CN101896290A - 连续清洗塑料容器以及从其表面去除杂质和标签的机器及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种用于以连续方法清洗可回收材料制成的塑料容器并从其上除去杂质和标签的机器和方法。在清洗过程中，容器通过清洗室内部并经受由高速转动的搅拌器产生的高度摩擦。还设置撕开装置，使杂质易于从容器表面分离。

Description

连续清洗塑料容器以及从其表面去除杂质和标签的机器及方法
技术领域
本发明涉及一种以可回收塑料制成的容器(例如用PET或其它可回收塑料制成装水、饮料等的瓶子)的清洗机器。特别是，本发明涉及一种连续清洗整个塑料容器或瓶子并从其表面除去杂质和/或塑料和纸质标签的机器。
背景技术
具有一或多个可回收部分的塑料容器在进行所要求的可回收塑料的回收处理之前一般要经过一或多个清洗步骤。
对于以PET(polyethylene terephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯)制成的瓶子，要将例如用粘合剂等固定到瓶子上的任何纸质或塑料标签的废料除去，已知的技术是用加热的清洗液(如有必要，可连同高温蒸汽一起)进行至少一个预先清洗的步骤，。
与连续清洗以及从PET瓶子表面除去杂质和标签的机器有关的已知例子在Stamicarbon的欧洲专利号EP-0237127中作了描述。
该专利文件公开了一种机器，其中，瓶子被浸在加热至70℃以上的液池中，以使粘胶融化并得到PET，从而易于使杂质和塑料或纸质标签脱离，并分离出以非PET的塑料制成的瓶盖和任何底部。
预清洗PET瓶子并分开杂质和标签的机器的另一个例子在本申请人的国际专利申请号WO99/55508A1中作了描述。该机器包括空心旋转圆筒，该空心旋转圆筒上设置有穿孔的侧壁，便于连续排出清洗液、从上分开的杂质和标签、以及最后排出各个瓶子。该机器还接受大包或分批形式的瓶子，并使用加热至90℃的清洗液，且如必要的话，还使用高温蒸汽。
在PVC或PET收缩胶膜套或包装纸中全部或部分涂覆彩色和或印刷表面的的PET瓶子最近已推出市场。这些日益普遍的新型瓶子对于那些用加热的或高温的清洗液操作的已知类型的系统构成了一个问题。
当加热时，收缩膜套和包装纸将会收缩，因此会更牢固地粘到瓶子的外表面上。
如果粘到瓶子上的膜套或包装纸没有被除去，尽管瓶子本身是干凈的，也将会在随后从杂质材料(如PVC，聚氯乙烯)中自动选择可回收材料(如PET)的步骤期间被放弃掉。所述自动选择一般是由光学系统进行操作，该系统可以将仍覆盖有膜套的瓶子看作是由非可回收材料制成的容器或是还未彻底清洁的容器。
发明内容
本发明的目的是提供一种以连续方式清洗一般塑料容器(尤其是瓶子)并除去任何类型的杂质和/或标签的机器及方法。
本发明的另一个目的是提供一种涉及上述类型的能够降低去除杂质和标签所需能耗的机器及方法。
本发明的再一个目的是提供一种涉及上述类型的较已知技术的尺寸更为紧凑的机器。
这些目的通过本发明实现，本发明涉及权利要求1所述的一种机器以及权利要求18所述的一种方法。从属权利要求中描述了本发明的机器和方法的进一步特征。
根据本发明的第一方面，提供一种连续清洗塑料容器并从这些容器表面除去杂质和标签的机器，该机器包括：至少一个固定洗涤室，其具有用于容器的至少一个入口和一个出口；至少一个搅拌器，其在洗涤室内转动并具有多片搅拌翼片；将清洗液供给洗涤室的装置，以及将清洗液连同从容器表面除去的杂质和标签排出的装置。
该机器的优点是包括撕开装置，该撕开装置适于在容器经过洗涤室内部时对粘在容器表面上的杂质和标签起作用，使杂质和标签易于从容器表面脱离。
