SK5648Y1

SK5648Y1 - Method for pretreating polymer materials and array for making the same

Info

Publication number: SK5648Y1
Application number: SK5005-2010U
Authority: SK
Inventors: Klaus Feichtinger; Manfred Hackl; Gerhard Wendelin
Original assignee: Erema
Priority date: 2008-06-17
Filing date: 2009-06-15
Publication date: 2011-02-04
Also published as: WO2009152541A1; DK2288483T3; TWI382912B; PT2288483E; CZ20929U1; EP2288483A1; SK50052010U1; EP2288483B1; ES2467973T3; TW201000282A; AT506403B1; SI2288483T1; AT11070U1; AT506403A4; PL2288483T3; DE202009016578U1

Description

SK 5648 Υ1

Oblasť techniky

Technické riešenie sa týka spôsobu podľa úvodnej časti nároku 1, ako aj usporiadania na vykonávanie tohto spôsobu podľa nároku 8.

Doterajší stav techniky

PCR (Post Consumer Recycled) vločky (Flakes) z polyetyléntereftalátu (PET), získané z umývaných PET fliaš alebo z PET hlboko ťahaných dielov, predstavujú stále viac dôležitý zdroj surovín a obchodný tovar pre výrobu PET produktov. PET vločky sa vo väčších množstvách používajú na výrobu PET plochej fólie a PET fliaš. PET plochá fólia sa najčastejšie spracúva na hlboko ťahané produkty. Pri výrobe takýchto produktov sa môžu použiť tak zmesi nového tovaru a umývaných PCR-PET vločiek, ako aj 100 %-né vločky. Pretože je cieľom využiť konečné produkty, ako PET fľaše, PET hlboko ťahané diely, aj na použitie na potraviny, existujú rozličné spôsoby, ako urobiť vločky alebo taveniny vhodnými na použitie na potraviny. To sa podarilo napríklad Vacurema® zariadeniami.

Zostreným zákonodarstvom a zvýšenými kvalitatívnymi požiadavkami zákazníkov sa použitie vločiek, nevhodných na potraviny, na výrobu dielov, vhodných na použitie s potravinami aj v medzivrstve (A-B-A), znemožnilo alebo sťažilo. Už teda nestačí napríklad: u hlboko ťahaných dielov použiť zvonku vrstvu nového tovaru, vhodného na potraviny, ktorá slúži ako bariéra k vrstve, nevhodnej na potraviny, ale musia sa uskutočniť zodpovedajúce migračné analýzy, aby sa toto zabezpečilo aj vo výrobe.

Súčasne existuje mnoho výrobných systémov, najmä zariadenia na ploché fólie a zariadenia na predtvarovanie vstrekovaním, ktoré nie sú vstave vykonať nevyhnutné čistiace kroky pre PCR vločky. Existujú však systémy, ktoré si s touto situáciou vedia poradiť.

Ekonomická situácia ďalej prikazuje používať PCR vločky. Nie je však vždy ekonomicky opodstatnené postaviť vyššie uvedené čistiace systémy ku každému jednotlivému extrúznemu systému alebo vstrekovaciemu systému. Napríklad môžu byť tieto zariadenia príliš malé, alebo ich flexibilita je príliš malá, alebo nie je možný dostatočný kvalitatívny manažment. Preto vznikajú dve ďalšie možnosti použitia:

Variant 1: Použitie ako centrálneho čistiaceho systému pre jeden alebo viaceré extrúzne systémy, vstrekovacie systémy atď., aby sa z PCR vločiek vyrobili na potraviny vhodné vločky. Tieto vločky sa môžu v silách medziskladovať alebo priamo súčasne rozdeľovať medzi viaceré zariadenia.

Variant 2: Integrácia čistiaceho systému do umývacieho zariadenia pre PCR vločky ako dodatočný čistiaci stupeň, aby sa vyrobili na potraviny vhodné PCR vločky. Tieto PCR vločky potom môžu prísť priamo do predaja.

V zásade sa ďalej uvedené spôsoby dajú použiť pre všetky typy polyesterov, ako napríklad PBT (polybutyléntereftalát), PTT (polytrimetyléntereftalát), PEN (polyetylén-2,6-naftalát), pre zodpovedajúce modifikované PET druhy, resp. kopolyestery, ako aj ρτε rozličné aromatické polyestery kvapalných kryštálov. Popri týchto vyššie uvedených materiáloch sú spracovateľné aj oblasť polyamidov (PA), polykarbonátov (PC) a materiály biogénneho pôvodu, ako je kyselina polymliečna (PLA).

V súčasnosti má ale popri PET obaloch ekonomický význam len viac PC fliaš (v USA a Austrálii fľaše na mlieko). Množstvo PLA obalov však trvalé rastie a dá sa predvídať, že v budúcnosti vzniknú zmienky hodné prúdy kolobehu s týmto materiálom. V tomto prípade sa dajú tieto materiály taktiež spracovať týmto spôsobom čistenia. V zásade platí, že teploty a časy zotrvania sa musia prispôsobiť polyméru.

