CN103328105A - 塑料层压材料的回收利用 - Google Patents

Abstract

一种回收利用塑料层压材料的工艺流程，其步骤包括：使塑料层压材料与pH值在1到5之间的酸溶液进行反应，其中，塑料层压材料的组成可以是聚乙烯片材、聚对苯二甲酸乙二醇酯片材、定向聚丙烯片材以及金属箔的任意组合；将塑料层压材料分离成独立的聚乙烯片材、聚对苯二甲酸乙二醇酯片材、定向聚丙烯片材以及（或）金属箔；在一个充满流水的水道中，清洗得到的聚乙烯片材、聚对苯二甲酸乙二醇酯片材、定向聚丙烯片材以及（或）金属箔，金属箔会下沉至水道的底部并由此被收集起来；然后在皂液或盐水中分拣聚乙烯片材、聚对苯二甲酸乙二醇酯片材以及（或）定向聚丙烯片材，聚乙烯片材和聚对苯二甲酸乙二醇酯片材或定向聚丙烯片材会分别在皂液或盐水的顶部或底部被收集起来。

Description

塑料层压材料的回收利用

技术领域

本发明公开了一种回收利用塑料层压材料的工艺流程。 具体而言，本次公开的工艺流程能够基于材料的密度，将组成层压材料的各种材料不费力地分离开来。

背景技术

由于其出色的化学惰性和绝缘性能，复合塑料包装材料被广泛地用于包装各类产品。例如，为了防止在运输过程中因静电和氧化导致不必要的损坏，集成电路板、芯片等电子零件通常被包裹在复合塑料包装材料里。类似地，食品或其他土特产也使用源自复合塑料包装材料的包装，用以防止产品腐败，或是防止由其他材料制成的包装可能出现的退化，退化是由包装材料和被包装产品之间的化学反应所引起的。通常，复合塑料包装材料是由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和定向聚丙烯(OPP)片材层压在一起形成。也可以选择在复合塑料包装材料中加入一层铝箔，为所包装的产品提供额外的避光保护，因为铝箔有挡光板的作用。

然而，在复合塑料包装材料消费量增加的同时，也引起了环境问题。因为像PET和OPP这样的材料，如果未经额外的处理，则需非常长的时间才能降解，而焚烧这些材料又将释放污染环境的气体。因此，另一个可行的解决办法是回收复合塑料包装材料并再利用。

专利申请号为WO9427818的专利提供了一种从含铝的层压产品中重新获得铝的方法。在这项公开的方法中，为了重新获得铝，层压材料要被加热到熔化，且层压材料所含铝的重量必须等于或少于所含有机质的重量。

美国专利5358184号公开了一种回收利用复合包装材料的方法。将复合材料通过螺旋粉碎器送入料槽，复合材料在料槽里进行预浸，然后将预浸过的复合材料输送到处理室，利用高压液体将复合材料分离成不同的片材，再通过过滤将塑料片材和纸制片材分开。

另一个公开号为2004129372的美国专利声明了一种回收利用覆铝层压材料的方法。其包含的步骤有，将覆铝层压材料浸泡在酸性溶液中，溶解交界面上的氧化铝，紧接着对重新获得的片材进行清洗和干燥，从而实现了铝复合材料的分离。

公开号为2006178442的美国专利公开了另一种回收利用废弃多层包装膜的方法。根据公开的方法，多层膜首先经过粉碎，然后浸泡在溶液中溶解铝，接着将剩余的膜按其密度分离开来，最后对剩余的膜进行干燥。

发明内容

本发明提供了一种回收利用塑料层压材料的工艺流程，通过此工艺流程，由多种材料组成的层压材料可被分离，且在适当分拣后可方便地进行再利用。

本发明另一个目的是，提供一种使用液体介质来分拣从塑料层压材料中分离出来的各种片材的有效方法。更具体地来说，本发明基于材料间密度的差异以及所使用的液体介质，可以方便地对组成层压材料的各类材料的混合物进行分拣。

