Verfahren zur Erzeugung von im wesentlichen homogenen Mischungen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von im wesentlichen homogenen Mischungen reaktionsfähiger Substanzen.

Die chemische Verfahrenstechnik kennt zahlreiche Metho¬ den, miteinander reaktionsfähige Substanzen so mitein¬ ander zu mischen, daß sie in einer gewünschten Weise miteinander reagieren. Die Vielzahl der Methoden spie¬ gelt die Problematik der Herstellung von Mischungen wieder. So ist es vielfach üblich, in verdünnenden Lö¬ sungsmitteln, die gleichzeitig der Energiezufuhr oder - abfuhr dienen, zu arbeiten, wobei alle Reaktionskompo¬ nenten im Losungsmittel gelöst vorliegen oder die Reak¬ tionspartner allmählich, etwa tropfenweise, vereinigt werden. Andere Mischtechniken beinhalten das Zusammen¬ führen zweier Eduktstrome in einer Reaktionskammer, das allmähliche Auflosen oder Abreagieren einer ersten Kom¬ ponente in einem eine oder mehrere weitere Komponenten enthaltenden Reaktionsmedium oder die Steuerung von Re¬ aktionen durch die Zugabe von Katalysatoren. Vielfach wird zur Herbeiführung einer für die Reaktion erforder¬ lichen guten Durchmischung des Reaktionsmediums auf me¬ chanische oder andere Rührwerkzeuge zugegriffen. Den¬ noch bleibt die Herstellung einer möglichst homogenen und für den jeweiligen Zweck optimalen Mischungen reak¬ tionsfähiger Substanzen problematisch, insbesondere deshalb, weil die chemischen Reaktionen bereits während des Mischverfahrens anlaufen, also bevor ein optimale Vermischung der Komponenten hergestellt ist. Dies wirkt

sich häufig auf die Ausbeute und Reinheit der Produkte aus und führt damit zu erhöhten Kosten für die Pro¬ dukte, sei es wegen geringer Ausbeute, aufwendiger Rei¬ nigungsverfahren oder hohen apparativen Aufwands zur Herstellung der Mischungen.

Vielfach wird auch zur Optimierung chemischer Reaktio¬ nen in großen Lösungsmittelmengen gearbeitet, um über den Verdünnungseffekt das Mischverhalten der Reaktions¬ partner und damit den Reaktionsverlauf zu beeinflußen. Große Lösungsmittelmengen erfordern aufwendige Aufar¬ beitungsverfahren, abgesehen davon, daß die Lösungsmit¬ telmengen nicht nur bereitgestellt, sondern auch ge¬ handhabt, abgetrennt, gereinigt/wiederaufbereitet bzw. beseitigt werden müssen.

Insbesondere bei der Umsetzung hoch reaktiver Substan¬ zen kann es zu unerwünschten Folgereaktionen kommen, wenn es nicht gelingt, die Reaktionspartner homogen zu verteilen. Eine solche Verteilung ist aber dann proble¬ matisch, wenn eine Substanz in eine zweite eingemischt werden muß, wie dies häufig im Labor mit Hilfe von Tropftrichtern vorgenommen wird. Dort wo die zugesetzte Substanz in das Reaktionsmedium gelangt, bildet sich momentan eine hohe Konzentration aus, die bei schnell ablaufenden Reaktionen mit herkömmlichen Misch- und Rührwerken nicht mehr schnell genug abgebaut werden kann, um eine nur punktuelle Umsetzung mit Folgereak¬ tionen zu vermeiden.

Entsprechendes gilt auch bei der Herstellung und weite¬ ren Verarbeitung von Kunststoffen, wenn mehrere Reakti¬ onspartner vorhanden sind. Punktuelle Reaktionsschwer¬ punkte können zu punktuell veränderten Reaktionsbedin¬ gungen führen und damit Einfluß auf die Natur, Struktur oder Verteilung der Produkte nehmen. Dies gilt bei¬ spielsweise auch für katalysierte Reaktionen, wenn der

Katalysator nicht homogen verteilt ist. Solche Inhomo¬ genitäten treten beispielsweise auch bei der Aushärtung von Polyurethanschäumen auf, wenn beispielsweise feuch- tigkeitshärtende Schäume mit Eintritt der Luftfeuchtig¬ keit von außen nach innen durchhärten, bei 2K-Schäumen die zweite Komponente nur unvollständig mit der ersten Komponente vermischt wird und daher nur lokal abrea¬ giert oder bei der Aufarbeitung von Prepolymerrückstän- den einerseits Reaktionen mit eingeschlepptem Wasser ablaufen, andererseits mit einem zugesetzten Agens. Da die Reaktionen nach Verfügbarkeit der reaktionsf higen Substanzen ablaufen, ergeben sich Inhomogenitäten hin¬ sichtlich der Produkte wie auch Probleme bei der Durch¬ führung der Wiederaufarbeitungsverfahren, insbesondere auch deshalb, weil durch die gleichzeitige Gegenwart von bis auf einen kleinen Rest entleerten, unvollstän¬ dig geleerten oder unbrauchbar gewordenen Dosen Prepo- lymere unterschiedlicher Qualität, unterschiedliche Mengen an Härtern und bei feucht gewordenen Dosen auch unterschiedliche Wassermengen in das Verfahren einge¬ tragen werden. Hier ergibt sich dann zudem eine char¬ genabhängige Qualität der Produkte.

