塑料產品的循環使用和清洗壓碎塑料的方法及其設備的製作方法

2023-09-11 11:59:15 3

專利名稱：塑料產品的循環使用和清洗壓碎塑料的方法及其設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及通過壓碎處理對廢舊塑料產品進行再循環使用的方法，及 其清洗方法以及用於處理壓碎的塑料的設備。
背景技術：
近來，出於環保、節能或者降低成本的目的，人們日益重視對售出的、 廢舊並且壽命已結束的塑料材料進行再循環或重複利用。市場上有許多種 帶有鏡頭單元的一次性照相機(所謂的一次性照相機)，這種一次性照相機 具有簡單的照相機構和預先安裝的照相膠巻。帶鏡頭單元的一次性照相機 的大多數組件採用了塑料材料，所以它們也存在上述問題。通常廢舊的塑 料產品會受到多種材料的坫汙並且其中混有許多其它的物質，這些物質無 法通過包括分離和/或清洗在內的傳統再循環處理被完全除去。
在帶鏡頭單元的一次性照相機再循環處理線中，廢舊的產品根據型號 的不同被分離，並且被輸送到各自的解體線上，在該解體線上，貼在外面 的紙或標籤被除去，並且該產品被分解為各種組件。組件被分為兩類，即 再使用組件和再處理(狹義的再循環)組件。再使用組件在經過功能檢測、 清洗/清潔和調節之後被用在新生產的產品中，而再處理組件將被用作新生 產的產品的再處理原材料。
帶鏡頭單元的一次性照相機中的再處理組件是一個前蓋、 一個後蓋、 一個用於安裝膠巻的體部分和一個倒巻按鈕，這些組件採用的材料是熱塑 性樹脂。這些再處理組件被一個壓碎機壓成許多小片(小塊)。
然後使用一個噴淋器用清洗液體對被壓碎的塑料進行清洗，從而除去 汙染物和其它物質。如日本專利NO. 2604262、 NO. 2640786和NO. 2717020
中所示，壓碎的塑料和清洗液體的混合物在一個清洗箱中被攪動，清洗液 體採用了表面活性劑，並且具有錐形底部的清洗箱中裝備有攪動葉片。壓 碎的塑料在清洗後被烘乾，然後通過加熱被熔化。熔化後的塑料被送入一 個擠壓器，從而形成圓柱形的顆粒(顆粒化)。這些顆粒本身或者連同新的 塑料一起被用於塑造某些組件，例如一個前蓋、 一個後蓋、 一個用於安裝 膠巻的體部分和一個倒巻按鈕。
然而，顆粒化處理需要消耗大量的熱能和水，並且會加速塑料的熱老 化，特別是對於自從作為新塑料被使用後至少已被加熱熔化兩次的舊塑料 而言。熱老化會降低機械強度等物理性能，同時加熱還會產生某些對照相 質量產生負面影響的物質。
就清洗而言，噴淋器並不足以去除汙染物和其它物質。因此一個安裝 在擠壓器內的過濾器經常會被這些其它物質堵塞。高溫使過濾器的更換比 較困難，這就會降低生產率。現有的半自動過濾器更換器十分昂貴。前述 帶有攪動葉片的攪動箱式清洗設備可以被用於取代噴淋式清洗器。然而， 如果壓碎的塑料的比重等於或小於清洗液體的比重，就難以對每一片壓碎 的塑料進行均勻地清洗，並且在清洗完成後難以將壓碎的塑料和清洗液體 一起排出，這是因為二者處於分離狀態並且具有較小比重的壓碎的塑料傾 向於漂在上面。
有人建議將比清洗液體輕的壓碎的塑料片放在一個網狀籃中之後再在 清洗箱進行清洗。然而，將塑料放在籃中、將籃子放置在清洗箱中以及將 塑料取出清空籃子的過程既麻煩又費時，這使清洗設備的結構很複雜並且 難以實現系統的自動化。
由於生產操作環境、運作成本、汙水處理成本和生活環境等原因，目
前不推薦通過使用有機溶劑或CFCs (含氯氟烴)以及其它表面活性劑的方 法提髙清洗能力。

發明內容
本發明的一個目的是提供一種用於對塑料進行再循環利用的方法和設 備，該方法和設備可以提高生產效率、改善生產環境、減輕塑料的老化、 降低再循環成本和環境的壓力，其中包括節能。 本發明的另 一個目的是提供一種清洗方法和設備，該方法和設備能夠 對壓碎的塑料進行徹底的清洗，同時不使用特殊高效的洗滌劑或有機溶劑。
根據本發明的對廢舊的塑料產品進行再循環的方法的實施過程是，將 塑料壓碎並將壓碎的塑料作為原材料直接進行模塑加工，而不經過顆粒化 處理。模塑加工過程中使用的注射模塑機械具有一個安裝在噴嘴部分處的 過濾器，用於在將熔化的塑料注入塑模之前清除混在壓碎的塑料中的其它 物質。
本發明中用於對壓碎的塑料進行清潔的清洗過程是通過形成一個流動 循環來實現的，該循環中包括由壓碎的塑料和清洗液體的混合物構成的渦 流。壓碎的塑料和清洗液體的渦流中的壓碎的塑料在循環管和清洗箱中都 會相互摩擦或刮擦。清洗液體中的混合氣泡能夠提高清洗能力。
用於清洗壓碎的塑料的設備包括一個清洗箱， 一個循環管和一個清洗 液體供給泵。其中清洗箱由一個管形殼部分和一個用於接收廢舊塑料產品 的壓碎的塑料和清洗液體的混合物的圓錐形底部分構成，並且該底部分上 有一個供混合物流入的排水孔。循環管被用於使混合物重新流入清洗箱， 該管的一端與排水孔相連接，另一端被置於清洗箱的附近並大體沿清洗箱 的內壁布置，從而形成一個渦流。清洗液體供給泵的出口通過一個放水管 與循環管相連接，從而通過將清洗液體送入循環管中使循環管中的混合物 重新流向清洗箱。
