Способ и устройство для переработки использованных пэт-бутылок
Изобретение относится к способу и устройству для переработки использованных ПЭТ-бутылок. Способ переработки использованных ПЭТ-бутылок заключается в том, что сначала измельчают бутылки в полимерные хлопья. Затем сортируют полимерные хлопья по их толщине, по меньшей мере, на два количества. Проводят дополнительное измельчение первого количества с толстыми хлопьями и объединяют, по меньшей мере, два количества. Устройство для переработки использованных ПЭТ-бутылок содержит установку для измельчения пластиковых емкостей в полимерные хлопья, установку для сортировки полимерных хлопьев по одному критерию на два количества и установку для стерилизации части полимерных хлопьев. Кроме того, предусмотренную для обработки установку для стерилизации и/или повторного измельчения части полимерных хлопьев. С помощью способа и устройства, согласно изобретению, можно отделить труднее очищаемые полимерные хлопья резьбовой части ПЭТ-бутылки от легче очищаемых тонких полимерных хлопьев стенки бутылки и подвергнуть дальнейшей обработке на собственных этапах обработки. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к способу и устройству для переработки использованных ПЭТ-бутылок.
Способы и устройства для переработки использованных ПЭТ-бутылок известны. При этом, как правило, прежде всего отделяют и удаляют этикетки. Затем на следующем этапе используют мельницу для измельчения в хлопья бутылок вместе с крышками. Эту смесь продуктов промывают на различных этапах промывки и очищают от имеющихся остатков клея. После этого происходит отделение различных видов пластиков (ПЭТ-корпусов бутылок и полиэтилен крышек). На заключительном, при необходимости, этапе стерилизации ПЭТ очищают с возможностью его повторного использования для изготовления новых бутылок.
Примеры таких способов переработки описаны в US-A 5115987, US-A 5688693 или DE 10002682 А1.
Эти известные способы имеют, однако, следующий недостаток. В противоположность стеклу, у которого загрязнения осаждаются на его поверхности и могут быть легко снова удалены, загрязнения у ПЭТ-бутылок диффундируют в материал. В зависимости от того, насколько толстым является пластик, загрязнения при стерилизации снова диффундируют из материала по-разному быстро. Если желательно, чтобы измельченный полимерный материал действительно был полностью очищен, то параметры переработки должны быть согласованы с возможностью достаточной стерилизации даже наиболее загрязненных, более толстых компонентов. Поэтому в уровне техники параметры очистки и переработки согласованы с наиболее трудно очищаемыми, более толстыми частями. Это, однако, с экономической точки зрения, целесообразно лишь условно, поскольку тогда происходит «сверхочистка» более тонких полимерных хлопьев.
Задача изобретения состоит в соответствии с этим в создании способа и устройства, с помощью которых ПЭТ-бутылки могут быть переработаны более экономично.
Эта задача решается посредством способа по п.1 и устройства по п.8.
Способ, согласно изобретению, предусматривает, что после измельчения бутылок в полимерные хлопья их, по меньшей мере, по одному критерию сортируют, по меньшей мере, на два количества и что затем каждое из количеств обрабатывают или утилизируют индивидуально.
Под полимерными хлопьями в п.1 следует понимать то, что речь идет о хлопьях, которые имеют, в основном, видовую чистоту или происходят от материала бутылок, т.е. перед этапом измельчения или перед этапом сортировки другие материалы отделяют и в собственных контурах перерабатывают или утилизируют. Другими материалами при этом являются этикетки или затворы пластиковых емкостей, например полиэтиленовые или алюминиевые резьбовые затворы. На этапе б) тем самым полимерные хлопья, в основном, видовой чистоты сортируют, по меньшей мере, по одному критерию, по меньшей мере, на два количества и обрабатывают.
