用于再循环所有废弃塑料、尤其是混合塑料的方法

摘要

本发明涉及一种用于再循环所有类型的废弃塑料、尤其是混合塑料(MKS)的方法，其中在存在水的情况下在至少一个精磨机级中对由碎片或其它塑料部分组成的团块或压块、尤其是筛分模制球粒进行碾磨，利用处理水从由精磨机级输出的碾磨物料中除去精细部分，对剩余的碾磨物料进行冲洗和/或机械脱水和干燥，或者在存在水的情况下在另一精磨机级中对经脱水的碾磨物料重新进行碾磨，并接着进行脱水和干燥，其中，借助于一盘式精磨机(齿盘精磨机)在至少一个精磨机级中对压块进行碾磨，所述盘式精磨机的盘具有相互啮合的齿，各所述齿隔开地设置在多个同心的圆上，其中，一个圆的相邻齿之间存在空缺，并且一个圆的各空缺分别有这样的尺寸，即，使待碾磨的或者目前碾磨出的颗粒可自由通过。

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的用于再循环所有类型的废弃塑料、尤其是混合塑料(MKS)的方法。

背景技术

由WO 2006/100044已知一种用于粉碎和清洁废弃塑料尤其是混合塑料的方法，其中由薄膜切屑或其它薄膜残余物以及切碎的塑料部分形成压块或团块。团块大大减小了废弃塑料的体积，因此可以容易地运输。在这种状态下，其广泛地用于产生能量。这里，在压块/团块中仍残留很大比例的污物、杂质和附着物。在已知的方法中基于这样的认知，即，这种压块或团块可以很好地碾磨/研磨(Mahlen)并且适合于进一步的处理和精炼。碾磨优选地在有水的情况下在盘形或筒形精磨机中进行。从由该精磨机输出的碾磨物料中除去细颗粒级分。剩余的碾磨物料被冲洗或者被机械脱水，并且被干燥。通过进一步的处理，这种碾磨物料可在复合木板中用作木材的替代品、各种应用中用作填充材料，以及，在相应净化程度下，甚至可与纯塑料或者高品质的再循环塑料一起用于制造塑料部件。应用的另一个领域是所谓WPC部件(木塑复合材料)的制造。在这种部件的制造期间，通过干混合和直接处理或者通过借助于挤出机、团粒机、加热混合器或者加热冷却混合器进行复合(Compoundierung)来制造木材颗粒和塑料颗粒的混合物，并且将其加工成成形部件。

废弃塑料必然包含很大比例的对于很多用途无法使用的浆状物。这种浆状物源自胶粘标签、复合材料包装或者源自自由纸张的不完全分离。对于源自废纸积聚的塑料，通常有大量的浆状物粘附在塑料上。在压实期间，浆状物被熔化或者包封，并由此进入碾磨过程。

对于所述材料，对于上位概念压块必须区分得自盘形、环形模或罐形团粒机的团块与经由筛分模制法制造的球粒。这两种方法都在干燥处理中来压实材料或使材料结块，并且产生具有确定粒度的塑料颗粒的三维复合物。

上述结块处理和成粒处理之间的区别在于在结块处理中发生塑料的部分甚至完全熔融，而在使用筛分模具的成粒处理中没有发生熔融或者仅在边缘发生轻微的熔化。另一个区别在于，对于筛分模球粒，尤其对于来自薄膜的塑料，成层地发生塑料的分层，而在团块中并不发生这种情况。

但是，在上述污物和附着物的情况下最重要的区别在于。对于团块，大部分附着物、尤其是浆状物和灰尘被熔融。对于筛分模制球粒，存在部分包封但是没有熔融，这是因为所述材料没有完全熔融。

利用WO 2006/100044中所述的方法仅能以不令人满意的方式碾磨筛分模制球粒，这是因为易于出现各单个薄膜碎片的释放，已知在所述的方法中不能完全或者根本不能粉碎所述薄膜碎片。只有当筛分模制球粒中的各单个薄膜碎片的三维变形足够强烈时，才能实现令人满意的碾磨结果。对于熔融或者完全熔融的团块，根据WO2006/100044总是存在非常好的碾磨结果，但尽管如此没有结合到团块中的但没有熔融的二维碎片没有被最佳地粉碎。