这个过程是连续进行的，即，连续地供给容器和清洗液。以同样的方式，经由洗涤室中的至少一部分穿孔壁将清洗液连同从容器表面除下的杂质和标签连续地排出，并从该机器中连续地取出不含杂质和标签的干凈容器。
在本发明的方法中，其特别的优点是保持高的搅拌器速度，因此，与搅拌器结合在一起的翼片也高速旋转，不仅有利于撕开装置的操作，而且促进行经洗涤室内部的容器之间的高度摩擦。
特别是，搅拌器的转速基本上维持不变且足够高速，以保证翼片端部的切向速度高于2.5m/s。
这样，利用撕开装置的作用以及容器之间的高度摩擦，能够有效地去除粘在容器表面上的杂质和标签，不只是去除胶粘的纸质标签，而且也去除收缩胶膜套或包装纸，并且无须过分加热清洗液。
最好使用环境温度下的水溶液或是能够稍微加热至不超过大约45℃并可包含洗涤剂的任何水溶液作为清洗液。，所述温度也可通过在正常工作条件下的清洗液操作而达到，不需为清洗液提供加热设备。
根据本发明的一个可能的实施例，撕开装置包括多个朝向洗涤室内部突出的尖头构件，这些尖头构件分布在洗涤室壁的一部分或多部分中。也可在搅拌器的一个或多个翼片上设置另外的突出的尖头构件。
实际上，清洗在于除去通常粘在瓶子上的杂质，例如：纸质或塑料标签、表面污垢以及瓶中物质的残留物。除了上述杂质之外，所述机器也能够分离待处理材料中出现的任何外来颗粒，例如：石头，玻璃，塑料和金属碎片。
对于为此目的的现有系统而言，本发明的机器的特征在于，它能够用冷水进行清洗，摩擦力高，且清洗时间短，而其它方法则是使用热水，且清洗时间长，摩擦力低。通过减少达到所需清洗水平并分离杂质和标签所需要的时间，也有可能制造出较已知机器更小型的清洗机。
简而言之，本发明最明显的优点在于：
-节能，因为是使用冷水而非加热至90℃的热水；
-有可能使收缩性薄膜标签分离，而已知的系统是在高温下进行操作，将会使标签更牢固地粘在瓶子或容器上；
-减小整体尺寸，由于摩擦度高，容器的清洗时间缩短4至5倍，因此能够制造更小型的机器。
附图说明
从以下结合附图对本发明所作的说明性而非限制性的描述，本发明的更多特征及优点将会更加清楚。
图1所示为根据本发明的一个可能实施例的清洗机器的纵剖视图；
图2为说明图1所示的清洗机器的一个细节的放大图；以及
图3为沿图1所示的清洗机器的平面III-III的剖视图。
具体实施方式
本发明的清洗机器基本上包括固定的呈圆筒形的洗涤室10，以及在洗涤室10内围绕与该圆筒形洗涤室10相同的轴线转动的搅拌器20。
在此所示的实施例特别旨在处理PET瓶子，但是很显然，就其它可回收塑料材料而言，本发明的相同原理可用于其它类型的容器。
所述搅拌器上设置有多个搅拌翼片22，这些翼片设置成易于将在洗涤室10内的容器由入口12传送到出口14。这些容器经进料斗16连续地进给，并用螺旋推运器30从洗涤室10中连续地取出。
虽然小批量的瓶子(例如最多至大约10个瓶子)是允许的，但最好是在恒定的质量流量以及单一化条件下将容器进给洗涤室10。
清洗过程所需的水溶液用喷嘴15引入清洗室10，这些喷嘴15沿着洗涤室10的壁分布，最好与洗涤室的上部对应。
在环境温度、或是在不超过45℃温度的任何情况下将水溶液引入洗涤室10。为了提高清洗作用，可将化学洗涤剂加入处理用水，如有必要，可使用适合的计量泵(图中未示)。
除由翼片22施加机械作用之外，还可以经由一或多个喷嘴2以超过80巴(例如大约100巴)的压力引入一小部分清洗液，以提供强水力作用来除去杂质和标签。高压喷嘴2最好分布在洗涤室10的壁上，紧靠容器出口14的上游，或是邻近容器出口，即容器被螺旋推运器30取出之前的可能聚集点处。
