DE102022109249A1 - Method and device for separating multilayer composite materials - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trennen von Multischichtverbundmaterial, insbesondere in Form von Photovoltaikmodulen (PV), TFT- , OLED- oder LCD-Displays, bei welchem sich zwischen Lagen des Multischichtverbundmaterials Wertstoffe befinden, wobei erfindungsgemäß eine oder mehrere Lagen des zu trennenden Multischichtverbundmaterials mit mindestens einem Hochdruckwasserstrahl in Abschnitte geschnitten, abgehoben und vereinzelt werden, wobei eine oder mehrere den Hochdruckwasserstrahl ausgebende Düsen (D1, D2) in mindestens einem Düsenkopf (DK) angeordnet sind und eine Relativbewegung zwischen dem Düsenkopf (DK) und dem Multischichtverbundmaterial erfolgt, und dass danach die Wertstoffe die einzeln oder an der/den aufgetrennten Lagen frei liegen und nach dem Trennen recycelt werden. Die Vorrichtung weist mindestens eine Düse (D1, D2) zur Ausgabe jeweils mindestens eines Hochdruckwasserstrahls auf, wobei mindestens ein Düsenkopf (DK) eine außerhalb der Drehachse des Düsenkopfes (DK) angeordnete Düse (DK) aufweist.The invention relates to a method and a device for separating multi-layer composite material, in particular in the form of photovoltaic modules (PV), TFT, OLED or LCD displays, in which there are valuable materials between layers of the multi-layer composite material, one or more layers of the to separating multilayer composite material are cut into sections, lifted off and separated with at least one high-pressure water jet, one or more nozzles (D1, D2) emitting the high-pressure water jet being arranged in at least one nozzle head (DK) and a relative movement between the nozzle head (DK) and the multilayer composite material taking place , and that the recyclable materials are then exposed individually or on the separated layer(s) and are recycled after separation. The device has at least one nozzle (D1, D2) for outputting at least one high-pressure water jet, with at least one nozzle head (DK) having a nozzle (DK) arranged outside the axis of rotation of the nozzle head (DK).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen von Verbundmaterialien bzw. Multischichtsystemen nach dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs sowie eine diesbezügliche Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 14.The present invention relates to a method for separating composite materials or multi-layer systems according to the preamble of the first patent claim and a related device according to the preamble of claim 14.
Solarstromanlagen, sogenannte Tabletcomputer, Smartphones, Laptopbildschirme, Displays und Produkte, die auf OLED (organische Leuchtdioden) basieren, sind Beispiele für elektronische Produkte, bei denen die Multi-Layer-Technologien eine große Rolle spielen. Eine wesentliche Gemeinsamkeit dieser Produkte besteht darin, dass sie mehrlagig aufgebaut sind und oft auf einem Substratträger, z.B. Glas, die entsprechenden Funktionsschichten aufgebaut worden sind, welche in der Regel noch zum Schutz mit Kunststofffolien laminiert wurden bzw. weitere Schichten aufweisen, wie z. B. verschiedene Kunststoffe, wie etwa Polarisationsfolien bei TFT-Monitoren. Die funktionellen Schichten können wertvolle chemische Verbindungen aus Silizium, Indium, Gallium, Arsen, Cadmium, Tellur, Molybdän, Kupfer, Silber, Zinn und/oder Selen, aber auch spezielle organische Substanzen (z.B. Flüssigkristalle) enthalten, wobei die aufgeführten Elemente oft als Intermediate, wie zum Beispiel als Verbindungshalbleiter (Galliumarsenid, Cadmiumtellurid, usw.) oder als leitfähige Strukturen (Molybdän, Indiumzinnoxid) vorliegen.Solar power systems, so-called tablet computers, smartphones, laptop screens, displays and products based on OLED (organic light-emitting diodes) are examples of electronic products in which multi-layer technologies play a major role. A key similarity between these products is that they are constructed in multiple layers and the corresponding functional layers are often built up on a substrate support, e.g. glass, which are usually laminated with plastic films for protection or have additional layers, such as: B. various plastics, such as polarization films in TFT monitors. The functional layers can contain valuable chemical compounds made from silicon, indium, gallium, arsenic, cadmium, tellurium, molybdenum, copper, silver, tin and/or selenium, but also special organic substances (e.g. liquid crystals), with the elements listed often as intermediates , such as compound semiconductors (gallium arsenide, cadmium telluride, etc.) or as conductive structures (molybdenum, indium tin oxide).
Indium, Selen, Tellur, Gallium sind Elemente, die in einem rohstoffarmen Land wie Deutschland fast vollständig importiert werden müssen. Die wirtschaftliche Bedeutung des Recyclings von Abfällen, die diese Stoffe enthalten, wie beispielsweise End-Of-Life-Photovoltaik-Module und die damit verbundene erneute Verwendung von diesen Metallen ist daher inzwischen ein wichtiges Thema. Aber die dissipative Verwendung vieler spezieller Materialien in unzähligen Produkten (Photovoltaikmodule, Mobiltelefone, Flachbildschirme etc.) erschwert das Recycling und erlaubt die Rückführung in Recyclingkreisläufe nur bis zu einem gewissen Grad.Indium, selenium, tellurium and gallium are elements that have to be almost entirely imported in a country like Germany that is poor in raw materials. The economic importance of recycling waste containing these materials, such as end-of-life photovoltaic modules and the associated reuse of these metals, is now an important issue. But the dissipative use of many special materials in countless products (photovoltaic modules, cell phones, flat screens, etc.) makes recycling more difficult and only allows them to be returned to recycling cycles to a certain extent.
Im Zuge der Umsetzung der Richtlinie des Europäischen Parlamentes und Rates über Elektro- und Elektronik-Altgeräte (WEEE 2) ist es in der EU zu entsprechenden Novellierungen auf nationaler Ebene gekommen. Die novellierte Elektro-Altgeräte-Richtlinie der Europäischen Union (WEEE, 2012/19/EU) wurde in Deutschland durch das Elektro- und Elektronikgerätegesetz (ElektroG) in nationales Recht umgesetzt. Das neue Elektrogesetz ist am 24. Oktober 2015 in Kraft getreten, wonach beispielsweise Photovoltaikmodule dem Anwendungsbereich der Kategorie 4 „Geräte der Unterhaltungselektronik und Photovoltaikmodule“ unterfallen, die nun gesetzeskonform verwertet werden müssen. Die Recyclingquoten wurden je nach Gerätekategorie auf 55 bis 80 % und die Verwertungsquoten auf 75 bis 85 % angehoben.As part of the implementation of the European Parliament and Council Directive on Waste Electrical and Electronic Equipment (WEEE 2), corresponding amendments have been made at national level in the EU. The amended Waste Electrical Equipment Directive of the European Union (WEEE, 2012/19/EU) was implemented into national law in Germany through the Electrical and Electronic Equipment Act (ElektroG). The new electrical law came into force on October 24, 2015, according to which, for example, photovoltaic modules fall under the scope of category 4 “consumer electronics devices and photovoltaic modules”, which now have to be recycled in accordance with the law. Depending on the device category, the recycling rates were increased to 55 to 80% and the recovery rates to 75 to 85%.
