DE60219777T2

DE60219777T2 - Verfahren und vorrichtung zur behandlung von additivhaltigen thermoplastharzzusammensetzungen

Info

Publication number: DE60219777T2
Application number: DE2002619777
Authority: DE
Inventors: Keizo Kawachinagano-shi NAKAJIMA; Tetsuji Katano-shi KAWAKAMI; Hiroshi Hirakata-shi Onishi; Takayoshi Hirakata-shi Ueno; Takahiko Soraku-gun TERADA
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2001-03-01
Filing date: 2002-02-27
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2022-02-28
Also published as: CN1653121A; EP1803764A2; JP3935435B2; EP1803764A3; US7235219B2; US20070142523A1; EP1380615B1; WO2002072681A1; US20040152816A1; EP1380615A1; US7435772B2; CN100335538C; EP1380615A4; JPWO2002072681A1; DE60219777D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Behandlungsvorrichtung zur Trennung und Entfernung additiver Bestandteile aus einer thermoplastischen Harzzusammensetzung, welche verschiedene Additive enthält. Zum Beispiel ist die vorliegende Erfindung zur Trennung und Entfernung additiver Bestandteile aus Gehäusen für elektrische Anwendungen geeignet, welche aus die additiven Bestandteile enthaltenden Harzen bestehen, die nach dem Electric Appliance Recycling Law zurück gewonnen werden müssen. Insbesondere ist sie wirksam zur Trennung und Entfernung von Flammschutzmitteln und Flammenschutzhilfsmitteln aus der thermoplastischen Harzzusammensetzung, welche die Flammschutzmittel, Flammschutzmittelhilfsmittel und dergleichen enthält, und als Gehäuse für Fernseher und PC-Monitore verwendet werden.
Zur Zeit werden thermoplastische Harze, wie Propylenharze, Styrolharze, Acrylonitril/Butadien/Styrol (ABS)-Harze und hochschlagfeste Polystyrolharze mit verbesserter Schlagfestigkeit im Allgemeinen für Gehäuse von Fernsehern und PC-Monitoren und für Gehäuse für verschiedene Haushaltsgeräte verwendet
Diese werden mit additiven Bestandteilen verwendet, die zu dem Zweck eingeführt werden, den Harzen verschiedene Funktionen zu verleihen. Zum Beispiel werden, in Bezug auf thermoplastische Harze, die eine hohe Selbstentflammbarkeit aufweisen, die Harze mit Flammschutzmitteln und Flammschutzhilfsmitteln in einem Verhältnis von ungefähr 10 bis 25 Gew.-% vermischt, von dem Gesichtspunkt aus, die Verbreitung des Feuers während des Brandes zu verhindern. Insbesondere weisen auf Brom basierende Flammschutzmittel eine hohe Flammenschutzwirkung auf verschiedene Harze aus und besitzen einen niedrigen Preis, so dass sie global verwendet werden.
Die auf Brom basierenden Flammschutzmittel weisen einen ausgezeichneten Flammschutz für aromatische Harze auf, dargestellt durch Styrolharze, und wurden in großen Mengen für verschiedene Gehäuse und Materialien für Bestandteile in elektrischen Haushaltsgeräten verwendet. Daher werden die Harzzusammensetzungen, welche die auf Brom basierenden Flammschutzmittel enthalten, in großen Mengen ausrangiert, wenn diese elektrischen Haushaltsgeräte verschrottet wurden.
Im Allgemeinen wurden bei den Verfahren der Behandlung der Abfallharze hauptsächlich Verbrennung und Deponie eingesetzt und nur ein Teil dieser wurde durch Erwärmung/Schmelzen oder dergleichen wieder verwendet. Es ist erwünscht, Kunststoffabfäl le durch Verbrennung zu beseitigen, im Hinblick auf die Engpässe der Deponien. Harzzusammensetzungen, welche die Flammschutzmittel enthalten, sind jedoch schwierig zu verbrennen, aufgrund des hohen Anteils der Flammschutzmittel, welcher darin enthalten sind, und sind daher schwierig zu entsorgen.
Da sich zusätzlich das Bewusstsein in Hinblick auf die Umwelt erhöht hat, wird die schädliche Wirkung halogenierter organischer Substanzen herausgestellt und die Verwendung halogenierter organischer Substanzen wird beschränkt. Zur Zeit überprüft jeder der Verwender, ob es möglich ist von den halogenierten Flammschutzmittel zu Flammschutzmitteln zu wechseln, die keine halogenierten organischen Substanzen enthalten, wie auf Phosphor basierende Verbindungen. Die auf Phosphor basierenden Verbindungen weisen jedoch eine geringere Leistung hinsichtlich des Verleihens des Flammschutzes im Vergleich mit halogenierten organischen Substanzen auf, so dass in der jetzigen Situation, der Wechsel von den halogenierten organischen Substanzen fast gestoppt wurde.
Des Weiteren wurde in den letzten Jahren die Wiederverwendung der Ressourcen der Erdölchemie stark gefordert und die Einführung von Verfahren zur Ablagerung und Wiederverwendung von Harzabfällen ist zu einem wichtigen Aspekt geworden. Insbesondere fordert das Electric Appliance Recycling Law, welches seit April 2001 in Kraft ist, geeignete Behandlungen zur Wiedervewendung von Fernsehern, Kühlschränken, Klimaanlagen und Waschmaschinen.
Zur Zeit ist das Ziel der Recyclingrate ungefähr 50 bis 60 %, was durch die Bemühungen der Erhöhung des Recycelns von Glas und Metall erfüllt werden kann, die relativ große Gewichtsanteile von jedem der Produkte einnehmen. Da das Ziel in Zukunft jedoch höher sein soll, ist die Einführung eines Harz-Recycling-Verfahrens gewünscht.
Viele Untersuchungen wurden an einem Verfahren durchgeführt, eine Harzzusammensetzung, welche ein Flammschutzmittel enthält, zu behandeln. Diese Untersuchungen umfassen jedoch hauptsächlich Säurebehandlung (offen gelegtes japanisches Patent Nr. 6-157812) oder eine Hochtemperaturbehandlung (offen gelegtes japanisches Patent Nr. 8-299759, offen gelegtes japanisches Patent Nr. 9-262565, und offen gelegtes japanisches Patent Nr. 2000-198874). Sie umfassen hauptsächlich die thermische Zyklusbehandlung, bei welcher ein Harz und ein Flammschutzmittel vollständig zersetzt werden. Es werden kaum Bemühungen unternommen, deren Ziel es ist, Harzmaterialien wieder zu verwenden. Das offen gelegte japanische Patent Nr. 10-195234 schlägt ein Verfahren zur Trennungen eines Flammschutzmittel von einem Harz vor, indem das Harz modifiziert wird. Dieses Verfahren betrachtet die Verwendung des Harzes gegenüber anderen Anwendungen durch das Funktionalisieren desselben. Die Erfinder nehmen jedoch an, dass die Einführung eines Recycling-Verfahrens, welches das Harz für allgemeine Anwendungen recycled, wichtig ist.
JP-A-56-055437 offenbart die Extraktion eines Weichmachers aus Polyvinylchlorid unter Verwendung eines organischen Lösungsmittels, wie Benzol oder Methanol, wodurch eine azeotrope Mischung mit Wasser gebildet wird.
EP-A-049293 offenbart ein Verfahren zur Verarbeitung thermoplastischer Harzzusammensetzungen, um ein Flammschutzmittel von dem thermoplastischen Harz zu trennen. Das Flammschutzmittel kann ein auf Brom basierendes Flammschutzmittel sein, ein anorganisches Flammschutzmittel oder Mischungen dieser.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf diese Situationen vorgeschlagen, und es ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Behandlung bereitzustellen, wobei das Recyceln des Materials aus Gehäusen einfach möglich ist, die aus thermoplastischen additivhaltigen Harzen bestehen, wie ein Flammschutzmittel.
