SE500755C2

SE500755C2 - Sepn. of different polymer materials from mixt. - by cooling to temp. intermediate between brittleness pts. then subjecting to mechanical decomposition

Info

Publication number: SE500755C2
Application number: SE9001824A
Authority: SE
Inventors: Rolf Neuendorff
Original assignee: Technical Support And Dev Ab
Priority date: 1990-05-18
Filing date: 1990-05-18
Publication date: 1994-08-29
Also published as: SE9001824D0; SE9001824L

Abstract

A mixt. of polymer materials has toughness and brittleness values dependent upon different temps. and is cooled to a temp. below the brittleness point for at least one of the materials in the mixt., but above the brittleness point for at least one other material in the mixt. At this temp. the mixt. is subject to a fine decomposition mechanical effect, the brittle material being thus broken down into such small particles that it can be sepd. from the remainder, using a method dependent upon granular size. The temp. to which the mixt. is cooled is pref. minus 35 plus or minus 5 deg. C. The mixt. consists of at least one of the following material:-polyethene, crosslinked polyethene, polyvinyl chloride, softened polyvinylchloride, polypropene and polystyrene. The material rendered brittle at the low temp. is at least one of the following:- polyvinylchloride, softened polyvinylchloride, polypropene, polystyrene and rubber.

Description

500 755 2 het och motstår slag. 500 755 2 heat and resists blows.

PP (polypropen) och PS (polystyren) är plaster som är vanliga i hushållsavfall och industriavfall. Homopolymererna har ofta dålig slagseghet i temperaturområdet från 0 till -35°C.PP (polypropylene) and PS (polystyrene) are common plastics in household waste and industrial waste. The homopolymers often have poor impact resistance in the temperature range from 0 to -35 ° C.

Huvuddelen av plasterna i avfallet utgöres av LDPE (lågdensi- tetspolyeten) och HDPE (högdensitetspolyeten) som har hög köldbeständighet ned till -75°C och är mest attraktiva för återanvändning.The majority of the plastics in the waste are LDPE (low density high density polyethylene) and HDPE (high density polyethylene) which has high cold resistance down to -75 ° C and are most attractive for recycling.

Produkter som göres av blandplaster från avfall får låg håll- fasthet, speciellt vid lägre temperatur, om PP, PS eller PVC ingår i större mängd. Med frysseparation kan halten av icke önskvärda kvaliteter av PP och PS samt även i avfallet före- kommande PVC nedbringas och kontrolleras.Products made from mixed plastics from waste have a low strength, especially at lower temperatures, if PP, PS or PVC included in larger quantities. With freezer separation, the content of non desirable qualities of PP and PS as well as in the waste future PVC is reduced and controlled.

Mekanisk sönderdelning vid låga temperaturer, t.ex. kryogen malning med stiftkvarn, är känd teknik. Vid temperatur under -l20°C blir många plaster och elaster spröda. Flytande luft är dock dyrbar och kryogen malning har fått en användning begränsad till dyrare plaster eller produkter. Samma sak gäl- ler användning av koldioxid.Mechanical decomposition at low temperatures, e.g. cryogenic grinding with a pin mill, is a known technique. At temperature below At 120 ° C, many plastics and elastomers become brittle. Liquid air however, is expensive and cryogenic grinding has gained a use limited to more expensive plastics or products. The same applies use of carbon dioxide.

Vid förfarandet enligt uppfinningen användes malning vid en temperatur av t.ex. 35 i 5°C åstadkommen med normal kylteknik och kompression i två steg.In the process according to the invention, grinding is used in one temperature of e.g. 35 in 5 ° C achieved with normal cooling technology and compression in two steps.

Plastmaterialen som skall separeras granuleras först till lämplig kornstorlek.The plastic materials to be separated are first granulated to appropriate grain size.

Det blandade plastmaterialet fryses i kylrum eller liknande till önskad temperatur, t.ex. -35°C, alternativt direkt i sam- band med malningen. Därefter males materialet vid denna tem- peratur av t.ex. c:a -35°C i en kvarn som kan vara en stift- kvarn, knivkvarn, kulkvarn, hammarkvarn, valsverk eller annan lämplig kvarn som krossar och finfördelar de spröda plasterna till pulverform och samtidigt släpper igenom de andra polymera materialen opåverkade eller alternativt fragmenterade till 3 500 755- något mindre korn, som är väsentligt större än det spröda materialets.The mixed plastic material is frozen in a cold room or similar to the desired temperature, e.g. -35 ° C, alternatively directly in band with the paint. The material is then ground at this temperature. temperature of e.g. about -35 ° C in a mill which may be a pin mill, knife mill, ball mill, hammer mill, rolling mill or other suitable grinder that crushes and comminutes the brittle plastics to powder form and at the same time let through the other polymers the materials unaffected or alternatively fragmented to 3 500 755- slightly smaller grain, which is significantly larger than the brittle of the material.

