WO2002057347A1 - Verfahren zum aufbereiten von verunreinigtem polykondensat-material - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a method for processing contaminated polycondensate material, e.g. Polyethylene terephthalate, e.g. is used for disposable or reusable bottles.
  • contaminated polycondensate material e.g. Polyethylene terephthalate
  • the invention relates to a method for processing contaminated polycondensate material, e.g. Polyethylene terephthalate, e.g. is used for disposable or reusable bottles.
  • Such a consumer product can e.g. consist of polycondensate, in particular of polyethylene terephthalate (PET), as e.g. is used for bottles. If solid particles get between any hard surface and a relatively soft surface of a PET bottle, they can penetrate into the surface of the relatively soft bottle wall or the bottle bottom due to the friction that occurs between the surfaces. These solid particles are then firmly enclosed in the surface of the bottle wall.
  • PET polyethylene terephthalate
  • a conventional washing method in which a washing liquid containing at least one detergent and kept in motion is not able to remove these enclosed particles from the surface of the PET bottles, which may have been reduced to snippets.
  • Numerous mechanical reprocessing processes aim to use used polycondensate material, such as PET bottles.
  • these methods include surface cleaning, melting, and forming steps to obtain a new product.
  • the particles cause material defects. It is known to remove the larger particles by melt filtration as part of the mechanical reprocessing process.
  • filter sizes are used that remove particles with a size of 60 micrometers or more.
  • Some particularly fine filters can remove particles 30 microns or larger.
  • the extremely small particles pass through these filters, and if they do not cause mechanical defects, they cause them also do not cause mechanical defects, they nevertheless cause optical defects which may not be acceptable for some bottle applications.
  • Melt filtration is therefore unsuitable for removing the extremely fine particles, in particular the solid particles.
  • the invention is therefore based on the object of providing a method in which even the extremely fine particles are removed from the polycondensate material to be processed, which particles cannot be removed economically by conventional melt filtration and while maintaining the quality of the polycondensate material.
  • the fine particles that are mainly trapped directly on and below the surface are removed from the material so that they no longer have to be removed by extremely fine filters.
  • the thickness of the removed surface layer of the polycondensate material corresponds to the maximum size of the enclosed particles to be removed. This can be explained by the fact that a solid particle is only exposed to an external frictional force by which it is pressed into the bottle wall until it has completely penetrated the wall. Since larger particles are removed by melt filtration, the surface removal only affects the enclosed solid particles, the size of which is smaller than the smallest filter opening.
  • the thickness of the surface layer removed before melting is approximately 15 to 30 micrometers. This corresponds to the smallest possible filter openings with which melt filtration in connection with the surface removal can be carried out without having to accept the inefficiency of the process and the impairment of the quality of the polycondensate material.
  • the number of visible defects could be reduced to less than 1 per 1000 m 2 .

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Abstract

ZusammenfassungBei einem Verfahren zur Aufbereitung von verunreinigtem Polykondensat-Material, insbesondere Polyethylen-Terephthalat (PET), wird eine Oberflächenschicht des aufzubereitenden Polykondensat-Materials entfernt, bevor das Material aufgeschmolzen und in der Schmelze gefiltert wird. Wahlweise schliesst sich dem Verfahren ein Schritt zur Erhöhung der intrinsischen Viskosität durch Schmelzphasen- oder Festphasen-Polykondensation an.

Description

Verfahren zum Aufbereiten von verunreinigtem Polykondensat-Material
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufbereiten von verunreinigtem Polykondensat-Material, wie z.B. Polyethylen-Terephthalat, das z.B. für Einweg- oder Mehrwegflaschen verwendet wird.
