具有標(biāo)記物的材料和用于對材料混合物分類的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種含有外來雜質(zhì)的材料、優(yōu)選塑料，其特征在于所述材料還包含熒光化合物，并涉及對材料混合物進(jìn)行分離的方法。
【專利說明】具有標(biāo)記物的材料和用于對材料混合物分類的方法
[0001]本發(fā)明涉及一種材料、優(yōu)選一種塑料,其包含外來雜質(zhì)(foreign substance)或具有在回收過程中可被分離的特定組成和品質(zhì)。
[0002]在全世界范圍內(nèi)，已知有大量塑料，其除了塑料(通?；旧蠟橛袡C(jī)的)之外還包含主要為無機(jī)的、纖維狀或微粒狀或其他形狀的外來雜質(zhì)或具有不同的組合物，其在回收過程中需要被分離。一個眾所周知的實(shí)例為由聚氯乙烯材料(PVC)制成的塑料窗，所述塑料窗通過添加玻璃纖維而得到增強(qiáng)或含有不同的添加劑。
[0003]不含無機(jī)的、纖維狀、微粒狀或其他形狀外來雜質(zhì)的塑料如PVC可通過已知的方法回收。用于回收用過的PVC塑料窗、PVC塑料型材和相應(yīng)的生產(chǎn)廢料的已制定的方法是本領(lǐng)域已知的。
[0004]然而，一方面，如果塑料中包含外來雜質(zhì)，則外來雜質(zhì)會干擾處理和回收過程，使得回收無法再進(jìn)行。這主要是因?yàn)榛厥詹襟E包括將塑料投入到擠出機(jī)和過濾裝置中。在擠出機(jī)以及過濾裝置中，外來雜質(zhì)具有非常顯著的摩損效果，其會導(dǎo)致擠出機(jī)和過濾器的快速損壞。
[0005]同時，還有成本原因和產(chǎn)品策略的問題，其要求塑料(如用于窗戶型材的PVC)的所有配制品均能作為回收顆粒而被均勻且統(tǒng)一地加工以重新利用。在玻璃纖維增強(qiáng)的PVC的情況中，所有使用了回收顆粒的窗戶型材的制造商在其PVC型材中均含有玻璃纖維，SP便就產(chǎn)品策略而言其是否為經(jīng)濟(jì)上所需的或合適的仍存在問題。
[0006]因此，在本領(lǐng)域中需要在回收過程開始時的盡可能早的階段從不含任何外來雜質(zhì)的那些塑料中檢測和分離含有外來雜質(zhì)的塑料。
[0007]因此，本發(fā)明的目的是開發(fā)通用材料、優(yōu)選塑料，進(jìn)一步克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，特別是使檢測和篩分盡可能在回收過程開始的時候可靠地進(jìn)行。
[0008]本發(fā)明的另一目的是提供一種用于對材料混合物進(jìn)行分類的方法，所述混合物含有至少一種本發(fā)明的材料。
[0009]第一個目的通過一種含有外來雜質(zhì)的材料、優(yōu)選塑料實(shí)現(xiàn)，其特征在于所述材料包含至少一種熒光化合物。
[0010]就這一點(diǎn)而言，優(yōu)選的是外來雜質(zhì)是纖維狀的或顆粒狀的，且外來雜質(zhì)優(yōu)選選自玻璃纖維、二氧化硅及其混合物。
[0011]根據(jù)本發(fā)明還提出了所述熒光化合物包含反斯托克斯(Ant1-StOkes)晶體或反斯托克斯顏料。
[0012]一個實(shí)施方案的特征在于，所述熒光化合物基本均勻地共混進(jìn)所述材料中。
[0013]還優(yōu)選的是所述材料選自聚氯乙烯(PVC)和氯乙烯共聚物。
[0014]還優(yōu)選的是所述材料包含PVC窗框、PVC型材、PVC生產(chǎn)廢料及其混合物。
[0015]進(jìn)一步優(yōu)選的是所述熒光化合物存在的濃度為10-200ppm，基于所述材料的總重量計(jì)。
[0016]特別優(yōu)選的是存在反斯托克斯晶體。
[0017]反斯托克斯晶體是本領(lǐng)域已知的。其可通過電磁輻射激發(fā)而發(fā)出熒光。在特定的激發(fā)能量下，多光子過程可導(dǎo)致產(chǎn)生能量高于激發(fā)能量的熒光輻射。例如，使用紅外范圍的激發(fā)輻射，可產(chǎn)生可見輻射。為此，激發(fā)輻射必須精確匹配晶體的能量躍遷且因而必須為非常窄的能帶。如果激發(fā)輻射在有效范圍外，則晶體無熒光反應(yīng)，或者不發(fā)光。
