CN116249739A - 塑料回收或与其相关的改进 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于改进混合的回收塑料特性的等级和一致性的纯化再生聚合物以增加它们在二次应用中的使用的方法。用再生聚合物原料的第一参数值确定所述纯化的再生聚合物的期望特性，所述第一参数值也被确定以在所述纯化的再生聚合物中提供所述期望特性。将具有不同参数值的聚合物原料的比例组合以得到所述第一参数值。然后将这些聚合物原料溶解于溶液中，再分离出具有所述期望特性的较纯的聚合物。描述了用于溶解步骤的反应器容器的实施例。聚乙烯原料可以与密度和分子量参数一起使用，以提供具有所期望物理和机械特性诸如密度、分子量、强度、应力、刚度和抗冲击性的高级聚乙烯。

Description

塑料回收或与其相关的改进
本发明涉及塑料回收，并且更具体地涉及一种用于改进混合的回收塑料特性的等级和一致性的纯化再生聚合物以增加它们在二次应用中的使用的方法。
废料的回收现在已经成为主要的环境驱动力。在这点上，塑料的回收被置于议程的重要位置，因为它们是不可生物降解的。不幸的是，闭环循环经济理想的关键障碍是回收站从混合塑料废物中提取价值用于转售和再次使用的能力。
存在许多可以用于供应至塑料回收工艺的原料。塑料原料的实例为：单一来源的寿命终止的热塑性塑料，即所有颜色的轮转箱、容器、管道、瓶盖、瓶子和罐；消费后和工业后回收的塑料；混合的PE/PP(聚乙烯/聚丙烯)回收物；膜，即多层膜、层压膜、PE或PP膜；以及其它混合热塑性塑料诸如ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯)、聚苯乙烯、PVC(聚氯乙烯)。目前，回收站通过简单地将塑料分成用于转售的组来提取价值，其中塑料的绝大部分是混合色颗粒。颜色限制了回收塑料的二次应用，因为模具商和制造商在颜色选择上没有选择权，所以任何产品都是灰色/黑色的、低价值的并且不可见的。这与可存在于回收物中的添加剂和污染物结合，导致转售价值低，并且回收站只能经济地从小百分比的材料中提取价值。
已经做了很多来去除添加剂和污染物以增加价值。例如US 9,803,035公开了一种用于纯化再生聚合物诸如从消费用途后或工业用途后回收的聚乙烯以产生无色或澄清、无味、类似原生的聚合物的方法。该方法涉及获得再生聚乙烯并且使其在升高的温度和压力下与流体溶剂接触以产生提取的再生聚乙烯。在升高的温度和压力下将萃取的再生聚乙烯溶解于溶剂中以产生聚乙烯溶液，在升高的温度和压力下通过使聚乙烯溶液与固体介质接触来纯化该聚乙烯溶液以产生更纯的聚乙烯溶液。然后将较纯的聚乙烯与较纯的聚乙烯溶液分离。升高的温度为90℃至约220℃，并且升高的压力为约350psig(2.41MPa)至约20,000psig(137.90MPa)。
虽然该工艺提供了纯化的聚乙烯，其可以源自消费后的废物流，其基本上无污染物、无颜料、无气味并且是均匀的，但是它仅可以提供类似于原生聚合物的机械和物理特性。纯化的聚乙烯的机械和物理特性，例如密度和熔体指数，的此类变化限制了其在二次应用中的使用，其中制造商在密度和分子量方面寻求具有特定机械特性诸如抗环境应力性以及强度、刚度和抗冲击性的特定等级的聚乙烯。
因此，本发明的目的是提供纯化再生聚合物的方法，其消除或减轻现有技术中的一个或多个缺点。
根据本发明的第一方面，提供了纯化再生聚合物的方法，其包含以下步骤：
(a)确定纯化的再生聚合物的期望特性；
(b)确定再生聚合物原料的第一参数值以在纯化的再生聚合物中提供期望的特性；
(c)选择具有不同参数值的至少两种比例的再生聚合物原料，该至少两种比例的百分比相等以产生等于第一参数值的组合参数值；
(d)将该至少两种比例的百分比的再生聚合物原料溶解于溶剂中以产生聚合物溶液；以及
(e)从聚合物溶液中分离较纯的聚合物，该较纯的聚合物为具有所期望特性的纯化的再生聚合物。
通过监测原料的特性，选择待使用的原料，并且然后以所期望的比例将它们混合，可以将在工艺结束时得到的产物设计成具有所需的特定特性。这产生在较高一致性下具有较高等级数的纯化的再生聚合物，其更有用并且因此对于二次应用是有价值的。
