CN101175794B - （橡胶强化）聚苯乙烯树脂组合物的回收方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明能以很小的能耗量有效地回收各种类型的高质量(橡胶强化)聚苯乙烯树脂组合物，且不会造成环境污染问题。通过进行塑化过程，用于塑化聚苯乙烯树脂(A)；凝固过程，用于将(橡胶强化)聚苯乙烯树脂胶乳(B)和凝固剂(C)混合，以得到乳状物质(D)；混合过程，用于通过将所述乳状物质(D)提供给其中存在已完成所述塑化过程的聚苯乙烯树脂(A)的挤压机内，并将所述聚苯乙烯树脂(A)在所述挤出机内混合，得到混合物(E)；排水过程，用于从所述混合物(E)中去除水并将水从所述挤出机内排出；和脱挥发份过程，在去除水后对所述混合物进行脱挥发份，并将挥发性物质从所述挤出机中排出。

Description

(橡胶强化)聚苯乙烯树脂组合物的回收方法和装置
技术领域
本发明涉及从(橡胶强化)聚苯乙烯树脂胶乳(latex)中回收(橡胶强化)聚苯乙烯树脂组合物的方法。更具体来说，本发明涉及有效地回收各种类型的高质量(橡胶强化)聚苯乙烯树脂组合物的方法，该方法耗能量小，且不会引起细粉末飞散，不产生大量的废水，不导致环境污染问题。在此，“(橡胶强化)聚苯乙烯树脂胶乳”是指橡胶强化聚苯乙烯树脂胶乳和/或聚苯乙烯树脂胶乳。同样，“(橡胶强化)聚苯乙烯树脂组合物”是指橡胶强化聚苯乙烯树脂组合物和/或聚苯乙烯树脂组合物。
背景技术
传统地，用于制造ABS树脂粒料的橡胶强化聚苯乙烯组合物通过以下方法制造：将橡胶强化聚苯乙烯树脂胶乳凝固成为浆料状态，并清洗、脱水，然后对浆化的橡胶强化聚苯乙烯树脂进行干燥。
但是，上述的传统方法有许多问题，如清洗和脱水过程产生大量废水，且能耗量高、产生废气，干燥工艺中产生并散布细粉末。其结果是产生许多继发问题，如生产率低，防止环境污染的成本高。
考虑到上述问题，已经提出以下方法：
(1)凝固→清洗和脱水→压榨-脱水和挤出和制粒
在该方法中，橡胶强化聚苯乙烯树脂胶乳凝固成浆状，清洗和脱水，加入至挤出机内，在挤出机内压榨-脱水，从挤出机挤出并制粒。
该方法的优势在于干燥所需的能量得节省，由于没有干燥过程，产生的废气量很小。但是当凝固时，需要脱水和清洗过程，来自脱水和清洗过程的大量废水仍应该加以处理。还有一个问题是，适合压榨-脱水的树脂类型有限，因此该方法不能用于所有多种类型的树脂。
(2)挤出机内凝固→脱水和干燥→制粒(图3)
在该方法中，橡胶强化聚苯乙烯树脂胶乳在挤出机10X内凝固成浆状，脱水和干燥，并进行制粒(参照专利文件1)。
通常，分子尺寸大或橡胶组分多的树脂溶解粘度很高。如果使用该方法加工这种树脂，需要非常高的功率在挤出机10X内熔化树脂，并将熔融树脂从挤出机10X中挤出，由于产生大量的热，树脂温度会变得很高。因此，这种情况的缺点是从挤出机10X中挤出的树脂冲击强度下降，或者色调劣化。
还有，当凝固时，树脂在不完全熔融的状态下被清洗，用于清洗的水原样排出，尺寸小的树脂颗粒与废水一起通过机械滤器61被排放，这种情况的缺点是需要有回收被排出的树脂颗粒的大体积装置。
还有，由于挤出机10X的筒长/筒径(L/D)比例很大，在运转效率和机器维护方面有很多困难。
而且，由于凝固过程和用于熔化树脂的挤出过程都在一个挤出机内进行，因此对两种过程选择最佳的转速是不可能的。在这种情况下，除了使挤出机在折中的转速下运行之外别无他选。因此，这种情况的缺点是挤出机不能具有稳定的运转状态，或者由于转速过高使树脂性能劣化。
(3)凝固→清洗和脱水→将树脂混合物塑化、压榨-脱水和挤出，并制粒
在这种方法中，橡胶强化聚苯乙烯树脂胶乳凝固成为浆状，清洗和脱水，回收为湿粉末。然后，该湿粉末加入至挤出机塑化的聚苯乙烯树脂中，与塑化聚苯乙烯树脂在挤出机内混合，脱水以去除并排出水，脱挥发份去掉挥发性物质，并进行制粒(参照专利文件2)。
与上述的方法(1)类似，该方法的优势在于干燥所需的能量得以节省，由于没有干燥过程，产生的废气量很小。而且，与上述的方法(1)相比，这种方法的优势在于压榨-脱水过程具有很高的稳定性和自由度。但是该方法仍然需要额外的凝固过程、单独进行脱水和清洗，其问题是这些额外的过程需要排出大量的水。
专利文件1：USP 3993292
专利文件2：JP 3597070 B
发明内容
本发明要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种有效地回收各种类型高质量(橡胶强化)聚苯乙烯树脂组合物的方法，该方法能耗量小且不会引起细粉末飞散，不产生大量废水，不造成环境污染问题，且不需要单独增加凝固、脱水和清洗过程。
解决问题的方案
本发明具有以下[1]至[9]中所述的特征：
特征1：
