专利名称：用于从金属表面剥离油漆涂层的方法和组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于从金属表面，包括铝表面剥离油漆涂层的含水组合物。还涉及应用所述组合物剥离油漆涂层的方法，其包括从铝饮料罐去除油漆涂层，以及回收剥离后的饮料罐。
背景技术：
常规饮料罐的回收涉及从街道垃圾箱或食品及饮料市场收集空的和被丢弃的饮料罐。由于这些饮料罐通常为铝制且因此相对较轻，所以回收物品的收集者可以用一个袋子装下大量的饮料罐，这会由于袋子的体积大而变得不方便。收集者往往会用脚或其他简单的工具将饮料罐压扁来减少装载的体积。
收集到的被压扁的饮料罐可以被售至回收物品收集场，在那里饮料罐会被进一步压扁或压实成块。如美国专利No.5,887,696中所描述，尝试引入可运输的工作间(cabins)作为铝罐回收中心，其中描述了具有用于将饮料罐压扁的集成机器并向带来这些饮料罐的收集者发放酬金券的工作间。
压扁饮料罐的压实块随后可被送入熔炉，在那里压实的铝罐块被加热至熔点，在该熔点下饮料罐上的油漆涂层或油漆标签燃烧或蒸发，剩下熔化的铝形成铝锭。然后铝锭可通过轧制机用于再生产铝罐。常规饮料罐回收工业中存在的几个问题概括如下。
铝合金罐在高熔化温度下熔化需要大量的能耗并可能导致不同合金组分如硅、镁或钙的分解。常规铝合金罐通常为2片结构，即包括筒形罐体和顶盖。
罐体的铝合金通常富含硅以使其能被深拉延形成筒形罐体，其一端的开口可被顶盖以对液体密封的形式覆盖。顶盖通常为富钙或富镁铝合金以满足硬度需求。熔化过程可能改变铝合金的组成而且熔化的铝可能因此需要对铝进行再合金化，这会产生额外的回收成本。
一种使再合金化最小化的方法是通过划割或切割来分离罐体和顶盖，如美国专利No.5,974,936(Valihura)中所公开的，从而可分别处理具有不同组分的罐部分。然而被切割并分离的罐体仍然会涂有油漆。
压实的罐上的油漆和涂层可能在熔化的铝上形成粘渣。如果重金属如铅，或二氧化钛被用于油漆中，粘渣的燃烧可能导致形成有毒颗粒物质，如二氧芑，而这些有毒物质需要从排出的烟气中清除。这需要在过滤系统如湿式空气除尘器上进行投资，以使在工业废气释放进入大气之前清除其中的这种空气传播的有毒颗粒、污染物、毒气和臭味。
发明内容
现有技术尚未发现如下的用于从金属表面剥离油漆涂层的组合物，其包括氢氟酸、甲酸和氯甲烷，所述组合物形成了本发明中广泛而一般的实施方式。
本发明预期以一种方式从铝饮料罐剥离油漆涂层，这种方式避免将油漆层或包括涂层本身的漆膜溶解于剥离溶液中，而是起到使涂层脱位的作用，从而使涂层能以单片膜或足够大以能被过滤或捕获的碎片形式脱离铝罐，并能被容易地被清除并处理掉。
本发明也预期根据铝合金组分来分离饮料罐的各部分以便被清除涂层的罐的各部分可被轧制机压扁和压实从而直接再利用，而无需熔化和再合金化。
在本发明的第一方面中，提供一种用于从金属表面剥离油漆涂层的含水组合物，其中，以体积比(v/v)计，该组合物包括-约6.5％-7.5％的氢氟酸(HF)；-约5％-15％的甲酸(HCOOH)；和-约15％-25％的氯甲烷(CH3Cl)；优选地，按体积比提供约6.9％的氢氟酸(HF)、约10％的甲酸(HCOOH)和约21％的氯甲烷(CH3Cl)。作为组成上述组合物的实例，在1250ml约55％浓度的氢氟酸(HF)中加入1000ml基本为纯净液体形式的甲酸(HCOOH)和2100ml基本为纯净液体形式的氯甲烷(CH3Cl)，其中加入水以配制成10,000ml的总体积。