[0018]第二個目的通過用于對材料混合物進(jìn)行分類的方法實(shí)現(xiàn)，其中所述混合物包含至少一種本發(fā)明的材料，所述方法包括以下步驟:i)任選地粗糙地和/或精細(xì)地粉碎材料，優(yōu)選至0.1cm至2.0cm的尺寸，ii)激發(fā)本發(fā)明材料中的至少一種突光化合物；iii)檢測含有所述被激發(fā)的熒光化合物的本發(fā)明的材料；和iv)從其他材料中分離經(jīng)檢測的本發(fā)明的材料。
[0019]在這一方面，特別優(yōu)選的是所述方法以多個階段進(jìn)行，其中在每個階段中使用不同的激發(fā)能量，從而每次激發(fā)不同的熒光化合物，并篩分出含有各熒光化合物的材料。
[0020]已出人意料地發(fā)現(xiàn)，熒光材料、優(yōu)選反斯托克斯晶體可用于本發(fā)明的材料(特別是塑料)中作為光學(xué)標(biāo)記物，當(dāng)其被相應(yīng)地激發(fā)時會發(fā)熒光，從而以簡單而可靠的方式表明被檢測的材料(甚至為小粒度)含有某些外來雜質(zhì)或?yàn)樘囟ǖ慕M成且因此應(yīng)予以篩分。如果所述材料或所述單獨(dú)的顆粒在相應(yīng)的檢測階段不發(fā)光(例如熒光)，則所檢測的材料可根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)重新加工。
[0021]此外，已發(fā)現(xiàn)，即使在若干回收循環(huán)中加工作為光學(xué)標(biāo)記物使用的熒光材料、特別是反斯托克斯晶體，所述材料也可在其整個使用循環(huán)中顯示出能實(shí)現(xiàn)其功能的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和UV穩(wěn)定性。
[0022]熒光材料添加到塑料中也不會導(dǎo)致任何顏色變化或位變異構(gòu)，不論是在回收步驟添加還是在由其制備的產(chǎn)品(例如PVC窗框)中添加，通過添加熒光材料，絕不會破壞它們的整體性能。
[0023]還應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明的材料可在重新加工過程中快速檢測。
[0024]由于窄帶激發(fā)，本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有優(yōu)勢，特別是在多階段分類過程的情況中，此時將不同的反斯托克斯晶體(其在不同激發(fā)能下發(fā)熒光或發(fā)生熒光反應(yīng))用于不同材料組合物的分離。隨后可在若干階段進(jìn)行分離。每次只有那些對特定激發(fā)波長反應(yīng)而發(fā)熒光的顆粒才能被篩分出來。所有其他顆粒被運(yùn)輸?shù)较乱粋€分類階段，在下一個分類階段中使用不同的激發(fā)波長，從而篩分出不同的顆粒。
[0025]結(jié)果是，通過本發(fā)明的方法，通常不使用特定的顏色來篩分待篩分的顆粒的熒光或顏色，而是使用特定顆粒的激發(fā)波長和熒光，而其他顆粒仍保持黑暗或不發(fā)光(分別發(fā)熒光)。為了檢測和定位所述顆粒，因而可一直使用統(tǒng)一的、簡單的照相機(jī)。
[0026]通過現(xiàn)有技術(shù)中已知的基于顏色的標(biāo)記，照相機(jī)不僅須檢測發(fā)光，還須檢測特定的顏色。通過現(xiàn)有技術(shù)中已知的基于紫外顏料的標(biāo)記，其首先須基于寬帶而激發(fā)，于是所有顏料發(fā)光，在不同波長發(fā)光。隨后照相機(jī)不僅須檢測發(fā)光，還須通過波長或顏色進(jìn)行區(qū)分。對于照相機(jī)的要求更加復(fù)雜化。在各分類階段照相機(jī)須設(shè)置不同的波長。