一种回收(橡胶强化)聚苯乙烯树脂组合物的方法，其包括：
塑化过程，用于塑化聚苯乙烯树脂(A)；
凝固过程，用于将(橡胶强化)聚苯乙烯树脂胶乳(B)和凝固剂(C)混合，以得到乳状(creamy)物质(D)；
混合过程，用于通过将上述乳状物质(D)提供给其中存在已完成上述塑化过程的聚苯乙烯树脂(A)的挤出机，并将聚苯乙烯树脂(A)在挤出机内混合，得到混合物(E)；
排水过程，用于从上述混合物(E)中去除水并将水从上述挤出机内排出；和
脱挥发份(devolatilization)过程，在去除水后对上述混合物进行脱挥发份，并将挥发性物质从上述挤出机中排出；
其中通过进行上述过程从上述挤出机回收(橡胶强化)聚苯乙烯树脂组合物。
在此，“(橡胶强化)聚苯乙烯树脂胶乳(B)”是指橡胶强化聚苯乙烯树脂胶乳(B)和/或聚苯乙烯树脂胶乳(B)。同样，“(橡胶强化)聚苯乙烯树脂组合物”是指橡胶强化聚苯乙烯树脂组合物和/或聚苯乙烯树脂组合物。这种方式的称谓同样应用于下文中。
乳状物质(D)是指糊状的(橡胶强化)聚苯乙烯树脂，也指即使在室温条件下长时间静置(例如，一天)也不会分离成为固体和液体的(橡胶强化)聚苯乙烯树脂。由于当(橡胶强化)聚苯乙烯树脂胶乳(B)凝固成为乳状物质(D)的时候没有分离出水，乳状物质(D)可以与已经过塑化过程的聚苯乙烯树脂(A)以良好的条件进行混合。
特征2：
如特征1中所述的回收(橡胶强化)聚苯乙烯树脂组合物的方法，
其中上述塑化过程在上述挤压机内在上述乳状物质(D)的供应位置的上游侧进行。
用于回收的该回收方法可以通过使用图2中例举的回收***具体实现。
特征3：
如特征1所述的回收(橡胶强化)聚苯乙烯树脂组合物的方法，
其中已在塑化***内完成上述塑化过程的上述塑化聚苯乙烯树脂(A)在上述乳状物质(D)的供应位置的上游侧提供至上述挤出机内。
该回收方法可以通过使用图1中所例举的回收***具体实现。
特征4：
如特征1至3任何一项中所述的回收(橡胶强化)聚苯乙烯树脂组合物的方法，
其中当胶乳(B)中的上述(橡胶强化)聚苯乙烯树脂的维卡(Vicat)软化温度为Tm℃时，上述凝固过程中的凝固温度为(Tm-70)℃或更高。
如果凝固温度在(Tm-70)℃以下，则聚苯乙烯树脂胶乳(B)和凝固剂(C)的混合物中将有很多非乳状部分。因此，将会有很多不能与已经过塑化过程的聚苯乙烯树脂(A)以良好条件混合的部分。
特征5：
如特征1至4任何一项中所述的回收(橡胶强化)聚苯乙烯树脂组合物的方法，
其中从上述凝固过程得到并提供至挤出机内的乳状物质(D)的固体含量浓度为15至40wt％。
如果乳状物质(D)的固体含量浓度低于15wt％，聚苯乙烯树脂胶乳(B)和凝固剂(C)的混合物中将有很多的非乳状的分离的水。因此，将会有很多不能与已经过塑化过程的聚苯乙烯树脂(A)以良好条件混合的部分。如果乳状物质(D)的固体含量浓度低于40wt％，则粘度太高不能将聚苯乙烯树脂胶乳(B)和凝固剂(C)的混合物加入至已经过塑化过程的聚苯乙烯树脂(A)中。
特征6：
如特征1至4任何一项中所述的回收(橡胶强化)聚苯乙烯树脂组合物的方法，
其中在上述乳状物质(D)的供应位置下游侧将100℃或更高温度的清洗水提供至上述挤压机内，上述清洗水和上述混合物(E)中的水通过双轴螺杆(screw)式机械滤器从上述挤压机内排出。
特征7：
如特征6所述的回收(橡胶强化)聚苯乙烯树脂组合物的方法，
其中在上述机械滤器后提供气-液分离罐，在控制气-液分离罐内气相部分压力的同时将水排出。
特征8：
一种回收(橡胶强化)聚苯乙烯树脂组合物的***，其包括：
主挤出机；
辅挤出机，用于塑化聚苯乙烯树脂；和
凝固器；
其中上述挤出机在最上游侧的位置装有用于辅挤出机的第一供料口，在第一供料口的下游侧装有用于上述凝固器的第二供料口，并装有用于清洗水的水供料口、用于清洗水的***口和用于除去挥发性物质的脱挥发份口，
上述第一供料口与辅挤出机的排料口相连接，
上述第二供料口与凝固器的排料口相连接，
已在上述辅挤出机内塑化的聚苯乙烯树脂从上述的第一供料口提供至上述主挤出机内，上述凝固器内乳化的(橡胶强化)聚苯乙烯树脂从上述第二供料口提供并与聚苯乙烯树脂混合，混合物用从上述水供料口提供的清洗水清洗，同时混合物在上述主挤出机内被熔化，清洗后的水从上述***口通过机械滤器被排出，混合物与排出的水在负压下脱挥发份，挥发性物质从上述脱挥发份口排出。
该回收***的一个例子显示在图1中。
特征9：
如特征8所述的回收(橡胶强化)聚苯乙烯树脂组合物的***，
其中在上述机械滤器后提供气-液分离罐，并提供排水机，用于在控制气-液分离罐内气相部分的压力的同时将水排出。
发明效果
