WO2024104889A1 - Method of recycling melamine-formaldehyde resin from wastes that occur during production and processing of woodbase material boards - Google Patents

Method of recycling melamine-formaldehyde resin from wastes that occur during production and processing of woodbase material boards Download PDF

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WO2024104889A1
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Norbert Kalwa
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Abstract

The present invention relates to a method of degrading melamine-formaldehyde resin from wastes that occur during production and processing of woodbase material boards, comprising the following steps: providing waste products that are obtained during production and processing of woodbase material boards and comprise polycondensed melamine-formaldehyde resin, optionally comminuting the melamine-formaldehyde resin-containing waste products, mixing the melamine-formaldehyde resin-containing waste products with water and adding at least one reducing sulfur compound selected from a disulfite, hydrogensulfite and/or dithionite, a sulfinate or sulfinate analogue, heating the aqueous mixture/slurry of melamine-formaldehyde resin-containing waste products and at least one reducing sulfur compound to temperatures between 60°C and 120°C, preferably between 80°C and 100°C, with control of the reaction until a clear solution is obtained, removing extraneous materials from the clear solution, optionally further heating the mixture of melamine-formaldehyde resin-containing waste products and at least one reducing sulfur compound that has been freed of extraneous materials at temperatures between 60°C and 120°C, preferably between 80°C and 110°C, with control of the reaction until no polycondensed melamine-formaldehyde resin is detectable (any longer) in the reaction mixture, and cooling the reaction mixture and removing the mixture of melamine derivatives obtained, especially removing melamine methylols and melamine sulfonate.

Description

Verfahren zum Recyclen von Melamin-Formaldehyd-Harz aus während der Herstellung und Verarbeitung von Holzwerkstoffplatten anfallenden Abfällen Process for recycling melamine-formaldehyde resin from waste generated during the production and processing of wood-based panels
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Recyclen bzw. Aufschluss von Melamin- Formaldehyd-Harz aus während der Herstellung, Verarbeitung und Rücknahme von Holzwerkstoffplatten anfallenden Abfällen. Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls die Verwendung von aus Melamin-Formaldehyd-Harz-haltigen Abfallprodukten recycelten Melaminderivaten. The present invention relates to a process for recycling or breaking down melamine-formaldehyde resin from waste arising during the manufacture, processing and return of wood-based panels. The present invention also relates to the use of melamine derivatives recycled from waste products containing melamine-formaldehyde resin.
Beschreibung Description
In allen industriellen Bereichen stellt immer häufiger die Frage, wie Reststoff oder Produkte nach Ablauf ihrer Nutzung recycelt werden können. Dieses Thema hat durch die Vorgaben der EU, die zukünftig für sämtliche Produkte eine Wiederverwendung/ein Recyclen vorschreibt, einen deutlichen Aktualitätsschub erhalten. Auch ist festzustellen, dass durch die stark gestiegenen Preise dieser Rohstoffe, Recycling immer interessanter wird. Zusätzlich haben sich die Entsorgungskosten für Reststoffe stark erhöht. Zudem tritt auch mehr und mehr der Aspekt in den Vordergrund, dass alle Produzenten möglichst ökologisch produzieren möchten. Dies bedeutet, dass die Rohstoffe effektiv genutzt werden sollen, Emissionen vermieden werden sollen, wenig Abfall entstehen soll. In all industrial sectors, the question of how waste materials or products can be recycled at the end of their useful life is becoming increasingly important. This topic has been given a significant boost in relevance by the EU's requirements, which stipulate that all products must be reused/recycled in the future. It is also clear that recycling is becoming more and more interesting due to the sharp rise in the prices of these raw materials. In addition, the disposal costs for waste materials have risen sharply. In addition, the aspect that all producers want to produce as ecologically as possible is becoming more and more important. This means that raw materials should be used effectively, emissions should be avoided, and as little waste should be produced as possible.
Besonders für Produkte, in denen Ausgangsstoffe auf Basis von Öl oder Gas enthalten sind, sind diese Entwicklungen relevant. Es handelt sich bei diesen Produkten meist um Kunststoffe, die auch mengenmäßig relevant sind. Während das Recycling von thermoplastischen Kunststoffen (Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid) bereits seit Jahrzehnten geübte Praxis ist, hat sich der Recyclinggedanke bei Duroplasten/Duromeren (Phenolharze, Melaminharze, Harnstoffharze usw.) noch nicht durchsetzen können. These developments are particularly relevant for products that contain raw materials based on oil or gas. These products are usually plastics, which are also relevant in terms of quantity. While the recycling of thermoplastics (polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride) has been common practice for decades, the idea of recycling thermosets/thermosets (phenolic resins, melamine resins, urea resins, etc.) has not yet caught on.
Dies hat u. A. mit der schwierig aufzubrechenden vernetzten Struktur der Duroplasten/Duromeren zu tun, die als besonderer Vorteil dieser Produkte gesehen wird, da sie dadurch sehr widerstandsfähig gegenüber thermischen oder chemischen Angriff angesehen werden. Aber auch mit den in der Vergangenheit teilweise sehr niedrigen Preisen der Ausgangsstoffe. This is partly due to the cross-linked structure of the thermosets/thermosets, which is difficult to break open and is seen as a particular advantage of these products, as they are considered to be very resistant to thermal or chemical attack. But also to the fact that in the past the prices of the raw materials were sometimes very low.
Erste Ansätze für ein Recycling wurden für Harnstoff-Formaldehydleime erarbeitet, die u. A. als Leim bei Holzwerkstoffen eingesetzt werden. Diese Leime sind nach Aushärtung sehr empfindlich gegenüber dem Angriff von Feuchte/Wasser bei höheren Temperaturen. Hier kann durch eine Hydrolyse der Werkstoff (z.B. Spanplatte) aufgeschlossen werden. Der hydrolysierte Leim verbleibt im Wesentlichen in den resultierenden Spänen und dient bei einer erneuten Herstellung eines Holzwerkstoffes als Basis für die zugegeben Leime. Man muss allerdings konstatieren, dass es bei diesem Verfahren eher um das Zurückgewinnen der Holzmatrix geht als um eine Wiedergewinnung der Leimkomponenten. The first approaches to recycling were developed for urea-formaldehyde glues, which are used as glue for wood materials, among other things. After curing, these glues are very sensitive to the attack of moisture/water at higher temperatures. Here, the material (e.g. chipboard) can be broken down by hydrolysis. The hydrolyzed glue essentially remains in the resulting chips and serves as the basis for the glue added when a new wood material is produced. However, it must be stated that this process is more about recovering the wood matrix than about recovering the glue components.
Allerdings gab es auch in der Vergangenheit schon Aktivitäten, die zeigten, dass das Recycling von Duroplasten möglich sein sollte. In der DD 155779 wird beschrieben, wie durch ausgehärtete Melaminharze verseh mutzte/verstopfte Produktionsanlagen gereinigt werden könnten. However, there have also been activities in the past that have shown that the recycling of thermosets should be possible. DD 155779 describes how production facilities contaminated/clogged by hardened melamine resins can be cleaned.
In der EP 0612 793 B1 wird beschrieben, wie ausgehärtetes Melaminharz (Fasern) aufgeschlossen und einer Nutzung zugeführt werden kann. Allerdings wird dabei nur auf Reststoffe aus der Formkörper-/Faserherstellung und Rücknahmen dieser Produkte verwiesen. Es werden ausgehärtete Melaminreste/-abfälle durch einen reduktiven Aufschluss mit Bisulfit, Hydrogensulfit oder Dithionat aufgearbeitet. Dabei entstehen zum allergrössten Teil Melaminmethylolsulfone. In der Schrift werden auch mögliche Verwendung für diese Sulfone beschrieben. Allerdings können die Sulfone lediglich in geringen Mengen in den Verwendungen genutzt werden. Außerdem fällt auch, weil mit einem großen Überschuss an Reduktionsmittel gearbeitet werden, viel Abfall in Form von anorganischen Schwefelsalzen an. Diese müssen nach Abtrennung entsorgt werden. Zudem liegt die Reaktionszeit bei mindestens acht Stunden. EP 0612 793 B1 describes how hardened melamine resin (fibers) can be broken down and put to use. However, it only refers to residues from molded body/fiber production and returns of these products. Hardened melamine residues/waste are processed by reductive digestion with bisulfite, hydrogen sulfite or dithionate. The vast majority of the products produced are melamine methylol sulfones. The document also describes possible uses for these sulfones. However, the sulfones can only be used in small quantities in the applications. In addition, because a large excess of reducing agent is used, a lot of waste is generated in the form of inorganic sulfur salts. These must be disposed of after separation. In addition, the reaction time is at least eight hours.
Ein anderes Verfahren wird in der CN 1 11675827 beschrieben. Dort werden ausgehärtete Melaminharze aus verschiedenen Quellen in einem Gemisch aus Wasser und organischen Lösemitteln mit Hilfe von Säuren oder Lewissäuren unter Rückfluss erhitzt und aufgeschlossen. Dabei liegt das Verhältnis von Lösemittel zu Melaminabfall bei mindestens 80 zu 1 . Auch hier sind relativ lange Reaktionszeiten bis vierundzwanzig Stunden angegeben. Auch wird die Reaktion unter Druck bei > 100°C durchgeführt. Neben dem anfallenden Melamin verbleiben grössere Mengen an Gemischen aus Lösemitteln, Säuren und Salzen. Diese Reste müssen wiederum entsorgt werden. All dies macht das Verfahren aufwändig, teuer und unter Recyclingaspekten fragwürdig. Another process is described in CN 1 11675827. There, hardened melamine resins from various sources are heated under reflux in a mixture of water and organic solvents using acids or Lewis acids and broken down. The ratio of solvent to melamine waste is at least 80 to 1. Here, too, relatively long reaction times of up to twenty-four hours are specified. The reaction is also carried out under pressure at > 100°C. In addition to the resulting melamine, large quantities of mixtures of solvents, acids and salts remain. These residues must in turn be disposed of. All of this makes the process complex, expensive and questionable from a recycling perspective.
CN 11 1 777 566 und CN 1 11 875 843 beschreiben ähnliche Verfahren zur Wiedergewinnung von Melamin aus Geschirr hergestellt aus Melamin-Formaldehyd-Harz. Hierfür wird das Geschirr zunächst zerkleinert und anschließend mit einem wässrigen organischen Lösungsmittel und einem sauren Katalysator, wie HCl, HNO3, H2SO4, AICI3 und ähnliche, bei Temperaturen zwischen 80-150°C behandelt. Die erheblichen Mengen an organischen Lösemitteln in Kombination mit Wasser, die diese Verfahren brauchen, machen sie unter ökologischen Aspekten eher ungünstig. Zudem befindet sich in der wässrigen Phase auch noch eine Säure, die ebenfalls problematisch ist. CN 11 1 777 566 and CN 1 11 875 843 describe similar processes for the recovery of melamine from tableware made from melamine-formaldehyde resin. Crockery is first crushed and then treated with an aqueous organic solvent and an acid catalyst, such as HCl, HNO 3 , H 2 SO 4 , AICI 3 and similar, at temperatures between 80-150°C. The considerable amounts of organic solvents in combination with water that these processes require make them rather unfavourable from an ecological point of view. In addition, there is also an acid in the aqueous phase, which is also problematic.
Das Recyclen von duroplastischen Harzen aus Holzwerkstoffen, Imprägnaten oder Laminaten wird bisher allerdings nicht beschrieben. Bei der Produktion und Weiterverarbeitung von Holzwerkstoffen fallen auf vielen Stufen der Wertschöpfungskette melaminharzhaltige Abfälle an. However, the recycling of thermosetting resins from wood-based materials, impregnates or laminates has not yet been described. During the production and further processing of wood-based materials, waste containing melamine resin is generated at many stages of the value chain.
Im Falle der Herstellung und Weiterverarbeitung von Holzwerkstoffplatten zu Fußbodendielen oder Möbelteilen werden u.a. imprägnierte Dekorpapiere, Overlaypapiere und Gegenzugpapiere mit Holzwerkstoffplatten verpresst. Diese Papiere werden mit duroplastischen Harzen (Harnstoffharz, Melaminharz) in Imprägnieranlagen bzw. Imprägnierkanälen imprägniert. Beim Anfahren der Anlagen, beim Produktwechsel, bei Fehlbedienungen oder bei durch technische Gründe auftretende Änderungen der Produktionsparameter, fallen in großen Mengen qualitativ nicht einwandfreie Imprägnate an. Diese werden entsorgt (z.B. durch thermische Nutzung) und stellen je nach Auftragsgröße, Dauer der Störung usw. einen durchschnittlichen Verlust von 3 - 8 % dar. Da ein moderner Imprägnierkanal mit Geschwindigkeiten von 80 m/min und mehr betrieben wird, resultieren daraus mehrere Millionen Quadratmeter Ausschuss pro Jahr. Üblicherweise enthalten Imprägnate ca. 50 Gew% Harz, wodurch auch erhebliche Mengen an Harnstoff-/Melaminharz verloren gehen. Zusätzlich fallen in Imprägnierungen auch Ausschussmengen von Harzen durch Besäumung der Imprägnate und Staubbildung an. Auch diese Reste werden entsorgt. Auch fallen in der Imprägnierung Restharze an, die heute entsorgt werden und auch diese über das Jahr erhebliche Tonnagen darstellen können. In the case of the production and further processing of wood-based panels into floorboards or furniture parts, impregnated decorative papers, overlay papers and counter-papers are pressed with wood-based panels. These papers are impregnated with thermosetting resins (urea resin, melamine resin) in impregnation systems or impregnation channels. When the systems are started up, when products are changed, when operating incorrectly or when the production parameters are changed for technical reasons, large quantities of impregnated products of poor quality are produced. These are disposed of (e.g. by thermal use) and represent an average loss of 3 - 8% depending on the order size, duration of the disruption, etc. Since a modern impregnation channel operates at speeds of 80 m/min and more, this results in several million square meters of waste per year. Impregnates usually contain around 50% by weight of resin, which also results in significant amounts of urea/melamine resin being lost. In addition, impregnation also produces waste resins due to trimming of the impregnated material and the formation of dust. These residues are also disposed of. Residual resins are also produced during impregnation, which are now disposed of and can also represent considerable tonnages over the course of a year.
Bei der Weiterverarbeitung der Imprägnate z.B. durch Verpressen mit Holzwerkstoffplatten fallen an den Pressen durch Abkratzvorrichtungen, die Imprägnatüberstände an Platten entfernen, Abfälle an und auch überlagerte Imprägnate, die nicht mehr in der Produktion genutzt werden können, werden entsorgt. All diese Reststoffe oder Abfälle haben den Vorteil, dass die Melaminharze noch nicht vollständig ausgehärtet sind, sodass ein Recycling problemloser möglich sein könnte. Auch bei der Herstellung der Holzwerkstoffplatten (wie Spanplatten, Faserplatten) kommen häufig hoch mit Melamin verstärkte Leime zur Anwendung. Für diese Platten gilt das Gleiche wie für die Imprägnate, dass auf allen Wertschöpfungsstufen Abfälle anfallen, die entsorgt werden müssen. During further processing of the impregnated material, for example by pressing it with wood-based panels, waste is generated by scraping devices on the presses that remove excess impregnated material from the panels, and impregnated material that has been stored and can no longer be used in production is also disposed of. All of these residual materials or waste have the advantage that the melamine resins have not yet fully hardened, so recycling could be easier. Glues that are highly reinforced with melamine are also often used in the production of wood-based panels (such as chipboards and fiberboards). The same applies to these panels as to the impregnated materials: waste is generated at all stages of the value chain and must be disposed of.
Die sich aus der bisherigen Praxis der Abfallentsorgung ergebenen Nachteile sind insbesondere hohe Materialverluste, hohe Entsorgungskosten und Abfallprobleme. The disadvantages resulting from the current practice of waste disposal are in particular high material losses, high disposal costs and waste problems.
Wie bereits angedeutet, wird durch die EU ein stimmiges Recyclingkonzept für alle Produkte erwartet. Dies bedeutet für die Holzwerkstoffindustrie, dass auch für melaminhaltige Produkte Recyclingwege benötigt werden Dies sollte sich nur für die Produkte gelten, die relevante Mengen an Melamin enthalten. As already indicated, the EU expects a coherent recycling concept for all products. For the wood-based materials industry, this means that recycling routes are also required for products containing melamine. This should only apply to products that contain relevant amounts of melamine.
Der Erfindung liegt daher die technische Aufgabe zu Grunde ein Verfahren zu entwickeln, dass mit den Reststoffen und Abfällen aus den verschiedenen Wertschöpfungsstufen Imprägnierung und der Holzwerkstoffherstellung und Rücknahmen von Produkten ein Recycling des Melamins ermöglicht. Das Verfahren soll Produkte liefern, die für die Herstellung von Imprägnaten, Beschichtungen oder Holzwerkstoffen eingesetzt werden können. Dabei soll berücksichtigt werden, dass wegen der Recyclingkosten eher höherwertige Nutzung bevorzugt werden sollten. Ein besonderer Schwerpunkt sollte dabei sein, dass möglichst wenig oder gar kein Abfall anfällt. Außerdem soll das Verfahren eine möglichst schnell und wenig energieintensive Lösung sein. The invention is therefore based on the technical task of developing a process that enables the recycling of melamine using the residual materials and waste from the various value creation stages of impregnation and wood-based material production and product returns. The process is intended to provide products that can be used to manufacture impregnates, coatings or wood-based materials. It should be taken into account that higher-value use should be preferred due to the recycling costs. A particular focus should be on generating as little or no waste as possible. In addition, the process should be as quick and as energy-efficient a solution as possible.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. This object is achieved by a method having the features of claim 1.