[0027]本發(fā)明的塑料的其他特征和優(yōu)勢通過以下對優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)描述及其在回收過程中的用途而變得清晰。
[0028]將PVC窗框形式的本發(fā)明的塑料與不含優(yōu)選地纖維狀或顆粒狀外來雜質(zhì)的PVC材料一起送到回收廠。首先將整個材料進(jìn)行粗糙地粉碎，例如可通過錘式粉碎機(jī)完成。粗糙粉碎步驟后優(yōu)選的粒度為約0.2cm至2.0cm0
[0029]粗糙粉碎步驟之后優(yōu)選為濕法研磨步驟，以實(shí)現(xiàn)更好的清潔效果，從而在后續(xù)的檢測步驟中更好地檢測。
[0030]粉碎后，經(jīng)研磨的材料用光學(xué)檢測器進(jìn)行檢查，用合適的波長的能量激發(fā)后，可通過其發(fā)光(分別發(fā)熒光)而檢測到作為標(biāo)記物添加的熒光材料、優(yōu)選反斯托克斯晶體，由此篩分出經(jīng)標(biāo)記和檢測的部分。用于分離/篩分出不需要的塑料部分的設(shè)備是本領(lǐng)域眾所周知的并已在工業(yè)中使用。
[0031]在檢測階段，熒光材料、優(yōu)選反斯托克斯晶體通過與所添加的材料相匹配波長的光源激發(fā)、優(yōu)選使用具有相應(yīng)偏轉(zhuǎn)光學(xué)的激光來激發(fā)。
[0032]熒光材料可通過已存在于常規(guī)分類生產(chǎn)線中的照相機(jī)系統(tǒng)檢測。
[0033]上述說明書和權(quán)利要求書中公開的本發(fā)明的特征對在各單獨(dú)的實(shí)施方案中和各實(shí)施方案的組合中實(shí)施本發(fā)明是重要的。
【權(quán)利要求】
1.一種包含外來雜質(zhì)的材料、優(yōu)選塑料，其特征在于所述材料包含至少一種熒光化合物。
2.權(quán)利要求1的材料，其特征在于所述外來雜質(zhì)是纖維狀或顆粒狀的，且優(yōu)選選自玻璃纖維、二氧化硅及其混合物。
3.權(quán)利要求1或2的材料，其特征在于所述熒光化合物包含反斯托克斯晶體或反斯托克斯顏料。
4.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的材料，其特征在于所述熒光化合物基本均勻地共混入所述材料中。
5.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的材料，其特征在于其選自聚氯乙烯(PVC)和氯乙烯共聚物。
6.權(quán)利要求5的材料，其特征在于其包括PVC窗框、PVC型材、PVC生產(chǎn)廢料及其混合物。
7.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的材料，其特征在于基于所述材料的總重量計(jì)，所述熒光化合物存在的濃度為10-200ppm。
8.一種對材料混合物進(jìn)行分類的方法,其中所述混合物包含至少一種權(quán)利要求1所述的材料，所述方法包括以下步驟: i)任選地粗糙地和/或精細(xì)地粉碎所述材料，優(yōu)選粉碎至尺寸為0.1至2.0cm ； ?)激發(fā)權(quán)利要求1中所述的材料中的至少一種熒光化合物； iii)檢測包含經(jīng)激發(fā)的熒光化合物的權(quán)利要求1中所述的材料；以及 iv)將檢測到的權(quán)利要求1中所述的材料與其他材料分離。
9.權(quán)利要求8的方法，其特征在于所述方法以多階段進(jìn)行，其中各階段使用不同的激發(fā)能量，從而每次激發(fā)不同的熒光化合物并篩分出含有各熒光化合物的材料。
【文檔編號】G01N21/64GK104254433SQ201380021315
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2013年3月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月21日
【發(fā)明者】T·巴克, J·莫伊斯雷恩 申請人:保利斯科有限公司