TWM647084U

TWM647084U - 多層級回收聚酯造粒之系統及其設備

Info

Publication number: TWM647084U
Application number: TW112202968U
Authority: TW
Inventors: 管家麗
Original assignee: 管家麗
Priority date: 2023-03-30
Filing date: 2023-03-30
Publication date: 2023-10-11

Abstract

一種多層級回收聚酯造粒之系統及其設備，包含：一送料單元及一破碎混合單元，先將回收的聚酯(PET)廢料進行破碎工作後，放入一第一螺桿式混練機進行熔煉，達到熔融狀態，形成一初層級造粒半成品液態流體原料，接著送入一釜式反應槽提高特性黏度(I.V.)，形成一第二層級造粒半成品液態流體原料，再以一第二螺桿式混練機添加功能性材料混和熔融，形成一第三層級造粒半成品液態流體原料；本新型藉由釜式反應槽為主體，並在其前、後配合多層級的鎔練調控處理，改變回收聚酯的特性粘度及其分子鏈結構，提高聚酯熔體的品質，使得回收聚酯廢料具有高利用性及經濟效益者。

Description

多層級回收聚酯造粒之系統及其設備

本新型係有關一種多層級回收聚酯造粒之系統及其設備，尤指一種利用釜式反應槽並配合多層級鎔練調控，提高造粒半成品原料的特性黏度(I.V.)的裝置。

按，依據「紡織綜合研究所」資料，在化纖產業中，聚酯工業發展最快，產量最大，所產生的聚酯廢棄物已對環境造成嚴重污染，全球近年來對於聚酯廢棄物的處理特別關注，回收應用範圍越來越廣，回收再生技術也漸漸成熟。其中，聚酯瓶回收再製的聚酯纖維為原料，可減少大量聚酯瓶廢棄物對環境的破壞，亦能減少石油的消耗，採用聚酯瓶回收再製的聚酯纖維為原料，比原生聚酯纖維節省能源將近80%，即減少75%二氧化碳之排放量。另一種是使用後聚酯紡織品或聚酯生產中所產生的廢料，如廢絲或廢布等。

次按，廢棄的寶特瓶、廢絲或廢布等聚酯(PET)廢料，經回收清洗後，製成瓶片，再經乾燥、壓縮、熔融、過濾、擠壓、抽條，冷卻、切粒等步驟製成酯粒，最後製作各式各樣相關的綠色紡織製品。

又按，習用一種聚酯廢料回收造粒系統，係用以將裁切之後之廢布進行回收並進行造粒之系統，其利用切割單元將一聚對苯二甲酸乙二酯(PET)紡織物裁切以進行回收廢料；再以一破碎設備將一PET紡織物進行破碎；一熔融造粒設備將一改質劑與該PET紡織物相接觸，並進行微交聯反應，製造出再生一聚對苯二甲酸乙二酯(r-PET)。惟查，上揭聚酯廢料回收造粒方式，聚酯產物直接以熔體狀態使用或處理以形成粒料從而可通過熔融擠出機進行進一步加工。但其熔融過程中會生成乙二醇、水和其它高揮發性有機物質的副產物，如此一來，回收聚酯的特性黏度(Intrinsic Viscosity,I.V.)將低於0.65dl/g，造成品質不佳，後續造粒原料完成後也只能運用在低階產品上，無法使用在較高品質或強度需求的產上，致使其使用範圍受到侷限，使得廢舊聚酯無法大量利用的問題，為其最大缺失。

本創作人有鑑於上述問題點，乃積極研究開發，並經由多次的試驗及修正，終有本創作之產生。

本新型之主要目的，係在提供一種多層級回收聚酯造粒之系統及其設備，藉由釜式反應槽並配合多層級鎔練調控，改變聚酯的特性粘度及其分子鏈結構，提高聚酯熔體的品質，使得回收聚酯廢料具有高利用性及經濟效益者。

為達上述目的，本新型所採用的技術手段，其包含：一送料單元，用以提供聚酯造粒所需的材料；一破碎混合單元，接續在該送料單元之後，將前述材料進行破碎混合；一第一螺桿式混練機，接續在該破碎混合單元之後，且該第一螺桿式混練機側邊另連接一第一抽真空單元，將破碎混合後的材料放入該第一螺桿式混練機中進行熔煉，達到熔融狀態，且利用該第一抽真空單元，排除有機雜質、水份、污垢，形成一初層級造粒半成品液態流體原料；一釜式反應槽(Reactor Tank)，接續在該第一螺桿式混練機之後，且該釜式反應槽側邊另連接一第二抽真空單元及一及一調控單元，該調控單元用以控制該釜式反應槽的加熱溫度及時間，將該初層級造粒半成品液態流體原料送入該釜式反應槽，並將聚酯熔體分子鏈解聚成較短的鏈，再聚合成所需合適長度的分子鏈，且利用該第二抽真空單元，排除有機雜質、水份、污垢，據以提高該聚酯泡料的特性黏度(Intrinsic Viscosity，I.V.)，形成一第二層級造粒半成品液態流體原料；一第二螺桿式混練機，接續在該釜式反應槽之後，將經過該釜式反應槽的該第二層級造粒半成品液態流體原料，送入該第二螺桿式混練機中，並以一添加物入料單元，添加功能性原料進行熔煉，形成一第三層級造粒半成品液態流體原料；一切片/造粒單元，接續在該第二螺桿式混練機之後，將經過該第二螺桿式混練機形成的該第三層級造粒半成品液態流體原料，送入該切片/造粒單元，獲得再生聚酯切片或酯粒。

