Masterproef PU trim foam Recycling

Transcriptie

1 Masterproef PU trim foam Recycling Studiegebied Recycling van polyurethaan snijresten Opleiding Master in de Industriële Wetenschappen Afstudeerrichting Industrieel Ontwerpen Academiejaar Pieterjan Hantson

2 _Pieterjan Hantson _PU trim foam Recycling _2

3 Masterproef PU trim foam Recycling Studiegebied Recycling van polyurethaan snijresten Opleiding Master in de Industriële Wetenschappen Afstudeerrichting Industrieel Ontwerpen Academiejaar Pieterjan Hantson

4 Voorwoord Voor mij was het werken aan dit eindwerk een van de interessantste ervaringen ooit. Het was een ongelooflijk plezier samen te werken met mensen die elk expert zijn op het vlak van kunststoffen. Het gaf me enorm veel voldoening om met mijn eigen inbreng en veel werken samen oplossingen te zoeken voor de gestelde problemen. Graag wil ik in de eerste plaats mijn interne promotor Walter Dejonghe, docent Methodologie en Ergonomie aan het PIH, en mijn externe promotor Danny Martens, Business Unit Manager Flexible Foams in Recticel, hartelijk danken voor hun interesse, hun feedback, hun steun en voor hun bruikbare ingevingen tijdens onze vele gesprekken. Ik bedank ook graag Sarah Gillis en Chris Casteele van Polygonya voor hun technische inbreng tijdens het innovatieproces. Bedankt ook aan Geert Scheys en Federplast voor de financiering van dit eindwerk. Een woord van dank richt ik ook aan Koen Van Geel van VossChemie. Hij bracht me op de hoogte van de specificaties van polyester en leverde het nodige materiaal voor de prototypes. Ik wil ook het Vlaams Kunststoffen Centrum en in het bijzonder Kristof Callewaert bedanken voor hun kennis over kunststoffen en het ter beschikking stellen van hun testlabo. In dit eindwerk kon ik me ten volle ontplooien, ook al kom je op sommige momenten jezelf tegen. Daarom ook een bijzonder woord van dank aan mijn familie voor de vele steun. Er zijn nog zoveel mensen die ik zou willen opnoemen, personen die me de kans hebben gegeven dit eindwerk tot een goed einde te brengen. Voor u, beste lezer, ligt het resultaat van mijn beste kunnen en een jaar lang hard werken. Draait u deze pagina maar om en ontdek de wondere wereld van polyurethaan trim foam recycling. Pieterjan Hantson Master Industrieel Ontwerpen Roeselare, 21 mei 2008 _Pieterjan Hantson _PU trim foam Recycling _3

5 Inhoudsopgave Lijst van objecten 8 Abstract (Nederlands) 11 Abstract (English) Opdrachtstelling Opdrachtgever Opdracht Projectfiche Voorstelling bedrijven en instellingen Recticel Polygonya Federplast vzw Vlaams Kunststoffen Centrum VossChemie Informatie Samenvatting Prime foam Reactievergelijkingen Productieproces Toepassingen Meubels en bedding Automotive Technische schuimen Trim foam Ontstaan Hoeveelheid Opslag Prijs Chemische verwerking 37 _Pieterjan Hantson _PU trim foam Recycling _4

6 Hydrolyse Pyrolyse Aminolyse Hydrogenatie Glycolyse Mechanisch verkleinen van trim foam Vervlokken Verpoederen Recycling van PU-poeder Hergebruik in productieproces Andere toepassingen van PU-poeder Recycling van PU-vlokken Malpersen of Compression Moulding Injection Moulding Bonded Foam Verwerkingsproces Eigenschappen Toepassingen Energieopwekking Storten Besluit PU en het milieu Exploratie Structureren van exploratieproces Innovation funnel Innovation funnel bij dit eindwerk Stage 1, Gate 1: Exploratie Stage 2: Testen van verwerkingsmogelijkheden Testprocedure PU-poeder Mineralen Plamuur Metselspecie Betonspecie Gips Kunststoffen Epoxy Polyester 62 _Pieterjan Hantson _PU trim foam Recycling _5

7 Poly-Urethaan Hars Rubber Houtlijm Latexverf Niet uitgevoerde testen Thermoplasten Siliconen Poederlakken Gate 2: Eerste reductie Stop Go Stage 3: Beoordelen van deze zes pistes Thermoplasten Gips Harsen (Epoxy, Polyester, PU) PU-rubber Latexverf Houtlijm Gate 3: Objectief kiezen Stage 4, Gate 4: Subjectieve keuze Materiaaleigenschappen Materiaaleigenschappen Treksterkte en impactbestendigheid De test Resultaten Vormtest op impact De test De resultaten Densiteit De test De resultaten Uithardingstijd en uithardingstemperatuur De test De resultaten Bewerkingsmogelijkheden Zelfherstellende eigenschappen De test De resultaten 88 _Pieterjan Hantson _PU trim foam Recycling _6

8 De prijs Toepassingen Als constructiemateriaal Als gietmateriaal Als zelfherstellend materiaal Besluit Marketing Product Prijs Plaats Promotie Besluit 98 _Pieterjan Hantson _PU trim foam Recycling _7

9 Lijst van objecten Figuren Hoofdstuk 1 Figuur 1.1. Logo s betrokken bedrijven en instellingen 17 Hoofdstuk 2 Figuur 2.1. Horizontaal spuiten 22 Figuur 2.2. Verticaal spuiten 22 Figuur 2.3. Reticuleren 24 Figuur 2.4. Veelgebruikte snijmethodes 25 Figuur 2.5. Drukvormsnijden 1 26 Figuur 2.6. Drukvormsnijden 2 26 Figuur 2.7. Feltiseren 26 Figuur 2.8. Schilproces 1 27 Figuur 2.9. Schilproces 2 27 Figuur Impregneren 28 Figuur Vlamlaminage 28 Figuur Transport van schuimblokken 29 Figuur Productieproces trim foam 30 Figuur Toepassingen in matrassen 31 Figuur Toepassingen in zetels 32 Figuur Andere comforttoepassingen 32 Figuur Automotive toepassingen 33 Figuur Technische toepassingen 33 Figuur Alledaagse toepassingen 34 Figuur High-tech toepassingen 34 Figuur Vervlokken van PU trim foam 39 Figuur Precision knife cutting 39 Figuur Two roll mill 40 Figuur Hergebruik in het productieproces 41 Figuur Malpersen 42 Figuur Injection Moulding 43 Figuur Batch productie 44 Figuur Continue productie 44 Figuur Rebound molding process 45 Figuur Carpet underlay 46 Figuur Flooring 46 Figuur Sport 47 Figuur Automotive 47 Figuur Landbouw: de koematten 47 Figuur Verpakking 48 Figuur Schoenindustrie 48 Figuur Overzicht van de huidige afvalstromen 50 _Pieterjan Hantson _PU trim foam Recycling _8

