JP4601223B2 - Degradation method of polyurethane - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軟質ポリウレタンフォーム、硬質ポリウレタンフォーム、ポリウレタンエラストマー等のポリウレタンを再利用可能な成分に分解する分解方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
産業廃棄物の低減による環境保護の観点より、樹脂類の分解再利用の技術が望まれている。ポリウレタンを分解して再利用する方法としては、以下の技術が公知である。
【0003】
(1)硬質ポリウレタンフォームをアルカノールアミンの存在下に高沸点グリコールを使用して加熱、分解して再び硬質ポリウレタンフォーム原料として使用可能な再生ポリオールを製造する技術(特公昭53−34000号公報)。
(2)軟質ポリウレタンフォームをアルカノールアミンの存在下に高沸点グリコールを使用して加熱、分解して再び軟質ポリウレタンフォーム原料として使用可能な再生ポリオールを製造する技術(特公昭53−259359号公報)。
(3)高温高圧水を使用し、200〜370℃、3〜30MPaにてポリウレタンを加水分解し、ポリオール成分とポリイソシアネート由来のポリアミン化合物として回収する技術(特開平10−310663号公報)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記(1)、(2)の技術は、下記(化1)に示したウレタン基の交換反応によりポリウレタン分子を切断して水酸基末端の再生ポリオール成分とする技術である。
【0005】
【化1】
−R1−NHCOO−R2− + HO−R3−OH
→ −R1−NHCOO−R3−OH + HO−R2−
R1はポリイソシアネート化合物の有機基、R2はポリオール化合物の有機基、R3はグリコールの有機基である。
【0006】
この反応式から明らかなように、上記公知技術(1)、(2)により得られた再生ポリオールは凝集エネルギーの大きなウレタン結合を含み、これが主な原因と推定される理由により粘度が高いものである。また副反応により生成する芳香族アミンの酸化、縮合等によると推定される原因により、色調も黒褐色である。このため、得られた再生ポリオールはそのままポリウレタン用の原料として使用することができず、バージンポリオールに限定した量を添加することにより再利用するしか方法のないものであった。
【0007】
また上記(3)の技術によれば、ポリオール化合物はウレタン結合を含まないものとなり、より素原料に近い化合物が得られることから、この技術は再利用の幅の広い分解方法であるといえる。
【0008】
しかし、この公知技術(3)によれば、ポリイソシアネート成分はジアミンまで分解されてしまい、例えばトルエンジイソシアネートを使用したポリウレタンからはトルエンジアミンが回収される。このため、これを再利用するにはジアミンをイソシアネート化合物とする必要があり、そのためには、例えばジアミン、ポリアミン等をホスゲンと反応させる等のイソシアネート化工程が必要であり、特殊な設備と反応工程が必要であって、コスト的に高い回収方法となる。
【0009】
本発明の目的は、ポリウレタンからポリイソシアネート化合物とポリオールを回収することが可能なポリウレタンの分解方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、ポリイソシアネート化合物並びに硬質ポリウレタンフォームに原料として使用される比較的分子量の低いポリオール化合物は超臨界状態の炭酸ガス(超臨界炭酸ガス)に溶解し、抽出後の条件を調整すればポリオール化合物とポリイソシアネート化合物とが、それぞれ分離可能であることを見出し、本発明を完成した。
【0011】
本発明のポリウレタンの分解方法は、ポリウレタンを乾燥する乾燥工程、前記ポリウレタンを、不活性ガス中にて温度200〜350℃にて加熱、分解し、ポリオール成分とポリイソシアネート成分とを含む分解物とする分解工程、及び前記分解物に乾燥炭酸ガスを使用した超臨界炭酸ガスを接触させて前記分解物中のポリオール成分、ポリイソシアネート成分の少なくとも一方を抽出、分離する分離工程とを有することを特徴とする。
【0012】
ウレタン結合は下記化学式(化2)に示すように、熱により解離してイソシアネート基と水酸基を生成する。
【0013】
【化2】
−NHCOO− → −NCO + HO−
即ち、ポリウレタンを200℃以上に加熱すると、ウレタン基が解離してポリイソシアネート化合物とポリオール化合物などの活性水素化合物とが生成し、これらが平衡状態で存在する分解物となる。この状態で超臨界状態の炭酸ガスを接触させると、分解物から少なくともポリイソシアネート化合物が、分子量によってはポリオール化合物も超臨界状態の炭酸ガスに抽出される。ポリイソシアネート化合物だけが抽出された場合には、炭酸ガスを除去するだけで、ポリイソシアネート化合物が回収され、抽出後の分解物には、ウレタン結合含有率が低いかあるいはウレタン結合のないポリオール等の活性水素化合物が残る。
