Projekt 05164/01

Stoffliche Wiederverwertung von unterschiedlich vernetzten Polyurethanschäumen

Projektträger

Universit√§t Gesamthochschule Kassel Institut f√ľr Werkstofftechnik Kunststoff- und Recyclingtechnik
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34109 KasselZielsetzung und Anlass des Vorhabens Wegen ihres duromeren Charakters gelten Polyurethane als schwer oder nicht wiederverwertbar. Besonders betrifft das stark vernetzte PUR-Hartsch√§ume. Trotz intensiver Entwicklungsarbeiten gibt es derzeit kein Verfahren, das in industriellem Ma√üstab realisiert wird. Der Schwerpunkt dieses Forschungsvorhabens umfa√üte das werkstoffliche Recycling. Dazu wurden unterschiedlich vernetzte Sch√§ume, die √ľberwiegend von Partnerfirmen eingesetzt werden, nach dem Flie√üpre√üverfahren zu neuen Produkten verarbeitet. Dieser Proze√ü wurde optimiert und die Produkte werkstofflichen Pr√ľfungen unterzogen. In Kooperation mit Partnerfirmen wurde auch der Einsatz von PUR-Recyclaten in neuen PUR-Hartsch√§umen weiterentwickelt (RemoTec-Verfahren). Die bei der Verarbeitung entstehenden Emissionen wurden analytisch untersucht, unter besonderer Betrachtung der FCKW-Problematik. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm ersten Jahr der Projektbearbeitung wurden folgende Untersuchungen durchgef√ľhrt: - Zerkleinerungsversuche verschiedener Polyurethansysteme (Anschaffung einer Laborm√ľhle) - Ausbau und Erprobung der Verarbeitungsanlagen (Entwicklung und Bau eines geeigneten Pre√üwerkzeuges unter Ber√ľcksichtigung k√ľnftiger Emmissionsmessungen, Kapselung der Anlage) - Entwicklung des Flie√üpre√üverfahrens f√ľr PUR-Hartsch√§ume - Entwicklung einer analytischen Methode zur Erfassung der Emissionen von Polyurethansch√§umen Im zweiten Bearbeitungsjahr wurden folgende Schwerpunkte berarbeitet: - Optimierung der Verarbeitungsparameter f√ľr stark vernetzte PUR-Hartsch√§ume mit dem neuen Pre√üwerkzeug und Ermittlung der mechanischen Eigenschaften der erhaltenen Produkte - Untersuchungen der Formteile mit PUR-Schaum-Recyclaten (hergestellt nach RemoTec-Verfahren) - Entwicklung und Optimierung der analytischen Methoden und Probennahme der Emissionen mit dem neuen Pre√üwerkzeug - Systematische, analytische Untersuchungen zur FCKW-Problematik von PUR-Hartsch√§umen (mit Kooperationspartnern) Ergebnisse und Diskussion Es konnte anhand von mehreren, unterschiedlichen PUR-Materialien erstmalig nachgewiesen werden, da√ü das Flie√üpre√üverfahren auch f√ľr die Wiederverwertung von Hartsch√§umen anwendbar ist. Die Verarbeitungsparameter m√ľssen jedoch jedesmal, abh√§ngig vom PUR-System, optimiert werden. Die besten mechanischen Eigenschaften und die beste Qualit√§t der Oberfl√§che wurden bei h√∂heren Werkzeugtemperaturen (210¬įC bis 250¬įC), l√§ngeren Pre√üzeiten (3 bis 6 min.) und kleineren Partikelgr√∂√üen (unterhalb der Porengr√∂√üe, 0,2 mm) erzielt. Eine Steigerung der Kennwerte ist bis zur Zersetzungsgrenze des Materials m√∂glich. Der Pre√üdruck beeinflu√üt die mechanischen Eigenschaften nicht so stark wie Pre√ütemperatur und -zeit, wobei diejenigen Proben die h√∂chsten Festigkeitswerte aufweisen, die mit einem maximalen Pre√üdruck von ca. 480 bar gepre√üt wurden. Mit kleinerer Korngr√∂√üe wurden die Recyclat-Proben homogener. Die Korngr√∂√üe 0,125 mm ergab die beste Oberfl√§chenqualit√§t. Mehrmalige Verarbeitung von PUR-Hartschaum-Recyclaten (bis 5 mal) mittels des Flie√üpre√üverfahrens ist m√∂glich und hat keinen negativen Einflu√ü auf die mechanischen Eigenschaften. Eine Modifikation des Flie√üpre√üens durch die Zugabe von PUR-Weichschaum-Recyclaten f√ľhrt zu einer √Ąnderung des mechanischen Verhaltens: Elastizit√§t, Rei√üdehnung und Schlagz√§higkeit steigen mit zunehmendem PUR-Weischaum-Anteil. Zielsetzung der Bestimmung des Restgehaltes an F11 war es, zu zeigen, durch welche Ma√ünahmen der Restgehalt im PUR-Schaum reduziert werden kann. Einflu√ügr√∂√üen waren verschiedene Korngr√∂√üen, Temperaturen und techn. Vakuum. Zur Bestimmung des Restgehaltes konnten zwei verschiedene analytische Methoden entwickelt werden. Die Analysenergebnisse erlauben folgende Schlu√üfolgerungen: Durch mechanische Zerkleinerung kann der F11-Gehalt auf einen bestimmten Grenzwert reduziert werden. Im Falle eines systematisch untersuchten PUR-Schaumes lag dieser Wert bei ca. 3 Gew.