用于使聚酯容器再循环的方法与流程

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于使聚酯容器再循环的方法。

背景技术：

0、现有技术

1、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)属于世界上最广泛使用的塑料类型，并且使这种类型的塑料再循环对于现有资源的使用特别重要。

2、pet再循环料流的一些来源含有非pet组分(例如，pvc、ps、pa、pe、pp)，这些非pet组分可归因于区域性市场及其生产和废物处理基础设施。不同的包装设计是由生产过程和/或消费者设定的特定视觉或技术要求的结果。例如，用于瓶、套管、和封闭件的材料可导致非pet污染和非瓶应用，这些应用中的一些应用可能存在于进入的包材料中。

3、这些非pet组分显著影响挤出以生产rpet瓶和容器的pet薄片的品质。然而，迄今为止，还不可能将来自混合收集的pet再循环料流中的检测装置改进至使得在挤出前，经清洁且经分选的料流中的氯含量显著低于30ppm的浓度的程度。氯含量通常使用x射线荧光分析测定。

4、本发明的目的

5、所描述的现有技术的缺点产生了改进用于使聚酯容器(特别是pet瓶和pet盘)再循环以使得尽可能多的非聚酯材料、特别是pvc从再循环料流中被去除，从而使得所得的再循环聚酯能够用于食品领域的方法的目的。

6、描述

7、通过权利要求1的特征部分中列出的特征，在用于使聚酯容器、特别是pet容器再循环的方法中实现了所提出的目的。改进和/或有利的替代实施方案形成了从属权利要求的主题。

8、优选地，本发明的特征在于，薄片分选过程d用于分离具有不同于聚酯的外来聚合物的薄片，并且薄片分选过程d是颜色分选过程d1、筛选步骤d2、和聚合物分选过程d3、d4的组合。这种用于去除薄片污染物的三重组合特别允许从薄片料流中去除含有pvc的薄片。这些在薄片被挤出成粒料之前的薄片中是特别不希望的，因为如果粒料含有pvc，则这些粒料无法满足用于食品包装的要求。

9、在本发明的特别优选的实施方案中，在筛选步骤中产生了薄片的至少第一经筛选的级分和第二经筛选的级分。特别是在具有小薄片(小于筛布置的极限粒度大小)的第二经筛选的级分中，积聚了特别大量的pvc或氯，这些pvc或氯可以尽可能完全地从经筛选的级分中去除。细级分中的pvc薄片的高含量是由于事实上pvc比pet更脆并且在摩擦洗涤过程中被高度粉碎。

10、优选的是第一经筛选的级分具有粒度大小>1mm的薄片，并且第二经筛选的级分具有粒度大小<x mm的薄片。这产生了可以在筛选步骤d2之后进行不同处理以便从该薄片料流中去除尽可能多的污染物，特别是pvc的级分。

11、在本发明的另外的优选实施方案中，在筛选步骤d2中产生了第三经筛选的级分，该第三经筛选的级分具有粒度大小<1mm的薄片，并且因此第二经筛选的级分的粒度大小介于1mm与x mm之间。这产生非常细的级分，该非常细的级分具有特别高浓度的外来聚合物，特别是pvc。这种级分可以在没有进一步分选步骤的情况下再循环或处置。

12、便利地，粒度大小极限是x＝5mm，优选地4mm，并且特别优选地x＝3mm。这产生了可以供应到不同类型的聚合物分选过程d3、d4以便实现最大污染分选速率的级分。

13、已经证明有用的情况是聚合物分选过程d3、d4在筛选步骤(d2)之后立即进行。这允许在进行进一步的方法步骤之前立即从第二经筛选的级分和第三经筛选的级分去除污染物。

14、在另外的特别优选的实施方案中，聚合物分选过程d3构成非光学聚合物分选过程，特别是静电聚合物分选过程，通过该聚合物分选过程去除第二经筛选的级分中的外来聚合物。由于pvc在第二级分中累积得更多，并且光学分选过程在此粒度大小下达到其分辨率极限，因此静电聚合物分选过程显著提高薄片料流被清洁的程度。离心机、空气分级器等也可设想用于非光学聚合物分选。

15、便利地，聚合物分选过程d4是光学聚合物分选过程，通过该聚合物分选过程去除第一经筛选的级分中的外来聚合物。光学分选过程对于这些粒度大小，特别是超过3mm是可靠的。近红外或激光技术优选地用于光学检测。