优选地，参数为密度和分子量。此类参数是对于作为再生聚合物原料的聚乙烯最优选的实例。选择它们是因为它们可以由再生聚合物原料确定。附加地，通过改变这些参数的值，可以调节物理和机械特性。优选地，期望的特性选自包含但不限于以下各项的组：密度、分子量、抗环境应力性、强度抗性、刚度抗性和抗冲击性。
该方法需要在进行纯化步骤之前将塑料(聚合物)溶解于溶剂中。溶解步骤提供了比通过使用更常规的手段诸如在挤出机中进行熔融共混更大程度的均匀混合，并且因此将允许生产具有更高一致性的更大等级数。这将特别适用于改变所生产的塑料的分子量(molwt，molecular weight)分布，并且因此改变最终特性。
尽管聚合物于溶剂中的溶解已经在实验室和小批量规模下实施了多年，但主要由于溶解聚合物所花费的时长(小时)，它不适合作为商业工艺。虽然已知在升高的温度和压力下进行溶解将允许减少一些时间，但在商业规模的溶解期间，控制压力和温度所需的附加设备和程序并不能显著补偿这一点。另一个缺点是所需的溶剂量，典型的最小聚合物溶剂比为1∶100。这导致每次可以加工的再生聚合物数量较少，从而限制了可以用于产生理想混合物的每种比例的量。
优选地步骤(d)包含如下步骤：
i.将至少两种比例的百分比的再生聚合物原料引入反应器容器中的至少一种溶剂中以产生混合物；
ii.在所述反应器容器内操作混合装置达第一持续时间；
其特征在于，该混合装置包含：以堆叠布置彼此平行对齐的多个盘，每个盘在反应器容器的大部分横截面区域上延伸并且包括多个穿孔以允许混合物从反应器容器的第一端流动到反应器容器的第二端，通过该盘；一个或多个支撑件，以将该盘保持在适当位置，并且一个或多个支撑件连接到线性运动生成器，使得该盘被移动到以第一频率和第一振幅进行振荡，线性运动在第一持续时间内将聚合物的至少一部分溶解于溶剂中。
己经令人惊讶地发现，通过使用此类混合装置，溶解的持续时间从数小时大大减少到数分钟，并且聚合物与溶剂的比率也可以增加，同时混合装置有利地确保了更一致的聚合物溶液，并且因此确保了纯化的再生聚合物。
再生聚合物原料的添加量可以在0.1重量％至100重量％的范围内。优选地，再生聚合物原料的添加量在0.1重量％至20重量％的范围内。更优选地，再生聚合物原料的添加量在0.3重量％至10重量％的范围内。通过能够将聚合物溶剂比降低至1∶20或甚至1∶10，商业用途变得经济。可以实现1,000升或更大的反应器容器体积。
优选地，第一频率在1至15Hz的范围内。优选地，第一振幅在40至1000mm的范围内。调谐频率和振幅可以进一步减少第一持续时间。
优选地，该方法包括将惰性气体吹扫到反应器容器中以用惰性气氛置换氧气。优选地，惰性气体是氮气。
优选地，该方法包括将混合物加热至第一温度。优选地通过加热反应器容器来加热混合物。优选地，温度在室温和至少一种溶剂沸点之间。可以使用80℃至120℃范围内的温度。优选地，温度高于120℃。通过升高混合物的温度，可以减少第一持续时间。所需的温度适合于商业应用。
优选地，该方法包括在大气压(0.1MPa)下操作反应器容器。这大大简化了所需的设备并且改进了安全性。该方法可以包括在高达5atm(0.5MPa)下操作反应器容器。与现有技术相比，此类小的增加可以用于进一步减小第一持续时间。
优选地，至少一种再生聚合物原料为一种或多种聚烯烃。这允许系统在热塑性原料上工作。优选地，至少一种再生聚合物原料为聚乙烯(PE)和/或聚丙烯(PP)。更优选地，至少一种再生聚合物原料为混合的PE/PP回收物。此类回收物是为了在回收中使用而产生的含有添加剂诸如彩色颜料的典型产品。
该方法可以包括第一步骤，其中将混合塑料原料机械分离以去除污染物。污染物可以被认为是但不限于聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)。塑料原料的实例可以是：单一来源的寿命终止的热塑性塑料，即所有颜色的轮转箱、容器、管道、瓶盖、瓶子和罐；消费后和工业后回收的塑料；混合的PE/PP回收物；膜，即多层膜、层压膜、PE或PP膜；以及其它混合热塑性塑料：ABS、聚苯乙烯、PVC。