Entsprechend wird ein Verfahren zum Abbau oder Aufschluss bzw. Depolymerisation von Melamin-Formaldehyd-Harz aus während der Herstellung und Verarbeitung von Holzwerkstoffplatten anfallenden Abfallprodukten bereitgestellt. Das aufzuschließende Melamin-Formaldehyd-Harz ist dabei insbesondere in den in Produktionsanlagen zur Herstellung und Weiterverarbeitung von Holzwerkstoffplatten anfallenden Abfällen bzw. Abfallprodukten von Papierlagen und Holzwerkstoffträgerpatten gebunden. Accordingly, a process is provided for the degradation or decomposition or depolymerization of melamine-formaldehyde resin from waste products arising during the manufacture and processing of wood-based panels. The melamine-formaldehyde resin to be decomposed is bound in particular in the waste or waste products from paper layers and wood-based carrier panels arising in production plants for the manufacture and further processing of wood-based panels.
Das vorliegende Verfahren umfasst die folgenden Schritte: The present procedure comprises the following steps:
Bereitstellen von während der Herstellung und Verarbeitung von Holzwerkstoffplatten anfallenden Abfallprodukten, die polykondensiertes Melamin-Formaldehyd-Harz enthalten, optionales Zerkleinern der Melamin-Formaldehyd-Harz-haltigen Abfallprodukte, Vermischen der Melamin-Formaldehyd-Harz-haltigen Abfallprodukte mit Wasser und Zugabe von mindestens einer reduzierenden schwefelhaltigen Verbindung ausgewählt aus einem Disulfit, Hydrogensulfit und/oder Dithionit, einem Sulfinat oder Sulfinat- Analoga, Provision of waste products arising during the production and processing of wood-based panels containing polycondensed melamine-formaldehyde resin, optionally crushing the melamine-formaldehyde resin-containing waste products, mixing the melamine-formaldehyde resin-containing waste products with water and adding at least one reducing sulphur-containing compound selected from a disulfite, hydrogen sulphite and/or dithionite, a sulphinate or sulphinate analogues,
Erwärmen der wässrigen Mischung / Aufschlämmung aus Melamin-Formaldehyd-Harz -haltigen Abfallprodukten und mindestens einer reduzierenden schwefelhaltigen Verbindung auf Temperaturen zwischen 60°C und 120°C, bevorzugt zwischen 80°C und 100°C, unter Reaktionskontrolle bis eine klare Lösung erhalten wird, Abtrennen von Fremdstoffen aus der klaren Lösung, Heating the aqueous mixture/slurry of melamine-formaldehyde resin-containing waste products and at least one reducing sulphur-containing compound to temperatures between 60°C and 120°C, preferably between 80°C and 100°C, under reaction control until a clear solution is obtained, separating foreign substances from the clear solution,
Optionales weiteres Erwärmen der von Fremdstoffen gereinigten Mischung aus Melamin-Formaldehyd-Harzhaltigen Abfallprodukten und mindestens mindestens einer reduzierenden schwefelhaltigen Verbindung bei Temperaturen zwischen 60°C und 120°C, bevorzugt zwischen 80°C und 110°C, unter Reaktionskontrolle bis kein polykondensiertes Melamin-Formaldehyd-Harz (mehr) in der Reaktionsmischung nachweisbar ist, und Optionally further heating the mixture of melamine-formaldehyde resin-containing waste products and at least one reducing sulphur-containing compound, which has been cleaned of foreign substances, at temperatures between 60°C and 120°C, preferably between 80°C and 110°C, under reaction control until no more polycondensed melamine-formaldehyde resin is detectable in the reaction mixture, and
- Abkühlen der Reaktionsmischung und Abtrennen des dabei ausfallenden Gemisches aus Melamin-Derivaten, insbesondere Abtrennen von Melaminmethylolen und Melaminsulfonat. - Cooling the reaction mixture and separating the resulting mixture of melamine derivatives, in particular separating melamine methylols and melamine sulfonate.
Es wird demnach ein Verfahren bereitgestellt, in welchem eine duroplastische Harzmatrix in verschiedenen Abfallprodukten mit Hilfe von Bisulfit/Disulfit/Dithionit oder Sulfinat aufgeschlossen wird. Dabei werden die, mehr oder weniger vernetzten Melaminharze, die in den Reststoffen enthalten sind mit Hilfe der schwefelhaltigen Reduktionsmittel reduktiv aufgeschlossen. A process is therefore provided in which a thermosetting resin matrix in various waste products is broken down using bisulfite/disulfite/dithionite or sulfinate. The more or less cross-linked melamine resins contained in the residues are reductively broken down using the sulfur-containing reducing agents.
Als Reaktionsprodukte entstehen Melaminmethylole und Melaminsulfonat sowie in geringen Mengen Melamin, wobei das Melaminsulfonat die Hauptkomponente (> 70%) darstellt. Das gebildete Melaminsulfonat weist die folgende Struktur auf:
Figure imgf000008_0001
The reaction products are melamine methylols and melamine sulfonate, as well as small amounts of melamine, with melamine sulfonate being the main component (> 70%). The melamine sulfonate formed has the following structure:
Figure imgf000008_0001
Die Störstoffe, die in den verschiedenen Reststoffen oder Produkten enthalten sind, können während oder nach der Reaktion leicht abgetrennt werden. Hier bietet sich z. B. das Abfiltrieren oder das Abschöpfen von aufschwimmenden Fasern usw. an. Dies kann bereits während der Aufschlussreaktion ( kontinuierlich ) oder am Ende erfolgen. Es muss allerdings berücksichtigt werden, dass z. B. die Fasern zu einem Mehrverbrauch an Reduktionsmittel führen können. Bei der Aufarbeitung von Harzen ist dies nicht nötig, wobei auch dort in einem Reinigungsschritt Verunreinigungen abgetrennt werden sollten. The impurities contained in the various residues or products can be easily separated during or after the reaction. This can be done by filtering or skimming off floating fibers, etc. This can be done during the digestion reaction (continuously) or at the end. However, it must be taken into account that the fibers, for example, can lead to an increased consumption of reducing agent. This is not necessary when processing resins, although impurities should still be separated in a cleaning step.
Bei dem Aufschluss, der unter Rückfluss kochend erfolgt, wird die Melaminharzmatrix aufgebrochen und die wasserunlöslichen Reststoffe gehen langsam in Lösung. Dabei werden auch die, je nach Abfall/Produkt unterschiedlichen Hilfsstoffe entfernt. Es handelt sich dabei um üblicherweise in den Harzen befindlichen Hilfsstoffe wie Härter, Elastifizierungsmittel Korund, Glaskugeln, Pigmente usw. Es werden aber auch andere Harze oder Leime entfernt (Harnstoffharz/-Ieim). During the digestion process, which is carried out by boiling under reflux, the melamine resin matrix is broken up and the water-insoluble residues slowly dissolve. The auxiliary materials, which vary depending on the waste/product, are also removed. These are the auxiliary materials usually found in the resins, such as hardeners, elasticizing agents, corundum, glass beads, pigments, etc. However, other resins or glues are also removed (urea resin/glue).
Die aus dem Polykondensat freigesetzten Melaminderivate fallen beim Abkühlen aus und können dann abfiltriert und gewaschen werden. Dabei werden auch die, je nach Abfall/Produkt unterschiedlichen Hilfsstoffe entfernt. Es handelt sich dabei um üblicherweise in den Harzen befindlichen Hilfsstoffe wie Härter, Elastifizierungsmittel Korund, Glaskugeln, Pigmente usw. Es werden aber auch andere Harze oder Leime entfernt (Harnstoffharz/-Ieim). The melamine derivatives released from the polycondensate precipitate when cooled and can then be filtered off and washed. This also removes the auxiliary materials, which vary depending on the waste/product. These are the auxiliary materials usually found in the resins, such as hardeners, elasticizing agents, corundum, glass beads, pigments, etc. However, other resins or glues are also removed (urea resin/glue).
Die Melaminderivate können nach Trennung der Komponenten für verschiedenste Anwendungen genutzt werden. Nach Zugabe von Ammoniak oder anderen Aminen können die Melaminsulfonate in die entsprechenden Ammoniumsalze überführt werden. Diese können als Härter verwendet werden. Es können aber auch die Melaminsulfonate selbst verwendet werden. Die Melaminmethylole können wieder zur Herstellung von Melaminharzen/-Ieimen für die verschiedensten Anwendungen genutzt werden. Auch können sie als Formaldehydfänger bei der Herstellung von Holzwerkstoffen bei Einsatz von Harnstoff-Formaldehyd-Leimen als Bindemittel eingesetzt werden. Auch ein Einsatz als Leimkomponente zur Quellreduzierung kommt in Frage. Generell können die Komponenten auch als Flammschutzmittel bzw. einer Kombination Flammschutzmittel/Bindemittel in den verschiedensten Produkten genutzt werden (Holzwerkstoffe, Laminate usw.). The melamine derivatives can be used for a wide variety of applications after the components have been separated. After adding ammonia or other amines, the melamine sulfonates can be converted into the corresponding ammonium salts. These can be used as hardeners. However, the melamine sulfonates themselves can also be used. The melamine methylols can be used again to produce melamine resins/glues for a wide variety of applications. They can also be used as formaldehyde scavengers. in the manufacture of wood materials using urea-formaldehyde glues as a binding agent. It can also be used as a glue component to reduce swelling. In general, the components can also be used as flame retardants or a combination of flame retardants/binding agents in a wide variety of products (wood materials, laminates, etc.).
Das vorliegende Verfahren ermöglicht somit eine (fast) vollständigen Recyclingkreislauf für Melaminharze. Dadurch können Rohstoffe eingespart werden, Abfälle vermieden werden und Kosten reduziert werden. The present process thus enables an (almost) complete recycling cycle for melamine resins. This saves raw materials, avoids waste and reduces costs.
In einem ersten Aspekt umfasst das vorliegende Verfahren die folgenden Schritte: In a first aspect, the present method comprises the following steps:
Bereitstellen von während der Herstellung und Verarbeitung von Holzwerkstoffplatten anfallenden Abfallprodukten, die polykondensiertes Melamin-Formaldehyd-Harz enthalten, Provision of waste products arising during the production and processing of wood-based panels containing polycondensed melamine-formaldehyde resin,
Ggfs. Zerkleinern der Melamin-Formaldehyd-Harz-haltigen Abfallprodukte, Vermischen der Melamin-Formaldehyd-Harz-haltigen Abfallprodukte mit einer wässrigen 20 bis 70 Gew%-igen, bevorzugt 40 bis 60 Gew%-igen Lösung von mindestens einem Disulfit, Hydrogensulfit und/oder Dithionit, If necessary, crushing the melamine-formaldehyde resin-containing waste products, mixing the melamine-formaldehyde resin-containing waste products with an aqueous 20 to 70 wt.%, preferably 40 to 60 wt.% solution of at least one disulfite, hydrogen sulfite and/or dithionite,
Erwärmen der Mischung aus Melamin-Formaldehyd-Harz -haltigen Abfallprodukten und mindestens einem Disulfit, Hydrogensulfit und/oder Dithionit auf Temperaturen zwischen 60°C und 120°C, bevorzugt zwischen 80°C und 1 10°C, bis eine klare Lösung erhalten wird, Heating the mixture of melamine-formaldehyde resin-containing waste products and at least one disulfite, hydrogen sulfite and/or dithionite to temperatures between 60°C and 120°C, preferably between 80°C and 110°C, until a clear solution is obtained,
Abtrennen von nicht hydrolysierbaren Fremdstoffen (als Verschmutzungen) aus der klaren Lösung, Separation of non-hydrolysable foreign substances (as contaminants) from the clear solution,
Weiteres Erwärmen der von Fremdstoffen gereinigten Mischung aus Melamin- Formaldehyd-Harzhaltigen Abfallprodukten und mindestens einem Disulfit, Hydrogensulfit und/oder Dithionit bei Temperaturen zwischen 60°C und 120°C, bevorzugt zwischen 80°C und 110°C, unter Reaktionskontrolle bis kein polykondensiertes Melamin-Formaldehyd-Harz (mehr) in der Reaktionsmischung nachweisbar ist, Further heating of the mixture of melamine-formaldehyde resin-containing waste products and at least one disulfite, hydrogen sulfite and/or dithionite, which has been cleaned of foreign substances, at temperatures between 60°C and 120°C, preferably between 80°C and 110°C, under reaction control until no more polycondensed melamine-formaldehyde resin is detectable in the reaction mixture,
- Abkühlen der Reaktionsmischung und Abtrennen des dabei ausfallenden Gemisches aus Melamin-Derivaten, insbesondere Melaminmethylole und Melaminsulfonat. Gemäß dem ersten Aspekt wird demnach ein Verfahren bereitgestellt, in welchem eine duroplastische Harzmatrix in verschiedenen Abfallprodukten mit Hilfe von Bisulfit/Disulfit/Dithionit aufgeschlossen wird. - Cooling the reaction mixture and separating the resulting mixture of melamine derivatives, in particular melamine methylols and melamine sulfonate. According to the first aspect, a process is therefore provided in which a thermosetting resin matrix in various waste products is digested with the aid of bisulfite/disulfite/dithionite.
Das vorliegende Verfahren gemäß dem ersten Aspekt erfordert nicht den Einsatz von organischen Lösungsmitteln oder starken Säuren. Vielmehr werden Lösungen von Disulfiten oder Hydrogensulfiten verwendet, die auch in der Lebensmittelindustrie als Konservierungsmittel zum Einsatz kommen und daher toxikologisch und ökologisch unbedenklich sind. Die während des hydrolytischen Aufschlussentstehenden Alkalisulfate können ebenfalls einer Nutzung zugeführt werden. The present process according to the first aspect does not require the use of organic solvents or strong acids. Instead, solutions of disulfites or hydrogen sulfites are used, which are also used in the food industry as preservatives and are therefore toxicologically and ecologically harmless. The alkali sulfates formed during the hydrolytic digestion can also be put to use.
In einer Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens werden die Melamin-Formaldehyd- Harz haltigen Abfallprodukte mit einer wässrigen 20 bis 70 Gew%-igen, bevorzugt 40-60 Gew%-igen Alkali- oder Erdalkali-Lösung von mindestens einem Disulfit, Hydrogensulfit und/oder Dithionit vermischt. In one embodiment of the present process, the melamine-formaldehyde resin-containing waste products are mixed with an aqueous 20 to 70 wt.%, preferably 40-60 wt.% alkali or alkaline earth solution of at least one disulfite, hydrogen sulfite and/or dithionite.
Insbesondere werden die Melamin-Formaldehyd-Harz haltigen Abfallprodukte mit mindestens einer Natrium-disulfit oder -hydrogensulfit Lösung mit einem pH-Wert zwischen 3,0 und 6, bevorzugt zwischen 3,5 und 5,5 vermischt werden. Natriumdisulfit, (Na2S20s) auch Natriumpyrosulfit oder Natriummetabisulfit genannt, ist ein Natriumsalz der in freier Form nicht stabilen dischwefligen Säure. Natriumhydrogensulfit (NaHSO3), auch Natriumbisulfit, ist ein Natrium-Salz der schwefligen Säure. Es ist außerhalb von wässrigen Lösungen nicht stabil. In particular, the waste products containing melamine-formaldehyde resin are mixed with at least one sodium disulfite or hydrogen sulfite solution with a pH value between 3.0 and 6, preferably between 3.5 and 5.5. Sodium disulfite (Na2S20s), also called sodium pyrosulfite or sodium metabisulfite, is a sodium salt of disulfurous acid, which is not stable in free form. Sodium hydrogen sulfite ( NaHSO3 ), also called sodium bisulfite, is a sodium salt of sulfurous acid. It is not stable outside of aqueous solutions.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden die Melamin-Formaldehyd-Harz haltigen Abfallprodukte mit mindestens einer 40-60 Gew%-igen, insbesondere 50 Gew%-igen Natriumhydrogensulfit (bzw. Natriumbisulfit)-Lösung vermischt. In a particularly preferred embodiment, the waste products containing melamine-formaldehyde resin are mixed with at least a 40-60 wt.%, in particular 50 wt.%, sodium hydrogen sulfite (or sodium bisulfite) solution.
Wie oben erwähnt, wird in einem nächsten Schritt die Mischung aus Melamin-Formaldehyd- Harz-haltigen Abfallprodukten und mindestens einem Disulfit, Hydrogensulfit und/oder Dithionit auf Temperaturen zwischen 60 und 120°C, bevorzugt zwischen 80 und 100°C, erwärmt, bis eine klare Lösung erhalten wird. As mentioned above, in a next step, the mixture of melamine-formaldehyde resin-containing waste products and at least one disulfite, hydrogen sulfite and/or dithionite is heated to temperatures between 60 and 120°C, preferably between 80 and 100°C, until a clear solution is obtained.
Vorliegend ist unter einer klaren Lösung zu verstehen, dass keine Trübung erkennbar ist (d.h. die Lösung ist durchsichtig), lediglich die als Verschmutzungen enthaltenden Feststoffe sind erkennbar. Die erwähnten Fremdstoffe werden aus der klaren Lösung in einem Zwischenschritt abgetrennt. Das Abtrennen der in der Reaktionsmischung als Verschmutzungen enthaltenen Feststoffe erfolgt mittels Filtration, bevorzugt Heissfitration, und/oder Abschöpfen. So können die aus den Papierlagen oder Holzwerkstoffplatten freigesetzten und aufschwimmenden Fasern abgeschöpft werden und andere Partikel, wie Korund und/oder Glaskugeln, durch Heissfiltration abgetrennt werden. In this case, a clear solution means that no turbidity is visible (ie the solution is transparent); only the solids contained as contaminants are visible. The foreign substances mentioned are separated from the clear solution in an intermediate step. The solids contained in the reaction mixture as contaminants are separated by means of filtration, preferably hot filtration, and/or skimming. In this way, the fibers released from the paper layers or wood-based panels and floating on the surface can be skimmed off and other particles, such as corundum and/or glass beads, can be separated by hot filtration.
