DE3511711C2 - Reprocessing high-quality plastics from waste and scrap workpieces - Google Patents
Reprocessing high-quality plastics from waste and scrap workpiecesInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Wieder aufbereitung von Ausgangs-Rohmaterial in Gestalt hochwertiger Kunststoffe, beispielsweise Polykarbonat, aus Abfällen und Ausschußwerkstücken im Zusammenhang mit der Fertigung von plattenförmigen Informationsträgern hoher Speicherdichte, beispielsweise CD.The invention relates to a method for re preparation of raw material in the form high quality plastics, e.g. polycarbonate, from waste and rejects related to the production of plate-shaped information carriers high storage density, for example CD.
Bei der Herstellung plattenförmiger Informationsträger hoher Speicherdichte, wie sie beispielsweise optisch auslesbare Videoplatten und digitale Audioplatten (CD) darstellen, müssen mit Hinblick auf die hohen Anforde rungen an die Formbeständigkeit solcher Platten hoch wertige Kunststoffe verarbeitet werden. Wie die Praxis, beispielsweise bei der CD-Herstellung, zeigt, ist die Fertigungsausschußrate solcher Informationsplatten insbesondere durch die auftretenden unvermeidbaren Fehler in der Informationsmikrostruktur sehr hoch, so daß der Anteil der durch das Verfahren bedingten Kunst stoffabfälle und der aus dem Kunststoff hergestellten Ausschußwerkstücke ca. 50% des eingesetzten Ausgangs- Rohmaterials ausmacht.In the production of plate-shaped information carriers high storage density, such as optically readable video discs and digital audio discs (CD) with regard to the high requirements The dimensional stability of such panels is high valuable plastics are processed. Like practice, shows, for example, in CD production, is Production scrap rate of such information plates especially due to the inevitable occurring Errors in the information microstructure very high, so that the proportion of art related to the process waste and that made of plastic Reject workpieces approx. 50% of the initial Makes up raw material.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit aufzuzeigen, die bei der erwähnten Platten fertigung anfallenden Abfälle und Ausschußwerkstücke im Sinne einer Rückgewinnung des Ausgangs-Rohmaterials wieder aufzubereiten.The invention has for its object a Possibility to show that at the mentioned plates production of waste and rejects in Meaning of a recovery of the raw material to reprocess.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren der einleitend erwähnten Art gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.This task is based on a process of initially mentioned type according to the invention by the Features specified in claim 1 solved.
Der Erfindung liegt die wesentliche Erkenntnis zugrunde, daß bei der Herstellung der Informationsplatten bei der Verarbeitung der Kunststoffschmelze im Spritzgieß- bzw. Spritzpreßprozeß ein Abbau des Molekulargewichts und damit ein Absenken der Schmelzeviskosität erfolgt. Die beim Fertigungsprozeß anfallenden Abfälle einschließlich der entschichteten Ausschußwerkstücke können daher auch nach ihrer Reinigung, Trocknung und Granulierung nicht wiederum als Ausgangs-Rohmaterial in den Fertigungs prozeß eingeführt werden, weil das so gewonnene Kunst stoffmaterial nicht die für das Ausgangs-Rohmaterial zu fordernden physikalischen Eigenschaften aufweist. Durch die erfindungsgemäße Koextrusion des Ausschuß-Abfallgra nulats zusammen mit einem den Viskositätsabfall des Ausschuß-Abfallgranulats gegenüber dem geforderten Aus gangs-Rohmaterial ausgleichenden Anteil eines entspre chend höher molekularen Kunststoffs gleichen molekularen Aufbaus, läßt sich das Abfall-Ausschußgranulat in außer ordentlich vorteilhafter Weise so aufbereiten, daß es unmittelbar als Ausgangs-Rohmaterial dem Fertigungs prozeß wieder zugeführt werden kann.The invention is based on the essential finding that in the production of the information plates at the Processing of the plastic melt in the injection molding or Injection molding process a breakdown of the molecular weight and so that the melt viscosity is reduced. The waste generated in the manufacturing process including the stripped scrap workpieces can therefore also after cleaning, drying and granulation again as the starting raw material in manufacturing process be introduced because the art so won material material not for the raw material too demanding physical properties. By the co-extrusion of scrap waste grains according to the invention nulate along with a drop in viscosity of the Committee waste granules compared to the required Aus Corresponding share of a corridor raw material Higher molecular plastics are the same molecular ones Construction, the waste committee granulate can be in outside neatly prepare it so that it directly as raw material for manufacturing process can be fed again.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Extrusionseinrichtung für die Aufbereitung des Abfall-Ausschußgranulats sind in den Patentansprüchen 2 und 3 angegeben.Advantageous configurations of the extrusion device for the processing of the waste committee granulate specified in claims 2 and 3.