Es besteht deshalb Bedarf an einem Mischverfahren, mit dem es möglich ist, miteinander reaktionsfähige chemi¬ sche Substanzen im wesentlichen homogen zu vermischen, ohne daß es, vor Beendigung des Mischverfahrens, zu ei¬ ner Reaktion kommt.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs ge¬ nannten Art gelöst, bei dem die Substanzen getrennt voneinander in eine Kältezone eingebracht und soweit abgekühlt werden, das sie in festem und unreaktivem Zu¬ stand vorliegen, und danach in feinverteiltem Zustand in die Mischzone eingebracht und dort miteiander ver¬ mischt werden, wobei die Temperatur in der Mischzone

unterhalb der Erweichungstemperatur der darin erhalte¬ nen Mischung gehalten wird.

Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten Mi¬ schungen sind nur bei den jeweiligen tiefen Temperatu¬ ren stabil, so daß bei Temperatursteigerung eine Reak¬ tion dann eintritt, wenn eine zum Starten der Reaktion notwendige Mindesttemperatur überschritten wird. In der Regel kann davon ausgegangen werden, daß eine langsame Reaktion bei Erreichen der Schmelztemperatur einer der reaktionsfähigen Substanzen anläuft. Es kommt deshalb darauf an, daß die Substanzen für sich und in Mischung unterhalb der jeweiligen Erweichungstemperatur gehalten werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient dazu, mindestens zwei Komponenten zusammenzumischen; es können aber auch mehr als zwei Komponenten miteinander vermischt werden. Eine der Komponenten kann auch ein Katalysator sein. Des weiteren ist es möglich, bei der Erzeugung dieser Mischungen Zusatzstoffe, die in daraus hergestellten Produkten enthalten sein sollen, hinzuzumischen, wie auch Lösungsmittel, die für den Ablauf der Reaktion von Bedeutung sein können, beispielsweise zur Temperatur- Steuerung. In der Regel ist wenigstens eine der reakti¬ onsfähigen Substanzen unter Normalbedingungen oder bei der Reaktionstemperatur eine Flüssigkeit oder liegt in Lösung vor.

Die erfindungsgemäßen erhaltenen Mischungen können so¬ fort weiterverarbeitet werden, indem sie auf eine zur Reaktion zuträgliche Temperatur gebracht oder in ein Reaktionsmedium eingebracht werden, oder sie können in gekühltem Zustand gelagert oder transportiert werden. Es ist auch denkbar, solche reaktionsfähige Mischungen geeignet abzupacken oder in eine für einen Einsatzzweck geeignete Form zu bringen und in gekühltem Zustand auf-

zubewahren, so daß sie für ihren Einsatz an einem ande¬ ren Ort nur einer Kühlbox entnommen und dort eingesetzt werden können. Dies kann beispielsweise in einem chemi¬ schen Labor oder Betrieb geschehen, aber auch durch einen Handwerker, der beispielsweise eine reaktionsfä¬ hige Mischung zur Erzeugung eines Schaumstoffs an einen gewünschten Ort bringt und dort durch Temperatureinwir¬ kung aufschäumen läßt. Eine weitere Einsatzmöglichkeit wäre beispielsweise eine Mischung reaktionsfähiger Sub¬ stanzen, die bei tiefer Temperatur unverändert neben¬ einander lagern, jedoch bei Temperatursteigerung, bei¬ spielsweise über 0°C eine Farbreaktion hervorrufen, so daß eine solche Mischung als Indikatorsubstanz für die ununterbrochene Funktionsfähigkeit von Kühleinheiten verwandt werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise bei einer Temperatur durchgeführt, die unterhalb - 80°C liegt. Besonders zweckmäßig ist die Durchführung des Verfahrens bei der Temperatur flüssigen Stickstoffs. Zweckmäßigerweise wird dann unter Sauerstoffausschluß gearbeitet, der aber auch bei höheren Temperaturen und sauerstoffempfindlichen Substanzen geboten sein kann.

Bei den miteinander reaktionsfähigen Substanzen handelt es sich in der Regel um flüssige Substanzen bzw. um we¬ nigstens ein flüssige Substanz, die als Lösungsmittel für eine oder mehrere Substanzen dienen kann. Insoweit kommt es darauf an, diese flüssige Substanz in eine die Reaktionsfähigkeit unterbindende feste Form zu bringen, was in der Kältezone geschieht. Naturgemäß können auch in Lösung befindlich Substanzen eingesetzt werden, ins¬ besondere dann, wenn das Lösungsmittel für die spätere Reaktion benötigt wird.

Um die zum Einsatz kommenden reaktionsfähigen Substan¬ zen in die zur Mischung erforderliche feinverteilte

Form zu bringen, sind beliebige Zerkleinerungsverfahren anwendbar. Besonders bevorzugt sind Sprühverfahren, bei denen die flüssige Substanz oder die Substanz in Lösung unter Abkühlung verdüst wird, so daß ein feinteiliges Pulver anfällt. Eine weitere bevorzugte Möglichkeit ist die Pulverisierung der zunächst in grober Form verfe¬ stigten reaktionsfähigen Substanz in einer Mühle, einem Hammerwerk oder dergleichen. Weiterhin ist es möglich, über ein Sprühtrocknungsverfahren die Substanz in Pul¬ verform zu gewinnen, wobei ggf. erst das Pulver auf die für das Mischverfahren benötigte tiefe Temperatur abge¬ kühlt wird.