【0014】
分解工程における分解反応容器内の圧力は、該分解反応容器ないし付帯設備に要する費用を考慮すると、0.1〜80MPa(1atm〜800atm)であることが好ましい。
【0015】
分解工程は、200℃〜350℃の範囲において、ポリウレタンを構成する各成分の特性等を考慮して適宜設定される。分解温度が200℃未満の場合には分解反応が十分に起こらず、350℃を超えるとポリオール成分やポリイソシアネート成分自体の分解まで起こり、好ましくない。分解温度はより好ましくは、230℃〜330℃、さらに好ましくは260〜300℃である。
【0016】
分解工程において使用する不活性ガスは、酸素、活性水素基やイソシアネート基と反応する物質でなければ特に限定されず、炭酸ガス、窒素、ヘリウムなども使用可能であるが、分離工程で使用する物質が超臨界炭酸ガスであることから、炭酸ガスであることがより好ましい。
【0017】
前記分離工程は、ポリオール成分回収工程及びポリイソシアネート成分回収工程を有することが好ましい。
【0018】
分離工程は、分解工程で得られた分解物を超臨界炭酸ガスと接触させることにより行う。即ち200℃〜350℃の温度範囲において、圧力7.3MPa(73atm)以上では、炭酸ガスは超臨界状態であり、この超臨界炭酸ガスにポリイソシアネート化合物、分子量が低いポリオール等が抽出される。
【0019】
ポリオール化合物の分子量が高く、超臨界炭酸ガスに溶解しない場合には、イソシアネート化合物を含有する超臨界炭酸ガス層を分離槽に取り出し、温度を30℃以下、圧力を7.3MPa(73atm)未満にすると、ポリイソシアネート化合物が分離回収される。
【0020】
ポリオール化合物の分子量が低い場合には、ポリイソシアネート化合物とポリオール化合物とが溶解した超臨界炭酸ガスを第1分離槽に取り出し、温度を31℃〜200℃、圧力を0.1〜30MPa(1〜300atm)に調整する。この範囲においても、炭酸ガスはなお超臨界状態である。かかる操作により、ポリオール化合物が超臨界炭酸ガスに溶解しなくなり、分離される。残りの超臨界炭酸ガスにはポリイソシアネート化合物が溶解したままであり、これを第2の分離槽に取り出して温度を30℃以下、圧力を7.3MPa(73atm)未満にして炭酸ガスを除去すると、ポリイソシアネート化合物が分離回収される。
【0021】
ポリイソシアネート化合物とポリオール化合物とが溶解した超臨界炭酸ガスにおいては、超臨界炭酸ガスが希釈剤となっていること、並びにウレタン結合が解離する温度に近い温度であること等により、イソシアネート基と水酸基が反応して再びポリウレタンになる反応が阻害されている。
【0022】
前記分解工程は、触媒を使用するものであることが好ましい。
触媒の使用により、より低い分解温度にて短時間で分解反応が完了して分解物が生成可能である。
【0023】
本発明のポリウレタンの分解方法においては、分解対象物であるポリウレタンを予め乾燥する乾燥工程を設けることが好ましい。
【0024】
水が存在すると、分解工程において生成したイソシアネート基がこの水分と不可逆的に反応してアミノ基と炭酸ガスになり、ポリイソシアネート化合物の回収率が低下する。
【0025】
【発明の実施の形態】
本発明の分解方法を、図1にモデル的に示した装置を使用して説明する。
図1に例示したポリウレタン分解装置は、分解工程を実施すための分解反応容器1、分離工程を実施するための第1分離槽3、第2分離槽5、及び超臨界炭酸ガスを供給するための炭酸ガス貯蔵タンク7とから構成される。
【0026】
分解再生すべきポリウレタンは、分解反応容器1のホッパー11から容器内に投入され、加熱して分解され、ポリイソシアネート成分とポリオール成分がウレタン結合の解離により生成して平衡状態にて存在する分解物17とされる(分解工程)。
【0027】
分解に際しては、分解反応容器内を酸素、水を含有しない雰囲気、好ましくは不活性ガス雰囲気、より好ましくは炭酸ガス雰囲気とする。かかる操作により、酸化などの好ましくない副反応が防止される。また分解再生すべきポリウレタンも乾燥工程を設けて水を予め除去しておくことが好ましい。
【0028】
超臨界状態の炭酸ガスは、貯蔵タンク7から配管20により、分解物17が存在する分解反応容器1に送入され、撹拌される。分解物17と超臨界炭酸ガス15の混合により、ポリイソシアネート化合物ないしポリイソシアネート化合物とポリオール化合物が分解物17から超臨界炭酸ガス15中に抽出される。
【0029】
分離工程は、超臨界炭酸ガスを分解反応容器1にバッチ式に送り、分離する方式であってもよく、連続的に送り込んで分離する方式であってもよい。