容器之间的摩擦作用是由转动塑料容器的搅拌器20的翼片22产生的。各容器相互之间以及容器与清洗室10之间的摩擦产生快速清洗所需的强力作用。
搅拌器由电动机24进行操作，而电动机24由控制单元26驱动。搅拌器高速转动，特别是以使在翼片端部测得的切向速度高于2.5m/s的速度转动。
为了增加摩擦力和易于分离标签，尤其是收缩薄膜类型的标签，在清洗室10内部设置尖头构件41，可以调节这些尖头构件的突出高度以使操作最优化。
图2所示为一范例性实施例，其中，尖头构件41为螺丝钉43的端部，这些螺丝钉接合在洗涤室10的壁上设置的相应螺纹孔中。螺母45能够调节尖头构件41朝向洗涤室10的内部空间的突出高度。尖头构件41可以沿着圆筒形洗涤室壁的某些部分设置，或是设置在搅拌器20的一个或多个翼片22上。
图2所示为洗涤室10下部的穿孔部分11(图1和3)的详细图。穿孔部分11包括具有圆形截面的排水孔17，排水孔的直径(例如约50mm)适于排出固体杂质，如石头、玻璃等。
穿孔部分11除了设有圆形的孔之外，也可设置呈矩形缝隙的穿孔部分21(图1)，矩形缝隙是由一系列小圆柱形杆隔成的。这些孔或缝隙的尺寸(例如约19x120mm)可以让已从容器上分离的任何塑料或纸质标签容易通过，但这些塑料或纸质标签的尺寸却使它们不能让轻易穿过圆孔17。隔成这些缝隙的杆的圆柱形状还使在脱离容器后基本上呈扁平形状的标签和杂质易于排出。
通过这些圆形和/或矩形的孔，固体杂质、标签以及污水通过漏斗13排放到过滤器18。与固体颗粒分离的清洗液收集在箱19中。
可以取回箱19中的一小部分清洗液，并在必要时将之与一小部分新鲜液体混合，且经由喷嘴15(图1)重新引入同一洗涤室10。
图3突出显示了从清洗机器取出容器的系统。在本发明的清洗机器中连续进行的过程中，由于搅拌器20的翼片22的角度，容器到达出口14，在该出口处设置由电动机35驱动的螺旋推运器30，以便取出所述容器。
为了保证材料在处理过程期间在洗涤室10内的停留时间恒定，并因此使洗涤室供料优化，螺旋推运器30上配备有控制单元36。
根据在搅拌器20的电动机24上测得的电流吸收，控制单元36驱使电动机35自动地改变容器的抽取速度。由于该装置的原因，有可能保持容器在湍流阶段的停留时间基本上恒定，从而保证清洗结果恒定，不受机器入口处的容器流量的影响。
换句话说，搅拌器20的电动机24所吸收的某一电流值对应于洗涤室10的某一供料量。因此，按照控制单元36的设置，抽取式螺旋推运器30调整其速度，以维持搅拌器20所要求的工作不变。这样得出的结果是，在持续工作时，有可能维持洗涤室10所要求的供料量，这将确定容器在洗涤室内处理期间的停留时间。
要维持洗涤室10内的污染度不变，至少部分清洗液需要更新，这可通过配置有喷嘴的喷洒器32来执行，所述喷嘴指向由螺旋推运器30抽取的容器。在此情况下，清洗液来自各段的下游，其中，新加入的清洗液的污染度低于洗涤室10内的清洗液的污染度。
由螺旋推运器30抽取的容器经过螺旋推运器的出口38并被导向到随后的处理步骤，例如由至少一个弹道筛子(ballistic screen)50执行的进一步分离杂质(包括任何剩余的标签)和这些容器的步骤。
螺旋推运器30也可配置施加了80巴以上压力(例如100巴)的高压喷嘴3。在此情况下，高压喷嘴3设置在适当位置上以施加强水力作用以除去杂质和标签，即在使容器的移动自由度受到限制的位置，。
设置在洗涤室10上的喷嘴2以及设置在螺旋推运器30上的喷嘴3都可被供给新鲜液体，能够至少部分恢复洗涤室10内的总体流液体成分，使喷嘴15以及(如有必要的话)喷嘴32承担恢复来自例如箱19的经过滤及净化的一部分液体的工作。
