DE4324830C2 - Verfahren zur Wiederverwertung von beschichtetem Kunststoffmaterial und Verwendung desselben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wiederverwertung (Recycling) von beschichtetem Kunststoffmaterial durch Säurebehandlung sowie an­ schließendem Spülen und Trocknen, insbesondere von Kunststoffen, die auf Polycarbonatbasis hergestellt sind.

Die Wiederaufarbeitung von beschichteten Kunststoffkörpern, z. B. für die Abfallbeseitigung von Audio-Compaktdisks, stellt ein erhebliches Problem dar, wobei derartige Kunststoffe auch in vielen anderen Be­ reichen der Technik mit Aluminium- oder Aluminium-Kupfer-Legierungen in Hochvakuum-Dünnschichttechnik beschichtet sind und gegebenenfalls noch weitere Lackschichten, z. B. durch Bedrucken dieser metallbe­ schichteten Kunststoffkörper oder als Haftvermittler, enthalten.

Da bei der Fabrikation von Compaktdisks eine ca. 10%ige Ausschußrate entsteht, ist die Behandlung dieser beschichteten Kunststoffabfälle und die saubere, rasche Entschichtung des wiederwendbaren Kunststoff­ materiales aus Polycarbonat oder Polyestercarbonat von besonderer Be­ deutung.

Ähnliche Wiederverwertungsaufgaben stellen sich z. B. bei der Wieder­ verwertung beschichteter Brillengläser, von metallbeschichteten Re­ flektorwänden oder ähnlichem.

Aus der DE-OS 35 11 711 ist ein Verfahren zur Wiederaufarbeitung der­ artiger hochwertiger, beschichteter Kunststoffmaterialien aus Kunst­ stoffabfällen und Ausschußwerkstoffen bekannt, bei dem das zu bear­ beitende Gut granuliert wird. Die Beschichtung soll von diesem Granu­ lat alkalisch entfernt werden. Auf diese Weise kann nur ein Sekundär­ werkstoff mit niedriger Qualität hergestellt werden, da das Ent­ schichtungsproblem auf diese Weise nicht vollständig und mit hinrei­ chender Produktivität gelöst werden kann und vielfach Beschichtungs­ reste verbleiben.

Aus der DE-OS 14 22 813 ist ein Verfahren zur Entfernung der Haft­ schicht von fotografischen Polycarbonatfilmen bekannt, bei dem diese in eine verdünnte, wäßrige Lösung von grenzflächenaktiven Substanzen und/oder organischen Carbonsäuren, Hydroxycarbonsäuren, Sulfonsäuren oder deren Salzen gegeben werden. Ein solches Verfahren eignet sich allerdings nicht für die Wiederaufarbeitung metallbeschichteter Kunststoffe.

Aus der EP-A-0 476 475 ist ein Verfahren zur Reinigung von Polycarbonat- und Polyestercarbonatabfällen, wie z. B. Compactdisks bekannt, bei dem die beschichteten Kunststoffkörper zunächst zu Bruchstücken zerkleinert, diese Bruchstücke danach mit niedrig kon­ zentrierter Säure unter Rühren erhitzt, anschließend gewaschen sowie mit Wasser nachgespült werden, bis alle von dem Kunststoff abgetrenn­ ten Lackanteile ausgespült und abfiltriert sind. Das geshredderte Kunststoffmaterial wird schließlich getrocknet. Aus der DE-OS 40 39 024 ist hierfür auch die Verwendung wäßriger Schwefelsäure bekannt.

Hierbei ist allerdings die restlose Beseitigung der Lackschichten schwierig, da diese durch die vorangegangene chemische Säurebehand­ lung nicht vollständig aufgelöst werden, so daß ein qualitativ unge­ nügender, noch Restbeschichtungen aufweisender Materialverbund ver­ bleibt. Die Effizienz dieses Verfahrens ist daher nicht so groß, wie gewünscht und es ist mit diesem Verfahren auch nicht möglich, unzer­ kleinerte Metall- und/oder lackbeschichtete Kunststoffkörper wie z. B. Compactdisks, rasch und wirtschaftlich zu entschichten und so dann die Kunststoff-Grundkörper einer unmittelbaren wirtschaftlichen Wie­ derverwendung zuzuführen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der vorgenannten Art zu verbessern derart, daß die Entschichtungsqualität bei der Wiederaufarbeitung des beschichteten Kunststoffmateriales be­ deutend erhöht und die Prozeßdauer beträchtlich abgekürzt werden sowie die erhaltene Rohstoffqualität nicht durch Verunreinigungen beein­ trächtigt wird. Überdies soll das Verfahren auch dann wirksam sein, wenn das Kunststoffmaterial nicht vorher zerkleinert wird.

Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das beschichtete Kunststoffmaterial in ein Säurebad aus 60-96%iger Schwefelsäure H₂SO₄ erhöhter Temperatur gegeben wird.

Vorzugsweise weist das beschichtete Kunststoffmaterial eine Metall- und/oder Lackbeschichtung auf und wird das Säurebad aus mehr als 80%iger Schwefelsäure gebildet, dessen Temperatur zwischen 30° und 90°C beträgt.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird gegebenenfalls im Anschluß an ein Zwischenspülen, nach der Säurebe­ handlung ein weiteres Prozeßbad angeschlossen, das spezielle Lackent­ ferner und/oder grenzflächenaktive Mittel enthält.

Das erfindungsgemäße Säure-Entschichtungsverfahren unter Verwendung hochwirksamer, konzentrierter Schwefelsäure kann nach einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung auch mit einem mechanischen Schleifvorgang zum Entfernen der Lack- und/oder Metallschichten kom­ biniert werden.

Für die Entschichtung kann das Kunststoffmaterial entweder vorher ge­ shreddert werden oder es können komplette Kunststoffkörper, wie z. B. Compactdisks, verwendet werden, die anschließend, nach Auflösen der Metall- und Lackschichten als Polycarbonat-Rohstoffkörper weiterer Verwendung zugeführt werden.

Weitere, bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den übrigen Ansprüchen dargelegt.

Erfindungsgemäß werden die beschichteten Kunststoffkörper entweder zerkleinert oder aber auch unzerkleinert in ein Schwefelsäurebad mit einer Konzentration von mindestens 900 g/l eingebracht, wobei die Bad­ temperatur vorzugsweise mehr als 20°C beträgt. Mit zunehmender Tempe­ ratur und Konzentration des Schwefelsäurebades verbessert sich das Entschichtungsergebnis, bevorzugte Verfahrensbedingungen wurden bei 40°C und ca. 1700 g/H₂SO₄/l ermittelt.

Durch die vorteilhafte Nachbehandlung in einem weiteren Prozeßbad wird die Lackauflösung der Lackschichten beschleunigt und/oder die Oberflächenspannung vermindert. Der Kunststoffgrundkörper aus Poly­ carbonat wird durch das Entschichtungsverfahren nicht angegriffen. Hierbei ist von Bedeutung, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht alkalisch gearbeitet wird.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat neben besonders günstigen Ergebnissen sowohl hinsichtlich der Metallschichtentfernung als auch der Lackschichtenentfernung zu überraschend kurzen erforder­ lichen Behandlungszeiten im Bereich von 5 bis 15 Minuten geführt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles er­ läutert. Hierfür wurde eine Compactdisk ausgewählt, die bekannterma­ ßen einen Mehrschichtaufbau aus vier aufeinanderfolgenden Schichten besitzt. Träger der Audioinformation ist der Kunststoffgrundkörper aus Polycarbonat, der die unterste Schicht der CD bildet. Die Oberseite der Polycarbonatscheibe ist mit einer Aluminium- oder Alu­ miniumlegierung beschichtet, die auf die Polycarbonatscheibe aufge­ dampft ist und mittels einer auf die Aluminiumschicht aufgebrachten Lackschicht versiegelt ist. Diese Lackschicht wiederum ist mit Farb­ stoffen, z. B. einer Siebdruckschicht, bedruckt.

Eine derartige Compactdisk wurde für 5 Minuten in ein Tauchbad mit 85%iger Schwefelsäure H₂SO₄ bei 50°C gegeben, vorzugsweise unter Rüh­ ren.

Anschließend erfolgte für 2 Minuten ein Standspülen mit Wasser bei Raumtemperatur und hieran anschließend für ca. 2 Minuten ein Fließ­ spülen mit Kaltwasser, gefolgt von einem nochmaligen, 2-minütigen Heißwasser-Standspülen bei 80°C und anschließender Umlufttrocknung. Die Compactdisks wurden hierbei in Trommeln durch die einzelnen Bäder geführt.