如果在挤出机中或者在注塑机中对塑料连同浆状物进行处理，则浆状物的湿气将导致形成蒸汽，这使得处理变得困难或者甚至变得不可能。此外，磨碎的塑料中的浆状物还具有这样的缺点，即其起吸湿作用地吸收湿气，并且可能在干燥处理期间比在塑料材料中更长地保持湿气。

发明内容

本发明的目的是，提供一种用于再循环废弃塑料、尤其是混合塑料的方法，通过该方法可提高经处理的废弃塑料的重复利用可能性，并且尤其便于从废弃塑料上分离附着物和/或浆状物。

所述目的可由权利要求1的特征来实现。

在根据本发明的方法中，团块/压块的碾磨在至少一个包含所谓的齿盘精磨机的精研级中进行。在齿盘精磨机中，各盘设有在同心的圆上隔开设置的相互啮合的齿。根据本发明，一个圆上的各齿之间的空缺宽度大于相应地被碾磨到这里的颗粒。由于团块/压块的碾磨从内向外进行，并且从内向外进行或多或少地连续的粉碎，因此颗粒在径向外侧必然明显精磨机轴线上的填充口的区域中小。因此，各圆上的齿的距离与碾磨盘的距离可从内向外逐渐变小。但是，上述距离是重要的，这是因为尽管存在水，但是仍存在块状的、未熔化的物料固着在精磨机的齿之间并且在短时间内阻塞精磨机的危险。

齿盘精磨机本身是已知的。这种精磨机用于使在处理废纸时出现的浆状物分散。浆状物以悬浮液的形式输送到齿盘精磨机中，其中首先在入口区域中的所谓的通道区中处理该材料，然后向各齿排流动供应所述材料。迄今为止，还没有使用齿盘精磨机用于碾磨材料、尤其是压块或团块。在其迄今为止的使用目的中，齿盘精磨机应分离而不是碾磨纸纤维。在分散期间所述纤维应尽可能少地被损坏。

使用齿盘精磨机对团块/压块进行碾磨具有多个优点。由此可以获得较为均匀的颗粒混合物，这种混合物以后可以较为容易地处理、尤其是精研。使用齿盘精磨机的另一个优点是，即使对于韧性较大的塑料，仍可实现非常精细的碾磨，这使得，在以后的方法步骤中可以较为容易地使浆状物和塑料相互分离。

对于较松散地聚联的压块、例如得自模具压制的球粒，利用齿盘精磨机以有效的方式从球粒中移除浆状物，并且然后浆状物与磨碎塑料分开地存在，并且然后可以较容易地被分离。

对于由于高熔点与高刚性相结合而难以压缩的塑料，或者对于由于在混合塑料部分中缺少与其它塑料的可连接性而难以压缩的塑料，齿盘精磨机尤其有效。这种塑料的示例有PET、PP和HDPE。在根据WO 2006/100044的方法中，如果这些或类似塑料的碎片或切屑没有结合成团块/压块，或者如对于筛网模制球粒非常容易发生的那样，压块过早地分解，则这些或类似塑料的碎片或切屑只是被不充分地碾磨或者根本未被碾磨。

根据WO 2006/100044的精磨机盘倾向于在其中在板条之间的沟道中布置设置有障碍部的区域上发生严重的磨损，这是因为在这里集中地向碾磨区供应碾磨物料并由此存在碾磨强度非常高的点。齿盘的碾磨强度可以调整为远好于WO 2006/100044中所述的精磨机盘，这使得碾磨结果的明显改善以及碾磨盘上的磨损减小。在齿盘精磨机中，碾磨强度以及精细碾磨的程度可以通过齿排的数量以及齿圈之间的间距来调整，从而可针对不同的碾磨物料优化齿盘，并且高碾磨强度区域比根据WO 2006/100044的盘中更为均匀。