本发明的另一个目的是，公开一种采用上述工艺流程回收利用塑料层压材料的系统。

本发明全部或部分达成了至少一个上述目的。本发明的一个实施例是一种回收利用塑料层压材料的工艺流程，其步骤包括：使塑料层压材料与pH值在1到5之间的酸溶液进行反应，其中，塑料层压材料的组成可以是聚乙烯片材、聚对苯二甲酸乙二醇酯片材、定向聚丙烯片材以及金属箔的任意组合；将塑料层压材料分离成独立的聚乙烯片材、聚对苯二甲酸乙二醇酯片材、定向聚丙烯片材以及（或）金属箔；在一个充满流水的水道中，清洗得到的聚乙烯片材、聚对苯二甲酸乙二醇酯片材、定向聚丙烯片材以及（或）金属箔，金属箔会下沉至水道的底部并由此被收集起来；然后在皂液或盐水中分拣聚乙烯片材、聚对苯二甲酸乙二醇酯片材以及（或）定向聚丙烯片材，聚乙烯片材和聚对苯二甲酸乙二醇酯片材或定向聚丙烯片材会分别在皂液或盐水的顶部或底部被收集起来。

另一方面，该工艺流程还可包括用鼓风机对收集起来的聚乙烯片材进行干燥，以及将聚乙烯片材熔化再利用。在本发明中，为了增强酸溶液与预浸过的塑料层压材料间的反应，最好在反应步骤前将塑料层压材料粉碎成小尺寸的碎片。

本发明的另一个实施例是一种运用上述工艺流程回收利用塑料层压材料的系统。该系统包括：一个用来使塑料层压材料与pH值在1到5之间的酸溶液进行反应的槽缸，其中，塑料层压材料的组成可以是聚乙烯片材、聚对苯二甲酸乙二醇酯片材、定向聚丙烯片材以及金属箔的任意组合；一台挤压机，用来接收在槽缸内经过反应的塑料层压材料，并将它们分离成独立的聚乙烯片材、聚对苯二甲酸乙二醇酯片材、定向聚丙烯片材以及（或）金属箔；一个充满流动的水流的水道，在其中清洗从挤压机得到的已分离的聚乙烯片材、聚对苯二甲酸乙二醇酯片材、定向聚丙烯片材以及（或）金属箔，铝箔会下沉至水道的底部并由此被收集起来；以及另一个装有皂液或盐水的槽缸，用来分拣清洗过的聚乙烯片材、聚对苯二甲酸乙二醇酯片材以及（或）定向聚丙烯片材，聚乙烯片材和聚对苯二甲酸乙二醇酯片材或定向聚丙烯片材会分别在皂液或盐水的顶部或底部被收集起来。

在另一个实施例中，在第二槽缸的下游装有一个鼓风机，用来干燥收集来的聚乙烯片材。最好将被粉碎的聚乙烯片材被吹刮通过一个管渠，这样当到达管渠末端的时候片材上剩余的液体已经蒸发了。为了粉碎塑料层压材料，最好在第一槽缸的上游安装一台压碎机，在塑料层压材料与酸溶液反应之前将其粉碎。