另外，可以在清洗箱的管殼部分的某一部分上加工數個孔，使得只有 小於某一預定尺寸的壓碎的塑料才能通過，這是為了將小於預定尺寸的壓 碎的塑料從清洗箱中清除。
另外，當清洗液體中產生混合氣泡後，它通過一種空穴效應將起泡的 清洗液體從一個位於清洗液體供給泵和清洗液體供給泵出口之間的進氣口 送入一個噴嘴部分，從而提高清洗能力。因此，即使用熱水作為清洗液體， 清洗能力也將足夠。
放水管可以包括一個進氣口，用於在混合物中摻入氣泡。只要改變後 的進氣口位置處的清洗液體具有減小的/負壓力，就可以改變進氣口的位 置。
在廢舊塑料的再循環方法中，由於塑料的再循環沒有顆粒化過程，就
可以防止塑料的物理性質被降低，同時防止產生對照相質量具有負面影響 的物質。因此，不良氣味和汙水的量可得以降低，並且可以改善環境。同 時，由於塑料不經顆粒化，就可以使生產環境得以改善，例如避免產生高 溫、異味和危險。通過節能、減少再循環處理工序的數量以及實現自動化 操作，就可以降低生產成本。
另外，難以分散的和難以清洗的壓碎的塑料可以在較短的時間內被清 洗完畢。只使用熱水、不使用其它洗滌劑就可以獲得很強的清洗能力，這 就簡化了廢水處理、降低了成本、只對環境造成很小的影響，同時改善了 操作環境。另外，由於沒有使用複雜的機械部分，所以設備易於維護，並 且便於實現加工自動化。


圖1表示了一個帶鏡頭單元的一次性照相機的例子，它將通過本發明 被再循環使用。
圖2是一個零件分解透視圖，表示了帶鏡頭單元的一次性照相機的結構。
圖3表示了對帶鏡頭單元的一次性照相機進行再循環處理的設備的流 程圖。
圖4是一個示意圖，表示了塑料組件的再處理過程的處理流程。 圖5是一個透視圖，表示了根據本發明的清洗過程中的一個清洗器的 一個主要部分。
圖6表示了清洗器的一個主要部分的剖視圖。 圖7表示了清洗箱的一個方案圖。
圖8表示了連接在處於注射狀態的注射模塑機械上的一個噴嘴的一個 主要部分的剖視圖。
圖9是安裝在噴嘴內的一個過濾器的透視圖。 圖10是過濾器的一個主要部分的剖視圖。
圖11表示了連接在處於清洗狀態的注射模塑機械上的一個噴嘴的一個 主要部分的剖視圖。
圖12是一個圖表，表示了根據在對帶聚焦系統的膠巻進行精細壓碎處
理時使用的篩孔尺寸而獲得的壓碎的塑料的尺寸分布。
圖13是一個圖表，表示了當模塑次數增加時，實際的模塑件(單元底 座)的重量變化。
圖14是一個圖表，表示了壓碎的塑料的清洗後的壓碎的塑料的潔淨度 和清洗時間之間的關係。
圖15是一個圖表，表示了清洗水溫和潔淨度之間的關係。
具體實施例方式
圖1表示了一個帶鏡頭單元的一次性照相機的例子，它將通過本發明 被再循環使用。帶鏡頭單元的一次性照相機2包括一個單元體3和一個部 分的覆蓋在單元體3外側的外部片4。 一個鏡頭5、取景器6、閃光燈窗7 和閃光燈單元充電開關8被置於帶鏡頭單元的一次性照相機2的前表面內。 一個快門釋放按鈕9和一個膠巻幀記數窗IO被加工在上表面上。 一個倒巻 按鈕11被暴露在單元體3的后角上，其位置稍低於上表面。
如圖2所示，單元體3包括一個其中裝有一個膠巻暗盒13的單元底座 14、 一個閃光燈單元15、 一個裝備有一個成像鏡頭5和一個快門釋放機構 的曝光單元16以及用於覆蓋單元底座14的一個前蓋17和一個後蓋18。當 裝有曝光後的膠巻20的暗盒21被取出送去衝洗印刷之後，照相館和/或衝 洗室將收集起廢舊的帶鏡頭單元的一次性照相機2，以便於再循環利用。
圖3表示了對帶鏡頭單元的一次性照相機進行再循環處理的設備的流 程圖。該再循環處理包括四條加工線，即用於對收集到的廢舊的帶鏡頭單 元的一次性照相機進行解體的解體線，用於通過檢査、清洗和調節/修理， 如果需要的話，對例如閃光燈單元15或曝光(成像)單元16等功能組件 進行再使用的再使用線，用於通過對例如單元底座14、前蓋17或後蓋18 等熱塑性組件進行處理而獲得塑料原材料的再處理線(狹義的再循環)和 用於對一個單元底座14、 一個前蓋17和一個後蓋18進行再模塑的模塑線。
收集到的廢舊產品根據型號的不同被分類，並且被送至各自的解體線 上，其中覆蓋在外面的紙或標籤4被除去，並且一個前蓋17和一個倒巻按 鈕被取出並被送至再處理線。然後一個曝光單元16和一個閃光燈單元17 被從一個單元底座14上拆下，從而被送入再使用線，在該再使用線中，它
們被檢查、清洗和調節/修理，同時對閃光燈單元中的一塊電池進行檢測，
以確定它是否可再次被使用。剩餘部分，即單元底座14本身和一個後蓋18
被送入同一條再處理線。這些塑料組件在被送入再處理線之前將被檢測， 以確定它們中是否摻雜有金屬材料。