Es schließt sich ein weiteres Erwärmen der von Fremdstoffen gereinigten Reaktionsmischung aus Melamin-Formaldehyd-Harz haltigen Abfallprodukten und mindestens einem Disulfit, Hydrogensulfit und/oder Dithionit bei Temperaturen zwischen 60 und 120°C, bevorzugt zwischen 80 und 1 10°C, unter Reaktionskontrolle an bis keine Melamin-Formaldehyd-Harz- Oligomere länger in der Reaktionsmischung nachweisbar sind. This is followed by further heating of the reaction mixture, which has been purified of foreign substances and is made up of waste products containing melamine-formaldehyde resin and at least one disulfite, hydrogen sulfite and/or dithionite, at temperatures between 60 and 120°C, preferably between 80 and 110°C, under reaction control until no melamine-formaldehyde resin oligomers can be detected in the reaction mixture any longer.
De Reaktionskontrolle der Depolymerisation bzw. des hydrolytischen Abbaus des Melamin- Formaldehyd-Harzes erfolgt unter Verwendung von geeigneten analytischen Methoden, wie Dünnschichtchromatographie (DC), HPLC oder Gaschromatographie. Bevorzugt wird Dünnschichtchromatographie (DC) verwendet, wobei als geeignetes Laufmittel Wasser und/oder ein Alkohol, wie Methanol, Ethanol, oder eine Mischung davon verwendet. Bevorzugt ist die Verwendung einer Mischung aus Wasser / Ethanol (1 :1 ) als Laufmittel. The reaction control of the depolymerization or hydrolytic degradation of the melamine-formaldehyde resin is carried out using suitable analytical methods, such as thin layer chromatography (TLC), HPLC or gas chromatography. Thin layer chromatography (TLC) is preferably used, with water and/or an alcohol such as methanol, ethanol or a mixture thereof being used as a suitable mobile phase. The use of a mixture of water/ethanol (1:1) as the mobile phase is preferred.
Nach erfolgter Depolymerisation des Melamin-Formaldehyd-Harzes wird die Reaktionsmischung abgekühlt. Während des Abkühlens der Reaktionsmischung kommt es zum Ausfällen des Produktgemisches aus monomeren Melaminderivaten. After depolymerization of the melamine-formaldehyde resin, the reaction mixture is cooled. During the cooling of the reaction mixture, the product mixture of monomeric melamine derivatives precipitates.
Das Gemisch aus monomeren Melaminderivaten umfasst Melaminmethylole, insbesondere Monomethylolmelamin und Dimethylolmelamin, und Melaminsulfonat. Der Anteil an Melaminmethylolen beträgt ca. 10-30 Gew% und der Anteil an Melaminsulfonat ca. 70-90 Gew%. . The mixture of monomeric melamine derivatives comprises melamine methylols, in particular monomethylolmelamine and dimethylolmelamine, and melamine sulfonate. The proportion of melamine methylols is approximately 10-30% by weight and the proportion of melamine sulfonate is approximately 70-90% by weight.
In einen abschließenden Schritt wird das Gemisch aus monomeren Melaminderivaten in Melaminmethylole und Melaminsulfonat aufgetrennt. In a final step, the mixture of monomeric melamine derivatives is separated into melamine methylols and melamine sulfonate.
Die aus dem Melamin-Formaldehyd-Harz gewonnenen Melaminmethylole und Melaminsulfonat können verschiedenen Verwendungen zugeführt werden. Das Melaminsulfonat fällt (nach Einengung des flüssigen Gemisches) aus und kann abgetrennt werden. Durch Zugabe von Ammoniak oder Aminen können die Melaminsulfonate in eine lösliche Form überführt werden. The melamine methylols and melamine sulfonate obtained from the melamine-formaldehyde resin can be used for various purposes. The melamine sulfonate precipitates (after concentration of the liquid mixture) and can be separated By adding ammonia or amines, the melamine sulfonates can be converted into a soluble form.
So werden von aus Melamin-Formaldehyd-Harz-haltigen Abfallprodukten recycelte bzw. gewonnene Melaminderivate als Härter für Harze, Flammschutzmittel und/oder zur Herstellung von Melaminharz verwendet. For example, melamine derivatives recycled or obtained from waste products containing melamine-formaldehyde resin are used as hardeners for resins, flame retardants and/or for the production of melamine resin.
In einer Ausführungsform umfassen die recycelten Melaminderivate ein Gemisch aus monomeren Melaminmethylolen und Melaminsulfonat, die wie beschrieben aufgetrennt werden könne. In one embodiment, the recycled melamine derivatives comprise a mixture of monomeric melamine methylols and melamine sulfonate, which can be separated as described.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass Melaminsulfonat als Härter für Formaldehydharze, insbesondere für Melamin-Formaldehyd-Harze oder Harnstoff- Formaldehyd-Harze verwendet werden. Das Melaminsulfonat eignet sich insbesondere als latenter Härter. Bevorzugt wird die Melaminsulfonat haltige Lösung nach der Abtrennung der Melaminmethylole als Härter verwendet. In one embodiment, melamine sulfonate is used as a hardener for formaldehyde resins, in particular for melamine-formaldehyde resins or urea-formaldehyde resins. The melamine sulfonate is particularly suitable as a latent hardener. The solution containing melamine sulfonate is preferably used as a hardener after the melamine methylols have been separated off.
Bei Verwendung der Melaminsulfonat als Härter, beträgt eine geeignete Menge an Melaminsulfonat im zu härtenden Harz zwischen 0, 4 und 3 Gew%, bevorzugt zwischen 0,5 und 2,0 Gew%. When using melamine sulfonate as a hardener, a suitable amount of melamine sulfonate in the resin to be cured is between 0.4 and 3 wt%, preferably between 0.5 and 2.0 wt%.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die (aus der Mischung abgetrennten) Melaminmethylole für die Herstellung von Melaminharz, insbesondere zur Herstellung von Melaminharz zur Verwendung als Bindemittel oder Imprägniermittel, verwendet werden, In a further embodiment, it is provided that the melamine methylols (separated from the mixture) are used for the production of melamine resin, in particular for the production of melamine resin for use as a binder or impregnating agent,
In diesem Falle werden die recycelten Melaminmethylole bevorzugt mit Melamin und Formaldehyd versetzt. In einer Ausführungsform werden die Melaminmethylole in einem Verhältnis von Mono- zu Dimethylmelamin von 1 / 1 verwendet. Es werden Formaldehyd und Melamin in einem Verhältnis von 1 / 1 zugegeben. Die einsetzende Kondensation zu Melamin- Formaldehyd-Harz wird bevorzugt bis zu einer Wasserverdünnbarkeit von 1 zu 3 durchgeführt. In this case, the recycled melamine methylols are preferably mixed with melamine and formaldehyde. In one embodiment, the melamine methylols are used in a ratio of mono- to dimethylmelamine of 1:1. Formaldehyde and melamine are added in a ratio of 1:1. The condensation that begins to form melamine-formaldehyde resin is preferably carried out to a water dilutability of 1:3.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Melaminmethylole und Melaminsulfonat als Mischung oder alleine als Flammschutzmittel verwendet werden. Im Falle der Verwendung als Flammschutzmittel werden bevorzugt die Ammoniumsalze der Melaminderivate verwendet. In einem zweiten Aspekt umfasst das vorliegende Verfahren die folgenden Schritte: In a further embodiment, the melamine methylols and melamine sulfonate are used as a mixture or alone as flame retardants. In the case of use as flame retardants, the ammonium salts of the melamine derivatives are preferably used. In a second aspect, the present method comprises the following steps:
Bereitstellen von während der Herstellung und Verarbeitung von Holzwerkstoffplatten anfallenden Abfallprodukten, die polykondensiertes Melamin-Formaldehyd-Harz enthalten, optionales Zerkleinern der Melamin-Formaldehyd-Harz-haltigen Abfallprodukte, Vermischen der Melamin-Formaldehyd-Harz-haltigen Abfallprodukte mit Wasser und Zugabe von mindestens einem Sulfinat oder Sulfinat-Analoga (als Reduktionsmittel), Erwärmen der wässrigen Mischung / Aufschlämmung aus Melamin-Formaldehyd-Harz -haltigen Abfallprodukten und mindestens einem Sulfinat oder Sulfinat-Analoga auf Temperaturen zwischen 60°C und 120°C, bevorzugt zwischen 80°C und 100°C, unter Reaktionskontrolle bis eine klare Lösung erhalten wird, Providing waste products which arise during the production and processing of wood-based panels and which contain polycondensed melamine-formaldehyde resin, optionally crushing the waste products containing melamine-formaldehyde resin, mixing the waste products containing melamine-formaldehyde resin with water and adding at least one sulfinate or sulfinate analogues (as a reducing agent), heating the aqueous mixture/slurry of waste products containing melamine-formaldehyde resin and at least one sulfinate or sulfinate analogues to temperatures between 60°C and 120°C, preferably between 80°C and 100°C, under reaction control until a clear solution is obtained,
Abtrennen von Fremdstoffen aus der klaren Lösung, Separation of foreign substances from the clear solution,
Optionales weiteres Erwärmen der von Fremdstoffen gereinigten Mischung aus Melamin-Formaldehyd-Harzhaltigen Abfallprodukten und mindestens einem Sulfinat oder Sulfinat-Analoga bei Temperaturen zwischen 60°C und 120°C, bevorzugt zwischen 80°C und 1 10°C, unter Reaktionskontrolle bis kein polykondensiertes Melamin-Formaldehyd-Harz (mehr) in der Reaktionsmischung nachweisbar ist, und Abkühlen der Reaktionsmischung und Abtrennen von dabei als Salz ausfallendem Melaminsulfonat. Optionally further heating the mixture of melamine-formaldehyde resin-containing waste products and at least one sulfinate or sulfinate analogues, which mixture has been purified of foreign substances, at temperatures between 60°C and 120°C, preferably between 80°C and 110°C, under reaction control until no more polycondensed melamine-formaldehyde resin is detectable in the reaction mixture, and cooling the reaction mixture and separating off melamine sulfonate which precipitates as a salt.
Gemäß dem zweiten Aspekt wird die duroplastische Harzmatrix in den verschiedenen Produkten mit Hilfe von einem Sulfinat oder Sulfinat-Analog als Reduktionsmittel, insbesondere von Formamidinsulfinsäure (FAS) aufgeschlossen. Die Reaktion wird in Wasser als Lösemittel durchgeführt. Das zu recyclende Material wird dabei unter Rückfluss gekocht. Besonders positiv ist bei diesem Verfahren, dass die Reaktion anders als beim Stand der Technik nach 90 bis 120 min. abgeschlossen ist. Auch ist das Verhältnis zwischen Reduktionsmittel und Melaminabfall deutlich niedriger. In der oben genannten EP 0612 793 B1 liegt das Verhältnis bei ca. 4 zu 1 . Mit FAS kann das Verhältnis auf 2 zu 1 reduziert werden. According to the second aspect, the thermosetting resin matrix in the various products is broken down using a sulfinate or sulfinate analogue as a reducing agent, in particular formamidine sulfinic acid (FAS). The reaction is carried out in water as a solvent. The material to be recycled is boiled under reflux. A particularly positive aspect of this process is that, unlike in the prior art, the reaction is completed after 90 to 120 minutes. The ratio between reducing agent and melamine waste is also significantly lower. In the above-mentioned EP 0612 793 B1, the ratio is approximately 4 to 1. With FAS, the ratio can be reduced to 2 to 1.
Bei der Umsetzung von Melaminabfällen mit einem Sulfinat oder Sulfinat-Analoga, wie FAS, entsteht als Aufschlussprodukt Melaminsulfonat als Hauptprodukt, beim Einsatz von FAS als Ammoniumsalz mit der oben angeführten Struktur: Die Ausbeute an Melaminsulfonat ist abhängig von dem aufzuschließenden Melamin- Formaldehyd-Harzhaltigen Abfallprodukt und liegt zwischen 70 und 95%, bevorzugt zwischen 75 und 90 % bezogen auf das verwendete Melamin-Formaldehyd-Harzhaltigen Abfallprodukt. When melamine waste is reacted with a sulfinate or sulfinate analogues, such as FAS, melamine sulfonate is the main product when FAS is used as an ammonium salt with the structure given above: The yield of melamine sulfonate depends on the melamine-formaldehyde resin-containing waste product to be digested and is between 70 and 95%, preferably between 75 and 90% based on the melamine-formaldehyde resin-containing waste product used.
Die Aufschluss der Melamin-Formaldehyd-Harzhaltigen Abfallprodukten unter Ausbildung von im Wesentlichen einem Hauptprodukt war überraschend, da bei der aus dem Stand der Technik bekannten Verwendung von Disulfit als Reduktionsmittel typsicherweise Gemische aus Melamin, Melaminmethylolen und Melaminmethylolsulfonaten anfallen (EP 612 793 B1 ). The decomposition of the melamine-formaldehyde resin-containing waste products to form essentially one main product was surprising, since the use of disulfite as a reducing agent known from the prior art typically produces mixtures of melamine, melamine methylols and melamine methylol sulfonates (EP 612 793 B1).
Nach dem Abschluss der Reaktion und dem bereits angesprochenen Abtrennen von Verunreinigungen, wird die Reaktionslösung abgekühlt. Dabei fällt das Melaminsulfonat aus und kann von der Reaktionslösung abgetrennt, gewaschen und getrocknet werden. Sowohl das ausgefallene Melaminsulfonat als auch der Überstand können weiterverwendet werden. After the reaction has been completed and the impurities have been separated as mentioned above, the reaction solution is cooled. The melamine sulfonate precipitates and can be separated from the reaction solution, washed and dried. Both the precipitated melamine sulfonate and the supernatant can be reused.
Das vorliegende Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt erfordert ebenfalls nicht den Einsatz von organischen Lösungsmitteln. Vielmehr werden wässrige Lösungen von Sulfinaten oder Sulfinat-Analoga, wie FAS, verwendet. The present process according to the second aspect also does not require the use of organic solvents. Rather, aqueous solutions of sulfinates or sulfinate analogues, such as FAS, are used.
Wie bereits erwähnt, wird als Reduktionsmittel ein Sulfinat oder Sulfinat-Analoga verwendet. Als bevorzugtes Reduktionsmittel kommt das Sulfinat-Analoga Formamidinsulfinsäure (FAS) zum Einsatz. As already mentioned, a sulfinate or sulfinate analogue is used as a reducing agent. The preferred reducing agent is the sulfinate analogue formamidine sulfinic acid (FAS).
Formamidinsulfinsäure (FAS), oder auch als Aminoiminomethansulfonsäure bezeichnet, ist eine weißer bis gelber geruchloser Feststoff, der in situ aus Thioharnstoff und Wasserstoffperoxid herstellbar ist. Die reduzierende Wirkung von FAS geht von dem bei Hydrolyse entstehenden Sulfinat-Ion aus. FAS wird heute in grossen Mengen zur Entfärbung von Recyclingpapier verwendet und steht deshalb in großen Mengen zur Verfügung. Formamidine sulfinic acid (FAS), also known as aminoiminomethane sulfonic acid, is a white to yellow odorless solid that can be produced in situ from thiourea and hydrogen peroxide. The reducing effect of FAS comes from the sulfinate ion produced during hydrolysis. FAS is now used in large quantities to decolorize recycled paper and is therefore available in large quantities.
In einer weiteren Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens liegt das Gewichtsverhältnis von Reduktionsmittel zu Melamin-Formaldehyd-Harz haltigen Abfallprodukten zwischen 2 : 1 und 0,5 :1 , bevorzugt zwischen 1 ,5 :1 und 0,8 : 1. Die Zugabe von FAS erfolgt bevorzugt portionsweise, da FAS selbst in warmen Wasser nicht gut löslich ist, und somit eine vernünftige Durchmischung gesichert werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens beträgt die Reaktionszeit bis zum vollständigen Abbau des Melamin-Formaldehyd-Harzes zwischen 60 und 240 min, bevorzugt zwischen 90 und 120 min. Insbesondere diese relativ kurzen Reaktionszeiten waren angesichts der aus dem Stand der Technik bekannten wesentlich längeren Reaktionszeiten überraschend. Somit wird eine zeit- und damit kostengünstige Variante zum Recyclen vom Melamimharzabfällen zur Verfügung gestellt. In a further embodiment of the present process, the weight ratio of reducing agent to waste products containing melamine-formaldehyde resin is between 2:1 and 0.5:1, preferably between 1.5:1 and 0.8:1. The addition of FAS is preferably carried out in portions, since FAS itself is not readily soluble in warm water, and thus reasonable mixing can be ensured. In a preferred embodiment of the present process, the reaction time until the melamine-formaldehyde resin is completely degraded is between 60 and 240 minutes, preferably between 90 and 120 minutes. These relatively short reaction times were particularly surprising in view of the much longer reaction times known from the prior art. This provides a time-saving and therefore cost-effective variant for recycling melamine resin waste.
Wie erwähnt, wird in einem nächsten Schritt die wässrige Mischung / Aufschlämmung aus Melamin-Formaldehyd-Harz -haltigen Abfallprodukten und mindestens einem Sulfinat auf Temperaturen zwischen 60°C und 120°C, bevorzugt zwischen 80°C und 100°C, unter Reaktionskontrolle erwärmt, bis eine klare Lösung erhalten wird. As mentioned, in a next step, the aqueous mixture / slurry of melamine-formaldehyde resin-containing waste products and at least one sulfinate is heated to temperatures between 60°C and 120°C, preferably between 80°C and 100°C, under reaction control, until a clear solution is obtained.
Vorliegend ist unter einer klaren Lösung zu verstehen, dass keine Trübung erkennbar ist (d.h. die Lösung ist durchsichtig), lediglich die als Verschmutzungen enthaltenden Feststoffe sind erkennbar. In this case, a clear solution means that no turbidity is visible (i.e. the solution is transparent), only the solids contained as contaminants are visible.
