微波可除去的塗層的製作方法

2023-12-03 11:03:41

專利名稱：微波可除去的塗層的製作方法
技術領域：
本發明通常涉及聚合物塗層。更具體而言，本發明是涉及對於聚 合物塗層的微波吸收聚合物和微波吸收添加劑，該聚合物塗層被用於 將部件附著到可回收裝置上和除去可回收裝置上的部件。
背景技術：
計算機、外圍設備以及諸如尋呼機和蜂窩電話的無線裝置的激增
已經產生了一種新形式的廢棄物，它被稱為電子廢棄物。這些裝置可
能被塗繪或塗布了材料，以便改善它們的適銷性外觀。另外，可以將
物件貼在這些裝置上，以便標識它們或增加它們的功能性。 一些國家
具有要求通過回收來再生一部分電子廢棄物的法規。由於塗料或粘貼 部件可能與貼於其上的材料的回收不一致，因此必須在回收之間除去
它。人們關注尋找能夠除去這些裝置上的塗料和任何其它不可回收材 料的簡單方法。
現有技術包括溶劑的使用，它對於環境非常有害。有時使用溶劑
使材料膨脹，然後將塗料剝去。噴氣(blasting)是一種除去塗料的方 法，但是噴氣並不能夠容易地將拐角和鉸鏈處的塗料除去。美國專利 6,051,168描述了一種帶有滾輪的設備，該滾輪以不同的速度旋轉，並 通過在滾輪之間的間隙經過被塗漆的裝置，以便加壓和剝去塗料。
人們期望找到一種能夠除去尋呼機、蜂窩電話和其它這些裝置上 的塗料的簡單而快捷的技術，以便能夠回收這些裝置。另外，為了裝 置內部部件的修理、替換或去除，還期望能夠找到一種打開塑料裝置 的簡單而快捷的技術。

發明內容
本發明的一個方面提供一種幫助除去包含聚合物的裝置上的部件 的塗層。該塗層還包括在聚合物中分散的微波吸收物質。將塗層應用 到裝置表面上。將部件塗布在被應用到表面的塗層上，以便當塗層暴 露於微波時，微波吸收物質吸收微波，並使部件與裝置分離。
本發明的另一個方面提供一種處理除去裝置的部件的方法，它是 通過在聚合物中分散微波吸收物質來形成塗層材料，並將塗層材料應 用到裝置上來實現。
本發明的第三個方面提供一種除去裝置上的部件的方法，它是通 過提供具有微波吸收塗層的裝置，該微波吸收塗層放置在部件的下
面，並將該微波吸收塗層應用到裝置的表面上，然後發射微波和在微 波吸收塗層中吸收發射的微波來實現。
本發明的第四個方面提供一種處理將裝置分離成裝置的結構部件 的方法，它是通過在聚合物中分散微波吸收物質來形成塗層材料，將 塗層材料應用到裝置的結構部件的接觸界面上，並將結構部件彼此粘 附來形成裝置。本發明的第五個方面提供一種將裝置分離成結構部件 的方法，它是通過提供具有微波吸收塗層的裝置，該微波吸收塗層將 裝置的結構部件粘附在一起，然後發射微波，並在微波吸收塗層中吸 收發射的微波來實現。
在結合相應附圖讀取下面詳細敘述的本發明優選實施例的情況 下，前述的裝置和方法以及其它裝置和方法和本發明的特徵和優點將 變得更加明顯。


本發明採用舉例的方式進行描述，本發明並不局限於附圖的內 容，附圖中類似的參考表示相似的部件，其中
圖1描述了具有微波可除去塗層的第一個實施例的裝置的截面示 意圖。
圖2描述了具有微波可除去塗層的第二個實施例的裝置的截面示意圖。
圖3描述了微波可除去塗層的微觀示意圖。
圖4描述了接枝到聚合物主鏈的官能團的示意圖。
圖5描述了對於水的介電常數和介電損耗的頻譜。
圖6示意性的描述了在最初暴露於微波時圖1的第一個實施例的截面。
