CN109789451A - 由复合膜生产致密材料的方法、生产设备和用途 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生产致密材料的方法，该方法包括至少以下步骤：获得膜(5)或获得该膜(5)的碎片，所述膜至少包括塑料材料，例如PET的第一层和组成不同于第一层，例如油墨的第二层，第一层具有第一熔融温度；通过至少一个挤出机(55)的至少一个模头(99)压缩所获得的膜或所获得的膜的碎片，并获得至少一个致密材料段状物(65)，其中所述挤出机包括至少一个旋转蜗杆(95)，用于相对于挤出机沿螺杆轴线(D2)推动所获得的膜或膜的碎片；以及，可选地，切割所述段状物以获得致密材料颗粒，其中，压缩步骤在所获得的膜或膜的碎片的最大压缩温度下进行，所述最大压缩温度低于所述第一熔融温度。本发明还涉及相应设备和致密材料的用途。

Description

由复合膜生产致密材料的方法、生产设备和用途

技术领域

本发明涉及复合膜废料(至少两层)，尤其是那些包括着墨的PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)的复合膜料的处理、加工、再循环和用途。

具体地，本发明涉及一种设计用于处理和致密化以再循环由生产热转印膜产生的着墨的PET膜废弃物和用过的热转印膜卷的方法和设备。

本发明还涉及能够通过该方法获得的产品，以及这些产品的可能用途。

背景技术

被称为“热转印”的技术在世界各地大量广泛地使用，其能够以可持续的方式且在所有类型的环境中于许多高质量的介质(标签、软包装等)上打印条形码、批号等。热转印膜卷作为热转印打印机耗材的生产和使用会产生热转印膜生产废弃物和用过的热转印膜卷。

热转印膜废弃物通常有三种不同的类型：

具有不同尺寸(宽度、直径等)的小卷(缠绕在由硬纸板或塑料材料制成的管状物周围的膜)，其宽度例如为30～170mm；

“大卷(Jumbo roll)”，即宽度为例如1010mm的卷以及直径例如为450～700mm的卷；和

散装膜。

该膜例如为由“PET支撑膜”的形式，其具有占膜69wt％至76wt％的聚对苯二甲酸乙二醇酯”、24wt％至31wt％的由蜡、树脂和至少一种颜料(例如，炭黑)组成的油墨层和小于0.3wt％的由聚硅氧烷衍生物组成的“背衬”。热转印膜的厚度非常小，例如为8～10μm。

目前用于热转移膜废弃物的处理方案是处置(填埋)或能源回收方案。由于它们的广泛使用，热转印膜废弃物的再循环代表了主要的经济和环境问题。

所有用于转化和使用热塑性塑料的传统方法似乎都不能与所存在的硬纸板相容。因此，对于卷形式和“大型卷”形式的热转印膜废弃物而言，须将管状物与膜分离。针对大卷，存在通过切断或拉动的分离方法。然而，针对小尺寸卷，诸如上文所提及的小卷，没有技术上和经济上令人满意的解决方案。

作为研究的一部分，申请人已对热转印膜废弃物进行了研磨测试。已经发现，对于大于1500μm的粒径，所获得的经研磨的材料非常容易挥发并且其在例如料斗中的流动是有问题的。因此，这种产品难以操作。

已知的是，在高于半结晶聚合物的熔融温度的温度下或在无定形聚合物的玻璃化转变温度(通常为150～300℃)下来转化热塑性材料。

然而，热转印膜废弃物中高比例的油墨的存在会产生许多问题。例如，油墨会从所用设备的间隙中冒出。

还存在使用化学浴或机械刮除的脱墨方法。这些方法的目的是获得脱墨的PET膜，则然后可通过常规的再循环途径来进行再循环。这些脱墨方法的缺点是产生新的含油墨废弃物和液体废弃物。此外，使用溶剂的方法产生毒理学和环境影响。因此，目前脱墨方法并不用于处理热转印膜废弃物，至少不以工业规模进行使用。此外，到目前为止，对于由此获得的脱墨PET，应用非常少。

JP-A-2014124855公开了一种用于再循环用过的热转印带的方法和再循环得到的产品用作与塑料混合的黑色着色剂的用途。

该多步法提供了膜与其硬纸板支撑件或管状物的分离。然后将由此获得的带状废弃物引入到配备有旋转蜗杆的槽中，以通过水进行致密化。加入水使材料以小的团聚颗粒的形式来固定。使团聚物经过另外的微粉化步骤，以尤其用作与其它塑料混合的黑色着色剂。

然而，槽中的团聚步骤不连续地分批进行。此外，热转印膜的薄和高度着墨的性质阻碍了团聚步骤。从而导致黑碳的出现以及大量气体的释放。

因此，用于再循环的现有制备或处理方法不适用于某些类型的复合膜，尤其不适用于高度着墨且非常精细的热转印膜的情况。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供由复合膜废弃物，尤其是热转印膜废弃物生产可直接使用的致密材料，同时限制步骤数以有利于再循环的改进方法，以及由此获得的材料的可能用途。

