由于每年生产超过1千万公吨的材料，产值达数千亿美元，并且提供 了大约数百万个工作岗位，塑料及其相关行业成为了美国的第四大工业。 然而，不像其他的材料工业比如钢和铝，该工业几乎仅仅依靠不能再生的 原料，主要是进口石油。当塑料的增长速度持续超过所有其它材料的增长 速度时，这种依赖性变得更加显著。
由当今的生产商供应的大部分塑料在填埋场或焚烧炉中结束其使用 寿命，仅仅因为没有可供利用的技术来经济地回收它。美国环保署估计， 塑料在城市固体废物中的量由1960年之前的低于1百万公吨增加到2000 年的超过2千万公吨。回收和生产者责任立法正在变得逐渐普遍，以帮助 处理所生产的大量塑料。
耐用品，比如汽车，电器和电子设备占城市固体废物中的塑料的三分 之一左右。耐用品在它们的使用寿命结束时逐渐被收集，并且部分再循环， 以便避免处理成本和潜在的责任，以及回收金属和其它可销售的原材料。
从耐用品中回收塑料需要富含塑料的原材料。汽车，电器和电子产品 一般含有金属。一般，在这些产品中金属含量高于塑料含量(塑料含量典 型地低于30％)，因此金属回收工作必须先于塑料回收。大多数的金属回 收作业要切碎设备，以便经济上合算地从整个部件中释放出金属。大型塑 料回收作业必须能够用来自众多金属回收作业的该富含塑料的原材料作 为原料。
来源于耐用品料流的大多数塑料部件提出了对于为路边原料开发的 塑料瓶清洗和分类方法所不能满足的独特的挑战。当今用于回收高度污染 的碎片的主要做法是以大量的地方环境保护费用在海外进行手工分离。再 循环耐用品中的塑料的挑战包括：多种塑料类型，多种树脂级的塑料(一 种塑料树脂类型可能超过50个不同等级，比如ABS)；填料，增强剂，和 颜料；金属；漆和金属涂料；和变化多样的部件尺寸和形状。
一种等级的塑料是具有一组特定的目标物理特性或性能的塑料的配 制料。一种等级的特定物理特性或性能由该等级中的聚合物的化学组成、 该等级中的聚合物的平均分子量和分子量分布、用于抗冲改性等级的橡胶 形态、以及该等级中的添加剂组来控制。
不同等级的既定塑料类型一般是相容的。各等级一般能够熔混，产生 具有不同性能分布的新材料。
另一方面，不同的塑料类型一般不能同样容易地熔混，除非这些类型 碰巧是相容的。除了在特殊情形下以外，常常避免共混不同的塑料类型比 如HIPS和ABS。
富含塑料的原料的典型供应者是能够在单一设备中加工许多类型的 耐用品的金属再循环器或撕碎机操作商。来源于耐用品的原料因此能够是 不同类型的耐用品的变化多样的混合物。
为了产生高价值的产物，塑料再生工艺必须能够一片一片地分离高度 混合的料流，从而实现具有可接受的纯度的产物的高通过速率。如在Paul Allen，Development of Hydrocyclones for Usein Plastics Recycling， American Plastics Council，1999，US专利No.6,238,579，US专利 No.6,335,376，US专利No.5,653,867，和US专利No.5,399,433中 所述(各自在本文引入供参考)，已经使用诸如密度分离，密度差改变 (Density Differential Alteration)，泡沫浮选，按颜色分选和摩擦静 电分离(TES)之类的方法来实现来源于耐用品的塑料的某些纯化。可接受 的纯度取决于主要的塑料和污染物。
概述
