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Dokumentenidentifikation DE10237960A1 14.08.2003
Titel Entmetallisierung von metallisierten Kunststoffteilen unterschiedlicher Geometrie und Größe durch chemisches Ätzverfahren
Anmelder Schmidt, Hans, Dr., 92660 Neustadt, DE;
Schlieper, Thomas, Dr., 95445 Bayreuth, DE;
Etterer, Manfred, Dr., 95444 Bayreuth, DE;
Daub, Joachim, 95445 Bayreuth, DE
Erfinder Schmidt, Hans, Dr., 92660 Neustadt, DE;
Schlieper, Thomas, Dr., 95445 Bayreuth, DE;
Etterer, Manfred, Dr., 95444 Bayreuth, DE;
Daub, Joachim, 95445 Bayreuth, DE
DE-Anmeldedatum 20.08.2002
DE-Aktenzeichen 10237960
Offenlegungstag 14.08.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 14.08.2003
IPC-Hauptklasse C23F 1/00
IPC-Nebenklasse C23F 1/16   
Zusammenfassung Rein mechanische Verfahren zur Entfernung von Metallschichten sind nur unzureichend und unvollständig und damit wenig vorteilhaft. Das vorgestellte chemische Verfahren erleubt es, unterschiedlich geformte und auch zerkleinerte metallisierte Kunststoffteile verschiedener Polymerer durch Abätzen der Metallschichten (Chrom, Kupfer, Nickel) in wässrigen Lösungen von Säuren und Oxidationsmitteln in vollständig entmetallisierter Form als Recyclingmaterial zu erhalten. Die abgetrennten Metallanteile können in Form chemischer Verbindungen wiedergewonnen werden.
Das Verfahren ist dadurch eine vollständige Ablösung von Chrom, Kupfer, Nickel, ggf. Palladium von Kunststoffteilen verschiedener Polymerer (z. B. Acryl-Butadien-Styrol-Copolymerisate, Polycarbonate, Polyamide) durch Zusammenwirken chemischer Reaktionen charakterisiert (Säurereaktionen, Redoxreaktionen). Das Verfahren zeichnet sich durch die Kombination der gewünschten vollständigen Entmetallisierung bei gleichzeitiger Gewinnung von Kunststoffrecyclingmaterial und nutzbaren Metallverbindungen (100%ige Verwertung) unter Verbrauch von ggf. als industrielle Reststoffe anfallenden Chemikalien (Salzsäure, Wasserstoffperoxid) aus.
Das Verfahren zeichnet sich durch eine bevorzugt zweistufige schrittweise Entmetallisierung verschieden geformter und auch zerkleinerter metallbeschichteter Kunststoffteile aus. Durch den wässrigen chemischen Ätzprozess wird der Kunststoff nicht angegriffen.

Beschreibung[de]

Mittels galvanischer Abscheidung metallisierte Kunststoffteile verschiedener Polymerer sind im technischen und wirtschaftlichen Gebrauch weit verbreitet (z. B. verchromte Teile bei Kraftfahrzeugen, Gebrauchsgegenständen, usw.). Der zugrundeliegende Kunststoff besteht meist aus Acryl-Butadien-Styrol-Copolymeren, Polycarbonaten, Polyamiden oder Mischungen. Nach Reinigung der Oberfläche in einem Ätzbad können diese Teile galvanisch mit meist mehreren Schichten verschiedener Metalle beaufschlagt werden (Grundschicht Nickel, Zwischenschicht Kupfer, äußere Schicht Chrom). um ein ansprechendes Äußeres und eine lange Einsatzdauer zu gewährleisten. Bei der Produktion einer Vielzahl unterschiedlicher Teile fällt ein relativ hoher Prozentsatz an Ausschußteilen an, die in dieser Form nicht ohne weiteres als Recyclingmaterial in den erneuten Produktionsprozess eingeschleust werden können. Eine hochwertige Wiederverwendung der Kunststoffteile ist erst nach det vollständigen Entfernung der Metallschichten gegeben. Die Metalle können nach chemischer Behandlung in abgetrennter Form ebenfalls als Rohstoffe wieder eingesetzt werden.

Das beschriebene Verfahren erlaubt eine vollständige Abtrennung der Metallanteile vom zugrundeliegenden Kunststoff auf Basis eines bevorzugt mehrstufigen chemischen Ätzprozesses. Die anfallenden Kunststoffteile können sowohl in der anfallenden Form als auch in zerkleinerter oder geschredderter Form verarbeitet und wieder eingesetzt werden. Die abgelösten Metallanteile sind durch pH-Wert-Einstellung fällbar und als Metallhydroxide einer weiteren Verarbeitung (Hüttenbetriebe, Galvaniken) zugänglich.

Damit ist eine 100%ige Verwertung gewährleistet. Als Gebrauchschemikalien (z. B. Säuren, Laugen, Oxidationsmittel) können Abfallstoffe bzw. Recyclingstoffe aus industrieller Produktion eingesetzt werden.