为此，本发明涉及一种用于生产致密材料的方法，其中该方法包括至少以下步骤：

获得膜或获得该膜的碎片，所述膜至少包括：塑料材料，例如PET的第一层以及组成与第一层不同，例如油墨的第二层，其中第一层具有第一熔点；

通过至少一个挤出机的至少一个模头压缩所获得的膜或该膜的碎片，并获得至少一个致密材料的段状物，其中所述挤出机包括至少一个旋转蜗杆以相对于挤出机沿螺杆轴线推动所获得的膜或该膜的碎片；以及

可选地，切割该段状物以获得致密材料的颗粒，其中压缩步骤在所述膜或该膜的碎片的最大压缩温度下进行，其中所述最大压缩温度低于所述第一熔点。

根据具体的实施方式，所述方法包括以任何技术上可行的组合采用的以下特征中的一个或多个：

所述第二层具有第二熔融温度，所述第二熔融温度小于或等于第一熔融温度，优选小于第一熔融温度至少10℃，其中，所述压缩步骤的温度在所述第二熔融温度减去60℃至第二熔融温度加上60℃之间，优选在所述第二熔融温度减去35℃至第二熔融温度加上35℃之间；

所述蜗杆包括：至少一个切割元件，用于切割所获得的膜或该膜的碎片，和/或其中所述蜗杆的内径垂直于螺杆轴线的至少一个部分，其中所述内径沿所述蜗杆的轴线增大以在致密化步骤中压缩所获得的膜或该膜的碎片；

所述蜗杆为具有两个锥形螺杆的挤出机的系统的一部分；

所述模头具有1.5～15的压缩高度；

所述挤出机限定了所述蜗杆在其中穿过的护套，其中所述蜗杆具有标称直径，所述护套的螺纹以大于或等于所述标称直径的0.001倍的距离间隔开；以及

所述方法还包括以下步骤：通过展开卷来获得膜，其中所述展开通过抽吸所述膜来进行或通过所述蜗杆直接传送所述膜来进行；以及，将所述膜连续进料到所述挤出机。

本发明还涉及一种用于生产致密材料的设备，其中所述设备包括：

膜或膜的碎片的源，其中，所述膜至少包括塑料材料，例如PET的第一层以及与第一层不同的组合物，例如油墨的第二层；

至少一个挤出机，设计用于压缩膜或膜的碎片，其中所述挤出机包括用于至少一个致密材料段状物的至少一个出口模头和用于相对于所述模头沿蜗杆轴线推动膜或膜的碎片的至少一个旋转蜗杆，其中所述挤出机被设计用于在膜或膜的碎片的最大压缩温度下进行压缩，并且其中所述最大压缩温度低于第一熔融温度；以及

可选地，至少一个切割装置，设计用于由该段状物生产致密材料的颗粒。

本发明还涉及能够通过上文所述的方法获得的致密材料的颗粒，其中致密材料的这些颗粒的床具有大于120kg/m³的体积密度，而致密材料的颗粒各自具有大于2mm的较小尺寸。

本发明还涉及通过上文所述的方法获得的至少一个致密材料的段状物或致密材料颗粒的用途，其中所述段状物或颗粒用作：

a.用于热塑性材料的染料；

b.热塑性基质内的加载物；

c.形成热固性材料的原料；

d.混凝土、水泥、沥青或油漆中的原料；

e.生产缓冲产品的原料；

f.用于填充空的空间的填料；

g.热塑性基质中的脱模剂；

h.热塑性材料的混合物中用于增加材料彼此间相容性的相容剂；或

i.热塑性基质内的粘度调节剂。

附图说明

通过阅读下面仅以示例性给出的描述并参考附图，将会更好地理解本发明，其中：

图1示出了热转印膜卷的示意图，

图2示出了代表根据本发明方法的图，该方法能够将图1示出的卷转化成可用于不同应用的致密材料，

图3示出了根据本发明的设备的示意图，

图4示出了图3所示设备的轴向示意图，

图5示出了图3和图4所示的挤出机的模头的示意图，以及

图6和图7示出了使用图3和图5所示设备获得的致密材料颗粒的透视图。

具体实施方式

热转印膜卷

参考图1，示出了热转印膜的卷1。卷1例如为上面定义的“小卷”。

卷1具有管状物3和膜5，其中管状物3具有管轴线D1，膜5缠绕于管状物上并围绕该管轴线。

卷1例如是用过的卷，即，其膜已在热转印打印机(未示出)中用过，然后缠绕在管状物3上的卷。

根据未示出的变型，卷1可以是未被使用但需要再循环的卷。例如，它可以是由热转印膜生产方法产生的生产废弃物。

管状物3例如由硬纸板制成。

膜5沿管轴线D1具有宽度L，例如为30mm～170mm。如在图1的右侧放大图中所见，在该示例中，膜5包括第一塑料材料层7和第二层9，该第二层设置在第一层的第一面11上。