Dieser Gegenstand wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Behandlung einer additivhaltigen Thermoplastzusammensetzung, umfassend: einen Zylinder, welcher einen Heizmechanismus enthält; eine einzelne oder eine Mehrzahl von Schrauben, welche mit einer mittleren Achse im Zylinder verbunden sind; einen Antriebsmechanismus am Basisende der Schraubenachse, um die Schraube zu rotieren; einen Einlass für eine thermoplastische Harzzusammensetzung, welche das Additiv enthält, und einen Einlass in der Nachbarschaft des Basisende der Schraubenachse für ein Lösungsmittel, um mindestens einen Teil des Additivs aufzulösen, wobei die Schraubenachse derart angeordnet ist, dass ihre Rotation die additivhaltige thermoplastische Harzzusammensetzung und das Lösungsmittel von der Basisendenseite zur Kopfendenseite hin transferiert, während diese Druck ausgesetzt sind, erhitzt und durchgeknetet werden; einen Auslass, um das Lösungsmittel im flüssigen Zustand auszulassen, wobei im Lösungsmittel mindestens ein Teil des Additivs gelöst ist, und wobei der Auslass näher an der Kopfendenseite ist als der Einlass; und eine Harzextrusionssektion, um die geknetete und geschmolzene thermoplastische Harzzusammensetzung zu extrudieren, wobei mindestens ein Teil des Additivs abgetrennt und entfernt wurde, wobei dieser Teil am Kopfende ist.
Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angeführt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, welche die vorliegende Erfindung verdeutlicht;
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, welche die vorliegende Erfindung verdeutlicht;
3 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, welche Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung verdeutlicht;
4 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, welche Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung verdeutlicht.
5 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, welche Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; und
6 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, welche Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung verdeutlicht.
(Beschreibung der Symbole)

1, 1': Lösungsmittel- und Harzeinlass
2: Lösungsmittelauslass
3: Heizvorrichtung
4: Reaktionsbehälter
5: Rührvorrichtung
6: Harz
7: Lösungsmittel
11: Kneter
12: Harzeinlass (Einfülltrichter)
13: Schraube
14: Heizvorrichtung
15: Zylinder
16: Motor
17: Lösungsmitteleinlass
18: Lösungsmittelauslass
19: Harzauslass (Mundstück)
20: Abzugsöffnung
21: Vakuumpumpe
22: Lösungsmittelanreicherung
23: Kühlwasserbad
24: Schneidvorrichtung
25: Harzpellets
27: Lösungsmitteleinlass
28: Lösungsmittelauslass

Beste Art der Durchführung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung um eine additivhaltige thermoplastische Harzzusammensetzung unter Erwärmung in Kontakt mit einem spezifischen Lösungsmittel zu bringen, und diese einem Kneten bei der Erwärmung zu unterwerfen, um ein Harz zu erhalten, aus welchem wenigstens ein Teil des Additivs durch ein einfaches Verfahren entfernt wurde.
Die thermoplastische Harzzusammensetzung, wie hier beschrieben, betrifft ein Ausschussstück bzw. Abfall und ein Bruchstück, gebildet in einem Formverfahren in einem Herstellungsgebiet und dergleichen, oder ein Gehäuseharz, welches an Recycel-Stationen zurück gewonnen wurde, wie weggeworfene elektrische Haushaltsgeräte. Zusätzlich umfassen die Additive Materialien, die vorzugsweise vor der Wiederverwendung und dem Recycling entfernt werden, wie Flammschutzmittel und ein Flammschutzhilfsmittel, wie auch einen Stabilisator, ein Färbungsmittel, einen Weichmacher, einen Modifikator des Fließverhaltens, ein Freisetzungsmittel und ein Antioxidationsmittel. Die Harzzusammensetzung kann eine Oberfläche aufweisen, auf welcher eine Acrylbeschichtung aufgebracht wird.
Die Flammschutzmittel, die bekannt sind, umfassen auf Phenylether basierende Flammschutzmittel, wie Decabromodiphenylether, Octabromodiphenylether, Tetrabromodiphenylether; Flammschutzmittel vom Bisphenol-A-Typ, wie Tetrabromobisphenol A (TBA); auf Brom basierende Flammschutzmittel, wie Hexabromocyclododecan, Bis(tribromophenoxy)ethan, Tritbromophenol, Ethylen-bis-tetrabromophthalimid, ein TBA-Polycarbonatoligomer, ein bromiertes Polystyrol; ein TBA-Epoxyoligomer; auf Chlor basierende Flammschutzmittel, wie ein chloriertes Paraffin, Perchlorocyclopentadecan, Chlorendiosäure; auf Phosphor basierende Flammschutzmittel; Flammschutzmittel, welche Stickstoffverbindungen enthalten; und anorganische Flammschutzmittel.
Die Flammschutzmittel können einzeln oder in einer Kombination in der thermoplastischen Harzzusammensetzung enthalten sein. Die Flammschutzmittel können eine Mischung sein, bestehend aus einem Flammschutzmittel, umfassend eine halogenierte organische Verbindung, wie ein auf Brom basierendes Flammschutzmittel und ein anorganisches Flammschutzhilfsmittel, dargestellt durch Antimontrioxid oder dergleichen, abhängig von dem Grad des Flammschutzes. Der Anteil der Flammschutzmittel ist nicht begrenzt, sie werden jedoch normalerweise mit 10 bis 20 Gew.-% relativ zu dem Gewicht der Harzmischung zugemischt.
Auf der anderen Seite kann die vorliegende Erfindung auf jedes andere thermoplastische Harz angewandt werden, wie Ethylenharze, Propylenharze und Styrolharze, und ist besonders wirksam für Styrolharze. Die Styrolharze umfassen Harze, umfassen Polystyrol, Poly-α-methylstyrol, Styrol-Butadien, Styrol-Acrylnitril, Styrol-Butadien-Acrylnitril, Styrol-Maleinanhydrid und schlagbeständiges hochschlagfestes Polystyrol.
Die oben beschriebenen Styrolharze können einzeln oder in Kombination verwendet werden. Es kann eine Mischung mit anderen Harzen sein. Das Molekulargewicht der Styrolharze ist nicht beschränkt, beträgt jedoch vorzugsweise zwischen ungefähr 3000 bis 3000000, als ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht.
Man sagt allgemein, dass während einer Gruppe von Verbindungen, die als ein "Nicht-Deca"-Typ bezeichnet werden, im Allgemeinen eine gute Löslichkeit gegenüber Lösungsmitteln für alle Zwecke zeigt, Decabromodiphenylether (populär "Decabro" bezeichnet) in einem Lösungsmittel unlöslich ist, unter auf Brom basierenden Flammschutzmitteln. Man hat jedoch durch die Untersuchung der vorliegenden Erfindung herausgefunden, dass sich jedes Flammschutzmittel vollständig in einem Lösungsmittel auflöst, wenn die Konzentration in dem Lösungsmittel ungefähr 5 % beträgt. Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Additive von dem Harzbestandteil getrennt und entfernt werden, unabhängig von der Art und dem Anteil der Additive in dem Harz, in dem die Erwärmungs- und Knetbedingungen optimiert werden. Dies ist auch ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung.
Des Weiteren können die Mittel zur Erwärmung und zum Rühren, die hier genannt werden, eine Vorrichtung sein, in welcher kontinuierliches Kneten möglich ist, wie ein Extruder, eine Spritzvorrichtung oder eine Blasformvorrichtung mit einer Einzelschraube oder Zwillingsschrauben, oder kann eine Vorrichtung sein, mit der Rührfunktion in einer Batch-Behandlungsart.
Zusätzlich kann das Lösungsmittel, welches zur Auflösung der Additive gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wiederholt durch einen Destillationsbetrieb oder durch einen Filterbetrieb der Additive wieder verwendet werden, wobei die Temperaturabhängigkeit der Löslichkeit der Additive eingesetzt wird, so dass die Menge der Verwendung gering gehalten werden kann. Des Weiteren können die Additive als ein Rückstand nach dem Entfernen des Lösungsmittels zurück gewonnen werden, ohne dass sie in die Luft diffundieren. Des Weiteren ist das Volumen der zurück gewonnenen Additive im Vergleich mit dem Gewicht des Gesamtgewichtes der Harzzusammensetzung sehr klein, so dass es unter spezieller Kontrolle gehandhabt werden kann.
Daher kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Behandlung in der Form durchgeführt werden, in welcher die Umwelt berücksichtigt wird, wie als geeignete Behandlung, die Rückgewinnung und die Wiederverwendungsbehandlung der Substanzen mit einem Potenzial hinsichtlich der Umweltverschmutzung, wie auch eine Reduktion der Menge des verwendeten Lösungsmittels.
