DE10258490A1

DE10258490A1 - Verfahren zur Entlackung von Polymersubstraten

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Publication number: DE10258490A1
Application number: DE2002158490
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr. Gärtig; Matthias Dr.-Ing. Schmidt; Christian Dipl.-Ing. Stollberg
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Daimler AG
Priority date: 2002-12-14
Filing date: 2002-12-14
Publication date: 2004-07-08

Abstract

Verfahren zur Entfernung von Lackschichten mit urethan- und/oder esterhaltigen Bindern von Polymersubstraten, umfassend eine erste Prozessstufe, in der der Lack durch Einwirkung eines im Wesentlichen wasserfreien alkalischen Lösemittels auf der Basis alkoholischer organischer Lösungsmittel angelöst bzw. zur Quellung gebracht wird, und eine zweite Prozessstufe, in der durch Eintrag von mechanischer Energie, beispielsweise durch ein Rührwerk oder eine Gleitschleifanlage, der gequollene Lack vom Substratmaterial abgelöst wird. Das Verfahren erlaubt die Verwendung vergleichsweise großer Polymersubstrat-Partikel zur Erleichterung der einer sortenreinen Trennung und Recyclierung der entlackten Polymersubstrate.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Lackschichten das sich in zwei Stufen aufteilt, wobei der Lacküberzug der lackierten Polymersubstrate in der ersten Stufe in einer im wesentlichen wasserfreien alkalischen Lösung in alkoholischen organischen Lösungsmitteln angelöst bzw. zur Quellung gebracht wird und in einer zweiten Stufe durch Eintrag von Reibungsenergie, beispielsweise durch eine Gleitschleifanlage, überwiegend durch Partikel-Partikel-Wechselwirkung der Polymersubstrate abgelöst wird. Mit diesem Verfahren ist es möglich die Partikel der Polymersubstrate so groß zu wählen, dass eine einfache sortenreine Trennung und Recyclierung möglich wird. Das organische Lösungsmittel kann im Kreislauf geführt werden.
Polymere Gebrauchsgegenstände zeichnen sich durch einfache Herstellung, geringes Gewicht und niedrige Herstellungskosten aus. Obwohl sich polymere Werkstoffe gut einfärben und mit Zuschlagstoffen mischen lassen, ist es häufig zweckmäßig die Farb- oder Wirkstoffe nur auf die Oberfläche aufzutragen und die Kunststoffoberflächen mit einem entsprechenden Lack zu überziehen. Hiermit wird insbesondere bezweckt, ihre Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Beschädigung oder gegen Witterungseinflüsse zu verbessern, oder sie optisch aufzuwerten.
Um eine hohe Stabilität, insbesondere Abriebsfestigkeit und starke Adhäsion an die Kunststoffoberflächen, sicherzustellen, bestehen die Lacke hauptsächlich aus Komponenten, die in der Lage sind dreidimensional vernetzte polymere Strukturen zu bilden. Da das Eigenschaftsprofil der Lacke auf eine hohe Adhäsion auf den Substraten abzielt, lassen sich die Lacke bei Bedarf nur sehr schwer wieder entfernen.

Die Entfernung von Lacküberzügen ist technologisch von Bedeutung, da sie bei vielen Gelegenheiten benötigt wird. Insbesondere bei der Wiederverwertung oder dem Recyclieren von Altteilen ist die Ablösung der Lacke von entscheidender Bedeutung. Nur hierdurch lassen sich sortenreine Kunststoffe angemessener Qualität wiedergewinnen, denn selbst Lackreste können die Werkstoffeigenschaften oder das Erscheinungsbild der recyclierten Kunststoffe in erheblichem Maße verschlechtern.

Große Mengen von Altteilen aus lackiertem Kunststoff fallen z.B. bei der Wiederverwertung von Kraftfahrzeugen und Automobilen an.

Die bisher praktizierten Verfahren zur Entfernung oder Ablösung von Lacken sind teils rein physikalische oder chemische Prozesse, teils auch gemischte Prozesse.

Rein physikalische Ablöseverfahren von Lackschichten, beispielsweise mittels Schleifpapier oder Sandstrahlen, haben den Nachteil einer hohen Oberflächenschädigung und der Kontamination des Substrats mit den Schleifpartikeln. Ecken, Kanten und Aussparungen werden mitunter nur sehr schlecht erreicht.