膜5由于至少包括性质不同的两层而被称为“复合膜”。

膜5有利地包括第三层13，该第三层设置在第一层的第二面15上，其中第二面在局部垂直于膜的方向E上与第一面相对。

膜5在方向E上具有小于3mm，优选小于10μm的小的厚度E1。

一般而言，“膜”应理解为具有平坦外观，能够沿主方向F卷绕并延伸的物体。例如，相对于管轴线D1，处于展开状态的膜5沿主方向F的长度是其宽度的至少50倍。

根据未示出的变型，膜5仅包括第一层7和第二层9，或者所有的这些层和至少一层以上是不同的。

第一层7由热塑性聚合物或聚合物的混合物制成，例如由PET制成。

根据变型，第一层7由HDPE(高密度聚乙烯)、LDPE(低密度聚乙烯)、PP(聚丙烯)、EVA(乙烯-乙酸乙烯酯共聚物)、EVOH(乙烯-乙烯醇共聚物)、PVC(聚氯乙烯)、PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)、PS(聚苯乙烯)、ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物)，PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PVB(聚乙烯醇缩丁醛)、PA(聚酰胺)、PC(聚碳酸酯)或PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯或聚萘二甲酸乙二醇酯)等制成。

第一层7例如占膜5的69wt％至76wt％。

第一层7具有第一熔融温度T1，例如对于PET(尤其对于热转印膜)为245℃～265℃。

在本申请中，“熔融温度”的概念应理解为半结晶聚合物的熔融温度，或更广泛地理解为无定形聚合物的玻璃化转变温度。

第二层9包含例如一种或多种蜡、一种或多种树脂，和例如炭黑(尤其用于热转印膜)的至少一种颜料或染料。

根据变型，第二层9包含数种油墨。第二层9例如占膜5的24wt％至31wt％，有利地约30wt％。

第二层9具有低于T1，例如低于T1至少10℃的第二熔融温度T2。在所示的实施例中(且尤其是对于热转印膜)，T2为40℃至90℃。

第三层13形成含聚硅氧烷、聚硅氧烷衍生物或它们的混合物的“背衬”。第三层13例如占膜5的小于0.3wt％。

生产方法

参考图2，描述了根据本发明的生产方法。

该方法使得能够转化诸如卷1的卷，以生产致密材料，该致密材料以致密材料颗粒的形式储存在容器22中以供后续使用，或者直接用于不同的应用。

作为一个变型，该方法能够转化其它复合膜卷或其它膜，诸如有机电子薄膜，例如第三代有机光伏(OPV)膜。

该方法包括：用于获得卷1的步骤30，用于将管状物3与膜5分离的步骤40，以及用于将膜5进料到挤出机55(图3至图4所示)的步骤50。该方法还包括：压缩膜5以获得致密材料段状物65的步骤60，以及可选地，切割段状物65以获得致密材料颗粒20的步骤70。

步骤30、步骤40和步骤50共同构成获得膜5的步骤。

根据一个变型，膜5可以用另外的方式获得，例如以散装或以碎片的形式(未示出)。这些碎片例如通过粉碎膜5而获得。粉碎可以在现场或在其他地方进行。例如，使用具有慢速旋转单转子的碎纸机或具有高速刀具的双转子磨粉机进行粉碎。

这些碎片有利地具有大于1500μm的尺寸。根据该变型，将这些碎片进料到挤出机55，并且在压缩步骤60中，使这些碎片致密化。

最后，该方法可选地包括使用所获得的致密材料颗粒20的步骤80，其中该使用可以在现场或在其他地方立即或稍后进行。

根据一个变型，尤其是如果该使用是现场使用并且不需要以致密材料颗粒20的形式储存，则致密材料段状物65直接送到使用步骤80而不经过切割步骤70。

步骤40：膜-管状物的分离

对于“小卷”

可选地，将卷1可制备成能够自由地展开。如果需要，使用切割工具(例如切割器或刀具)沿宽度L的长度来释放膜5。这个过程可以手动或自动完成。

举例来说，手动或自动地将卷以散装的方式放置在格栅87(图3)上，该格栅87限定了尺寸小于管状物3的尺寸的通道89。

布置在格栅87下方的抽吸系统91抽吸膜5并将其传送到挤出机55的料斗93中。例如，该传送可为气动传送。

根据未示出的变型，通过产生静电力的系统，或者通过注射或抽吸空气系统，例如有利地布置在格栅87下方的气枪系统来吸引或展开该膜5。

根据具体的实施方式，格栅87可以用相对于挤出机55的倾斜和/或平移的运动(未示出)来启动，和/或可以安装在振动台(未示出)上以提高分离效率。

根据未示出的具体实施方式，出于安全的原因，在分离期间，可闭合格栅87以形成围绕卷的笼状物。

在膜5已从辊上完全展开时，丢弃管状物3。该管状物可例如通过倾斜格栅87来抽离。

为了获得对挤出机55的连续供应，有利地使用包括多个分度格栅的旋转系统(未示出)。这种系统包括例如待被填充的格栅、位于抽吸系统上的两个格栅和用于抽离管状物的格栅。当以最长时间放置在抽吸系统上的两个格栅上仅存在管状物(而没有膜5)时，旋转格栅。