Die erfindungsgemäß zum Einsatz kommende Mischzone ist zweckmäßigerweise ein Sprühturm. In diesen Sprühturm kann beispielsweise eine erste Substanz in Form eines feinteiligen Pulvers von oben eingegeben werden und eine zweite oder weitere reaktionsfähige Substanzen un¬ ter Abkühlung und Verfestigung eingedüst werden. Um die verfahrensgemäß erforderliche tiefe Temperatur im Sprühturm zu gewährleisten, kann es dabei erforderlich sein, flüssigen oder gasförmigen Stickstoff zur Tempe¬ ratursteuerung einzudüsen, wobei zur Erzielung eines Verwirbelungseffekts die Eindüsung kalten gasförmigen Stickstoffs im unteren Bereich des Sprühturms und der Austritt am oberen Ende bevorzugt ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich beson¬ ders für den Einsatz bei der Aufbereitung von Em¬ ballagen, die reaktionsfähige Rückstände enthalten. Besonders genannt seien hier Emballagen, die isocyanathaltige Prepolymere für Polyurethanschäume enthalten. Im weiteren sei das erfindungsgemäße Verfahren deshalb im Rahmen eines Wiederaufberei¬ tungsverfahrens für Kartuschen beschrieben, die isocyanatgruppenhaltige Prepolymere für Po¬ lyurethanschäume enthalten.

Rückstandhaltige Emballagen, wie sie beispielsweise in Form von ganz oder teilweise entleerten Kartuschen in großen Mengen anfallen, werden zunehmend zu einem Ent¬ sorgungsproblem. Eine Ablagerung auf Deponien verbietet sich aus Gründen des Umweltschutzes, da die darin ent¬ haltenen Rückstände in die Atmosphäre, ins Erdreich oder ins Grundwasser gelangen können und dort zu erheb¬ lichen Schäden führen können. Entsprechendes gilt für die Verbrennung, die insbesondere bei chemisch-techni¬ schen Produkten häufig nur unvollständig ist und große Mengen Schadstoffe erzeugt, die, wenn überhaupt, nur durch aufwendige Maßnahmen gebunden werden können. In¬ soweit führt eine Verbrennung zwar zu einer starken Verminderung des Abfallvolumens, nicht aber notwendig zu einer Beseitigung der Umweltbeeinträchtigung.

Besondere Probleme entstehen dann, wenn die in den Em¬ ballagen enthaltenen Rückstände selbst reaktionsfähige und unter Umständen auch toxische Produkte darstellen, wie dies beispielsweise bei isocyanathaltigen Prepoly- meren für Polyurethanschäume der Fall ist. Ensprechen- des gilt auch für andere reaktive Kunststoffprodukte, beispielsweise selbsthärtende oder härtbare Abmischun- gen für Beschichtungen, Klebstoffabmischungen, etc.

Vielfach werden Polyurethanschäume aus Kartuschen aus¬ gebracht, die ein Polyurethanprepolymer zusammen mit benötigten Additiven enthalten. Diese Kartuschen können nach Gebrauch nicht erneut verwandt werden. Anderer¬ seits stellen sie Problemabfall dar, der einer normalen Entsorgung nicht zugänglich ist.

Im Rahmen der Bemühungen zur Eindämmung des Haus- und Gewerbeabfalls werden zunehmend Maßnahmen diskutiert und verordnet, die die Hersteller zwingen, die Verpak- kung ihrer Produkte nach Gebrauch zurückzunehmen und

selbst für die Wiederverwendung bzw. Beseitigung zu sorgen. Durch solche Maßnahmen ist es erforderlich ge¬ worden, nach Wegen für eine wirtschaftliche Behandlung solchen Abfalls zu suchen. Bei der Behandlung von zu¬ rückgenommenen Kartuschen für die Polyurethanschaumher¬ stellung ergeben sich eine Reihe von Problemen, die die wirtschaftliche Wiederaufbereitung erschweren. Bei¬ spielsweise kann ein Teil der zurückgenommenen Kartu¬ schen wegen eingedrungener Feuchtigkeit bei unsachge¬ mäßer Lagerung oder Behandlung unter Druck stehen, der sowohl die Öffnung als auch die Verbrennung zu einem Problem macht. Weiterhin weisen die Kartuschen einen unterschiedlichen Füllungszustand auf, der von überal¬ terten Kartuschen mit praktisch vollständiger Prepoly- merfüllung, die aufgrund eines blockierten Ventils nicht mehr ausgebracht werden kann, bis hin zu prak¬ tisch vollständig entleerten Kartuschen mit nur noch an den Randungen anhaftendem Rest von Prepolymer in unver- netzte bis vernetztem Zustand reicht.

Bislang sind eine Reihe von Verfahren zur Aufbereitung von Emballagen, darunter auch Aerosoldosen für die Po¬ lyurethanschaumerzeugung, bekannt geworden. So wurde beispielsweise vorgeschlagen, Druckdosen über ein Schleusensystem in eine unter Inertgas stehende Anlage einzuschleusen und dort zu zerkleinern. Ferner sind Verfahren bekannt geworden, Aerosoldosen in eine Anlage einzuschleusen, dort zu zerkleinern und die Inhalts¬ stoffe mit geeigneten Lösungsmitteln zu extrahieren. Bei diesen Verfahren werden sowohl die Emballagenmate¬ rialien als auch die Inhaltsstoffe (Prepolymer, Treib¬ gas) gewonnen.

