用于回收盘子和泡罩的方法与流程

1.本发明涉及一种用于回收根据权利要求1前序部分所述的pet盘子和泡罩的方法。


背景技术：

2.回收pet瓶是现有技术，市场上的许多pet瓶有很大比例是高达100％的pet回收材料。
3.pet盘子和pet泡罩包装尽管利用瓶子领域中的pet回收材料，并且同样含有高达100％的回收材料，但并不属于封闭循环，因为回收的数量来自瓶子市场，并从中进行收回。这样，相关的两个市场无法达到法律规定的回收目标，因为来自瓶子领域的rpet数量不够。因此，必须将瓶子和盘子两个市场送去回收，才能满足法定要求。
4.pet盘子和泡罩包装本身没有进行封闭回收处理(例如：盘子到盘子)，原因一方面在于盘子和泡罩包装的结构。例如，很多泡罩包装是多层的。通常是pet带有ldpe凝封层、pet带有evoh或聚酰胺阻挡层结构。另一方面是由于未采用最佳洗涤、分选和回收方法。
5.目前使用62至95℃的高温洗涤来清除盘子和泡罩中的食品残留物(沙拉、纸张、酱汁)和其他污染物(如胶水)，其中清洗介质是含有浓度在1至3％之间的naoh的强碱液。在这些条件下，污染物通常会很好地溶解，但pet在这些条件下会变得不透明和易碎。无论盘子本身是作为整体，还是作为切碎的材料(碎片)进入清洗过程，在接下来的过程步骤干燥、运输或分选中，大部分盘子或碎片被破碎成小于2mm的颗粒(＝细颗粒或粉末)，从而在有大量多层盘子和碎片的情况下，无法再进行分选。市场上可买到的聚合物分选机需要大于2mm的粒径，来达到良好的分选性能。
6.在ep 1 084 171 a1中，公开了一种回收聚酯的方法，该方法可获得具有足够纯度的回收聚酯，以满足食品包装的要求或标准。在该方法中，收集的聚酯瓶被破碎成碎片。然后将碎片进行清洗和干燥。碎片熔化后，将熔体与“原生聚酯”熔体混合并挤出成粒料。也可以先将“后消费者”熔体挤出成粒料，然后与“原生聚酯”粒料混合。最后，通过ssp进行聚合。
7.但是，该出版物无法回答与pet盘子和泡罩相关的上述特殊问题。
8.发明目的
9.从所述现有技术的缺点中得出本发明的任务，即能够对pet盘子和泡罩进行同材料回收，以此为盘子和泡罩创造一个封闭的回收循环。
10.另一个任务是定义一种清洗过程，该清洗过程使常用的聚合物分选设备能够从经过清洗的盘子流和泡罩流的碎片中去除外源聚合物，并输送此包装流进行高质量回收。
11.说明
12.所提出的任务在一种用于回收pet盘子和泡罩的方法中、通过专利权利要求1的特征描述部分中列举的特征得以成功解决。改进方案和/或有利的实施变体是从属权利要求的内容。
13.本发明的优选特征在于，清洗步骤(c)是一种在碱性介质中进行的低颗粒摩擦和低温度(不超过62℃)的温和清洗步骤，或者是一种在酸性介质中进行的低颗粒摩擦和低温
度(不超过85℃)的温和清洗步骤，并且在进行碎片分选(f)时，对在第一个清洗步骤(c)中经过温和洗涤的碎片进行分选。通过第一个温和清洗步骤(c)，洗涤后，碎片的大小大于2mm，并且在洗涤后可以通过常用的分选设备进行分选。通过第一个温和清洗步骤防止形成小于2mm的碎片或无法再进行分选的所谓的细颗粒。pet盘子和泡罩由于其初次应用而决定的特性，根据现有技术在回收工艺中变得非常易碎，使产生的细颗粒物大多数无法在技术上进行回收利用。本改进后的回收工艺通过降低温度和减少颗粒摩擦，使碎片的大小在分选之前，不低于2mm，从而能够进行分选。通过在清洗步骤(c)期间尽可能减小机械能输入来实现小颗粒摩擦。
14.在一种替代实施方式中，第一个清洗步骤(c)在低于85℃的温度下在ph值为1至3的酸性介质中，以60分钟至600分钟的优选洗涤时间执行。即使在这些洗涤条件下，第一个清洗步骤(c)期间也不会产生所不希望的小于2mm的碎片。
15.在本发明的一种特别优选的实施方式中，碎片分选(f)后，在70℃至90℃之间的温度下在碱性介质中增加颗粒摩擦增加进行第二个强化清洗步骤(i)。如果需要对碎片进行强化清洗，例如，如果将食品包装在用碎片制成的盘子和泡罩中，或者用粒料生产透明的盘子或泡罩，则允许在第二个清洗步骤中产生小于2mm的碎片。这些小碎片不再妨碍分选，因为在第二个强化清洗步骤之前已经进行了分选。在第二个清洗步骤(i)后对碎片进行进一步加工时，碎片的大小对rpet的质量无关紧要。因此，碎片分选(f)不像在现有技术中通常直接在挤出(g)之前进行，而是改在清洗过程中间进行。