Ďalším v súčasnosti existujúcim materiálovým prúdom, ktorý existuje na použitie na balenie potravín, je oblasť polyolefínov a polystyrolov, a tu špeciálne HD- PE, PP a PS. Z týchto materiálov sa vyrábajú duté telesá alebo hlboko ťahané diely, do ktorých sa balia potraviny, ako je mlieko, jogurt, atď. Ďalším prípadom použitia sú vrecká z LD-PE (čiastočne plnené plnivami), do ktorých sa balí napríklad mlieko. Tieto materiály podliehajú veľmi často recyklácii a cieľom je priniesť tieto materiály opäť k použitiu na potraviny. Aj tu platí, ako sme už opísali vyššie, že obalové nádoby sa musia umyť a potom sa musia odstrániť prípadné migračné látky. Čistiaci systém, ako je vyššie opísané, sa dá ako dodatočný čistiaci systém integrovať do bežného umývacieho zariadenia. PP, PS hlboko ťahané produkty, ako napríklad jogurtové tégliky a HD-PE fľaše (fľaše na mlieko v USA, GB, Austrálii) a viac a viac PP-fľaše predstavujú v súčasnosti pozoruhodné materiálové prúdy.

V zásade existuje možnosť usporiadať dve alebo viaceré nádoby procesu do série alebo dve alebo viaceré nádoby procesu do paralelnej prevádzky.

Pretože neexistuje priama väzba medzi čistiacim systémom a extrúznymi systémami, sú možné dve vedenia spôsobu. S týmito systémami sa dá uskutočniť kontinuálna prevádzka alebo dávková prevádzka. Tento opis sa vykonáva na príklade na základe PET vločiek, jeho zmysel však platí pre všetky ostatné materiály so zmenenými teplotami a časmi priebehu, resp. výdrže.

SK 5648 Υ1

Variant 1: kontinuálna prevádzka

Pri kontinuálnej prevádzke sa PCR vločky naplnia pomocou stavidlového systému (posúvačové systémy, tumiketové dávkovače, atd’.) do evakuovanej alebo inertným plynom preplachovanej nádoby. Materiál sa vnesenou mechanickou energiou pomaly zohreje, vysušený vykryštalizuje a zbaví sa jedov. Vnesená energia sa kontroluje pomocou počtu otáčok nástrojov. Ako spätná informácia slúžia na nádobe umiestnené teplotné snímače, ktoré merajú dosiahnutú teplotu. Materiál sa z nádoby kontinuálne odvádza, pričom je vytvorená odovzdávacia dráha, ktorá pri prevádzke s vákuom zabezpečuje, že toto vákuum zostane v nádobe zachované. PCR vločky postupujú pomaly zhora nadol cez nádobu a zahrievajú sa a zbavujú sa jedov. Ak je to potrebné, napríklad v prípade polyesterov, dá sa zvýšiť viskozita. Ak sa použije inertný plyn, potom je ekonomicky zmysluplné použiť tiež stavidlový systém, aby sa strata inertného plynu udržiavala čo najnižšou. Je ekonomicky zmysluplné preháňať plyn v okruhu a upravovať ho znova na použitie v nádobe. Prúd inertného plynu sa môže, ak sú vytvorené viaceré nad sebou usporiadané nástroje, vnášať v každej rovine nástroja ako priečny prúd, alebo ak sa vyžaduje vyrovnanie energie zdola nahor, v protiprúde k materiálovému prúdu.

Temperovaním nástrojov, napríklad vyhrievanými miešacími nástrojmi sa dá teplota materiálu dodatočne ovplyvniť, pričom temperovanie nástrojov, ktoré môžu bežať v rôznych rovinách, prinajmenšom v jednej rovine, sa dá urobiť pre každú rovinu samostatne. Na tento účel sa cez hnací hriadeľ privádza temperovacie médium. Roviny nástrojov môžu byť pretekané v sérii, pričom najnižšia rovina bude pretekaná ako prvá. Najčastejšie ide o to, dosiahnuť vyrovnanie teplôt medzi rovinami a vo väčšine prípadov použitia sa najspodnejšia rovina nástroja ľahko chladí. Zohriate médium sa privedie k horným rovinám nástrojov a odovzdá teplo tam chladnejšiemu materiálu. V každej rovine sa prúd k nástrojom privádza paralelne, aby sa v rovine udržiavali rovnaké teplotné podmienky. V každom prípade je potrebné prevedenie cez hriadeľ smerom von a zodpovedajúce čerpadlá a zásobné nádrže a prípadne spätné chladenie vzduchom alebo vodou alebo inými médiami.

Pri všetkých spôsoboch ovplyvnenia sa krútiaci moment pohonu, resp., čo je ešte dôležitejšie, rozdelenie teploty v materiáli používa ako riadiaca veličina pre prípadné riadenie alebo manuálne vedenie procesu.

Reaktor sa prevádzkuje pod vákuom a objem, ktorý sa má odsať, sa určuje v podstate množstvom materiálu, vnesenou vnútornou a vonkajšou vlhkosťou a jedovatými látkami, ktoré sa majú čistením odstrániť.

V zásade sa má pre proces odstránenia jedov dosiahnuť vákuum s tlakom menej než 100 mbar, najmä menej než 25 mbar, výhodne menej než 10 mbar. Pritom sa má dosiahnuť teplota materiálu v spodnej oblasti viac než 130 °C, najmä viac než 150 °C, výhodne viac než 180 °C. Stredný čas zotrvania je pritom viac než 15 minút, najmä viac než 30 min., najmä viac než 40 min., výhodne viac než 60 min.