Ein physikalisches Entlackungsverfahren, das in geringem Maße auch eine chemische Verfahrenskomponente beinhaltet, wird beispielsweise durch die japanische Patentanmeldung JP 10-230518 beschrieben. Hier werden die belackten Kunststoffe zu Kunststoffpartikeln zerkleinert und in einen Arbeitstank überführt. Der Arbeitstank wird mit einer tensidhaltigen wässrigen Lösung gefüllt, mit einem Rührwerk versehen und auf ca. 100°C erhitzt. Durch kräftiges Rühren wird der Lack von der Kunststoffoberfläche abgetragen, was durch die Wirkung des Tensids unterstützt wird. In einem Absetzbecken sammelt sich der Lackschlamm aufgrund seiner gegenüber dem Kunststoff höheren Dichte am Beckenboden an und kann hier abgetrennt werden.

Dieses Verfahren benötigt hohe Prozesszeiten und ist für die schonende Entfernung hochwertiger Lacksysteme wenig geeignet.

In der DE 43 32 643 A1 wird ein kombiniertes Verfahren vorgestellt. Die Entlackung wird durch die gleichzeitige Einwirkung chemischer Substanzen (Lösemittel) und physikalischem Energieeintrag bewerkstelligt. Bei dem Lösemittel handelt es sich um eine wässrige Lösung einer Alkalie, wobei deren Konzentration bevorzugt im Bereich von 0,2 bis 4 Gewichts% liegt. Der Energieeintrag wird beispielsweise durch einen Hochgeschwindigkeits-Rührer bewirkt. Gegebenenfalls werden Schleifmittel zugesetzt. Die Prozesstemperaturen liegen bevorzugt oberhalb 110°C. Insbesondere bei höheren Temperaturen ist eine Behandlung bei Überdruck notwendig. Als zusätzliche Lösungsmittel können organische Substanzen enthalten sein wie beispielsweise niedere Alkohole.

Das angegebene Verfahren weist den Nachteil auf, dass relativ hohe mechanische Energien eingetragen werden müssen, um eine angemessene Ablösung des Lackes zu erreichen. Hierdurch findet eine starke Aufmahlung des Substrats statt, was zu unerwünschtem „Substratverlust" führt. Gerade wenn eine weitere Verarbeitung des entlackten Kunststoffs gewünscht ist, stellt das durch die Vermahlung gebildete feine Material hohe technologische Anforderungen an die Abtrennung des Lackschlammes und an die sortenreine Auftrennung der unterschiedlichen Kunststoffbestandteile.

Es werden außerdem hohe Prozesszeiten benötigt, um hochwertige Lacksysteme abzutrennen. Insbesondere die für höhere Temperaturen benötigte Überdruckbehandlung ist technologisch aufwändig.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung einen Entlackungsprozess für belackte Kunststoffsubstrate bereitzustellen, der eine schnellere und substratschonendere Vorgehensweise ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Entlackungsverfahren gelöst, das in zwei Prozessstufen unterteilt ist, wobei die erste Stufe ein chemisches Verfahren umfasst, bei welchem der Lack mittels eines alkalischen organischen Lösungsmittels bei erhöhten Temperaturen abgelöst beziehungsweise zur Quellung gebracht wird und erst die zweite Stufe einen physikalischen Prozess umfasst, bei welcher der gequollene oder angelöste Lack durch Eintrag mechanischer Energie auf schonende Weise abgelöst wird. Das Lösemittel ist nahezu wasserfrei oder weist nur einen geringen Wassergehalt auf.

Das Ziel der schnellen und schonenden Entlackung kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass der Lack in der ersten Prozessstufe chemisch angegriffen und zur Quellung gebracht wird. Durch die geeignete Wahl an chemischen Agenzien und Lösungsmitteln ist es möglich den Lack schnell in einen gelartigen Zustand zu überführen. Dieses gelartige Material besitzt nur noch eine geringe Festigkeit und eine geringe Adhäsion zum Substrat, so dass es sich mit vergleichsweise geringem Aufwand von der Oberfläche des Substrats abtrennen lässt. Hierdurch kommt die darauffolgende physikalische Stufe mit einem vergleichsweise geringen Energieeintrag aus, um den Lack zu entfernen. Der Substratsverlust ist entsprechend gering.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Entlackung von Kunststoffteilen aus dem Fahrzeug- und Automobilbau.

