JP4536295B2 - Method for producing polyurethane raw material, and method for producing rigid urethane foam and refrigerator using the polyurethane raw material - Google Patents
Method for producing polyurethane raw material, and method for producing rigid urethane foam and refrigerator using the polyurethane raw material Download PDFInfo
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Description
【技術分野】
【0001】
本発明は、冷蔵庫から分離された硬質ウレタンフォームを、圧縮、粉砕してなる圧縮ウレタン粉末を用いたポリウレタン原料の製造方法、ならびにそれを用いた硬質ウレタンフォーム及び冷蔵庫の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、省資源の観点から、冷蔵庫やテレビなどの廃家電製品のリサイクルが極めて重要なテーマとなっており、様々な取組みがなされている。冷蔵庫の再資源化に関しては、鉄板や銅管などの金属材料は、比較的容易にリサイクルが可能である。しかし、プラスチック類、とりわけ熱硬化性樹脂である硬質ウレタンフォームは断熱材として大量に使用されているが、溶融して再生することが難しく、一般には埋め立てや焼却、充填材として使用されることが多かった。
【0003】
このような中で、最近の技術として、超臨界水や亜臨界水を処理媒体に用いて高分子材料を分解処理しようとするプロセス技術が提案されている。例えば、特開平10−310663号公報には、ポリウレタン樹脂の分解回収方法として、超臨界状態や亜臨界状態の水を用いてポリウレタン樹脂を化学分解し、ポリウレタン樹脂の原料化合物や利用可能な原料誘導体を回収することが提案されている。また、特許第2885673号公報は、高分子材料を超臨界状態や亜臨界状態の水を用いて分解し、油分に化学分解する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】
特開平10−310663号公報
【特許文献2】
特許第2885673号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、使用済み冷蔵庫の一構成材料である硬質ウレタンフォームを処理する場合、製品の状態で超臨界水で処理しても、硬質ウレタンフォームは鉄板やABS樹脂で外被されているため、化学分解することはできない。また、冷蔵庫の内装部品に使用されるポリプロピレン樹脂などの種々の高分子材料についても、超臨界水や亜臨界水での化学分解は可能であるが、部材が混合した状態で化学分解すると、生成される種々の低分子材料が不純物として原料混合物に溶解してしまうため、硬質ウレタンフォーム原料として再利用できないという問題がある。
【0006】
従って、工業的な再資源化を目的とする場合、使用済み冷蔵庫から硬質ポリウレタンフォームの原料であるポリオールやイソシアネート等を回収するためには、異種材料や不純物を含まない硬質ウレタンフォームを取り出し、加えて、鉄や非鉄金属も分解回収し、全体システムとして高リサイクル率で再資源化できる処理方法の構築が根幹的な課題である。また、化学分解して得られる硬質ウレタンフォームの原料化合物は、被分解物である硬質ウレタンフォームの化学構造により決定される。よって、元々の硬質ウレタンフォーム製造時の構成原料に応じて、再生方法を選択する必要があり、さらに、化学分解で得られる硬質ウレタンフォームの原料化合物を、硬質ウレタンフォーム、特に冷蔵庫用断熱材に再使用することが、再資源化の達成において重要な課題である。
【0007】
本発明は、上記課題に鑑み、使用済み冷蔵庫の材料リサイクル率を向上し、再資源化の向上を図ることが可能な、軽量すなわち輸送容易で、かつウレタン分解剤との反応性に優れる圧縮ウレタン粉末を用いポリウレタン原料の製造方法、ならびに該ポリウレタン原料を用いた硬質ウレタンフォーム、冷蔵庫の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するため、本発明のポリウレタン原料の製造方法は、ジフェニルメタンジイソシアネート組成物を原料として発泡製造した硬質ウレタンフォームを含む廃棄冷蔵庫を、冷凍機内の冷媒を抜き取った後に破砕する破砕工程と、前記破砕工程で分離された前記硬質ウレタンフォームを90〜130℃で加熱しながら嵩密度0.1〜1.2g/ml、平均粒径1μm〜3mmになるように摩砕、圧縮して、前記硬質ウレタンフォームに含まれている発泡剤ガスを回収すると共に、圧縮ウレタン粉末を得る発泡断熱材処理工程と、発泡断熱材処理工程で得られた前記圧縮ウレタン粉末と炭素数2〜4のグリコール類又はアミン類を混合し100〜250℃で加熱して液状化し、不純物固体粒を除去した後、前記液状化物と高温高圧水とを、190〜400℃、10〜25MPaで超臨界もしくは亜臨界状態で反応させた後、脱水してポリウレタン原料を得る再原料化工程とを有することを特徴とする。これにより、ウレタン原料を再生するためのウレタン分解剤との反応性が良好となり、硬質ウレタンフォームのリサイクル率が向上するとともに、廃棄冷蔵庫から回収した硬質ウレタンフォームを再原料化工程に運搬する際において、輸送コストの削減を図ることができる。
【0009】
前記硬質ウレタンフォームは、ジフェニルメタンジイソシアネート組成物を原料として発泡製造した硬質ウレタンフォームを必須成分として含有するものである。これにより、後に続く反応工程が簡略化され、より安価に硬質ウレタンフォームないし冷蔵庫を再生することができる。
【0010】
また、前記硬質ウレタンフォームは、該圧縮ウレタン粉末を原料とする硬質ウレタンフォーム製造原料から製造されたものである。これにより、再生原料から製造された硬質ウレタンフォームを、再度資源として活用し、冷蔵庫の断熱材等にリサイクル利用することが可能となる。
【0011】
次に、本発明のポリウレタン原料の製造方法は、前記圧縮ウレタン粉末と、炭素数2〜4のグリコール類又はアミン類を混合し100〜250℃で加熱して液状化した後、前記液状化物と高温高圧水とを、190〜400℃、10〜25MPaで反応させる。
【0012】
本発明方法によれば、使用済みの廃冷蔵庫から取り出した硬質ウレタンフォーム塊を、冷蔵庫の部品に使用されている他の樹脂等の不純物を含まない形で回収し、これを圧縮、粉砕して粉末状にした圧縮ウレタン粉末を原料として用い、これにグリコール類やアミン類を添加して反応させるため、選択的にウレタン結合の一部が化学的に分解、液状化される。そのため、混在するポリプロピレン樹脂などの不純物微片を、フィルター等で容易に濾過・除去できることから、不純物除去後の液状化物に超臨界水や亜臨界水処理を施すことにより、容易に高純度の液状ポリウレタン原料が得られる。
【0013】
前記ポリウレタン原料の製造方法においては、前記炭素数2〜4のグリコール類又はアミン類の混合量が、前記圧縮ウレタン粉末に対して0.4〜5.0倍(質量比)であることが好ましく、また、前記高温高圧水の割合が、前記液状化物に対して0.4〜5.0倍(体積比)であることが好ましい。
【0014】
また、本発明のポリウレタン原料ポリオールの製造方法は、前記製造方法により製造されたポリウレタン原料に、アルキレンオキサイドを付加重合することを特徴とする。これにより、硬質ウレタンフォームの製造に使用可能なポリオールが得られる。
【0015】
前記ポリウレタン原料ポリオールの製造方法においては、該ポリオールは、水酸基価が160〜935mgKOH/gであることが好ましい。これにより、硬質ウレタンフォームの特性が良好となる。
【0016】
さらに、本発明の硬質ウレタンフォームの製造方法は、前記製造方法により製造されたポリウレタン原料ポリオールを必須成分として含むポリオール組成物、イソシアネート、整泡剤、触媒及び発泡剤を混合し、発泡させることを特徴とする。
【0017】
また、本発明の冷蔵庫の製造方法は、前記製造方法により製造されたポリウレタン原料ポリオールを必須成分として含むポリオール組成物、イソシアネート、整泡剤、触媒及び発泡剤を混合して冷蔵庫の内箱と外箱間に注入し、発泡硬化させることを特徴とする。
【0018】
本発明によれば、冷蔵庫の断熱材として使用していた主としてジフェニルメタンジイソシアネート組成物を原料とする硬質ウレタンフォームから分解再生されたポリウレタン原料を、硬質ウレタンフォーム用原料として利用することができるため、省資源を可能とする地球環境に優しい冷蔵庫を製造することができる。また、将来、使用済み冷蔵庫となった場合、再度、資源として活用できる。
【発明を実施するための形態】
【0019】
本発明では、冷蔵庫から分離した硬質ウレタンフォームを摩砕、圧縮して、特定の物性を有する圧縮ウレタン粉末を得、これと炭素数2〜4のグリコール類又はアミン類を混合し特定の温度範囲で加熱して液状化した後、前記液状化物と高温高圧水とを特定の条件下で反応させて、ポリウレタン原料(A)を製造する。そして、該ポリウレタン原料にアルキレンオキサイドを付加重合してポリウレタン原料ポリオールとし、該ポリオールを硬質ウレタンフォームや冷蔵庫の製造に利用する。以下、その詳細を説明する。
【0020】
圧縮ウレタン粉末は、廃棄冷蔵庫から分離された硬質ウレタンフォームを、適宜な方法を用いて摩砕、圧縮してなるものであり、摩砕、圧縮により、硬質ウレタンフォームに含まれているフロン等の発泡剤ガスが実質的に除去されている。