Der Verfahrensablauf wird bevorzugt zweistufig gefahren. Zunächst kann mit einer ca. 20%igen Salzsäure die äußerste Chromschicht in einfacher Weise abgelöst werden. Die Ätzlösung erwärmt sich dabei nicht oder nur unwesentlich. Wasserstoff wird über den Zeitraum des Ätzprozesses freigesetzt.

Die Ablösung der Metalle Kupfer, Nickel und geg. Palladium erfolgt in einer Ätzlösung bestehend aus ca. 20%iger Salzsäure unter Zugabe von Wasserstoffperoxidlösung oder peroxidhaltigen Chemikalien Salzsäure und Peroxide werden bei den Ätzvorgängen verbraucht. Ein Anteil an Schwefelsäure, die bei der Reaktion nicht verbraucht 'wird, kann zur Unterstützung der chemischen Reaktion, zur Konstanthaltung des pH-Wertes, zur Konstanthaltung bzw. Einstellung der Dichte der Lösung und als Massezusatz zur Aufnahme freiwerdender Wärme bei diesem Prozess zugesetzt werden. Diese chemische Reaktion verläuft unter Wärmeentwicklung, die über die jeweilige Zugabemenge an metallisierten Kunststoffteilen gesteuert werden kann.

Bei genauer Einstellung der Dichte der Ätzlösung erfolgt eine Trennung der noch metallisierten Teile und der entmetallisierten Teile durch Absinken bzw. Aufschwimmen der Kunststoffteile. Oben aufschwimmende entmetallisierte Teile können ständig abgeschöpft werden. Die Zugabe des Agens Wasserstoffperoxid erfolgt bevorzugt kontinuierlich am Boden des gerührten Ätzbades.

Nach Waschen und Trocknen (ggf. während eines Schredder- oder Granulationsvorganges) ist der gewonnene Kunststoff wieder einsetzbar.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Entmetallisierung, dadurch gekennzeichnet, dass metallisches Chrom, Kupfer, Nickel und geg. Palladium chemisch von der Oberfläche damit metallisierter Kunststoffteile abgeätzt werden.
  2. 2. Das in Anspruch 1 beschriebene Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffteile oberflächlich metallisierter Polymerer aus der Galvanisierung mit bis zu 45% Massenanteil an Metallen entsprechen.
  3. 3. Das in einem oder mehreren der Ansprüche 1-2 beschriebene Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffteile aus verschiedenen Polymeren bestehen können und im Ganzen oder zerkleinert sein können.
  4. 4. Das in einem oder mehreren der Ansprüche 1-3 beschriebene Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass die metallisierten Kunststoffteile in chemischen Bädern entmetallisiert werden.
  5. 5. Das in einem oder mehreren der Ansprüche 1-4 beschriebene Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Chromschicht mit Salzsäure (Konzentration bevorzugt zwischen 10 und 25%ig) unter Wasserstoffentwicklung ohne merkliche Wärmetönung abgelöst wird.
  6. 6. Das in einem oder mehreren der Ansprüche 1-5 beschriebene Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Metalle mit einer Mischung aus Salzsäure (Konzentration bevorzugt zwischen 5 und 25%ig) und Wasserstoffperoxidlösung (Konzentration bevorzugt zwischen 0,5 und 5%ig) oder peroxidhaltiger Chemikalien unter merklicher Wärmetönung abgelöst werden.
  7. 7. Das in einem oder mehreren der Ansprüche 1-6 beschriebene Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabe von Wasserstoffperoxid kontinuierlich oder diskontinuierlich in kleinen Portionen bei laufendem Ätzvorgang bevorzugt unter Rühren am Badboden erfolgt.
  8. 8. Das in einem oder mehreren der Ansprüche 1-7 beschriebene Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass durch Zugabe von Schwefelsäure (Konzentration bevorzugt zwischen 5 und 10%ig) pH-Wert und Dichte der Ätzlösung während der Reaktion konstant gehalten werden.
  9. 9. Das in einem oder mehreren der Ansprüche 1-8 beschriebene Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass entmetallisierte Kunststoffteile in der Ätzlösung mit eingestellter Dichte aufschwimmen, nicht abgeätzte Teile zum Badboden absinken.
  10. 10. Das in einem oder mehreren der Ansprüche 1-9 beschriebene Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffteile vollständig entmetallisiert werden, die Kunststoffe dabei nicht angegriffen werden.
  11. 11. Das in einem oder mehreren der Ansprüche 1-10 beschriebene Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass die entmetallisierten Kunststoffteile entsprechend der erhaltenen Qualität (metallfrei, Reinheit, Anfallform) als Recyclingmaterial wieder verwendet werden können.
  12. 12. Das in einem oder mehreren der Ansprüche 1-11 beschriebene Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass die abgeätzten Metallanteile aus den anfallenden metallhaltigen Lösungen durch pH-Wert-Änderung ausge%llt und einer Verwertung zugeführt werden können sowie verbleibendes Restwasser in einer Abwasserreinigungsanlage behandelt werden kann.






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