圖4是一個示意圖，表示了塑料組件的再處理過程的處理流程。該線 包括粗加工壓碎機24、 一個氣流分離器25、 一個精加工壓碎機26、 一個清 洗器27、 一個除水器28 (用於去除壓碎的塑料中的水)、 一個乾燥器29、 一個金屬探測器30和一個儲存器31。從被解體的產品中取出的前蓋17、 後蓋18、單元體14和倒巻按鈕11首先被放入粗加工壓碎機24中，該粗加 工壓碎機24具有一個適當孔徑的篩子，該孔徑通常介於4> 20和d>60之間， 從而獲得尺寸範圍介於20mm和60mm之間的碎片。粗加工的壓碎的塑料(碎 片)通過一個進料器被傳送入一個氣流分離器25，該進料器例如一個空氣 進料漏鬥33。也可以採用任何其它能夠傳送壓碎的塑料片的進料器，例如 傳送帶或管道進料器。在氣流分離器25中，壓碎的塑料片與其它物質相分 離，然後被送入精加工壓碎器26，其中這些其它物質例如標籤紙片、膠巻 以及前一工序中殘餘的類似物質。
一個氣流分離器25根據各種物質相對重量和尺寸(等價直徑)的不同 對它們進行分離。因此，為了獲得良好的分離，塑料不應該被壓碎成十分 小的片。例如，當篩孔為小35時，通過分離可以獲得重量百分比為93%的 塑料碎片。
在精加工壓碎處理過程中，將使用一個篩孔直徑介於小4至(H2之間 的篩子生產出具有合適尺寸的碎片(2mmX3mm)，用於接下來的清洗和模塑 加工。在該實施例中，對精加工壓碎機的工作條件進行了確定，這是為了 使尺寸小於lmm的精加工後的壓碎塑料片的重量百分比保持在10%以下。該 條件是為了減少塑料材料的損失，同時為了穩定模塑過程。該精加工的壓 碎塑料片被進料漏鬥35輸送至一個清洗器27。
通常收集到的廢舊的帶有鏡頭單元的一次性照相機會受到多種物質的 汙染，例如油脂、皮脂、食品、化妝品等。這些物質應被清除掉，特別有 必要很好地清除掉有害於照相產品的物質。有機溶劑或CFCs (含氯氟烴) 和其它洗滌劑通常被用作清洗試劑，然而它們將帶來一系列問題，例如環境壓力、運作成本和廢水處理成本。也可以使用其它清洗方法，例如通過
使用高壓水，砂、樹脂顆粒或乾冰的噴射，超聲波振動，x射線或紫外線。
但是這樣也難以獲得低成本的高清洗質量，同時難以實現系統的自動化。
圖5和圖6分別是一個透視圖和一個剖視圖，表示了根據本發明的一 個清洗器27的主要部分。清洗器27包括一個清洗箱37、 一個圍繞在清洗 箱37周圍用於接收從清洗箱37中溢出的清洗液體39的溢水管38、 一個帶 有加熱裝置的用於儲存清洗液體39的蓄存箱40、 一個用於輸送儲存在熱清 洗液體蓄存箱40中的清洗液體的清洗液體供給泵41、 一個用於使清洗液體 39和壓碎的塑料片44的混合物流回的循環管43和排水籃42。用於接收廢 舊塑料產品的壓碎塑料片和清洗液體的混合物的清洗箱37上加工有一個管 殼部分37a和與之相接的圓錐底部分37b。該圓錐底部分37b的中間具有一 個排水孔37c，混合物將流入該排水孔。 一個連接管37d將循環管43連接 在排水孔37c上。
作為循環管43的一部分的一個混合物供給管45的一端與連接管37d 相連接，另一端與一個支管(T形連接管)49相連接。支管49的兩端分別 與構成循環管43的一部分的循環管50和一個延伸至排水籃42的排水管51 相連接。用於排出廢舊塑料產品的壓碎塑料片和清洗液體的混合物的循環 管50延伸穿過一個加工在清洗箱37的壁內的孔37f，並且一個循環管50 的一個出口部分50a被置於清洗箱37的內壁的附近並大體沿清洗箱37的 內壁布置。
一個帶有開關杆52的開關閥被安裝在支管49內，用於在通向循環管 50和通向排水管51的路徑之間進行選擇。
清洗液體蓄存箱40中儲存有被加熱的清洗液體39。清洗液體供給泵 41通過一個進水管46a與清洗液體蓄存箱40相連接，同時通過一個排水管 46b與混合物供給管45相連接。從清洗液體供給泵41中排出的清洗液體 39流在混合物供給管45中產生一個負壓力，其中包括壓碎的塑料片和從清 洗液體箱40流向混合物供給管45的清洗液體的混合物流。在排水管46b 上與混合物供給管45相連接的一端，設置有一個噴嘴，用於提高清洗液體 39的流速。泵排水管46的中部具有一個進氣孔47，用於將氣泡摻入清洗 液體39中。混在清洗液體39中的氣泡能夠在空穴效應的作用下提高清洗能力。
從出口 50a流出的壓碎的塑料片44和清洗液體39的混合物衝擊在清 洗箱37的內壁上。清洗箱37的管形部分37a位於溢水管38的上方，並且 具有一個孔板部分37e，該孔板部分位於排出的混合物流所衝擊的位置處。 在本實施例中，孔板部分37e具有大量的大約4)lmm的小孑L這些小孔能夠 使包含有包括塑料粉末/微粒在內的多種汙染物和其它物質的清洗液體以 及尺寸小於4) lmm的塑料片通過小孔排出。也可以用金屬線編制網代替該孔 板。打出的孔的合適尺寸取決於欲回收的塑料片的尺寸。較大的尺寸會增 大損失而較小的尺寸會加重堵塞。然而如果回流的和排出的清洗液體能夠 以足夠的壓力衝擊帶孔區域，那麼就可以避免堵塞。
