinragt) bestimmt werden. Eine Inertisierung des Polyurethanschaums vor der mechanischen Kompression ist bevorzugt, aber nicht zwingend. Nach Durchlaufen des zweiten Schrittes beträgt der Druck also mindestens S hares.), was höher als der für Schritt (B. II) bevorzugte Druck ist (siehe hierzu die Ausführungen weiter unten). Die Entspannung auf den Druck von Schritt (B. II) erfolgt bevorzugt bei Eintritt des gemäß Schritt (B.l) behandelten Polyurethanschaums in den Chemolysereaktor. Chemolysereagenz (4) kann in dieser Variante zum Beispiel nach Durchlaufen der Einrichtung zur mechanischen Kompression (also nach Beendigung des Entgasungsvorgangs) und noch vor Eintritt in den Chemolysereaktor (300) zugegeben werden (siehe weiten unten für weitere Details).

In dieser Variante ist die Gasabführeinrichtung (500) vorzugsweise in der Eintragseinrichtung (200) angeordnet. Im Chemolysereaktor (300) kann eine Einrichtung (600) zum Austragen von während der Chemolyse gebildeter Reaktionsgase, wie insbesondere Kohlenstoffdioxid, angeordnet sein kann.

Als Einrichtung zur mechanischen Kompression eignet sich beispielsweise ein Extruder (auch umfassend Mehrzonen-Schnecken sowie Ein- und Mehrwellenextruder), eine Walze oder ein Kolben. Mehrzonen-Schnecken sind Extruder, deren Spirale beispielsweise unterschiedliche Durchmesser oder Steigungen der Spiralwindungen aufweist. Hierdurch wird die Kompression begünstigt.

Wie in der zweiten und dritten Variante kann auch in der vierten Variante das Chemolysereagenz nicht nur im Chemolysereaktor, sondern auch bereits unmittelbar nach dem zweiten Schritt (also nach Beendigung des Entgasungsvorgangs), d. h. hier noch in der Eintragseinrichtung, aber nach Durchlaufen der Einrichtung zur mechanischen Kompression, zum Polyurethanschaum gegeben werden. Das zugegebene Chemolysereagenz weist in beiden Fällen eine Temperatur auf, die bevorzugt im Bereich von 120 °C bis 240 °C, insbesondere im Bereich > 120 °C bis 140 °C, liegt. Im Unterschied zur zweiten und dritten Variante ist es jedoch bevorzugt, an dieser Stelle noch keinen Katalysator zuzugeben. Bei Zugabe des Chemolysereagenz bereits in der Eintragseinrichtung wird der Polyurethanschaum bevorzugt mit diesem benetzt. Die Zugaben von Chemolysereagenz bereits in der Eintragseinrichtung schließt natürlich nicht aus, dass im Chemolysereaktor weiteres Chemolysereagenz und/oder weiterer Katalysator zugegeben wird.

Wie in den anderen Varianten liegt die Temperatur für den zweiten Schritt bevorzugt im Bereich von -20 °C bis 120 °C und entspricht insbesondere der ersten Temperatur (d. h. es wird keine gezielte Änderung der Temperatur beim Übergang vom ersten zum zweiten Schritt vorgenommen). Die erste Temperatur liegt bevorzugt im Bereich von 0 °C bis 80 °C. Dies gilt auch für die zweite Temperatur. Sind die zu entfernenden Verbindungen unter Standardbedingungen Flüssigkeiten (was einen signifikanten Dampfdruck nicht ausschließt), hat sich eine Temperaturuntergrenze von 16 °C (in beiden Schritten) bewährt.

In der Einrichtung zur mechanischen Kompression, die in dieser Variante zum Einsatz kommt, wird der Polyurethanschaumstoff komprimiert, wodurch in der Zellstruktur des Polyurethanschaumstoffes befindliche Gase und leichtflüchtige Verbindungen herausgedrückt werden.