在本发明的第二方面中，提供用于从金属表面剥离油漆涂层的方法，包括以下步骤-在涂层上施加剥离溶液，其中所述剥离溶液包括(按v/v)-约6.5％-7.5％的氢氟酸(HF)；-约5％-15％的甲酸(HCOOH)；和-约15％-25％的氯甲烷(CH3Cl)；-使上述溶液作用于涂层上直到所述涂层基本上脱离所述金属表面；和-从所述金属表面分离脱离的涂层。
前述的金属表面可以包括铝饮料罐或者具有类似能被浸入含有剥离溶液的浴中的表面的物品。优选地，铝饮料罐基本上为未被压扁的片。
在本发明的第三方面中，在根据该方法的处理前，铝罐被切割以使顶盖与罐体分离。优选地，罐体的涂漆部分被切割分离并相应地被处理。切割分离方法的优选实施方式包括以下步骤-将罐切割分离为罐体和顶盖；-用溶液处理罐体以使涂层从罐体脱离；
-清除脱离的涂层以待处理；-清洗罐体以基本上清除溶液，和-将多个罐体压扁和压实以再利用；-收集多个顶盖以再利用。
优选地，将罐的涂漆部分浸入本发明新颖的含水组合物中持续约15-20秒。脱离的涂层可以被冲洗至中性pH值然后收集以待处理。
在本发明的第四方面中，顶盖被进一步切割以使顶盖边缘与顶盖分离。
具体实施例方式
作为本发明的一般而广泛的实施方式，用于从金属表面剥离油漆涂层的组合物包括氢氟酸(HF)、甲酸(HCOOH)和氯甲烷(CH3Cl)的含水混合物。该含水混合物，按体积比，可以包括约6.5％-7.5％的氢氟酸(HF)、约5％-15％的甲酸(HCOOH)和约15％-25％的氯甲烷(CH3Cl)，其中加入水以达到100％。
优选的组合物是以体积比提供约6.9％的氢氟酸(HF)、约10％的甲酸(HCOOH)和约21％的氯甲烷(CH3Cl)的含水混合物。以下提供如何混合含水组合物的实施例。
实施例1构成含水溶液的化合物按下列方式加入-1250ml浓度约为55％的氢氟酸(HF)；-1000ml基本为纯净液体形式的甲酸(HCOOH)；-2100ml基本为纯净液体形式的氯甲烷(CH3Cl)；然后在其中加入水，以配制成10,000ml的总体积。
需要强调的是，本发明的组合物不是以将涂层溶解的方式被构成或应用的。优选地，该组合物中不含乙醇。本组合物是以使涂层从金属表面脱离而非溶解的方式被构成和应用的。脱离的涂层将以一层可以被整片清除的膜的形式与罐分离。为了更好的应用，罐应该优选以未压扁的形状被处理，以便上述化学组合物可以作用于平展表面的涂层上而不是必须渗入被压扁或压实的罐的褶皱和折缝中。
对于施加油漆涂层，铝表面通常不是一种良好的基底表面，油漆涂层一段时间后会剥落。因此，饮料罐表面通常先涂布有一薄层底漆或粘合材料，如阿拉伯树胶，来辅助涂层粘合于罐表面。然后施加一层漆于涂层上以提供光泽修整，这也有助于罐的标签或油漆涂层在铝表面上的粘合和保持完整性。认为本发明包括组合物的化学组分中，氯甲烷(CH3Cl)破坏漆层和/或阿拉伯树胶，而氢氟酸(HF)和甲酸(HCOOH)有助于此过程。
应用本发明新颖的组合物的方法包括以下步骤将具有上述组合物的溶液施加至涂层，使溶液作用于涂层上直到该涂层基本上从金属表面脱离，和从金属表面分离脱离的涂层，该金属表面包括饮料罐的铝表面。
饮料罐可被浸入含有具有上述浓度化学组分的溶液的浴中约15-20秒以使化学品能够作用于涂层上使其从铝罐体脱离。值得一提的是，浸泡时间可以根据所用化学组分的浓度来改变，以适合浸泡操作的机理，即，如果浓度降低则采用较长的浸泡时间，相反如果浓度增加则采用较短的浸泡时间。