穿過小孔被排出的清洗液體一旦進入溢水管38，就會沿一個水槽38a 向下流入清洗液體蓄存箱40。 一個篩子54被置於清洗液體蓄存箱40之上， 用於濾過固體的其它物質，例如包含在排出的清洗液體中的塑料片。因此， 經過小孔的壓碎的塑料片不會流入清洗液體蓄存箱40。
圖7表示了清洗器27的一個方案圖，如圖所示，流回的清洗液體39 和壓碎的塑料片44的混合物形成了一個例如逆時針方向的渦流。並且在排 水速度和錐形底37b的漸細面的作用下被排入排水孔37c。然後該混合物被 導入混合物供給管45中，並且在清洗液體供給泵41的作用下連同供給的 液體一起通過循環管43流入清洗箱37。
在壓碎的塑料片44隨著清洗液體39重複循環流過清洗箱37和循環管 50時，壓碎的塑料片表面上的汙染物或塑料粉末就可以被除去，這種清洗 作用可能是由於塑料片之間或塑料片與內壁，特別是與孔板部分之間的相 互摩擦或刮擦，或者是由於氣泡的空穴效應，抑或是清洗液體流本身的作 用。這樣，本發明就可以具有充分的或出色的清洗作用，同時不使用有機 溶劑或CFCs或洗滌劑，從而可以降低環境負荷、運作成本和廢水處理成本。
通常排水孔37c最好不被清洗液體39和壓碎的塑料片44的混合物完 全覆蓋住，即是說，排水孔37c最好能部分地與大氣相連通，從而使混合 物能夠穩定地被抽入排水孔37c，這將有助於在清洗箱37中形成穩定的混 合物渦流。穩定的混合物渦流能夠提高循環效率和清洗效率，這是因為它 避免了所有對清洗無用的滯流區域。為了在清洗箱中形成穩定的渦流，最
重要的可能是尋找合適的混合物流動速率以及回流入清洗箱37的清洗液體 流量與壓碎的塑料片流量之間的比率。更加有效的是， 一個擾流板被安裝 在清洗箱的內壁上，從而分出一部分渦流並使之直接排入排水孔37c。
為達到這一目的，有許多因素需要考慮，例如清洗液體供給泵41的泵 壓、泵給速率(由泵壓或置於循環管內的控制閥進行控制)、出口50a的位 置、混合物的排出流動速率、對孔板部分37e的衝擊角度和壓力、孔的直 徑以及孔板部分37e的開孔比率。
另外還需要根據所用的液體和清洗設備的不同考慮底面的傾斜度和清 洗液體的性質，例如粘度或比重。底面的傾斜度可以介於25。和75°之間， 只要能夠保證形成和保持穩定的渦流即可。在清洗箱的內壁上安裝擾流板 是另一種提高循環效率的途徑，該擾流板可以分出一部分渦流並使之直接 排入排水孔37c。
可以有多種方式啟動清洗器27中的清洗過程。例如，被預先暫存在清 洗器27上方的一個進料漏鬥中的壓碎的塑料片44首先被送入清洗箱37中， 然後通過啟動泵41使清洗液體39開始循環。然而，這種啟動方法不能夠 提供充分的清洗，這是因為壓碎的塑料片傾向於與清洗液體相分離，即不 能與清洗液體一起進行良好的循環，並且當清洗液體的循環量較小時，塑 料片有時會堵塞排水孔37c。塑料片不能夠被沾溼的一個原因可能是由於塑 料的疏水性和/或模塑潤滑劑的疏水性沾染。為了避免這個問題，應該首先 使清洗液體被充入清洗箱中對塑料片進行浸泡，然後在預定的浸泡時間之 後再啟動清洗液體供給泵。另一種方法是，首先形成一個穩定的清洗液體 的循環，然後將進料漏鬥中的塑料片投入。作為該方法的一個例子，200升 6(TC的熱水被加入清洗箱37，然後啟動清洗液體供給泵41。在熱水的循環 過程中，20千克的塑料片被投入清洗箱中，從而使塑料片被混入渦流中。 這種方法可以形成良好的混合物循環流。
當經過預定數目的循環或預定的時間之後，即在壓碎的塑料片被充分 清洗之後，通過操縱開關杆52將流動路徑切換至排水管51，從而將混合物 排入排水籃42。排水籃42由金屬線濾網或孔板加工而成，它將使塑料片 44與清洗液體39相分離。在壓碎的塑料片的比重小於清洗液體的情況下， 並且當使用普通的攪動箱時，塑料片傾向於停留在清洗液體的表面上，從
而不能被充分清洗。本發明中的清洗可以避免這一問題，這是因為通過外 部管道的渦旋流動和循環能夠防止塑料片與清洗液體相分離。
收集在排水籃42中的清洗和清潔後的塑料片通過傳送帶或管道進料器 56被輸送至一個除水器28。該除水器28是離心分離式或旋轉乾燥式，它 能夠將塑料片中98%或更多的水分去除。此外可以用其它的裝置代替進料漏 鬥35, 38， 60和61，只要這些裝置能夠有效地進行傳送工作，例如氣動輸送 裝置或抽吸式輸送管道。
經過除水的塑料片通過一個進料漏鬥58被輸送至一個乾燥器29。通常 該乾燥器29是一種熱風吹送型乾燥器。也可以使用其它類型的乾燥器，例 如蒸汽加熱器、電加熱器、微波加熱器和光加熱器。乾燥後的塑料片通過 一個進料漏鬥60被送至一個金屬探測器30。該金屬探測器30通過使用電 渦流能夠探測出混雜在塑料片中的金屬並將其分離出去。當金屬片被分離 出之後，塑料片被一個進料漏鬥61送至並堆積在一個儲存器31中。為了 提高分離效率，推薦在使用金屬探測器30進行金屬探測之前先用磁鐵進行 鐵材料的預分離。該磁鐵可以被布置在不同於金屬探測器的其它位置處， 從而進一步提高金屬清除效率。
