DE69303728T2

DE69303728T2 - Verfahren zur Wiederverwendung von Kunststoffteilen mit Beschichtungen

Info

Publication number: DE69303728T2
Application number: DE69303728T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Hosoyama; Keigo Suehiro; Michiaki Yamamoto
Original assignee: Japan Steel Works Ltd; Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Current assignee: Japan Steel Works Ltd; Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Priority date: 1992-01-27
Filing date: 1993-01-27
Publication date: 1997-01-23
Anticipated expiration: 2013-01-28
Also published as: DE69303728D1; US5475036A; EP0553787B1; EP0553787A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wiederverwendung von Kunststoffteilen mit Beschichtungen und insbesondere eine Verbesserung bei einem Verfahren zum Wiederverwenden von Kunststoffteilen, von denen die Beschichtungen mittels eines Hochdruck-Wasserstrahlstroms oder eines Dampfes abgelöst werden. Für die Wiederverwendung des Kunststoffs werden die Kunststoffteile pulverisiert bzw. fein vermahlen.
Herkömmlicherweise wurden Kunststoffteile mit Beschichten mittels einer Feinmahl- oder Pulverisiermaschine pulverisiert, ohne ihre Beschichtungen abzulösen; der pulverisierte Kunststoff wird mittels Spritzgieß- oder Preßformmaschinen zu Wiederverwendungsteilen geformt.
Es wurde bereits vorgeschlagen, die Kunststoffteile nach dem Entfernen der Beschichtungen von ihnen wiederzuverwenden. In neuerer Zeit sind einige Verfahren zum Ablösen der Beschichtungen mit organischem Lösungsmittel vorgeschlagen worden, wie dies von B. Harrel in "Nissan takes on plastic recycling challenge", Nissan Technology Newsline, September 1991, offenbart ist. Beispielsweise werden die Kunststoffteile mit Beschichtungen bzw. Überzugsschichten pulverisiert; die pulverisierten Teile werden in einen mit organischen Salzen o.dgl. gefüllten Lösungsmitteltank eingetaucht; dabei werden nur die Kunststoffkomponenten mittels eines Abscheiders entfernt; nach dem Waschen und Trocknen werden ferner die Teile durch eine(n) Extruder oder Strangpresse für Wiederverwendung zu Pellets geformt.
Die herkömmlichen Wiederverwendungsverfahren kranken jedoch an den folgenden Nachteilen:
1. Da im erstgenannten herkömmlichen Fall das Beschichtungsmaterial und der Kunststoff miteinander vermischt sind, beeinträchtigt das Beschichtungsmaterial in ungunstiger Weise die Wiederverwendungsteile unter Verringerung ihrer Güte. Die in den Wiederverwendungsteilen enthaltenen Beschichtungsstücke verbleiben in ersteren als Verunreinigungen; hierdurch wird die Materialfestigkeit herabgesetzt. Außerdem sind die Beschichtungsstücke auf der Oberfläche der Teile (Erzeugnisse) unregelmäßig verteilt, wodurch deren ästhetisches Aussehen beeinträchtigt wird. Ihre Verwendung unterliegt großen Einschränkungen auf z.B. Bänke in einem öffentlichen Park, Zäune oder Blöcke für Gehsteige bzw. Bodenbeläge o.dgl. Die Wiederverwendungsteile können unmöglich ohne Einschränkung benutzt werden.
2. Da im letzteren herkömmlichen Fall organische Salze o.dgl. benutzt werden, kann sich ein Problem der Umweltverschmutzung ergeben, wenn das verwendete Lösungsmittel ohne jede Behandlung verworfen bzw. entsorgt wird. Es muß daher unschädlich gemacht werden, was jedoch unangemessen hohe Kosten bedingt. Außerdem muß das für das Waschen benutzte Wasser in einem unschädlichen Zustand gehalten werden, so daß ein System großen Maßstabs zur Sicherung harmloser Eigenschaften nötig ist.
3. Das Beschichtungsmaterial wird im Lösungsmittel leicht von den Kunststoffteilen getrennt. Es ist jedoch sehr schwierig, die Kunststoffteile genau (sicher) aus dem Lösungsmittel zu entfernen. Es ist dabei unvermeidbar, daß die endgültigen Teile oder Erzeugnisse das Beschichtungsmaterial enthalten, was zu einer Beeinträchtigung der Güte der Wiederverwendungsteile führt.
Wie oben erwähnt, können die Wiederverwendungsteile nur für Gegenstände benutzt werden, die einem niedrigen Gütegrad zugewiesen werden können.