Bei den Lacken, die im Fahrzeugbau auf Kunststoffteilen Verwendung finden handelt es sich zumeist um mehrschichtige Systeme. Sie sind typischerweise aus Primer, Basislack und Decklack oder Klarlack aufgebaut. Primer und Basislack enthalten häufig Wirkstoffe zum Korrosionsschutz, Farbstoffe und Zuschlagstoffe in Partikelform. Der Decklack muss im allgemei nen auch ohne Partikelzusätze eine hohe Festigkeit und Schlagzähigkeit aufweisen.

Als Binder für diese Lacke, die sowohl als Primer, Basislack oder Decklack Verwendung finden können, werden überwiegend Urethan- beziehungsweise Polyurethan-basierte Bindersysteme verwendet. Die Urethanbindungen können dabei durch die Aushärtereaktion, der Kondensationsreaktion zwischen Isocyanatgruppen und Hydroxylgruppen gebildet werden oder aber schon in den Monomeren oder Oligomeren der Binderkomponenten enthalten sein. So lassen sich beispielsweise auch Binderkomponenten aus niedermolekularen (oligomeren) Urethanen, die reaktive Vinyl-, oder Acrylatgruppen tragen, zur Aushärtung radikalisch vernetzen.

Weitere häufig verwendete Binder weisen Polyester-basierte Bindersysteme auf. Auch hier kann die Estergruppierung sowohl durch die Aushärtereaktion gebildet sein, als auch bereits in den Monomeren oder Oligomeren der Binderkomponenten vorhanden sein.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, zumindest in der ersten Prozessstufe chemische Agenzien einzusetzen, die eine Spaltung der durch Kondensationsreaktionen gebildeten Polymerverknüpfungen hervorrufen. Insbesondere wird durch diese Agenzien eine Verseifung von Urethangruppen oder Estergruppen hervorgerufen. Dabei ist es unerheblich, ob die spaltbaren Gruppen erst durch die Aushärtereaktion gebildet wurden oder bereits in den monomeren Bausteinen vorhanden waren. In jedem Fall bewirkt die Spaltung eine Schädigung des Polymernetzwerkes beziehungsweise eine Depolymerisation. Durch diese Aufspaltung des Polymernetzwerkes wird die Festigkeit oder Kohäsion des polymeren Lackes verringert. Der Zutritt von Lösungsmittel wird dadurch weiter erleichtert und der Quellvorgang unterstützt. Der Lack wird somit durch die gleichzeitige Einwirkung der bindungsspaltenden Agenzien und des Lösungsmittels in einen gelartigen Zustand geringer Festigkeit überführt.

Erfindungsgemäß werden als chemische Agenzien Alkalien eingesetzt. Der Gehalt an Alkalien im Lösemittel liegt typischerweise oberhalb 5 Gewichts, bevorzugt im Bereich von 5 bis 25 Gewichts% und besonders bevorzugt im Bereich von 10 bis 15 Gewichts%. Als Alkalien eignen sich erfindungsgemäß Alkali- und Erdalkali-Hydroxide wobei die Hydroxide der Elemente, Li, Na, K, Mg und Ca bevorzugt sind.

Die organischen Lösungsmittel sind erfindungsgemäß so strukturiert, dass sie stark polare Gruppen aufweisen, die zur Lösung der Alkalien geeignet sind, sowie auch unpolare Struktureinheiten aufweisen, die die Lackkomponenten lösen können.

Erfindungsgemäß werden mehrwertige Alkohole bevorzugt als organische Lösungsmittel eingesetzt. Diese Verbindungen zeigen den weiteren Vorteil eines hohen Siedepunktes, so dass auch vergleichsweise hohe Prozesstemperaturen eingestellt werden können. Zu den geeigneten mehrwertigen Alkoholen gehören insbesondere die Glykole, beispielsweise Diethylenglykol, Triethylenglykol, Tetraethylenglykol aber auch Diole wie Butandiol. Sie werden einzeln oder in Mischung eingesetzt.

Aufgrund seiner chemischen Aktivität wird das Lösemittel, umfassend die Alkalien und die organischen Lösungsmittel, im Folgenden auch als Beize bezeichnet.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Lösemittel nur einen geringen Wassergehalt aufweist. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass keine Hydrolyse von Isocyanaten, welche beispielsweise durch die Spaltung der Urethanbindung entstehen, zu Aminen stattfindet. Die Bildung von Aminen ist sehr störend, da diese Stoffe ätzend und gesundheitsschädlich sind und muss wirkungsvoll unterbunden werden.