由于涂层以单张薄膜或足够尺寸的碎片的形式脱离，它可以通过在上述浴中的简单滚转方式例如摇摆运动从所述罐分离。较重的罐可以被放低或在浴中浸入更深，这样涂层膜可被滤网或电流(current flow)清除。为了促进涂层漂浮于溶液表面，浴溶液可加入添加剂来增加其相对密度。
在本发明的另一方面中，在浸泡清除涂层前铝罐可被切割以从罐体分离顶盖。如上述背景技术部分中所解释的，因为罐体的铝合金通常富含硅而顶盖通常富钙或富镁，所以将罐切割和分离为罐体部分和顶盖部分可以避免两种不同铝合金中各自的再合金化过程。把饮料罐分离为不同部分以分开处理的典型方法包括以下步骤-将罐切割分离为罐体和顶盖；-用溶液处理罐体以使涂层从罐体脱离；-清除脱离的涂层以待处理；-清洗罐体以使之不含溶液，和-将多个罐体压扁和压实以再利用；-收集多个顶盖以再利用。
优选地，使用的溶液为如上所述的含水组合物，并且处理方法包括将罐体浸入基于上述浓度的所用化学组分的溶液中约15到20秒。
利用这种方法，被分离或去除涂层的饮料罐体及顶盖的各自部分含有不同的铝合金组分，可被分别收集并通过将它们压扁和压实成含有相同合金组分的块再利用。根据铝合金性质的这种分离，可以避免熔化成锭和再合金化，由此在能源和时间上体现出很大的节约。被压实的回收铝块可以通过轧制机直接用于制造饮料罐或其他具有相同合金性质的铝制品。
脱离的涂层都呈单张或足够大以被过滤或捕获的碎片形式，并可被收集然后经冲洗冲去酸性溶液残留直至其pH值大约呈中性。脱离的涂层可以经过滤后作为有害物质收集并作相应处理。
在本发明的再一方面中，被切割并与罐体分离的顶盖被进一步切割以将其边缘和顶盖分离。这个切割掉边缘的额外步骤是由于，边缘是一种防漏液接缝，其通过将边缘卷边或弯折预先涂有油漆的罐体的外围边缘而形成的。因此，罐体最顶部，即上述的外围边缘，将以防漏液方式插入边缘折边中，同时后者在罐体上方安装顶盖以形成防漏液接缝的过程中沿外围边缘卷曲。
本发明的溶液也许不能达到防漏液接缝内的涂层部分，并且即使可以，其中的涂层也不会从接缝中释放。因此，如果顶盖在边缘完整的情况下被压实，那么边缘会留有影响铝合金组分的涂层物质。对于被捕获的涂层物质，被压实的顶盖可能不适合轧制机处理，而且这些被压实的顶盖需要被熔化以使被捕获的涂层能在高熔炼温度下燃烧掉。熔化的铝也需要在被浇铸成用于轧制机的锭之前再合金化。
应该理解，上述许多特性可以组合地被采纳、修改、重构或选择性地改变以达到与本发明相同的概念、特性和工作原理，本发明旨在提供用于从铝表面剥离油漆涂层的组合物，以及根据其铝合金组分的不同对饮料罐各部分进行切割分离。
例如，可以使用即使不同浓度的其他有机酸如乙酸代替甲酸。二氯甲烷(CH2Cl2)可能作为一种已知的溶剂被使用，或可能作为反应释放氯的前体生成氯甲烷(CH3Cl)。氢氟酸(HF)可以被合适的浸蚀溶液、反应加速剂或促进剂所代替。
这些变化和可选择的实施方式，作为未在此处详细描述但仍然可被用以有效地实践本发明的概念和工作原理的可选择的组合或实施方式，可以替换前述的部分、组分、物质、步骤或过程。因此，它们不应被认为是对本发明的违背，相反将被理解为落在权利要求书的形式和范围内。
权利要求
1.用于从金属表面剥离油漆涂层的含水组合物，其包括以体积比计-约6.5％-7.5％的氢氟酸(HF)；-约5％-15％的甲酸(HCOOH)；和-约15％-25％的氯甲烷(CH3Cl)。
2.根据权利要求1所述的含水组合物，其中-氢氟酸(HF)约6.9％；-甲酸(HCOOH)约10％；和-氯甲烷(CH3Cl)约21％。