Die erwähnten Fremdstoffe werden aus der klaren Lösung in einem Zwischenschritt abgetrennt. Das Abtrennen der in der Reaktionsmischung als Verschmutzungen enthaltenen Feststoffe erfolgt mittels Filtration, bevorzugt Heissfitration, und/oder Abschöpfen. So können die aus den Papierlagen oder Holzwerkstoffplatten freigesetzten und aufschwimmenden Fasern abgeschöpft werden und andere Partikel, wie Korund und/oder Glaskugeln, durch Heissfiltration abgetrennt werden. The foreign substances mentioned are separated from the clear solution in an intermediate step. The solids contained in the reaction mixture as contaminants are separated by means of filtration, preferably hot filtration, and/or skimming. In this way, the fibers released from the paper layers or wood-based panels and floating on the surface can be skimmed off and other particles, such as corundum and/or glass beads, can be separated by hot filtration.
Optional schließt sich ein weiteres Erwärmen der von Fremdstoffen gereinigten Reaktionsmischung aus Melamin-Formaldehyd-Harz haltigen Abfallprodukten und mindestens einem Sulfinat bei Temperaturen zwischen 60 und 120°C, bevorzugt zwischen 80 und 110°C, unter Reaktionskontrolle an, bis keine Melamin-Formaldehyd-Harz- Oligomere länger in der Reaktionsmischung nachweisbar sind. Optionally, the reaction mixture, which has been purified of foreign substances and is made up of waste products containing melamine-formaldehyde resin and at least one sulfinate, is further heated at temperatures between 60 and 120°C, preferably between 80 and 110°C, under reaction control, until no melamine-formaldehyde resin oligomers can be detected in the reaction mixture any longer.
De Reaktionskontrolle der Depolymerisation bzw. des hydrolytischen Abbaus des Melamin- Formaldehyd-Harzes erfolgt unter Verwendung von geeigneten analytischen Methoden, wie Dünnschichtchromatographie, HPLC oder Gaschromatographie. Im Falle der Dünnschichtchromatographie wird als geeignetes Laufmittel Wasser und/oder ein Alkohol, wie Methanol, Ethanol, oder eine Mischung davon verwendet. Bevorzugt ist die Verwendung von Methanol als Laufmittel. Nach erfolgter Depolymerisation des Melamin-Formaldehyd-Harzes wird die Reaktionsmischung abgekühlt. Während des Abkühlens der Reaktionsmischung kommt es zum Ausfällen von monomeren Melaminsulfonaten (C4H7N6SO3 ). The reaction control of the depolymerization or hydrolytic degradation of the melamine-formaldehyde resin is carried out using suitable analytical methods such as thin-layer chromatography, HPLC or gas chromatography. In the case of thin-layer chromatography, water and/or an alcohol such as methanol, ethanol or a mixture thereof is used as a suitable mobile phase. The use of methanol as the mobile phase is preferred. After depolymerization of the melamine-formaldehyde resin, the reaction mixture is cooled. During cooling of the reaction mixture, monomeric melamine sulfonates (C4H7N6SO3) precipitate.
Insbesondere fällt bei Verwendung von FAS als Reduktionsmittels Melaminsulfonat als Ammoniumsalz aus. In particular, when FAS is used as a reducing agent, melamine sulfonate precipitates as the ammonium salt.
Wird FAS als Reduktionsmittel verwendet, enthält der wässrige Überstand (nach dem Abtrennen des ausgefallenen Melaminsulfonats) eine Lösung aus Ammoniumsulfit und -sulfat. Diese bilden sich durch den Zerfall des FAS zu Harnstoff und Sulfoxylsäure, wobei der Harnstoff weiter zu Ammoniak und Kohlendioxid zerfällt. Die Sulfoxylsäure wird zu Sulfit und/oder Sulfat oxidiert. Diese Lösung (bzw. Überstand) kann als Härter für Melamin- und Harnstoffharze eingesetzt werden. Damit wird der gesamte Aufschluss verwertet. If FAS is used as a reducing agent, the aqueous supernatant (after separating the precipitated melamine sulfonate) contains a solution of ammonium sulfite and sulfate. These are formed by the decomposition of the FAS to urea and sulfoxylic acid, with the urea further decomposing to ammonia and carbon dioxide. The sulfoxylic acid is oxidized to sulfite and/or sulfate. This solution (or supernatant) can be used as a hardener for melamine and urea resins. This means that the entire digestion is utilized.
Die (ausgefallenen und als Feststoff abgetrennten) Melaminsulfonatsalze als Härter für Harze, insbesondere Formaldehydharze, wie Melamin-Formaldehyd-Harze und Harnstoff- Formaldehydharze verwendet werden. Bei Verwendung der Melaminsulfonaten als Härter, beträgt eine geeignete Menge an Melaminsulfonaten im zu härtenden Harz zwischen 0, 2 und 3 Gew%, bevorzugt zwischen 0,5 und 2,0 Gew%. The melamine sulfonate salts (precipitated and separated as solids) are used as hardeners for resins, in particular formaldehyde resins, such as melamine-formaldehyde resins and urea-formaldehyde resins. When using the melamine sulfonates as hardeners, a suitable amount of melamine sulfonates in the resin to be hardened is between 0.2 and 3% by weight, preferably between 0.5 and 2.0% by weight.
In einer Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens umfassen die während der Herstellung und Verarbeitung von Holzwerkstoffplatten anfallenden Melamin-Formaldehyd-Harz haltigen Abfallprodukte überlagertes Melaminharz, Melaminharzstaub, Overlayimprägnate, Dekorimprägnate, Gegenzugimprägnate, Kraftpapierimprägnate unbeschichtete oder beschichtete Holzwerkstoffplatten, wie HDF Platten, und/oder Laminate, wie Dünnlaminat, umfassen. In one embodiment of the present method, the melamine-formaldehyde resin-containing waste products arising during the production and processing of wood-based panels comprise overlaid melamine resin, melamine resin dust, overlay impregnates, decorative impregnates, counter-pull impregnates, kraft paper impregnates, uncoated or coated wood-based panels, such as HDF panels, and/or laminates, such as thin laminate.
Unter einem überlagertem Melaminharz ist dabei ein Melamin-Formaldehydharz zu verstehen, welches bereits zumindest teilweise kondensiert ist und eine Trübung aufweist. Eine Überlagerung bei einem Melaminharz liegt insbesondere dann vor, wenn entweder die Viskosität stark angestiegen ist (Messung mit DIN-Becher 4mm gemäß EN ISO 2431 :2011 : Frischharz 20 -30 see. überlagertes Harz: > 50 see) oder das Harz trüb geworden ist. An over-aged melamine resin is a melamine-formaldehyde resin that has already at least partially condensed and is cloudy. Over-aging of a melamine resin occurs in particular when either the viscosity has increased significantly (measurement with a 4mm DIN cup in accordance with EN ISO 2431:2011: fresh resin 20-30 see. over-aged resin: > 50 see) or the resin has become cloudy.
Melaminharzstaub fällt an verschiedenen Stellen der Verarbeitung von Imprägnaten und Holzwerkstoffplatten an, wie z.B. am Clipper und bei der Besäumung.Die dabei entstehenden Melaminharzstäube weisen eine Korngrösse > 50 pm. max. von 100-300 pm. Bei den Besäummaterial handelt es sich Schnipsel mit einer Breite von ca. 10 mm und variablen Längen je nach Effektivität der Abkratzer. Melamine resin dust is generated at various points during the processing of impregnated products and wood-based panels, such as at the clipper and during trimming. The resulting melamine resin dust has a grain size of > 50 pm. max. of 100-300 pm. The trimming material consists of snippets with a width of approx. 10 mm and variable lengths depending on the effectiveness of the scraper.
Overlayimprägnate, Dekorimprägnate, Gegenzugimprägnate und Kraftpapierimprägnate basieren auf dünnen Papierlagen, die mit einem Harz, bevorzugt Melamin-Formaldehyd-Harz vollständig oder teilweise durchtränkt (imprägniert) sind. Overlay impregnates, decorative impregnates, counter-pull impregnates and kraft paper impregnates are based on thin paper layers that are completely or partially soaked (impregnated) with a resin, preferably melamine-formaldehyde resin.
Entsprechend können sowohl teilweise imprägnierte, d.h. einseitig imprägnierte, Papiere als auch vollständig imprägnierte Papiere verwendet werden. Im Falle von einseitig imprägnierten Papieren ist lediglich die gesamte Fläche einer Seite des Papieres gleichmäßig mit einem Imprägnierharz versehen. Die Menge des aufgebrachten Harzes liegt in diesem Falle zwischen 30 und 70 Gew%, bevorzugt zwischen 40 und 60 Gew%, insbesondere bevorzugt 50 Gew% bezogen auf das Papiergewicht des Papiers. Demgegenüber wird im Falle eines vollständig imprägnierten Papiers eine Harzmenge von 80 - 400 Gew%, bevorzugt 90-120 Gew%, insbesondere bevorzugt 100-1 10 Gew% bezogen auf das Papiergewicht des Papiers aufgetragen. Accordingly, both partially impregnated papers, i.e. papers impregnated on one side, and fully impregnated papers can be used. In the case of papers impregnated on one side, only the entire surface of one side of the paper is evenly coated with an impregnating resin. The amount of resin applied in this case is between 30 and 70% by weight, preferably between 40 and 60% by weight, particularly preferably 50% by weight, based on the paper weight of the paper. In contrast, in the case of fully impregnated paper, a resin amount of 80 - 400% by weight, preferably 90-120% by weight, particularly preferably 100-110% by weight, based on the paper weight of the paper is applied.
Overlaypapiere sind dünne Papiere, welche typischerweise bereits mit einem konventionellen Melaminharz getränkt wurden Es sind ebenfalls Overlaypapiere erhältlich, in denen bereits abriebfeste Partikel, wie zum Beispiel Korundpartikel in das Harz des Overlays eingemischt oder auf das mit Harz benetzte Overlay aufgestreut sind, um die Abriebfestigkeit zu erhöhen. Für die Imprägnierung von Overlaypapieren sind Harzaufträge mit bis zu 400 Gew% Melaminharz üblich. Overlay papers are thin papers that have typically already been impregnated with a conventional melamine resin. Overlay papers are also available in which abrasion-resistant particles, such as corundum particles, are mixed into the resin of the overlay or sprinkled onto the resin-wetted overlay to increase the abrasion resistance. Resin applications with up to 400% by weight melamine resin are common for impregnating overlay papers.
Dekorpapiere sind Spezialpapiere zur Oberflächenveredelung von Holzwerkstoffen, die eine hohe Dekorvielfalt ermöglichen. So sind neben den typischen Aufdrucken von diversen Holzreproduktionen weitergehende Aufdrucke von geometrischen Formen oder künstlerischen Produkten erhältlich. Eine Einschränkung in der Motivwahl gibt es faktisch nicht. Um eine optimale Bedruckbarkeit zu gewährleisten, muss das verwendete Papier eine geeignete Glätte und Dimensionsstabilität aufweisen und ebenfalls für eine Penetration einer notwendigen Kunstharzimprägnierung geeignet sein. Der Harzauftrag bei Dekorimprägnaten liegt bei 100 bis 120 Gew%. Decorative papers are special papers for the surface finishing of wood materials, which allow a wide variety of decorations. In addition to the typical prints of various wood reproductions, further prints of geometric shapes or artistic products are available. There are actually no restrictions on the choice of motifs. To ensure optimal printability, the paper used must have a suitable smoothness and dimensional stability and also be suitable for penetration of the necessary synthetic resin impregnation. The resin application for decorative impregnates is 100 to 120% by weight.
Gegenzugpapiere sind hochwertige, imprägnierte Papier für den Einsatz als Gegenzugmaterial zum Ausgleich einer Zugspannung. auf der Oberseite von Trägerplatten.z. B. für einseitige Flächenfurnierungen und andere einseitige Beschichtungen Kraftpapiere weisen eine hohe Festigkeit auf und bestehen aus Zellstofffasern, denen Stärke, Alaun und Leim zugesetzt sind, um Oberflächeneffekte und Festigkeitssteigerungen zu erzielen. Der Harzauftrag bei Kraftpapierimprägnaten liegt bei 45 bis 90 Gew%. Diese werden als Kernlage von HPL ( High Pressure Laminat ) und CPL (Continous Prssed Laminat ) verwendet. Während bei HPL-Kernlagen Phenolharz verwendet wird, wird bei CPL mit einem Gemisch aus Melamin- und Phenolharz imprägniert. Counter-pull papers are high-quality, impregnated papers for use as counter-pull material to compensate for tensile stress on the top side of carrier boards, e.g. for one-sided surface veneers and other one-sided coatings Kraft papers are very strong and consist of cellulose fibers to which starch, alum and glue are added to achieve surface effects and increased strength. The resin application in kraft paper impregnates is between 45 and 90% by weight. These are used as the core layer of HPL (high pressure laminate) and CPL (continuously pressed laminate). While phenolic resin is used for HPL core layers, CPL is impregnated with a mixture of melamine and phenolic resin.
Imprägnierungen können z.B. in einem Imprägnierbad, durch Walzen, durch Rasterwalzen, durch Aufrakeln oder auch durch Besprühen aufgebracht werden. In einer Ausführungsvariante werden die Papierlagen wie folgt behandelt: Zunächst wird die Papierlage rückseitig (z.B. in einer Tränkwanne) mit einem Harz mit einem Feststoffgehalt zwischen 50 und 70 Gew%, bevorzugt 60 Gew% imprägniert. Nach dem Durchlauf einer Atemstrecke erfolgt eine Tauchimpägnierung mit einem Harz. In einem Rakelsystem / Quetschwalzenpaar wird überschüssiges Harz entfernt, und optional werden (im Falle einer Overlaypapierlage) abriebfeste Partikel auf die imprägnierte Papierlage gestreut. Es erfolgt ein Trocknungsschritt auf eine Restfeuchte von ca. 6%. Das Imprägnat kann dann in Weise mit einer Holzwerkstoffplatte z.B. in einer Kurztaktpresse verpresst werden. Impregnations can be applied in an impregnation bath, by rolling, by screen rollers, by doctoring or by spraying. In one variant, the paper layers are treated as follows: First, the back of the paper layer is impregnated (e.g. in an impregnation tank) with a resin with a solids content of between 50 and 70% by weight, preferably 60% by weight. After passing through an air gap, it is immersed in a resin. Excess resin is removed in a doctor blade system/pair of squeeze rollers and optionally (in the case of an overlay paper layer) abrasion-resistant particles are sprinkled onto the impregnated paper layer. A drying step takes place to a residual moisture content of approx. 6%. The impregnate can then be pressed in a manner similar to a wood-based panel, e.g. in a short-cycle press.
Holzwerkstoffplatten, wie Holzspan- und Holzfaserplatten wie z.B. MDF-, HDF-Platten, werden aus Holzspänen oder Holzfasern hergestellt, die durch Zerspanung der Holzhackschnitzel in einem Zerspaner oder ein Zerfaserungsprozess der Holzhackschnitzel in einem Refiner gewonnen werden. Die mit in Holzfaserplatten verwendeten Holzfasern weisen eine Länge zwischen 1 ,5 mm und 20 mm und eine Dicke zwischen 0,05 mm und 1 mm auf. Die Größe von in Holzspanplatten verwendeten Holzspänen ist abhängig davon, ob sie in der Deck- oder Mittelschicht eingesetzt werden. In der Mittelschicht beginnen die Späne bei > 0,125 mm Siebweite, in der Deckschicht bei > 0,8 - 1 ,0 mm. Wood-based panels, such as chipboards and fiberboards such as MDF and HDF boards, are made from wood chips or wood fibers that are obtained by chipping the wood chips in a chipper or by defibrating the wood chips in a refiner. The wood fibers used in wood fiberboards have a length of between 1.5 mm and 20 mm and a thickness of between 0.05 mm and 1 mm. The size of the wood chips used in chipboards depends on whether they are used in the top or middle layer. In the middle layer, the chips start at > 0.125 mm screen width, in the top layer at > 0.8 - 1.0 mm.
Bevorzugte Bindemittel für Holzwerkstoffplatten sind formaldehydhaltige Klebstoffe, wie Melamin-Formaldehyd-Harze und Harnstoff-Formaldehyd-Harze. Die in Holzwerkstoffplatten verwendete Bindemittelmenge liegt typischerweise in einem Bereich zwischen 5 bis 25 Gew%, bevorzugt 8 bis 20 Gew%, insbesondere bevorzugt zwischen 10 und 15 Gew%. In bestimmten Anwendungen kann die Bindemittelmenge in Holzwerkstoffplatten auch über 25 Gew%, wie z.B. bis zu 30 - 50 Gew% betragen. Im Falle von beschichteten Holzwerkstoffplatten werden die oben angeführten Papierimprägnate auf die Holzwerkstoffplatten aufgelegt und verpresst. Typischerweise wird zunächst das imprägnierte Dekorpapier auf die Oberseite der Holzwerkstoffplatte aufgebracht. Auf das Dekorimprägnat folgt anschließend mindestens ein Overlayimprägnat. Das Gegenzugimprägnat wird unterseitig mit der Holzwerkstoffplatte verpresst. Ein typischer Aufbau einer beschichteten HDF-Platte ist von oben nach unten: Overlayimprägnat, Dekorimprägnat, HDF Träger, Gegenzugimprägnat. Preferred binders for wood-based panels are formaldehyde-containing adhesives, such as melamine-formaldehyde resins and urea-formaldehyde resins. The amount of binder used in wood-based panels is typically in a range between 5 and 25% by weight, preferably 8 to 20% by weight, particularly preferably between 10 and 15% by weight. In certain applications, the amount of binder in wood-based panels can also be over 25% by weight, for example up to 30 - 50% by weight. In the case of coated wood-based panels, the paper impregnates mentioned above are placed on the wood-based panels and pressed together. Typically, the impregnated decorative paper is first applied to the top of the wood-based panel. The decorative impregnate is then followed by at least one overlay impregnate. The counter-pull impregnate is pressed onto the underside of the wood-based panel. A typical structure of a coated HDF panel is from top to bottom: overlay impregnate, decorative impregnate, HDF carrier, counter-pull impregnate.
