专利名称：塑料产品的循环使用和清洗压碎塑料的方法及其设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过压碎处理对废旧塑料产品进行再循环使用的方法，及其清洗方法以及用于处理压碎的塑料的设备。
背景技术：
近来，出于环保、节能或者降低成本的目的，人们日益重视对售出的、废旧并且寿命已结束的塑料材料进行再循环或重复利用。市场上有许多种带有镜头单元的一次性照相机(所谓的一次性照相机)，这种一次性照相机具有简单的照相机构和预先安装的照相胶卷。带镜头单元的一次性照相机的大多数组件采用了塑料材料，所以它们也存在上述问题。通常废旧的塑料产品会受到多种材料的玷污并且其中混有许多其它的物质，这些物质无法通过包括分离和/或清洗在内的传统再循环处理被完全除去。
在带镜头单元的一次性照相机再循环处理线中，废旧的产品根据型号的不同被分离，并且被输送到各自的解体线上，在该解体线上，贴在外面的纸或标签被除去，并且该产品被分解为各种组件。组件被分为两类，即再使用组件和再处理(狭义的再循环)组件。再使用组件在经过功能检测、清洗/清洁和调节之后被用在新生产的产品中，而再处理组件将被用作新生产的产品的再处理原材料。
带镜头单元的一次性照相机中的再处理组件是一个前盖、一个后盖、一个用于安装胶卷的体部分和一个倒卷按钮，这些组件采用的材料是热塑性树脂。这些再处理组件被一个压碎机压成许多小片(小块)。
然后使用一个喷淋器用清洗液体对被压碎的塑料进行清洗，从而除去污染物和其它物质。如日本专利NO.2604262、NO.2640786和NO.2717020中所示，压碎的塑料和清洗液体的混合物在一个清洗箱中被搅动，清洗液体采用了表面活性剂，并且具有锥形底部的清洗箱中装备有搅动叶片。压碎的塑料在清洗后被烘干，然后通过加热被熔化。熔化后的塑料被送入一个挤压器，从而形成圆柱形的颗粒(颗粒化)。这些颗粒本身或者连同新的塑料一起被用于塑造某些组件，例如一个前盖、一个后盖、一个用于安装胶卷的体部分和一个倒卷按钮。
然而，颗粒化处理需要消耗大量的热能和水，并且会加速塑料的热老化，特别是对于自从作为新塑料被使用后至少已被加热熔化两次的旧塑料而言。热老化会降低机械强度等物理性能，同时加热还会产生某些对照相质量产生负面影响的物质。
就清洗而言，喷淋器并不足以去除污染物和其它物质。因此一个安装在挤压器内的过滤器经常会被这些其它物质堵塞。高温使过滤器的更换比较困难，这就会降低生产率。现有的半自动过滤器更换器十分昂贵。前述带有搅动叶片的搅动箱式清洗设备可以被用于取代喷淋式清洗器。然而，如果压碎的塑料的比重等于或小于清洗液体的比重，就难以对每一片压碎的塑料进行均匀地清洗，并且在清洗完成后难以将压碎的塑料和清洗液体一起排出，这是因为二者处于分离状态并且具有较小比重的压碎的塑料倾向于漂在上面。
有人建议将比清洗液体轻的压碎的塑料片放在一个网状篮中之后再在清洗箱进行清洗。然而，将塑料放在篮中、将篮子放置在清洗箱中以及将塑料取出清空篮子的过程既麻烦又费时，这使清洗设备的结构很复杂并且难以实现系统的自动化。
由于生产操作环境、运作成本、污水处理成本和生活环境等原因，目前不推荐通过使用有机溶剂或CFCs(含氯氟烃)以及其它表面活性剂的方法提高清洗能力。
发明概要本发明的一个目的是提供一种用于对塑料进行再循环利用的方法和设备，该方法和设备可以提高生产效率、改善生产环境、减轻塑料的老化、降低再循环成本和环境的压力，其中包括节能。
本发明的另一个目的是提供一种清洗方法和设备，该方法和设备能够对压碎的塑料进行彻底的清洗，同时不使用特殊高效的洗涤剂或有机溶剂。
根据本发明的对废旧的塑料产品进行再循环的方法的实施过程是，将塑料压碎并将压碎的塑料作为原材料直接进行模塑加工，而不经过颗粒化处理。模塑加工过程中使用的注射模塑机械具有一个安装在喷嘴部分处的过滤器，用于在将熔化的塑料注入塑模之前清除混在压碎的塑料中的其它物质。
本发明中用于对压碎的塑料进行清洁的清洗过程是通过形成一个流动循环来实现的，该循环中包括由压碎的塑料和清洗液体的混合物构成的涡流。压碎的塑料和清洗液体的涡流中的压碎的塑料在循环管和清洗箱中都会相互摩擦或刮擦。清洗液体中的混合气泡能够提高清洗能力。
用于清洗压碎的塑料的设备包括一个清洗箱，一个循环管和一个清洗液体供给泵。其中清洗箱由一个管形壳部分和一个用于接收废旧塑料产品的压碎的塑料和清洗液体的混合物的圆锥形底部分构成，并且该底部分上有一个供混合物流入的排水孔。循环管被用于使混合物重新流入清洗箱，该管的一端与排水孔相连接，另一端被置于清洗箱的附近并大体沿清洗箱的内壁布置，从而形成一个涡流。清洗液体供给泵的出口通过一个放水管与循环管相连接，从而通过将清洗液体送入循环管中使循环管中的混合物重新流向清洗箱。
另外，可以在清洗箱的管壳部分的某一部分上加工数个孔，使得只有小于某一预定尺寸的压碎的塑料才能通过，这是为了将小于预定尺寸的压碎的塑料从清洗箱中清除。
