具有标记物的材料和用于对材料混合物分类的方法
【专利摘要】本发明涉及一种含有外来杂质的材料、优选塑料，其特征在于所述材料还包含荧光化合物，并涉及对材料混合物进行分离的方法。
【专利说明】具有标记物的材料和用于对材料混合物分类的方法
[0001]本发明涉及一种材料、优选一种塑料,其包含外来杂质(foreign substance)或具有在回收过程中可被分离的特定组成和品质。
[0002]在全世界范围内，已知有大量塑料，其除了塑料(通常基本上为有机的)之外还包含主要为无机的、纤维状或微粒状或其他形状的外来杂质或具有不同的组合物，其在回收过程中需要被分离。一个众所周知的实例为由聚氯乙烯材料(PVC)制成的塑料窗，所述塑料窗通过添加玻璃纤维而得到增强或含有不同的添加剂。
[0003]不含无机的、纤维状、微粒状或其他形状外来杂质的塑料如PVC可通过已知的方法回收。用于回收用过的PVC塑料窗、PVC塑料型材和相应的生产废料的已制定的方法是本领域已知的。
[0004]然而，一方面，如果塑料中包含外来杂质，则外来杂质会干扰处理和回收过程，使得回收无法再进行。这主要是因为回收步骤包括将塑料投入到挤出机和过滤装置中。在挤出机以及过滤装置中，外来杂质具有非常显著的摩损效果，其会导致挤出机和过滤器的快速损坏。
[0005]同时，还有成本原因和产品策略的问题，其要求塑料(如用于窗户型材的PVC)的所有配制品均能作为回收颗粒而被均匀且统一地加工以重新利用。在玻璃纤维增强的PVC的情况中，所有使用了回收颗粒的窗户型材的制造商在其PVC型材中均含有玻璃纤维，SP便就产品策略而言其是否为经济上所需的或合适的仍存在问题。
[0006]因此，在本领域中需要在回收过程开始时的尽可能早的阶段从不含任何外来杂质的那些塑料中检测和分离含有外来杂质的塑料。
[0007]因此，本发明的目的是开发通用材料、优选塑料，进一步克服现有技术中的缺点，特别是使检测和筛分尽可能在回收过程开始的时候可靠地进行。
[0008]本发明的另一目的是提供一种用于对材料混合物进行分类的方法，所述混合物含有至少一种本发明的材料。
[0009]第一个目的通过一种含有外来杂质的材料、优选塑料实现，其特征在于所述材料包含至少一种荧光化合物。
[0010]就这一点而言，优选的是外来杂质是纤维状的或颗粒状的，且外来杂质优选选自玻璃纤维、二氧化硅及其混合物。
[0011]根据本发明还提出了所述荧光化合物包含反斯托克斯(Ant1-StOkes)晶体或反斯托克斯颜料。
[0012]一个实施方案的特征在于，所述荧光化合物基本均匀地共混进所述材料中。
[0013]还优选的是所述材料选自聚氯乙烯(PVC)和氯乙烯共聚物。
[0014]还优选的是所述材料包含PVC窗框、PVC型材、PVC生产废料及其混合物。
[0015]进一步优选的是所述荧光化合物存在的浓度为10-200ppm，基于所述材料的总重量计。
[0016]特别优选的是存在反斯托克斯晶体。
[0017]反斯托克斯晶体是本领域已知的。其可通过电磁辐射激发而发出荧光。在特定的激发能量下，多光子过程可导致产生能量高于激发能量的荧光辐射。例如，使用红外范围的激发辐射，可产生可见辐射。为此，激发辐射必须精确匹配晶体的能量跃迁且因而必须为非常窄的能带。如果激发辐射在有效范围外，则晶体无荧光反应，或者不发光。
[0018]第二个目的通过用于对材料混合物进行分类的方法实现，其中所述混合物包含至少一种本发明的材料，所述方法包括以下步骤:i)任选地粗糙地和/或精细地粉碎材料，优选至0.1cm至2.0cm的尺寸，ii)激发本发明材料中的至少一种突光化合物；iii)检测含有所述被激发的荧光化合物的本发明的材料；和iv)从其他材料中分离经检测的本发明的材料。
[0019]在这一方面，特别优选的是所述方法以多个阶段进行，其中在每个阶段中使用不同的激发能量，从而每次激发不同的荧光化合物，并筛分出含有各荧光化合物的材料。
[0020]已出人意料地发现，荧光材料、优选反斯托克斯晶体可用于本发明的材料(特别是塑料)中作为光学标记物，当其被相应地激发时会发荧光，从而以简单而可靠的方式表明被检测的材料(甚至为小粒度)含有某些外来杂质或为特定的组成且因此应予以筛分。如果所述材料或所述单独的颗粒在相应的检测阶段不发光(例如荧光)，则所检测的材料可根据现有技术重新加工。