Für das Entschichten der Ausschußwerkstücke bestehen grundsätzlich zwei Möglichkeiten, nämlich ein chemisches Verfahren, bei dem die zu entfernenden Schichten in geeig neten Lösungsmitteln gelöst werden oder ein Verfahren, bei dem die Schichten unter der Einwirkung eines Flüssig keits- und/oder Partikelstrahls oder eines abrasiven Mediums oder Werkzeugs mechanisch abgetragen werden.For stripping the scrap workpieces basically two options, namely a chemical one Process in which the layers to be removed are suitable Solved solvents or a process in which the layers under the action of a liquid jet and / or particle beam or an abrasive Medium or tool can be removed mechanically.
Das das Entschichten auf chemischem Wege durchführende Verfahren ist im Patentanspruch 4 und zweckmäßige Aus gestaltungen hiervon sind in den Patentansprüchen 5 bis 7 angegeben.The chemical stripping process The method is in claim 4 and expedient designs thereof are in the claims 5 to 7 specified.
Ein das Entschichten auf mechanischem Wege durchführendes Verfahren ist im Patentanspruch 8 angegeben. Zweckmäßige Ausgestaltungen dieses letztgenannten Verfahrens sind in den Patentansprüchen 9 bis 13 beschrieben.A mechanical stripping process The method is specified in claim 8. Appropriate Refinements of this latter method are in the claims 9 to 13 described.
In der Zeichnung bedeuten die der näheren Erläuterung der Erfindung dienenden FigurenIn the drawing, that means the detailed explanation of the Figures serving invention
Fig. 1 die schematische Darstellung des Verfahrens zum Entschichten der Ausschußwerkstücke auf chemischem Wege, Fig. 1 is a schematic representation of the process for stripping the Committee workpieces chemically,
Fig. 2 die schematische Darstellung des Verfahrens zum Entschichten der Ausschußwerkstücke durch me chanisches Abtragen, Fig. 2 is a schematic representation of the process for stripping the Committee workpieces by me chanisches ablation,
Fig. 3 die schematische Darstellung einer Einrichtung zur Koextrusion für die Wiederaufbereitung von Abfall-Ausschußgranulat zu einem der Spezifika tion entsprechenden Ausgangs-Rohmaterial. Fig. 3 is a schematic representation of a device for coextrusion for the reprocessing of waste committee granules to a raw material corresponding to the specification.
Die schematische Darstellung des Verfahrens zum Ent schichten von Ausschußwerkstücken auf chemischem Wege nach Fig. 1 zeigt einen Behälter 1 zur Aufnahme von Lösungs- und Reinigungsflüssigkeiten, in dem um eine senkrechte Achse 2a drehbar ein Korb 2 angeordnet ist. Der Korb 2 hat einen sechseckigen Querschnitt und weist als Siebe gestaltete Seitenwände mit einer Maschenweite von vorzugsweise 50×50 mm auf. In seinem Innern ist er mit Schikanen 3 in Form von Leitblechen und stangenarti gen Ansätzen versehen. Über einen im Ständerfuß 1a des Behälters 1 vorgesehenen Antriebsmotor 4 kann der Korb 2 in Drehung versetzt werden. Oberhalb des Behälters ist ein Fülltrichter 5 angeordnet, über den zu entschichten de Ausschußwerkstücke in den Korb 2 eingefüllt werden können. Der Korb 2 selbst weist an der Oberseite einen verschließbaren Deckel 6 auf, der lediglich beim Füllen oder Entleeren geöffnet wird.The schematic representation of the method for unloading layers of reject workpieces chemically, according to FIG. 1 shows a container 1 for containing solvents and cleaning fluids, is disposed in the about a vertical axis 2 a rotatable basket 2 a. The basket 2 has a hexagonal cross section and has side walls designed as sieves with a mesh size of preferably 50 × 50 mm. Inside it is provided with baffles 3 in the form of baffles and rod-like approaches. The basket 2 can be rotated via a drive motor 4 provided in the stand foot 1 a of the container 1 . Above the container, a hopper 5 is arranged, can be poured into the basket 2 via the de-de-coating workpieces de. The basket 2 itself has a closable lid 6 on the top, which is only opened when filling or emptying.