本发明提供了用多个加工步骤实施分离塑料的技术的工艺和装置。概 括地说，在一个方面，本发明提供了规定再生工艺的方法。该方法包括规 定四种或更多种不同的工艺配置来用于制备再生塑料产品。该工艺配置选 自预加工操作，粉碎操作，重力浓度分选操作，按颜色分选，按厚度、摩 擦或在空气中差示终端速度或阻力分选，表面积与质量比控制操作，通过 窄表面积与质量比分布增强的分离工艺，共混操作，和挤出与配混操作。 根据所要分离的富含塑料的混合物的一种或多种性能和/或所要由废塑料 制备的再循环塑料的一种或多种期望的性能来选择和排列该四种或更多 种工艺。
概括地说，在另一个方面，本发明提供了塑料再生工艺。该工艺包括 对富含塑料的混合物进行选自预加工操作，粉碎操作，重力浓度分选操作， 按颜色分选，按厚度、摩擦或在空气中的差示浮力分选，表面积与质量比 控制操作，用窄表面积与质量比分布增强的分离工艺，共混操作，和挤出 与配合操作中的序列加工，收集作为该序列加工的输出物的再生塑料。
特定的实施方案能够包括下列特征的一个或多个。该序列加工能够根 据富含塑料的混合物的一种或多种性能和/或再生塑料的一种或多种期望 的性能来确定。对富含塑料的混合物进行序列加工能够包括将富含塑料的 混合物分离为不同等级的塑料。对富含塑料的混合物进行序列加工能够包 括将富含塑料的混合物分离为不同类型的塑料。该工艺能够包括根据再生 塑料的一种或多种期望的性能从选自家用电器，办公自动化设备，消费电 子产品，汽车切碎残留物，包装废物，家用废物，建筑物废物，工业模塑 和挤出碎片中的来源中选择富含塑料的混合物。该工艺能够包括根据再生 塑料的一种或多种期望的性能来按照富含塑料的混合物的来源的地理位 置来选择富含塑料的混合物。一种或多种工艺能够在该序列加工中重复。 对富含塑料的混合物进行序列加工能够包括将两种或多种材料共混，以便 在再生塑料中获得期望的性能。对富含塑料的混合物进行序列加工能够包 括将再生塑料与一种或多种添加剂配混。收集作为该序列加工的输出物的 再生塑料能够包括收集多种再生塑料。对富含塑料的混合物进行序列加工 能够包括在序列加工中将塑料颗粒的平均粒度从约75mm减小到小于约 8mm。在该序列加工中的塑料颗粒的平均粒度经过在该序列加工中的多个 工艺来减小。
概括地说，在另一个方面，本发明提供用于再生废塑料的装置。该装 置包括设计用于进行本文所述的加工的三个或更多个设备。
概括地说，在另一个方面，本发明提供用于回收提纯或富集塑料的塑 料再生方法。该提纯或富集塑料从包括办公自动化设备，家用电器，消费 电子产品，汽车切碎残留物，包装废物，家用废物，建筑物废物，工业模 塑和挤出碎片中的一种或多种的来源中回收。
概括地说，在另一个方面，本发明提供了实施选自再加工操作，粉碎 操作，重力浓度分选操作，按颜色分选操作，按厚度、摩擦或在空气中的 差示终端速度或阻力分选，表面积与质量比控制操作，用窄表面积与质量 比分布增强的分离工艺，比如摩擦电分选，共混、挤出和配混中的四个或 四个以上，六个或六个以上的操作的塑料再生工艺和装置。
具体的实施方案能够包括下列特征的一个或多个。该操作能够包括将 颗粒从小于约75mm的粒度粉碎到小于约8mm的粒度。粉碎能够在一个 或多个步骤中进行。粉碎能够在两个或多个步骤中进行。
概括地说，在又一个方面，本发明提供了用于分离塑料的预加工工艺 和装置。该预加工工艺和装置设计用于实施选自金属去除，蓬松物、泡沫 体和/或纸的去除，橡胶去除，金属丝去除，非目标塑料的去除，粉碎， 共混，和光学分选中的一种或多种操作。
具体的实施方案能够包括下列特征的一个或多个。非目标材料能够从 进一步的加工中被消除。可以除去可以损坏或过度磨损粉碎设备的的材 料。可以提高塑料在混合物中的堆积密度。可以减低随时间或进料来源的 组成变动性。
