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Dokumentenidentifikation DE60123231T2 27.09.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001275686
Titel VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG WIEDERVERWERTETER, EXPANDIERTER POLYSTYROLHARZTEILCHEN
Anmelder Kagoshimaken, Kagoshima, JP
Erfinder NISHIMOTO, Kenryo, Aira-gun, Kagoshima 899-5106, JP;
KARIYAZONO, Hiroyuki, Aira-gun, Kagoshima 899-5106, JP;
HAMAISHI, Kazuto, Aira-gun, Kagoshima 899-5431, JP
Vertreter TER MEER STEINMEISTER & Partner GbR Patentanwälte, 33617 Bielefeld
DE-Aktenzeichen 60123231
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE, TR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 14.03.2001
EP-Aktenzeichen 019123561
WO-Anmeldetag 14.03.2001
PCT-Aktenzeichen PCT/JP01/02016
WO-Veröffentlichungsnummer 2001068759
WO-Veröffentlichungsdatum 20.09.2001
EP-Offenlegungsdatum 15.01.2003
EP date of grant 20.09.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.09.2007
IPC-Hauptklasse C08J 9/16(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse C08J 11/08(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   C08J 9/14(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung wiederverwerteter expandierbarer Polystyrenharz-Teilchen zur Wiederherstellung und Wiederverwendung von expandierten Polystyrenharzen, die als Wärme- und Hitzeisolierungen, Verpackungsmaterialien usw. benutzt werden. Im Einzelnen betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung wiederverwerteter expandierbarer Polystyrenharz-Teilchen zwecks Wiederaufbereitung von aufgeschäumten Polystyrenharz-Materialien wie als Abfälle nach dem Gebrauch bzw. als während des Verformens von Schaumkunststoffen angefallenen Pressgraten, Ausschussprodukten usw. einer Wiederaufbereitung und Wiederverwendung als aufgeschäumte Materialien zugeführt werden.

STAND DER TECHNIK

Expandiertes Polystyren wird in großen Mengen als Verpackungs- und Auspolstermaterial, Wärmedämmstoffe für Gebäude und Kühlschränke, Tatami-Kerne, Dacheindeckungsmaterial, Container-Pack-, Dekorations-, Gießereimaterial usw. verwendet. Abfälle dieser Materialien bzw. aufgeschäumte Polystyrenharz-Materialien, die als Pressgrate oder Ausschussprodukte anfallen und als Abfälle entsorgt werden, sollten vorzugsweise in einem möglichst großen Umfang zurückgewonnen und wiederverwendet werden. Expandiertes Polystyren weist jedoch eine hohe inverse Dichte auf und ist an denjenigen Stellen, wo es als Abfall anfällt, sehr platzraubend. Um diese expandierten Polystyren-Abfälle zurückgewinnen zu können, sollten sie an den Plätzen, wo sie als Abfälle vorkommen, im Hinblick auf die eingeschränkte Verfügbarkeit von Sammel- und Lagerplätzen sowie Minderung der Kosten für ihren Transport zu einer Wiederaufbereitungsanlage einer Volumenreduktion unterzogen werden.

Es sind bereits verschiedene Verfahren zur Volumenreduzierung vorgeschlagen worden, so beispielsweise ein Verfahren, bei dem expandierter Polystyrenabfall zermahlen und durch Friktionsverdichten oder Aufschmelzen unter Wärmezufuhr zu Blöcken geformt wird, sowie ein Verfahren, bei dem Abfälle aus expandiertem Polystyren in einem Lösungsmittel aufgeschmolzen wird, um eine Volumenreduktion zu erreichen. In der Japan-Offenlegungsschrift (KOKA) Sho 50-109966 wird beispielsweise ein Verfahren beschrieben, bei dem Styrenharz-Teilchen mit einer Größe von nicht mehr als 1 cm und einer spezifischen Dichte von ca. 0,2 sowie einer großen Anzahl von Zellen in ein organisches Lösungsmittel enthaltendem Wasser dispergiert und wenigstens 30 Minuten lang bei einer Temperatur, die nicht niedriger ist als die Erweichungstemperatur des Harzes, umgerührt sowie anschließend mit Kohlenwasserstoff imprägniert werden, um expandierbare Styrenharz-Teilchen wiederherzustellen. Bei diesem Verfahren ist es allgemein schwierig, aufgeschäumte Styrenharz-Teilchen zuverlässig und industriemäßig auf eine Dichtezahl von 0,2 zu verdichten.

In der Japan-Offenlegungsschrift (KOKA) Hei 6-87973 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem Styrenharz-Teilchen mit einer Größe von 0,3 bis 5 mm, die durch Schmelzen eines verdichteten Materials in Form aufgeschäumter Styrenharz-Artikel unter Erhitzen mit einem Extruder, einer Heizwalze oder dergleichen angefallen sind, in einem wässerigen Medium mit einem organischen Dispergierungsmittel dispergiert und mit einem leichtflüchtigen Kohlenwasserstoff bei einer Temperatur von nicht weniger als 100°C und nicht mehr als 140°C imprägniert werden, um wiederverwertete expandierbare Styrenharz-Teilchen von kugeliger Form herzustellen. Bei diesen Verfahren ist vorausgesetzt, dass die Imprägnierung mit einem flüchtigen Kohlenwasserstoff in einem Reaktionsdruckgefäß, beispielsweise einem Autoklaven, durchgeführt wird, damit Druck und Temperatur entsprechend vorgehalten werden können. An einem Platz, wo der Abfall produziert wird, ist der Einsatz einer solchen Einrichtung schwierig. Weiter hat dieses Verfahren den Nachteil einer geringen Produktivität.

Die Japan-Offenlegungsschriften (KOKA) Hei 5-310987 sowie Hei 11-269299 beschreiben ein Verfahren, bei dem Artikel aus aufgeschäumtem Styrenharz durch Wärmeschrumpfen zu Blöcken geformt werden, die anschließend durch Vermahlen eine Zerkleinerung zu Styrenharz-Teilchen erfahren. Diese Styrenharz-Teilchen werden in einem wässerigen Medium mit einem Dispergierungsmittel aus einem organischen Polymer dispergiert und mit einem leichtflüchtigen Treibmittel imprägniert, um wiederverwertete expandierbare Styrenharz-Teilchen herzustellen.

Bei diesem Verfahren wird jedoch das Dispergierungsmittel aus einem organischen Polymer in großen Mengen benötigt. Damit stellt sich als neues Problem die Abwasseraufbereitung. Das Verfahren ist also unter dem Gesichtspunkt sowohl der Kosten als auch der Durchführbarkeit problematisch. Es erfordert das Durchführen der Imprägnierung in einem Reaktionsdruckgefäß, beispielsweise einem Autoklaven, um Druck und Temperatur wie erforderlich vorhalten zu können. Weiter ist das Verfahren mit dem Nachteil geringer Produktivität behaftet.

Gemäß der Japan-Offenlegungsschrift (KOKA) Hei 5-98062 wird zermahlenes aufgeschäumtes Styrenharz-Material durch Erhitzen in einem Extruder geschmolzen, extrudiert und zu Styrenharz-Teilchen zerkleinert. Die Styrenharz-Teilchen werden in reinem Wasser dispergiert und es wird eine Styrenmonomer-Lösung aus Benzoylperoxid der Dispersion hinzugefügt, wodurch die Styrenharz-Teilchen die Lösung absorbieren und mit dieser polymerisieren können. Danach werden die Styrenharz-Teilchen mit Butan als Treibmittel imprägniert.