优选地，至少一种溶剂为缩丁醛。更优选地，一种或多种溶剂为缩丁醛/二丁氧基甲烷。已发现这是最有效的，但可以使用对聚合物起作用的任何溶剂。其它典型的溶剂可以为例如二甲苯、甲苯和苯。该方法可以包括选择用于聚合物极性的至少一种溶剂作为溶质和溶剂的步骤。己经发现，该因素影响聚合物于溶剂中的溶解度。
优选地，多个盘在垂直堆叠中彼此平行对齐，混合物在反应器容器中垂直流动通过盘，并且该盘以第一频率和第一振幅上下移动。以此方式，反应器容器垂直布置。盘可以被认为垂直于反应器容器的侧壁，每个都在水平面上。优选地，反应器容器是圆柱形的以提供圆柱形侧壁。更优选地，一个或多个支撑件是垂直于盘并且平行于容器中心处的侧壁对齐的单个柱。
替代地，多个盘以水平堆叠布置方式彼此平行对齐，混合物沿着反应器容器流动通过盘，并且该盘以第一频率和第一振幅来回移动。以此方式，反应器容器水平布置。盘可以被认为垂直于反应器容器的侧壁，每个都在垂直面上。优选地，反应器容器是圆柱形的以提供圆柱形侧壁。更优选地，一个或多个支撑件是垂直于盘并且平行于容器中心处的侧壁对齐的单个柱。
在下面的描述中，附图不必按比例绘制。本发明的某些特征可以以放大的比例或稍微示意性的形式示出，并且为了清楚和简明起见，可以不示出常规元件的一些细节。应充分认识到，以下所讨论的实施例的各个特征可以单独采用或以任何合适的组合采用以产生所期望的结果。
因此，附图和说明将在本质上被视为是说明性的而非限制性的。此外，本文所使用的术语和措词仅仅用于描述的目的，而不应被解释为限制范围。诸如“包括”、“包含”、“具有”、“含有”或“涉及”及其变体的语言旨在是宽泛的并且涵盖其后列出的主题、等同物和未列举的附加主题，并且不旨在排除其它添加剂、部件、整数或步骤。同样，出于适用的法律目的，术语“包含”被认为与术语“包括”或“含有”同义。
本公开中的所有数值应理解为由“约”修饰。所有单数形式的元件，或在本文所描述的包括(不限于)该设备的部件的任何其它部件被理解为包括其复数形式。
现在将仅通过以实例的方式参考以下附图描述本发明的实施例，其中：
图1是绘示根据本发明的实施例的纯化再生聚合物的方法中的步骤的流程图；
图2是包括用于根据本发明的实施例的方法中的混合装置的反应器容器的图示；
图3是用于图1的混合装置和反应器容器中的盘的图示；
图4是包括用于根据本发明的实施例的方法中的替代混合装置的反应器容器的图示；以及
图5是用于图4的混合装置和反应器容器中的盘的图示。
首先参考附图中的图1，其绘示了根据本发明的实施例的纯化再生聚合物的方法，通常由附图标记1指示。在纯化再生聚合物的方法1中，第一步是确定希望纯化的再生聚合物具有的所期望的特性2。作为实例，如果靶向聚乙烯，则可能存在最终期望的密度为954kg/m3的要求。因此，954kg/m3的密度可以被认为是所期望的特性2，并且954kg/m3的参数值可以为给出所期望的特性2的第一参数值3。在该实例中，作为聚乙烯原料的再生聚合物原料12a可以具有952kg/m3的密度。通过标识名义上密度为956kg/m3的原料12b，并且然后添加原料12、12a的50/50混合物，即50％的952kg/m3密度和50％的956kg/m3密度，则等于954kg/m3密度，为第一参数值3。原料12a、b以相等的比例50/50混合并且溶解于溶剂14中，得到聚合物溶液16。从聚合物溶液16中分离较纯的聚合物，较纯的聚合物为具有所期望特性2的纯化的再生聚合物11。在我们的实例中，这是密度为954kg/m3的聚乙烯。
该技术也可以用于以相同方式改变任何其它特性，例如熔体指数。可以使用任何数量比例的任何数量的原料来产生所期望的特性。因此，通过监测原料的特性，选择待使用的原料，并且然后以所期望的比例将它们混合，可以将在工艺结束时得到的产物设计成具有所需的特定特性。应认识到，物理和机械特性诸如强度、刚度、应力和抗冲击性可以由密度和/或分子量的参数定义。
为了实现具有不同参数值的再生聚合物原料的成功混合，本发明有利地使用反应器容器将聚合物溶解于溶剂中。现在参考附图中的图2，其绘示了根据本发明的实施例的在纯化再生聚合物的方法中将多种聚合物原料12溶解于至少一种溶剂14中的通常由附图标记10指示的反应器容器。