【0021】
前記の摩砕、圧縮に用いる硬質ウレタンフォームは、特に限定されないが、後に続く反応工程やリサイクルコストを考慮すると、ジフェニルメタンジイソシアネート組成物を原料として断熱材を発泡製造した冷蔵庫から分離されたものが好ましく用いられる。なお、硬質ウレタンフォームの分離、摩砕、圧縮手段は特に限定されるものではなく、従来公知の方法を適宜用いることができる。
【0022】
圧縮ウレタン粉末は、嵩密度が0.1〜1.2g/mlの範囲であり、好ましくは0.3〜1.1g/ml、特に好ましくは0.5〜1.0g/mlの範囲である。嵩密度が0.1g/ml未満の場合は、圧縮ウレタン粉末が嵩高となるため輸送コストが増大し、一方、1.2g/mlを越える場合は、摩砕、圧縮により圧縮ウレタン粉末が互いに凝集して塊となった場合の解砕性が劣り、好ましくないからである。
【0023】
圧縮ウレタン粉末の形状は、特に限定されないが、平均粒子径が1μm〜3mm、好ましくは1μm〜1mm、特に好ましくは1μm〜500μmの範囲であるのがよい。平均粒径が1μm未満の場合は、工業的にさらなる微細化が困難であるため経済性に劣り、また、3mmを越える場合は比表面積が小さいために液状化処理の効率が低下するからである。
【0024】
また、前述したように、分離された硬質ウレタンフォームの種類や摩砕、圧縮方法によっては、摩砕、圧縮後の圧縮ウレタン粉末が、互いに凝集して圧縮ウレタン粉末の塊(圧縮成形体)となる場合もあるが、このような場合は必要に応じて塊を適宜解砕すればよく、解砕したものを以下の液状化処理に供する。なお、解砕手段は特に限定はなく、従来公知の方法を適宜用いることができる。
【0025】
次に、圧縮ウレタン粉末と、炭素数2〜4のグリコール類又はアミン類と混合し、加熱することにより液状化物質を生成する。前記グリコール類としては、ウレタン結合を化学的に分解、液状化するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、エチレングリコールモノアルキルエーテル等が挙げられる。中でも、反応性やコストの点から、エチレングリコール、プロピレングリコールが好ましい。また、前記アミン類としては、ウレタン結合を化学的に分解、液状化するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、トリレンジアミン等が挙げられる。中でも、反応性等の点から、モノエタノールアミン、トリレンジアミンが好ましい。前記グリコール類又はアミン類は、単独又は混合して用いることができ、その混合比も任意である。
【0026】
グリコール類又はアミン類は、圧縮ウレタン粉末100質量部に対し、40〜500質量部用いることが好ましく、より好ましくは50〜300質量部である。40質量部未満の場合は、液状化が効果的に進行しなくなり、一方、500質量部を越える場合は、反応器を大きくする必要があり、また、 圧縮ウレタン粉末の占める割合が低くなるため、次工程である超亜臨界分解における単位体積当りの圧縮ウレタン粉末を処理するためのエネルギー効率が悪くなる。また、反応は、常圧下、温度100〜250℃、好ましくは150〜200℃の範囲で行うのがよい。反応時間は、用いる圧縮ウレタン粉末やアミン類又はグリコール類の種類、反応温度や混合割合等によっても異なるが、通常1〜12時間行う。また、反応を円滑に進行させるため、酢酸バリウムや酢酸タリウム、その他の金属化合物、酸触媒等の触媒を単独で又は併用して添加してもよく、これらの触媒は通常用いられる範囲内で添加する。
【0027】
この後、反応生成物に、フィルター濾過等の不純物除去操作を施し、反応器中に存在する不純物固体粒を除去する。フィルター濾過等、不純物の除去方法は特に限定されるものではなく、従来公知の方法を適宜使用することができる。
【0028】
不純物除去(濾過)後の液状化物は、高温高圧水と共に反応器に導入され、超臨界もしくは亜臨界状態で、約5分〜1時間保持されて分解反応が起こる。高温高圧水は、液状化物に対して、体積比で0.4〜5.0倍、好ましくは0.5〜3.0倍の割合で導入する。水の割合が0.4倍未満の場合は、流動性が不十分となり、分解が効果的に進行しなくなる。また、5.0倍を越える場合は、分解効率が飽和に近づくので効果的でなくなるとともに、さらに反応器を大きくする必要が生じるため、次の脱水工程に要するエネルギー量が大きくなる。反応圧力は、10〜25MPa、好ましくは18〜22MPaの範囲で行う。また、反応温度は、190〜400℃、好ましくは250〜350℃の範囲で行う。
【0029】
分解反応後、反応器から排出される排出液を減圧し、脱水塔で水と二酸化炭素等を除去(脱水工程)して、ポリオールとアミン類の混合物からなるポリウレタン原料が得られる。硬質ウレタンフォームの品種は多く、種々のイソシアネートと種々のポリオールから製造されているので、通常、得られた排出液中には、分解対象となったウレタンフォームの製造原料であるイソシアネートの誘導体であるポリアミンと、製造原料のポリオールが含まれている。従って、排出液を、脱水処理前又は脱水処理後、あるいは脱水工程と同時に、ポリアミンとポリオールを公知の分離方法で分離すれば、両者を回収することができ、本発明のポリウレタン原料が得られる。
【0030】
ただし、硬質ウレタンフォームのイソシアネートとして、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)を用いた場合などは、分解後に得られるポリアミンとポリオールが分離しにくく、分離しようとするとコスト高となる。このため、排出液をアミン類とポリオール類に分離せずに、そのままポリウレタン原料ポリオールの出発物質として使用する。この場合は、分離しにくいポリアミンとポリオール類を無理に分離する場合に比べて、格段に経済的であり、再資源化の観点から好ましい態様となる。なお、硬質ウレタンフォームは、ジフェニルメタンジイソシアネート組成物を原料として発泡製造した硬質ウレタンフォームを必須成分として含有するものであれば、上記のジフェニルメタンジイソシアネートの再生方法を用いることができ、トリレンジイソシアネート組成物を原料として発泡製造した硬質ウレタンフォームが含まれていても構わない。
【0031】
上記のポリウレタン原料に、従来公知の方法にてアルキレンオキサイドを付加することにより、ポリウレタン原料ポリオールを製造する。アルキレンオキサイドとしては、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、スチレンオキサイド等が挙げられ、これらを単独又は任意の混合割合で用いることができる。経済性等の点から、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイドが好ましく用いられる。アルキレンオキサイドの付加モル数は、特に制限されず、硬質ウレタンフォームの製造に見合う水酸基価となるように適宜決定される。特に冷蔵庫の断熱材として硬質ウレタンフォームを使用する場合は、ポリオールの水酸基価が160〜935mgKOH/gの範囲が好ましく、より好ましくは200〜600mgKOH/g、特に好ましくは350〜500mgKOH/gの範囲である。一般に、ポリウレタン原料1モルに対して、アルキレンオキサイドを1〜100モルの範囲で付加し、ポリウレタン原料ポリオールを製造する。
【0032】
硬質ウレタンフォームの製造に際しては、前記ポリウレタン原料ポリオールを必須成分として含むポリオール組成物、イソシアネート、整泡剤、触媒及び発泡剤を混合し、従来公知の方法にて発泡させる。なお、ポリオール組成物中に整泡剤、触媒ないし発泡剤として作用しうる物質が含まれている場合は、これらの添加を省略することもできる。また、前記整泡剤、触媒、発泡剤は、従来公知のものを使用でき、必要に応じて反応調製剤などを添加することもできる。
【0033】
また、イソシアネートは、従来公知のものを単独又は任意の組合わせで使用する。イソシアネートとしては、例えば、トリレンジイソシアネート(TDI)、変性TDI、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ポリメリックMDI、水添MDI、変性MDI、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート(XDI)、水添XDI等が挙げられる。リサイクルコスト等の観点からは、MDI系イソシアネートが好ましい。
【0034】
前記ポリオール組成物においては、本発明のポリウレタン原料ポリオールを単独で用いることもできるが、反応時の取扱いを容易にし、反応を円滑に進行させるために、それ以外のポリオールを併用することもできる。その併用比は任意であるが、省資源化の観点からは、ポリウレタン原料ポリオールをポリオール組成物全体の30質量%以上、好ましくは50質量%以上使用するのがよく、ポリオール組成物としては、前記ポリウレタン原料ポリオールとそれ以外のポリポリオールとを、30/70〜100/0(質量比)、好ましくは50/50〜98/2(質量比)の範囲で混合したものを用いるのがよい。
【0035】
ここで、併用可能なポリオールとしては、特に限定はなく、従来公知のものを本発明の目的を阻害しない範囲で使用することができる。例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、トリメチレングリコール、1,3−ブチレングリコール、テトラメチレングリコール、グリセリン、ソルビトール、蔗糖、ビスフェノールA等の多官能アルコールや、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、ピペラジン、エタノールアミン、プロパノールアミン等の多官能アミン等から選ばれる1種又は2種以上の化合物に、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド又はスチレンオキサイドを所定量付加させたものや、これらの化合物の末端を封鎖した化合物等が挙げられる。また、上記の多官能アルコールや多官能アミン等を、硬質ウレタンフォーム製造時に混合することもできる。
