塑料產品的循環使用和清洗壓碎塑料的方法及其設備的制作方法

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制作方法
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于處理壓碎的塑料的設備。
背景技術：
近來，出于環保、節能或者降低成本的目的，人們日益重視對售出的、廢舊并且壽命已結束的塑料材料進行再循環或重復利用。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卷。帶鏡頭單元的一次性照相機的大多數組件采用了塑料材料，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玷污并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，并且被輸送到各自的解體線上，在該解體線上，貼在外面的紙或標簽被除去，并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/清潔和調節之后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、一個后蓋、一個用于安裝膠卷的體部分和一個倒卷按鈕，這些組件采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)。
然后使用一個噴淋器用清洗液體對被壓碎的塑料進行清洗，從而除去污染物和其它物質。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，清洗液體采用了表面活性劑，并且具有錐形底部的清洗箱中裝備有攪動葉片。壓碎的塑料在清洗后被烘干，然后通過加熱被熔化。熔化后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于塑造某些組件，例如一個前蓋、一個后蓋、一個用于安裝膠卷的體部分和一個倒卷按鈕。
然而，顆粒化處理需要消耗大量的熱能和水，并且會加速塑料的熱老化，特別是對于自從作為新塑料被使用后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，噴淋器并不足以去除污染物和其它物質。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于取代噴淋式清洗器。然而，如果壓碎的塑料的比重等于或小于清洗液體的比重，就難以對每一片壓碎的塑料進行均勻地清洗，并且在清洗完成后難以將壓碎的塑料和清洗液體一起排出，這是因為二者處于分離狀態并且具有較小比重的壓碎的塑料傾向于漂在上面。
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后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復雜并且難以實現系統的自動化。
由于生產操作環境、運作成本、污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高清洗能力。
發明概要本發明的一個目的是提供一種用于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，將塑料壓碎并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，用于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。
本發明中用于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。
用于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于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，并且該底部分上有一個供混合物流入的排水孔。循環管被用于使混合物重新流入清洗箱，該管的一端與排水孔相連接，另一端被置于清洗箱的附近并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，使得只有小于某一預定尺寸的壓碎的塑料才能通過，這是為了將小于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后，它通過一種空穴效應將起泡的清洗液體從一個位于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，用于在混合物中摻入氣泡。只要改變后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，由于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，不良氣味和污水的量可得以降低，并且可以改善環境。同時，由于塑料不經顆粒化，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，由于沒有使用復雜的機械部分，所以設備易于維護，并且便于實現加工自動化。
對附圖的簡要說明

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表示了連接在處于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表示了連接在處于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卷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后的壓碎的塑料的潔凈度和清洗時間之間的關系。
圖15是一個圖表，表示了清洗水溫和潔凈度之間的關系。
對本發明的詳細說明圖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被置于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和一個膠卷幀記數窗10被加工在上表面上。一個倒卷按鈕11被暴露在單元體3的后角上，其位置稍低于上表面。
如圖2所示，單元體3包括一個其中裝有一個膠卷暗盒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以及用于覆蓋單元底座14的一個前蓋17和一個后蓋18。當裝有曝光后的膠卷20的暗盒21被取出送去沖洗印刷之后，照相館和/或沖洗室將收集起廢舊的帶鏡頭單元的一次性照相機2，以便于再循環利用。
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，即用于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，用于通過檢查、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，用于通過對例如單元底座14、前蓋17或后蓋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)和用于對一個單元底座14、一個前蓋17和一個后蓋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，并且被送至各自的解體線上，其中覆蓋在外面的紙或標簽4被除去，并且一個前蓋17和一個倒卷按鈕被取出并被送至再處理線。然后一個曝光單元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。剩余部分，即單元底座14本身和一個后蓋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(用于去除壓碎的塑料中的水)、一個干燥器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、后蓋18、單元體14和倒卷按鈕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，該孔徑通常介于φ20和φ60之間，從而獲得尺寸范圍介于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斗33。也可以采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，然后被送入精加工壓碎器26，其中這些其它物質例如標簽紙片、膠卷以及前一工序中殘余的類似物質。