Damit wird für das durch Schmelzen unter Erhitzen zerstörte Harz eine massegemittelte Molekülmasse im Bereich von 200 000 bis 400 000 sichergestellt. Ähnlich erfordert auch dieses Verfahren eine große Menge an Dispergierungsmittel, so dass sich hinsichtlich der Wasseraufbereitung ein neues Problem stellt und das Verfahren unter dem Gesichtspunkt sowohl der Kosten als auch der Durchführbarkeit problematisch ist. Weiter muss bei diesem Verfahren die Polymerisierung in einem Reaktionsdruckgefäß, beispielsweise einem Autoklaven, erfolgen, um Druck und Temperatur entsprechend aufrechterhalten zu können. Somit ist das Verfahren schwer an dem Ort zu realisieren, wo der Abfall produziert wird, und wie bei den vorbeschriebenen Verfahren auch mit dem Nachteil einer geringen Produktivität behaftet.

In der Japan-Offenlegungsschrift (KOKAI) Hei 9-208734 wird festgestellt, dass durch Suspensionspolymerisation erhaltene expandierbare Styrenharz-Teilchen, die außerhalb der jeweiligen Güteanforderungen liegende Produkte mit einem mittleren Teilchendurchmesser von nicht mehr als 0,4 mm bzw. nicht weniger als 1,3 mm sind, zusammen mit einem Styrenharz und einem Treibmittel in einen Extruder eingesetzt werden und dass das Gemisch in Form einer erhitzten Druckflüssigkeit extrudiert sowie sofort zu wiederhergestellten expandierbaren Teilchen zerkleinert wird. Bei diesem Verfahren muss der Prozess in einem Reaktionsdruckgefäß, beispielsweise einem Autoklaven, durchgeführt werden, damit das aus dem Extruder anfallende Harz auf einem über dem Sattdampfdruck des Treibmittels und einer erforderlichen Temperatur gehalten werden kann. Somit ist das Verfahren wie im Falle der vorbeschriebenen Verfahren auch schwer an dem Platz ausführbar, wo der Abfall produziert wird, und mit dem Mangel einer geringen Produktivität behaftet.

Wie vorstehend bereits erläutert, beinhalten die bisher vorgeschlagenen Verfahren zur Herstellung wiederverwerteter expandierbarer Polystyrenharz-Teilchen grob gesagt die folgenden Schritte: Aus einem verdichteten Material, dessen Volumen mittels eines Volumenreduktionsmittels reduziert wurde, werden das Reduktionsmittel und das Polystyrenharz voneinander getrennt. Alternativ werden aus Polystyrenharz Blöcke durch Wärmeschrumpfen gebildet. Sodann wird das Polystyrenharz zur Herstellung wiederverwerteter expandierbarer Polystyrenharz-Teilchen mit einem Treibmittel imprägniert.

Bei diesen konventionellen Verfahren zur Herstellung wiederverwerteter expandierbarer Polystyrenharz-Teilchen müssen die Vorgänge des Entziehens des Volumenreduktionsmittels und der Vorgang des Imprägnierens des Harzes mit dem Treibmittel separat voneinander durchgeführt werden, wozu eine große Anzahl von Mann-Stunden benötigt werden. Wegen der Verwendung von Dispergierungsmittel ist weiterhin eine Wasseraufbereitung erforderlich. Deshalb sind die herkömmlichen Verfahren unter dem Gesichtspunkt der Produktionskosten von Nachteil.

Weiter sind die konventionellen Verfahren durch das Problem eines Energieverlustes infolge Wärmeschrumpfung beeinträchtigt. Für das Verfahren, bei dem das Volumenreduktionsmittel dem verdichtetem Material durch Erhitzen entzogen bzw. das unter Erhitzen geschmolzene Polystyrenharz zwecks Wärmeschrumpfung zur Volumenreduktion durch einen Extruder oder dergleichen extrudiert wird, stellt sich das Problem einer Qualitätsminderung des Harzes durch Wärmeeinwirkung. Das Verfahren, bei dem eine erneute Polymerisation als Ausgleich für diese Beeinträchtigung durchgeführt wird, hat den Nachteil des Energieverlustes und erfordert einen Polymerisationsprozess sowie damit einen zunehmend komplizierter werdenden Verfahrensablauf. Angesichts dieser Probleme hat die vorliegende Erfindung die folgenden Aufgaben:

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung wiederverwerteter expandierbarer Polystyrenharz-Teilchen, bei dem gleichzeitig aus einem mit einem Volumenreduktionsmittel verdichteten aufgeschäumten Abfall-Polystyrenharz-Material das Volumenreduktionsmittel zurückgewonnen und das Material mit einem Treibmittel bei üblicher Raumtemperatur imprägniert werden kann.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung beinhaltet die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung wiederverwerteter expandierbarer Polystyrenharz-Teilchen, bei dem nur ein Minimum an Energie verbraucht wird.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG Erstes Verfahren zur Herstellung wiederhergestellter expanierbarer Polystyrenharz-Teilchen:

Ein erstes Verfahren zur Herstellung wiederverwerteter expandierbarer Polystyrenharz-Teilchen nach der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass aufgeschäumtes Abfall-Polystyrenharz-Material aus expandiertem Polystyrenharz in einem Volumenreduktionsmittel, das eine Löslichkeit hinsichtlich des aufgeschäumten Polystyrenharz-Materials aufweist und eine gegenseitige Lösbarkeit bezüglich eines zu verwendenden Treibmittels zeigt, gelöst wird zur Bildung eines verdichteten Materials; dass das verdichtete Material in das Treibmittel zum Expandieren des Polystyrenharzes bei üblicher Temperatur eingetaucht und hierdurch Volumenreduktionsmittel dem verdichteten Material entzogen wird; dass gleichzeitig das verdichtete Material mit dem Treibmittel zum Wiederherstellen expandierten Polystyrenharzes imprägniert wird; und dass das wiederhergestellte expandierte Polystyrenharz in eine vorbestimmte Form gebracht wird.

Der im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung benutzte Begriff "Polystyrenharz" bedeutet ein Polymer, das durch Polymerisieren von Styren oder eines durch Copolymerisieren eines Polystyren als Hauptkomponente enthaltenden Materials mit einem weiteren Monomer erhalten wurde. Der in der vorliegenden Beschreibung ebenfalls benutzte Begriff "expandiertes Polystyrenharz" steht für ein Harz mit kleinen geschlossenen Zellen, das durch Imprägnieren des vorbeschriebenen Polystyrenharzes mit einem Treibmittel und Expandieren des imprägnierten Polystyrenharzes unter Erhitzen hergestellt wurde. Der Begriff "aufgeschäumtes Polystyrenharz-Material" bezeichent das durch ein allgemein bekanntes Verformungsverfahren geformte vorbeschriebene expandierte Polystyrenharz und in der Hauptsache aufgeschäumte Materialien, die nach ihrem Gebrauch als Abfall zu entsorgen sind.

