ES2229201T3 - Procedimiento para desmontar productos electronicos que contienen tubos catodicos y para reciclar los materiales. - Google Patents

Abstract

Un método para el desguace de dispositivos electrónicos equipados con un tubo de rayos catódicos (15) y para el reciclado de materiales, que incluye etapas en las cuales la carcasa se retira, los componentes auxiliares desmontables del dispositivo se separan del tubo y los materiales se limpian y se clasifican, caracterizado por que se usa un láser puntual (16) para formar una ranura (18) en un punto de separación que está situado hacia la parte frontal, a una distancia de la unión entre la parte frontal y la parte cónica y para provocar una diferencia de temperatura en los diferentes lados de la mencionada ranura (18) a fin de asegurar la separación de las partes, de manera que los componentes separados entre sí, se usen para otras finalidades.

Description

Procedimiento para desmontar productos electrónicos que contienen tubos catódicos y para reciclar los materiales.

La presente invención se refiere a un método para el reciclado de tubos de rayos catódicos y en particular para su posterior procesado una vez que dejan de usarse, de manera que la materia prima puede recuperarse en su totalidad.

En televisiones y en pantallas de ordenadores se utilizan un gran número de tubos de rayos catódicos (CRTs). Obviamente aquellos son sustituidos y se estima que en Europa se desechan 150.000 toneladas de CRT cada año, 2000 toneladas al año en Finlandia, que corresponden a 250.000 CRT.

Cuando los CRT se desguazan, se procura recuperar todos los materiales que sean utilizables. Además, se procura que los materiales recuperados estén todo lo limpios que sea posible, lo que hace que sean utilizables posteriormente y que tengan la mayor calidad posible.

Cuando se desguazan CRTs, en lugar del prensado se usan otros métodos que tienen como objetivo proporcionar un resultado final mejor. Ejemplos de estos métodos están descritos en la solicitud de patente alemana 4205404 y en la publicación de patente 4234706. Ambas describen una resistencia que está fijada al tubo en el área entre la parte frontal y la parte posterior cónica; la resistencia se calienta de manera que eleva de forma violenta la temperatura del tubo que hay debajo de ella, fracturándolo y permitiendo que se divida en dos partes a lo largo de la ranura.

La solicitud de patente alemana 3901842 describe a su vez el uso de un chorro de agua a alta presión para cortar un tubo en partes.

Además, las publicaciones alemanas 3901842 y 4003497 describen el uso de una cuchilla móvil refrigerada por agua para cortar tubos en partes. La última de estas publicaciones describe también que el CRT puede simplemente ser prensado.

Se conocen también varios métodos en los cuales la soldadura al plomo entre la porción cónica y la parte frontal del CRT se calienta con un rayo láser permitiendo que las partes se separen entre sí.

Cada uno de los documentos IP-A-11-086734 y DE-A-10027989 describe la mecanización con láser de un CRT para separar sus partes.

Si se prensa, es imposible recuperar material limpio. Además, los métodos que usan agua para el cortado o la refrigeración tienen el inconveniente de provocar un exceso de agua, que se mezcla con el polvo del proceso de cortado y crea problemas. En cualquier caso el agua debe retirarse para permitir el procesado posterior.

El vidrio de la parte frontal del CRT no debe contener plomo si éste ha de reciclarse para ciertas finalidades. Si la parte frontal está completamente limpia cuando se recupera, será mucho más valiosa que un residuo mezclado. Los métodos de separación basados en rayos láser mencionados anteriormente tienen el inconveniente de que dicha unión incluye plomo o está hecha de plomo de forma que cuando se usan los mencionados métodos el vidrio que resulta es de muy poco valor.

La porción cónica de un CRT y su parte posterior protuberante son de vidrio al plomo, que se usa para mantener la radiación electromagnética en su totalidad dentro del tubo. La parte frontal es de vidrio normal. Los colores requieren el uso de revestimientos que se iluminan bajo la radiación de electrones, creando así los colores. Además un CRT tiene en su parte interior y en su parte exterior varios componentes metálicos como bobinas deflectoras, electrodos y similares.