反应器容器10基本上为圆柱形，其高度大于其直径。对于商业用途，容器10的容量将等于或大于1,000升。本领域技术人员将认识到，2,000至3,000升的容器是实用的，或者是一系列的容器。然而，可以将容器缩放至10,000升，并且甚至高达30,000升。在该实施例中，存在第一输入端口20，溶剂14通过该第一输入端口引入。虽然我们将提到溶剂14，但是应当理解，这可以是在容器10中结合的多个单独的溶剂。虽然第一输入端口示出在容器10的顶部，但它可以在容器上的任何位置。为聚合物原料12的组合提供第二输入端口22。更典型地，第二输入端口22位于容器的顶部，因为聚合物原料12将最可能是固体材料，诸如回收物薄片或膜，而溶剂14将是液体。如果需要，聚合物原料12可以是熔体流的形式。附加地，聚合物原料12和溶剂14可以在引入容器10之前混合形成混合物16。所示的朝向容器10底部的输出端24用于去除溶解的聚合物。输出端24可以布置在任何位置，因为溶液可以在反应器容器10的整个高度被提取。
在容器10内，存在混合装置，通常用附图标记18指示，垂直布置在容器10的中心，并且在容器10的顶部26和底部28之间延伸。混合装置18具有中心轴32，多个盘34(a)至(g)位于该中心轴上。为了说明性目的，仅示出了七个盘34。盘34垂直于轴32安装，使得它们彼此平行对齐，并且每个盘通过容器10向外辐射以几乎到达侧壁36。盘34的数量和位置可以在轴32上变化，但是在优选实施例中它们是等间隔的。该布置可以被认为是堆叠30。堆叠30垂直布置在容器10中。
轴32的顶部38支撑在容器10的顶部26，使得混合装置18悬挂于容器10中。轴32被配置成使得它可以上下移动，在其自身的中心轴线上相对于容器10垂直地纵向移动。盘34以此类方式附接到轴32上，当轴32移动时，盘也沿纵向上下移动。轴32的移动通过使用附接到轴32的顶端38的致动器线性移动马达40来实现。
马达40在中心轴线上向轴32提供线性移动。该移动是向后和向前运动的冲程，将轴32延伸到容器10中一段设定的距离，称为振幅。也可以设定冲程的频率，使得轴32像活塞一样动作，在容器10内连续地上下移动盘34。盘34在容器10内的移动混合容器10的内容物，这些内容物是混合物16。堆叠30的这种振荡可以在固定的时间内操作，其可以用于短重复脉冲，或者可以在检查之间停止和开始以确定容器内容物的溶解。注意，堆叠30、轴32和盘34不旋转，因此没有搅拌作用。
堆叠30的振荡由电路42控制，电路操作马达40并且确定获得聚合物于溶剂中溶解的最佳时间所需的振幅和频率。振幅和频率决定引入到混合物16中的能量，这将在下文中描述。
容器内容物，即聚合物原料12和溶剂14的混合物16，将通过与盘34的重复接触而被影响。盘34设计成提供足够的表面积44以与容器内容物接触，同时仍允许混合物16经由穿过盘34的穿孔46垂直移动通过容器10的整个长度。图3示出了盘34的实施例。盘34是圆周的，具有中心端口48，轴32通过该端口定位和附接。穿孔46的图案布置在盘34的表面区域44上，形成穿过盘34的多个孔。虽然图3中的实施例示出了穿孔46的规则图案，但是它们可以随机地布置。当布置在容器10中时，也不需要穿孔46在相邻盘之间垂直对齐。实际上，更好的是不匹配穿孔46，使得没有平行于轴32的通过混合装置18的路径。
与容器10的高度相比，盘34相对较薄，并且可以被认为是板，尽管如前所述，如果盘是在典型的混合罐中发现的叶轮，它们不会发生旋转。同样，本发明的盘34与混合罐中使用的已知挡板结构形成直接对比。现有技术的挡板结构通常是围绕罐的外边缘等距离间隔的垂直布置的杆或棒，它们固定在适当的位置并且在罐的操作期间不移动。
加热带48a至d布置在容器周围。虽然示出了四个加热带48a至d布置成上部和下部结构，但是可以使用任何构造的加热元件来加热容器10并且由此加热混合物16。传感器(未示出)可以用于确定混合物16和容器10的温度，从而可以调节加热带48a至b的温度以经由温度控制单元50控制整个加热温度和容器10上的温度梯度。
还有气体管线52，用于将惰性气体诸如氮气引入容器10。将氮气或其它惰性气体吹扫到系统中以用惰性气氛置换氧气。