%. Selbst eine Zerkleinerung des Materials unter die Zellgr√∂√üe bewirkt keine weitere Freisetzung von FCKW. Durch thermische Behandlung kann der Restgehalt F11 erwartungsgem√§√ü weiter reduziert werden. Je nach Zerkleinerungsgrad des Materials verl√§uft die Freisetzung des F11 unterschiedlich schnell. Unter dem Einflu√ü eines techn. Vakuums (300 mbar) kann der F11-Gehalt nur unwesentlich verringert werden. F√ľr die Probennahme und analytische Erfassung der Emissionen w√§hrend des Flie√üpre√üverfahrens konnte eine zuverl√§ssige Methode entwickelt werden. Erst die Kombination verschiedener Adsorbentien in sog. Sandwitch-Einheiten f√ľhrte zur gleichzeitigen Erfassung sowohl der leicht- als auch schwerfl√ľchtigen Substanzen. Durch Optimierung des analytischen Systems konnten zumindest die Hauptkomponenten der Emissionen erfa√üt werden. Insgesamt erh√§lt man komplexe Chromatogramme (bis zu 170 Einzelkomponenten). Die nach dem RemoTec-Verfahren hergestellten Formteile weisen gute physikalisch-mechanische Eigenschaften auf, was die Anwendung von solchen Produkten f√ľr technische Isolierungen erm√∂glicht. Nach diesem Prinzip hergestellte Teile k√∂nnen z.B. als innere Schicht zur Isolierung von Hei√üwasserspeichern eingesetzt werden. Dadurch wird ein echter Material-Kreislauf gesichert. Die werkstoffliche Wiederverwertung von PUR-Sch√§umen mittels des RemoTec-Verfahrens ist auch aus √∂konomischen Gr√ľnden vorteilhaft (Kostensenkung um ca.10 - 15% beim Einsatz von Recyclaten). √Ėffentlichkeitsarbeit und Pr√§sentation ¬∑ D. Kardasz, J. Zicans, A.K. Bledzki, M. Kalnins -Recycling of foamed polyurethane, Seminar Advances in new polymer materials, 3. - 4. Juli 1995, Riga/Lettland ¬∑ D. Kardasz, J. Zicans, A.K. Bledzki - Recycling von Polyurethanen, Konferenz Polymere-Umwelt- Recycling, 27. - 29. September 1995, Stettin/Polen ¬∑ A.K. Bledzki - M√∂glichkeiten und Praxis des Recyclings von PUR-Produkten, Konferenz INTERPUR¬ī95, 22. - 24. Oktober 1995, Bydgoszcz/Polen ¬∑ D. Kardasz, M. Klein, A.K. Bledzki, H. Parlar - Poster Recycling of rigid polyurethane-foams - compression moulding. Determination of trichlorofluoromethane R 11, Kongre√ü R¬ī97 Recycling, Recovery, Re-integratin, 4. - 7.02.1997, Genf/Schweiz ¬∑ Presseberichte √ľber dieses Projekt und Kooperation mit mittelst√§ndigen Unternehmen (insgesamt 10, u.a. FAZ, HNA Hessische Allgemeine, Publik - Hochschulzeitung, Euwid, Firmen-Zeitschriften). Fazit Die in dem Projekt erzielten Ergebnisse zeigten, da√ü sowohl mit dem Flie√üpre√ü- als auch mit dem RemoTec-Verfahren PUR-Hartsch√§ume erfolgreich recycliert werden k√∂nnen. Die hergestellten Materialien weisen gute mechanische Eigenschaften auf und k√∂nnen in verschiedenen technischen Bereichen eingesetzt werden. Es konnte nachgewiesen werden, da√ü trotz Feinzerkleinerung und Entgasung ein Restgehalt an F11 im Material verbleibt. Dennoch werden vom Gesetzgeber keine unteren Konzentrationsgrenzen angegeben, unterhalb der das in Verkehr bringen eines solchen Materials erlaubt w√§re. Hauptemissionsprodukte sind die dem PUR-Schaum zugesetzten Treibmittel, Katalysatoren und Flammschutzmittel.

√úbersicht

Telefon

0561/804-3690

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Bundesland

Hessen

Fördersumme

102.123,91 ‚ā¨

Förderzeitraum

01.11.1994 - 31.10.1996