DE102005020816A1 - Kennzeichnung von flammgeschützten Kunststoffbauteilen und Recyclingverfahren für flammgeschützte Kunststoffbauteile - Google Patents

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Abstract

Beschrieben wird der Einsatz von Fluoreszenzfarbstoffen zur Markierung von Kunststoff-Bauteilen in Gegenständen, enthaltend flammgeschützte Kunststoffe. Dadurch wird ein vereinfachtes Recycling dieser Gegenstände oder eine einfache Kennzeichnung von Kunststoff-Formmassen bei der Verarbeitung zu Formkörpern möglich.

Description

  • Kennzeichnung von flammgeschützten Kunststoffbauteilen und Recyclingverfahren für flammgeschützte Kunststoffbauteile Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Kennzeichnungs- und Recyclingverfahren von flammgeschützten Kunststoffbauteilen.
  • Der Einsatz von Fluoreszenzfarbstoffen bei Recyclingverfahren ist an sich bekannt. Die Eigenschaft der Fluoreszenz macht man sich beim Recycling von Leuchtstoffröhren oder Bildröhren zu Nutze. Hierbei wird ausgenutzt, daß Teile dieser Produkte fluoreszierende Beschichtungen aufweisen. Derartige Recyclingverfahren sind beispielsweise aus der EP-A-157,249 und der DE-A-196 25 173 bekannt.
  • Die Verwendung von Fluoreszenzmarkierungen beim Recycling von Kunststoffteilen ist ebenfalls bereits vorgeschlagen worden.
  • So beschreibt WO-A-00/44,508 ein Verfahren zum Sortieren und Feststellen des Kunststofftyps bei Behältern, die durch Auftragen von Fluoreszenzmarkierungen auf die Oberfläche charakterisiert worden sind.
  • GB-A-2,330,409 beschreibt eine Vorrichtung zum Identifizieren und Sortieren von Kunststoffteilen, bei der entweder die Fluoreszenz des Materials oder die Anwesenheit eines fluoreszierenden Farbstoffs ausgenutzt wird.
  • Die DE-A-44 01 207 schließlich beschreibt ein Verfahren zur Kunststoffidentifizierung von Kunststoffverpackungen. Dabei werden in unterschiedliche Kunststoffe verschiedene Fluoreszenzfarbstoffe mit unterschiedlichen Emissionspeaks eingeschleust. Die markierten Kunststoffverpackungen können unter Verwendung verschiedener Fluoreszenzfarbstoffe in unterschiedliche Kunststoffsorten aufgrund unterschiedlicher, sichtbarer Emissionspeaks ohne großen technischen Aufwand schnell identifiziert und getrennt werden.
  • Viele Gebrauchsgegenstände weisen heutzutage Teile aus flammhemmend ausgerüsteten Kunststoffen auf. Deren Anteil, insbesondere der Anteil derjenigen Bauteile, die mit halogenhaltigen Flammschutzmitteln ausgerüstet sind, muß beim Recycling sicher erkannt und vollständig von anderen, nicht flammfest ausgerüsteten Kunststoffteilen des Gebrauchsgegenstands abgetrennt werden. Ohne ein sicheres und einfach zu bewertendes Auswahlkriterium ist ein Recycling derartiger Gebrauchsgegenstände praktisch nicht möglich.
  • In der täglichen Praxis stellt sich immer wieder die Aufgabe, spezielle Kunststoffe von anderen ähnlichen Kunststoffen zu unterscheiden. So enthalten heutige Gebrauchsgegenstände häufig unterschiedliche Kunststoffbauteile, die speziell behandelt und/oder additiviert wurden. Ohne aufwendige Analyse oder Emissionsmessungen sind Teile aus diesen Produkten aber kaum von anderen Bauteilen zu unterscheiden, die derartige Behandlungen oder Additive nicht enthalten. Eine einfache, kostengünstige und schnelle Methode zur Unterscheidung solcher Materialien wäre demnach für die Qualitätssicherung sehr wünschenswert, da so zum Beispiel Materialverwechselungen bei der Verarbeitung, beispielsweise an der Spritzgussmaschine, erkannt werden können.
