DE4039024A1

DE4039024A1 - Reinigung von polycarbonat- und polyestercarbonat-abfaellen

Info

Publication number: DE4039024A1
Application number: DE19904039024
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Chem Dr Fennhoff; Wolfgang Dipl Ing Jakob; Manfred Ehlert; Dieter Dipl Chem Dr Freitag
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1990-09-21
Filing date: 1990-12-07
Publication date: 1992-03-26
Also published as: EP0476475B1; HK38197A; EP0476475A1; ES2073633T3; JP2509026B2; US5151452A; JPH04305414A; DE59105846D1

Description

Audio Compact Disk werden aus aromatischen Polycarbo naten nach dem Spritzgußverfahren hergestellt. Die so erzeugten Formteile werden durch Aufdampfen von Alumi nium verspiegelt und mittels vernetzender Lacke ober flächenversiegelt. Ferner werden sie mit Farbstoffen be druckt. Zuletzt erfolgt eine Qualitätskontrolle, in der 10 Prozent bis 15 Prozent der produzierten Compact Discs aufgrund von Fehlern ausgesondert werden.

Linsen werden ähnlich wie Audio Compact Discs durch ver netzende Lacke oder auch durch Polysiloxane oberflächen versiegelt. Auch hier fallen durch die Qualitätskontrol le erhebliche Mengen Polymerabfalls an.

Lampen- oder Scheinwerferreflektoren sind aluminiumbe schichtet. Abfälle entstehen sowohl bei der Herstellung dieser Formteile als auch nach deren Verwendung.

Diese Polycarbonatabfälle und/oder Polyestercarbonat abfälle können aufgrund ihres Aluminiumgehaltes, der Lacke und gegebenenfalls der Farbstoffe nicht durch direktes Neuverspritzen oder als Mischung mit weiteren Polymeren und/oder Polykondensaten für andere hoch wertige Formteile wiederverwendet werden.

Es war deshalb Aufgabe, oben genannte Abfälle durch ein einfaches, technisch durchführbares Verfahren so aufzu arbeiten, daß die aromatischen Polycarbonate und/oder aromatischen Polyestercarbonate einer neuen Anwendung zugeführt werden können.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Ver fahren zur Reinigung von Abfällen aus thermoplastischen, aromatischen Polycarbonaten und/oder aus thermoplasti schen aromatischen Polyestercarbonaten, die bei der Her stellung optischer Formteile, wie beispielsweise Audio Compact Discs, Linsen für Brillen oder für andere optische Anwendungen, oder Lampen- bzw. Scheinwerfer reflektoren anfallen.

Das vorliegende Verfahren ist, insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß die Polykondensatabfälle mittels eines Shredders oder einer Mühle, wie dies in der Literatur beschrieben ist (siehe beispielsweise "Ull manns Encyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage (1972), Band 2 Verfahrenstechnik I (Grundoperationen), SS 2-34"), zerkleinert werden, mit Säure zum Rückfluß unter Rühren erhitzt werden, mit Wasser in der Weise unter gelindem Rühren neutral gewaschen werden, daß die vom Polykondensat abgetrennten, jedoch noch nicht ge lösten Lackanteile aus dem Polykondensat gespült werden, das Polykondensat nach dem Abfiltrieren des Wassers in den üblichen Trockenapparaturen, wie sie beispielsweise in "Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage (1972), Band 2, Verfahrenstechnik I (Grund operationen), SS 699 bis 721" beschrieben sind, ge trocknet und, gegebenenfalls anschließend durch Wind sichten mit Apparaten, wie sie beispielsweise in "Ull manns Encyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage (1972), Band 2, Verfahrenstechnik I (Grundoperationen), SS 57 bis 69 beschrieben sind, gegebenenfalls von den noch verbliebenen Lackresten oder Farbstoffresten abge trennt werden. In all den Fällen, in denen die Poly kondensatabfälle von Natur aus keine Metalle enthalten, werden diese separat, beispielsweise als Pulver vor der Säure zugesetzt, gegebenenfalls auch in Form von Metall salzen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit insbe sondere ein Verfahren zur Reinigung von Abfällen aus thermoplastischen, aromatischen Polycarbonaten und/oder thermoplastischen, aromatischen Polyestercarbonaten, die Metalle - gegebenenfalls in Form von Metallsalzen -, Lacke und gegebenenfalls Farbstoffe enthalten, das da durch gekennzeichnet ist, daß man die Abfälle zu Bruch stücken eines mittleren Durchmessers von 0,1 cm bis 5,0 cm, bevorzugt von 0,5 cm bis 1,5 cm, zerkleinert, diese Bruchstücke danach mit Säure am Rückfluß unter Rühren erhitzt, danach mit Wasser unter Rühren solange neutral wäscht, bis alle vom Polykondensat abgetrennten Lackanteile ausgespült sind, die Bruchstücke abfil triert, trocknet und gegebenenfalls durch Windsichten die noch an den Bruchstücken anhaftenden Lack- und/oder Farbstoffreste abtrennt.