Allerdings ermöglicht die vom Gesetzgeber vorgegebene Recycling-Quote von 80% des eingesammelten Abfalls simplen Zerkleinerungs- und Sortierverfahren die Erfüllung dieser Vorgabe, wenn man davon ausgeht, dass ein Photovoltaikmodul aus 95% Glas besteht. Bei dieser Technologie gehen jedoch alle weiter oben angesprochenen anderen Materialien, wie seltene Metalle oder das Silizium verloren. Die Qualität des daraus gewonnenen Sekundär-Glases reicht bei weitem nicht für eine hochwertige Verwertung, wie das Wiedereinschmelzen bei der Flachglasproduktion, aus. Das geht wiederum nicht mit bereits gültigen gesetzlichen Vorschriften, wie z.B. dem aktuellen deutschen „Kreislaufwirtschaftsgesetz“, welches auf eine maximale mögliche Quote für das Verwerten angelegt ist, einher. Hieraus wird zusätzliches Interesse an neuen wirtschaftlichen und ganzheitlichen Recyclingverfahren generiert.However, the recycling rate of 80% of the collected waste specified by law allows simple shredding and sorting processes to meet this requirement, assuming that a photovoltaic module consists of 95% glass. However, with this technology, all of the other materials mentioned above, such as rare metals or silicon, are lost. The quality of the secondary glass obtained from this is far from sufficient for high-quality recycling, such as re-melting in flat glass production. This in turn does not go hand in hand with existing legal regulations, such as the current German “Circular Economy Act”, which is based on a maximum possible quota for recycling. This generates additional interest in new economical and holistic recycling processes.
Nicht zu vernachlässigen ist heute neben dem ökonomischen auch der ökologische Aspekt. Mit Blick auf die Ökotoxizität der beteiligten Materialen fällt auf, dass giftige Elemente, wie z. B. das Blei bei Photovoltaik-Modulen, gerade bei den bisher verbauten Produkten eine bedeutende Rolle spielen. Nach dem Stand der Technik gelingt es derzeit nicht, die einzelnen Elemente aus den Sandwichstrukturen ökonomisch und ökologisch optimal zu isolieren, sondern oft verschwinden diese in minderwertigen Produkten, die aus „Downcycling“ resultieren (wie Silber in Isolationsmaterialien wie Glaswolle) oder in Schlacken bzw. auf Deponien. Umso wichtiger ist es, umweltfreundliche Recyclingverfahren für Produktionsabfälle oder defekte bzw. ausgesonderte Produkte anzubieten, was das Ziel der vorliegenden Erfindung ist.In addition to the economic aspect, the ecological aspect should not be neglected today. With regard to the ecotoxicity of the materials involved, it is noticeable that toxic elements such as: For example, lead in photovoltaic modules plays an important role, especially in the products that have been installed so far. According to the current state of technology, it is currently not possible to isolate the individual elements from the sandwich structures in an economically and ecologically optimal way; instead, they often disappear in inferior products that result from “downcycling” (such as silver in insulation materials such as glass wool) or in slag or in landfills. This makes it all the more important to offer environmentally friendly recycling processes for production waste or defective or discarded products, which is the aim of the present invention.
Gegenwärtig wird in den USA und Malaysia Photovoltaikabfall verarbeitet, wobei der Prozess als sehr aufwendig beschrieben wird (
Gemäß der Druckschrift
Es wird somit das Reinigen von Polycarbonat beschrieben, wobei auf der Oberfläche vorhandene Reststoffe (Abfälle) von der Oberfläche des Polycarbonats abgetragen werden.The cleaning of polycarbonate is thus described, with residual materials (waste) present on the surface being removed from the surface of the polycarbonate.
Die Druckschrift
Die vorliegende Erfindung betrifft nunmehr ein vielseitig anwendbares Verfahren und eine Anlage zur Auftrennung von Mehrschichtsystemen, wie zum Beispiel Photovoltaikmodule, ohne das Substrat bzw. andere Materialien, wie Kunststoffe oder Halbleiter signifikant zu erwärmen.The present invention now relates to a versatile method and a system for separating multilayer systems, such as photovoltaic modules, without significantly heating the substrate or other materials, such as plastics or semiconductors.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine kostengünstige, elegante und energiearme und dabei umweltverträgliche Methode und eine Vorrichtung zum Trennen derartiger Verbundsysteme bzw. typische Mehrschichtsysteme, wie sie in High Tech bzw. Green Tech Abfällen, bzw. Elektro- und Elektronikabfällen vorkommen, bereitzustellen, welche die beschriebenen Nachteile vermeidet und insbesondere nicht zu einer signifikanten Erwärmung des Substrates, bzw. anderer Materialien, wie Kunststoffe oder dem Glas, führt, keine Verluste durch Abtrag bzw. Verdampfen generiert, die Substrat- bzw. Schutzschichten, wie etwa Glas, NICHT zerstört und damit den einfachen Zugang zu den eingekapselten Wertstoffen wie z.B. wertvollen Halbleitermaterialien bzw. elektrisch leitfähigen Schichten ermöglicht, um diese zu recyceln. Gleichzeitig sollten die Hauptbestandteile des Mehrschichtsystems, wie z.B. Frontglas, einzelne Kunststoffschichten bzw. Lagen oder andere Bestandteile vereinzelt werden, um diese ebenfalls leichter sortieren und ebenfalls als Wertstoffe einem Recyclingprozess oder einer Weiterverwendung zuführen zu können.The object of the present invention is therefore to provide a cost-effective, elegant and low-energy and at the same time environmentally friendly method and a device for separating such composite systems or typical multi-layer systems such as those found in high-tech or green-tech waste or electrical and electronic waste. to provide which avoids the disadvantages described and in particular does not lead to significant heating of the substrate or other materials, such as plastics or glass, does not generate losses due to erosion or evaporation, the substrate or protective layers, such as glass, NOT destroyed and thus allows easy access to the encapsulated valuable materials such as valuable semiconductor materials or electrically conductive layers in order to recycle them. At the same time, the main components of the multi-layer system, such as front glass, individual plastic layers or layers or other components, should be separated in order to be able to sort them more easily and also feed them into a recycling process or further use as recyclable materials.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1. und eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 14.This object is achieved according to the invention by a method according to patent claim 1 and a device according to patent claim 14.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen werden in den Unteransprüchen beschrieben.Further advantageous embodiments are described in the subclaims.