为了保持连续操作，待被填充的格栅有利地布置在称重系统(未示出)上，以便在每个格栅引入相对恒定重量的卷。

根据另一个实施例(未示出)，将卷以可绕其轴线自由旋转的方式放置在可移动的卷出机上。膜5通过挤出机55的蜗杆95，或通过辊或皮带牵引系统，或通过抽吸系统来驱动。

蜗杆95穿过由挤出机55限定的护套97并沿螺杆轴线D2延伸。

有利地，膜5自身缠绕，以便于加入挤出机55中。

另一种可能性是将卷水平放置(平放)在电动轴上。该组件高于挤出机55放置。电动轴使卷1沿膜5的展开方向旋转，这有利地通过重力来落下。

对于“大型卷”

例如，将“大型卷”放置在卷出机上以使膜5展开。

“大型卷”牢固地放置在其中一侧，或者安装在自由轴上旋转，或机动化。为了增加膜输入量，有利地可同时展开几个“大型卷”。

膜的展开通过驱动挤出机55的蜗杆、凭借牵引系统(辊拉或皮带牵引系统)或通过抽吸系统来进行。

在后一种情况下，使用封闭式壳体(未示出)，在该封闭式壳体中，“大型卷”放置在旋转的自由(或机动)轴上。这能够展开多圈“大型卷”(由彼此不连接但卷绕在同一个管状物上的不同长度的膜组成)，而无需人为干预。

在该步骤期间，有利地，膜5自身上缠绕，以便于加入挤出机55中。

步骤50：将膜5进料到挤出机55

例如，通过重力将料斗93中的膜5加入到蜗杆95，该蜗杆95通过摩擦传送膜5。

根据一个变型，抽吸系统(如气动输送型)将膜5传送到蜗杆95，该蜗杆95通过摩擦传送膜5。

可替代地，可以通过填塞辊(未示出，例如与用于挤出橡胶那些相同类型的)辅助供料，该填塞辊有助于膜5进入蜗杆95的螺纹97A之间，其中填塞辊以与蜗杆95相同速度但沿相反方向旋转。可选地，该填塞辊与放置在上部和下部的两个所谓的“刷刮器”(未示出)相联合，以防止膜5自身缠绕在填塞辊上。

“上部”和“下部”在这里是指其直接或间接参考的附图的顶部和底部。

根据具体的实施方式，由两个辊(未示出)辅助进料，这两个辊旋转地移动并放置在料斗93中。这两个辊具有不同的旋转方向以向下并因此朝向挤出机55的螺杆驱动膜5。这两个辊之间的空间足够大，以能够通过大量的膜5。这些驱动辊可以与位于上部和下部的所谓“刷刮器”捕捉元件相联合，以防止膜5自身缠绕在这些辊上。

根据具体的实施方式，由滑动式抽屉98(图4)辅助供料，该滑动式抽屉98是液压驱动的并且将膜5压靠在蜗杆95上。在这种情况下，料斗93不在蜗杆95上方，而是垂直于螺杆轴线D2偏置。

根据另一实施方式，并且尤其是对于经抓斗并入到料斗93的散装膜或捆包形式(通过打包型设备预先包装散装膜期间获得)的散装膜，由垂直活塞系统(未示出)辅助进料，该垂直活塞系统位于料斗93的入口处并将膜5推入蜗杆95中以能够更好地夹住膜。

有利地，在挤出机55的进料区中，蜗杆95包括能够更容易夹住膜5的元件(未示出)。

护套97有利地带有凹槽。

步骤60：压缩

通过护套97内的蜗杆95将膜5沿螺杆轴线D2推向模头99。在挤出机55中，进一步压缩膜5。

膜5逐步填充护套97和蜗杆95之间的初始自由空间，并在护套97中被压缩。

在所示的实施例中，挤出机55具有单个蜗杆。

根据未示出的变型，挤出机55可以是两个同向旋转螺杆(沿相同方向旋转的两个螺杆)或两个反向旋转螺杆(沿相反方向旋转的两个螺杆)的形式。

可选地，挤出机55可配备有一个或多个脱气区(未示出)。

有利地，挤出机55不具有分配格栅和/或过滤系统。可选地，在蜗杆95的端部可放置有空环形式(为了使材料流过)的金属部件(未示出)来代替格栅和/或过滤系统。

例如，挤出机55具有直型机头，该直型机头使得能够沿螺杆的轴线D2或螺杆的延伸部来延伸致密材料部分。

护套97有利地为柱形。

例如，模头99可位于蜗杆95的轴向延伸部中。

蜗杆95可以为单螺纹或双螺纹。蜗杆95具有轴向长度LL和沿螺杆轴线D2为恒定的标称直径DN(螺纹直径97A)。蜗杆95包括例如沿轴向方向连续的部分101和部分103，其中部分101中蜗杆具有恒定的内径D1，并且部分103中蜗杆的内径沿螺杆轴线D2朝向模头99逐渐增大。