Überraschenderweise wurde nämlich gefunden, daß durch das Behandeln des Polykondensatabfalls mit Säure nach dem Auflösen des Metalls auch der größte Teil der Lacke sich von den Polycarbonaten abgetrennt und sogar zum Teil aufgelöst ist.

Ohne die Anwesenheit eines Metalls wie beispielsweise Aluminium tritt dieser Effekt nicht ein, da ohne Alumi nium reaktive Spezies wie naszierender Wasserstoff und Aluminium-(III)-Salze nicht "in situ" gebildet werden können.

Für den erfindungsgemäßen Reinigungsprozeß geeignete Metalle sind außer Aluminium noch Eisen, Zink und Zinn. Eisen, Zink und Zinn wirken jedoch in abgeschwächter Form im Vergleich zum Aluminium.

Lacke, die sich im Sinne der vorliegenden Erfindung vom Polymer ablösen und zum Teil auflösen lassen, sind bei spielsweise solche auf Polyacrylnitril-, Polyacrylat-, Polymethacrylat-, Polyvinylchlorid-, Polysiloxan- oder Melaminharzbasis.

Für den erfindungsgemäßen Reinigungsprozeß geeignete Farbstoffe sind beispielsweise solche, auf Basis von Naphthachinonen, Benzochinonen, Anthrachinonen und Azo verbindungen, sowie organische Pigmente und anorganische Pigmente wie Eisenoxide, Chromoxide und Titandioxid.

Thermoplastische, aromatische Polycarbonate im Sinne der Erfindung sind Polycarbonate, die nach den üblichen, in der Literatur bekannten Methoden aus Diphenolen und Carbonatspendern hergestellt worden sind. (Siehe bei spielsweise "H. Schnell, Chemistry and Physics of Poly carbonates, Intersciece Publishers, New York, 1964", US- Patent 30 28 365 und deutsche Offenlegungsschrift 38 32 396 (Le A 26 344).

Diphenole für solche Polycarbonate können beispielsweise

Hydrochinone,
Resorcine,
Dihydroxybiphenyle,
Bis-(hydroxyphenyl)-alkane,
Bis-(hydroxyphenyl)-cycloalkane,
Bis-(hydroxyphenyl)-sulfine,
Bis-(hydroxyphenyl)-ether,
Bis-(hydroxyphenyl)-ketone,
Bis-(hydroxyphenyl)-sulfone,
Bis-(hydroxyphenyl)-sulfoxide,
α,α′-Bis-(hydroxyphenyl)-diisopropylbenzole,

sowie von deren kernalkylierte und kernhalogenierte Verbindungen sein.

