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Verfahren zur Herstellung von
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Polyurethanschaumstoffen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Herstellung von Polyurethan-Schaumstoffen, bei dem wenigstens einem der zur Herstellung
von Polyurethan-Schaumstoff zu verwendende' Stoffe Polyurethan in Form von ausgesiebten
Teilchen zugemischt wird, deren Abmessungen kleiner sind als die Seite der Zellwand
einer Schaumstoffzelle und die durch Zerkleinern von aus Polyurethan bestehenden
Körpern erhalten worden sind.
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Nach der GS-PS 305 ist bereits ein Verfahren bekannt zur Herstellung
von Polyurethan-Schaumstoffen durch Umsetzung eines Gemisches aus feinteiligem Abfall
von Polyurethan-Schaumstoff in wenigstens einer organischen Verbindung, die wenigstens
zwei aktive WasserstofFatome im Molekül enthält, mit wenigstens einer organischen
Verbindung, die zwei oder mehr Isocyanatgruppen im Molekül enthält und anderen üblicherweise
für die Polyurethan-Schaumstoffherstellung verwendeten Zusatzstoffen wie z.S. Wasser,
einem Stabilisator und einem Katalysator. Einzelheiten zur Herstellung von Polyurethan-Schaumstoffen
brauchen an dieser Stelle nicht näher erläutert zu werden, weil sie einerseits seit
langem
zum Stand der Technik gehören und weil sie andererseits im
Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung unwesentlich sind.
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Bei dem Verfahren nach der zitierten GB-PS 922 306 wird Schaumstoffabfall
durch Trockenmahlen in mehreren aufeinanderfolgenden .Mahlvorgängen so weit zerkleinert,
daß die sodann erhaltenen Kunststoff- bzw. Polyurethan-Teilchen Abmessungen aufweisen,
die kleiner sind als die Seite der Zellwand einer Schaumstoffzelle. Hierdurch wird
erreicht oder soll erreicht werden, daß die dem Herstellungsprozess für Polyurethan-Schaumstoff
zugeführten Polyurethan-Teilchen im wesentlichen die Eigenschaften des erhaltenen
Polyurethan-Schaumstoffes gegenüber solchen Polyurethan-Schaumstoffen nicht verändern,
die ohne Verwendung von derart zerkleinertem Abfall aus Polyurethan-Schaumstoff
hergestellt worden sind.
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Die besondere Art der Zerkleinerung des Polyurethan-Schaumstoffabfall
nach der GB-PS 922 3ü6 4st jedoch mit einer Mehrzahl erheblicher Nachteile verbunden.
Ein wesentlicher Nachteil besteht zunächst darin,daß wiederholtes Mahlenin mehreren
Mahlvorgängen und in uflterschiedlicfien Mühlen bei verhältnismäßig geringen Chargen
notwendig ist. Die dort gewählte Form der Zerkleinerung des Abfalls aus Polyurethan-Schaumstoff
durch Mahlen beansprucht demnach verhältnismäßig viel Zeit und ist darüberhinaus
mit hohem Energieverbrauch verbunden. Weiterhin entsteht durch die Art der Zerkleinerung,
nämlich durch das Mahlen, Zerreiben u. ä. physikalische Prozesse Reibungswärme in
einem Maß, daß eine thermische Zersetzung (Pyrolyse) wenigstens eines Teils des
zu zerkleinernden Materials zu befürchten ist. -Weiterhin bringt es die Art der
Zerkleinerung mit sich, daß
die Große der nach Abschluß des Zerkleinerungsvorganges
durch Mahlen erhaltenen Teilchen sehr ungleichmäßig ist.
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Sollen z .8. die Teilchen keine grbßeren Abmessungen haben als die
Seite oder auch die Stärke der Zellwand einer Schaumstoffzelle, so sind im durch
Mahlen erhaltenen Endprodukt (Polyurethan-Mehl) zu einem großen Anteil Teilchen
vorhanden, die erheblich kleiner ausfallen. Schwankungen in der relativen Zusammensetzung
des Polvurethan-Mehls bezüglich der Teilchengröße können daher z.ß. die Wiederholbarkeit
von Herstellungsergebnissen bei der Schaumstoffherstellung in Frage stellen.
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Schließlich können bei der Art der Zerkleinerung,wie sie die.GB-PS
922 30G vorschlägt, nur abgeschlossene Chargen von Schaumstoffabfall verarbeitet
werden. Ein kontinuierlicher Betrieb mit entsprechend kontinuierlicher Zugabe des
Polyurethan-Mehls zu einer Schäumanlage ist nicht mciglich.