附图说明

图1是一张流程图，显示了在此次公开的工艺流程的一个实施例中，可以执行不同的步骤来分拣不同的层压材料。

具体实施方式

所属领域的技术人员能够容易地领会到，本发明非常适合达到上述目的并得出上述结果和优点，以及上述固有的。这里所描述的实施例并非是对本发明范围的限制。

本发明涉及一种回收利用塑料层压材料的工艺流程，其步骤包括：使塑料层压材料与pH值在1到5之间的酸溶液进行反应，其中，塑料层压材料的组成可以是聚乙烯片材、聚对苯二甲酸乙二醇酯片材、定向聚丙烯片材以及金属箔的任意组合；将塑料层压材料分离成独立的聚乙烯片材、聚对苯二甲酸乙二醇酯片材、定向聚丙烯片材以及（或）金属箔；在一个充满流水的水道中，清洗得到的聚乙烯片材、聚对苯二甲酸乙二醇酯片材、定向聚丙烯片材以及（或）金属箔，金属箔会下沉至水道的底部并由此被收集起来；然后在皂液或盐水中分拣聚乙烯片材、聚对苯二甲酸乙二醇酯片材以及（或）定向聚丙烯片材，聚乙烯片材和聚对苯二甲酸乙二醇酯片材或定向聚丙烯片材会分别在皂液或盐水的顶部或底部被收集起来。

本发明的发明者发现，本发明中的酸溶液是一种有效的去除复合塑料层压材料各层间粘合剂的剥离剂。在最佳实施例中，剥离剂是醋酸及（或）蚁酸，但不限于此。酸的用量取决于该类酸的反应性。为了在最佳条件下进行作用，剥离剂的pH值最好在1到5范围内，而反应时间可为5到60分钟。本发明采用轻微加热来提高剥离速率。剥离剂与塑料层压材料一起加热到650C至900C为佳。轻微加热的方法还可应用于反应步骤，以帮助溶解粘合层压片材的胶水，并稍稍分离层压片材。

酸溶液只能部分消解塑料层压材料中的粘合剂，并且使后续分离这些结合在一起的片材变得更容易些。用手或是其它任何市售的分离装置都可手工分离片材。比如，分离装置可以是一个表面有尖钉状突起物的转轮，这个转轮最好安装在水池的上方，并稍淹入水中。经过反应的塑料层压材料被置入水池中，并被转轮撞击。被尖钉状突起物带到水流底部的过程产生了剪力，剪力能将塑料层压材料分离成各类层压片材，最好是聚乙烯片材、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)片材、定向聚丙烯(OPP)片材以及（或）金属箔。在另一个最佳实施例中，分离装置是一台挤压机，经过反应的塑料层压材料被送入挤压机中。挤压力使层压层之间产生摩擦，摩擦力使完全或部分消解的塑料层压材料分离成组成塑料层压材料的独立片材。挤压力也压出了塑料层压材料和分离的独立片材中残留的酸溶液。从塑料层压材料分离出来的独立片材可以是聚乙烯片材、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)片材、定向聚丙烯(OPP)片材以及金属箔的任意组合。

独立片材的混合物接着被送入水道里的水流中进行分拣，用传统方法对分离的独立片材进行分拣是费时的，而本发明的发明者找到了一种有效的方法来进行分拣。混在一起的独立片材在水道的一端被放入水流中，并被带到水道的另一端。在这个过程中，水流冲走了残余的胶水和经过消解的粘合剂。由于金属箔的密度大于水，如果存在的话，它会下沉到水道的底部。下沉的金属箔会在水道底部被收集起来，以供再利用或回收，水道最好有足够的长度让金属箔进行沉淀，但水流的流速要相当慢，以避免水里形成紊流阻碍金属箔的下沉。这里的金属箔指铝箔及其衍生物。但是，聚对苯二甲酸乙二醇酯片材及（或）定向聚丙烯片材的密度比水大，它们在静水中停留相当长的时间后也会沉入水底。借助水流的帮助，这些在本发明中经过处理的聚对苯二甲酸乙二醇酯片材及（或）定向聚丙烯片材，在真正沉入水底之前，就被带到了水道的末端进行复原。