概括地说，在又一个方面，本发明提供了用于分离塑料的粉碎工艺和 装置。该粉碎工艺和装置特征在于用于进行干法或湿法造粒的粉碎设备， 用于去除粉末，灰尘和释出的纸、膜或泡沫体，或分级筛分为两个或多个 级分以促进粉末，灰尘和释出的纸、膜或泡沫体的去除的设备中的一个或 多个。
概括地说，在又一个方面，本发明提供了用于分离塑料的重力浓度分 选工艺和装置。该重力浓度分选工艺和装置设计成使用一种或多种旋流分 离器，或改良旋流分离器，cyvors，截锥体，或淘析设备。
概括地说，在再一个方面，本发明提供了使用具有精确粒度控制的固 体颗粒介质的分离工艺和装置。固体颗粒介质的使用提供了按密度的更准 确和快速的分离，或更一致的分离。
概括地说，在另一个方面，本发明提供了使用一个或多个截锥体进行 金属去除和/或非目标塑料的去除的分离工艺和装置。
概括地说，在另一个方面，本发明提供了使用两个连续重力浓度分选 设备系列的分离工艺和装置。该设备能够是旋流分离器或cyvor。该分离 使用致密介质淤浆在升高的密度下进行。流入第一设备的淤浆的密度通过 在罐内的介质浓度来控制。将第一设备的溢流输送到第二设备，使得流入 第二设备的淤浆的密度通过第一设备的分离特性来控制。来自第一设备的 底流富集了密度高于第一设备中的分离密度的塑料。来自第二设备的溢流 富集了密度比第二设备中的分离密度低的塑料。来自第二设备的底流富集 了密度高于第二设备中的分离密度的塑料。
概括地说，在另一个方面，本发明提供使用三个重力浓度分选设备系 列的分离工艺和装置。第一设备的溢流被输送到第二设备。第一设备的底 流被输送到第三设备。这些设备能够是旋流分离器或cyvor。在特定实施 方案中，第二和第三设备是cyvors。第二设备的底流被返回到供给第一 设备的进料中。第三设备的溢流被返回到供给第一设备的进料中。第二设 备的溢流是富集了密度低于分离密度的塑料的产品。第三设备的底流是富 集了密度高于分离密度的塑料的产品。这些设备可以处于水的密度下，或 可以通过添加致密介质或通过将溶质(例如，盐类)加入到介质中来提高密 度。
概括地说，在另一个方面，本发明提供了进行用于分离低密度塑料与 高密度塑料的湿淘析操作的分离工艺和装置。
概括地说，在另一个方面，本发明提供了使用三个连续的重力浓度分 选设备的排布的分离工艺和装置。第一设备能够是用于去除金属的改良旋 流分离器。第二设备能够是用于去除高密度塑料的改良旋流分离器。第三 设备能够是用于该分离低和中密度塑料的旋流分离器。
概括地说，在另一个方面，本发明提供了进行精确的重力浓度分选分 离以产生富含HIPS的料流和富含ABS和SAN的料流的分离工艺和装置。
概括地说，在另一个方面，本发明提供了进行精确的重力浓度分选分 离以产生富含特定等级的相同塑料类型的产品料流的分离工艺和装置。该 分离工艺和装置可用于将ABS分离为富含来自第一来源，比如冰箱的ABS 的高密度产品以及富含来自第二来源，比如办公自动化设备的ABS的低密 度产品。
概括地说，在另一个方面，本发明提供了进行淘析以便按颜色分选的 分离工艺和装置。
概括地说，在另一个方面，本发明提供进行用于稳定色料组合物的湿 淘析以便提供或改进按颜色分选的效率和/或稳定最终再生塑料的颜色的 分离工艺和装置。
概括地说，在另一个方面，本发明提供了使用皮带式分级机或滑槽辨 色分级机进行按颜色分选的分离工艺和装置。在特定实施方案中，皮带式 分级机用于大于约10mm的薄片，而滑槽辨色分级机用于约6mm到约12mm 的薄片。
概括地说，在另一个方面，本发明提供了进行按颜色分选以便从废塑 料料流中去除不同的塑料的分离工艺和装置。
