專利名稱：用于預(yù)處理、再加工或再循環(huán)熱塑性塑料材料的方法
用于預(yù)處理、再加工或再循環(huán)熱塑性塑料材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的用于預(yù)處理、再加工或再循環(huán)熱塑性 塑料材料的方法。
塑料廢物的再加工在當(dāng)前已經(jīng)成為日益重要的議題。無論如何， 有效的再循環(huán)涉及到許多必須注意的問題。因此，例如待處理的塑料通 常是形式、形狀、厚度等等的種類極多的廢料。此外，各個(gè)塑料具有彼 此不同的化學(xué)及物理特性。而且，用于再循環(huán)的大多數(shù)塑料被有毒物質(zhì) 或其它污染物污染并需要清理以再一次成為可銷售的。
存在許多用于回收并再循環(huán)塑料的不同方法。但是，這些方法總 是僅僅考慮單獨(dú)的方面，使得現(xiàn)有技術(shù)中已知的方法適合于特定應(yīng)用， 但是在其它領(lǐng)域中且對(duì)于其它要求和問題失敗。
因此，例如，在塑料(尤其是吸濕性的塑料)的再循環(huán)中重要的是 再循環(huán)的物料盡可能干燥，以防止塑化期間或熔融期間分子鏈水解。這 是方法運(yùn)行時(shí)必須考慮到的。
加工技術(shù)的問題，例如在高溫下有些塑料的粘性，也必須考慮。
再循環(huán)塑料提高的再利用也已經(jīng)導(dǎo)致再循環(huán)產(chǎn)品在食品包裝領(lǐng)域 中的使用。但是當(dāng)再循環(huán)塑料和食品之間存在直接接觸時(shí)，必須保證沒 有不期望的污染物從由再循環(huán)塑料制造的包裝介質(zhì)進(jìn)入所迷食品。為了 解決該問題，已經(jīng)開發(fā)出多種方法以再循環(huán)使用過的且因此^皮污染的并 常常具有就食品而言的有毒雜質(zhì)的塑料產(chǎn)品，以便所得再循環(huán)塑料產(chǎn)品 可以在食品包裝領(lǐng)域再次使用而不會(huì)出現(xiàn)問題。
首先，化學(xué)方法是已知的。因此，建議使使用過的塑料經(jīng)歷高溫 分解，其中所述塑料在排除空氣氧的情況下分解。另一化學(xué)再循環(huán)方法 通過塑料的氫化進(jìn)行，由此與氫在高壓和高溫下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。盡管這 化學(xué)方法具有所得塑料基本上不含有毒成分的益處，但存在能量問題和 特定的設(shè)備開支妨礙了經(jīng)濟(jì)的應(yīng)用。
另一方面，物理方法在低得多的溫度實(shí)施，使得再循環(huán)塑料的結(jié) 構(gòu)且尤其是分子鏈長保持為基本上完好。
一種日益重要的塑料是聚乳酸或聚丙交酯(Polylactid)，在下 文中稱為PLA。聚乳酸或PLA是具有下式的熱塑性塑料<formula>formula see original document page 7</formula>
PLA[261 00-51-6]屬于聚酯家族。光活性聚合物以D-或L-丙交酯的 形式出現(xiàn)。
PU的最大應(yīng)用范圍是在包裝工業(yè)中。該物質(zhì)的一個(gè)有益特性是其 具有;[艮好的生物降解性，是生物相容的并且對(duì)環(huán)境友好，因此可以容易 地由微生物降解。
PLA的醫(yī)療應(yīng)用同樣受到關(guān)注。因此，由PLA制成在人體內(nèi)分解的 植入物或活性成分載體。隨著例如骨折逐漸愈合，PLA制的骨板和/或螺 桿在身體內(nèi)分解，因此其不再必須以二次手術(shù)移出。再吸收周期可以通 過L和D組分的混合比率，以及所用聚合物鏈長調(diào)節(jié)。帶有嵌入其中的 分。、、 '、 。、、 、、s口 ；" '
PLA的性質(zhì)主要取決于分子量、結(jié)晶程度、以及視需要的共聚物的 比例。較高的分子量提高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以及熔融溫度、抗拉強(qiáng)度和E 模量，且降低斷裂伸長率。由于甲基，所述材料具有斥水性或疏水性。 PLA可溶于多種有機(jī)溶劑，例如二氯曱烷等等。PLA也可以纖維增強(qiáng)以 用于加工。
PLA聚合物主要可通過丙交酯(兩個(gè)乳酸分子的環(huán)狀閉合物)的離 子型聚合獲得。在14(TC-18(TC溫度且在催化性錫化合物(例如氧化錫) 的作用下，發(fā)生開環(huán)聚合。由此，產(chǎn)生具有高分子量和強(qiáng)度的塑料。丙 交酯本身可通過糖蜜或葡萄糖依靠各種細(xì)菌的發(fā)酵產(chǎn)生。高分子和純 PLA還可以直接從乳酸通過縮聚制造。但是，溶劑的處置在工業(yè)生產(chǎn)中 麻煩的。
PLA的玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)或玻璃化轉(zhuǎn)變范圍為55°C-58°C,結(jié)晶溫度為 100。C-120。C且熔融溫度為165°C-183°C。
在PLA塑料的再循環(huán)中，重要的是待再循環(huán)的材料盡可能千燥，以 避免塑化或分解期間分子鏈的水解。但是，PLA是吸濕性的，其使有效 的干燥變得困難。
低的玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)(PLA材料在該玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)在更高的溫度下變