In Schritt (B.ll) des erfindungsgemäßen Verfahrens findet das eigentliche chemische Recycling, die Spaltung der Urethanbindungen, statt (was nicht ausschließt, dass die Reaktion bereits zum Teil in der Eintragseinrichtung beginnen kann, sofern das Entgasen abgeschlossen ist; siehe die obigen Ausführungen zu Schritt (B.l)). Die Chemolyse wird in einer Inertgasatmosphäre (insbesondere in einer Stickstoff-, Argon- oder Heliumatmosphäre) durchgeführt. Bevorzugt wird auch das eingesetzte Chemolysereagenz durch Inertgassättigung von Sauerstoff befreit gesättigt (unabhängig davon, ob dieses erstmalig im Chemolysereaktor oder bereits in der Eintragseinrichtung zugegeben wird).

Schritt (B.ll) kann grundsätzlich nach allen in der Fachwelt bekannten Verfahren durchgeführt werden. Zur Durchführung der Umsetzung wird insbesondere der Chemolysereaktor mit Chemolysereagenz (und Katalysator) teilweise befüllt. Der umzusetzende Polyurethanschaum wird in dieses „Bad“ aus Chemolysereagenz eingetragen. Dabei ist ein Eintrag des Polyurethanschaums sowohl ober- als auch unterhalb des Flüssigkeitspegels möglich.

Bevorzugte Ausgestaltungen dieses Schritts sind die Alkoholyse (in der Literatur meist als Glykolyse bezeichnet; vgl. Nr. 2 weiter oben) und die Hydroalkoholyse (in der Literatur meist als Hydrog/y o/yse bezeichnet; vgl. Nr. 3 weiter oben). Unabhängig von der genauen Art der Ausgestaltung wird Schritt (B.ll) bevorzugt bei einer Temperatur Bereich von 140 °C bis 240 °C, bevorzugt 160 °C bis 240 °C, besonders bevorzugt 180 °C bis 220 °C, durchgeführt. Der Druck in Schritt (B.ll) beträgt bevorzugt > 960 mbar(abs) bis 1 ,8 bar(abs.) und ist insbesondere gleich dem Umgebungsdruck (d. h. die Reaktion in Schritt (B.ll) wird insbesondere drucklos betrieben). Mit dem Druck in Schritt (B. II) ist der im Gasraum des Chemolysereaktors vorherrschende Druck gemeint.

Wird die Chemolyse als Alkoholyse ausgeführt, so erfolgt die Zugabe des Chemolysereagenz (in diesem Fall ein Alkohol) ohne die Zugabe signifikanter Anteile von Wasser. Ohne die Zugabe signifikanter Anteile von Wasser bedeutet in diesem Zusammenhang, dass nicht bewusst Wasser in solchen Mengen zugegeben wird, die in signifikantem Umfang eine Hydroalkoholyse bewirken würden. Der Eintrag geringer Mengen Wassers, die etwa in dem in Schritt (B. II) eingesetzten Alkohol gelöst enthalten sein, über den Polyurethanschaum eingetragen werden oder als Lösungsmittel des Katalysators eingesetzt werden können, ist hierdurch nicht ausgeschlossen.

Wird die Chemolyse als Hydroalkoholyse ausgeführt, so wird als Chemolysereagenz ein Alkohol und Wasser eingesetzt, wobei diese beiden Komponenten vorvermischt werden können, aber nicht müssen. Insbesondere ist es auch möglich, zunächst nur den Alkohol (und allenfalls einen kleinen Teil des Wassers) zuzugeben und den Polyurethanschaum darin zu lösen, ehe das Wasser (bzw. das restliche Wasser) zugegeben wird. Bei der Hydroalkoholyse ist es bevorzugt, das insgesamt einzusetzende Wasser nicht auf einmal zuzugeben, sondern nach und nach, so, wie Waser in der Reaktion chemisch verbraucht wird.