  • Eine analoge Problemstellung ergibt sich bei der Sortierung von Kunststoffabfällen. So schreibt die Europäische Direktive 2002/96/EG Herstellern und Importeuren von Elektro- und Elektronikgeräten vor, in den Verkehr gebrachte Geräte nach dem Gebrauch wieder zurückzunehmen und einem geeigneten Recycling oder einer Entsorgung zuzuführen. Dabei sollen insbesondere Kunststoffe mit halogenierten Flammschutzmitteln von anderen Kunststoffen getrennt werden. Um hohe Separierungskosten zu vermeiden, kommen mehr und mehr neuartig flammgeschützte Kunststoffe ohne halogenhaltige Flammschutzmittel zum Einsatz.
    •
  • Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Kennzeichnungs- und Recyclingverfahren bereitzustellen, das mit hoher Sicherheit die Identifizierung von flammfest ausgerüsteten Formmassen, Bauteilen oder von Bruchstücken aus diesen Bauteilen gewährleistet, das mit einfachen Mitteln durchzuführen ist und bei dem die Selektion durch einfache visuelle Beurteilung möglich ist.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Recycling von Kunststoffen aus Gegenständen mit Bauteilen aus unterschiedlichen Kunststoffzusammensetzungen, von denen mindestens ein Bauteil aus einer flammfest ausgerüsteten Kunststoffzusammensetzung besteht und in der Masse mit einem Fluoreszenzfarbstoff markiert ist, umfassend die Maßnahmen:
    • a) Zerlegen der Gegenstände in die einzelnen Bauteile oder Bruchstücke davon,
    • b) Bestrahlen der einzelnen Bauteile oder der Bruchstücke davon mit elektromagnetischer Strahlung zur Anregung der Fluoreszenz des Fluoreszenzfarbstoffes, und
    • c) Trennen der fluoreszierenden und der nicht fluoreszierenden Anteile.
  • In einer alternativen Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Recycling von Kunststoffen aus Gegenständen mit Bauteilen aus unterschiedlichen Kunststoffzusammensetzungen, von denen mehrere Bauteile aus unterschiedlich flammfest ausgerüsteten Kunststoffzusammensetzungen bestehen, die in der Masse mit unterschiedlichen Fluoreszenzfarbstoffen markiert sind, umfassend die Maßnahmen:
    • a) Zerlegen der Gegenstände in die einzelnen Bauteile oder Bruchstücke davon,
    • b) Bestrahlen der einzelnen Bauteile oder der Bruchstücke davon mit elektromagnetischer Strahlung zur Anregung der Fluoreszenz der Fluoreszenzfarbstoffe, und
    • c) Trennen der unterschiedlich fluoreszierenden und der nicht fluoreszierenden Anteile in unterschiedliche Gruppen von Kunststoffwertstoffen.
  • In einer weiteren alternativen Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Recycling von Kunststoffen aus Gegenständen mit Bauteilen aus unterschiedlichen Kunststoffzusammensetzungen, von denen mindestens ein Bauteil aus einer flammfest ausgerüsteten Kunststoffzusammensetzung und mindestens ein Bauteil aus einer nicht flammfest ausgerüsteten Kunststoffzusammensetzung besteht und die nicht flammfest ausgerüstete Kunststoffzusammensetzung in der Masse mit einem Fluoreszenzfarbstoff markiert sind, umfassend die Maßnahmen:
    • a) Zerlegen der Gegenstände in die einzelnen Bauteile oder Bruchstücke davon,
    • b) Bestrahlen der einzelnen Bauteile oder der Bruchstücke davon mit elektromagnetischer Strahlung zur Anregung der Fluoreszenz des Fluoreszenzfarbstoffes, und
    • c) Trennen der fluoreszierenden und der nicht fluoreszierenden Anteile.
  • In einer weiteren alternativen Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Recycling von Kunststoffen aus Gegenständen mit Bauteilen aus unterschiedlichen Kunststoffzusammensetzungen, von denen mindestens ein Bauteil aus einer flammfest ausgerüsteten Kunststoffzusammensetzung und mindestens ein Bauteil aus einer nicht flammfest ausgerüsteten Kunststoffzusammensetzung besteht, wobei die unterschiedlichen Kunststoffzusammensetzungen in der Masse mit unterschiedlichen Fluoreszenzfarbstoffen markiert sind, umfassend die Maßnahmen:
    • a) Zerlegen der Gegenstände in die einzelnen Bauteile oder Bruchstücke davon,
    • b) Bestrahlen der einzelnen Bauteile oder der Bruchstücke davon mit elektromagnetischer Strahlung zur Anregung der Fluoreszenz der Fluoreszenzfarbstoffe, und
    • c) Trennen der unterschiedlich fluoreszierenden und gegebenenfalls der nicht fluoreszierenden Anteile in unterschiedliche Gruppen von Kunststoffwertstoffen.
  • Eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus unterschiedlichen Kunststoff-Formmassen, von denen mindestens eine ein Flammschutzmittel enthält und von denen mindestens eine Kunststoff-Formmasse mit einem Fluoreszenzfarbstoff markiert ist, umfassend die Maßnahmen:
    • d) Bestrahlen der einzelnen Kunststoff-Formmassen mit elektromagnetischer Strahlung zur Anregung der Fluoreszenz des Fluoreszenzfarbstoffes, und
    • e) Auswahl der den Fluoreszenzfarbstoff enthaltenden Kunststoff-Formmasse und deren Verarbeitung zu einem Kunststoff-Formkörper in an sich bekannter Weise.
  • Die in den erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Gegenstände können Bauteile aus unterschiedlichsten Kunststofftypen enthalten. Neben thermoplastischen und duroplastischen Kunststoffen können darin auch Elastomere einschließlich der thermoplastischen Elastomere vorhanden sein.
  • Bevorzugt werden Gegenstände eingesetzt, die Bauteile aus flammfest ausgerüsteten thermoplastischen Kunststoffen enthalten.
  • Flammfest ausgerüstete Kunststoffe können halogenhaltige und/oder nicht-halogenhaltige Flammschutzmittel enthalten.
  • Daneben können die Bauteile aus Kunststoffen noch weitere für den jeweiligen Anwendungszweck besonders geeignete Zusatzstoffe enthalten. Beispiele dafür sind Verarbeitungshilfen, wie Antioxidantien, UV-Stabilisatoren, Haftvermittler, Gleitmittel, Nukleierungsmittel, Schlagzäh-Modifikatoren, Entformungsmittel, Füllstoffe, Verstärkungsmaterialien, Antistatika, Farbstoffe, Pigmente, elektrische Leitfähigkeit vermittelnde Zusätze sowie Mischungen von zwei oder mehreren dieser Zusätze.
  • Bevorzugt werden im erfindungsgemäßen Recyclingverfahren Gegenstände eingesetzt, die Bauteile aus flammfest ausgerüsteten thermoplastischen Kunststoffen enthalten sowie Bauteile, die keine Flammschutzmittel aufweisen.
  • Bevorzugt eingesetzte Gegenstände enthalten Bauteile aus Polyestern, Polyamiden oder Polyarylenoxiden.
  • Davon werden besonders bevorzugt Gegenstände eingesetzt, die Bauteile aus Polybutylenterephthalat, Polyetylenterephthalat, Polycarbonate, aliphatische oder aliphatisch-aromatische Polyamide, Polyphenylenoxid oder thermoplastische Elastomere enthalten.
  • Als Fluoreszenzfarbstoffe für die Markierung ausgewählter Bauteile können beliebige Farbstoffe eingesetzt werden. Vorzugsweise handelt es sich dabei um Verbindungen, die nach Bestrahlen mit ultravioletten Licht im sichtbaren Bereich fluoreszieren. Diese optischen Aufheller sind dem Fachmann bekannt.
  • Die Fluoreszenzfarbstoffe werden bei der Herstellung des Kunststoffbauteils in die Kunststoffmasse eingearbeitet. Die durchgehende Färbung des Kunststoffbauteils hat den Vorteil, das auch Bruchstücke davon einfach und sicher erkannt werden.
  • Die einzelnen Maßnahmen des Recyclingverfahrens sind dem Fachmann an sich bekannt. Die aufzuarbeitenden Gegenstände können manuell oder maschinell in einzelne Bauteile zerlegt werden und durch Anregung der Fluoreszenzfarbstoffe können einzelne Gruppen von Bauteilen erkannt und aussortiert werden. Die aufzuarbeitenden Gegenstände können auch zerkleinert werden und einzelne Gruppen von Bruchstücken werden durch Anregung der Fluoreszenzfarbstoffe erkannt und aussortiert.
  • Die einzelnen Bauteile der aufzuarbeitenden Gegenstände können unterschiedlich markiert sein. Beispielsweise können mit halogenhaltigen Flammschutzmitteln ausgerüstete Bauteile durch einen Fluoreszenzfarbstoff markiert sein und die übrigen Bauteile sind durch keinen oder durch einen anderen Fluoreszenzfarbstoff markiert. In einer weiteren Ausführungsform mit können mit halogenhaltigen Flammschutzmitteln ausgerüstete Bauteile durch einen Fluoreszenzfarbstoff markiert sein und mit nicht-halogenhaltigen Flammschutzmitteln ausgerüstete Bauteile können durch einen anderen Fluoreszenzfarbstoff markiert sein, wohingegen die übrigen Bauteile durch keinen oder durch einen weiteren Fluoreszenzfarbstoff markiert sind.