圖7示意性的描述了在另外的暴露於微波時圖6的第一個實施例 的截面。
圖8描述了在暴露於微波之後圖7的第一個實施例和圖9的第三 個實施例的截面示意圖。
圖9示意性的描述了在暴露於微波期間第三個實施例的裝置的截面。
圖IO示意性的描述了裝置的結構部件的截面。
圖11示意性的描述了裝置的粘著結構部件的截面。
具體實施例方式
圖1描述了作為本發明第一個實施例的裝置20，該裝置20包括 一個塗布塗布有微波吸收塗層40的可回收裝置30。微波吸收塗層40 是由漆層50所塗布塗布。在對可回收裝置30的組成材料(例如塑料) 進行回收之前，期望除去可回收裝置30上的漆層50。
圖2描述了作為本發明第二個實施例的裝置21，該裝置21包括 部分覆蓋有微波吸收塗層40的可回收裝置30。部件56疊加在微波吸 收塗層40的上面。部件56可以是標籤或軟質聚合物，例如泡沫橡膠 塊。在一個實例中，在對可回收裝置30的組成材料(例如塑料)進 行回收之前，期望除去可回收裝置30上的標籤或軟質聚合物。可以 通過微波吸收塗層40將多個部件56附著到可回收裝置30上。圖3是微波吸收塗層40的一個實施例的微觀示意圖。該層是由 聚合物41組成，聚合物41包括但並不局限於聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)，聚矽氧烷，聚乙烯(乙烯醇)(PVA)，聚氯乙烯(PVC)， 聚碳酸酯(PC)，丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS) , PC/ABS，尼龍， 聚苯醚(PPO)和耐衝性聚苯乙烯(HIPS)，而微波吸收物質42分 散在整個聚合物41上。微波吸收物質42在圖3中被描述為在聚合物 41中懸浮的微粒。微波吸收物質42可以是金屬、氧化鋁、鈦酸鹽、 陶瓷的細粒，或者是吸收從1Ghz到10GHz微波頻率的所有其它材料 的細粒，上述的微波頻率是優選的微波頻率的範圍，不過並不排除其 他範圍。 一個替換的實施例是通過將微波吸收聚合物(未顯示)溶入 聚合物41中來形成，該實施例在附圖中沒有進行描述。微波吸收聚 合物包括任何導電聚合物，既包括導電聚合物，也包括非固有地導電 聚合物。部分的名單包括聚亞苯基，聚乙炔，聚噻吩，聚乙烯(亞乙 二氧基噻吩)，聚乙烯(3， 4一二苯基吡咯)，聚乙烯(3 —辛烷基 吩)，聚苯胺，聚乙烯(偏二氟乙烯)和聚吡咯。
圖4描述了微波吸收物質42的一個替換實施例。微波吸收官能 團44可以被接枝到聚合物主鏈43上。替換地，可以在聚合物主鏈上 結合另外的微波吸收官能團或團45。在一個實例中，聚合物主鏈43 是碳鏈或矽鏈。官能團44是羥基，另外的官能團45是羰基。在當前 的優選實施例中，羥基是優選的官能團44，這是由於它們具有在10GHz 的優選微波頻率處進行吸收的正確極化性。
圖5是對於水的介電常數e '和介電損耗e "的頻譜。材料的介電 常數e '和材料的吸收頻譜相關聯。羥基具有的吸收頻譜與微波區域中 水的吸收頻譜相類似。如果微波吸收物質42是羥基，那麼微波吸收 塗層自身在10GHz處的吸收將最強。
能夠被接枝到聚合物主鏈43上和吸收微波輻射的其它官能團包
括滷素、巰基(mercaptyl)、硫酸鹽、磷酸鹽、羧基酸、酯、胺、醯 胺和硝基。在一個實例中，在聚合物主鏈上結合了僅僅一種類型的官 能團，例如是圖4中的44或45。