该方法也可以用于去除塑料中的添加剂诸如彩色颜料和气味，主要用于消费者和工业可回收塑料的再次使用。可以进行初始分类以提供用于聚合物原料12输入的理想的纯聚烯烃原料。
塑料原料可以是：单一来源的寿命终止的热塑性塑料，即所有颜色的轮转箱、容器、管道、瓶盖、瓶子和罐；消费后和工业后回收的塑料；混合的PE/PP回收物；膜，即多层膜、层压膜、PE或PP膜；以及其它混合热塑性塑料：ABS、聚苯乙烯、PVC。塑料可以分类为单独的材料，诸如高密度聚乙烯(HDPE)或聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)，或其它常见塑料的混合流，诸如聚丙烯(PP)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚(氯乙烯)(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)和聚酰胺(PA)。然后，机械分离步骤可以去除ABS、聚苯乙烯、PET和PVC。优选的聚合物原料12为聚乙烯(PE)和/或聚丙烯(PP)。当前的回收方法可以生产混合的PE/PP回收物，其提供薄片形式的聚烯烃，其可以容易地称重并且以测量的量引入反应器容器10。在本文给出的实例中，PE为HDPE Roto模塑级(绿罐(green tank))形式的聚合物原料12；HDPE吹塑级；HDPE挤出级(PE100-管)；LDPE；和本领域技术人员将认识到的LLDPE。
存在大量已知的用于聚合物的溶剂。从参考源选择的列表可以包括：0-二氯苯；1，2，3，4-四氢化萘；1，2-二氯乙烷；1，4-二噁烷；1，4-二噁烷、丙酮；乙酸；乙酸酐；丙酮；乙腈；苯；苯甲醇；溴苯；丁酮；丁基乙二醇；氯苯；氯仿；环己烷；环己醇；环己酮；十氢化萘；二丁氧基甲烷；二丁醚；二氯苯；二氯甲烷；二乙醚；二乙二醇；二异丙醚；二异丙基酮；二甲基甲酰胺；二甲基亚砜；二甲基亚砜；二甲基甲酰胺；二苯醚；乙醇；乙酸乙酯；乙苯；碳酸亚乙酯；乙二醇；乙基乙二醇；甲酰胺；甲酸；甘油；异丙醇；异丁醇；异丙醇；煤油；间甲酚；甲醇；乙酸甲酯；甲基乙基酮；甲基异丁基酮；甲基环己烷；二氯甲烷；甲基正戊基酮；N，N-二甲基乙酰胺；N，N-二甲基甲酰胺；正丁醇；乙酸正丁酯；正丁基氯；正丁基醚；正癸烷；正庚烷；正己烷；正己烷；硝基苯；硝基乙烷；硝基甲烷；N-甲基吡咯烷酮；正丙醇；苯酚；对二甲苯；吡啶；1，1，2，2-四氯乙烷；四氯乙烷；和四氢呋喃。在给出的实例中，溶剂14是丁缩醛，尽管二甲苯、乙苯和甲苯也是优选的。虽然在该实例中使用单一溶剂14，但是应认识到，可以使用适当溶剂的混合物来代替单一溶剂进行溶解。附加地，溶剂的两相系统可以用于优先溶解不同的聚合物材料。
溶剂14通过输入端口20引入容器10。将测定量的成比例的聚合物原料12通过输入端口22引入容器10。在该实例中，这在5重量％与30重量％之间。可以使用惰性气体诸如氮气吹扫容器10以置换氧气并且为混合物16产生惰性气氛。操作混合装置18使盘34以固定的频率和振幅振荡。这些值在1与15Hz之间，并且在我们的实例中为40至1000mm。线性运动导致PE溶解于溶剂中。
通过加热带或加热元件48加热容器10来辅助该工艺。选择的温度低于溶剂沸点。附加地，所选择的温度低于聚合物熔点，尽管可以使用本发明的实施例，其中聚合物作为熔体流引入，同时使用非晶聚合物减少溶解时间。在该实例中，将温度增加至120℃以上。
Figure BDA0004090464810000081
表1.在缩丁醛中添加的最大聚乙烯重量％的溶解时间
表1提供了基于来自500ml反应器容器的实验结果和上述工作实例的10,000升反应器容器的规模预测。因此，100％溶解的持续时间在所有情况下显示为低于12分钟。当与花费数小时的现有技术工艺相比时，溶解时间的这种减少在商业回收工厂中是明显的优点。该工艺的实现也不需要如现有技术那样将容器置于高压下。然而，本领域技术人员将认识到可以向容器施加压力，比方说高达5atm(0.5MPa)，这将增加内部温度并且因此增加溶剂的溶解度并且因此进一步减少持续时间。
现在参考附图中的图4，其绘示了根据本发明的实施例的在纯化再生聚合物的方法中将多种聚合物原料12溶解于至少一种溶剂14中的通常由110指示的可替代反应器容器。为了清楚起见，与图2和3的特征类似的部件用相同的附图标记外加100表示。