7成粘性)、和相對(duì)長的結(jié)晶時(shí)間使其難以借助常規(guī)的結(jié)晶體系和干燥系 統(tǒng)結(jié)晶和/或千燥非晶態(tài)的生產(chǎn)廢料，尤其是深拉膜的殘余物。
從現(xiàn)有技術(shù)已知的此類常規(guī)干燥系統(tǒng)是干燥空氣干燥器，其在大
約1. 85m7h的空氣流和千克的造粒下操作。例如，非結(jié)晶的PLA在-40 。C的露點(diǎn)在45。C干燥大約4小時(shí)，而結(jié)晶的PLA在-卩(TC的露點(diǎn)在90°C 干燥大約2小時(shí)。
但由于較低的干燥溫度，尤其是當(dāng)加工非結(jié)晶的材料時(shí)，干燥時(shí) 間相對(duì)長且極度精確的溫度過程是必要的。對(duì)于顆粒且尤其是對(duì)于所有 其它形式，例如薄片、膜、套毛等等，即使并非不可能，這也是非常困 難的。
為此，可以設(shè)法在干燥之前實(shí)現(xiàn)塑料產(chǎn)品的結(jié)晶。這種結(jié)晶可以 例如通過在低于干燥溫度的溫度(無論怎樣在低于熔融或塑化溫度的溫 度)下移動(dòng)或機(jī)械地操縱所述顆粒實(shí)現(xiàn)。所述移動(dòng)有利于防止各個(gè)顆粒 粘結(jié)在一起。
但由于用于再循環(huán)的材料通常受到了污染并經(jīng)歷洗滌和可能的在 先進(jìn)行的粉碎并同時(shí)發(fā)生污染，通常其中首先發(fā)生規(guī)定的粉碎或研磨、 洗涂并干燥。這種初步千燥應(yīng)該使得水含量至少不超過小于待使用或有 待再循環(huán)的塑料材料的1. 5重量％。
如果直接由常規(guī)結(jié)晶器進(jìn)行初期結(jié)晶步驟，其也非常困難且粘性 需要納入考慮。
使再加工塑料方法的歷程變復(fù)雜的事實(shí)是用于極為不同應(yīng)用的塑料 差別很大，它們的化學(xué)及物理特性基本上相互不同。因此，例如，PET 具有與PE完全不同的性質(zhì)，或PS具有與PP不同的性質(zhì)。
因此不可能輕易地將在聚合物材料的再加工中獲得的知識(shí)直接應(yīng) 用或轉(zhuǎn)移至不同的材料。每一聚合物因此需要其自身專門的考量和評(píng) 估，且尤其是專門適應(yīng)各材料的工藝條件。而且精確的工藝控制也將受 待處理的材料的形式且尤其是厚度的影響。
此外，由于結(jié)晶、干燥、清潔和例如提高粘度的參數(shù)也構(gòu)成復(fù)雜 的相互關(guān)系，其僅能夠預(yù)先困難地預(yù)計(jì)而沒有任何普遍適用的規(guī)律，因 此在每一個(gè)例中對(duì)于每一聚合物和對(duì)于每一種類和形式的再循環(huán)的廢 料需要專門匹配的工藝參數(shù)。
因此，本發(fā)明的目的是提出一種方法，通過該方法可以以溫和、有效且成本有利的方式再加工多種不同的塑料。
而且，該方法應(yīng)該可以以溫和的方式處理壽丈感性或不穩(wěn)定的，尤 其是吸濕性的塑料或含水量升高的塑料。
此外，本發(fā)明要解決的任務(wù)是產(chǎn)生一種方法，通過該方法，再循
環(huán)的塑料，尤其是聚乳酸PLA可以干燥且視需要在一個(gè)步驟中同時(shí)結(jié)晶， 而無i侖它們的種類、形式和組成。
此外，本發(fā)明要解決的任務(wù)是提供一種方法，塑料可以通過該方 法經(jīng)歷迅速且盡可能節(jié)能的再循環(huán)，其中再循環(huán)的、回收的塑料或由所 得熔體制成的顆?；蛴伤鲱w粒制造的制品具有盡可能高的粘度值且
特別地與有待再循環(huán)的材料的粘度值可比較的粘度。再造粒的粘度值應(yīng) 該提高。
此外，本發(fā)明要解決的任務(wù)是提供一種方法，嚴(yán)重污損或污染的 或高度印刷的塑料可以通過該方法再加工而不會(huì)不利地影響塑料的機(jī) 械性能和/或其熔體性質(zhì)。再循環(huán)的、回收的塑料或所得塑料熔體或由 該熔體制成的顆粒應(yīng)該是食品安全的，即，尤其是滿足食品工業(yè)規(guī)章并 適用于食品或根據(jù)歐洲ILSI文件或FDA^r證。因此，送至再循環(huán)的材 料中所含的有害物質(zhì)、遷移產(chǎn)物或污染物應(yīng)該通過所述方法盡可能完全 地移走。
這些任務(wù)通過權(quán)利要求1的特征解決。 根據(jù)權(quán)利要求1，化學(xué)上不同的塑料可以有利地再加工而無論它們的 形式如何。這保證了工藝進(jìn)程中提高的靈活性并可以處理種類極為不同 的塑料。
結(jié)晶、干燥、提純或去毒，而且視需要在某些縮聚物(例如PA, 也可能PC )的情況下粘度的提高有利地同時(shí)發(fā)生，尤其是在單個(gè)通用的 加工步驟中發(fā)生。因此，所述再加工是快速的，且仍然是溫和的。
因此，例如，在任何預(yù)先賴、淬的或扯、散流動(dòng)(rieselfdrmig)形 態(tài)中的任何所需配合比的結(jié)晶和未結(jié)晶的聚合物材料二者均可在單一 步驟中被干燥且如有必要被結(jié)晶，且如果需要的話直接進(jìn)料至擠出機(jī) (所述材料在該擠出機(jī)中熔化)。
對(duì)于本發(fā)明的方法，權(quán)利要求1所述的溫和但仍然恒定移動(dòng)的聚合物 材料是有利的。這防止了所述材料在臨界溫度范圍內(nèi)凝塊(Verklumpen ) 或粘附，直至顆粒表面的足夠結(jié)晶本身防止各個(gè)顆粒粘結(jié)在一起。此外，所述移動(dòng)使得更高的加工溫度變得可行。在處理容器中，溫和且恒定的