Weiter können aufgeschäumte Polystyrenharz-Materialien gemäß der vorliegenden Erfindung hinsichtlich ihrer Zusammensetzung und des für sie angewandten Formverfahrens je nach ihrem Verwendungszweck und ihrer gewünschten Form unterschiedlich sein, beispielsweise bei Verwendung als Wärmeisolierungs- und Verpackungsmaterial, und sind grob unterteilt in solche, die aus expandierbaren Polystyrenharz-Teilchen gepresst (Formartikel) sind, und solche, die durch Extrudieren hergestellt wurden (Platten, Styrenpapier usw.). Expandierbares Polystyrenharz ist das vorbeschriebene Polystyrenharz mit einem Treibmittel, das auch als Material zum Formen des vorstehend beschriebenen aufgeschäumten Polystyrenharz-Materials verwendet wird. Die beschriebenen expandierbaren Polystyrenharz-Teilchen sind globulare oder kolumnare Korngebilde des vorbeschriebenen Polystyrenharzes mit einem Treibmittel, die als aufgeschäumtes Material verwendet werden. Beim Erhitzen expandieren diese Teilchen unter Bildung von inneren Zellen.

Das erfindungsgemäße Volumenreduktionsmittel ist ein polares Lösungsmittel, das eine Löslichkeit hinsichtlich des Polystyrenharzes aufweist und eine gegenseitige Lösbarkeit mit dem Treibmittel zeigt. Allgemein gesagt ist das in der vorliegenden Erfindung als Volumenreduktionsmittel eingesetzte polare Lösungsmittel eine Flüssigkeit, die aus Molekülen mit großem Dipolmoment und einer hohen spezifischen elektrischen Konstante besteht. Das in dem erfindungsgemäßen Volumenreduktionsmittel verwendete polare Lösungsmittel sollte nach Möglichkeit ein solches sein, dessen Wasserstoffbindungsterm &dgr;h und dessen Polaritätsterm &dgr;p nach Maßgabe der Hansen-Lösbarkeitsparameter (Hansen 3D-Lösbarkeitsparameter) den folgenden Bedingungen entsprechen: (&dgr;p – 5,8)2 + (&dgr;h – 4,3)2 < 50 und &dgr;g2 + &dgr;h2 > 46 [Einheiten: (J/cm3)1/2]

Der Bereich der numerischen Werte für das polare Lösungsmittel wurde anhand von Beispielen und Vergleichsbeispielen (die an anderer Stelle zu beschreiben sein werden) bestimmt.

In den Hansen-Lösbarkeitsparametern sind die von Hildebrand eingeführten Parameter in drei Komponenten, nämlich einen Dispersionsterm &dgr;d, einen Polaritätsterm &dgr;p und einen Wasserstoffbindungsterm &dgr;h, unterteilt und in einem dreidimensionalen Raum ausgedrückt. Der Dispersionsterm &dgr;d zeigt den Einfluss einer unpolaren Wechselwirkung, der Polaritätsterm &dgr;p den Einfluss interdipolarer Kraft und der Wasserstoffbindungsterm &dgr;h die Wirkung der Wasserstoffbindungsstärke. In der praktischen Anwendung wird eine zweidimensionale Karte des Polaritätsterms &dgr;p und des Wasserstoffbindungsterm &dgr;h benutzt. Die Werte der Hansen-Lösbarkeitsparameter sind für viele Lösungsmittel und Harze untersucht worden und beispielsweise bei Wesley L. Archer, "Handbuch der industriellen Lösungsmittel", aufgeführt. Was Lösungsmittelgemische anbetrifft, so lassen sich die Hansen-Lösbarkeitsparameter als mittlere Lösbarkeitsparameter entsprechend dem Mischungsverhältnis errechnen.

Auf einer Parameter-Karte, in welcher der Polaritätsterm &dgr;p entlang der Abszissenachse und der Wasserstoffbindungsterm &dgr;h entlang der Ordinatenachse aufgetragen sind, liegt Polystyren in der Position &dgr;p = 5,8 und &dgr;h = 4,3 (siehe 1). Die in einen auf diese Position zentrierten Kreis fallenden und einen Radius von 7,1 aufweisenden polaren Lösungsmittel zeigen Lösbarkeit bezüglich Polystyren. Allgemein bekannte leichtflüchtige Kohlenwasserstoffe indessen, die generell als Treibmittel für Polystyrenharze eingesetzt werden, liegen in Positionen nahe dem Nullpunkt (&dgr;p = &dgr;h = 0) der Parameter-Kare.

Somit lässt sich feststellen, dass in kurzer Entfernung von dem durch die Hansen-Lösbarkeitsparameter definierten Nullpunkt liegende Lösungsmittel eine hohe gegenseitige Lösbarkeit mit Treibmitteln (allgemein leichtflüchtigen Kohlenwasserstoffen) aufweisen. Wird ein durch Zusammenmischen eines Polystyrenharzes und eines Volumenreduktionsmittels gebildetes verdichtetes Material in ein Treibmittel eingetaucht, so diffundiert das in dem verdichteten Material enthaltene Volumenreduktionsmittel in das Treibmittel, bis ein Gleichgewicht erreicht ist, und dringt das Treibmittel in das verdichtete Material ein. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Wiederherstellung expandierbaren Polystyrenharzes ist dadurch gekennzeichnet, dass das in dem verdichteten Material enthaltene Volumenreduktionsmittel in das Treibmittel diffundiert wird, bis das Volumenreduktionsmittel in dem verdichteten Material und das Treibmittel bei üblicher Raumtemperatur im Gleichgewicht sind. Demnach ist das Wiederherstellungsverfahren dadurch gekennzeichnet, dass das Treibmittel in das verdichtete Material, das ein Gemisch aus Volumenreduktionsmittel und mit diesem aufgeblähten Polystyrenharz ist, eindringen kann.

Damit ist ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Wiederherstellung expandierbaren Polystyrenharzes ein Minimum an Energieverlust, so dass die Einrichtung für das Einleiten des Treibmittels möglichst klein gehalten werden kann. Beim Einsatz eines eine hohe gegenseitige Lösbarkeit mit dem Treibmittel aufweisenden polaren Lösungsmittels als Volumenreduktionsmittel ist die Geschwindigkeit, mit der das Volumenreduktionsmittel in dem verdichteten Material in das Treibmittel diffundiert, hoch. Infolgedessen verliert das verdichtete Material das Volumenreduktionsmittel schnell, um zu einem festen Harz zu werden. Anders gesagt wird das Eindringen des Treibmittels verzögert, so dass für die bei üblicher Raumtemperatur durchgeführte Behandlung zur Wiederherstellung des expandierbaren Polystyrenharzes eine extreme lange Zeit benötigt wird. Aus praktischer Sicht sollte die Wiederherstellung des expandierbaren Polystyrenharzes vorzugsweise in der Weise ausgeführt werden, dass das Volumenreduktionsmittel in dem verdichteten Material innerhalb kurzer Zeit allmählich in das Treibmittel diffundiert und das Treibmittel in das mit dem Volumenreduktionsmittel durch Eintauchen aufgeblähte Harz eindringen kann.

Dem im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung benutzten Begriff "Volumenreduktionsmittel" kommt folgende Bedeutung zu: Auf einer Hansen-Parameter-Karte, in welcher der Polaritätsterm &dgr;p entlang der Abszissenachse und der Wasserstoffbindungsterm &dgr;h entlang der Ordinatenachse aufgetragen sind, befindet sich das Polystyren in der Position &dgr;p = 5,8 und &dgr;h = 4,3 (siehe 1). In einen auf diese Position zentrierten Kreis mit einem Radius von 7,1 fallende polare Lösungsmittel weisen Lösbarkeit hinsichtlich des Polystyrens (d.h. innerhalb des Bereichs A in 1) auf. Spezifische Beispiele für polare Lösungsmittel, die diesen Bedingungen entsprechen und damit im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Volumenreduktionsmittel eingesetzt werden können, sind: Ketone, Ester, polyhydrierte Alkoholetheracetate, Ether, halogenierte Kohlenwasserstoffe, Nitroverbindungen und Amine. Zumindest ein Lösungsmittel aus der Gruppe von Lösungsmitteln, in denen ein Polystyrenharz leicht lösbar ist, kann allein oder gemischt als Volumenreduktionsmittel verwendet werden.