概括地说，本发明提供了设计用于通过厚度或摩擦来分选废塑料的分 离工艺和装置。在特定实施方案中，对约4到约20mm的颗粒进行厚度或 摩擦分选。该厚度或摩擦分选能够用于去除橡胶。
概括地说，在另一个方面，本发明提供了配置了用于去除橡胶的滑槽 设备的分离工艺和装置。
概括地说，在又一个方面，本发明提供了进行按厚度或摩擦分选以便 按类型提纯塑料的分离工艺和装置。在特定实施方案中，该按厚度或摩擦 分选可用于通过除去PP，ABS，一般用途的PS，和污染物来提纯HIPS。 在其它的定实施方案中，该按厚度或摩擦分选可用于通过除去SAN，HIPS， 和污染物来提纯ABS。
概括地说，在另一个方面，本发明提供了进行按厚度或摩擦分选以便 按颜色提纯塑料的分离工艺和装置。
概括地说，在另一个方面，本发明提供了进行表面积与质量比控制以 便实现通过窄表面积与质量比分布改进的工艺的分离工艺和装置。
概括地说，在另一个方面，本发明提供了进行表面积与质量比控制的 分离工艺和装置。该表面积与质量比控制使用粉碎，空气抽吸，使用厚度 或摩擦的分选，槽厚度分类器，比如辊分类器，或者它们的结合来完成。
概括地说，在另一个方面，本发明提供了用控制表面积与质量比分布 对一种或多种料流进行摩擦静电分离的分离工艺和装置。该摩擦静电分离 器能够通过控制分离器的几何结构，荷电板的间距，荷电板的角度，和/ 或施加于荷电板的电压而被调至特定的表面积与质量比分离。
概括地说，在另一个方面，本发明提供了配置了两个或多个摩擦静电 分离器的分离工艺和装置。在特定实施方案中，这些分离器可以全部串联。 第一级分离器可以将产物输送到两个或多个第二级分离器。来自第一级分 离器的一种或多种产品料流可以重新进给该分离器。来自第二级分离器的 一种或多种产品料流可以重新进给第一级分离器。来自摩擦静电分离器的 一种或多种产品料流可以进给表面积与质量比控制设备，该设备将进一步 控制表面积与质量比，以便再供料给TES。
概括地说，在另一个方面，本发明提供了用控制的表面积与质量比进 行原料的摩擦静电分离以便获得具有改进纯度和机械性能的ABS和HIPS 产品的分离工艺和装置。
概括地说，在另一个方面，本发明提供了用控制的表面积与质量比进 行原料的摩擦静电分离以便获得具有不同性能的相同塑料类型的料流的 分离工艺和装置。
概括地说，在另一个方面，本发明提供了其中具有不同的表面积与质 量比的相同塑料类型的料流被重组，以获得具有控制性能的产物的工艺和 装置。
概括地说，在另一个方面，本发明提供了设计成使用导电塑料来控制 通过摩擦静电分离法所分离的塑料颗粒的电荷的分离工艺和装置。
概括地说，在另一个方面，本发明提供了设计成使用充电性能是在进 料混合物中的各塑料的中间的配制塑料来控制通过摩擦静电分离所分离 的塑料颗粒的电荷的分离工艺和装置。
特定的实施方案能够包括下列特征的一个或多个。该塑料能够是与所 要分离的塑料不同的材料。该塑料能够通过熔体共混由所要分离的塑料制 备。该塑料能够是在另一材料上的漆或涂层。该塑料能够以薄片或粒料的 形式存在。该塑料能够与装料设备的材料相同。
概括地说，在另一个方面，本发明提供了进行摩擦静电分离以分离 ABS与SAN的分离工艺和装置。
概括地说，在另一个方面，本发明提供了进行摩擦静电分离以产生具 有控制组成和性能的富含ABS和富含SAN的产物的分离工艺和装置。
概括地说，在另一个方面，本发明提供了设计用于重新组合富含ABS 和富含SAN的产物以获得具有控制性能的产物的工艺。
概括地说，在另一个方面，本发明提供了进行摩擦静电分离以分离 PC/ABS与阻燃ABS的分离工艺和装置。