另外，当清洗液体中产生混合气泡后，它通过一种空穴效应将起泡的清洗液体从一个位于清洗液体供给泵和清洗液体供给泵出口之间的进气口送入一个喷嘴部分，从而提高清洗能力。因此，即使用热水作为清洗液体，清洗能力也将足够。
放水管可以包括一个进气口，用于在混合物中掺入气泡。只要改变后的进气口位置处的清洗液体具有减小的/负压力，就可以改变进气口的位置。
在废旧塑料的再循环方法中，由于塑料的再循环没有颗粒化过程，就可以防止塑料的物理性质被降低，同时防止产生对照相质量具有负面影响的物质。因此，不良气味和污水的量可得以降低，并且可以改善环境。同时，由于塑料不经颗粒化，就可以使生产环境得以改善，例如避免产生高温、异味和危险。通过节能、减少再循环处理工序的数量以及实现自动化操作，就可以降低生产成本。
另外，难以分散的和难以清洗的压碎的塑料可以在较短的时间内被清洗完毕。只使用热水、不使用其它洗涤剂就可以获得很强的清洗能力，这就简化了废水处理、降低了成本、只对环境造成很小的影响，同时改善了操作环境。另外，由于没有使用复杂的机械部分，所以设备易于维护，并且便于实现加工自动化。
对附图的简要说明
图1表示了一个带镜头单元的一次性照相机的例子，它将通过本发明被再循环使用。
图2是一个零件分解透视图，表示了带镜头单元的一次性照相机的结构。
图3表示了对带镜头单元的一次性照相机进行再循环处理的设备的流程图。
图4是一个示意图，表示了塑料组件的再处理过程的处理流程。
图5是一个透视图，表示了根据本发明的清洗过程中的一个清洗器的一个主要部分。
图6表示了清洗器的一个主要部分的剖视图。
图7表示了清洗箱的一个方案图。
图8表示了连接在处于注射状态的注射模塑机械上的一个喷嘴的一个主要部分的剖视图。
图9是安装在喷嘴内的一个过滤器的透视图。
图10是过滤器的一个主要部分的剖视图。
图11表示了连接在处于清洗状态的注射模塑机械上的一个喷嘴的一个主要部分的剖视图。
图12是一个图表，表示了根据在对带聚焦系统的胶卷进行精细压碎处理时使用的筛孔尺寸而获得的压碎的塑料的尺寸分布。
图13是一个图表，表示了当模塑次数增加时，实际的模塑件(单元底座)的重量变化。
图14是一个图表，表示了压碎的塑料的清洗后的压碎的塑料的洁净度和清洗时间之间的关系。
图15是一个图表，表示了清洗水温和洁净度之间的关系。
对本发明的详细说明图1表示了一个带镜头单元的一次性照相机的例子，它将通过本发明被再循环使用。带镜头单元的一次性照相机2包括一个单元体3和一个部分的覆盖在单元体3外侧的外部片4。一个镜头5、取景器6、闪光灯窗7和闪光灯单元充电开关8被置于带镜头单元的一次性照相机2的前表面内。一个快门释放按钮9和一个胶卷帧记数窗10被加工在上表面上。一个倒卷按钮11被暴露在单元体3的后角上，其位置稍低于上表面。
如图2所示，单元体3包括一个其中装有一个胶卷暗盒13的单元底座14、一个闪光灯单元15、一个装备有一个成像镜头5和一个快门释放机构的曝光单元16以及用于覆盖单元底座14的一个前盖17和一个后盖18。当装有曝光后的胶卷20的暗盒21被取出送去冲洗印刷之后，照相馆和/或冲洗室将收集起废旧的带镜头单元的一次性照相机2，以便于再循环利用。
图3表示了对带镜头单元的一次性照相机进行再循环处理的设备的流程图。该再循环处理包括四条加工线，即用于对收集到的废旧的带镜头单元的一次性照相机进行解体的解体线，用于通过检查、清洗和调节/修理，如果需要的话，对例如闪光灯单元15或曝光(成像)单元16等功能组件进行再使用的再使用线，用于通过对例如单元底座14、前盖17或后盖18等热塑性组件进行处理而获得塑料原材料的再处理线(狭义的再循环)和用于对一个单元底座14、一个前盖17和一个后盖18进行再模塑的模塑线。
收集到的废旧产品根据型号的不同被分类，并且被送至各自的解体线上，其中覆盖在外面的纸或标签4被除去，并且一个前盖17和一个倒卷按钮被取出并被送至再处理线。然后一个曝光单元16和一个闪光灯单元17被从一个单元底座14上拆下，从而被送入再使用线，在该再使用线中，它们被检查、清洗和调节/修理，同时对闪光灯单元中的一块电池进行检测，以确定它是否可再次被使用。剩余部分，即单元底座14本身和一个后盖18被送入同一条再处理线。这些塑料组件在被送入再处理线之前将被检测，以确定它们中是否掺杂有金属材料。
图4是一个示意图，表示了塑料组件的再处理过程的处理流程。该线包括粗加工压碎机24、一个气流分离器25、一个精加工压碎机26、一个清洗器27、一个除水器28(用于去除压碎的塑料中的水)、一个干燥器29、一个金属探测器30和一个储存器31。从被解体的产品中取出的前盖17、后盖18、单元体14和倒卷按钮11首先被放入粗加工压碎机24中，该粗加工压碎机24具有一个适当孔径的筛子，该孔径通常介于φ20和φ60之间，从而获得尺寸范围介于20mm和60mm之间的碎片。粗加工的压碎的塑料(碎片)通过一个进料器被传送入一个气流分离器25，该进料器例如一个空气进料漏斗33。也可以采用任何其它能够传送压碎的塑料片的进料器，例如传送带或管道进料器。在气流分离器25中，压碎的塑料片与其它物质相分离，然后被送入精加工压碎器26，其中这些其它物质例如标签纸片、胶卷以及前一工序中残余的类似物质。