Aliphatische Kohlenwasserstoffe wie beispielsweise Paraffin, Olefin und Acetylenkohlenwasserstoffe sowie aromatische Verbindungen in Form von Carboxylverbindungen mit einem Benzolkern wie beispielsweise Benzol, Toluol und Xylen sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedoch nicht allein (einzeln) als Volumenreduktionsmittel einsetzbar. Solche aliphatische Kohlenwasserstoffe und aromatische Verbindungen liegen in kurzer Entfernung von dem durch die Hansen-Lösbarkeitsparameter definierten Nullpunkt und weisen somit eine hohe gegenseitige Lösbarkeit mit dem Treibmittel (leichtflüchtiger Kohlenwasserstoff) auf. Wird also irgendeine dieser Verbindungen mit hoher gegenseitiger Lösbarkeit als Volumenreduktionsmittel eingesetzt, so diffundiert das Volumenreduktionsmittel in dem verdichteten Material mit hoher Geschwindigkeit in das Treibmittel. Damit findet ein schneller Verlust an Volumenreduktionsmittel aus dem verdichteten Material statt und bildet sich ein festes Polystyrenharz.

Aus diesem Grunde sind innerhalb 6,8 vom Nullpunkt der Hansen-Lösbarkeitsparameter-Darstellung liegende Lösungsmittel aus der Gruppe der als Volumenreduktionsmittel im Rahmen der vorliegenden Erfindung einsetzbaren Lösungsmittel (diejenigen im Bereich B in 1) ausgeschlossen. Weiter fallen Alkohole und polyhydrierte Alkohole in den Bereich C der Hansen-Lösbarkeitsparameter-Karte (siehe 1) und sind für sich nicht als Volumenreduktionsmittel einsetzbar. Damit lassen sich in den Bereich A der Hansen-Lösbarkeitsparameter-Karte fallende Lösungsmittel im Rahmen der vorliegenden Erfindung allein verwenden. Für den Einsatz eines gemischten Lösungsmittels sind in die Bereiche A, B und C auf der Hansen-Lösbarkeitsparameter-Karte fallende Lösungsmittel wie folgt zu vermischen: in die Bereiche A und B bzw. A und C fallende Lösungsmittel werden zur Herstellung eines gemischten Lösungsmittels bzw. in die Bereiche B und C fallende Lösungsmittel zur Herstellung einer Zusammensetzung, die als in den Bereich A fallendes Lösungsmittel dient, miteinander vermischt.

Was Volumenreduktionsmittel anbetrifft, die durch Vermischen von Lösungsmitteln wie vorbeschrieben hergestellte Zusammensetzungen enthält, so weisen in den vorbeschriebenen Kreis mit dem Radius 7,1 fallende polare Lösungsmittel Lösbarkeit hinsichtlich Polystyren auf (Bereich A in 1). Im Einzelnen werden die folgenden Lösungsmittel entweder allein oder als Gemisch von zwei oder mehr verwendet:

Nitrobenzol, o-Dichlorbenzol, Acetophenon, 1,2-Dichlorethan, Tetrachlorethylen, 1,1-Dichlorethylen, 1,1-Dichlorethan, Chinolin, Pyridin, Ethyl-Cinnamat, Methylenchlorid, 1,4-Dioxan, Anilin, Morpholin, N-Methylmorpholin, N-Ethylmorpho-lin, Cyclohexanon, 1,1,2,2-Tetrachlorethan, Diethylcarbonat, Dimethylphthalat, Diethylphthalat, Dibutylphthalat, Dioctyl-phthalat, Anisol, Benzonitril, 1-Nitropropan, Propylenlenglycol-Phenylether, Propylenglycol-Hexylether, Dipropyglycol-Propylether, Dipropylenglycol-Hexylether, Triethlengglylenglycol-Dimethylether, Triethylenglycol-Ethylether, Triethyglycol-Butylether, Triethylenglycol-Propylether, Ethylenglycolhexylether, Diethylenglycol-Dimethylether, Diethylenglycol-Butylether, Butylenglycol-Butylether, Cyclohexylamin, Ethylenglycol-Ethyletheracetat, Ethylenglycol-Butyletheracetat, Propylenglycol-Methyletheracetat, Diethylenglycol-Butyletheracetat, Dipropylenglycol-Methyletheracetat, Tetrahydrophoran, Dimethyl-Succinat, Dimethyl-Glutarat, Dimethyl-Adipat, Diethyl-Succinat, Isoforon, Methylacetast, Ethylacetat, Propylacetat, Isopropylacetat, Butylacetat, Isobutylacetat, Amylacetat, Aceton, Methylisoamylketon, Methyl-Ethyl-Keton, Diethyl-Keton, Methyl-Propyl-Keton, Methyl-Isobutyl-Keton und Methyl-Heyxyl-Keton.

Das verdichtete Abfallmaterial aus expandiertem Polystyrenharz wurde durch den Lösungsprozess des Volumenreduktionsmittels aufgebläht. Das verdichtete Material wird in das Treibmittel eingetaucht. Das Volumenreduktionsmittel in dem verdichteten Material wird in das Treibmittel extrahiert. Anders gesagt diffundiert das Volumenreduktionsmittel aus dem verdichteten Material in das Treibmittel, bis ein Gleichgewicht hergestellt ist, und dringt das Treibmittel in das verdichtete Material ein.

Somit kann das Polystyrenharz gleichzeitig mit dem Entziehen des Volumenreduktionsmittels aus dem verdichteten Material mit dem Treibmittel imprägniert werden. Der im Rahmen der vorliegenden Erfindung benutzte Begriff "Treibmittel" steht für einen leichtflüchtigen Kohlenwasserstoff. Butan, Pentan, Hexan sowie Isomere hiervon lassen sich allein oder als Gemisch von zwei oder mehr dieser Stoffe verwenden. Wird jedoch Butan, das unter üblichen Temperatur- und Druckbedingungen ein Gas ist, als Treibmittel eingesetzt, so muss es in einem flüssigen Zustand unter einem Druck von nicht weniger als 0,11 MPa (Überdruck) bei einer Behandlungstemperatur von 20°C angewandt werden. Damit ist ein einfaches Druckgefäß von 0,5 MPa (Überdruck) oder darunter einsetzbar.

Nach dem Eintauchen des verdichteten Materials in das Treibmittel bzw. nach dem Verkneten mit diesem wird es stehen gelassen, wodurch die Festsubstanz von der im Wesentlichen aus dem Volumenreduktionsmittel und dem Treibmittel bestehenden Mischflüssigkeit getrennt wird. Die verbleibende Mischflüssigkeit wird zwecks Rückgewinnung des Volumenreduktions- und des Treibmittels zur Wiederverwendung durch eine Destillierbehandlung abgetrennt. Das im Wege des vorbeschriebenen Verfahrens erhaltene verdichtete Material ist eine viskose Substanz, welche das aufgeblähte und in dem Volumenreduktionsmittel gelöste Polystyrenharz enthält. Aus dieser Substanz müssen wiederhergestellte expandierbare Harzteilchen mit einem Durchmesser von 0,5 bis 1,5 mm gewonnen werden, wie diese generell in einem Prozess zum Aufschäumen expandierter Korngebilde eingesetzt werden. Weil es sich bei dem verdichteten Material um eine viskose Substanz handelt, muss bei der Bildung wiederhergestellter expandierbarer Polystyrenharz-Teilchen mit der vorgenannten Teilchengröße ein Aneinanderballen (Verkleben) der Teilchen verhindert werden.