Bevorzugte Diphenole sind z. B.:

4,4′-Dihydroxybiphenyl,
2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl-propan,
2,4-Bis-(4-hydroxyphenyl)-2-methylbutan,
1,1-Bis-(4-hydroxyphenyl)-p-diisopropylbenzol,
2,2-Bis-(3-methyl-4-hydroxyphenyl)-propan,
2,2-Bis-(3-chlor-4-hydroxyphenyl)-propan,
Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-methan,
2,2-Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-propan,
Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-sulfon,
2,4-Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-2-methylbutan,
1,1-Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-p-diisopropylbenzol,
2,2-Bis-(3,5-dichlor-4-hydroxyphenyl)-propan,
2,2-Bis-(3,5-dibrom-4-hydroxyphenyl)-propan und
1,1-Bis-(4-hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexan.

Besonders bevorzugte Diphenole sind z. B.:

2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan,
2,2-Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-propan,
2,2-Bis-(3,5-dichlor-4-hydroxyphenyl)-propan,
2,2-Bis-(3,5-dibrom-4-hydroxyphenyl)-propan,
1,1-Bis-(4-hydroxyphenyl)-cyclohexans und
1,1-Bis-(4-hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexan.

Es können auch beliebige Mischungen der vorgenannten Diphenole verwendet worden sein.

Die Diphenole sind entweder literaturbekannt oder nach bekannten Verfahren herstellbar.

Aromatische Polyestercarbonate im Sinne der Erfindung sind solche, die aus mindestens einem aromatischen Bis phenol, aus mindestens einer aromatischen Dicarbonsäure und aus Kohlensäure aufgebaut sind. Geeignete Diphenole sind die vorstehend aufgeführten. Geeignete aromatische Dicarbonsäuren sind beispielsweise Orthophthalsäure, Terephthalsäure, Isophtalsäure, tert.-Butylisophthal phthalsäure, 3,3′-Diphenyletherdicarbonsäure, 4,4′-Di phenyldicarbonsäure, 4,4′-Diphenyletherdicarbonsäure, 4,4′-Benzophenondicarbonsäure, 3,4′-Benzophenondicarbon säure, 4,4′-Diphenylsulfondicarbonsäure, 2,2-Bis-(4- Carboxyphenyl)-propan, Trimethyl-3-phenylindan-4,5′- dicarbonsäure.

Von den aromatischen Dicarbonsäuren werden besonders bevorzugt die Terephthalsäure und/oder Isophthalsäure eingesetzt.

Die aromatischen Polyestercarbonate können nach Verfah ren hergestellt worden sein, wie sie für die Polyester carbonatherstellung aus der Literatur bekannt sind, so z. B. nach Verfahren in homogener Lösung, nach Schmelzum esterungsverfahren, und nach dem Zweiphasengrenzflächen verfahren.

Aromatische Polycarbonate beziehungsweise aromatische Polyestercarbonate im Sinne der vorliegenden Erfindung sind solche, deren Zahlenmittel M_n zwischen 5000 und 15 000 liegen, vorzugsweise zwischen 7000 und 13 000, er mittelt durch Gelpermeationschromatographie mit Poly styrol als Eichsubstanz.

Säuren im Sinne der vorliegenden Erfindung sind wäßrige Mineralsäuren wie beispielsweise Halogenwasserstoff säuren, wobei Halogen Chlor, Brom oder Iod sein kann, Perchlorsäure, Phosphorsäure oder Schwefelsäure.

Für nicht metallisierte lackierte Polykondensatabfälle geeignete Metallsalze/Säure-Kombinationen sind bei spielsweise Lösungen von Aluminium-(III)-halogeniden in wäßrigen Halogenwasserstoffsäuren, wobei Halogen Chlor, Brom oder Iod sein kann, oder Halogenwasserstoffsäuren zusammen mit Aluminiumpulver.

Besonders bevorzugte Säuren sind Halogenwasserstoff säuren.

