DE102013215537B4

DE102013215537B4 - Verfahren zum Entfernen einer Kunststoffschicht von einer Metallmatrix

Info

Publication number: DE102013215537B4
Application number: DE102013215537.9A
Authority: DE
Inventors: Holger Schmitt; Stefanie Weidmann; Uwe Lehmann; Mateusz Michalski; Martin Kurzok
Original assignee: Federal Mogul Wiesbaden GmbH
Current assignee: Federal Mogul Wiesbaden GmbH
Priority date: 2013-08-07
Filing date: 2013-08-07
Publication date: 2017-03-16
Anticipated expiration: 2033-08-08
Also published as: DE102013215537A1

Abstract

Verfahren, das zum Entfernen einer kunststoffbasierten Schicht von einer Metallmatrix verwendet wird, bei dem die kunststoffbasierte Schicht mit zumindest einem Hochdruckstrahl beaufschlagt wird, wobei die Metallmatrix eine Porosität im Bereich von 0,1% bis zu 70% aufweist und wobei die Metallmatrix einen porösen Cu-basierten Werkstoff oder einen porösen Al-basierten Werkstoff aufweist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen einer Kunststoffschicht von einer Metallmatrix.
Gleitlager bestehen üblicherweise aus einer Metallmatrix, beispielsweise einer Kupfer oder auch Aluminiumbasis, die beispielsweise auf einem Stahlrücken aufgebracht sein kann. Auf der Metallmatrix sind unter anderem Kunststoffschichten, insbesondere auf Basis von PTFE oder einem Polymer aufgebracht. Besondere Herausforderungen stellen sich, wenn ein derartiger Aufbau entsorgt oder recycelt werden soll.
STAND DER TECHNIK
Bislang werden Bauteile, die PTFE oder ein Polymer enthalten, thermisch aufbereitet und deponiert. Hierbei können fluorhaltige Dämpfe und/oder Stoffe freigesetzt werden, welche die Umwelt und/oder die Recycling-Anlage gefährden. Diesbezüglich gibt es verschiedenste Veröffentlichungen, beispielsweise unter
http://www.ptferecycling.com/our-services/
http://www.internetchemie.info/news/2010/aug10/fluorpolymererecycling.html,
die auf die Gefährlichkeit derartiger Stoffe hinweisen. Die WO 2011/127952 A1 beschreibt ein Verfahren zum Befreien einer Oberfläche von einer Altbeschichtung mittels einer Bestrahlung, bei dem ein Strahlmittel verwendet wird, welches Stahl- oder Gussperlen aufweisen kann.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Recyceln von Metall-Kunststoff-Kombinationen zur Verfügung zu stellen. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch das in Anspruch 1 beschriebene Verfahren.
Demzufolge wird eine auf einer Metallmatrix mit einer Porosität von 0,1% bis 70% aufgebrachte Kunststoffschicht mit einem Hochdruckstrahl beaufschlagt. Bei ersten Versuchen hat sich herausgestellt, dass in der bevorzugt porösen Metallmatrix, maximal 70 Prozent des Polymers bzw. PTFE verbleiben. Das dementsprechend umfangreich von Kunststoff befreite Metall kann somit mit geringen finanziellen Einbußen dem Recycling zugeführt werden. Hierdurch werden ferner keine gefährlichen Stoffe freigesetzt. Darüber hinaus kann auch der Kunststoff, insbesondere das Polymer oder das PTFE recycelt werden.
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise kann in vorteilhafter Weise nicht nur für das Abtrennen einer Kunststoffschicht von einer Metallmatrix verwendet werden, sondern auch zum Testen der Haftfestigkeit derselben.
Beispielsweise können ein oder mehrere der vorangehend und nachfolgend genannten Parameter des Hochdruckstrahles verändert werden, insbesondere derart, dass eine größere Trennkraft auf die Bindung zwischen Metallmatrix und kunststoffbasierter Schicht aufgebracht wird. Nachfolgend können die Werte, bei denen die Abtrennung auftritt, festgehalten werden, und hierdurch können unterschiedliche kunststoffbasierte Schichten und/oder Metallmaterialien und/oder Verfahren zum Aufbringen der kunststoffbasierten Schichten im Hinblick auf die erreichte Haftfestigkeit miteinander verglichen werden.
Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
Der erfindungsgemäß verwendete Hochdruckstrahl kann Wasser, Sand, Keramikmaterialien, Glasperlen, Kunststoffgranulat, Trockeneis (CO₂) und/oder Luft oder Mischungen der genannten Bestandteile enthalten. In Abhängigkeit von der abzulösenden kunststoffbasierenden Schicht konnten durch diese Materialien gute Ergebnisse erzielt werden.