Eines der zu diesem Zweck zur Verfügung stehenden Verfahren ist wie folgt: Das verdichtete Material wird in eine Strangform bei Raumtemperatur extrudiert und es wird das extrudierte verdichtete Material auf einem nicht haftenden Substrat gehalten, das beispielsweise aus Polyethylen oder Fluorkohlenstoffharz hergestellt ist. Das auf dem Substrat gehaltene strangförmige verdichtete Material wird bei einer Temperatur von zumindest 20°C niedriger als die Erweichungstemperatur des Polystyrenharzes, vorzugsweise einer geringen Temperatur von 10°C bis 40°C, zur Durchführung des Entziehens des Volumenreduktionsmittels und des Imprägnierens mit dem vorbeschriebenen Treibmittel in das Letzte eingetaucht. Anschließend wird das strangförmige verdichtete Material in Teilchen der jeweils erforderlichen Größe zerteilt.

Zweites Verfahren zur Herstellung wiederverwerteter expanierbarer Polystyrenharz-Teilchen:

Ein zweites Verfahren zur Herstellung wiederverwerteter expandierbarer Polystyrenharz-Teilchen nach der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass aufgeschäumtes Abfall-Polystyrenharz-Materials aus expandiertem Polystyrenharz in ein Volumenreduktionsmittel, das eine Löslichkeit hinsichtlich des aufgeschäumten Polystyrenharz-Materials aufweist und eine gegenseitige Lösbarkeit bezüglich eines zu verwendenden Treibmittels zeigt, zwecks Bildung eines verdichteten Materials zur Lösung gebracht und dadurch ein verdichtetes Material hergestellt wird, und dass das verdichtete Material und ein Extraktionslösungsmittel zum Entziehen des Volumenreduktionsmittels gelöst und miteinander verknetet werden, um das Volumenreduktionsmittel zu entziehen und somit ein festes Material herzustellen. Anschließend wird die feste Substanz in ein partikuläres Material aus Teilchen umgewandelt, das zum Expandieren des Polystyrenharzes bei üblicher Raumtemperatur in das Treibmittel eingetaucht wird, während gleichzeitig das Volumenreduktionsmittel weiter entzogen wird, um das expandierte Polystyrenharz wiederherzustellen.

Das zweite erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung wiederverwerteter expandierbarer Polystyrenharz-Teilchen entspricht bis zu dem Schritt des Lösens eines expandierten Abfall-Polystyrenharzes in einem Volumenreduktionsmittel zur Bildung eines verdichteten Materials im Wesentlichen dem vorbeschriebenen Verfahren. Das verdichtete Material, bei dem es sich um eine viskose Substanz handelt, und ein Extraktionslösungsmittel werden durch Kneten in einem Rührwerk gleichmäßig miteinander vermischt. Durch diese Knetverarbeitung zum Vermischen des verdichteten Materials und des Extraktionslösungsmittels diffundiert das Volumenreduktionsmittel aus dem verdichteten Material in die Extraktionslösungsmittelphase. Somit wird das Volumenreduktionsmittel dem verdichteten Material entzogen. Anders gesagt wird das Volumenreduktionsmittel dem expandierten Polystyrenharz entzogen, um dieses in seiner Menge zu reduzieren.

Der Knetprozess zum Vermischen des verdichteten Materials und des Extraktionslösungsmittels wird als Vorbehandlung zur Imprägnierung des Treibmittels in das verdichtete Material durchgeführt. Zusammen mit dem Extraktionslösungsmittel wird das verdichtete Material in einem Homogenisator oder dergleichen einer Rührbehandlung unterzogen, um eine Feinverteilung zu bewirken. Wahlweise erfolgt das Kneten des verdichteten Materials und des Extraktionslösungsmittels bei Raumtemperatur mit einem Mischer oder dergleichen. Anschließend wird das Gemisch stehen gelassen und das verdichtete Material entnommen. Somit besteht die Möglichkeit, eine Behandlung zur Minimierung des Gehalts an Volumenreduktionsmittel durchzuführen und die Haftung des verdichteten Materials aufgrund seiner Viskosität zu vermindern.

Als Extraktionslösungsmittel kann in der Vorbehandlung ein Lösungsmittel verwendet werden, das aus der Gruppe der als Treibmittel einsetzbaren leichtflüchtigen Kohlenwasserstoffe sowie Alkohole und polyhydrierten Alkohole, die eine niedrige Lösbarkeit mit Polystyrenharz aufweisen, gewählt ist. Das so erhaltene verdichtete Material, das ein festes Material ist, wird mittels eines Extruders bei Raumtemperatur extrudiert und zu Teilchen zerkleinert.

Bei dem zweiten erfindungsgemäßen Verfahren wird das geformte verdichtete Material bei einer Temperatur von mindestens 20°C weniger als die Erweichungstemperatur des Polystyrenharzes, vorzugsweise bei einer milden Temperatur zwischen 10°C und 40°C, zur Durchführung der Extraktion des Volumenreduktionsmittels sowie der Imprägnierung mit dem Treibmittel in der gleichen Weise wie bei dem vorbeschriebenen ersten erfindungsgemäßen Verfahren in das Treibmittel eingetaucht.

Wie vorstehend bereits im Einzelnen dargelegt, ist der Vorteil der vorliegenden Erfindung wie folgt: Ein durch Reduzieren des Volumens eines aufgeschäumten Abfall-Polystyrenharz-Materials mittels eines Volumenreduktionsmittels erhaltenes verdichtetes Material wird in ein Treibmittel eingetaucht, um Volumenreduktionsmittel zu entziehen sowie eine Imprägnierung mittels des Treibmittels durchzuführen und so wiederverwertete expandierbare Polystyrenharz-Teilchen herzustellen. Damit sind die Vorgänge der Rückgewinnung des Volumenreduktionsmittels und der Imprägnierung des Treibmittels in das Harz in einem einzigen Verfahrensschritt durchführbar.

Dementsprechend besteht die Möglichkeit, das Verfahren gegenüber dem konventionellen Nachimprägnierungsprozess zu vereinfachen und Wärmeenergie einzusparen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist wie folgt: Es muss während des Prozesses keinerlei Erhitzen bei einer unter der Schmelztemperatur des Harzes liegenden Temperatur durchgeführt werden. Damit wird eine Qualitätsminderung durch die Wärmeeinwirkung beim wiederhergestellten Harz minimiert. Weiter lässt sich das zum Entziehen des Volumenreduktionsmittels benutzte Treibmittel zwecks Rückgewinnung des Volumenreduktions- und des Treibmittels zur Wiederverwendung durch Destillation abtrennen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist also frei von Wirkungen, welche die Umwelt verschmutzen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Es zeigen:

1 eine Hansen-Lösbarkeitsparameter-Karte, in welcher der Polaritätsterm &dgr;p entlang der Abszissenachse und der Wasserstoffbindungsterm &dgr;h entlang der Ordinatenachse aufgetragen sind; und

2 ein Diagramm, in dem schematisch eine Ausführungsform 1 des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung wiederverwerteter expandierbarer Polystyrenharz-Teilchen schematisch dargestellt ist.

