塑料再循环工艺的制作方法

文档序号:25541722发布日期:2021-06-18 20:37来源:国知局
塑料再循环工艺的制作方法

本发明涉及塑料再循环,且更具体地但非排他性地涉及一种用于塑料中的颜料提取以增加其在二次应用中的用途的工艺。

废料的再循环现在已变为主要的环境驱动力。在此方面,塑料的再循环被放在首要位置,因为它们是不可生物降解的。令人遗憾的是,闭环循环经济理想的关键绊脚石是回收商从混合塑料废物中提取价值以进行再销售和再使用的能力。当前,回收商通过简单地将塑料分成几组进行转售来获取价值,其中大多数是混色颗粒。这种颜色限制了再循环塑料的二次应用,因为模塑商和制造商在颜色选择上没有选择的余地,因此任何产品都是黑色的、低价值且看不见的。结果,再循环物的再销售价值仍然很低,且回收商只能经济地从一小部分材料中提取价值。

目前存在通过使用溶剂来清洁塑料表面以去除泥土、污垢、印刷字、漆、纸纤维、胶等同时还去除气味的工艺。阿利坎特大学(universityofalicante)已经开发出一种去除塑料膜上的墨水的工艺。所述工艺已在试点工厂的几种塑料膜(聚乙烯、聚丙烯、聚酯和聚酰胺)上成功进行了测试。所述工艺还已对基于水和溶剂的墨水两者进行测试。然而,这些并不能去除塑料膜本身的颜色,而仅仅是表面的墨水。

已经在实验室水平下测试许多技术以用于去除彩色颜料,包括:使用回流氯仿经由索氏提取(soxhletextraction)的聚合物添加物提取(并非特定地针对彩色颜料);使用盐酸和1,4-丁二醇从废料pe去除cds颜料;以及使用超临界co2的颜料提取。这些技术的缺点是:需要很长的提取时间(数天);高能量需求以及怀疑使用中的氯仿有致癌性;限于单一颜料和较长的提取时间(数小时);和提取水平低,使其不适合扩大到商业工厂水平,并且不适合在连续或接近连续的过程中使用。

ioniqatechnologies私人有限公司的wo2014209117、wo2016105198和wo2016105200描述使用催化剂将聚合物在溶剂中降解成寡聚物和/或单体的方法,以及包含能够将聚合物降解成寡聚物和/或单体的催化剂的功能化磁性粒子。所述方法和粒子提供高选择性和高转化率。通过用催化剂装备纳米粒子,所述催化剂使聚对苯二甲酸乙二酯(pet)解聚为其单体,即,个别对苯二甲酸乙二酯分子(所述分子又是乙二醇和对苯二甲酸的组合)。着色剂和其它杂质吸附到纳米粒子上,接着可用磁体去除所述着色剂和其它杂质,留下纯pet单体。现在,此工艺正在演示设施中进行试验,以更大规模地测试所述工艺。

本发明的一个目标是提供一种从废塑料中提取一种或多种彩色颜料的方法,其中所使用的溶剂自身在所述工艺中再循环。

本发明的至少一个实施例的目标是提供一种从废塑料中提取一种或多种彩色颜料的工艺,其为连续、半连续或分批进料工艺。

根据本发明的第一方面,提供一种用于从废塑料中提取一种或多种彩色颜料的工艺,所述工艺包含:

(a)将废塑料原料引入到反应器;

(b)将溶剂引入到所述反应器;

(c)在所述反应器中混合所述废塑料与所述溶剂,以便通过与所述溶剂接触而提取至少一种彩色颜料;

(d)从所述反应器去除所述溶剂和所提取的颜料;

(e)将所述溶剂与所述所提取的颜料分离;

(f)收集所述所提取的颜料;以及

(g)收集去除了至少一种彩色颜料的塑料;

其特征在于:

在步骤(b)将分离的溶剂再引入到新废塑料原料中;以及

在所述反应器中使用剪切机构以产生高剪切混合,且增加所述一种或多种彩色颜料与所述溶剂之间的接触。

以此方式,重复使用溶剂使得工艺对环境更友好,且溶剂再循环可提供连续或接近连续过程。剪切机构提供了塑料和溶剂的高剪切、高接触的混合,以便为溶剂提供最大限度的接触颜料的机会,并且由此溶解颜料。高剪切混合将颜料移动到塑料的表面以允许与溶剂接触。高剪切混合将一种相或成分(液体、固体、气体)分散或传输到主要连续相(液体)中,所述一种相或成分与所述主要连续相通常为不可混溶的。所述工艺不使塑料聚合物降解或解聚。可将去除了至少一种彩色颜料的塑料视为天然再循环物。