裝置20是通過在聚合物41中分散微波吸收物質42、並將它作 為層40 (圖1)應用到可回收裝置30上來形成的。然後通過微波吸 收塗層40的粘著性，將漆層50或至少一個部件56 (圖2)附著到可 回收裝置30上。通過在聚合物41上添加色素和其它添加劑以及微波 吸收物質42，能夠由微波吸收塗層40來形成漆層50。我們描述的漆 層是為了舉例說明本發明，但是漆層可以是任何其它的功能層，這包 括裝飾搪瓷層、防腐蝕層和抗劃痕塗層。替換地，漆層50可以包括 諸如火花、箔片或貼花紙的裝飾性材料。
具有多種使微波吸收物質42 (圖3)能夠除去附著到可回收裝置 30上的漆層50的方法。
一種方法出現在當由微波吸收物質42 (圖3)吸收微波能量而導 致在微波吸收塗層40和漆層50之間產生差溫加熱的情況下。隨著差 溫加熱引起微波吸收塗層40相對於漆層50的不均勻膨脹，粘著喪失。
在圖6 — 8中描述了這種影響。圖6描述了裝置20，它最初暴露 在從輻射源(未顯示)發射的微波60下。將衝擊裝置20的微波60 頻率選擇在微波吸收塗層40中包含的微波吸收物質42 (圖3)的吸 收範圍內，或者當沒有微波吸收物質42 (圖3)時，將衝擊裝置20 的微波60頻率選擇在微波吸收塗層40的吸收範圍內。圖7描述了在 微波吸收塗層40已經吸收微波60，並且相對於漆層50尺寸增大之後 的稍後時間時的圖6的裝置20。沒有膨脹或膨脹較少的漆層50與膨 脹的微波吸收塗層40起反應，從而在多處位置具有裂紋51。當漆層 50具有足夠從微波吸收塗層40上脫離的裂紋51時，能夠從微波60 場中移除裝置20。最好將微波吸收塗層40與漆層50 —起從裝置30
上移除。在一個實例中，如圖8中所示，所描述的微波吸收塗層40 的膨脹減少了漆層50的粘著，也減少了微波吸收塗層40對於可回收 裝置30的粘著，使它恰好脫離可回收裝置30。漆層50和微波吸收層 40的充分完全的去除可以通過隨後進行的清洗來完成，清洗步驟可以 包括利用空氣噴氣、刷洗、使用例如超聲波帶或板來振動或搖動裝置 20。採用類似的方式，這種差溫加熱的使用可以用於除去通過微波吸 收塗層40附著到可回收裝置30上的部件56 (圖2)。
在除去漆層50的一個替換方法中，微波吸收塗層40設計有第一 熱膨脹係數，第一熱膨脹係數與粘附漆層50的第二熱膨脹係數不同。 一旦充分均勻地加熱微波吸收塗層40和粘附漆層50，就存在微波吸 收塗層40相對於粘附漆層50的不均勻膨脹，這導致了粘著的喪失。 在圖6—8中也對這一過程進行了描述，這是對於當微波吸收塗層40 具有比粘附漆層50更高的熱膨脹係數的情況。另外，這種不同熱膨 脹係數的使用可以被用於除去通過微波吸收塗層40附著在可回收裝 置30上的部件56。對於某些材料系統，可以同時產生差溫加熱和不 同熱膨脹係數的效果。
通過微波吸收塗層40與熱相關的退化(degradation)或化學上 引起的退化也將導致粘著和附著的失效，與熱相關的退化或化學上引 起的退化中的任何一個都是通過微波吸收物質42或微波吸收塗層40 自身的微波能量60的吸收來激發的。
粘著失效機制出現在當微波吸收物質42是諸如金屬薄片、導電 聚合物之類導電材料的情況下，或者出現在微波吸收塗層40和微波 吸收物質42是相同的情況下，例如它們是碘摻雜聚乙炔或聚乙烯(偏 二氟乙烯)。在這種情況下，微波吸收塗層40喪失它的粘著性，並 從可回收裝置30上分離成層。如圖9中所示，當裝置20暴露於微波 60下時，在微波吸收塗層40和可回收裝置30之間形成了層離間隙70。 這些間隙70導致漆層50和微波吸收塗層40從可回收裝置30上脫落。