Während ihrer Lebensdauer kommen Verbrauchsprodukte oftmals mit feinen Feststoffteilchen in Berührung. Ein derartiges Verbrauchsprodukt kann z.B. aus Polykondensat, insbesondere aus Polyethylen-Terephthalat (PET) bestehen, wie es z.B. für Flaschen verwendet wird. Geraten nun Feststoffteilchen zwischen irgend eine harte Oberfläche und eine relativ weiche Oberfläche einer PET-Flasche, so können sie aufgrund der zwischen den Flächen stattfindenden Reibung in die Oberfläche der relativ weichen Flaschenwand oder des Flaschenbodens eindringen. Diese Feststoffteilchen werden dann in der Oberfläche der Flaschenwand fest eingeschlossen. Ein herkömmliches Waschverfahren, bei dem mit einer mindestens eine Detergenzie enthaltenden und in Bewegung gehaltenen Waschflüssigkeit gearbeitet wird, vermag diese eingeschlossenen Partikel nicht aus der Oberfläche der ggf. zu Schnipseln verkleinerten PET-Flaschen zu entfernen.
Zahlreiche mechanische Wiederaufbereitungsverfahren zielen darauf ab, gebrauchtes Polykondensat-Material, wie z.B. PET-Flaschen zu verwenden. Üblicherweise enthalten diese Verfahren Schritte zur Oberflächenreinigung, zum Aufschmelzen und zur Umformung, um ein neues Produkt zu erhalten. Wenn man die Bereiche der Flaschenwand wiederverwendet, die eingeschlossene Teilchen enthalten, um neue Flaschen herzustellen, verursachen die Teilchen Fehler am Material. Es ist zwar bekannt, die grösseren Teilchen durch Schmelzfiltration im Rahmen des mechanischen Wiederaufbereitungsverfahrens zu entfernen. Dabei verwendet man üblicherweise Filtergrössen, die Teilchen einer Grosse von 60 Mikrometer oder darüber entfernen. Einige besonders feine Filter können Teilchen einer G.rösse von 30 Mikrometer oder darüber entfernen. Allerdings treten durch diese Filter die äusserst kleinen Teilchen hindurch, und wenn sie auch keine mechanischen Defekte bewirken, verursachen sie auch keine mechanischen Defekte bewirken, verursachen sie dennoch optische Defekte, die für einige Anwendungen der Flaschen nicht akzeptierbar sein könnten.
Die Verwendung noch kleinerer Filter ist bei einem mechanischen Wiederaufberei- tungsverfahren nicht wünschenswert, da feinere Filter einen grösseren Staudruck bei einem Filter gegebener Grosse hervorrufen oder eine grössere Filterfläche benötigen, wodurch letztendlich die Verweilzeit in der Schmelze erhöht wird. Beides trägt zur Qualitätsminderung des Polykondensat-Materials bei, indem das Molekulargewicht verringert und eine Verfärbung des Polykondensats bewirkt werden.
Die Schmelzfiltration ist daher für die Entfernung der äusserst feinen Teilchen, insbesondere der Feststoffteilchen, ungeeignet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, bei dem auch die äusserst feinen Teilchen aus dem aufzubereitenden Polykondensat-Material entfernt werden, die durch herkömmliche Schmelzfiltration nicht wirtschaftlich und unter Beibehaltung der Qualität des Polykondensat-Materials entfernt werden können.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäss Anspruch 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemässen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Indem man die Oberfläche des aufzubereitenden Polykondensat-Materials vor dem Aufschmelzen entfernt, werden die vorwiegend direkt an und unter der Oberfläche eingeschlossenen feinen Teilchen dem Material entzogen, sodass sie nicht mehr durch äusserst feine Filter entfernt werden müssen.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Dicke der entfernten Oberflächenschicht des Polykondensat-Materials der maximalen Grosse der zu entfernenden eingeschlossenen Teilchen entspricht. Dies lässt sich dadurch begründen, dass ein Feststoffteilchen nur solange einer äusseren Reibungskraft ausgesetzt ist, durch die es in die Flaschenwand gedrückt wird, bis es vollständig in die Wand eingedrungen ist. Da grössere Teilchen durch Schmelzfiltration entfernt werden, betrifft die Oberflächen- entfemung nur die eingeschlossenen Feststoffteilchen, deren Grosse kleiner als die kleinste Filteröffnung ist.