ABRISS DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zum Wiederverwenden von Kunststoffteilen durch Entfernen der darauf befindlichen Beschichtungen.
Gemäß einem ersten Merkmal der Erfindung gelingt die Lösung dieser und anderer Aufgaben durch Schaffung eines Verfahrens zur Wiederverwendung eines Kunststoffteils mit einem Kunststoffkörper und einer Überzugsschicht, umfassend die folgenden Schritte: Ablösen der auf dem Kunststoffkörper geformten Überzugsschicht vom Kunststoffkörper mittels eines Hochdruck-Wasserstrahlstroms und Pulverisieren des Kunststoffkörpers für Wiederverwendung.
Das Verfahren kann ferner den Schritt eines Erzeugens von Kratzern in der Überzugsschicht vor dem Ablösen derselben umfassen.
Das Kunststoffteil kann ein thermoplastischer Automobil-Stoßfänger sein.
Der Hochdruck-Wasserstrahlstrom wird vorzugsweise auf einer Temperatur nicht unter 55ºC gehalten.
Gemäß einem zweiten Merkmal der Erfindung ist deren Gegenstand ein Verfahren zur Wiederverwendung eines Kunststoffteils mit einem Kunststoffkörper und einer Überzugsschicht, umfassend die folgenden Schritte: Ablösen der auf dem Kunststoffkörper geformten Überzugsschicht vom Kunststoffkörper mittels eines Dampfes und Pulverisieren des Kunststoffkörpers für Wiederverwendung.
Erfindungsgemäß wird der Kunststoffkörper, von dem die Beschichtung bzw. Überzugsschicht entfernt worden ist und der pulverisiert worden ist, mittels eines Extruders verknetet und zu Pellets geformt.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