Unabhängig davon, ob die Chemolyse als Alkoholyse oder als Hydroalkoholyse durchgeführt wird, enthält das Chemolysereagenz bevorzugt einen Alkohol ausgewählt aus Ethylenglykol, Diethylenglykol, Propylenglykol, Dipropylenglykol, Methylglykol, Triethylenglykol, Glycerin, 2 Methyl-1 ,3-Propandiol oder einer Mischung von zwei oder mehr der vorgenannten Alkohole. Besonders bevorzugt ist Diethylenglykol.

Obwohl die Alkoholyse und die Hydroalkoholyse bevorzugt sind, können andere Chemolysemethoden wie die Hydrolyse oder die Aminolyse selbstverständlich ebenfalls eingesetzt werden.

Als Katalysator für Schritt (B. II) eignen sich insbesondere ein Alkalimetallhydroxid, ein Erdalkalimetallhydroxid, ein Alkalimetallsalz einer Carbonsäure (insbesondere ein Acetat), ein Erdalkalimetallsalz einer Carbonsäure (insbesondere ein Acetat), eine Lewis-Säure (insbesondere Dibutylzinndilaurat, Zinnoctoat, Monobutyl-Zinnoxid oder Tetrabutyl-Titanat) und/oder ein organisches Amin (insbesondere Diethanolamin, 1 ,1 , 3, 3 Tetramethylguanidin, 1 ,8-Diaza-bicyclo(5.4.0)undec-7-en oder 1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan). Der Katalysator wird spätestens im Chemolysereaktor zugegeben; er kann aber auch, siehe die obigen Ausführungen, schon bereits zuvor in der Eintragseinrichtung zugegeben werden, insbesondere im Chemolysereagenz gelöst. Schritt (B.ll) kann in einem beliebigen, in der Fachwelt für einen derartigen Zweck bekannten Reaktor durchgeführt werden. Insbesondere eignen sich Rührkessel (gerührte Reaktoren) und Rohrreaktoren als Chemolysereaktoren.

Schritt (B.ll) liefert ein erstes Produktgemisch, das nicht umgesetztes (da überstöchiometrisch eingesetzt) Chemolysereagenz, (aus der Polyolkomponente stammende und/oder bei der Umsetzung mit dem Chemolysereagenz als Abbauprodukte neu gebildete) Polyole sowie (abhängig vom eingesetzten Chemolysereagenz) Carbamate und/oder Amine enthält. Das überschüssige Chemolysereagenz umfasst dabei in den bevorzugten Ausführungsformen unter Durchführung der Chemolyse als Alkoholyse oder Hydroalkoholyse mindestens den in der Chemolyse eingesetzten Alkohol sowie gegebenenfalls (bei Durchführung der Chemolyse als Hydroalkoholyse) Wasser, l/l/asser kann darüber hinaus auch bei Durchführung der Chemolyse als reiner Alkoholyse in geringer Menge vorhanden sein; siehe die obigen Ausführungen.

Dieses erste Produktgemisch wird in Schritt (B.lll) aus dem Chemolysereaktor ausgetragen und dann der weiteren Aufarbeitung (Schritt (C), bevorzugt Schritt (C) und Schritt (D)) zugeführt. Als hierzu einzusetzende Austragseinrichtung können alle in der Fachwelt bekannten Einrichtungen zur Fluidförderung wie insbesondere Pumpen eingesetzt werden.

GEWINNUNG DER POLYOLE

In Schritt (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das in Schritt (B) erhaltene erste Produktgemisch zur Gewinnung der Polyole aufgearbeitet. Diese Aufarbeitung kann grundsätzlich geschehen wie aus dem Stand der Technik bekannt. Bevorzugt wird das ersten Produktgemisch zunächst mit einem organischen Lösungsmittel versetzt. Hierfür stehen verschiedene mögliche Ausgestaltungen zur Verfügung:

In einer möglichen Ausgestaltung des Schrittes (C) umfasst dieser in den bevorzugten Ausführungsformen unter Durchführung der Chemolyse als Alkoholyse oder Hydroalkoholyse die Schritte:

