Projekt 22884/01

Entwicklung eines Verfahrens zum direkten Recycling von PUR-Blockweichschaumstoffen auf der Basis von Polymerpolyolen über eine Recyclingpolyolstufe

Projektträger

H & S Anlagentechnik GmbH
Sandstr. 19
27232 Sulingen
Telefon: 04271/1011

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Ein stabiles Vorprodukt sollte durch Solvolyse der Polyurethan-Blockweichschaum-Abfälle (PUR-BWS) hergestellt, eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens entwickelt und gemeinsam mit den BWS-Herstellern die erzeugten neuen Solvolyseprodukte so standardisiert werden, dass aus unterschiedlichen Formulierungsvarianten immer ein gleichartiges Solvolysat erhalten wird. Ziel war dabei, das BWS-Solvolysat derart herzustellen, dass ein direkter Produktkreislauf in der Produktion der PUR-BWS möglich wird.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas Lösungskonzept besteht im wesentlichen·
in der Entwicklung eines Solvolyseverfahrens für PUR-BWS am Produktionsort,
in der Entwicklung eines standardisierungsfähigen Solvolysats,
in der Entwicklung ein einer neuartigen, flexibel auf Abfallströme reagierenden Anlage,
in der Entwicklung von Formulierungen, in denen die Solvolyseprodukte direkt wieder zur Produktion neuer PUR-BWS in der gleichen Produktionsanlage eingesetzt werden können.

Zunächst wurde das Solvolyseverfahren entwickelt, durch das die polymeren Feststoffe aus den PUR-BWS in Dispersion gehalten werden können. Auf Grund von Forderungen der Anwender wurden im Verlaufe der Vorhabensbearbeitung drei Varianten der Glykolyse, Glykolyse/Aminolyse und Aminolyse entwickelt sowie eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens realisiert.


Ergebnisse und Diskussion

Es wurde erfolgreich ein neues chemisches Verfahren, eine Verfahrenstechnologie und eine Anlage zur Herstellung von Dispersionspolyolen aus PUR-Blockweichschaumstoffen auf der Basis von Polymerpolyolen entwickelt. Das Gesamtverfahren besteht aus den drei Komponenten:

- Chemie der Umsetzung: Verwendung eines speziellen Polyamins in Kombination mit Wasser zur Herstellung von zwei Phasen in Form des Polyols einschließlich der Additiven der A-Komponente sowie der Oligoharnstoffkomponente;
- Verfahrenstechnik: der Prozess kann in Rührreaktoren einer speziellen Konstruktion der Rühreinrichtungen, der Dosierung und des Ablasses des Produktes mit einer Splitting-Einheit bei bestimmter Rührergeschwindigkeit und Temperatur so durchgeführt werden, dass die Dispersion des Styren-Acrylnitril-Copolymer (SAN) im Polyol stabil bleibt;
- Reaktor: Ein modifizierter Rührreaktor mit einer angepassten Dosiervorrichtung für Feststoffe und Flüssigkeiten, einer speziellen Rührwerkskonstruktion und einer Ablassvorrichtung mit Splitting der Komponenten wurde zur optimalen Durchführung des Verfahrens entwickelt.

Damit wurde ein Verfahrens- und Anlagenkonzept für eine Gesamtanlage einschließlich der Vorbehandlung der PUR-BWS-Flocken erfolgreich entwickelt. Innerhalb des Gesamtkonzepts mussten einige Verfahrensbestandteile völlig neu entwickelt werden und es ergaben sich überraschende Lösungen, die bei Beginn des Vorhabens nicht erkennbar waren.
Hierbei handelt es sich insbesondere um:
- die Chemie des Verfahrens. Die Entwicklung wurde mit der Glykolyse begonnen und erfolgreich ein Dispersionspolyol mit einer stabilen Dispersion von SAN- und Oligoharnstoffteilchen durch Umset-zung der PUR-BWS mit Glykolen und Aminen entwickelt, wobei verschiedene Amine und Glykole eingesetzt werden können. Die Entwicklung auf dem Markt stellte jedoch neue Forderungen an die Polyole, so dass ein völlig neues Verfahren entwickelt wurde, durch das ein reines SAN-Dispersionspolyol, jedoch einschließlich der Additiven der A-Komponente aus dem ursprünglichen Schaum, durch Aminolyse hergestellt werden kann.
- das Verfahren selbst. Es zeigte sich überraschend, dass sowohl für die zunächst entwickelten SAN-Oligoharnstoff-Disperionspolyole als auch für die A-Komponenten auf Dispersionspolyolbasis eine relativ niedrige Reaktionstemperatur von 170 bis 180°C erforderlich ist und dass in beiden Fällen hohe Scherkräfte der Mischung nicht erforderlich sind, sondern zwar speziell entwickelte, jedoch den Standardrühraggregaten nahekommende Rührvorrichtungen besser geeignet und dabei Rührergeschwindigkeiten von 50 bis 150 min-1 zur Dispergierung der Feststoffe ausreichend sind.
- die Anlage. An der Anlage sind die neu entwickelten Dosier- und Ablass- einschließlich Splittingsysteme neu und für diese Verfahrensweise speziell auch neu entwickelt und erprobt worden.

Bei dem Gesamtverfahren mit den beschriebenen neuartigen Lösungen auf dem Stand eines 100 l-Reaktors erscheint eine Übertragung in den Maßstab 1 : 10, d. h. auf den 1 m³-Reaktor, ohne weitere Veränderungen möglich, da die Übertragung von der 10 l-Miniplant auf den 100 l-Reaktor ebenso möglich war, ohne dass gravierende neue Probleme auftraten.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Zunächst wurden die Ergebnisse nur potentiellen Interessenten im In- und Ausland vorgestellt, eine Patentanmeldung wird gegenwärtig diskutiert. Eine weitergehende Veröffentlichung wird nach der Patentanmeldung geprüft, eine Darstellung auf der PUR EXPO 2008 wird erwogen.


Fazit

Mit dem neu entwickelten Polyol lassen sich ökonomisch und ökologisch vorteilhaft A-Komponenten ho-her Qualität aus Blockweichschaumstoffen mit einer relativ einfachen Technologie gewinnen.

Übersicht

Fördersumme

120.000,00 €

Förderzeitraum

31.08.2005 - 31.12.2006

Bundesland

Niedersachsen

Schlagwörter

Klimaschutz
Ressourcenschonung
Umweltforschung
Umwelttechnik