Verfahrensgemäß erfolgt das Trennen von Multischichtverbundmaterial, insbesondere in Form von Photovoltaikmodulen (PV), TFT-, OLED- oder LCD-Displays, bei welchem sich zwischen Lagen des Multischichtverbundmaterials Wertstoffe befinden, dass eine oder mehrere Lagen des zu trennenden Multischichtverbundmaterials mit mindestens einem Hochdruckwasserstrahl in Abschnitte geschnitten, abgehoben und vereinzelt werden, wobei eine oder mehrere den Hochdruckwasserstrahl ausgebende Düsen in mindestens einem Düsenkopf angeordnet sind und eine Relativbewegung zwischen dem Düsenkopf und dem Multischichtverbundmaterial erfolgt, und dass danach die Wertstoffe die einzeln oder an der/den aufgetrennten Lagen frei liegen und nach dem Trennen recycelt werden. According to the method, the separation of multi-layer composite material, in particular in the form of photovoltaic modules (PV), TFT, OLED or LCD displays, in which there are valuable materials between layers of the multi-layer composite material, is carried out in such a way that one or more layers of the multi-layer composite material to be separated is carried out with at least one high-pressure water jet Sections are cut, lifted and separated, with one or more nozzles emitting the high-pressure water jet in at least are arranged on a nozzle head and a relative movement takes place between the nozzle head and the multi-layer composite material, and that the valuable materials are then exposed individually or on the separated layer(s) and are recycled after separation.
Die Lagen können für deren Trennen auf einer im Wesentlichen ebenen Unterlage positioniert werden, deren Material härter ist, als das Material der Lagen.To separate them, the layers can be positioned on a substantially flat surface whose material is harder than the material of the layers.
Weiterhin kann das Multischichtverbundmaterial mindestens eine Lage aufweist, die mit einer unteren Lage in Form einer Trägerschicht verbunden ist, deren Material härter ist als das Material der Lage/n und dass die weichere/n Lage/n des Multischichtverbundmaterials mit mindestens einem Hochdruckwasserstrahl in Abschnitte geschnitten, abgehoben und vereinzelt werden und dadurch von der Trägerschicht entfernt werden.Furthermore, the multilayer composite material can have at least one layer which is connected to a lower layer in the form of a carrier layer, the material of which is harder than the material of the layer(s) and the softer layer(s) of the multilayer composite material is cut into sections with at least one high-pressure water jet , lifted off and separated and thereby removed from the carrier layer.
Mit dem erfindungsgemäßem Verfahren und der Vorrichtung können innen befindliche Wertstoffe des Multischichtverbundmaterials, die sich zwischen Lagen des Multischichtverbundmaterials befinden wie beispielsweise Halbleitermaterialien und/oder Metalle, oder auch anorganische oder organische Werkstoffe, mit denen beispielsweise auch Schichten/Lagen eines Multischichtsystems gebildet sein können, nach dem Trennen zum Zwecke des Recyclings einer gezielten Verwertungstechnologie zugänglich gemacht werden.With the method and the device according to the invention, valuable materials located inside the multilayer composite material, which are located between layers of the multilayer composite material, such as semiconductor materials and / or metals, or also inorganic or organic materials, with which, for example, layers / layers of a multilayer system can be formed, can be used separated for the purpose of recycling and made accessible to a targeted recycling technology.
Nach dem Trennen des Multischichtverbundmaterials liegen die Wertstoffe, die vorher zwischen Lagen bzw. Schichten des Multischichtverbundmaterials eingebettet waren, einzeln oder an den aufgetrennten Lagen bzw. Schichten frei, so dass nun zumindest die Wertstoffe nach dem Trennen recycelt werden können.After the multilayer composite material has been separated, the valuable materials that were previously embedded between layers or layers of the multilayer composite material are exposed individually or on the separated layers or layers, so that at least the valuable materials can now be recycled after separation.
Durch die Rotation des Düsenkopfes mit der von der Drehachse mindestens einen beabstandeten Düse wird das auf der unteren Trägerschicht vorhandene weichere Material mindestens einer Lage stückweise getrennt und abgehoben.By rotating the nozzle head with the at least one nozzle spaced from the axis of rotation, the softer material present on the lower carrier layer of at least one layer is separated piece by piece and lifted off.
Bevorzugt erfolgt das Trennverfahren des Multischichtverbundmaterials (das abtrennen der auf der unteren Schicht aufgebrachten mindestens einen weicheren Lage von der unteren Trägerschicht), indem mindestens zwei paarweise angeordnete Düsen durch eine Rotation bei gleichzeitigem Vorschub des zu behandelnden Materials oder des Düsenkopfes (DK) selbst durch eine oder mehrere Lagen, die sich über der unteren harten Trägerschicht befinden) schneiden und die geschnittenen Abschnitte abheben und die untere Schicht gleichzeitig freilegen und ggf. auch reinigen.The separation process of the multilayer composite material (the separation of the at least one softer layer applied to the lower layer from the lower carrier layer) is preferably carried out by rotating at least two nozzles arranged in pairs while simultaneously advancing the material to be treated or the nozzle head (DK) itself through one or several layers that are above the lower hard support layer) and lift off the cut sections and expose the lower layer at the same time and clean it if necessary.
Die Vorschubgeschwindigkeit wird dabei insbesondere so ausgelegt, dass die Lagen des zu trennenden Materials jeweils durchdrungen und durch einen geeigneten Strahlwinkel (α) der Düsen dieses Material von seinem Untergrund abgehoben und damit gelöst und vereinzelt wird.The feed speed is designed in particular in such a way that the layers of the material to be separated are penetrated and this material is lifted off its surface and thus loosened and separated by a suitable jet angle (α) of the nozzles.
Der für die Zerstörung und somit die Auftrennung des Verbundes des Multischichtverbundmaterials notwendige Druck liegt dabei insbesondere zwischen 750 und 3000bar.The pressure required for the destruction and thus the separation of the multilayer composite material is in particular between 750 and 3000 bar.
Die Rotationsgeschwindigkeit des Düsenkopfes (DK) wird vorteilhafter Weise der jeweiligen Vorschubgeschwindigkeit so angepasst, dass ein Schneiden und Abheben für die jeweilige Anzahl der einzelnen Lagen (2, 3) nacheinander erfolgt.The rotation speed of the nozzle head (DK) is advantageously adapted to the respective feed speed so that cutting and lifting takes place one after the other for the respective number of individual layers (2, 3).