接着，随水流离开的独立片材，即聚乙烯片材、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)片材及（或）定向聚丙烯(OPP)片材，在水道的末端被收集起来，并转移到皂液或盐水中。皂液或盐水可由已知的市售肥皂成分或其他任何类似的碱溶液溶解成水相产生。肥皂或碱盐成分溶解成水相会增加水的密度，这在本发明中用于对聚乙烯片材、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)片材及（或）定向聚丙烯(OPP)片材进行分拣。皂液和盐水与聚乙烯片材在密度上的重要差异使其成为对独立片材进行分类的上佳介质。更具体地说，在塑料层压材料中使用的低密度及（或）中密度的聚乙烯片材，在室温下通常具有950kg/m3左右的密度，这与水相近。由于水和聚乙烯片材的密度相近，用水在工艺流程中对独立片材进行分拣可能效果不佳。本发明的发明者发现，比纯水密度更大的盐水或皂液显示出了更强的分拣聚乙烯片材同聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)片材及（或）定向聚丙烯(OPP)片材的能力。在公开的工艺流程中所用的盐水或皂液的密度介于聚乙烯片材和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)片材及（或）定向聚丙烯(OPP)片材之间。相对于盐水或皂液密度更低的聚乙烯片材会漂浮在上述液体介质中，而密度较高的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)片材及（或）定向聚丙烯(OPP)片材则会沉入皂液或盐水底部。通过使用盐水或皂液，本次公开的工艺流程可以更方便地分拣独立片材，考虑到所给出的液体介质的重复使用性能，本次公开的工艺流程所花费的经营成本也更少。本发明中使用的盐最好是中性盐，比如氯化钠、氯化钾或任何其它的市售中性盐。尽管如此，其它微酸或微碱的盐同样适用于本发明，采用三磷酸钠能达到更好的分拣效果。

为了转移并储存已分拣的聚乙烯片材，最好对收集起来的片材进行干燥。因此，本次公开的工艺流程还进一步包括一个用鼓风机对收集起来的聚乙烯片材进行干燥的步骤。具体为，将收集起来的聚乙烯片材放置在一个与储存空间相连接的管道内，管道中有强劲的气流通过。这股强劲的气流将聚乙烯片材传送至储存空间，同时对片材进行干燥。

按照最佳实施例，本次公开的工艺流程还可包括在反应步骤前粉碎塑料层压材料的步骤。粉碎的步骤可以用行业内已知的任何设备来完成，尽管本发明中最好采用机械挤压机或粉碎机。通过将塑料层压材料碎成小块，塑料层压材料与酸溶液的反应面就大幅增加了，分离所需的时间也就减少了。不过，在另一个实施例中还应用了一个额外的清洗步骤，即塑料层压材料在粉碎步骤之前就进行清洗。对回收来的塑料层压材料进行清洗，确保了将更少杂质带入酸溶液中，而这些杂质会降低酸溶液的反应度，并缩短该工序中酸溶液的使用周期。必须时常用新一批溶液来替换老的酸溶液。此外，通过将水冲入挤压机，冲刷已碎成小块的塑料层压板，清洗步骤就能与粉碎步骤同时进行了。

本发明的另一个实施例是一种运用上述工艺流程回收利用塑料层压材料的系统，本发明中回收利用塑料层压材料的系统包括：一个用来使塑料层压材料与pH值在1到5之间的酸溶液进行反应的槽缸，其中，塑料层压材料的组成可以是聚乙烯片材、聚对苯二甲酸乙二醇酯片材、定向聚丙烯片材以及金属箔的任意组合；一台挤压机，用来接收在第一槽缸内经过反应的塑料层压材料，并将它们分离成独立的聚乙烯片材、聚对苯二甲酸乙二醇酯片材、定向聚丙烯片材以及（或）金属箔；一个充满流动的水流的水道，在其中清洗从挤压机得到的已分离的聚乙烯片材、聚对苯二甲酸乙二醇酯片材、定向聚丙烯片材以及（或）金属箔，铝箔会下沉至水道的底部并由此被收集起来；以及另一个装有皂液或盐水的槽缸，用来分拣清洗过的聚乙烯片材、聚对苯二甲酸乙二醇酯片材以及（或）定向聚丙烯片材，聚乙烯片材和聚对苯二甲酸乙二醇酯片材或定向聚丙烯片材会分别在皂液或盐水的顶部或底部被收集起来。

