DE19519052A1 - Verfahren zum simultanen Zerlegen von Geräten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum simultanen Zerlegen von Geräten von mit organischen Stütz- und Schutzelementen aufgebauten Geräten oder Gerätebaugruppen im Recyclingprozeß.

Jedes technische Erzeugnis, also auch jedes Gerät, ist mate­ riell aus Bauelementen und Baugruppen aufgebaut, wobei unter Baugruppen abgegrenzte, selbständige Gruppen von miteinander gekoppelten Bauelementen zu verstehen sind. Für den Geräte­ aufbau sind zu unterscheiden Bauelemente mit Stützfunktion und Bauelemente mit Schutzfunktion, wobei eine Trennung in reine Stütz- und Schutzelemente in der Regel nicht möglich ist. Bauelemente mit interner Stützfunktion, also Platten, Stäbe, Rahmen und Gestelle, haben die definierte räumliche Anordnung aller Funktionselemente des Geräts unter allen zu­ lässigen internen und externen Belastungen zu sichern und bilden gleichzeitig das Bezugssystem für die Verarbeitungs­ funktion des Geräts. Bauelemente mit Schutzfunktion sind im wesentlichen hüllende Elemente, deren typische Vertreter Ge­ häuse als selbsttragende Gesamthülle eines Gerätes und Ver­ kleidungen als Plattenelemente auf Geräterahmen oder -gestel­ len darstellen.

Der örtliche Zusammenhalt der Bauelemente bzw. Baugruppen un­ tereinander erfolgt durch lösbare oder unlösbare mechanische Verbindungen. Die Verbindungstechnik stand bisher im Mittel­ punkt der Betrachtungen zur recyclinggerechten Konstruktion der Geräte. Mit dem Einsatz entsprechend vieler dieser lösba­ rer Verbindungen steigt jedoch der Aufwand für die Herstel­ lung und die Demontage des Gerätes.

Mehr und mehr wird eine möglichst aufwendungsarme Zerlegung von insbesondere kurzlebigen oder moralisch schnell ver­ schleißenden Geräten, Apparaten, Instrumenten usw. dringlich, bei der zudem intakte Bauteile oder Komponenten ohne wesent­ lichen Mehraufwand erhalten und erneut montiert werden kön­ nen. Derlei Forderungen ergeben sich nicht nur aus einem Kosten-Nutzen-Denken, sondern sind auch für die Schonung der Umwelt geboten.

Besonderes Augenmerk verdienen in diesem Zusammenhang Techno­ logien und Erzeugnisse, die ein simultanes Zerlegen erlauben.

So ist es bereits bekannt, Verbindungen unter Einwirkung un­ gerichteter physikalischer Größen zu lösen (Gehrmann, F.: Konstruktion und werterhaltendes Recycling niederwertiger technischer Gebrauchsgüter, dargestellt am Beispiel Haushalts­ kleinmaschinen. VDI-Fortschrittsberichte, Reihe 15: Umwelt­ technik, Nr. 40. Düsseldorf: VDI-Verlag, 1986).

Weiterhin ist aus der DE 40 22 635 A1 ein Verfahren zum Zer­ legen von Kunststoff-Metail-Verbundwerkstoffen bekannt, bei dem das Ausgangsmaterial einer Temperaturbehandlung unterzo­ gen wird, die sich auf die eine Komponente mehr auswirkt als auf die andere Komponente. Beide Komponenten können dann ge­ trennt zu Recyclingmaterial verarbeitet werden.

Aus der DE 36 17 148 A1 ist es bekannt, belichtetes streifen­ förmiges Filmmaterial, die Emulsions- von der Trägerschicht des Films mittels einer im wesentlichen aus warmen Wasser und Enzymen bestehenden Behandlungsflüssigkeit abzutrennen.

In der DE 38 24 615 A1 ist ein Verfahren zur thermischen Be­ handlung eines aus thermisch abbaubaren und thermisch bestän­ digen Stoffen zusammengesetzten Materials beschrieben.