Mit der Anwesenheit von Urethanen ist im Prinzip immer zu rechnen, da bei der Anwendung des Verfahrens auf eine Tren nung der Kunststoffteile nach Lack-, oder Kunstsstofftypen verzichtet werden soll.

Der Wassergehalt des Lösemittels liegt typischerweise unterhalb 10 Gewichts und bevorzugt unterhalb 5 Gewichts%. Besonders bevorzugt liegt der Wassergehalt nicht oberhalb dem durch die Rohstoffe für das Lösemittel eingebrachten Wassergehalt. Die bevorzugt eingesetzten Glykole weisen in technischer Qualität üblicherweise einige Gewichts an Wasser auf; die Alkalien sind stark hygroskopisch und besitzen damit im allgemeinen auch einige Gewichts% Wasser.

Das Lösemittel enthält gegebenenfalls noch weitere organische Lösungsmittel, die an die besondere chemische Zusammensetzung der Lacke angepasst sind. Dies können insbesondere aromatische Verbindungen sein. Mehrwertige Alkohole, die gegebenenfalls auch aromatisch sein können, stellen jedoch in jedem Fall die Hauptkomponente im Lösemittel dar.

Bevorzugt liegt der Siedepunkt der alkalifreien Beize oberhalb 100°C und der alkalihaltigen Beize oberhalb 120°C. Besonders bevorzugt liegt der Siedepunkt der im ersten Prozessschritt eingesetzten Beize oberhalb 150°C.

Um eine hohe Prozesses-Geschwindigkeit zu gewährleisten, sind möglichst hohe Prozesstemperaturen anzustreben, wobei diese durch den Schmelzpunkt der Substrate und den Siedepunkt des Lösemittels limitiert werden. Die typischen Prozesstemperaturen liegen im Bereich von 100 bis 150°C.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Lösemittels sind dessen geringer Dampfdruck beziehungsweise hohe Siedetemperaturen, so dass auch Temperaturen um oder über 150°C ohne Probleme eingestellt werden können. Insbesondere kann drucklos gearbeitet werden. Dies ist auch eine Folge des geringen Wassergehalts.

Der gequollene Lack wird in der zweiten Prozessstufe mechanisch abgetrennt. Hierzu wird mechanische Energie in die Lösung eingetragen, die bevorzugt eine starke Partikel-Partikelwechselwirkung der Substratpartikel hervorruft. Dies kann beispielsweise durch ein Rührwerk erfolgen. Bevorzugt wird die Energie durch großflächige rotierende Elemente, beispielsweise Rührteller, in die Lösung eingebracht. Die Strömung wird dabei so eingestellt, dass auf die Partikel hohe Scherkräfte wirken. Besonders bevorzugt wird eine Gleitschleifanlage für den zweiten Prozessschritt eingesetzt.

Ein Vorteil der Erfindung ist, dass nur wenig mechanische Energie eingetragen werden muss. Dadurch ist der Substratverlust relativ gering. Der Substratsverlust lässt sich insbesondere an der Veränderung der Partikelgröße verfolgen, die durch den Aufmahlprozess hervorgerufen wird.

Für den Prozess werden bevorzugt große Substratpartikel eingesetzt. Hierdurch kann beispielsweise erreicht werden, dass in der ersten Prozessstufe eine lockere Schüttung entsteht, welche einen ungehinderten Zutritt und Durchströmung der Lösemittel ermöglicht. Insbesondere die Abtrennung des Lackschlammes und die Trennung der entlackten Kunststoffe in sortenreines Material wird durch große Partikel erheblich erleichtert. So liegt in dem erfindungsgemäßen Verfahren die eingesetzte mittlere Partikelgröße der belackten Substrate bevorzugt oberhalb ca. 20 mm. Bevorzugt werden Partikelgrößen oberhalb 50 mm eingesetzt.

Gegebenenfalls lassen sich zur Verbesserung der Reibwirkung auch Scheuermittel zugeben. Zweckmäßigerweise liegt die Partikelgröße der Scheuermittel erheblich unterhalb derjenigen der Substrate, um sich später gut von diesen abtrennen zu lassen. Auch in diesem Fall zeigt sich die Vorteilhaftigkeit des Prozesses, in dem relativ große Substratpartikel eingesetzt werden können.