【0036】
本発明の製造方法で得られた硬質ウレタンフォームは、冷蔵庫をはじめ、硬質ウレタンフォームが使用されている各種用途、例えば、家具、車、建材、靴底等、幅広い用途に使用することができる。
【0037】
次に、本発明の実施の形態の一例を、冷蔵庫の製造方法と併せ、図1から図4を用いて詳細に説明する。
【0038】
(実施の形態1)
図1は、実施の形態1におけるウレタン製造原料の製造方法を示した工程図である。
【0039】
まず、廃棄物の処理手順の概略を説明する。運搬された冷蔵庫は、最初に破砕工程1を通り、選別処理工程2へ進む。この選別処理工程2で、破砕工程1で破砕された廃棄物を、比重の大きい廃棄物と比重の小さい廃棄物とに分け、それぞれ所定の材料毎に分離回収する。ここで、比重の小さい廃棄物の選別処理の中の発泡断熱材処理工程3で、冷蔵庫に含まれる硬質ウレタンフォームと発泡ガスを回収する。次に、排出された硬質ウレタンフォームは、再原料化製造工程4へ進み、ポリオールやアミン類に分解生成される。
【0040】
次に図1を参照しながら、処理手順を詳細に説明する。図1において、廃棄物処理施設に運搬されてきた冷蔵庫は、ステップ21で、破砕工程1に材料投入される。冷蔵庫は、材料投入する前に冷凍機内の冷媒を抜き取っておく。そして、冷凍機を取り外した後、材料投入された冷蔵庫をコンベアによりプレシュレッダーへ移送する(ステップ22)。
【0041】
ステップ23の粗破砕で、プレシュレッダーにより破砕された冷蔵庫は、破砕機に投入される。ステップ24では、出力1000馬力程度の1軸カーシュレッダーにより、前工程で粗破砕された廃棄物をさらに細かく破砕する。
【0042】
選別処理工程2において、ステップ25では、カーシュレッダーの取り出し部の下方に配置された振動コンベアにより、重い鉄、非鉄金属及びゴム類を除く比重の小さい廃棄物を分離し、ステップ26でベルト式等のコンベアにより移送する。
【0043】
ステップ27の磁力選別機、ステップ28の振動コンベア、そしてステップ29の磁選ドラムにより、廃棄物を鉄系金属を含むものとそうでないものとに分離する。
【0044】
ステップ27Aでは、ステップ26とステップ27において舞い上がる軽量の粉塵を収集し、ダクトを介して集塵工程へ移送する。
【0045】
ステップ29で分離された廃棄物は、コンベアにより移送され(ステップ30)、このコンベア上において手選別により鉄とそれ以外のモーター屑、ケーブル等とに選別される(ステップ31)。ステップ31の手選別で選別された鉄は、コンベアにより集積運搬用の台車へ移送され(ステップ32)、また、モーター屑やケーブルなど鉄以外の廃棄物は、手選別により分離される。
【0046】
ステップ29で分離された鉄系金属を含まない廃棄物は、コンベアにより移送(ステップ52,ステップ54)される途中で、手選別により、非鉄金属が選別され(ステップ53)、残ったゴム等ダストを含む廃棄物が分離集積される。
【0047】
以上のように、破砕工程1は、ステップ21からステップ24までの各手段および工程に、そして、選別処理工程2は、ステップ25からステップ32間で、およびステップ52からステップ54までの各手段および工程にそれぞれ相当している。
【0048】
次に、破砕工程で分離された硬質ウレタンフォームは、ダクトを介して発泡断熱材処理工程3のサイクロンに吸引される(ステップ33)。このサイクロンでは、比較的大きな塊の硬質ウレタンフォームが分離捕集される(ステップ35)。硬質ウレタンフォーム中の発泡剤ガスは、硬質ウレタンフォームの小片とともにサイクロンのバグフィルターに衝突(ステップ36)し、発泡剤ガスは通過して回収装置に送られ回収される(ステップ37)。
【0049】
サイクロン(ステップ35)、バグフィルター(ステップ36)でそれぞれ分離された硬質ウレタンフォーム塊、小片は、フォーム減容機へ送られる(ステップ41)。フォーム減容機(ステップ41)は、プレスやスクリュー式の圧縮機により構成され、硬質ウレタンフォーム塊、小片を圧縮時のせん断力により摩砕粉砕して粉末化し、減容すると同時に、ウレタンフォームに含まれている発泡剤ガス(例えばフロンガス)を除去、回収するものである。圧縮摩砕時には、常圧下、20〜150℃、好ましくは90〜130℃で加熱することで、硬質ウレタンフォーム中に溶解した発泡剤ガス(例えばフロンガス)を気化させて効率的に回収することもできる。
【0050】
以上のように、発泡断熱材処理工程3は、それぞれステップ33からステップ41までの各手段および工程に相当している。
【0051】
次に、発泡断熱材処理工程3で減容化された硬質ウレタンフォーム粉末の塊は解砕されて粉末状にされ、解砕された圧縮ウレタン粉末は、反応槽に送られる。再原料化工程4において、圧縮ウレタン粉末とエチレングリコールなどと混合加熱することによって、液状化物質が生成する(ステップ42、図4の第1反応工程)。
【0052】
このあと、フィルター濾過(ステップ43、図4の分離工程)で不純物固体粒が除去され、高温高圧水と共に反応器に導入され、超臨界もしくは亜臨界状態で所定時間保持されて、分解反応が起こる(ステップ44、図4の第2反応工程)。分解反応後の排出液は、脱水塔で水と二酸化炭素等を除去(ステップ45、図4の脱水工程)した後、ポリオールやアミン類等の混合物からなるポリウレタン原料(A)が得られる。
【0053】
以上のように、本発明のポリウレタン原料(A)の製造方法は、それぞれステップ42からステップ45までの各手段及び工程に相当している。
【0054】
(実施の形態2)
実施の形態2におけるポリウレタン原料(A)及びポリウレタン原料ポリオール(B)の製造方法を、図1を用いて説明する。なお、実施の形態1と同処理手順については、説明を省く。
【0055】
ジフェニルメタンジイソシアネート組成物を原料として発泡製造した硬質ウレタンフォームを含む廃冷蔵庫等の廃棄物は、最初に破砕工程1で処理され、選別処理工程2へ進む。この選別処理工程2で、破砕工程1で破砕された廃棄物を、比重の大きい廃棄物と比重の小さい廃棄物とに分け、それぞれ所定の材料毎に分離回収する。ここで、比重の小さい廃棄物の選別処理の中の発泡断熱材処理工程3で、冷蔵庫に含まれる硬質ウレタンフォームと発泡ガス(例えばフロンガス)を回収する。
【0056】
次に排出された圧縮ウレタン粉末は、再原料化工程4で、エチレングリコールと混合加熱されて液状化物とされた後、フィルター濾過で不純物固体粒が除去され、分解される。その後、水を蒸発除去して、硬質ウレタンフォームの原料たるポリオールやアミン類(p−メチレンジアニリン等)が分解生成される。この後、分解生成物にエチレンオキサイドやプロピレンオキサイドを付加重合(ステップ5)し、水酸基価450mgKOH/gのポリウレタン原料ポリオール(B)を製造する。
【0057】
(実施の形態3)
図2は、実施の形態3における冷蔵庫の製造方法を示した図であり、図3は冷蔵庫を示す図である。
【0058】
図2において、7は断熱箱体で、内箱8と外箱9から構成され、形成される空間10に硬質ウレタンフォーム原料を注入し、治具に収納して一体発泡を行う。治具温度を30〜60℃とし、6分間で反応硬化させる。
【0059】
ポリウレタン原料は、実施の形態2で得られた水酸基価450mgKOH/gのポリオールに、触媒、整泡剤、発泡剤及び反応調整剤を混合したプレミックスを予め準備し、この後、c−ジフェニルメタンジイソシアネート又はp−ジフェニルメタンジイソシアネートと機械混合し、硬質ウレタンフォーム12を生成する(ステップ6)。この後、治具11から解放し、次の組立工程に送られ、コンプレッサーや凝縮器などの冷凍システム部品(図示せず)、プラスチック製の内装部品(図示せず)を組み込んで冷蔵庫13を得る。
【0060】
なお、図2は、硬質ウレタンフォームを冷蔵庫の箱体に注入する際の状態を示すものであり、冷蔵庫使用状態では、図面右側が冷蔵庫の底面、図面左側が天面となる。
【0061】
(実施の形態4)
実施の形態4におけるポリウレタン原料(A)及びポリウレタン原料ポリオール(B)の製造方法を、図1を用いて説明する。なお、実施の形態1及び2と同処理手順の部分については、説明を省く。
【0062】
トリレンジイソシアネート組成物を原料として発泡製造した硬質ウレタンフォームを含む廃冷蔵庫等の廃棄物は、実施形態1と同様の各工程で処理され、圧縮ウレタン粉末となる。この圧縮ウレタン粉末は、再原料化製造工程4で、エチレングリコールと混合加熱されて液状化物とされた後、フィルター濾過で不純物固体粒が除去され、温度260℃、圧力20MPaで分解されて、ポリオールやアミン類(p−トリレンジアミン )に分解生成される。その後、水を蒸発除去する。
【0063】
この後、水除去後の残分である分解生成物を分留し(図示せず)、分留によって得られる成分の一つであるトリレンジアミンから、従来公知の方法を用いてトリレンジイソシアネートを合成する。また、分留成分の残さであるポリオール(水酸基価450mgKOH/g)は、ポリウレタン原料ポリオール(B)の製造原料として使用する。
【0064】
(実施の形態5)
実施の形態5における冷蔵庫の製造方法と冷蔵庫を、図2及び図3を用いて説明する。なお、実施の形態3と同処理手順の部分については、説明を省く。
【0065】
内箱8と外箱9から形成される空間10に硬質ウレタンフォーム原料を注入し、一体発泡を行う。このときの反応硬化条件は、治具温度35〜60℃で8分間であり、この後、治具11から解放し、次の組立工程に送られる。
【0066】