由所述现有技术已知，团块的碾磨设置成在两个连续的精磨机级。在根据本发明的方法中，一个精磨机级或者两个精磨机级都包括齿盘精磨机，用于碾磨团块或压块。根据本发明的另一个实施形式，优选直接对来自齿盘精磨机的碾磨物料进行机械脱水。这种机械脱水例如可以借助于离心机进行。对于进一步的处理不需要或者不可使用的精细部分(级分)可利用沉降的水移除。

根据本发明的齿盘精磨机级也可以设置在一用于粉碎团块/压块的常用盘刀精磨机之后。在此情况下，将第一盘精磨机级的、经机械脱水或干燥的碾磨物料输入一具有水的容器中，然后通过泵或螺旋式填料输送器将其从该容器输送到齿盘精磨机中。可有选择地对在机械脱水期间出现的处理水进行废水处理或可将其导回到齿盘精磨机的入口。

如上所述，在分离经碾磨或纤维分散的浆状物和塑料颗粒的同时，借助于齿盘精磨机能够实现对团块/压块特别好的碾磨。在这种情况下，本发明的一个实施形式设想，对经机械脱水和干燥的碾磨物料进行空气分离(Windsichtung)，其中使颗粒状的塑料级分和浆状物/塑料单颗粒(精细颗粒)级分分开。几乎没有浆状物的塑料级分可以作为半成品进一步用于各种不同的应用领域。浆状物/塑料单颗粒级分也可被使用。对此将在下面详细说明。根据本发明的一个实施形式，经脱水的碾磨物料的干燥可利用流动床干燥机(Wirbelschichttrockner)或气流输送干燥机(Flugschichttrockner)来进行。这种干燥机本身是已知的。优选地在一筛网或过滤器中接收浆状物/塑料单颗粒级分。根据本发明的另一个实施例，优选在另一空气干燥机、例如气流输送干燥机中对过滤或筛分级分进行补充干燥。此措施是重要的，这是因为塑料在第一干燥级中已干燥，而需要较长干燥时间的浆状物仍是潮湿的。

经碾磨的塑料和浆状物的分离还可按湿式处理进行，例如通过筛分、沉浮分离(Schwimmsinksichtung)、拣选离心分离或低压筛分来进行。低压筛分是通过低压将浆状物悬浮液抽吸通过一筛网。最后，也可使用根据US 2004/0050510A1的筛分设备，但其中塑料形成接纳(Akzept)，而浆状物通过转筒筛网(Trommelsieb)。

对于根据本发明的方法，重要的是，通过对团块/压块相应的碾磨和接下来对碾磨物料的干燥，通过在干燥期间进行的空气分离，可以实现基本上没有浆状物的塑料级分与浆状物/塑料级分的分离。这里可以通过以下参数控制过滤物料中的水含量。一个参数是用于干燥的空气的流体积。另一个参数是受调节的空气体积被导入碾磨物料或者从碾磨物料中输出的位置。在干燥过程开始时，由于浆状物比塑料干燥得慢，因此较难通过空气分离来分离浆状物。优选在浆状物也达到要求的干燥度时，这种分离在干燥处理结束时成功。最后材料的碾磨程度并且这里尤其是筛分曲线内部的粒度分布具有重要意义。对于在粒度上差别较小的材料，浆状物的分离主要取决于各单个颗粒的重量和空气阻力。对于例如为高斯(Gauβ′schen)正态(钟形)曲线形式的粒度的分布，精细的部分倾向于与浆状物一起分离，并且较大的颗粒转至塑料级分。这种效果可以进一步利用。尤其是源自聚烯烃的精细塑料与浆状物一起形成可以非常好地用于制造所谓的木塑复合材料(WPC)的材料。