  • Die Erfindung betrifft ferner auch die Verwendung von Fluoreszenzfarbstoffen zur Kennzeichnung von Kunststoffen für das Recycling aus Gegenständen enthaltend Bauteile aus flammfest ausgerüsteten Kunststoffen oder für den Zusammenbau von Gegenständen enthaltend Bauteile aus flammfest ausgerüsteten Kunststoffen
  • Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung ohne diese zu begrenzen.
  • Allgemeine Arbeitsvorschrift
  • In den nachfolgend beschriebenen Versuchen wurden folgende Komponenten eingesetzt:
    PBT: Polybutylenterephthalat (Celanex® 2003 der Ticona GmbH)
    Glasfasern: Vetrotex 952 EC13 (Saint-Gobain Vetrotex GmbH)
    Depal: Aluminiumdiethylphosphinat (Exolit OP 1230 der Clariant AG)
    Melamincyanurat : Melapur MG 50 (Ciba Specialty Chemicals Inc.)
    Wachs: Montansäureesterwachs (Licolub WE4 der Clariant AG)
    Hostalux KS: Optischer Aufheller (Clariant AG)
    Zinksulfid: Sachtolith HD-S (Sachtleben)
    Grau-MB: Masterbatch auf Basis PBT mit 8% TiO2, 0,15% Bayferrox Rot 110, 1,15% Sicotan Gelb K 2111, 0,06 Vulcan P Fluffy, 2,1% Ultramarin Blau 52 Ruß: Elftex TB (Cabot Corp.)
  • Die Komponenten wurden auf einem Zweischneckenextruder bei 250 bis 260°C abgemischt und in ein Wasserbad extrudiert. Nach Granulierung und Trocknung wurden auf einer Spritzgussmaschine nach ISO 7792-2 Prüfplatten gespritzt. Die Erkennbarkeit der Fluoreszenzmarkierung wurde in einer Lichtkabine von Gretag-Macbeth AG im UV-Modus visuell beurteilt.
  • Die Zusammensetzung der Formmassen und die Ergebnisse sind in den nachstehenden Tabellen 1 und 2 zu entnehmen: Tabelle 1: Vergleichsbeispiele
    Figure 00080001
    Figure 00090001
    Tabelle 2:
    Figure 00090002
    •

Claims (19)

  1. Verfahren zum Recycling von Kunststoffen aus Gegenständen mit Bauteilen aus unterschiedlichen Kunststoffzusammensetzungen, von denen mindestens ein Bauteil aus einer flammfest ausgerüsteten Kunststoffzusammensetzung besteht und in der Masse mit einem Fluoreszenzfarbstoff markiert ist, umfassend die Maßnahmen: a) Zerlegen der Gegenstände in die einzelnen Bauteile oder Bruchstücke davon, b) Bestrahlen der einzelnen Bauteile oder der Bruchstücke davon mit elektromagnetischer Strahlung zur Anregung der Fluoreszenz des Fluoreszenzfarbstoffes, und c) Trennen der fluoreszierenden und der nicht fluoreszierenden Anteile.
  2. Verfahren zum Recycling von Kunststoffen aus Gegenständen mit Bauteilen aus unterschiedlichen Kunststoffzusammensetzungen, von denen mehrere Bauteile aus unterschiedlich flammfest ausgerüsteten Kunststoffzusammensetzungen bestehen, die in der Masse mit unterschiedlichen Fluoreszenzfarbstoffen markiert sind, umfassend die Maßnahmen: a) Zerlegen der Gegenstände in die einzelnen Bauteile oder Bruchstücke davon, b) Bestrahlen der einzelnen Bauteile oder der Bruchstücke davon mit elektromagnetischer Strahlung zur Anregung der Fluoreszenz der Fluoreszenzfarbstoffe, und c) Trennen der unterschiedlich fluoreszierenden und der nicht fluoreszierenden Anteile in unterschiedliche Gruppen von Kunststoffwertstoffen.