Das Verfahren zur Behandlung einer additivhaltigen thermoplastischen Harzzusammensetzung umfasst das Erwärmen und Rühren der additivhaltigen thermoplastischen Harzzusammensetzung zusammen mit einem Lösungsmittel, um wenigstens ein Teil des Additivs bei einer Temperatur, in dem Bereich von der Glasübergangstemperatur des thermoplastischen Harzes bis zu dem Siedepunkt des Lösungsmittels, aufzulösen und das Trennen und Rückgewinnen des Lösungsmittels in einem flüssigen Zustand, wobei wenigstens ein Teil des Additivs aufgelöst ist, so dass wenigstens ein Teil des Additivs von der thermoplastischen Harzzusammensetzung getrennt und entfernt wird.
Obwohl es möglich ist, wenigstens einen Teil der Additive von der Nachbarschaft der Harzoberfläche aufzulösen, auch unter einer Temperaturbedingung der Glasübergangstemperatur der thermoplastischen Harzzusammensetzung, oder darunter, kann die Rate der Rückgewinnung klein sein und die Bedingung kann im Hinblick auf die Wirksamkeit unzureichend sein. Die Knet- und Rührbedingung bei der Glasübergangstemperatur oder darüber, bei welcher Wärmeverformung auftritt, ermöglicht die Entfernung des addi tiven Bestandteils, welcher im Inneren des Harzes vorhanden ist, was wünschenswerter ist. Des Weiteren kann das Erwärmen auf eine Temperatur des Siedepunktes des Lösungsmittels oder darüber, um wenigstens einen Teil des Additivs aufzulösen, eine thermische Zerstörung des Harzes bewirken und kann das Auflösungsverhalten des Additivs selbst verhindern, was zu einer Verringerung der Wirksamkeit der Entfernung führt. Daher ist die Behandlung unter den oben beschriebenen Temperaturbedingungen wünschenswert.
Des Weiteren gibt es ein Verfahren zur Entfernung des Lösungsmittels durch ein Vakuumbelüften eines Kneters, als ein Verfahren zur Trennung des Lösungsmittels, welches für die Reaktion verwendet wurde, von einem Harz. Dieses Verfahren gewinnt das Lösungsmittel, welches für die Reaktion verwendet wird, jedoch als ein Dampf zurück, welcher sich von der in der vorliegenden Erfindung beschriebenen Form unterscheidet, in welcher das Lösungsmittel in einem flüssigen Zustand zurück gewonnen wird. In dem Fall der Dampfrückgewinnung, kann das Additiv nicht getrennt und zurück gewonnen werden, da letzten Endes nur das Lösungsmittel zurück gewonnen wird. Das Abtrennen des Lösungsmittels in einem flüssigen Zustand, in dem wenigstens eine Teil des Additivs aufgelöst ist, ist ein wichtiger Punkt der vorliegenden Erfindung.
Der Löslichkeitsparameter des Lösungsmittels, um wenigstens einen Teil des Additivs aufzulösen, welches in der thermoplastischen Harzzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten ist, wird durch den Löslichkeitsparameterwert der thermoplastischen Harzzusammensetzung + 1 ((MPa)^0,5 als die Einheit) charakterisiert.
Es ist möglich, das Harz aufzulösen, indem das Lösungsmittel verwendet wird, welches einen Löslichkeitsparameter zeigt, der fast der gleiche wie der des Harzes ist. Indem das Lösungsmittel verwendet wird, welches einen Löslichkeitsparameter aufweist, der die in der vorliegenden Erfindung beschriebene Bedingung zeigt, kann die Löslichkeit des Harzes selbst unterdrückt werden, und gleichzeitig die Löslichkeit des additiven Bestandteils verbessert werden, so dass es möglich wird, die beste Behandlung durchzuführen.
Insbesondere umfasst das Lösungsmittel vorzugsweise wenigstens eines gewählt aus auf Glycol basierenden Lösungsmittel, auf Glycolether basierenden Lösungsmittels, auf Milchsäure und Lactat basierenden Lösungsmittel, oder auf Alkohol basierenden Lösungsmittel mit fünf oder mehr Kohlenstoffatomen. Diese Lösungsmittel weisen normalerweise einen relativ hohen Siedepunkt auf, und existieren in einem flüssigen Zustand, sogar während des Erwärmens und Rührens, und der Erwärmungs- und Rührbehand lung. Zusätzlich haben sie häufig einen hohen Flammpunkt, welcher als bevorzugt betrachtet wird, da die Arbeitsumgebung sicherer ist.
Die Gruppe der oben beschriebenen Verbindungen umfasst Ethylenglycol, Diethylenglycol, Propylenglycol, Dipropylenglycol, Diethylenglycolmethylether, Diethylenglycolethylether, Diethylenglycolpropylether, Diethylenglycolbutylether, Propylenglycolmethylether, Propylenglycolethylether, Propylenglycolpropylether, Dipropylenglycolmethylether, Dipropylenglycolethylether, Dipropylenglycolpropylether, Dipropylenglycolbutylether, Triethylenglycolmethylether, Triethylenglycolethylether, Triethylenglycolproplyether, Triethylengylcolbutylether, Tripropylenglycolmethylether, Tripropylenglycolethylether, Tripropylenglycolpropylether, Tripropylenglycolbutylether, Ethyllactat, Butyllactat, 1-Pentanol, 2-Methyl-1-buthanol, Iso-pentylalkohol, 1-Hexanol, 2-Methyl-1-pentanol, 4-Methyl-2-pentanol, 1-Hepthanol, 2-Ethyl-1-hexanol, 3,5,5-Trimethyl-1-hexanol und 1-Decanol.
Bezüglich des in der vorliegenden Erfindung zu verwendenden Lösungsmittels, kann die höhere Konzentration der oben beschriebenen Verbindungen die Unlöslichkeit gegenüber Styrolpolymeren steigern und die Löslichkeit gegenüber Additiven. Daher ist die Konzentration der oben beschriebenen Verbindungen vorzugsweise so hoch wie möglich. Des Weiteren ist die Konzentration wünschenswerterweise solchermaßen, dass das Lösungsmittel als ein Hauptbestandteil enthalten ist und vorzugsweise wenigstens 50 Gew.-% oder mehr des Gewichtes des gesamten Lösungsmittels beträgt.
Des Weiteren kann das Additiv, welches in der thermoplastischen Harzzusammensetzung, welche in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, enthalten ist, ein Additiv enthalten, bestehend aus zwei oder mehreren additiven Bestandteilen. In diesem Fall kann die Trennung und Entfernung mit den gleichen Lösungsmitteln und Verfahren durchgeführt werden, und ist so besonders praktikabel, es ist jedoch auch möglich, Lösungsmittel zu verwenden, die die jeweiligen Additive auflösen können, obwohl sie mit der Wirksamkeit der Entfernung und der Komplexität des Verfahrens verbunden sind. Des Weiteren kann das Verfahren zur Entfernung unterschiedlicher Arten von Additiven, die Trennung und Entfernung spezifischer additiver Bestandteile umfassen, indem zwei oder mehr unterschiedliche Lösungsmittel vermischt werden. Alternativ ist es möglich, Schritte zu unternehmen, in dem das oben beschriebene Behandlungsverfahren entsprechend der Anzahl der additiven Arten wiederholt wird, d. h., nachdem Additiv 1 entfernt und abgetrennt wurde, wird ein Additiv 2 abgetrennt und entfernt und des Weiteren wird ein Additiv 3 abgetrennt und entfernt. Daher müssen eine Vielzahl von Vorrichtungen in solch einer Weise bereitgestellt werden, dass das Additiv 1 in einer Vorrichtung 1 und das Additiv 2 in einer Vorrichtung 2 entfernt wird.
Des Weiteren wird ein Verfahren vorgeschlagen, welches auch den Fall behandeln kann, bei welchem die in der thermoplastischen Harzzusammensetzung enthaltenen Additive ein auf Brom basierendes Flammschutzmittel und ein auf Antimon basierendes Flammschutzhilfsmittel umfassen. Das Lösungsmittel, welches wenigstens ein Teil des auf Brom basierenden Flammschutzmittels auflöst, umfasst wenigstens eins, gewählt aus einer Gruppe aus auf Glycol basierenden Lösungsmitteln, auf Glycolether basierenden Lösungsmitteln, auf Lactat basierenden Lösungsmitteln oder auf Alkohol basierenden Lösungsmitteln mit fünf oder mehr Kohlenstoffatomen. Des Weiteren umfasst das Lösungsmittel, welches wenigstens ein Teil des auf Antimon basierenden Flammschutzhilfsmittels auflöst, ein Lösungsmittel, gewählt aus Ethylenglycol oder Propylenglycol. Man hat zu diesem Zeitpunkt herausgefunden, dass die Verwendung der jeweiligen Lösungsmittel die Abtrennung und Entfernung wenigstens eines Teils jedes des auf Brom basierenden Flammschutzmittels und des auf Antimon basierenden Flammschutzhilfsmittels aus der thermoplastischen Harzzusammensetzung ermöglicht.