Diese bekannten Verfahren, die teilweise recht lei¬ stungsfähig sind und praktiziert werden, sind aber hin¬ sichtlich Arbeitssicherheit, Verfahrensführung und Qua¬ lität der Produkte verbesserungsfähig. Es bereitet Pro-

bleme, die in den Emballagen enthaltenen Rückstände auf einfache Art und Weise zu separieren und homogene Pro¬ dukte für eine geeignete Weiterverwendung zu erhalten.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, re¬ aktionsfähige Rückstände von Emballagen auf eine völlig ungefährliche Art weiterzuverarbeiten. Die reaktionsfä¬ higen Rückstände, beispielsweise bei Kartuschen zur Er¬ zeugung von Polyurethanschaum isocyanathaltige Prepoly¬ mere, werden auf eine sicherheitstechnisch unbedenkli¬ che Art und Weise behandelt. Durch das Einfrieren der reaktionsfähigen Substanzen bzw. Rückstände kommt es weder zu einer reaktionsbedingten Druckerhöhung im Ver¬ fahren noch zu unerwünschten Reaktionen zwischen reak¬ tionsfähigen Komponenten. Bei den im Verfahren herr¬ schenden Temperaturen ist auch die Gegenwart von Wasser unschädlich. Die beiden letztgenannten Punkte sind bei der Behandlung isocyanathaltiger Produkte von Bedeu¬ tung, wenn beispielsweise durch beschädigte Emballagen Wasser in das Verfahren getragen wird. Gleichzeitig können in sogenannten 2K-Schäumen enthaltene reaktions¬ fähige zweite Komponenten, beispielsweise Glykole, Car¬ bonsäuren oder Wasser, problemlos in das Verfahren ein¬ gebracht werden. Insoweit ist das erfindungsgemäße Ver¬ fahren geeignet, gleichzeitig sowohl Kartuschen für 1K- als auch für 2K-Schäume wie auch Übergangsformen zwi¬ schen beiden zu behandeln und die reaktionsfähigen Rückstände in qualitativ hochwertige und homogene Pro¬ dukte zu überführen.

Im erfindungsgemäßen Verfahren werden Emballagen, bei¬ spielsweise Kartuschen, zunächst in eine Kältezone ein¬ geführt und darin soweit abgekühlt, daß sich die darin reaktionsfähigen Rückstände einschließlich darin be¬ findlicher niedrig siedender Lösungsmittel verfestigen. Im allgemeinen sind hierfür Temperaturen von weniger als -80°C bis -100°C ausreichend; zweckmäßigerweise

wird aber in flüssigem Stickstoff als Kältemedium gear¬ beitet. In diesem Fall ist es wichtig, daß das Verfah¬ ren unter Sauerstoffausschluß durchgeführt wird, um das Einkondensieren von flüssigem Sauerstoff zu vermeiden, der sich in späteren Verfahrensschritten nachteilig auswirken könnte.

Nach Erreichen der gewünschten Temperatur, im allgemei¬ nen die Temperatur flussigen Stickstoffs, werden die Emballagen in kaltem Zustand zerkleinert. Die Tempera¬ turen sollten hier zweckmäßigerweise unter -80°C bis - 100°C liegen; gegebenenfalls muß flüssiger Stickstoff oder kalter gasformiger Stickstoff eingedüst werden.

Die Zerkleinerung erfolgt zweckmäßigerweise in einem Hammerwerk, das gegen ein Sieb arbeitet. Hierdurch wird ein Rüttel- und Walkeffekt erreicht, der - neben der Zerkleinerung auf eine gewünschte Korngröße - eine Trennung der verschiedenen Materialien herbeiführt: Me¬ tall, Papier, Kunststoff und Inhaltsstoffe. Es hat sich überraschend gezeigt, daß sich hierbei die Emballagen¬ materialien - Metall, Papier und Kunststoff - außeror¬ dentlich gut von den Inhaltsstoffen - reaktionsfähige Substanzen und Losemittel/Zusatzstoffe - trenen lassen, wobei die Inhaltsstoffe als feines Pulver anfallen.

In einer darauffolgenden Trennstufe werden die zer¬ kleinerten Emballagen in wenigstens zwei Fraktionen aufgetrennt, von denen eine die reaktionsfähigen Rück¬ stande einschließlich des Treibgases in festem Zustand enthalt. Zweckmaßigerweise ist in dieser Trennstufe ein Sieb vorgesehen, zweckmäßigerweise ein Rüttelsieb, durch das die Feinbestandteile, überwiegend reaktions¬ fähige Ruckstande und Losemittel - hindurchfallen. Me¬ tallteile werden mit magnetischen Verfahren abgetrennt, größere Kunststoffteile und Papierfetzen auf dem Rüt¬ telsieb abgesiebt.