La compañía japonesa Matsuhita ha desarrollado un sistema robotizado que puede desguazar televisiones a un promedio de 50 segundos cada dispositivo. El método se describe en la patente US 6186848. Las características más importantes de la mencionada patente son: el dispositivo a desguazar se coloca sobre un transportador que lo lleva a una mesa inclinada donde se desmonta la carcasa protectora de la parte posterior del dispositivo, a continuación se limpia el mecanismo con un potente chorro de aire y se corta en el panel lateral una abertura en forma de U. A través de ésta, la cinta de acero que protege la unión entre la porción frontal y la cónica del CRT se calienta por inducción y se desprende mecánicamente.

A continuación, se retiran la base de la cinta metálica y el pegamento que hay en ella utilizando un cepillo y se cortan mecánicamente los componentes del CRT usando un disco de diamante y se calientan de modo que la tensión térmica separa unos componentes de otros. Los otros componentes son clasificados, prensados y reciclados para proporcionar partes lo más limpias posible.

El método mencionado requiere el trabajo de cinco personas y cinco robots y por supuesto transportadores. El método descrito anteriormente utiliza sensores separados algunos de los cuales se utilizan para medir tamaños y distancias.

La presente invención está concebida para obtener un método que no tenga los inconvenientes de la técnica anterior. Se pretende también obtener un método automático que recupere el material reciclable limpio.

Los beneficios mencionados y otros beneficios y ventajas de la invención se obtienen de la forma en que queda descrito como características en las reivindicaciones adjuntas.

A continuación se examina la invención sin ningún tipo de restricción con referencia a los dibujos, que muestran varias características de la invención.

La Figura 1 muestra una disposición general funcional de un entorno de trabajo para aplicar el procedimiento según la invención;

La Figura 2 muestra un procedimiento preferido para separar el panel frontal de una pantalla de un dispositivo de televisión o de terminal conteniendo un tubo de rayos catódicos.

La Figura 3a muestra cómo se mecaniza con un láser una ranura en un tubo de rayos catódicos CRT, para la separación;

La Figura 3b muestra a su vez un procedimiento por medio del cual el tubo se separa en dos a lo largo de la ranura.

La Figura 1 muestra esquemáticamente un ejemplo de un puesto de trabajo en el que, por ejemplo, se desguazan televisores o pantallas de terminales. Así la línea transportadora, a lo largo de la cual se desguazan los televisores o similares, está marcada en la figura con la flecha 1. Los dispositivos a ser desguazados llegan a esta línea desde el lado por el transportador 2. El número 3 se refiere a transportadores sobre los que viajan cajas, en las que los operarios 4 recogen separados adecuadamente los componentes desmontados. Las carcasas una vez desmontadas se elevan hasta los transportadores 5 y 6, desde los que son transferidas al transportador 7 y se llevan a ser prensadas y al procesado posterior.

Las cajas llenas con los componentes desmontados se transfieren al transportador transversal 9 para procesado posterior. Los CRT sin su carcasa se transfieren para procesado posterior en la dirección de la flecha 10. En la Figura 1, los dispositivos a desguazar están marcados con el número de referencia 8.

A continuación se presenta una breve descripción de un ejemplo de un proceso según la invención. Generalmente, un televisor y un CRT de una pantalla de una terminal de ordenador están montados mediante tornillos, de modo que el marco y la parte posterior del tubo están atornillados por cuatro puntos para crear una entidad que comprende la carcasa y la envolvente del dispositivo. De acuerdo con el método desarrollado ahora, se coge del transportador el dispositivo conteniendo el CRT mediante una almohadilla de succión, que no se muestra en detalle en la Figura 1, pero que se indica mediante un círculo 11 en el centro del dispositivo 8. La parte posterior de la carcasa se retira como se describe posteriormente mientras que la parte frontal de la carcasa se retira hacia abajo de modo que el CRT con todos sus dispositivos electrónicos permanece sostenido por un soporte de sujeción. El soporte de almohadilla de succión debe tener un diámetro suficientemente grande para proporcionar un poder de retención adecuado y permitir entre otras cosas que las bobinas deflectoras sean desmontadas del cuello estrecho del tubo mediante un giro.

