用于完全回收涂覆有塑料材料的剛性單體材料、多晶材料或非晶材料的熱機(jī)控制的低溫 ...的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的目的是在處理領(lǐng)域中用于報(bào)廢回收在多層人工制品的制造中所采用的原材料。更加特別的是，本發(fā)明的目的是一種用于人工制品的低溫調(diào)節(jié)方法，該人工制品包括散布有具有熱力和彈性特性不同且剛性不同的材料的多個(gè)剛性材料層。
【背景技術(shù)】
[0002]正如所已知地那樣，電子和電氣廢料的良好部分(諸如上面所描述的人工制品)在沒(méi)有任何前期處理的情況下送去垃圾掩埋或者經(jīng)歷焚化和回收處理，因而導(dǎo)致了隨后將高污染物質(zhì)散布到環(huán)境中。
[0003]相對(duì)照地，許多報(bào)廢的電子產(chǎn)品可以被再次使用，修復(fù)或者再循環(huán)利用，由此獲得了在保護(hù)和維護(hù)環(huán)境以及減少污染方面的明顯益處。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)可在很多情況下從回收具有高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的材料中獲得。
[0004]由通過(guò)剛性層與塑料層交替構(gòu)成的材料制成的電子系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例，也就是說(shuō)，可能將根據(jù)本發(fā)明的方法應(yīng)用到這種類(lèi)型的電子系統(tǒng)，并且基于此近來(lái)已經(jīng)更多關(guān)注于該電子系統(tǒng)的報(bào)廢處理，該電子系統(tǒng)由光電模塊代表。
[0005]在結(jié)構(gòu)層位，光電模塊由借助于熱層壓方法連結(jié)在一起的若干層的夾層制成。
[0006]每個(gè)模塊的主要部件由光電元件表示，這些光電元件包含在由乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)制成的聚合物層內(nèi)。
[0007]所述夾層通過(guò)彼此相鄰的多個(gè)層組成，即:一個(gè)后部防水聚合物涂層，其按照要求由乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)或者聚氟乙烯(Tedlar)中之一制成；在乙稀-乙酸乙稀共聚物(EVA)中實(shí)現(xiàn)的大約0.6mm厚的保護(hù)光電元件(所述剛性層)的一對(duì)層；以及大約3_厚的鋼化玻璃的剛性前部層，其用作也可接受光的保護(hù)表面。
[0008]在它們大約20年到30年的使用壽命結(jié)束時(shí)，每個(gè)PV模塊可經(jīng)受特殊處理，允許進(jìn)行對(duì)有害材料(通常金屬)的安全處理，并且還允許回收一些包括該模塊的元件，其中的一些具有高經(jīng)濟(jì)價(jià)值(硅和貴金屬)的特征。
[0009]關(guān)于報(bào)廢再循環(huán)利用過(guò)程和無(wú)法移除的光電嵌板部分的處理的現(xiàn)有技術(shù)，正如已經(jīng)提到的那樣，包括回收在通過(guò)熔化過(guò)程粘結(jié)在一起的相鄰層中發(fā)現(xiàn)的剛性材料層(電子級(jí)硅)和塑料元件(共聚物)。這包括一系列從工藝和工業(yè)視角和從過(guò)程產(chǎn)物視角兩者來(lái)看不同的過(guò)程。
[0010]用于再循環(huán)利用光電模塊的這些方法中的一種，如在專(zhuān)利US6063995中進(jìn)行描述那樣，包括借助于烘焙法對(duì)構(gòu)成光電模塊的部件進(jìn)行分離，在烘焙法中，升高光電模塊的溫度，以?xún)H僅熔化了該模塊的聚合物部件，而留下未改變的鋼化玻璃和光電元件自身。
[0011]尤其是，所述方法提供了從外部框架和端子塊體中剝離下來(lái)的光電模塊，以最初加熱到接近100°c的溫度，從而能夠易于手動(dòng)分離后部聚合物涂層。于是，隨后將其置于電爐中，在電爐中，其在480°C與540V之間的溫度下經(jīng)歷烘焙過(guò)程。