Ak sa má navyše dosiahnuť zvýšenie viskozity, potom treba dosiahnuť tlaky menšie než 10 mbar, najmä menej než 5 mbar, výhodne menej než 1 - 2 mbar, a teploty viac než 190 °C, najmä viac než 200 °C, výhodne viac než 220 °C, pričom stredný čas zotrvania v nádobe má byť viac než 40 min., najmä viac než 60 min., najmä viac než 80 min., najmä viac než 100 min.

Rýchlosť sania pri tvorbe vákua pri vstupných vlhkostiach PCR vločiek < 1 % má byť pri tlaku asi 3 mbar medzi 2 m³/kg a 8 m³/kg materiálu.

V prípade použitia inertného plynu sa v dôsledku vedenia plynu v okruhu znížia náklady, predsušením plynu sa zvýši kvalita (viskozita) vyrobených vločiek a zahriatím plynu sa zabráni ochladeniu vločiek. Vnesenie energie na zahriatie vločiek sa neuskutoční inertným plynom, ako je tomu často v iných spôsoboch. Tým sa množstvo inertného plynu výrazne zmenší a slúži len na odvedenie uvoľnenej vlhkosti, resp. jedovatých látok. Toto množstvo však bude v podstate určené vnesenou vlhkosťou. Táto oblasť je približne medzi 0,002 m³/kg/h a 0,1 m³/kg/h. Rosný bod plynu by mal byť v oblasti medzi -10 °C a -60 °C, výhodne pod -30 °C.

Variant 2: dávková prevádzka

Pri tomto druhu prevádzky sa definované množstvo vopred umytých, vysušených, obyčajne < 1 % zvyškovej vlhkosti obsahujúcich PCR vločky vnesie do nádoby, ako je vyššie opísané, s obiehajúcimi nástrojmi. Pod vákuom alebo v prúde inertného plynu sa materiál, najmä vnesením mechanickej energie, zahreje, vykryštalizuje a vyčistí na použitie na potraviny. Existuje teraz možnosť zodpovedajúco prispôsobiť parametre spôsobu podľa rozličných parametrov vstupného materiálu, ako je vstupná vlhkosť, požadované čistenie, ako aj požadované materiálové parametre východiskového materiálu, ako je zvýšenie hraničnej viskozity PCR vločiek.

Tiež je možné v širokých oblastiach prispôsobiť tak čas zotrvania, teplotu, ako aj vákuum, resp. prúdenie inertného plynu.

V každom prípade však treba prejsť nasledujúcimi krokmi procesu:

1. naplnenie materiálu

2. zahriatie, sušenie a kryštalizácia materiálu

3. čas zotrvania, resp. doba odstránenia jedov, resp. čas zvýšenia viskozity

4. voľba: ochladenie v nádobe

SK 5648 Υ1

5. výstup materiálu.

Výhodný príklad procesu čistenia:

Ako vstupný materiál sa použijú vopred umyté PCR vločky so vstupnou vlhkosťou < 0,7 % pri teplote materiálu približne 20 °C. Materiálové množstvo dávky sa v priebehu asi t = 5 -10 min. naplní pod atmosférou do reakčnej nádoby. Potom sa priloží vákuum, alebo sa privádza predovšetkým suchý, prípadne zahriaty prúd inertného plynu. Uvedenými nástrojmi sa rýchlo do materiálu privedie energia. Pritom sa vnášanie energie kontroluje zmenou počtu otáčok nástrojov, ako aj prípadne prestaviteľnými nástrojmi. Pri tomto procese zahrievania na asi 180 °C sa materiál vysuší a vykryštalizuje. Vákuum, resp. prúd inertného plynu odvedú uvoľnenú vlhkosť a jedovaté látky preč. Keď sa dosiahne viac než 180 °C, nasleduje čas zotrvania, aby sa dosiahla vhodnosť materiálu pre potraviny. Pritom sa udržiava teplota materiálu na T > 180 °C. To sa dosiahne predovšetkým zmenou počtu otáčok.

V zásade sa môže pri tomto procese uskutočňovať obmena parametrov procesu. Napríklad sa môže zvýšením času zotrvania pri určitej teplote pripustiť menšie vákuum, alebo vyššou teplotou spracovania sa dá dosiahnuť kratší čas zotrvania na čistenie.

V prípade čistenia vákuom na dosiahnutie PCR vločiek na použitie s potravinami treba výhodne dodržať nasledujúce parametre:

- tlak počas zotrvania: < 100 mbar, lepšie < 50 mbar, lepšie < 10 mbar;

- čas zotrvania: > 5 minút, lepšie > 10 minút, lepšie 20 minút, lepšie 30 minút;

- teplota počas zotrvania: >130 °C, lepšie >150 ’C, lepšie > 180 °C, lepšie > 190 °C.

Pri preplachovaní inertným plynom treba docieliť výmenu objemu nádoby najmenej 2- až 3-krát za hodinu, lepšie 4- až 5-krát za hodinu, lepšie 10-krát za hodinu. Teploty, resp. čas zotrvania zostanú v podstate rovnaké. Len sa vákuum nahradí inertným plynom, resp. sa môže udržiavať znížený tlak inertného plynu v porovnaní s atmosférou.

Keď teraz bude žiaduce popri procese čistenia zvýšenie hraničnej viskozity, toto sa dá dosiahnuť zvýšením teploty procesu, predĺžením času procesu, resp. znížením vákua.