ポリウレタン原料は、実施の形態4で得られたトリレンジイソシアネートと分留残さであるポリオール、触媒、整泡剤、発泡剤及び反応調整剤を混合したプレミックスを機械混合し、硬質ウレタンフォーム12を生成する。一体発泡後、コンプレッサーや凝縮器などの冷凍システム部品(図示せず)、プラスチック製の内装部品(図示せず)を組み込んで冷蔵庫13を得る。
【0067】
(実施の形態6)
実施の形態6におけるポリウレタン原料(A)及びポリウレタン原料ポリオール(B)の製造方法を、図4を用いて説明する。なお、実施の形態1〜3と同処理手順については、説明を省く。
【0068】
ジフェニルメタンジイソシアネート組成物を原料として発泡製造した硬質ウレタンフォームを含む廃冷蔵庫等の廃棄物は、回収拠点14に集められて所定の材料毎に分離回収され、圧縮ウレタン粉末141〜145が得られる。この圧縮ウレタン粉末は、再原料化工場に運搬され、再原料化工程4に供される。
【0069】
圧縮ウレタン粉末は、再原料化工程4で、硬質ウレタンフォームの原料たるポリオールやアミン類(p−メチレンジアニリン等)に分解生成され、分解生成物にエチレンオキサイドやプロピレンオキサイドを付加重合(ステップ5)して、水酸基価450mgKOH/gのポリウレタン原料ポリオール(B)を製造する。
【0070】
ポリウレタン原料ポリオール(B)は、冷蔵庫メーカーに運ばれ、冷蔵庫メーカー61〜64において発泡され(発泡工程6)、冷蔵庫を得る。
【実施例】
【0071】
次に、本発明を実施例により具体的に説明する。なお、以下の実施例等において、特に言及する場合を除き、「質量部」は「部」と略記する。
【0072】
(実施例1)
ジフェニルメタンジイソシアネート組成物を原料として発泡製造した硬質ウレタンフォームを摩砕、粉砕し、発泡ガスを除去した硬質ウレタンフォームの塊を得、これを解砕して、嵩密度0.5g/ml、平均粒径200μmの圧縮ウレタン粉末を得た。この粉末100部に対して、200部のエチレングリコールを反応器に入れ、常圧下、160℃で反応した。生成した液状化物をフィルター濾過した後、液状化物に対して2倍(体積比)の高温高圧水を添加し、温度260℃、圧力20MPaで分解した。その後、水を蒸発除去して、ポリオールとアミン類(p−メチレンジアニリン等)の混合物からなるポリウレタン原料を得た。
【0073】
この後、ポリウレタン原料に、プロピレンオキサイドを付加重合し、水酸基価450mgKOH/gのポリウレタン原料ポリオールを製造した。
【0074】
上記の水酸基価450mgKOH/gのポリウレタン原料ポリオール30部と市販の冷蔵庫用ポリオール70部を混合し、これに、触媒(花王株式会社製、「カオライザーNo.1」)3質量部、整泡剤(信越化学工業株式会社製、シリコーン系界面活性剤「F−317」3質量部、発泡剤(シクロペンタン)20質量部、反応調整剤としてぎ酸を0.5質量部を混合したプレミックスを予め準備し、この後、クルードジフェニルメタンジイソシアネートと機械混合し、硬質ウレタンフォームを製造した。一体発泡後、コンプレッサーや凝縮器などの冷凍システム部品、プラスチック製の内装部品を組み込んで冷蔵庫を製造した。
【0075】
(実施例2)
トリレンジイソシアネート組成物を原料として発泡製造した硬質ウレタンフォームを摩砕、粉砕し、発泡ガスを除去した硬質ウレタンフォームの塊を得、これを解砕して、嵩密度1.0g/ml、平均粒径150μmの硬質ウレタンフォーム粉末を得た。この粉末100部に対して、200部のプロピレングリコールを反応器に入れ、常圧下、160℃で反応した。生成した液状化物をフィルター濾過した後、液状化物に対して2倍(体積比)の高温高圧水を添加し、温度260℃、圧力20MPaで分解した。その後、水を蒸発除去して、ポリオールとアミン類(p−トリレンジアミン )の混合物からなる分解生成物を得た。その後、分解生成物から水を除去した。この後、水除去後の残分である分解生成物を分留し、分留成分の残さでとしてポリオールを主成分とするポリウレタン原料を得た。
【0076】
この後、ポリウレタン原料に、プロピレンオキサイドを付加重合し、水酸基価450mgKOH/gのポリウレタン原料ポリオールを製造した。
【0077】
上記の水酸基価450mgKOH/gのポリウレタン原料ポリオール30部と市販の冷蔵庫用ポリオール70部を混合し、これに、触媒(花王株式会社製、「カオライザーNo.1」)3質量部、整泡剤(信越化学工業株式会社製、シリコーン系界面活性剤「F−317」3質量部、発泡剤(シクロペンタン)20質量部、反応調整剤としてぎ酸を0.5質量部を混合したプレミックスを予め準備し、この後、トリレンジイソシアネートと機械混合し、硬質ウレタンフォームを製造した。一体発泡後、コンプレッサーや凝縮器などの冷凍システム部品、プラスチック製の内装部品を組み込んで冷蔵庫を製造した。
【0078】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明は、冷蔵庫から分離した硬質ウレタンフォームを摩砕、圧縮した圧縮ウレタン粉末を反応原料として用い、特定の条件下でウレタン分解するため、不純物を含まない硬質ウレタンフォーム製造原料、すなわちポリウレタン原料を、工業的に安価に製造することができる。特に、圧縮ウレタン粉末を用いることにより、ウレタン粉末が容易に液状化するため、他のポリプロピレン樹脂などの不純物微片をフィルターで濾過することができ、高純度の分解生成物からなるポリウレタン原料が得られる。
【0079】
しかも、本発明の方法によれば、鉄板や非鉄金属も同時に分離回収することが可能であるため、再資源化のための全体システムの確立に貢献できる。
【0080】
また、本発明によれば、得られたポリウレタン原料に、エチレンオキサイドやプロピレンオキサイドを付加重合することにより、硬質ウレタンフォーム用の原料であるポリウレタン原料ポリオールを製造でき、冷蔵庫の断熱材として使用していた硬質ウレタンフォームを、再度、断熱材として利用できる。さらに、リサイクル原料を用いて製造した冷蔵庫から、再度、圧縮ウレタン粉末を得、同様の製造方法によって硬質ウレタンフォームを製造できる。
【0081】
したがって、本発明によれば、使用済み冷蔵庫の材料リサイクル率を向上し、省資源化を可能とする地球環境に優しい冷蔵庫を提供することができるとともに、冷蔵庫から得られた資源を他用途にも利用することが可能となる。よって、その工業的価値は大である。
【図面の簡単な説明】
【0082】
【図1】本発明の実施の形態1における工程図である。
【図2】本発明の実施形態3における冷蔵庫製造過程での断熱箱体の模式図である。
【図3】本発明の実施形態3における冷蔵庫の模式図である。
【図4】本発明の実施形態6における工程図である。
【符号の説明】
【0083】
1 破砕工程
2 選別処理工程
3 発泡断熱材処理工程
4 再原料化製造工程
5 付加重合工程
6 発泡工程
7 断熱箱体
8 内箱
9 外箱
11 治具
12 硬質ウレタンフォーム
13 冷蔵庫
14 回収拠点【Technical field】
[0001]
The present invention is a compressed urethane powder obtained by compressing and pulverizing a rigid urethane foam separated from a refrigerator.EndIt is related with the manufacturing method of the polyurethane raw material used, and the manufacturing method of the rigid urethane foam and refrigerator using the same.
[Background]
[0002]
In recent years, recycling of waste home appliances such as refrigerators and televisions has become an extremely important theme from the viewpoint of resource saving, and various efforts have been made. Regarding the recycling of refrigerators, metal materials such as iron plates and copper tubes can be recycled relatively easily. However, plastics, especially hard urethane foam, which is a thermosetting resin, is used in large quantities as a heat insulating material, but it is difficult to melt and regenerate, and it is generally used as landfill, incineration, or a filler. There were many.
[0003]