10 Hoofdstuk 3 Figuur 3.1. Innovation Funnel 52 Figuur 3.2. PU-poeder voor en na de oventest 56 Figuur 3.3. Verbranden van PU-poeder 56 Figuur 3.4. PU-poeder bij plamuur 57 Figuur 3.5. PU-poeder bij metselspecie 58 Figuur 3.6. PU-poeder bij betonspecie 59 Figuur 3.7. PU-poeder in gips 60 Figuur 3.8. PU-poeder en PU-vlokken in epoxy 61 Figuur 3.9. PU-poeder en PU-vlokken in polyester 62 Figuur PU-poeder en PU-vlokken in PU-hars 63 Figuur PU-poeder en PU-vlokken in PU-rubber 64 Figuur PU-poeder en PU-vlokken in houtlijm 65 Figuur PU-poeder en PU-vlokken in latexverf 66 Hoofdstuk 4 Figuur 4.1. Trek en impactstaafjes 78 Figuur 4.2. Impacttest 79 Figuur 4.3. Trektest 79 Figuur 4.4. Compatibiliteit met glasvezel 80 Figuur 4.5. Het lamineren van de vormen 81 Figuur 4.6. De opstelling 81 Figuur 4.7. Het testen 81 Figuur 4.8. Densiteitstest 83 Figuur 4.9. Uithardingseigenschappen 84 Figuur Op elkaar persen 87 Figuur Doorsnede van de gelukte test. 88 Figuur Principe van het zelfherstellende materiaal 91 Hoofdstuk 5 Figuur 5.1. Logo PTFP Dissipur 94 Figuur 5.2. Variaties in het logo voor andere producten 94 Figuur 5.3. Stand op de eindwerkexpo 96 Figuur 5.4. Bumper Citroën Xsara 96 Figuur 5.5. Mal 96 Hoofdstuk 6 Figuur 6.1. PTFP toepassingen 99 Formules Formule 2.1. Polymerisatiereactie 21 Formule 2.2. Blaasreactie 21 _Pieterjan Hantson _PU trim foam Recycling _9

11 Tabellen Tabel 3.1.: Subjectieve keuze 76 Grafieken Grafiek 4.1. Kracht bij breuk 79 Grafiek 4.2. Impact Resistance 80 Grafiek 4.3. Optreden van spanningen, barsten en breuken 82 Grafiek 4.4. Densiteit 83 Grafiek 4.4. Densiteit met trendlijn 84 Grafiek 4.5. Uithardingstijd 85 Grafiek 4.6. Uithardingstemperatuur 85 Grafiek 4.7. Temperatuursverloop 86 Grafiek 4.8. De prijs van het nieuwe materiaal 89 _Pieterjan Hantson _PU trim foam Recycling _10

12 Abstract (Nederlands) Bij het versnijden van grote blokken polyurethaan (PU) schuim tot afgewerkte matrassen, zetels, kussens ontstaan grote hoeveelheden trim foam. Dit industrieel afval wordt vandaag verpoederd of vervlokt. Het PU-poeder wordt op kleine schaal bijgemengd in de productie van prime foam. De PU-vlokken worden opnieuw gebonden tot bonded foam. Deze huidige afzetmarkten werden de voorbije jaren verzadigd waardoor de actuele prijs voor de trim foam amper de transportkosten dekte. Als de prijs nog lager zou zakken, zit er niets anders op dan het trim foam te verbranden. Naar aanleiding van een vergadering binnen Polygonya besliste de Belgische Sector Comfortschuim om gezamenlijk naar een oplossing te zoeken. Polygonya is de innovatiecel voor kunststoffen en rubber binnen Federplast, de overkoepelende organisatie van de Belgische kunststofverwerkende industrie. De Belgische Sector Comfortschuim bestaat uit Recticel, Carpenter-Dumo, Polypreen en Kabelwerk Eupen. In dit project werd beslist om een compleet nieuwe verwerkingsmethode uit te werken, naast de bonded foam. Het PU-poeder en de PU-vlokken werden als uitgangsmateriaal gekozen. Op deze manier moet een nieuw productgamma ontstaan waarmee PU trim foam een grotere markt kan bereiken. Hierdoor zou de prijs van het materiaal stijgen. Verbranding zou dan niet langer nodig zijn. _Pieterjan Hantson _PU trim foam Recycling _11

13 Abstract (English) The cutting of big slabstock blocks of Poly-Urethane (PU) foam for finished mattresses, pillows, seats creates huge amounts of trim foam. Today, this industrial waste is powdered or flaked. The PU-powder is mixed on a small scale in the production of prime foam. The PU-flakes are bonded again for bonded foam. The present market for these products has been satiated during the last years. Because of this, the actual price of trim foam can hardly cover the transportation costs. Should this price lower more in the future, the only solution is to burn the trim foam. In pursuance of a meeting within Polygonya, the Belgian Sector Comfort Foam decided to search together for a solution. Polygonya is the innovation center for plastics and rubber within Federplast, the co-ordinated organisation of the Belgian plastic processing industry. The Belgian Sector Comfort Foam is composed of Recticel, Carpenter-Dumo, Polypreen and Kabelwerk Eupen. In this project, the decision was made to develop a complete new processing method, beside the bonded foam. The PU-powder and the PU-flakes were the starting material. In this way, there has to appear a whole new product portfolio to obtain a bigger market for PU trim foam. Because of this, the price of the material should advance and burning should no longer be an option. _Pieterjan Hantson _PU trim foam Recycling _12

14 _Pieterjan Hantson _PU trim foam Recycling _13

15 1. Opdrachtstelling 1.1. Opdrachtgever De opdracht voor dit eindwerk was ontstaan tijdens een vergadering van de sector Comfortschuim België georganiseerd door Polygonya, de innovatiecel van Federplast vzw, Belgische vereniging van Producenten van Kunststof- en Rubberartikelen. Federplast is een gemeenschappelijke beroepssectie van Agoria, beroepsfederatie van Technologische Industrie, en Essenscia, een multisectorale koepelorganisatie van de chemie en life sciences. Comfortschuim België vertegenwoordigde vier bedrijven: Dumo, Recticel, Polypreen en Kabelwerk Eupen. Deze sector wou een probleem trim foam samen aanpakken en sloegen de handen in elkaar om via dit eindwerk en een project in het tweede jaar Industrieel Ontwerpen naar oplossingen te zoeken Opdracht Het thema was het zoeken naar nieuwe afzetmarkten voor uitval/afval van polyurethaan schuim. Bij het verwerken van polyurethaan schuim ontstonden heel wat overschotten bij de productie en het versnijden tot halffabrikaten. Dit noemde men trim foam. De hoeveelheid besloeg zowat 20% van de totale productie. Het grootste deel werd geëxporteerd naar de USA om te dienen als carpetunderlay. Een ander deel werd in Europa gerecycled, voornamelijk als bonded foam. De trim foam werd ook in poedervorm in kleine hoeveelheden toegevoegd aan nieuw PU. Daarnaast werd polyurethaan ook verbrand, al dan niet met energierecuperatie. Van chemische recuperatie was men volledig afgestapt. Deze afzetmarkten voor trim foam waren echter amper voldoende. Daarenboven was men afhankelijk van de sterk fluctuerende marktprijzen van de Amerikaanse markt. De bedoeling van deze opdracht was dus nieuwe markten, toepassingen of producten te vinden voor deze trim foam met behulp van bestaande verwerkingsprocessen. Door de grote hoeveelheid trim foam werd gezocht naar een afzetmarkt waar een grote massa polyurethaan in kon. Dit kon door een groot product waar veel trim foam in verwerkt zit, maar ook door een klein product met een grote afzetmarkt. De originele opdracht is te vinden in bijlage pagina B2. _Pieterjan Hantson _PU trim foam Recycling _14