Laminate sind Schichtstoffe aus miteinander verpressten Papierimprägnaten, die auf Trägerplatten aufkaschiert werden. Laminates are layered materials made of pressed paper impregnates that are laminated onto carrier boards.
Derzeitig im Stand der Technik bekannt sind z.B. flexible Laminate, bei denen der Schichtverbund mindestens eine imprägnierte Papierlage, wie z.B. ein Dekorimprägnat, mindestens eine Transparentpapierlage (Pergamin), z.B. mit Schwefelsäure behandeltes Pergamin, und/oder mindestens eine Kunststofffolienlage vorgesehen. Pergamin ist ein aus fein gemahlenem Zellstoff hergestelltes, weitgehend fettdichtes, aber nicht nassfestes Transparentpapier. Seine hohe Transparenz erhält es durch sehr scharfe Satinage. Die verschiedenen Lagen bzw. Schichten können mehrfach im Laminataufbau enthalten sein, sich abwechseln bzw. ihre Position vertauschen. Currently known in the state of the art are, for example, flexible laminates in which the layer composite includes at least one impregnated paper layer, such as a decorative impregnate, at least one transparent paper layer (glassine), e.g. glassine treated with sulphuric acid, and/or at least one plastic film layer. Glassine is a transparent paper made from finely ground pulp, which is largely greaseproof but not water-resistant. It gets its high transparency from very sharp satin finishing. The different layers or layers can be included several times in the laminate structure, alternate or swap their positions.
Die im Laminat verwendete Kunststofffolienlage besteht aus Polymeren, insbesondere aus Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Polyethylenterephthalat (PET), thermoplastisches Polyurethan (TPU) oder Polyurethan. Derartige Kunststofffolien werden insbesondere bei empfindlichen Oberflächen als Schutzfolien verwendet. The plastic film layer used in the laminate consists of polymers, in particular polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyethylene terephthalate (PET), thermoplastic polyurethane (TPU) or polyurethane. Such plastic films are used as protective films, especially for sensitive surfaces.
Die Melamin-Formaldehyd-Harz-haltigen Abfallprodukte können neben Zellulosefasern, Holzfasern, und Holzspänen auch anorganische abriebfeste Partikel, Glaskugeln, Farbpigmente, weitere Bindemittel, wie Harnstoffharze, und andere Additive enthalten. Die Zellulosefasern stammen dabei aus imprägnierten Papieren, wie den beschriebenen Dekorimprägnat, Overlayimprägnat, Gegenzugimprägnat. Anorganische Partikel, wie abriebfeste Partikel (Korund) sind in Overlayimprägnaten enthalten. Holzfasern stammen aus Holzwerkstoffplatten (wie HDF-, MDF-Platten) und Holzspäne aus Holzspanplatten. Farbpigmente sind bevorzugt in Dekorimprägnaten zu finden. Weitere Additive umfassen Flammschutzmittel, Härter, Elastifizierungsmittel, Wachse. Die angeführten Feststoffe, die in den Melamin-Formaldehyd-Harz haltigen Abfallprodukten enthalten sind, fallen im Verlaufe des Aufschlussverfahrens als Fremdstoffe bzw. Verschmutzungen an und werden wie erwähnt während des Aufschlusserfahrens abgetrennt. The waste products containing melamine-formaldehyde resin can contain not only cellulose fibers, wood fibers and wood chips, but also inorganic abrasion-resistant particles, glass beads, color pigments, other binding agents such as urea resins and other additives. The cellulose fibers come from impregnated papers such as the decorative impregnates, overlay impregnates and counteracting impregnates described. Inorganic particles such as abrasion-resistant particles (corundum) are contained in overlay impregnates. Wood fibers come from wood-based panels (such as HDF and MDF panels) and wood chips from chipboard. Color pigments are preferably found in decorative impregnates. Other additives include flame retardants, hardeners, elasticizers and waxes. The solids mentioned, which are contained in the waste products containing melamine-formaldehyde resin, arise as foreign substances or contaminants during the digestion process and are separated during the digestion process as mentioned above.
Wie ersichtlich, unterscheiden sich die aufzuschließenden Melamin-Formaldehyd-Harz haltigen Abfallprodukte in ihrer Zusammensetzung, so dass optionale weitergehende Anpassungen und Modifikationen des vorliegenden Verfahrens möglich sind. As can be seen, the melamine-formaldehyde resin-containing waste products to be digested differ in their composition, so that optional further adaptations and modifications of the present process are possible.
Während der Aufschluss von Melaminharzstaub keine weitergehende Zerkleinerung des Abfallproduktes vor Vermischen mit der mindestens einem Disulfit, Hydrogensulfit und/oder Dithionit Lösung erfordert, ist dies bei den weiteren Abfallprodukten angezeigt. While the digestion of melamine resin dust does not require further comminution of the waste product before mixing with at least one disulfite, hydrogen sulfite and/or dithionite solution, this is indicated for the other waste products.
So ist im Falle der Verwendung von Dekorimprägnat, Overlayimprägnat, Gegenzugimprägnat, beschichteten und unbeschichteten Holzwerkstoffplatten sowie Laminaten eine Zerkleinerung der Abfallprodukte jedoch notwendig. Entsprechend werden in einer Ausführungsform diese Melamin-Formaldehyd-Harz-haltigen Abfallprodukte auf eine Partikelgröße zwischen 0.1 und 10 mm, bevorzugt zwischen 0,5 und 3 mm zerkleinert. Der Aufschluss funktioniert am besten mit sehr fein gemahlenem Material mit einer Partikelgröße kleiner 3 mm. When using decorative impregnated material, overlay impregnated material, counteracting impregnated material, coated and uncoated wood-based panels and laminates, the waste products must be shredded. Accordingly, in one embodiment, these melamine-formaldehyde resin-containing waste products are shredded to a particle size of between 0.1 and 10 mm, preferably between 0.5 and 3 mm. The disintegration works best with very finely ground material with a particle size of less than 3 mm.
Im Falle einer mit Overlayimprägnat, Dekorimprägnat, und/oder Gegenzugimprägnat beschichteten Holzwerkstoffplatte (wie Holzfaserplatte oder Holzspanplatte) ist es zudem von Vorteil die beschichtete Holzwerkstoffplatte zunächst nur vorzuzerkleinern (z.B. auf ein Format von 5 x 5 cm). Die vorzerkleinerten Stücke werden zunächst in einer Dampfatmosphäre behandelt, um das in der Holzwerkstoffplatte vorhandene zusätzliche Bindemittel (bevorzugt Harnstoff-Formaldehyd-Harz) zu hydrolysieren. In the case of a wood-based panel coated with overlay impregnate, decorative impregnate and/or counteracting impregnate (such as wood fiber board or chipboard), it is also advantageous to initially only pre-shred the coated wood-based panel (e.g. to a size of 5 x 5 cm). The pre-shredded pieces are first treated in a steam atmosphere in order to hydrolyze the additional binding agent (preferably urea-formaldehyde resin) present in the wood-based panel.
Der nach der Hydrolyse erhaltene Rückstand (bevorzugt aus den Imprägnaten und Holzfasern oder Holzspäne) wird abgetrennt und weiter zerkleinert und erst dann mit der mindestens einem Disulfit, Hydrogensulfit und/oder Dithionit Lösung zum hydrolytischen Abbau des Melamin-Formaldehyd-Harzes gemäß dem vorliegenden Verfahren versetzt. The residue obtained after hydrolysis (preferably from the impregnates and wood fibers or wood chips) is separated and further crushed and only then mixed with at least one disulfite, hydrogen sulfite and/or dithionite solution for the hydrolytic degradation of the melamine-formaldehyde resin according to the present process.
Das in den Abfallprodukten enthaltene und aufzuschließende Melamin-Formaldehyd-Harz weist ein molares Verhältnis von Melamin / Formaldehyd von 1/1 ,5 bis 1 / 2,5, bevorzugt von 1 / 1 ,6 bis 1 / 2,3, insbesondere bevorzugt von 1 / 1 ,6 bis 1 / 1 ,8 auf. In einer Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens ist das aufzuschließende polykondensierte Melamin-Formaldehyd-Harz in den Abfallprodukten noch nicht vollständig ausgehärtet; d.h. das Polykondensat ist noch nicht vollständig vernetzt. Dies trifft insbesondere auf überlagertes Harz und imprägnierte Papierlagen (die noch keinem Pressschritt ausgesetzt waren) zu. The melamine-formaldehyde resin contained in the waste products and to be digested has a molar ratio of melamine/formaldehyde of 1/1.5 to 1/2.5, preferably 1/1.6 to 1/2.3, particularly preferably 1/1.6 to 1/1.8. In one embodiment of the present process, the polycondensed melamine-formaldehyde resin to be digested in the waste products is not yet completely cured; ie the polycondensate is not yet completely cross-linked. This applies in particular to overlaid resin and impregnated paper layers (which have not yet been subjected to a pressing step).
In einer weiteren Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens ist das aufzuschließende polykondensierte Melamin-Formaldehyd-Harz in den Abfallprodukten hingegen vollständig ausgehärtet. Dies trifft insbesondere auf verpresste unbeschichtete und beschichtete Holzwerkstoffplatten und Laminate zu. In a further embodiment of the present process, however, the polycondensed melamine-formaldehyde resin to be digested in the waste products is completely cured. This applies in particular to pressed uncoated and coated wood-based panels and laminates.
Die unterschiedlichen Polymerisations- und Vernetzungszustände von Melamin-Formaldehyd- Harz seien im Folgenden kurz dargestellt. The different polymerization and crosslinking states of melamine-formaldehyde resin are briefly described below.
Melamin und Formaldehyd reagieren zunächst unter Ausbildung von Methylolgruppen an den Aminogruppen des Melamins zu wasserlöslichen Monomerprodukten (siehe Schema I). Diese Melamin-Formaldehyd-Monomere werden auch als Melaminmethylole bezeichnet.
Figure imgf000021_0001
Melamine and formaldehyde initially react to form water-soluble monomer products by forming methylol groups on the amino groups of melamine (see Scheme I). These melamine-formaldehyde monomers are also called melamine methylols.
Figure imgf000021_0001
Schema I Scheme I
Die Melamin-Formaldehyd-Monomere unterliegen nach Zugabe eines geeigneten Katalysators, bevorzugt einer Säure, der Polykondensation, wobei es zur Verknüpfung der Monomere über Ether- und Methylengruppen und zur Ausbildung von höhermolekularen Prekondensaten und Polykondensaten kommt (siehe Schema II).
Figure imgf000022_0001
After addition of a suitable catalyst, preferably an acid, the melamine-formaldehyde monomers undergo polycondensation, whereby the monomers are linked via ether and methylene groups and higher molecular weight precondensates and polycondensates are formed (see Scheme II).
Figure imgf000022_0001
Schema II Scheme II
Prekondensate und Polykondensate unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Molmasse und ihrer Löslichkeit. So können die niedermolekularen Prekondensate noch über eine begrenzte Wasserlöslichkeit verfügen, während die höhermolekularen Polykondensate unlöslich sind. Die begrenzte Wasserlöslichkeit der Prekondensate ist u.a. durch noch freie Methylolgruppen und den geringen Vernetzungsgrad der meist noch linearen Oligomere bedingt. Die Prekondensate sind somit ein Polymerisationszwischenprodukt. Precondensates and polycondensates differ in terms of their molecular weight and solubility. The low molecular weight precondensates can still have a limited water solubility, while the higher molecular weight polycondensates are insoluble. The limited water solubility of the precondensates is due, among other things, to the fact that methylol groups are still free and the low degree of cross-linking of the mostly linear oligomers. The precondensates are therefore a polymerization intermediate.
Bei einer vollständigen Härtung der Polykondensate kommt es zu einer starken Vernetzung unter Abspaltung der noch vorhandenen Methylolgruppen, wobei sich über Methylengruppen engmaschig vernetzte Kunststoffe ausbilden (siehe Schema III).
Figure imgf000022_0002
When the polycondensates are completely cured, strong cross-linking occurs with the elimination of the remaining methylol groups, whereby tightly cross-linked plastics are formed via methylene groups (see Scheme III).
Figure imgf000022_0002
Schema III Scheme III
Bei über Kondensationsreaktionen aushärtenden Kunstharzen werden daher folgende Harzzustände unterschieden: For synthetic resins that harden via condensation reactions, the following resin states are distinguished:
A-Zustand: leicht in Lösemittel löslich, schmelzbar, härtbar; A-state: easily soluble in solvents, meltable, curable;
B-Zustand: nur noch teilweise in Lösemittel löslich, schmelzbar, härtbar; B-state: only partially soluble in solvent, meltable, curable;
C-Zustand: unlöslich, ausgehärtet Der Aufschluss eines noch nicht vollständig ausgehärteten Harzes (d.h. eines Harzes im teilvernetzten B-Zustand) ist aufgrund des geringeren Vernetzungsgrades des Harzes bevorzugt. C-state: insoluble, cured The digestion of a resin that is not yet fully cured (ie a resin in the partially cross-linked B-stage) is preferred due to the lower degree of cross-linking of the resin.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen mit Verweis auf die Figuren näher erläutert. Es zeigen The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments with reference to the figures.
Figur 1 Härtungskurven von Melaminsulfonat aus Disulfit-Aufschluss und kommerziell erhältlichen Härtern bei Verwendung als Härter für Melamin-Formaldehydharz; Figure 1 Curing curves of melamine sulfonate from disulfite digestion and commercially available hardeners when used as hardener for melamine-formaldehyde resin;
Figur 2 Härtungskurve von Melaminsulfonat aus Disulfit-Aufschluss und Ammoniumsulfat bei Verwendung als Härter für Harnstoff-Formaldehydharz; Figure 2 Curing curve of melamine sulfonate from disulfite digestion and ammonium sulfate when used as hardener for urea-formaldehyde resin;
Figur 3 Härtungskurve des Überstandes aus FAS-Aufschluss und kommerziell erhältlichen Härtern bei Verwendung als Härter für Melamin-Formaldehydharz Härter Figure 3 Curing curve of the supernatant from FAS digestion and commercially available hardeners when used as hardener for melamine-formaldehyde resin hardener
Figur 4 Härtungskurve des Ammoniumsalz des Melaminsulfonats aus FAS-Aufschluss und kommerziell erhältlichen Härtern bei Verwendung als Härter für Melamin- Formaldehydharz Figure 4 Curing curve of the ammonium salt of melamine sulfonate from FAS digestion and commercially available hardeners when used as hardener for melamine-formaldehyde resin
Generelles: General:
Bei den Ausführungsbeispielen wurde der Reaktionsfortschritt über Dünnschichtchromatographie verfolgt. Dabei wurden zum Vergleich Melaminharze-/vorstufen mitlaufen gelassen, die eine Beurteilung des Abbaufortschrittes zu liessen. Es handelte sich dabei um Melamin, Monomethylolmelamin, Dimethylmelamin und ein Melaminharz. In the examples, the reaction progress was monitored using thin-layer chromatography. Melamine resins/precursors were run for comparison purposes, which allowed an assessment of the degradation progress. These were melamine, monomethylolmelamine, dimethylmelamine and a melamine resin.
Ausführungsbeispiel 1 : Aufschluss Melaminreststoff Harzabfälle mit Natriumdisulfitlösung Example 1: Digestion of melamine residue resin waste with sodium disulfite solution
Von einem Melaminharz, dass wegen Überlagerung bereits trüb geworden war, wurden 100 g fl. (Feststoffgehalt: 55 Gew%, Molverhältnis Melamin/Formaldehyd: ca. 1/1 ,8) in einen 1000 ml Dreihalsrundkolben überführt und mit 300 g einer 50%igen Natriumdisulfitlösung versetzt. 100 g of liquid melamine resin (solids content: 55% by weight, molar ratio melamine/formaldehyde: approx. 1/1.8) which had already become cloudy due to storage was transferred into a 1000 ml three-necked round-bottom flask and mixed with 300 g of a 50% sodium disulfite solution.
Das Gemisch wurde unter Rückfluss gekocht, wobei sich die Trübung nach ca. 3 Stunden auflöste. Der Reaktionsfortgang wurde mit Dünnschichtchromatographie überwacht ( Laufmittel: Wasser/Ethanol (1/1) . Nachdem mit Hilfe der Dünnschichtchromatographie keine Harzoligomere mehr nachweisbar waren (6 h) wurde die Reaktionslösung abgekühlt, das ausfallende Produkt über eine Saugnutsche abgesaugt, mit kaltem Wasser gewaschen und dann getrocknet. The mixture was boiled under reflux, whereby the turbidity dissolved after about 3 hours. The reaction progress was monitored by thin layer chromatography (Mobile phase: water/ethanol (1/1). After resin oligomers were no longer detectable by thin layer chromatography (6 h), the reaction solution was cooled, the precipitated product was filtered off with suction, washed with cold water and then dried.
Das hellgelbe Produkt ist ein Gemisch aus Mono- und Dimethylolmelaminen und Melaminsulfonat. Das Filtrat wurde nochmals um die Hälfte eingeengt und das ausfallende Melaminsulfonat ebenfalls gewaschen und getrocknet. Die Ausbeute betrug unter Berücksichtigung von ca. 10 Gew% Hilfsstoffen im Harz ( Elastifizierungsmittel, Härter usw. ) 95%. The light yellow product is a mixture of mono- and dimethylolmelamines and melamine sulfonate. The filtrate was again concentrated by half and the precipitated melamine sulfonate was also washed and dried. The yield was 95%, taking into account approx. 10% by weight of auxiliary materials in the resin (elasticizer, hardener, etc.).
Ausführungsbeispiel 2: Aufschluss Melaminreststoffe mit Natriumbisulfitlösung Example 2: Digestion of melamine residues with sodium bisulfite solution
Melaminharzstaub, der in einer Imprägnierung am Clipper und an der Besäumung angefallen war, wurden 100 g fest. (Molverhältnis Melamin/Formaldehyd: ca. 1/1 ,8) in einen 2000 ml Dreihalsrundkolben überführt und mit 600 g einer 50%igen Natriumbisulfitlösung versetzt. 100 g of solid melamine resin dust (molar ratio of melamine to formaldehyde: approx. 1/1.8) that had accrued during impregnation on the clipper and the trimming were transferred to a 2000 ml three-necked round-bottom flask and mixed with 600 g of a 50% sodium bisulfite solution.