[0012]在光電模塊的烘焙過(guò)程期間，為了實(shí)現(xiàn)惰性氣氛，惰性氣體(優(yōu)選氮?dú)?通過(guò)供給導(dǎo)管而被引入到烘箱中。
[0013]光電模塊的烘焙過(guò)程發(fā)生在介于480°C和540°C之間的溫度下，并且持續(xù)降解EVA聚合物層所必需的一段時(shí)間。當(dāng)兩個(gè)EVA聚合物層達(dá)到熔化溫度時(shí)，光電元件的物理分離與鋼化玻璃一起在該點(diǎn)處發(fā)生，它們分解開(kāi)并且擱置在包含于烘箱中的支撐件上。
[0014]來(lái)自聚合物層的氣態(tài)分解產(chǎn)物隨后在后燃室內(nèi)燃燒，從而產(chǎn)生了廢產(chǎn)物，二氧化碳和水蒸氣。
[0015]所述過(guò)程允許完全回收鋼化玻璃和光電元件。然后后者經(jīng)受進(jìn)一步處理，諸如燒結(jié)或酸侵蝕，以便回收銀或者存在于該元件內(nèi)的其他金屬。
[0016]另一種允許再循環(huán)利用光電模塊的不同的已知方法在專(zhuān)利US6129779中有描述。它基于用于再循環(huán)利用和回收光電模塊的金屬組分的過(guò)程，這通過(guò)壓碎光電模塊自身并且隨后在酸性溶液槽中溶解出金屬來(lái)實(shí)現(xiàn)。由此獲得的溶液然后與固體碎片分離并且通過(guò)沉淀劑進(jìn)行處理，該沉淀劑則允許回收從光電模塊所獲得的金屬。
[0017]更特別的是，所述過(guò)程包括第一步驟，在第一步驟中，光電模塊被壓碎，以獲得多個(gè)具有足夠小尺寸以進(jìn)行化學(xué)處理的碎片。由此獲得的這些模塊碎片被傳送到容納酸的容器，所述酸例如是硫酸、硝酸或者鹽酸，它們能夠溶解待回收的金屬材料，從而將其與碎片的剩余部分分離開(kāi)。在光電元件金屬和酸之間的化學(xué)反應(yīng)下，發(fā)生光電材料的溶解，隨后形成了由與腐蝕性酸相結(jié)合的金屬構(gòu)成的液相和由非金屬PV模塊碎片所形成的固相。
[0018]存在于溶液中的固相然后借助于過(guò)濾法而與液相分離，并且相反地，包含在固相中的非金屬材料則借助于振動(dòng)篩而與液相分離。
[0019]最后，在該過(guò)程的最后階段，進(jìn)行從溶液中回收金屬。一種用于分離出溶液內(nèi)的部件的方法包括通過(guò)添加適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)沉淀劑而將溶液中的金屬沉淀出。
[0020]另一種再循環(huán)利用光電模塊的已知過(guò)程在專(zhuān)利US5997718中有描述，其涉及借助于“濕法冶金”法從報(bào)廢光電模塊回收半導(dǎo)體金屬的過(guò)程。
[0021]在光電模塊的機(jī)械破碎的情況下，光電元件或者任何其他光電廢料經(jīng)歷瀝濾過(guò)程，該瀝濾過(guò)程借助于酸性溶液而用于從剩余的光電模塊材料中去除全部金屬。
[0022]在化學(xué)處理之前，玻璃基板被移除，并且隨后在光電模塊的制造中進(jìn)一步再利用，或者作為無(wú)危害廢料在掩埋場(chǎng)處再循環(huán)利用或者處置。
[0023]瀝濾液隨后通過(guò)將其與包含一定量鈣的堿性化合物相混合而被中和，這導(dǎo)致形成了鎘和碲的固體沉淀物。
[0024]最后，固體沉淀物經(jīng)過(guò)燃燒過(guò)程，隨后被冷卻和沖洗，從而回收了氧化鎘(CdO)和氧化碲(TeO)。
[0025]最后，另一種已知過(guò)程在專(zhuān)利DE102008058530A1中有描述，其涉及一種用于光電模塊和光電源廢料的再循環(huán)利用，尤其是薄膜的碲化鎘和CIS太陽(yáng)能電池。具體說(shuō)，這個(gè)德國(guó)專(zhuān)利提供了關(guān)于一種用于將模塊分解成它們組成元件以便易于在新模塊制造中使用它們的方法的信息。