En el método desarrollado ahora, los tornillos mencionados pueden ser desmontados por inducción. La Figura 1 muestra esta estación dibujada con líneas a trazos como un bloque 12. Si se mueve una bobina de calentamiento por inducción con una frecuencia suficientemente elevada, cerca del televisor o CRT, la bobina empieza a absorber una corriente más elevada cuando el componente metálico-férrico está cerca. El detector mencionado es guiado mediante una técnica que es en sí conocida, cada vez más cerca del componente metálico-férrico y lo calienta, por ejemplo en la estación 12, fundiendo de este modo el componente plástico a su alrededor. Si todos los tornillos, por ejemplo 4 son calentados simultáneamente, los componentes que están unidos por los tornillos pueden desconectarse unos de otros, de modo que se separan la parte posterior y el panel frontal de la carcasa. Esta etapa de trabajo es realizada por los operarios 4 inmediatamente después del calentamiento, cuando simplemente levantan hasta los transportadores 5 y 6 la parte posterior de la carcasa soltada por el dispositivo.

Las otras piezas pequeñas que son desmontadas del mecanismo descubierto se clasifican en cajas que se encuentran debajo de la cinta. Una vez la caja está llena, el operario pulsa un botón y la caja se va para ser descargada en 9 y es sustituida automáticamente por una nueva caja vacía.

Después de esto se requiere eliminar la pieza frontal de la carcasa, que normalmente es también una pieza de plástico. Para este fin, en el puesto de trabajo del operario se realizan la serie de etapas mostradas en la figura 2. En el lado derecho de la Figura 2 se ve la situación en la que el dispositivo está sobre la mesa de trabajo unido a la almohadilla de succión 11 y con la parte posterior desmontada. Primero se utiliza la almohadilla de succión 11 para elevar el dispositivo a una posición superior, etapa II, en la cual un medio de pinzas 13 lo sujeta y lo mantiene en la posición superior. La pieza frontal 14 de la carcasa se queda sobre la mesa. En la etapa III la almohadilla de
succión deja de estar adherida al CRT y el brazo de la almohadilla cae por debajo de la superficie de trabajo. En esta etapa, la pieza frontal 14 de la carcasa puede ser empujada a un lado hacia los transportadores 5 y 6 de la Figura 1.

Las etapas IV y V muestran cómo el CRT, del que se ha desmontado la carcasa, se baja desde el soporte del medio de pinzas 13. El CRT viaja a las etapas siguientes. A partir de aquí el CRT se indica con el número de referencia 15.

La siguiente etapa consiste en retirar la cinta metálica que protege la unión entre las partes frontal y trasera del CRT y en la que pueden estar fijados otros dispositivos auxiliares. Si se desea, la posición de la cinta puede ser encontrada inductivamente, en cuyo caso la cinta calentada y dilatada puede ser retirada fácilmente. La retirada puede ser hecha manual o automáticamente utilizando un dispositivo de tipo robot.

La siguiente etapa de trabajo consiste en la limpieza del resto del CRT, que ya está desprovisto de la carcasa y de la cinta. Debajo de la cinta hay generalmente una capa de pegamento que, de acuerdo con una realización de la invención, se retira con un dispositivo de láser que proporciona un rayo de luz con forma de abanico entre 2 ó 3 cm de ancho que quema la capa de pegamento de manera que puede ser retirada con un cepillo o con un chorro de aire. A continuación, el mismo dispositivo o un dispositivo similar de láser, usa un detector por inducción o un sensor foto-óptico de reflexión para localizar etiquetas adhesivas, que son eliminadas por medio de un láser con forma de abanico de la misma forma que se ha mencionado.

En esta etapa, la parte exterior del CRT 15 queda limpia y en la siguiente, se separan los diferentes tipos de vidrio de la parte frontal y cónica del CRT.

A continuación un dispositivo de láser, que en este caso es el láser puntual 16 mostrado en la figura 3a, se mueve por el CRT calentando y retirando material del CRT, formando así una pequeña ranura 18 alrededor del mismo. En la práctica, el dispositivo láser permanece estacionario mientras el CRT 15 gira.

Si se seleccionan los parámetros adecuados el CRT se divide fácilmente sin necesidad de otras medidas. Así, en pruebas funcionales, se ha observado que haciendo uso de un rayo láser de una potencia de 1200 W o más, por ejemplo 1500 W, y una velocidad a la cual el rayo se mueve por el CRT inferior a 3 m por minuto, el CRT se separa fácilmente sin que sea necesario aplicar las medidas de calentamiento/refrigeración que se describen posteriormente. En particular, la dirección u otros parámetros del rayo láser pueden ajustarse para provocar un gradiente de temperatura específico en los diferentes lados de la ranura, asegurando así la separación.