通過利用空氣噴氣、刷洗、使用例如超聲波帶或板的振動或搖動，就 可以完成漆層50和微波吸收塗層40的最終去除。如圖8中所示，從
而僅僅保留可回收裝置30。採用類似的方式，可以使用這種微波吸收 塗層40的粘著性的喪失來除去通過微波吸收塗層40附著到可回收裝 置30上的部件56。
在特定的環境中，諸如是例如金屬薄片和導電聚合物的微波吸收 物質42與其它的活性添加劑(例如脂肪酸)相結合，或者與接枝到 促進退化的基質材料(matrix materials)之一 (例如游離羧酸基)中 的側基相結合。由這種材料組合組成的微波吸收塗層40 —旦暴露於 微波60，它將喪失它的粘結性。另外，粘性的喪失可能是粘結失效機 制，例如採用較低熔解的聚合物基體和採用加熱時喪失粘性的粘接 劑。在這些情況下，微波吸收塗層40將喪失粘接完整性，這產生了 在微波吸收塗層40中的間隙以及在微波吸收塗層40和可回收裝置30 之間的間隙，正如圖9中的描述。然後當可回收裝置30暴露於微波60 下時，微波吸收塗層40和塗布的漆層50將脫離可回收裝置30。可能 理想的是通過利用空氣噴氣裝置30,或者通過刷洗、振動或搖動裝置 30，現場進行或在隨後進行執行裝置30的清洗。採用類似的方式， 可以使用微波吸收塗層40的這種粘接性的喪失來除去通過微波吸收 塗層40附著到可回收裝置30上的部件56。
在當前的優選實施例中，微波60的頻率等於微波吸收物質42(圖 3)和圖1中的微波吸收塗層40的峰值吸收頻率，以便減少為脫離漆 層50所需的暴露時間和/或微波60的功率電平。
這些效果中的一些或全部可能同時導致微波吸收塗層40經受熱 膨脹，同時喪失粘著性和/或粘接性。
採用類似的方式，如圖2中所示，帶有部件56的裝置21可以被 暴露於微波下，以便除去部件56，所述部件56是通過微波吸收塗層
40被附著到可回收裝置30上的。如果部件56不可回收，那麼理想的 是在回收之前除去可回收裝置上的部件56。例如，蜂窩電話包含緩衝 器或泡沫橡膠塊，它們作為蜂窩電話的減震器。緩衝器不能和塑料殼 一起回收，它們必須在回收塑料殼之前被除去。標籤被置於裝置上， 並且必須在回收之前進行去除。可以使用微波吸收塗層40將標籤附 著到可回收裝置30上。如果漆層50和部件56都在裝置上，那麼可 以使用一層或多層的微波吸收塗層40。
這也是一種從裝置上除去塗料和其它材料的簡單技術。如果色素 和其它添加劑被添加到微波吸收材料上，那麼就不需要另外的製造步 驟。可以使用裝配線除去塗料，其令塗漆或著色後的裝置20通過微 波場，然後通過氣刀或者置于振動帶上，或者是通過能夠將漆層50 和其它去除部件56與可回收裝置30分離開的此類設備。
圖10描述了使用微波吸收塗層40作為粘接劑將各個部分粘接在 一起。圖10顯示了包含第一結構部件31和第二結構部件32的裝置30。 通過使用微波吸收塗層40，部件56被附著到第二結構部件32上，以 便提供用於裝置30的功能。在這個描述中，邊緣33和34分別形成 了對結構部件31和32的接觸界面。微波吸收塗層40被放置在第二 結構部件的邊緣34上。微波吸收塗層40可以是除了邊緣34上的微 波吸收塗層40之外還被放置在第一結構部件的邊緣33上，或者替換 邊緣34上的微波吸收塗層40。