Under such circumstances, as a recent technique, a process technique for decomposing a polymer material using supercritical water or subcritical water as a treatment medium has been proposed. For example, in JP-A-10-310663, as a method for decomposing and recovering a polyurethane resin, the polyurethane resin is chemically decomposed using water in a supercritical state or a subcritical state, and a raw material compound of the polyurethane resin or a usable raw material derivative is disclosed. It has been proposed to recover. Japanese Patent No. 2885673 describes a method of decomposing a polymer material using water in a supercritical state or a subcritical state and chemically decomposing it into an oil component.
[Prior art documents]
[Patent Literature]
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-10-310663
[Patent Document 2]
Japanese Patent No. 2885673
SUMMARY OF THE INVENTION
[Problems to be solved by the invention]
[0005]
However, when processing rigid urethane foam, which is a constituent material of used refrigerators, even if it is treated with supercritical water in the product state, the rigid urethane foam is covered with an iron plate or ABS resin, so it is chemically decomposed. I can't do it. In addition, various polymer materials such as polypropylene resin used for interior parts of refrigerators can be chemically decomposed with supercritical water or subcritical water. Since various low molecular weight materials are dissolved in the raw material mixture as impurities, there is a problem that they cannot be reused as a hard urethane foam raw material.
[0006]
Therefore, for the purpose of industrial recycling, in order to recover polyol, isocyanate, etc., which are raw materials for rigid polyurethane foam from used refrigerators, take out rigid urethane foam that does not contain foreign materials or impurities, add Therefore, the fundamental challenge is to construct a treatment method that can decompose and recover ferrous and non-ferrous metals and recycle the entire system at a high recycling rate. Moreover, the raw material compound of the rigid urethane foam obtained by chemical decomposition is determined by the chemical structure of the rigid urethane foam that is a substance to be decomposed. Therefore, it is necessary to select a regeneration method according to the raw materials used when manufacturing the original rigid urethane foam, and further, the raw urethane foam raw material compound obtained by chemical decomposition is used as a rigid urethane foam, particularly a refrigerator insulation. Reuse is an important issue in achieving recycling.
[0007]
In view of the above-mentioned problems, the present invention is a compressed urethane which is light in weight, that is, easy to transport and excellent in reactivity with a urethane decomposing agent, which can improve the material recycling rate of used refrigerators and improve recycling. powderEndProvided are a method for producing a polyurethane raw material used, and a method for producing a rigid urethane foam and a refrigerator using the polyurethane raw material.
[Means for Solving the Problems]
[0008]
In order to solve the above problems, the present inventionA method for producing a polyurethane raw material includes a rigid urethane foam produced by foaming a diphenylmethane diisocyanate composition as a raw material.Waste refrigeratorIn the crushing step of crushing after extracting the refrigerant in the refrigerator, and the crushing stepIsolatedSaidHard urethane foamWhile heating at 90-130 ° CGrind and compress to a bulk density of 0.1 to 1.2 g / ml and an average particle size of 1 μm to 3 mm., While recovering the blowing agent gas contained in the rigid urethane foam,Compressed urethane powderAnd the compressed urethane powder obtained in the foam heat insulating material treatment step and the glycol or amine having 2 to 4 carbon atoms are mixed and heated at 100 to 250 ° C. to be liquefied, and an impurity solid After removing the particles, the liquefied product and high-temperature high-pressure water are reacted in a supercritical or subcritical state at 190 to 400 ° C. and 10 to 25 MPa, and then dehydrated to obtain a polyurethane raw material. It is characterized by having. This improves the reactivity with the urethane decomposing agent to regenerate the urethane raw material, improves the recycling rate of the hard urethane foam, and transports the hard urethane foam collected from the waste refrigerator to the recycling process. The transportation cost can be reduced.