Die durch den/die Wasserstrahlen von der unteren Trägerschicht abgelösten einzelnen Lagen werden zusammen mittels Wasserschleier von den Wänden einer Strahlkabine abgespült und beispielsweise in einer Rinne aus einer Stahlkabine ausgeschwemmt werden.The individual layers detached from the lower carrier layer by the water jet(s) are washed together from the walls of a blasting cabin using a water curtain and, for example, washed out in a channel from a steel cabin.
Bevorzugt erfolgt die Wasserstrahlbehandlung entsprechend der Arbeitsbreite des Düsenkopfes streifenweise, wobei das zu behandelnde Multischichtverbundmaterial entweder abgerastert wird, oder bei einem linearen Durchfahren mehrere Düsenköpfe entsprechend der Breite des zu behandelnden Multischichtverbundmaterials nebeneinander eingebaut werden.The water jet treatment is preferably carried out in strips according to the working width of the nozzle head, whereby the multilayer composite material to be treated is either scanned or, in a linear path, several nozzle heads are installed next to one another in accordance with the width of the multilayer composite material to be treated.
Die Düsenköpfe und die darin eingesetzten Düsen werden insbesondere hinsichtlich A) Strahlform, B) Winkel und C) Anzahl so angepasst werden, dass durch A) die Eindringtiefe, B) das Abheben und C) die Arbeitsgeschwindigkeit und/oder die Form der geschnittenen Fragmente angepasst werden können.The nozzle heads and the nozzles used therein will be adjusted in particular with regard to A) jet shape, B) angle and C) number in such a way that A) the penetration depth, B) the lifting and C) the working speed and/or the shape of the cut fragments are adjusted can be.
Die Vorrichtung zum Trennen von Multischichtverbundmaterial, in Form von Photovoltaikmodulen (PV), TFT-, OLED- oder LCD-Displays, bestehend aus mindestens einer harten unteren Trägerschicht und mindestens einer weichen Lage, weist erfindungsgemäß zwei Düsen zur Ausgabe jeweils mindestens eines Hochdruckwasserstrahls auf, wobei die Düsen so angeordnet sind, dass die auf die Oberfläche des Multischichtverbundmaterials auftretenden Hochdruckwasserstrahlen voneinander beabstandet sind.The device for separating multilayer composite material, in the form of photovoltaic modules (PV), TFT, OLED or LCD displays, consisting of at least one hard lower carrier layer and at least one soft layer, according to the invention has two nozzles for each outputting at least one high-pressure water jet, wherein the nozzles are arranged so that the high-pressure water jets appearing on the surface of the multilayer composite material are spaced apart from one another.
Dabei sind bevorzugt in einem um eine Drehachse drehbaren Düsenkopf mindestens zwei angeordnet, wobei der Düsenkopf in einem Abstand von der Oberseite des Multischichtverbundmaterials installiert ist, der bei einer in einem Winkel (a) zueinander geneigten Anordnung der Düsen im Düsenkopf einen Abstand der auf die Oberseite des Multischichtverbundmaterials auftreffenden Wasserstrahlen gewährleistet.At least two are preferably arranged in a nozzle head that can be rotated about an axis of rotation, the nozzle head being installed at a distance from the top of the multi-layer composite material, which, when the nozzles in the nozzle head are arranged at an angle (a) to one another, is a distance from the top The water jets hitting the multi-layer composite material are guaranteed.
Die zu trennenden Multischichtverbundmaterialien, welche insbesondere aus einem Mehrlagenverbund bestehen, sind beispielsweise funktionelle elektronische Bauteile wie, Photovoltaikmodule (PV), TFT-, OLED- oder LCD-Displays.The multilayer composite materials to be separated, which in particular consist of a multilayer composite, are, for example, functional electronic components such as photovoltaic modules (PV), TFT, OLED or LCD displays.
Die Trägerschicht in Form der ersten Lage besteht beispielsweise aus Glas, Metall, Kunststoff (der bevorzugt härter ist als das Material der darauf befindlichen weiteren Lagen) oder Keramik, Möglich ist auch eine Kombination dieser Materialen für die untere Lage in Form der Trägerschicht.The carrier layer in the form of the first layer consists, for example, of glass, metal, plastic (which is preferably harder than the material of the other layers on it) or ceramic. A combination of these materials is also possible for the lower layer in the form of the carrier layer.
Die sich auf der Trägerschicht befindlichen weiteren Lagen bestehen aus einem Material, welches weicher ist als die Trägerschicht (untere Lage 1), beispielsweise aus EVA (Ethylenvinylacetat), Polyvinylfluorid (PVF), Polyolefinen, PET (Polyethylenterephthalat). Diese weiteren Lagen liegen insbesondere als Folien vor.The additional layers located on the carrier layer consist of a material that is softer than the carrier layer (lower layer 1), for example EVA (ethylene vinyl acetate), polyvinyl fluoride (PVF), polyolefins, PET (polyethylene terephthalate). These additional layers are in particular in the form of films.
Zwischen den Lagen eingebettete Materialien/Wertstoffe sind beispielsweise Halbleitermaterialien (z.B. Silizium), funktionelle Materialien bzw. Strukturen (z.B. Halbleiterelemente/Siliziumzellen mit ihren Kontaktierungen, Metalle, oder auch anorganische oder organische Werkstoffe und auch aufgesputterte oder anderweitig aufgebrachte Schichten aus den vorgenannten Materialien.Materials/recyclables embedded between the layers are, for example, semiconductor materials (e.g. silicon), functional materials or structures (e.g. semiconductor elements/silicon cells with their contacts, metals, or even inorganic or organic materials and also sputtered or otherwise applied layers made of the aforementioned materials.
Erfindungsgemäß werden somit erstmalig die oben beschriebenen Abfälle in Form von Multischichtverbundmaterialien, beispielsweise speziell halbleiterhaltige Mehrschichtsysteme wie zum Beispiel Photovoltaikmodule, überraschender Weise durch ein präzises Schneiden mit Wasser (eine Zugabe von Abrasionsmittel ist nicht nötig, das würde auch die Produkte verunreinigen, was nicht erwünscht ist) bei gleichzeitigem Abheben der geschnittenen Lage von der weichen Seite in Richtung Trägerschicht, z.B. Glas, vereinzelt.According to the invention, for the first time, the waste described above in the form of multilayer composite materials, for example specifically semiconductor-containing multilayer systems such as photovoltaic modules, is surprisingly processed by precise cutting with water (addition of abrasive is not necessary, which would also contaminate the products, which is not desirable). ) while simultaneously lifting the cut layer from the soft side towards the carrier layer, e.g. glass, individually.