Die Konzentrationen der Säuren in Wasser liegen zwischen 1 Gewichtsprozent bis 37 Gewichtsprozenten, bevorzugt zwischen 10 Gewichtsprozenten bis 15 Gewichtsprozenten, bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung aus Säuren und Wasser.

Die Zeit für das Erhitzen unter Rückfluß beträgt im allgemeinen zwischen 20 Minuten und 180 Minuten. Die Trocknung der abfiltrierten Bruchstücke erfolgt bei Temperaturen von 100°C bis 120°C. Die gegebenenfalls durch Windsichten noch gereinigten Polykondensatbruch stücke sind nach den üblichen Spritzguß- oder Extru sionsverfahren wieder zu technisch brauchbaren Poly carbonatformkörpern beziehungsweise Polyestercarbonat formkörper verarbeitbar.

Beispiele

A. Die für die folgenden Versuche eingesetzten Compact Disc-Abfälle (Polycarbonat mit Aluminium bedampft und Lack überzogen) wurden zuvor mit Hilfe eines Shredders zu einer Teilchengröße von 1 mm bis 15 mm zerkleinert. Die so erhaltene Shredderware enthielt insgesamt 0,35 Gewichtsprozente Lack (vernetztes Polyacrylnitril und vernetztes Polyvinylchlorid) und Aluminium.

Die relative Lösungsviskosität des Polycarbonats der Shredderware nach mechanischer Abtrennung von Lacken und Aluminium (Vergleichssubstanz) (0,5 g Polycarbonat in 100 ml Dichlormethan bei 23°C) betrug 1,196.

Beispiel 1

Zu 450 g einer 10%ige Salzsäurelösung werden 300 g der oben genannten Compact Disc-Shredderware unter Rühren gegeben und 35 Minuten bis zum Sieden erhitzt, so daß das gesamte Aluminium und Teile der Lacke gelöst sind und die noch verbliebenen Lackreste sich vom Poly carbonat abgelöst haben. Nach dem Entfernen der Salz säure wäscht man das Polycarbonat mit destilliertem Wasser neutral und spült dabei die zurückgebliebenen Lackreste aus. Nach dem Abfiltrieren des Polycarbonats trocknet man das Polykondensat bei 120°C und trennt letzte Lackreste durch Windsichten im Stickstoffstrom ab.

Relative Lösungsviskosität des Polycarbonats nach dem Windsichten 1,194 (0,5 g Polycarbonat in 100 ml Di chlormethan bei 23°C).

Beispiel 2

In einem 500-l-Emaillekessel mit angeflanschtem Filter und Flotationsablauf werden 100 kg des unter A. bezeich neten Polycarbonatabfalls vorgelegt. Der Kessel wird evakuiert und anschließend mit Stickstoff gespült. Der Gasaustausch wird weitere zweimal wiederholt und schließlich mit 15 m³ Stickstoff pro Stunde beschleiert. Zum Kesselinhalt gibt man 160 kg 10prozentige Salzsäure, heizt unter Rühren auf 90°C auf und hält 1 Stunde bei dieser Temperatur. Danach wird auf 30°C abgekühlt und die Salzsäure abgelassen. Das im Kessel verbliebene Polycarbonat wird mit dreifach entsalztem Wasser säure frei gewaschen, wobei die vom Polycarbonat abgelösten Lackrückstände entfernt werden. Das Polycarbonat wird zuletzt bei 120°C getrocknet, auf das Windsichten wird verzichtet.

Relative Lösungsviskosität des Polycarbonats nach dem Windsichten 1,193 (0,5 g Polycarbonat in 100 ml Di chlormethan bei 23°C).

B. Die für die folgenden Versuche eingesetzten Poly carbonat-Abfälle (Polycarbonat mit Lack überzogen) wurden zuvor mit Hilfe eines Shredders zu einer Teil chengröße von 1 mm bis 15 mm zerkleinert. Die so er haltene Shredderware enthielt insgesamt 0,5 Gewichts prozente Lack (auf Polysiloxan- und Melaminharzbasis).