В одном предпочтительном варианте полимерные хлопья на этапе б) могут быть сортированы по разному размеру, и/или по разной толщине, и/или по разной массе, и/или по разной плотности. У обычной ПЭТ-бутылки различают, в основном, полимерные хлопья, имеющие свое происхождение от стенок бутылки, и полимерные хлопья, имеющие свое происхождение от горлышек бутылок, т.е. более толстого участка. Поскольку два этих вида полимерных хлопьев очищаются по-разному трудно, критерий сортировки должен приводить к тому, чтобы можно было отделять оба этих вида полимерных хлопьев. Оба вида отличаются, в основном, толщиной, и/или разной массой, и/или разным размером, при необходимости также по степени кристаллизации, влияющей, в свою очередь, на плотность. В соответствии с этим предпочтительно сортировать полимерные хлопья по одному критерию или по комбинации этих критериев. Соответствующим образом могут быть сортированы также хлопья многослойных ПЭТ-бутылок, поскольку хлопья барьерного слоя существенно тоньше хлопьев внутренней и наружной стенок.
Предпочтительным образом первое количество может состоять, по меньшей мере, примерно на 95%, в частности, по меньшей мере, на 98%, из полимерных хлопьев от толстых частей емкости, в частности резьбовой части, а второе количество - по меньшей мере, примерно на 95%, в частности, по меньшей мере, на 98%, из полимерных хлопьев от тонких частей емкости. 100%-ное разделение двух видов полимерных хлопьев чисто теоретически, правда возможно, однако экономически мало целесообразно, поскольку отнимает много времени и тем самым является дорогостоящим. Оказалось, что для достижения необходимых стандартов надежности достаточно осуществлять сортировку примерно с 95%-ной надежностью. Это значит, что максимум 5% отсортированных полимерных хлопьев состоит из соответствующего другого вида полимерных хлопьев. Такое качество разделения можно, как описано ниже, реализовать технически и экономически целесообразно, в результате чего способ становится, в целом, эффективнее и дешевле. Благоприятным образом в зависимости от количества полимерные хлопья могут быть обработаны на этапе в) с разной температурой. Известно, что при более высоких температурах процесс диффузии происходит быстрее, а при более низких - медленнее. Таким образом, посредством температуры процесс стерилизации можно оптимизировать в зависимости от размера или толщины полимерных хлопьев.
Особенно предпочтительно первое количество можно обработать при этом при более высокой температуре, чем второе количество. Можно, например, задать температуры стерилизации обоих количеств так, чтобы продолжительность этапа стерилизации обоих количеств была, в основном, одинаковой. За счет этого можно для обоих количеств уравнять общую продолжительность переработки, что благоприятно сказывается на использовании перерабатывающей установки, поскольку стерилизующая секция перерабатывающей установки используется для обоих количеств одинаково долго.
В качестве альтернативы этому или дополнительно полимерные хлопья могут быть обработаны на этапе в) в зависимости от количества с разной продолжительностью. Поскольку диффузия зависит не только от температуры, но и от времени, также эти параметры можно варьировать для оптимизации способа переработки. Благоприятным образом одно (первое) количество можно обрабатывать при этом дольше, чем второе количество. Поскольку в первом количестве содержатся более толстые полимерные хлопья, этим можно достичь, в основном, одинаково хорошей стерилизации обоих количеств. Таким образом, после переработки оба количества можно объединить и сообща снова обработать в бутылки для напитков и т.п. Можно также отказаться от стерилизации одного (первого) количества, если оно должно быть использовано, например, в непищевой области. В этом случае можно сразу же осуществлять экструдирование и гранулирование. Также возможна непосредственная утилизация одного количества, как это охарактеризовано в п.1.
В одном предпочтительном варианте первое количество на этапе в) может быть дополнительно измельчено на дополнительном этапе измельчения. В результате получают аналогичную толщину полимерных хлопьев, как и у второго количества, за счет чего при стерилизации на этапе в) первое количество может быть обработано аналогично второму количеству без необходимости чрезмерного нагрева или чрезмерно длительной стерилизации полимерных хлопьев первого количества.
Благоприятным образом первое и второе количества после этапа дополнительного измельчения первого количества можно снова объединить, а стерилизацию на этапе в) осуществить сообща. Поскольку дополнительное измельчение можно осуществить так, чтобы полимерные хлопья по толщине или размеру и массе соответствовали полимерным хлопьям первого количества, стерилизацию можно осуществить за один общий этап.
Особенно предпочтительным образом на этапе б) сортировки можно использовать воздушный сепаратор. Воздушные сепараторы в особой степени пригодны для сортировки полимерных хлопьев, поскольку они могут сортировать смеси материалов одинаковой плотности по размеру или толщине, или разной массе. Сортировка полимерных хлопьев может осуществляться тем самым надежно и с возможностью повторения.