Dazu wird Wasser mittels Hochdruckpumpe in einen Düsenkopf geführt, der mindestens ein Düsenpaar trägt, das die einzelnen Wasserstrahlen auf das aufzutrennende Material leitet. Der Düsenkopf wird in eine Rotation gebracht und das zu behandelnde Material wird unter dem sich drehenden Düsenkopf durchgeführt oder der Düsenkopf wird über das Material bewegt.For this purpose, water is fed into a nozzle head using a high-pressure pump, which carries at least one pair of nozzles that direct the individual water jets onto the material to be separated. The nozzle head is brought into rotation and the material to be treated is passed under the rotating nozzle head or the nozzle head is moved over the material.
Je nach Beschaffenheit der zu behandelnden Multi-Layer und je nach Anzahl der einzelnen Schichten ist eine bestimmte Abweichung des Strahlwinkels von 90° in Bezug auf die Oberfläche des Mehrschichtverbundmaterials günstiger für den Trenneffekt.Depending on the nature of the multi-layer to be treated and depending on the number of individual layers, a certain deviation of the beam angle of 90° in relation to the surface of the multi-layer composite material is more favorable for the separation effect.
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, dass die Wasserstrahlbehandlung streifenweise erfolgt und das zu behandelnde Material kontinuierlich abgerastert wird.It has proven to be particularly advantageous that the water jet treatment is carried out in strips and the material to be treated is continuously scanned.
Alternativ ist die Anordnung so vieler Düsenköpfe sinnvoll, die nötig sind, dass aufgrund ihrer jeweiligen Arbeitsbreite schließlich die Gesamtbreite des zu behandelnden Materials abgedeckt werden kann.Alternatively, it makes sense to arrange as many nozzle heads as are necessary so that the total width of the material to be treated can ultimately be covered due to their respective working widths.
Die so von allen Schichten befreite Substratunterlage (Trägerschicht), bei Photovoltaikmodulen eben die Glasscheibe oder eine Kunststoffscheibe oder -schicht, kann anschließend bei Bedarf mittels Gummilippe oder Luftgebläse getrocknet werden und kann die Anlage zum Abstapeln in Recks oder auf Palette oder für den Containerwurf verlassen.The substrate base (support layer), which in the case of photovoltaic modules is the glass pane or a plastic pane or layer, which has been freed from all layers, can then be dried using a rubber lip or air blower if necessary and can leave the system for stacking in horizontal bars or on pallets or for container throwing.
Die vereinzelten Teile des Aufbaus werden durch Wasserschleier von den Wänden in eine wasserführende Rinne unter Strömung aus der Anlage ausgetragen und einer Fest/Flüssig-Trennung zugeführt.The isolated parts of the structure are discharged from the system through a water curtain from the walls into a water-bearing channel under flow and fed to a solid/liquid separation.
Das Wasser wird für den erneuten Einsatz aufbereitet oder verworfen.The water is treated for reuse or discarded.
Die gesammelten abgestrahlten Partikel können nun durch ein weiteres Zerkleinern so homogenisiert werden, dass im Anschluss eine einfache Dichtetrennung oder je nach Abfallart eine leichte chemische Behandlung durchgeführt werden kann.The collected radiated particles can now be homogenized by further shredding so that a simple density separation or, depending on the type of waste, a light chemical treatment can then be carried out.
Die Schicht/Wertstoffe aus Halbleitermaterial und/oder Metall und/oder Metalllegierung, im Beispiel für Photovoltaikmodule die Siliziumzellbruchstücke mit Kontaktierung, die vorher zwischen zwei Lagen eingekapselt war, liegt nun einzeln und/oder freizugänglich an den aufgetrennten Lagen vor.The layer/recyclable materials made of semiconductor material and/or metal and/or metal alloy, in the example of photovoltaic modules the silicon cell fragments with contacting, which was previously encapsulated between two layers, is now individually and/or freely accessible on the separated layers.
Durch Verwendung einer geeigneten Sortiertechnik wird es nun sogar möglich, unterschiedliche Kunststofffolien, beispielsweise EVA- und Tedlar auf einfachste Weise über Dichtetrennung zu sortieren und damit Sekundärrohstoffe höchster Qualität zu generieren. Der Gesamtprozess läuft dabei vollautomatisch ab.By using a suitable sorting technology, it is now even possible to sort different plastic films, for example EVA and Tedlar, in the simplest way using density separation and thus generate secondary raw materials of the highest quality. The entire process is fully automatic.
Bevorzugt erfolgt das Trennverfahren mittels Wasser zum Trennen von Multischichtverbundmaterialien, insbesondere Photovoltaikmodulen, TFT-, OLED- oder LCD-Displays, dadurch, dass das zu trennende Material mit einzelnen Wasserstrahlen durch eine Rotation und einen gleichzeitigen Vorschub das schnelle Wechseln von Schnittstrahl und Abhebestrahl generiert und dadurch einzelne Lagen bis auf die Unterlage separiert werden.The separation process is preferably carried out using water for separating multilayer composite materials, in particular photovoltaic modules, TFT, OLED or LCD displays, in that the material to be separated generates the rapid alternation of cutting jet and lift-off jet with individual water jets through rotation and a simultaneous feed and This means that individual layers can be separated down to the base.
Typische Wasserdrücke liegen im Bereich zwischen 750 und 3000 bar oder höher.Typical water pressures are between 750 and 3000 bar or higher.
Vorteilhafterweise wird dabei die Rotationsgeschwindigkeit, die Anzahl, die Winkel und die Vorschubgeschwindigkeit so auf das zu bearbeitende Material angepasst, dass die einzelnen Lagen aufgespalten und geschnitten werden, und zwar bis die letzte Lage vom Substratträgermaterial, z.B. Glas, entfernt wurde und der Untergrund rückstandsfrei erscheint.Advantageously, the rotation speed, the number, the angles and the feed speed are adapted to the material to be processed so that the individual layers are split and cut until the last layer of the substrate carrier material, e.g. glass, has been removed and the substrate appears to be free of residue .