优选地,加热废塑料原料。以此方式,塑料表面的移动能够将颜料暴露于溶剂。优选地,将废塑料原料加热到热变形温度(htd)。可以熔融形式引入废塑料原料。或者,废塑料原料以包含以下的组的形式引入:碎料、颗粒和丸粒。在此实施例中,反应器可加热废塑料原料。

优选地,加热溶剂。更优选地,加热反应器以加热溶剂。

优选地,剪切机构位于反应器的腔室中。优选地,腔室包括用于废塑料原料的第一入口、用于溶剂的第二入口、用于溶剂和所提取的颜料的第一出口,以及用于去除了至少一种彩色颜料的塑料的第二出口。出口可布置在入口下方,且腔室以竖直配置使用或与竖直方向成一定角度布置。或者,入口和出口可为共线的,且腔室以水平或接近水平的配置使用。

更优选地,剪切机构为界定腔室的形状的挤压机。挤压机迫使熔融塑料和溶剂在一起以增加接触。挤压机可包括沿着内表面成螺旋形布置的刀片。此类刀片增加溶剂和塑料的混合。优选地,剪切机构包括位于反应器的腔室内的挡板,所述挡板包含轴,所述轴具有成螺旋形布置且从其延伸的刀片。优选地,挡板相对于腔室旋转。刀片增加剪切。更优选地,存在多个位于腔室中的挡板,所述挡板与重叠的相邻挡板的刀片平行布置。在一个优选实施例中,在使用中存在朝向彼此反向旋转的两个挡板。优选地,两个挡板在不同速度下反向旋转。此布置类似于混合器的操作,然而此类混合器仅以非连续分批模式操作。刀片的螺旋布置会移动塑料和溶剂通过反应器以提供连续过程。

剪切机构可为乳化器单元。此类乳化器单元可在溶剂中浸渍塑料以实现其混合。优选地,乳化器单元包含位于腔室中的高速高剪切混合器。优选地,高速高剪切混合器为如本领域中已知的混合器。混合器乳化、均质化、溶解、悬浮、分散和崩解固体。

剪切机构可为在腔室中相对于彼此反向旋转的至少两个辊。以此方式,在辊之间通过的塑料在剪切作用下被压缩。压缩塑料可增加塑料的表面积与体积之比,以提高从塑料表面提取颜料的效率。

剪切机构可为挡板式振荡分离系统。此类系统为本申请人的bosstm系统。这包含具有居中定位的振荡挡板结构的腔室,所述居中定位的振荡挡板结构引起腔室中的混合物的晃动。混合物通过密度分离,因此将分离出溶剂、颜料和天然再循环物。振荡挡板结构产生剪切。此系统如wo2016016623中所描述且以引用的方式并入本文中。

剪切机构可为切碎机。以此方式,塑料可在溶剂存在下在进入腔室时被切碎。切碎塑料会增加用于与颜料接触的可用表面积,同时提供剪切。

废塑料原料可为当前再循环或指定用于填埋场的任何塑料。更优选地,废塑料原料可选自以下中的一个或多个:单一来源报废热塑性材料,即,所有颜色的带轮垃圾箱、容器、管子、瓶盖、瓶子和罐;混合(聚乙烯)/聚丙烯(pp)再循环物和其它混合热塑性材料:丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs)、聚苯乙烯、聚氯乙烯(pvc);以及聚对苯二甲酸乙二酯(pet)。更优选地,废塑料原料为pet。以此方式,可实现黑色pet食物托盘中的碳黑和蓝色/黑色颜料的提取。