BESTVERFAHREN ZUR DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG Ausführungsform 1:

2 ist ein Diagramm, das schematisch eine Ausführungsform 1 des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung wiederverwerteter expandierbarer Polystyrenharz-Teilchen aufzeigt. Aufgeschäumtes Abfall-Polystyrenharz-Material wird erforderlichenfalls gemahlen und mit einem Volumenreduktionsmittel besprüht bzw. in dieses eingesetzt, wobei 100 Teile (Gewichtsteile) des aufgeschäumten Abfall-Polystyrenharz-Materials in 100 bis 200 Teilen Volumenreduktionsmittel gelöst werden. Fremdstoffe wie Metallteilchen in dem im Volumenreduktionsmittel gelösten verdichteten Material werden nach einem Verfahren wie Filtrieren oder Magnethaftung unter Verwendung von Magneten entfernt. Als Nächstes wird das verdichtete Material mittels einer Formmaschine wie eines Kolben- oder Schneckenextruders bei Raumtemperatur in eine Strangform gebracht.

Vor dem Formprozess wird die Viskosität des verdichteten Materials je nach Bedarf eingestellt. Vorzugsweise sollte der Gehalt an Volumenreduktionsmittel durch Entziehen von Volumenreduktionsmittel bzw. Zugabe von aufgeschäumtem Polystyrenharz-Material oder Volumenreduktionsmittel auf 10 bis 150 Teile (Gewichtsteile) bezogen auf 100 Teile aufgeschäumten Polystyrenharz-Materials eingestellt werden.

Weil es sich bei dem verdichteten Material um eine viskose strangförmige Substanz handelt, wird dieses gehalten, indem es um ein nicht haftendes platten- oder stabförmiges Substrat aus Polyethylen, Fluorkohlenwasserstoffharz usw. gewickelt wird. Das auf dem Substrat gehaltene strangförmige verdichtete Material wird in ein Treibmittel aus leichtflüchtigem Kohlenwasserstoff, beispielsweise Buton, Pentan oder Hexan, eingetaucht, wodurch eine Entzieh- und Imprägnierbehandlung vorgenommen wird. Das Eintauchen des verdichteten Materials in das Treibmittel erfolgt bei üblicher Raumtemperatur. Wird jedoch Butan, das unter üblichen Temperatur- und Druckbedingungen ein Gas ist, als Treibmittel verwendet, so muss dieses im flüssigen Zustand unter einem Druck von nicht weniger als 0,11 MPa (Überdruck) bei einer Behandlungstemperatur von 20°C angewandt werden. Deshalb ist ein einfaches Druckgefäß für 0,5 MPa (Überdruck) oder darunter einsetzbar.

Nach dem Eintauchen wird das Flüssiggemisch zur Rückgewinnung des Volumenreduktions- und des Treibmittels zwecks Wiederverwendung durch Destillation unter Ausnutzung der Siedepunktdifferenz zwischen diesen oder durch Gas-Flüssig-Trennung separiert. Bei der Gas-Flüssig-Separierung wird das Flüssiggemisch in eine Entspannungstrommel gegeben, die unter einem niedrigeren Druck als dem Eintauchdruck gehalten wird, um nur das Treibmittel zu verdampfen, wodurch das Volumenreduktionsmittel von dem Gemisch getrennt und zurückgewonnen wird. Das verdampfte Treibmittel wird durch Kühlen unter Druck zur Wiederverwendung rückverflüssigt. Die Vorgänge des Trennens und Rückgewinnens des Volumenreduktions- und des Treibmittels können durch entsprechende Behandlung des Flüssiggemischs nach dem Eintauchen vorgenommen werden. Wahlweise ist aber auch eine kontinuierliche Ausführung während des Eintauchens zur Erneuerung des Treibmittels möglich. Somit werden das Volumenreduktions- und das Treibmittel einer Wiederverwendung zugeführt und nicht an die Umwelt freigesetzt.

Nach dem Eintauchen über eine vorbestimmte Zeitdauer hinweg wird das strangförmige verdichtete Material mittels eines Schneidapparats wie eines Stranggranulators zu wiederverwerteten expandierbaren Polystyrenharz-Teilchen zerkleinert. Vorzugsweise sollte der Treibmittelgehalt 6 bis 10 Teile (Gewichtsteile) bezogen auf 100 Teile Polystyrenharz betragen.

Ausführungsform 2:

Aufgeschäumtes Abfall-Polystyrenharz-Material wird erforderlichenfalls gemahlen und mit einem Volumenreduktionsmittel besprüht bzw. in dieses eingetaucht, um es hierdurch zur Lösung zu bringen und zu verdichtetem Material umzuwandeln. Bis zu diesem Schritt entspricht die Ausführungsform 2 der Ausführungsform 1, von der sich die Ausführungsform 2 durch eine Phase der Dispergierung und Knetvermischung des verdichteten Materials mit einem Extraktionslösungsmittel zum Entziehen des Volumenreduktionsmittels als weiterem Schritt nach dem vorbeschriebenen unterscheidet.

Als Extraktionslösungsmittel kann ein solches aus der Gruppe der als Treibmittel einsetzbaren leichtflüchtigen Kohlenwasserstoffe sowie Alkohole und polyhydrierten Alkohole, die eine niedrige Lösbarkeit bezüglich des Polystyrenharzes aufweisen, gewählt werden. Somit wird das verdichtete Material durch Verringern seines Gehaltes an Volumenreduktionsmaterial in eine feste Substanz umgewandelt, die mittels einer Formvorrichtung in ein aus Teilchen mit einem Durchmesser von 0,5 bis 1,5 mm bestehendes partikuläres Material geformt wird. Ein vorzugsweiser Gehalt an Volumenreduktionsmittel in dem Teilchenmaterial ist 10 bis 100 Teile (Gewichtsteile) bezogen auf 100 Teile Polystyrenharz.

Das Teilchenmaterial wird zum Expandieren des Polystyrenharzes etwa 12 bis 48 Stunden lang bei üblicher Temperatur in ein Treibmittel eingetaucht und es wird zur Wiederherstellung eines expandierbaren Polystyrenharzes gleichzeitig weiteres Volumenreduktionsmittel entzogen. Vorzugsweise sollte der Gehalt an Treibmittel bei 6 bis 10 Teilen (Gewichtsteilen) bezogen auf 100 Teile Polystyrenharz liegen. Das Flüssiggemisch wird nach dem Eintauchen genau wie für die Ausführungsform 1 beschrieben zurückgewonnen und einer Wiederverwendung zugeführt. Weiter können auch wie im Falle der Ausführungsform 1 die Trenn- und Rückgewinnungsvorgänge zur Erneuerung des Treibmittels während der Eintauchbehandlung durchgeführt werden.

Beispiele:

Es folgt eine Beschreibung der vorliegenden Erfindung anhand von Beispielen.