Des Weiteren hat man zu diesen Zeitpunkt herausgefunden, dass, wenn das auf Brom basierende Flammschutzmittel und das auf Antimon basierende Flammschutzhilfsmittel in der thermoplastischen Harzzusammensetzung enthalten sind, die Wirksamkeit der Entfernung von der Größenordnung der Entfernung abhängt. Insbesondere ist es möglich, das auf Brom basierende Flammschutzmittel und das auf Antimon basierende Flammschutzhilfsmittel wirksam aus der thermoplastischen Harzzusammensetzung zu entfernen, indem wenigstens ein Teil des auf Brom basierenden Flammschutzmittels aus der thermoplastischen Harzzusammensetzung abgetrennt und entfernt wird, indem das Lösungsmittel verwendet wird, welches aus wenigstens einem besteht, gewählt aus auf Glycol basierenden Lösungsmitteln, auf Glycolether basierenden Lösungsmitteln, auf Glycolether basierenden Lösungsmitteln, auf Lactat basierenden Lösungsmitteln oder auf Alkohol basierenden Lösungsmitteln mit fünf oder mehr Kohlenstoffatomen, als das Lösungsmittel zur Auflösung wenigstens eines Teils des auf Brom basierenden Flammschutzmittels, und anschließend durch Abtrennen und Entfernen wenigstens eines Teils des auf Antimon basierenden Flammschutzhilfsmittels aus der thermoplastischen Harzzusammensetzung, unter Verwendung des Lösungsmittels, gewählt aus Ethylenglycol oder Propylenglycol als das Lösungsmittel zur Auflösung wenigstens eines Teils des auf Antimon basierenden Flammschutzhilfsmittels.
Die Vorrichtung zur Behandlung der thermoplastischen Harzzusammensetzug, enthaltend das Additiv gemäß der vorliegenden Erfindung, hat Mittel zur Einfüllung des Lösungsmittels, um wenigstens ein Teil des Additivs aufzulösen und für die thermoplastische Harzzusammensetzung, welche das Additiv enthält, Mittel zum Erwärmen auf eine Temperatur in dem Bereich von der Glasübergangstemperatur des thermoplastischen Harzes bis zu dem Siedepunkt des Lösungsmittels, Mittel zum Rühren der thermoplastischen Harzzusammensetzung, welche das Additiv und/oder das Lösungsmittel enthält, und Mittel zur Trennung des Lösungsmittels, wobei wenigstens ein Teil des Additivs aufgelöst wird und an die Außenseite der Behandlungsvorrichtung in einem flüssigen Zustand abgegeben wird.
Wie in 1 dargestellt, ist eine spezifische Vorrichtung ein Reaktionsbehälter 4, mit einer Rührfunktion 5, mit Lösungsmittel- und Harzeinlässen 1, 1', einem Auslass 2 um das Lösungsmittel abzutrennen, in welchem wenigstens ein Teil eines Additivs aufgelöst ist, und eine Heizvorrichtung 3.
Die Mittel zum Einfüllen des Lösungsmittels und der thermoplastischen Harzzusammensetzung können einen Einlass umfassen, welcher das Einfüllen beider Materialien teilt, oder kann unterschiedliche Einlässe für die jeweiligen Materialien umfassen. Alternativ werden das Lösungsmittel und die Harzzusammensetzung zuvor vermischt und verknetet, bevor sie den Mitteln zum Einfüllen zugeführt werden. Des Weiteren kann, obwohl der Auslass zur Abtrennung des Lösungsmittels, in welchem wenigstens ein Teil des Additivs aufgelöst ist, bereitgestellt werden muss, der Rest der Harzzusammensetzung auf verschiedene Arten entnommen werden. Er kann aus dem Harzeinlass entnommen werden, ohne dass ein spezifischer Auslass bereitgestellt wird, oder ein spezifischer Auslass kann für das Harz bereitgestellt werden. Es ist wünschenswert, eine gewünschte Harzzusammensetzung durch eine einzige Behandlung des Erwärmens und Rührens und Abtrennens eines Lösungsmittels zu erhalten, es können jedoch auch zwei oder mehr Behandlungen ohne Problem durchgeführt werden, im Hinblick auf die Entfernungsrate oder die Betreibbarkeit.
Zusätzlich setzt eine Vorrichtung zur Behandlung der thermoplastischen Harzzusammensetzung, welche das Additiv gemäß der vorliegenden Erfindung enthält, eine einzelne oder eine Vielzahl von Schrauben ein, die mit einer mittleren Achse in einem Zylinder verbunden sind, welcher einen Heizmechanismus enthält. Ein Antriebsmechanismus ist an dem Basisende der Schraubenachse bereitgestellt, um diese zu rotieren, und ein Einlass für die thermoplastische Harzzusammensetzung, enthaltend das Additiv und ein Einlass für das Lösungsmittel zur Auflösung wenigstens eines Teils des Additivs, sind in der Nachbarschaft des Basisendes der Schraubenachse bereitgestellt. Die Schraubenachse ist derart angeordnet, dass sie ihre Rotation, die additivhaltige thermoplastische Harzzusammensetzung und das Lösungsmittel von der Basisendenseite zur Kopfendenseite hin transferiert, während diese Druck ausgesetzt sind, erhitzt und durchgeknetet werden. An einer Position, welche der Kopfendenseite näher ist als dem Einlass, ist ein Auslass bereitgestellt, um das Lösungsmittel im flüssigen Zustand auszulassen, wobei im Lösungsmittel mindestens ein Teil des Additivs aufgelöst ist. An dem Kopfende ist eine Extrusionssektion bereitgestellt, um die geknetete und geschmolzene thermoplastische Harzzusammensetzung zu extrudieren, wobei wenigstens ein Teil des Additivs abgetrennt und entfernt wurde.
Wie in 2 dargestellt, umfasst eine spezifische Vorrichtung, welche in der Lage ist, die vorliegenden Erfindung auszuüben, einen typischen Extruder 11 mit einem Lösungsmitteleinlass 17 und einem Lösungsmittelauslass 18, welcher mit einem Einfülltrichter 12 bereitgestellt ist, der ein Harzeinlass ist, eine Schraube 13, um das eingefüllte Harz zu einer Kopfendenseite unter Kneten zu transferieren, wobei die Schraube 13 in einem Zylinder 15 mit einer Heizvorrichtung 14 gehalten wird, einem Motor 16, um die Schraubenachse zu rotieren, ist an dem Basisende der Schraube 13 angeordnet, und einem Harzauslass 19.
Der Extruder 11 umfasst einen einzelnen Extruder und eine Zwillingsextruder, in diesem Fall ist jedoch der Zwillingsextruder mit einer hohen Knetwirkung besonders geeignet. Zu diesem Zeitpunkt kann ein Separator vom Filtertyp in der Nähe des Lösungsmittelauslasses bereitgestellt werden, um ein Lösungsmittel mit niedriger Viskosität von einer Harzzusammensetzung abzutrennen. Alternativ kann die Trennung auch gesteigert werden, indem die Neigung und die Form der Schraube eingestellt wird. Jedes Verfahren kann verwendet werden, um ein Lösungsmittel von einem Harz abzutrennen. Zusätzlich kann eine Belüftung als ein Entlüftungsanschluss bereitgestellt werden, um ein Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt, welches zum Kneten verwendet wurde, an einer Position zwischen dem Lösungsmittelauslass und dem Harzeinlass zu entfernen. Des Weiteren kann die Belüftung auch als ein Dampfbestandteil zurück gewonnen werden, unter Verwendung von Mitteln, wie einer Vakuumpumpe.