(C.l) Vermengen des in Schritt (B.lll) erhaltenen ersten Produktgemisches, insbesondere ohne vorherige Abtrennung gegebenenfalls in dem ersten Produktgemisch vorhandenen Wassers, mit einem organischen Lösungsmittel, das mit dem in Schritt (B) eingesetzten Alkohol nicht vollständig mischbar ist (insbesondere ein aliphatischer Kohlenwasserstoff, ein alicyclischer Kohlenwasserstoff, ein aromatischer Kohlenwasserstoff oder eine Mischung von zwei oder mehr der vorgenannten organischen Lösungsmittel) und Phasentrennung in eine erste Alkoholphase und eine erste Lösungsmittelphase;

(C.ll) Aufarbeiten der ersten Lösungsmittelphase unter Gewinnung der Polyole.

Der Schritt (C.ll) umfasst dabei dem Fachmann bekannte Aufarbeitungsschritte wie insbesondere waschen und destillieren.

In einer anderen möglichen Ausgestaltung des Schrittes (C) umfasst dieser in den bevorzugten Ausführungsformen unter Durchführung der Chemolyse als Alkoholyse oder Hydroalkoholyse die Schritte:

(C.l*) Vermischen des in Schritt (B. Ill) erhaltenen ersten Produktgemisches mit einem organischen Lösungsmittel, das mit dem in Schritt (B) eingesetzten Alkohol mischbar ist (insbesondere ein Halogen-substituierter aliphatischer Kohlenwasserstoff, ein Halogen-substituierter alicyclischer Kohlenwasserstoff, ein Halogen-substituierter aromatischer Kohlenwasserstoff oder eine Mischung von zwei oder mehr der vorgenannten organischen Lösungsmittel), optional gefolgt von einer Abtrennung fester Bestandteile, unter Erhalt eines zweiten Produktgemisches;

(C.ll*) Waschen des in Schritt (C.l*) erhaltenen zweiten Produktgemisches mit einer wässrigen Waschflüssigkeit (wobei im zweiten Produktgemisch gegebenenfalls enthaltene Carbamate teilweise unter Freisetzung von Aminen und Alkohol hydrolysiert werden) und Phasentrennung in eine erste Lösungsmittelphase enthaltend in Schritt (C.l*) eingesetztes organisches Lösungsmittel und Polyole, und eine erste wässrige Phase, enthaltend Wasser, Alkohol, Carbamate und Amine;

(C.lll*) Aufarbeiten der ersten Lösungsmittelphase unter Gewinnung der Polyole.

Der Schritt (C.lll*) umfasst dabei wiederum dem Fachmann bekannte Aufarbeitungsschritte wie insbesondere waschen und destillieren.

Eine Extraktion des ersten Produktgemisches mit einem organischen Lösungsmittel kann selbstverständlich auch bei Durchführung der Chemolyse als reine Hydrolyse durchgeführt werden.

GEWINNUNG DER AMINE

Bevorzugt umfasst das erfindungsgemäße Verfahren einen Schritt (D) zur Gewinnung mindestens eines Amins, das zu einem Isocyanat der Isocyanatkomponente korrespondiert. Ausgangspunkt für diesen Teil der Aufarbeitung ist die in Schritt (C) aus dem ersten Produktgemisch gewonnene Alkoholphase bzw. erste wässrige Phase.

Die Art der Durchführung des Schrittes (D) hängt insbesondere von der Art der Durchführung des Schritts (B. II) ab. Wird Schritt (B) als Alkoholyse durchgeführt, so wird die erste Alkoholphase bzw. die erste wässrige Phase regelmäßig noch substantielle Anteile an Carbamaten enthalten, die in Schritt (D) hydrolysiert werden müssen. Eine solche Hydrolyse wird vorteilhafterweise katalytisch durchgeführt, wobei sich die gleichen Katalysatoren wie zuvor für die Chemolyse beschrieben eignen.