Der erfindungsgemäße Entlackungsprozess führt nur zu einer geringen Aufmahlung des Substrats (Substratverlust). Üblicherweise wird die mittlere Partikelgröße der in der ersten Prozessstufe eingesetzten Substrate durch die mechanische Behandlung in der zweiten Prozessstufe nicht wesentlich verringert. Bevorzugt wird der Prozess so geführt, dass die mittlere Partikelgröße um nicht mehr als 20% abnimmt, oder nicht mehr als 7 Gewichts% an Abrieb entsteht (bezogen auf die eingesetzte Polymermenge).

Da sich die großen entlackten Partikel vergleichsweise kostengünstig sortenrein Auftrennen lassen, können in den Prozess auch Mischungen der gängigen Kunststoffe eingespeist werden. Zu den gängigen Kunststoffen insbesondere für Fahrzeugapplikationen, zählen unter anderem Polyphenoxyoxalat/Polyamid (PPO/PA), Polypropylen/Ethylenpropylendimer-Blend (PP/EPDM), Polycarbonat/Polybutylentherephthalat (PC/PBT), Acryl-Nitril-Styrol-Acrylester/Polycarbonat (ASA/PC) oder Polyamid/Glasfaser-Verbunde (PA/GFK).

Typische Kraftfahrzeugkomponenten, die sich über das erfindungsgemäße Verfahren entlackten lassen, sind Hecktüren, Kotflügel, Stoßfänger, Seitenbeplankungen oder Radkappen.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sind sowohl die üblichen Lackdicken im Bereich von ca. 50 bis 80 μm, als auch wesentlich höhere Lackdicken, die sich beispielsweise durch Sonderlackierungen oder Reparaturlackierungen bilden, im Bereich von 100 bis 250 μm ohne besondere Verfahrensmaßnahmen verarbeitbar.

Das Fließschema einer bevorzugten Ausgestaltung des Gesamtprozesses ist in der Abbildung 1 aufgeführt.

Dabei zeigt 1.,
einen Vorquellbehälter (1) zur Aufnahme der Substrat-Partikel (6), einen Entlackungsreaktor (2) zur mechanischen Abtrennung des gequollenen Lackes, einen Lackschlammseparator (4) zur Regeneration des mit Lackschlamm beladenen Lösemittels (7'), einen Entlackungsmittel-Pufferbehälter (5) für das Lösemittel (7), sowie eine Schnellspüle (3) zur Zuführung von Neutralisationslösung (9) und Waschlösung (8) der entlackten Partikel. Die entlackten Partikel (10) werden mechvon der Waschlösung (11) abgetrennt.

Obwohl sich die beiden Prozessstufen in einem einzigen Reaktor im Batch-Betrieb zeitlich voneinander getrennt durchführen lassen, ist die Auftrennung der Prozesse in zwei getrennte Reaktoren, einem Vorquellbehälter (1) und einem Entlackungsreaktor (2), bevorzugt. Hierdurch kann der spezifische Materialdurchsatz erheblich gesteigert werden. Das Lösemittel (7) wird hierbei bevorzugt kontinuierlich im Kreislauf geführt, wobei es die Reaktoren beider Prozesstufen (Vorquellprozess, mechanische Entlackung) kontinuierlich durchströmt. Der im beladenen Lösemittel (7') mitgetragene Lackschlamm wird in einem Lackschlammseparator (4) abgetrennt und gegebenenfalls regeneriert.

Der Entlackungsprozess zeichnet sich durch vergleichsweise geringe Prozesszeiten aus, was sich entsprechend günstig auf die Anlagen- und Betriebskosten auswirkt. Für die bevorzugten Ausführungsformen liegt die typische Quellzeit, d.h. die Zeit der ersten Prozessstufe unterhalb ca. 10 min und die typische Polierzeit, d.h. die Zeit der zweiten Prozessstufe, unterhalb ca. 15 min.