[0009]
in frontThe rigid urethane foam contains, as an essential component, a rigid urethane foam produced by foaming from a diphenylmethane diisocyanate composition. Thereby, the subsequent reaction process is simplified and the hard urethane foam or the refrigerator can be regenerated at a lower cost.
[0010]
Also,in frontThe rigid urethane foam is produced from a raw material for producing rigid urethane foam using the compressed urethane powder as a raw material.TheAs a result, the rigid urethane foam produced from the recycled raw material can be reused as a resource and recycled for the heat insulating material of the refrigerator.
[0011]
Next, in the method for producing a polyurethane raw material of the present invention, the compressed urethane powder and a glycol or amine having 2 to 4 carbon atoms are mixed, heated at 100 to 250 ° C. and liquefied, and then the liquefied product and High temperature high pressure water is reacted at 190 to 400 ° C. and 10 to 25 MPa.The
[0012]
BookInvention methodAccording to the above, the rigid urethane foam lump taken out from the used waste refrigerator is recovered in a form free from impurities such as other resins used in refrigerator parts, and compressed and pulverized into a powder form. Since the compressed urethane powder is used as a raw material, and glycols and amines are added and reacted therewith, part of the urethane bond is selectively chemically decomposed and liquefied. For this reason, it is possible to easily filter and remove impurities such as mixed polypropylene resin with a filter, etc., and by applying supercritical water or subcritical water treatment to the liquefied product after removing impurities, it is easy to obtain high purity liquid. A polyurethane raw material is obtained.
[0013]
In the method for producing the polyurethane raw material, the mixing amount of the glycols or amines having 2 to 4 carbon atoms is preferably 0.4 to 5.0 times (mass ratio) with respect to the compressed urethane powder. Moreover, it is preferable that the ratio of the said high temperature / high pressure water is 0.4-5.0 times (volume ratio) with respect to the said liquefied material.
[0014]
The method for producing a polyurethane raw material polyol according to the present invention is characterized in that an alkylene oxide is addition-polymerized to the polyurethane raw material produced by the production method. Thereby, the polyol which can be used for manufacture of a rigid urethane foam is obtained.
[0015]
In the method for producing the polyurethane raw material polyol, the polyol preferably has a hydroxyl value of 160 to 935 mgKOH / g. Thereby, the characteristic of a rigid urethane foam becomes favorable.
[0016]
Furthermore, the method for producing a rigid urethane foam according to the present invention comprises mixing and foaming a polyol composition, an isocyanate, a foam stabilizer, a catalyst, and a foaming agent containing the polyurethane raw material polyol produced by the production method as an essential component. Features.
[0017]
Further, the refrigerator manufacturing method of the present invention comprises mixing a polyol composition containing the polyurethane raw material polyol manufactured by the above manufacturing method as an essential component, an isocyanate, a foam stabilizer, a catalyst and a foaming agent, so that the inner box and the outside of the refrigerator are mixed. It is characterized by being injected between boxes and foam-cured.
[0018]
BookinventionAccording to the present invention, the polyurethane raw material decomposed and regenerated from the hard urethane foam mainly made of diphenylmethane diisocyanate composition used as the heat insulating material of the refrigerator can be used as the raw material for the hard urethane foam. It is possible to manufacture a refrigerator that is friendly to the global environment. Moreover, when it becomes a used refrigerator in the future, it can be utilized again as a resource.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0019]
In the present invention, the hard urethane foam separated from the refrigerator is ground and compressed to obtain a compressed urethane powder having specific physical properties, and this is mixed with glycols or amines having 2 to 4 carbon atoms in a specific temperature range. After heating to liquefy, the liquefied product and high-temperature high-pressure water are reacted under specific conditions to produce a polyurethane raw material (A). And an alkylene oxide is addition-polymerized to this polyurethane raw material to make a polyurethane raw material polyol, and this polyol is utilized for manufacture of a rigid urethane foam or a refrigerator. Details will be described below.
[0020]
The compressed urethane powder is obtained by grinding and compressing a rigid urethane foam separated from a waste refrigerator using an appropriate method, such as chlorofluorocarbon contained in the rigid urethane foam. The blowing agent gas is substantially removed.
[0021]
The rigid urethane foam used for the above-mentioned grinding and compression is not particularly limited, but in view of the subsequent reaction process and recycling cost, it is preferably one separated from a refrigerator in which a heat insulating material is foam-produced using a diphenylmethane diisocyanate composition as a raw material. Used. The separation, grinding and compression means of the rigid urethane foam is not particularly limited, and a conventionally known method can be appropriately used.
[0022]
The compressed urethane powder has a bulk density in the range of 0.1 to 1.2 g / ml, preferably 0.3 to 1.1 g / ml, particularly preferably 0.5 to 1.0 g / ml. . When the bulk density is less than 0.1 g / ml, the compressed urethane powder becomes bulky, so the transportation cost increases. On the other hand, when it exceeds 1.2 g / ml, the compressed urethane powder aggregates with each other by grinding and compression. This is because the crushability when it becomes a lump is inferior, which is not preferable.
[0023]
The shape of the compressed urethane powder is not particularly limited, but the average particle diameter is preferably 1 μm to 3 mm, preferably 1 μm to 1 mm, particularly preferably 1 μm to 500 μm. If the average particle size is less than 1 μm, it is difficult to further refine industrially, so that the economy is inferior. If it exceeds 3 mm, the specific surface area is small and the efficiency of the liquefaction treatment decreases. .
[0024]
In addition, as described above, depending on the type of hard urethane foam separated, grinding, and compression method, the compressed urethane powder after grinding and compression aggregates with each other to form a lump (compression molded body) of compressed urethane powder. In such a case, the lump may be appropriately crushed as necessary, and the crushed one is subjected to the following liquefaction treatment. The crushing means is not particularly limited, and a conventionally known method can be appropriately used.
[0025]
Next, the compressed urethane powder is mixed with a C2-4 glycol or amine and heated to produce a liquefied substance. The glycols are not particularly limited as long as the urethane bond is chemically decomposed and liquefied, and examples thereof include ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, and ethylene glycol monoalkyl ether. Of these, ethylene glycol and propylene glycol are preferable in terms of reactivity and cost. The amines are not particularly limited as long as the urethane bond is chemically decomposed and liquefied, and examples thereof include monoethanolamine, diethanolamine, ethylenediamine, propylenediamine, and tolylenediamine. It is done. Of these, monoethanolamine and tolylenediamine are preferable from the viewpoint of reactivity. The glycols or amines can be used alone or in combination, and the mixing ratio is also arbitrary.
[0026]
Glycols or amines are preferably used in an amount of 40 to 500 parts by mass, more preferably 50 to 300 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the compressed urethane powder. If the amount is less than 40 parts by mass, liquefaction will not proceed effectively. On the other hand, if it exceeds 500 parts by mass, the reactor must be enlarged, and the proportion of compressed urethane powder will be low. Energy efficiency for processing the compressed urethane powder per unit volume in the super-subcritical decomposition which is the next step is deteriorated. Further, the reaction is carried out at a temperature of 100 to 250 ° C., preferably 150 to 200 ° C. under normal pressure. The reaction time varies depending on the type of compressed urethane powder and amines or glycols to be used, the reaction temperature, the mixing ratio, etc., but is usually 1 to 12 hours. In order to make the reaction proceed smoothly, a catalyst such as barium acetate, thallium acetate, other metal compounds, or an acid catalyst may be added alone or in combination, and these catalysts are added within the usual range. To do.
[0027]
Thereafter, the reaction product is subjected to an impurity removal operation such as filter filtration to remove the impurity solid particles present in the reactor. A method for removing impurities such as filter filtration is not particularly limited, and a conventionally known method can be appropriately used.
