DE4020602C1 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wiederaufarbeiten
(Recycling) von duroplastischen PUR-Weichschäumen und die
Verwendung hierdurch hergestellter Materialien und Systeme, die
insbesondere zur Schallisolation, z. B. im Kraftfahrzeugbau,
eingesetzt werden.
Zur Schonung der Rohstoffquellen und zur dringend angezeigten
Verminderung der zur Entsorgung anfallenden Kunststoffmengen
werden heute zahlreiche Verfahren zur Aufarbeitung erprobt.
Z. B. ist es seit längerer Zeit gebräuchlich, beim Verarbeiten
thermoplastischer Materialien im Spritzgießverfahren in der
Regel sortenreine Recyclingmaterialien in gewissen
Prozentsätzen zuzusetzen, ohne daß die Materialqualität im
Vergleich zum Frischprodukt merklich reduziert ist.
Thermoplaste sind für solche Prozesse sehr gut brauchbar,
jedoch nicht Duroplaste bzw. Duromere. Aufgrund deren
chemischer Struktur ist es nach derzeitiger Ansicht nicht
möglich, diese Produkte aufzuarbeiten und in gleicher Weise wie
bei Thermoplasten einem Materialkreislauf zuzuführen.
Duroplaste sind in der Regel amorphe und bis zur
Zersetzungstemperatur beständige Kunststoffe. Die chemisch
meist unter Erwärmung herbeigeführte Reaktion führt zu einer
irreversiblen Vernetzung. Bei höheren Temperaturen zersetzen
sich die Duroplaste.
Darüber hinaus sind gemäß der Definition der Duromere, und
damit auch der PUR-Weichschäume, diese ausreagiert und daher
gemäß allgemeinerer Ansicht nicht in weiteren Prozessen
verarbeitbar.
PUR-Weichschäume gehören ebenfalls zu den Duromeren. Deswegen
wurde ein kostengünstiges Recycling insbesondere zur
unmittelbaren Wiederverwendung in Form von
Schallisolationsteilen bisher nicht für möglich gehalten.
Einige aufwendige Recyclingverfahren sind allerdings
beschrieben in Brandt: Kunststoff-Journal 9 (1975), Nr. 5,
S. 22-24. Der zerkleinerte bis pulverisierte Abfallschaum aus
z. B. Blockschaumbeschnitt wird mit einem auf 185-210°C
aufgeheizten Lösungsmittel auf Dialkanolamin in Glykol versetzt
und ca. 20 Std. gelagert. Aus der dabei ablaufenden chemischen
Reaktion entstehen regenerierte Polyole in sehr hohem
Prozentsatz im Verhältnis zur eingesetzten Gesamtmenge. Diese
Vorgehensweise scheidet jedoch aus Kostengründen aus.
Bekannt ist auch das "Cracken" von Schäumen durch Hydrolyse,
bei der mit Temperatur und Druck erreicht wird, daß OH-Gruppen
sich an andere Molekülreste anbinden. Dadurch entstehen Polyole
als Gemisch, die jedoch nicht mit den zur Schaumherstellung
verwendeten Polyolen als Ausgangsprodukt übereinstimmen.
Bekannt sind auch Verfahren, mit deren Hilfe Schnittschäume aus
z. B. Polyether-Polyolen und Isocyanaten zu Formteilen thermisch
verpreßt werden können. Hierbei liegen zumeist Zuschnitte in
Platinenform vor, die aus geschäumten Blöcken herausgeschnitten
worden sind.
Demgemäß ist es Aufgabe der Erfindung, ein wirtschaftlich
verwendbares einfaches Verfahren für das Recycling
duroplastischer PUR-Weichschäume anzugeben.
Das in Anspruch 1 angegebene erfindungsgemäße Verfahren löst
die Probleme der Wiederverwertung von duroplastischen
PUR-Weichschäumen.
Zerkleinerte PUR-Weichschäume verschiedener Rezepturen sowie
verschiedener Herstellungsprozesse und damit verschiedener
Dichte und Struktur werden ohne Zusatz eines polymeren
Bindemittels, wie es für die bekannten Flockenverbundschäume
benötigt wird, zu Folien unterschiedlicher Struktur
verarbeitet. Diese Strukturen sind denen von Korkmatten
ähnlich.