儲存器中的塑料片被送入模塑加工線，在其中帶鏡頭單元的一次性照 相機的塑料組件例如一個前蓋17、 一個後蓋18、 一個單元底座14和一個 倒巻按鈕ll通過注射模塑被加工成型。如圖8所示，用於將熔化的塑料注 入模具66的噴嘴65被安裝在一個注射模塑機械64上。該噴嘴65包括一 個固定在注射模塑機械64上的噴嘴殼68、 一個固定在噴嘴殼68的頂端並 且壓靠在模具66上的噴嘴頭69、安裝在噴嘴殼68內部的第一帽70和第二 帽71、 一個用於轉換熔化的塑料的流動路徑的轉換軸72和一個過濾器73。
圖9表示了帶有許多小孔73a的圓柱殼形的過濾器73。過濾器73由大 約2mm厚的高強度鋼加工而成，用於承受注射模塑機械64的最大圓柱壓力。 小孔73a的直徑為(t)0.2mm，厚度與直徑的比率大約等於10，它是基於傳統 的顆粒化擠壓器中使用的tt200網孔過濾器加工而成的。小孔的間距為 . 5mm，該距離幾乎是能夠加工小孔的最小限值。該過濾器的外徑為d)45mm， 而縱向長度為30mm，並且開孔比率為11%。因此，小孔的總數目為15,414， 而小孔總的截面積等於②24.8mm的孔的截面積，該面積大於普通的注射模
塑機械或模具中熔化的塑料的流通路徑的截面積。這樣，即是考慮到流動
阻力，過濾器73造成的壓力損失也是可以接受的。
對於小孔的加工而言，就其直徑、間距、小孔數目、過濾器的厚度和 形狀、加工精度、工時及成本來說，這些小孔的加工難度很高。看上去可 以採用雷射加工，但是事實上加工小孔需要耗費時間，這將導致鄰近的其 它孔的熱變形。經發現電子束加工最適合於這一目的，其中電子束加工能 夠瞬間在小點區域上提供巨大的能量，同時這還有助於只通過調節加工條
件來加工錐形孔。如圖10所示，孔73a是一個錐形孔，較大直徑(d)位 於過濾器73的外表面上，而較小直徑(d2)位於內表面上。該孔的梯度是 20度。
被輸送至模塑線上的塑料片44被送入注射模塑機械64中的一個被加 熱的圓筒中，其中塑料片在加熱器和通過圓筒內的一個擠壓螺釘產生的剪 切熱的作用下被熔化。在注射模塑過程中，注射模塑機械64將熔化的塑料 注入一個加工在噴嘴殼68後部分之內的噴嘴埠 68a中。熔化的塑料的壓 力推動轉換軸72朝向一個噴嘴頭69移動，這種移動使第一連接通道72a 與第一帽70的中心通道70a相連通。熔化的塑料流經第一帽70，然後從過 濾器73上的小孔73a的內側流到外側。在過濾器處，混雜在熔化的塑料中 的其它物質被過濾掉並且被保留在過濾器73內部。
經過過濾的熔化塑料通過第二帽71的外部區域中的周圍通道71a流入 一個噴嘴頭69，然後通過一個噴嘴通道69a被注入一個模具66中。當過濾 器中的壓力由於堵塞而增大時，通過清洗過濾器73就可以清除堵塞，同時 無需拆開噴嘴65。如圖11所示， 一個清洗器75的一個清洗噴嘴75a被插 入噴嘴頭69的噴嘴通道69a內，然後清洗器75被推靠在模具66上。清洗 噴嘴75a的端邊緣壓動轉換軸72，從而使轉換軸72朝向模塑機械的機體移 動。轉換軸72朝向機體的滑動使第一連接通道72a與形成在第一帽70的 外部區域中的周圍通道70b相連通。在這種情況下，當注射模塑機械64使 熔化的塑料流入噴嘴部分時，熔化的塑料通過第一帽70外部的周圍通道70b 流入過濾器73的外部區域，然後穿過過濾器73的小孔73a進入過濾器內 側，從而帶走過濾器上的堵塞物質。然後該熔化塑料通過一條加工在轉換 軸內部的第二連接通道72b和清洗器的清洗噴嘴75a被從一個清洗排出通
道75b中排出。這樣，過濾器的清洗過程無需拆開噴嘴65，而是僅通過設 置清洗器75就可以完成，這將減少清洗噴嘴的時間，同時減小操縱高溫機 械部分的危險和麻煩。過濾器上的孔徑越小，濾除的其它物質就會越多， 然而這樣會增大壓力損失、加工難度和加工成本。此外也可以使用其它類 型的過濾器，例如通過焊接、燒結或擠壓多個金屬線濾網、燒結金屬、多 孔陶瓷或金屬濾網等加工而成的過濾器。
下面將對上述設備的工作過程進行說明。如圖1和2所示的安裝有聚 焦鏡頭的膠巻單元2在使用完之後被回收並且被送至圖3所示的再循環處 理廠中。在該再循環處理廠中，安裝有聚焦鏡頭的膠巻單元2被分類並且 被送入各自的解體線。
收集到的廢舊產品根據型號的不同被分類，並且被送至各自的解體線 上，其中覆蓋在外面的紙或標籤4被除去，並且一個前蓋17和一個倒巻按 鈕被取出並被送至再處理線。然後一個曝光單元16和一個閃光燈單元17 被從一個單元底座14上拆下，從而被送入再使用線，在該再使用線中，它 們被檢査、清洗和調節/修理，同時對閃光燈單元中的一塊電池23進行檢 測，以確定它是否可再次被使用。
剩餘部分，即單元底座14本身和一個後蓋18被送入同一條再處理線。 這些塑料組件在被送入再處理線之前將被檢測，以確定它們中是否摻雜有 金屬材料。