Treba dosiahnuť teplotu vyššiu než 180 °C, lepšie > 200 °C, lepšie > 220 °C. Vákuum by malo byť menšie než 50 mbar, lepšie menšie než 10 mbar, lepšie menšie než 1 mbar, lepšie menšie než 0,5 mbar, lepšie menšie než 0,1 mbar. Čas zotrvania bude najmenej 40 min., lepšie 60 min., lepšie 90 min., lepšie 120 min., pričom čas nahor predstavuje skôr ekonomickú než technickú hranicu.

Aj tu sa dá ako odvádzacie médium pre uvoľnenú vodu alebo etylénglykol použiť suchý inertný plyn (napríklad rosný bod > -40 °C).

Ďalší príklad prípadu použitia pri spracovaní materiálu so zvýšenou vlhkosťou:

PCR vločky majú vyššiu vonkajšiu vlhkosť, napríklad 2 - 3 %. Vnútorná vlhkosť je asi 2000 - 3000 ppm. V procese zahrievania sa na nádobu pripojí len slabé vákuum, aby sa vznikajúce množstvo vodnej pary efektívne odtransportovalo z nádoby. Ďalej možno vniesť definované množstvo vzduchu alebo inertného plynu v rozsahu asi 1 - 2 m³/h, lepšie 3 - 5 m³/h, lepšie 10 m³/h, tak, že sa vlhkosť dá odsať (výplach). Namiesto vákua sa dá aj v tejto fáze použiť silné odsávacie dúchadlo so zodpovedajúcim prívodom vzduchu. Cieľom je vyviesť odparujúce sa vonkajšie množstvo vlhkosti čo najrýchlejšie z nádoby.

Až keď je vlhkosť v materiáli silne znížená, pripojí sa zvýšené vákuum, aby sa minimalizovala vnútorná vlhkosť PCR vločiek. Prípadné privádzanie médií sa zníži na 0 m³/h. Rozpoznať sa to dá buď na teplote materiálu v nádobe (tá zostane v blízkosti 100 °C, pokiaľ sa odparujú nezanedbateľné množstvá vlhkosti), alebo sa môže merať vlhkosť aj v odsávanom prúde a pod určitou prahovou hodnotou zvýšiť vákuum. Tým sa zabezpečí, že systém vákuových čerpadiel beží vždy v najúčinnejšej sacej, resp. výkonovej oblasti. Tiež sa dajú merať motorové prúdy vákuových čerpadiel a pomocou nich regulovať počet otáčok týchto čerpadiel, resp. predradených čerpadiel a zodpovedajúco zvýšiť sací objem, ktorý pri klesajúcej vlhkosti ide ruka v ruke so zvýšením vákua v reaktore.

Takýto postup bude prirodzene viesť k predĺženiu času na spracovanie dávky. Máme tu však v rukách efektívny prostriedok, ako pôsobiť proti meniacej sa vstupnej vlhkosti materiálu, najmä vtedy, keď sa zodpovedajúce spätné hlásenia o vlhkosti v odvádzanom prúde alebo prúdoch vákuových čerpadiel spracujú v riadiacich, resp. regulačných okruhoch. Ak je takýto systém zabudovaný do umývacieho zariadenia, môže sa za istých okolností nákladnejšie konečné sušenie vynechať alebo sa môže zodpovedajúco minimalizovať.

Po dosiahnutí potrebnej teploty, resp. potrebného vákua sa začína zodpovedajúci Čas zotrvania, ktorý je potrebný na odstránenie jedov, resp. na zvýšenie viskozity. Počas zotrvania sa dá analýzou odvádzaných plynov uskutočniť detekcia jedovatých látok a môžu sa zaviesť rôzne postupy. Buď sa spracovanie dávky preruší a materiál sa využije na použitie v nepotravinárskej oblasti, alebo sa čas spracovania dávky tak dlho predlžuje, kým sa neuskutoční už žiadna detekcia.

Sprievodné zariadenia, resp. opatrenia pre kontinuálny spôsob alebo dávkový spôsob:

PCR vločky sa po očistení, resp. zvýšení viskozity nemusia nevyhnutne bezprostredne priviesť k ďalšiemu spracovaniu. Z tohto dôvodu sa vločky medziskladujú v nasledujúcich zariadeniach, ako sú silá, veľké

SK 5648 Υ1 vrecia, atď. Na konci čistiaceho cyklu sú vločky horúce. Ak sa tieto vločky neprivedú priamo k spracovaniu ďalším termickým procesom, pri ktorom sa dá využiť vnútorná energia týchto vločiek, napríklad extrúziou, potom sa vločky musia ochladiť predtým, než sa môžu medziskladovať. Pri tomto procese odchádzajúce teplo sa pritom odvedie z chladiaceho média a stratilo by sa nevyužité.

Úlohou technického riešenia takto je vytvoriť spôsob a usporiadanie, ktorými sa polyméme materiály dajú účinne a hospodárne spracovať a najmä zbaviť jedovatých látok.

Podstata technického riešenia

Táto úloha je vyriešená pre uvedený spôsob charakteristickými znakmi nároku 1 a pre uvedené usporiadanie znakmi nároku 8.

