DE10000566A1 - Verfahren zur Wiederverwertung eines eine Oberflächenbeschichtung aufweisenden Kunststoffbauteils - Google Patents
Verfahren zur Wiederverwertung eines eine Oberflächenbeschichtung aufweisenden KunststoffbauteilsInfo
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Abstract
Dargestellt und beschrieben werden ein Verfahren zur Wiederverwertung eines eine Oberflächenbeschichtung aufweisenden Kunststoffbauteils, wobei die Oberflächenbeschichtung fest mit dem Kunststoffbauteil verbunden ist, bei dem eine kostengünsige Wiederverwertung des Kunststoffbauteils möglich ist, die den Wert des Kunststoffbauteils erhält. Dies wird durch eine Vorbehandlung des Kunststoffbauteils, bei der die Oberflächenbeschichtung zumindest teilweise von Kunststoffbauteil gelöst wird, und einer kryogenen Behandlung, bei der die Oberflächenbeschichtung vom Kunststoffbauteil entfernt wird, ohne das Kunststoffbauteil selbst zu beschädigen, erreicht.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wiederverwertung
eines eine Oberflächenbeschichtung aufweisenden
Kunststoffbauteils, wobei die Oberflächenbeschichtung fest mit
dem Kunststoffbauteil verbunden ist.
Kunststoffbauteile, die eine fest mit ihnen verbundene
Oberflächenbeschichtung aufweisen werden in der Industrie in
vielfältiger Form eingesetzt. Die Oberflächenbeschichtung kann
bei diesen Kunststoffbauteilen die Funktion einer Schutz-,
Sicht- oder Funktionsbeschichtung erfüllen.
Beispielhaft seien Stoßfänger, Kotflügel und Seitenteile eines
Fahrzeugs aus farbigen Kunststoffen mit Klarlack-
Beschichtungen oder Streuscheiben und galvanisierte
Scheinwerferspiegel eines Scheinwerfers eines Fahrzeugs mit
metallischen Beschichtungen genannt. Ferner werden mit einer
Oberflächenbeschichtung versehene Kunststoffbauteile auch für
Haushaltsgeräte oder Elektronikgeräte, beispielsweise als
Gehäuse, verwendet. Außerdem werden Kunststoffbauteile mit
dünnen Metallbeschichtungen versehen, um als Daten- oder
Tonträger, beispielsweise als Diskette oder CD, verwendet zu
werden.
Derartige Kunststoffbauteile werden als Massenprodukte in
Fertigungsstraßen hergestellt. Teil des Fertigungsprozesses
ist es, die Oberflächenbeschichtung auf die Kunststoffbauteile
aufzutragen. Bei diesem Teilprozeß wird die
Oberflächenbeschichtung fest mit dem Kunststoffbauteil
verbunden. Dies führt jedoch dazu, daß eine einmal fehlerhaft
aufgebrachte Oberflächenbeschichtung nicht wieder von dem
Kunststoffbauteil entfernt werden kann und richtig aufgebracht
werden kann. Fehlerhaft beschichtete Kunststoffbauteile sind
damit Ausschußteile des Fertigungsprozesses, die entsorgt
werden müssen.
Kunststoffbauteile mit einer Oberflächenbeschichtung erfahren
während ihres Einsatzes teilweise Beschädigungen, die
lediglich die Oberflächenbeschichtung beschädigen.
Beispielsweise werden Stoßfänger von Fahrzeugen bei leichten
Stößen häufig nur an der Oberfläche beschädigt. Trotzdem
werden derartige Kunststoffbauteile durch neue ersetzt und
müssen entsorgt werden.
Schließlich müssen Kunststoffbauteile mit
Oberflächenbeschichtungen nach Beendigung ihrer Laufzeit, bzw.
der Laufzeit der Elemente, in denen sie eingebaut sind,
entsorgt werden.
Zur Wahrung eines gewissen Warenwertes hat sich in der
Industrie als Entsorgungsalternative das Recycling von
Kunststoffbauteilen mit Oberflächenbeschichtungen
durchgesetzt. Bei diesem Recycling werden die zu entsorgenden
Kunststoffbauteile zerkleinert. Die verschiedenen
Stoffkomponenten des Kunststoffbauteils und der
Oberflächenbeschichtung werden nach der Zerkleinerung getrennt
und verschiedenen Weiterverwertungen oder Entsorgungswegen
zugeführt.