移動(dòng)不僅保證了粘附的中止(Hinanhalten),而且同時(shí)還確保所述容 器內(nèi)的溫度處于或保持足夠高且每一顆粒處于或保持溫和加熱至恰當(dāng) 的溫度。同時(shí)，所述移動(dòng)支持遷移的分子從所述顆粒表面脫離。為此目
工具:、，、、-
所述方法的有益實(shí)施方案通過從屬權(quán)利要求的特征實(shí)現(xiàn)。 塑料材料改善的干燥例如通過真空輔助實(shí)現(xiàn)。以這種方式運(yùn)行的方法 與可比較的系統(tǒng)相比較還需要更低的能量輸入，這得益于真空的使用。
此外，、所述真空保護(hù)熱的聚合物顆?；虮∑馐苎趸绊懟驌p害， 使得與其它設(shè)備系統(tǒng)相比較可以實(shí)現(xiàn)更高的粘度。原則上，還可以用任 何惰性氣體完成去毒。但是這牽涉顯著更高的成本。
干燥得到所述材料在設(shè)定溫度下特定的有利最低停留時(shí)間以及視 需要地所選真空的支持。
不需要所加工材料的復(fù)雜且高成本的傳統(tǒng)型外部預(yù)干燥和結(jié)晶以 及化學(xué)添加劑和/或固態(tài)縮合的使用。
用于再加工的輸入材料主要是來自食品工業(yè)的包裝，例如奶瓶、酸
奶杯等等。這些包裝在上游收集、分類、粉碎和洗滌裝置中的第一步驟 中除去了常見的粗雜質(zhì)。但是，極為細(xì)小的雜質(zhì)保留下來，其已經(jīng)擴(kuò)散 進(jìn)入所迷包裝的最外層。
為此目的，使洗滌和干燥過的薄片在升溫和視需要在真空下經(jīng)歷本 發(fā)明的凈化過程，同時(shí)在設(shè)定工藝條件下的反應(yīng)器中的停留時(shí)間也對(duì)去 污染起作用。工藝參數(shù)取決于涉及的聚合物的惰性和化學(xué)及物理特性。 如何使材料達(dá)到所迷溫度不是關(guān)鍵的。其可在上游過程中或在處 理容器中實(shí)施。但是有利地，這通過旋轉(zhuǎn)混合工具自身實(shí)施。
由于在聚合物顆粒的邊界層(Randschicht)中發(fā)現(xiàn)遷移產(chǎn)物，擴(kuò)散 途徑與帶有隨后的熔體脫氣的擠出過程相比較極大縮短。
本發(fā)明的方法原則上可以以批次法(Batch-Prozess )運(yùn)4亍或連續(xù)運(yùn) 行。有利地，只須確保在整個(gè)時(shí)間內(nèi)保持方法技術(shù)參數(shù)如溫度、停留時(shí) 間和真空。為了保證均一的生產(chǎn)過程，已經(jīng)證明連續(xù)法是尤其合乎目的 的。是
此外，使上游過程中的材料達(dá)到接近于加工溫度的合適溫度可能 有利的。這對(duì)于具有低的惰性和/或長的擴(kuò)散時(shí)間尤其如此。 此外，污染物的除去也降低了氣味負(fù)擔(dān)。 停留時(shí)間確保發(fā)生最低的材料提純并取決于不同的標(biāo)準(zhǔn)，即，取決
所^;亭留時(shí)間對(duì)于某些聚合物可能變得;^長。為了不:'材料在反應(yīng) 器中占主導(dǎo)地位的溫度下熔融，可能有利的是使顆粒直接經(jīng)歷擠出過程
并對(duì)熔體脫氣。這對(duì)于LDPE、 HDPE、 PS和/或PP特別有效。對(duì)于聚合 物PC和PEN,可能通常無需對(duì)熔體脫氣。
有利的是擠出機(jī)直接連接至所述容器，且真空有利地延伸到熔融區(qū) 域且同時(shí)所述薄片中盡可能多的儲(chǔ)存能量被帶入擠出機(jī)或下游的擠出 才幾在真空下熔融。
為了防止在處理容器和擠出機(jī)之間的運(yùn)送步驟發(fā)生能量損耗，可 實(shí)施各種手段，例如運(yùn)輸設(shè)施、保溫、熔融區(qū)中的額外真空等等。
在擠出機(jī)的熔融區(qū)中和下游的熔體脫氣中，最后的揮發(fā)性組分在真 空下在更高的溫度除去。
對(duì)于聚合物PC和PEN,可省略熔體的脫氣。但是在熔融區(qū)中進(jìn)行脫 氣的效果是有益的。
最后，熔體可視需要進(jìn)行過濾、造粒或隨后的制造步驟以用于最終 產(chǎn)品或半成品的制造。
用于預(yù)處理、再加工或再循環(huán)熱塑性塑料材料的本發(fā)明方法在其 所有有利的實(shí)施方案中通常在接收容器或反應(yīng)器中進(jìn)行。待處理的塑料 材料被預(yù)先置入該接收容器或反應(yīng)器中并在升溫下以恒定的混合或移 動(dòng)和/或粉碎處理。
對(duì)于塑料材料的混合和加熱，將視需要布置在多個(gè)彼此疊置的平 面上的能夠圍繞垂直軸的至少一個(gè)粉碎或混合工具布置在反應(yīng)器中，其 具有在所述材料上施加粉碎和/或混合作用的工作邊緣。這些粉碎或混 合工具向聚合物材料施加機(jī)械能，由此使得發(fā)生加熱和同時(shí)發(fā)生聚合物 材料的混合和移動(dòng)。由所施加的機(jī)械能的轉(zhuǎn)變發(fā)生加熱。
這種反應(yīng)器也在實(shí)踐中使用并且是已知的，例如作為"EREMA Plastic Recycling System PC"或作為"單階段或兩階段VACUREMA裝 置"。再加工在低于熔融溫度的溫度發(fā)生且優(yōu)選高于所述塑料材料的玻
璃化轉(zhuǎn)變溫度，其中聚合物材料被均勻和穩(wěn)定地移動(dòng)和共混。以這種方
式，塑料材料在單一步驟中結(jié)晶、干燥和純化。
作為待處理的塑料材料主要是聚乳酸(PLA)、高密度聚乙烯