Nach den genannten Verfahrensschritten wurde ein Polycarbonatgrund­ körper erhalten, der unversehrt geblieben, jedoch von sämtlichen Schichten befreit ist. Dieser Kunststoffgrundkörper kann unmittelbar wieder verwendet oder auch eingeschmolzen werden.

Zur Erreichung einer besseren Oberflächenqualität und eines verbes­ serten Spüleffektes kann bei dem Spülen (Heißwasser-Standspülen bei 80°C) auch das Druckumflutungsverfahren angewendet oder bei der Um­ lufttrocknung eine Vakuumtrocknung verwendet werden. Bei einem ande­ ren Ausführungsbeispiel wurden die unzerkleinerten CD′s nach dem Stand- und Kaltwasserspülen in ein Prozeßbad bei 80°C gegeben, das 200 g NaHSO₄ pro Liter sowie 50 ml/l Natriumisoalkylsulfat sowie 50 ml/l Dipropylenglykol mit dem restlichen Anteil Wasser enthielt unter anschließender Rückführung zum Stand- und Fließwasserspülen sowie an­ schließendem Heißwasserspülen und Trocknung. Auch in diesem Fall wur­ de für besonders widerstandsfähige Lackbeschichtungen ein vollständi­ ges Entschichtungsergebnis erreicht.

Zur Vergrößerung der Angriffsfläche des Säurebades können die Com­ pactdisks selbstverständlich und vorzugsweise auch geshreddert in das Säurebad aus konzentrierter Schwefelsäure gegeben werden, das Shred­ dergut erwies sich ebenfalls als vollkommen schichtfrei nach ca. 10 bis 15 minütiger Behandlung nach den Verfahrensschritten im vorge­ nannten Beispiel.

Claims (11)

1. Verfahren zur Wiederverwertung von beschichtetem Kunststoffmate­ rial durch Säurebehandlung sowie anschließendem Spülen und Trocknen, dadurch gekennzeichnet, daß das beschichtete Kunststoffmaterial in ein Säurebad aus 60-96%iger Schwefelsäure (H₂SO₄) erhöhter Tempe­ ratur gegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunst­ stoffmaterial eine Metall- und/oder Lackbeschichtung aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Säurebad aus 85%iger Schwefelsäure (H₂SO₄) besteht und eine Temperatur zwischen 30° und 90°C aufweist.

4. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das beschichtete Kunststoffmaterial vor dem Einbringen in das Säurebad geshreddert wird.

5. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an das Säurebad aus kon­ zentrierter Schwefelsäure (H₂SO₄) das entschichtete Kunststoffmate­ rial einem weiteren Prozeßbad, das Lackentferner und/oder grenzflä­ chenaktive Mittel (Tenside) enthält, zugeführt und anschließend mit Wasser gespült und getrocknet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Prozeßbad Hydrogensulfat, vorzugsweise Natriumhydrogensulfat und/oder Natriumisoalkylsulfat und/oder Dipropylenglykol, mit dem Rest Wasser enthält.

7. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial dem Säurebad aus konzentrierter Schwefelsäure (H₂SO₄) unzerkleinert zugeführt wird.

8. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren in Tauchbädern durchge­ führt wird, in denen sich das Kunststoffmaterial in Trommeln befin­ det.

9. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in Verkettung mit dem Säurebad aus konzentrierter Schwefelsäure (H₂SO₄) und dem weiteren Prozeßbad eine mechanische Schleifvorrichtung, insbesondere Fliehkraft- und Vibra­ tions-Gleitschleifanlage, zur mechanischen Metallschicht- und/oder Lackschichtentfernung vorgesehen ist.

10. Verwendung des gemäß Verfahren nach zumindest einem der vorherge­ henden Ansprüche 1 bis 9 erhaltenen, entschichteten Kunststoffmate­ rials als Ausgangsrohstoff für die Herstellung von Kunststoffkörpern, insbesondere zur anschließenden Beschichtung mit Metall- und/oder Lackschichten und/oder zur Speicherung von Informationen.

11. Verwendung der gemäß Verfahren nach zumindest einem der vorherge­ henden Ansprüche 1 bis 9 erhaltenen, entschichteten unzerkleinerten Kunststoffmaterial-Grundkörper zur Beschichtung mit Metall- und/oder Lackschichten und/oder zur Speicherung von Informationen.