Insbesondere beträgt die Dicke der vor dem Aufschmelzen entfernten Oberflächenschicht etwa 15 bis 30 Mikrometer. Dies entspricht den kleinstmöglichen Filteröffnungen, mit denen eine Schmelzfiltration in Verbindung mit der Oberflächenentfernung durchführbar ist, ohne eine UnWirtschaftlichkeit des Verfahrens und Beeinträchtigung der Qualität des Polykondensat-Materials in Kauf nehmen zu müssen.
Prinzipiell würde es genügen, die Oberfläche der gesamten Flasche zu entfernen. Allerdings ist es in den meisten Fällen zweckmässig, die Flaschen vor der Oberflächenentfernung zu Schnipseln bzw. Flocken zu zerkleinern, um eine bessere Handhabung und mechanische Prozessführung zu ermöglichen.
Beispiel
Gebrauchte PET-Flaschen wurden zu PET-Flocken bzw. PET-Schnipseln zerkleinert, gewaschen und extrudiert, wobei ein Schmelzfilter verwendet wurde, das Teilchen ab einer Grosse von 30 Mikrometer zurückhält. Das gewonnene extrudierte Produkt enthielt 16 sichtbare Defekte pro 1000 m2.
Durch Hinzufügen eines Schritts zum Entfernen der Oberfläche der zerkleinerten und gewaschenen PET-Flocken bzw. PET-Schnipsel konnte die Zahl der sichtbaren Defekte auf weniger als 1 pro 1000 m2 verringert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Aufbereiten von gebrauchtem Polykondensat-Material, insbesondere Polyethylen-Terephthalat (PET), mit den folgenden Schritten:
Entfernen einer Oberflächenschicht des Polykodensat-Materials;
Schmelzen des Polykondensat-Materials; und
Erhöhen des Molekulargewichts des Polykondensat-Materials.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der entfernten Oberflächenschicht des Polykondensat-Materials im wesentlichen gleich der maximalen Grosse der durch Oberflächenentfernung zu entfernenden eingeschlossenen Teilchen entspricht.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das gebrauchte Polykondensat-Material flockenförmiges bzw. schnipseiförmiges Material ist, das man durch Zerkleinern bzw. Zermahlen des Verbraucherproduktes erhält.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Schmelzen des reinen Polykondensat-Materials ein Schritt zur Schmelzfiltration durchgeführt wird, um jegliche nicht-schmelzenden Teilchen zu entfernen, die in dem im wesentlichen reinen Polykondensat-Material enthalten sind.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der entfernten Oberflächenschicht etwa der Grosse der kleinsten Filteröffnungen entspricht.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der entfernten Oberflächenschicht etwa 15 bis 30 Mikrometer entspricht.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 0,2 bis 20%, vorzugsweise 2 bis 6% jeder Oberfläche entfernt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter Filteröffnungen von mindestens 20 Mikrometer hat.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das gebrauchte Polykondensat-Material ein Polyester ist.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das gebrauchte Polykondensat-Material PET-Flaschen sind.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die intrinsi- sche Viskosität (durch Lösungsviskosität gemessene IV) des Polykondensats um 0,02 oder mehr über die anfängliche intrinsische Viskosität des Polyesters angehoben wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die intrinsische Viskosität durch Schmelzphasen-Polykondensation erhöht wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die intrinsische Viskosität durch Festphasen-Polykondensation erhöht wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die intrinsische Viskosität durch kontinuierliche Festphasen-Polykondensation erhöht wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die intrinsische Viskosität erhöht wird, nachdem das Polykondensat geschmolzen und erneut verfestigt wurde.
16. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die intrinsische Viskosität erhöht wird, bevor das Polykondensat geschmolzen wurde.
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