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Entsprechend dem Vorschlag nach der DE-AS 23 39 752 hat man versucht,
die Zerkleinerung von Abfall-aus Polyurethan-Schaumstoff in nassem Zustand durchzuführen,
um den oben erwähnten nachteiligen Einfluß der beim Mahlen zwangsläufig entstehenden
Reibungswärme wenigstens größtenteils zu verhindern. Das Naßmahlen von Polyurethan-Schaumstoff
in Granulatform geschieht durch Zugabe einer in einem vorbestimmten Verhältnis zum
Schaumstoffabfall stehenden Menge eines der für die Schaumstoffherstellung verwendeten
fließfähigen Stoffe, nämlich durch Zugabe von Polyol. - Zweifellos werden die- Nachteile
übermäßiger Wärmeentwicklung beim Mahlen von Abfall aus Polyurethan-Schaumstoff
durch Naßmahlen gemildert. Da es sich aber auch hier wie im Fall der G0-PS 922 306
beim Zerkleinerungsvorgang um Mahlen handelt,
treffen auch für das
Verfahren nach der DE-AS 23 39 752 die oben zur GB-PS 922 306 erwähnten Nachteile
mehr oder weniger zu, die in einem für den Zerkleinerungsvorgang nötigen, erheblichen
Zeitaufwand, einem hohen Energieverbrauch, ungleichmäßiger TEilchengröße und schließlich
darin bestehen, daß nicht kontinuierlich gearbeitet werden kann.
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Darüberhinaus ist im Fall des Verfahrens nach der DE-AS 23 39 752
sogar noch eine gewisse Veränderung des Polyols durch die verschiedenen Mahlvorgänge
zu befürchten, die auch im Fall des Verfahrens nach dieser Druckschrift notwendig
sind. Durch Zugabe von Polyol zu dem Schaumstoffabfall steigt der Energieverbrauch
der Mühlen sogar noch an.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bewußt die
technischen Möglichkeiten zu nutzen und zu verbessern, die mit der Zugabe von Teilchen
aus Polyurethan bei der Herstellung von Polyurethan-Schaumstoff verbunden sind.
In diesem Zusammenhang ist zunächst zu erwähnen, daß einige physikalische Eigenschaften
von Polyurethan-Schaumstoff durch Zugabe von aus Polyurethan bestehenden Teilchen
mit Abmessungen einer bestimmten Größenordnung verbessert werden können. Dabei ist
es selbstverständlich gleichgültig, ob diese aus Polyurethan bestehenden Teilchen
aus Abfall von Polyurethan-Schaumstoff gewonnen worden sind, oder ob zu diesem Zweck
kompaktes Polyurethan, z. 8.
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in Granulatform, entsprechend aufgearbeitet und verwendet wird. Im
Hinblick auf die stetig anwachsenden Kosten für Energie und Arbeitslohn soll zur
Nutzung der erwähnten technischen MöglichkPitPn ein Lösungsweg beschritten werden,
der bessereArbeitsa3rget3nisse ermöglicht und die Nachteile der beiden vorerwähnten
bekannten Herstellungsverfahren vermeidet.
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Die vorstehend umrissene Aufgabenstellung ist entsprechend dem kennzeichnenden
Teil des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die aus dem Polyurethan
bzw.
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Polyurethan-Schaumstoff bestehenden Teilchen (Polyurethan-Mehl) durch
in trockenem Zustand erfolgendes Zerspanen, Zerschneiden, Zerhacken oder Zerreißen
von aus Polyurethan oder Polyurethan-Schaumstoff bestehenden Körpern, vorzugsweise
Granulat, hergestellt worden sind.