依據前揭特徵，更可包括一第一過濾單元，係設在該第一螺桿式混練機與該釜式反應槽之間。

依據前揭特徵，更可包括一第二過濾單元，係設在該第二螺桿式混練機與該切片/造粒單元之間。

依據前揭特徵，該第一過濾單元或第二過濾單元包括為一聚酯熔體過濾器。

依據前揭特徵，該第一螺桿式混練機及第二螺桿式混練機，可包括為一雙螺桿混練機或單雙螺桿混練機。

依據前揭特徵，該第二螺桿式混練機，可包括設有一第三抽真空單元。

依據前揭特徵，該釜式反應槽可包括為：由一槽體、槽蓋、夾套、攪拌器、傳動裝置等所組成，加熱方式包含有電加熱、熱水加熱、導熱油循環加熱、遠紅外加熱、盤管加熱。

依據前揭特徵，該破碎混合單元包括為一撕碎機或破碎機。

依據前揭特徵，該第二層級造粒半成品液態流體原料的特性黏度包括為0.65~0.9dl/g之間。

依據前揭特徵，該切片/造粒單元可包括為一切片機或一造粒機。

由於回收聚酯具有很多雜質，其特性黏度值不佳，因此需藉助本新型上揭技術特徵，以該釜式反應槽為主體，並在其前後配合多層級鎔練調控的處理，將聚酯熔體分子鏈解聚成較短的鏈，再聚合成所需合適長度的分子鏈，而改變聚酯的特性粘度、熔點及其分子鏈結構，提高聚酯熔體的品質，適合於再生聚酯(PET)的再利用，提高其特性黏度值(I.V.)，而且解決了廢舊聚酯無法大量利用的問題，為資源的再利用提供了一條新的途徑，具有極高的經濟效益和產業利用性。

10:送料單元

20:破碎混合單元

30:第一螺桿式混練機

31:第一抽真空單元

40:第一過濾單元

50:釜式反應槽

51:第二抽真空單元

52:調控單元

53:槽體

531:槽蓋

45:夾套

55:攪拌器

56:傳動裝置

60:第二螺桿式混練機

61:添加物入料單元

62:第三抽真空單元

70:第二過濾單元

80:切片/造粒單元

90:回收聚酯造粒設備

圖1 係本新型多層級回收聚酯造粒系統及其設備之結構示意圖。

圖2 係本新型實施之釜式反應槽的結構示意圖。

圖3 係本新型實施之螺桿式混練機的結構示意圖。

為充分瞭解本新型，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本新型做一詳細說明。本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本新型的目的、特徵及功效。須注意的是，本新型可通過其他不同的具體實施例加以實施或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點，在不悖離本新型的精神下進行各種變更。另外，本新型所附之圖式僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪。以下的實施方式將進一步詳細說明本新型的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本新型的技術範圍。說明如後：首先，請參閱圖1~圖3所示，其中圖1係本新型多層級回收聚酯造粒系統及其設備之結構示意圖。該回收聚酯造粒設備90包含：一送料單元10，用以提供聚酯造粒所需的材料；一破碎混合單元20，接續在該送料單元10之後，將材料進行破碎混合；惟查，該破碎混合單元20可為市售撕碎機或破碎機所構成，容不贅述。

一第一螺桿式混練機30，接續在該破碎混合單元20之後，且該第一螺桿式混練機30側邊另連接一第一抽真空單元31，將破碎混合後的材料放入該第一螺桿式混練機30中進行熔煉，達到熔融狀態，且利用該第一抽真空單元31排除有機雜質、水份、污垢，形成一初層級造粒半成品液態流體原料；本實施例中，該第一螺桿式混練機30包括為一雙螺桿混練機(Twin Screw Extrusion Mixer)為較佳，但不限定於此，單螺桿混練機亦可實施。