【0030】
分解対象物であるポリウレタンが軟質ポリウレタンフォームやポリウレタンエラストマー等の比較的高分子量のポリオール化合物を使用したものである場合には、生成するポリオール化合物は分解物中に残り、ポリイソシアネート化合物が抽出される。分解対象物が硬質ポリウレタンフォームの場合には、原料として使用されているポリオール化合物は比較的低分子量であり、ポリオール化合物も抽出される。抽出条件は、超臨界炭酸ガスへのポリオール化合物の溶解性を考慮して適宜設定される。
【0031】
図1に示した装置は、硬質ポリウレタンフォームの分解に適した装置であり、このために第1分離槽3、第2分離槽5が設けられている。
【0032】
分解反応容器1にてポリイソシアネート化合物とポリオール化合物を抽出・溶解した超臨界炭酸15ガスは、配管22を通じて第1分離槽3に送られる。
【0033】
第1分離槽3においては、炭酸ガスの超臨界状態を維持したまま温度、圧力を調整し、必要に応じて炭酸ガスのみを除去して抽出液濃度を調整することにより、ポリオール化合物37を分離し、超臨界炭酸ガス層35をポリイソシアネート化合物のみを溶解したものとする。
【0034】
第1分離槽3は、温度31℃〜200℃、圧力1〜800atm.に調整される。回収されたポリオール化合物は第1分離槽の底部に設けられたバルブ39より排出され、必要に応じて精製され、再利用に供される。第1分離槽の温度並びに圧力は、回収すべきポリオール化合物の分子量や組成、即ち超臨界炭酸ガスへの溶解度を考慮して、上記範囲内において適宜設定される。
【0035】
第1分離槽3において得られたポリイソシアネート化合物を溶解した超臨界炭酸ガス層35は、配管24を通じて第2分離槽5に送られる
第2分離槽においては、超臨界炭酸ガス55を温度を30℃以下、圧力を常圧〜73atmとし、炭酸ガスを気化させて配管26より排出、回収することによりポリイソシアネート化合物57が分離される。回収したポリイソシアネート化合物57は、第2分離槽下部のバルブ59を通じて排出し、再利用に供する。
【0036】
第2分離槽の配管26から排出された炭酸ガスは、再び圧縮機(図示せず)により圧縮され、超臨界炭酸ガスとして貯蔵タンク7に送られる。
【0037】
分解物17と接触させる超臨界炭酸ガスは、水分を含むものであるとポリイソシアネート化合物と不可逆的に反応してアミノ基と炭酸ガスを形成するので、水分を含有しないか、水分の含有率を低くしたものを使用する。その意味でも、第2分離槽の配管26から排出された炭酸ガスを再使用することが好ましい。ボンベに収容された市販の炭酸ガスを圧縮する際には、乾燥装置を通して乾燥して使用することが好ましい。
【0038】
ポリウレタンの分解反応においては、触媒を使用することが好ましい。触媒としては、エステル化反応、ウレタン化反応を促進する化合物を使用することができ、具体的には水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物、第3級アミン、第4級アンモニウム化合物、アルキルチタネート等が例示される。
【0039】
ポリウレタンは、予め粉砕して分解することが、分解反応に要する時間が短縮でき、好ましい。
【0040】
乾燥工程において分解、再生対象であるポリウレタンを乾燥する方法としては、一般的な乾燥方法は限定なく使用可能であり、例えばMEK等の有機溶剤に浸漬した後に有機溶剤を蒸留すると同時に共沸により除去する方法、減圧乾燥する方法、熱風や赤外線ヒーター等を使用して加熱乾燥する方法、乾燥気体を吹き付けることにより乾燥する方法等が例示される。乾燥方法は、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
【0041】
[他の実施形態]
軟質ポリウレタンフォームやポリウレタンエラストマーの分解においては、超臨界炭酸ガスに対する溶解度が小さな高分子量ポリオールが生成するので、このような場合には第1分離槽を設ける必要がなく、第2分離槽のみでポリイソシアネート化合物を回収することができる。ポリオール化合物は、分解反応容器1の下部に設けられたバルブ19を通じて排出、回収される。
【0042】
【実施例】
以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。この例においては、軟質ポリウレタンフォームの分解を行った例を示す。
【0043】
(実施例1)
3官能、分子量3000のポリオキシプロピレンポリオール(PPG)とトルエンジイソシアネート(TDI−80,2,4−/2,6−異性体比=80/20)とを重合体構成成分とする軟質ポリウレタンフォームを分解処理対象ポリウレタンとした。この分解処理対象ポリウレタン5gをロータリー真空ポンプにて約5Torrの減圧下、85℃にて2時間乾燥した。
【0044】