根据特征1所述的回收(橡胶强化)聚苯乙烯树脂组合物的方法，进行塑化过程，用于塑化聚苯乙烯树脂(A)；凝固过程，用于混合(橡胶强化)聚苯乙烯树脂胶乳(B)和凝固剂(C)，以得到乳状物质(D)；混合过程，用于通过将乳状物质(D)提供给其中存在已完成上述塑化过程的聚苯乙烯树脂(A)的挤压机内，并将塑化聚苯乙烯树脂(A)在挤出机内混合，得到混合物(E)；排水过程，用于从上述混合物(E)中去除水并将水从上述挤出机内排出；和脱挥发份(devolatilization)过程，在上述的去除水后对混合物进行脱挥发份，并将挥发性物质从上述挤出机中排出，以从上述挤出机回收(橡胶强化)聚苯乙烯树脂组合物。因此，即使不使用大规模装置，也可以有效地以很小的能耗量回收多种类型的高质量(橡胶强化)聚苯乙烯树脂组合物，且不导致任何环境污染问题。
根据特征2中所述的如特征1所述的回收(橡胶强化)聚苯乙烯树脂组合物的方法，上述塑化过程在上述挤压机内在上述乳状物质(D)的供应位置的上游侧进行。因此，不需要单独提供任何装置来对聚苯乙烯树脂(A)进行塑化。
根据特征3中所述的如特征1所述的回收(橡胶强化)聚苯乙烯树脂组合物的方法，上述塑化过程在塑化***内进行，塑化聚苯乙烯树脂(A)从上述乳状物质(D)的供应位置的上游侧提供至上述挤出机内。因此，聚苯乙烯树脂(A)的塑化和将上述增塑聚苯乙烯(A)和浆料(乳状物质)(D)混合并熔化的混合过程可以通过分别地设定最佳条件而在独立的***内进行。由于此原因，可以回收更多类型的高质量(橡胶强化)聚苯乙烯树脂组合物。
根据特征4中所述的如特征1至3任何一项所述的回收(橡胶强化)聚苯乙烯树脂组合物的方法，当上述(橡胶强化)聚苯乙烯树脂在胶乳(B)中的维卡软化温度为Tm℃时，上述凝固过程中的凝固温度为(Tm-70)℃或更高。因此，塑化聚苯乙烯树脂(A)和乳状物质(D)可以良好地混合在一起。
根据特征5中所述如特征1至4任何一项所述的回收(橡胶强化)聚苯乙烯树脂组合物的方法，从上述凝固过程得到并提供至挤出机内的乳状物质(D)的固体含量浓度范围为15至40wt％。因此，塑化聚苯乙烯树脂(A)和乳状物质(D)可以良好地混合在一起。
根据特征6中所述如特征1至4任何一项中所述的回收(橡胶强化)聚苯乙烯树脂组合物的方法，在上述乳状物质(D)的供应位置下游侧将100℃或更高温度的清洗水提供至上述挤压机内，上述清洗水和上述混合物(E)中的水通过双轴螺旋(screw)式机械滤器从上述挤压机内排出。因此，可以将几乎不含树脂组合物的水从塑化聚苯乙烯树脂(A)和乳状物质(D)的混合并熔化的物质中很好地去除。
根据特征7中所述如特征6所述的回收(橡胶强化)聚苯乙烯树脂组合物的方法，在上述机械滤器后提供气-液分离罐，当控制气-液分离罐内气相部分压力的同时将水排出。因此，当树脂和水在挤出机内彼此分离时，水可以在不蒸发的情况下在压力下作为液体而分离。
根据特征8中所述的回收(橡胶强化)聚苯乙烯树脂组合物的***，可以提供用于实现特征3(和从属于特征3的特征4至6)中所述的回收方法的***的具体例子。
根据特征9中所述的回收(橡胶强化)聚苯乙烯树脂组合物的***，可以提供用于实现特征7中所述的回收方法的***的具体例子。
附图说明
图1是用于制造根据特征3的实施方式的颗粒的回收***的说明示意图；
图2是根据本发明的特征2的回收***的说明示意图；
图3是用于制造比较例的颗粒的(传统)回收***的说明示意图；
图4是图1***的说明示意图，其中简单图示了辅挤出机20、凝固器30和主挤出机10，辅挤出机20之前的部件、凝固器30之前的部件和机械滤器之后的部件被隐去。
数字的解释
10---根据本发明的回收***的主挤出机
10B---根据本发明的回收***的主挤出机
10X---传统回收***的挤出机
20---辅挤出机
30---凝固器
工业应用性
1.原料和条件：
(a)聚苯乙烯树脂(A)
作为聚苯乙烯树脂(A)，可以使用类似硬树脂的聚合物，如聚苯乙烯、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯(MS树脂)、苯乙烯-丙烯腈共聚物(AS树脂)、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸酯(MAS树脂)和苯乙烯-丙烯腈-N-苯基马来酰亚胺；和类似树脂的聚合物，如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS树脂)、丙烯腈-乙烯-聚丙烯橡胶-苯乙烯树脂(AES树脂)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯树脂(MBS树脂)、甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂(MABS树脂)、高冲击聚苯乙烯树脂(HIPS树脂)和丙烯酸橡胶变性的苯乙烯-丙烯腈树脂(AAS树脂)。