概括地说，在另一个方面，本发明提供了进行摩擦静电分离以分离阻 燃HIPS与HIPS的分离工艺和装置。
概括地说，在另一个方面，本发明提供了进行依靠窄表面积与质量比 分布的一个或多个分离工艺的分离工艺和装置。该分离工艺能够包括密度 差改变或泡沫浮选。
概括地说，在另一个方面，本发明提供了进行共混以便抑止由于进料 或工艺变动带来的变化的工艺和装置。
概括地说，在另一个方面，本发明提供了进行共混来合并不同产品料 流以获得控制性能的工艺和装置。
概括地说，在另一个方面，本发明提供了进行挤出配混以便获得均匀 产品，包括具有逐渐变细的目筛的两个阶段的滤网组合筛分以便除去未熔 化的污染物，以便添加添加剂以控制产品性能，和/或添加原生塑料以控 制产品性能的工艺和装置。
概括地说，在另一个方面，本发明提供了设计用来提供按下列顺序排 列的工艺配置的多步工艺和装置：预加工；粉碎；重力浓度分选；按颜色 分选；粉碎；表面积与质量比控制；要求表面积与质量比控制的工艺，比 如摩擦静电分离；共混；挤出和配混。
概括地说，在另一个方面，本发明提供了设计用来提供按下列顺序排 列的工艺配置的多步工艺和装置：预加工；粉碎；按厚度或摩擦分选；重 力浓度分选；按颜色分选；表面积与质量比控制；需要表面积与质量比控 制的工艺，比如摩擦静电分离；共混；挤出和配混。在特定实施方案中， 该工艺能够用于早期去除橡胶或泡沫塑料。
概括地说，在另一个方面，本发明提供了设计用来提供按下列顺序排 列的工艺配置的多步工艺和装置：预加工；按颜色分选，如皮带按颜色分 选；粉碎；重力浓度分选；表面积与质量比控制；需要表面积与质量比控 制的工艺，比如摩擦静电分离；共混；挤出和配混。
概括地说，在另一个方面，本发明提供了设计用来提供按下列顺序排 列的工艺配置的多步工艺和装置：预加工；粉碎；重力浓度分选；按颜色 分选；按厚度或摩擦分选；表面积与质量比控制；需要表面积与质量比控 制的工艺，比如摩擦静电分离；共混；挤出和配混。
概括地说，在另一个方面，本发明提供了设计用来提供按下列顺序排 列的工艺配置的多步工艺和装置：预加工；粉碎；重力浓度分选；按颜色 分选；共混；以及挤出和配混。
概括地说，在另一个方面，本发明提供了设计用来提供按下列顺序排 列的工艺配置的多步工艺和装置：预加工；粉碎；重力浓度分选；共混； 以及挤出和配混。
概括地说，在另一个方面，本发明提供了设计用来提供按下列顺序排 列的工艺配置的多步工艺和装置：预加工；粉碎；重力浓度分选；按颜色 分选；表面积与质量比控制；需要表面积与质量比控制的工艺，比如摩擦 静电分离；按颜色分选；共混；挤出和配混。在特定实施方案中，该工艺 和装置能够进行其中色控制非常重要的分离。
概括地说，在另一个方面，本发明提供了设计用来提供按下列顺序排 列的工艺配置的多步工艺和装置：预加工；粉碎；表面积与质量比控制； 需要表面积与质量比控制的工艺，比如摩擦静电分离；共混；以及挤出和 配混。在特定实施方案中，该工艺和装置能够用来降低废水处理的成本。
概括地说，在另一个方面，本发明提供了设计用来提供按下列顺序排 列的工艺配置的多步工艺和装置：预加工；粉碎；重力浓度分选；表面积 与质量比控制；需要表面积与质量比控制的工艺，比如摩擦静电分离；重 力浓度分选；共混；以及挤出和配混。在特定实施方案中，该工艺和装置 能够用于使用重力浓度分选的最终提纯，包括使用重力浓度分选的各等级 的最终分离。
概括地说，在另一个方面，本发明提供了设计用来提供按下列顺序排 列的工艺配置的多步工艺和装置：预加工；粉碎；表面积与质量比控制； 需要表面积与质量比控制的工艺，比如摩擦静电分离；重力浓度分选；共 混；以及挤出和配混。在特定实施方案中，该工艺和装置能够用于使用重 力浓度分选的最终提纯，包括使用重力浓度分选的各等级的最终分离。