Устройство для осуществления способа содержит, по меньшей мере, одну установку для измельчения пластиковых емкостей в полимерные хлопья, установку для сортировки полимерных хлопьев, по меньшей мере, по одному критерию, по меньшей мере, на два количества и установку для стерилизации полимерных хлопьев.
В одном предпочтительном варианте сортировальная установка может содержать воздушный сепаратор. Воздушные сепараторы могут разделять смеси материалов одинаковой плотности по разной толщине или разному размеру или разной массе на два количества.
Благоприятным образом сортировальная установка содержит дополнительно просеивающее устройство. Столы работают лучше с ограниченным спектром размеров частиц. Поэтому предпочтительнее пропускать эту смесь через сито, отделяющее мелкие фракции, прежде чем смесь материалов попадет в воздушный сепаратор. За счет этого дополнительно повышается качество разделения.
Примеры осуществления изобретения изображены на чертежах и поясняются ниже. На чертежах представляют:
фиг.1: блок-схему первого примера выполнения способа, согласно изобретению, для переработки использованных пластиковых емкостей, в частности ПЭТ-бутылок;
фиг.2: второй пример выполнения способа, согласно изобретению, для переработки использованных пластиковых емкостей, в частности ПЭТ-бутылок;
фиг.3: схематично пример выполнения устройства, согласно изобретению, для переработки использованных пластиковых емкостей, в частности ПЭТ-бутылок.
На блок-схеме на фиг.1 символически обозначены отдельные этапы способа. ПЭТ-бутылки, прежде всего, как это само по себе известно, на этапе 101 измельчают и моют. При этом происходит разделение ПЭТ-компонентов и других компонентов, т.е. удаляют этикетки, остатки клея и возможные донные колпачки. По окончании этапа 101 имеются, в основном, только ПЭТ-хлопья видовой чистоты.
ПЭТ-хлопья направляют мимо чувствительного разделителя 102. Здесь очень сильно загрязненные хлопья отсортировывают и отбраковывают.
Затем оставшиеся ПЭТ-хлопья на этапе 103 (в п.1 этап б)) сортируют. Сортировка может происходить при этом так, что первое количество образовано, в основном, более толстыми частями или более толстыми хлопьями, т.е., в частности, теми хлопьями, которые происходят от резьбовой части или горлышка бутылки, тогда как второе количество содержит тонкие части стенок. Это разделение может осуществляться разными вспомогательными средствами. В частности, подходящим представляется так называемый воздушный сепаратор, который описан ниже в связи с фиг.3.
На этапе 103 необязательно должно происходить 100%-ное разделение хлопьев. Степени чистоты 95%, в частности 98%, уже достаточно.
При изображенном на фиг.1 ведении способа на этапе в) (п.1) индивидуальную переработку отдельных количеств осуществляют за счет дополнительного измельчения более толстых ПЭТ-хлопьев в блоке 104. Это дополнительное измельчение происходит предпочтительно так, что полученные после этого отдельные хлопья вместе с более тонкими хлопьями могут быть стерилизованы на одном общем этапе стерилизации, рассчитанном на тонкие полимерные хлопья. Этот этап включает в себя, как правило, процессы мытья и сушки. Оказалось, что при типичных размерах хлопьев, например, менее 10 мм в диаметре, можно обойтись четырьмя часами сушки примерно при 170°С, чтобы удалить примерно 99% всех загрязнений. Эти этапы могут осуществляться также локально отдельно в рециклере или конвертере.
На последнем этапе 106 хлопья еще раз контролируют и при достаточной чистоте освобождают для дальнейшей обработки. Контроль может происходить, здесь, например, посредством газового хроматографа.
У изображенного на фиг.2 варианта способа после измельчения 201 и этапа 203 сортировки (этап б) в п.1) крупные хлопья дополнительно не измельчают. Вместо этого для обоих количеств происходит разная стерилизация 204, 205. Части горлышек, т.е. более толстые ПЭТ-хлопья, стерилизуют при этом интенсивнее, тогда как для более тонких частей стенок достаточно менее интенсивной стерилизации.
Также после этого снова происходят обычный контроль 206 и освобождение.
На фиг.3 схематично изображена установка для осуществления различных вариантов способа, согласно изобретению.