[0028]
The liquefied product after impurity removal (filtration) is introduced into the reactor together with high-temperature and high-pressure water, and maintained in a supercritical or subcritical state for about 5 minutes to 1 hour to cause a decomposition reaction. The high-temperature and high-pressure water is introduced at a volume ratio of 0.4 to 5.0 times, preferably 0.5 to 3.0 times the liquefied material. When the ratio of water is less than 0.4 times, the fluidity becomes insufficient and the decomposition does not proceed effectively. On the other hand, when it exceeds 5.0 times, the decomposition efficiency approaches saturation, which is not effective, and the reactor needs to be further enlarged, so that the amount of energy required for the next dehydration step is increased. The reaction pressure is 10 to 25 MPa, preferably 18 to 22 MPa. The reaction temperature is 190 to 400 ° C, preferably 250 to 350 ° C.
[0029]
After the decomposition reaction, the effluent discharged from the reactor is decompressed, and water, carbon dioxide, and the like are removed (dehydration step) in a dehydration tower to obtain a polyurethane raw material composed of a mixture of polyol and amines. There are many varieties of rigid urethane foams, and they are manufactured from various isocyanates and various polyols. Therefore, the obtained effluent is usually a derivative of isocyanate, which is a raw material for the production of urethane foam that is subject to decomposition. A polyamine and a production raw material polyol are contained. Accordingly, if the polyamine and the polyol are separated by a known separation method before or after the dehydration process or simultaneously with the dehydration process, both can be recovered and the polyurethane raw material of the present invention can be obtained.
[0030]
However, when diphenylmethane diisocyanate (MDI) is used as the isocyanate of the rigid urethane foam, it is difficult to separate the polyamine and the polyol obtained after the decomposition, and the cost increases when trying to separate them. Therefore, the effluent is used as it is as a starting material for the polyurethane raw material polyol without being separated into amines and polyols. In this case, it is much more economical than the case where polyamines and polyols which are difficult to separate are forcibly separated, and this is a preferred embodiment from the viewpoint of recycling. In addition, if the rigid urethane foam contains the rigid urethane foam foamed and produced from the diphenylmethane diisocyanate composition as an essential component, the above-described method for regenerating diphenylmethane diisocyanate can be used, and the tolylene diisocyanate composition can be used. A rigid urethane foam produced by foaming may be included as a raw material.
[0031]
A polyurethane raw material polyol is produced by adding alkylene oxide to the above polyurethane raw material by a conventionally known method. Examples of the alkylene oxide include ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, and styrene oxide, and these can be used alone or in an arbitrary mixing ratio. From the viewpoints of economy and the like, ethylene oxide and propylene oxide are preferably used. The number of added moles of alkylene oxide is not particularly limited, and is appropriately determined so as to have a hydroxyl value suitable for the production of rigid urethane foam. In particular, when using rigid urethane foam as a heat insulating material for a refrigerator, the polyol has a hydroxyl value of preferably 160 to 935 mgKOH / g, more preferably 200 to 600 mgKOH / g, and particularly preferably 350 to 500 mgKOH / g. is there. Generally, an alkylene oxide is added in a range of 1 to 100 moles with respect to 1 mole of a polyurethane raw material to produce a polyurethane raw material polyol.
[0032]
In the production of the rigid urethane foam, a polyol composition containing the polyurethane raw material polyol as an essential component, an isocyanate, a foam stabilizer, a catalyst and a foaming agent are mixed and foamed by a conventionally known method. In addition, when the substance which can act as a foam stabilizer, a catalyst, or a foaming agent is contained in a polyol composition, these addition can also be abbreviate | omitted. Moreover, a conventionally well-known thing can be used for the said foam stabilizer, a catalyst, and a foaming agent, A reaction preparation agent etc. can also be added as needed.
[0033]
Further, conventionally known isocyanates are used alone or in any combination. Examples of the isocyanate include tolylene diisocyanate (TDI), modified TDI, diphenylmethane diisocyanate (MDI), polymeric MDI, hydrogenated MDI, modified MDI, hexamethylene diisocyanate, tolidine diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate, isophorone diisocyanate, p. -Phenylene diisocyanate, xylylene diisocyanate (XDI), hydrogenated XDI and the like. From the viewpoint of recycling cost and the like, MDI isocyanate is preferable.
[0034]
In the polyol composition, the polyurethane raw material polyol of the present invention can be used alone, but other polyols can also be used in combination for facilitating the handling during the reaction and allowing the reaction to proceed smoothly. The combination ratio is arbitrary, but from the viewpoint of resource saving, the polyurethane raw material polyol should be used in an amount of 30% by mass or more, preferably 50% by mass or more of the entire polyol composition. A polyurethane raw material polyol and other polypolyols mixed in a range of 30/70 to 100/0 (mass ratio), preferably 50/50 to 98/2 (mass ratio) may be used.
[0035]
Here, there is no limitation in particular as a polyol which can be used together, A conventionally well-known thing can be used in the range which does not inhibit the objective of this invention. For example, polyfunctional alcohols such as ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, trimethylene glycol, 1,3-butylene glycol, tetramethylene glycol, glycerin, sorbitol, sucrose, bisphenol A, ethylenediamine, diethylenetriamine, piperazine, ethanolamine, Examples include compounds obtained by adding a predetermined amount of ethylene oxide, propylene oxide or styrene oxide to one or two or more compounds selected from polyfunctional amines such as propanolamine, and compounds in which the ends of these compounds are blocked. It is done. Moreover, said polyfunctional alcohol, polyfunctional amine, etc. can also be mixed at the time of rigid urethane foam manufacture.
[0036]
The rigid urethane foam obtained by the production method of the present invention can be used for a wide range of uses such as refrigerators, various uses in which the rigid urethane foam is used, for example, furniture, cars, building materials, and shoe soles.
[0037]
Next, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
[0038]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a process diagram showing a method for producing a urethane production raw material in the first embodiment.
[0039]
First, an outline of the waste processing procedure will be described. The transported refrigerator first passes through the crushing
[0040]
Next, the processing procedure will be described in detail with reference to FIG. In FIG. 1, the refrigerator that has been transported to the waste disposal facility is put into the crushing
[0041]
The refrigerator crushed by the pre-shredder in the rough crushing in
[0042]
In the sorting process 2, in
[0043]
The waste is separated into those containing ferrous metal and those not containing by the magnetic separator of
[0044]
In
[0045]
The waste separated in
[0046]
The waste containing no ferrous metal separated in
[0047]
As described above, the crushing
[0048]
Next, the rigid urethane foam separated in the crushing step is sucked into the cyclone in the foam heat insulating
[0049]
The rigid urethane foam blocks and small pieces separated by the cyclone (step 35) and the bag filter (step 36) are sent to the foam volume reducer (step 41). The foam volume reduction machine (Step 41) is composed of a press or screw type compressor, and hard urethane foam lumps and small pieces are ground and pulverized by the shearing force during compression to reduce the volume. The contained foaming agent gas (for example, chlorofluorocarbon) is removed and recovered. At the time of compression milling, the foaming agent gas (for example, Freon gas) dissolved in the rigid urethane foam can be vaporized and efficiently recovered by heating at 20 to 150 ° C., preferably 90 to 130 ° C. under normal pressure. it can.
[0050]
As described above, the foam heat insulating
[0051]
Next, the lump of the hard urethane foam powder reduced in volume in the foam heat insulating
[0052]
Thereafter, the impurity solid particles are removed by filter filtration (
[0053]
As above, the bookinventionThe polyurethane raw material (A) production method corresponds to each means and process from
[0054]
(Embodiment 2)
The manufacturing method of the polyurethane raw material (A) and polyurethane raw material polyol (B) in Embodiment 2 is demonstrated using FIG. Note that a description of the same processing procedure as in the first embodiment will be omitted.
[0055]
Waste such as a waste refrigerator containing rigid urethane foam produced by foaming a diphenylmethane diisocyanate composition as a raw material is first treated in the crushing
[0056]
Next, the discharged compressed urethane powder is mixed and heated with ethylene glycol to be liquefied in the
[0057]
(Embodiment 3)
FIG. 2 is a diagram showing a manufacturing method of the refrigerator in
[0058]
In FIG. 2, 7 is a heat insulation box, which is composed of an inner box 8 and an
[0059]
As a polyurethane raw material, a premix prepared by mixing a polyol having a hydroxyl value of 450 mgKOH / g obtained in Embodiment 2 with a catalyst, a foam stabilizer, a foaming agent, and a reaction modifier is prepared in advance, and then c-diphenylmethane diisocyanate. Alternatively, mechanically mixed with p-diphenylmethane diisocyanate to produce rigid urethane foam 12 (step 6). Thereafter, it is released from the
[0060]
In addition, FIG. 2 shows the state at the time of injecting rigid urethane foam into the box of the refrigerator, and in the refrigerator usage state, the right side of the drawing is the bottom surface of the refrigerator and the left side of the drawing is the top surface.