In den beigefügten Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zum Wiederverwenden von Kunststoffteilen mit Beschichtungen gemäß dem ersten Merkmal der Erfindung und
Fig. 2 eine Querschnittdarstellung eines in der Vorrichtung nach Fig. 1 verwendeten Automobil- Stoßfängers.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die Erfindung ist im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens für Kunststoffteile. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Kunststoffteile Automobil-Stoßfänger, doch ist die Anwendung der Erfindung offensichtlich nicht hierauf beschränkt. Fig. 2 zeigt einen Automobil-Stoßfänger im Querschnitt.
Gemäß Fig. 1 werden gesammelte Automobil-Stoßfänger 1 einzeln mittels Hängeträgern 2 zugeliefert. Die Stoßfänger weisen Kunststoffkörper 1a aus Polypropylen und Beschichtungen bzw. Überzugsschichten 1b auf den Körpern auf (vgl. Fig. 2). Der Stoßfänger wird über einem mit einer Wasserbehandlungseinheit 3 verbundenen Wasserbad 4 angeordnet; in diesem Zustand nimmt der Stoßfänger eine Stellung ein, in welcher er Düsen 6, die mit einem Hochdruck-Wasserstrahlstromgenerator 5 verbunden sind, zugewandt ist.
Ein(e) Mahlanlage bzw. Pulverisierer 7 und ein Doppelschneckenextruder 8 sind dem Wasserbad 4 nachgeschaltet. Der Pulverisierer 7 und der Doppelschneckenextruder 8 sind über eine Speiseeinrichtung 15 miteinander verbunden. An den Doppelschneckenextruder 8 sind eine Vakuumpumpe 10 und ein Trockner 11 angeschlossen.
Die Arbeitsweise der Anlage mit dem beschriebenen Aufbau ist nachstehend anhand der Wiederverwendung der Automobil-Stoßfänger beschrieben.
Die Überzugsschicht 1b des durch den Träger 2 zugelieferten Stoßfängers wird im voraus gewissen Behandlungen, wie Hämmern bzw. Schlagen, Drahtbürstenbehandlung oder Sandstrahlen, unterworfen, um Kratzer zu erzeugen. Sodann wird die Beschichtungsoberfläche des Stoßfängers mittels der Düsen 6 über dem Wasserbad 4 einem starken Wasserstrahlstrom 6a unter einem hohen Druck ausgesetzt. Durch die Zufuhr des bzw. die Beaufschlagung mit dem Hochdruck-Wasserstrahlstrom(s) 6a wird die Überzugsschicht 1b vom Kunststoffkörper 1a abgelöst, so daß sie in das Wasserbad 4 herabfällt. Dadurch wird die Beschichtung bzw. Überzugsschicht 1b entfernt und durch die Wasserbehandlungseinheit 3 gesammelt bzw. aufgefangen. Das Wasser, aus dem die Beschichtungen oder festen Substanzen entfernt worden sind, wird über ein Wasserbad 20 wieder für den Hochdruck-Wasserstrahlstrom benutzt.
Der Kunststoffkörper 1a, von dem die Überzugsschicht entfernt worden ist, wird mittels des Pulverisierers 7 pulverisiert und zu einem Speiser 9 des Doppelschneckenextruders 8 gefördert. Der Kunststoff wird im Doppelschneckenextruder 8 verknetet und durch den Pelletierapparat 8a zu Pellets geschnitten, die mittels des Trockners 11 getrocknet werden.
Die getrockneten Pellets (nicht dargestellt) werden in den Tank oder das Bad 12 gefördert und darin aufbewahrt.
Im folgenden sind von den Erfindern durchgeführte Versuche erläutert.

Beispiel 1

Der Stoßfänger 1 bestand aus Polypropylen mit der Urethan-Überzugsschicht 1b (einer Dicke von etwa 40 - 70 µm). Der auf einem Druck von 100 - 2000 kg/cm²G (d.h. absolut bzw. Meßdruck) (an den Auslässen der Pumpe) gehaltene Wasserstrahlstrom wurde über die Düsen 6 aus einem Abstand von 20 - 40 mm von der Oberfläche der Überzugsschicht 1b auf den Stoßfänger gerichtet. In besten Betriebsarten wurde der Strahlstrom mit einem Druck von etwa 120 - 300 kg/cm²G auf den Stoßfänger gerichtet, wobei es möglich war, die Überzugsschicht in einigen Sekunden nach Beaufschlagung mit dem Strahlstrom abzulösen. Die Wassermenge betrug 13 l/min. Ein Sektorwinkel des Sprühstrahls (spray) des Strahlstroms 6a betrug 25º.
Bei einem Druck des Hochdruck-Strahlstroms unter 100 kg/cm²G war es möglich, eine zufriedenstellende Ablösewirkung zu erzielen, auch wenn die Düsen 6 der Überzugsschicht 6b angenähert wurden. Bei einem Druck von mehr als 2000 kg/cm²G ergibt sich andererseits ein Problem der Bereitstellung einer tatsächlichen (geeigneten) Pumpe. Als Ergebnisse der Versuche hat es sich gezeigt, daß für den Strahlstrom bei niedrigem Druck eine große Wassermenge benötigt wird und die Wassermenge mit einer Erhöhung des Drucks eingespart bzw. verringert werden kann.
Bei den beschriebenen Versuchen wurde das Wasser von einer Wasserversorgung als Hochdruckwasser benutzt.