Eine weiter bevorzugte Vorrichtung zur Behandlung einer thermoplastischen Harzzusammensetzung, welche ein Additiv gemäß der vorliegenden Erfindung enthält, ist eine mit einem Einlass für das Lösungsmittel, um wenigstens einen Teil des Additivs und einem Auslass zum Auslassen des Lösungsmittels in einem flüssigen Zustand, wobei wenigstens ein Teil des Additivs aufgelöst wurde, wobei der Einlass und der Auslass in dieser Reihenfolge ein Paar von dem Basisende bis zu dem Kopfende bilden, und wenigstens zwei oder mehr der Paare wiederholt angeordnet sind. Obwohl ein Einlass 17 und ein Auslass 18 in 2 bereitgestellt sind, können der Einlass und der Auslass in einer großen Anzahl bereitgestellt werden, in Bezug auf die Entfernungsrate des zu entfernenden Additivs. Der wichtige Punkt ist, dass der Einlass und der Auslass vorzugsweise wiederholt in dieser Reihenfolge von der Basisendenseite bis zu der Kopfendenseite angeordnet sind.
Zusätzlich ist bei der Vorrichtung zur Behandlung der additivhaltigen thermoplastischen Harzzusammensetzung, gemäß der vorliegenden Erfindung, der Auslass zum Auslassen des Lösungsmittels in einem flüssigen Zustand, in welchem wenigstens ein Teil des Additivs aufgelöst ist, vorzugsweise an einer tieferen Seite als die Schraubenachse angeordnet. Solch eine Form kann die Wanderung des Lösungsmittels an der Kopfendenseite reduzieren, wobei das Lösungsmittel in einer flüssigen Form von einer oberen Seite ausgelassen wird. Daher ist es möglich, das restliche Lösungsmittel in dem Harz zu reduzieren und die Belüftungsbehandlung oder dergleichen, welche folgt, zu verringern.
Wie oben beschrieben, ist es möglich, die Vorrichtungen, die in den 1 und 2 dargestellt sind, in einer mehrfachen Anzahl zu kombinieren, wobei die Behandlungsvorrichtung bereitgestellt wird, die eine ausgezeichnete Leistungsfähigkeit bereitstellen kann. Zum Beispiel kann, in dem Fall, in dem eine Vielzahl von Additiven enthalten ist, ein additiver Bestandteil 1 durch eine Batch-Behandlung unter Rühren entfernt werden, und anschließend kann ein additiver Bestandteil 2 durch eine kontinuierliche Behandlung durch Kneten entfernt werden. Des Weiteren ermöglicht auch in dem Fall, dass nur ein Additiv vorhanden ist, die Verwendung unterschiedlicher Lösungsmittel die Maximierung der Entfernungsrate.
Die vorliegende Erfindung wird nunmehr im Detail unter Bezugnahme auf die Beispiele beschrieben.
(Beispiel 1)
In dem vorliegenden Beispiel wurde eine thermoplastische Harzzusammensetzung, bestehend aus einem aus Brom basierenden Flammschutzmittel, mit einer Tetrabromobisphenol A-Basisstruktur als ein additiver Bestandteil, und Polystyrol (ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht des Harzes von 105000 und ein Löslichkeitsparameter von Polystyrol von 18,6) als ein Harzbestandteil hergestellt, und der Flammschutzbestandteil, welcher in der Harzzusammensetzung enthalten war, sollte abgetrennt werden. Zu diesem Zeitpunkt wurde die Menge des Flammschutzmittels so eingestellt, dass es mit 15 Gewichtsteilen relativ zu der Harzzusammensetzung enthalten war.
Eine schematische Übersicht einer Vorrichtung zur Verwendung in dem vorliegenden Beispiel ist in 3 dargestellt. Die Vorrichtung ist ein Reaktionsbehälter 4 mit einer Rührfunktion 5, mit Lösungsmittel- und Harzeinlässen 1, 1', einem Auslass 2, um das Lösungsmittel, in welchem wenigstens ein Teil des Flammschutzmittels aufgelöst ist, abzutrennen und einer Heizvorrichtung 3.
Die Harzzusammensetzung wurde zunächst auf Blöcke bzw. Stücke mit ungefähr 5 mm² gemahlen und der Vorrichtung aus 3 zusammen mit Dipropylenglycol 7 (ein Löslichkeitsparameter von 20,5) zugeführt, gefolgt von dem Rühren bei ungefähr 180°C für zwei Stunden. Die Flüssigkeit, in welcher das Flammschutzmittel aufgelöst war, wurde anschließend aus dem Auslass zurück gewonnen. Nachdem die Vorrichtung ausreichend lange stand um abzukühlen, wurde der Harzbestandteil 6 aus dem Einlass zurück gewonnen.
Die restliche Menge des Flammschutzmittels in dem erhaltenen Harz wurde durch GPC bestimmt und man fand heraus, dass das Flammschutzmittel auf bis zu 5 % entfernt wurde, gegenüber 100 % anfänglichem Gewicht. Zusätzlich wurden die gewichtsgemittelten Molekulargewichte für die Polystyrole vor und nach der Behandlung bestimmt, und es fand sich kein deutlicher Unterschied hinsichtlich der Änderung des Molekulargewichts. Daher konnte das zurück gewonnene Polystyrol wieder als Ausgangsmaterial verwendet werden. Das restliche Lösungsmittel in dem Harz betrug ungefähr 8 %. Man fand heraus, dass 98 % des anfänglichen Gewichts des ursprünglichen Lösungsmittels durch Verfestigen und Abtrennen des Flammschutzmittelbestandteils durch Destillation zurück gewonnen werden konnten.
(Beispiel 2)
In dem vorliegenden Beispiel wurde eine thermoplastische Harzzusammensetzung, bestehend aus einem aus Brom basierenden Flammschutzmittels aus Decabromodiphenylether als ein additiver Bestandteil und Polystyrol (ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht des Harzes von 100000 und ein Löslichkeitsparameter des Polystyrols von 18,6) als ein Harzbestandteil hergestellt, und der Flammschutzmittelbestandteil, welcher in der Harzzusammensetzung enthalten war, sollte abgetrennt werden. Zu diesem Zeitpunkt wurde die Menge des Flammschutzmittels so eingestellt, dass 12 Gewichtsteile relativ zu der Harzzusammensetzung enthalten waren.
Eine schematische Ansicht der Vorrichtung zur Verwendung in dem vorliegenden Beispiel ist in 4 dargestellt. Diese Vorrichtung umfasst einen Zwillingsschraubenextruder 11 mit einem Lösungsmitteleinlass 17 und einem Lösungsmittelauslass 18, welcher mit einem Einfülltrichter 12 bereitgestellt wird, d. h. einem Einlass eines Harzes, eine Schraube 13, um das eingefüllte Harz zu der Kopfendenseite unter Kneten zu transferieren, wobei die Schraube 13 in einem Zylinder 15 mit einer Heizvorrichtung 14 gehalten wird, einem Motor 16, um die Schraubenachse, die an dem Basisende der Schraube 13 angeordnet ist, zu rotieren, und einem Harzauslass 19.
Die Heizvorrichtung 14 für den Zylinder 15 wurde zunächst auf 180°C eingestellt. Die Harzzusammensetzung wurde grob auf 5 mm² gemahlen und von dem Einfülltrichter 12 zugeführt und Dipropylenglycol (ein Löslichkeitsparameter von 20,5) wurde von dem Lösungsmitteleinlass 17 zugegeben, und sie wurden einer Erwärmungs- und Knetbehandlung unterworfen. Zu diesem Zeitpunkt wurde das Segment der Schraube 13 eingestellt, so dass das Lösungsmittel, in welchem der Flammschutzmittelbestandteil aufgelöst war, von dem Auslass 18 ausgelassen wurde.
Das Lösungsmittel wurde in einer Menge von 5,0 relativ zu der Menge des eingefüllten Harzes von 1,0 eingefüllt, die Menge des zurück gewonnenen Lösungsmittel betrug 4,9, nachdem die Zunahme des abgetrennten Flammschutzmittels und die Abnahme im Hinblick auf das Lösungsmittel, welches in dem Harz zurückblieb, berechnet wurden. Anschließend wurde eine Vakuumpumpe 21 an einer Abzugöffnung 20 durch eine Lösungsmittelanreicherung 22 bereitgestellt; das Harz wurde aus einem Harzauslass 19 ausgelassen; und Harzpellets 25 wurden durch ein Kühlbad 23 und einen Schneider 24 erhalten.