有利地，蜗杆95和护套97以大于或等于标称直径DN的0.001倍的距离ES间隔开。

距离ES例如沿螺杆轴线D2可以是恒定的。

部分101包括例如切割元件105，该切割元件105有利地位于蜗杆95的螺纹97A的径向端部上，并且适于切割膜5。

切割元件105能够与刀具(未示出)结合，从而能够在膜5的传送期间对其进行切割和研磨。

在部分103中，蜗杆95的螺纹97A的高度和体积逐渐减小。

可选地，对护套97的内部进行热输入以加热膜5。

在蜗杆95和任何热输入的共同作用下，通过模头99压缩膜5以形成致密材料段状物65形式的致密材料。

可替代地，挤出机55(未示出)可包括多个模头，并且可能包括多个蜗杆，在挤出机的出口处可获得多个致密材料段状物。

有利地，挤出机55可例如在护套97处是温控的。

在压缩步骤60期间，将膜5加热到的最大压缩温度Tm是一重要的参数。

Tm低于第一熔融温度T1。

此外，有利的是，Tm在第二熔融温度T2减去60℃和T2加上60℃之间，优选在T2减去35℃和T2加上35℃之间。

因此，第二层9有利地在致密化期间用作粘合剂，从而产生致密材料段状物65。粘合剂的作用是确保和保持PET的内聚力，并从而确保和保持致密材料段状物离开模头后的内聚力。因此，温度Tm，尤其相对于T2是能够改变致密材料段状物所需的硬度水平(硬度限定如下)的参数。

有利地，考虑到与蜗杆95的运行相关的自加热以及护套中材料的剪切力和摩擦力，可以限定护套97和模头99的温度设定点曲线。温度设定点曲线取决于膜输入量、蜗杆旋转速度、挤出机沿螺杆轴线D2的尺寸(尤其是长度)和挤出机螺杆外形。

例如，护套97和/或模头99配备有用于加热和/或冷却护套和/或模头的热控制系统107。

例如，系统107包括：

加热电阻带(未示出)，

强制空气冷却装置(未示出)，和/或

通过循环流体(水或油)的热调节装置(未示出)。

根据未示出的变型，蜗杆95是中空的并且用水或油冷却。

根据另一个变型，挤出机55具有绝热操作。它没有配备任何热调节系统，或者这些只在该方法的启动阶段运行。在这种情况下，热仅由挤出机55的内部摩擦所提供。

例如，温度设定点曲线沿螺杆轴线D2朝向模头99是线性的，并且呈现出增大、减小、增大和减小，或者减小和增大。

根据一有利的变型，可对进料区109(蜗杆始于挤出机55的料斗的第一部分)进行冷却以避免进料问题(例如，进料区中的料塞，或进料不规律)和膜5回流出挤出机。

蜗杆95的旋转速度依据所需的致密材料流65来设定。然而，蜗杆95的旋转速度越高，自加热越显著，存在超过第一熔融温度T1的风险，其中如果使用控制装置，则该风险会降低。

此外，蜗杆95的旋转速度决定了膜5在挤出机55中的停留时间。根据该配置，建议最小停留时间是使致密材料段状物65具有所需的性能。本领域技术人员将知道如何根据这些参数调节旋转速度。

在护套97的填充阶段期间，蜗杆95的旋转速度例如低于稳定化生产阶段期间的旋转速度。填充后，速度或多或少地快速增加。

共旋转双螺杆挤出机能够规则进料膜5。使用锥形螺杆能够在输送膜5时压缩膜5。

根据一个实施方式，蜗杆95的长度LL与标称直径DN的比值例如大于35，尤其是在挤出机55包括热控制系统时。

根据另一实施方式，长度LL与标称直径DN的比值小于20，以限制在挤出机55中的停留时间，尤其是在挤出机没有热调节系统，或者是在热调节系统效率低时。

模头99在挤出机55出口处将其形状赋予致密材料段状物65。

在图3中，模头99具有单个出口(单个孔口)。

可替代地(未示出)，根据输入膜速率和孔口尺寸，模头99可具有多个出口。例如，模头99包括具有柱状孔的板或者包括卷边板(具有垂直于螺杆轴线D2的矩形截面)。

例如，柱状孔的直径或矩形截面的尺寸在几毫米至几厘米的范围内，以产生致密材料段状物。

可替代地，柱状孔的直径或矩形截面的尺寸为几毫米至几十厘米，以便直接使用所获得的段状物(不进行切割)。

对于模头99，压缩高度定义为模头在挤出方向(此处与螺杆轴线D2混淆)上的长度LF(图5)与孔口在垂直于挤出方向上的直径D或宽度D3的比值。

模头99有利地具有1.5至15的压缩高度，使得能够选择和优化致密材料所需的致密化程度。

致密化程度是指致密材料的硬度水平，即其抗压缩和抗破裂的水平。所需的致密化程度不一定是最高的。事实上，对于一些最终的应用，优选具有较低抗压缩性和抗破裂性的致密材料。