容器10和容器110之间的主要区别在于，与容器10的垂直布置相比，容器110为水平布置。更具体地，容器110中的盘134设置在水平堆叠130中。
盘134沿着中心轴132布置成水平堆叠130。虽然示出了16个盘134，但这只是说明性的，并且可以存在任何偶数或奇数个盘134。轴132在第一端126和第二端128处由容器110的两个端板支撑。反应器容器110现在具有大于其直径的长度。盘134如参考图3所描述的，穿孔146现在允许液体水平流过它们。可以理解，盘134可以垂直于轴132或以微小角度安装。由于水平布置，在容器110的内壁37上设置导轨35(见图5)以支撑堆叠130并且有助于滑入和滑出混合装置118。盘134的每个边缘上的突起39沿着容器110的长度插入导轨35。堆叠130和盘134在导轨35内自由地来回移动。
如图4所绘示的，容器110不必是圆柱形的，而可以是任何形状。容器110有利地成形为锥形以提供输出端124定位的低点。输出端124可以布置在任何位置，因为溶液可以在反应器容器110的整个高度被提取。在图4中，由于盘134没有延伸到内壁37，所以具有特定孔径的网41缠绕在堆叠130周围。网由不锈钢、PTFE或其它不会化学干扰聚合物原料12或溶剂14的合适材料制成。网41是穿孔的护套，其含有未溶解的固体，但允许溶剂14和溶解的溶剂聚合物混合物16通过。
线性运动发生器140现在位于容器110的端板26、28中的一个处，使得混合装置118前后移动以在其自身轴线上沿着中心轴132振荡。如同第一实施例，轴132不转动，并且导轨35防止盘134的任何转动。
用于聚合物原料12的输入端122具有聚合物装载室43。室43允许聚合物原料比如说用氮气吹扫以去除密封外壳中的氧气。室43与容器110保持一定距离，以确保温控加热套148不熔化室43的内容物。气体管线152与烟囱组合提供。气体管线152用于引入惰性气体，优选氮气以吹扫容器110并且在排放期间保持压力，但是容器110可以填充有液体而没有顶部空间，或者顶部空间填充有惰性气体例如氮气。
用于溶剂14的输入端120与输出端124位于同一位置。这优选地通过可以是滑动闸门阀的阀。溶剂14可以在进料至容器110中之前被预热，或者它可以在容器110中被加热。容器110的操作温度可以在80至140摄氏度的范围内，尽管这可以根据所使用的溶剂14升高至200摄氏度。操作压力优选地在0.1至1.5巴的范围内，但也可以更高。
在混合之后，溶解的聚合物在输出端124处被去除并且被传递用于进一步加工。该方法如以上参考容器10所描述的。水平容器110适合于用作一系列连接在一起的容器，以减小分批混合的大小，从而可以更有效地保持温度和压力。
在图2、3、4和5中示出的实施例之间的容器10、110和混合装置18、118的特征可以互换。
可以使用任何已知的技术从聚合物溶液16中分离较纯的聚合物11。在上述现有技术中，首先通过在升高的温度和压力下与固体介质接触进一步纯化聚合物溶液16。固体介质选自由以下组成的组：无机物质、碳基物质或其混合物。无机物质的有用实例包括硅的氧化物、铝的氧化物、铁的氧化物、硅酸铝、硅酸镁、非晶形火山玻璃、二氧化硅、硅胶、硅藻土、砂、石英、再生玻璃、氧化铝、珍珠岩、漂白土、膨润土及其混合物。碳基物质的有用实例包括无烟煤、炭黑、焦炭、活性炭、纤维素及其混合物。在另一个实施例中，固体介质是回收的玻璃。可以认识到，该步骤可以通过使用如上所描述的容器10、110在较低的温度和压力下进行。然后可以使用过滤去除大部分添加剂。较纯的聚合物11然后可以通过沉淀和/或蒸馏从溶液中分离。这可以通过改变本领域已知的温度和/或压力来实现。较纯的聚合物11可以被挤出以形成具有所期望的特性2的高等级的塑料粒料。
本发明的主要优点是它提供了纯化再生聚合物的方法，通过该方法可以选择性地选择原料以添加到溶解工艺中以便产生指定等级。对于原料存在无限数量的组合，并且其可以用于任何可回收塑料流。其关键优点为：
·一种通过添加不同比例的高密度和低密度聚乙烯原料来改变聚乙烯中的产物密度的方法。