Die Figur zeigt schematisch das erfindungsgemäße Verfahren zur
Wiederverwertung von PUR-Weichschäumen.
Die Ausgangsmaterialien 1 mit beliebiger Dichte werden mit
Hilfe einer Mühle 2 auf etwa Linsengröße zerkleinert. Die
Dichten der zu recyclenden Schaumstoffe liegen im Bereich von
15-1000 kgm-3. Eine grobe Unterteilung läßt sich nach
ursprünglicher Herstellungs- oder Verwendungsart vornehmen. So
decken Schnittschäume etwa das Segment 15-40 kgm-3 ab,
Polsterschäume etwa 40-60 kgm-3, viskoelastische Schäume zur
Schallisolaton 60-80 kgm-3 mit Obergrenzen für Formschäume
speziell zur Luftschalldämmung im Bereich 500-1000 kgm-3.
Die zerkleinerten Weichschäume werden einer Windsichtung 3 zum
Entfernen von harten Fremdbestandteilen unterzogen, es sei
denn, daß solche Fremdbestandteile sicher ausgeschlossen werden
können. Nach der Windsichtung 3 werden die zerkleinerten
Weichschäume einer Verdichtung 4 zugeführt.
Dabei werden sie im allgemeinen ohne jede weitere Behandlung in
ein Werkzeug gegeben und unter Druck und Temperatur allmählich
bis auf eine Enddicke der Folie von wenigen Millimetern,
vorzugsweise 1-7 mm verdichtet. Bei einem beispielhaften
Verdichtungsvorgang betrug die Zufahrgeschwindigkeit der Presse
1 mm/sec. Die Presse verharrt dann nach Erreichen der Folien-
Enddicke im Kräftegleichgewicht mit Drücken und Preßzeiten, wie
sie als Beispiele in den Tabellen 1 und 2 angegeben sind.
Ebenso sind in diesen Tabellen die Objekttemperaturen
angegeben, also die Temperaturen an der Folienoberfläche. Die
Temperaturgrenzen sind durch die ablaufenden chemisch-
physikalischen Prozesse bedingt. Durch Temperatur und Druck
wird das Ancracken der Molekülketten ermöglicht. Höhere
Temperaturen als 210°C führen zu so starken Verkürzungen der
Molekülketten, daß kein genügender Zusammenhalt des Materials
gegeben ist und auf der Oberfläche ein schmieriger Film aus
öligen Crackprodukten entsteht. Es dürfen keine Bestandteile
mit Schmelzpunkten <150°C im zu verpressenden Material
enthalten sein.
Die aus Schaumstoffen entstehenden Recyclate eignen sich zur
Schallisolation. Sie erhalten durch einen speziellen Prozeß
haftende Oberflächen und bewirken dann durch kraftschlüssige
Ankopplung, z. B. an ein Karosserieblech, eine spürbare
Körperschalldämpfung. Aufgrund der Dichte von etwa
400-2000 kgm-3, entsprechenden Schichtdicken sowie der
Biegeweichheit ist gleichzeitig eine luftschalldämmende Wirkung
gegeben. Es können auch zerkleinerte PUR-Weichschäume mit
anhaftenden thermoplastischen Partikeln aus üblichen
schallisolierenden Schwerschichten und Teppichkaschierungen
verarbeitet werden. Die als Recyclat entstehenden Folien haben
Dicken zwischen etwa 1 mm und 5 mm.
Die als Recyclat entstehenden Folien mit überraschend hohen
mechanischen Kennwerten für z. B. Reißfestigkeit können abhängig
vom Herstellungsprozeß und der Materialdichte auch mit
adhäsiven Oberflächen hergestellt werden. Sie lassen sich dann
in Werkzeuge zur Herstellung bekannter Masse-Feder-Systeme zur
Schallisolaton so einarbeiten, daß für die Feder und damit das
ganze Teil kraftschlüssige Haftung am Blech erreicht wird, was
die akustische Wirksamkeit in jedem Fall erhöht.