如果压缩高度过高，存在致密材料段状物65在离开挤出机55后将需要进行去致密化的风险。

从图5中可以看出，例如，模头99在平行于挤出轴线的平面中具有直线轮廓(图5的左侧)、在输入或输出处具有倒角轮廓(图5的中间)，或在输入或输出处的圆形轮廓(图5的右侧)。

有利地，模头99的孔口的表面S的处理或特定涂层(未示出)能够使致密材料段状物65更好地滑出模头。

举例来说，在某些配置中，在挤出机55的填充阶段期间，关闭模头99。作为一个实施例，模头99自身可配备有温控系统(未示出)，用于加热或冷却离开挤出机55的段状物65。

可替代地，可以在挤出机55中加入除膜5(或膜碎片)之外的其他产品，例如，一种或多种热塑性塑料、一种或多种粘合添加物、一种或多种增容添加剂、一种或多种抗氧化添加剂、一种或多种润滑添加剂、一种或多种分散剂添加剂、一种或多种矿物填料、一种或多种植物性填料、水或多种抗冲击改性添加剂等。

步骤70：切割

利用切割装置111切割致密材料段状物65。

切割装置111包括切割工具，例如旋转并安装在模头的端部(在机头处切割)。切割工具有利地包括硬钢的旋转刀，提供可调节的切割角度。有利地，切割在环境温度下凭借吹送空气的喷嘴113进行，其中空气还用于传送和冷却由此获得的颗粒20。

根据一个变型，在模头99的出口处布置有成形器(冷却或不冷却)或冷却传送器。在通过冷却器(未示出)的可选通道之后，致密材料段状物进入造粒型切割工具(例如，破碎机-研磨机或圆锯)中以获得颗粒20。

切割后，可选地，对致密材料的颗粒20进行筛分。有利地，将最小的颗粒返回到挤出机55的入口，以并入到所生产的致密材料段状物65。

例如，将致密材料的颗粒20包装在用于储存或运输的袋子，以供后续使用。致密材料的颗粒20也可以暂时储存在缓冲仓中。

致密材料段状物65和致密材料颗粒20

致密材料的成型段状物65或致密材料颗粒20可以容易地作为原料结合到任何方法中。

段状物65被限定为由包含黑色油墨的热转印膜获得的特定的黑色致密材料和/或颗粒被限定为由包含黑色油墨的热转印膜获得的特定的黑色致密材料。

特定的颜色段状物65(具体为绿色、红色、黄色、蓝色、白色或灰色)和/或颗粒20被限定为由相应颜色的膜获得的特定的致密材料(具体为绿色、红色、黄色、蓝色、白色或灰色)。

在一变型中，在没有预先选择颜色的情况下(并入的膜可为任何颜色)，限定了由热转印膜获得的特定致密材料的外观。

根据法规1999/45/EC，致密材料未被划分为危险材料，并且其符合REACH法规。

颗粒20例如为块状物(图6)或柱状物(图7)的形式。

有利地，所获得的致密材料颗粒的性质是基本恒定的。

主要性质在下表1中给出。

使用游标卡尺测量尺寸特征(长度、直径、宽度、尺寸)。

使用差示扫描量热(DSC)分析法测量熔融温度。密度是给定体积中包含的物质质量，其中给定体积包括间隙空气的体积。

水分含量根据EN 14346-A测量。

灰分含量根据ISO 3451测量。

根据以下方法测量最小颗粒的数量。收集至少3个最低为2kg的样品。对于每个样品，用天平(最低精度为0.001kg)测量总重量，然后使用小夹子手动分离最小的颗粒(通过卡尺测量，具有至少两个小于2mm的尺寸)。然后用相同的天平测量最小颗粒的质量，并计算最小颗粒与总质量的质量比。要得到的最小颗粒的数量为由三个不同样品获得的至少三个结果的平均值。