概括地说，在另一个方面，本发明提供了设计用来提供按下列顺序排 列的工艺配置的多步工艺和装置：预加工；粉碎；重力浓度分选；按颜色 分选；粉碎；表面积与质量比控制；需要表面积与质量比控制的工艺，比 如摩擦静电分离；以及挤出和配混。在特定实施方案中，该工艺和装置能 够进行其中进料混合物和加工一致的分离。
概括地说，在另一个方面，本发明提供了设计用来提供按下列顺序排 列的工艺配置的多步工艺和装置：预加工；粉碎；重力浓度分选；按颜色 分选；粉碎；表面积与质量比控制；需要表面积与质量比控制的工艺，比 如摩擦静电分离；和共混。在特定实施方案中，该工艺和装置能够用于其 中薄片材料要用混配机进一步加工的分离。
概括地说，在另一个方面，本发明提供了进行厚度分选以产生独特等 级的聚丙烯的分离工艺和装置。
概括地说，在另一个方面，本发明提供了进行厚度分选以产生独特等 级的ABS的分离工艺和装置。
概括地说，在另一个方面，本发明提供了进行从其它塑料中除去含溴 的塑料的一种或多种技术的分离工艺和装置。该技术能够包括进料来源选 择；重力浓度分选(能够按多个阶段和/或用精确的分离控制来进行)； 按颜色分选；使用能够检测和选择性排出含有溴的材料的设备；摩擦静电 分离；和/或厚度分选。
概括地说，在另一个方面，本发明提供了按一个或多个阶段进行摩擦 静电分离以便回收工程塑料(例如，PC，PC/ABS，PPO及阻燃ABS和HIPS) 的分离工艺和装置。在特定实施方案中，该工艺和装置能够设计用来提供 重力浓度分选和/或按颜色分选。
概括地说，在又一个方面，本发明提供了设计用来选择再生塑料产品 的类型和相对量的工艺和装置。类型和相对量的选择能够作为可回收目标 塑料的源材料的选择和/或可回收目标塑料的的分离工艺和工艺排列的选 择来进行。
特定的实施方案能够提供下列优点的一个或多个。再生加工工厂的布 局能够通过消除一个或多个粉碎阶段而简化。不同类型的耐用品的混合物 的变动性能够用许多方式来抑止。预加工步骤能够用来清除进一步加工的 非目标材料，除去能够损坏或过度磨损粉碎设备的材料，提高混合物中的 塑料的堆密度，和/或减小随时间或进料来源的组成变动性。湿法造粒减 少了所产生的灰尘和粉末的量。还有，获得了更窄的粒度分布和更清洁的 塑料表面。按两个或多个级分的粒度筛分能够用于促进粉末，粉尘和释出 的纸，膜或泡沫体的去除。具有精确的粒度控制的固体颗粒介质能够用于 提供按密度的更精确和快速的分离和更一致的分离。当使用对特定粒度更 有效的方法来分离该粒度范围的颗粒时，能够改进按颜色分选和最终产品 的颜色的稳定的效率。粉碎顺序能够用来减少能量消耗，因为材料造粒所 需的能量与所产生的表面积成比例。通过将更细的造粒保留到后面的工艺 阶段，仅仅对材料的目标部分进行高能量加工。可通过原料来源以及在总 再生工艺中的各加工的排列来控制产物组成。这样能够获得具有独特和所 希望的性能的产物。
根据粒度的分离能够减少通过加工塑料所产生的粉末和粉尘的量。这 通过减少能够被吸入的颗粒而降低了对再生工厂的工人造成的健康风险。 该选择工艺还减少了火灾危险和噪音。
用多种加工生产的塑料产品是一致的，因为原料来源和工艺已经被选 择来产生一致的产品。
在附图和下面的说明书中阐述了本发明的一个或多个实施方案的细 节。本发明的其它特征、目的和优点可从下面的说明书和附图以及权利要 求书中体现出来。

图1是根据本发明的一个方面的分离工艺中的粉碎层次。
图2显示了通过重力浓度分选方法产生的随分离密度分割点而变的 作为溢流报道的颗粒材料的百分率的图。