例如通过团粒机塑料使纤维混合物具有颗粒形状，或者将其直接散布到一双带砑光机上。另一种可能性是例如在具有除气设备的专用挤出机中实现复合，并且必要时添加例如顺丁烯二酸酐的添加剂。也可以掺入单纯来源的纯塑料、反应器制品或来自塑料种类分拣的高品质塑料，以便产生符合目的处理品质。在每种情况下，针对此用途实现对塑料的纤维调质，从而可减少甚至省去木屑和木纤维的掺入量。由此，对于WPC的制造省省去了对木屑和木纤维的处理，这实现很大的经济上的节约。另外的经济效果在于废弃物处理方面，否则对于浆状物的处理将产生较高的成本。

如果干燥机中的气流增加，则在过滤或筛分级分中塑料的比例可以增加。否则，必须通过添加经碾磨的塑料而在制造WPC复合物时提高塑料的比例。

原则上，在本发明中可以使用通常已知地用于分散的传统齿盘。出于优化的原因，例如为了改进碾磨强度，应对该齿盘进行改动。如可从上述说明可导出的那样，它需要进行一定的改动。为此，在本发明的一个实施形式中，从中央的供应口出发，第一齿排与供应口隔开一径向距离设置并形成一优选平坦的入口区。在本发明的另一个实施例中设想，使用这样的齿盘精磨机，在这种精磨机中，各盘面的距离从中央的供应口开始沿径向向外连续减小。各盘在供应口处的距离被设定为使得材料可以不会阻塞地进入各齿盘之间。根据本发明的另一个实施例，可使用这样的齿盘精磨机，在这种齿盘精磨机中，各盘的径向外侧区域具有沿旋转方向上隔开的、径向或者接近径向的肋，类似于盘刀精磨机，它们对于塑料团块的碾磨也是已知的。在这种情况下，碾磨肋可以这样设有阻隔部，即，使磨碎的颗粒朝相邻的盘转向。

最后，可使用这样的齿盘精磨机，在这种精磨机中，从中央的供应口出发，齿盘按一定的圆周距离形成有多个沟道，所述沟道向外延伸一定的路段。沟道的深度可以从内向外逐渐减小，在任何情况下，沟道具有使得压块能够可以进入的宽度。

附图说明

下面借助于附图来详细说明本发明。

图1示出用于在两个前后顺次的精磨机级中对结块的混合塑料进行处理的设备方案。

图2示出在已知的对塑料团块的处理过程之前作为前级的、具有根据本发明的齿盘精磨机的精磨机级。

图3示出在传统的用于塑料团块的碾磨处理之后的、相同的根据图2的精磨机级。

图4示出具有轻微变型的与图3类似的视图。

图5示出用于在本发明中使用的齿盘精磨机的盘的俯视图。

图6示出根据图5的齿盘的变型。

图7示出根据图6的齿盘的透视图。

图8示意性示出在塑料团块的碾磨过程结束时的干燥和空气分离。

具体实施方式

图1示出分别由驱动电机14或16a驱动的第一精磨机10和第二精磨机12。如接着还要将详细说明的那样，精磨机10、12是所谓的齿盘精磨机。从未示出的贮存器将本身已知地在先由塑料碎片和类似分拣的塑料废物制成的塑料团块或压块供给螺旋输送机16，还向螺旋输送机中导入水。将由水与塑料团块或压块组成的悬浮液添加到齿盘精磨机10中。例如借助于离心机在机械脱水中使粒状的碾磨物料脱水。具有精细部分的处理水到达精细筛分，在该精细筛分中精细部分与处理水分离。所述精细部分的粒度为0.25mm、或0.5mm或更小。处理水到达废水处理，并且从这里返回至螺旋输送机16。经脱水的碾磨的物料与所供应的处理水一起到达另一螺旋输送机18。必要时，还向螺旋输送机18输送清水。在第二精磨机中对碾磨物料进一步碾磨，并且在机械脱水中、例如在离心机中使处理水与精细部分分开。在再次与精细部分分离之后，可将处理水输送给废水处理装置。经脱水的碾磨物料从由数字20表示的在图1中示出的级(Stufe)的出口到达干燥级。