(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯 (PS)、聚萘二曱酸亞乙酯(PEN)、聚酰胺(PA)、聚酰亞胺(PI)、聚羥基 鏈烷酸(PHA)、苯乙烯共聚物、例如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、苯乙 烯-丙烯腈(SAN)、聚曱基丙烯酸甲酯(P匿A)和/或生物塑料，尤其是基 于淀粉或淀粉共混物的那些。還使用這些塑料材料的混合物，例如 PET/PE、 PET/PA和PP/PA。
塑料材料通常以至少部分結(jié)晶或非結(jié)晶的或非晶態(tài)的顆粒，新產(chǎn) 品或再生產(chǎn)品的形式存在。但是也可以以相當(dāng)非晶態(tài)的、粉碎的膜廢料 的形式，尤其是來自深拉應(yīng)用，厚度尤其是為IOO微米-2毫米，以來自 拉伸裝置的厚度特別為5微米-100微米的薄膜廢料的形式和/或以纖維 和套毛廢料的形式存在。此外，所迷塑料材料可以以瓶廢料或注射模制 的廢料的形式存在。
精確的工藝參數(shù)(尤其是溫度)取決于材料的形式和厚度以及理 所當(dāng)然的聚合物自身的類型。
用于聚合物片狀產(chǎn)品(尤其是顆粒、薄片等等形式的)的方法優(yōu) 選在單階段的VACUREMA反應(yīng)器中進(jìn)行。這種反應(yīng)器具有以上指出的特 征并且可以向其施加真空。
對(duì)于薄膜、纖維或套毛形式的聚合物，所述方法有利地在單階段 的EREMA PC反應(yīng)器中進(jìn)行。在這種情況下，在環(huán)境壓力下(即無需真 空)實(shí)施所述方法常常也是足夠的。所述反應(yīng)器同樣具有以上指出的特 征。
所述方法也可以以兩階段進(jìn)行。因此，例如，結(jié)晶的和非結(jié)晶的 顆?；虮∑幕旌衔锟梢栽O(shè)置為在兩階段VACUREMA反應(yīng)器的結(jié)晶千燥 器中的待純化材料。在上游結(jié)晶千燥器中布置有圍繞垂直軸旋轉(zhuǎn)的粉碎 和混合工具，其裝配有向所述材料施加粉碎和/或混合作用的工作邊緣。 這些粉碎和混合工具向所述材料施加機(jī)械能，使得發(fā)生材料的預(yù)熱和同 時(shí)發(fā)生的所述材料的混合和移動(dòng)。接著，預(yù)熱過的、預(yù)干燥的預(yù)結(jié)晶材 料經(jīng)歷主處理。
12為了以有利的方式實(shí)施本發(fā)明的方法，可以使用例如具有用于待 加工的塑料的容器的裝置，該材料通過入口開口進(jìn)料至所述容器且所述
材料通過連接至所述容器側(cè)壁的至少一個(gè)螺桿被引出所述容器，其中在 所述容器的底部區(qū)域中，布置有能夠圍繞垂直軸旋轉(zhuǎn)并提供有向所述材 料施加粉碎和/或混合作用的工作邊緣的至少 一個(gè)工具，且所述螺桿的
進(jìn)口開口 (EinzugsOffmmg)至少大約位于所述工具的高度，并優(yōu)選提
供有連接至所述容器的至少一條管線以產(chǎn)生真空和/或用于容器內(nèi)部空 間的放氣(Begasung)。這種裝置例如作為VACUREMA反應(yīng)器或作為EREMA PC反應(yīng)器實(shí)施。
這種方法進(jìn)程通常是令人滿意的，甚至當(dāng)加工對(duì)空氣的氧和/或濕度 敏感的這種類別的塑料時(shí)也是如此，這是由于容器的抽真空或引入保護(hù) 氣體進(jìn)入所述容器內(nèi)部可以保護(hù)塑料材料免遭這些有害影響。
但是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在有些情況下，通過螺桿卸出的塑料材料均化的程 度并不足夠，尤其是就這種塑料材料所實(shí)現(xiàn)的干燥程度而言，其必須在 塑化之前已經(jīng)完全地干燥以免降解。
更大厚度的膜需要隨著厚度提高的千燥開支，使得這種材料需要 單獨(dú)的干燥過程，例如在特殊的干燥器中通過脫水(dehydriert)的空 氣進(jìn)行。此外，這些干燥器在僅僅可使用結(jié)晶材料的溫度范圍運(yùn)行；非 晶態(tài)材料將變粘并因此結(jié)塊。
這意味著結(jié)晶過程必須發(fā)生于干燥過程之前。但如果在所述容器 中待加工的材料通過所述工具長時(shí)間加工，則存在危險(xiǎn)，尤其是對(duì)于連
續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的裝置來說，各個(gè)塑料顆粒將老早就被出口螺桿捕獲，而其它塑 料顆粒在許久以后才被捕獲。早期捕獲的塑料顆?？赡苋匀皇窍鄬?duì)冷的 并因此沒有充分地預(yù)處理，使得在通過螺桿運(yùn)送至所連接的工具例如擠 出機(jī)頭的材料中產(chǎn)生不均勻性。
為了避免這種情況并明顯改善出口材料的均勻性，本發(fā)明的方法 可以在另一裝置中運(yùn)行，其中主容器的入口開口連接至至少一個(gè)其它容 器的出口開口，其中同樣地在所述容器的底部區(qū)域中提供有圍繞垂直軸
旋轉(zhuǎn)的至少一個(gè)工具。因此，兩個(gè)或更多個(gè)容器串聯(lián)布置且待加工的塑 料材料必須通過這些排列的容器(Behalter der Reihe)。在第一容器 中，產(chǎn)生已經(jīng)預(yù)粉碎的、預(yù)熱的、預(yù)干燥的和預(yù)壓實(shí)的且因此預(yù)均化的 材料，其被放入后續(xù)容器中。這確保了沒有未經(jīng)處理的(即冷的、未壓實(shí)的、未粉碎的或不均勻的)材料直接達(dá)到出口螺桿并通過該螺桿到達(dá) 連接的擠出機(jī)等等。