Från kvarnen går malgodset till en separeringsanordning, t.ex. sikt, som avskiljer de pulverformiga plasterna, t.ex. med en kornstorlek av maximalt 0,5 mm från övriga plaster. De flesta typer av siktar, t.ex. plansiktar, tummelsiktar, vibrations- siktar, kan användas. Det är också fullt möjligt att samman- bygga kvarn- och siktoperationerna till en process.From the mill, the mold goes to a separation device, e.g. sieve, which separates the powdered plastics, e.g. with a grain size of a maximum of 0.5 mm from other plastics. Most types of sieves, e.g. flat screens, thumb screens, vibration aims, can be used. It is also quite possible to build the mill and sight operations into a process.

Uppfinningen beskrives i det följande närmare med utförings- exempel.The invention is described in more detail below with embodiments example.

Exempel l Utgångsmaterialet är en blandning av polymerer innehållande 65 % mjukgjord PVC, 15 % XLPE (förnätad LDPE), 15 % LDPE samt 5 % EPDM-gummi och föreligger som ett granulat med en korn- storlek varierande mellan 2 och 5 mm. Det har framställts ur blandat isolerat kabelskrot genom konventionell fragmente- ringsteknik medelst raspning, fragmentering i knivkvarn och separering på skakbord av metallerna och polymererna. Med en plansikt har sedan det polymera materialet och rester av metall uppdelats i en finfraktion med kornstorlek under 2 mm resp. över 2 mm.Example 1 The starting material is a mixture of polymers containing 65% plasticized PVC, 15% XLPE (crosslinked LDPE), 15% LDPE and 5% EPDM rubber and is present as a granulate with a granular size varying between 2 and 5 mm. It has been made from mixed insulated cable scrap through conventional fragmentation ring technique by means of rasping, fragmentation in a knife mill and separation on shaking tables of the metals and polymers. With a plan view then has the polymeric material and residues of metal divided into a fine fraction with a grain size of less than 2 mm resp. over 2 mm.

Utgångsmaterialet som skall fryssepareras nedkyles i fryshus som håller en temperatur av c:a -35°C. Därefter tillföres det till en stiftkvarn dimensionerad för malning av spröda mate- rial. Det malda polymera materialet överföres till en tummel- sikt som delar det i tre fraktioner. Den finaste fraktionen under 0,5 mm består till c:a 99 % av PVC. Den grövsta frak- tionen över l mm består till 99 % av övriga polymerer. Dessa båda fraktioner är direkt användbara. Den tredje fraktionen innehåller fortfarande en stor del PVC och males ytterligare en gång under samma betingelser.The starting material to be freeze-separated is cooled in a cold store which maintains a temperature of about -35 ° C. Then it is added to a pin mill dimensioned for grinding brittle materials rial. The ground polymeric material is transferred to a tumbler. term which divides it into three fractions. The finest fraction less than 0.5 mm consists of about 99% PVC. The grossest freight the ion over 1 mm consists of 99% of other polymers. These both fractions are directly useful. The third faction still contains a large amount of PVC and is further ground once under the same conditions.

Samtliga processer utföres vid temperaturen -35°C. Utbytet av 500 755 4 separeringen uppgår till c:a 90 % av ursprunglig PVC-mängd och 90 % av icke-PVC-polymerer.All processes are performed at the temperature -35 ° C. The yield of 500 755 4 the separation amounts to about 90% of the original amount of PVC and 90% of non-PVC polymers.