Die restliche Menge des Flammschutzmittels in dem erhaltenen Harz wurde durch GPC bestimmt und man fand heraus, dass das Flammschutzmittel auf bis zu 5 % relativ zu 100 % Anfangsgewicht entfernt wurde. Zusätzlich wurden die gewichtsgemittelten Molekulargewichte für die Polystyrole vor und nach der Behandlung bestimmt und kein deutlicher Unterschied wurde hinsichtlich der Änderung des Molekulargewichts gefunden. Daher war das zurück gewonnene Polystyrol als ein Ausgangsmaterial wieder verwendbar. Das restliche Lösungsmittel in dem Harz betrug ungefähr 2 %. Man fand heraus, dass 98 % des anfänglichen Gewichts des ursprünglichen Lösungsmittels durch Verfestigen und Abtrennen der Flammschutzbestandteile durch Destillation zurück gewonnen werden konnten.
(Beispiel 3)
In dem vorliegenden Beispiel wurde die gleiche thermoplastische Harzzusammensetzung, wie in Beispiel 2 verwendet, hergestellt, und die Entfernungsbehandlung eines Flammschutzmittels wurde unter Verwendung der in 5 dargestellten Vorrichtung durchgeführt. Der Unterschied zwischen den 4 und 5 ist, dass zusätzlich zu einem Lösungsmitteleinlass 17 und einem Lösungsmittelauslass 18, ein weiteres Paar Lösungsmitteleinlass 27 und Lösungsmittelauslass 28 an Positionen bereitgestellt war, die dem Kopfende näher waren.
Die Heizvorrichtung 14 für den Zylinder 15 wurde auf 170°C eingestellt. Die Harzzusammensetzung wurde grob auf 5 mm² gemahlen und von dem Einfülltrichter 12 zugeführt und Propylenglycol (ein Löslichkeitsparameter von 25,8) wurde von dem ersten Lösungsmitteleinlass 17 zugegeben, und sie wurden einer Erwärmungs- und Knetbehandlung unterworfen. Zu diesem Zeitpunkt wurde das Segment der Schraube 13 eingestellt, so dass das Lösungsmittel, in welchem der Flammschutzmittelbestandteil aufgelöst war, durch den ersten Auslass 18 ausgelassen wurde. Der gleiche Betrieb wurde für den zweiten Lösungsmitteleinlass 27 und den zweiten Lösungsmittelauslass 28 durchgeführt. Zu diesem Zeitpunkt wurden sowohl das erste als auch das zweite Lösungsmittel in einer Menge von 5,0 relativ zu der Menge des eingefüllten Harzes von 1,0 eingefüllt. Die Menge des zurück gewonnenen Lösungsmittels betrugen 4,9 und 4,8 für das erste und zweite. Anschließend wurde eine Vakuumpumpe 21 an einer Abzugsöffnung 20 bereitgestellt, durch eine Lösungsmittelanreicherung 22; das Harz wurde aus einem Harzauslass 19 ausgelassen; und Harzpellets 25 wurden durch ein Kühlbad 23 und eine Schneidvorrichtung 24 bereitgestellt.
Die restliche Menge der Flammschutzmittel in dem erhaltenen Harz wurden durch GPC bestimmt und man fand heraus, dass das Flammschutzmittel auf bis zu 1,8 % relativ zu 100 % anfängliches Gewicht entfernt wurde. Die Menge des eingefüllten Lösungsmittels wurde im Vergleich mit Beispiel 2 erhöht, und man fand heraus, dass das in dem thermoplastischen Harz enthaltene Flammschutzmittel in höheren Mengen entfernt wurde. Zusätzlich wurden die gewichtsgemittelten Molekulargewichte für Polystyrole vor und nach der Behandlung bestimmt, und es wurde kein deutlicher Unterschied hinsichtlich der Änderung des Molekulargewichts gefunden. Daher wurde das zurück gewonnene Polystyrol geeignet als ein Ausgangsmaterial betrachtet. Das restliche Lösungsmittel in dem Harz betrug ungefähr 3 %. Wenn die Behandlung mit der Vakuumpumpe an der Abzugsöffnung nicht durchgeführt wurde, betrug es ungefähr 8 %. Daher wurde die Wirkung der Hinzufügung einer Abzugsöffnung bestätigt. Man fand heraus, dass 98 % des anfänglichen Gewichts des ursprünglichen Lösungsmittels durch Verfestigen und Trennen des Flammschutzmittelbestandteils durch Destillation zurück gewonnen werden konnten.
(Beispiel 4)
In dem vorliegenden Beispiel wurde die gleiche thermoplastische Harzzusammensetzung wie in Beispiel 2 verwendet hergestellt, und die Entfernungsbehandlung eines Flammschutzmittels wurde unter Verwendung der in 6 dargestellten Vorrichtung durchgeführt. Der Unterschied zwischen den 5 und 6 ist, dass zwei Lösungsmittelauslässe 18 und 28 an Positionen bereitgestellt sind, die niedriger angeordnet sind als der Kneter.
Die Heizvorrichtung 14 für den Zylinder 15 wurde zunächst auf 180°C eingestellt. Die Harzzusammensetzung wurde grob auf 5 mm² gemahlen, und wurde von dem Einfülltrichter 12 zugeführt, und Dipropylenglycol (ein Löslichkeitsparameter von 20,5) wurde von dem ersten Lösungsmitteleinlass 17 zugegeben und sie wurden einer Erwärmungs- und Knetbehandlung unterworfen. Zu diesem Zeitpunkt wurde das Segment der Schraube 13 so eingestellt, dass das Lösungsmittel, in welchem der Flammschutzmittelbestandteil aufgelöst war, aus dem ersten Auslass 18 ausgelassen wurde. Der gleiche Betrieb wurde für den zweiten Lösungsmitteleinlass 27 und den zweiten Lösungsmittelauslass 28 durchgeführt. Zu diesem Zeitpunkt wurden sowohl das erste als auch das zweite Lösungsmittel in einer Menge von 5,0 relativ zu der Menge des eingefüllten Harzes von 1,0 gefüllt. Die Mengen des zurück gewonnenen Lösungsmittels betrugen 4,9 und 5,0 für das erste und zweite Lösungsmittel. Anschließend wurde eine Vakuumpumpe 21 an einer Belüftung 20 durch eine Lösungsmittelanreicherung 22 bereitgestellt; das Harz wurde aus einem Harzauslass 19 ausgelassen, und Harzpellets 25 wurden durch ein Kühlbad 23 und einen Schneider 24 erhalten.
Die restliche Menge des Flammschutzmittels in dem erhaltenen Harz wurde durch GPC bestimmt und man fand heraus, dass das Flammschutzmittel auf bis zu 1,2 % relativ zu 100 % Anfangsgewicht entfernt wurde. Zusätzlich wurden die gewichtsgemittelten Molekulargewichte für die Polystyrole vor und nach der Behandlung bestimmt, und man fand keinen deutlichen Unterschied hinsichtlich der Änderung des Molekulargewichts. Daher konnte das zurück gewonnene Polystyrol als Ausgangsmaterial wieder verwendet werden. Das restliche Lösungsmittel in dem Harz betrug ungefähr 1 %, was weniger als in Beispiel 3 war. Man fand heraus, dass 98 % des anfänglichen Gewichts des ursprünglichen Lösungsmittels zurück gewonnen werden konnten, indem der Flammschutzmittelbestandteil durch Destillation verfestigt und abgetrennt wurde.
(Beispiel 5)
In dem vorliegenden Beispiel wurde eine thermoplastische Harzzusammensetzung, bestehend aus 15 Gew.-% eines Flammschutzmittels auf Brombasis aus auf Tetrabromobisphenol A basierender Epoxid vom Oligomertyp und 3 Gewichtsteile Antimontrioxid als additiver Bestandteil und hochzähes Polystyrol (gewichtsgemitteltes Molekulargewicht des Harzes 120000 und Löslichkeitsparameter von 17,6 bis 18,6) als ein Harzbestandteil hergestellt. Der Flammschutzmittelbestandteil und das Flammschutzmittelhilfsmittel, welches in der Harzzusammensetzung enthalten war, sollten abgetrennt werden. Die Vorrichtung, welche in 6 dargestellt ist, wurde für die Trennbehandlung verwendet.
