Projekt 11570/01

Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung von Weichschaumpolyol aus Weichschaumabfällen

Projektdurchführung

EPIK GmbHEntwicklung und Produktion innovativer Kunststoffteile
Gewerbeparkring 29
15517 Fürstenwalde

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Die Hauptmenge von Polyurethan-Weichschaumstoffabfällen aus Produktionsprozessen und der Kfz-Demontage wird verbrannt oder deponiert. Ohne wesentliche Wertminderung sollen diese Abfallstoffe wieder in den Wirtschaftskreislauf zurückgeführt werden. Durch eine Kombination aus Glykolyse und Aminolyse sollen in einer einstufigen Reaktion Weichschaumpolyole hergestellt werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Entwicklungen wurden in folgenden Arbeitsschritten durchgeführt:

- Grundlagenuntersuchungen unter Laborbedingungen mit verschiedenen Glykolen d Aminen im 5 l -Sulfierkolben mit Rührer
- Entwicklung und Herstellung eines 90 l und 150 l Edelstahlreaktors einschließlich Konfiguration
- Auswahl von Varianten und Herstellung größerer Polyolmengen in den vorhandenen Anlagen und Reaktoren
- Bestimmung der Kenndaten durch potentiometrische Analyse, Gaschromatograph- Massenspektroskop, Rheovibron und Myrenne-Pendel
- Herstellung von PUR-Schäumen mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften und elastischer Polyurethansysteme.


Ergebnisse und Diskussion

- Die Geschwindigkeit der Umsetzung wird wesentlich durch die Basizität des eingesetzten sekundären Amins und die Kettenlänge des Glykols, aber auch durch die Reaktionsbedingungen bestimmt. Die Qualität der hergestellten Recyclatpolyole wird hauptsächlich durch die Reaktionsbedingungen, die Menge und Art des eingesetzten Glykols bestimmt. Die Wesentlichen Charakteristika sind dabei die Reaktivität der Hydroxylgruppen und die Löslichkeit der bei der Spaltung entstehenden Produkte, im wesentlichen der als Hartsegmente in den Polyurethanen vorliegenden Polyharnstoffe.
- Es wurden Reaktionstemperaturen zwischen 130 und 200oC erprobt. Die günstigste Reaktionstemperatur wurde mit 165oC ermittelt.
- Von den Glykolen erwiesen sich die Ethylenglykole als diejenigen mit der besseren Löslichkeit für die Polyharnstoffe. Die Reaktivität der Ethylenglykole ist jedoch so hoch, dass eine überdurchschnittliche Reaktivität der Recyclat-Polyole erzeugt wird. Das Optimum von Löslichkeit und Reaktivität wurde beim Dipropylenglykol gefunden.
- Nahezu gleiche Umsetzungen wurden beim n-Methylhexylamin und beim Di-n-butylamin erzielt. In Ansatzvarianten im 6l-Kolben, im 90l-Reaktor und im 150l-Reaktor wurde Polyethylenglykol 200 bzw. Dipropylenglykol als Glykolkomponente und Di-n-butylamin als sekundäres Amin erprobt.
- Es wurden elastische Materialien wie halbharte Schaumstoffe im Dichtebereich zwischen 80 und 300 g/l und Beschichtungen mit Shore-Härten zwischen A 65 und D 45 hergestellt. Die gute Verarbeitbarkeit der Systeme und die hohe Qualität der halbharten Produkte veranlassten dazu, nicht mehr auf die Herstellung von Polyolen für Weichschaumstoffe, sondern auf die Rezeptierung hochwertiger elastischer bzw. halbharter Polyurethansysteme zu orientieren.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

- Vorträge anlässlich des Wildauer Workshops 1998 und 1999

- Vorträge zur Tagung der Beckmann-Akademie in Wismar Juni 1999

- Veröffentlichung in den Wildauer Beiträgen II 1999

- Poster auf der Polyurethanes EXPO `99 in Orlando (USA) September 1999

- Deutsche Patentanmeldung zum PCT-Patent April 1999

- Präsentation mit mittelständischen Unternehmen der Region Mai 1999


Fazit

Durch die kombinierte Aminolyse/Glykolyse können aus PUR-Weichschaum-Stoffabfällen qualitativ hochwertige Recyclat-Polyole erhalten werden, die zu hochwertigen halbharten und elastischen Polyurethanen mit einer sehr wenig ausgeprägten Phasenstruktur mit der Zielstellung halbharte Schaumstoffe und Beschichtungen verarbeitet werden können. Aus dem Ursprungsmaterial wird nicht wieder das gleiche Neumaterial hergestellt, sondern ein anderes, mit eventuell noch höherer Wertschöpfung. Damit wird für Recyclingtechnologien ein prinzipiell neuer Weg gewiesen, der auf Grund der erzielbaren Marktpreise zu einer besseren Akzeptanz der Recyclingprodukte und damit zu einer höheren Wiederverwertungsrate von Kunststoffen führen kann.