废塑料原料可为具有金属污染物的塑料或为多材料产品(例如多层膜)。溶剂可以选择性地溶解包含于塑料产品中的金属以改进可回收性。

废塑料原料可为具有表面墨水或颜料的塑料。以此方式,所述工艺可进行基于表面的墨水/颜料的去除。这可在膜和织物上实现。

废塑料原料可为包括例如油脂、泥土和油之类的污染物的塑料。在所述工艺中去除此类污染物。

废塑料原料还可具有气味。所述工艺可以去除此气味,使得家用垃圾和食品加工塑料包装和零件可以用作废塑料原料。

优选地,溶剂为液体。更优选地,溶剂为离子液体。离子液体可为1-乙基-3-甲基-1h-咪唑鎓(emim)离子液体。离子液体可为1-丁基-3-甲基-1h-咪唑鎓(bmim)离子液体。已展示离子液体可有效溶解彩色颜料且将彩色颜料带到溶液中以便去除。离子液体可为深共熔溶剂。此类溶剂宜为环境良性的。

二甲苯可与离子液体组合以提供溶剂。据信,这将通过使聚合物膨胀释放颜料,使颜料提取时间加快。这可有助于连续处理。

粗颗粒添加剂可与溶剂组合。这将有助于分解塑料并且通过将更多的颜料释放到塑料表面来加速颜料的提取。

优选地,腔室含有惰性气体。更优选地,惰性气体为氮气(n2)。在惰性气体存在下对加热的塑料和溶剂进行处理会防止塑料在高温下分解。

所述工艺可包含分离废塑料原料的初始步骤。这将允许在工艺中加入类似的塑料和所选择的特定的溶剂。分离可通过已知技术进行,例如bosstm、下沉浮选罐和nir拣选。

优选地,废塑料原料在引入到反应器中之前被分解。可洗涤废塑料原料。可切碎废塑料原料。更优选地,研磨废塑料原料。这使表面积与质量比最大化,有助于使颜料到达表面。

优选地,在步骤(d)中将水添加到所提取的颜料和溶剂中以形成沉淀的颜料。这允许使用矿物质提取技术获得颜料。可滤出颜料。或者,可使用bosstm系统去除颜料。优选地,通过使用水力旋流分离器回收水。或者,可将水煮沸以产生水蒸气。可重复使用所回收的水。还接着重复使用溶剂。

优选地,将去除了至少一种彩色颜料的塑料重新粒化。更优选地,将去除了至少一种彩色颜料的塑料造粒。如所属领域中已知,可将去除了至少一种彩色颜料的塑料混配。这些工艺产生适合于再出售的产品。更优选地,将来自这一步骤的废热用于加热溶剂和/或废塑料原料。

所述工艺可包括使产品通过nir拣选机的步骤。以此方式,进行质量控制,且可将任何具有颜料的塑料送回到反应器中且再次处理。这提高了工艺的效率。

所述工艺可用不同溶剂重复,从而去除另一颜色的颜料。以此方式,形成用于分级颜料提取的多阶段工艺,其中各阶段用不同的溶剂调配物移除不同的一种颜色或一组颜色。混合彩色废塑料原料随后用于产生无色塑料输出。

根据本发明的第二方面,提供一种用于从废塑料中提取一种或多种彩色颜料的高剪切混合反应器,其包含:

提供中空纵向孔的腔室,所述腔室包括:

在第一端的第一入口,以将废塑料原料引入所述腔室;

在第二端的第一出口,以将天然再循环物从腔室中排出;

沿着所述孔在所述第一入口与所述第一出口之间隔开的第二入口和第二出口,以使溶剂沿所述孔循环通过所述腔室;

至少一个第一刀片和至少一个第二刀片,所述刀片经布置以相对于彼此旋转且经配置以在剪切作用下压缩在其间的所述废塑料原料与溶剂的混合物。

虽然高剪切混合反应器具有与挤压机共同的许多特征,但其包括用于待引入的溶剂和溶解有欲去除的颜料的溶剂的第二入口和第二出口。另外,刀片经布置以压缩混合物且进而帮助增加暴露的塑料的表面积,以增加可在表面处且因此接触溶剂的颜料的量。

第一刀片可在第一轴上成螺旋形布置。第二刀片可在第二轴上成螺旋形布置。或者,可存在布置在第一轴上的多个第一刀片。可存在布置在第二轴上的多个第二刀片。在实施例中,第二刀片布置在孔的内表面上。在此实施例中,当第一刀片旋转时,第二刀片保持静止。这可能类似于螺杆型挤压机。螺旋布置有助于沿着孔移动混合物。