表1

根据本发明的生产方法的实施例

复合膜卷是宽度L为10mm～120mm的热转印膜卷。

将辊置于自由轴上以进料挤出机55。通过挤出机55的螺杆作用来展开并驱动该膜。

所用的挤出机55是同向旋转双螺杆挤出机。螺杆具有小于200毫米的长度、小于15毫米的标称直径和带有单一螺纹的共轭齿廓(相互之间)。

模头99具有矩形截面的单个出口和小于20mm的长度LF。

挤出设置如下：

螺杆转速低于50rpm，

护套97的加热设定点温度低于65℃。

对于切割步骤70，使用一把剪刀。

获得的颗粒为块状物，其尺寸为4mm～5mm×3mm～5mm×2mm～3mm且平均重量为35mg。颗粒20的床具有200kg/m³～400kg/m³的平均密度(表观密度)。

步骤80：致密材料的使用

致密材料的成形段状物65或致密材料颗粒20在许多工业应用中用作原料，例如，用于与其他热塑性材料混合，用在塑料加工的传统方：注射、挤出压缩、挤出、热成型、压缩、挤入(intrusion)等。

致密材料的成形段状物65或致密材料颗粒20与其它材料混合，且凭借混合设备，例如慢速混合器、快速混合器、混合料仓、卷式混合器、V型混合器或通过计量设备，例如体积或重量计量设备来并入。

实施例A

致密材料颗粒20与其他热塑性材料，例如聚烯烃(HDPE、PP......)以混合物的形式使用。申请人进行了测试来证实通过挤出和注射混合物来进行转化的可行性，该混合物含有例如10wt％的致密材料颗粒20和90wt％的聚烯烃材料。

所得的聚合物混合物(或化合物)的特征(参见下表2)在流变学、物理化学和机械性能方面与仅存在聚烯烃单独时的特征相当。

表2-化合物“致密材料颗粒20和90％的HDPE”的特征

实施例B

致密材料颗粒20在塑料中用作黑色母料(或根据所用作为彩色母料)。因此，颗粒20是能够代替未经使用的母料的再循环母料。

由申请人进行的许多测试证实了这种作为黑色或彩色母料的用途。

具体地，这些测试使得可以确定在天然热塑性材料中添加黑色致密材料颗粒20使得在颗粒占待着色产品的至少0.5wt％时能够获得优质的黑色着色。

其他实施例

例如，致密材料颗粒20(或致密材料段状物65)在塑料的通过注射、挤出压缩、挤出、热成型、压缩、挤入等成型的热塑性基质中用作填料。

根据另一实施例，致密材料颗粒20(或致密材料段状物65)在塑料中用作最初几乎或不相容的热塑性塑料混合物中的添加剂，以改善混合物组分间相容性。作为实例，测试表明，由于颗粒20含有油墨，所以颗粒20以相对于不含这种添加剂的混合物10倍地改善了HDPE(法语缩写为PEHD，英文缩写为HDPE)和PET之间的相容性。

根据另一实施例，致密材料颗粒20(或致密材料段状物65)用在塑料中以改变通过注射、挤出压缩、挤出、热成型、压缩、挤入等成型的热塑性基质的粘度。

根据另一实施例，致密材料颗粒20(或致密材料段状物65)用作热固性基质(例如压缩成型或通过RIM注塑成型)、弹性体基质或橡胶类基质内的填料或原料。

在另一实施例中，致密材料颗粒20(或致密材料段状物65)在其他领域中用作，例如：

制造混凝土、水泥、柏油、沥青、陶瓷产品等的加载物或原料，

制造隔热或隔音材料的原料，

填充空的空间的填料，或

制造缓冲产品的原料。

根据最后一个实施例，致密材料颗粒20(或致密材料段状物65)在塑料的通过注射、挤出压缩、挤出、热成型、压缩、挤入等成型的热塑性基质中用作脱模剂。

优点

由于上述特征，本发明提供了由复合膜废弃物，且尤其是由热转印膜生产致密材料的改进方法，该致密材料可直接以致密材料颗粒的形式使用或以一种或多种致密材料段状物的形式使用，同时限制步骤的数量以促进再循环；还提供了所获得的致密材料的可能用途。

由于使用至少一个蜗杆，根据有利的实施方式，能够将膜5直接进料给挤出机55而不需要预先粉碎/研磨。还可以将致密材料段状物65直接结合到最终的应用方法中，而不需要进行预先切割的步骤70。

根据本发明的方法能够转变和使用具有非常高的油墨含量的膜，例如即便在单独使用着墨的废弃物时，也能够在压缩步骤中将这些油墨用作粘合剂。

在这些研究中，申请人已经测试了与其他热塑性塑料混合时，所获得的致密材料颗粒20或致密材料段状物65的用途。已经发现，例如，当合适粒径的致密材料与其它热塑性塑料混合时，加工在技术上是可行的。

该方法尤其适用于热转印膜废弃物(存在硬纸板管状物、厚度极薄的膜、高度着墨的膜)。

分离管与卷的步骤、压缩它们的步骤、可能的切割步骤以及将获得的致密材料在最终应用中用作原料的步骤可以有利地在同一生产线上进行。

致密材料颗粒20具有的粒径和体积密度，有助于它们在塑料工业的常规转化方法(注射、挤出等)中的包装、运输和实施。

致密材料可用于许多应用中，尤其是在聚烯烃材料或其它热塑性塑料中用作混合物而不损失性能(其中致密材料的掺入率高达10wt％)，或者用作再循环的黑色或彩色母料来代替未经使用的母料。