La figura 3b muestra cómo el CRT 15 se divide en dos partes a lo largo de la ranura 18 si se desea facilitar o si se ha de facilitar la separación. Para ello se provoca una diferencia de temperatura grande a ambos lados de la ranura 18, que dividirá el CRT a lo largo de la ranura 18. De este modo, después de la aplicación del láser tal como se describe anteriormente, por lo general inmediatamente después, se sopla aire comprimido por un tubo vortex, que se conoce como tal, sobre los diferentes lados de la ranura formada por el láser. De acuerdo con un principio conocido, el aire comprimido que alimenta el tubo vortex 17 se divide en dos corrientes de aire, un extremo emite aire caliente y el otro aire frío. Éste es un método sencillo de provocar una diferencia de temperatura a ambos lados de la ranura 18 formada con el láser. Esta diferencia de temperatura es generalmente suficiente para dividir el CRT a lo largo de la mencionada ranura. El calentamiento/refrigeración suficientemente rápido puede provocarse usando varios tubos vortex.

El aire comprimido soplado por el tubo vortex 17 a una presión de 7 bar provoca una diferencia de temperatura de más de 100ºC, mientras que una presión superior dará una diferencia de temperatura de hasta 170ºC.

Es obvio que la diferencia de temperatura puede ser provocada de muchas otras formas. Así, es posible usar chorros convencionales de aire frío o caliente, o incluso un dispositivo láser separado para provocar la diferencia de temperatura.

Una vez que el CRT 15 se ha dividido en dos partes y sus componentes metálicos se han desmontado según formas conocidas, el polvo fluorescente se cepilla y se succiona del interior del CRT mediante una corriente de aire, manualmente o mediante un robot, y a continuación la capa de óxido de aluminio se retira de los laterales haciendo uso de un cepillo motorizado. En el método que se describe ahora, el óxido de aluminio se adhiere al mencionado cepillo como partículas abrasivas, de manera que las sustancias extrañas se mezclan con el sistema lo menos posible.

A continuación, los restantes componentes metálicos desmontados se separan mediante calentamiento por inducción y un detector térmico basado en radiación infrarroja. Combinando ambos, las diferentes sustancias metálicas y ferromagnéticas, y las partes de aluminio y de cobre con diferente temperatura de calentamiento pueden ser clasificadas por separado sobre el transportador.

El método difiere significativamente de los métodos descritos anteriormente. En este caso, de acuerdo con una realización, se usa un láser para dos propósitos diferentes: para retirar material de un punto (la ranura 18) y, si se desea, también para retirar material (etiquetas adhesivas y similares) de una base sin dañarla. En caso de que se aplique el calentamiento por inducción, se usa para detectar metales, fundir el plástico de las uniones metálicas, retirar la cinta del CRT y, utilizando un termómetro de infrarrojo, para clasificar metales.

La parte cónica del CRT15 generalmente incluye un revestimiento de grafito y/o de óxido metálico, que se usa para evitar la fuga del haz de electrones. Una forma verificada de retirar el revestimiento y limpiar el vidrio es sumergir la parte cónica del CRT en una máquina de abrasión vibratoria. De acuerdo con la invención, para la limpieza se utiliza parcialmente vidrio fluorescente molido, usándose como material la fracción entre 0,5 y 2,0 mm de molienda del mismo CRT. El vidrio molido y el grafito eliminan los residuos de la etiqueta, y los óxidos metálicos son conducidos para su separación, por ejemplo, a un separador de ciclón y a un filtro de mangas y a continuación son devueltos a la máquina de abrasión vibratoria. En lugar de una máquina de abrasión vibratoria en medio fluido se puede usar chorreado con el mismo vidrio molido.

Cuando se trabaja los CRT con láser surgen problemas que no surgen cuando se corta vidrio normal. Estos problemas son la porosidad de la unión entre el vidrio del panel y el vidrio cónico, la asimetría del perímetro, las diferencias de grosor y del tipo de vidrio y otras impurezas de la unión. De este modo, pruebas exhaustivas muestran que la ranura del vidrio debe hacerse con un láser principalmente entre 8 y 15 mm desde la unión, en los lados del vidrio del panel (el tubo frontal) para asegurar la pureza del vidrio frontal y que éste debe ser calentado preferentemente con el láser en la posición desenfocado de manera que la diferencia de temperatura sea superior a 120ºC y que a continuación sea refrigerado de forma simétrica por medio de un tubo vortex que se mueve sobre al menos dos lados. De acuerdo con las pruebas realizadas la potencia preferible del láser está entre 900 y 800 W y la velocidad preferida es aproximadamente 3,5 m/min.