圖11描述了沿著它們相應的邊緣33和邊緣34進行接觸的第一 結構部件31和第二結構部件32。微波吸收塗層40是一種微波可除去 粘結劑，它將第一結構部件31和第二結構部件32固定在一起，從而 形成裝置30。如果需要的話，這種裝置可以按照如上所述內容進行塗 漆。如果以後期望採用更先進的功能部件56來替換部件56，就可以 將裝置30暴露在微波60下，正如圖9和圖6的描述，以便如上所述 將第一結構部件31與第二結構部件32分離。
如果採用這樣設計，裝置56將同時或分別地與容易除去的第二
結構部件32分離。通過使用吸收不同微波頻率的微波吸收塗層40將 部件56附著到、以及將第一結構部件31粘接到第二結構部件32上， 就可以獲得這種選擇性。如果微波的頻率並沒有通過將部件56附著 到第一結構部件31的微波吸收塗層40來吸收，而是通過將第一結構 部件31固定到第二結構部件32上的微波吸收塗層40來吸收，則第 一結構部件31和第二結構部件32將分離，而部件56將仍然附著到 第一結構部件31上。這種技術可以用於在回收裝置30之前修理或替 換部件56或者除去裝置30內部的部件56。
從上面的敘述中，可以清楚微波吸收塗層40的功能是作為粘接 劑和微波吸收媒介。這是一種將部件彼此分離的簡單技術。在需要打 開諸如電視機、雷射唱機等塑料裝置進行修理、替換或再利用裝置30 的任何內部部件56時，這種對部件的分離是很合乎需要的。
裝置20、 21 (圖1和圖2)描述的示意圖是為了描述一種將不可 回收材料50、 56附著到可回收裝置30上的方式，以便在以後對可回 收裝置30進行回收之前，能夠容易地從可回收裝置30上除去不可回 收的材料50、 56。通過將裝置20、 21放置在發射的微波場(圖6和 圖9)中，就能夠從可回收裝置30上除去不可回收或不相容的材料50、 56。第一和第二結構部件31 —32和裝置30的描述示意圖(圖10—11) 是為了描述一種附著結構部件31 — 32和部件56的方式，以便能夠容 易地將裝置30分離成構成裝置30的結構部件31 — 32。這些描述的示 意圖並不意味排除所有的可能性或者限制為了前述的目的而設計的方 案。通過使用本文顯示和描述的內容，能夠簡化從可回收裝置上除去 不可回收的材料。
權利要求
1.一種幫助從裝置上除去部件的塗層，包括聚合物；分散在聚合物中的微波吸收物質，其中當塗層被應用到裝置的表面上、在塗層上疊加了部件並且將塗層暴露於微波下時，該微波吸收物質吸收微波，並使部件與裝置分離。
2. 如權利要求1的塗層，其中分散在聚合物中的微波吸收物質是由微波吸收聚合物組成。
3. 如權利要求1的塗層，其中所除去的部件是從由漆層、裝飾 搪瓷層、防腐蝕層和抗劃痕塗層所構成的組中選擇。
4. 如權利要求l的塗層，其中所除去的部件是軟質聚合物。
5. 如權利要求1的塗層，其中所除去的部件包括形成裝置結構 的結構部分。
6. 如權利要求1的塗層，其中通過將微波吸收官能團接枝到聚 合物的主鏈上，來將微波吸收物質分散在聚合物中。
7. 如權利要求6的塗層，其中當塗層暴露於微波時，微波吸收 官能團引起塗層的粘著性減少。
8. 如權利要求6的塗層，其中當塗層暴露於微波時，微波吸收 官能團引起塗層的粘接性減少。