Der Einlaßstutzen 7 für verschiedene Lösungsflüssig keiten ist über ein Umschaltventil 8 mit dem jeweiligen Auslaßventil 9 dreier Lösungsmittelbehälter verbunden, von denen der Lösungsmittelbehälter 10 ein Ätzmittel zum Entfernen der Metallschicht, z. B. Natronlauge (NL), der Lösungsmittelbehälter 11 Methanollösung (ML) und der Lösungsmittelbehälter 12 Salzsäure (SS) enthält. Der Ablaufstutzen 13 im Bereich des Ständerfußes 1a des Behälters 1 ist ebenfalls mit einem Auslaßventil 9 versehen und weist hinter diesem Auslaßventil 9 eine Pumpe P auf, die beim Entleeren des Behälters den Inhalt über eine Ablaufleitung AL abpumpt.The inlet port 7 for various liquid solutions is connected via a switch valve 8 to the respective outlet valve 9 three solvent containers, of which the solvent container 10 is an etchant for removing the metal layer, for. B. sodium hydroxide solution (NL), the solvent container 11 contains methanol solution (ML) and the solvent container 12 hydrochloric acid (SS). The drain connector 13 in the area of the stand foot 1 a of the container 1 is also provided with an outlet valve 9 and has a pump P behind this outlet valve 9, which pumps the contents through an outlet line AL when the container is emptied.
Weiterhin weist die schematische Darstellung nach Fig. 1 an der Oberseite eine Wasser-Zulaufleitung ZL-W auf, die ebenfalls über ein Auslaßventil 9 mit zwei von oben in den Behälter 1 hineinragenden Sprühdüsen 14 verbunden sind. Furthermore, the schematic representation according to FIG. 1 has a water inlet line ZL-W on the upper side, which is also connected via an outlet valve 9 to two spray nozzles 14 projecting into the container 1 from above.
Zu Beginn eines Entschichtungsvorgangs werden über den Einfülltrichter 5 Ausschußwerkstücke in den geöffneten Korb 2 eingefüllt, anschließend der Deckel 6 verschlos sen und der Behälter über den Einfüllstutzen 7, das Umschaltventil 8 und das Auslaßventil 9 des Lösungsmit telbehälters 11 mit Methanol angefüllt. Dann wird der Korb 2 über den Antrieb 4 in eine Drehbewegung versetzt, wobei durch die im Korbinnern vorgesehenen Schikanen die eingefüllten Ausschußwerkstücke ständig in Bewegung gehalten werden. Nachdem das Methanol auf diese Weise eine vorgegebene Zeit auf die Ausschußwerkstücke einge wirkt hat, wird der Antrieb 4 stillgesetzt und das Methanol über den Ablaufstutzen 13, das Auslaßventil 9 durch die Pumpe P abgepumpt. Anschließend wird der gleiche Vorgang wiederholt. Als dritter Schritt erfolgt dann eine Wasserreinigung, bei der das Auslaßventil 9 der Wasser-Zulaufleitung ZL-W geöffnet wird.At the beginning of a decoating process, 5 rejects are filled into the opened basket 2 via the hopper, then the lid 6 is closed and the container is filled with methanol via the filler neck 7 , the switching valve 8 and the outlet valve 9 of the solvent container 11 . Then the basket 2 is rotated via the drive 4 , the filled scrap workpieces being kept in constant motion by the baffles provided in the basket interior. After the methanol has acted on the reject workpieces in this way for a predetermined time, the drive 4 is stopped and the methanol is pumped out via the discharge nozzle 13 , the outlet valve 9 by the pump P. The same process is then repeated. The third step is water purification, in which the outlet valve 9 of the water supply line ZL-W is opened.
Die Methanollösung dient zur Entfernung der üblicherweise auf solchen Ausschußwerkstücken vorhandenen Lack schicht. Die im allgemeinen unter dieser Lackschicht vorhandene Metallschicht in Form einer Reflexionsschicht wird nun durch Einfüllen von Ätzmittel, z. B. Natronlauge aus dem Lösungsmittelbehälter 10 in den Behälter 1 herbeigeführt. Wie bei der Einwirkung der Methanollösung wird auch während der Einwirkungszeit der Natronlauge der Korb 2 in eine Drehbewegung versetzt. Nach Abpumpen des Ätzmittels aus dem Behälter 1 wird über den Lösungsmittelbehälter 12 verdünnte Salzsäure in den Behälter 1 eingelassen, um die Ätzmittelreste zu neutralisieren. Nachdem auch die Salzsäure wieder abgepumpt ist, werden die nunmehr entschichteten Ausschußwerkstücke gründlich mit Wasser aus der Wasser-Zulaufleitung ZL-W gespült. Der Spülvorgang wird dabei durch die Sprühdüsen 14 intensiviert. The methanol solution is used to remove the paint layer usually present on such rejects. The metal layer in the form of a reflection layer, which is generally present under this lacquer layer, is now filled in by etching agent, for. B. sodium hydroxide solution from the solvent container 10 into the container 1 . As with the action of the methanol solution, the basket 2 is also rotated during the action of the sodium hydroxide solution. After the etchant has been pumped out of the container 1 , dilute hydrochloric acid is introduced into the container 1 via the solvent container 12 in order to neutralize the etchant residues. After the hydrochloric acid has also been pumped out again, the rejected coating workpieces are rinsed thoroughly with water from the water supply line ZL-W. The rinsing process is intensified by the spray nozzles 14 .