Ein Verfahren zum Zerlegen von harzvergossenen Geräten ist in der DE 39 35 390 A1 beschrieben. Dabei werden im Grenzflä­ chenbereich zwischen einem Metallkörper und einer um diesen herum angeordneten und ihn umhüllenden Harzschicht ein Spalt oder Zwischenraum erzeugt und der Metallkörper unter Ausnüt­ zung des Spalts bzw. Zwischenraums von der Harzschicht ge­ trennt.

Auch sind effektive Verfahren zum Entfernen von einer Leiter­ plattenbestückung bekannt, wobei die bestückte Leiterplatte mit einem Mittel zur Lösung der Bestückungsverbindung, wie Wärme, eine Chemikalie o. dgl. beaufschlagt und die Bestückung sodann mechanisch entfernt wird. Funktionstüchtige Bestückungs­ elemente sind direkt wiederverwendbar (DE 41 22 615 A1). Allerdings sind hierfür kostenaufwendige Apparaturen notwen­ dig, die recht genau an das zu zerlegende Produkt angepaßt sein müssen.

Hierzu ist es auch bekannt, auf die Lötanschlüsse ein erhitz­ tes gasförmiges Medium zu richten, wobei das Medium aus einer verdampften Flüssigkeit besteht, deren Siedepunkt über der Schmelztemperatur des verwendeten Lötmaterials liegt (DE 42 43 384). Die Bauelemente können mit Unterstützung der Schwer­ kraft (DE 42 41 412 A1) oder des Auftriebs (DE 41 31 620) von der Leiterplatte entfernt und separiert werden.

Bekannt sind weiterhin chemisch zersetzbare oder biologisch abbaubare Verpackungsmaterialien. Als Beispiele hierfür seien genannt die Verwendung wasserlöslicher Kunststoffolien, wie Polyvinylalkohol, für Beutel oder biologisch abbaubare Füll­ materialien für Verpackungen unter Verwendung von cellulose-, pektin- oder kollagenhaltigen Fasermaterialien (DE 43 17 185, DE 43 17 186 A1, DE 43 12 977 A1).

Nach dem Verfahren nach der DE 32 08 568 werden Wegwerfmate­ rial bzw. daraus hergestellte Gegenstände mit einer solchen Dosis energiereicher Strahlung behandelt, daß sie nach Ablauf der vorgesehenen Lebensdauer zu brüchigen Stücken oder zu Pulver zerfallen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur simultanen Zerlegung von Geräten zu entwickeln, das insbesondere für den Recycling-Prozeß Bedeutung besitzt, wobei wertintensive Be­ standteile der Geräte funktionsfähig und damit wiederverwend­ bar erhalten bleiben.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, indem die Tragwerkseigen­ schaften der Stütz- und/oder Schutzelemente durch festigkeits- und/oder formbeeinflussende Flüssigkeiten oder Dämpfe verän­ dert werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2-13 angegeben.

Durch den Einsatz von durch Flüssigkeiten oder Dämpfen fe­ stigkeits- und/oder formbeeinflußbare Stütz- und/oder Schutzelemente in der Gerätetechnik wird ein simultanes Tren­ nen der Aufbauteile eines Gerätes ohne Kenntnis der Verbin­ dungsstellen und Verbindungsarten ermöglicht. Die zu recyc­ lenden Geräte werden einem bestimmten physikalischen Zustand unterworfen, vorzugsweise Feuchte, worauf der Geräteverbund an vorbestimmten Stellen seinen Zusammenhalt verliert.

Prinzipiell werden durch die Formänderung oder Festigkeits­ verminderung des Stütz- und/oder Schutzelements diesem Bau­ teil mindestens ein Freiheitsgrad mehr zugefügt, als es für die Gerätefunktion notwendig ist. Die Lagebestimmung des Teils im Geräteverbund wird damit undefiniert.

Für die Stütz- und /oder Schutzelemente werden in Ausgestal­ tung der Erfindung lösliche oder quellende Werkstoffe einge­ setzt.