9. 如權利要求6的塗層，其中當塗層暴露於微波時，微波吸收 官能團引起塗層在溫度上增加。
10. 如權利要求6的塗層，其中微波吸收官能團是從由滷素、羥 基、巰基、硫酸鹽、磷酸鹽、羧基酸、酯、胺、醯胺和硝基所構成的 組中選擇。
11. 如權利要求1的塗層，其中通過在聚合物中混合微波吸收顆 粒，來將微波吸收物質分散在聚合物中。
12. 如權利要求11的塗層，其中微波吸收顆粒是從由金屬、氧 化鋁、鈦酸鹽、導電聚合物和陶瓷所構成的組中選擇。
13. 如權利要求11的塗層， 收顆粒引起塗層的溫度增加。
14. 如權利要求11的塗層, 收顆粒引起塗層的粘著性減少。
15. 如權利要求11的塗層， 收顆粒引起塗層的粘接性減少。
16. 如權利要求11的塗層， 懸浮。其中當塗層暴露於微波時，微波吸其中當塗層暴露於微波時，微波吸其中當塗層暴露於微波時，微波吸其中微波吸收顆粒在聚合物中保持
17. 如權利要求ll的塗層，其中微波吸收顆粒溶入在聚合物中。
18. 如權利要求l的塗層，還包括在聚合物中分散色素和其它添加劑，其中塗層作為漆層。
19. 一種用於處理裝置以除去部件的方法，該方法包括 在聚合物中分散微波吸收物質來形成塗層材料；將塗層材料應用到裝置上。
20. 如權利要求19的方法，還包括 在塗層裝置上粘附至少一個部件。
21. 如權利要求19的方法，還包括在塗層材料中分散色素和其它添加劑，其中塗層材料作為漆層。
22. 如權利要求21的方法，還包括 在作為漆層的塗層材料上粘附至少一個部件。
23. 如權利要求19的方法，其中所除去的部件是從由漆層、裝 飾搪瓷層、防腐蝕層和抗劃痕塗層所構成的組中選擇。
24. 如權利要求19的方法，還包括 在塗層材料上應用漆層； 在漆層上粘附至少一個部件。
25. —種從裝置上除去部件的方法，該方法包括 提供具有微波吸收塗層的裝置，該微波吸收塗層被放置在部件的下面並被應用到裝置的表面上； 發射微波；在微波吸收塗層中吸收發射的微波。
26. 如權利要求25的方法，還包括作為對於發射微波的吸收的響應，微波吸收塗層膨脹； 作為對於微波吸收塗層的膨脹的響應，從裝置上除去部件。
27. 如權利要求25的方法，還包括作為對於發射微波的吸收的響應，減少微波吸收塗層的粘著性；從裝置上除去在非粘著層上面疊加的部件。
28. 如權利要求25的方法，還包括-作為對於發射微波的吸收的響應，減少微波吸收塗層的粘接性-， 從裝置上除去在非粘接層上面疊加的部件。
29. —種用於處理裝置以便分離成裝置的結構部件的方法，該方 法包括在聚合物中分散微波吸收物質來形成塗層材料；將塗層材料應用到裝置的結構部件的接觸界面上；將結構部件彼此粘著來形成裝置。
30. —種將裝置分離成結構部件的方法，該方法包括 提供一種裝置，在該裝置中微波吸收塗層將裝置的結構部件粘著在一起；發射微波；在微波吸收塗層中吸收發射的微波。
全文摘要
一種幫助從裝置上除去部件的塗層，它包括聚合物和在聚合物中分散的微波吸收物質，以便當塗層應用到裝置的表面上，在塗層上疊加了部件，並將塗層暴露於微波時，微波吸收物質吸收微波，並使得部件能夠與裝置分離。
文檔編號C09D5/00GK101193745SQ200480015977
公開日2008年6月4日 申請日期2004年5月11日 優先權日2003年6月9日
發明者史蒂文·M·沙伊費爾斯, 威廉·F·霍夫曼 申請人:摩託羅拉公司