Das Gemisch wurde unter Rückfluss gekocht, wobei sich das Harz langsam auflöste. Nachdem eine klare Lösung entstanden war, wurden zunächst aufgeschwommene Fasern (Papier und Cellulose) abgeschöpft, dann heiss filtriert, um Korund und Glaskugeln abzutrennen. Diese wurden nach Waschen einer erneuten Nutzung zugeführt. Danach wurde weiter unter Rückfluss gekocht. Der Reaktionsfortgang wurde mit Dünnschichtchromatographie überwacht (Laufmittel: Wasser/Ethanol (1/1) . Nachdem mit Hilfe der Dünnschichtchromatographie keine Harzoligomere mehr nachweisbar waren (12 h ) wurde die Reaktionslösung abgekühlt, das ausfallende Produkt über eine Saugnutsche abgesaugt, mit kaltem Wasser gewaschen und dann getrocknet. The mixture was boiled under reflux, during which the resin slowly dissolved. After a clear solution had formed, floating fibers (paper and cellulose) were skimmed off, then filtered hot to separate corundum and glass beads. These were washed and reused. The mixture was then boiled under reflux for a further period. The reaction progress was monitored using thin-layer chromatography (mobile phase: water/ethanol (1/1). After no more resin oligomers could be detected using thin-layer chromatography (12 h), the reaction solution was cooled, the precipitated product was filtered off with suction, washed with cold water and then dried.
Das hellgelbe Produkt ist ein Gemisch aus Mono- und Dimethylolmelaminen und Mono- und Dimethylolmelaminsulfonen. Die Ausbeute betrug unter Berücksichtigung von ca. 10 Gew% Hilfsstoffen im Harz (Elastifizierungsmittel, Härter usw. ) 91%. In einem weiteren Versuch wurde die Menge an Natriumbisulfit auf 150 g in 300 ml Wasser reduziert. Bezüglich der Ausbeute war kein Unterschied feststellbar. Ausführungsbeispiel 3: Aufschluss Melaminreststoff Overlay mit Natriumdisulfitlösung The light yellow product is a mixture of mono- and dimethylolmelamines and mono- and dimethylolmelamine sulfones. The yield was 91%, taking into account about 10% by weight of auxiliary materials in the resin (elasticizer, hardener, etc.). In a further experiment, the amount of sodium bisulfite was reduced to 150 g in 300 ml of water. No difference in the yield was detectable. Example 3: Digestion of melamine residue overlay with sodium disulfite solution
Overlayimprägnate, die auf Grund einer Überlagerung nicht mehr in der Produktion eingesetzt werden konnten, wurden in einer Labormühle unter Kühlung zu Staub zermahlen. Von diesem Overlayimprägnat wurden 100 g fest. (Molverhältnis Harz: Melamin/Formaldehyd: ca. 1/1 ,8 ) in einen 2000 ml Dreihalsrundkolben überführt und mit 400 g einer 50%igen Natriumdisulfitlösung versetzt. Overlay impregnates that could no longer be used in production due to over-storage were ground to dust in a laboratory mill under cooling. 100 g of this overlay impregnate (molar ratio resin: melamine/formaldehyde: approx. 1/1.8) were transferred to a 2000 ml three-necked round-bottom flask and mixed with 400 g of a 50% sodium disulfite solution.
Das Gemisch wurde unter Rückfluss gekocht. Nachdem eine klare Lösung entstanden war, wurde heiss filtriert, um Papierfasern, Korund usw. abzutrennen. Danach wurde weiter unter Rückfluss gekocht. Der Reaktionsfortgang wurde mit Dünnschichtchromatographie überwacht (Laufmittel: Wasser/Ethanol (1/1 ). Nachdem mit Hilfe der Dünnschicht-chromatographie keine Harzoligomere mehr nachweisbar waren (12 h) wurde die Reaktionslösung abgekühlt, das ausfallende Produkt über eine Saugnutsche abgesaugt, mit kaltem Wasser gewaschen und dann getrocknet. The mixture was boiled under reflux. After a clear solution had formed, it was filtered while hot to separate paper fibers, corundum, etc. The mixture was then boiled under reflux for a further period. The reaction progress was monitored using thin-layer chromatography (mobile phase: water/ethanol (1/1). After no more resin oligomers could be detected using thin-layer chromatography (12 h), the reaction solution was cooled, the precipitated product was filtered off with suction, washed with cold water and then dried.
Das hellgelbe Produkt ist ein Gemisch aus Mono- und Dimethylolmelaminen und Mono- und Dimethylolmelaminsulfonen. Die Ausbeute betrug unter Berücksichtigung von ca. 20 Gew% Hilfsstoffen im Overlayimprägnat (Elastifizierungsmittel, Korund, Härter usw.) 86 %. The light yellow product is a mixture of mono- and dimethylolmelamines and mono- and dimethylolmelamine sulfones. The yield was 86%, taking into account approx. 20% by weight of auxiliary materials in the overlay impregnate (elasticizer, corundum, hardener, etc.).
Ausführungsbeispiel 4: Aufschluss Dekorimprägnat mit Natriumdisulfitlösung Example 4: Digestion of decorative impregnate with sodium disulphite solution
Dekorimprägnate, die auf Grund einer Überlagerung nicht mehr in der Produktion eingesetzt werden konnten, wurden in einer Labormühle unter Kühlung zu Staub zermahlen. Es handelte sich dabei um Imprägnate, die eine Kernimprägnierung mit Harnstoffharz besassen (Harzauftrag: ca 50 Gew%) und zweite abdeckende Imprägnierung mit Melaminharz (Harzauftrag: ca. 50 Gew%). Von diesem Dekorimprägnat wurden 200 g fest. (Molverhältnis Harz: Melamin/Formaldehyd: ca. 1/1 ,8) in einen 2000 ml Dreihalsrundkolben überführt und mit 400 g einer 30%igen Natriumdisulfitlösung versetzt. Decorative impregnates that could no longer be used in production due to storage were ground to dust in a laboratory mill while cooling. These were impregnates that had a core impregnation with urea resin (resin application: approx. 50% by weight) and a second covering impregnation with melamine resin (resin application: approx. 50% by weight). 200 g of this decorative impregnate were transferred in solid form (molar ratio of resin: melamine/formaldehyde: approx. 1/1.8) to a 2000 ml three-necked round-bottom flask and mixed with 400 g of a 30% sodium disulfite solution.
Das Gemisch wurde unter Rückfluss gekocht. Nachdem eine klare Lösung entstanden war, wurde heiss filtriert, um Papierfasern, Korund usw. abzutrennen. Danach wurde weiter unter Rückfluss gekocht. Der Reaktionsfortgang wurde mit Dünnschichtchromatographie überwacht (Laufmittel: Wasser/Ethanol (1/1 ). Nachdem mit Hilfe der Dünnschicht-chromatographie keine Harzoligomere mehr nachweisbar waren ( 12 h ) wurde die Reaktionslösung abgekühlt, das ausfallende Produkt über eine Saugnutsche abgesaugt, mit kaltem Wasser gewaschen und dann getrocknet. The mixture was boiled under reflux. After a clear solution had been obtained, it was filtered hot to separate paper fibers, corundum, etc. Then it was boiled under reflux. The reaction progress was monitored by thin layer chromatography (mobile phase: water/ethanol (1/1). After no more resin oligomers could be detected by thin layer chromatography (12 h), the reaction solution was cooled, the The precipitated product is sucked off through a suction filter, washed with cold water and then dried.
Das hellgelbe Produkt ist ein Gemisch aus Mono- und Dimethylolmelaminen und Mono- und Dimethylolmelaminsulfonen. Die Ausbeute betrug unter Berücksichtigung von ca. 10 Gew% Hilfsstoffen im Harz ( Elastifizierungsmittel, Härter usw. ) und ca. 50 Gew% Harnstoffharz im Kern 78 %. The light yellow product is a mixture of mono- and dimethylolmelamines and mono- and dimethylolmelamine sulfones. The yield was 78%, taking into account approx. 10% by weight of auxiliary materials in the resin (elasticizer, hardener, etc.) and approx. 50% by weight of urea resin in the core.
Ausführungsbeispiel 5: Aufschluss HDF mit hohem Melaminanteil mit Natriumdisulfitlösung Example 5: Digestion of HDF with high melamine content using sodium disulfite solution
Eine HDF, die ca. 50 Gew% Bindemittel und davon ca. 80 Gew% Melaminharz enthält, wurde in einer Labormühle unter Kühlung zu Staub zermahlen. Von diesem Staub wurden 200 g fest in einen 2000 ml Dreihalsrundkolben überführt und mit 400 g einer 30%igen Natriumdisulfitlösung versetzt. An HDF containing approximately 50% by weight of binder, of which approximately 80% by weight is melamine resin, was ground to dust in a laboratory mill while cooling. 200 g of this dust was transferred in solid form to a 2000 ml three-necked round-bottom flask and mixed with 400 g of a 30% sodium disulfite solution.
Das Gemisch wurde unter Rückfluss gekocht ( ca. 6 h ). Dann wurde heiss filtriert, um Fasern usw. abzutrennen. Danach wurde weiter unter Rückfluss gekocht. Der Reaktionsfortgang wurde mit Dünnschichtchromatographie überwacht (Laufmittel: Wasser/Ethanol (1/1 ). Nachdem mit Hilfe der Dünnschicht-Chromatographie keine Harzoligomere mehr nachweisbar waren (12 h) wurde die Reaktionslösung abgekühlt, das ausfallende Produkt über eine Saugnutsche abgesaugt, mit kaltem Wasser gewaschen und dann getrocknet. The mixture was boiled under reflux (approx. 6 h). It was then filtered while hot to separate fibers, etc. The mixture was then boiled under reflux again. The reaction progress was monitored using thin layer chromatography (mobile phase: water/ethanol (1/1). After resin oligomers were no longer detectable using thin layer chromatography (12 h), the reaction solution was cooled, the precipitated product was filtered off with suction, washed with cold water and then dried.
Das hellgelbe Produkt ist ein Gemisch aus Mono- und Dimethylolmelaminen und Mono- und Dimethylolmelaminsulfonen. Die Ausbeute betrug unter Berücksichtigung von ca. 10 Gew% Hilfsstoffen im Harz ( Elastifizierungsmittel, Härter usw. ) 55 %. The light yellow product is a mixture of mono- and dimethylolmelamines and mono- and dimethylolmelamine sulfones. The yield was 55%, taking into account approximately 10% by weight of auxiliary materials in the resin (elasticizer, hardener, etc.).
Ausführungsbeispiel 6: Aufschluss Dünnlaminat mit Natriumdisulfitlösung Example 6: Digestion of thin laminate with sodium disulphite solution
Ein Dünnlaminat ( Dekor und Pergament ) wurde in einer Labormühle unter Kühlung zu Staub zerkleinert. Das Dünnlaminat bestand aus einem Dekorimprägnat (Papier-gewicht: 100 g/m2, Harzauftrag: 120% ) und einem Pergament: Papiergewicht: 40 g/m2. Von dem zerkleinerten Dünnlaminat wurden 200 g in einen 2000 ml Dreihalsrundkolben überführt und mit 600 g einer 30%igen Natriumdisulfitlösung versetzt. Das Gemisch wurde unter Rückfluss gekocht. Nachdem eine klare Lösung entstanden war, wurde heiss filtriert, um die Papierfasern abzutrennen. Danach wurde weiter unter Rückfluss gekocht. Der Reaktionsfortgang wurde mit Dünnschichtchromatographie überwacht A thin laminate (decor and parchment) was ground into dust in a laboratory mill under cooling. The thin laminate consisted of a decorative impregnate (paper weight: 100 g/m 2 , resin application: 120%) and a parchment: paper weight: 40 g/m 2 . 200 g of the ground thin laminate were transferred to a 2000 ml three-necked round-bottom flask and mixed with 600 g of a 30% sodium disulphite solution. The mixture was boiled under reflux. After a clear solution had formed, it was filtered hot to separate the paper fibers. The mixture was then boiled under reflux. The reaction progress was monitored by thin layer chromatography
( Laufmittel: Wasser/Ethanol (1/1 ). Nachdem mit Hilfe der Dünnschicht-chromatographie keine Harzoligomere mehr nachweisbar waren (12 h) wurde die Reaktionslösung abgekühlt, das ausfallende Produkt über eine Saugnutsche abgesaugt, mit kaltem Wasser gewaschen und dann getrocknet. (Mobile phase: water/ethanol (1/1). After resin oligomers were no longer detectable by thin layer chromatography (12 h), the reaction solution was cooled, the precipitated product was filtered off with suction, washed with cold water and then dried.
Das hellgelbe Produkt ist ein Gemisch aus Mono- und Dimethylolmelaminen und Mono- und Dimethylolmelaminsulfonen. Die Ausbeute betrug unter Berücksichtigung von ca. 10 Gew% Hilfsstoffen im Harz ( Plastifizierungsmittel, Härter usw. ) bei 81 %. The light yellow product is a mixture of mono- and dimethylolmelamines and mono- and dimethylolmelamine sulfones. The yield was 81%, taking into account approximately 10% by weight of auxiliary materials in the resin (plasticizer, hardener, etc.).
Ausführungsbeispiel 7: Aufschluss Direktbeschichtung Fußbodenaufbau mit Natriumdisulfitlösung Example 7: Digestion direct coating floor construction with sodium disulphite solution
Ein Laminatboden mit HDF-Träger aus einer Rücknahme wurde in einer Zerkleinerungsvorrichtung (Hacker) auf ein Format von ca. 5 x 5 cm vorzerkleinert. Die Beschichtung des Laminatbodens bestand aus einem Overlayimprägnat (Papiergewicht. 25g/m2, Harzauftrag: 400% Melaminharz), einem Dekorimprägnat (Papiergewicht: 60 g/m2. Harzauftrag: 100%) und einem Gegenzug (Papiergewicht: 80 g/m2, Harzauftrag: 120% Melaminharz). Anschließend erfolgte in einem Kocher bei erhöhtem Druck in einer Dampfatmosphere eine Hydrolyse des Harnstoff-Formaldehyd-Leims der HDF. A laminate floor with an HDF substrate from a return was pre-shredded in a shredding device (chipper) to a size of approx. 5 x 5 cm. The coating of the laminate floor consisted of an overlay impregnate (paper weight: 25g/m 2 , resin application: 400% melamine resin), a decorative impregnate (paper weight: 60 g/m 2 . Resin application: 100%) and a countercoat (paper weight: 80 g/m 2 , resin application: 120% melamine resin). The urea-formaldehyde glue of the HDF was then hydrolyzed in a cooker at increased pressure in a steam atmosphere.
Die Beschichtungen wurden von den Holzfasern abgesiebt und in einer Labormühle unter Kühlung zu Staub zermahlen. Die Feuchte der Beschichtungen lag bei ca. 20 %. Von der zermahlenen Beschichtung wurden 200 g trocken in einen 2000 ml Dreihalsrundkolben überführt und mit 400 g einer 30%igen Natriumdisulfitlösung versetzt. The coatings were sieved from the wood fibers and ground into dust in a laboratory mill under cooling. The moisture content of the coatings was approximately 20%. 200 g of the ground coating was transferred dry into a 2000 ml three-necked round-bottom flask and mixed with 400 g of a 30% sodium disulfite solution.
Das Gemisch wurde unter Rückfluss gekocht. Nachdem eine klare Lösung entstanden war, wurde heiss filtriert, um Papierfasern, Holzfasern, Korund usw. abzutrennen. Danach wurde weiter unter Rückfluss gekocht. Der Reaktionsfortgang wurde mit Dünnschichtchromatographie überwacht (Laufmittel: Wasser/Ethanol (1/1 ). Nachdem mit Hilfe der Dünnschicht-chromatographie keine Harzoligomere mehr nachweisbar waren (12 h) wurde die Reaktionslösung abgekühlt, das ausfallende Produkt über eine Saugnutsche abgesaugt, mit kaltem Wasser gewaschen und dann getrocknet. Das hellgelbe Produkt ist ein Gemisch aus Mono- und Dimethylolmelaminen und Mono- und Dimethylolmelaminsulfonen. Die Ausbeute betrug unter Berücksichtigung von ca. 20 Gew% Hilfsstoffen im Harz ( Plastifizierungsmittel, Korund, Härter usw. ) 65 %. The mixture was boiled under reflux. After a clear solution had formed, it was filtered while hot to separate paper fibers, wood fibers, corundum, etc. The mixture was then boiled under reflux for a further period. The reaction progress was monitored using thin-layer chromatography (mobile phase: water/ethanol (1/1). After no more resin oligomers could be detected using thin-layer chromatography (12 h), the reaction solution was cooled, the precipitated product was filtered off with suction, washed with cold water and then dried. The light yellow product is a mixture of mono- and dimethylolmelamines and mono- and dimethylolmelamine sulfones. The yield was 65%, taking into account approximately 20% by weight of auxiliary materials in the resin (plasticizer, corundum, hardener, etc.).
Ausführungsbeispiel 8: Verwendung des Melaminsulfonat aus Aufschluss mit Natriumdisulfitlösung als Härter für Melamin-Formaldehyd-Harz Example 8: Use of melamine sulfonate from digestion with sodium disulfite solution as hardener for melamine-formaldehyde resin
Das Melaminsulfonat aus dem Ausführungsbeispiel 1 wird in warmem Wasser gelöst ( 50°C, 20%ige Lösung ). The melamine sulfonate from Example 1 is dissolved in warm water (50°C, 20% solution).
Die klare Lösung wird als Härter für Melaminharze (BASF Kauramin 796) eingesetzt. Dabei wird das Aushärtungsverhalten mit bereits im Einsatz befindlichen Härtern verglichen (siehe Tabelle 1 und Diagramm der Figur 1).