次いで分解反応容器であるオートクレーブに収容して、温度280℃にて2時間加熱して分解物とした。この分解物に、分解条件である温度(280℃)、圧力(20MPa)を維持しながら水分を除去した超臨界状態の炭酸ガスを連続的に供給してTDIを抽出し、TDIを含む超臨界炭酸ガスを第1分離槽に移動させた。
【0045】
TDIを溶解した超臨界炭酸ガスは第1分離槽において温度0℃、圧力0.1MPa(常圧)として炭酸ガスを気化、分離し、トルエンジイソシアネート(TDI)を回収した。
【0046】
分解反応容器に残存した液から固形物を濾過して除去し、ポリオール化合物を回収した。結果は、分解条件を表1の上段に、また回収結果を表1の下段に示した。
【0047】
なお回収率は、分解処理対象ポリウレタン中の原料化合物に対する回収原料化合物の重量%であり、純度は、回収した槽中の目的成分の含有率であり、例えば分解槽においてはポリオール化合物が目的成分であり、
純度=ポリオール化合物/(ポリオール化合物+他の成分)
である。他の成分とは、例えば発泡に使用したアミン触媒等である。
【0048】
(実施例2)
分解条件における分解温度を230℃にした以外は実施例1と同様にして回収、評価を行った。分解条件、回収結果を表1に併せて示した。
【0049】
(比較例1〜5)
実施例1にて使用したものと同じ分解処理対象ポリウレタンを使用し、表1に示した分解条件にて分解、回収実験を行った。分解条件、回収結果を表1に併せて示した。
【0050】
【表1】
表1の結果から、本発明の方法によれば、ポリオール化合物、イソシアネート化合物の双方が良好な状態で回収されることが分かる。
【0051】
一方、比較例1では分解温度が低いためにウレタンの分解反応が十分進行しておらず、回収率は低いものであった。比較例2ではフォームに水分が残留しているため、また比較例3では炭酸ガスに含まれる水分のために、いずれもTDIが該水分と反応してトルエンジアミン(TDA)となってしまい、TDIは回収されなかった。比較例4は、分解温度は高いが、圧力が低く、TDIが第1分離槽に抽出されずに分解槽に残り、ポリオール化合物と再結合するために、TDIは回収されず、ポリオール回収率も大きく低下している。また比較例5においては、分解温度が高く、ウレタン結合の解離に加えて原料化合物の熱分解も起こる。その結果、PPGの分解によりポリオール回収率が低下し、PPGの分解生成物が超臨界炭酸ガスに抽出されて第1分離槽に移動し、TDIと反応したためにTDIの回収率も低いものであった。
【図面の簡単な説明】
【図1】ポリウレタンの分解に使用する装置の例を示した構成図[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a decomposition method for decomposing polyurethane such as flexible polyurethane foam, rigid polyurethane foam, and polyurethane elastomer into reusable components.
[0002]
[Prior art]
From the viewpoint of environmental protection by reducing industrial waste, a technique for decomposing and reusing resins is desired. The following techniques are known as methods for decomposing and reusing polyurethane.
[0003]
(1) Technology for producing a recycled polyol that can be used again as a raw material for a rigid polyurethane foam by heating and decomposing the rigid polyurethane foam in the presence of alkanolamine using a high-boiling glycol (Japanese Patent Publication No. 53-34000).
(2) Technology for producing a recycled polyol that can be used again as a raw material for a flexible polyurethane foam by heating and decomposing the flexible polyurethane foam using a high-boiling glycol in the presence of alkanolamine (Japanese Patent Publication No. 53-259359).
