CN1464075A

CN1464075A - 从废弃光盘中回收聚碳酸酯基片的方法

Info

Publication number: CN1464075A
Application number: CN02121204A
Authority: CN
Inventors: 郭占成; 卢维昌; 王春福; 赵蕴
Original assignee: Institute of Process Engineering of CAS
Current assignee: Institute of Process Engineering of CAS
Priority date: 2002-06-07
Filing date: 2002-06-07
Publication date: 2003-12-31

Abstract

本发明属于对废弃光盘的处理技术，特别涉及从废弃光盘中回收聚碳酸酯基片的方法。将废弃光盘放入酸或碱清洗液中，在较高温度和/或超声波作用下，利用酸或碱清洗液使UV保护层破裂成碎片，并与金属膜分离，金属膜溶于酸或碱清洗液中，得到光盘的基片，所述的酸或碱清洗液的浓度是1wt％以上。该技术无污染物排放，不仅彻底解决了光盘压碎填埋或焚烧产生环境污染问题，而且回收了可用资源。

Description

从废弃光盘中回收聚碳酸酯基片的方法

技术领域

本发明属于对废弃光盘的处理技术，特别涉及从废弃光盘中回收聚碳酸酯基片的方法。

背景技术

中国每年产生数十万吨光盘，重量虽然不大，但其面积很大，10万吨光盘平铺面积约96平方公里。随着信息业的发展和废物分类回收管理的推进，废光盘处理日渐必要。就深圳市而言，每年仅扫黄打非及辑私产品就有400多吨。

废弃光盘易造成环境污染。填埋---难于降解，污染土壤和水资源。光盘上的金属重量虽然只占光盘总重量的0.7wt％左右，但因其厚度仅有几微米，单位重量金属与土壤接触面积很大。10万吨光盘含有金属虽然只有700吨，但其面积相当于约150万吨5毫米厚金属板的表面积。因此光盘金属虽少，但其污染程度相当大。焚烧---产生二噁英，造成大气污染

中国是人均资源短缺型国家，应当走资源节约可持续发展道路。因此对废光盘的回收和绿色处理具有重有的经济和环境保护意义。

目前，国外光盘回收的常规方法有，一是将光盘破碎，然后模制。在这种情况下，保护层和反射膜的成分也被混入该模制品中，因而该模制品是不透明的。因此该模制品仅可用于有限的用途。另一种方法是将光盘浸于酸性或碱性溶液中，以溶解铝反射膜，从而使保护层和基片分开，这样回收了基片树脂。按此方法回收的基片是透明的，而且可在相当广泛的用途中再用，但难以回收反射膜。采用这种方法，一般将光盘先破碎，以提高外理反应速度。此外，应根据反射膜金属材料的不同选择不同的溶液，例如Cu反射膜是不能用NaOH溶解的。国内光盘回收刚刚起步，回收技术还不完善，如国内沿海地区有一些非正规的私企营业者，将扫黄打非压碎的光盘碎片，经碱浸后回收其基片。但这种方法十分落后，产品质量不能保证，二次污染严重。特别是由于中国光盘基片质量层次不齐，有的基片本来就是由二次聚碳酸酯原料制成，再次回收后其质量进一步降低。由于碎片基片很难按质量高低分拣，因此，回收的产品只能按低级原料利用。如果光盘能够整张处理，则可按质量高低来分拣，做到物尽其用。

光盘中的主要物质聚碳酸酯是重要的塑料制品原料，然而，由于其表面有金属镀膜和其它有机物，不能直接利用。通过化学和物理方法将光盘表面镀膜与基片分离，可获得有用聚碳酸酯基片，用作塑料制品原料；分离出的普通镀膜金属盐可作为化工冶金原料；对于贵金属镀膜光盘，可直接回收贵金属，经济价值更大。

光盘的结构：光盘记录介质，由于其具有高密度记录的能力，所以广泛应用于记录音乐、图象和信息。尤其是压缩光盘(CD)及CD家族中的其它光盘已被大规模使用。市场上的大部分光盘是只读型的，如CD，这种光盘的结构如图1(a)所示，CD盘包括顺序堆积的聚碳酸酯基片L3、金属反射膜L2和UV油保护层L1，大部分光盘的金属反射膜材料是Al。此外，还有Cu、Ni、Mn、Fe、Si、Au、Ag或其合金，但较少采用。在光盘UV油保护层上还有染料层(印刷文字和图形)。