如果在第二和/或后續(xù)容器中實(shí)施熱塑性塑料材料的真空或保護(hù) 氣體處理，則這些益處將進(jìn)一步穩(wěn)固。溢流橫截面通常是小的且壓力均 衡被材料運(yùn)送大大壓制。此外，上游容器中形成的混合凝塊閉合該容器 的出口開口并因此還在一定程度上起到密封作用。
如果其它容器(即上游容器)的出口開口至少大約位于該容器所 述工具的高度(即在所述容器的底部區(qū)域)，則該關(guān)系變得尤其有利。 在該容器中旋轉(zhuǎn)的所述工具遂通過離心力向該出口開口供料，使得溢流 橫截面總是由材料良好填充。
根據(jù)一個(gè)有利的改進(jìn)方案，所述出口開口借助管接頭連接至入口開 口，其中布置有閉鎖裝置。以此方式，可以在兩個(gè)容器之間實(shí)現(xiàn)完全的 密封，以使得徹底避免了真空度或保護(hù)氣體的損失。根據(jù)本發(fā)明，在最
簡單情況下，該閉鎖裝置可以是滑門(Schieber), —旦下游容器中發(fā) 生真空處理或放氣該滑門就關(guān)閉。但是在這種情況下，完全的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn) 不再是可能的。但根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，如果所述閉鎖裝置 是節(jié)流器，尤其是多孔圓盤節(jié)流器，則所述兩個(gè)容器之間的所述密封得 以保持且連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)仍然是可能的。所述節(jié)流器的孔也可以以本身已知的 方式力t氣或抽真空。
下游容器中形成的真空支持從上游容器吸入待加工的材料。因此，以
這種裝置，各容器可以布置在相同高度。但如果希望通過重力作用改善 下游容器的填充，則根據(jù)本發(fā)明的一種改進(jìn)方案，可以進(jìn)行排列以使得 材料流動(dòng)方向上的上游容器位置比后續(xù)容器更高。后者因此也可以在其 側(cè)壁的中間區(qū)域或上部區(qū)域中填充，且視需要自上經(jīng)由頂蓋填充。
本發(fā)明的方法還可以如所述的在相應(yīng)配置的裝置中以兩階段有利 地實(shí)施。在該方法進(jìn)程中，存在產(chǎn)生或輸送的材料的兩階段處理，而在 預(yù)處理設(shè)備的預(yù)處理過程中沒有發(fā)生材料的塑化，而是發(fā)生結(jié)晶和/或 特定預(yù)壓實(shí)伴隨著同時(shí)發(fā)生的干燥。所述預(yù)壓實(shí)在適當(dāng)?shù)臏囟韧ㄟ^機(jī)械 作用或能量輸入所述材料完成。特別地，溫度的提高或調(diào)節(jié)由所述材料 上的機(jī)械作用或通過將至少 一個(gè)混合和/或粉碎元件的旋轉(zhuǎn)能量借助于 發(fā)生的摩擦損失轉(zhuǎn)換為熱能而實(shí)施。
在主處理設(shè)備的主處理過程中，所述材料在升溫下進(jìn)一步干燥、去毒和如果必要的話結(jié)晶，并在高真空下保持特定的平均停留時(shí)間。同樣， 存在機(jī)械作用或材料壓實(shí)并依靠至少一個(gè)混合或粉碎元件加入能量，這 借助于其旋轉(zhuǎn)向所述材料供應(yīng)相應(yīng)的熱能并進(jìn)一步將其加熱。
在真空下實(shí)施的主處理將殘留水分減少至預(yù)先確定的給定平均值并 且還確保揮發(fā)性有害物質(zhì)與所述材料分離。
主處理期間的溫度保持低于所述材料的熔融溫度。但是，力求將該 溫度設(shè)定為盡可能地高。
在單階段法的處理或兩階段法的主處理后，將取走的材料有利地 借助于擠出機(jī)塑化，優(yōu)選間接連接至主處理流程的擠出機(jī)。借助于直接 的真空密封的連接，所述主處理設(shè)備中的真空可以在所述擠出機(jī)的入口 區(qū)中起作用。所述擠出機(jī)通常具有塑化區(qū)，該塑化區(qū)連接壓縮和保持區(qū)。 該保持區(qū)通常連接脫氣或抽真空區(qū)，其中揮發(fā)物質(zhì)通過真空(尤其是高
真空)從熔體抽出?？纱嬖趩坞A段或多階段的脫氣；其中還可布置伴隨
著前后不同的真空度的若干壓縮區(qū)和解壓縮區(qū)。由此，甚至可以蒸發(fā)頑 固的或難以蒸發(fā)的污染物。
通過在預(yù)處理和主處理中恰當(dāng)選擇溫度和停留時(shí)間，可以調(diào)節(jié)從所述 擠出機(jī)除去的熔體的粘度值和由所述熔體制造的顆粒。借助于在真空中 適當(dāng)長的停留時(shí)間和相應(yīng)高溫，對(duì)粘度施加正面影響并將發(fā)生再聚合。
原則上，不必熔化再循環(huán)的、結(jié)晶的且干燥的塑料零件。它們可 以在保持它們的干燥和結(jié)晶狀態(tài)條件下進(jìn)行儲(chǔ)存，冷卻或經(jīng)由運(yùn)輸設(shè)備 輸送至擠出系統(tǒng)或在其它變形的方法中進(jìn)一 步加工。
由于難以由當(dāng)前已知的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)結(jié)晶狀態(tài)，還可以省去保持干燥 狀態(tài)，這通常在直接加工中由新的干燥過程導(dǎo)致質(zhì)量損失。如果所述材 料再次干燥，則這導(dǎo)致投入的干燥能量的損失。