[0021]此外，已发现，即使在若干回收循环中加工作为光学标记物使用的荧光材料、特别是反斯托克斯晶体，所述材料也可在其整个使用循环中显示出能实现其功能的化学稳定性、热稳定性和UV稳定性。
[0022]荧光材料添加到塑料中也不会导致任何颜色变化或位变异构，不论是在回收步骤添加还是在由其制备的产品(例如PVC窗框)中添加，通过添加荧光材料，绝不会破坏它们的整体性能。
[0023]还应强调的是，本发明的材料可在重新加工过程中快速检测。
[0024]由于窄带激发，本发明相对于现有技术具有优势，特别是在多阶段分类过程的情况中，此时将不同的反斯托克斯晶体(其在不同激发能下发荧光或发生荧光反应)用于不同材料组合物的分离。随后可在若干阶段进行分离。每次只有那些对特定激发波长反应而发荧光的颗粒才能被筛分出来。所有其他颗粒被运输到下一个分类阶段，在下一个分类阶段中使用不同的激发波长，从而筛分出不同的颗粒。
[0025]结果是，通过本发明的方法，通常不使用特定的颜色来筛分待筛分的颗粒的荧光或颜色，而是使用特定颗粒的激发波长和荧光，而其他颗粒仍保持黑暗或不发光(分别发荧光)。为了检测和定位所述颗粒，因而可一直使用统一的、简单的照相机。
[0026]通过现有技术中已知的基于颜色的标记，照相机不仅须检测发光，还须检测特定的颜色。通过现有技术中已知的基于紫外颜料的标记，其首先须基于宽带而激发，于是所有颜料发光，在不同波长发光。随后照相机不仅须检测发光，还须通过波长或颜色进行区分。对于照相机的要求更加复杂化。在各分类阶段照相机须设置不同的波长。
[0027]本发明的塑料的其他特征和优势通过以下对优选实施方案的详细描述及其在回收过程中的用途而变得清晰。
[0028]将PVC窗框形式的本发明的塑料与不含优选地纤维状或颗粒状外来杂质的PVC材料一起送到回收厂。首先将整个材料进行粗糙地粉碎，例如可通过锤式粉碎机完成。粗糙粉碎步骤后优选的粒度为约0.2cm至2.0cm0
[0029]粗糙粉碎步骤之后优选为湿法研磨步骤，以实现更好的清洁效果，从而在后续的检测步骤中更好地检测。
[0030]粉碎后，经研磨的材料用光学检测器进行检查，用合适的波长的能量激发后，可通过其发光(分别发荧光)而检测到作为标记物添加的荧光材料、优选反斯托克斯晶体，由此筛分出经标记和检测的部分。用于分离/筛分出不需要的塑料部分的设备是本领域众所周知的并已在工业中使用。
[0031]在检测阶段，荧光材料、优选反斯托克斯晶体通过与所添加的材料相匹配波长的光源激发、优选使用具有相应偏转光学的激光来激发。
[0032]荧光材料可通过已存在于常规分类生产线中的照相机系统检测。
[0033]上述说明书和权利要求书中公开的本发明的特征对在各单独的实施方案中和各实施方案的组合中实施本发明是重要的。
【权利要求】
1.一种包含外来杂质的材料、优选塑料，其特征在于所述材料包含至少一种荧光化合物。
2.权利要求1的材料，其特征在于所述外来杂质是纤维状或颗粒状的，且优选选自玻璃纤维、二氧化硅及其混合物。
3.权利要求1或2的材料，其特征在于所述荧光化合物包含反斯托克斯晶体或反斯托克斯颜料。
4.前述权利要求中任一项的材料，其特征在于所述荧光化合物基本均匀地共混入所述材料中。
5.前述权利要求中任一项的材料，其特征在于其选自聚氯乙烯(PVC)和氯乙烯共聚物。
6.权利要求5的材料，其特征在于其包括PVC窗框、PVC型材、PVC生产废料及其混合物。
7.前述权利要求中任一项的材料，其特征在于基于所述材料的总重量计，所述荧光化合物存在的浓度为10-200ppm。
8.一种对材料混合物进行分类的方法,其中所述混合物包含至少一种权利要求1所述的材料，所述方法包括以下步骤: i)任选地粗糙地和/或精细地粉碎所述材料，优选粉碎至尺寸为0.1至2.0cm ； ?)激发权利要求1中所述的材料中的至少一种荧光化合物； iii)检测包含经激发的荧光化合物的权利要求1中所述的材料；以及 iv)将检测到的权利要求1中所述的材料与其他材料分离。
9.权利要求8的方法，其特征在于所述方法以多阶段进行，其中各阶段使用不同的激发能量，从而每次激发不同的荧光化合物并筛分出含有各荧光化合物的材料。
【文档编号】G01N21/64GK104254433SQ201380021315
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2013年3月7日 优先权日:2012年3月21日
【发明者】T·巴克, J·莫伊斯雷恩 申请人:保利斯科有限公司