被送入如圖4所示的再處理加工線中的前蓋17、後蓋18、單元體14 和倒巻按鈕11首先被放入粗加工壓碎機24中，該粗加工壓碎機24具有一 個適當孔徑的篩子，該孔徑通常介於4)20和4)60之間，從而獲得尺寸範圍 介於20mm和60mm之間的碎片。
經過粗加工的壓碎的塑料(碎片)通過一個進料器被傳送入一個氣流 分離器25，該進料器例如一個空氣進料漏鬥33。也可以採用任何其它能夠 傳送壓碎的塑料片的進料器，例如傳送帶或管道進料器。在氣流分離器25 中，壓碎的塑料片與其它物質相分離，然後被送入精加工壓碎器26，其中 這些其它物質例如標籤紙片、膠巻以及前一工序中殘餘的類似物質。
在精加工壓碎處理過程中，壓碎的塑料被進一步壓碎成直徑介於4> 4至 d)12之間的碎片，這種尺寸便於清洗和模塑。經過精加工的壓碎塑料片44
被進料漏鬥35輸送至一個清洗器27，其中進料漏鬥35的一部分被包括在 一個位於清洗器27上側的定量進料漏鬥中。
在清洗器27中，清洗液體39被供應在清洗箱37中並被加熱至60°C ， 然後清洗液體供給泵41被啟動。然後，當清洗液體在清洗箱和循環管43 之間循環流動時，定量進料漏鬥的底部球狀物被開啟，從而將20千克的壓 碎的塑料片投入清洗箱37中。這樣，清洗液體39和壓碎的塑料片就易於 混合，從而形成穩定的渦流。
清洗液體39可以在往清洗箱37中加入壓碎的塑料之後再開始循環流 動。然而，塑料具有疏水性，並且塑料的表面覆蓋有一層塑模潤滑劑。因 此，清洗液體39和壓碎的塑料44難以混合，從而壓碎的塑料不流動並且 會堵塞排水孔37c，這就妨礙了穩定的渦流的形成。因此，當清洗箱37中 放入壓碎的塑料44之後，推薦首先將清洗水充入清洗箱37中對塑料片進 行浸泡，然後在預定的浸泡時間之後再啟動清洗液體供給泵41。
從清洗液體供給泵41中排出的清洗液體39流在混合物供給管45中產 生一個負壓力，這就產生了一個壓碎的塑料片和從清洗液體箱40流向混合 物供給管45的清洗液體的混合物流。混合物供給管45中的壓碎的塑料通 過支管49進入循環管50中，並且從出口部分50a中噴入清洗箱37 。
泵排水管46的中部具有一個進氣孔47，用於將氣泡摻入清洗液體39 中。混在清洗液體39中的氣泡能夠在空穴效應的作用下提高清洗能力。
從出口 50a中流出的壓碎的塑料片44和清洗液體39的混合物衝擊在 清洗箱37的內壁上。壓碎的塑料片44形成了一個逆時針方向的渦流，並 且在排水速度和錐形底37b的漸細面的作用下被排入排水孔37c。然後該混 合物被導入混合物供給管45中，並且在清洗液體供給泵41的作用下連同 供給的液體一起通過循環管43流入清洗箱37。
在壓碎的塑料片44隨著清洗液體39重複循環流過清洗箱37和循環管 50時，壓碎的塑料片表面上的汙染物或塑料粉末就可以被除去，這種清洗 作用可能是由於塑料片之間或塑料片與內壁，特別是與孔板部分之間的相 互摩擦或刮擦，或者是由於氣泡的空穴效應，抑或是清洗液體流本身的作 用。
小於預定尺寸的塑料片和顆粒以及用過的清洗液體39通過孔板部分
37e被排出清洗箱37。排出的清洗液體39流入溢水管38，然後沿一個水槽 38a流入熱清洗液體蓄存箱40。這些小尺寸的塑料片和顆粒被篩子54濾出， 從而使熱清洗液體蓄存箱40中只包含被置於清洗液體蓄存箱40之上，用 於濾過固體的其它物質，例如包含清洗液體39。
當經過預定數目的循環或預定的時間之後，即在壓碎的塑料片被充分 清洗之後，通過操縱開關杆52將流動路徑切換至排水管51，從而將混合物 排入排水籃42。排水籃42由金屬線濾網或孔板加工而成，它將使塑料片 44與清洗液體39相分離。
在壓碎的塑料片的比重小於清洗液體的情況下，塑料片傾向於停留在 正常流動的清洗液體的表面上，即是說，塑料片在清洗液體中的分布性能 很差，從而不能被充分清洗。然而，在本發明中，塑料片44被一片接一片 地投入循環管中的渦流中，這就可以避免塑料片44與清洗液體的分離。因 此，壓碎的塑料片可以被有效地清洗。
收集在排水籃42中的清洗和清潔後的塑料片通過傳送帶或管道進料器 56被輸送至一個除水器28。該除水器28是離心分離式或旋轉乾燥式，它 能夠將塑料片中98%或更多的水分去除。經過除水的塑料片通過一個進料漏 鬥58被輸送至一個乾燥器29。通常該乾燥器29是一種熱風吹送型乾燥器。
乾燥後的塑料片通過一個進料漏鬥60被送至一個金屬探測器30。該金 屬探測器30通過使用電渦流能夠探測出混雜在塑料片中的金屬並將其分離 出去。當金屬片被分離出之後，塑料片被一個進料漏鬥61送至並堆積在一 個儲存器31中。
被輸送至模塑線上的塑料片44被送入注射模塑機械64中的一個被加 熱的圓筒中，其中塑料片在加熱器和通過圓筒內的一個擠壓螺釘產生的剪 切熱的作用下被熔化。