Die gefrorenen Inhaltsstoffe aus reaktionsfähigen Sub¬ stanzen und Lösemittel gelangen aus der Trennzone in eine Mischzone, in die gleichzeitig ein mit den Rück¬ ständen reaktionsfähiges Agens als weitere reaktionsfä¬ hige Substanz eingeführt wird. Auch in dieser Mischzone herrschen Temperaturen von weniger als -80 °C bis - 100 ^C C, um den gefrorenen Zustand der eingebrachten Ma¬ terialien zu gewährleisten und das eingedüste reakti¬ onsfähige Agens sofort zu einem feinen Pulver zu verfe¬ stigen. Hierdurch wird erreicht, daß sich eine gleich¬ mäßige Mischung aus Inhaltsstoffen in Pulverform und reaktionsfähigem Agens herausbildet, die aber aufgrund der herrschenden Temperaturbedingungen nicht reagieren kann. Die Temperaturen in der Mischzone liegen in jedem Fall unterhalb des Schmelzpunktes sowohl der Rückstände und des reaktionsfähigen Agens als auch der Mischung.

Zweckmäßigerweise wird als Mischzone ein Sprühturm ver¬ wandt, in den die gefrorenen Inhaltsstoffe von oben hineinfallen. In diesen Pulverstrom wird aus seitlichen Düsen das reaktionsfähige Agens eingesprüht, zweckmäßi¬ gerweise zusammen mit kaltem gasförmigen Stickstoff, um die erforderlichen tiefen Temperaturen zu gewährlei¬ sten. Ein Vorkühlung des reaktionsfähigen Agens ist zweckmäßig, jedoch muß die Sprühfähigkeit gewährleistet bleiben.

Es kann zweckmäßig sein, das reaktionsfähige Agens zu¬ sammen mit einem Katalysator einzudüsen, der die Reak¬ tion mit den reaktionsfähigen Rückständen der Emballa¬ gen fördert. Im Falle von isocyanathaltigen Prepolyme- ren ist dies aber im allgemeinen nicht erforderlich, wenn die isocyanathaltigen Abmischungen bereits solche Katalysatoren enthalten.

Die kalte pulverförmige Mischung aus Inhaltsstoffen und reaktionsfähigem Agens und gegebenenfalls Katalysator wird dann anschließend in eine Reaktionszone geführt, die beispielsweise aus einem sich unter der Mischzone kontinuierlich bewegenden Förderband besteht. Das sich hier sammelnde Pulver wird dann auf eine für die Reak¬ tion ausreichende Temperatur gebracht, um auszureagie- ren. Enthaltene Lösungsmittel verdampfen bei dieser Ge¬ legenheit und werden an geeigneter Stelle auskonden¬ siert, was bei der Verwendung von Stickstoff als Kälte¬ mittel kein Problem darstellt. Um dem Reaktionsprodukt die erwünschte Form zu geben, kann das Förderband seit¬ liche Begrenzungen aufweisen. Zur Abtrennung des Reak¬ tionsproduktes vom Förderband ist es möglich, Trennmit¬ tel vorzusehen, beispielsweise geeignete Beschichtungen oder Trennpapier. Die Beheizung in der Reaktionszone erfolgt zweckmäßigerweise mit Mikrowellen, die ein schnelles direktes Aufheizen des Pulvermaterials von innen heraus bewirken, so daß es zu einer gleichmäßigen Entgasung und Erwärmung kommt.

Im Anschluß an die Reaktionszone können weitere Verar- beitungs- und Behandlungszonen vorgesehen sein sowie schließlich eine Schleuse zum Ausschleusen des ausrea¬ gierten Materials.

Wie bereits erwähnt ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders zum Aufbereiten von rückstandshaltigen Po¬ lyurethanschaum-Kartuschen geeignet. In diesem Fall ist das reaktionsfähige Agens insbesondere eine hydroxy- gruppenhaltige Verbindung, beispielsweise Wasser, Ethylenglykol, Propylenglykol, Glycerin, Oligomere und Mischungen davon sowie Derivate derselben. Ethylengly¬ kol, Wasser und Polyetheralkohole sind bevorzugt, wobei in jedem Fall wenigstens zwei reaktive Wasserstoffatome vorhanden sein sollten. Polycarbonsäuren können eben¬ falls eingesetzt werden. Unter den Polyetheralkoholen

sind die sogenannten Jeffamine (Warenzeichen) besonders geeignet.

Bei der Aufbereitung von Emballagen für die Erzeugung von Polyurethanschäumen bietet es sich an, die isocyanathaltigen Prepolymere im Verfahren selbst zu Schaummaterialien umzusetzen, die beispielsweise für Dämm- und Isolierzwecke eingesetzt werden können. So können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kontinuier¬ lich Dämmplatten hergestellt werden, wobei die in dem in der Mischzone erzeugten Pulver enthaltenen Treibgase die Schaumbildung begünstigen. Es ist aber auch ohne weiteres möglich, Folien zu erzeugen oder aber Zusatz¬ stoffe zuzumischen, beispielsweise zellulosehaltige Ma¬ terialien, und diese Mischungen dann bei oder nach der Reaktion zu Verbundmaterialien zu verpressen. Bevorzugt ist aber die Erzeugung eines Granulats aus reagiertem Material, das später weiterverarbeitet wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere im Rahmen der Aufarbeitung von drucklosen Polyurethan¬ schaum-Kartuschen eingesetzt werden, die mit Hilfe ei¬ ner dafür geeigneten Pistole am Einsatzort entleert werden und danach dem Hersteller zur Aufbereitung zu¬ rückgesandt werden. Diese Kartuschen, die sowohl für 1K- wie auch für 2K-Schäume zum Einsatz kommen, sind bei der Lagerung drucklos und enthalten in der Regel kein Treib- oder Schäummittel. Soweit eine Verbesserung des Schäumverhaltens notwendig ist und diese Verbesse¬ rung nicht durch Verwendung von Wasser als zweiter Kom¬ ponente erzielbar ist, können niedrig siedende Lösungs¬ mittel zugegen sein, beispielsweise Pentan, die bei Normaltemperatur flüssig sind, bei der Temperatur flüs¬ sigen Stickstoffs fest sind, jedoch unter den Reakti¬ onstemperaturen des Prepolymers mit der zweiten Kompo¬ nente verdampfen und einen Treibeffekt bewirken. Der Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens für Aerosoldo-