Beispiele 1 bis 8 und Vergleichsbeispiele 1 bis 4:

7 g expandiertes Polystyren-Kornmaterial mit einem Expansionsverhältnis von 40 wurden zu einer rechteckigen Säule von 10 × 10 × 50 mm zugeschnitten. Diese Säule wurde in 10 g eines jeden der in der nachfolgenden Tabelle 1 ausgewiesenen Volumenreduktionsmittels gegeben und in diesem bei Raumtemperatur zu einem verdichteten Material gelöst. Das verdichtete Material wurde mittels eines Kolbenextruders zu einem Strang von 2 mm Durchmesser extrudiert. Das strangförmige Material wurde spiralig um ein Rohr aus Polyethylen geringer Dichte und mit einem äußeren Durchmesser von 5 mm gewickelt und in 10 ml n-Hexan eingetaucht.

Nach Ablauf von 4 Stunden wurde das strangförmige verdichtete Material dem Rohr entnommen und weiter 16 Stunden lang bei üblicher Raumtemperatur (ca. 20°C) in das n-Hexan eingetaucht. Sodann wurde das strangförmige verdichtete Material aus dem x-Hexan herausgenommen und in Teilchen von 1 mm Größe zerteilt. Nachdem die expandierbaren Teilchen 6 Stunden lang stehen gelassen worden waren, wurde ein einminütiger Aufschäumtest in siedendem Wasser durchgeführt. Tabelle 1 zeigt die Eigenschaften der verdichteten Materialien und die Ergebnisse des Aufschäumtests, dem die expandierbaren Harzteilchen unterzogen wurden.

Man beachte, dass die Volumenreduktionszeit wie folgt gemessen wurde: Expandiertes Polystyrenmaterial in Form von gepresstem Kornmaterial mit einem Expansionsverhältnis von 50 wurde zu einem Probenwürfel von 10 × 10 mm zurechtgeschnitten. Diese Probe wurde in 50 g eines jeden der in der nachfolgenden Tabelle 1 ausgewiesenen Volumenreduktionsmittel bei einer Flüssigtemperatur von 20°C gegeben und mit einem Glasstab untergetaucht, um die bis zum Zerfall und bis zum Dispergieren oder Lösen der Probe in dem Volumenreduktionsmittel erforderliche Zeit zu messen. Es war möglich, die folgenden numerischen Werte aus der Analyse dieser Beispiele und Vergleichsbeispiele abzuleiten. Das heißt, dass die im Rahmen der Erfindung eingesetzten Lösungsmittel diejenigen sind, deren Wasserstoffbindungsterm &dgr;h und Polaritätsterm &dgr;p der Hansen-Lösbarkeitsparameter den folgenden Bedingungen entsprechen: (&dgr;p – 5,8)2 + (&dgr;h – 4,3)2 < 50 und &dgr;p2 + &dgr;h2 > 46 [Einheiten: (J/cm3)1/2]

Den obigen Bedingungen entsprechende Lösungsmittel wurden wie folgt bestimmt:

Der Wert "46" wurde von den Versuchsbedingungen für Dipropylen-Monomethyl-Etheracetat (abgekürzt "DPMA) in Beispiel 7 abgeleitet. Für DPMA gilt &dgr;p2 + &dgr;h2 = 46,6. Es ist dies der kleinste Wert derjenigen Lösungsmittel, die als Volumenreduktionsmittel in den Beispielen der vorliegenden Erfindung einsetzbar sind. Aus den Versuchsergebnissen wurde die Bedingung &dgr;p2 + &dgr;h2 > 46 gewählt. Das bedeutet, dass normale aufgeschäumte expandierte Polystyren-Kornmaterialien Produkte mit einem Expansionsverhältnis von 5 bis 100 sind und das Expansionsverhältnis von DPMA 5 ist. Deshalb ist dies als Bereich A definiert.

Eine weitere Bedingung, nämlich (&dgr;p – 5,8)2 + (&dgr;h – 4,3)2 < 50, wurde wie folgt gewählt: Unter den gute Volumenreduktionsbedingungen bietenden Lösungsmitteln wies das Limonen im Vergleichsbeispiel 2 den größten Wert von &xgr;(&dgr;p – 5,8)2 + (&dgr;h – 4,3)2&xgr; auf (45,5). Bei den in der Volumenreduktionsleistung schlechteren Lösungsmitteln hatte das Dipropylenglycol-Monomethylether (abgekürzt "DPM") im Vergleichsbeispiel 4 den niedrigsten Wert von &xgr;(&dgr;p – 4,3)2+ (&dgr;h – 2,1)2&xgr;(55,1). Ein Zwischenwert zwischen den beiden Größen wurde als Grenzwert "50" definiert.

Beispiel 9:

Einem in gleicher Weise wie in Beispiel 8 hergestellten verdichteten Material wurde x-Hexan in der halben Menge des verdichteten Materials zugegeben. Das Gemisch wurde 1 Minute lang bei Raumtemperatur in einem Mischer durchgeknetet. Der gleiche Vorgang wurde zwei Mal mit erneuertem Flüssiganteil wiederholt. Das verdichtete Material wechselte von durchsichtig zu weiß und halbdurchsichtig und es nahm seine Haftung ab. Das verdichtete Material wurde mittels eines Kolbenextruders zu einem Strang extrudiert und mit einem Stranggranulator zu Teilchen von 1 mm Durchmesser zerkleinert. Danach wurde das partikuläre Material in n-Pentan eingetaucht. Die Eintauchdauer betrug 20 Stunden bei Raumtemperatur. Anschließend wurde ein Aufschäumtest durchgeführt. Im Ergebnis fielen im Wesentlichen kugelförmige expandierbare Harzteilchen mit einem Expansionsverhältnis von 49 an.

Tabelle 1

GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT

Nach der vorliegenden Erfindung hergestellte wiederverwertete Polystyrenharz-Teilchen sind als hochqualitatives Material zum Aufschäumen von Container-Verpackungs- und Auspolstermaterialien etc. einsetzbar.


Anspruch[de]
Verfahren zur Herstellung wiederverwerteter expandierbarer Polystyrenharz-Teilchen, umfassend die folgenden Schritte:

Lösen eines aufgeschäumten Abfall-Polystyrenharz-Materials aus expandiertem Polystyrenharz in einem Volumenreduktionsmittel, das eine Lösbarkeit hinsichtlich des aufgeschäumten Polystyrenharz-Materials aufweist und eine gegenseitige Lösbarkeit bezüglich eines zu verwendenden Treibmittels zeigt, zur Bildung eines verdichteten Materials;

Eintauchen des verdichteten Materials in das Treibmittel zum Expandieren des Polystyrenharzes bei üblicher Raumtemperatur, hierdurch Entziehen des Volumenreduktionsmittels von dem verdichteten Material und gleichzeitiges Imprägnieren des verdichteten Materials mit dem Treibmittel zum Wiederherstellen des expandierten Polystyrenharzes; und

Formen des wiederhergestellten expandierten Polystyrenharzes in eine vorbestimmte Form.
Verfahren zur Herstellung wiederverwerteter expandierbarer Polystyrenharz-Teilchen, umfassend die folgenden Schritte:

Lösen eines aufgeschäumten Abfall-Polystyrenharz-Materials aus expandiertem Polystyrenharz in einem Volumenreduktionsmittel, das eine Lösbarkeit hinsichtlich des aufgeschäumten Polystyrenharz-Materials aufweist und eine gegenseitige Lösbarkeit bezüglich eines zu verwendenden Treibmittels zeigt, zur Bildung eines verdichteten Materials;