Bevorzugt liegt die Relativgeschwindigkeit zwischen Düsenkopf und zu bearbeitendem Material je nach Trennaufgabe zwischen 200 mm/s und 1 mm/s. Die Drehzahl des Düsenkopfes liegt zwischen 200/min und 2000/min. Es werden zwischen 10 und 100 l/min Wasser benötigt, was wesentlich durch die Anzahl der zur Anwendung gebrachten Düsen beeinflusst wird. Als besonders vorteilhaft für den typischen Schichtenaufbau von einem Photovoltaikmodul, bestehend aus Glas, EVA, Siliziumzellen mit Busbars, EVA und Tedlar haben sich folgende Parameter erwiesen: Drehzahl des Düsenkopfes mit 3 Paar Düsen von 1500 Umdrehungen pro Minute und eine Relativgeschwindigkeit (Vorschub des Photovoltaikmodules) von 50 mm/s bei 1600 bar.The relative speed between the nozzle head and the material to be processed is preferably between 200 mm/s and 1 mm/s, depending on the cutting task. The speed of the nozzle head is between 200/min and 2000/min. Between 10 and 100 l/min of water are required, which is significantly influenced by the number of nozzles used. The following parameters have proven to be particularly advantageous for the typical layer structure of a photovoltaic module, consisting of glass, EVA, silicon cells with bus bars, EVA and Tedlar: speed of the nozzle head with 3 pairs of nozzles of 1500 revolutions per minute and a relative speed (feed of the photovoltaic module) of 50 mm/s at 1600 bar.
Bevorzugt wird der für die Zerstörung des Verbundes notwendige Wasserdruck mit einer Hochdruckpumpe hergestellt.The water pressure required to destroy the composite is preferably produced using a high-pressure pump.
Vorteilhafterweise kann die Behandlung je nach Anlagenkonstruktion horizontal oder vertikal durchgeführt werden.Advantageously, the treatment can be carried out horizontally or vertically, depending on the system design.
Die nun frei zugänglichen wertvollen Materialien können unter Nutzung diverser Behandlungsmethoden, zum Beispiel hydrometallurgisch nach
Durch gezielten Einsatz mehrerer Düsen, die eine Rotation ausführen und dabei einzelne Wasserstrahlen mit hohem Druck auf ein sich bewegendes Multi-Layer-System mit härterer Unterlage schicken, konnte überraschenderweise bei großflächiger Behandlung die vollständige Trennung des Mehrschichtsystems beobachtet werden.Through the targeted use of several nozzles that rotate and send individual jets of water at high pressure onto a moving multi-layer system with a harder base, it was surprisingly possible to observe complete separation of the multi-layer system when treating large areas.
Mit dieser neuen universellen Methode werden die Nachteile von bisher angewendeten Verfahren, nämlich die Beschränkung auf klassische Zerkleinerung bei Inkaufnahme des Verlustes der Halbleiterschichten, die aufwendige Glas/Kunststoff/Metallflitter-Separation aus Flüssigkeiten oder die vollständige Erwärmung des gesamten Materials überwunden.This new universal method overcomes the disadvantages of previously used processes, namely the limitation to classic size reduction while accepting the loss of the semiconductor layers, the complex separation of glass/plastic/metal flakes from liquids or the complete heating of the entire material.
Das Verfahren ist durch den bloßen Einsatz von Wasser, welches wieder verwendet werden kann, anderen Trennverfahren auch ökologisch überlegen.The process is also ecologically superior to other separation processes due to the mere use of water, which can be reused.
Der Druck des Wasserstrahls bzw. der Wasserstrahlen wird dabei so eingestellt, dass die weicheren Schichten zuverlässig getrennt werden, aber die härtere Unterlage bzw. die harte Trägerschicht nicht von dem /den Wasserstrahlen zerstört werden.The pressure of the water jet or water jets is adjusted so that the softer layers are reliably separated, but the harder base or the hard carrier layer is not destroyed by the water jet(s).
Dies kann beispielsweise durch Referenzversuche ermittelt werden.This can be determined, for example, through reference tests.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert, ohne dabei auf diese beschränkt zu sein.The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments and associated drawings, without being limited to these.
Es zeigen:
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1 den prinzipiellen Ablauf beim Trennen eines Multischichtverbundmaterials in Form eines Photovoltaikmoduls PV, -
2 die Prinzipdarstellung eines Düsenkopfes DK dessen Drehachse L senkrecht zur Oberfläche O des Multischichtverbundmaterials angeordnet ist mit zwei im Winkel α eingesetzten Düsen D1, D2, -
3 die Prinzipdarstellung eines Düsenkopfes DK, der mit seiner Drehachse L in einem Winkel β zur Oberfläche O des Multischichtverbundmaterials geneigt ist und zwei zueinander parallele Düsen D1, D2 aufweist, -
4 die Prinzipdarstellung eines Düsenkopfes DK, dessen Drehachse L senkrecht zur Oberfläche O des Multischichtverbundmaterials angeordnet ist mit zwei zueinander parallelen D1, D2.
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1 the basic process of separating a multi-layer composite material in the form of a photovoltaic module PV, -
2 the basic representation of a nozzle head DK whose axis of rotation L is arranged perpendicular to the surface O of the multi-layer composite material with two nozzles D1, D2 inserted at an angle α, -
3 the schematic representation of a nozzle head DK, which is inclined with its axis of rotation L at an angle β to the surface O of the multi-layer composite material and has two mutually parallel nozzles D1, D2, -
4 the schematic representation of a nozzle head DK, the axis of rotation L of which is arranged perpendicular to the surface O of the multi-layer composite material with two parallel D1, D2.
Die erste hier untere Lage 1 des Photovoltaikmoduls PV bildet in der Regel eine härtere Trägerschicht in Form einer Glasscheibe aus Sicherheitsglas oder auch eine Kunststoffscheibe.The first lower layer 1 of the photovoltaic module PV usually forms a harder carrier layer in the form of a glass pane made of safety glass or a plastic pane.
Darüber befinden sich eine oder mehrere Lagen 2 aus einem weicheren Material, die Kunststofffolien, wie etwa EVA, und/oder funktionelle Materialien, wie etwa Siliziumzellen sein können. Die rückseitige, hier obere Lage 3 besteht aus einer oder mehreren Kunststoff- und/oder Metallfolien.Above this are one or more layers 2 made of a softer material, which can be plastic films, such as EVA, and/or functional materials, such as silicon cells. The back, here upper layer 3 consists of one or more plastic and/or metal foils.