Es ist jedoch nur mit großem Aufwand möglich, die
Stoffkomponenten derart genau zu trennen, daß am Ende des
Recyclings wieder Grundstoffe entstehen, die den Grundstoffen
gleich sind, die zur erstmaligen Herstellung des
Kunststoffbauteils oder der Oberflächenbeschichtung verwendet
wurden. Das bedeutet, daß die durch das Recycling gewonnenen
Stoffe häufig nicht zur Herstellung von Kunststoffbauteilen
oder Oberflächenbeschichtungen gleicher Güte, wie die aus
denen sie durch das Recycling gewonnen wurden, geeignet sind.
Somit ist mit dem Recycling stets ein Wertverlust verbunden,
da die recyclierten Produkte nicht der Güte der
Ausgangsprodukte entsprechen. Zudem ist das Recycling mit
einem hohen Energie- und Kostenaufwand verbunden.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein
kostengünstiges Verfahren zur Wiederverwertung eines
Kunststoffbauteils der eingangs genannten Art vorzuschlagen,
das den Wert des Kunststoffbauteils erhält.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 gelöst durch eine Vorbehandlung des
Kunststoffbauteils, bei der die Oberflächenbeschichtung
zumindest teilweise vom Kunststoffbauteil gelöst wird, und
einer kryogenen Behandlung, bei der die
Oberflächenbeschichtung vom Kunststoffbauteil entfernt wird,
ohne das Kunststoffbauteil selbst zu beschädigen.
Es hat sich gezeigt, daß bei Kunststoffbauteilen mit
Oberflächenbeschichtungen regelmäßig nur die
Oberflächenbeschichtung fehlerhaft ist, während das
Kunststoffbauteil unbeschädigt ist und insbesondere in seiner
Form und Festigkeit keine Veränderung oder Beeinträchtigung
aufweist. Das Kunststoffbauteil kann demnach in seiner
jeweiligen Funktion weiter eingesetzt werden.
Indem nun gemäß der Erfindung die fehlerhafte
Oberflächenbeschichtung von dem Kunststoffbauteil zumindest
teilweise entfernt wird, ohne das Kunststoffbauteil zu
beschädigen, behält dieses seine Einsatzfähigkeit bei und kann
erneut mit einer Oberflächenbeschichtung versehen werden.
So kann bei Kunststoffbauteilen, bei denen während des
Herstellungsprozesses die Oberflächenbeschichtung fehlerhaft
aufgebracht wurde, diese entfernt werden und eine neue
Oberflächenbeschichtung aufgetragen werden. Das
Kunststoffbauteil braucht in diesem Fall nicht kostspielig
recycliert werden, sondern kann erneut in den
Herstellungsprozeß eingebracht werden. Da das
Kunststoffbauteil durch das Entfernen der
Oberflächenbeschichtung nicht beschädigt wurde, behält es
seinen ursprünglichen Wert bei.
Auch können beschichtete Kunststoffbauteile, bei denen
lediglich die Oberflächenbeschichtung beschädigt wurde,
beispielsweise bei der Beschädigung des Stoßfängers eines
Fahrzeuges durch einen leichten Stoß, nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren wiederverwertet werden und ohne
Werteinbuße wieder im Herstellungsprozeß neuer
Kunststoffbauteile mit einer Oberflächenbeschichtung verwendet
werden.
Hierzu wird gemäß der Erfindung die beschädigte
Oberflächenbeschichtung von dem Kunststoffbauteil entfernt,
ohne daß dieses selbst beschädigt wird. Das dann nicht mehr
beschichtete Kunststoffbauteil kann dem Herstellungsprozeß
neuer Kunststoffbauteil mit einer Oberflächenbeschichtung
zugeführt werden, da es insbesondere in seiner Form und
Festigkeit nicht beeinträchtigt wurde.
Ebenso können die beschichteten Kunststoffbauteile nach
Beendigung der Laufzeit der Elemente, in denen sie eingebaut
sind, beispielsweise einem Fahrzeug, mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren wiederverwertet werden. Vielfach sind die
beschichteten Kunststoffbauteile bei Beendigung der Laufzeit
der Elemente, in denen sie eingebaut sind, in ihrer Form und
Festigkeit unbeeinträchtigt, so daß sie weiterverwertet werden
können. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren können diese
Kunststoffbauteile dem Herstellungsprozeß neuer
Kunststoffbauteile mit Oberflächenbeschichtung wieder
zugeführt werden, indem die alte Oberflächenbeschichtung von
dem Kunststoffbauteil entfernt wird, ohne das
Kunststoffbauteil selber zu beschädigen.