sen zur Polyurethanschaumerzeugung ist ebenfalls mög¬ lich, wenn für eine wirksame Treibgasabscheidung bei der späteren Reaktion gesorgt wird. Somit ist das Ver¬ fahren grundsätzlich auf die Aufarbeitung von Emballa¬ gen anwendbar, die neben reaktiven Substanzen auch Treibmittel enthalten und, ggf. in Abhängigkeit von der Temperatur, eine treibende und/oder aufschäumende Wir¬ kung erzielen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch die beilie¬ genden Abbildungen näher erläutert. Von diesen zeigt

Fig. 1 schematisch eine Anlage zur Aufbereitung von Emballagen;

Fig. 2 den Eingangsbereich der Anlage gemäß Fig. 1;

Fig. 3 den Förder-, Zerkleinerungs- und Sortierteil der Anlage gemäß Fig. 1; und

Fig. 4 die Misch- und die Reaktionszone der Anlage gemäß Fig. 1.

Die in der Abbildung 1 gezeigte Darstellung einer Auf¬ bereitungsanlage für Kartuschen mit reaktionsfähigen Rückständen weist eine Eingangsschleuse 1 auf, der die zu behandelnden Kartuschen 13 zugeführt werden. Die Eingangsschleuse ist vorzugsweise als Zellrad-Durch- blasschleuse ausgebildet, in deren Kammern 12 die Kar¬ tuschen 13 über einen Zuführtrichter 14 von oben hin¬ einfallen (Fig. 2). Durch die Drehung des Zellrades 1 gelangen die Kartuschen in den unteren Bereich der Schleuse und werden mit Hilfe von gasförmigem Stick¬ stoff GAN der Leitung 15 seitlich ausgestoßen. Um dies zu ermöglichen, dreht sich das Zellrad in einem oben offenen, gasdichten Behälter, der in seinem unteren Be¬ reich von der einen Seite mit unter Druck stehendem

gasförmigem Stickstoff GAN beaufschlagt werden kann, so daß die darin befindliche Kartuschen 13 auf der gegen¬ überliegenden Seite in ein Führungssystem 21 ausge¬ stoßen werden kann. Die StickstoffVersorgung über die Leitung 15 wird vorzugsweise mit gasförmigen Stickstoff aus dem Kältebad 2 sichergestellt. Es versteht sich, daß die Drehgeschwindigkeit des Zellrades 1 und die Druckstöße aus der Stickstoffleitung 15 zum Ausstoßen der Kartuschen aus dem Zellrad aufeinander abgestimmt sind. Das Zellrad weist dazu einen mit M gekennzeichne¬ ten Meßfühler auf.

Aus dem Zellrad gelangen die Kartuschen über eine Füh¬ rung 21 in das Kältbad 2, das mit flüssigem Stickstoff gefüllt ist. Die Führung 21 besteht zweckmäßiger Weise aus einer gestreckten, allseits offenen Korbkonstruk¬ tion, die den ungehinderten Zutritt von flüssigem Stickstoff und Austritt von gasförmigem Stickstoff er¬ möglicht.

Auf ihrem Weg durch das Kältebad 2, das über die Lei¬ tung 24 niveauabhängig mit frischem Flüssigstickstoff LIN beschickt wird und zur Niveaukontrolle einen Meßfühler LIC aufweist, werden die Kartuschen 13 auf die Badtemperatur abgekühlt. Die Käfigstruktur der Füh¬ rung 21 stellt dabei den freien Zugang des Kältemediums und den schnellen Abzug des erzeugten gasförmigen Stickstoffs sicher. Gasförmiger Stickstoff wird aus dem Badbereich über die Leitung 16 mit Hilfe eines Ventila¬ tors 17 abgezogen. Die Länge der Führung 21 und die Transportgeschwindigkeit sind so eingestellt, daß die Kartuschen 13 auch bei vollständiger Restfüllung auf eine hinreichend tiefe Temperatur von wenigstens -80°C bis -100°C abgekühlt werden.

Der Transport der Kartuschen 13 in der Führung 21 er¬ folgt mit Hilfe der Transporteinrichtung 23, die zweck-

mäßigerweise aus einem im Kreis geführten Transportband 25 mit davon abstehenden Transportgabeln 26 besteht, die von oben in die Führung 21 eingreifen und die darin geführten Kartuschen 13 vor sich herschieben. Trans¬ portrollen 27 sorgen für eine präzise Führung der Transportgabeln 26. Die Gabeln 26 sind auf dem Trans¬ portband 25 in Abständen angeordnet, die auf die Größe der zu transportierenden Kartuschen 13 abgestimmt sind. Eine Meßstation M dient der Überwachung der Transport¬ geschwindigkeit und deren Abstimmung mit der Zuführge¬ schwindigkeit der Kartuschen 13.