16、在筛选步骤d2之前进行颜色分选过程d1是有利的。光学颜色分选过程具有较高的分辨率，并且因此可以更灵活地使用。在污染的情况下，在所有颗粒类别中，材料流可以预先经历颜色分选，以简化工艺技术/减少机器的数量。

17、根据本发明的另外的实施方案，还可以设想到在聚合物分选过程d3、d4之后进行颜色分选过程d1。当颗粒类别被立即处置并且如果在这种特定颗粒类别中存在任何颜色的污染物时，这种布置是特别有用的。

18、已经证明有利的是，在混合第一经筛选的级分和第二经筛选的级分之后进行颜色分选过程d1。这允许颜色分选过程d1作为薄片分选过程d的最后步骤，在薄片被挤出或在挤出前临时储存之前进行。

19、还优选地，本发明的特征在于，在第一颜色分选过程d11和第二颜色分选过程d12中单独分选第一经筛选的级分和第二经筛选的级分。这具有的优点是，第一颜色分选过程d11和第二颜色分选过程d12可以特别精确地进行，因为这两个经筛选的级分是单独进行颜色分选的。因此，也可以使第一颜色分选过程和第二颜色分选过程适应于第一经筛选的级分和第二经筛选的级分的相应薄片大小，并由此优化颜色识别过程。

20、在本发明的另外的优选实施方案中，第一经筛选的级分和第二经筛选的级分的经清洁的薄片以规定的比率储存在薄片储存器f中。这意味着用于生产rpet粒料的必要薄片组合物可以被储存并且在任何时间进给到挤出e中。

21、在本发明的另外的优选实施方案中，第一经筛选的级分和第二经筛选的级分的经清洁的薄片中的一些经清洁的薄片临时储存在第一中间储存器g1和第二中间储存器g2中，并且临时储存的薄片以规定的比率进给到薄片储存器f。因此，第一经筛选的级分和第二经筛选的级分可以在混合之前单独地储存。还可以设想的是，第一经筛选的级分和第二经筛选的级分的薄片不进行混合并单独地加工。

22、优选的情况是外来聚合物是pvc。特别是在混合收集中，pvc是主要污染物并且是特别破坏性的，因为如果pvc含量太高，则所生产的rpet可能无法用于生产食品容器。本发明方法使得能够生产具有使得可靠地满足用于食品领域的品质要求的纯度的rpet颗粒。

23、在本发明的另外的特别优选的实施方案中，将第三经筛选的级分进给到处置h。术语“处置”还应理解为包括其他类型的利用，诸如热利用或化学再循环。在具有小于1mm的薄片的此第三细经筛选的级分(pet细粒/pet粉尘)中，pvc含量特别高，并且是其他经筛选的级分中的高达90倍高。这是因为pvc比pet更脆，并且在摩擦洗涤期间被大大地粉碎。因此，为了获得最干净的可能薄片料流，利用第三经筛选的级分是非常有效的。

24、已经证明有利的是在>55℃的温度下进行摩擦洗涤步骤c。在热洗涤期间从所收集的可再循环的pet瓶的薄片可靠地去除了残余瓶内容物和其他污染物。

25、如果要回收的容器是pet盘，则薄片必须在低于55℃的洗涤温度下进行“冷洗涤”，使得薄片在更高的洗涤温度下不会变得更细。

26、在本发明的另外的优选实施方案中，静电聚合物分选过程d3是通过在高压电场中使聚酯薄片和外来聚合物薄片带电至不同程度并将它们分成不同的薄片料流来进行的。与筛选步骤组合，这实现了外来聚合物的极其精确的分离。

27、在参考示意性附图对本发明的三个示例性实施方案的以下描述中可以发现另外的优点和特征。在附图中，在不按比例绘制的示意图中：

28、图1是示出用于使pet容器再循环的方法的第一实施方案的第一流程图；

29、图2是示出用于使pet容器再循环的方法的第二实施方案的第二流程图；

30、图3是示出用于使pet容器再循环的方法的第三实施方案的第三流程图；并且

31、图4是静电聚合物分选过程的功能方案。

32、图1至图3示出了用于使pet容器再循环的改进方法的三个实施方案变体。这种方法主要应用于pet容器，尽管该方法也适用于由其他聚酯制成的容器。这些容器特别是pet瓶或pet盘。方法步骤a至c原则上是已知的。在步骤a中，对供应用于再循环的pet瓶或pet盘进行分选。这是使用颜色分选和近红外(nir)技术完成的。在对瓶进行分选之前，还可以提供用于去除金属和标签的方法步骤。也可以预先清洁pet瓶。在步骤b中，将pet瓶粉碎成薄片，特别是在研磨机中研磨。在步骤c中，使用摩擦洗涤来洗涤薄片，其中洗涤温度超过55℃以有效清洁。对于pet盘，洗涤步骤c必须在低于55℃的洗涤温度下以“冷洗涤”进行，因为在较高的洗涤温度下，来自pet盘的薄片不期望地变得更细。