一个气流分离器25根据各种物质相对重量和尺寸(等价直径)的不同对它们进行分离。因此，为了获得良好的分离，塑料不应该被压碎成十分小的片。例如，当筛孔为φ35时，通过分离可以获得重量百分比为93％的塑料碎片。
在精加工压碎处理过程中，将使用一个筛孔直径介于φ4至φ12之间的筛子生产出具有合适尺寸的碎片(2mm×3mm)，用于接下来的清洗和模塑加工。在该实施例中，对精加工压碎机的工作条件进行了确定，这是为了使尺寸小于1mm的精加工后的压碎塑料片的重量百分比保持在10％以下。该条件是为了减少塑料材料的损失，同时为了稳定模塑过程。该精加工的压碎塑料片被进料漏斗35输送至一个清洗器27。
通常收集到的废旧的带有镜头单元的一次性照相机会受到多种物质的污染，例如油脂、皮脂、食品、化妆品等。这些物质应被清除掉，特别有必要很好地清除掉有害于照相产品的物质。有机溶剂或CFCs(含氯氟烃)和其它洗涤剂通常被用作清洗试剂，然而它们将带来一系列问题，例如环境压力、运作成本和废水处理成本。也可以使用其它清洗方法，例如通过使用高压水，砂、树脂颗粒或干冰的喷射，超声波振动，X射线或紫外线。但是这样也难以获得低成本的高清洗质量，同时难以实现系统的自动化。
图5和图6分别是一个透视图和一个剖视图，表示了根据本发明的一个清洗器27的主要部分。清洗器27包括一个清洗箱37、一个围绕在清洗箱37周围用于接收从清洗箱37中溢出的清洗液体39的溢水管38、一个带有加热装置的用于储存清洗液体39的蓄存箱40、一个用于输送储存在热清洗液体蓄存箱40中的清洗液体的清洗液体供给泵41、一个用于使清洗液体39和压碎的塑料片44的混合物流回的循环管43和排水篮42。用于接收废旧塑料产品的压碎塑料片和清洗液体的混合物的清洗箱37上加工有一个管壳部分37a和与之相接的圆锥底部分37b。该圆锥底部分37b的中间具有一个排水孔37c，混合物将流入该排水孔。一个连接管37d将循环管43连接在排水孔37c上。
作为循环管43的一部分的一个混合物供给管45的一端与连接管37d相连接，另一端与一个支管(T形连接管)49相连接。支管49的两端分别与构成循环管43的一部分的循环管50和一个延伸至排水篮42的排水管51相连接。用于排出废旧塑料产品的压碎塑料片和清洗液体的混合物的循环管50延伸穿过一个加工在清洗箱37的壁内的孔37f，并且一个循环管50的一个出口部分50a被置于清洗箱37的内壁的附近并大体沿清洗箱37的内壁布置。
一个带有开关杆52的开关阀被安装在支管49内，用于在通向循环管50和通向排水管51的路径之间进行选择。
清洗液体蓄存箱40中储存有被加热的清洗液体39。清洗液体供给泵41通过一个进水管46a与清洗液体蓄存箱40相连接，同时通过一个排水管46b与混合物供给管45相连接。从清洗液体供给泵41中排出的清洗液体39流在混合物供给管45中产生一个负压力，其中包括压碎的塑料片和从清洗液体箱40流向混合物供给管45的清洗液体的混合物流。在排水管46b上与混合物供给管45相连接的一端，设置有一个喷嘴，用于提高清洗液体39的流速。泵排水管46的中部具有一个进气孔47，用于将气泡掺入清洗液体39中。混在清洗液体39中的气泡能够在空穴效应的作用下提高清洗能力。
从出口50a流出的压碎的塑料片44和清洗液体39的混合物冲击在清洗箱37的内壁上。清洗箱37的管形部分37a位于溢水管38的上方，并且具有一个孔板部分37e，该孔板部分位于排出的混合物流所冲击的位置处。在本实施例中，孔板部分37e具有大量的大约φ1mm的小孔，这些小孔能够使包含有包括塑料粉末/微粒在内的多种污染物和其它物质的清洗液体以及尺寸小于φ1mm的塑料片通过小孔排出。也可以用金属线编制网代替该孔板。打出的孔的合适尺寸取决于欲回收的塑料片的尺寸。较大的尺寸会增大损失而较小的尺寸会加重堵塞。然而如果回流的和排出的清洗液体能够以足够的压力冲击带孔区域，那么就可以避免堵塞。
穿过小孔被排出的清洗液体一旦进入溢水管38，就会沿一个水槽38a向下流入清洗液体蓄存箱40。一个筛子54被置于清洗液体蓄存箱40之上，用于滤过固体的其它物质，例如包含在排出的清洗液体中的塑料片。因此，经过小孔的压碎的塑料片不会流入清洗液体蓄存箱40。
图7表示了清洗器27的一个方案图，如图所示，流回的清洗液体39和压碎的塑料片44的混合物形成了一个例如逆时针方向的涡流。并且在排水速度和锥形底37b的渐细面的作用下被排入排水孔37c。然后该混合物被导入混合物供给管45中，并且在清洗液体供给泵41的作用下连同供给的液体一起通过循环管43流入清洗箱37。
在压碎的塑料片44随着清洗液体39重复循环流过清洗箱37和循环管50时，压碎的塑料片表面上的污染物或塑料粉末就可以被除去，这种清洗作用可能是由于塑料片之间或塑料片与内壁，特别是与孔板部分之间的相互摩擦或刮擦，或者是由于气泡的空穴效应，抑或是清洗液体流本身的作用。这样，本发明就可以具有充分的或出色的清洗作用，同时不使用有机溶剂或CFCs或洗涤剂，从而可以降低环境负荷、运作成本和废水处理成本。