(3) A technique of hydrolyzing polyurethane at 200 to 370 ° C. and 3 to 30 MPa using high-temperature and high-pressure water and recovering it as a polyamine compound derived from a polyol component and a polyisocyanate (JP-A-10-310663).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The techniques (1) and (2) are techniques for cleaving polyurethane molecules by the urethane group exchange reaction shown in the following (Chemical Formula 1) to form a hydroxyl group-terminated regenerated polyol component.
[0005]
[Chemical 1]
-R1-NHCOO-R2- + HO-R3-OH
→ -R1-NHCOO-R3-OH + HO-R2-
R1 is an organic group of the polyisocyanate compound, R2 is an organic group of the polyol compound, and R3 is an organic group of glycol.
[0006]
As is apparent from this reaction formula, the regenerated polyol obtained by the above-mentioned known techniques (1) and (2) contains a urethane bond having a large cohesive energy, and has a high viscosity due to the presumed reason for this. is there. Moreover, the color tone is also blackish brown due to the presumed cause due to oxidation, condensation and the like of the aromatic amine produced by the side reaction. For this reason, the obtained regenerated polyol cannot be used as a raw material for polyurethane as it is, but it can only be reused by adding an amount limited to virgin polyol.
[0007]
Further, according to the technique (3), the polyol compound does not contain a urethane bond, and a compound closer to the raw material can be obtained. Therefore, this technique can be said to be a decomposition method with a wide range of reuse.
[0008]
However, according to this known technique (3), the polyisocyanate component is decomposed to diamine, and for example, toluenediamine is recovered from polyurethane using toluene diisocyanate. For this reason, in order to reuse this, it is necessary to use diamine as an isocyanate compound, and for this purpose, for example, an isocyanate step such as reaction of diamine, polyamine, etc. with phosgene is required, and special equipment and reaction steps are required. This is a costly recovery method.