注射模塑機械64將熔化的塑料注入一個加工在噴嘴殼68後部分之內 的噴嘴埠 68a中。熔化的塑料的壓力推動轉換軸72朝向一個噴嘴頭69 移動，這種移動使第一連接通道72a與第一帽70的中心通道70a相連通。 熔化的塑料流經第一帽70，然後從過濾器73上的小孔73a的內側流到外側。 在過濾器處，混雜在熔化的塑料中的其它物質被過濾掉並且被保留在過濾 器73內部。
經過過濾的熔化塑料通過第二帽71的外部區域中的周圍通道71a流入 一個噴嘴頭69,然後通過一個噴嘴通道69a被注入一個模具66中。然後， 就可以加工出前蓋17、後蓋18、單元主體14、倒巻按鈕ll和類似組件。
當過濾器中的壓力由於堵塞而增大時，通過清洗過濾器73就可以清除 堵塞，同時無需拆開噴嘴65。如圖11所示， 一個清洗器75的一個清洗噴 嘴75a被插入噴嘴頭69的噴嘴通道69a內，然後清洗器75被推靠在模具 66上。清洗噴嘴75a的端邊緣壓動轉換軸72,從而使轉換軸72朝向模塑 機械的機體移動。
轉換軸72朝向機體的滑動使第一連接通道72a與形成在第一帽70的 外部區域中的周圍通道70b相連通。在這種情況下，當注射模塑機械64使 熔化的塑料流入噴嘴部分時，熔化的塑料通過第一帽70外部的周圍通道70b 流入過濾器73的外部區域，然後穿過過濾器73的小孔73a進入過濾器內 側，從而帶走過濾器上的堵塞物質。然後該熔化塑料通過一條加工在轉換 軸內部的第二連接通道72b和清洗器的清洗噴嘴75a被從一個清洗排出通 道75b中排出。
上述發明與傳統的需要顆粒化過程的塑料回收方法相比可以節能40%， 而與使用新塑料的方法相比可以節能10%。同時本發明無需使用有機溶劑、 CFCs和洗滌劑，從而降低了環境負荷和廢水處理成本。
壓碎的塑料片的尺寸對於使用壓碎的塑料片進行模塑的加工過程的穩 定而言是一個重要的因素。尺寸過小的片和尺寸過大的片分別會帶來以下 問題
大尺寸的情況-
特別指清洗過程的處理線中和輸送或進料線中將產生阻塞或堵塞。壓 碎塑料片包括各種形狀，這樣就易於聚集或阻塞。壓碎的塑料片在模塑機 械中的充填率就會下降。堆積起來的和受壓的壓碎片還會形成許多死角， 從而降低了模塑機械的充填量。由於塑料中常常殘存有未受破壞的凹陷、 孔、槽、袋等，所以除水效果也不好。
小尺寸的情況
塑料材料的損失增加。尺寸過小的塑料片傾向於與清洗液體一起被排 出。由於尺寸差別大並且熔化速率取決於尺寸，所以會導致熔化速率的差 別，從而使模塑過程不穩定。在空氣傳輸過程中，太小的片傾向於停留在 滯留區域處。
對於壓碎塑料片的尺寸而言，大約為2mmX 3mm的尺寸適於獲得穩定的 模塑過程。為了獲得這種理想尺寸，就需要選擇精加工壓碎處理過程中使 用的篩孔的大小。圖12中的圖線表示了在對帶鏡頭單元的一次性照相機進 行精加工壓碎處理的過程中，根據所用的篩孔尺寸的大小而獲得的碎片尺 寸。所選的篩孔尺寸分別為(J)5mm、 (t)6mm禾n &7mm。如圖12所示，(J)5證 的篩孔增加了邊長小於2mm的碎片，特別是邊長小於lmm的碎片，這些碎 片在其它的孔徑下將會在清洗過程中被作為廢料排走，而由7mm的篩孔增加 了邊長大於5腿的碎片。與上述二者相比，(i)6mm的篩孔增加了邊長介於 2mm和4mm之間的碎片。因此，我們發現對於不包括顆粒化過程的模塑過程 而言，46mm的篩孔是最優尺寸。
圖13中的圖線表示了當模塑次數增加時實際的模塑件(單元底座)的 重量變化。在圖13所示的檢測中，所用的碎片經過了採用4)6mm的篩孔的 精加工壓碎。採用了再循環(再處理)顆粒的對比例子也在圖中進行了表 示。
由圖13的圖線可發現，當注射模塑次數增加時，模塑出的產品(單元 底座組件)的重量保持了良好的穩定，其位置介於標準產品的上限和下限 之間，同時毫不遜色於使用再循環(再處理)顆粒的塑件。
用於檢查清洗過的塑料碎片的潔淨度的檢測過程將在以下條件下進行。
檢測條件
清洗箱直徑，Dt: (t)800mm 清洗箱的錐形底的坡度e: 35° 孔板部分的尺寸
寬度(拱形部分)；1600mm
高度；400謹
孔的直徑；(t)lmm開孔比率；約14°/。 排水孔和循環管的直徑。40mm 泵壓力3.6Kg/cm2 泵排量350L/min 循環速率20次/min 清洗液體6CTC的熱水
清洗的材料
塑料種類含碳聚苯乙烯樹脂 比重1.05 清洗量20Kg 汙染物種類皮脂
圖14中的圖線表示了壓碎的塑料的清洗後的壓碎的塑料的潔淨度和清 洗時間之間的關係。此處使用水滴方法對潔淨度進行評價。在水滴方法中， 預定的少量純淨水滴被滴在被測樣品上，然後測量樣品上的水滴直徑。表 面越清潔，水滴直徑越小，反之亦然。
在圖線中，未清洗(清洗前)的試樣上的水滴直徑大約為2. 7mm，該試 樣明顯已被汙染，因為新產品(前蓋)上的水滴直徑為1.9mm。然後開始對 同一試樣進行清洗。0.5分鐘後取出的清洗後的試樣上的水滴直徑為 2.05mm，幾乎與新產品一樣。這表示10次循環可以使該試樣達到與新產品 相同的潔淨度，這是因為清洗條件的循環速率是每分鐘循環20次。3分鐘 後取出的試樣上的水滴直徑為1.75mm，這表示該試樣的潔淨度優於新產品。 這樣，本發明中的清洗方法可以在不使用有機溶劑的情況下清除油脂汙染 物，同時處理時間很短。清洗過的試樣的表面潔淨度大於新產品的原因是 清洗能夠去除模塑潤滑劑，新產品上則保留有這種潤滑劑。