Die Heizvorrichtung 14 für den Zylinder 15 wurde auf 180°C eingestellt. Die Harzzusammensetzung wurde grob auf 5 mm² gemahlen und wurde von dem Einfülltrichter 12 zugeführt und Dipropylenglycol (ein Löslichkeitsparameter von 20,5) wurde in einer Menge des fünffachen Gewichts des eingefüllten Harzes von dem ersten Lösungsmitteleinlass 17 eingefüllt und sie wurden Erwärmungs- und Knetbehandlung unterworfen. Zu diesem Zeitpunkt wurde das Segment der Schraube 13 eingestellt, so dass das Lösungsmittel, in welchem die Flammschutzmittelbestandteile aufgelöst waren, aus dem ersten Auslass 18 ausgelassen wurde. Anschließend wurde Ethylenglycol (ein Löslichkeitsparameter von 29,9) in einer Menge des dreifachen Gewichts des eingefüllten Harzes von dem zweiten Lösungsmitteleinlass 27 zugegeben und sie wurden der gleichen Erwärmungs- und Knetbehandlung unterworfen, bevor das Lösungsmittel von dem zweiten Auslass 28 ausgelassen wurde. Die Mengen des zurück gewonnenen Lösungsmittels betrugen 4,9 und 3,0 für das erste und zweite Lösungsmittel. Anschließend wurde eine Vakuumpumpe 21 an einer Abzugsöffnung 20 durch eine Lösungsmittelanreicherung 22 bereitgestellt; das Harz wurde aus einem Harzauslass 19 ausgelassen; und Harzpellets 25 wurden durch ein Kühlbad 23 und eine Schneidvorrichtung 24 erhalten.
Die restliche Menge des Flammschutzmittels in dem erhaltenen Harz wurde durch GPC bestimmt, und man fand heraus, dass das Flammschutzmittel auf bis zu 1,8 % relativ zu 100 % des anfänglichen Gewichts entfernt wurde. Des Weiteren wurde durch eine fluoreszierende Röntgenstrahlanalyse bestätigt, dass sich die Konzentration von Antimon in dem Harz auf ungefähr 20 % der anfänglichen Konzentration verringert hatte. Zusätzlich wurden die gewichtsgemittelten Molekulargewichte für die Polystyrole vor und nach der Behandlung bestimmt, und man fand keinen deutlichen Unterschied hinsichtlich der Änderung des Molekulargewichts. Daher war das zurück gewonnene Polystyrol als ein Ausgangsmaterial wieder verwendbar. Das restliche Lösungsmittel in dem Harz betrug ungefähr 0,8%. Man fand heraus, dass 98 % des anfänglichen Gewichts der verwendeten Lösungsmittel durch Destillation für jedes Lösungsmittel zurück gewonnen werden konnte.
(Beispiel 6)
In der vorliegenden Erfindung wurde die Untersuchung durchgeführt, unter Verwendung der gleichen thermoplastischen Harzzusammensetzung, die in Beispiel 5 verwendet wurde. Die Behandlungsvorrichtungen, die verwendet wurden, waren auch die gleichen.
Die Heizvorrichtung 14 für den Zylinder 15 wurde auf 180°C eingestellt. Die Harzzusammensetzung, die grob auf 5 mm² gemahlen wurde, wurde von dem Einfülltrichter 12 zugeführt und Ethylenglycol (ein Löslichkeitsparameter von 29,9) wurde in einer Menge des fünffachen Gewichts des eingefüllten Harzes von dem ersten Lösungsmitteleinlass 17 eingefüllt und sie wurden einer Erwärmungs- und Knetbehandlung unterworfen. Zu diesem Zeitpunkt wurde das Segment der Schraube 13 eingestellt, so dass das Lösungsmittel, in welchem die Flammschutzmittelbestandteile aufgelöst waren, aus dem ersten Auslass 18 ausgelassen wurde. Anschließend wurde Ethylenglycol (ein Löslichkeitsparameter von 29,9) in einer Menge des dreifachen Gewichts des eingefüllten Harzes auch von dem zweiten Lösungsmitteleinlass 27 zugegeben und sie wurden der gleichen Erwärmungs- und Knetbehandlung unterworfen, bevor das Lösungsmittel von dem zweiten Auslass 28 ausgelassen wurde. Die Mengen des zurück gewonnenen Lösungsmittels betrugen 4,9 und 3,0 für das erste und zweite Lösungsmittel. Anschließend wurde eine Vakuumpumpe 21 an einer Belüftung 20 durch eine Lösungsmittelanreicherung 22 bereitgestellt; das Harz wurde aus einem Harzauslass 19 ausgelassen; und Harzpellets 25 wurden erhalten durch ein Kühlbad 23 und eine Schneidvorrichtung 24.
Die restliche Menge des Flammschutzmittels in dem erhaltenen Harz wurde durch GPC bestimmt, und man fand, dass das Flammschutzmittel mit 20 % relativ zu 100 % des anfänglichen Gewichts zurückblieb. Des Weiteren wurde durch eine fluoreszierende Röntgenstrahlanalyse bestätigt, dass sich die Konzentration von Antimon in dem Harz auf ungefähr 50 % der anfänglichen Konzentration verringert hatte. Die Entfernungsrate war geringer als Beispiel 5. Es war möglich zu bestätigen, dass die gleichen Lösungsmittel zur Entfernung beider Additive geeignet waren. Es kann jedoch festgehalten werden, dass jedes der Additive vorzugsweise mit einem anderen Lösungsmittel entfernt wird, wie in Beispiel 5, im Hinblick auf die Entfernungsrate. Zusätzlich wurden die gewichtsgemittelten Molekulargewichte für die Polystyrole vor und nach der Behandlung bestimmt, und kein deutlicher Unterschied wurde hinsichtlich der Änderung des Molekulargewichts gefunden. Daher war das zurück gewonnene Polystyrol als ein Ausgangsmaterial wieder verwendbar. Das restliche Lösungsmittel in dem Harz betrug ungefähr 0,8 %. Man fand heraus, dass 98 % des anfänglichen Gewichts des verwendeten Lösungsmittels durch Destillation zurück gewonnen werden konnte.
(Beispiel 7)
In der vorliegenden Erfindung wurde die Untersuchung durchgeführt, unter Verwendung der gleichen thermoplastischen Harzzusammensetzung wie in Beispiel 5. Die Behandlungsvorrichtungen, die verwendet wurden, waren die in 3 dargestellten, zur Behandlung der auf Brom basierenden Flammschutzmittel und die, die in 4 dargestellt ist, zur Behandlung der auf Antimon basierenden Flammschutzhilfsmittel.
Die Harzzusammensetzung wurde zunächst grob auf Blöcke bzw. Stücke mit ungefähr 5 mm² gemahlen und der Vorrichtung aus 3 zusammen mit Dipropylenglycol 7 zugeführt (ein Löslichkeitsparameter von 20,5), gefolgt von Rühren bei 180°C für zwei Stunden. Die Flüssigkeit, in welcher das Flammschutzmittel aufgelöst war, wurde anschließend von dem Auslass zurück gewonnen. Nachdem die Vorrichtung ausreichend lange stand, um abzukühlen, wurde der Harzbestandteil 6 aus dem Einlass zurück gewonnen.
Anschließend wurde die Behandlung fortgesetzt, unter Verwendung der in 4 dargestellten Vorrichtung. Insbesondere wurde die Heizvorrichtung 14 für den Zylinder 15 auf 180°C eingestellt. Die zurück gewonnene thermoplastische Harzzusammensetzung, von welcher wenigstens ein Teil der auf Brom basierenden Flammschutzmittel entfernt wurden, wurde von dem Einfülltrichter 12 zugeführt und Ethylenglycol (ein Löslichkeitsparameter von 29,9) wurde in einer Menge des dreifachen Gewichts des eingefüllten Harzes von dem Lösungsmitteleinlass 17 zugeführt und sie wurden einer Erwärmungs- und Knetbehandlung unterworfen. Zu diesem Zeitpunkt wurde das Segment der Schraube 13 eingestellt, so dass das Lösungsmittel, in welchem die Flammschutzmittelbestandteile aufgelöst waren, aus dem Auslass 18 ausgelassen wurde. Die Mengen des zurück gewonnenen Lösungsmittels betrug 3,0. Anschließend wurde eine Vakuumpumpe 21 an einer Belüftung 20 über eine Lösungsmittelanreicherung 22 bereitgestellt; das Harz wurde aus einem Harzauslass 19 ausgelassen; und Harzpellets 25 wurden durch ein Kühlbad 23 und eine Schneidvorrichtung 24 erhalten.