16 1.3. Projectfiche Dit project kreeg de titel Nieuwe afzetmarkt voor PU trim foam mee. Eigenaar van de resultaten van dit eindwerk is de sector Comfortschuim België. De objectieven van dit eindwerk zijn: Het verkrijgen van een hogere prijs voor PU trim foam Een nieuwe verwerking van PU trim foam, naast de huidige verwerking in bonded foam en in de prime foam productie Een nieuw product/productgamma maken Een grote markt bereiken Wat niet aan bod zal komen in dit eindwerk: Chemische recycling Iets anders dan gebruik maken van vervlokte of verpoederde trim foam Productievoorbereiding De deliverables van dit eindwerk zijn: Een nieuw verwerkingsproces met trim foam vlokken of poeder Product of productgamma Thesis De belangrijkste mijlpalen Juli 2007: bedrijfsbezoeken Recticel en Dumo 13 augustus 2007: Start stage Recticel 19 september 2007: Deadline informatiefase 12 oktober 2007: Doelstellingen en mijlpalen definiëren, projectfiche, voorstelling eindwerk 29 januari 2008: Keuze verwerkingsproces 11 april 2008: Uitgewerkt verwerkingsproces en toepassing 16 april 2008: Eerste versie van de thesis, go or no go beslissing 21 mei 2008: Indienen thesis, afgewerkt prototype 17 juni 2008: Afgewerkte expo stand 23 juni 2008: Presentatie en verdediging eindwerk Een heel aantal mensen werkte mee aan dit eindwerk. Volgende personen behoorden tot het kernteam: Pieterjan Hantson Projectleider Student PIH Danny Martens Externe begeleider Recticel NV Business Unit Manager Flexible Foams Walter Dejonghe Interne begeleider Docent PIH Sarah Gillis Opdrachtgever Innovatie adviseur / Polygonya / Federplast Geert Scheys a.i. voor Sarah Gillis Federplast.be Interne communicatie gebeurde via het Dokeos-platform en . _Pieterjan Hantson _PU trim foam Recycling _15

17 1.4. Voorstelling bedrijven en instellingen Volgende bedrijven en instellingen hebben meegewerkt aan dit project, elk met hun eigen inbreng Recticel Recticel nv is een beursgenoteerd bedrijf actief in de kunststoffenbranche, in het bijzonder polyurethaan in al zijn vormen. De hoofdvestiging ligt in Wetteren. In 2006 bedroeg de jaaromzet miljoen euro. De voorbije jaren bleef de omzet met grote sprongen stijgen, terwijl de winst schommelde. In 2006 bedroeg deze 16 miljoen euro. Het aantal werknemers bedraagt Recticel is actief in Europa, Japan en de VSA. Het bedrijf organiseert zijn activiteiten onder 4 business units: Flexible Foams, Bedding, Insulation en Automotive. Het probleem rond de trim foam situeert zich in de unit Flexible Foams. Recticel mag dan ook als klant beschouwd worden in dit project. Ook begeleidde Recticel in het bijzonder Danny Martens en het IDC actief dit eindwerk Polygonya Polygonya is de innovatiecel van Federplast, de Belgische vereniging van producenten van kunststof- en rubberartikelen ontstaan in samenwerking met Agoria en Essenscia. Enerzijds heeft deze organisatie als doelgroep de kunststof- en rubberverwerkende bedrijven. Polygonya helpt hen te blijven innoveren en op de hoogte te blijven van wat er zich in de markt afspeelt. Anderzijds wil ze allerhande bedrijven, ontwerpers en studenten adviseren over kunststoffen en rubber die kunnen gebruikt worden als oplossing voor hun idee. Daarnaast zijn netwerking, sectoroverschrijdende werking en methodologie zeer belangrijk. Polygonya bracht de verschillende bedrijven rond het probleem PU trim foam samen en trad op als adviesgever Federplast vzw Federplast is de Belgische vereniging van producenten van kunststof- en rubberartikelen ontstaan in samenwerking met Agoria en Essenscia. Om de groei van de kunststofindustrie in België veilig te stellen, is het vereist dat er inspanningen geleverd worden op vlak van opleiding en innovatie in de sector. De kunststofindustrie biedt ook vele opportuniteiten om door besparing van grondstoffen en energie een belangrijke bijdrage te leveren tot een meer duurzame economie. Hierin wil Federplast een koepelstructuur zijn. Federplast trad in dit eindwerk op als opdrachtgever. _Pieterjan Hantson _PU trim foam Recycling _16

18 Vlaams Kunststoffen Centrum Het Vlaams Kunststoffen Centrum (VKC) wil enerzijds technologische informatie verstrekken aan de industrie en aan het onderwijs. Daarnaast wil ze onderzoeksfaciliteiten bieden aan eindwerken en doctoraten op het gebied van kunststof. Het VKC gaf in dit eindwerk advies en stelde haar trekbanken ter beschikking VossChemie VossChemie ontwikkelt, verdeelt en verwerkt thermoharders in al zijn vormen. Daarnaast geven ze ook technische adviezen aan bedrijven. VossChemie stelde het nodige materiaal polyester ter beschikking van dit eindwerk en gaf advies. Figuur 1.1. Logo s betrokken bedrijven en instellingen _Pieterjan Hantson _PU trim foam Recycling _17