16.预先分选(a)后对物品进行预清洗(j)，被证明是有益的。对盘子和泡罩进行预清洗确保，尽管第一个清洗步骤非常温和，仍然能充分清洁碎片。
17.在另一种替代实施方式中，在挤出(g)之前进行固相聚合(h)。
18.在优选浓度为1.2重量百分比至2.5重量百分比的碱液和5分钟至50分钟的优选洗涤时间下进行第一个清洗步骤(c)是有益的。这些洗涤条件不会导致所不希望的小于2mm的碎片。
19.本发明的另一个优选特征在于，在所述方法中避免使用对材料施加巨大机械负荷的高速搅拌机和所谓的机械干燥器，取而代之使用低速搅拌机进行洗涤，以及使用离心机和气流进行脱水/干燥，从而使机械能量相对电机的电能消耗低于10wh/kg pet回收料。由此尽可能降低了颗粒摩擦，避免不希望的碎片破碎。
20.在本发明的另一种特别优选的实施方式中，干燥步骤(e)是一种通过气流进行的热干燥。这种干燥方式特别温和，因此，不存在碎片在干燥过程中被破碎的危险。
21.如果碎片在干燥步骤(e)后含水量少于5％，证明是有益的。这样能够对碎片进行更准确地分选，因为水分不会影响分选。
22.优选碎片的最小膨胀大于2mm，碎片的膨胀在4mm至18mm之间，优选在5mm至15mm之间。这样，所述方法以出人意外的方式适用于用盘子和泡罩制造通过分选获得的无杂质和涂层的rpet粒料。在上述优选碎片尺寸范围内，可以特别准确地进行分选。
23.在第二个清洗步骤(i)中给碎片施加比第一个清洗步骤(c)中更大的摩擦力是有益的。这样，可以提高第二个清洗步骤(i)的清洁性能。由于在第二个清洗步骤之前对碎片进行分选，因此由于增加摩擦而不可避免地碎片破碎就无关紧要了。
24.可以在挤出后进行固相聚合来合成rpet。例如，可以在挤出的短纤维或挤出的薄
膜上实施ssp步骤。优选在1 85℃至245℃之间的温度下，在挤出的产品上进行通过去除水分完成的缩聚。
25.从下面参照示意方框图对本发明的几个实施例的描述中得出进一步的优点和特征。附图示出：
26.图1：如从现有技术中已知的一种pet瓶回收方法的方框图；
27.图2：一种pet盘子和泡罩基本回收方法方框图；
28.图2a：如图2中方框图所示的第一种方法变体；
29.图2b：如图2中方框图所示的第二种方法变体；
30.图2c：如图2中方框图所示的第三种方法变体。
31.图1显出了一种pet瓶回收方法的方框图。该方法包括以下步骤：
32.(a)对收集的瓶子进行预先分选，
33.(b)将瓶子破碎成碎片，
34.(c)在一个清洗步骤中洗涤物品，
35.(d)将碎片脱水，
36.(e)将碎片干燥，
37.(f)对碎片进行分选，
38.(g)挤出并
39.(h)固相聚合(ssp)。
40.清洗步骤(c)是一个使用碱液和去污剂的多阶段强化清洗过程。在ssp后，可以将通过挤出(g)制造的rpet粒料再次加工成瓶子。
41.本发明涉及pet盘子和泡罩包装(统称为物品)。对物品和这些物品碎片的试验令人意外地发现，它们在碱液浴中与瓶子和瓶子碎片的情况完全不同。因此，必须调整过程控制适应这种回收物，以便回收物具有足够的回收再利用质量。pet瓶在薄壁区域是部分结晶(拉伸)，在厚壁区域是非晶形(未拉伸)。用于回收过程的盘子和泡罩材料在这里有明显区别。有许多非晶形薄壁区域和极少的部分结晶(拉伸区域)。在这些部分结晶区域中，结晶性也低得多。
42.非晶形pet比部分结晶pet明显更易脆，pet碎片越薄，负荷越容易导致破裂。遗憾的是，聚酯的第二个特性加强了这种易破裂性：从瓶子回收中获得的部分结晶pet仅受碱液轻微作用，因为结晶性抑制了产生应力裂纹的倾向。然而，如在盘子和泡罩商品中增强出现的那样，非晶形pet对碱液非常敏感，易于产生应力裂纹。因此，受碱液损伤的盘子回收物表面更容易破裂，从而形成粉末。