33、取决于所使用的研磨机，在研磨机之后pet的典型薄片大小在4mm至12mm的目标范围内。然而，在洗涤过程c期间，在薄片之间生成了高水平的摩擦，从而导致薄片破碎成较细的片。值得注意的是，pvc特别地是非常脆的，并且在<4mm区域中并且尤其在<1mm区域中的薄片强烈地积聚。<1mm的薄片(pet细粒/pet粉尘)中的氯含量是“标准”pet薄片中的氯含量的至多90倍高——然而至少10倍高。因此，如下所述，筛选薄片以获得不同的经筛选的级分。

34、薄片分选过程d以几个分离步骤的组合进行，该几个分离步骤特别是颜色分选过程d1、筛选或筛选步骤d2、和聚合物分选过程d3、d4。这使得可以从薄片料流中去除不同于聚酯、特别是pet的外来聚合物薄片(薄片料流中不希望的污染物)到与先前用现有技术分离方法不可能达到的程度。特别地，pvc被认为是必须尽可能多地从薄片中去除的外来聚合物。仅通过尽可能完全地去除含有pvc的薄片，再循环的pet薄片也可以被加工以生产填充有食品的容器。

35、颜色分选过程d1通常使用彩色相机进行，有时使用彩色相机与近红外(nir)的组合进行，并且通常在专门设计的分选系统中进行。颜色分选过程d1去除可能影响由再循环的颗粒制成的容器的期望颜色的薄片。

36、在筛选步骤d2中，使用机器驱动筛或两个筛将经研磨的、经(热)洗涤的、和经颜色分选的薄片分成它们的大小，以便能够以最佳可能方式进一步处理所有的薄片大小。初始级分被分成第一级分、第二级分、和第三级分：

37、1.>x mm的级分

38、2.1mm至x mm的级分

39、3.<1mm的级分

40、其中极限粒度大小x是5mm，优选地4mm，并且特别优选地3mm。

41、<1mm的第三级分被认为是用于不同类型的再循环过程的侧料流，并且如果外来聚合物是pvc(处置h)则相应地被处置，因为pvc大部分作为污染物在该第三级分中积聚。因此在该过程的后续阶段中将不考虑此级分。

42、1mm至x mm的第二级分单独处理，并通过静电聚合物分选过程d3进一步纯化。这种纯化步骤不能用光学系统进行，因为光学系统在此达到了分辨率极限。借助于聚合物分选过程d3，可以去除第二级分中的大部分污染物。还可设想的是，聚合物分选过程d3是密度分离，或者静电分离由密度分离补充。这允许从第二级分中去除细pvc污染物。密度分离器可以是空气分级器、集尘器、或水力旋流器。

43、>x mm的级分单独处理，并通过光学聚合物分选过程d4进一步清洁。对于大于极限粒度大小x的薄片、污染物、特别是pvc薄片，可优选地通过nir或激光检测技术检测并经由压缩空气排放去除。如上所述，颜色分选过程d1、筛选步骤d2、和聚合物分选过程d3、d4通过单独的机器执行。

44、在挤出e之前，薄片必须经历薄片分选过程d1、d2、和d3或d4，以确保最大化去除污染物，特别是pvc薄片。以这种方式清洁的薄片满足用于食品领域的品质要求。

45、可以使用x射线荧光(xrf)分析来检测薄片料流中的pvc含量或多种化学元素。对于pvc污染，xrf可用于测定氯含量，并因此间接地测定pvc含量。

46、市场上常见的污染物如下：

47、来自沉积料流(de)的rpet：15ppm至25ppm的氯

48、来自混合集合的rpet：>30ppm的氯(通常为30ppm至70ppm的氯)