当使用AS树脂作为聚苯乙烯树脂(A)，以作为用于调节产物性质的基质体时，塑化AS树脂的温度范围是100至200℃，优选110至160℃。
(b)(橡胶强化)聚苯乙烯树脂胶乳(B)
作为(橡胶强化)聚苯乙烯树脂胶乳(B)，可以使用通过乳液聚合得到的下列聚合物胶乳：可使用类似橡胶的聚合物，如苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)；类似硬树脂的聚合物，如聚苯乙烯、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯(MS树脂)、苯乙烯-丙烯腈共聚物(AS树脂)、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸酯(MAS树脂)和苯乙烯-丙烯腈-N-苯基马来酰亚胺；和类似树脂的聚合物，如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS树脂)、乙烯-聚丙烯变性的苯乙烯-丙烯腈树脂(AES树脂)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯树脂(MBS树脂)、甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂(MABS树脂)、高冲击聚苯乙烯树脂(HIPS树脂)和丙烯酸橡胶变性的苯乙烯-丙烯腈树脂(AAS树脂)。
根据本发明的回收(橡胶强化)聚苯乙烯树脂组合物的方法可用于混合树脂胶乳，该树脂胶乳通过乳液聚合法或者通过将树脂与要合并的用于调节或改善机械性能、外观和其他性能的树脂再乳化获得。具体来说，作为聚苯乙烯树脂(A)或(橡胶强化)聚苯乙烯树脂胶乳(B)，可以使用AS树脂、ABS树脂胶乳、MAS树脂胶乳、MABS树脂胶乳、AS树脂或ASA树脂胶乳、AS树脂或AES树脂胶乳、AS树脂或AS树脂胶乳等。
当使用ABS树脂胶乳作为(橡胶强化)聚苯乙烯树脂胶乳(B)时，树脂浓度应当优选在25至45wt％的范围内，凝固剂(C)的加入量应当优选范围是100重量份ABS树脂的1至10重量份。因此，通过以这些比例的(橡胶强化)聚苯乙烯树脂胶乳(B)和凝固剂(C)的混合和凝固，乳状物质(D)的固体含量浓度可调节至15至40wt％的范围内，优选20至40wt％，更优选25至35wt％。如果乳状物质(D)的固体含量浓度低于15wt％，则(橡胶强化)聚苯乙烯树脂胶乳(B)和凝固剂(C)的混合物中将有很多非乳状的分离的水，因此，将会有很多不能与已经过上述塑化过程的聚苯乙烯树脂(A)良好混合的部分。如果乳状物质(D)的固体含量浓度高于40wt％，则粘度很高，使得很难将(橡胶强化)聚苯乙烯树脂胶乳(B)和凝固剂(C)的混合物加入至已经过塑化过程的聚苯乙烯树脂(A)中。当乳状物质(D)的固体含量浓度在20至40wt％的优选范围内时，与已经过塑化过程的聚苯乙烯树脂(A)的混合处于良好状态。当乳状物质(D)的固体含量浓度在25至35wt％的更优选范围内时，与已经过塑化过程的聚苯乙烯树脂(A)的混合处于更好的状态。
(c)凝固剂(C)
作为凝固剂(C)，可以使用通常用于凝固聚合物胶乳的凝固剂。例如，可以使用无机酸，如盐酸、硫酸和硝酸；有机酸，如乙酸和甲酸；和这些酸的金属盐。例如，作为金属盐，可以使用无机盐，如氯化钙、氯化铝、硫酸铝和硫酸镁；和有机盐，如醋酸钙和醋酸镁。尽管金属盐可以作为固体或者溶解在水中或者以其它方式使用，优选地，金属盐应当作为3至25wt％的水溶液使用。上述凝固剂可以独立地作为一种类型凝固剂使用，或者与其他两种或更多种类型的凝固剂结合使用。
通过考虑(橡胶强化)聚苯乙烯树脂胶乳(B)的固体含量浓度和(橡胶强化)聚苯乙烯树脂的絮凝值，确定凝固剂(C)的加入量。通常，凝固剂(C)的加入量为100重量份(橡胶强化)聚苯乙烯树脂中1至10重量份或优选1至8重量份。如果凝固剂(C)的加入量小于1重量份，则(橡胶强化)聚苯乙烯树脂(B)不能充分凝固。在这种情况下，如上所述，(橡胶强化)聚苯乙烯树脂胶乳(B)和凝固剂(C)的混合物中会有很多非乳状部分。因此，会有很多不能与已经过塑化过程的聚苯乙烯树脂(A)良好混合的部分。如果凝固剂(C)的加入量超过10重量份，则由于超过凝固剂(C)的必需量，会引起浪费。另外，如上所述，粘度将太高，使得很难将(橡胶强化)聚苯乙烯树脂胶乳(B)和凝固剂(C)的混合物加入至已经过塑化过程的聚苯乙烯树脂(A)中。在此，上述的“絮凝值”是指当将具有特定的固体含量浓度的(橡胶强化)聚苯乙烯树脂胶乳(B)和固体含量浓度不同的凝固剂(C)混合在一起静置一段特定时间，证实发生沉淀时，导致沉淀的最低浓度(混合后的浓度)。