Spôsob podľa tohto technického riešenia sa tak týka spôsobu čistenia, predspracovania, resp. úpravy polymémych materiálov, najmä plastových odpadov vo forme vločiek, pričom polyméme materiály, ktoré sa majú spracovať, sa v najmenej jednej nádobe, rezacom zhutňovacom stroji, resp. reaktore, najmä pod vákuom alebo inertným plynom, za stáleho miešania, resp. pohybu a prípadne drvenia (rozmeľovania), pri neustálom udržiavaní sypkosti, resp. kusovitosti, zahrejú na teplotu pod teplotou tavenia, výhodne nad teplotou skleného prechodu polymémeho materiálu, a tým súčasne, najmä v jednom kroku, vykryštalizujú, vysušia a/alebo vyčistia sa, resp. sa zbavia jedovatých látok.

Spôsob podľa tohto technického riešenia sa vyznačuje tým, že horúce polyméme materiály sa následne ochladia, najmä na teplotu miestnosti, pričom pri ochladení odovzdaná, resp. uvoľnená tepelná energia sa na inom, najmä skoršom (podľa neskoršej formulácie to má byť miestne predradenom) mieste opäť zavedie, resp. vráti do procesu. Týmto spôsobom sa dá uvedený materiál spracovať účinne, s úsporou energie a hospodárne.

Ďalšie výhodné uskutočnenia spôsobu sa nachádzajú v závislých nárokoch: Podľa jedného výhodného rozvinutia je výhodné, keď sa polyméme materiály pred ich spracovaním v reaktore podrobia predchádzajúcemu umývaniu, sušeniu a/alebo predkryštalizácií. To zvyšuje kvalitu konečného produktu. Pretože aj tieto kroky potrebujú energiu, späť privedená energia sa môže využiť aj na tieto kroky. Je výhodné použiť energiu, získanú z chladiaceho média, na inom mieste, napríklad na predhriatie PCR vločiek. Táto energia sa teraz môže využiť rozlične podľa prípadu použitia. Späť získaná energia predstavuje najmenej 20 % energetického obsahu vo vločkách, lepšie 40 %, lepšie 50 - 60 %. Preto sa dá hospodárnosť takého systému výrazne zvýšiť.

V tejto súvislosti je výhodné, keď sa pri ochladení polymémych materiálov odovzdaná, resp. uvoľnená tepelná energia použije na priame alebo nepriame, resp. bezprostredné alebo sprostredkované zahriatie polymémych materiálov, najmä ešte nespracovaných, priamo v reaktore, výhodne v priebehu umývania, sušenia a/alebo kryštalizácie.

Podľa požiadaviek na konečnú kvalitu nasledujú rozličné chladiace procesy. V zásade je PET citlivý na vplyv kyslíka a vlhkosti, a to tým viac, čím horúcejší je polymér. Pretože vločky majú veľký povrch v pomere k objemu, sú v horúcom stave citlivé na zožltnutie kyslíkom a/alebo znižovanie viskozity vlhkosťou okolitého vzduchu. Preto treba počítať s týmto stavom pri chladení a pri ďalšej doprave. Čim horúcejšie sú vločky a čím vyššie sú kvalitatívne požiadavky, ktoré sa na vločky kladú, o to väčšie náklady sa musia na tento krok procesu vynaložiť.

Podľa prípadu použitia, resp. podľa konečnej kvality, ktorá sa má dosiahnuť, sa zvolia nasledujúce možnosti:

Vysoká viskozita, vysoká farebná vernosť:

V tomto prípade sa odvádzanie, resp. chladenie uskutoční suchým inertným plynom. Ak teplota vločiek klesne pod asi 130 °C, lepšie 110 °C, lepšie 100 °C, netreba očakávať žiadne nezanedbateľné negatívne ovplyvnenie materiálu a môže sa prejsť na normálny vzduch ako chladiaci, skladovací a transportný prostriedok. V každom prípade sa inertný plyn povedie v okruhu a nahromadená energia sa bude získavať späť. Vysoká viskozita, farba nie je kritická:

V tomto prípade môže sušený vzduch stačiť ako chladiace médium. Vzduch by mal byť vysušený s rosným bodom -10 °C, lepšie -20 °C, lepšie -40 °C.

Rosný bod ako miera pre vlhkosť vzduchu je odvodená, nie reálne existujúca teplota a ako taká je normálne nižšia, alebo sa rovná skutočnej teplote vzduchu. Ak sú obe rovnako veľké, vzduch je vodnou parou nasýtený. Mierou pre vlhkosť je rosný bod preto, lebo závisí obsahu vodnej pary vo vzduchu. Ak sa vodnou parou nasýtený vzduch ochladí pod rosný bod, nastane kondenzácia, ktorá sa prejaví zarosením, hmlou, rosou, resp. vo všeobecnosti zrážkami. Čím väčší je rozdiel medzi teplotou a rosným bodom, tým suchší je vzduch.

SK 5648 Υ1

Čisté odstránenie jedov (žiadne zvláštne požiadavky na farbu a viskozitu):

V tomto prípade môže stačiť už ochladenie presušeným vzduchom alebo normálnym vzduchom. Pri presušovaní vzduchu treba dosiahnuť rosný bod asi 10 °C, lepšie 5 °C, ešte lepšie 0 °C.