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Das erfindungsgemäße Herstellverfahren hat zunächst den Vorteil, daß
bei dieser, erfindungsgemäß angewendeten Art der Zerkleinerung durch Zerschneiden
oder dgl. praktisch keine Wärme beim Zerkleinerungsforgang entsteht, so daß zunächst
-die Gefahr einer nachteiligen Veränderung des zu zerkleinernden Materials infolge
des Zerkleinerungsvorganges ausgeschlossen ist. Darüberhinaus bietet diese Art der
Zerkleinerung den Vorteil, daß die erhaltenen Teilchen bezüglich ihrer Abmessungen
- und innerhalb gewisser, geringer Toleranzen - gleiche Größe aufweisen. Dieser
Effekt wird bei vielen der am Markt erhältlichen Schneideinrichtungen, insbesondere
solchen mit umlaufenden Messern, erzielt. -Durch entsprechende Einstellung der umlaufenden
Mesner gegenüber den ortsfest gelagr-:rterl Messern einer bekannten-, für - die
Zwecke der Erfindung besonders geeigneten Schneidvorrichtung oder durch geeignete
Verstellung der entsprechenden Werkzeuge-einer anderen, nach einem ähnlichen Zerkleinerungsprinzip
arbeitenden Zerkleinerungseinrichtung kann Polyurethan-Mehl erhalten werden, dessen
einzelne Teilchen beispielsweise in der Größenordnung von 0,2 mm liegen und jedenfalls
nicht erheblich von diesem Mittelwert abweichen. Auf der Grundlage eines Polyurethan-Mehls
mit Teilchen derart eng begrenzter Größentolera-nz können daher bei der Herstellung
von Polyurethan-Schaumstoffen gewisse phVsikolinche Eigenchoften ohrlP Schwierigkeiten
noch Bedarf gesteiL'rt werden, sn daß eine zufriedenstellellrie Wiederholbarkeit
der Herstellungsergebnisse erreicht wird.
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Dieser Erfolg einer vortrefflichen Wiederholbarkeit, die ausschlaggebend
für einen rationellen Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, ist bei der
Verwendung von Polyurethan-Mehl, welches durch Mahlen hergestellt ist, wegen der
stets schwankenden Zusammensetzung der unterschiedlichen Größenordnungen angehörenden
Polyurethan-Teilchen nicht möglich.
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Das Prinzip des Zerschneidens, Zerspanens oder dgl. von Körpern aus
Polyurethan bzw. von Abfall aus Polyurethan-Schaumstoff birgt darüberhinaus den
Vorteil in sich, daß kontinuierlich gearbeitet werden kann. Zum Beispiel kann einem
Eingang einer Schneidvorrichtung kontinuierlich Schaumstoffabfall in Granulatform
zugeführt werden, während am Ausgang der Schneidvorrichtung nach Passiere-n eines
Siebes mit entsprechender Maschenweite Polyurethan-Teilchen in der gewünschten Größerordnung
kontinuierlich erhalten werden Der so zu erhaltende Strom aus Polyurethan-Mehl kann
dementsprechend kontinuierlich z. 8. direkt dem Mischkopf einer bekannten Schäumanlage
zugeführt werden- oder selbstverständlich auch dem kontinuierlichen Förderstrom
eines der zur Herstellung von Polyurethan-Schaumstoff zu verwendenden Stoffe kontinuierlich
zugemischt werden.
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Selbstverständlich ist es aber auch möglich, das Polyurethan-Mehl
dosiert einer vorbestimmten Menge eines der zur Herstellung von Polyurethan-Schaumstoff
zu verwendenden Stoffe in einem Mischbehälter zuzuführen, aus dem dann beim Schäumen
ein gleichmäßiges, z. 8. aus Polyol und Polyurethan-Mehl bestehendes Gemisch abgezogen
wird.
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Jedenfalls ist es zweckmäßig, daß das Polyurethan-Mehl vor Zugabe
in einen kontinuierlichen Förderstrom eines anderen zur Herstellung des Schaumstoffes
zu verwendenden Stoffes weitgehend entlüftet wird. Jedoch kann die Anwesenheit eines
Gases,wie z. B.. Kohlendioxid, ggfs. Vorteile bieten, so daß
beispielsweise
ein derartiges Gas auch für Förderzwecke eingesetzt werden kann. Das Gas kann dem
Polyurethan-Mehl zugemischt bleiben und in den Schäumvorgang für den Polyurethan-Schaumstoff
einbezogen werden.
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Im Fall d-es erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrers wird also Polyurethan,
vorzugsweise in Form von Abfall aus Polyurethan-Schaumstoff, durch Zerschneiden,
Zerspanen oder ein physikalisch ähnliches Trennungsverfahren in trockenem Zustand
zu- Teilchen einer vorbestimmten Größenordnung zerkleinert, sodann wird das erhaltene
Polyurethan-Mehl -kontinuierlich oder diskontinuierlich - einem der zur Herstellung
von Polyurethan-Schaumstoff zu verwnndenden Stoffe - oder aber auch gleichzeitig
mehre ppn d eser Stoffe -zugeführt und mit diesem Stoff bzw. diesen Stoffen intensiv
vermischt, bevor es aus dem Mischkopf einer bekannten Schäumanlage heraustritt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist gegenüber dem bekannten Verfahren
mit erheblich weniger Zeitaufwand verbunden bzw.