(d)凝固温度
当(橡胶强化)聚苯乙烯树脂在胶乳(B)中的维卡软化温度为Tm℃时，通过将(橡胶强化)聚苯乙烯树脂胶乳(B)和凝固剂(C)混合可以得到的乳状物质(D)的凝固温度为(Tm-70)℃或更高。如果凝固温度低于(Tm-70)℃，由于凝固的物质不能固化成糊状，而是保持为粘度低的液体，凝固的物质不能与已经过塑化过程的聚苯乙烯树脂(A)混合。凝固温度的上限通过(橡胶强化)聚苯乙烯树脂胶乳(B)应当被稳定加热的严格条件来确定，其为大约90℃。
当(橡胶强化)聚苯乙烯树脂胶乳(B)和凝固剂(C)混合，并凝固在一起成为乳状物质(D)，然后将乳状物质(D)提供至含有已经过塑化过程的聚苯乙烯树脂(A)的挤出机内时，当聚苯乙烯树脂(A)的维卡软化温度为Tn℃时，通过在(Tn-70)℃或更高温度下凝固的乳状物质(D)与Tn℃至(Tn+100)℃的已经过塑化过程的聚苯乙烯树脂(A)的化合比例，确定混合物的温度。但是，优选该温度不应低于Tn℃。
(e)清洗水
在将已经过塑化过程的聚苯乙烯树脂(A)和乳状物质(D)混合在一起的混合过程中，混合并熔化的树脂可以提供以高压下的100℃或更高温度的高温水或100至200℃的蒸汽作为清洗水，用于清洗聚合辅料，如乳化剂、凝固剂(D)等。也可以设置成将水从混合物(E)中分离，并与上述清洗水一起在后面的排水过程中排出。当如上所述提供高温、高压的水或蒸汽时，乳状物质(D)中的凝固物质可以得到加热，其作用可以促进塑化作用。这种高温高压水或蒸汽的供应量(质量)应当优选为树脂的2倍或更少一些。蒸汽的温度应该优选地范围为110至180℃，应优选应当范围为120至160℃。如果蒸汽的温度低于110℃，由于热能太少，则会有树脂不能充分塑化的问题。如果蒸汽的温度高于180℃，由于蒸汽压力太高，则会有需要高压装置且处理困难的问题。
(f)混合比例
至于聚苯乙烯树脂(A)和(橡胶强化)聚苯乙烯树脂胶乳(B)的混合比例，当(B)为橡胶强化聚苯乙烯树脂胶乳时，混合后树脂组合物中的橡胶组分含量应当优选在10至35wt％的范围内。当(B)不含橡胶组分时，混合后树脂组合物中(B)组分的含量应当优选在10至80wt％的范围内。
2.回收***
通过使用图1、2和4并参照图3，描述实施本发明的回收***，然而本发明并不限于图1、2和4。另外，在该描述中，AS树脂将作为聚苯乙烯树脂(A)的例子，ABS树脂胶乳将作为橡胶强化聚苯乙烯树脂胶乳(B)的例子，然而实施例并不限于这些树脂。
图1的回收***
首先，描述如图1中显示的回收***。该回收***用于后面描述的实施方式1-3。该回收***安装有主挤出机10、用于塑化聚苯乙烯树脂(A)的辅挤出机20、和用于将橡胶强化聚苯乙烯树脂胶乳(B)和凝固剂(C)在一起混合成乳状的凝固器30。
主挤出机10是双轴啮合型，螺杆直径为40mm、筒长/筒径(L/D)比为40、发动机额定功率为75kW，最大转速为700rpm。
辅挤出机20是双轴啮合型的，螺杆直径为30mm、筒长/筒径(L/D)比为18、发动机额定功率为37kW，最大转速为900rpm。由于辅挤出机的筒长/筒径(L/D)比例小，到达主挤出机的增压小，辅挤出机可以实现超高速旋转和高流量运转，并可以在体积上相对较小。
凝固器30是双轴啮合型的，螺杆直径为30mm、筒长/筒径(L/D)比为8、发动机额定功率为1.5kW，最大转速为120rpm。
主挤出机10在最上游侧装有用于辅挤出机20的第一供料口101，在从第一供料口的下游侧装有用于凝固器30的第二供料口102，并装有清洗水的供料口103、清洗水的***口104和用于去除挥发性物质的多个脱挥发份口105a和105b。位于主挤出机10前端处的是5Φ*20孔的载模板(die plate)(每个都装有直径为5mm(5Φ)的20个通孔)。
第一供料口101与辅挤出机20的传送口(delivery port)相连接，第二供料口102与凝固器30的传送口相连接。供料口103与清洗水(或蒸汽)的供应管道相连接，排水口104与机械滤器41连接，脱挥发份口105a和105b与真空抽气机(通风口)43和43相连接。顺便提及，上述的排水口104和机械滤器各自均可以有多个，即，可以在主挤出机10内沿树脂前进方向排列有多个。图1中显示的上述脱挥发份口105a和105b和真空抽气机43和43分别在两个位置和装置中，但也可以是分别在3个或更多的位置和装置中。
向辅挤出机内提供AS树脂和添加剂，该树脂是聚苯乙烯树脂(A)，AS树脂和添加剂在其中被熔化(塑化)。该塑化熔融状态或半熔融状态的基质体(matrix body)从供料口101提供至主挤压机10内。