第一轴和第二轴可布置成平行放置,以使得当轴相对于彼此旋转时刀片交织在一起。

第一轴可为圆锥形的。第二轴可为圆锥形的。孔可为圆锥形的,其中圆锥的顶点在第二端。第一轴和第二轴可以被布置为在第二端处彼此成角度。这样,当轴旋转时,刀片保持交织在一起,并且将会有压力积聚,从而在第二端增加压迫,以排出溶剂。在孔的内表面上可布置有突起。此类突起可被布置成位于第一刀片和第二刀片的螺旋通道之间,以增加反应器中的剪切作用。

优选地,存在两个反向旋转的轴。也就是说,一个轴沿顺时针方向操作,而第二轴沿逆时针方向旋转。

优选地,反应器包括加热器。这样,塑料可以保持柔软而不熔化,以最大程度地提取颜料。

在下面的描述中,附图不一定按比例绘制。本发明的某些特征可以按比例夸大地示出或以某种示意图的形式示出,并且为了清楚和简明起见,可能未示出常规元件的一些细节。应充分认识到,可单独使用或以任何合适的组合使用下面讨论的实施例的不同教示以得到期望的结果。

因此,将附图和具体实施方式视为本质上是说明性的而不是限制性的。此外,本文所使用的术语和措辞仅用于描述性目的,且不应被解释为对范围的限制。如“包括”、“包含”、“具有”、“含有”或“涉及”等语言及其变体旨在广泛并且包括其后列出的主题、等效物和未列举的附加主题,并且不旨在排除其它添加剂、组分、整数或步骤。同样,对于适用的法律目的,术语“包含”被认为与术语“包括”或“含有”同义。

在本公开中的所有数值应理解为通过“大约”修饰。所有单数形式的元件或本文中所描述的包括(但不限于)设备的组件的任何其它组件应理解为包括其复数形式。

现将仅借助于实例参考随附图式来描述本发明的实施例,在所述图式中:

图1为根据本发明的实施例的用于从废塑料中提取一种或多种彩色颜料的工艺的流程图;

图2为根据本发明的实施例的用于从废塑料中提取一种或多种彩色颜料的高剪切混合反应器的说明;

图3(a)到(c)为根据本发明的其它实施例的反应器的示意性说明,所述反应器包括用于在图1的工艺中从废塑料中提取一种或多种彩色颜料的剪切机构;以及

图4为根据本发明的实施例的用于从废塑料中提取一种或多种彩色颜料的多阶段工艺的流程图。

首先参看图式的图1,说明根据本发明的实施例的用于从废塑料中提取一种或多种彩色颜料的总体上由元件符号10指示的工艺。工艺10将废塑料原料12与溶剂14在反应器16中混合。输出具有所提取的彩色颜料18的溶剂12,以便分离20且收集22欲分离的颜料18。溶剂14被再循环24且返回到反应器16。无色废塑料26接着作为产品提供到再循环行业。应注意,尽管我们提及无色的废塑料26,但这是其中已去除至少一种彩色颜料的塑料,且不一定是完全没有颜色的塑料。这些为工艺10的基本步骤且在图1中以实线/方框指示。虚线/方框中的那些部分为下文将描述的任选的步骤。

原料12为当前再循环或指定用于填埋场的任何塑料。可以使用单一来源报废热塑性材料,即,所有颜色的带轮垃圾箱、容器、管子、瓶盖、瓶子和罐。混合聚乙烯(pe)/聚丙烯(pp)再循环物和其它混合热塑性塑料:丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs)、聚苯乙烯、聚氯乙烯(pvc);以及聚对苯二甲酸乙二酯(pet)。原料12可为上面经过印刷或以其它方式处理的单层或多层的塑料膜。塑料可以是硬塑料、织物、麻袋和轮胎。这些可从家庭或工厂收集。在一个优选实施例中,废塑料原料12为彩色pe/pp/pet碎片,其有时被称作爵士(jazz)再循环物。

