CN102189616A - 容器预制体的制造方法和制造设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及容器预制体的制造方法和制造设备。在容器预制体的制造方法中，回收的塑料材料在转移到预制体机之前在回收机中经受至少一次热处理，在塑料材料的热处理过程中导入到塑料材料并且存储在塑料材料中的热的至少主要部分随着塑料材料被从回收机转移到预制体机。在用于实施上述方法的设备(A)中，回收机直接或经由至少一个中间存储器连接到预制体机，使得在塑料材料的热处理过程中导入到回收机中的热的至少主要部分随着塑料材料被转移到预制体机。

Description

容器预制体的制造方法和制造设备
技术领域
本发明涉及一种容器预制体的制造方法，其从回收的塑料材料、特别是从PET碎片制造容器预制体，其中，塑料材料在转移到预制体机之前在回收机中经受至少一次热处理。本发明还涉及一种容器预制体的制造设备，其从回收的塑料材料、特别是从PET碎片制造容器预制体，制造设备具有至少一个用于形成预制体的预制体机、特别地是注射成型机，预制体机能够从提供回收的塑料材料的至少一个回收机被供给回收的塑料材料。
背景技术
从回收的塑料材料、特别是PET碎片制造容器预制体需要很强的强热处理。另外，回收的塑料材料、特别是PET碎片的供应需要大量的热供给以净化塑料材料并且可选地进行用于加工的SSP处理。SSP处理是在PET塑料技术领域公知的标准处理，并且意味着对分子链施加一段时间的影响(延长、缩短或维持)(固态缩聚)、即进行一段时间的热处理。如DE 102005013701A1中公开的那样，可以在回收机(recycling machine)中，在一个反应器或分开的多个反应器中进行净化和SSP处理。例如利用如空气或氮气等热气进行净化，其中经由不同的传热介质供给热直到达到例如100℃到180℃之间的温度。例如，在低于大气压的压力条件下进行SSP处理，其中设定最高到150℃到250℃的塑料材料熔化温度的温度，优选设定在170℃到210℃之间的温度。可以在例如使用氮气或二氧化碳等的惰性气体环境中进行SSP处理。在从DE 102005013701A1中已知的回收机中，在SSP处理之后，回收的塑料材料在冷却反应器中冷却到50℃到100℃之间的温度，优选甚至低于70℃、即冷却到低于塑料材料的第二级转变温度的温度。可以使用冷却线圈、振动料斗输送器或流化反应器或其它冷却装置来进行冷却，例如通过供给大气。可以通过多部分的(multi-part)SSP反应器配置以批量的方式进行至少SSP处理，从而可以实现回收的塑料材料的准连续排出。然后，将冷却到65℃以下的回收的塑料材料供给到预制体机，或者回收的塑料材料可选地预先完全冷却到室温。在预制体机中，回收的塑料材料然后必须被重新加热，以能够制造预制体。
发明内容
本发明的目的是提供一种从回收的塑料材料制造容器预制体的制造方法和制造设备，其允许改进至少热平衡，节省相当的主热能(primary thermal energy)。
该目的通过如下方法和设备实现。
一种容器预制体的制造方法，其从回收的塑料材料、特别是从PET碎片制造所述容器预制体，其中，所述塑料材料在转移到预制体机之前在回收机中经受至少一次热处理，其中，在所述塑料材料的热处理过程中导入到所述塑料材料并且存储在所述塑料材料中的热的至少主要部分随着所述塑料材料被从所述回收机转移到所述预制体机。
一种容器预制体的制造设备，其从回收的塑料材料、特别是从PET碎片制造所述容器预制体，所述制造设备具有至少一个用于形成预制体的预制体机、特别地是注射成型机，所述预制体机能够从提供所述回收的塑料材料的至少一个回收机被供给所述回收的塑料材料，其中，所述回收机直接或经由至少一个中间存储器连接到所述预制体机，使得在所述塑料材料的热处理过程中导入到所述回收机中的热的至少主要部分能够随着所述塑料材料被转移到所述预制体机。