In einem ersten Schritt A wird das Photovoltaikmodul PV einer entsprechenden Vorrichtung zugeführt und unter eine oder mehrere Wasserstrahldüsen bzw. einen Düsenkopf DK mit mehreren hier nicht bezeichneten Wasserstrahldüsen gefahren. In einem weiteren Schritt B erfolgt durch die Düsen des Düsenkopfes DK die Wasserstrahlbehandlung des Photovoltaikmoduls PV, das sich bevorzugt mit einer gleichmäßigen Relativbewegung unter den Düsen des Düsenkopfes DK hindurchbewegt. Dabei wird sukzessive eine nach der anderen Schicht/Lage geschnitten und abgetragen (siehe C), bis die untere Schicht 1 allein übrigbleibt. In einem Schritt D erfolgt dann die Ausfahrt der unteren Schicht 1 - Glasscheibe oder Kunststoffscheibe (Trägerschicht/Substratträger) - und die entsprechende Sortierung.In a first step A, the photovoltaic module PV is fed to a corresponding device and moved under one or more water jet nozzles or a nozzle head DK with several water jet nozzles not designated here. In a further step B, the water jet treatment of the photovoltaic module PV takes place through the nozzles of the nozzle head DK, which preferably moves with a uniform relative movement under the nozzles of the nozzle head DK. One layer/layer at a time is cut and removed one after the other (see C) until the bottom layer 1 remains alone. In a step D, the lower layer 1 - glass pane or plastic pane (carrier layer/substrate carrier) - is removed and the corresponding sorting takes place.
Die abgelösten Partikel werden im Wasserstrom aus der Anlage transportiert (E) und gegebenen Falls entwässert.The detached particles are transported out of the system in the water stream (E) and, if necessary, dewatered.
Es ist aus
Die beiden Düsen sind in dem Düsenkopf DK so angeordnet, dass die austretenden Wasserstrahlen in Richtung zum Multischichtverbundmaterial aufeinander zu weisen.The two nozzles are arranged in the nozzle head DK so that the emerging water jets point towards each other in the direction of the multilayer composite material.
Die beiden Wasserstrahlen treffen dabei bevorzugt in einem Abstand b auf der Substratoberfläche auf.The two water jets preferably hit the substrate surface at a distance b.
Die außerhalb der Drehachse L des Düsenkopfes DK angeordneten Düsen beschreiben bei Rotation des Düsenkörpers DK eine kreisförmige Drehbewegung. Dadurch werden die einzelnen Lagen 2 und 3 stückweise sichelförmig von den jeweils darunter befindlichen Schichten / Lagen abgetrennt und abgehoben.The nozzles arranged outside the axis of rotation L of the nozzle head DK describe a circular rotational movement when the nozzle body DK rotates. As a result, the individual layers 2 and 3 are separated and lifted off piece by piece in a crescent shape from the layers/layers underneath.
Die Wertstoffe, die sich zwischen den Lagen befunden haben, wie z.B. Halbleitermaterial und ggf. weitere Metalle und/oder Legierungen befinden sich nun frei zugänglich in der Mischung der abgelösten Lagen 2 und können nun mittels herkömmlicher Verfahren separiert, gelöst und wieder gewonnen werden (wie auch ggf. die vorhandenen Metalle und/oder Legierungen beispielsweise von Kontaktierungen und Leiterbahnen).The valuable materials that were between the layers, such as semiconductor material and possibly other metals and/or alloys, are now freely accessible in the mixture of the detached layers 2 and can now be separated, dissolved and recovered using conventional processes (such as also possibly the existing metals and/or alloys, for example contacts and conductor tracks).
Bei Versuchen wurden beispielsweise ganze Solarmodule mit und ohne Rahmen verwendet. Das Material, als Beispiel für ein Mehrschichtsystem, bestand aus Frontglas (untere Schicht/Lage 1) und einem Aufbau (Folie, Siliziumzelle mit Verbindungsleitern, Folie, Rückseitenfolie) = Lagen 2 und 3.For example, entire solar modules with and without frames were used in tests. The material, as an example of a multi-layer system, consisted of front glass (lower layer/layer 1) and a structure (film, silicon cell with connecting conductors, film, back film) = layers 2 and 3.
Mittels des rotierenden Düsenkopfes DK, der eine Arbeitsbreite von 25 cm aufwies, wurden die Photovoltaikmodule ganzflächig abgefahren. Der verwendete Wasserdruck lag je nach Modultyp zwischen 750 und 2000 bar. Der Multischichtaufbau wurde scharf am Aluminiumrahmen geschnitten und komplett vom Glas - der unteren Lage 1 (Trägerschicht) - entfernt.The photovoltaic modules were moved over the entire surface using the rotating nozzle head DK, which had a working width of 25 cm. The water pressure used was between 750 and 2000 bar, depending on the module type. The multi-layer structure was sharply cut on the aluminum frame and completely removed from the glass - the lower layer 1 (support layer).
Die untere Lage 1 in Form des Trägermaterials wird somit nicht durch Wasserstrahl geschnitten, sondern lediglich die darauf angeordneten Schichten entfernt bzw. abgelöst und zerkleinert.The lower layer 1 in the form of the carrier material is therefore not cut by a water jet, but rather only the layers arranged on it are removed or detached and shredded.
Das Strahlgut, eine Mischung aus den, der zerkleinerten einzelnen Lagen 2, 3 und die Wertstoffe, welche sich zwischen den Lagen 1 und/oder 2 und/oder 3 befunden haben, wie Siliziumzellbruch, verzinnter Kupferbändchen, EVA- und Tedlar-Folie werden nun aufgefangen und einer weiteren Verwertung zugeführt.The blasting material, a mixture of the shredded individual layers 2, 3 and the valuable materials that were between layers 1 and/or 2 and/or 3, such as broken silicon cells, tinned copper ribbons, EVA and Tedlar foil, are now collected and sent for further recycling.
Die Gläser (Trägerschicht/Lage 1) mit Rahmen wurden auf einen dornenbestückten Rost fallen gelassen, worauf das Glas zersprang, durch den Rost in einen Container fiel und der Rahmen, wie auch die Dose mit den Kabeln auf dem Rost liegen blieb. Beides konnte nun in die jeweiligen Sammelbehälter für die Metallverwertung gegeben werden.The glasses (support layer/layer 1) with frame were dropped onto a thorn-equipped grate, whereupon the glass shattered, fell through the grate into a container and the frame, as well as the box with the cables, remained on the grate. Both could now be placed in the respective collection containers for metal recycling.
Der Abstand des Düsenkopfes DK zum zu behandelnden Substrat (Photovoltaikmodul PV betrug 4 cm, der Wasserverbrauch lag durchschnittlich bei 30 l/min.The distance of the nozzle head DK to the substrate to be treated (photovoltaic module PV was 4 cm, the average water consumption was 30 l/min.
Die vorliegende Erfindung stellt insgesamt erstmalig ein Verfahren zum Trennen bzw. Auftrennen von großflächigem Multischichtverbundmaterial (Verbundmaterialien bzw. Multischichtsystemen) dar, bei dem lediglich Wasser ohne chemische Zusätze als Werkzeug verwendet wird.The present invention is the first to represent a method for separating or separating large-area multilayer composite material (composite materials or multilayer systems) in which only water is used as a tool without chemical additives.