除了只读型光盘，市场上还有可记录的光盘，其结构如图1(b)所示，它包括基片L7、染料层L6、反射膜L5和保护层L4。通常这种类型的光盘只能记录一次。这种类型盘的例子是CD-R(可记录的压缩光盘)。CD-R包括聚碳酸酯基片、添加剂(如有机染料，比如花青染料)金属反射膜及紫外线固化(curable)树脂(如丙烯酸树脂)。

还有一种DVD-R(高密度记录盘：数字式视盘)，如图1(c)所示，粘合层B将上述两个层状结构叠合在一起。即用粘合层B将保护层L11和L11粘合在一起，而且在两基片8的侧面顺序粘附染料层9、金属反射膜L10、及保护层L11。

一张普通光盘的重量一般只有15g重，其中金属反射膜只有0.1g左右，保护层重量也只有0.1g左右，基片重量占99wt％以上。

在这三种类型的盘中，除基片外，有的光盘还使用了昂贵的黄金反射膜。对于这种反射膜，虽然可以采用溶液溶解，但只能采用极有害的王水。还有，通过在高温下处理整张盘，有机物质，如基片就被烧掉，因而只能回收黄金，不能回收基片树脂。

发明内容

本发明的目的是提供一种从废弃光盘中回收聚碳酸酯基片的方法，在保护环境的同时，采用环保、简单及经济的生产方法获得经济价值高的聚碳酸酯。

光盘资源化处理技术路线如图2所示。

反应速度的限制性环节是将UV保护层剥落，本发明采用化学方法清除基片上的涂层。

UV保护层是丙烯酸酯类有机物经紫外线固化而形成的耐磨防腐致密保护膜，它不溶于酸、碱溶液中，而溶于丙酮、甲醛等有机溶液中。但因光盘基片也溶于丙酮、甲醛等有机溶液，因而不能采用丙酮、甲醛等有机溶液清除UV保护层。

本发明的从废弃光盘中回收聚碳酸酯基片的方法：将废弃光盘放入酸或碱清洗液中，在较高温度和/或超声波作用下，利用酸或碱清洗液使UV保护层破裂成碎片，并与金属膜分离，金属膜溶于酸或碱清洗液中，得到光盘的基片。

本发明在常温、静置条件下，利用超声波的作用，短时间内酸或碱清洗液会很快渗过UV保护层与金属膜反应，并使UV保护膜脱落，一但UV保护层破裂度脱落，金属膜将与酸或碱清洗液很快反应。

为避免光盘在溶液中相互粘合而影响反应速度，光盘必须相互隔离，其装载可如图3所示。

本发明的反应原理：

对于金属铜膜光盘，须用氧化性酸溶解，如HNO₃或H₂SO₄：

对于金属铝膜，酸溶或碱溶均可，如NaOH或KOH或HNO₃：

清洗后，光盘上UV保护层和染料层以碎片的形式悬浮于清洗液中，可通过循环过滤除去；此外，光盘上的金属膜溶解进入酸或碱清洗液，使溶液中酸或碱浓度不断降低并变粘，因此，清洗液使用一段时间后，需进行处理。其处理方法是，将清洗液冷却，使金属盐结晶析出，通过过滤将金属盐除掉，溶液补加酸或碱后，再利用。酸或碱补加量为：对于铝膜光盘用NaOH或KOH清洗液，处理1吨光盘，需要补加NaOH约9.5公斤或KOH约19公斤；对于铝膜光盘用HNO₃清洗液，处理1吨光盘，需要补加HNO₃约44公斤；对于铜膜光盘用HNO₃或H₂SO₄清洗液，处理1吨光盘需补加HNO₃约2.2公斤或H₂SO₄约1.8公斤。