Toto ochladenie sa v prípade dávkového procesu môže uskutočniť aj v reaktore. Tento postup najčastejšie nebude hospodárny, pretože drahé náčinie bude blokované procesmi, ktoré sa rovnako dajú uskutočniť výhodnejšími zariadeniami.

Hospodárne môže byť použitie na ochladenie sériovo zapojenú nádobu, ktorej miešacie nástroje a/alebo ktorej plášť sú silne chladené, a ktorá je pod vákuom. Tým je zabezpečené, že oxidačné poškodenie alebo poškodenie vlhkosťou sa minimalizuje. Materiál sa v prípade kontinuálneho procesu musí dodávať cez stavidlový systém, V prípade dávkového procesu možno tento spôsob dodávania vynechať. Na konci dávkového procesu sa pomocou zodpovedajúco dimenzovaného vynášacieho závitovkového dopravníka celý materiál transportuje pod vákuom do samostatnej chladiacej nádoby. Potom sa chladiaca nádoba uzavrie a oddelí od nádoby na spracovanie (vákuum).

Namiesto vákua môže táto nádoba byť naplnená aj inertným plynom. Tento plyn je v ideálnom prípade sušený a môže to byť napríklad N₂. V tomto prípade sa prenos tepla v porovnaní s vákuom médiom zlepší.

Chladiaca nádoba má výhodne veľmi pomaly obiehajúce miešadlo, ktoré môže byť vyhotovené ako chladené. Steny sú prípadne tiež chladené a energia z vločiek sa pri miernom miešaní odovzdá chladeným dielom. Ako chladenie sa môžu použiť plynné alebo tekuté médiá.

Ak sa ochladenie polymémych materiálov uskutoční pod vákuom, je výhodné, keď sa chladenie uskutočňuje priamym stykom polymémych materiálov so stenou reaktora, chladiacej nádoby a/alebo miesiaceho a miešacieho zariadenia.

Spôsob podľa tohto technického riešenia môže byť, ako sme uviedli v úvode, vedený kontinuálne alebo ne(dis)kontinuálne, resp. ako dávkový proces.

Usporiadanie podľa tohto technického riešenia na čistenie, predspracovanie, resp. úpravu polymémych materiálov, najmä plastových odpadov vo forme vločiek, resp. na uskutočnenie spôsobu podľa tohto technického riešenia zahrnuje najmenej jednu, na privedenie vákua a/alebo na premiešame, resp. prepláchnutie inertným plynom vhodnú, z doterajšieho stavu techniky ako takú známu nádobu, rezací zhutňovací stroj, resp. reaktor s ako takým známym miesiacim a miešacím zariadením, a prípadne s drviacim zariadením na polyméme materiály. Miesiace a miešacie zariadenie materiálom pohybuje, resp. premieša ho pri otáčaní, mieša ho, zahreje, resp. ho prípadne podrví a udrží sypkosť, resp. kusovitosť materiálu.

Ďalej uvedené usporiadanie prípadne zahrnuje prinajmenšom jedno pred reaktorom predradené umývacie zariadenie, sušiace zariadenie, predkryštalizačné zariadenie a/alebo skladovacie zariadenie pre polyméme materiály, prostriedky na zahriatie polymémych materiálov v reaktore, najmä na teplotu pod teplotou tavenia, výhodne nad teplotou skleného prechodu polymémeho materiálu, prostriedky, resp. prinajmenšom jedno zariadenie na ochladenie horúcich polymémych materiálov, ako aj prostriedky na prijímanie a prevádzanie tepelnej energie, odovzdanej, resp. uvoľnenej pri ich ochladzovaní na iné, najmä predradené miesto usporiadania alebo na zariadenie, ktoré je s ním v činnom spojení, na priame alebo nepriame, resp. bezprostredné alebo sprostredkované zahriatie polymémych materiálov, najmä v umývacom zariadení, sušiacom zariadení, predkryštalizačnom zariadení, skladovacom zariadení a/alebo v reaktore samotnom. S takýmto usporiadaním sa dá uvedený spôsob viesť efektívne a s úsporou energie.

Je výhodné, keď prostriedky, resp. zariadenie na ochladenie horúcich polymémych materiálov sú zapojené za reaktorom, a že nato je výhodne vytvorená za reaktorom zapojená, samostatná, výhodne evakuovateľná chladiaca nádoba, ktorá je najmä cez nekomprimujúci vynášací závitovkový dopravník napojená na reaktor.

Reaktor sa výhodne môže použiť ako čistiaci systém v umývacom zariadení. Pri použití umývacieho zariadenia sa použije dodatočný čistiaci prístroj po vysušení vločiek. Po uskutočnenom umývaní za studená a/alebo umývam zahorúca a/alebo umývaní so zodpovedajúcimi aktívnymi, resp. čistiacimi látkami sa PCR vločky privedú k mechanickému a/alebo tepelnému sušeniu. Z ochladzovania získaná energia sa teraz dá použiť na zohriatie vody na umývanie zahorúca alebo na vytvorenie zahriateho vzduchu na tepelné sušenie PCR vločiek alebo, tak ako v ďalšom, sa energia využije na zahriatie vločiek.