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φ35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于φ4至φ12之間的篩子生產出具有合適尺寸的碎片(2mm×3mm)，用于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，這是為了使尺寸小于1mm的精加工后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斗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污染，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于照相產品的物質。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、樹脂顆粒或干冰的噴射，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周圍用于接收從清洗箱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于儲存清洗液體39的蓄存箱40、一個用于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、一個用于使清洗液體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。用于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。用于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，并且一個循環管50的一個出口部分50a被置于清洗箱37的內壁的附近并大體沿清洗箱37的內壁布置。
一個帶有開關桿52的開關閥被安裝在支管49內，用于在通向循環管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，用于提高清洗液體39的流速。泵排水管46的中部具有一個進氣孔47，用于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的混合物沖擊在清洗箱37的內壁上。清洗箱37的管形部分37a位于溢水管38的上方，并且具有一個孔板部分37e，該孔板部分位于排出的混合物流所沖擊的位置處。在本實施例中，孔板部分37e具有大量的大約φ1mm的小孔，這些小孔能夠使包含有包括塑料粉末/微粒在內的多種污染物和其它物質的清洗液體以及尺寸小于φ1mm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于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沖擊帶孔區域，那么就可以避免堵塞。
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被置于清洗液體蓄存箱40之上，用于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。并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。然后該混合物被導入混合物供給管45中，并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重復循環流過清洗箱37和循環管50時，壓碎的塑料片表面上的污染物或塑料粉末就可以被除去，這種清洗作用可能是由于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，或者是由于氣泡的空穴效應，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，這將有助于在清洗箱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并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(由泵壓或置于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的沖擊角度和壓力、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于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并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上方的一個進料漏斗中的壓碎的塑料片44首先被送入清洗箱37中，然后通過啟動泵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于與清洗液體相分離，即不能與清洗液體一起進行良好的循環，并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。塑料片不能夠被沾濕的一個原因可能是由于塑料的疏水性和/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，然后在預定的浸泡時間之后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，然后將進料漏斗中的塑料片投入。作為該方法的一個例子，200升60℃的熱水被加入清洗箱37，然后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后，即在壓碎的塑料片被充分清洗之后，通過操縱開關桿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于清洗液體的情況下，并且當使用普通的攪動箱時，塑料片傾向于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中的清洗和清潔后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干燥式，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斗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斗58被輸送至一個干燥器29。通常該干燥器29是一種熱風吹送型干燥器。也可以使用其它類型的干燥器，例如蒸汽加熱器、電加熱器、微波加熱器和光加熱器。干燥后的塑料片通過一個進料漏斗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并將其分離出去。當金屬片被分離出之后，塑料片被一個進料漏斗61送至并堆積在一個儲存器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于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、一個后蓋18、一個單元底座14和一個倒卷按鈕11通過注射模塑被加工成型。如圖8所示，用于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的頂端并且壓靠在模具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、一個用于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，用于承受注射模塑機械64的最大圓柱壓力。小孔73a的直徑為φ0.2mm，厚度與直徑的比率大約等于10，它是基于傳統的顆粒化擠壓器中使用的#200網孔過濾器加工而成的。小孔的間距為0.5mm，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φ45mm，而縱向長度為30mm，并且開孔比率為11％。因此，小孔的總數目為15,414，而小孔總的截面積等于φ24.8mm的孔的截面積，該面積大于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。