[0061]
(Embodiment 4)
The manufacturing method of the polyurethane raw material (A) and polyurethane raw material polyol (B) in
[0062]
Waste such as a waste refrigerator including a hard urethane foam produced by foaming using a tolylene diisocyanate composition as a raw material is treated in the same steps as in the first embodiment to become a compressed urethane powder. This compressed urethane powder is mixed and heated with ethylene glycol to be liquefied in the re-raw
[0063]
Thereafter, the decomposition product, which is the residue after water removal, is fractionated (not shown), and tolylene diisocyanate is obtained from tolylenediamine, one of the components obtained by fractional distillation, using a conventionally known method. Is synthesized. Moreover, the polyol (hydroxyl value 450 mgKOH / g) which is the residue of a fractionation component is used as a manufacturing raw material of a polyurethane raw material polyol (B).
[0064]
(Embodiment 5)
The manufacturing method and refrigerator of the refrigerator in
[0065]
A rigid urethane foam raw material is injected into a
[0066]
The polyurethane raw material is mechanically mixed with a premix in which the tolylene diisocyanate obtained in
[0067]
(Embodiment 6)
The manufacturing method of the polyurethane raw material (A) and polyurethane raw material polyol (B) in
[0068]
Waste such as a waste refrigerator including hard urethane foam produced by foaming from a diphenylmethane diisocyanate composition as a raw material is collected at a recovery site 14 and separated and recovered for each predetermined material to obtain compressed urethane powders 141 to 145. This compressed urethane powder is transported to the re-raw material factory and is supplied to the
[0069]
The compressed urethane powder is decomposed and produced into polyols and amines (p-methylenedianiline, etc.), which are raw materials of rigid urethane foam, in the re-raw
[0070]
The polyurethane raw material polyol (B) is carried to the refrigerator manufacturer and foamed in the refrigerator manufacturers 61 to 64 (foaming step 6) to obtain the refrigerator.
【Example】
[0071]
Next, the present invention will be specifically described with reference to examples. In the following examples and the like, “parts by mass” is abbreviated as “parts” unless otherwise specified.
[0072]
Example 1
Hard urethane foam produced by foaming using diphenylmethane diisocyanate composition as a raw material is crushed and pulverized to obtain a lump of rigid urethane foam from which foaming gas has been removed, and this is crushed to obtain a bulk density of 0.5 g / ml, average particle A compressed urethane powder having a diameter of 200 μm was obtained. To 100 parts of this powder, 200 parts of ethylene glycol was placed in a reactor and reacted at 160 ° C. under normal pressure. The produced liquefied product was filtered and then doubled (volume ratio) of high-temperature and high-pressure water was added to the liquefied product and decomposed at a temperature of 260 ° C. and a pressure of 20 MPa. Thereafter, water was removed by evaporation to obtain a polyurethane raw material comprising a mixture of a polyol and an amine (p-methylenedianiline or the like).
[0073]
Thereafter, propylene oxide was addition-polymerized to the polyurethane raw material to produce a polyurethane raw material polyol having a hydroxyl value of 450 mgKOH / g.
[0074]
30 parts of a polyurethane raw material polyol having a hydroxyl value of 450 mgKOH / g and 70 parts of a commercially available polyol for refrigerator are mixed, and 3 parts by mass of a catalyst (“Kaolyzer No. 1” manufactured by Kao Corporation) and a foam stabilizer ( A premix prepared by mixing 3 parts by mass of a silicone surfactant “F-317”, 20 parts by mass of a foaming agent (cyclopentane), and 0.5 parts by mass of formic acid as a reaction modifier in advance is manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Prepared, and then mechanically mixed with crude diphenylmethane diisocyanate to produce rigid urethane foam, and after integrated foaming, refrigerators such as compressors and condensers and plastic interior parts were incorporated to produce a refrigerator.
[0075]
(Example 2)
Grinding and pulverizing a rigid urethane foam produced using the tolylene diisocyanate composition as a raw material to obtain a lump of rigid urethane foam from which the foaming gas has been removed, and crushing it to obtain a bulk density of 1.0 g / ml, average A rigid urethane foam powder having a particle size of 150 μm was obtained. To 100 parts of this powder, 200 parts of propylene glycol was placed in a reactor and reacted at 160 ° C. under normal pressure. The produced liquefied product was filtered and then doubled (volume ratio) of high-temperature and high-pressure water was added to the liquefied product and decomposed at a temperature of 260 ° C. and a pressure of 20 MPa. Thereafter, water was removed by evaporation to obtain a decomposition product composed of a mixture of a polyol and an amine (p-tolylenediamine). Thereafter, water was removed from the decomposition product. Thereafter, the decomposition product which is the residue after water removal was fractionated to obtain a polyurethane raw material mainly composed of polyol as the residue of the fractionation component.
[0076]
Thereafter, propylene oxide was addition-polymerized to the polyurethane raw material to produce a polyurethane raw material polyol having a hydroxyl value of 450 mgKOH / g.
[0077]
30 parts of a polyurethane raw material polyol having a hydroxyl value of 450 mgKOH / g and 70 parts of a commercially available polyol for refrigerator are mixed, and 3 parts by mass of a catalyst (“Kaolyzer No. 1” manufactured by Kao Corporation) and a foam stabilizer ( A premix prepared by mixing 3 parts by mass of a silicone surfactant “F-317”, 20 parts by mass of a foaming agent (cyclopentane), and 0.5 parts by mass of formic acid as a reaction modifier in advance is manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Prepared, and then mechanically mixed with tolylene diisocyanate to produce a rigid urethane foam, and after integrated foaming, refrigeration system parts such as compressors and condensers, and plastic interior parts were incorporated to produce a refrigerator.
[0078]
【The invention's effect】
As described above, the present invention uses hard urethane foam separated from the refrigerator, and uses compressed urethane powder that has been compressed as a reaction raw material to decompose urethane under specific conditions. That is, the polyurethane raw material can be produced industrially at low cost. In particular, by using compressed urethane powder, the urethane powder easily liquefies, so that impurities such as other polypropylene resins can be filtered with a filter, and a polyurethane raw material consisting of high-purity decomposition products can be obtained. It is done.
[0079]
Moreover, according to the method of the present invention, it is possible to separate and collect iron plates and non-ferrous metals at the same time, which can contribute to the establishment of an overall system for recycling.
[0080]
In addition, according to the present invention, a polyurethane raw material polyol which is a raw material for rigid urethane foam can be produced by addition polymerization of ethylene oxide or propylene oxide to the obtained polyurethane raw material, which is used as a heat insulating material for a refrigerator. The hard urethane foam can be used again as a heat insulating material. Furthermore, a compressed urethane powder is obtained again from a refrigerator manufactured using recycled raw materials, and a rigid urethane foam can be manufactured by the same manufacturing method.
[0081]
Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a global environment-friendly refrigerator that improves the material recycling rate of the used refrigerator and enables resource saving, and resources obtained from the refrigerator can be used for other purposes. It can be used. Therefore, its industrial value is great.
[Brief description of the drawings]
[0082]
FIG. 1 is a process diagram according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view of a heat insulating box in a refrigerator manufacturing process according to
FIG. 3 is a schematic view of a refrigerator according to
FIG. 4 is a process diagram according to
[Explanation of symbols]
[0083]
1 Crushing process
2 sorting process
3 Foam insulation process
4 Re-raw material production process
5 Addition polymerization process
6 Foaming process
7 Insulated box
8 Inner box
9 Outer box
11 Jig
12 Hard urethane foam
13 Refrigerator
14 collection bases
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