Die relative Lösungsviskosität des Polycarbonats der Shredderware nach mechanischer Abtrennung der Lacke (Vergleichssubstanz) (0,5 g Polycarbonat in 100 ml Dichlormethan bei 23°C) betrug 1,279.

Auf das Windsichten wurde bei in den Beispielen 3 bis 6 verzichtet.

Beispiel 3

Wie Beispiel 1, aber mit 300 g des unter B. angegebenen Polycarbonatabfalls und 0,5 g Aluminium.

Eine Lösung des getrockneten und gereinigten Polycarbo nats (50 g Polycarbonat in 100 ml Dichlormethan) enthält noch 1/10 des Lackteils, den eine Vergleichslösung des Ausgangsmaterials (50 g Polycarbonatabfall in 100 ml Dichlormethan) aufweist.

Relative Lösungsviskosität des Polycarbonats 1,277 (0,5 g Polycarbonat in 100 ml Dichlormethan bei 23°C).

Beispiel 4

Wie Beispiel 1, aber mit 300 g des unter B. angegebenen Polycarbonatabfalls, 450 g 10%ige Salzsäurelösung und 1,5 g Aluminiumpulver.

Eine Lösung des getrockneten und gereinigten Polycarbo nats (50 g Polycarbonat in 100 ml Dichlormethan) enthält noch 1/10 des Lackanteils, den eine Vergleichslösung des Ausgangsmaterials (50 g Polycarbonatabfall in 100 ml Dichlormethan) aufweist.

Beispiel 5

Wie Beispiel 1, aber mit 300 g des unter B. angegebenen Polycarbonatabfalls, 450 g 10%ige Salzsäurelösung und 7,3 g Aluminium-(III)-chlorid.

Eine Lösung des getrockneten und gereinigten Polycarbo nats (50 g Polycarbonat in 100 ml Dichlormethan) enthält noch 1/5 des Lackanteils, den eine Vergleichslösung des Ausgangsmaterials (50 g Polycarbonatabfall in 100 ml Dichlormethan) aufweist.

Beispiel 6 (Vergleichsbeispiel)

Wie Beispiel 1, aber mit 300 g des unter B. angegebenen Polycarbonatabfalls, 450 g 10%ige Salzsäurelösung ohne Aluminiumpulver.

Eine Lösung des getrockneten und gereinigten Polycarbo nats (50 g Polycarbonat in 100 ml Dichlormethan) enthält noch 2/3 des Lackanteils, den eine Vergleichslösung des Ausgangsmaterials (50 g Polycarbonatabfall in 100 ml Dichlormethan) aufweist.

Claims

1. Verfahren zur Reinigung von Abfallen aus thermo plastischen, aromatischen Polycarbonaten und/oder aus thermoplastischen, aromatischen Polyester carbonaten, die bei der Herstellung optischer Formteile anfallen.

2. Verfahren zur Reinigung von Abfällen an thermo plastischen, aromatischen Polycarbonaten und/oder thermoplastischen, aromatischen Polyestercarbona ten, die Metalle - gegebenenfalls in Form von Metallsalzen - Lacke und gegebenenfalls Farbstoffe enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß man die Ab fälle zu Bruchstücken eines mittleren Durchmessers von 0,1 cm bis 5,0 cm, bevorzugt von 0,5 cm bis 1,5 cm, zerkleinert, diese Bruchstücke danach mit Säure am Rückfluß unter Rühren erhitzt, danach mit Wasser unter Rühren solange neutral wäscht, bis alle vom Polykondensat abgetrennten Lackanteile ausgespült sind, die Bruchstücke abfiltriert, trocknet und gegebenenfalls durch Windsichten die noch an den Bruchstücken anhaftenden Lack- und/oder Farbstoffreste abtrennt.