通常排水孔37c最好不被清洗液体39和压碎的塑料片44的混合物完全覆盖住，即是说，排水孔37c最好能部分地与大气相连通，从而使混合物能够稳定地被抽入排水孔37c，这将有助于在清洗箱37中形成稳定的混合物涡流。稳定的混合物涡流能够提高循环效率和清洗效率，这是因为它避免了所有对清洗无用的滞流区域。为了在清洗箱中形成稳定的涡流，最重要的可能是寻找合适的混合物流动速率以及回流入清洗箱37的清洗液体流量与压碎的塑料片流量之间的比率。更加有效的是，一个扰流板被安装在清洗箱的内壁上，从而分出一部分涡流并使之直接排入排水孔37c。
为达到这一目的，有许多因素需要考虑，例如清洗液体供给泵41的泵压、泵给速率(由泵压或置于循环管内的控制阀进行控制)、出口50a的位置、混合物的排出流动速率、对孔板部分37e的冲击角度和压力、孔的直径以及孔板部分37e的开孔比率。
另外还需要根据所用的液体和清洗设备的不同考虑底面的倾斜度和清洗液体的性质，例如粘度或比重。底面的倾斜度可以介于25°和75°之间，只要能够保证形成和保持稳定的涡流即可。在清洗箱的内壁上安装扰流板是另一种提高循环效率的途径，该扰流板可以分出一部分涡流并使之直接排入排水孔37c。
可以有多种方式启动清洗器27中的清洗过程。例如，被预先暂存在清洗器27上方的一个进料漏斗中的压碎的塑料片44首先被送入清洗箱37中，然后通过启动泵41使清洗液体39开始循环。然而，这种启动方法不能够提供充分的清洗，这是因为压碎的塑料片倾向于与清洗液体相分离，即不能与清洗液体一起进行良好的循环，并且当清洗液体的循环量较小时，塑料片有时会堵塞排水孔37c。塑料片不能够被沾湿的一个原因可能是由于塑料的疏水性和/或模塑润滑剂的疏水性沾染。为了避免这个问题，应该首先使清洗液体被充入清洗箱中对塑料片进行浸泡，然后在预定的浸泡时间之后再启动清洗液体供给泵。另一种方法是，首先形成一个稳定的清洗液体的循环，然后将进料漏斗中的塑料片投入。作为该方法的一个例子，200升60℃的热水被加入清洗箱37，然后启动清洗液体供给泵41。在热水的循环过程中，20千克的塑料片被投入清洗箱中，从而使塑料片被混入涡流中。这种方法可以形成良好的混合物循环流。
当经过预定数目的循环或预定的时间之后，即在压碎的塑料片被充分清洗之后，通过操纵开关杆52将流动路径切换至排水管51，从而将混合物排入排水篮42。排水篮42由金属线滤网或孔板加工而成，它将使塑料片44与清洗液体39相分离。在压碎的塑料片的比重小于清洗液体的情况下，并且当使用普通的搅动箱时，塑料片倾向于停留在清洗液体的表面上，从而不能被充分清洗。本发明中的清洗可以避免这一问题，这是因为通过外部管道的涡旋流动和循环能够防止塑料片与清洗液体相分离。
收集在排水篮42中的清洗和清洁后的塑料片通过传送带或管道进料器56被输送至一个除水器28。该除水器28是离心分离式或旋转干燥式，它能够将塑料片中98％或更多的水分去除。此外可以用其它的装置代替进料漏斗35，38，60和61，只要这些装置能够有效地进行传送工作，例如气动输送装置或抽吸式输送管道。
经过除水的塑料片通过一个进料漏斗58被输送至一个干燥器29。通常该干燥器29是一种热风吹送型干燥器。也可以使用其它类型的干燥器，例如蒸汽加热器、电加热器、微波加热器和光加热器。干燥后的塑料片通过一个进料漏斗60被送至一个金属探测器30。该金属探测器30通过使用电涡流能够探测出混杂在塑料片中的金属并将其分离出去。当金属片被分离出之后，塑料片被一个进料漏斗61送至并堆积在一个储存器31中。为了提高分离效率，推荐在使用金属探测器30进行金属探测之前先用磁铁进行铁材料的预分离。该磁铁可以被布置在不同于金属探测器的其它位置处，从而进一步提高金属清除效率。
储存器中的塑料片被送入模塑加工线，在其中带镜头单元的一次性照相机的塑料组件例如一个前盖17、一个后盖18、一个单元底座14和一个倒卷按钮11通过注射模塑被加工成型。如图8所示，用于将熔化的塑料注入模具66的喷嘴65被安装在一个注射模塑机械64上。该喷嘴65包括一个固定在注射模塑机械64上的喷嘴壳68、一个固定在喷嘴壳68的顶端并且压靠在模具66上的喷嘴头69、安装在喷嘴壳68内部的第一帽70和第二帽71、一个用于转换熔化的塑料的流动路径的转换轴72和一个过滤器73。
图9表示了带有许多小孔73a的圆柱壳形的过滤器73。过滤器73由大约2mm厚的高强度钢加工而成，用于承受注射模塑机械64的最大圆柱压力。小孔73a的直径为φ0.2mm，厚度与直径的比率大约等于10，它是基于传统的颗粒化挤压器中使用的#200网孔过滤器加工而成的。小孔的间距为0.5mm，该距离几乎是能够加工小孔的最小限值。该过滤器的外径为φ45mm，而纵向长度为30mm，并且开孔比率为11％。因此，小孔的总数目为15,414，而小孔总的截面积等于φ24.8mm的孔的截面积，该面积大于普通的注射模塑机械或模具中熔化的塑料的流通路径的截面积。这样，即是考虑到流动阻力，过滤器73造成的压力损失也是可以接受的。