来自精磨机10的碾磨物料还可例如以30％的体积比例直接导回至其入口或者螺旋输送机16。还例如在图2-4中所示的那样，还可为每个精磨机级设置一个导回装置。

在根据图2的实施例中，将塑料团块或压块与水一起添加到一容器22中，其中固体含量为至少10％。通过固体泵24将这种混合物添加到齿盘碾磨机26中。例如借助于离心机对碾磨物料进行机械脱水。可以将具有精细部分的处理水导回到容器22中。还可以有选择地将精细部分筛出。经脱水的碾磨物料到达另一例如WO 2006/100044中详细说明的处理级28。

在根据图3的实施例中，在一干燥机30中对例如利用盘式精磨机制造的碾磨物料进行干燥。这里可以绕过干燥机30，由此将前面精磨机级的经脱水的碾磨物料直接供应给容器32。物料与处理水一起被添加到容器32中，其中固体含量也是至少为10％。通过固体泵34将该混合物添加到齿盘精磨机36中，在该齿盘精磨机中进行碾磨以获得更细颗粒的物料。对碾磨物料进行机械脱水，并且将其供应给干燥机30。可将带有必要时可精细部分分离出去的精细部分的处理水供应给废水处理装置或者导回到容器32中。

根据图4的实施例与根据图3的实施例的区别之处仅在于没有使用水容器32；而是将物料与处理水一起输入到螺旋输送机38中。

图5示出可用于碾磨团块/压块的齿盘精磨机的盘40的俯视图。在这种情况下，该盘是一齿盘对中的通过其中央开口42导入待粉碎的物料的盘。在该盘40上按同心设置的10个圆形成齿44。盘40在齿44之间是平坦的。可具有不同形状的齿在一个在圆上分别具有间距46，该间距在所示情况下接近相同，但是可以从内向外逐渐减小。在各圆之间所述齿具有间距48。该间距也可以从内向外变小。在碾磨处理期间，水与将待粉碎的物料、压块或团块通过开口42到达两个彼此相对的齿盘之间的区域，其中图5中未示出的第二盘的齿布置结构设置成使得各齿排可以相互嵌接。间距46、48以及共同作用的齿盘的间距这样确定尺寸，即，使得相应的待碾磨物料可以不受阻碍地通过，从而避免阻塞。出于这个原因，由于物料的颗粒从内向外被逐渐粉碎，所以间距离46、48以及还有共同作用的齿盘之间的间距可以从内向外减小。

根据图6的齿盘40a与根据图5的齿盘的区别在于，从供应口42出发形成多条沟道50。该沟道接近为圆弧形，其中曲率设置成使沟道50的端部指向与由箭头52表示的旋转方向相反的方向。沟道50的宽度稍微或者略微大于通过供应口42供应的最大团块/压块颗粒的宽度。相反，如果待粉碎的物料不是团块或压块，而是已碾磨的团块/压块，则沟道50的宽度可相应地设计得较小。沟道50与供应口42相邻接地具有最大深度并且在其深度上逐渐减小，其中沟道在端部逐渐过渡到(终止于)齿盘面。

图8示意性示出可例如用在根据图1的实施例的连接部20上的或者用于根据图3和4的干燥机32的流化床干燥机。该流化床干燥机整体用60表示。细长的壳体在纵向上通过一承载从上方供应的碾磨物料64的筛网或格栅62分隔。将来自加热器的热空气输送到筛网62的下方。将冷空气输送到最后三分之一。以合适的方式将细长的壳体置于振动，从而物料作为床在筛网62上从左至右移动行进。这种流化床干燥机本身是已知的。经干燥的物料在右端66处离开流化床干燥机的壳体。所示干燥机同时还用作空气分离器。碾磨物料64包含粒状塑料和浆状物。浆状物与可能的仍粘附的、非常细小的塑料颗粒一起通过管道68被引导至筛网或过滤器70，在这里接收浆状物和塑料。必要时在通过气流输送干燥机再次干燥之后，通过72将筛分级分输送给另一个处理步骤。进一步处理例如在WPC成形部件的制造中进行。可以将干燥的、纯塑料碾磨物料直接或者在例如按照颗粒大小进一步分拣之后输送给所述进一步处理。