·一种通过添加具有不同分子量的不同比例的原料来改变产物M.Wt的方法。
·一种通过添加不同比例的高/低分子量的原料改变产品抗环境应力开裂性的方法。
·一种通过添加不同密度或分子量的原料来改变产品机械特性以改变机械强度、刚度和抗冲击性的方法。
·一种通过添加不同比例的高/低分子量原料来调整产品可加工性并且因此产生特定应用所需的分子量分布的方法。
·一种将最终产品控制在设定参数内并且因此产生具有改进的一致性的等级的方法。
本领域技术人员应理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对本文所描述的本发明进行修改。例如，可以向容器中的混合物中添加其它化学品诸如抗氧化剂以防止降解。

Claims (23)

1.一种纯化再生聚合物的方法，其包含以下步骤：
(a)确定纯化的再生聚合物的期望特性；
(b)确定再生聚合物原料的第一参数值以在所述纯化的再生聚合物中提供所述期望特性；
(c)选择具有不同参数值的至少两种比例的再生聚合物原料，所述至少两种比例的百分比相等以产生等于所述第一参数值的组合参数值；
(d)将多种再生聚合物原料溶解于至少一种溶剂中以产生聚合物溶液；以及
(e)从所述聚合物溶液中分离较纯的聚合物，所述较纯的聚合物为具有所述期望特性的所述纯化的再生聚合物。
2.根据权利要求1所述的纯化再生聚合物的方法，其中所述参数选自包含以下各项的组：密度和分子量。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的纯化再生聚合物的方法，其中所述期望特性选自包含以下各项的组：密度、分子量、抗环境应力性、强度抗性、刚度抗性和抗冲击性。
4.根据前述权利要求中任一项所述的纯化再生聚合物的方法，其中步骤(d)包含以下步骤：
(i)将所述多种再生聚合物原料引入反应器容器中的所述至少一种溶剂中以产生混合物；
(ii)在所述反应器容器内操作混合装置达第一持续时间；
其特征在于，所述混合装置包含：以堆叠布置彼此平行对齐的多个盘，每个盘在所述反应器容器的大部分横截面区域上延伸并且包括多个穿孔以允许所述混合物从所述反应器容器的第一端流动到所述反应器容器的第二端，通过所述盘；一个或多个支撑件，以将所述盘保持在适当位置，并且所述一个或多个支撑件连接到线性运动生成器，使得所述盘被移动到以第一频率和第一振幅进行振荡，线性运动在所述第一持续时间内将聚合物的至少一部分溶解于所述溶剂中。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一持续时间小于一小时。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一持续时间小于30分钟。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一持续时间小于15分钟。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中将在0.1重量％至30重量％的范围内的多种聚合物原料添加到所述至少一种溶剂中。
9.根据权利要求8所述的方法，其中将在0.3重量％至10重量％的范围内的所述多种聚合物原料添加到所述至少一种溶剂中。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述反应器容器具有1,000升或更大的体积。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一频率在1至15Hz的范围内。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一振幅在40mm至1000mm的范围内。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法包括将所述混合物加热至第一温度。
14.根据权利要求13所述的方法，其中通过加热所述反应器容器来加热所述混合物。
15.根据权利要求13或权利要求14所述的方法，其中所述温度在室温和所述至少一种溶剂沸点之间。
16.根据权利要求13所述的方法，其中所述温度在80℃至120℃的范围内。