將出版物EP123771、 EP0390873、 AT396900、 AT術(shù)235、 AT407970、 AT411682、 AT411235、 AT413965、 AT413673或AT501154中精確且具體 描述的裝置連同它們所有的有益實(shí)施方案引入至本申請(qǐng)中并構(gòu)成本公 開不可分割的部分。這種裝置也在實(shí)踐中使用并且是已使用的，例如作 為"EREMA Plastic Recycling System PC"或作為"單階段或兩階段 VACUREMA裝置"。
在下文中，將描述可能的工藝管理的若干一般性實(shí)施例，給定對(duì) 于不同塑料的可能的參數(shù)范圍實(shí)施例1:
來自粉碎包裝的薄片或顆粒形式的聚乳酸(PLA) -:故加熱至65。C至12(TC,優(yōu)選9(TC至11(TC的溫度， -保留在反應(yīng)器中10分鐘至100分鐘，尤其是20分鐘至70分鐘的平均 1亭留時(shí)間，
_其中粉碎或混合工具的最外攪動(dòng)頂端的圓周速度為1-35iti/s,優(yōu)選 3-20m/s,
誦和其中施加《150毫巴，優(yōu)選《50毫巴，尤其是《20毫巴，尤其是
0. l-2毫巴的真空度。 實(shí)施例2:
薄膜、纖維或套毛形式的聚乳酸(PLA) -;故加熱至65。C至12(TC,優(yōu)選9(TC至11 (TC的溫度， -保留在反應(yīng)器中3分鐘至60分鐘，尤其是10分鐘至25分鐘的平均停 留時(shí)間，
-其中粉碎或混合工具的最外攪動(dòng)頂端的圓周速度為15-58m/s,優(yōu)
選35-47m/s, 國和其中所述處理在環(huán)境壓力下實(shí)施。 實(shí)施例3:
來自粉碎包裝的薄片形式的高密度聚乙烯(HDPE) 國4皮加熱至50。C至13(TC,優(yōu)選90。C至122。C的溫度， -保留在反應(yīng)器中10分鐘至100分鐘，尤其是20分鐘至70分鐘的平均 停留時(shí)間，
-其中粉碎或混合工具的最外攪動(dòng)頂端的圓周速度為1-35m/s，優(yōu)選 3-20m/s，
-和其中視需要施加《150毫巴，優(yōu)選《50毫巴，尤其是《20毫巴，
尤其是O. 1-2毫巴的真空度。 實(shí)施例4:
來自粉碎包裝的薄片形式的低密度聚乙烯(LDPE) 國3皮加熱至50。C至110。C,優(yōu)選75。C至105。C的溫度， -保留在反應(yīng)器中10分鐘至100分鐘，尤其是20分鐘至70分鐘的平均 停留時(shí)間，一其中粉碎或混合工具的最外攪動(dòng)頂端的圓周速度為2-35m/s,優(yōu)選 3-20m/s，
國和其中視需要施加《150毫巴，優(yōu)選《50毫巴，尤其是《"毫巴，
尤其是O. 1-2毫巴的真空度。 實(shí)施例5:
來自粉碎包裝的薄片形式的聚丙烯(PP) -被加熱至5(TC至155。C,優(yōu)選10(TC至15(TC的溫度， -保留在反應(yīng)器中10分鐘至100分鐘，尤其是20分鐘至70分鐘的平均 4亭留時(shí)間，
-其中粉碎或混合工具的最外攪動(dòng)頂端的圓周速度為2-3511]/3,優(yōu)選
3-20m/s,
誦和其中視需要施加《150毫巴，優(yōu)選《50毫巴，尤其是《20毫巴，
尤其是O. 1-2毫巴的真空度。 實(shí)施例6:
聚碳酸酯(PC),尤其是來自粉碎包裝的薄片形式， -被加熱至110。C至24(TC,優(yōu)選130。C至21(TC的溫度， -保留在反應(yīng)器中30分鐘至200分鐘，尤其是40分鐘至120分鐘的平 均4f留時(shí)間，
-其中粉碎或混合工具的最外攪動(dòng)頂端的圓周速度為2-35m/s,優(yōu)選 3-20m/s,
-和其中視需要施加《150毫巴，優(yōu)選《50毫巴，尤其是《20毫巴，
尤其是O. 1-2毫巴的真空度。 實(shí)施例7:
來自粉碎包裝的薄片形式的聚苯乙烯(PS) -被加熱至5(TC至11(TC,優(yōu)選75。C至105。C的溫度， -保留在反應(yīng)器中10分鐘至100分鐘，尤其是20分鐘至70分鐘的平均 ^亭留時(shí)間，
_其中粉碎或混合工具的最外攪動(dòng)頂端的圓周速度為2-35m/s,優(yōu)選 3-20m/s,
-和其中視需要施加《150毫巴，優(yōu)選《50毫巴，尤其是《20毫巴，
尤其是O. l-2毫巴的真空度。 實(shí)施例8:聚萘二甲酸亞乙酯(PEN),尤其是來自粉碎包裝的薄片形式，
-被加熱至11(TC至25(TC,優(yōu)選140。C至235。C的溫度， -保留在反應(yīng)器中30分鐘至200分鐘，尤其是40分鐘至120分鐘的平 均停留時(shí)間，
-其中粉碎或混合工具的最外攪動(dòng)頂端的圓周速度為2-35m/s,優(yōu)選 3-20m/s,
-和其中視需要施加《150毫巴，優(yōu)選《50毫巴，尤其是《20毫巴， 尤其是O. l-2毫巴的真空度。
權(quán)利要求