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erlaubt erheblich größere Herstellungsleistungen und ist darüberhinaus
in erheblichem Maß energiesparend. Hinzu kommt der wesentliche Vorteil, daß eine
praktisch gleichmäßige Größe der Teilchen zu erhalten ist und daher die Steuerung
bestimmter physikalischer Eigenschaften des Endproduktes nach Bedarf leicht möglich
ist. Die mit der Zugabe von feinteiligem Polyurethan bei der Herstellung von Polyurethan-Schaumstoff
erzielbaren Verbesserungen bzw.
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Veränderungen können also gezielt und in gewünschtem Maß genutzt werden.
Nachteilige chemische Veränderungen des Schaumstoffes., die auf eine bei dem bekannten
Verfahren nicht auszuschließende, infolge des besonderen Zerkleinerungsvorgangs
- nämlich Mahlen - zwangsläufig entstehende, gewisse Pyrolyse der Polyurethan-Teilchen
bzw. des Polyurethan-Mehls zurückzuführen sind, sind beim erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren
nicht zu befürchten.
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Weiterhin betrifft die Erfindung eine Einrichtung zum Durchführen
des erfindungsgemäßen Verfahren. Diese Einrichtung ist entsprechend dem Vorschlag
nach Anspruch 7 durch folgende Einzelmerkmale gekennzeichnet: Zunächst ist eine
an sich bekannte Schneideinrichtung vo-rgesehen mit umlaufenden Messern, denen feststehende
Messer zugeordnet sind; ferner ist die Schneideinrichtung in einem S-chneidkanal
angeordnet, der einen Eingang und einen Ausgang aufweist; weiterhin sind im Bereich
des Ausgangs des Schneidkanals nahe der Schneideinrichtung Siebmittel im Schneidkanal.
angeordnet; an den Ausgang des Schneidkanals ist sodann ein Drurk- oder Sauggasförderer
angeschlossEn; an den Druck- oder Sauggasförderer schließt sich in Förderrichtung
eine Abscheideeinrichtung für das zu fördernde Polyurethan-Mehl an und schließlich
folgt auf die Abscheideeinrichtung, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines
Vor-ratsbehälters, eine Dosiereinrichtung für Polyurethan-Mehl, beispielsweise eine
Dosierbandwaage.
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Anhand der einzigen Figur der Zeichnung wird die vorerwähnte Einrichtung
näher erläutert.
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Die Zeichnung zeigt eine Schneideinrichtung 1, die von der Kqnstruktion
her im Prinzip an sich bekannt ist und die mit verhältnismäßig hoher Drehzahl rotierende
bzw. umlaufende, an einem nicht näher bezeichneten Rotor befestigte Messer 9 aufweist,
denen feststehende, ebenso wie die Messer 9 nur schematisch dargestellte Messer
10 zugeordnet sind.
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Die Schneideinrichtung 1 befinriet sich innerhalb eines Schneidkanals
11, der für die Zufuhr des zu zerkleinernden Materials, z. 8. Flocken aus Polyurethan-Weichschaum,
einen Eingang 12 aufweist. Andererseits weist der Schneidkanal 11 einen Ausgang
13 auf, in dessen Bereich
Siebmittel 14 angeordnet sind. Sie Siebmittel
14 bestehen zweckmäßig aus einem oder mehreren Sieben geeigneter Maschenweite. -
Der erwähnte Rotor der Schneideinrichtuno 1 wird von einem Motor 36 über nicht näher
bezeichnete Antriebsmittel wie Zahnradgetriebe, Antriebsriemen und dgl.
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mit ausreichend hoher Drehzahl angetrieben.
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An den Ausgang 13 schließt sich in Förderrichtung hinter den Siebmitteln
14 eine Rohrleitung 15 an, die das durch Zerschneiden, Zerspanen, Zerreißen oder
einem physikalisch ähnlichen Zerkleinerungsvorgang5 im vorliegenden Fall durch Zerschneiden,
erhaltene Material, nämlich Polyurethan-Mehl, unter Verwendung eines Druck- oder
Sauggasförderers 2 und über eine Rohrleituung 16 einer Abscheideeinrichtung 3 zuführt.
In der Abscheideeinrichtun-g 3 wird das Polyurathan-Mehl von dem zur Förderung verwendeten
Gas, z. 8.