清洗水的溫度越高，清洗效果越好。圖15中的圖線表示了清洗水溫和 潔淨度之間的關係。測試條件與上述相同，只是汙染物變為了壓力油，同 時清洗時間被固定為3分鐘。如圖所示，經40'C的水清洗的表面的潔淨度 優於新產品，並且22'C (自來水的平均溫度)的水依舊可以獲得與新產品 相同的潔淨度。可以通過調整清洗器的工作條件就可以方便地控制清洗的 能力。這樣，就可以出於節能和環保的目的，根據汙染程度、要求的時間
以及其它清洗目的選擇上述條件，例如清洗液體的溫度、清洗時間或清洗 水量等。
作為孔板部分的一個替代方案，也可以在清洗箱37的管殼部分37a上 加工一些孔。另外，也可以使用金屬濾網。孔板部分上的孔的直逕取決於 將被循環利用的壓碎塑料的尺寸。但是較大的直徑會增加熱清洗液體蓄存 箱中的過濾器的過濾量，從而進一步增大損失。另外，壓碎的塑料傾向於 堵塞孔板部分上的孔。然而，當清洗液體以預定的壓力噴在孔板部分上時， 孔會被衝洗，從而避免被阻塞。
在本實施例中，清洗箱的錐形底的坡度是35° 。然而本發明並不受此 限制。該角度可以介於20。和75°之間。
另外，不但熱水可被用作清洗液體，其它的清洗材料或溶劑也可以被 採用。然而產生過多的氣泡會使渦流的穩定變得困難。因此，應該選用起 泡較少的溶劑或洗滌劑。
另外，即使其中包括不溶於水的並且對照相質量有不良影響的未知顆 粒，這些顆粒也會被有效地分散開，從而使其密度被控制在預定的限值之 內。這種清洗能力很強。如果清洗過程可以在很短的時間內完成，混合物 在帶有渦流的管道內的傳輸過程可以與清洗過程同時進行。
在上述實施例中，對壓碎塑料的清洗過程進行了描述。然而，本發明 可以適用於清洗、分散、溶解或混合粉末狀材料，其中該材料的較小的比 重使該材料飄浮在清洗液體上，從而難以被分散在清洗液體中。在這種情 況下，孔板部分將含有顆粒的液體分離至液體供給泵和一個清洗泵。該液 體供給泵能夠很好地供給一種其中混有該顆粒的漿。
在上文的描述中，過濾器被安裝在了用於對回收塑料進行注塑的注射 模塑機械的噴嘴中。然而，在新塑料的注塑機械中也可以使用該過濾器， 以便預先防止未知顆粒的摻入。
權利要求
1.用於對壓碎的塑料進行清洗的方法，包括以下步驟壓碎廢舊的塑料產品從而形成壓碎的塑料；在一個清洗箱中形成壓碎的塑料和清洗液體的混合物；和使混合物流回到清洗箱中，從而在其中形成渦流。
2. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於，還包括一個將氣泡摻入 清洗液體的步驟。
3. 如權利要求2所述的方法，其特徵在於，其中摻入氣泡是通過將 空氣通入流回清洗箱的清洗液體中來實現的。
4. 如權利要求3所述的方法，其特徵在於，其中通入空氣是通過利 用液體流中的負壓產生的進氣來實現的。
5. 用於對壓碎的塑料進行清洗的設備，包括.-一個清洗箱，該清洗箱由一個管形殼部分和一個用於接收廢舊塑料產 品的壓碎的塑料和清洗液體的混合物的圓錐形底部分構成，並且該底部分 上有一個供混合物流入的排水孔。一個循環管，該循環管被用於使混合物重新流入清洗箱，該管的一端 與排水孔相連接，另一端被置於清洗箱的附近並大體沿清洗箱的內壁布置， 從而形成一個渦流；和一個清洗液體供給泵，該清洗液體供給泵的出口通過一個放水管與循 環管相連接，從而通過將清洗液體送入循環管中使循環管中的混合物重新 流向清洗箱。
6. 如權利要求5所述的設備，其特徵在於，其中多個孔被加工在清 洗箱的管殼部分上，小於一預定尺寸的壓碎的塑料將通過這些孔被清除。
7. 如權利要求5所述的設備，其特徵在於，還包括 一個位於清洗箱的排水管和清洗液體供給泵的出口之間的進氣口，這是為了將摻有氣泡的清洗液體輸送至循環管的一個噴嘴部分處。
8. 如權利要求5所述的方法，其特徵在於，其中清洗液體是熱水。
9. 如權利要求5所述的方法，其特徵在於，其中壓碎的塑料來自廢舊的帶鏡頭單元的一次性照相機的一個塑料組件。
全文摘要
本發明提供一種用塑料產品的循環使用和清洗壓碎塑料的方法及其設備，該方法和設備可以提高生產效率、改善生產環境、減輕塑料的老化、降低再循環成本和環境的壓力，其中包括節能。該再循環利用的過程如下壓碎廢舊的塑料產品從而形成壓碎的塑料；在一個清洗箱中形成壓碎的塑料和清洗液體的混合物；和使混合物流回到清洗箱中，從而在其中形成渦流。
文檔編號B29C45/00GK101352900SQ20081009593
公開日2009年1月28日 申請日期2001年9月19日 優先權日2000年9月19日
發明者末原和芳 申請人:富士膠片株式會社