无论如何净化清洗液，清洗液中的NaOH或KOH，HNO₃或H₂SO₄浓度应保持1wt％以上，以5～10wt％为最佳。

在清洗过程中，溶液的温度在35～60℃最好。

超声波频率20～35KHz为宜，功率0.2W/cm²以上。

本发明的方法是一种废弃光盘资源化处理环保技术，即采用碱浸或酸浸，并在超声波的作用下将光盘金属镀膜和保护层从光盘基片上脱除，从而回收了光盘基片，回收的基片可用作塑料制品原料，所用的溶液可以循环利用，无污染废水排放；光盘表面上的金属镀膜溶蚀后的产生的金属盐沉淀物可作为其它化工冶金原料。该技术无污染物排放，不仅彻底解决了光盘压碎填埋或焚烧产生环境污染问题，而且回收了可用资源。

附图说明

图1.光盘结构示意图；

(a).只读型光盘的结构；

(b).可记录的光盘的结构；

(c).DVD-R盘的结构；

L1.保护层 L2.反射膜 L3.基片 L4.保护层 L5.反射膜

L6.染料层 L7.基片 L8.基片 L9.染料层 L10.反射膜

L11.保护层 B.粘合层

图2.本发明的方法技术路线示意图。

图3.反应器中光盘的挂置结构示意图。

具体实施方式

实施例1

在烧杯中分别配制15wt％NaOH溶液3000ml，15wt％HNO₃溶液3000ml，置于500mm×300mm超声波水槽中，超声波频率28KHz，功率0.4W/cm²，控制温度50℃。将废弃光盘放入碱清洗液中，浸泡一段时间后将其捞出水洗，再放入酸清洗液中，每次置20片光盘，按流程图2所示顺序进行操作。

结果：9个批次的实验都得到了表观合格的光盘基片，合格率大于95％；溶液反应活性未观察到明显变化。处理前，每片平均重量：15.028g，处理后每片平均重量：14.899g。

处理前后及原始基片的电子探针扫描结果无明显区别。

实施例2

方法如实施例1，对于铝膜光盘，单独使用10wt％的NaOH溶液或10wt％的KOH溶液或溶液HNO3，在有超声波的作用下和控制温度50℃的条件下，都可在40分钟内获得合格光盘基片。但以实施例1的酸、碱溶液组合使用效果最好。

实施例3

方法如实施例1，无超声波作用，当温度保持50℃左右；单独使用碱液或酸液处理铝膜光盘，或单独使用酸液处理铜膜光盘，均可获得洁净基片，但需要时间较长，约2小时左右。

实施例4

方法如实施例1，无超声波作用，也不加温，在室温下单独使用碱液或酸液处理铝膜光盘，或单独使用酸液处理铜膜光盘，也可获得洁净基片，但需要时间很长，约10小时左右。实施例5

按流程图2设计了工业生产装置，进行工业生产，其过程为：光盘处理工艺过程：

(1)从原料库运来的光盘在原料装配间开包、串装、挂架，每组挂架装载原料50公斤，约350张光盘。

(2)将原料挂架吊装进入清洗槽，经两级碱液溶蚀和一级自来水漂洗后，吊离清洗工段。第一级碱液溶蚀主要脱除光盘上的染料层和UV保护层，第二级溶蚀完成金属膜的脱除，自来水漂洗主要是清除光盘上的碱液。

(3)将洗涤后的光盘在基片分拣池中用自来水初步冲洗附于基片上的UV膜，并将残留在基片上的碱液清洗。

(4)由分拣池分类的洗净基片，尽管金属膜已完全溶蚀和UV保护层已与基片脱开，但仍有微量UV保护层碎片粘附于基片，对基片进行进一步漂洗，得到合格产品。在这一工序中实现两个目的：一是将UV保护层彻底脱除，二是将基片上的碱液彻底洗净。

(5)精洗后的光盘基片经自然通风凉干。

(6)最后包装，成为产品。生产过程描述：

一组清洗槽由4个池子组成，其中有两个碱液池、一个水池、一个备用池。备用池用于清洗液的沉淀处理，即当清洗碱液用到一定程度时，静置一定时间，将溶液中的悬浮物沉淀，然后将较为清洁的碱液抽入备用池，并适当补充碱液，继续使用，然后将产生的少量沉淀物清出。