Príklady uskutočnenia

Na obr. je znázornený takýto systém, resp. usporiadanie, pri ktorom je reaktor 1, resp. viacúčelový reaktor integrovaný do celkového zariadenia a tepelná energia sa výhodným spôsobom recykluje. Podľa blokovej schémy zapojenia obrázok zahrnuje celkové usporiadanie umývacieho zariadenia 20, v ktorom sa vločky 2 podrobia základnému umývaniu. Takéto umývacie zariadenia sú z doterajšieho stavu techniky známe. Následne sa vločky 2 dostanú z umývacieho zariadenia s vlhkosťou asi 3000 až 10 000 ppm do predkryštalizačného zariadenia, prípadne do zahrievacieho sila. Tam sa podrobia sušeniu a prípadne predkryštalizácii pri zvýšenej teplote. Zvýšenie teploty sa uskutoční napríklad teplým vzduchom s teplotou od 160 do 170 °C. Po6

SK 5648 Υ1 lyméme materiály zostanú v tomto zahríevacom sile počas asi od 1 hodiny do 4 hodín. Následne sa vločky 2 cez sací dopravný systém 6 vnesú do reaktora, resp. viacúčelového reaktora i. Ide pritom o bežný rezací zhutňovací stroj, aký je známy z doterajšieho stavu techniky. V rezacom zhutňovacom stroji je usporiadaný otočné uložený miesiaci a miešacie zariadenie 4, ktoré polyméme materiály v najmenej dvoch rovinách premiešava a udržiava ich kusovitými. Teplota v reaktore 1 sa nastaví a udržiava na asi 190 až 210 °C. Polymérne materiály zostanú v tomto reaktore i po stredný čas zotrvania asi 1 - 2 hodiny. Spracovanie sa uskutočňuje pod vákuom. Podstatné je, aby vločky nikdy nestratili svoju sypkosť a aby materiál v nádobe čo najviac zmäkol, ale nikdy sa neroztavil. Pripojením vákua alebo aj inertného plynu príde k žiaducemu odstráneniu migračných látok a k odstráneniu jedovatých látok. Následne sa materiál po dávkach v šaržiach od asi 15 do 20 kg cez stavidlové systémy vynesie z reaktora 1. Pritom má tento materiál teplotu asi 190 °C. Vločky sa následne dostanú do chladiaceho sila 10, resp. chladiacej nádoby a zostanú tam po stredný čas zotrvania asi 30 minút - 1 hodinu. Pritom sa ochladia na asi 20 až 50 °C. Toto ochladenie sa uskutoční podľa tohto príkladu uskutočnenia studeným, sušeným vzduchom, ktorý sa pomocou dúchadla dúcha do chladiaceho sila 10 a premiešava vločky. Podľa výhodnej formy uskutočnenia môžu byť vytvorené aj pomaly obiehajúce miešacie nástroje 4. Teraz studené vločky sa dostanú do odprašovacieho zariadenia 5 a následne sa vytriedia a zabalia. Zabalia sa na stanici 8 s veľkými vrecami. Vzduch, prestupujúci cez vločky, prevzal ich tepelnú energiu a vykazuje teraz teplotu asi 170 °C. Táto energia sa teraz dá použiť podľa tohto technického riešenia, aby vniesla teplo do tých miest spôsobu alebo usporiadania, kde je potrebné. Predtým je výhodné zbaviť prachu aj vzduch procesu. Cieľom sú recyklované vločky s 0,5 % podielom prachu.

Podľa tejto formy uskutočnenia sa teplý vzduch vnesie do zahrievacieho sila 21 a tam slúži na predhriatie vločiek predtým, než sa tieto vnesú do reaktora 1. Teplý vzduch sa však dá použiť aj na zahriatie umývacej vody v umývacom zariadení 20 alebo na zahriatie reaktora T

Podľa ďalšej výhodnej formy uskutočnenia, a to pri použití ako samostatne stojaceho prístroja, sa dá energia teplého vzduchu použiť aj nasledujúcim spôsobom. V tomto prípade sa dodajú PCR vločky. Energia sa teda dá použiť len na zahriatie vločiek. Pretože PCR vločky majú pred ochladením prinajmenšom teplotu 150 - 160 °C, energia sa dá použiť priamo, t. j. bez tepelného čerpadla, kompresie, atď. Na tento účel je pred reaktorom 1. na spracovanie usporiadaná izolovaná nádoba dostatočnej veľkosti. Tam sa teraz vločky pomocou teplého vzduchu, sušeného teplého vzduchu a/alebo teplých inertných plynov zahrejú. Môže sa použiť aj nádoba, cez ktorej plášť preteká, resp. prefukuje teplé médium. Miešacie prvky, ktoré tiež môžu byť vyhrievané, miešajú materiál, aby sa dosiahol dostatočný prechod tepla. Aby sa prípadne uvoľnená vlhkosť cielene odsávala (nezanedbateľné odparovanie nastáva už od asi 60 °C), nádoba môže byť pod miernym vákuom, alebo sa odsávajúce dúchadlo 7 stará o mierny podtlak. Dodatočne sa môže pridávať falošný vzduch, výhodne teplý a/alebo suchý alebo presušený vzduch v malých množstvách (pozri vyššie).

Pri spracovaní PET v tavenine vzniká acetaldehyd ako produkt rozkladu. Táto prchavá látka je však kvôli svojmu chuť meniacemu účinku nežiaduca. Pri spracovaní PCR vločiek vyššie uvedeným spôsobom sa obsah acetaldehydu znižuje na výrazne pod 1 ppm. Podľa parametrov spôsobu sa dokonca prekračuje hranica dôkazu, keď je vstupná hodnota < 100 ppm a dodržia sa parametre procesu T > 160 °C, lepšie 180 °C, a t > 10 minút, lepšie 20 minút, a p < 10 mbar, lepšie < 5 mbar.