19 2. Informatie Met dit hoofdstuk informatie wordt een zo breed mogelijk beeld gegeven op de huidige state of the art technologie in verband met polyurethaan. Productietechnieken, verwerkingstechnieken, toepassingen, afvalafhandeling komen aan bod. Er werd een antwoord gezocht op de vraag waarom trim foam ontstaat, wat er vandaag mee gebeurd en welke richting er nu moet opgegaan worden. Hoofdstuk 2.1. geeft een ruime samenvatting. In 2.2. wordt de prime foam productie in al zijn facetten uit de doeken gedaan. Zowel de chemie achter polyurethaan als de productietechnieken en toepassingen worden besproken. Trim foam komt aan bod in puntje 2.3. Zowel het ontstaan als de huidige verwerkingsmogelijkheden en toepassingen zijn opgenomen. In een laatste puntje worden enkele milieuoverwegingen voorgesteld Samenvatting Polyurethaan is een kunststof, onderverdeeld bij de elastomeren, dat ontstaat door polymerisatiereactie van isocyanaat met een polyol. Zonder blaasmiddel krijg je een rubberachtige grondstof dat in feite puur polyurethaan is. Deze wordt voornamelijk gebruikt in de automotive sector als afwerkingmateriaal voor het interieur. Verder wordt dit materiaal teruggevonden in schoenzolen en tal van andere toepassingen. Om een schuimvorming te verkrijgen, voegt men bij de formule een blaasmiddel, dat, net als gist in brood, een gas in het polyurethaan doet ontstaan. Het resultaat is een celstructuur dat men kan verkrijgen in vele soorten densiteiten en hardheden. Als flexibel schuim (flexible foam, flexible polyurethane, PUF) vindt deze toepassing in matraskernen, kussens, autozetels en andere comfortindustrie enerzijds en in technische schuimen voor onder andere filters anderzijds. Daarnaast wordt hard schuim (rigid foam, rigid polyurethane, PUR) gebruikt als isolatiemateriaal voor gebouwen en industrie. Er bestaan globaal twee methodes om polyurethaan schuim in grote massa te produceren: slabstockproductie en moulded foam. Bij slabstock wordt het schuim continu opgeschuimd in lange blokken van 60 of 90 meter. Deze wordt voornamelijk gebruikt om versneden te worden tot matraskernen, kussens, technische onderdelen en andere halffabrikaten zonder al te ingewikkelde vorm. Daarnaast worden de blokken ook gebruikt om rollen van te schillen die via allerlei lamineertechnieken verder verwerkt kunnen worden. Moulded foam wordt pas toegepast als de vorm te ingewikkeld is om uit te snijden en als de seriegrootte groot genoeg is. De grondstoffen worden in een matrijs gespoten, de matrijs wordt gesloten en het schuim kan uitreageren, waarbij door het blazen het schuim de vorm van de matrijs aanneemt. Allerlei inserts kunnen ook verwerkt worden. Deze techniek wordt voornamelijk gebruikt voor autozetels. _Pieterjan Hantson _PU trim foam Recycling _18

20 We concentreren ons verder op flexibel polyurethaan schuim, geproduceerd via slabstock. Via moulding technieken is er zo goed als geen afval, dus deze valt buiten de scoop van deze informatiebundel. Ook rigid foam laten we verder buiten beschouwing. Bij de traditionele slabstockproductie van flexibel schuim ontstaat heel wat snijafval. Deze noemen we trim foam. De verwerkingstechnieken van dit materiaal worden onderverdeeld in drie categorieën: mechanische recuperatie, chemische recuperatie en energie recuperatie. Het herverwerken tot composiet schuim (rebonded foam) wordt het meest toegepast binnen de mechanische recovery van trim foam. De belangrijkste toepassing hiervan is carpet underlay. Hiervoor wordt jaarlijks het merendeel van het Europees geproduceerde trim foam geëxporteerd naar Amerika. Een nieuwe ontwikkeling is het hermengen van verpoederde trim foam rechtstreeks bij de grondstoffen. Chemische recycling wordt vandaag slechts heel gering commercieel toegepast. Begin jaren 90 is hier wel veel onderzoek naar gedaan. Energie recovery is de meest gebruikte verwerkingstechniek wat betreft het post-consumer polyurethaan afval. Hier wordt het afval verbrandt en wordt de energie aanwezig in het schuim opnieuw gewonnen. Deze techniek wordt bijna niet toegepast op trim foam. Twee laatste opties voor afhandeling van polyurethaanafval worden verder kort besproken: verbranding zonder energiewinning en storten. Deze moeten vanuit milieuoogpunt zo veel mogelijk vermeden worden. _Pieterjan Hantson _PU trim foam Recycling _19

21 2.2. Prime foam Het schuim ontstaat doordat men tijdens de reactie van het isocyanaat met de polyol ook een blaasreactie laat doorgaan. In Europa wordt ton per jaar geproduceerd via slabstock, vooral voor toepassingen in de meubelindustrie, matrassen, geluidsisolatie, verpakkingsmateriaal, technische schuimen, kleding en onderlaag voor autointerieurs. De Belgische productie van slabstockschuimen wordt geraamd op een ton per jaar. Men maakt onderscheid tussen comfortschuim voor comforttoepassingen en technisch schuim voor filters, technische onderdelen enzovoort. Naargelang het recept bekomt men compleet verschillende schuimen: hoge of lage densiteit, hoge of lage hardheid, grote cellen, kleine cellen, verschillende kleuren enzovoort. Eén van de nieuwste ontwikkelingen is het traagschuim of visco-elastisch schuim. Dit materiaal heeft als eigenschap dat het zich traag ontspant na samendrukking. Stel dat dit toepast wordt voor een matras en men drukt zijn hand in dit schuim, bij terugtrekking zie je de vorm van die hand nog even in het schuim staan. Dit materiaal vindt toepassing vooral in de bedding en de kussenindustrie Reactievergelijkingen De belangrijkste grondstoffen zijn isocyanaat en polyol. Daarnaast bestaan er ook blaasmiddelen en additieven zoals katalysatoren en stabilisatoren. Isocyanaat Dit schadelijke oliederivaat is zeer reactief waardoor het gemakkelijk bindingen aangaat. Voor comfortschuim wordt meestal tolueendiisocyanaat (TDI) gebruikt en voor technisch schuim methylene diphenyl diisocyanaat (MDI), naargelang de gewenste eigenschappen. De structuurformule is R (NCO)n en de viscositeit is 10. Polyol Dit poly-alcohol is ofwel een ether, meestal gebruikt voor comfortschuim, of een ester dat vooral voor technisch schuim wordt gebruikt. De structuurformule is R(OH)n en de viscositeit is Water Water reageert hier met het isocyanaat en produceert zo koolstofdioxide, het blaasmiddel. Bij lichtere densiteiten worden soms ook laagkokende hulpblaasmiddelen gebruikt. Structuurformule is H 2 O en de viscositeit is 1. Katalysatoren Deze bepalen de reactiesnelheid. Zonder katalysator zou de reactie tussen isocyanaat en polyol wel doorgaan maar echter heel traag. _Pieterjan Hantson _PU trim foam Recycling _20