溶剂14为其中可将塑料中的彩色颜料溶解于其中或与之一起产生溶液的任何液体。在一个优选实施例中,溶剂为离子液体。离子液体可为1-乙基-3-甲基-1h-咪唑鎓(emim)离子液体。离子液体可为1-丁基-3-甲基-1h-咪唑鎓(bmim)离子液体。离子液体可为深共熔溶剂。此清单并非穷尽性的,因为可存在可起作用的其它溶剂。离子液体的优点为离子液体的功效为良好的,因为先前研究已展示其可在其功效降低之前在工艺10中重复使用二十五次。在工艺10中,溶剂14通过反应器16再循环24。

离子液体可被视为新颖类别的“设计者”溶剂,其可通过溶解选择性地从呈软化状态的塑料提取较小有机和无机分子。离子液体具有优于常见有机溶剂的许多优点:其可被定制以提取极特定的化合物或广泛范围的类似化合物,其通常具有超出其分解温度的沸点,这意味着其将在高温使用下不沸腾或蒸发,且其可由无毒起始材料制成或经设计以减少其环境影响。

术语离子液体为所属领域的技术人员众所周知的,且一般定义至少一种阴离子与至少一种阳离子的组合以形成通常在-30℃到+100℃的温度范围内为液体的盐。阳离子的取材范围很广,包括季铵、鏻、吡啶鎓和吡咯烷。阴离子的取材范围甚至更广,包括烷基硫酸根、双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺、甲酸根、六氟磷酸根、四氟硼酸根和卤离子。工艺10中使用的离子液体可以是水可混溶的或不可混溶的,但选择为不溶解或分解塑料聚合物12。塑料12与离子液体的混合比在1:1到1:15的范围内。

反应器16提供其中废塑料原料12和溶剂14经由高剪切混合而组合的环境,所述高剪切混合将颜料18带到塑料原料12的表面,使得溶剂14可与其接触且形成溶液,进而从塑料原料12提取颜料18以使塑料12脱色。根据本发明的一个实施例的反应器16的实例展示于图2中。反应器16包含围封腔室30的容器28。容器28是细长体,其在第一端32处的外表面34上具有第一入口36,所述第一入口是用于使废塑料原料12通过进入腔室30的上端38中的孔口。在容器28的第二端40处,在容器的底表面43上存在第一出口42,其为无色废塑料26提供出口孔口。在外表面34上,在第一入口36与第二端40之间,存在第二入口44和第二出口46,以提供用于溶剂14进入腔室30且与彩色颜料18离开腔室的循环路径。应了解,有或没有颜料18的一些溶剂14也可从第一出口42离开。

在腔室30内存在剪切机构50。剪切机构50包含形状为圆锥形的两个轴52a、b,其中较窄末端54a、b布置在腔室30的下端48处。每一轴52a、b具有布置在外表面58a、b上的成螺旋形布置的刀片56a、b。刀片56a、b在下端处更紧密地卷绕,其中每一旋转之间的间隔更小。虽然示出了一个长刀片56a、b,但是可存在沿着外表面58a、b从上端60a、b到下端54a、b间隔开的多个刀片。此类多个刀片可完全沿圆周布置以提供堆叠的辊阵列。刀片56a、b经布置以重叠或交织,使得当旋转时,优选地彼此反向旋转时,通过在剪切操作中在刀片56a、b之间压缩来搅动或捏合腔室中的混合物。这对混合物产生湍流,再定向塑料粒子以使得在下一次通过旋转时,暴露新表面以用于与溶剂接触。为了进一步增强剪切工艺,突起62可形成于腔室30的内表面64上。这些突起62位于刀片56a、b的线圈之间以在刀片56a、b周围产生剪切作用。刀片56a、b和腔室30在下端48处的变窄增加对混合物的压力,这增加了塑料12与溶剂14之间的接触,但还使得溶剂14与经溶解的彩色颜料18经由第二出口44从腔室30排出。通过第一出口42输出去除了颜料18的剩余塑料12。腔室30布置成一定角度,使得上端38定位于下端48上方。以此方式,重力辅助连续地驱动混合物通过腔室30,且螺旋布置与刀片的旋转可辅助此过程。

存在围绕容器28布置以加热腔室30内的混合物的加热器66。塑料12将被加热到热变形温度(hdt),于是其将在熔化时软化,从固体转变为液体熔体。控制温度以使塑料12在针对最大提取效率而确定对于塑料废料12的类型来说优化的温度下保持柔软但不熔融。