Hierfür können getränkte Faserwerkstoffe, Schichtverbundmate­ rialien oder Schaumstoffmaterialien Verwendung finden, als form- oder festigkeitsbeeinflussende Mittel Wasser und Wasser­ dampf. Das Tränken kann z. B. mittels Celluloseklebstoff oder Polyvinylalkohol erfolgen.

Die Formbeeinflussung kann sich in Biegen, Knicken, Dehnen, Schrumpfen, Verdrehen, zusammengesetzten Verformungen oder Quellungen äußern, eine Festigkeitsverminderung führt unter minimierter Kräfteeinwirkung zum Brechen, Reißen oder eben­ falls Verformen. Als Kräfte werden vorzugsweise ungerichtete Kräfte eingesetzt, wie Schwingung, Rütteln, Luftdruckänderun­ gen, aber auch gerichtete Kräfte, wie Zug, Druck und Moment finden Anwendung dort, wo sie konstruktionsbedingt stets an­ greifen, beispielsweise infolge Schwerkrafteinfluß.

Ferner können entlang einer Solltrennlinie Solltrennelemente in einer Platte o. ä. eingelassen sein, die nach ihrer Akti­ vierung die Platte beispielsweise mittig trennen.

Eine Beschleunigung des form- und/oder festigkeitsverändern­ den Vorgangs wird nach einer Ausführungsform des Verfahrens durch eine Erhöhung der Umgebungstemperatur erreicht.

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigt:

Fig. 1 ein Beispiel für Demontage durch Reißen infolge fe­ stigkeitsvermindernde Beeinflussung,

Fig. 2 ein Beispiel für Demontage durch Erweichen infolge festigkeitsvermindernde Beeinflussung,

Fig. 3 ein Beispiel für Demontage durch Quellen eines Schichtverbundes infolge Formbeeinflussung,

Fig. 4 ein Beispiel für Demontage durch Schrumpfen infolge Formbeeinflussung,

Fig. 5 ein Beispiel für Demontage durch Brechen infolge Er­ zeugung innerer Spannungen längs einer Solltrennlinie.

Ein nicht näher gezeigtes Gerät besitzt mindestens ein Stütz- und/oder Schutzelement 1, das z. B. endseitig zwischen den Auf­ lagern 2, 3 gelagert ist. Konstruktiv kann das Stütz- und/oder Schutzelement 1 als Deckel, Wand, Grundplatte, Rahmenteil, Schirm, Boden usw. ausgeführt sein.

In Fig. 1 ist beispielsweise ein mit Polyvinylalkohol ge­ tränktes Papier als Stütz- und/oder Schutzelement 1 endseitig mit den Seitenwänden 2, 3 eines Geräts verklebt. Auf das Pa­ pier wirkt - zumindest in Demontagelage - eine Last P. Die Last rührt beispielsweise von Bestückungselementen her, Unter- bzw. Überdruck usw. Wird das Gerät z. B. Wasserdämpfen ausge­ setzt, löst sich der Polyvinylalkohol im Wasser und die Fe­ stigkeit des Papiers vermindert sich. Bei entsprechender Di­ mensionierung von Last P zu Restfestigkeit wird erreicht, daß das Papier reißt. Damit kann es bei entsprechender Konstruk­ tion des Gerätes zu Folgezerlegungsprozessen kommen. Selbst­ verständlich kann ein Riß oder Bruch auch durch Rüttel-, Stoß- oder Schwingungsbeanspruchung herbeigeführt werden.

In Fig. 2 liegt als Beispiel für ein Demontageprozeß durch Erweichen eine Platte als Stütz- und/oder Schutzelement 1 zwischen den Auflagern 2, 3. Die Platte soll wiederum be­ lastet sein, beispielsweise auch durch Eigenlast oder Feder­ druck. Als Plattenmaterial kann beispielhaft cellulosekleb­ stoffgetränktes Gewebe dienen. Unter dem Einfluß von Wasser oder Wasserdampf erweicht das Gewebe und erfährt eine Durch­ biegung entsprechend den Gesetzen der Festigkeitslehre. Bei entsprechender Durchbiegung lösen sich die Enden vom Aufla­ ger, die Platte wird vom Gerätverbund getrennt.