一釜式反應槽(Reactor Tank)50，接續在該第一螺桿式混練機30之後，且該釜式反應槽50側邊另連接一第二抽真空單元51及一及一調控單元52，該調控單元52用以控制該釜式反應槽50的加熱溫度及時間；使該釜式反應槽50依據不同的回收聚酯型態特性，進行調控作業；本實施例中，該調控單元52包括可為一處理器或控制器。

將前述初層級造粒半成品液態流體原料，送入該釜式反應槽50，在250~300℃的最終溫度下，將聚酯熔體分子鏈解聚成較短的鏈，再聚合成所需合適長度的分子鏈，且利用該第二抽真空單元51，排除有機雜質、水份、污垢，據以提高該聚酯泡料的特性黏度(Intrinsic Viscosity，I.V.)，使其高於0.65dl/g以上，形成一第二層級造粒半成品液態流體原料。本實施例中，特性黏度(I.V.)用於表徵分子量，(I.V.)值越高和分子越長表示強度越高，經由該釜式反應槽50的處理，將聚酯熔體分子鏈解聚成較短的鏈，再聚合成所需合適長度的分子鏈，而改變聚酯的特性粘度、熔點及其分子鏈結構，提高聚酯熔體的品質。使該造粒半成品液態流體原料的特性黏度(I.V.)高於0.65dl/g以上，且依據回收的聚酯廢料的種類以及需求，使用本新形處理方法，其特性黏度值(I.V.)可以在0.65~0.9dl/g之間，較佳者為0.7~0.8dl/g。

本實施例中，可以包括將一第一過濾單元40，設在該第一螺桿式混練機30與該釜式反應槽50之間，但不限定於此。有些材料需將熔融狀態的聚酯泡料送入該第一過濾單元40，除去無機雜質；本實施例中，該第一過濾單元40可包括為一聚酯熔體過濾器，主要用於熔融PET原料從該第一螺桿式混練機30流出後，進入到第一過濾單元40底部的進料口，當熔體充滿整個濾室時，在壓力的作用下，熔體通過濾片，由於濾片的阻隔，熔體中的的雜質以及粒徑較大的凝膠粒子和分子團留在了濾網外表和濾室腔內，過濾後熔體通過濾片在經過中間芯管的混合後從上蓋出料口流至熔體管道，有效除去無機雜質。

如圖2所示，本實施例中，該釜式反應槽50包含有：由一槽體53、槽蓋531、夾套54、攪拌器55、傳動裝置56等所組成，加熱方式包含有電加熱、熱水加熱、導熱油循環加熱、遠紅外加熱、盤管加熱。

一第二螺桿式混練機60，接續在該釜式反應槽50之後，將經過該釜式反應槽50的第二層級造粒半成品液態流體原料，送入該第二螺桿式混練機60中，並以一添加物入料單元61，添加一道或多道的功能性原料進行熔煉，形成一第三層級造粒半成品液態流體原料；本實施例中，該第二螺桿式混練機60亦可包括為一雙螺桿混練機或單螺桿混練機。

一切片/造粒單元80，接續在該第二螺桿式混練機60之後，將該第二螺桿式混練機60形成的該第三層級造粒半成品液態流體原料，送入該切片/造粒單元80，獲得再生聚酯切片或酯粒。本實施例中，該切片/造粒單元80包括為一切片機或一造粒機。

本實施例中，更可以包括將一第二過濾單元70，設在該第二螺桿式混練機60與該切片/造粒單元80之間，用以將前述具有高特性黏度(I.V.)的該第三層級造粒半成品原料，先送入該第二過濾單元70，形成一第四層級造粒半成品液態流體原料，然後再送入該切片/造粒單元80。但不限定於此，因為經過該第一螺桿式混練機30→該釜式反應槽50→第二螺桿式混練機60，三道主要設備的聚酯鎔練調控後，回收聚酯其特性黏度值(I.V.)已達可再利用的價值。

由於回收聚酯具有很多雜質，其特性黏度值不佳，因此需藉助本新型上揭技術特徵，以該釜式反應槽50為主體，並在其前後配合多層級鎔練調控的處理，才能將聚酯熔體分子鏈解聚成較短的鏈，再聚合成所需合適長度的分子鏈，而改變聚酯的特性粘度、熔點及其分子鏈結構，提高聚酯熔體的品質，適合於再生聚酯(PET)的再利用，大大提高其特性黏度值(I.V.)，而且解決了廢舊聚酯無法大量利用的問題，為資源的再利用提供了一條新的途徑，具有極高的經濟效益和產業利用性。

綜上所述，本新型所揭示之技術手段，確具「新穎性」、「進步性」及「可供產業利用」等新型專利要件，祈請鈞局惠賜專利，以勵發明，無任德感。

惟，上述所揭露之圖式、說明，僅為本新型之較佳實施例，大凡熟悉此項技藝人士，依本案精神範疇所作之修飾或等效變化，仍應包括在本案申請專利範圍內。