Wird der Schritt (B. II) als Hydroalkoholyse durchgeführt, so liegen an dieser Stelle des Verfahrens bereits keine Carbamate mehr vor (oder allenfalls in unbedeutenden Spurenanteilen), sodass ein separater Hydrolyseschritt verzichtbar ist.

Unabhängig davon umfasst Schritt (D) Aufarbeitungsschritte, wie insbesondere eine Destillation, um das durch die Spaltung der Urethanbindungen erhaltene Amin zu reinigen. Dabei ist es besonders vorteilhaft, die Isolierung aus einem Polyurethanschaum zurückgewonnener Amine in einen Prozess zur Herstellung neuen Amins einzubinden, wie in WO 2020/260387 A1 und der noch unveröffentlichten Patentanmeldung PCT/EP2021/075916 beschrieben wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen noch näher erläutert.

Beispiele:

Beispiel 1 (erfindunqsqemäß, erste Variante):

Es wurden 250 g Polyurethanflocken (Toluylendiisocyanat-basierter Weichschaum) in einen flexiblen Polyethylen- (PE-)Beutel (30 L) eingefüllt, verschlossen und an eine Vakuumpumpe angeschlossen. Durch Starten der Vakuumpumpe wurde der Druck im Inneren des PE-Beutels auf einen Wert von unter lO mbar^s) reduziert. Anschließend wurde das Innere des PE- Beutels durch Zugabe von Stickstoff auf Umgebungsdruck entspannt. Dieser Vorgang wurde 2 weitere Male wiederholt. Anschließend wurde eine Sauerstoffsonde in den Auslass des Beutels gesteckt. Durch Ausüben von Druck auf den inertisierten Beutel wurde das darin befindliche Gas über 1 min. an der Sauerstoffsonde vorbeigeströmt. Während keiner Zeit überschritt der Sauerstoffgehalt in der Abluft 0,5 Vol.-%.

Anschließend wurde mit den inertisierten Schaumstoffflocken eine Glykolyse wie folgt durchgeführt:

In einem 1 L 3-Hals-Rundkolben wurden 250 g Diethylenglykol und 2,5 g Bismuth trineodecanoat vorgelegt und auf 200 °C aufgeheizt. Anschließend wurden die Polyurethanflocken zugegeben, aufgelöst und 3 h weiter bei 200 °C gehalten. Während der Zugabe und Reaktion war eine Stickstoffspülung dauerhaft angeschaltet (mit 10 NL/h). Nach der Reaktionszeit wurde das Gemisch auf Raumtemperatur abgekühlt.

Beispiel 2 (Verqleichsversuch):

Die Chemolyse von Polyurethanflocken wurde analog zu Beispiel 1 durchgeführt, jedoch ohne das erfindungsgemäße Entgasen. Auch hier war eine Stickstoffspülung während der Dosierung und Reaktion dauerhaft angeschlossen.

In Beispiel 2 zeigte sich eine deutliche Schwarzfärbung des Reaktionsgemisches, während der zuvor entgaste Polyurethanschaum (Beispiel 1) lediglich eine leichte Braunfärbung aufwies. Dies zeigt zweifelsfrei den Einfluss des in der Zellstruktur des Polyurethanschaumstoffs enthaltenen Sauerstoffes durch deutlich gesteigerte Oxidation der während der Glykolyse freiwerdenden Toluylendiamin-Verbindungen.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Wiedergewinnung von Rohstoffen aus einem auf einer Isocyanatkomponente und einer Polyolkomponente basierenden Polyurethanschaum aufweisend eine Zellstruktur enthaltend eine Komponente X ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Sauerstoff, einem Treibmittel, einem Desinfektionsmittel und einer Mischung aus zwei oder mehr der vorgenannten, wobei die Komponente X mindestens Sauerstoff umfasst, durch Umsetzung des Polyurethanschaums mit einem Chemolysereagenz, das Verfahren umfassend:

(A) Bereitstellen des Polyurethanschaums in einem Behälter;