如图4中所示，在泵303的压力下向凝固器30内依序提供ABS树脂胶乳(＝橡胶强化聚苯乙烯胶乳(B))，其中ABS树脂胶乳从外部提供至***内，在反应器301内乳化和聚合，并暂时引流至罐302内。另外，向凝固器30内依序提供凝固剂(C)。
提供至凝固器30中的ABS树脂胶乳和凝固剂被制成乳状，同时通过螺杆在筒内被向前推动。该乳状物质在上述泵303的压力下被推出至主挤出机10内，即，与塑化AS树脂(＝聚苯乙烯树脂(A))接触并混合。
以这种方式，AS树脂(＝聚苯乙烯树脂(A))和凝固的ABS树脂胶乳(＝乳状物质(D))在主挤出机10内在一起混合成熔融状态。从供料口103向该熔融状态的混合物提供高温高压的清洗水(或蒸汽)。该清洗水通过机械滤器41与上述乳状物质(D)中包含的水一起从排水口104被排出。
如图4所示，在机械滤器41之后具有气液分离罐411。该气液分离罐41 1的排水管道中提供有控制阀412a。控制阀412a的打开/关闭程度，即排水速率，通过水平控制器412来控制，使得气液分离罐411内的液体水平可以保持在特定水平。另外，气液分离罐411的排气管道内提供有控制阀415a。控制阀415a的打开/关闭程度，即排气速率，通过水平控制器415来控制，使得气液分离罐411内的气相部分的压力可以保持在特定压力上。在此，气相部分要保持的特定压力是如下压力：将水分离出并通过机械滤器41从主挤出机10内除去的压力保持在水在该温度下的蒸汽压或之上。该压力能使水在不挥发的情况下以液体状态分离。顺便提及，通过自动滤器413从通过控制阀412a排出的水中回收微量的泄漏树脂。这些泄漏的树脂通过泵经过细粉末回收罐414返回至凝固器30的入口。另外，将通过自动滤器413除去树脂的滤液排出。
带有上述清洗水和通过这种方式去除的乳状物质(D)中包含的水的混合物通过真空抽气机43被真空抽走，从而使挥发性物质从脱挥发份口105a和105b排出。
以这种方式被脱水、再脱挥发份的混合物以连铸流态(strand state)从位于主挤出机10前端处的载模板上排出，在冷却罐71内冷却，通过切割机72切成粒料(pellet)。通过振动筛73从粒料中去除微细的外来物质。然后，通过旋风分离器回收粒料。
图2的回收***
其次，将描述图2中所示的回收***。由于图2的回收***与图1的回收***几乎相同，因此相同的组成部分将以相同的数字标注，并将针对不同的组成部分描述。顺便提及，图4中所示的凝固器30和机械滤器41中的每个机械装置也是图1的回收***中的装置。
图2的回收***缺省图1的辅挤出机20，即***的构造已经被简化。根据图2的回收***，基质体(AS树脂和添加剂)在主挤出机10B的最高区域内塑化，在该塑化的基质体所存在的区域内提供有凝固器30的供料口102。由于采用该构造，图2的主挤出机10B的筒长要大于图1的主挤出机10的筒长。
图3的回收***(比较例的回收***)
将简要地描述图3的回收***，该***不能实现根据本发明的回收方法，该***将在下文中作为比较例。
根据图3的回收***，主挤出机10装有多个用于提供清洗蒸汽的供料口(未图示)和多个用于排放清洗水的排水口(未图示)，而且还装有多个机械滤器61和真空抽气机43。
主挤出机10X是双轴非啮合型的(如专利文件1中所采用的相同的非啮合型)，螺杆直径为40mm，筒长/筒径(L/D)比为72、发动机额定功率为75kW，最大转速为900rpm。
根据图3的回收***，将原料(ABS树脂胶乳和凝固剂)供应至主挤出机10X内，在向前推进的同时增塑，供有清洗蒸汽，并用其进行清洗。冷凝的清洗蒸汽被排出、脱挥发份并排出。当原料熔化并清洗时，清洗水在同一筒内脱挥发份，因此不可能为这些过程选择最佳的转速。由于这一缺陷，不可能最佳地控制每个过程，所排放树脂的质量也不合格。例如，可能存在的问题有，例如，熔融树脂的温度太高，树脂降解(分子切割(molecular cut))被加速，MFR升高太多，冲击强度降低，bL(黄色色彩)增加。另一个问题的复杂性是要在后期过程中调节橡胶组分的量，因为不能通过基质体来调整。
具体实施方式
下文中，本发明将参考一些实施方式来具体地进行描述，尽管本发明并不限于这些实施方式。在这些实施方式的描述中，除非另外指出，“份”和“％”均基于质量。实施方式中提到的评价值是根据如下所述测量的数值：
[评价方法]
(1)MFR：
根据ISO1133，在220℃的温度下，在98N的负荷下测定。
(2)夏比冲击强度(Charpy impact strength)：
在注模机(Niigata Engineering NN30B)上形成获得的树脂粒料，根据ISO179测定冲击强度。
(3)色调：
在上述注模机上形成3.2×40×80mm的测试样品，使用色差计(Gardner TCS-II(光源C，反射法d-8))测定色调。