對于小孔的加工而言，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。看上去可以采用激光加工，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于這一目的，其中電子束加工能夠瞬間在小點區域上提供巨大的能量，同時這還有助于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)位于過濾器73的外表面上，而較小直徑(d2)位于內表面上。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后部分之內的噴嘴端口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，然后從過濾器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并且被保留在過濾器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，然后通過一個噴嘴通道69a被注入一個模具66中。當過濾器中的壓力由于堵塞而增大時，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，然后清洗器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，然后穿過過濾器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。然后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卷單元2在使用完之后被回收并且被送至圖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卷單元2被分類并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，并且被送至各自的解體線上，其中覆蓋在外面的紙或標簽4被除去，并且一個前蓋17和一個倒卷按鈕被取出并被送至再處理線。然后一個曝光單元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23進行檢測，以確定它是否可再次被使用。
剩余部分，即單元底座14本身和一個后蓋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、后蓋18、單元體14和倒卷按鈕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，該孔徑通常介于φ20和φ60之間，從而獲得尺寸范圍介于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斗33。也可以采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，然后被送入精加工壓碎器26，其中這些其它物質例如標簽紙片、膠卷以及前一工序中殘余的類似物質。
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于φ4至φ12之間的碎片，這種尺寸便于清洗和模塑。經過精加工的壓碎塑料片44被進料漏斗35輸送至一個清洗器27，其中進料漏斗35的一部分被包括在一個位于清洗器27上側的定量進料漏斗中。
在清洗器27中，清洗液體39被供應在清洗箱37中并被加熱至60℃，然后清洗液體供給泵41被啟動。然后，當清洗液體在清洗箱和循環管43之間循環流動時，定量進料漏斗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于混合，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后再開始循環流動。然而，塑料具有疏水性，并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并且會堵塞排水孔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之后，推薦首先將清洗水充入清洗箱37中對塑料片進行浸泡，然后在預定的浸泡時間之后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，并且從出口部分50a中噴入清洗箱37。
泵排水管46的中部具有一個進氣孔47，用于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的混合物沖擊在清洗箱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，并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。然后該混合物被導入混合物供給管45中，并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重復循環流過清洗箱37和循環管50時，壓碎的塑料片表面上的污染物或塑料粉末就可以被除去，這種清洗作用可能是由于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，或者是由于氣泡的空穴效應，抑或是清洗液體流本身的作用。
小于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，然后沿一個水槽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中只包含被置于清洗液體蓄存箱40之上，用于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后，即在壓碎的塑料片被充分清洗之后，通過操縱開關桿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于清洗液體的情況下，塑料片傾向于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中的清洗和清潔后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干燥式，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斗58被輸送至一個干燥器29。通常該干燥器29是一種熱風吹送型干燥器。
干燥后的塑料片通過一個進料漏斗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并將其分離出去。當金屬片被分離出之后，塑料片被一個進料漏斗61送至并堆積在一個儲存器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后部分之內的噴嘴端口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，然后從過濾器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并且被保留在過濾器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，然后通過一個噴嘴通道69a被注入一個模具66中。然后，就可以加工出前蓋17、后蓋18、單元主體14、倒卷按鈕11和類似組件。
當過濾器中的壓力由于堵塞而增大時，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，然后清洗器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，然后穿過過濾器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。然后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于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，這樣就易于聚集或阻塞。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。由于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于與清洗液體一起被排出。由于尺寸差別大并且熔化速率取決于尺寸，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，太小的片傾向于停留在滯留區域處。