在不脱离本发明保护范围的情况下可以对这里所述的实施例作出各种改进。例如，撕开装置可以具有与螺丝钉43的尖头构件41不同的形状，以及系统可以设置成在单个操作中同时调节洗涤室10的壁上以及翼片22上的所有尖头构件的突出部分。同样地，控制单元26和36可以整合为一个单一的主控制单元，为清楚起见，图中所示为分开的单元，用于控制所述机器或安装该机器中的工厂的其它功能。

Claims (36)

1.一种持续清洗塑料容器并除去所述容器表面的杂质和标签的机器，所述机器包括：
-至少一个固定洗涤室，所述洗涤室具有用于容器的至少一个入口和一个出口；
-至少一个搅拌器，所述搅拌器在所述洗涤室内部转动并具有多片搅拌翼片；
-供应清洗液到所述洗涤室内部的装置；以及
-将所述清洗液连同从所述容器表面除下的杂质和标签排出的装置，
其特征在于，所述机器还包括撕开装置，所述撕开装置适于在所述容器经过所述洗涤室内部期间对粘在所述容器表面上的杂质和标签起作用，以使所述杂质和标签易于从所述容器表面分离。
2.如权利要求1所述的机器，其特征在于，所述撕开装置包括多个尖头构件，所述尖头构件朝向所述洗涤室的内部突出并分布在所述洗涤室的壁的一部分或多个部分上。
3.如权利要求1所述的机器，其特征在于，所述撕开装置包括多个尖头构件，所述尖头构件从所述搅拌器的一片或多片翼片上突出。
4.如权利要求2或3所述的机器，其特征在于，所述尖头构件相对它们的固定表面突出的高度是可调节的。
5.如权利要求1所述的机器，其特征在于，所述连续排出所述清洗液连同从所述容器表面除下的杂质和标签的装置包括所述洗涤室的壁的至少一个穿孔部分。
6.如权利要求5所述的机器，其特征在于，所述至少一个穿孔部分包括圆形截面的孔。
7.如权利要求5所述的机器，其特征在于，所述至少一个穿孔部分包括具有基本上矩形截面的孔。
8.如权利要求1所述的机器，其特征在于，所述搅拌翼片被定向为使所述容器易于从所述入口传送至所述出口。
9.如权利要求1所述的机器，其特征在于，供应清洗液到所述洗涤室内部的所述装置包括沿所述洗涤室的壁分布的多个喷嘴。
10.如权利要求1所述的机器，其特征在于，供应清洗液到所述洗涤室内部的所述装置包括至少一个喷嘴，所述喷嘴设置在所述洗涤室的壁上并被施加高于80巴的压力。
11.如权利要求1所述的机器，其特征在于，所述清洗液由保持在45℃温度以下的水溶液组成。
12.如权利要求1所述的机器，其特征在于，所述清洗液由包含化学洗涤剂的水溶液组成。
13.如权利要求1所述的机器，其特征在于，设置电动机以驱动所述搅拌器，其中设置控制装置，使所述搅拌器的转动速度能够获得在所述翼片端部测得的高于2.5m/s的切向速度。
14.如权利要求1所述的机器，其特征在于，在对应所述容器的出口处设置抽取式螺旋推运器。
15.如权利要求14所述的机器，其特征在于，设置电动机来驱动所述抽取式螺旋推运器，其中设置控制装置来调节来从所述洗涤室抽取所述容器的抽取速度。
16.如权利要求14所述的机器，其特征在于，供应清洗液到所述洗涤室内部的所述装置包括分布在所述抽取式螺旋推运器上的多个喷嘴。
17.如权利要求14所述的机器，其特征在于，供应清洗液到所述洗涤室内部的所述装置包括设置在所述抽取式螺旋推运器上并被施加80巴以上压力的至少一个喷嘴。
18.一种持续清洗塑料容器并除去所述容器表面的杂质和标签的方法，所述方法包括以下步骤：
-将所述容器经入口供给洗涤室；
-在所述洗涤室内部转动至少一个搅拌器，所述搅拌器具有多片搅拌翼片；