虽然图2中展示的反应器16类似于挤压机的双螺杆设计,但其包括用于溶剂14的其它循环路径,且刀片经布置以在混合物被剪切时压缩混合物,进而再定向塑料粒子且将颜料18带到塑料12的表面以暴露于溶剂14。塑料12和溶剂14通过简单的相分离进行热或冷分离。因此,与在实验室和现有技术中所使用的完全化学工艺中相比,用于提取颜料18的工艺10可被视为是一种更加机械的工艺。然而,已发现有利的是将腔室30保持在惰性气体中。氮气将为适合的选择。惰性气体会防止空气进入腔室,有效地密封腔室,使得塑料在加热时不会在暴露于温度时分解。

返回到图1,在离开反应器16时,具有所提取的颜料18的溶剂14随后经历颜料分离20。可使用任何分离系统,但在优选实施例中,添加水68以形成沉淀的颜料。接着可应用标准矿石提取技术,其通过使用水68都是对环境友好的。可滤出颜料18。

溶剂14可通过使用适合的反溶剂沉淀所提取的颜料/染料18来去除以便再循环,所述反溶剂选自水、丙酮、甲醇、乙醚、乙腈、二氯甲烷、甲苯、四氢呋喃或己烷。选择将取决于所选择的特定溶剂14。

或者,可使用bosstm系统去除颜料18。bosstm系统为挡板式振荡分离系统且在图3(c)中示出。此系统包含具有居中定位的振荡挡板结构94的腔室,所述居中定位的振荡挡板结构引起腔室中的混合物的晃动。混合物按密度分离,因此颜料得以与溶剂和水分离。此系统如wo2016016623中所描述且以引用的方式并入本文中。

将分离的溶剂14回收且再循环24回到反应器16以供再使用。无色废料产品26从腔室30的第一出口42输出。

通过选择适合的溶剂14,可以通过使用工艺10实现从pet食物托盘中提取碳黑和蓝色/黑色颜料。另外,旨在将颜料带到塑料表面的高剪切混合工艺将自动地暴露塑料原料12上的表面墨水或颜料并且处理其去除。发现通过选择溶剂14的工艺10也会从废塑料原料12去除气味。

存在可在工艺10中使用的许多额外的任选步骤。可按需要选择任何步骤。

废塑料原料12可经历预处理步骤70。在此步骤中,将废塑料12洗涤以去除表面污垢油和油脂。然而,如果省略步骤70,那么已发现工艺10将去除反应器16中的这些污染物。

可以对废塑料原料12进行拣选和分离72。已知的分离工艺,如近红外(nir)拣选、下沉浮选罐和bosstm系统可用于允许原料由类似塑料和或类似颜色着色形成。原料12的此分批允许选择最适当的溶剂14,使得其是针对塑料12/颜料18组合定制的。

重要的额外步骤为机械地分解74塑料12。这样做是为了增加塑料的表面质量比,并因此暴露出更多的颜料18以与溶剂14接触。切碎是已知的分解技术,尽管废塑料原料12可能已经以这种形式供应。研磨,并且尤其是精细研磨是优选的分解技术,其提供了最大的表面积/质量比。此步骤74最大限度地降低了下游工艺成本和复杂性,因为是通过提取而不是提取与搅拌的组合来去除颜色。

在离开反应器16时,无色塑料产品26可经历再粒化步骤76。此处,任何溶剂14或溶剂/颜料组合可以排出77且返回以用于颜料分离20和再循环24。无色塑料产品可通过混配而造粒以提供可销售产品。此步骤76产生热量,且另一步骤80可在溶剂14进入反应器16之前使用此热量来预处理溶剂或辅助加热反应器16中的腔室30。

可使用质量控制步骤82。在此步骤82中,无色塑料产品26穿过近红外(nir)拣选机。这是用于塑料的已知颜色拣选工艺,且当前仅以从混合颜色原料获得天然再循环物,即有价值的真正无色塑料的方式。通过用ir光学拣选,可有效地排除仍含有不可接受水平的彩色颜料18的任何塑料,且将其传递回84到反应器16以与其它溶剂14一起再处理。取决于工艺10的功效,此步骤82可能不是必需的,但将维持质量。代替被传回84,可以出售拣选的塑料。