Die alleinige Anwendung solcher Folien für vibrierende Bleche,
vorzugsweise Karosseriebleche, bewirkt dort gleichzeitige
Körperschalldämpfung und Luftschalldämmung.
Zur Windsichtung 3 ist zu bemerken, daß, sofern die
Ausgangsstoffe oder Systeme wie z. B. Polstersitze aus
Alt-Fahrzeugen Metallfäden oder sonstige harte
Fremdbestandteile enthalten, vor der Herstellung der Recyclate
die Windsichtung 3 vorgenommen werden sollte, die solche Stoffe
ausgliedert. Naturfasern dagegen wie Jute o. ä. müssen auf
Korngrößen wie bei üblichen Füllstoffen, also auf etwa den
Millimeterbereich, zerkleinert werden und lassen sich dann in
das Recyclat einarbeiten. Die Dichte der Endprodukte ergibt sich
unmittelbar aus dem Herstellungsprozeß.
In Verbindung mit Aluminiumfolienkaschierungen wird eine
Temperaturbeständigkeit bis zu 170°C erreicht. Dadurch sind
auch Segmente der Karosserie abzudecken, bei denen aufgrund der
Abgasführung, der Motorwärme und der Wärmeabstrahlung des
Katalysators mit verhältnismäßig hohen Temperaturen zu rechnen
ist.
Claims (10)
1. Verfahren zur Aufbereitung von duroplastischen
PUR-Weichschaumabfällen zur Herstellung von Folien, indem man
die Weichschäume auf Linsengröße zerkleinert, die zerkleinerten
Weichschäume, die keine Bestandteile mit Schmelzpunkten <150°C
enthalten, unter Druck und erhöhter Temperatur in einem
Werkzeug auf eine Enddicke von wenigen Millimetern verdichtet
und bei vorgegebenen Preßzeiten zu reißfesten Folien unterschiedlicher
Struktur ohne Zusatz eines polymeren Bindemittels
preßt, wobei die Dichten der aufzuarbeitenden Schaumstoffe im
Bereich von 15 bis 1000 kg/m³ liegen, die Preßdrücke in Abhängigkeit
von der Folienstruktur zwischen 50 und 150 bar
betragen, die Preßzeit etwa 3 bis 5 Minuten beträgt und die
Objekttemperatur der Folie beim Herstellungsprozeß zwischen
180°C und 210°C liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß vor der Zerkleinerung der verschiedenen PUR-Weichschäume
ggfls. Metalle und sonstige harte Fremdbestandteile wie z. B.
Hart-PVC entfernt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß auch zerkleinerte PUR-Weichschäume mit anhaftenden
Partikeln aus üblichen, thermoplastischen, schallisolierenden
Schwerschichten und ggfls. Teppichkaschierungen verarbeitet
werden können.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1-3,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei aufzuarbeitenden ungefüllten Schaumstoffen mit
Ausgangsdichten <100 kgm-3, ohne anhaftende Fremdpartikel,
Folien mit adhäsiven Oberflächen dadurch erzeugt werden, daß
Enddicken 1,5 mm und Enddichten 1000 kgm-3 erreicht werden.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1-4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schütthöhe im Werkzeug etwa 30 mm beträgt.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1-4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dichten des Endproduktes zwischen 400 und 2000 kgm-3
liegen.
7. Verwendung der Folien gemäß den Ansprüchen 1-6 zur
Luftschalldämmung in lärmbelasteten Räumen, insbesondere in
Fahrzeugen.
8. Verwendung der Folien gemäß den Ansprüchen 1-6 als
Einleger in akustischen Masse-Feder-Systemen zur gezielten
Erhöhung deren Luftschalldämmung.
9. Verwendung der Folien gemäß Anspruch 4 als Einleger in
akustischen Masse-Feder-Systemen zur kraftschlüssigen
Ankopplung an vibrierende Bleche zur Körperschalldämpfung und
Erhöhung der Luftschalldämmung.
10. Verwendung der Folien gemäß Anspruch 4 zur Körperschalldämpfung
vibrierender Bleche, insbesondere von Fahrzeugkarosserien.
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