17.根据权利要求13所述的方法，其中所述温度高于120℃。
18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述多种聚合物原料为一种或多种聚烯烃。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述多种聚合物原料为聚乙烯(PE)。
20.根据权利要求18或权利要求19所述的方法，其中所述多种聚合物原料为聚丙烯(PP)。
21.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述至少一种溶剂选自包含以下各项的组：缩丁醛、二甲苯、乙苯和甲苯。
22.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述多个盘在垂直堆叠中彼此平行对齐，所述混合物在所述反应器容器中垂直流动通过所述盘，并且所述盘以所述第一频率和所述第一振幅上下移动。
23.根据权利要求1至21中任一项所述的方法，其中所述多个盘以水平堆叠布置方式彼此平行对齐，所述混合物沿着所述反应器容器流动通过所述盘，并且所述盘以所述第一频率和所述第一振幅来回移动。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5615319A (en) * 1979-07-17 1981-02-14 Susumu Yokoyama Reclamation apparatus for waste plastic
JPS60141207U (ja) * 1984-02-28 1985-09-19 株式会社　明星金属工業所 合成樹脂の再生材料混合比率調節装置
US4923658A (en) * 1985-12-27 1990-05-08 Huels Troisdorf Ag Process for the production of dyed, flat articles from thermoplastic synthetic resins
JP3340488B2 (ja) * 1992-12-25 2002-11-05 しげる工業株式会社 自動車内装材の原料の製造方法
JPH07126430A (ja) * 1993-10-29 1995-05-16 Showa Highpolymer Co Ltd 廃プラスチックの液状化方法
JP4025688B2 (ja) * 2003-06-06 2007-12-26 株式会社リコー リサイクル方法及び情報処理装置
KR100759479B1 (ko) * 2006-05-24 2007-10-04 씨앤에스포리마 주식회사 재생 수지원료 가공장치
JP2008019306A (ja) * 2006-07-11 2008-01-31 Sharp Corp 熱可塑性樹脂の再資源化方法、ならびに熱可塑性樹脂成形体の製造方法および熱可塑性樹脂成形体
CN103144152B (zh) * 2013-03-13 2015-12-09 中国林业科学研究院木材工业研究所 一种无甲醛胶合板及其制备方法
GB2522599B (en) 2014-07-27 2016-01-27 Impact Lab Ltd Process for separating materials
EP3112406A1 (en) 2015-06-30 2017-01-04 The Procter and Gamble Company Method for purifying contaminated polyolefins
GB2547899A (en) * 2016-03-01 2017-09-06 Impact Laboratories Ltd Process for separating materials
CN206199072U (zh) * 2016-10-31 2017-05-31 江西金元莱高新材料有限公司 一种液体农药用的搅拌装置

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