Según la presente invención, el calentador por inducción, controlado mediante un robot, se usa para dejar al descubierto los tornillos, que se calientan tanto que el plástico que los rodea se funde y la unión atornillada puede ser separada haciendo uso de una fuerza razonable.

Usando este procedimiento, la mano de obra humana se puede minimizar, el número de sensores se puede reducir y los mismos dispositivos se pueden usar para diferentes cometidos. De acuerdo con la invención, el desguace puede realizarse usando mano de obra humana en su totalidad o puede ser completamente o parcialmente automatizado.

Un aspecto esencial de la invención consiste en que los dispositivos que se usan son esencialmente: un único dispositivo láser con dos funciones diferentes, calentadores por inducción, una cámara de rayos infrarrojos y un robot separador guiado por ésta, así como preferentemente, como un factor secundario importante, una máquina de abrasión vibratoria en la cual se usa vidrio molido fluidificado para limpiar la parte cónica del CRT, pudiendo realizarse la limpieza también usando vidrio molido chorreado en una corriente de aire.

De esta forma, los componentes plásticos se retiran, los vidrios se separan en dos clases y los metales: hierro, aluminio y cobre y los paneles de circuitos son clasificados por tipos. A continuación se procesan usando métodos de prensado y de separación normales, que son conocidos en sí a partir del proceso de desguace.

Claims (12)

1. Un método para el desguace de dispositivos electrónicos equipados con un tubo de rayos catódicos (15) y para el reciclado de materiales, que incluye etapas en las cuales la carcasa se retira, los componentes auxiliares desmontables del dispositivo se separan del tubo y los materiales se limpian y se clasifican, caracterizado por que se usa un láser puntual (16) para formar una ranura (18) en un punto de separación que está situado hacia la parte frontal, a una distancia de la unión entre la parte frontal y la parte cónica y para provocar una diferencia de temperatura en los diferentes lados de la mencionada ranura (18) a fin de asegurar la separación de las partes, de manera que los componentes separados entre sí, se usen para otras finalidades.

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la fuente de láser se usa también para retirar impurezas como pegamento, etiquetas y similares de la superficie exterior del tubo.

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por que el llamado láser con forma de abanico o el ajuste desenfocado del láser se usa para retirar las impurezas.

4. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que se usa un dispositivo de calentamiento por inducción para localizar y para calentar elementos metálicos.

5. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que se usa un rayo láser, con una potencia superior a 1200 W y una velocidad de movimiento del rayo sobre el tubo inferior a 3 m por minuto, para hacer la ranura de separación.

6. Un método de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado por que el láser con forma de abanico o desenfocado se usa también para calentar el tubo una vez que se ha hecho la ranura de separación, especialmente en la proximidad inmediata de la ranura, en el área de un lado de la ranura.

7. Un método de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado por que el mismo elemento de calentamiento por inducción se usa automáticamente para localizar y calentar los mencionados componentes metálicos que han de ser calentados.

8. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que las partes separadas del tubo se limpian usando como material de abrasión el material que se obtiene prensando partes de un tubo similar al tubo a ser limpiado.

9. Un método de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado por que en el dispositivo de calentamiento por inducción se usa una frecuencia entre 400 y 1000 Khz., durante la localización y el calentamiento de tornillos, y entre 200 y 600 Khz. durante el calentamiento de la cinta del tubo.

10. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la diferencia de temperatura es provocada en los diferentes lados de la ranura usando uno o varios tubos vortex (17), cuyo chorro de aire caliente se dirige a un lado de la ranura y cuyo chorro de aire frío se dirige al otro lado.

11. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que se provoca una diferencia de temperatura de al menos aproximadamente 120º entre ambos lados de la ranura.

12. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se usan el calentamiento por inducción con una potencia estándar y la medición de la temperatura usando un dispositivo basado en la luz infrarroja, para clasificar las partes, en particular las partes metálicas, obtenidas del desguace del tubo de rayos catódicos.