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Kohlendioxid oder selbstverständlich auch Luft, weitgehend getrennt.
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Der nicht näher bezeichnete Ausgang der Abscheideeinrichtung 3 mündet
in einen Vorratsbehälter 17, der von einem Dosiermittel 18, z. 8. einer Zellenradschleuse,
abgeschlossen ist. An das Dosiermittel 18 schließt sich sodann ein Auslaß 19 an,
dessen auf der Zeichnung unteres Ende im 8ereich einer Waagschale 20 einer Waage
5 ausmündet.
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An die Abscheideeinrichtung 3 schließt sich ferner eine Rohrleitung
21 an, mit deren Hilfe das zur Förderung des Polyurethan-Mehls verwendete Gas in
eine weitere Abscheideeinrichtung 4 geleitet wird. Das noch in geringem Maß mit
Polyurethan-Mehl vermischte Gas wird in der AbscheideeLnrichtung 4 mit Hilfe von
Filtersäcken 22 vom Polyurethan-Mehl getrennt. Die Filtersäcke 22 schließen mit
ihrer
nicht näher bezeichneten Öffnung an das eine Ende eines Abluftkanals
30 an, in dessen Verlauf noch ein weiterer Druck- oder Sauggasförderer 31 vorgesehen
ist. Weiterhin sind die Filtersäcke 22 mit einer Rütteleinrichtung 23 antriebsverbunden,
die über eine Antriebsstange 28 mit einem Rüttelmotor 29 antriebsverbunden ist.
- Die Abscheideeinrichtung 4 mündet in einen Vorratsbehälter 24, der von einem Dosiermittel
25, z. B. einer Zellenradschleuse, abgeschlossen ist. An das Dosiermittel 25'schließt
ein Auslaß 26 an, der ebenfalls wie der Auslaß 19 über der-Waagschale 20 der Waage
5 ausmündet.
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Im Bereich der beispielsweise kippbar gelagerten Waagschale 20 befindet
sich der nicht näher bezeichnete Fördergurt eines Bandförderers 27. An den Bandförderer
27 schließt ein Förderkanal 32 an, in dem das Polyurethan-Mehl vorzugsweise mit
Hilfe mechanischer Mittel durch einen nicht näher bezeichneten Einlaß in einen Mischbehälter
6 gefördert wird bzw. werden kann.
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In den Mischbehälter 6 mündet außerdem eine Leitung 33 für die Zufuhr
eines der zur Herstellung von Polyurethan-Schaumstoff zu verwendenden Stoffes, insbesondere
für die Zufuhr von Polyol. - Ferner ist der Mischbehälter 6 mit einer Mischeinrichtung
34 versehen, die z. 8. aus einem nicht näher bezeichneten Motor, einem geeign-eten
Zwischengetriebe und nicht näher bezeichneten Mischwerkzeugen besteht, so daß eine
intensive-Vermischung von Polyurethan-Mehl und beispielsweise Polyol im Miscl1hehälter
6 zufriedenstellend durchführbar ist.
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Die im Mischbehälter 6 erhaltene Mischung kann über einen Auslaß 35
des Mischbehälters 6, eine Dosierpumpe 7 und einen Förderkanal 8 dem Mischkopf einer
an sich bekannten, nicht dargestellten Schäumanlage zugeführt werden.
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Selbstverständlich sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung noch
andere Ausführungsformen einer das erfindungsgemäße Verfahren ausnutzenden Einrichtung
oder gewisse Variationen der hier beschriebenen Einrichtung möglich. -Im übrigen
bedarf es keiner zusätzlichen Erläuterung der Arbeitsweise der vorbeschriebenen
Einrichtung ,riie Arbeitsweise dieser Einrichtung erklärt sich von selbst.
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Wesentlich im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist jedoch
die Tatsache, daß Polyurethan in geeigneter Konditionierung, beispielsweise und
insbesondere in Form von Flocken aus Polyurethan-Schaumstoff, dadurch zu Teilchen
der gewünschten Größenordnung zerkleinert wird, indem dieses Material zerschnitten,
zerspant, zerrissen oder zerhackt wird. Darüberhinaus ist wichtig, daß auf diese
Weise z. B. Schaumstoffabfall kontinuierlich zu Mehl mit Teilchen der gewünschten
Größenurdnung verarbeitet werden kann, so daß eine kontinuierliche Zufuhr dieses
so erzeugten Zusatzstoffes zu einer Schäumanlage möglich ist.