由于用于供应回收的塑料材料的处理所需的导入和存储的热的至少主要部分被转移到预制体机，显著减小了预制体机中所需的热，从而相当地改进从回收的塑料材料制造容器预制体的制造中的热能平衡，其效果是，还消除了在回收的塑料材料被转移到预制体机之前用于冷却回收的塑料材料所需的能量和花费的时间。
回收机与预制体机的连接在设备中确保了回收的塑料材料不必强制冷却而是转移到预制体机，使得在塑料材料的热处理过程中导入到回收机中的热的至少主要部分被转移到预制体机。由此，减小预制体机的热需求，并且设备可以实现如下有利效果：可以省略用于强制冷却回收的塑料材料的冷却单元。
在有利的制造方法的变形中，优选地主要以例如PET碎片形式提供的回收的塑料材料在一温度、无大气氧的条件下直接或经由中间存储器被转移到预制体机，该温度无论如何都高于大约为65℃到70℃的玻璃化转变温度。以这种方式，在预制体机中节省原本要将回收的冷却的塑料材料再次加热到该温度所需的热。此外，由于消除了强制冷却，缩短了处理时间。在回收的塑料材料转移到预制体机中至少实质无氧排除了对回收的塑料材料的影响处理质量的影响。
在特别有利的方式中，回收的塑料材料在至少大约180℃的温度被转移到预制体机，使得达到回收的塑料材料在预制体机中的处理温度，现在仅需要少的热供给。
在有利的制造设备的变形中，预制体机包括供给有回收的塑料材料的至少一个挤出机和制造预制体的注射模具。回收机直接或经由中间存储器与预制体机在块处组合，回收机包括至少一个反应器，优选至少一个净化反应器和下游的SSP反应器，或者回收机包括净化和诸如SSP处理等的其它处理被一起执行的至少一个反应器。为了实现回收的塑料材料的准连续排出，甚至可以有利地设置多部分的净化和SSP反应器，或者以交替和/或重叠的方式工作或者以组合的方式工作的若干反应器。此外，若干预制体机可以同时或以交替的方式从回收机被供给仍然热的回收的塑料材料。
在有利的制造设备的变形中，诸如净化反应器或SSP反应器等反应器与挤出机直接或经由至少一个中间存储器在块(block)处组合，所述中间存储器优选为筒仓。在所述块处组合可以优选地是绝热的和/或实现为使得回收的塑料材料的转移在至少实质无氧的条件下实现。无氧条件允许实现导入到回收机中的热的最大部分的转移，而没有通过转移对热的塑料材料的处理质量造成损害。
在有利的制造设备的变形中，组合的块甚至可以连接到供热装置，供热装置有助于在转移过程中升高或保持塑料材料的温度，并且也可以通过回收机和/或预制体机的供热部件供热。
此外，有利地，在预制体机和回收机之间设置返回部件，该返回部件用于排出的有缺陷的预制体。以这种方式，可以将排出的有缺陷的预制体直接返回到回收机，而不需要中间存储、冷却及稍后的重新加热。
此外，考虑到有利的热能平衡，有利地，预制体机直接与吹塑机在块处组合，预制体机优选地经由用于调节每个预制体的一定的温度轮廓的预制体热处理部与吹塑机在块处组合。以这种方式，还可以将来自预制体机的热转移到热处理部或直接转移进吹塑机。
这里，在吹塑机和回收机之间可以适当地设置返回部件，该返回部件用于废料和/或排出的有缺陷的容器，从而不必单独地存储、冷却和以另一途径排出或回收废料和/或排出的有缺陷的容器。该返回部件总体而言防止塑料材料的浪费。
附图说明
参照附图说明本发明的主题的实施方式。
图1是用于例如以连续处理的方式从特别是PET碎片制造容器预制体P的设备A的示意图，该设备A可选与用于吹塑或拉伸吹塑制造特别是PET瓶F的中空塑料容器的吹塑机B直接在块处组合。
具体实施方式
图1中的用于制造容器预制体P的设备A主要由用于回收的塑料材料K的回收机R构成，回收机R经由块12直接连接到用于注射成型预制体P的预制体机M。块12可以优选是用于热的回收的塑料材料K的至少一个中间存储器20，该中间存储器20例如为筒仓(silo)等。