22 Hiervoor worden organische metaalverbindingen gebruikt. De viscositeit is 200. Stabilisatoren De ene groep stabilisatoren zorgt voor betere celstructuren, de andere voor sterkere ribben, nog andere voor een betere emulsie van de grondstoffen. Ze worden ook wel surfactanten genoemd. Er worden voornamelijk siliconenoliën gebruikt. De viscositeit is Additieven Daarnaast worden nog een heleboel additieven gebruikt om het schuim een betere functionaliteit of andere eigenschappen te geven. De belangrijkste zijn vlamvertragers, kleurstoffen en oppervlakteactieve stoffen die bijvoorbeeld statische elektriciteit moeten voorkomen. De mogelijkheden zijn heel breed. Zo is er schuim dat geurt naar rozen, marmereffecten in het schuim enzovoort. De formulaties zijn heel belangrijk en meestal fabrieksgeheim. De minste afwijking of vergetelheid echter kan ervoor zorgen dat alle kwaliteit van het schuim verloren gaat. Alle grondstoffen zijn noodzakelijk om een kwalitatief en goed schuim te verkrijgen. Vergeet men bijvoorbeeld enkele katalysatoren of surfactanten, dan kan men heel onstabiel PU-schuim bekomen dat als het ware wegrot of als een mislukte soufflé instort. Volgende reacties treden op. nho-r-oh- + nocn-r -NCO- -(-R-OC-NH-R -NH-CO-)n- O O polyol + polyisocyanaat polyurethaan Formule 2.1. Polymerisatiereactie 2 R-NCO + H2O -R-NH-C-NH-R- + CO2 O isocyanaat + water urea + gas Formule 2.2. Blaasreactie De blaasreactie is een exotherme reactie: de temperaturen kunnen oplopen tot 160 C. Gebruikt men in plaats van water een laagkokend blaasmiddel, dan lopen de temperaturen veel minder hoog op (80 C). Dit noemt men koud schuim. Hierdoor kan men dichtheden vanaf 15 kg/m³ bekomen. Het polyurethaan en de urea vormen samen de celribben of cellstruts, het koolstofdioxide vormt de cellen, die de vorm hebben van een dodecaëder. Een gemiddeld schuimblok bestaat voor 97.7% uit lucht (cellen) en maar 2.3% wordt ingenomen door het polyurethaan zelf (celribben). _Pieterjan Hantson _PU trim foam Recycling _21

23 Productieproces Het productieproces bestaat grofweg uit drie grote delen: de eigenlijke productie, de curing en de confectie. Hierna wordt het proces beschreven in 14 stappen. 1. Voorraden grondstoffen Hier worden de verschillende soorten polyol, isocyanaat, additieven in bulk opgeslagen. 2. Doseren van de grondstoffen Via leidingen stroomt de grondstof met een bepaald debiet naar de mengkop. Door het regelen van het debiet van een bepaalde grondstof kan een bepaald recept gemengd worden. 3. Mengen van de grondstoffen in de mengkop Hier worden de verschillende grondstoffen gemengd tot een zo homogeen mogelijke massa. Door deze zo dicht bij de spuitkop te brengen, wordt vermeden dat er reacties zouden doorgaan in de leidingen. 4. Spuiten op een lopende band: slabstock schuimen Er bestaan globaal twee manieren om PU-schuim continu te produceren: horizontaal en verticaal slabstock schuimen. Figuur 2.1. Horizontaal schuimen Figuur 2.1. Verticaal schuimen Bij horizontale productie wordt het mengsel uit de mengkop in vloeibare vorm op een lopende band gespoten. Zo goed als onmiddellijk reageren de vloeistoffen met elkaar en beginnen ze op te schuimen. De opschuimende polyurethaan wordt door de transportband meegetrokken. Na een aantal meter bereikt het schuim zijn definitieve hoogte en structuur. Bij verticale productie wordt het vloeibare mengsel onderaan een silo gespoten. Door het opschuimen en door een verticale transportband wordt het reagerende schuim mee naar boven getrokken. Momenteel wordt dit principe nog zelden toegepast. _Pieterjan Hantson _PU trim foam Recycling _22

24 Belangrijk bij horizontale productie is de stijgrichting en de spuitrichting. De stijgrichting is de richting waarin het polyurethaan opgeschuimd is. De cellen zijn in deze richting uitgetrokken. De spuitrichting is de richting waarin het blok zich voortbeweegt bij slabstock productie. De cellen zijn in deze richting gewoon rond. Een gevolg hiervan is dat de mechanische eigenschappen in de twee richtingen lichtjes anders is. De slabstockblok zal sterker zijn in spuitrichting dan in stijgrichting. Hiermee moet men rekening houden zowel bij het passen van het uitsnijden van de halffabrikaten uit de blokken als bij het uitvoeren van de testen. 5. Begeleidingsrol Hierop wordt het mengsel gespoten. De rol bestaat uit papier en polyethyleen en dient om het vloeibare mengsel binnen de transportband te houden. Na het uitreageren wordt deze weer verwijderd. Deze gebruikte rollen kunnen achteraf niet meer gerecycleerd worden. Ze kunnen enkel nog verbrand worden. Ze bevatten immers zowel schuimresten, papier als polyethyleen. 6. Het verzagen van de opgeschuimde blokken Bij de horizontale productie wordt aan het eind van de productie-eenheid de slabstock verzaagd tot blokken van 30 tot 90 meter lang. Bij het verticale principe wordt de slabstock bovenaan tot kleine blokken van 1 tot 2 meter versneden. Deze blokken worden geclassificeerd volgens densiteit en hardheid. Densiteit is het gewicht per volume uitgedrukt in kg/m³. Hoe lager de densiteit, hoe minder dik de celribben zijn en hoe zwakker het schuim is. Bij comfortschuim varieert de densiteit tussen 15 en 100kg/m³. Bij technisch schuim gaat men nog een stuk hoger. De hardheid wordt bepaald door de kracht die nodig is om een blok schuim met een bepaalde afmeting en hoogte tot 40% van die hoogte samen te persen. Deze maat wordt uitgedrukt in N. Volgende classificatie wordt gebruikt: zacht: 40-90N medium: N hard: N 7. Curing In een magazijn worden de blokken gedurende een bepaald aantal uren opgeslagen zodat deze volledig kunnen uitreageren (curing). De optredende reacties zijn exotherm. De temperaturen in de blokken lopen hier op tot 160 C. Er moeten dan ook bepaald veiligheidsmaatregelen in acht genomen worden in verband met brandpreventie. 8. Verzagen De lange blokken worden verzaagd tot kortere blokken om getransporteerd te worden naar de confectieafdeling. Hier wordt ook het begin, het einde, de bovenlaag en de onderlaag van de slabstock weggesneden. 9. Reticuleren Bij slabstockproductie zullen de meeste cellen van het polyurethaan gesloten zijn, er zit een soort vlies tussen de celribben. Wil men deze opencellig, dan kan men een procédé toepassen dat reticulatie wordt _Pieterjan Hantson _PU trim foam Recycling _23