NÁROKY NA OCHRANU

Claims

1. Spôsob čistenia, predspracovania, resp. úpravy polymémych materiálov, najmä plastových odpadov vo forme vločiek, pričom polyméme materiály, ktoré sa majú spracovať, sa v najmenej jednej nádobe, rezacom zhutňovacom stroji, resp. reaktore (1), najmä pod vákuom alebo inertným plynom, za stáleho miešania, resp. pohybu a prípadne drvenia, pri neustálom udržiavaní sypkosti, resp. kusovitosti, zahrejú na teplotu pod teplotou tavenia, výhodne nad teplotu skleného prechodu polymémeho materiálu, a tým súčasne, najmä v jednom kroku, vykryštalizujú, vysušia a/alebo vyčistia sa, resp. sa zbavia jedovatých látok, vyznačujúci sa tým, že horúce polyméme materiály sa následne ochladia, najmä na teplotu miestnosti, pričom pri ich ochladení odovzdaná, resp. uvoľnená tepelná energia sa na inom, najmä vyššie ležiacom mieste opäť zavedie, resp. vráti do procesu.

2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že polyméme materiály sa pred ich spracovaním v reaktore (1) podrobia predchádzajúcemu umývaniu, sušeniu a/alebo predkryštalizácii.

3. Spôsob podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že pri ochladení polymémych materiálov sa odovzdaná, resp. uvoľnená tepelná energia použije na priame alebo nepriame, resp. bezprostredné alebo sprostredkované zahriatie najmä ešte nespracovaných polymémych materiálov priamo v reaktore (1) alebo pred vnesením polymémych materiálov do reaktora (1), výhodne v priebehu umývania, sušenia a/alebo kryštalizácie.

SK 5648 Υ1

4. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že ochladenie polymémych materiálov sa uskutočni priamo v reaktore (1) a/alebo v samostatnom chladiacom sile (10), zapojenom za reaktorom (1), najmä za pomalého miešania.

5. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 4, vyznačujúci sa tým, že ochladenie polymémych materiálov sa uskutoční suchým inertným plynom, suchým vzduchom s rosným bodom pod -10 °C, výhodne -20 °C, najmä -40 °C, alebo normálnym vzduchom s rosným bodom pod 10 °C, výhodne 5 °C, najmä 0 °C.

6. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 5, vyznačujúci sa tým, že ochladenie polymémych materiálov, najmä pod vákuom, sa uskutoční priamym kontaktom polymémych materiálov so stenou reaktora (1), chladiaceho sila (10) a/alebo miesiaceho a miešacieho zariadenia (4,4').

7. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov laž 6, vyznačujúci sa tým, že sa tento spôsob vedie kontinuálne alebo nekontinuálne, resp. ako dávkový proces.

8. Usporiadame na čistenie, predspracovanie, resp. úpravu polymémych materiálov, najmä plastových odpadov vo forme vločiek, resp. na uskutočnenie spôsobu podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 7, vyznačujúce sa tým, že zahrnuje

- najmenej jednu nádobu, rezací zhutňovací stroj, resp. reaktor (1), vhodný na privedenie vákua a/alebo na premiešame, resp. preplachovanie inertným plynom, s miesiacim a miešacím zariadením (4) a prípadne s drviacim zariadením pre polyméme materiály,

- prípadne prinajmenšom jedno, reaktoru (1) predradené umývacie zariadenie (20), sušiace silo (21), prípadne predkryštalizačné zariadenie a/alebo skladovacie zariadenie pre polyméme materiály,

- prostriedky na zahriatie polymémych materiálov v reaktore (1), najmä na teplotu pod teplotou tavenia, výhodne nad teplotou skleného prechodu polymémeho materiálu,

- prostriedky, resp. prinajmenšom jedno zariadenie na ochladenie horúcich polymémych materiálov,

- ako aj prostriedky na prijatie a prevedenie tepelnej energie, odovzdanej, resp. uvoľnenej pri ochladzovaní, na iné, najmä predradené miesto usporiadania alebo na iné, s nim v činnom spojení stojace zariadenie na priame alebo nepriame, resp. bezprostredné alebo sprostredkované zahriatie polymémych materiálov, najmä v umývacom zariadení (20), sušiacom sile (21), prípadne predkryštalizačnom zariadení, skladovacom zariadení a/alebo v reaktore (1) samotnom.

9. Usporiadanie podľa nároku 8, vyznačujúce sa tým, že prostriedky, resp. zariadenie na ochladenie horúcich polymémych materiálov sú zapojené za reaktorom (1), a že nato je výhodne vytvorená za reaktorom (1) zapojená, samostatná, výhodne evakuovateľné chladiace silo (10), ktoré je najmä cez nekomprimujúci vynášací závitovkový dopravník napojené na reaktor (1).

10. Usporiadanie podľa nároku 9, vyznačujúce sa tým, že chladiace silo (10) vykazuje výhodne chladiteľné, pomaly pohyblivé miesiace a miešacie zariadenie (4').

1 výkres