[0026]該方法首先包括光電模塊或者其部分借助于振動(dòng)盤(pán)粉碎機(jī)而經(jīng)歷連續(xù)或者非連續(xù)的機(jī)械壓碎過(guò)程，在光電模塊中，聚合物層在結(jié)構(gòu)上沒(méi)有被損壞。
[0027]由此獲得這些碎片然后經(jīng)歷在15%鹽酸溶液中室溫下的化學(xué)浴處理，其中發(fā)生包含在碎片內(nèi)的金屬的完全溶解。這個(gè)階段受到一定量包含在溶液內(nèi)的過(guò)氧化氫(重量百分比35% )的影響，并且通過(guò)使用適當(dāng)?shù)拇判詳嚢杵鞫兊梅奖恪?br>[0028]最后，在金屬溶解過(guò)程結(jié)束時(shí)，溶液被過(guò)濾，由此獲得了玻璃和聚合物的回收。這些隨后經(jīng)歷進(jìn)一步的沖洗過(guò)程，由此決定性地回收了玻璃和EVA。
[0029]在現(xiàn)有技術(shù)中描述的這些過(guò)程具有許多缺陷，諸如在熱的光電模塊回收過(guò)程的情況下，盡管使得光電元件和覆蓋玻璃的完全回收成為可能，但是導(dǎo)致了高能量消耗。
[0030]對(duì)于包括模塊壓碎和隨后化學(xué)浴的再循環(huán)利用過(guò)程而言，這些過(guò)程同樣并不允許回收較高增值的光電模塊部件，并且在過(guò)程結(jié)束時(shí)產(chǎn)生于一系列碎片，將這些碎片再整合到生產(chǎn)周期中需要無(wú)論經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)還是環(huán)境觀點(diǎn)都昂貴的附加處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0031]本專(zhuān)利的目的是通過(guò)提供一種允許回收包含在人工制品內(nèi)的剛性材料的方法來(lái)解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，該人工制品包括散布有具有熱和彈性特性不同且剛性不同的材料的多個(gè)剛性材料層，具有日此高的增值，或者正如原來(lái)在工業(yè)性人工制品中存在的那樣，使得機(jī)械和化學(xué)損壞最小化，因此需要進(jìn)行隨后的處理。
[0032]另一個(gè)目的是縮減用于處理具有不同熱和彈性特性的報(bào)廢的多層材料的成本以及用于在將它們重新應(yīng)用到當(dāng)前使用的回收過(guò)程中的成本。
[0033]另一個(gè)目的是提供一種方法，該方法允許幾乎直接重新使用通過(guò)遵循相同過(guò)程所回收的部件和材料，因而延長(zhǎng)了這些部件自身的使用年限，而不需要進(jìn)行進(jìn)一步處理。
[0034]相比于在再循環(huán)利用領(lǐng)域中和/或在例如回收包含于光電模塊中的硅元件過(guò)程中存在問(wèn)題的這種回收系統(tǒng)中當(dāng)前已知的方法，本發(fā)明的方法和目的涉及到一種更加可持續(xù)的工藝，因而具有較低的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境影響。
[0035]本處理方法的工作原理并不排除將其應(yīng)用在不同應(yīng)用范圍內(nèi)，只要存在包含通過(guò)將材料插入到具有不同程度的剛性和導(dǎo)熱性的材料(例如塑料或者非晶)而連接的剛性材料(例如金屬)的獨(dú)立層，從而在沒(méi)有改變幾何結(jié)構(gòu)或者機(jī)械性能的情況下使得化學(xué)和/或損壞處理最小化，并且利用了呈現(xiàn)不同膨脹性的材料的物理性能。
【附圖說(shuō)明】
[0036]下面借助于所附附圖進(jìn)行描述根據(jù)本發(fā)明的用于涂覆有塑料材料的剛性的單體材料、多晶材料或者非晶材料的熱機(jī)控制的低溫分層過(guò)程，附圖分別說(shuō)明下列附圖:
[0037]圖1是方法步驟的框圖；
[0038]圖2是一般多層部件的剖視圖；
[0039]圖3是光電模塊的軸測(cè)投影分解圖；
[0040]圖4是當(dāng)光電模塊經(jīng)受低溫冷卻階段時(shí)的軸測(cè)投影視圖；
[0041]圖5是當(dāng)光電模塊待回收的材料層經(jīng)受熱和機(jī)械