Bei ersten Versuchen hat sich für den Druck des Hochdruckstrahls ein Wert von 100 bis 130 bar als günstig herausgestellt. Es kann jedoch eine Hochdruckpumpe und/oder Düse eingesetzt werden, die eine Einstellung des Drucks zwischen 1 und 500 bar ermöglicht.
Insbesondere für größere Flächen und/oder komplizierte Geometrien hat sich der Einsatz mehrerer Düsen und/oder zumindest eines nachgeführten Düsenaufbaus als vorteilhaft erwiesen. Hierbei können unterschiedlichste Düsengeometrien zum Einsatz kommen, beispielsweise kann die Strahlgeometrie derart gesteuert werden, dass sie punktförmig oder linienförmig ist oder eine beliebige Art von Flächengeometrie aufweist.
Im Hinblick auf das zu bearbeitende Material wird bevorzugt, dass dieses, beispielsweise als zu recycelndes Gleitlager(material) in Bandform vorliegt und/oder bewegt und im Laufe der Bewegung mit dem Hochdruckstrahl beaufschlagt wird.
Aufgrund der Häufigkeit des entsprechenden Anwendungsfalles wird für die abzulösende Schicht bevorzugt, dass es sich um eine PTFE-Basis und/oder eine Polymerbasis handelt.
Es ist für die Metallmatrix erfindungsgemäß, dass es sich um einen Cu-basierten bzw. einen Al-basierten Werkstoff, vorzugsweise auf einem Stahlrücken, handelt.
Die Lösung der oben genannten Aufgabe erfolgt zum anderen durch eine Vorrichtung zum Testen der Haftfestigkeit einer kunststoffbasierten Schicht auf einer Metallmatrix und/oder zum Entfernen der kunststoffbasierten Schicht von einer Metallmatrix, die zumindest eine Hochdruckdüse aufweist, wobei diese Vorrichtung nicht unter Anspruch 1 fällt. Hierdurch können mit geringem vorrichtungstechnischem Aufwand die oben genannten Vorteile erreicht werden. Es sei ferner erwähnt, dass sämtliche vorangehend und nachfolgend im Hinblick auf das erfindungsgemäße Verfahren genannten Merkmale auf die Vorrichtung anwendbar sind und umgekehrt.
Für die Anbringung zumindest einer Hochdruckdüse hat sich als vorteilhaft erwiesen, diese auf ein Stativ zu montieren.
Ferner ist es für die Variation der Strahlparameter vorteilhaft, wenn der Strahlwinkel relativ zur bearbeitenden Fläche, der Strahlabstand, der Strahldruck und/oder die Strahldauer einstellbar sind. Insbesondere können der Strahlwinkel in beliebiger Weise bis zu 90° („90°” entspricht der Flächennormalen der zu strahlenden Oberfläche), der Strahlabstand zwischen 1 und 1000 Millimeter und der Strahldruck zwischen 1 und 500 bar einstellbar sein.
Für die Vorrichtung ist ferner bevorzugt, dass sie eine Einrichtung zum Bewegen der zu bearbeitenden oder zu testenden Matrix aufweist, die insbesondere dafür geeignet ist, ein Band unter der oder den Düsen entlang zu führen. Es wird in diesem Zusammenhang bevorzugt, die Geschwindigkeit einstellbar auszuführen, um die Dauer der Bestrahlung einer bestimmten Stelle variieren zu können.

Claims

Verfahren, das zum Entfernen einer kunststoffbasierten Schicht von einer Metallmatrix verwendet wird, bei dem die kunststoffbasierte Schicht mit zumindest einem Hochdruckstrahl beaufschlagt wird, wobei die Metallmatrix eine Porosität im Bereich von 0,1% bis zu 70% aufweist und wobei die Metallmatrix einen porösen Cu-basierten Werkstoff oder einen porösen Al-basierten Werkstoff aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochdruckstrahl Wasser, Sand, Keramikmaterial, Glasperlen, Kunststoff, Granulat, Trockeneis und/oder Luft oder Mischungen dieser Bestandteile enthält.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck zumindest eines Hochdruckstrahls bis zu 500 bar, bevorzugt zwischen 100 bar und 130 bar beträgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Hochdruckdüsen und/oder zumindest ein nachgeführter Düsenaufbau verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallmatrix in Bandform vorliegt und/oder bewegt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Schichtbasis um PTFE oder ein Polymer handelt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallmatrix den porösen Al-basierten oder Cu-basierten Werkstoff auf einem Stahlrücken aufweist.