49、常见的再循环过程：

50、来自在没有新颖薄片分选的情况下的混合收集的rpet：>30ppm的氯用本发明方法可以获得以下值：

51、来自包括新颖薄片分选的混合收集的rpet：<25ppm的氯。

52、如从图1至图3可以看出，聚合物分选过程d3或d4在筛选步骤d2之后立即进行。根据第一实施方案，如图1所示，颜色分选过程d1在筛选步骤d2之前进行。然而，颜色分选过程d1也可以在聚合物分选d3、d4之后进行(图2)。可以在混合第一经筛选的级分和第二经筛选的级分之后进行颜色分选过程d1(图2，第2示例性实施方案)，或者在第一经筛选的级分和第二经筛选的级分混合之前将该第一经筛选的级分和该第二经筛选的级分各自单独地进行第一颜色分选过程和第二颜色分选过程(d11,d12)(图3，第3示例性实施方案)。

53、第一经筛选的级分和第二经筛选的级分可以以规定的混合比率储存在薄片储存器f中，并回收用于以预定的混合比率挤出成粒料。为了建立混合比率，用第一经筛选的级分和第二经筛选的级分的规定的质量流填充薄片储存器f。

54、第一经筛选的级分和第二经筛选的级分的经清洁的薄片可以通过分流侧料流临时储存在第一中间储存器和第二中间储存器(g1,g2)中。临时储存的薄片以规定的比率进给到薄片储存器f中。这意味着第一经筛选的级分和第二经筛选的级分也可以彼此分开地临时储存。

55、以下3个表中给出了pet瓶的经筛选的级分比率的示例：

56、

57、表1：分选d前薄片在三个经筛选的级分中的分布

58、

59、表2：三个经筛选的级分中薄片的分选损失

60、

61、表3：分选d后薄片在三个经筛选的级分中的分布以下3个表中给出了pet盘的经筛选的级分比率的示例：

62、

63、表4：分选d前薄片在三个经筛选的级分中的分布

64、

65、表5：三个经筛选的级分中薄片的分选损失。

66、

67、表6：在分选d后薄片在三个经筛选的级分中的分布

68、图4示出了静电聚合物分选过程d3的功能图。静电分选过程d3与先前的筛选步骤d2的组合有助于特别高的外来聚合物分离效率。静电分离装置整体上通过附图标记11表示。

69、在静电分选过程d3期间，pet和非pet混合物经由进料器13进给至振动滑槽15。振动滑槽15通过振动马达17振动。振动滑槽15用作充电单元(振动滑槽)，用该充电单元使薄片料流带电。电荷是通过不同薄片之间的摩擦生成的，该摩擦是在非常小的空间中振动期间引起的。由于摩擦，靠近表面的电荷/电子被交换，并且pet变得部分带正电，而pvc变得更带负电。

70、这种不同的负载随后是分选标准。为了分选的目的，从外部施加高压电场，该高压电场吸引pet粒子或排斥pvc粒子(或反之亦然，取决于电压场的极性)。为此目的，带电的薄片料流经由皮带19——例如，在正电极21与中性电极23之间传递穿过。在所示的示例中，高压场因此从外部借助于旋转辊施加，该旋转辊带正电并且形成正电极21。通过使带负电的pvc薄片25被吸引到正电极(阴极)21并且带正电的pet薄片27被阴极排斥而使薄片料流分裂。如果甚至更多的带正电荷的pet-g(二醇改性的pet)29存在于薄片料流中，则该薄片料流将甚至更强地被阴极排斥。为此目的，可以形成两个或三个薄片料流，这些薄片料流通过分隔壁31在空间上分开。

71、表7中所示的摩擦电序列也可用于估计这个过程适合于哪些其他聚合物。顶部所示的2种聚合物之间的差异越大，它们的分离越可行。例如，在本发明的方法中，pa由于比pet更具带正电，因此也可以作为正的副作用分离。

72、

73、表7：不同聚合物的摩擦电序列

74、附图标记列表：

75、a 容器分选

76、b 将容器粉碎成薄片

77、c 薄片的摩擦洗涤

78、d 薄片分选过程

79、d1 颜色分选过程

80、d11 第一颜色分选过程

81、d12 第二颜色分选过程

82、d2 筛选步骤

83、d3 第二经筛选的级分的聚合物分选过程

84、d4 第一经筛选的级分的聚合物分选过程

85、e 挤出

86、f 薄片储存器

87、g1 第一中间储存器

88、g2 第二中间储存器

89、h 处置

90、11 静电分离器

91、13 进料器

92、15 振动滑槽

93、17 振动马达

94、19 皮带

95、21 正极

96、23 负极

97、25 pvc薄片

98、27 pet薄片

99、29 pet-g薄片

100、31 分隔壁

技术实现思路