25 genoemd. In een autoclaaf worden zuurstof en waterstof samengebracht en ontstoken. De krachtige explosie opent alle cellen en smelt de vliezen rond de celribben. Toepassingen voor opencellige schuimen zijn bijvoorbeeld sponzen en dergelijke. Deze moeten immers veel water kunnen opnemen. Toepassingen voor schuimen met gesloten cellen zijn bijvoorbeeld isolatieplaten. Hier moet er immers een luchtlaag zijn die afgesloten is van de omgeving. Figuur 2.3. Reticuleren 10.Confectie Hier worden de blokken polyurethaanschuim verwerkt tot halffabrikaten. Een heel arsenaal aan snij- en verwerkingsmiddelen wordt gebruikt. De belangrijkste soort verwerkingstechniek is het snijden. Meestal wordt er gesneden met een dunne lintzaag. Er mag immers geen druk op het schuim uitgeoefend worden. Het schuim zou samengedrukt worden en dit geeft vervormingen. Soms voor gaten die niet geboord kunnen worden wordt waterjetsnijden gebruikt. Voordeel is dat gaten die niet met de buitenkant verbonden zijn, probleemloos kunnen gemaakt worden. Nadeel is dat achteraf het schuim moet gedroogd worden. Om afval te vermijden waar mogelijk wordt er gewerkt met doorgedreven nesting software. Huidige snijmachines zijn zo nauwkeurig geworden dat toleranties tot op de millimeter mogelijk worden. Toch is het hier waar de meeste trim foam ontstaat. Gemiddeld eindigt 15 tot 20% van het te versnijden blok als afval. Op de volgende pagina volgen enkele snijmethodes: _Pieterjan Hantson _PU trim foam Recycling _24

26 Horizontaal snijden Verticaal snijden Contoursnijden Radiussnijden Malsnijden Stansen Boren Figuur 2.4. Veelgebruikte snijmethodes _Pieterjan Hantson _PU trim foam Recycling _25

27 Drukvormsnijden 1 Met deze methode worden de bekende slaapmatjes of geluidsisolatiepanelen gemaakt. Door te snijden terwijl plaatselijke het schuim samengedrukt is, zal er een reliëf ontstaan als het schuim zich opnieuw ontspant. Figuur 2.5. Drukvormsnijden 1 Drukvormsnijden 2 Op dezelfde manier kan men het schuim door gaatjes persen en dan snijden. Het resultaat is een inkeping, zonder dat een boor hoeft gebruikt te worden. Figuur 2.6. Drukvormsnijden 2 Feltiseren Door compressie en verhitting van schuimmateriaal ontstaat blijvende vervorming. Men verkrijgt een nieuw materiaal met een hogere densiteit en betere mechanische eigenschappen. Dit bekomt men door het materiaal samen te drukken tussen twee warme metalen helften. Figuur 2.7. Feltiseren Een alternatief is het feltiseren van de oppervlakte van het schuim. Hierdoor vormt er zich een soort hardere huid op het schuim. Impregneren van blokken Door het schuimblok onder te dompelen in een bad met een vloeistof, worden alle celribben bedekt met een dun laagje van die vloeistof. Zo kunnen er heel andere eigenschappen gecreëerd worden. _Pieterjan Hantson _PU trim foam Recycling _26

28 Dit vindt zijn toepassing vooral bij vlamvertragend schuim. Het schuim op zich brandt goed, maar door het deklaagje wordt het stuk zo goed als onbrandbaar. Een andere toepassing is het produceren van keramische filters. Men dompelt een bepaald stuk onder in een bad met keramische vloeistof. Alle ribben worden ermee bedekt. Vervolgens bakt men het geheel in een oven. Door de hitte brandt het polyurethaan weg, de keramiek blijft over. Deze behoudt echter de cellenstructuur van het PU-schuim. Coaten Deze behandeling van schuim is heel populair onder designers. Onder meer bij Quinze&Milan werd onderzoek gevoerd naar dit onderwerp. Dit ontwerpbureau kwam dan ook als eerste uit met zetels gemaakt uit polyurethaanschuim bedekt met een polyurethaancoating. De coating wordt met een airbrushpistool aangebracht op de oppervlakte van het schuim. Het vormt een laagje dat even flexibel is als het schuim. Het behoudt het positieve aspect van schuim zacht en samendrukbaar en zorgt voor een oplossing van een negatieve eigenschap niet bijster mooi uiterlijk. Bovendien is het allebei PU en geeft deze coating geen probleem in de recycling. Andere Tal van andere verwerkingsmogelijkheden zijn uitgedacht, heel specifiek naar vraag van een klant voor een bepaalde toepassing. 11.Schillen Een andere verwerkingstechniek voor slabstockblokken is deze te schillen tot rollen polyurethaan. Het blok wordt langs een wigvormig mes bewogen en deze schilt lagen van deze blok op een rol. Figuur 2.8. Schilproces 1 Een andere methode start van een blok PU-schuim. De hoeken rondt men eerst af en daarna wordt het blok geschild. Deze rollen kunnen desgewenst ook gereticuleerd worden. _Pieterjan Hantson _PU trim foam Recycling _27

29 Figuur 2.9. Schilproces 2 12.Impregneren Hiermee kan een rol polyurethaan doordrenkt worden met een bepaalde coating. Deze zal zich rond elke celrib vasthechten. Zo kan men bepaalde eigenschappen toevoegen aan het polyurethaanschuim, net zoals bij het impregneren van een schuimblok. De rol PU wordt afgerold en door een bad geleid. Daarna wordt het materiaal door een oven gevoerd om te drogen. Daarna wordt de geïmpregneerde PU opnieuw opgerold. Figuur Impregneren 13.(Vlam)laminage Hiermee kan men een textiel, bekleding, zelfklevers of ander materiaal op het polyurethaan aanbrengen. Bij vlamlaminage zal men door middel van een vlam een dun laagje polyurethaan verwarmen. Hierdoor wordt deze kleverig en kan zo de bekleding zich aan het polyurethaan vasthechten. Men kan ook lijmen gebruiken. Figuur Vlamlaminage 14.Klanten De schuimvormen worden (meestal) als halffabrikaat geleverd aan de klanten. Deze verwerken het schuim verder tot eindproducten. _Pieterjan Hantson _PU trim foam Recycling _28

30 Opmerking: transport van schuim Bij sommige producenten gebeurt de productie en de confectie van (een deel van) de schuimblokken niet op dezelfde site. Er is dus een vorm van transport nodig. Maar PU-schuim bestaat uit zo n 97% lucht. De blokken op deze manier vervoeren is dus economisch heel duur. Daarom transporteert men deze blokken in gecomprimeerde toestand. Daardoor krijgt men in een zelfde volume een groter gewicht aan PU-schuim. Hiervoor gebruikt men speciale perswagens zoals hieronder. Na het uitladen moet men wel een periode in acht nemen zodat het schuim kan decomprimeren. Doet men dit niet, dan komen vervormingen voor bij het snijden. Figuur Transport van schuimblokken Op de volgende pagina wordt een volledig overzicht van het productieproces weergegeven. Figuur Productieproces trim foam (zie volgende pagina) _Pieterjan Hantson _PU trim foam Recycling _29