Die oberen Lagen können zerkleinert und voneinander abgehoben, sortiert und ebenfalls als Wertstoffe einem Recyclingprozess zugeführt werden.The upper layers can be shredded and separated from each other, sorted and also sent to a recycling process as recyclables.
Die nun freiliegenden Wertstoffe, die sich zwischen den Lagen 2 befunden haben, wie Halbleiter und/oder Metalle bzw. Metalllegierungen können ebenfalls rückgewonnen werden. Auch die Trägerschicht 1 und/oder die rückseitige Lage 3 sowie die Lagen 2 können als Wertstoffe recycelt werden.The now exposed valuable materials that were between the layers 2, such as semiconductors and/or metals or metal alloys, can also be recovered. The carrier layer 1 and/or the back layer 3 as well as the layers 2 can also be recycled as recyclable materials.
Das so produzierte Glas-Cullet (die in
Die Verfahrensparameter in Form von Düsenkopfdrehzahl und/oder Vorschubgeschwindigkeit und/oder Relativgeschwindigkeit und/oder Wasserdruck, Anstellwinkel und/oder Anzahl der Düsen können in Referenzversuchen ermittelt werden.The process parameters in the form of nozzle head speed and/or feed speed and/or relative speed and/or water pressure, angle of attack and/or number of nozzles can be determined in reference tests.
Gemäß eines nicht dargestellten Ausführungsbeispiels kann das Multischichtverbundmaterial auch keine Trägerschicht (untere Lage 1) aufweisen. In diesem Fall werden die miteinander verbundenen weicheren Lagen (2, 3) zum Trennen auf einer härteren Unterlage positioniert.According to an exemplary embodiment, not shown, the multilayer composite material can also have no carrier layer (lower layer 1). In this case, the interconnected softer layers (2, 3) are positioned on a harder surface for separation.
Varianten der Gestaltung und Ausrichtung des Düsenkopfes DK und hier beispielsweise von zwei darin eingesetzten Düsen D1 und D2 zeigen die
In
Es ist auch bei einem schräg gestellten Düsenkörper gemäß eines nicht dargestellten Beispiels möglich, die Düsen D1, D2 zusätzlich zueinander in einem Winkel α wie bei
Es ist auch möglich, gemäß nicht dargestellter Varianten in einem Düsenkopf eine oder mehrere Düsen einzusetzen, deren Längsachsen parallel zur Drehachse L sind und dies mit einer oder mehreren Düsen zu kombinieren, deren Längsachsen in einem Winkel zur Drehachse L des Düsenkopfes DK liegt.It is also possible, according to variants not shown, to use one or more nozzles in a nozzle head whose longitudinal axes are parallel to the axis of rotation L and to combine this with one or more nozzles whose longitudinal axes are at an angle to the axis of rotation L of the nozzle head DK.
Weiterhin ist es beispielsweise möglich, zwei oder mehr Düsenköpfe D1, D2 vorzusehen, die in ihrer konstruktiven Ausgestaltung gleich oder unterschiedlich sind.Furthermore, it is possible, for example, to provide two or more nozzle heads D1, D2, which are the same or different in their structural design.
So kann beispielsweise in einem Düsenkopf DK nur eine Düse eingesetzt sein, deren Längsachse von der Drehachse des Düsenkopfes beabstandet ist und zwei dieser Düsenköpfe paarweise nebeneinander rotieren. Die Ausrichtung der Düsen in den Düsenköpfen kann dabei gleich oder unterschiedlich sein.For example, only one nozzle can be used in a nozzle head DK, the longitudinal axis of which is spaced from the axis of rotation of the nozzle head and two of these nozzle heads rotate next to each other in pairs. The orientation of the nozzles in the nozzle heads can be the same or different.
Weiterhin können die Düsenköpfe DK zueinander so geneigt sein, dass die aus den Düsen D1, D2 austretenden Wasserstrahlen in einem Winkel aufeinander zuweisen (ähnlich wie bei
Durch die um die Drehachse L des Düsenkopfes DK rotierenden Düsen wird eine kreisförmiger Schnittverlauf realisiert.The nozzles rotating around the axis of rotation L of the nozzle head DK create a circular cutting path.
Insbesondere durch die Schrägstellung der Düsen und/oder des Düsenkopfes wird nach dem Schneiden der Lagen, deren Abheben von der jeweils darunter liegenden Lage bewirkt.In particular, the inclined position of the nozzles and/or the nozzle head causes the layers to be lifted off from the layer underneath after they have been cut.
Dabei erfolgt durch die Rotation und den gleichzeitigen Vorschub das schnelle Wechseln von Schnittstrahl und Abhebestrahl.The rotation and simultaneous feed allow the cutting jet and lift-off jet to change quickly.
Der in Drehrichtung zuerst auftreffende Strahl schneidet demnach die jeweilige Lage und der in Drehrichtung folgende Strahl hebt den abgetrennten Teil der Lage von deren Untergrund ab.The beam that strikes first in the direction of rotation therefore cuts the respective layer and the beam that follows in the direction of rotation lifts the separated part of the layer from its base.
Dadurch werden die einzelnen Lagen in einzelne Teile bzw. Abschnitte aufgetrennt und abgehoben und dadurch bis auf die Unterlage separiert werden.As a result, the individual layers are separated into individual parts or sections and lifted off, thereby separating them down to the base.
Wie bereits vorher beschrieben, werden durch das lagenweise und stückweise Abtrennen und Abheben der Lagen die dazwischen befindlichen Materialien schonend freigelegt.As already described above, by separating and lifting the layers in layers and pieces, the materials in between are gently exposed.
Mit der Erfindung wird somit eine einfache und effiziente Lösung zum Trennen von Verbundmaterialien bzw. Multischichtsystemen, bei dem innen befindliche Wertstoffe, wie Halbleitermaterialien und/oder Metalle, oder auch anorganische oder organische Werkstoffe, mit denen Schichten eines Multischichtsystems gebildet sein können, einer weiteren Verwertung / Recycling zur Verfügung gestellt, wobei jedoch die harte Trägerschicht erhalten bleibt.The invention thus provides a simple and efficient solution for separating composite materials or multi-layer systems, in which internal valuable materials, such as semiconductor materials and / or metals, or inorganic or organic materials, with which layers of a multi-layer system can be formed, for further recycling / Recycling is made available, although the hard carrier layer is retained.
Sowohl die Trägerschicht 1 als auch die Abschnitte der zerkleinerten Lagen 2, 3 können ebenfalls als Wertstoffe recycelt werden.Both the carrier layer 1 and the sections of the shredded layers 2, 3 can also be recycled as valuable materials.
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- DE 102014102389 A1 [0051]DE 102014102389 A1 [0051]
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