回收机R的主要组件是例如净化反应器(decontaminationreactor)1和其下游的SSP反应器2等至少一个反应器，或者是净化反应器1与SSP反应器2的组合。例如净化反应器1等的反应器经由计量装置3(或者，可选地从碎片(flake)制造装置)供给塑料材料，塑料材料主要由碎片构成，优选是来自PET瓶的PET碎片。
塑料材料在例如净化反应器1等的反应器中例如在20℃到200℃之间的温度范围T1内经受热处理，优选在大约150℃左右的温度范围内经受热处理，并且经过与其中的碎片的颗粒尺寸相关的处理时间。在该处理中，可以将至少一个热源4的热供给到反应器。
如果设置有SSP反应器2，在SSP反应器2中，对固态的塑料的分子链长度施加影响(固态缩聚)，其中，还可以进行进一步净化(组合反应器)。这在大约150℃到250℃的温度范围T2内、优选在大约170℃到210℃之间的范围内，例如在预定的处理时间长度的完成。这里，热可以从热源5供给到SSP反应器2。SSP处理优选在没有大气氧(atmospheric oxygen)的惰性气氛(氮气或二氧化碳)中进行，可选地在低于大气压的条件下进行。
如箭头6所示，回收的塑料材料K被转移到预制体机M，预制体机M的温度T3高于大约65℃的温度(塑料材料的玻璃化转变温度)且优选为大约180℃，该温度来自回收机R中的热处理中所供给的热的大部分。如果设置SSP反应器2，回收的塑料材料K被直接从SSP反应器2经由块12转移进预制体机M中，这是以使转移和热转移至少主要在无大气氧的条件下发生的方式实施的。块12可以具体化为例如筒仓等的中间存储器20，并且可以包括绝热器13，可选地可以甚至包括用于供给热以至少维持温度T3或者甚至提高温度的热源14。回收机R和预制体机在它们的芯部(heart)彼此连接或者至少功能地且优选甚至结构地在块处组合。
预制体机M包括例如至少一个挤出机7，挤出机7使塑料材料K增塑(plasticize)并且将增塑的塑料材料导入注射模具8，在注射模具8处，制造在排出口9连续地排出的容器预制体P。可选地，至少另一个热源19在功能上分配给到预制体机M。
制造好的容器预制体P可以随后存储、冷却且推进到吹塑机。然而，在图1的实施方式中，用于从回收的塑料材料K制造容器预制体P的设备A至少与吹塑机B直接在块处组合，以能够在吹塑成形(例如拉伸吹塑成形)过程中最大程度地利用制造好的容器预制体P的热。吹塑机B具有例如吹塑转子，吹塑转子具有未示出的吹塑模具，该吹塑模具中，例如PET瓶F等的容器被连续地生产。对于吹塑，在每个容器预制体P中需要一定的温度轮廓(temperature profile)，在预制体机M和吹塑机B之间可以设置热处理部11。
作为可以单独或者组合设置的另外两个选择，至少一个返回部件16一般被设置在预制体机M的排出口9和/或吹塑机B的排出口与回收机R之间，以将从预制体机M排出的(经由筛选装置15排出的)有缺陷的预制体和/或从吹塑机B排出的(经由筛选装置17排出的)废料和有缺陷的容器分别返回到回收机R。至少一个返回部件16延伸到计量或碎片生产部件3，或者经由单独的破碎部件18使返回的预制体和/或废料直接返回到净化反应器1或SSP反应器2。
回收机R可以同时为若干预制体机M供料。为了允许准连续处理，可以将至少两个回收机R、R’(或反应器1、2)分配给一个预制体机M或若干预制体机M、M’。吹塑机不必一定与预制体机M在块处组合。回收机R还可以包括用于净化和用于SSP处理的仅一个反应器。