31 _Pieterjan Hantson _PU trim foam Recycling _30

32 Toepassingen Polyurethaan in het algemeen wordt voor duizend en één toepassingen gebruikt. Dit zijn de belangrijkste sectoren in volgorde van grootte: Meubels en bedding Bouw (vooral als isolatiemateriaal) Automotive Technische schuimen Schoenen Koelkastisolatie en koeling Elastomeer Dichting Bindmiddel Als flexibel slabstock foam vindt dit materiaal toepassing in de sectoren Meubels en bedding, Automotive en Technische schuimen. Deze laatste is een echte nichemarkt. Technische schuimen worden heel specifiek ontworpen voor bepaalde toepassingen, soms zelfs in heel kleine series Meubels en bedding Deze sector is het grootst met een aandeel van 23% in het totaal gewicht geproduceerde polyurethaan. Figuur Toepassingen in matrassen Het overgrote deel hiervan gaat naar matrassen. Waar het vroeger eenvoudige blokken waren, zijn het nu ingewikkelde, gelaagde, geprofileerde slaapsystemen. De huidige productietechnieken maken dit mogelijk. Sommige schuimfabrikanten werken deze matrassen binnenshuis af, in dochterondernemingen, anderen leveren de kernen af als halffabrikaat. _Pieterjan Hantson _PU trim foam Recycling _31

33 Figuur Toepassingen in zetels Een ander deel wordt gebruikt in zetels, bureaustoelen, canapés, designzitelementen, armsteunen enzovoort. Naargelang de ingewikkeldheid van de vorm en de grootte van de serie worden deze geproduceerd via slabstock of moulding. Figuur Andere comforttoepassingen Verder vind je deze schuimen terug in kussens, als onderlaag van tapijten en in vele andere toepassingen waarin het comfort een vereiste is Automotive In een auto zit gemiddeld een 20 tot 21kg polyurethaan, dit is 16% van de totale productie. Een groot deel daarvan is echter rigid schuim dat gebruikt wordt in de bumpers. Verder worden elastomeren gebruikt als dichting. _Pieterjan Hantson _PU trim foam Recycling _32

34 Figuur Automotive toepassingen Bij auto s wordt flexibel schuim vooral gebruikt in de voor- en achterzetels. Deze vertegenwoordigen toch al een 7 tot 8kg van het PU gewicht. Daarnaast worden schuimlagen gebruikt in het plafond, onder interieurelementen voor de softtouch, als tapijtonderlaag Technische schuimen Technische schuimen nemen zowat 10% van de productie in. Deze komen in een heel brede range van toepassingen voor, zowel in puur technische producten zoals een filter voor een stofzuiger als in medische toepassingen steriele verbanden. Technische toepassingen Bijvoorbeeld filters, verfrollers, dichtingen, verpakking Figuur Technische toepassingen _Pieterjan Hantson _PU trim foam Recycling _33

35 Alledaagse toepassingen Bijvoorbeeld sponzen, geluidsisolatie, textielvullingen (vb rugzak), cosmetica Figuur Alledaagse toepassingen High-tech toepassingen Bijvoorbeeld in batterijen voor laptops voor medische toepassingen, vlamvertragende producten, buitentoepassingen Figuur High-tech toepassingen _Pieterjan Hantson _PU trim foam Recycling _34

36 2.3. Trim foam Trim foam is de benaming voor de snijresten die ontstaan in het productieproces. In dit deel wordt bekeken hoe de trim foam ontstaat en hoe deze vandaag behandeld en verkocht wordt Ontstaan Bij slabstockproductie ontstaat er onvermijdelijk trim foam. Op verschillende punten in het productieproces is er een zekere uitval of afval. Een overzicht van de voornaamste bronnen. Bij de initiële productie Bij de het produceren van de slabstockblokken zijn er heel wat stukken die onmiddellijk uit de verwerkingsketen gehaald worden. Het begin en het einde van de blokken zijn onbruikbaar voor producten. Deze worden weggesneden. Het productieproces is continu, maar tijdens de productie kan er wel overgeschakeld worden naar een anders soort schuim. Tijdens die overgang van ongeveer twee meter heb je een combinatie van twee soorten kwaliteiten in een soort marmerachtige vermenging. Soms kunnen deze nog verkocht worden als mindere kwaliteit prime foam. Maar meestal worden deze verwerkt als trim foam. Bij de productie wordt de slabstock meegetrokken via een transportband. Polyethyleen en papier zorgen ervoor dat de schuimende massa op zijn plaats blijft. De bovenkant, onderkant en zijkanten zijn daarom echter onbruikbaar voor verdere verwerking. Langs de 4 kanten wordt zo een boord van een aantal centimeters weggesneden. Tijdens de productie kan het altijd voorkomen dat er enkele fouten of scheuren in het schuim ontstaan. Ook deze delen moeten van tussen de blokken weggesneden worden. Bij het verzagen van blokken tot vormen Hoe ingewikkelder een vorm is, hoe meer trim foam er zal ontstaan. Via computerprogramma s worden de blokken zo goed mogelijk genest. Hiermee wordt geprobeerd zoveel mogelijk afval te vermijden. Bij rechthoekige vormen zoals matrassen en matten zal er niet veel trim foam ontstaan, bij driedimensionale vormen zal dat er veel meer zijn. Bij het schillen van blokken Voor deze verwerkingstechniek heeft men een perfect vlakke oppervlakte nodig om overal een gelijke schildikte te bekomen. Daarom zal er eerst enkele keren geschild worden. Deze schillen zijn ongelijkmatig van dikte en _Pieterjan Hantson _PU trim foam Recycling _35

37 zijn meestal trim foam. Soms kan men deze rollen nog verkopen als mindere kwaliteit. Ook de laatste schil zal ongelijk zijn van dikte. Deze wordt ook trim foam. Bij het lamineren van schillen De zijkanten van het resultaat zullen meestal onregelmatigheden vertonen en worden dus weggeschild. Als deze halffabrikaten verder verwerkt worden, ontstaan ook snijresten. Andere Er zijn teveel verwerkingsprocessen om ze hier allemaal te noemen. Bij de meeste processen ontstaat telkens wel een deel trim foam. Het bleek onmogelijk om trim foam te vermijden. De huidige nestingmethodes zijn al zo geavanceerd dat winst hierop zo goed als niet meer mogelijk is. Trim foam zal altijd inherent blijven aan het schuimen via slab stock. De enige mogelijkheid om de trim foam te vermijden is overgaan naar moulded foaming: het schuimen in een mal. Dit is echter een veel duurder procédé, de mallen moeten gemaakt worden. Moulded foaming is enkel te gebruiken bij grote seriegroottes, bijvoorbeeld voor autozetels Hoeveelheid Het wegsnijden van de randen van een blok geeft ongeveer 10% van de productie. Het uitsnijden van de vormen kan tot 30% afval geven, afhankelijk van de complexiteit. Gemiddeld gaat dus 20% van de prime foam productie op in trim foam. Voor Europa gaat het hier dus om een kleine ton per jaar! Van deze ton wordt elk jaar een ton geëxporteerd naar de Verenigde Staten van Amerika. De overige trim foam wordt in Europa verwerkt, hoofdzakelijk tot rebonded foam. Er bestaat dus een enorm potentieel aan PU trim foam. Voor het ontwikkelen van een nieuwe verwerkingsmethode moest dus gezocht worden naar een markt waar een grote hoeveelheid trim foam in verwerkt kan worden Opslag Trim foam uit de confectieafdeling wordt geperst tot balen van kg/m³ en samengebonden. Op deze manier neemt de trim foam minder plaats in tijdens transport en opslag. Bij de opslag sorteert men de verschillende soorten trim foam. Voor bepaalde verwerkingstechnieken heeft men immers een min of meer homogene grondstof nodig. Dit willen zeggen: bijvoorbeeld polyetherschuim met maximaal 5% ander schuimmateriaal. Sommige afvalsoorten zoals gelamineerde schuimen zijn moeilijk te verwerken en mogen niet bij andere vermengd worden. _Pieterjan Hantson _PU trim foam Recycling _36