Figure imgf000028_0001
The clear solution is used as a hardener for melamine resins (BASF Kauramin 796). The curing behavior is compared with hardeners already in use (see Table 1 and diagram in Figure 1).
Figure imgf000028_0001
Wie die Vergleiche zeigen ist der Melaminsulfonat-Härter als latenter Härter einzustufen ( ähnlich wie XXL). Diese Härter werden heute bevorzugt eingesetzt, weil bei deren Einsatz Voraushärtungen im Prozess vermieden werden. As the comparisons show, the melamine sulfonate hardener can be classified as a latent hardener (similar to XXL). These hardeners are preferred today because they avoid pre-curing in the process.
Ausführungsbeispiel 9: Verwendung von Melaminsulfonat aus Aufschluss mit Natriumdisulfitlösung als Härter für Harnstoff-Formaldehyd-Harze Example 9: Use of melamine sulfonate from digestion with sodium disulfite solution as a hardener for urea-formaldehyde resins
Das ausgefallene Melaminsulfonat aus dem Ausführungsbeispiel 1 wird in warmem Wasser gelöst ( 50°C, 20%ige Lösung ). The precipitated melamine sulfonate from Example 1 is dissolved in warm water (50°C, 20% solution).
Die klare Lösung wird als Härter für Harnstoffharze eingesetzt. Dabei wird das Aushärtungsverhalten mit einem bereits im Einsatz befindlichen Härter verglichen (siehe Diagramm der Figur 2). Wie die Werte zeigen, ist der Melaminsulfone-Härter in seinem Härtungsverhalten ähnlich wie Ammoniumchlorid-Härter. Die Dosierungen unterscheiden sich allerdings wegen der sehr unterschiedlichen Molgewichte. Auch ist der Sulfonhärter bei dem Harnstoff-Formaldeyd-Leim deutlich effektiver als bei dem Melaminharz. The clear solution is used as a hardener for urea resins. The curing behavior is compared with a hardener already in use (see diagram in Figure 2). As the values show, the melamine sulfone hardener is similar to ammonium chloride hardener in its hardening behavior. However, the dosages differ due to the very different molecular weights. The sulfone hardener is also significantly more effective with the urea-formaldehyde glue than with the melamine resin.
Ausführungsbeispiel 10: Verwendung Melaminmethylole aus Aufschluss mit Natriumdisulfitlösung zur Kondensation Example 10: Use of melamine methylols from digestion with sodium disulfite solution for condensation
Das hellgelbe Slurry-Produkt (vor der Ausfällung von Melaminsulfonat) aus Ausführungsbeispiel 1 wird zu warmem Wasser ( 30°C ) gegeben. Dann wird zu der Slurry konz. Ammoniak bis zu einem pH-Wert von 7,5 dosiert. Dabei geht Melaminsulfonat in Lösung. Das Melaminsulfonat kann als Härter für Melaminharze verwendet werden (siehe Ausführungsbeispiel 7). Dann wird abgesaugt. Der Filter mit den Melaminmethylolen wird getrocknet. Der Anteil der Melaminmethylole liegt je nach Molverhältnis ( Melamin zu Formaldehyd ) im recycelten Melaminharz bei 10 bis 30 Gew%. In diesem Fall lag er bei 20 Gew%. The light yellow slurry product (before precipitation of melamine sulfonate) from Example 1 is added to warm water (30°C). Then concentrated ammonia is added to the slurry to a pH of 7.5. This dissolves melamine sulfonate. The melamine sulfonate can be used as a hardener for melamine resins (see Example 7). It is then filtered off with suction. The filter with the melamine methylols is dried. The proportion of melamine methylols in the recycled melamine resin is between 10 and 30% by weight, depending on the molar ratio (melamine to formaldehyde). In this case it was 20% by weight.
Die Melaminmethylole wurden anschließend zur Herstellung eines Melaminharzes eingesetzt, wobei der Anteil der recycelten Melaminmethylole bei 20 Gew% lag. Es wurde dabei angenommen, dass das Verhältnis von Melamin zu Formaldehyd bei 1 zu 1 ,5 lag. The melamine methylols were then used to produce a melamine resin, with the proportion of recycled melamine methylols being 20% by weight. It was assumed that the ratio of melamine to formaldehyde was 1 to 1.5.
Es wird angenommen, dass das Verhältnis von Mono- zu Dimethyloien bei 1 zu 1 liegt. Der restliche Ansatz mit Formaldehyd zu Melamin wird im gleichen Verhältnis zugegeben. Das Formaldehyd wird als 33%ige Lösung vorgelegt. Es wird bezogen auf die Feststoffmengen 10 Gew% Ethylenglycol als Elastifizierungsmittel zugegeben. Der pH-Wert wird mit Natronlauge auf ca. 8,5 eingestellt. Melamin und die Melaminmethylole werden langsam als Pulver unter Rühren zugegeben. Die Kondensation wird ca. 20 min bei 95°C durchgeführt. Danach wird die Temperatur auf 85 °C zurückgenommen. Es wird ca. 30 bis 40 min bis auf eine Wasserverdünnbarkeit von 1 zu 3 kondensiert. Danach wird auf Raumtemperatur heruntergekühlt. It is assumed that the ratio of mono- to dimethylols is 1:1. The remaining mixture with formaldehyde to melamine is added in the same ratio. The formaldehyde is introduced as a 33% solution. 10% by weight of ethylene glycol is added as an elasticizing agent based on the amount of solids. The pH is adjusted to approx. 8.5 with sodium hydroxide solution. Melamine and the melamine methylols are slowly added as powder while stirring. Condensation is carried out for approx. 20 minutes at 95°C. The temperature is then reduced to 85°C. Condensation is continued for approx. 30 to 40 minutes until the water dilutability is 1:3. The mixture is then cooled to room temperature.
Ausführungsbeispiel 11 : Aufschluss Melaminreststoffe mit FAS Example 11: Digestion of melamine residues with FAS
Von Melaminharzstaub, der in einer Imprägnierung am Clipper und an der Besäumung angefallen war, wurden 100 g fest. (Molverhältnis Melamin/Formaldehyd: ca. 1/1 ,8 ) in einen 1000 ml Dreihalsrundkolben in dem sich 600 ml Wasser befanden überführt. Die wässige Lösung wurde unter Rühren bis zum Sieden erhitzt. Dann wurden 117 g FAS (Formamidinsulfinsäure in vier gleich grossen Portionen (jeweils ca. 30 g), jeweils im Abstand von 10 min zugegeben. 100 g of melamine resin dust, which had accrued in an impregnation on the clipper and on the trimming, were solidified (molar ratio melamine/formaldehyde: approx. 1/1.8) in a 1000 ml three-necked round-bottomed flask containing 600 ml of water. The aqueous solution was heated to boiling while stirring. Then 117 g of FAS (formamidine sulfinic acid) were added in four equal portions (approx. 30 g each), each at 10 min intervals.
Das Gemisch wurde unter Rückfluss gekocht, wobei sich das Harz und das FAS langsam auflösten. Der Reaktionsfortgang wurde mit Dünnschichtchromatographie überwacht (Laufmittel: Methanol). Nachdem nach ca. zwei Stunden eine klare, gelbliche Lösung entstanden war, wurde heiss filtriert, um Verschmutzungen abzutrennen. Dann wurde die Reaktionslösung abgekühlt, das ausfallende Produkt über eine Saugnutsche abgesaugt, mit kaltem Wasser gewaschen und dann getrocknet. The mixture was boiled under reflux, during which the resin and the FAS slowly dissolved. The reaction progress was monitored using thin layer chromatography (mobile phase: methanol). After a clear, yellowish solution had formed after about two hours, it was filtered hot to remove impurities. The reaction solution was then cooled, the precipitated product was filtered off with suction, washed with cold water and then dried.
Das weiße Produkt besteht nach Analyse ausschließlich aus dem Melaminsulfonat als Ammoniumsalz. Die Ausbeute betrug unter Berücksichtigung von ca. 10 Gew% Hilfsstoffen im Harz ( Elastifizierungsmittel, Härter usw. ) ca. 90 %. According to analysis, the white product consists exclusively of melamine sulfonate as ammonium salt. The yield was approximately 90%, taking into account approximately 10% by weight of auxiliary materials in the resin (elasticizer, hardener, etc.).
Ausführungsbeispiel 12: Aufschluss Melaminreststoff Overlay mit FAS Example 12: Melamine residue overlay digestion with FAS
Overlayimprägnate, die auf Grund einer Überlagerung nicht mehr in der Produktion eingesetzt werden konnten, wurden in einer Labormühle unter Kühlung zu Staub zermahlen. Die Overlays waren mit einem a-Cellulosepapier in einer Grammatur von 25 g/m2 hergestellt worden. Neben dem Harz waren in dem Imprägnat auch ca. 25 g Korund/m2 enthalten. Von diesem Overlayimprägnat wurden 100 g (Molverhältnis Harz: Melamin/Formaldehyd: ca. 1/1 ,8 ) in einen 1000 ml Dreihalsrundkolben überführt und mit 600 ml Wasser aufgeschlämmt. Die Lösung wurde dann unter Rühren bis zum Sieden erhitzt und dann mit vier gleichen Portionen 82 g FAS versetzt. Overlay impregnates that could no longer be used in production due to overlay were ground to dust in a laboratory mill under cooling. The overlays were made with a-cellulose paper with a grammage of 25 g/m 2. In addition to the resin, the impregnate also contained approx. 25 g of corundum/m 2. 100 g of this overlay impregnate (molar ratio of resin: melamine/formaldehyde: approx. 1/1.8) was transferred to a 1000 ml three-necked round-bottom flask and slurried with 600 ml of water. The solution was then heated to boiling while stirring and then mixed with four equal portions of 82 g of FAS.
Das Gemisch wurde weiter unter Rückfluss gekocht. Nachdem eine klare Lösung entstanden war, wurde heiß filtriert, um Papierfasern, Korund usw. abzutrennen. Danach wurde weiter unter Rückfluss gekocht. Der Reaktionsfortgang wurde mit Hilfe von Dünnschichtchromatographie überwacht ( Laufmittel: Methanol). Nach ca. 2 h wurde die Reaktionslösung abgekühlt, das ausfallende Produkt über eine Saugnutsche abgesaugt, mit kaltem Wasser gewaschen und dann getrocknet. Das weiße Produkt ist das Ammoniumsalz des Melaminsulfonats. Die Ausbeute betrug unter Berücksichtigung von ca. 20 Gew% Hilfsstoffen im Overlayimprägnat ( Elastifizierungsmittel, Korund, Härter usw. ) und den Cellulosefasern 89 %. The mixture was further boiled under reflux. After a clear solution had formed, it was filtered hot to separate paper fibers, corundum, etc. The mixture was then further boiled under reflux. The reaction progress was monitored using thin layer chromatography (mobile phase: methanol). After about 2 hours, the reaction solution was cooled, the precipitated product was filtered off with suction, washed with cold water and then dried. The white product is the ammonium salt of melamine sulfonate. The yield was 89%, taking into account approx. 20% by weight of auxiliary materials in the overlay impregnate (elasticizer, corundum, hardener, etc.) and the cellulose fibers.
Ausführungsbeispiel 13: Aufschluss Dekorimprägnat mit FAS Example 13: Decomposition of decorative impregnate with FAS
Dekorimprägnate, die auf Grund einer Überlagerung nicht mehr in der Produktion eingesetzt werden konnten, wurden in einer Labormühle unter Kühlung zu Staub zermahlen. Es handelte sich dabei um Imprägnate, die eine Kernimprägnierung mit Harnstoffharz besaßen ( Harzauftrag: ca. 50 Gew% ) und zweite abdeckende Imprägnierung mit Melaminharz ( Harzauftrag: ca. 50 Gew%, Molverhältnis Melaminharz: Melamin/Formaldehyd: ca. 1/1 ,8). Das Papiergewicht der eingesetzten Imprägnate lag bei 80 g/m2. Von diesem Dekorimprägnat wurden 100 g in einen 1000 ml Dreihalsrundkolben überführt und mit 600 ml Wasser versetzt. Dann wurde unter Rühren bis zum Sieden erhitzt. Dann wurden 54 g FAS in vier gleich grossen Portionen zugegeben. Decorative impregnates that could no longer be used in production due to storage were ground to dust in a laboratory mill under cooling. These were impregnates that had a core impregnation with urea resin (resin application: approx. 50% by weight) and a second covering impregnation with melamine resin (resin application: approx. 50% by weight, molar ratio of melamine resin:melamine/formaldehyde: approx. 1/1.8). The paper weight of the impregnates used was 80 g/m 2 . 100 g of this decorative impregnate was transferred to a 1000 ml three-necked round-bottom flask and mixed with 600 ml of water. The mixture was then heated to boiling while stirring. Then 54 g of FAS were added in four equal portions.
Das Gemisch wurde weiter ca. 1 h unter Rückfluss gekocht. Nachdem eine klare Lösung entstanden war, wurde heiß filtriert, um Papierfasern, Korund usw. abzutrennen. Danach wurde eine weitere Stunde unter Rückfluss gekocht. Der Reaktionsfortgang wurde mit Dünnschichtchromatographie überwacht (Laufmittel: Methanol). Danach wurde die Reaktionslösung abgekühlt, das ausfallende Produkt ( Melaminsulfonat als Ammoniumsalz ) über eine Saugnutsche abgesaugt, mit kaltem Wasser gewaschen und dann getrocknet. The mixture was boiled under reflux for a further 1 hour. After a clear solution had formed, it was filtered hot to separate paper fibers, corundum, etc. It was then boiled under reflux for a further hour. The reaction progress was monitored using thin layer chromatography (mobile phase: methanol). The reaction solution was then cooled, the precipitated product (melamine sulfonate as ammonium salt) was filtered off with suction, washed with cold water and then dried.
Die Ausbeute des Melaminsulfonats als Ammoniumsalz betrug unter Berücksichtigung von ca. 10 Gew% Hilfsstoffen im Harz ( Elastifizierungsmittel, Härter usw. ), den Papierfasern und ca. 50 Gew% Harnstoffharz im Kern bei 78 %. The yield of melamine sulfonate as ammonium salt was 78%, taking into account approx. 10 wt.% auxiliary materials in the resin (elasticizer, hardener, etc.), the paper fibers and approx. 50 wt.% urea resin in the core.
Ausführungsbeispiel 14: Verwendung des Überstandes aus FAS Aufschluss als Härter Example 14: Use of the supernatant from FAS digestion as hardener
Die gelbe Lösung aus dem Aufschluss aus dem Ausführungsbeispiel 11 wird als Härter eingesetzt. Sie besteht aus einem Gemisch aus Ammoniumsulfit und Ammoniumsulfat. Der Feststoff liegt bei ca. 20 %. The yellow solution from the digestion in Example 11 is used as a hardener. It consists of a mixture of ammonium sulfite and ammonium sulfate. The solids content is approximately 20%.
Es wird die Aushärtung des Melaminharzes Kauramin 796 im Vergleich zu anderen handelsüblichen Härtern (Härter 528, 1448 und XXL) bestimmt und verglichen (siehe Tabelle 2 und Diagramm der Figur 3). Der Überstand aus Ammoniumsulfit und Ammoniumsulfat wird in verschiedenen Konzentrationen bzw. Reinigungsstufen verwendet (FAS Produkt gereinigt flüssig/flüssig (w=15%); FAS Produkt fest/flüssig).
Figure imgf000032_0001
The curing of the melamine resin Kauramin 796 is determined and compared with other commercially available hardeners (hardeners 528, 1448 and XXL) (see Table 2 and diagram in Figure 3). The supernatant of ammonium sulphite and ammonium sulphate is used in different concentrations or purification levels (FAS product purified liquid/liquid (w=15%); FAS product solid/liquid).
Figure imgf000032_0001
Tabelle 2 Table 2
Wie die Daten der Tabelle 2 und die dazu gehörigen Härterkurven im Diagramm der Figur 3 zeigen ist der Recyclat-Härter aus dem Überstand (FAS Produkt) ähnlich reaktiv wie die eingesetzten Standardhärter und deutlich reaktiver als der latente Härter XXL. As the data in Table 2 and the corresponding hardener curves in the diagram in Figure 3 show, the recyclate hardener from the supernatant (FAS product) is similarly reactive as the standard hardeners used and significantly more reactive than the latent hardener XXL.
Ausführungsbeispiel 15: Verwendung von Melaminsulfonat aus FAS Aufschluss als Härter Example 15: Use of melamine sulfonate from FAS digestion as hardener
Das weiße Produkt aus dem Ausführungsbeispiel 1 1 wird in warmem Wasser gelöst ( 50°C, 20%ige Lösung ). Es enthält das Ammoniumsalz des Melaminsulfonats. Das Melaminsulfonat wird in verschiedenen Konzentrationen verwendet (Sulfonatprodukt w = 20% flüssig/flüssig; Sulfonatprodukt fest / flüssig). The white product from the embodiment 1 1 is dissolved in warm water (50°C, 20% solution). It contains the ammonium salt of melamine sulfonate. The melamine sulfonate is used in different concentrations (sulfonate product w = 20% liquid/liquid; sulfonate product solid/liquid).
Die klare Lösung wird als Härter für Melaminharze eingesetzt. Dabei wird das Aushärtungsverhalten mit bereits im Einsatz befindlichen Härtern (Härter 528, 1448 und XXL) verglichen (siehe Tabelle 3 und Diagramm der Figur 4).
Figure imgf000032_0002
The clear solution is used as a hardener for melamine resins. The curing behavior is compared with hardeners already in use (hardener 528, 1448 and XXL) (see Table 3 and diagram in Figure 4).