Vielfach ist es ausreichend, lediglich Teile der fehlerhaften
Oberflächenbeschichtung zu entfernen. So kann es bei einem
mehrseitigen Kunststoffbauteil zweckmäßig sein, lediglich die
Oberflächenbeschichtung an der Seite zu entfernen, an der die
Oberflächenbeschichtung fehlerhaft ist. Das Kunststoffbauteil
kann dann an dieser Seite mit einer neuen
Oberflächenbeschichtung versehen werden. Auf diese Weise
können die Kosten der Wiederverwertung derartiger
Kunststoffbauteile gesenkt werden, da nur die Seite des
Kunststoffbauteils mit der vormals fehlerhaften
Oberflächenbeschichtung neu beschichtet werden muß.
Als einziger bei diesem Verfahren separat zu entsorgender Rest
verbleibt die entfernte Oberflächenbeschichtung, die durch das
erfindungsgemäße Verfahren aber sauber von dem
Kunststoffbauteil getrennt wird.
Die Vorbehandlung führt dazu, daß die in der Regel innige
Verbindung zwischen der Oberflächenbeschichtung und dem
Kunststoffbauteil geschwächt wird. Die darauf erfolgende
kryogene Behandlung, bei der zumindest die
Oberflächenbeschichtung, möglicherweise aber auch das gesamte
Kunststoffbauteil gekühlt wird, führt dann aufgrund der
unterschiedlichen Kältekontraktionskoeffizienten der
Oberflächenbeschichtung und des Kunststoffbauteils dazu, daß
sich die Oberflächenbeschichtung vollständig von dem
Kunststoffbauteil löst, ohne dieses selbst zu beschädigen.
Das Kunststoffbauteil selbst bleibt insbesondere deshalb
unbeschädigt, weil durch die Vorbehandlung die Verbindung
zwischen Oberflächenbeschichtung und Kunststoffbauteil derart
geschwächt wurde, daß sich die Oberflächenbeschichtung von dem
Kunststoffbauteil löst, ohne beispielsweise bei einer
aufgeklebten Oberflächenbeschichtung Teile aus der Oberfläche
des Kunststoffteils herauszubrechen.
Der kryogenen Behandlung kommt abhängig davon, wie intensiv
die Vorbehandlung durchgeführt wurde und wie stark die
Oberflächenbeschichtung durch die Vorbehandlung bereits von
dem Kunststoffbauteil gelöst wurde, häufig lediglich die
Funktion zu, nach einer Vorbehandlung, bei der die
Oberflächenbeschichtung schon teilweise entfernt wird, die
verbleibenden Reste von dem Kunststoffbauteil zu entfernen.
Für das Entfernen der Oberflächenbeschichtung hat es sich als
zweckmäßig erwiesen, das Kunsstoffbauteil zur Vorbehandlung zu
erwärmen, bis sich die Oberflächenbeschichtung von dem
Kunststoffbauteil löst. Die Temperatur und die Zeit, über die
das Kunststoffbauteil bei dieser Temperatur gehalten wird,
werden abhängig von der Art und Zusammensetzung des
Kunststoffbauteils und der Oberflächenbeschichtung derart
eingestellt, daß sich die Oberflächenbeschichtung zwar von dem
Kunststoffbauteil löst, das Kunststoffbauteil erfindungsgemäß
jedoch nicht beschädigt wird, insbesondere nicht in seiner
Form und Festigkeit beeinträchtigt wird.
Die Erwärmungsparameter, insbesondere die Temperatur und
Zeitdauer der Erwärmung des Kunststoffbauteils, können
bevorzugt auch so gewählt werden, daß die
Oberflächenbeschichtung zumindest teilweise verdampft oder
verbrennt. Auf diese Weise wird die Oberflächenbeschichtung
leicht von selbst von dem Kunststoffbauteil entfernt, sodaß
durch die kryogene Behandlung lediglich verbleibende Rest von
dem Kunststoffbauteil gelöst werden müssen.
Ergänzend oder alternativ kann die Oberflächenbeschichtung mit
mechanischen Behandlungsmethoden von der Oberfläche des
Kunststoffbauteils zumindest teilweise entfernt werden.