Nach der mechanischen Ablösung des Lacks in der zweiten Prozessstufe, wird der Lackschlamm zumindest teilweise durch Lösemittel ausgewaschen und durch weitere geeignete Maßnahmen ganz entfernt. Die Lösemittel, bzw. die organischen Lösungsmittel, werden dabei im gesamten Prozess bevorzugt im Kreislauf geführt. Die Regeneration des Lösemittels, d.h. insbesondere die Abtrennung des Lackschlamms und das Zudosieren verbrauchter Substanzen erfolgt zweckmäßigerweise direkt nach dem Austritt aus dem Entlackungsreaktor.

Nach der Abtrennung des Lackes erfolgt in einem weiteren Prozessschritt eine Neutralisation der alkalisierten Substrate. Durch die Beize wird die Oberflächenschicht der Kunststoffe im allgemeinen aufgeweicht, so dass das alkalienhaltige Lösemittel in die Oberflächenschicht eindringen kann. Die Alkalien werden durch saure Waschlösungen neutralisiert. Hierbei werden bevorzugt verdünnte Mineralsäuren, beispielsweise H₂SO₄, eingesetzt.

Der erreichbare Entlackungsgrad des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt oberhalb 99%. Durch den Prozess sind hochwertige Recycling-Rohstoffe erhältlich.

Zur Durchführung von exemplarischen Vergleichsversuchen wurden Teststücke aus unterschiedlichen und repräsentativen Kraftfahrzeug-Bauteilen hergestellt. Die Bauteile trugen dabei unterschiedliche, in der KfZ-Industrie übliche, polyurethan-basierte Lacke, deren Schichtdicke im Bereich von 55 bis 70 μm lag.
Bei den Lackschichten handelte es sich um dreischichtige Systeme mit Primer, wasserbasiertem Basislack und Klarlack mit den folgenden Hauptkomponenten:
Primer: Polyurethandispersion, NCO-vernetzt; (2-K-Hydroprimer, im Handel erhältliches Standardprodukt z.B. bei Wörwag); Dicke um 8 bis 15 μm
Basislack: Polyurethandispersion, NCO-vernetzt; (1-K-Hydro- bzw. Lösemittelbasislack, im Handel erhältliches Standardprodukt z.B. bei Wörwag, BASF, Du Pont, Akzo); Dicke um 10 bis 20 μm
Klarlack: Polyester/Acrylatkombination, NCO-vernetzt; (2-K-Klarlack, im Handel erhältliches Standardprodukt z.B. bei Wörwag) Dicke um 30 bis 40 μm
Herkunftsort und Materialzusammensetzung der Test; beziehungsweise der Kunststoffsubstrate, sind in der Tabelle Tab. 1 aufgeführt. Die Teststücke wurden zu Chips mit einer Kantenlänge von ca. 70 × 70 mm zerkleinert.
Die zerkleinerten Teststücke wurden in einem temperierten und gedeckelten Stahltank (1) in lockerer Schüttung übereinandergeschichtet, mit dem bereits heißen Lösemittel vollständig übergossen und der Lösemittelkreislauf gestartet. Das Lösemittel wurde hierauf kontinuierlich aus dem temperierbaren Entlackungsmittel-Pufferbehälter (5) in den Stahltank (1) gepumpt. Nach der Durchströmung der Partikelschüttung trat das Lösemittel in den ebenfalls temperierten und gedeckelten Entlackungsreaktor (2) ein, der später die in (1) vorgequollenen Teststücke aufnahm. Die letzte Stufe des Lösemittelkreislaufs bestand aus einer Einrichtung zur Lackschlammseparation (4), wobei hier unterschiedliche Separationseinheiten in Form einer Zentrifuge, Kammerfilterpresse oder eines Filters eingesetzt wurden. Das Lösemittel wurde hierauf wieder in den Entlackungsmittel-Pufferbehälter (5) gepumpt.
Als Lösemittel wurde in allen Versuchen eine Lösung von 10 Gewichts% KOH in Diethylenglykol gewählt. Der Wassergehalt des Lösemittels entsprach der über das feste KOH und das Diethylenglykol technischer Reinheit eingebrachten Menge.
Das Gemisch wurde im Vorquellbehälter ohne Rühren oder dergleichen für die Quellzeit (t_Q) dem Lösemittel ausgesetzt und hierauf in den Entlackungsreaktor (2) überführt. Die Temperatur im Vorquellbehälter (1) wurde auf 120°C eingestellt.
Der Entlackungsreaktor (2) bestand in allen Vergleichsversuchen aus einer Gleitschleifanlage, bei der die mechanische Energie im wesentlichen durch einen am Boden eines zylinderförmigen Reaktors angebrachten schnell rotierenden Drehteller erzeugt wird. Das Lösemittel wurde dabei in gleichmäßigem Strom durch die Anlage gepumpt, so dass der abgelöste Lack kontinuierlich aus dem Reaktor entfernt wurde. Nach der Verweilzeit t_P (Polierzeit) im Entlackungsreaktor wurden die Partikel entfernt und in eine Schnellspüleinrichtung (3) mit einer verdünnten Schwefelsäurelösung neutralisiert. Die Substratpartikel ließen sich hierauf nach Trocknung einer automatisierten Kunststofftrennanlage unter Anwendung des Wirbelschichtprinzips zuführen.
Die Versuche wurden hinsichtlich der Prozesszeiten zur vollständigen Entlackung ausgewertet und sind in der Tab. 1 zusammengefasst.
Die Versuche zeigen, dass unterschiedlichste in der KfZ-Industrie gängige Kunststoffbauteile mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens entlackt werden können. Die kurzen Prozesszeiten t_Q und t_P , die sich auf eine Gesamtprozesszeit von nicht über 12 min summieren, zeigen die hohe Leistungsfähigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens auf.
Tabelle: Tab. 1