38 Andere soorten zijn dan weer wel geliefd bij afvalverwerkende bedrijven. Men maakt onder andere onderscheid tussen: Schuim van polyethers Schuim van polyesters Gelamineerde schuimen (worden verder onderverdeeld: polyurethaancoating, dubbelzijdige kleefband, stoffen bekleding ) Visco-elastische schuimen Opencellige schuimen Prijs In september 2007 kregen de fabrikanten 15 tot 20ct/kg voor hun trim foam. Prime foam kost een drie tot acht euro per kilogram. Men krijgt voor het afval dus maar een kleine fractie van nieuw polyurethaan. In 2006 lag de marktprijs veel hoger. De prijs voor trim foam is sterk afhankelijk van de afzetmarkten, vooral die in Amerika, waar sinds 2007 een verzadiging van de markt heerst en de trim foam prijzen in elkaar zijn gezakt. De kredietcrisis in het voorjaar van 2008 versterkte alleen maar deze prijsrecessie. De lage prijs voor PU trim foam was de hoofdreden om de onderzoeksvraag voor dit eindwerk te stellen. Als de prijs nog zou zakken, zou het transport van de trim foam niet meer bekostigd kunnen worden. In dat geval zouden de fabrikanten moeten overgaan tot verbranding van het trim foam of nog erger storten. Dit zou veel geld kosten en slecht zijn voor het milieu Chemische verwerking In de jaren 90 werd heel wat geëxperimenteerd met chemische recycling van PU, vooral door Bayer en BASF. Een tijdlang werd een 9000 ton per jaar via deze weg omgevormd tot grondstoffen. Vandaag is men volledig afgestapt van chemische verwerking omdat deze methode economisch niet haalbaar bleek. Daarenboven moest men grondstoffen toevoegen en ontstonden er heel wat bijproducten waar men ook vanaf moest. Er volgt een beknopt overzicht van de belangrijkste chemische verwerkingstechnieken Hydrolyse PU reageert met water onder druk en hoge temperatuur. Dit geeft de oorspronkelijke polyether polyols samen met diamines. Deze grondstoffen worden gescheiden en hergebruikt. Polyols worden gebruikt als brandstof en amines kunnen gebruikt worden om andere ruwe PU-grondstoffen te produceren. _Pieterjan Hantson _PU trim foam Recycling _37

39 Pyrolyse Deze methode gebruikt een hete, zuurstofvrije omgeving om PU of andere kunststoffen af te breken in gassen, oliën en vaste stoffen Aminolyse Hier reageert PU met amines onder druk en hoge temperatuur. De amines bevatten dibutylamine, ethanolamine, lactames of lactame bijproduct. De molecule splitst zich Hydrogenatie Deze methode gaat nog een stukje verder dan pyrolyse. Het produceert nog meer zuivere gassen en olie door een combinatie van hitte, druk en waterstof. Vandaag zijn er nog grote problemen met de zuiverheid van de gassen en oliën en de kost die dit met zich meebrengt Glycolyse Als PU reageert met diols op een temperatuur boven 200 C, wordt dit glycolyse genoemd. Deze methode is ontwikkeld tot op testserie schaal voor MDI flexible foam. _Pieterjan Hantson _PU trim foam Recycling _38

40 Mechanisch verkleinen van trim foam De trim foam, zoals deze rechtstreeks van het productieproces, is heel ongelijk van vorm. Hierdoor is het moeilijk om deze lappen trim foam rechtstreeks in nieuwe producten te verwerken. Daarom gaat men de trim foam verkleinen tot partikels van ongeveer gelijke grootte om zo een homogeen materiaal te verkrijgen. Hiervoor zijn twee methodes mogelijk: vervlokken of verpoederen Vervlokken In een shredder (1) wordt de trim foam verkleind tot partikels van 3 tot 25mm. Deze worden opgeslagen in silo s (2). Doordat trim foam propere uitval is van prime foam en niet van post-consumer afval, hoeft deze trim foam niet gewassen te worden Verpoederen Figuur Vervlokken van PU trim foam Het trim foam uit de balen wordt eerst via een shredder verkleind. Daarna wordt het tot poeder vermalen. Doel is om partikels te verkrijgen die zo klein mogelijk zijn (kleiner dan 0.1mm). Verschillende technieken zijn mogelijk Precision knife cutting Een aantal roterende messen snijden de trim foam rechtstreeks in partikels van grootteorde ongeveer 0.25mm Figuur Precision knife cutting _Pieterjan Hantson _PU trim foam Recycling _39

41 Two roll mill Deze maalmachine bestaat uit twee rollen die in tegengestelde richting draaien met verschillende snelheid. De trim foam wordt in de heel kleine opening tussen de twee rollen door de frictie vermalen tot partikels kleiner dan 0.1mm. De kleinste partikels die men momenteel economisch kan halen is 0.85μm. Dit kan men bekomen door na de twee rollen een zeef te plaatsen. Partikels die klein genoeg zijn, gaan erdoor. Zijn deze te groot, dan worden ze opgevangen en opnieuw door de rollen gestuurd. Het poeder wordt opgeslagen in silo s. Twee bedrijven stonden aan de basis van deze ontwikkeling: Hennecke en Mobius. Figuur Two roll mill Volgende technieken worden minder frequent gebruikt. Pellet Mill (de trim foam wordt door piepkleine gaatjes geduwd), Impact Disc Mill, Cryogenic Milling (de trim foam wordt eerst op zeer lage temperatuur gebracht) en Extruder Recycling van PU-poeder Hergebruik in productieproces Hiervoor wordt poeder gebruikt dat meestal gemaakt werd via de two roll mill. Men probeert zo klein mogelijke partikels te bekomen. Dit poeder wordt in kleine hoeveelheden toegevoegd aan het polyol, waarmee nieuwe PU wordt gemaakt. Er mag niet te veel toegevoegd worden of de viscositeit van het polyol wordt te hoog. Daardoor zou deze grondstof niet meer aangevoerd en gemengd kunnen _Pieterjan Hantson _PU trim foam Recycling _40