Nach Durchlaufen des Kältebades 2 gelangen die Kartu¬ schen 13 aus der Führung 21 in die Fördereinrichtung 3 (Fig. 3) in Form eines umlaufenden Förderbandes 31, das auf die Größe der Kartuschen 13 abgestimmte Transport¬ segmente besitzt. Die Fördereinrichtung 3 ist vorzugs¬ weise als Steilförderer ausgebildet, der die Kartuschen 13 in den von in regelmäßigen Abständen angeordneten Transportgabeln 33 gebildeten Segmenten aufnimmt und über Kopf in die Zerkleinerungseinrichtung 4 abgibt. Das Förderband ist über mit einer Meßstation M zur Überwachung und Steuerung der Fördergeschwindigkeit versehene Rollen 32 geführt.

Die Zerkleinerungseinrichtung 4 besteht aus einem Shredder oder vorzugsweise einer Hammermühle 41. Vor¬ zugsweise arbeitet die Hammermühle 41 gegen ein Sieb, um eine bestimmt Korngröße des zerkleinerten Materials zu gewährleisten. Gleichzeitig bewirkt das Sieb 42 einen Walkeffekt, der sich positiv auf die Abtrennung der durch die Kälte versprödeten Inhaltsstoffe von dem Behältermaterial auswirkt. Es versteht sich, daß zur Aufrechererhaltung der erforderlichen tiefen Temperatu¬ ren von -80°C bis -100°C Kältemittel, vorzugsweise Flüssigstickstoff LIN über die Leitung 43 zugegeben werden kann, wenn die Temperaturkontrolle TK einen un-

zulässigen Temperaturanstieg meldet. Die Arbeitsge¬ schwindigkeit wird über den Meßfühler M kontrolliert und gesteuert. Gasförmiger Stickstoff wird über die Leitung 44 abgeführt und recycliert oder über ein Ven¬ til 45 abgeblasen.

Aus der Zerkleinerung 4 gelangt das zerkleinerte Mate¬ rial in die Sortiereinrichtung 5. Diese besteht zunächst aus einem Rüttelsieb 51, an dem eine Trennung der Grob- von den Feinteilen vorgenommen wird. Grob¬ teile sind hauptsächlich die zerkleinerten Materialien des Behälters, die auf dem schräggestellten Sieb 51 ab¬ gerüttelt werden und aus dem Verfahren über eine nicht dargestellte Schleuse ausgetragen werden.

Pulverförmige Inhaltsstoffe und Feinan'teile des Behäl¬ ters gelangen durch das Rüttelsieb 51 hindurch auf einen ersten Magnetabscheider 52, der restliche Eisen- und Aluminiumbestandteile von Kunststoffpartikeln und Inhaltsstoffen abtrennt. Dabei werden an dem ersten Ma¬ gnetabscheider 52 zunächst magnetische Bestandteile ab¬ getrennt und auf ein erstes Transportband 53 gegeben, das auch die vom Sieb 51 abgerüttelten Metall- und Kunststoffteile aufnimmt. Ein zweites Transportband 54 nimmt Kunststoffe, Inhaltsstoffe und nichtmagnetische Metallteile auf, die über einem mit dem Transportband gekoppelten zweiten Magnetabscheider 55 in metallische und nichtmetallische Anteile aufgetrennt werden. Die metallischen Anteile geraten auf das erste Transport¬ band 53, die nichtmetallischen werden unmittelbar in den Sprühturm 6 geführt. Kalter gasförmiger Stickstoff kann über die Leitung 56 zugeführt werden, wenn die Temperaturkontrolle TIC einen unzulässigen Temperatur¬ anstieg meldet. Meßfühler M kontrollieren die Arbeits¬ geschwindigkeit aller bewegten Teile des Trennsystems 5. Sofern die Kartuschen zur Gänze aus nicht metalli-

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sehen Materialien bestehen, kann natürlich auf die Ma¬ gnetabscheider verzichtet werden.

Es versteht sich, daß sowohl in der Zerkleinerungsan¬ lage wie auch in der Sortiereinrichtung eine Temperatur von höchstens -80°C bis -100°C durch entsprechende Zu¬ leitungen für Kältemittel, vorzugsweise Stickstoff in gasförmiger oder flüssiger Form, gewährleistet wird.

Die in den Sprühturm 6 (Fig. 4) gelangenden pulverför- migen Inhaltsstoffe und Kuststoffteile, die eine Tempe¬ ratur von höchstens -80°C bis -100°C haben, so daß auch darin enthaltene Lösemittel in festem Zustand vorlie¬ gen, werden mit im oberen Bereich des Sprühturms 6 über die Zuleitung 61 eingesprühten Reaktionsmedium und ggf. Katalysator versetzt. Das Reaktionsmedium, vorzugsweise Ethylenglykol, befindet sich in flüssigem Zustand im Vorratstank 62, der Katalysator im Vorratstank 63. Bei¬ den Tanks sind Dosierstationen zugeordnet.