在回收机R中，优选主要是绝热处理条件。热源4、5、14、19可以以任意传热介质(水、蒸汽、电、热油等)工作。作为另一个选择，替代回收机R和预制体机M之间的固定的块12，例如还可以使用可更换的容器系统，使得每一个可更换的容器在回收机R处填充一批，然后闭合并且被转移到预制体机M并且连接至预制体机M，从而利用至少两个可更换的容器，就允许准连续的操作。这些可更换的容器可以绝热或甚至被加热的。

Claims (13)

1.一种容器预制体(P)的制造方法，其从回收的塑料材料(K)、特别是从PET碎片制造所述容器预制体(P)，其中，所述塑料材料(K)在转移到预制体机(M)之前在回收机(R)中经受至少一次热处理，所述制造方法的特征在于，在所述塑料材料(K)的热处理过程中导入到所述塑料材料(K)并且存储在所述塑料材料(K)中的热的至少主要部分随着所述塑料材料(K)被从所述回收机(R)转移到所述预制体机(M)。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述回收的塑料材料(K)在一温度(T3)、无大气氧的条件下直接或经由中间存储器(20)主要以碎片的形式从所述回收机(R)被转移，该温度(T3)无论如何都高于大约为65℃到70℃的玻璃化转变温度。
3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述回收的塑料材料(K)在大约180℃的温度(T3)被从所述回收机(R)转移到所述预制体机(M)。
4.一种容器预制体(P)的制造设备(A)，其从回收的塑料材料(K)、特别是从PET碎片制造所述容器预制体(P)，所述制造设备(A)具有至少一个用于形成预制体(P)的预制体机(M)、特别地是注射成型机，所述预制体机(M)能够从提供所述回收的塑料材料(K)的至少一个回收机(R)被供给所述回收的塑料材料(K)，所述制造设备(A)的特征在于，所述回收机(R)直接或经由至少一个中间存储器(20)连接到所述预制体机(M)，使得在所述塑料材料(K)的热处理过程中导入到所述回收机(R)中的热的至少主要部分能够随着所述塑料材料(K)被转移到所述预制体机(M)。
5.根据权利要求4所述的制造设备，其特征在于，所述预制体机(M)包括至少一个塑料材料挤出机(7)和注射模具(8)，所述回收机(R)包括至少一个热处理反应器。
6.根据权利要求5所述的制造设备，其特征在于，所述回收机(R)包括至少一个净化反应器(1)。
7.根据权利要求5所述的制造设备，其特征在于，所述回收机(R)包括至少一个SSP反应器(2)，优选地包括至少一个净化和SSP组合反应器。
8.根据权利要求5所述的制造设备，其特征在于，所述回收机(R)包括至少一个净化反应器(1)和至少一个SSP反应器(2)，所述SSP反应器(2)配置在所述净化反应器(1)的下游。
9.根据权利要求5所述的制造设备，其特征在于，所述回收机(R)的所述净化反应器(1)和/或所述SSP反应器(2)与所述预制体机(M)的所述挤出机(7)直接或经由中间存储器(20)在块(12)处组合，所述块(12)是绝热的和/或至少实质上无氧。
10.根据权利要求9所述的制造设备，其特征在于，供热装置(14)被连接到所述块(12)。
11.根据权利要求9所述的制造设备，其特征在于，在所述预制体机(M)和所述回收机(R)之间设置返回部件(16)，所述返回部件(16)用于排出的有缺陷的预制体。
12.根据权利要求4所述的制造设备，其特征在于，所述预制体机(M)直接与吹塑机(B)在块处组合，并且所述预制体机(M)优选地经由预制体热处理部(11)与吹塑机(B)在所述块处组合。
13.根据权利要求12所述的制造设备，其特征在于，在所述吹塑机(B)和所述回收机(R)之间设置返回部件(16)，所述返回部件(16)用于所述吹塑机(B)的废料和/或排出的有缺陷的容器。
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