[原料]
(1)聚苯乙烯树脂(A)：
使用SANREX SAN-C(Techno Polymer)(熔体流动速率：25g/10min(220℃，98N)，AN含量：26％)。
(2)(橡胶强化)聚苯乙烯树脂胶乳(B)：
B-1：
使用公知的方法用丁二烯橡胶胶乳50份(固体含量当量)、苯乙烯36.5份和丙烯腈13.5份制成ABS树脂胶乳。制成的ABS树脂胶乳的固体含量为33％，其树脂的橡胶含量为50％，其基质部分(丙酮可溶部分)的AN％为27％，其特性粘度为0.41dl/g，其接枝率为55％。B-2：
使用公知的方法用丁二烯橡胶胶乳40份(固体含量当量)、苯乙烯43.8份和丙烯腈16.2份通过制成ABS树脂胶乳。制成的ABS树脂胶乳的固体含量为34.5％，其树脂的橡胶含量为40％，其基质部分(丙酮可溶部分)的AN％为27％，其特性粘度为0.45 dl/g，其接枝率为62％。
[实施例1-3，比较例1和2]
使用图1的回收***制造实施例1-3的粒料。实施例1-3的组成和制造工艺(如操作条件)的细节显示在表1中。
通过使用图3的回收***，制造比较例1和2的粒料。比较实施例的组成和制造工艺(如操作条件)的细节显示在表2中。
而且，将比较例1和2的粒料与AS粒料混合，并在单轴挤出机内捏合和制粒，从而制造与实施例1-3的橡胶含量相同的比较例11、12和21的粒料，以用于物理性能的评价，其中
比较例11的粒料与实施例1具有相同的橡胶含量；
比较例12的粒料与实施例2具有相同的橡胶含量；和
比较例21的粒料与实施例3具有相同的橡胶含量。
评价上述实施例1、2和3和比较例11、12和21的每种粒料的质量。评价结果显示在表3中。
[评价结果]
1)从表1和2中清楚地看出，比较例1和2的带水树脂(water entrainingresin)回收量大于实施例1、2和3。
2)从表1和2中看出，对于比较例11、12和21，由于前端树脂的温度增加，如表3中所示，MFR增加，夏比冲击强度下降，对于色调而言，黄色色彩增加，白度下降。
顺便提及，通过使用图2的回收***制造实施例粒料，并与如上所述以相同方式制造的对比粒料相比较，获得的结果几乎相同。
[表1]
实施例1     实施例2     实施例3
 (A)聚苯乙烯树脂 进料速率[kg/hr] 130     160     115
(B)(橡胶强化)聚苯乙烯树脂胶乳 类型 B-1     B-2     B-3
固体含量浓度[wt％] 33     33     34.5
树脂的橡胶组分[wt％] 50     50     40
维卡软化温度(℃) 101     101     106
进料速率[L/hr](固体含量[kg/hr]) 200(66) 150(49.5) 180(62.1)
(C)凝固剂 硫酸镁水溶液(8wt％) 进料速率[L/hr] 17 13 16
 高温清洗水 高 温(120-130℃)高压水 进料速率[L/hr] 50 50 50
 最终ABS组合物中橡胶组分的含量[wt％] 16.8     12     14
 凝固器 内部温度[℃] 45     48     55
辅挤出机 机筒加热器温度[℃] 150至200     150至200     150至200
前端树脂温度[℃] 190     185     200
主挤出机 机筒加热器温度[℃] 150至200     150至200     150至200
游离水回收体积[L/hr] 155     132     150
带水树脂回收量[kg/hr] 0.3至0.8     0.3至0.5     0.5至0.7
前端树脂温度[℃] 245     235     238
[表2]
    比较例1     比较例2
(B)(橡胶强化)聚苯乙烯树脂胶乳 类型     B-1     B-2
固体含量浓度[wt％]     33     34.5
树脂的橡胶组分[wt％]     50     40
维卡软化温度(℃)     101     106
进料速率[L/hr](固体含量[kg/hr]) 300(99) 360(124.2)
(C)凝固剂 硫酸镁水溶液(8wt％) 进料速率[L/hr] 25 30
高温清洗水1 高温(120-130℃)，高压水 进料速率[L/hr] 50 50
高温清洗水2 高温(120-130℃)，高压水 进料速率[L/hr] 30 30
主挤出机 机筒加热器温度[℃]     150至200     150至200
两个滤器游离水回收体积[L/hr]     285     327
带水树脂回收量[kg/hr]     15     20
前端树脂温度[℃]     290     283
[表3]