[0009]
An object of the present invention is to provide a method for decomposing a polyurethane capable of recovering a polyisocyanate compound and a polyol from the polyurethane.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors dissolved polyisocyanate compounds and polyol compounds having a relatively low molecular weight used as raw materials for rigid polyurethane foams in supercritical carbon dioxide (supercritical carbon dioxide), and adjusted the conditions after extraction. For example, the present inventors have found that a polyol compound and a polyisocyanate compound can be separated from each other, thereby completing the present invention.
[0011]
The method for decomposing a polyurethane according to the present invention includes a drying step for drying the polyurethane , the polyurethane being heated and decomposed in an inert gas at a temperature of 200 to 350 ° C. , and a decomposition product containing a polyol component and a polyisocyanate component; And a separation step of extracting and separating at least one of a polyol component and a polyisocyanate component in the decomposition product by contacting the decomposition product with a supercritical carbon dioxide gas using dry carbon dioxide gas. And
[0012]
As shown in the following chemical formula (Chemical Formula 2), the urethane bond is dissociated by heat to generate an isocyanate group and a hydroxyl group.
[0013]
[Chemical 2]
-NHCOO---NCO + HO-
That is, when the polyurethane is heated to 200 ° C. or more, the urethane group is dissociated to produce a polyisocyanate compound and an active hydrogen compound such as a polyol compound, which are decomposed products existing in an equilibrium state. When carbon dioxide gas in a supercritical state is brought into contact in this state, at least the polyisocyanate compound and, depending on the molecular weight, the polyol compound are extracted from the decomposition product into carbon dioxide gas in the supercritical state. When only the polyisocyanate compound is extracted, the polyisocyanate compound is recovered simply by removing the carbon dioxide gas. The decomposed product after the extraction has a low urethane bond content or a polyol having no urethane bond. The active hydrogen compound remains.
[0014]
The pressure in the decomposition reaction vessel in the decomposition step is preferably from 0.1 to 80 MPa (1 atm to 800 atm) in consideration of the cost required for the decomposition reaction vessel or incidental equipment.
[0015]
The decomposition step is appropriately set in the range of 200 ° C. to 350 ° C. in consideration of the characteristics of each component constituting the polyurethane. When the decomposition temperature is less than 200 ° C., the decomposition reaction does not occur sufficiently, and when it exceeds 350 ° C., the decomposition of the polyol component or the polyisocyanate component itself occurs, which is not preferable. The decomposition temperature is more preferably 230 ° C to 330 ° C, still more preferably 260 to 300 ° C.
[0016]
The inert gas used in the decomposition process is not particularly limited as long as it does not react with oxygen, active hydrogen groups, or isocyanate groups, and carbon dioxide, nitrogen, helium, etc. can be used, but substances used in the separation process Since is a supercritical carbon dioxide, it is more preferably carbon dioxide.
[0017]
The separation step preferably includes a polyol component recovery step and a polyisocyanate component recovery step.
[0018]
The separation step is performed by bringing the decomposition product obtained in the decomposition step into contact with supercritical carbon dioxide. That is, in a temperature range of 200 ° C. to 350 ° C., at a pressure of 7.3 MPa (73 atm) or more, the carbon dioxide gas is in a supercritical state, and a polyisocyanate compound, a polyol having a low molecular weight, and the like are extracted from the supercritical carbon dioxide gas.
[0019]
When the polyol compound has a high molecular weight and does not dissolve in the supercritical carbon dioxide, the supercritical carbon dioxide layer containing the isocyanate compound is taken out into the separation tank, the temperature is 30 ° C. or less, and the pressure is less than 7.3 MPa (73 atm). Then, the polyisocyanate compound is separated and recovered.