Exempel 2 Utgångsmaterialet är en typisk komplex blandning av s.k. volymplaster som kan erhållas efter källsortering av hushålls- avfall och industriavfall. I försöksblandningen ingår 50 % LDPE, 20 % HDPE, l5 % PP (homopolymer), 10 % PVC mjukgjord och 5 % PS (homopolymer). Materialet har genomgått en grov granu- lering med knivkvarn och föreligger i form av korn och folie- bitar med en genomsnittlig kornstorlek av cza 5 mm. Utgångs- materialet nedkyles i fryshus till -35°C. Därefter tillföres det till en knivkvarn som reducerar den genomsnittliga korn- storleken till c:a 2 mm. Under malningen vid -35°C krossas de spröda plasterna PVC, PP och PS till ett pulver medan de övriga sönderdelas med knivarnas verkan. Malgodset går till en tummelsikt och delas i en fraktion under 0,5 mm som inne- håller till c:a 90 % de köldkänsliga typerna av PVC, PP och PS, samt i en fraktion över 0,5 mm som till 97 % innehåller LDPE Och HDPE.Example 2 The starting material is a typical complex mixture of so-called volume plastics that can be obtained after source sorting of household waste and industrial waste. The experimental mixture includes 50% LDPE, 20% HDPE, 15% PP (homopolymer), 10% PVC plasticized and 5% PS (homopolymer). The material has undergone a rough granulation knife mill and is in the form of barley and foil pieces with an average grain size of about 5 mm. Initial the material is cooled in a cold store to -35 ° C. Then added to a knife grinder that reduces the average grain size. the size to about 2 mm. During grinding at -35 ° C they are crushed Crisp the plastics PVC, PP and PS to a powder while they the rest are disintegrated with the action of the knives. The goods go to a thumb sieve and divided into a fraction below 0,5 mm which holds about 90% the cold-sensitive types of PVC, PP and PS, and in a fraction over 0.5 mm which contains 97% LDPE And HDPE.

Fördelar med frysseparationsförfarandet är: Gravimetrisk separation i vatten klarar endast att skilja på material med specifik vikt över resp. under 1. Det medför t.ex. att i en blandning av polymera material från kabelskrot kan man i flytfasen inte skilja tvärbunden PE från vanlig PE och i sjunkfasen kan man inte skilja gummi från PVC, eftersom båda har en täthet över l.Advantages of the freezer separation procedure are: Gravimetric separation in water can only be distinguished materials with specific weight over resp. under 1. It entails for example that in a mixture of polymeric materials from cable scrap in the liquid phase, crosslinked PE cannot be distinguished from ordinary PE and in the sinking phase one can not distinguish rubber from PVC, because both have a density above l.

Metoder grundade på studselasticitet, smältpunkt, adhesion, vätförmåga, elektriska egenskaper m.m. har anvisats och pro- vats men ingen har fått någon kommersiell betydelse beroende på svårigheter att nå reproducerbara resultat och god ekonomi.Methods based on bounce elasticity, melting point, adhesion, wettability, electrical properties, etc. have been assigned and pro- vats but no one has acquired any commercial significance dependent on difficulties in achieving reproducible results and good finances.

Frysseparation grundas på enkel teknik och har förutsättningar att bli billig. 5 500 755Ü Ett pulvriserat PVC-material har högre marknadsvärde, det är lättare att återanvända i PVC-blandningar. Detsamma gäller även styvare plaster som PP och PS. Finfördelade plaster är lättare att återanvända.Freezer separation is based on simple technology and has the prerequisites to get cheap. 5 500 755Ü A powdered PVC material has a higher market value, that is easier to reuse in PVC blends. The same applies even stiffer plastics such as PP and PS. Finely divided plastics are easier to reuse.

Frysning till -35°C kostar blott c:a 10 % av kryogen frysning med flytande kväve eller c:a 15 % jämfört med frysning med kolsyresnö. När materialet blir sprött minskar energiåtgången för malning av materialet. I fallet med separering av PVC beräknas att hela fryskostnaden återvinnes om PVC-andelen överstiger 50 %.Freezing to -35 ° C costs only about 10% of cryogenic freezing with liquid nitrogen or about 15% compared to freezing with carbon dioxide snow. When the material becomes brittle, the energy consumption decreases for grinding the material. In the case of separation of PVC it is estimated that the entire freezing cost will be recovered if the PVC share exceeds 50%.

Frysmalning kan ske i två eller fler steg. I det första kros- sas t.ex. PVC och en del andra spröda plaster samt separeras, i ett andra steg med effektivare malning och med utnyttjande av materialets låga temperatur -35°C finfördelas polyolefi- nerna till en användbar plastkvalitet.Freeze grinding can be done in two or more steps. In the first crushing sas e.g. PVC and some other brittle plastics and separated, in a second step with more efficient grinding and with utilization of the low temperature of the material -35 ° C, the polyolefin to a usable plastic quality.