對于壓碎塑料片的尺寸而言，大約為2mm×3mm的尺寸適于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φ5mm、φ6mm和φ7mm。如圖12所示，φ5mm的篩孔增加了邊長小于2mm的碎片，特別是邊長小于1mm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φ7mm的篩孔增加了邊長大于5mm的碎片。與上述二者相比，φ6mm的篩孔增加了邊長介于2mm和4mm之間的碎片。因此，我們發現對于不包括顆粒化過程的模塑過程而言，φ6mm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，所用的碎片經過了采用φ6mm的篩孔的精加工壓碎。采用了再循環(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，其位置介于標準產品的上限和下限之間，同時毫不遜色于使用再循環(再處理)顆粒的塑件。
用于檢查清洗過的塑料碎片的潔凈度的檢測過程將在以下條件下進行。
檢測條件清洗箱直徑，Dtφ800mm清洗箱的錐形底的坡度e35°孔板部分的尺寸寬度(拱形部分)；1600mm
高度；400mm孔的直徑；φ1mm開孔比率；約14％排水孔和循環管的直徑φ40mm泵壓力3.6Kg/cm2泵排量350L/min循環速率20次/min清洗液體60℃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污染物種類皮脂圖14中的圖線表示了壓碎的塑料的清洗后的壓碎的塑料的潔凈度和清洗時間之間的關系。此處使用水滴方法對潔凈度進行評價。在水滴方法中，預定的少量純凈水滴被滴在被測樣品上，然后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，該試樣明顯已被污染，因為新產品(前蓋)上的水滴直徑為1.9mm。然后開始對同一試樣進行清洗。0.5分鐘后取出的清洗后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凈度，這是因為清洗條件的循環速率是每分鐘循環20次。3分鐘后取出的試樣上的水滴直徑為1. 75mm，這表示該試樣的潔凈度優于新產品。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污染物，同時處理時間很短。清洗過的試樣的表面潔凈度大于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凈度之間的關系。測試條件與上述相同，只是污染物變為了壓力油，同時清洗時間被固定為3分鐘。如圖所示，經40℃的水清洗的表面的潔凈度優于新產品，并且22C(自來水的平均溫度)的水依舊可以獲得與新產品相同的潔凈度。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，就可以出于節能和環保的目的，根據污染程度、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徑取決于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，壓碎的塑料傾向于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，孔會被沖洗，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°。然而本發明并不受此限制。該角度可以介于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采用。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，即使其中包括不溶于水的并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，本發明可以適用于清洗、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于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.對廢舊塑料產品進行再循環利用的方法，包括以下步驟壓碎廢舊的塑料產品；清洗壓碎的塑料；干燥壓碎的塑料；和不經過顆粒化處理，直接將壓碎的塑料送入模塑線，用于模塑新的塑料產品。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，其中模塑線包括一個注射模塑機械，該注射模塑機械的噴嘴具有一個過濾器，用于清除混在壓碎的塑料中的其它物質。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，其中廢舊的塑料產品是帶有鏡頭單元的一次性照相機中的一個塑料組件。
4.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，其中重新模塑出的新塑料產品是帶有鏡頭單元的一次性照相機中的一個塑料組件。
5.用于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。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，還包括一個將氣泡摻入清洗液體的步驟。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，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。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，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。
9.用于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于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，并且該底部分上有一個供混合物流入的排水孔。一個循環管，該循環管被用于使混合物重新流入清洗箱，該管的一端與排水孔相連接，另一端被置于清洗箱的附近并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。
10.如權利要求9所述的設備，其特征在于，其中數個孔被加工在清洗箱的管殼部分上，小于某一預定尺寸的壓碎的塑料將通過這些孔被清除。
11.如權利要求9所述的設備，其特征在于，還包括一個位于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。
12.如權利要求9所述的方法，其特征在于，其中清洗液體是熱水。
13.如權利要求9所述的方法，其特征在于，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。
14.對廢舊塑料產品進行再循環利用的方法，包括以下步驟粗加工-壓碎廢舊的塑料產品；使壓碎的塑料與其它外部物質相分離；精加工-壓碎廢舊的塑料產品；通過采用循環流動的方法清洗精加工-壓碎的塑料，其中的循環液流包括一個渦流，在該渦流中，壓碎的塑料片之間的相互作用有助于在不使用洗滌劑的條件下對它們本身的清洗；干燥壓碎的塑料；通過使用金屬探測器除去摻雜在壓碎的塑料中的金屬物質；和將干燥后的壓碎的塑料直接送入一個注射模塑機械中，該機械的噴嘴部分中裝備有一個過濾器和一個液流切換機構，用于通過反向過濾對過濾器進行清洗。
全文摘要
本發明的一個目的是提供一種用于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。該再循環利用的過程如下:粗加工－壓碎廢舊的塑料產品,用吹氣分離器使壓碎的塑料與其它外部物質相分離,精加工－壓碎廢舊的塑料產品,通過采用循環流動的方法清洗精加工－壓碎的塑料,其中的循環液流包括一個渦流,在該渦流中,壓碎的塑料片之間的相互作用有助于在不使用洗滌劑的條件下對它們本身的清洗,對壓碎的塑料進行干燥,通過使用金屬探測器除去摻雜在壓碎的塑料中的金屬物質,然后將干燥后的壓碎的塑料直接送入一個注射模塑機械中,該機械的噴嘴部分中裝備有一個過濾器和一個液流切換機構,用于通過反向過濾對過濾器進行清洗。
文檔編號B29C45/00GK1344608SQ0114182
公開日2002年4月17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