Die restliche Menge des Flammschutzmittels in dem erhaltenen Harz wurde durch GPC bestimmt, und man fand heraus, dass das Flammschutzmittel auf bis zu 5 % relativ zu 100 % des anfänglichen Gewichts entfernt wurde. Des Weiteren wurde durch eine fluoreszierende Röntgenstrahlanalyse bestätigt, dass sich die Konzentration von Antimon in dem Harz auf ungefähr 10 % der anfänglichen Konzentration verringert hatte. Zusätzlich wurden die gewichtsgemittelten Molekulargewichte für Polystyrol vor und nach der Behandlung bestimmt, und kein deutlicher Unterschied wurde hinsichtlich der Änderung des Molekulargewichts gefunden. Daher war das zurück gewonnene Polystyrol als ein Ausgangsmaterial wieder verwendbar. Das restliche Lösungsmittel in dem Harz betrug ungefähr 0,8%. Man fand heraus, dass 98 % des anfänglichen Gewichts des verwendeten Lösungsmittels durch Destillation für jedes der Lösungsmittel zurück gewonnen werden konnte.
(Beispiel 8)
In dem vorliegenden Beispiel wurde eine thermoplastische Harzzusammensetzung bestehend aus 0,1 Gew.-% eines auf Phenol basierenden Antioxidationsmittels und 0,3 Gew.-% eines auf Schwefel basierenden Antioxidationsmittels als additive Bestandteile und Polypropylen (ein Gewichtsgemisch des Molekulargewichts von Harz in Bezug auf Polystyrol von 100000 und ein Löslichkeitsparameter von 18,8) als ein Harzbestandteil hergestellt, und die in dem der Harzzusammensetzung enthaltenen Antioxidations bestandteile sollten abgetrennt werden. Die Vorrichtung, welche verwendet wurde, ist die gleiche, die in 3 dargestellt ist.
Die Harzzusammensetzung wurde zunächst auf Blöcke mit ungefähr 5 mm² grob gemahlen und der Vorrichtung aus 3 zusammen mit 2-Methyl-1-pentanol (ein Löslichkeitsparameter von 21,3) zugeführt, gefolgt von Rühren bei ungefähr 125°C für zwei Stunden. Die Flüssigkeit, in welcher die Additive aufgelöst waren, wurde anschließend von dem Auslass zurück gewonnen. Nachdem die Vorrichtung ausreichend lange stand um abzukühlen, wurde der Harzbestandteil aus dem Einlass zurück gewonnen.
Die restliche Menge der Additive, in dem erhaltenen Harz, wurde durch GPC bestimmt, und mit den anfänglichen Peaks verglichen, und man fand, dass die Additive bis auf 3 relativ zu 100 % des anfänglichen Gewichts entfernt wurden. Zusätzlich wurden die gewichtsgemittelten Molekulargewichte für die Harze vor und nach der Behandlung bestimmt, und kein deutlicher Unterschied wurde hinsichtlich der Änderung des Molekulargewichts gefunden. Daher war das zurück gewonnene Harz als ein Ausgangsmaterial wieder verwendbar. Das restliche Lösungsmittel in dem Harz betrug ungefähr 3 %.
(Beispiel 9)
In der vorliegenden Erfindung wurde die Untersuchung durchgeführt, unter Verwendung der gleichen Harzzusammensetzung wie die in Beispiel 6 verwendete.
Die Harzzusammensetzung wurde zunächst grob auf Blöcke mit ungefähr 5 mm² gemahlen, und der Vorrichtung aus 3 zusammen mit Ethyllactat (ein Löslichkeitsparameter von 20,5) zugeführt, gefolgt von Rühren bei ungefähr 170°C für zwei Stunden. Die Flüssigkeit, in welcher die Additive aufgelöst waren, wurde anschließend aus dem Auslass ausgelassen. Nachdem die Vorrichtung ausreichend lange stand um abzukühlen, wurde der Harzbestandteil aus dem Einlass zurück gewonnen.
Die restliche Menge der Additive in dem erhaltenen Harz wurde durch GPC bestimmt, indem sie mit den anfänglichen Peaks verglichen wurden, und man fand heraus, dass die Additive auf bis zu 2 % relativ zu 100 % des anfänglichen Gewichts entfernt wurden. Zusätzlich wurden die gewichtsgemittelten Molekulargewichte für die Harze vor und nach der Behandlung bestimmt, und kein deutlicher Unterschied wurde hinsichtlich der Änderung des Molekulargewichts gefunden. Daher waren die zurück gewonnenen Harze als ein Ausgangsmaterial wieder verwendbar. Das restliche Lösungsmittel in dem Harz betrug ungefähr 5 %.
Wie oben beschrieben, ermöglichten die Vorrichtung zur Behandlung gemäß der vorliegenden Erfindung das Abtrennen und das Entfernen der Additive, die an der thermoplastischen Harzzusammensetzung unnotwendig sind, die in entsorgten elektrischen Haushaltsgeräten verwendet wurden, welche in großen Mengen in der Zukunft entsorgt werden müssen und daher zu einem Problem werden. Zusätzlich erzielt die Wiederverwendung des Harzes eine Verringerung der Menge des Abfalls, und des Weiteren kann das Lösungsmittel, welches zur Regeneration verwendet wird, wieder verwendet werden. Daher ist die vorliegende Erfindung eine Hilfe hinsichtlich der Lösung der Umweltprobleme, die in der jetzigen Zeit benötigt wird.

Claims

Vorrichtung zur Behandlung von additivhaltigen Thermoplastharzzusammensetzungen, umfassend: einen Zylinder, welcher einen Heizmechanismus enthält; eine einzelne oder eine Mehrzahl von Schrauben, welche mit einer mittleren Achse im Zylinder verbunden sind; einen Antriebsmechanismus am Basisende der Schraubenachse, um die Schraube zu rotieren; einen Einlass für eine thermoplastische Harzzusammensetzung, welche das Additiv enthält, und einen Einlass in der Nachbarschaft des Basisende der Schraubenachse für ein Lösungsmittel, um mindestens einen Teil des Additivs aufzulösen, wobei die Schraubenachse derart angeordnet ist, dass ihre Rotation die additivhaltige thermoplastische Harzzusammensetzung und das Lösungsmittel von der Basisendenseite zur Kopfendenseite hin transferiert, während diese Druck ausgesetzt sind, erhitzt und durchgeknetet werden; einen Auslass, um das Lösungsmittel im flüssigen Zustand auszulassen, wobei im Lösungsmittel mindestens ein Teil des Additivs gelöst ist, und wobei der Auslass näher an der Kopfendenseite ist als der Einlass; und eine Harzextrusionssektion, um die geknetete und geschmolzene thermoplastische Harzzusammensetzung zu extrudieren, wobei mindestens ein Teil des Additivs abgetrennt und entfernt wurde, und wobei dieser Teil am Kopfende ist.
Die Vorrichtung zur Behandlung von additivhaltigen Thermoplastharzzusammensetzungen gemäß Anspruch 1, umfassend mindestens zwei Paare für den Einlass des Lösungsmittels zum Auflösen mindestens eines Teils des Additivs und für den Auslass, um das Lösungsmittel, in welchem mindestens ein Teil des Additivs gelöst ist, in flüssigem Zustand auszulassen, wiederholt in dieser Reihenfolge vom Basisende zum Kopfende hin angeordnet.
Die Vorrichtung zur Behandlung von additivhaltigen Thermoplastharzzusammensetzungen gemäß Anspruch 1 oder 2, worin der Auslass zum Auslassen des Lösungsmittels, in welchem mindestens ein Teil des Additivs gelöst ist, an einer niedrigeren Seite angeordnet ist als die Schraubenachse.
Die Vorrichtung zur Behandlung von additivhaltigen Thermoplastharzzusammensetzungen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, worin ein Entlüftungsauslass zur Entlüftung eines Teils des Lösungsmittels der Harzzusammensetzung zwischen dem Auslass zum Auslassen des Lösungsmittels in einem flüssigen Zustand, welches mindestens einen Teil des Additivs enthält, und dem Harzauslass ist.