1. 用于預(yù)處理、再加工或再循環(huán)熱塑性塑料材料、尤其是任何形式的廢料的方法，其中待處理的所述塑料材料在至少一個(gè)接收容器或反應(yīng)器中，在恒定的混合或移動(dòng)和/或粉碎下，在低于所述塑料材料的熔融溫度、優(yōu)選高于所述塑料材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度加熱，并由此同時(shí)結(jié)晶、干燥和/或提純，尤其是在單個(gè)步驟中，其中對(duì)于塑料材料的混合和/或加熱，使用視需要布置在多個(gè)彼此疊置的平面上的、特別是能夠圍繞垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)的、至少一個(gè)粉碎或混合工具，其具有在所述材料上施加粉碎和/或混合作用的工作邊緣，并特別地通過施加機(jī)械能實(shí)施加熱。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于使用的塑料材料是聚乳 酸(PLA)、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯(PP)、 聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、聚萘二曱酸亞乙酯(PEN)、聚酰胺(PA)、 聚酰亞胺(PI)、聚羥基鏈烷酸(PHA)、苯乙烯共聚物、例如丙烯腈-丁二 烯-苯乙烯(ABS)、苯乙烯-丙烯腈(SAN)、聚甲基丙烯酸甲酯(P薩A)和/ 或生物塑料，尤其是基于淀粉或淀粉共混物的那些，或這些塑料材料的 混合物，例如PET/PE、 PET/PA和PP/PA。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于塑料材料使用部分 結(jié)晶的或非晶態(tài)的顆粒的形式；來自粉碎包裝、新產(chǎn)品或再生產(chǎn)品的薄 片形式；為部分結(jié)晶的或非晶態(tài)的、粉碎的膜廢料的形式，尤其是來自 深拉應(yīng)用的膜廢料，其厚度特別地為100微米-2毫米；為來自拉伸裝置 的厚度特別為5微米-100微米的薄膜廢料的形式；和/或?yàn)槔w維和套毛 廢料的形式。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述塑料材 料、尤其是來自粉碎包裝的薄片和/或顆粒形式的塑料材料以1-35m/s、 優(yōu)選3-20m/s的在粉碎或混合工具的最外撹動(dòng)頂端的圓周速度移動(dòng)或混 合。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述塑料材 料，尤其是聚乳酸(PLA),尤其是薄膜、纖維或套毛形式的厚度尤其為 100微米至2毫米的塑料材料以15-58m/s、優(yōu)選35-47m/s的在粉碎或 混合工具的最外攪動(dòng)頂端的圓周速度移動(dòng)或混合。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述塑料材料，尤其是來自粉碎包裝的薄片和/或顆粒形式的塑料材料在《150毫 巴、優(yōu)選《50毫巴、尤其是《20毫巴、尤其是0. 1至2毫巴的真空度 下處理。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述塑料材 料，尤其是聚乳酸(PLA),尤其是薄膜、纖維或套毛形式的塑料材料在 環(huán)境壓力下處理。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于塑料材料， 尤其是聚乳酸(PLA)、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚 丙烯(PP)、聚酰胺(PA)和/或聚苯乙烯(PS),尤其以來自粉碎包裝的薄 片和/或顆粒的形式，在反應(yīng)器中保持的平均停留時(shí)間為10分鐘-100分 鐘，尤其是2Q分鐘-70分鐘。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于塑料材料， 尤其是聚碳酸酯(PC)和/或聚萘二甲酸亞乙酯(PEN)，尤其是以來自粉碎 包裝的薄片和/或顆粒的形式，在所述反應(yīng)器中保持的平均停留時(shí)間為 30分鐘-200分鐘，尤其是40分鐘-120分鐘。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于膜、纖維 或套毛形式的所述塑料材料，尤其是聚乳酸(PLA),在所述反應(yīng)器中保 持的平均停留時(shí)間為3分鐘-6G分鐘，尤其是IO分鐘-25分鐘。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所迷的方法，其特征在于來自聚乳 酸(PLA)的塑料材料被加熱至65°C-120°C,優(yōu)選90°C-ll(TC的溫度。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于來自高密 度聚乙烯(HDPE)的塑料材料被加熱至50°C-130°C,優(yōu)選90°C-122。C的 溫度。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于來自低密 度聚乙烯(LDPE)的塑料材料被加熱至50°C-110°C,優(yōu)選75。C-105。C的 溫度。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所迷的方法，其特征在于來自聚丙 烯(PP)的塑料材料被加熱至5(TC-155°C,優(yōu)選10(TC-15(TC的溫度。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于來自聚碳 酸酯(PC)的塑料材料被加熱至11(TC-24(TC,優(yōu)選130°C-21(TC的溫度。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于來自聚苯 乙烯(PS)的塑料材料被加熱至50°C-110°C,優(yōu)選75°C-105。