Geeignete mechanische Behandlungsmethoden sind unter anderem
das Abbürsten oder Abschaben der Oberflächenbeschichtung oder
das Bestrahlen der Oberflächenbeschichtung mit einem
Partikelstrahl.
Bevorzugt kann als Partikelstrahl ein Partikelstrahl aus
Partikeln eines gefrorenen Fluids, beispielsweise CO2 (sog.
Trockeneispellets) oder Wasser, verwendet werden. Der Einsatz
eines derartigen Partikelstrahls führt dazu, daß die
mechanische Behandlung der Oberflächenbeschichtung durch die
Kühlwirkung der gefrorenen Partikel unterstützt wird. Die
Kühlwirkung der gefrorenen Partikel führt zu einer Versprödung
der Oberflächenbeschichtung, wodurch ein einfacheres
mechanisches Ablösen der Oberflächenbeschichtung ermöglicht
wird.
Ergänzend oder alternativ kann die Oberflächenbeschichtung in
Kontakt mit einem chemischen Stoff gebracht werden, um die
Oberflächenbeschichtung aufzulösen oder abzulösen. Zum einen
kann die Oberlächenbeschichtung durch den chemischen Stoff
aufgelöst werden, so daß sie sich entweder in flüssiger Form
von dem Kunststoffbauteil löst, oder sich in gasförmiger Form
verflüchtigt. Ebenso ist es möglich, daß der chemische Stoff
lediglich die feste Verbindung zwischen der
Oberflächenbeschichtung und dem Kunststoffbauteil löst, so daß
die Oberflächenbeschichtung von dem Kunststoffbauteil einfach
abgelöst werden kann.
Die kryogene Behandlung erfolgt bevorzugt derart, daß die
Oberflächenbeschichtung in Kontakt mit einem kryogenen Stoff,
also einem Stoff bei tiefen Temperaturen, gebracht wird.
Besonders bevorzugt kann als kryogener Stoff Flüssigstickstoff
oder Kohlendioxid verwendet werden. Die industrielle
Herstellung von kryogenen Stoffen, insbesondere von
Flüssigstickstoff, und deren verfahrenstechnische Handhabe
sind ausgereift und gut beherrschbar, so daß sie eine
kostengünstige und technisch überschaubare Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglichen.
An die kryogene Behandlung kann eine mechanische
Nachbehandlung angeschlossen werden, mit der die gelösten, auf
dem Kunststoffbauteil haltenden Reste der
Oberflächenbeschichtung entfernt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, ein
unbeschädigtes, insbesondere ein in seiner Form und Festigkeit
unbeinträchtigtes Kunststoffbauteil Wiederzuverwerten, indem
die beschädigte oder fehlerhafte Oberflächenbeschichtung von
dem unbeschädigten Kunststoffbauteil entfernt wird, ohne dabei
das Kunststoffbauteil zu beschädigen, und dieses
Kunststoffbauteil einer weiteren Verwertung, beispielsweise
einem Herstellungsprozeß neuer, mit Oberflächenbeschichtungen
versehener Kunststoffbauteile, zuzuführen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend beispielhaft
an der Behandlung eines PP-Stoßfängers (PP = Polypropylen)
beschrieben.
Ein derartiger Stoßfänger kann eine fehlerhafte, beschädigte
PU-Lackierung aufweisen, die beispielsweise fehlerhaft bei der
Neuproduktion aufgetragen wurde. Ebenso ist es denkbar, daß
der Stoßfänger während seines Gebrauchs Lackschäden erhalten
hat oder aber, daß das Fahrzeug, an dem der Stoßfänger
montiert war, außer Betrieb genommen und gesamthaft recycelt
wird, wobei auch der Stoßfänger wiederverwertet wird.
Bei diesem Stoßfänger soll die PU-Lackierung entfernt werden,
damit der unbeschädigte PP-Stoßfänger weiterverwertet werden
kann, nämlich erneut lackiert werden kann.
Hierzu wird der Stoßfänger in einem ersten Verfahrensschritt
mit einer Chemikalie im Bereich der zu entfernenden Lackierung
besprüht. Die Einwirkzeit der Chemikalie auf die Lackierung
wird entsprechend der Lackstärke, der eingesetzten Chemikalie
und der eingesetzten Menge der Chemikalie derart gewählt, daß
der Haftverbund der PU-Lackierung mit dem PP-Stoßfänger im
gewünschten Maße geschwächt wird.