43.由于许多物品只用很少的变形能量制造，因此对于这些物品常常采用根据astm d4603从0.62dl/g至0.76dl/g稍微降低粘度，该粘度低于瓶子的典型粘度。盘子和泡罩材料的低粘度使非晶形pet更易碎，对洗涤液更加敏感，从而导致拉伸更低。如果按照图1的方法重新加工利用盘子和泡罩材料，则碎片无法再进行分选，因为这些碎片通过强化清洗步骤大部分破碎成小于2mm的颗粒(所谓的细颗粒)，无法再进行分选。通过这种方法，不希望出现的异物留在回收流中，这大大降低其质量。
44.因此，碎片分选(f)被设置在清洗过程中间，从而进行提前安排的碎片分选。清洗过程是指第一个温和清洗步骤(c)，在此步骤中不会产生无法再进行分选的“细颗粒”。为了
实现这一点，在第一个清洗步骤(c)中颗粒摩擦极小，并且洗涤温度在碱性介质中低于62℃。优选第一个清洗步骤(c)在浓度为1.2重量百分比至2.5重量百分比的碱液且洗涤时间为5分钟至50分钟下进行。通过第一个温和的清洗步骤，可保留大小为2mm至20mm的单个碎片，理想的情况是，大小在4mm至1 8mm之间，在围绕1mm半径弯曲90
°
时不会破裂。如图2、2a和2b所示，碎片分选优选设置在碎片脱水(d)和碎片干燥(e)之间。在脱水过程中，还可以对碎片进行额外干燥。
45.也可以选择第一步洗涤在ph值为1至3的酸液中在低于85℃的温度下进行，持续时间60分钟至600分钟。即使在这种第一个清洗步骤(c)变型中，仍会保留大小为2mm至20mm的单个碎片，理想的情况是，大小在4mm至18mm之间，在围绕1mm半径弯曲90
°
时不会破裂。
46.如图2、2a、2b和2c所示，在第一个清洗步骤(c)和碎片干燥(e)后立即在碎片分选(f)中进行分选。只有在碎片分选(f)后才进行其他的工艺步骤。这样确保碎片具有足够的大小，因此能够通过常用的分选装置将异物与碎片可靠分离。
47.在清洗步骤(c)中及之后，通常使用搅拌机，特别是在中和及干燥步骤(e)中。搅拌机不会给物品或碎片施加机械负荷，而是通过相应的机械脱水装置和气流对其进行温和处理，而不会以不希望的方式对碎片进行破碎。仅在洗涤和中和过程中使用搅拌机，因此，与电机的电力消耗相比，机械能量低于10wh/kg pet回收料。
48.对于接下来的碎片分选工艺步骤，碎片材料是90％以上干燥的碎片(水含量低于5％)，最大尺寸超过2mm。干燥碎片(e)优选一种温和的热干燥。如果碎片足够干燥，可以省略碎片干燥步骤(e)。对于相关的分选尺寸，适用实际变形的最大尺寸，而不是最大展开尺寸。为了实现最佳分选，碎片的大小应在4mm到18mm之间，并且经过第一个清洗步骤和温和干燥过程不会低于此大小。
49.因而，可以使用聚合物分选器，该分选器通过红外和近红外反射和透射识别和分选含聚烯烃(特别是ldpe)，聚酰胺(特别是mxd6)的pet多层结构以及其他阻隔层如evoh和pga。
50.这样，也可以使用颜色分选器，该分选器尤其通过氧气清除剂分离出变黄的pet。
51.只有在没有粉末形成(细颗粒)的情况下，才能进行碎片分选(f)和获得优质的纯回收物。
52.作为替代方案，可以在碎片分选(f)之后给工艺添加第二个高温清洗步骤(i)，该步骤在70℃至90℃的温度下增强摩擦力进行(图2c)。例如，如果再生物料被成型为盘子和泡罩用于包装食品，对包装提出高卫生要求时，可能需要进行第二个清洗步骤。
53.第一个清洗步骤(c)通过低温度和小摩擦力保持温和，从而能够实现最佳分选效果。第二个清洗步骤(i)可以无任何限制在高温和强摩擦力下进行，确保最佳碎片分选(f)(图2c)。如果在第二个清洗步骤(i)中碎片破碎并形成细颗粒，因此无法再进行分选，这不是问题，因为不需要进一步分选。
54.这些碎片可以直接或在进一步干燥碎片(e)后通过脱气挤出(g)重新加工成pet盘子或泡罩。
55.在一种替代实施方式中，也可以在挤出(g)之前通过固相聚合(ssp)(h)对碎片进行缩聚，作为干燥(e)的替代或补充。这种替代ssp(h)可以直接从碎片中进行，也可以从破碎的碎片(ssp粉末)中进行。在图2、2b和2c中显出了这种替代实施方式。
56.如图2b所示，在破碎(b)之前，可以对泡罩和/或盘子进行预清洗(j)。