Reaktionsmedium aus dem Behälter 62 und Katalysator aus dem Behälter 63 werden über die Leitung 61 in den Sprühturm 6 in dosiertem Verhältnis zu den reaktionsfä¬ higen Inhaltsstoffen eingedüst, wobei im Verlauf der Zuleitung 61 eine Vorkühlstrecke vorgesehen sein kann, um die Materialien auf eine zuträgliche Temperatur (oberhalb des Schmelzpunktes) abzukühlen. Die Verfesti¬ gung des Sprühguts erfolgt bei Eintritt in den oder in¬ nerhalb des Sprühturms selbst bei den dort herrschenden Temperaturen von weniger als -80°C bis -100°C. Zur Auf¬ rechterhaltung der Temperatur im Sprühturm ist es daher zweckmäßig, zusätzlich Kühlmedium einzuführen, bei¬ spielsweise flüssigen Stickstoff LIN über die Leitung 64 oder gasförmigen Stickstoff über die Leitung 65, wenn die Temperaturkontrolle TIC einen Bedarf meldet. Dabei ist es zweckmäßig, das Kühlmedium in den unteren Bereichen des Sprühturms einzudüsen, um durch den im

Sprühturm 6 aufsteigenden Kaltstickstoff eine zusätzli¬ che Verwirbelung und Vermischung von reaktionsfähiger Verbindung, Katalysator und reaktionsfähigem Dosenin¬ halt zu gewährleisten.

Aus dem Sprühturm 6 gelangt die Mischung aus reaktions¬ fähigem Kartuscheninhalt, reaktionsfähiger Verbindung und Katalysator in Pulverform in den Reaktionsraum 7. Innerhalb des Reaktionsraums 7 ist ein Reaktionsband 71 angeordnet, das das Fallgut aus dem Sprühturm 6 auf¬ nimmt und in die eigentliche Reaktionszone 72 führt, wo die Reaktion durch Wärme induziert wird. Hierzu sind Wärmeelemente 73 oberhalb des Förderbandes 71 angeord¬ net, die das Reaktionsgut auf dem Förderband 71 mit Mi¬ krowellen- oder Infrarotstrahlen auf eine für die Reak¬ tion ausreichende Temperatur, beispielsweise etwa Raum¬ temperatur oder darüber, aufheizen.

Um ein Anbacken des Reaktionsgutes 74, d. h. der Mi¬ schung aus reaktionsfähigem Kartuscheninhalt, reakti¬ onsfähiger Verbindung und Katalysator, an dem Förder¬ band 71 zu verhindern, kann es zweckmäßig sein, das Förderband mit einer Trennfolie 75 abzudecken, die von einer Rolle 76a abgewickelt und auf eine zweite Rolle 76b aufgewickelt wird. Die Trennfolie ist ggf. mehrfach verwendbar.

Auf dem Förderband 71 reagiert das Reaktionsgut zu dem jeweils gewünschten Produkt ab. Gleichzeitig werden in der Mischung aus dem Sprühturm noch enthaltene Lösemit¬ tel und adsorptiv gebundener Stickstoff des Kältemedi¬ ums freigesetzt und über die Leitung 77 abgesaugt und einer (nicht dargestellten) Abtrennung und Lösemittel¬ gewinnung zugeführt. Bei Gegenwart oder Entstehen eines Schäummittels, wie Pentan oder CO2, bewirkt der Aus¬ tritt aus dem Reaktionsgut 74 eine teilweise Aufschäu-

mung des Reaktionsguts, die für bestimmte Verwendungsz¬ wecke nicht unerwünscht ist.

Am Ende des Forderbandes 71 befindet sich ein Schaber 78, mit dem das ausreagierte Reaktionsgut vom Forder¬ band bzw. der Trennfolie gelost und über die Pro¬ duktschleuse 8 aus dem Verfahren ausgeschleust und über ein Foderband 81 abgeführt wird. Stickstoffleitungen 81 und 82 regeln die Schutzgasversorgung im Schleusenbe- reich, wobei als Schutzgas zweckmaßigerweise Stickstoff eingesetzt wird, der aber nicht gekühlt sein muß. Wei¬ tere Stickstoffleitungen 83 und 84 im Bereich des Ein¬ tritts und Austritts der Trennfolie 75 verhindern den Sauerstoffeintritt in das System in diesem Bereich. Auch hier ist die Verwendung von Kuhlstickstoff nicht erforderlich.

Es versteht sich, daß das erfindungsgemaße Verfahren in einer kalte- und war eisolierten Anlage durchgeführt wird. Insbesondere muß auch hier der Eintritt von Sau¬ erstoff verhindert werden um das Einkondensieren von flussigem Sauerstoff in das Kaltebad 2 zu verhindern. Für die Gasfuhrung von Vorteil ist dabei, daß das ge¬ samte Verfahren bis in den Spruhturm 6 hinein bei Tem¬ peraturen durchgeführt wird, bei denen Lose- und Schaummittel in festem Zustand vorliegen. Dies erlaubt es, diese zentral über die Absaugleitung 77 im Reakti¬ onsraum 7 abzuziehen und der Gewinnung zuzuführen. Das ausreagierte/ausgehartete Polyurethanmatenal, das aus der Produktschleuse 8 aus dem Verfahren austritt, kann als Granulat beliebigen Weiterverwendungen zugeführt werden. In Frage kommt beispielsweise die Verwendung für Isoliermaterialien und in Verbundmaterialien.