Nach Fig. 3 liegt eine Platte aus Verbundmaterial als Stütz- und/oder Schutzelement 1 zwischen den Auflagern 2, 3, welche unterseitig z. B. durch Temperatureinwirkung durch Bestrahlung oder Einsatz von Vernetzern vernetzt ist. Bei Befeuchtung wird die untere Quellschicht quellen, die Platte wird gebogen und löst sich auch ohne zusätzliche Belastung von ihren Auf­ lagern 2, 3, wodurch zumindest ein Aufbauteil vom Gerätever­ bund getrennt ist.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel für das Lösen einer Verbindung durch Schrumpfen. Schrumpft die als Stütz- und/oder Schutz­ element 1 dienende Platte infolge Trocknung, Erwärmung, Ab­ kühlung usw., je nach verwendetem Material, löst sie sich abermals von den Auflagern 2, 3.

Als weiteres Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 5 ein Stütz- und/oder Schutzelement 1 in Form einer Platte, die an einer Sollbruchlinie 4 Materialeinschlüsse 5 aufweist. Diese Ein­ schlüsse 5 bestehen aus einem Material, daß einen höheren Ausdehnungskoeffizienten aufweist (z. B. Cellulosematerialien wie Holz) oder bezüglich eines Mediums löslicher oder weicher wird als das umgebende Material, wie unvernetzter Polyvi­ nylalkohol, kurzum an Volumen zunimmt und/oder an Festigkeit verliert. Bei einer gewollten mechanischen Belastung (Bie­ gung, Zug, Schwingung, Strahlung, Wärme usw.) reißt oder knickt die Platte an ihrer Sollbruchlinie 4 infolge der Fe­ stigkeitsminderung und das Gerät kann zerfallen. Bei Volumen­ änderung zerstören die Materialeinschlüsse 5 den stofflichen Verband der Platte an der Sollbruchstelle 4.

Claims (13)

1. Verfahren zum simultanen Zerlegen von mit organischen Stütz- und Schutzelementen aufgebauten Geräten oder Geräte­ baugruppen im Recyclingprozeß, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragwerkseigenschaften der Stütz- und/oder Schutzelemente (1) durch festigkeits- und/oder formbeeinflussende Flüssigkeiten oder Dämpfe verändert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Stütz- und/oder Schutzelemente (1) bzw. Teile davon lös­ liche Werkstoffe verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Stütz- und/oder Schutzelemente (1) bzw. Teile davon quel­ lende Werkstoffe verwendet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Stütz- und/oder Schutzelemente (1) getränkte Faserwerk­ stoffe verwendet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Stütz- und/oder Schutzelemente (1) getränktes Pa­ pier bzw. getränkte Pappe verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Stütz- und/oder Schutzelemente (1) Schaumstoffmaterial verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Quell-, Tränk- bzw. lösliche Werkstoffe Cellulosema­ terialien verwendet werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Stütz- und/oder Schutzelemente (1) bzw. Tränk- oder Schaumstoffmaterial Polyvinylalkohol verwendet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützelemente in Form von Materialeinschlüssen (5) als Soll­ trennelemente zwischen ansonsten lösungsbeständige Stütz- und/oder Schutzelemente (1) eingefügt sind.

10. Verfahren nach Anspruch 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Solltrennelemente als Sollbruchstelle (4) oder Sollscherstift ausgeführt ist.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Stütz- und/oder Schutzelemente (1) Schichtverbundma­ terial verwendet wird, wobei zumindest eine Verbundschicht des Schichtverbundes durch Flüssigkeiten oder Dämpfe festig­ keits- und/oder formveränderbar ist.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als festigkeits- und/oder formbeeinflussendes Mittel Wasser oder Wasserdampf verwendet werden.

13. Verfahren nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beschleunigung des form- und/oder festigkeitsverän­ dernden Vorgangs die Umgebungstemperatur erhöht wird.