Figure imgf000032_0002
Tabelle 3 Wie die Härterkurven zeigen ist das Ammoniumsalz des Melaminsulfonats ein eher latenter Härter einzustufen ( ähnlich wie XXL ). Diese Härter werden heute bevorzugt eingesetzt, weil bei deren Einsatz Voraushärtungen im Prozess vermieden werden sollen. Dieser Härter kann natürlich in Kombination mit anderen Härtern eingesetzt werden, um eine maßgeschneiderteTable 3 As the hardener curves show, the ammonium salt of melamine sulfonate is a rather latent hardener (similar to XXL). These hardeners are preferred today because they are used to avoid pre-curing in the process. This hardener can of course be used in combination with other hardeners to create a tailor-made
Reaktivität der Harze in denen er eingesetzt wird zu erreichen. reactivity of the resins in which it is used.

Claims

Patentansprüche Patent claims
1. Verfahren zum Abbau von Melamin-Formaldehyd-Harz aus während der Herstellung und Verarbeitung von Holzwerkstoffplatten anfallenden Abfallprodukten gekennzeichnet durch die folgenden Schritte 1. Process for the degradation of melamine-formaldehyde resin from waste products arising during the manufacture and processing of wood-based panels, characterized by the following steps
- Bereitstellen von während der Herstellung und Verarbeitung von Holzwerkstoffplatten anfallenden Abfallprodukten, die polykondensiertes Melamin- Formaldehyd-Harz enthalten, optionales Zerkleinern der Melamin-Formaldehyd-Harz-haltigen Abfallprodukte, - Provision of waste products containing polycondensed melamine-formaldehyde resin arising during the production and processing of wood-based panels, optional shredding of the waste products containing melamine-formaldehyde resin,
- Vermischen der Melamin-Formaldehyd-Harz-haltigen Abfallprodukte mit Wasser und Zugabe von mindestens einer reduzierenden schwefelhaltigen Verbindung ausgewählt aus einem Disulfit, Hydrogensulfit und/oder Dithionit, einem Sulfinat oder Sulfinat-Analoga, - Mixing the melamine-formaldehyde resin-containing waste products with water and adding at least one reducing sulphur-containing compound selected from a disulfite, hydrogen sulphite and/or dithionite, a sulphinate or sulphinate analogues,
- Erwärmen der wässrigen Mischung / Aufschlämmung aus Melamin- Formaldehyd-Harz -haltigen Abfallprodukten und mindestens einer reduzierenden schwefelhaltigen Verbindung auf Temperaturen zwischen 60°C und 120°C, bevorzugt zwischen 80°C und 100°C, unter Reaktionskontrolle bis eine klare Lösung erhalten wird, - Heating the aqueous mixture / slurry of melamine-formaldehyde resin-containing waste products and at least one reducing sulphur-containing compound to temperatures between 60°C and 120°C, preferably between 80°C and 100°C, under reaction control until a clear solution is obtained,
- Abtrennen von Fremdstoffen aus der klaren Lösung, - Separation of foreign substances from the clear solution,
- Optionales weiteres Erwärmen der von Fremdstoffen gereinigten Mischung aus Melamin-Formaldehyd-Harzhaltigen Abfallprodukten und mindestens mindestens einer reduzierenden schwefelhaltigen Verbindung bei Temperaturen zwischen 60°C und 120°C, bevorzugt zwischen 80°C und 1 10°C, unter Reaktionskontrolle bis kein polykondensiertes Melamin-Formaldehyd-Harz (mehr) in der Reaktionsmischung nachweisbar ist, und - Optionally further heating the mixture of melamine-formaldehyde resin-containing waste products and at least one reducing sulphur-containing compound, which has been cleaned of foreign substances, at temperatures between 60°C and 120°C, preferably between 80°C and 110°C, under reaction control until no more polycondensed melamine-formaldehyde resin is detectable in the reaction mixture, and
- Abkühlen der Reaktionsmischung und Abtrennen des dabei ausfallenden Gemisches aus Melamin-Derivaten, insbesondere Abtrennen von Melaminmethylolen und Melaminsulfonat. - Cooling the reaction mixture and separating the resulting mixture of melamine derivatives, in particular separating melamine methylols and melamine sulfonate.
2. Verfahren zum Abbau von Melamin-Formaldehyd-Harz aus während der Herstellung und Verarbeitung von Holzwerkstoffplatten anfallenden Abfallprodukten nach Anpruch gekennzeichnet durch die folgenden Schritte 2. Process for the degradation of melamine-formaldehyde resin from waste products arising during the manufacture and processing of wood-based panels according to claim characterized by the following steps
Bereitstellen von während der Herstellung und Verarbeitung von Holzwerkstoffplatten anfallenden Abfallprodukten, die polykondensiertes Melamin-Formaldehyd-Harz enthalten, Provision of waste products arising during the production and processing of wood-based panels containing polycondensed melamine-formaldehyde resin,
Ggfs. Zerkleinern der Melamin-Formaldehyd-Harz-haltigen Abfallprodukte, Vermischen der Melamin-Formaldehyd-Harz-haltigen Abfallprodukte mit einer wässrigen 20 bis 70 Gew%-igen, bevorzugt 40 bis 60 Gew%-igen Lösung von mindestens einem Disulfit, Hydrogensulfit und/oder Dithionit, If necessary, crushing the melamine-formaldehyde resin-containing waste products, mixing the melamine-formaldehyde resin-containing waste products with an aqueous 20 to 70 wt.%, preferably 40 to 60 wt.% solution of at least one disulfite, hydrogen sulfite and/or dithionite,
Erwärmen der Mischung aus Melamin-Formaldehyd-Harz-haltigen Abfallprodukten und mindestens einem Disulfit, Hydrogensulfit und/oder Dithionit auf Temperaturen zwischen 60°C und 120°C, bevorzugt zwischen 80°C und 100°C, bis eine klare Lösung erhalten wird, Heating the mixture of melamine-formaldehyde resin-containing waste products and at least one disulfite, hydrogen sulfite and/or dithionite to temperatures between 60°C and 120°C, preferably between 80°C and 100°C, until a clear solution is obtained,
Abtrennen von Fremdstoffen aus der klaren Lösung, Separation of foreign substances from the clear solution,
Weiteres Erwärmen der von Fremdstoffen gereinigten Mischung aus Melamin- Formaldehyd-Harz haltigen Abfallprodukten und mindestens einem Disulfit, Hydrogensulfit und/oder Dithionit bei Temperaturen zwischen 60°C und 120°C, bevorzugt zwischen 80°C und 110°C, unter Reaktionskontrolle bis kein polykondensiertes Melamin-Formaldehyd-Harz in der Reaktionsmischung nachweisbar ist, Further heating of the mixture of waste products containing melamine-formaldehyde resin and at least one disulfite, hydrogen sulfite and/or dithionite, which has been cleaned of foreign substances, at temperatures between 60°C and 120°C, preferably between 80°C and 110°C, under reaction control until no polycondensed melamine-formaldehyde resin can be detected in the reaction mixture,
- Abkühlen der Reaktionsmischung und Abtrennen des dabei ausfallenden Gemisches aus Melamin-Derivaten, insbesondere Melaminmethylole und Melaminsulfonat. - Cooling the reaction mixture and separating the resulting mixture of melamine derivatives, in particular melamine methylols and melamine sulfonate.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Melamin-Formaldehyd-Harz haltigen Abfallprodukte mit einer wässrigen 20 bis 70 Gew%- igen, bevorzugt 40-60 Gew%-igen Alkali- oder Erdalkali-Lösung von mindestens einem Disulfit, Hydrogensulfit und/oder Dithionit, insbesondere mit mindestens einer 40-60 Gew%-igen, insbesondere 50 Gew%-igen Natriumhydrogensulfit Lösung vermischt werden. 3. Process according to one of the preceding claims, characterized in that the waste products containing melamine-formaldehyde resin are mixed with an aqueous 20 to 70 wt.%, preferably 40-60 wt.% alkali or alkaline earth solution of at least one disulfite, hydrogen sulfite and/or dithionite, in particular with at least one 40-60 wt.%, in particular 50 wt.% sodium hydrogen sulfite solution.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Melamin-Formaldehyd-Harz haltigen Abfallprodukte mit mindestens einer Natrium disulfit oder -hydrogensulfit Lösung mit einem pH-Wert zwischen 3,0 und 6, bevorzugt zwischen 3,5 und 5,5 vermischt werden. 4. Process according to one of the preceding claims, characterized in that the waste products containing melamine-formaldehyde resin are mixed with at least one sodium disulfite or hydrogen sulfite solution with a pH value between 3.0 and 6, preferably between 3.5 and 5.5.
5. Verfahren zum Abbau von Melamin-Formaldehyd-Harz aus während der Herstellung und Verarbeitung von Holzwerkstoffplatten anfallenden Abfallprodukten nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch die folgenden Schritte 5. A process for the degradation of melamine-formaldehyde resin from waste products arising during the manufacture and processing of wood-based panels according to claim 1, characterized by the following steps
Bereitstellen von während der Herstellung und Verarbeitung von Holzwerkstoffplatten anfallenden Abfallprodukten, die polykondensiertes Melamin-Formaldehyd-Harz enthalten, optionales Zerkleinern der Melamin-Formaldehyd-Harz-haltigen Abfallprodukte, Vermischen der Melamin-Formaldehyd-Harz-haltigen Abfallprodukte mit Wasser und Zugabe von mindestens einem Sulfinat oder Sulfinat-Analoga, Providing waste products containing polycondensed melamine-formaldehyde resin arising during the production and processing of wood-based panels, optionally shredding the waste products containing melamine-formaldehyde resin, mixing the waste products containing melamine-formaldehyde resin with water and adding at least one sulfinate or sulfinate analogues,
Erwärmen der wässrigen Mischung / Aufschlämmung aus Melamin-Formaldehyd-Harz -haltigen Abfallprodukten und mindestens einem Sulfinat oder Sulfinat-Analoga auf Temperaturen zwischen 60°C und 120°C, bevorzugt zwischen 80°C und 100°C, unter Reaktionskontrolle bis eine klare Lösung erhalten wird, Heating the aqueous mixture/slurry of melamine-formaldehyde resin-containing waste products and at least one sulfinate or sulfinate analogues to temperatures between 60°C and 120°C, preferably between 80°C and 100°C, under reaction control until a clear solution is obtained,
- Abtrennen von Fremdstoffen aus der klaren Lösung, optionales weiteres Erwärmen der von Fremdstoffen gereinigten Mischung aus Melamin-Formaldehyd-Harzhaltigen Abfallprodukten und mindestens einem Sulfinat bei Temperaturen zwischen 60°C und 120°C, bevorzugt zwischen 80°C und 110°C, unter Reaktionskontrolle bis kein polykondensiertes Melamin-Formaldehyd-Harz (mehr) in der Reaktionsmischung nachweisbar ist, und - Separation of foreign substances from the clear solution, optional further heating of the mixture of melamine-formaldehyde resin-containing waste products and at least one sulfinate purified of foreign substances at temperatures between 60°C and 120°C, preferably between 80°C and 110°C, under reaction control until no more polycondensed melamine-formaldehyde resin is detectable in the reaction mixture, and
- Abkühlen der Reaktionsmischung und Abtrennen von dabei als Salz ausfallendem Melaminsulfonat. - Cooling the reaction mixture and separating the melamine sulfonate which precipitates as a salt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Sulfinat oder Sulfinat-Analoga als Feststoff zu der wässrigen Lösung/ Aufschlämmung aus Melamin-Formaldehyd-Harz haltigen Abfallprodukte zugegeben wird. 6. Process according to claim 5, characterized in that the at least one sulfinate or sulfinate analogue is added as a solid to the aqueous solution/slurry of waste products containing melamine-formaldehyde resin.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5-6, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Sulfinat aus Formamidinsulfinsäure (FAS) herstellbar ist. 7. Process according to one of claims 5-6, characterized in that the at least one sulfinate can be prepared from formamidine sulfinic acid (FAS).
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Reduktionsmittel zu Melamin-Formaldehyd-Harz haltigen Abfallprodukten zwischen 2 : 1 und 0,5 :1 , bevorzugt zwischen 1 ,5 :1 und 0,8 : 1 liegt. 8. Process according to one of claims 5-7, characterized in that the ratio of reducing agent to waste products containing melamine-formaldehyde resin is between 2:1 and 0.5:1, preferably between 1.5:1 and 0.8:1.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionszeit bis zum vollständigen Abbau des Melamin-Formaldehyd-Harzes zwischen 60 und 240 min, bevorzugt zwischen 90 und 120 min beträgt. 9. Process according to one of claims 5-8, characterized in that the reaction time until complete degradation of the melamine-formaldehyde resin is between 60 and 240 minutes, preferably between 90 and 120 minutes.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5-9, dadurch gekennzeichnet, dass das nach Abkühlen der Reaktionsmischung als Salz ausfallende Melaminsulfonat ein Ammoniumsalz ist. 10. Process according to one of claims 5-9, characterized in that the melamine sulfonate which precipitates as a salt after cooling of the reaction mixture is an ammonium salt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 5-10, dadurch gekennzeichnet, dass der nach dem Ausfallen und Abtrennen des Melaminsulfonatsalzes anfallende Überstand Ammoniumsulfat (NH4)2SO4 und Ammoniumsulfit (NH4)2SO3 enthält. 11. Process according to one of claims 5-10, characterized in that the supernatant obtained after precipitation and separation of the melamine sulfonate salt contains ammonium sulfate (NH4)2SO4 and ammonium sulfite (NH4)2SO3.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die während der Herstellung und Verarbeitung von Holzwerkstoffplatten anfallenden Melamin-Formaldehyd-Harz haltigen Abfallprodukte überlagertes Melaminharz, Melaminharzstaub, Overlayimprägnate, Dekorimprägnate, unbeschichtete oder beschichtete Holzwerkstoffplatten, wie HDF-Platten, und/oder Laminate, wie Dünnlaminat, umfassen. 12. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the waste products containing melamine-formaldehyde resin arising during the production and processing of wood-based panels comprise overlaid melamine resin, melamine resin dust, overlay impregnates, decorative impregnates, uncoated or coated wood-based panels, such as HDF panels, and/or laminates, such as thin laminate.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Melamin-Formaldehyd-Harz-haltigen Abfallprodukte Zellulosefasern, Holzfasern, anorganische abriebfeste Partikel, Glaskugeln, Farbpigmente, weitere Bindemittel und andere Additive enthalten. 13. Process according to one of the preceding claims, characterized in that the melamine-formaldehyde resin-containing waste products contain cellulose fibers, wood fibers, inorganic abrasion-resistant particles, glass beads, color pigments, other binding agents and other additives.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das in den Abfallprodukten enthaltene Melamin-Formaldehyd-Harz ein molares Verhältnis von Melamin / Formaldehyd von 1/1 ,5 bis 1 / 2,5, bevorzugt von 1 / 1 ,6 bis 1 / 2,3, insbesondere bevorzugt 1 / 1 ,6 bis 1/1 ,8 aufweist. 14. Process according to one of the preceding claims, characterized in that the melamine-formaldehyde resin contained in the waste products has a molar ratio of melamine / formaldehyde of 1/1.5 to 1/2.5, preferably from 1/1.6 to 1/2.3, particularly preferably 1/1.6 to 1/1.8.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Melamin-Formaldehyd-Harz haltigen Abfallprodukte auf eine Partikelgröße zwischen 0.1 und 10 mm, bevorzugt zwischen 0,5 und 3 mm zerkleinert werden. 15. Process according to one of the preceding claims, characterized in that the waste products containing melamine-formaldehyde resin are comminuted to a particle size between 0.1 and 10 mm, preferably between 0.5 and 3 mm.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtrennen der in der Reaktionsmischung enthaltenen Fremdstoffen mittels Filtration, bevorzugt Heissfitration, und/oder Abschöpfen erfolgt. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionskontrolle des Abbaus des Melamin-Formaldehyd-Harzes unter Verwendung von geeigneten analytischen Methoden, wie Dünnschichtchromatographie, HPLC oder Gaschromatographie, erfolgt. Verwendung der in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 -17 erhaltenen Melaminsulfonates bzw. Melaminsulfonatsalze als Härter für Harze, insbesondere Formaldehydharze, wie Melamin-Formaldehyd-Harze und Harnstoff- Formaldehydharze. Verwendung der in einem Verfahren nach einem Ansprüche 1 -17 erhaltenen Melaminmethylole für die Herstellung von Melaminharz, insbesondere zur Verwendung als Bindemittel oder Imprägniermittel. Verwendung der in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 -17 erhaltenen der Melaminmethylole und Melaminsulfonats als Flammschutzmittel und/oder Bindemittel. Verwendung des in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 5-17 nach dem Ausfallen und Abtrennen des Melaminsulfonatsalzes anfallenden Überstandes enthaltended Ammoniumsulfat (NH^SC und Ammoniumsulfit (NH^SOs als Härter für Harze, insbesondere als Härter für Formaldehydharze, wie Melamin-Formaldehyd- Harze und Harnstoff-Formaldehydharze. 16. Process according to one of the preceding claims, characterized in that the foreign substances contained in the reaction mixture are separated by means of filtration, preferably hot filtration, and/or skimming. Process according to one of the preceding claims, characterized in that the reaction control of the degradation of the melamine-formaldehyde resin is carried out using suitable analytical methods, such as thin-layer chromatography, HPLC or gas chromatography. Use of the melamine sulfonates or melamine sulfonate salts obtained in a process according to one of claims 1-17 as hardeners for resins, in particular formaldehyde resins, such as melamine-formaldehyde resins and urea-formaldehyde resins. Use of the melamine methylols obtained in a process according to one of claims 1-17 for the production of melamine resin, in particular for use as a binder or impregnating agent. Use of the melamine methylols and melamine sulfonates obtained in a process according to one of claims 1-17 as flame retardants and/or binders. Use of the supernatant containing ammonium sulfate (NH^SC) and ammonium sulfite (NH^SOs) obtained in a process according to any one of claims 5-17 after precipitation and separation of the melamine sulfonate salt as a hardener for resins, in particular as a hardener for formaldehyde resins, such as melamine-formaldehyde resins and urea-formaldehyde resins.
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