Anschließend werden die so entschichteten und gereinig ten Ausschußwerkstücke über den Einfülltrichter 15 einer Förderband-Trockenstrecke 16 zugeführt. Die Ausschuß werkstücke werden dabei auf dem Förderband 17 durch eine Heizzone 18 hindurchgeführt, die auf beiden Seiten des Förderbandes 17 eine Strahlerheizung 19 aufweist.Subsequently, the stripped and cleaned Committee workpieces are fed via the hopper 15 of a conveyor belt drying section 16 . The reject workpieces are guided on the conveyor belt 17 through a heating zone 18 which has a heater 19 on both sides of the conveyor belt 17 .
Das in Fig. 2 dargestellte alternative mechanische Entschichtungsverfahren für die Ausschußwerkstücke weist vier hintereinander angeordnete Arbeitsstationen I, II, III und IV auf, durch die hindurch die zu bearbeitenden Ausschußwerkstücke auf einer Transportstrecke 20 geführt werden.The alternative mechanical stripping method for the reject workpieces shown in FIG. 2 has four work stations I, II, III and IV arranged one behind the other, through which the reject workpieces to be processed are passed on a transport path 20 .
Auf der Eingangsseite der ersten Arbeitsstation I befindet sich ein die Ausschußwerkstücke aufnehmender Sammelbehälter 21 der mit dem Anfang der Transport strecke 20 über einen als Vereinzelner wirksamen Förderer 22 verbunden ist. Der Förderer 22 fördert die zu bearbeitenden Ausschußwerkstücke nacheinander auf die Transportstrecke 20, wo sie dann in der ersten Arbeits station 1 von oben beispielsweise einem Hockdruckflüssig keits-und/oder Partikelstrahl ausgesetzt werden. Der Hochdruckflüssigkeits- und/oder Partikelstrahl kann entweder ein Hochdruckwasserstrahl, ein Hochdruckwasser strahl mit abrasivem Material, beispielsweise Sand oder Glaskugeln, oder aber ein Sandstrahl sein. Die Einwir kungszeit des Hochdruckflüssigkeits- und/oder Partikel strahls ist so bemessen, daß die unerwünschten Schichten auf der gegen den Hochdruckstrahl ausgerichteten Ober fläche der Ausschußwerkstücke vollständig beseitigt werden. Anschließend werden im Übergang der Transport strecke 20 vom Ausgang der ersten Arbeitsstation I zur zweiten Arbeitsstation II durch einen hier vorgegebenen Höhenversatz H die Ausschußwerkstücke gewendet. In der zweiten Arbeitsstation II wird auf die gleiche Weise wie in der Arbeitsstation I die zweite Seite der Ausschuß werkstucke von gegebenenfalls hier vorhandenen unerwünschten Schichten befreit. Anschließend erfolgt in der dritten Arbeitsstation III eine gründliche Wasserreini gung. In der vierten und letzten Arbeitsstation IV werden dann die entschichteten Ausschußwerkstücke durch eine an der Ober- Unterseite der Transportstrecke 20 vorgesehenen Strahlerheizung 19 getrocknet.On the input side of the first work station I there is a collecting container 21 which receives the reject workpieces and which is connected to the start of the transport path 20 via a conveyor 22 which acts as a separator. The conveyor 22 conveys the reject workpieces to be machined one after the other onto the transport path 20 , where they are then exposed in the first work station 1 from above, for example, to a high-pressure fluid and / or particle jet. The high-pressure liquid and / or particle jet can either be a high-pressure water jet, a high-pressure water jet with an abrasive material, for example sand or glass balls, or else a sand jet. The exposure time of the high-pressure liquid and / or particle jet is such that the undesired layers on the surface of the reject workpieces aligned against the high-pressure jet are completely eliminated. Subsequently, in the transition of the transport route 20 from the exit of the first work station I to the second work station II by a height offset H specified here, the reject workpieces are turned. In the second work station II, in the same way as in work station I, the second side of the committee workpieces are freed of any undesirable layers that may be present here. Then a thorough water purification takes place in the third work station III. In the fourth and last work station IV, the stripped scrap workpieces are then dried by a heater 19 provided on the upper underside of the transport path 20 .