[0020]
When the molecular weight of the polyol compound is low, the supercritical carbon dioxide gas in which the polyisocyanate compound and the polyol compound are dissolved is taken out into the first separation tank, the temperature is 31 ° C. to 200 ° C., and the pressure is 0.1 to 30 MPa (1 to 30 MPa). 300 atm). Even in this range, carbon dioxide is still in a supercritical state. By this operation, the polyol compound does not dissolve in the supercritical carbon dioxide gas and is separated. The polyisocyanate compound remains dissolved in the remaining supercritical carbon dioxide gas. When this is taken out to the second separation tank and the temperature is set to 30 ° C. or less and the pressure is less than 7.3 MPa (73 atm), the carbon dioxide gas is removed. The polyisocyanate compound is separated and recovered.
[0021]
In the supercritical carbon dioxide gas in which the polyisocyanate compound and the polyol compound are dissolved, the isocyanate group and the hydroxyl group are used because the supercritical carbon dioxide gas is a diluent and the temperature is close to the temperature at which the urethane bond is dissociated. Reaction to become polyurethane again is inhibited.
[0022]
The decomposition step preferably uses a catalyst.
By using the catalyst, the decomposition reaction is completed in a short time at a lower decomposition temperature, and a decomposition product can be generated.
[0023]
In the method for decomposing a polyurethane according to the present invention, it is preferable to provide a drying step for preliminarily drying the polyurethane that is the decomposition target.
[0024]
If water is present, the isocyanate group produced in the decomposition step reacts irreversibly with this moisture to become an amino group and carbon dioxide gas, and the recovery rate of the polyisocyanate compound decreases.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The decomposition method of the present invention will be described using the apparatus schematically shown in FIG.
The polyurethane decomposition apparatus illustrated in FIG. 1 is for supplying a
[0026]
The polyurethane to be decomposed and regenerated is put into the container from the
[0027]
At the time of decomposition, the inside of the decomposition reaction vessel is set to an atmosphere containing no oxygen or water, preferably an inert gas atmosphere, more preferably a carbon dioxide gas atmosphere. Such an operation prevents undesirable side reactions such as oxidation. Moreover, it is preferable that the polyurethane to be decomposed and regenerated is provided with a drying step to remove water in advance.
[0028]
Carbon dioxide gas in a supercritical state is sent from the
[0029]
The separation step may be a method in which supercritical carbon dioxide gas is sent to the
[0030]
When the polyurethane to be decomposed is one using a relatively high molecular weight polyol compound such as a flexible polyurethane foam or polyurethane elastomer, the resulting polyol compound remains in the decomposition product and the polyisocyanate compound is extracted. . When the decomposition target is a rigid polyurethane foam, the polyol compound used as a raw material has a relatively low molecular weight, and the polyol compound is also extracted. The extraction conditions are appropriately set in consideration of the solubility of the polyol compound in supercritical carbon dioxide.
[0031]
The apparatus shown in FIG. 1 is an apparatus suitable for disassembling a rigid polyurethane foam. For this purpose, a
[0032]
[0033]
In the
[0034]
The
[0035]
The supercritical
[0036]
The carbon dioxide discharged from the
[0037]
If the supercritical carbon dioxide gas brought into contact with the
[0038]
In the decomposition reaction of polyurethane, it is preferable to use a catalyst. As the catalyst, a compound that promotes esterification reaction or urethanization reaction can be used. Specifically, alkali metal hydroxide such as potassium hydroxide, tertiary amine, quaternary ammonium compound, alkyl titanate. Etc. are exemplified.
[0039]
It is preferable to pulverize and decompose the polyurethane in advance because the time required for the decomposition reaction can be shortened.
[0040]
As a method for drying the polyurethane to be decomposed and regenerated in the drying process, a general drying method can be used without limitation. For example, after being immersed in an organic solvent such as MEK, the organic solvent is distilled and simultaneously removed by azeotropic distillation. Examples include a method of drying, a method of drying under reduced pressure, a method of heating and drying using hot air or an infrared heater, and a method of drying by blowing dry gas. Two or more drying methods may be used in combination.