3.根据权利要求1或2所述的含水组合物，其中如下加入所述的构成化合物-1250ml浓度约为55％的氢氟酸(HF)；-1000ml基本为纯净液体形式的甲酸(HCOOH)；-2100ml基本为纯净液体形式的氯甲烷(CH3Cl)；并且加入水，以配制成10,000ml的总体积。
4.用于从金属表面剥离油漆涂层的方法，其包括以下步骤-将剥离溶液施加至所述涂层，其中所述剥离溶液包括以体积比计-约6.5％-7.5％的氢氟酸(HF)；-约5％-15％的甲酸(HCOOH)；和-约15％-25％的氯甲烷(CH3Cl)；-使所述溶液作用于所述涂层直到所述涂层基本上从所述表面脱离；和-从所述金属表面分离所述脱离的涂层。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述金属表面是铝饮料罐的表面。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其中将包括所述金属表面的物品或铝饮料罐浸入含有所述剥离溶液的浴中。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述铝饮料罐是基本上未被压扁的片。
8.根据权利要求5所述的方法，其中，在根据所述方法处理之前，切割所述铝罐以将顶盖与罐体分离。
9.根据权利要求5所述的方法，其中，所述罐体的涂有油漆的部分被切割分离以按所述方法进行处理。
10.用于回收铝饮料罐的方法，其包括以下步骤-将所述罐切割分离为罐体和顶盖；-用溶液处理所述罐体以使涂层从所述罐体脱离；-去除所述脱离的涂层以待处理；-清洗所述罐体以基本上使其不含所述溶液，和-将多个所述罐体压扁和压实以再利用；-收集多个所述顶盖以再利用。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，冲洗所述脱离的涂层至中性pH值然后收集以待处理。
12.根据权利要求10所述的方法，其中使用的所述剥离溶液是根据权利要求1-3任一项所述的含水组合物。
13.根据权利要求4-12任一项所述的方法，其中至少将所述罐的涂有油漆的部分浸入根据权利要求1-3任一项所述的含水组合物中约15-20秒。
14.根据权利要求10所述的方法，其中进一步切割所述顶盖以将顶盖边缘与顶盖分离。
15.使用根据权利要求1-3任一项所述的组合物或使用根据权利要求4-13任一项所述的方法从金属表面剥离的油漆涂层。
16.金属物品，其表面的油漆涂层已通过使用根据权利要求1-3任一项所述的组合物或使用根据权利要求4-13任一项所述的方法被剥离。
17.根据权利要求16所述的金属物品，其为铝饮料罐或铝饮料罐的一部分。
18.被压实成块用作轧制机供料的多个根据权利要求15或16所述的金属物品。
19.适合轧制根据权利要求18所述的被压实的块的轧制机。
20.铝制品，其由权利要求18所述的被压实的块制得，其包括饮料罐。
全文摘要
本发明提供用于从金属表面剥离油漆涂层的含水组合物，所述金属表面包括未压扁的铝饮料罐，所述含水组合物包括以体积比计，约6.5％－7.5％的氢氟酸(HF)；约5％－15％的甲酸(HCOOH)；和约15％－25％的氯甲烷(CH
文档编号C09D9/00GK1861706SQ20061008866
公开日2006年11月15日 申请日期2006年5月12日 优先权日2005年5月12日
发明者罗官清 申请人:帕卡丁因私人公司