就如前文所提到的，在处于第一槽缸中与酸溶液进行反应之前，塑料层压材料最好先进行粉碎。为了粉碎塑料层压材料，在本次公开的系统中，最好将一台机械压碎机、挤压机或粉碎机安装在第一槽缸的上游。挤压机或粉碎机能将塑料层压材料切成更小的碎片。这有效增加了塑料层压材料与酸溶液进行反应的表面积，酸溶液也更易从碎片的边缘渗透到塑料层压材料内去溶解结合独立片材的粘合剂。然后，碎片会被装进一个多孔袋并被转移到第一槽缸进行消解。多孔袋能够方便地转移和收集在第一槽缸中进行消解的碎片。不过，塑料层压材料在粉碎之前可进行清洗，以除去附着的污垢。

在本发明的一个实施例中，第一槽缸中用酸溶液消解粘合剂的过程可以通过加热来进一步加速。最好有一台加热器，或其它任何可以在酸溶液与塑料层压材料反应时加热酸溶液或提高酸溶液温度的设备，与第一槽缸结合在一起。普通的燃气炉或感应加热器可用来将酸溶液的温度提高到650C至900C。相比正常室温，提高的温度可以使酸溶液更易分解粘合剂，而正常室温下则需要更长的反应和消解时间来获得相似的结果。除此之外，也可在第一槽缸上安装一个搅拌器，用来在第一槽缸中的酸溶液和塑料层压材料的混合物中制造紊流，以加速消解过程。这里所用的酸溶液可以是蚁酸及（或）醋酸。

第一槽缸内的反应一旦完成，经过消解的塑料层压材料连同多孔袋一起从第一槽缸中被收集起来。然后，用挤压机将经过消解或反应的塑料层压材料分离成独立片材，包括聚乙烯片材、聚对苯二甲酸乙二醇酯片材、定向聚丙烯片材以及（或）金属箔。如前文所描述的，挤压机中的力矩使被挤压的塑料层压材料中产生了摩擦力，摩擦力将塑料层压材料分离成独立片材，为后续的分拣工序服务。可将流水引入挤压机内，用以把已分离的独立片材从挤压机中冲出并排入下游的水道。在本次公开的系统中，水道作为一个平台，用来将金属箔——最好是铝箔——从其余的独立片材中分拣出来。具有最大密度的金属箔一进入水道就沉入了水道底部，而其余的独立片材则随水流漂浮，并在水道的末端被收集起来，随后在第二槽缸中进行进一步分拣。按前文所述，聚对苯二甲酸乙二醇酯片材及（或）定向聚丙烯片材事实上具有比水更大的密度，一旦在水中停留足够长的时间，这些材料也应该沉入水道的地步。然而，在水道中的紊流和水流的帮助下，聚对苯二甲酸乙二醇酯及（或）定向聚丙烯片材在真正下沉之前就已经被带到了水道的末端以供收集了。

在随后位于水道下游的第二槽缸中，剩余的独立片材，包括聚乙烯片材、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)片材及（或）定向聚丙烯(OPP)片材，要在皂液和盐水中进行处理。皂液或盐水的密度介于聚乙烯片材与聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)片材或定向聚丙烯(OPP)片材之间，因此密度相对小的聚乙烯片材会漂浮在液体介质表面。而聚对苯二甲酸乙二醇酯片材及（或）定向聚丙烯片材自然会沉入第二槽缸的底部。为了加快聚对苯二甲酸乙二醇酯片材及（或）定向聚丙烯片材的分拣或沉淀，在第二槽缸中要避免紊流。在皂液或盐水表面已分拣出来的聚乙烯片材将收集起来进行回收利用，最好熔化再利用。