对于小孔的加工而言，就其直径、间距、小孔数目、过滤器的厚度和形状、加工精度、工时及成本来说，这些小孔的加工难度很高。看上去可以采用激光加工，但是事实上加工小孔需要耗费时间，这将导致邻近的其它孔的热变形。经发现电子束加工最适合于这一目的，其中电子束加工能够瞬间在小点区域上提供巨大的能量，同时这还有助于只通过调节加工条件来加工锥形孔。如图10所示，孔73a是一个锥形孔，较大直径(d)位于过滤器73的外表面上，而较小直径(d2)位于内表面上。该孔的梯度是20度。
被输送至模塑线上的塑料片44被送入注射模塑机械64中的一个被加热的圆筒中，其中塑料片在加热器和通过圆筒内的一个挤压螺钉产生的剪切热的作用下被熔化。在注射模塑过程中，注射模塑机械64将熔化的塑料注入一个加工在喷嘴壳68后部分之内的喷嘴端口68a中。熔化的塑料的压力推动转换轴72朝向一个喷嘴头69移动，这种移动使第一连接通道72a与第一帽70的中心通道70a相连通。熔化的塑料流经第一帽70，然后从过滤器73上的小孔73a的内侧流到外侧。在过滤器处，混杂在熔化的塑料中的其它物质被过滤掉并且被保留在过滤器73内部。
经过过滤的熔化塑料通过第二帽71的外部区域中的周围通道71a流入一个喷嘴头69，然后通过一个喷嘴通道69a被注入一个模具66中。当过滤器中的压力由于堵塞而增大时，通过清洗过滤器73就可以清除堵塞，同时无需拆开喷嘴65。如图11所示，一个清洗器75的一个清洗喷嘴75a被插入喷嘴头69的喷嘴通道69a内，然后清洗器75被推靠在模具66上。清洗喷嘴75a的端边缘压动转换轴72，从而使转换轴72朝向模塑机械的机体移动。转换轴72朝向机体的滑动使第一连接通道72a与形成在第一帽70的外部区域中的周围通道70b相连通。在这种情况下，当注射模塑机械64使熔化的塑料流入喷嘴部分时，熔化的塑料通过第一帽70外部的周围通道70b流入过滤器73的外部区域，然后穿过过滤器73的小孔73a进入过滤器内侧，从而带走过滤器上的堵塞物质。然后该熔化塑料通过一条加工在转换轴内部的第二连接通道72b和清洗器的清洗喷嘴75a被从一个清洗排出通道75b中排出。这样，过滤器的清洗过程无需拆开喷嘴65，而是仅通过设置清洗器75就可以完成，这将减少清洗喷嘴的时间，同时减小操纵高温机械部分的危险和麻烦。过滤器上的孔径越小，滤除的其它物质就会越多，然而这样会增大压力损失、加工难度和加工成本。此外也可以使用其它类型的过滤器，例如通过焊接、烧结或挤压多个金属线滤网、烧结金属、多孔陶瓷或金属滤网等加工而成的过滤器。
下面将对上述设备的工作过程进行说明。如图1和2所示的安装有聚焦镜头的胶卷单元2在使用完之后被回收并且被送至图3所示的再循环处理厂中。在该再循环处理厂中，安装有聚焦镜头的胶卷单元2被分类并且被送入各自的解体线。
收集到的废旧产品根据型号的不同被分类，并且被送至各自的解体线上，其中覆盖在外面的纸或标签4被除去，并且一个前盖17和一个倒卷按钮被取出并被送至再处理线。然后一个曝光单元16和一个闪光灯单元17被从一个单元底座14上拆下，从而被送入再使用线，在该再使用线中，它们被检查、清洗和调节/修理，同时对闪光灯单元中的一块电池23进行检测，以确定它是否可再次被使用。
剩余部分，即单元底座14本身和一个后盖18被送入同一条再处理线。这些塑料组件在被送入再处理线之前将被检测，以确定它们中是否掺杂有金属材料。
被送入如图4所示的再处理加工线中的前盖17、后盖18、单元体14和倒卷按钮11首先被放入粗加工压碎机24中，该粗加工压碎机24具有一个适当孔径的筛子，该孔径通常介于φ20和φ60之间，从而获得尺寸范围介于20mm和60mm之间的碎片。
经过粗加工的压碎的塑料(碎片)通过一个进料器被传送入一个气流分离器25，该进料器例如一个空气进料漏斗33。也可以采用任何其它能够传送压碎的塑料片的进料器，例如传送带或管道进料器。在气流分离器25中，压碎的塑料片与其它物质相分离，然后被送入精加工压碎器26，其中这些其它物质例如标签纸片、胶卷以及前一工序中残余的类似物质。
在精加工压碎处理过程中，压碎的塑料被进一步压碎成直径介于φ4至φ12之间的碎片，这种尺寸便于清洗和模塑。经过精加工的压碎塑料片44被进料漏斗35输送至一个清洗器27，其中进料漏斗35的一部分被包括在一个位于清洗器27上侧的定量进料漏斗中。
在清洗器27中，清洗液体39被供应在清洗箱37中并被加热至60℃，然后清洗液体供给泵41被启动。然后，当清洗液体在清洗箱和循环管43之间循环流动时，定量进料漏斗的底部球状物被开启，从而将20千克的压碎的塑料片投入清洗箱37中。这样，清洗液体39和压碎的塑料片就易于混合，从而形成稳定的涡流。