C的溫度。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于來自聚萘 二甲酸亞乙酯(PEN)的塑料材料被加熱至110°C-250°C,優(yōu)選140°C-235 匸的溫度。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1-17中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述方法 在單個(gè)反應(yīng)器中以單階段運(yùn)行，且所述塑料材料在單個(gè)操作過程中，尤 其是在單個(gè)反應(yīng)器中被加熱、干燥、結(jié)晶和提純。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1-18中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述方法 在有或者沒有預(yù)干燥和/或有或者沒有預(yù)結(jié)晶所述塑料材料的情況下運(yùn) 行。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1-17和19中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所 述方法以多階段，尤其是兩階段運(yùn)行，而兩個(gè)或更多個(gè)接收容器或反應(yīng)器串聯(lián)和/或并聯(lián)排列，且待加工的所述塑料材料運(yùn)行通過這些排列的六悠 谷為。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于將權(quán)利要求1-21的 工藝條件用于至少一個(gè)容器，尤其是用于笫一個(gè)填充的容器，或用于預(yù) 處理。
22. 根據(jù)權(quán)利要求20-21中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于使所述 塑料材料，尤其是包括具有低的惰性和/或長的擴(kuò)散時(shí)間的聚合物的塑 料材料在上游預(yù)處理中達(dá)到一定溫度，尤其是接近于主處理加工溫度的 溫度。
23. 根據(jù)權(quán)利要求20-22中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所迷塑 料材料在第 一 階段中通過施加機(jī)械能經(jīng)歷預(yù)處理，尤其是在真空條件 下，并由此加熱和在升溫下干燥，并視需要同時(shí)結(jié)晶，并隨后在先于一 般的塑化或熔融的第二階段中進(jìn)行塑料材料的主處理，其中所述塑料材 料尤其在真空條件下通過在移動(dòng)下施加機(jī)械能將其再一次干燥并進(jìn)一 步結(jié)晶，同時(shí)該主處理特別地在與所述預(yù)處理相比更高的溫度下實(shí)施。
24. 根據(jù)權(quán)利要求20-23中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于使所述 塑料材料在預(yù)處理之前經(jīng)歷預(yù)粉碎和/或洗滌和/或預(yù)干燥。
25. 根據(jù)權(quán)利要求20-24中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于保持所 迷主處理的溫度低于所述塑料材料的塑化溫度或熔融溫度。
26. 根據(jù)權(quán)利要求20-25中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于使所述 塑料材料在連續(xù)流中經(jīng)歷預(yù)處理。
27. 根據(jù)權(quán)利要求1-26中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述方法 連續(xù)地或不連續(xù)地或作為批次法運(yùn)行。
28. 根據(jù)權(quán)利要求1-27中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述塑料 材料最后被塑化或熔化，并隨后視需要在過濾以后，尤其是在真空條件 下，浮皮送至擠出機(jī)或加工為顆粒。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于預(yù)處理、再加工或再循環(huán)熱塑性塑料材料的方法，其中待處理的所述塑料材料在至少一個(gè)接收容器或反應(yīng)器中，在恒定的混合或移動(dòng)和/或粉碎下，在低于所述塑料材料熔融溫度的溫度加熱，并由此同時(shí)結(jié)晶、干燥和/或提純，其中對(duì)于塑料材料的混合和/或加熱，使用至少一個(gè)可旋轉(zhuǎn)粉碎或混合工具，其具有工作邊緣以在所述材料上施加粉碎和/或混合作用，并特別地通過施加機(jī)械能實(shí)施加熱。
文檔編號(hào)B29B17/00GK101535018SQ200780042085
公開日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2007年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月13日
發(fā)明者G·溫德林, K·費(fèi)克廷杰, M·哈克爾 申請(qǐng)人:奧地利埃瑞瑪再生工程機(jī)械設(shè)備有限公司