本发明中使用的盐最好是中性盐，比如氯化钠、氯化钾，或任何其它市售的中性盐。尽管如此，其它微酸或微碱的盐同样适用于本发明。采用三磷酸钠能达到更好的分拣效果。

本次公开的系统可以在第二槽缸的下游纳入一个鼓风机，用来干燥收集起来的聚乙烯片材。更具体地说，鼓风机会在收集起来的潮湿的片材——最好是聚乙烯片材——所在的管道内产生强劲的气流。这股强劲的气流将片材传送至储存空间，同时从第二槽缸里带出的残留的水在这个过程中都蒸发了。

应该指出的是，本发明可以以其它特定形式实施，并且不仅限于以上所描述的实施例。然而，所属领域的技术人员很容易对本次公开的概念进行修改或得出等效物，这些修改及等效物都应被包括在以下所附权利要求的范围内。

Claims (11)

1.一种回收利用塑料层压材料的工艺流程，其特征在于，包括：

使塑料层压材料与pH值在1到5之间的酸溶液进行反应，其中，塑料层压材料的组成可以是聚乙烯片材、聚对苯二甲酸乙二醇酯片材、定向聚丙烯片材以及金属箔的任意组合；

将塑料层压材料分离成独立的聚乙烯片材、聚对苯二甲酸乙二醇酯片材、定向聚丙烯片材以及（或）金属箔；

在一个充满流水的水道中，清洗得到的聚乙烯片材、聚对苯二甲酸乙二醇酯片材、定向聚丙烯片材以及（或）金属箔，金属箔会下沉至水道的底部并由此被收集起来；以及

在皂液或盐水中分拣聚乙烯片材、聚对苯二甲酸乙二醇酯片材以及（或）定向聚丙烯片材，聚乙烯片材和聚对苯二甲酸乙二醇酯片材或定向聚丙烯片材会分别在皂液或盐水的顶部或底部被收集起来。

2.如权利要求1所述的工艺流程，其特征在于，还包括用鼓风机对收集起来的聚乙烯片材进行干燥的步骤。

3.如权利要求1所述的工艺流程，其特征在于，还包括在反应步骤之前粉碎塑料层压材料的步骤。

4.如权利要求1所述的工艺流程，其特征在于，在所述反应步骤伴随轻微加热。

5.如权利要求1所述的工艺流程，其特征在于，所述的酸溶液是蚁酸及（或）醋酸。

6.如权利要求1所述的工艺流程，其特征在于，所述的分离步骤用挤压机来完成。

7.一种回收利用塑料层压材料的系统，其特征在于，包括： 

用来使塑料层压材料与pH值在1到5之间的酸溶液进行反应的第一槽缸，其中，塑料层压材料的组成可以是聚乙烯片材、聚对苯二甲酸乙二醇酯片材、定向聚丙烯片材以及金属箔的任意组合；

一台挤压机，用来接收在槽缸内经过反应的塑料层压材料，并将它们分离成独立的聚乙烯片材、聚对苯二甲酸乙二醇酯片材、定向聚丙烯片材以及（或）金属箔；

一个充满流动的水流的水道，在水道中清洗从挤压机得到的已分离的聚乙烯片材、聚对苯二甲酸乙二醇酯片材、定向聚丙烯片材以及（或）金属箔，铝箔会下沉至水道的底部并由此被收集起来；以及，

装有皂液或盐水的第二槽缸，其用来分拣清洗过的聚乙烯片材、聚对苯二甲酸乙二醇酯片材以及（或）定向聚丙烯片材，聚乙烯片材和聚对苯二甲酸乙二醇酯片材或定向聚丙烯片材会分别在皂液或盐水的顶部或底部被收集起来。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括在第二槽缸的下游纳入一个鼓风机，用来干燥收集起来的聚乙烯片材。

9.如权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括一个安装在第一槽缸上游的压碎机，其在塑料层压材料与酸溶液反应之前将塑料层压材料粉碎。

10.如权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括一个加热器，其用来提高与塑料层压材料反应的酸溶液的温度。

11.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述的酸溶液是蚁酸及（或）醋酸。