-供应清洗液到所述洗涤室内部；
-从所述洗涤室的出口抽取所述洗涤室内的所述容器；以及
-排出所述清洗液连同从所述容器表面除下的杂质和标签，
其特征在于，在所述容器经过所述洗涤室内部期间撕开粘在所述容器表面上的杂质和标签，以使所述杂质和标签易于从所述容器表面上分离。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，用多个尖头构件进行所述撕开的步骤，所述多个尖头构件朝向所述洗涤室内部突出且分布在所述洗涤室的壁的一部分或多个部分上。
20.如权利要求18所述的方法，其特征在于，用多个尖头构件进行所述撕开的步骤，所述多个尖头构件从所述搅拌器的一或多片翼片上突出。
21.如权利要求19或20所述的方法，其特征在于，所述尖头构件相对于它们的固定表面的突出高度可作调整。
22.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述清洗液连同从所述容器上除下的杂质和标签经由所述洗涤室的壁的穿孔部分以连续方式排出。
23.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述搅拌翼片定向成使所述容器易于从所述入口传送到所述出口。
24.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述清洗液经由沿着所述洗涤室的壁分布的多个喷嘴被引入所述洗涤室。
25.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述清洗液经由设置在所述洗涤室的壁上且被施加高于80巴压力的至少一个喷嘴被引入所述洗涤室。
26.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述清洗液由保持在45℃温度以下的水溶液组成。
27.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述清洗液由包含化学洗涤剂的水溶液组成。
28.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述搅拌器由电动机驱动，其中，所述搅拌器的转动速度能够获得在所述翼片端部测得的高于2.5m/s的切向速度。
29.如权利要求18所述的方法，其特征在于，通过相应于所述出口设置的抽取式螺旋推运器从洗涤室中抽取所述容器。
30.如权利要求29所述的方法，其特征在于，所述抽取式螺旋推运器由电动机驱动，其中，从所述洗涤室抽取所述容器的速度由合适的控制装置调节。
31.如权利要求29所述的方法，其特征在于，所述清洗液经由分布在所述抽取式螺旋推运器上的多个喷嘴被引入所述洗涤室。
32.如权利要求29所述的方法，其特征在于，所述清洗液经由设置在所述抽取式螺旋推运器上且被施加高于80巴压力的至少一个喷嘴被引入所述洗涤室。
33.如权利要求18所述的方法，其特征在于，将所述容器以恒定的质量流量供给清洗机器。
34.如权利要求18所述的方法，其特征在于，将所述容器在单一化条件下供给清洗机器。
35.如权利要求18所述的方法，其特征在于，供应到所述清洗机器的清洗液包括一部分排出液体，其中所述一部分排出液体被至少过滤以分开已从所述容器表面除下的杂质和标签。
36.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述塑料容器包括PET瓶子。
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