Lösen und Verkneten des verdichteten Materials und eines zum Entziehen des Volumenreduktionsmittels vorgesehenen Extraktionslösungsmittels zum Entziehen des Volumenreduktionsmittels, zur Bildung eines festen Materials;

Formen des festen Materials zu einem Teilchenmaterial, das aus Teilchen besteht; und

Eintauchen des Teilchenmaterials in das Treibmittel zum Expandieren des Polystyrenharzes bei gewöhnlicher Raumtemperatur und gleichzeitiges weiteres Entziehen des Volumenreduktionsmittels zur Wiederherstellung des expandierten Polystyrenharzes.
Verfahren zur Herstellung wiederverwerteter expandierbarer Polystyrenharzteilchen gemäß Anspruch 1 oder 2, bei welchem das verdichtete Material in das Treibmittel bei einer Temperatur von zumindest 20°C niedriger als die Erweichungstemperatur des Polystyrenharzes eingetaucht wird, zur Durchführung des Entziehens des Volumenreduktionsmittels und zur Imprägnierung mit dem Treibmittel. Verfahren zur Herstellung wiederverwerteter expandierbarer Polystyrenharz-Teilchen gemäß Anspruch 3, bei welchem das Treibmittel eine Temperatur von 10 bis 40°C hat. Verfahren zur Herstellung wiederverwerteter expandierbarer Polystyrenharz-Teilchen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem das Volumenreduktionsmittel ein polares Lösungsmittel mit einer Lösbarkeit bezüglich des Polystyrenharzes ist und eine gegenseitige Lösbarkeit gegenüber dem Treibmittel aufweist, wobei der Wasserstoffbindungsterm &dgr;h und der Polaritätsterm &dgr;p der Hansen-Lösbarkeitsparameter des polaren Lösungsmittels den folgenden Bedingungen genügen: (&dgr;p – 5,8)2 + (&dgr;h – 4,3)2 < 50 und &dgr;p2 + &dgr;h2 > 46 [Einheiten: (J/cm3)1/2] Verfahren zur Herstellung wiederverwerteter expandierbarer Polystyrenharz-Teilchen gemäß Anspruch 5, bei welchem das als Volumenreduktionsmittel verwendete Lösungsmittel zumindest ein Lösungsmittel aus der Gruppe ist, welche besteht aus Ketonen, Estern, polyhydrierter Alkoholetheracetaten, Ethern, halogenierten Kohlenwasserstoffen, Nitroverbindungen, und Aminen. Verfahren zur Herstellung wiederverwerteter expandierbarer Polystyrenharz-Teilchen gemäß Anspruch 5, bei welchem das als Volumenreduktionsmittel verwendete Lösungsmittel ein gemischtes Lösungsmittel ist, das im wesentlichen aus zumindest einem Lösungsmittel besteht, das aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: aliphatische Kohlenwasserstoffe und aromatische Kohlenwasserstoffe, sowie aus zumindest einem Lösungsmittel, das aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Ketone, Ester, polyhydrierte Alkoholetheracetate, Ether, halogenierte Kohlenwasserstoffe, Nitroverbindungen und Amine. Verfahren zur Herstellung wiederverwerteter expandierbarer Polystyrenharz-Teilchen gemäß Anspruch 5, bei welchem das als Volumenreduktionsmittel verwendete Lösungsmittel ein gemischtes Lösungsmittel ist, das im wesentlichen aus einem Lösungsmittel aus der folgenden Gruppe besteht: aliphatische Kohlenwasserstoffe und aromatische Kohlenwasserstoffe, sowie aus zumindest einem Lösungsmittel, das aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Alkohole und polyhydrierte Alkohole. Verfahren zur Herstellung wiederverwerteter expandierbarer Polystyrenharz-Teilchen gemäß Anspruch 5, bei welchem das als Volumenreduktionsmittel verwendete Lösungsmittel ein gemischtes Lösungsmittel ist, das im wesentlichen aus zumindest einem Lösungsmittel besteht, das aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Ketone, Ester, polyhydrierte Alkoholetheracetate, Ether, halogenierte Kohlenwasserstoffe, Nitroverbindungen und Amine, sowie aus zumindest einem Lösungsmittel, das aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Alkohole und polyhydrierte Alkohole. Verfahren zur Herstellung wiederverwerteter expandierbarer Polystyrenharz-Teilchen gemäß Anspruch 5, bei welchem das Volumenreduktionsmittel zumindest eines ist, das aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Nitrobenzol, o-Dichlorbenzol, Acetophenol, 1,2-Dichlorethan, Tetrachlorethylen, 1,1-Dichlorethylen, 1,1-Dichlorethan, Chinolin, Pyridin, Ethyl-Cinnamat, Methylchlorid, 1,4-Dioxan, Anilin, Morpholin, N-Methylmorpholin, N-Ethylmorpholin, Cyclohexanol, 1,1, 2, 2-Tetrachlorethan, Diethylcarbonat, Dimethylphthalat, Diethylphthalat, Dibotylphthalat, Dioktylphthalat, Anisol, Benzonitril, 1-Nitropropan, Propylenglycol-Phenylether, Propylenglycol-Hexylether, Dipropylenglycol-Propylether, Dipropylenglycol-Hexylether, Triethylenglycol-Dimethylether, Triethylenglycol-Ethylether, Triethylenglycol-Botylether, Triethylenglycol-Propylether, Ethylenglycolhexylether, Diethylenglycoldimethylether, Diethylenglycol-Propylether, Bothylenglycol-Bothylether, Cyclohexylamin, Ethylenglycol-Ethyletheracetat, Ethylenglycol-Bothyletheracetat, Propylenglycol-Methyletheracetat, Diethylenglycol-Bothyletheracetat, Dipropylenglycol-Methyletheracetat, Tetrahydrophoran, Dimethyl-Succinat, Dimethyl-Glutarat, Dimethyl-Adipat, Diethyl-Succinat, Isoforon, Methylacetat, Ethylacetat, Propylacetat, Isopropylacetat, Butylacetat, Isobutylacetat, Amylacetat, Aceton, Methylisoamylketon, Methyl-Ethyl-Keton, Diethyl-Keton, Methyl-Propyl-Keton, Methyl-Isobutyl-Keton und Methyl-Hexyl-Keton. Verfahren zur Herstellung wiederverwerteter expandierbarer Polystyrenharz-Teilchen, umfassend die folgenden Schritte:

Lösen eines geschäumten Abfallmaterials aus expandiertem Polystyrenharz in einem Volumenreduktionsmittel mit einer Lösbarkeit bezüglich des geschäumten Polystyrenharzmaterials, welches eine gegenseitige Lösbarkeit bezüglich eines zu verwendenden Treibmittels aufweist, zur Bildung eines verdichteten Materials;

Extrudieren des verdichteten Materials zu einer Strangform bei Raumtemperatur;

Halten des zu einer Strangform extrudierten verdichteten Materials auf einem nicht haftenden Substrat zum Verhindern einer Haftung des verdichteten Materials; und

Eintauchen des verdichteten Materials, das auf dem Substrat gehalten wird, in das Treibmittel bei einer Temperatur von zumindest 20°C niedriger als die Erweichungstemperatur des Polystyrenharzes, zur Durchführung eines Entziehens des Volumenreduktionsmittels und zum Imprägnieren mit dem Treibmittel.
Verfahren zur Herstellung wiederverwerteter expandierbarer Polystyrenharz-Teilchen gemäß Anspruch 11, bei welchem das Treibmittel eine Temperatur von 10 bis 40°C hat.






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