清洗液体39可以在往清洗箱37中加入压碎的塑料之后再开始循环流动。然而，塑料具有疏水性，并且塑料的表面覆盖有一层塑模润滑剂。因此，清洗液体39和压碎的塑料44难以混合，从而压碎的塑料不流动并且会堵塞排水孔37c，这就妨碍了稳定的涡流的形成。因此，当清洗箱37中放入压碎的塑料44之后，推荐首先将清洗水充入清洗箱37中对塑料片进行浸泡，然后在预定的浸泡时间之后再启动清洗液体供给泵41。
从清洗液体供给泵41中排出的清洗液体39流在混合物供给管45中产生一个负压力，这就产生了一个压碎的塑料片和从清洗液体箱40流向混合物供给管45的清洗液体的混合物流。混合物供给管45中的压碎的塑料通过支管49进入循环管50中，并且从出口部分50a中喷入清洗箱37。
泵排水管46的中部具有一个进气孔47，用于将气泡掺入清洗液体39中。混在清洗液体39中的气泡能够在空穴效应的作用下提高清洗能力。
从出口50a中流出的压碎的塑料片44和清洗液体39的混合物冲击在清洗箱37的内壁上。压碎的塑料片44形成了一个逆时针方向的涡流，并且在排水速度和锥形底37b的渐细面的作用下被排入排水孔37c。然后该混合物被导入混合物供给管45中，并且在清洗液体供给泵41的作用下连同供给的液体一起通过循环管43流入清洗箱37。
在压碎的塑料片44随着清洗液体39重复循环流过清洗箱37和循环管50时，压碎的塑料片表面上的污染物或塑料粉末就可以被除去，这种清洗作用可能是由于塑料片之间或塑料片与内壁，特别是与孔板部分之间的相互摩擦或刮擦，或者是由于气泡的空穴效应，抑或是清洗液体流本身的作用。
小于预定尺寸的塑料片和颗粒以及用过的清洗液体39通过孔板部分37e被排出清洗箱37。排出的清洗液体39流入溢水管38，然后沿一个水槽38a流入热清洗液体蓄存箱40。这些小尺寸的塑料片和颗粒被筛子54滤出，从而使热清洗液体蓄存箱40中只包含被置于清洗液体蓄存箱40之上，用于滤过固体的其它物质，例如包含清洗液体39。
当经过预定数目的循环或预定的时间之后，即在压碎的塑料片被充分清洗之后，通过操纵开关杆52将流动路径切换至排水管51，从而将混合物排入排水篮42。排水篮42由金属线滤网或孔板加工而成，它将使塑料片44与清洗液体39相分离。
在压碎的塑料片的比重小于清洗液体的情况下，塑料片倾向于停留在正常流动的清洗液体的表面上，即是说，塑料片在清洗液体中的分布性能很差，从而不能被充分清洗。然而，在本发明中，塑料片44被一片接一片地投入循环管中的涡流中，这就可以避免塑料片44与清洗液体的分离。因此，压碎的塑料片可以被有效地清洗。
收集在排水篮42中的清洗和清洁后的塑料片通过传送带或管道进料器56被输送至一个除水器28。该除水器28是离心分离式或旋转干燥式，它能够将塑料片中98％或更多的水分去除。经过除水的塑料片通过一个进料漏斗58被输送至一个干燥器29。通常该干燥器29是一种热风吹送型干燥器。
干燥后的塑料片通过一个进料漏斗60被送至一个金属探测器30。该金属探测器30通过使用电涡流能够探测出混杂在塑料片中的金属并将其分离出去。当金属片被分离出之后，塑料片被一个进料漏斗61送至并堆积在一个储存器31中。
被输送至模塑线上的塑料片44被送入注射模塑机械64中的一个被加热的圆筒中，其中塑料片在加热器和通过圆筒内的一个挤压螺钉产生的剪切热的作用下被熔化。
注射模塑机械64将熔化的塑料注入一个加工在喷嘴壳68后部分之内的喷嘴端口68a中。熔化的塑料的压力推动转换轴72朝向一个喷嘴头69移动，这种移动使第一连接通道72a与第一帽70的中心通道70a相连通。熔化的塑料流经第一帽70，然后从过滤器73上的小孔73a的内侧流到外侧。在过滤器处，混杂在熔化的塑料中的其它物质被过滤掉并且被保留在过滤器73内部。
经过过滤的熔化塑料通过第二帽71的外部区域中的周围通道71a流入一个喷嘴头69，然后通过一个喷嘴通道69a被注入一个模具66中。然后，就可以加工出前盖17、后盖18、单元主体14、倒卷按钮11和类似组件。
当过滤器中的压力由于堵塞而增大时，通过清洗过滤器73就可以清除堵塞，同时无需拆开喷嘴65。如图11所示，一个清洗器75的一个清洗喷嘴75a被插入喷嘴头69的喷嘴通道69a内，然后清洗器75被推靠在模具66上。清洗喷嘴75a的端边缘压动转换轴72，从而使转换轴72朝向模塑机械的机体移动。
转换轴72朝向机体的滑动使第一连接通道72a与形成在第一帽70的外部区域中的周围通道70b相连通。在这种情况下，当注射模塑机械64使熔化的塑料流入喷嘴部分时，熔化的塑料通过第一帽70外部的周围通道70b流入过滤器73的外部区域，然后穿过过滤器73的小孔73a进入过滤器内侧，从而带走过滤器上的堵塞物质。然后该熔化塑料通过一条加工在转换轴内部的第二连接通道72b和清洗器的清洗喷嘴75a被从一个清洗排出通道75b中排出。