评价项目 单位   结果(EB：实施例，CE：比较例)
  EB1   EB2   EB3   CE11   CE12   CE21
  MFR(220℃*98N)   g/10min   12   37   17   17.5   48.0   21.5
  夏比冲击强度   KJ/m   28   18   20   15.3   11.5   15.2
  色调
  L   86.0   87.0   85.3   80.5   82.1   82.1
  aL   -2.7   -3.6   -3.3   -1.8   -2.4   -2.1
  bL   4.5   1.5   5.5   14.5   9.7   10.2
  W   58.5   59.1   58.2   51.5   52.3   54.3
可能的工业应用领域
本发明可以用于以很小的能耗量有效地制造多种类型的高质量(橡胶强化)聚苯乙烯树脂组合物，且不引起细粉末散布，不产生大量的废水，不造成环境污染问题。

Claims (9)

1.一种回收橡胶强化聚苯乙烯树脂组合物和/或聚苯乙烯树脂组合物的方法，其包括：
塑化过程，用于塑化聚苯乙烯树脂(A)；
凝固过程，用于将橡胶强化聚苯乙烯树脂胶乳和/或聚苯乙烯树脂胶乳(B)和凝固剂(C)混合，以得到乳状物质(D)；
混合过程，用于通过将所述乳状物质(D)提供给其中存在已完成所述塑化过程的聚苯乙烯树脂(A)的挤出机内，并将所述聚苯乙烯树脂(A)在所述挤出机内混合，得到混合物(E)；
排水过程，用于从所述混合物(E)中去除水并将水从所述挤出机内排出；和
脱挥发份过程，在去除水后对所述混合物进行脱挥发份，并将挥发性物质从所述挤出机中排出；
其中通过进行上述过程从所述挤出机回收橡胶强化聚苯乙烯树脂组合物和/或聚苯乙烯树脂组合物。
2.根据权利要求1所述的回收橡胶强化聚苯乙烯树脂组合物和/或聚苯乙烯树脂组合物的方法，
其中所述塑化过程在所述挤压机内在所述乳状物质(D)的供应位置的上游侧进行。
3.根据权利要求1所述的回收橡胶强化聚苯乙烯树脂组合物和/或聚苯乙烯树脂组合物的方法，
其中已在塑化***内完成所述塑化过程的所述塑化聚苯乙烯树脂(A)在所述乳状物质(D)的供应位置的上游侧提供至所述挤出机内。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的回收橡胶强化聚苯乙烯树脂组合物和/或聚苯乙烯树脂组合物的方法，
其中当所述胶乳(B)中的所述橡胶强化聚苯乙烯树脂和/或聚苯乙烯树脂的维卡软化温度为Tm℃时，所述凝固过程中的凝固温度为Tm-70℃或更高。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的回收橡胶强化聚苯乙烯树脂组合物和/或聚苯乙烯树脂组合物的方法，
其中从所述凝固过程得到并提供至挤出机内的乳状物质(D)的固体含量浓度为15至40wt％。
6.根据权利要求1-3中任意一项所述的回收橡胶强化聚苯乙烯树脂组合物和/或聚苯乙烯树脂组合物的方法，
其中在所述乳状物质(D)的供应位置下游侧将100℃或更高温度的清洗水提供至所述挤压机内，所述清洗水和所述混合物(E)中的水通过双轴螺杆式机械滤器从所述挤压机内排出。
7.根据权利要求6所述的回收橡胶强化聚苯乙烯树脂组合物和/或聚苯乙烯树脂组合物的方法，
其中在所述机械滤器后提供气-液分离罐，在控制气-液分离罐内气相部分压力的同时将水排出。
8.一种回收橡胶强化聚苯乙烯树脂组合物和/或聚苯乙烯树脂组合物的***，其包括：
主挤出机；
辅挤出机，用于塑化聚苯乙烯树脂；和
凝固器；
其中所述挤出机在最上游侧的位置装有用于辅挤出机的第一供料口，在第一供料口的下游侧装有用于所述凝固器的第二供料口，并装有用于清洗水的水供料口、用于清洗水的***口和用于除去挥发性物质的脱挥发份口，
所述第一供料口与所述辅挤出机的排料口相连接，
所述第二供料口与所述凝固器的排料口相连接，
已在所述辅挤出机内塑化的聚苯乙烯树脂从所述的第一供料口提供至所述主挤出机内，上述凝固器内乳化的橡胶强化聚苯乙烯树脂和/或聚苯乙烯树脂从所述第二供料口提供并与聚苯乙烯树脂混合，所述混合物用从所述水供料口提供的清洗水清洗，同时所述混合物在所述主挤出机内被熔化，清洗后的水从所述***口通过机械滤器被排出，混合物与排出的水在负压下脱挥发份，挥发性物质从所述脱挥发份口排出。
9.根据权利要求8所述的回收橡胶强化聚苯乙烯树脂组合物和/或聚苯乙烯树脂组合物的***，
其中在所述机械滤器后提供气-液分离罐，并提供排水机，用于在控制气-液分离罐内气相部分的压力的同时将水排出。
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