技术特征：
1.用于回收pet盘子和泡罩(简称物品)的方法，包括以下工艺步骤：(a)对物品进行预先分选，(b)将物品破碎成碎片，(c)在一个清洗步骤中洗涤物品，(d)将碎片脱水，(e)将碎片干燥，(f)对碎片进行分选，(g)挤出，(h)固相聚合(ssp)，其特征在于，-清洗步骤(c)是一种颗粒摩擦小且温度低的温和清洗步骤，其中低温度是指在碱性介质下低于62℃或在酸性介质下低于85℃，并且-进行碎片分选(f)时，将在第一个清洗步骤(c)中温和洗涤的碎片进行分选。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进行所述碎片分选(f)后，在70℃到90℃之间温度下的碱性介质中，增加颗粒摩擦，进行第二次强化清洗步骤(i)。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，预先分选(a)后对物品进行了预清洗(j)。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在挤出(g)之前进行所述的固相聚合(h)。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一个清洗步骤(c)在浓度为1.2重量百分比至2.5重量百分比的碱液及5分钟至50分钟的洗涤时间下进行。6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一个清洗步骤(c)在ph值为1至3的酸液及60分钟至600分钟的洗涤时间或使用浓度为1.2重量百分比至2.5重量百分比的碱液及5分钟至50分钟的洗涤时间下进行。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述方法中避免使用对材料施加巨大机械负荷的高速搅拌机和机械干燥器，取而代之使用低速搅拌机进行洗涤，以及使用离心机和气流进行脱水/干燥，从而使机械能量相对电机的电能消耗低于10wh/kg pet回收料。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述干燥步骤(e)是通过气流进行的热干燥。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述干燥步骤(e)之后碎片的水含量小于5％。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述碎片的最小膨胀大于2mm，所述碎片的膨胀在4mm至18mm之间，优选在5mm至15mm之间。11.根据前述权利要求2至10中任一项所述的方法，其特征在于，在所述第二个清洗步骤(i)中，给碎片施加的摩擦力比在第一个清洗步骤(c)中更大。12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述挤出步骤(g)中将pet挤出成短纤维，并在短纤维上执行ssp步骤(h)。13.根据前述权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，在所述挤出步骤(g)中
将pet挤出成薄膜，并在薄膜上执行ssp步骤(h)。14.根据权利要求12或13中任一项所述的方法，其特征在于，在185℃至245℃的温度下，通过从短纤维或薄膜中去除水分来进行缩聚。

技术总结
用于回收PET盘子和泡罩(简称物品)的方法，包括以下工艺步骤：(a)对物品进行预先分选，(b)将物品破碎成碎片，(c)在第一个清洗步骤中洗涤物品，(d)将碎片脱水，(e)将碎片干燥，(f)对碎片进行分选，(g)挤出和(h)固相聚合(SSP)。第一个清洗步骤(c)是一种颗粒摩擦小且温度在62℃以下的低温温和清洗步骤。在碎片分选(f)中，将在第一个清洗步骤(c)中温和洗涤的碎片进行分选。碎片进行分选。碎片进行分选。


技术研发人员：M
受保护的技术使用者：阿尔温莱纳股份有限两合公司阿尔普拉工厂
技术研发日：2021.10.06
技术公布日：2023/7/13