上述发明与传统的需要颗粒化过程的塑料回收方法相比可以节能40％，而与使用新塑料的方法相比可以节能10％。同时本发明无需使用有机溶剂、CFCs和洗涤剂，从而降低了环境负荷和废水处理成本。压碎的塑料片的尺寸对于使用压碎的塑料片进行模塑的加工过程的稳定而言是一个重要的因素。尺寸过小的片和尺寸过大的片分别会带来以下问题大尺寸的情况特别指清洗过程的处理线中和输送或进料线中将产生阻塞或堵塞。压碎塑料片包括各种形状，这样就易于聚集或阻塞。压碎的塑料片在模塑机械中的充填率就会下降。堆积起来的和受压的压碎片还会形成许多死角，从而降低了模塑机械的充填量。由于塑料中常常残存有未受破坏的凹陷、孔、槽、袋等，所以除水效果也不好。
小尺寸的情况塑料材料的损失增加。尺寸过小的塑料片倾向于与清洗液体一起被排出。由于尺寸差别大并且熔化速率取决于尺寸，所以会导致熔化速率的差别，从而使模塑过程不稳定。在空气传输过程中，太小的片倾向于停留在滞留区域处。
对于压碎塑料片的尺寸而言，大约为2mm×3mm的尺寸适于获得稳定的模塑过程。为了获得这种理想尺寸，就需要选择精加工压碎处理过程中使用的筛孔的大小。图12中的图线表示了在对带镜头单元的一次性照相机进行精加工压碎处理的过程中，根据所用的筛孔尺寸的大小而获得的碎片尺寸。所选的筛孔尺寸分别为φ5mm、φ6mm和φ7mm。如图12所示，φ5mm的筛孔增加了边长小于2mm的碎片，特别是边长小于1mm的碎片，这些碎片在其它的孔径下将会在清洗过程中被作为废料排走，而φ7mm的筛孔增加了边长大于5mm的碎片。与上述二者相比，φ6mm的筛孔增加了边长介于2mm和4mm之间的碎片。因此，我们发现对于不包括颗粒化过程的模塑过程而言，φ6mm的筛孔是最优尺寸。
图13中的图线表示了当模塑次数增加时实际的模塑件(单元底座)的重量变化。在图13所示的检测中，所用的碎片经过了采用φ6mm的筛孔的精加工压碎。采用了再循环(再处理)颗粒的对比例子也在图中进行了表示。
由图13的图线可发现，当注射模塑次数增加时，模塑出的产品(单元底座组件)的重量保持了良好的稳定，其位置介于标准产品的上限和下限之间，同时毫不逊色于使用再循环(再处理)颗粒的塑件。
用于检查清洗过的塑料碎片的洁净度的检测过程将在以下条件下进行。
检测条件清洗箱直径，Dtφ800mm清洗箱的锥形底的坡度e35°孔板部分的尺寸宽度(拱形部分)；1600mm
高度；400mm孔的直径；φ1mm开孔比率；约14％排水孔和循环管的直径φ40mm泵压力3.6Kg/cm2泵排量350L/min循环速率20次/min清洗液体60℃的热水清洗的材料塑料种类含碳聚苯乙烯树脂比重1.05清洗量20Kg污染物种类皮脂图14中的图线表示了压碎的塑料的清洗后的压碎的塑料的洁净度和清洗时间之间的关系。此处使用水滴方法对洁净度进行评价。在水滴方法中，预定的少量纯净水滴被滴在被测样品上，然后测量样品上的水滴直径。表面越清洁，水滴直径越小，反之亦然。
在图线中，未清洗(清洗前)的试样上的水滴直径大约为2.7mm，该试样明显已被污染，因为新产品(前盖)上的水滴直径为1.9mm。然后开始对同一试样进行清洗。0.5分钟后取出的清洗后的试样上的水滴直径为2.05mm，几乎与新产品一样。这表示10次循环可以使该试样达到与新产品相同的洁净度，这是因为清洗条件的循环速率是每分钟循环20次。3分钟后取出的试样上的水滴直径为1. 75mm，这表示该试样的洁净度优于新产品。这样，本发明中的清洗方法可以在不使用有机溶剂的情况下清除油脂污染物，同时处理时间很短。清洗过的试样的表面洁净度大于新产品的原因是清洗能够去除模塑润滑剂，新产品上则保留有这种润滑剂。
清洗水的温度越高，清洗效果越好。图15中的图线表示了清洗水温和洁净度之间的关系。测试条件与上述相同，只是污染物变为了压力油，同时清洗时间被固定为3分钟。如图所示，经40℃的水清洗的表面的洁净度优于新产品，并且22C(自来水的平均温度)的水依旧可以获得与新产品相同的洁净度。可以通过调整清洗器的工作条件就可以方便地控制清洗的能力。这样，就可以出于节能和环保的目的，根据污染程度、要求的时间以及其它清洗目的选择上述条件，例如清洗液体的温度、清洗时间或清洗水量等。
作为孔板部分的一个替代方案，也可以在清洗箱37的管壳部分37a上加工一些孔。另外，也可以使用金属滤网。孔板部分上的孔的直径取决于将被循环利用的压碎塑料的尺寸。但是较大的直径会增加热清洗液体蓄存箱中的过滤器的过滤量，从而进一步增大损失。另外，压碎的塑料倾向于堵塞孔板部分上的孔。然而，当清洗液体以预定的压力喷在孔板部分上时，孔会被冲洗，从而避免被阻塞。
在本实施例中，清洗箱的锥形底的坡度是35°。然而本发明并不受此限制。该角度可以介于20°和75°之间。
另外，不但热水可被用作清洗液体，其它的清洗材料或溶剂也可以被采用。然而产生过多的气泡会使涡流的稳定变得困难。因此，应该选用起泡较少的溶剂或洗涤剂。
另外，即使其中包括不溶于水的并且对照相质量有不良影响的未知颗粒，这些颗粒也会被有效地分散开，从而使其密度被控制在预定的限值之内。这种清洗能力很强。如果清洗过程可以在很短的时间内完成，混合物在带有涡流的管道内的传输过程可以与清洗过程同时进行。