In einem zweiten Verfahrensschritt wird der PP-Stoßfänger in
einer Kühlkammer oder einem Durchlauftunnel mit
Flüssigstickstoff auf -60°C gekühlt. Hierzu wird der
Flüssigstickstoff auf die PP-Lackierung aufgesprüht.
Die tiefe Temperatur stoppt die Chemikalien-Reaktion mit der
PU-Lackierung. Unterstützt wird dies durch die
Stickstoffatmosphäre in der Kühlkammer, bzw. dem
Durchlauftunnel.
Aufgrund ihrer unterschiedlichen Kontraktions-Koeffizienten
ziehen sich die PU-Lackierung und der PP-Stoßfänger durch die
Kälte unterschiedlich stark zusammen. Dadurch verschieben sich
die PU-Lackierung und der PP-Stoßfänger relativ zueinander,
wodurch die PU-Lackierung von dem PP-Stoßfänger abgelöst wird.
Die Ablösung erfolgt ohne daß Teile der Oberfläche des
Stoßfängers abplatzen, da der Haftverbund zwischen der
Lackierung und dem Stoßfänger bereits derart geschwächt ist,
daß die Lackierung nur noch in geringem Maße an dem Stoßfänger
haftet.
Anschließend wird der Stoßfänger in einer Strahlkammer oder
einer Durchlaufstrahlmaschine mit einem Partikelstrahl aus
Trockeneispellets abgestrahlt, so daß auch noch nach der
Abkühlung leicht an dem Stoßfänger haftende Lackierungsreste
von dem Stoßfänger entfernt werden. Nach dem Abstrahlen
verdampfen die Trockeneispellets zu Kohlendioxid, so daß keine
Strahlmittelrückstände verbleiben. Ferner haben die
Trockeneispellets eine Konsistenz, die zwar hart genug ist, um
die Lackierungsreste zu entfernen, jedoch weich genug ist, um
eine Oberflächenbeschädigung des Stoßfängers zu vermeiden. Die
Konsistenz der Trockeneispellets kann über deren Temperatur
eingestellt werden.
Abschließend wird der behandelte Stoßfänger einer
Sichtkontrolle zugeführt, in der überprüft wird, ob die
Lackierung gesamthaft von dem Stoßfänger entfernt wurde.
Ferner wird der Stoßfänger wieder auf Umgebungstemperatur
erwärmt und einer Neulackierung zugeführt.
Claims (9)
1. Verfahren zur Wiederverwertung eines eine
Oberflächenbeschichtung aufweisenden Kunststoffbauteils, wobei
die Oberflächenbeschichtung fest mit dem Kunststoffbauteil
verbunden ist,
gekennzeichnet durch eine Vorbehandlung des
Kunststoffbauteils, bei der die Oberflächenbeschichtung
zumindest teilweise vom Kunststoffbauteil gelöst wird, und
einer kryogenen Behandlung, bei der die
Oberflächenbeschichtung vom Kunststoffbauteil entfernt wird,
ohne das Kunststoffbauteil selbst zu beschädigen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Kunststoffbauteil zur Vorbehandlung erwärmt wird, bis sich die
Oberflächenbeschichtung vom Kunststoffbauteil löst.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Kunststoffbauteil zur Vorbehandlung erwärmt wird, bis
die Oberflächenbeschichtung zumindest teilweise, verdampft oder
verbrennt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Vorbehandlung die
Oberflächenbeschichtung mit mechanischen Behandlungsmethoden
von der Oberfläche des Kunststoffbauteils zumindest teilweise
entfernt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Vorbehandlung die
Oberflächenbeschichtung mit einem Partikelstrahl von der
Oberfläche des Kunststoffbauteils zumindest teilweise entfernt
wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Oberflächenbeschichtung mit einem Partikelstrahl aus Partikeln
eines gefrorenen Fluids von der Oberfläche des
Kunststoffbauteils zumindest teilweise entfernt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Vorbehandlung die
Oberflächenbeschichtung des Kunststoffbauteils in Kontakt mit
einem chemischen Stoff gebracht wird, um die
Oberflächenbeschichtung aufzulösen oder abzulösen.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Oberflächenbeschichtung des
Kunststoffbauteils zur kryogenen Behandlung in Kontakt mit
einem kryogenen Stoff gebracht wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als
kryogener Stoff Flüssigstickstoff oder Kohlendioxid verwendet
wird.
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