(B) Chemolyse des Polyurethanschaums in einer Chemolysevorrichtung aufweisend (i) eine Eintragseinrichtung, (ii) einen mit der Eintragseinrichtung verbundenen Chemolysereaktor, (iii) eine mit dem Chemolysereaktor verbundene Austragseinrichtung und (iv) eine in dem Behälter und/oder in der Eintragseinrichtung angeordnete Gasabführeinrichtung, wobei die Chemolyse umfasst:

(a) mindestens Sauerstoff, bevorzugt jedoch alle Bestandteile der Komponente X bzw. gasförmige Zersetzungsprodukte derselben, bei einem Druck von maximal 960 mbar(abs.) und einer Temperatur von maximal 120 °C gasförmig über die Gasabführeinrichtung aus der Chemolysevorrichtung abgeführt werden, sodass ein entgaster Polyurethanschaum erhalten wird;

(B.ll) Umsetzen des entgasten Polyurethanschaums im Chemolysereaktor mit einem Chemolysereagenz in Gegenwart eines Katalysators in einer Inertgasatmosphäre unter Erhalt eines Produktgemisches;

(B.l II) Austragen des Produktgemisches aus dem Chemolysereaktor durch die Austragseinrichtung; gefolgt von

Aufarbeiten des Produktgemisches umfassend: (C) Gewinnen eines Polyols; und

(D) optional, Gewinnen eines Amins, das zu einem Isocyanat der Isocyanatkomponente korrespondiert. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Entgasen des Polyurethanschaums in (B.l) durchgeführt wird, indem

(1) der Polyurethanschaum in einem ersten Schritt bei einer ersten Temperatur im Bereich von -20 °C bis 120 °C einem ersten Druck im Bereich von 0,1 mbar(abs ) bis 100 mbar(abs ) ausgesetzt wird, und

(2) der Polyurethanschaum in einem zweiten Schritt durch Zufuhr eines Inertgases einem zweiten Druck ausgesetzt wird, der größer als der erste Druck ist und maximal 2,0 bar(abs ) beträgt. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem der Behälter und/oder die Eintragseinrichtung innen mit einer flexiblen Auskleidung versehen ist, die im ersten Schritt durch Einstellung des ersten Drucks zusammengezogen wird und so den Polyurethanschaum zusammendrückt, und die im zweiten Schritt durch Zufuhr des Inertgases wieder ausgedehnt wird. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem die Eintragseinrichtung über einen ersten Schleusenbereich, aufweisend eine absperrbare Zuführeinrichtung für den in Schritt (A) bereitgestellten Polyurethanschaum und eine absperrbare Abführeinrichtung für den entgasten Polyurethanschaum, verfügt, wobei in Schritt (B.l) die folgenden Schritte durchlaufen werden:

(B.I.I.a) Absperren der Abführeinrichtung des ersten Schleusenbereichs, Einträgen von Polyurethanschaum in den ersten Schleusenbereich und Absperren der Zuführeinrichtung des ersten Schleusenbereichs;

(B.l.4.a) Überführen des in (B.l.3.a) erhaltenen entgasten Polyurethanschaums in den Chemolysereaktor. Verfahren nach Anspruch 4, bei welchem die Eintragseinrichtung zusätzlich zum ersten Schleusenbereich über einen zweiten Schleusenbereich verfügt, der eine absperrbare Zuführeinrichtung für den in Schritt (A) bereitgestellten Polyurethanschaum und eine absperrbare Abführeinrichtung für den entgasten Polyurethanschaum aufweist, wobei in Schritt (B.I.I .a) eine erste Teilmenge des Polyurethanschaums in den ersten Schleusenbereich eingeführt wird, sodass in Schritt (B.l.3a) eine erste Teilmenge des entgasten Polyurethanschaums erhalten wird, wobei in Schritt (B.l) zusätzlich die folgenden Schritte durchlaufen werden:

(B.l.4.b) Überführen der zweiten Teilmenge des entgasten Polyurethanschaums in den Chemolysereaktor; wobei die Schritte (B.I.I .a) bis (B.l.4.a) so auf die Schritte (B.l.1.b) bis (B.l.4.b) abgestimmt werden, dass kontinuierlich entgaster Polyurethanschaum in den Chemolysereaktor überführt wird. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem der Polyurethanschaum während des ersten Schritts von (B.l) durch eine in einem ersten Teil der Eintragseinrichtung angeordnete Einrichtung zur mechanischen Zerkleinerung gefördert und zerkleinert wird, wobei der zweite Schritt derart durchgeführt wird, dass der nach der mechanischen Zerkleinerung vorliegende Polyurethanschaum durch einen zweiten, dem ersten nachgeschalteten, Teil der Eintragseinrichtung in eine Inertgasatmosphäre, die unter dem zweiten Druck steht, gefördert wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei welchem der zweite Druck maximal 1 ,8 bar(abs ) beträgt. Verfahren nach Anspruch 1 , bei welchem das Entgasen des Polyurethanschaums in (B.l) durchgeführt wird, indem (1) der Polyurethanschaum in einem ersten Schritt bei einer ersten Temperatur im Bereich von -20 °C bis 120 °C und einem ersten Druck im Bereich von 0,1 mbar(abs) bis 960 mbar(abs), insbesondere 100 mbar(abs) bis 960 mbar(abs), zu einer in der Eintragseinrichtung angeordneten Einrichtung zur mechanischen Kompression gefördert wird, wobei die Gasabführeinrichtung der Einrichtung zur mechanischen Kompression vorgeschaltet ist, und

(2) der Polyurethanschaum in einem zweiten Schritt in der Einrichtung zur mechanischen Kompression bei einem zweiten Druck im Bereich von 5 bar(abs ) bis 200 bar(abs ) komprimiert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem die Gasabführeinrichtung in der Eintragseinrichtung angeordnet ist.

10. Verfahren nach einem Ansprüche 2 bis 9, bei welchem der zweite Schritt bei einer zweiten Temperatur durchgeführt wird, welche im Bereich von -20 °C bis 120 °C liegt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, bei welchem die Komponente X (mindestens) einen Bestandteil enthält, der bei einer Temperatur von 0 °C und einem Druck von 1 ,000 bar(abs ) flüssig ist, und bei welchem die erste Temperatur mindestens 16 °C beträgt.

12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem Schritt (B. II) bei einer Temperatur Bereich von 140 °C bis 240 °C durchgeführt wird.

13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem das Treibmittel Pentan, einen Fluorchlorkohlenwasserstoff, Dichlormethan oder eine Mischung von zwei oder mehr der vorgenannten umfasst; und das Desinfektionsmittel Wasserstoffperoxid, Chlordioxid, Formaldehyd, Peressigsäure, ein Alkalimetallhypochlorit, Ethanol, Isopropanol, 1-Propanol oder eine Mischung von zwei oder mehr der vorgenannten umfasst.

14. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem die Isocyanatkomponente ein Isocyanat ausgewählt aus Toluylendiisocyanat, den Di- und Polyisocyanaten der Diphenylmethanreihe, 1 ,5-Pentandiisocyanat, 1 ,6-Hexamethylen- diisocyanat, Isophorondiisocyanat, Xylylendiisocyanat oder einer Mischung von zwei oder mehr der vorgenannten Isocyanate enthält, und/oder bei welchem die Polyolkomponente ein Polyol ausgewählt aus einem Polyetherpolyol, einem Polyesterpolyol, einem Polyetherester-Polyol, einem Polyethercarbonatpolyol oder einer Mischung von zwei oder mehr der vorgenannten Polyole enthält. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem das Chemolysereagenz Ethylenglykol, Diethylenglykol, Propylenglykol, Dipropylenglykol,

Methylglykol, Triethylenglykol, Glycerin, 2-Methyl-1 ,3-Propandiol oder einer Mischung von zwei oder mehr der vorgenannten Alkohole umfasst.