在上述实施例中，对压碎塑料的清洗过程进行了描述。然而，本发明可以适用于清洗、分散、溶解或混合粉末状材料，其中该材料的较小的比重使该材料飘浮在清洗液体上，从而难以被分散在清洗液体中。在这种情况下，孔板部分将含有颗粒的液体分离至液体供给泵和一个清洗泵。该液体供给泵能够很好地供给一种其中混有该颗粒的浆。
在上文的描述中，过滤器被安装在了用于对回收塑料进行注塑的注射模塑机械的喷嘴中。然而，在新塑料的注塑机械中也可以使用该过滤器，以便预先防止未知颗粒的掺入。
权利要求
1.对废旧塑料产品进行再循环利用的方法，包括以下步骤压碎废旧的塑料产品；清洗压碎的塑料；干燥压碎的塑料；和不经过颗粒化处理，直接将压碎的塑料送入模塑线，用于模塑新的塑料产品。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中模塑线包括一个注射模塑机械，该注射模塑机械的喷嘴具有一个过滤器，用于清除混在压碎的塑料中的其它物质。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，其中废旧的塑料产品是带有镜头单元的一次性照相机中的一个塑料组件。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，其中重新模塑出的新塑料产品是带有镜头单元的一次性照相机中的一个塑料组件。
5.用于对压碎的塑料进行清洗的方法，包括以下步骤压碎废旧的塑料产品从而形成压碎的塑料；在一个清洗箱中形成压碎的塑料和清洗液体的混合物；和使混合物流回到清洗箱中，从而在其中形成涡流。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括一个将气泡掺入清洗液体的步骤。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，其中掺入气泡是通过将空气通入流回清洗箱的清洗液体中来实现的。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，其中通入空气是通过利用液体流中的负压产生的进气来实现的。
9.用于对压碎的塑料进行清洗的设备，包括一个清洗箱，该清洗箱由一个管形壳部分和一个用于接收废旧塑料产品的压碎的塑料和清洗液体的混合物的圆锥形底部分构成，并且该底部分上有一个供混合物流入的排水孔。一个循环管，该循环管被用于使混合物重新流入清洗箱，该管的一端与排水孔相连接，另一端被置于清洗箱的附近并大体沿清洗箱的内壁布置，从而形成一个涡流；和一个清洗液体供给泵，该清洗液体供给泵的出口通过一个放水管与循环管相连接，从而通过将清洗液体送入循环管中使循环管中的混合物重新流向清洗箱。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，其中数个孔被加工在清洗箱的管壳部分上，小于某一预定尺寸的压碎的塑料将通过这些孔被清除。
11.如权利要求9所述的设备，其特征在于，还包括一个位于清洗箱的排水管和清洗液体供给泵的出口之间的进气口，这是为了将掺有气泡的清洗液体输送至循环管的一个喷嘴部分处。
12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，其中清洗液体是热水。
13.如权利要求9所述的方法，其特征在于，其中压碎的塑料来自废旧的带镜头单元的一次性照相机的一个塑料组件。
14.对废旧塑料产品进行再循环利用的方法，包括以下步骤粗加工-压碎废旧的塑料产品；使压碎的塑料与其它外部物质相分离；精加工-压碎废旧的塑料产品；通过采用循环流动的方法清洗精加工-压碎的塑料，其中的循环液流包括一个涡流，在该涡流中，压碎的塑料片之间的相互作用有助于在不使用洗涤剂的条件下对它们本身的清洗；干燥压碎的塑料；通过使用金属探测器除去掺杂在压碎的塑料中的金属物质；和将干燥后的压碎的塑料直接送入一个注射模塑机械中，该机械的喷嘴部分中装备有一个过滤器和一个液流切换机构，用于通过反向过滤对过滤器进行清洗。
全文摘要
本发明的一个目的是提供一种用于对塑料进行再循环利用的方法和设备,该方法和设备可以提高生产效率、改善生产环境、减轻塑料的老化、降低再循环成本和环境的压力,其中包括节能。该再循环利用的过程如下:粗加工－压碎废旧的塑料产品,用吹气分离器使压碎的塑料与其它外部物质相分离,精加工－压碎废旧的塑料产品,通过采用循环流动的方法清洗精加工－压碎的塑料,其中的循环液流包括一个涡流,在该涡流中,压碎的塑料片之间的相互作用有助于在不使用洗涤剂的条件下对它们本身的清洗,对压碎的塑料进行干燥,通过使用金属探测器除去掺杂在压碎的塑料中的金属物质,然后将干燥后的压碎的塑料直接送入一个注射模塑机械中,该机械的喷嘴部分中装备有一个过滤器和一个液流切换机构,用于通过反向过滤对过滤器进行清洗。
文档编号B29C45/00GK1344608SQ0114182
公开日2002年4月17日 申请日期2001年9月19日 优先权日2000年9月19日
发明者末原和芳 申请人:富士胶片株式会社