In einer Variante der oben beschriebenen Einrichtung wird statt des Hochdruckflüssigkeits- und/oder Partikel strahls ein abrasives wirkendes Werkzeug, beispielsweise eine Walze oder Bürste benutzt.In a variant of the device described above will instead of the high pressure liquid and / or particles an abrasive tool, for example used a roller or brush.
Die entweder nach dem Verfahren entsprechend Fig. 1 oder der Fig. 2 entschichteten, gereinigten, getrockneten und gemahlenen Ausschußwerkstücke werden nunmehr zusammen mit den ebenfalls gereinigten und gemahlenen Abfällen der in Fig. 3 schematisch dargestellten Einrichtung zur Koextrusion zugeführt.The scrap workpieces either stripped, cleaned, dried and ground by the method according to FIG. 1 or FIG. 2 are now fed together with the likewise cleaned and ground waste to the device for coextrusion shown schematically in FIG. 3.
Zunächst wird das Abfall-Ausschußgranulat in den Einfülltrichter 23 gegeben. Es durchläuft dann nochmals einen Trockner 24 und wird dann über die Dosierrinne 25 dem Einfülltrichter 26 auf der Eingangsseite eines Einschneckenextruders 27 zugeführt. Gleichzeitig wird diesem Einfülltrichter 26 über eine weitere Dosierein richtung 28 mit Einfülltrichter 29 ein vorgegebener Anteil eines höher molekularen Granulats aus Kunststoff gleichen Aufbaus zugeführt, um bei der nun durchzufüh renden Koextrusion den Viskositätsabfall des Abfall- Ausschußgranulats auszugleichen, d. h. über diesen Koextrusionsprozeß hinweg einen Kunststoff zu erhalten, der die physikalischen Eigenschaften des ursprünglichen Ausgangs-Rohmaterials aufweist. First, the waste scrap granulate is placed in the hopper 23 . It then passes through a dryer 24 again and is then fed via the metering channel 25 to the hopper 26 on the inlet side of a single-screw extruder 27 . At the same time this filling funnel 26 is fed via a further Dosierein device 28 with filling funnel 29 a predetermined proportion of a higher molecular granulate made of plastic of the same structure in order to compensate for the drop in viscosity of the waste scrap granulate in the coextrusion now to be carried out, that is to say a plastic via this coextrusion process obtained, which has the physical properties of the original raw material.
Auf der Ausgangsseite des Einschneckenextruders ist eine Schmelzefiltrationseinrichtung mit einer Siebwechselvor richtung vorgesehen, deren Siebmaschenweite 0,06 mm auf weist und gegebenenfalls noch vorhandene Verunreinigungsrückstände zurückhält.On the exit side of the single screw extruder is one Melt filtration device with a screen change direction provided, the mesh size 0.06 mm shows and possibly still existing contamination residues holds back.
Das so extrudierte Material wird über den Strangkopf 31, der beispielsweise einen 90° Umlenkwinkel aufweist und eine größere Anzahl Bohrungen von beispielsweise 3 mm Durchmesser besitzt, in ein Wasserbad 32 geleitet. Anschließend wird der so aufbereitete Kunststoff, der durch seine Eigenwärme sich im Anschluß an das Wasserbad weitgehend selbst trocknet, in einer Mühle 33 zu einem Granulat gewünschter Korngröße vermahlen.The material extruded in this way is passed into a water bath 32 via the strand head 31 , which has, for example, a 90 ° deflection angle and has a larger number of bores, for example 3 mm in diameter. The plastic thus prepared, which largely dries itself after the water bath due to its inherent heat, is ground in a mill 33 to form granules of the desired grain size.
Das Verfahren nach der Erfindung kann mit Vorteil in Fer tigungsstätten für die Herstellung von plattenförmigen, optisch auslesbaren Informationsträgern hoher Speicher dichte, wie Videoplatten, optische Datenspeicher und CDs zum Einsatz kommen, da es sich dafür eignet, den hohen Anfall an Kunststoffmaterial in Form von Abfällen und Ausschußwerkstücken unmittelbar für seine Wiederverwen dung als Ausgangs-Rohmaterial für den Fertigungsprozeß aufzubereiten.The method according to the invention can advantageously in Fer manufacturing facilities for the production of plate-shaped optically readable information carriers of high memory density, such as video discs, optical data storage and CDs are used because it is suitable for the high Accumulation of plastic material in the form of waste and Reuse scrap immediately for its reuse as raw material for the manufacturing process prepare.
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