可以添加装袋步骤86以将无色塑料产品26包装为用于出售的天然再循环物。

可在溶剂14再循环路径24上添加其它步骤。如先前所描述,水68可以与颜料18溶液一起添加到溶剂14中以形成沉淀物。这接着可以如所属领域中已知通过泡沫过滤进行分离或收集,以便分离20且收集22颜料18,且现在水合的溶剂14被筛出。水68可以例如通过使用串联的一个或多个水力旋流分离器在步骤88中回收,或可以蒸发以产生水蒸气。所提取的水68可在分离步骤20中再循环90回去以形成沉淀物。具有水合溶剂14,即溶剂14和水混合物可为有利的,因为其可防止许多溶剂,如离子液体分解。

在将其它添加剂92引入到反应器16中之前,可以将其它添加剂提供到溶剂14,以加速提取且因此提高效率。这些为连续过程的时间安排提供了帮助。这些添加剂92可为进一步分解塑料以暴露颜料18的颗粒。或者,其可包含磁性颗粒,所述磁性颗粒可以在处于反应器16中时吸引塑料原料12中的污染金属。对于为离子液体的溶剂14,已显示添加二甲苯会缩短提取时间且因此通过使聚合物膨胀释放颜料而改良提取效率。这些添加剂92可在颜料分离20和/或再粒化76时去除。

现在参考图3(a)-(c),其说明用于工艺10的高剪切混合反应器16a-c的替代性实施例。与图2相同的零件带有适当的后缀‘a’、‘b’和‘c’。图2示出了基于剪切机构15形成为双螺纹的挤压机的反应器16。此操作类似于已知的混合器。将意识到,单螺纹可与提供相对刀片的腔室30的表面64上的突起62一起使用。垂直地布置在两个轴52a、b上的分开的刀片56a-k、57a-k可用作反应器16a中的剪切机构50a,如图3(a)中所示。在图3(b)中说明反应器16b,其中容器28b填充有溶剂14。引入塑料原料12,展示为切碎的粒子,且布置于容器28b中的剪切机构50b为高速混合器,其被称为乳化、均质化、溶解、悬浮、分散和崩解固体的高剪切混合器。图3(c)说明可用作高剪切机构50c的bosstm系统。位于中心的挡板94不旋转,而是以所选择的频率和幅度向上和向下振荡。分开的圆盘96具有孔口98以允许混合物,即塑料12和溶剂14从中穿过。混合物的晃动使得组分基于其密度而分离,其中溶剂14用以释放彩色颜料18且接着用以将颜料18与溶剂14分离。剪切作用经由混合物移动通过孔口98而发生。所属领域的技术人员应了解,切碎机还可用作剪切机构。在此情况下,切碎将在溶剂14存在下进行。

如上文所描述,可选择溶剂14以提取单一彩色颜料18或一组色彩。对于多个颜色,可能需要离子液体的混合物作为溶剂14。替代布置是提供多阶段系统,其总体上由元件符号100指示,如图4中所示。与图1相同的零件使用了相同的元件符号,但增加了‘100’。系统100包含串联的多个工艺110a、b、c,且每个工艺110a、b、c如本文中参考图1所描述。在每个连续阶段110b、c处,废塑料原料112b、c为来自先前阶段110a、b的无色塑料产品126a、b。每种溶剂114a、b、c是不同的,且经过选择以提取每一工艺110a、b、c特有的个别或一组颜色颜料118a、b、c。以此方式,最终无色塑料产品126c可预定为理想的天然再循环物。

工艺10可以连续地、半连续地或分批地运行并且以商业规模操作。

本发明的主要优点为其提供用于从废塑料中提取一种或多种彩色颜料的工艺,其中所使用的溶剂自身在所述工艺中再循环。

本发明的另一优点为其提供用于从废塑料中提取一种或多种彩色颜料的工艺,所述工艺为连续、半连续或分批进料工艺。

本发明的至少一个实施例的又一优点在于其提供了从废塑料中提取一种或多种彩色颜料的工艺,所述工艺可以在黑色pet食品托盘中提取碳黑和蓝色/黑色颜料。

所属领域的技术人员将了解,在不脱离本发明的范围的情况下,可对本文所述的本发明进行修改。举例来说,可使用其它剪切机构。如果要去除金属污染物,那么反应器可由钢或由非磁性材料制成。

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