  3. Verfahren zum Recycling von Kunststoffen aus Gegenständen mit Bauteilen aus unterschiedlichen Kunststoffzusammensetzungen, von denen mindestens ein Bauteil aus einer flammfest ausgerüsteten Kunststoffzusammensetzung und mindestens ein Bauteil aus einer nicht flammfest ausgerüsteten Kunststoffzusammensetzung besteht und die nicht flammfest ausgerüstete Kunststoffzusammensetzung in der Masse mit einem Fluoreszenzfarbstoff markiert sind, umfassend die Maßnahmen: a) Zerlegen der Gegenstände in die einzelnen Bauteile oder Bruchstücke davon, b) Bestrahlen der einzelnen Bauteile oder der Bruchstücke davon mit elektromagnetischer Strahlung zur Anregung der Fluoreszenz des Fluoreszenzfarbstoffes, und c) Trennen der fluoreszierenden und der nicht fluoreszierenden Anteile.
  4. Verfahren zum Recycling von Kunststoffen aus Gegenständen mit Bauteilen aus unterschiedlichen Kunststoffzusammensetzungen, von denen mindestens ein Bauteil aus einer flammfest ausgerüsteten Kunststoffzusammensetzung und mindestens ein Bauteil aus einer nicht flammfest ausgerüsteten Kunststoffzusammensetzung besteht, wobei die unterschiedlichen Kunststoffzusammensetzungen in der Masse mit unterschiedlichen Fluoreszenzfarbstoffen markiert sind, umfassend die Maßnahmen: a) Zerlegen der Gegenstände in die einzelnen Bauteile oder Bruchstücke davon, b) Bestrahlen der einzelnen Bauteile oder der Bruchstücke davon mit elektromagnetischer Strahlung zur Anregung der Fluoreszenz der Fluoreszenzfarbstoffe, und c) Trennen der unterschiedlich fluoreszierenden und gegebenenfalls der nicht fluoreszierenden Anteile in unterschiedliche Gruppen von Kunststoffwertstoffen.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenstände Bauteile aus flammfest ausgerüsteten thermo-plastischen Kunststoffen enthalten.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenstände Bauteile mit halogenhaltigen Flammschutzmitteln enthalten sowie Bauteile, die keine Flammschutzmittel aufweisen.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenstände Bauteile mit nicht-halogenhaltigen Flammschutzmitteln enthalten.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenstände Bauteile aus Polyestern, Polyamiden oder Polyarylenoxiden enthalten.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile Polybutylenterephthalat, Polyetylenterephthalat, Polycarbonate, aliphatische oder aliphatisch-aromatische Polyamide, Polyphenylenoxid oder thermoplastische Elastomere enthalten.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Fluoreszenzfarbstoffe Verbindungen eingesetzt werden, die nach Bestrahlen mit ultravioletten Licht im sichtbaren Bereich fluoreszieren.
  11. Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus unterschiedlichen Kunststoff-Formmassen, von denen mindestens eine ein Flammschutzmittel enthält und von denen mindestens eine Kunststoff-Formmasse mit einem Fluoreszenzfarbstoff markiert ist, umfassend die Maßnahmen: d) Bestrahlen der einzelnen Kunststoff-Formmassen mit elektromagnetischer Strahlung zur Anregung der Fluoreszenz des Fluoreszenzfarbstoffes, e) Auswahl der den Fluoreszenzfarbstoff enthaltenden Kunststoff-Formmasse und deren Verarbeitung zu einem Kunststoff-Formkörper in an sich bekannter Weise.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Kunststoff-Formmasse flammfest ausgerüstete thermoplastische Kunststoffe enthält.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Kunststoff-Formmasse halogenhaltige Flammschutzmittel enthält und dass mindestens eine Kunststoff-Formmasse keine Flammschutzmittel enthält.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Kunststoff-Formmasse nicht-halogenhaltige Flammschutzmittel enthält.
  15. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoff-Formmassen Polyester, Polyamide oder Polyarylenoxide enthalten.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoff-Formmassen Polybutylenterephthalat, Polyetylenterephthalat, Polycarbonate, aliphatische oder aliphatisch-aromatische Polyamide, Polyphenylenoxid oder thermoplastische Elastomere enthalten.
  17. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Fluoreszenzfarbstoffe Verbindungen eingesetzt werden, die nach Bestrahlen mit ultravioletten Licht im sichtbaren Bereich fluoreszieren.
  18. Verwendung von Fluoreszenzfarbstoffen zur Kennzeichnung von Kunststoffen für das Recycling aus Gegenständen enthaltend Bauteile aus flammfest ausgerüsteten Kunststoffen.
  19. Verwendung von Fluoreszenzfarbstoffen für den Zusammenbau von Gegenständen enthaltend Bauteile aus flammfest ausgerüsteten Kunststoffen
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