Claims (10)

1.一种生产致化密材料的方法，其中所述方法至少包括以下步骤：

获得膜(5)或获得所述膜(5)的碎片，其中所述膜至少包括：塑料材料，例如PET的第一层(7)；和组成不同于所述第一层(7)，例如油墨的第二层(9)；其中所述第一层(7)具有第一熔融温度(T1)；

通过至少一个挤出机(55)的至少一个模头(99)压缩所获得的膜(5)或所得到膜(5)的碎片，并获得至少一个致密材料的段状物(65)，其中所述挤出机(55)包括至少一个旋转蜗杆(95)，用于相对于所述挤出机(55)沿螺杆轴线(D2)推动所获得的膜(5)或膜(5)的碎片；以及

可选地，切割所述段状物(65)以获得致密材料的颗粒(20)；

其中压缩步骤在所获得的膜(5)或膜(5)的碎片的最大压缩温度(Tm)下进行，其中所述最大压缩温度(Tm)低于所述第一熔融温度(T1)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二层(9)具有第二熔融温度(T2)，所述第二熔融温度(T2)小于或等于所述第一熔融温度(T1)，优选小于所述第一熔融温度(T1)至少10℃，其中所述压缩步骤的温度(Tm)在所述第二熔融温度(T2)减去60℃至所述第二熔融温度(T2)加上60℃之间，优选在所述第二熔融温度(T2)减去35℃至所述第二熔融温度(T2)加上35℃之间。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述蜗杆(95)包括：

至少一个切割元件(105)，用于切割所获得的膜(5)或膜(5)的碎片；和/或

至少一个部分(103)，在所述部分(103)中，所述蜗杆(95)具有垂直于所述螺杆轴线(D2)的内径(DI)，其中所述内径(DI)沿所述螺杆轴线(D2)增大以在致密化步骤中压缩所获得的膜(5)或膜(5)的碎片。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其中，所述蜗杆(95)为具有两个锥形螺杆的挤出机(55)的系统的一部分。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的方法，其中，所述模头(99)具有1.5～15的压缩高度。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的方法，其中，所述挤出机(55)限定所述蜗杆(95)横穿的护套(97)，其中所述蜗杆(95)具有标称直径(DN)和螺纹(98)，所述螺纹(98)以大于或等于标称直径(DN)的0.001倍的距离(ES)与所述护套(97)间隔开。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的方法，所述方法进一步包括以下步骤：

通过使卷(1)展开来获得膜(5)，其中所述展开通过抽吸所述膜(5)来进行或通过所述蜗杆(95)直接驱动所述膜(5)来进行；以及

用所述膜(5)连续进料所述挤出机(55)。

8.一种用于生产致密材料的设备，其中，所述设备包括：

膜(5)或膜(5)的碎片的源，其中，所述膜(5)至少包括：塑料材料，例如PET的第一层(7)；和组成不同于第一层(7)，例如油墨的第二层(9)；

至少一个挤出机(55)，所述挤出机(55)被设计用于压缩所述膜(5)或膜(5)的碎片，其中所述挤出机(55)包括至少一个出口模头(99)和至少一个旋转蜗杆(95)，所述至少一个出口模头用于至少一个致密材料的段状物(65)，所述旋转蜗杆用于相对于模头(99)沿螺杆轴线(D2)推动所述膜(5)或膜(5)的碎片，其中所述挤出机(55)被设计用于在所述膜(5)或膜(5)的碎片的最大压缩温度(Tm)下进行压缩，其中所述最大压缩温度(Tm)低于所述第一熔融温度(T1)；以及

可选地，至少一个切割装置(111)，所述切割装置(111)被设计用于由所述段状物(65)生产致密材料的颗粒(20)。

9.能够通过根据权利要求1～7中任一项的所述的方法获得的致密材料的颗粒(20)，其中致密材料的这些颗粒(20)的床具有大于120kg/m³的体积密度，所述致密材料的颗粒(20)各自具有大于2mm的较小尺寸(DD1或L1、LL2或H2或L2)。

10.根据权利要求1～7中任一项所述的方法获得的至少一个致密材料的段状物(65)或致密材料的颗粒(20)的用途，其中，所述段状物(65)或颗粒(20)用作：

a.用于热塑性材料的染料；

b.热塑性基质内的加载物；

c.形成热固性材料的原料；

d.混凝土、水泥、沥青或油漆中的原料；，

e.生产缓冲产品的原料；

f.用于空的空间的填充材料的填料；

g.热塑性基质中的脱模剂；

h.热塑性材料的混合物中用于增加材料间相容性的相容剂；或

i.热塑性基质内的粘度调节剂。