Beispiel 2

Anstelle von Wasser von Raumtemperatur wurde Warmwasser einer Temperatur von über 55ºC benutzt, um damit die Überzugsschicht zu erweichen und den Ablösungsgrad zu erhöhen. Wie im vorhergehenden Beispiel 1 bestand der Stoßfänger 1 aus Polypropylen. Der Wasserstrahlstrom mit einem Druck von 300 kg/cm²G wurde aus den Düsen 6 in einem Abstand von 30 mm von der Oberfläche der Überzugsschicht 1b auf den Stoßfänger gerichtet. Die Wassermenge betrug 13 l/min. Ein Sektorwinkel des Sprühstrahls des Wasserstrahlstroms 6a betrug 25º.
Bei diesem Beispiel wurden mit Ausnahme der Wassertemperatur die gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 eingehalten. Im Beispiel 1 betrug bei Benutzung des Wassers der Ablösungsgrad 300 cm/min; im Beispiel 2 wurde dagegen die Wassertemperatur zur Bestimmung des Ablösungsgrads auf 50º, 60º und 70ºC geändert. Bei der Temperatur von 50ºC betrug dabei der Ablösungsgrad 300 cm/min entsprechend dem gemäß Beispiel 1. Bei der Temperatur von 60ºC betrug der Ablösungsgrad 1320 cm/min. Bei der Temperatur von 70ºC betrug sodann der Ablösungsgrad 1320 cm/min. Zur Bestimmung des kritischen Punkts der Ablösetemperatur wurde die Wassertemperatur stufenweise von 51ºC (aus) geändert. Es zeigte sich, daß im Vergleich zum Beispiel 1 der kritische Punkt der Ablösetemperatur bei 55ºC lag.
Durch Benutzung von Wasser einer Temperatur von 55ºC kann mithin der Ablösegrad gegenüber dem bei Benutzung von Raumtemperatur besitzendem Wasser um das 4,4-fache erhöht werden, was wirtschaftlich vorteilhaft ist.
Gemäß dem zweiten Merkmal der Erfindung kann anstelle von Wasser auch Dampf benutzt werden.
Außerdem ist die Erfindung auch auf anderen Kunststoff, wie wärmehärtbares Urethan, anwendbar.
Wie oben angegeben, werden erfindungsgemäß die folgenden Vorteile erzielt: Es ist nämlich einfach möglich, die Überzugsschicht durch Benutzung von Wasser von Raumtemperatur oder einer geringfügig hohen Temperatur oder von Hochtemperaturdampf abzulösen. Damit kann ein hochqualitativer Wiederverwendungs-Kunststoff erhalten werden, was nach dem Stand der Technik unmöglich ist. Demzufolge kann die Wiederverwertung von Kunststoffen beträchtlich verbessert werden.

Claims

1. Verfahren zur Wiederverwendung eines Kunststoffteils mit einem Kunststoffkörper und einer Überzugsschicht, umfassend die folgenden Schritte:

Ablösen der auf dem Kunststoffkörper geformten Überzugsschicht vom Kunststoffkörper mittels eines Hochdruck-Wasserstrahlstroms und

Pulverisieren des Kunststoffkörpers für Wiederverwendung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Wasserstrahlstrom auf einer Temperatur nicht unter 55ºC gehalten wird.

3. Verfahren zur Wiederverwendung eines Kunststoffteils mit einem Kunststoffkörper und einer Überzugsschicht, umfassend die folgenden Schritte:

Ablösen der auf dem Kunststoffkörper geformten Überzugsschicht vom Kunststoffkörper mittels eines Dampfes und

Pulverisieren des Kunststoffkörpers für Wiederverwendung.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Kunststoffkörper, von dem die Überzugsschicht entfernt worden ist und der pulverisiert worden ist, mittels eines Extruders verknetet und zu Pellets geformt wird.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend den Schritt des Erzeugens von Kratzern an bzw. in der Überzugsschicht vor dem Ablösen der Überzugsschicht.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Kunststoffteil aus einem thermoplastischen Automobil-Stoßfänger besteht.