Claims

500 755 PATENTKRAV500 755 PATENT CLAIMS

1. Förfarande för att separera polymera material i en bland- ning genom nedkylning och mekanisk sönderdelning, k ä n n e - t e c k n a t av, att en blandning av polymermaterial som uppvisar slagseghets/sprödhets-värden med för de olika plast- materialen sinsemellan olika temperaturberoende, kyles till en temperatur som ligger under sprödpunkten för minst ett av materialen i blandningen men över sprödpunkten för minst ett annat material i blandningen, vid vilken temperatur genom utövande av en mekanisk finfördelande inverkan på blandningen de(det) sprödgjorda materialet(en) sönderdelas till sådan mindre storlek att det(de) kan separeras från resten av bland- ningen genom en av kornstorleken beroende separeringsmetod.Process for separating polymeric materials in a mixture by cooling and mechanical decomposition, characterized in that a mixture of polymeric materials which exhibit impact strength / embrittlement values with different temperature dependencies for the different plastic materials is cooled. to a temperature below the emission point of at least one of the materials in the mixture but above the emission point of at least one other material in the mixture, at which temperature, by exerting a mechanical atomizing effect on the mixture, the embrittled material (s) decomposes into such smaller size that it (they) can be separated from the rest of the mixture by a separation method depending on the grain size.

2. Förfarande enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t av, att blandningen kyles till och finfördelningen genomföres vid en temperatur understigande -15 eller -20T3eller även -30%2, samt företrädesvis till en temperatur överstigande -65%; i synnerhet överstigande -50T!och speciellt överstigan- de -4OTL i synnerhet en temperatur av -35 i STLProcess according to Claim 1, characterized in that the mixture is cooled and the atomization is carried out at a temperature below -15 or -20 ° 3 or also -30% 2, and preferably at a temperature exceeding -65%; in particular exceeding -50T! and in particular exceeding -4OTL in particular a temperature of -35 in STL

3. Förfarande enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e t e c k - n a t av, att polymermaterialblandningen innefattar minst ett av materialen polyeten, tvärbunden polyeten, polyvinylklorid, mjukgjord polyvinylklorid, polypropen och polystyren.3. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the polymeric material mixture comprises at least one of the materials polyethylene, crosslinked polyethylene, polyvinyl chloride, plasticized polyvinyl chloride, polypropylene and polystyrene.

4. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n - n e t e c k n a t av, att polymermaterialet, som sprödgöres genom nedkylning, finfördelas och separeras, utgöres av minst ett av materialen polyvinylklorid, mjukgjord polyvinylklorid, polypropen, polystyren och gummi.4. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the polymeric material, which is embrittled by cooling, comminuted and separated, consists of at least one of the materials polyvinyl chloride, plasticized polyvinyl chloride, polypropylene, polystyrene and rubber.

5. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n - n e t e c k n a t av, att finfördelningen efter sprödföring genomföres med en anordning tillhörande minst en av typerna stiftkvarn, knivkvarn, kulkvarn, hammarkvarn, och valsverk. 500 75575. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the atomization after embrittlement is carried out with a device belonging to at least one of the types of pin mill, knife mill, ball mill, hammer mill, and rolling mill. 500 7557

6. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n - n e t e c k n a t av, att minst ett sprödgjort plastmaterial underkastas finfördelning i sprödgjort tillstànd så att minst 50 viktprocent eller företrädesvis minst 75 eller minst 95 viktprocent av plastmaterialet har en partikelstorlek under- stigande 5 mm och företrädesvis understigande 2 mm eller 1 mm.A method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one embrittled plastic material is subjected to atomization in a embrittled state so that at least 50% by weight or preferably at least 75% or at least 95% by weight of the plastic material has a particle size of less than 5 mm and preferably less than 2 mm or 1 mm.

7. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n - n e t e c k n a t av, att separeringen efter finfördelningen genomföres genom torr- eller våtsiktning, företrädesvis med en tummelsikt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the separation after the atomization is carried out by dry or wet sieving, preferably with a thumb screen.

8. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n - n e t e c k n a t av, att nedkylningen, finfördelningen och separeringen genomföres i minst två steg, varvid temperaturen vid finfördelningen i det andra steget är lägre än vid det första steget, varvid företrädesvis material med sinsemellan olika sprödpunkter avskiljes i de olika stegen, varvid företrä- desvis sprödpunkten för minst ett material ligger under tempe- raturen vid ett av stegen men över temperaturen vid ett efter- följande steg.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling, atomization and separation are carried out in at least two steps, the temperature at the atomization in the second stage being lower than in the first stage, preferably materials with different embrittlement points are separated in the various steps, the embrittlement point for at least one material preferably being below the temperature at one of the stages but above the temperature at a subsequent stage.

9. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n - n e t e c k n a t av, att blandningen efter sprödgöring och finfördelning av en ingående fraktion kornstorleksuppdelas i minst 3 fraktioner, av vilka minst en mellanfraktion àterföres för förnyad finfördelning och kornstorleksuppdelning vid temperaturen ifråga.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the mixture, after embrittlement and atomization of an constituent fraction, is divided into grain sizes into at least 3 fractions, of which at least one intermediate fraction is returned for re-atomization and grain size division at the temperature in question.