Claims

Verfahren zur Entfernung von Lacküberzügen, die Urethan- und/oder Ester-haltige Binder enthalten und auf Polymersubstraten aufgetragen sind, mittels alkalischer Lösemittel, dadurch gekennzeichnet , dass die lackierten Polymersubstrate in einer ersten Prozessstufe mit einer im wesentlichen wasserfreien organischen Alkali-Lösung zur Quellung des Lacküberzugs behandelt werden und in einer zweiten Prozessstufe mechanische Energie eingetragen wird, die zu einer reibenden Partikel-Partikelwechselwirkung der Polymersubstrate führt, die geeignet ist den gequollenen Lacküberzug von der Oberfläche abzutragen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die organische Alkali-Lösung einen Wassergehalt unterhalb 10 Gewichts% aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösungsmittel der organischen Alkali-Lösung zum überwiegenden Teil aus mehrwertigen Alkoholen gebildet sind.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrwertigen Alkohole aus mindestens einem Vertreter der Gruppe Diethylenglykol, Triethylenglykol, Tetraethylenglykol oder Butandiol ausgewählt sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die organische Alkali-Lösung einen Anteil oberhalb 5 Gewichts% Alkalien enthält.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Alkalien aus Hydroxiden mindestens eines Elementes der Gruppe Li, Na, Ka, Mg, Ca ausgewählt sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Binder des Lacküberzuges zumindest zum Teil durch die Kondensation ihrer Binderkomponenten unter Bildung von Urethan- und/oder Estergruppen aushärtbar sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lacküberzug aromatische oder aliphatische Polyurethane beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lacküberzug auf dem Polymersubstrat vor der ersten Prozessstufe eine Schichtdicke im Bereich von 50 bis 250 μm aufweist.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke des Lacküberzugs beim Quellen in der ersten Stufe im Mittel um mindestens 10% zunimmt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder zweite Prozessschritt bei einer Temperatur im Bereich von 100 bis 150°C und drucklos durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Energie in der zweiten Stufe mittels eines Rührwerkes oder einer Gleitschleifanlage eingetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in der ersten Prozessstufe eingesetzten lackierten Polymersubstrate eine mittlere Partikelgröße oberhalb 25 mm besitzen und dass die Partikelgröße der Polymersubstrate durch die mechanische Behandlung in der zweiten Prozessstufe nicht wesentlich verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die entlackten Polymersubstrate mit einer sauren Neutralisationslösung behandelt werden.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die entlackten Polymersubstrate nach der Neutralisation sortenrein aufgetrennt werden.
Alkalische Beize zur Entfernung von Lacküberzügen nach dem Verfahren des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens die folgenden Komponenten enthält: – mehrwertige Alkohole in einem Anteil von 60 bis 95 Gew% – KOH, NaOH und/oder LiOH in einem Anteil von 5 bis 20 Gew% – Wasser in einem Anteil unterhalb 5 Gew%.
Alkalische Beize nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrwertigen Alkohole im wesentlichen durch Diethylenglykol gebildet werden.
Alkalische Beize nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass Wasser nur in Spuren enthalten ist.