[0041]
[Other Embodiments]
In the decomposition of a flexible polyurethane foam or polyurethane elastomer, a high molecular weight polyol having a low solubility in supercritical carbon dioxide gas is generated. In such a case, there is no need to provide a first separation tank. Isocyanate compounds can be recovered. The polyol compound is discharged and collected through a
[0042]
【Example】
Examples and the like specifically showing the configuration and effects of the present invention will be described below. In this example, an example in which a flexible polyurethane foam is decomposed is shown.
[0043]
Example 1
A flexible polyurethane foam comprising a trifunctional polyoxypropylene polyol (PPG) having a molecular weight of 3000 and toluene diisocyanate (TDI-80,2,4- / 2,6-isomer ratio = 80/20) as polymer components. A polyurethane subject to decomposition treatment was used. 5 g of this polyurethane to be decomposed was dried at 85 ° C. for 2 hours under a reduced pressure of about 5 Torr with a rotary vacuum pump.
[0044]
Subsequently, it was accommodated in an autoclave, which is a decomposition reaction vessel, and heated at a temperature of 280 ° C. for 2 hours to obtain a decomposition product. TDI is extracted by continuously supplying supercritical carbon dioxide gas from which moisture has been removed while maintaining the temperature (280 ° C.) and pressure (20 MPa), which are decomposition conditions, to this decomposed product, and supercritical fluid containing TDI is extracted. Carbon dioxide gas was moved to the first separation tank.
[0045]
The supercritical carbon dioxide gas in which TDI was dissolved was vaporized and separated at a temperature of 0 ° C. and a pressure of 0.1 MPa (normal pressure) in the first separation tank, and toluene diisocyanate (TDI) was recovered.
[0046]
Solids were removed by filtration from the liquid remaining in the decomposition reaction vessel, and the polyol compound was recovered. The results are shown in the upper part of Table 1 for the decomposition conditions and in the lower part of Table 1 for the recovery results.
[0047]
The recovery rate is the weight percent of the recovered raw material compound with respect to the raw material compound in the decomposition target polyurethane, and the purity is the content of the target component in the recovered tank. For example, in the decomposition tank, the polyol compound is the target component. Yes,
Purity = polyol compound / (polyol compound + other components)
It is. The other component is, for example, an amine catalyst used for foaming.
[0048]
(Example 2)
Recovery and evaluation were performed in the same manner as in Example 1 except that the decomposition temperature under the decomposition conditions was 230 ° C. The decomposition conditions and recovery results are also shown in Table 1.
[0049]
(Comparative Examples 1-5)
The same decomposition target polyurethane as that used in Example 1 was used, and decomposition and recovery experiments were performed under the decomposition conditions shown in Table 1. The decomposition conditions and recovery results are also shown in Table 1.
[0050]
[Table 1]
From the results in Table 1, it can be seen that according to the method of the present invention, both the polyol compound and the isocyanate compound are recovered in a good state.
[0051]
On the other hand, in Comparative Example 1, since the decomposition temperature was low, the urethane decomposition reaction did not proceed sufficiently, and the recovery rate was low. In Comparative Example 2, water remains in the foam, and in Comparative Example 3, because of the water contained in carbon dioxide gas, TDI reacts with the water to form toluenediamine (TDA). Was not recovered. In Comparative Example 4, although the decomposition temperature is high, the pressure is low, TDI remains in the decomposition tank without being extracted into the first separation tank, and recombines with the polyol compound. It has greatly decreased. In Comparative Example 5, the decomposition temperature is high, and in addition to the dissociation of the urethane bond, the raw material compound is also thermally decomposed. As a result, the polyol recovery rate decreased due to the decomposition of PPG, the decomposition product of PPG was extracted into supercritical carbon dioxide gas, moved to the first separation tank, and reacted with TDI, so the recovery rate of TDI was low. It was.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of an apparatus used for decomposing polyurethane.
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