Такая установка содержит измельчитель 300, который измельчает поступающие ПЭТ-бутылки. Они проходят затем датчик 301, который отсортировывает сильно загрязненные части.
«Сердцем» сортировальной установки, используемой у этого варианта для осуществления этапа б) (сортировка ПЭТ-хлопьев видовой чистоты), является воздушный сепаратор 303.
Воздушный сепаратор 303 содержит наклоненную в продольном направлении, перфорированную плиту 304, которая в этом направлении вибрирует с направленным вверх движением транспортировки и через которую снизу проходит воздух 305. Разделяемые ПЭТ-хлопья 306 загружают сверху приблизительно посередине на перфорированную плиту 304. Проходящий через нее воздух псевдоожижает и расслаивает загруженные хлопья на лежащую на плите 304 тяжелую фракцию и всплывающую легкую фракцию. Тяжелая фракция 307, в данном случае толстые ПЭТ-хлопья, остаются в контакте с плитой 304 и транспортируются вверх за счет контактного трения и вибрации плиты. Легкая фракция 308, т.е. тонкие ПЭТ-хлопья, движутся в противоположном направлении вниз. Для улучшения результата сортировки можно дополнительно (здесь не показано) предварительно отсортировать смесь перед поступлением в воздушный сепаратор 303 с помощью сита. Это может быть предпочтительным, если воздушный сепаратор лучше работает с ограниченным спектром размеров частиц. Так, например, может быть установлено сито, которое удаляет из смеси фракцию размером менее 3 мм для повторной подачи позднее этой фракции количества из тонких ПЭТ-хлопьев.
Количество из толстых ПЭТ-хлопьев может быть еще раз дополнительно измельчено, что происходит в измельчителе 309, а затем, как обозначено пунктирной стрелкой, стерилизовано вместе с тонкими ПЭТ-хлопьями на общем этапе 310 стерилизации. Крупные хлопья без дополнительного измельчения могут подаваться на собственную ступень стерилизации (не показано).
Во время испытания использовали в качестве исходного материала ПЭТ-хлопья, полученные размолом из новых бутылок. Фракцию размером менее 3 мм отделяли с помощью сита. Остаток загружали затем на воздушный сепаратор и приводили его в действие с производительностью 280 кг/ч, перфорированной поверхностью 600×1200 мм с отверстиями 1,5 мм и частотой колебаний 65 Гц. Наклон задавали так, чтобы круглые хлопья независимо от своего размера не могли скатываться вниз. С этими параметрами получали степень чистоты фракций свыше 99% с толщиной в качестве критерия разделения. Мелкая фракция имеет толщину менее одного миллиметра, а крупная фракция - толщину более одного миллиметра.
1. Способ переработки использованных ПЭТ-бутылок, содержащий следующие этапы:
а) измельчение (101, 201) бутылок в полимерные хлопья;
б) сортировку (103, 104) полимерных хлопьев по их толщине, по меньшей мере, на два количества;
в) дополнительное измельчение первого количества с толстыми хлопьями,
г) объединение, по меньшей мере, двух количеств.
2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что сортировку осуществляют так, что первое количество, состоит, по меньшей мере, примерно на 95%, в частности, по меньшей мере, на 98%, из полимерных хлопьев от толстых частей емкости, в частности горлышка бутылки, а второе количество - по меньшей мере, примерно на 95%, в частности, по меньшей мере, на 98%, из полимерных хлопьев от тонких частей емкости.
3. Способ по п.1, характеризующийся тем, что на этапе б) сортировки используют воздушный сепаратор (303).
4. Устройство для переработки использованных ПЭТ-бутылок, содержащее установку (300) для измельчения пластиковых емкостей в полимерные хлопья, установку (303) для сортировки полимерных хлопьев, по меньшей мере, по одному критерию, по меньшей мере, на два количества и установку (195, 205, 310) для стерилизации, по меньшей мере, части полимерных хлопьев, а также предусмотренную для обработки установку (104, 204, 309) для стерилизации и/или повторного измельчения части полимерных хлопьев.
5. Устройство по п.4, характеризующееся тем, что сортировальная установка содержит воздушный сепаратор (303).
6. Устройство по п.5, характеризующееся тем, что сортировальная установка содержит просеивающее устройство.