清洗操作过程：将浓度为10wt％左右NaOH碱液加热到55℃左右，然后将预先串好并固定在不锈钢笼的光盘放进第一级碱液池中，碱液深度能浸没整个不锈钢笼并高出50mm，然后开动池内超声波发生器(功率：3×1500W)；浸泡约1小时后，使用电胡芦将钢笼慢慢提升，此时，光盘上的大部分保护层和金属膜已脱落，约有30％左右的光盘已清洗干净；然后将钢茏装入二级碱液清洗池，经过约0.5小时后，将钢茏提出，此时，约有90％的光盘完全清洗干净；由二级碱液池提出的钢茏，在池子上方停留约5分钟左右，使其带出的碱液滴入碱池中，然后移入水池浸泡约15分钟左右并上下升降数次，以冲洗光盘表面的碱液，水池中适当加入少量盐酸，保持溶液呈中性。

经水洗后的光盘，吊入分拣池后，用自来水冲洗掉粘附于基片上的UV膜碎片，然后人工拆卸下固定在不锈钢茏里的光盘，并将光盘按质量高低分拣，将其中未洗净的光盘运回原料准备间重新上架清洗，洗净的光盘集中装入工业清洗机里进行精洗。在工业清洗机里用水精洗30分钟，然后倒出，在自然通风条件下将其凉干。

按试验结果推算，如果一天24小时连续作业，一条试验生产线每日可处理光盘约1吨。

碱液处理过程：由于光盘上的有机保护膜与碱液不发生化学反应，仅仅是物理脱离，而光盘上的金属膜重量很少，仅占光盘重量的约0.7wt％，因此碱的消耗量很少，碱液可以长时间利用。对最初配好的碱液，经约100吨的光盘处理，至今仍在反复利用。但是，碱液用到一定程度，由于清洗下的保护层碎片及金属盐和金属氢氧化物在超声波作下悬浮于溶液中，溶液变得浑浊，影响清洗效果。因此，每隔数日(约10天左右)，需对碱液静置处理(静置2天)，将橙清的碱液抽到备用池中，将沉淀的杂质分离出来。碱液在使用过程中，由于蒸发及钢茏带出，有少量损耗，因此在使用过程中需补充，以维持液面高度。废物处理及环保技术

废水排放：由于光盘清洗碱液是完全循环利用的，因此清洗碱液不存在污染排放问题；水洗液呈中性，也不存在酸或碱污染问题；排放废水中的主要污染物是未能完全沉淀的金属盐悬浮物和有机膜碎片，在生产中已采取了措施，即在废水排放了沙滤沉淀池，将悬浮物过滤后排出，定期处理沙滤池。因此，废水不存在污染问题。

固体废弃物：固体废弃物是清洗碱液和废水过滤所得有机薄膜，及金属盐和金属氢氧化物沉淀物。有机薄膜可采用简单焚烧或填埋处理；金属盐和金属氢氧化物沉淀物可用作其它化工冶金原料，因为其富含金属，因此其利用价值很高。即便不处理而自然堆放，也不存在污染问题。只是因为其量很少，本工艺未考虑其进一步利用。如果今后大规模处理光盘，这部分废弃物可进行增值利用。

回收基片应用：回收的基片经普通塑料制品厂使用，证明可作为普通塑料制品生产的原料。

Claims

1.一种从废弃光盘中回收聚碳酸酯基片的方法，其特征是：将废弃光盘放入酸或碱清洗液中，在较高温度和/或超声波作用下，利用酸或碱清洗液使UV保护层破裂成碎片，并与金属膜分离，金属膜溶于酸或碱清洗液中，得到光盘的基片，所述的酸或碱清洗液的浓度是1wt％以上。

2.如权利要求1所述的方法，其特征是：所述的酸或碱清洗液的浓度是5～10wt％。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征是：所述的碱是NaOH或KOH；所述的酸是HNO₃或H₂SO₄。

4.如权利要求1所述的方法，其特征是：所述的溶液的温度是35～60℃。

5.如权利要求1所述的方法，其特征是：所述的超声波频率是20～35KHz，功率是0.2W/cm²以上。