图3显示了使用单一介质罐的两段密度分离的一个实施方案，其中该 工艺将废塑料分离为三种再生塑料。
图4显示了用应用内循环的三个分离设备产生了两种再生塑料的双 精度密度分离的一个实施方案。
图5举例说明了使用旋流分离器提纯三种废塑料的一个实施方案。
图6显示了根据材料的表面积与质量比选择再生塑料的方法的示意 图。
图7是如在TES分离器中发生的带电粒子在电场中被偏向的图解。
图8显示了在相当于在TES分离器中分离的塑料颗粒的粒度的各种厚 度和直径下的圆片的表面积与体积(与质量成比例)比。
图9是用于材料的高表面积与质量比和低表面积与质量比料流的TES 分离器的一个实施方案的顶视图的示意图。
图10是具有变化电场的TES分离器的顶视图的一个实施方案的示意 图。
图11显示了具有不同有效电场的TES分离器的侧视图的两个实施方 案的示意图。
图12显示了具有用于再生塑料的不同表面积与质量比部分的调节分 离道的单一TES分离器的收集设备的一个实施方案。
图13显示了获得多种再生塑料的两段静电分离器配置的一个实施方 案。
图14举例说明了多种分离工艺的配置实例。
图15显示了引入了厚度/摩擦分类器的分离工艺的配置实例。
图16举例说明了在工艺的早期具有辨色分级机的分离工艺的配置实 例。
图17举例说明了分离工艺的配置实例，其中该工艺使用按厚度/摩擦 分选来产生独立等级的再生塑料。
图18显示了当废塑料含有作为特定密度级别报告的再生塑料时能够 使用的分离工艺的一个配置实例。
图19举例说明了包括两个按颜色分选阶段的一种工艺配置。
图20显示了其中不包括重力浓度分选分离的一种分离工艺的配置实 例。
图21显示了其中在工艺过程中使用两次重力浓度分选，一次作为最 终分离阶段的分离工艺的一种配置实例。
图22显示了其中重力浓度分选作为最终分离阶段仅使用一次的一种 分离工艺配置实例。
图23显示了其中在分离之后没有共混加工的一种分离工艺配置实 例。
图24A举例说明了其中再生塑料不进行配混或挤出的一种分离工艺 配置实例。
图24B举例说明了其中不使用表面积与质量比控制的一种分离工艺 配置实例。
图25显示了用于美国家用电器(white goods)的假想分离策略的图 解。
图26显示了使用在各种速度下的重力浓度分选来分离废塑料的结 果。
图27通过显示随在分离过程中使用的筛网尺寸而变的粒度分布，比 较了湿法造粒工艺和干法造粒工艺。
图28显示了在从办公自动化设备中回收的示例性混合物中发现的不 同塑料类型的密度直方图。
图29举例说明了再生塑料的淘析分离的一个实例的结果，比较了产 率与淘析体系的速度。
图30显示了随淘析系统的速度而变的在示例性再生塑料中的浅色塑 料的百分比。
图31显示了在使用湿密度分离法分离薄片之后从切碎美国冰箱中回 收的示例性ABS薄片的混合物的密度分布。
图32显示了在使用滑槽辨色分级机的实例中随不同粒度范围的原料 缺陷组成而变的产品纯度的曲线。
图33举例说明了用于根据不同的摩擦和弹性性能除去橡胶的设备的 一个实施方案。
图34显示了在造粒工艺之前和之后的两种示例性粒度组的粒度分布 的对比。
图35举例说明了使用在特定表面积与体积比下发现的颗粒的百分率 的两种示例性粒度组的对比。
图36举例说明了在使用厚度/摩擦分选以分离出较高的表面积与体 积比的再生塑料薄片之后的两种示例性再生塑料的表面积与体积比分布。
图37是在造粒之后的示例性轻和重塑料的级分的粒度分布(按厚度 计)。
图38举例说明了各种示例性轻和重ABS产品的复合物的组成与熔体 流速的关系曲线。
图39显示了在ABS产品已通过TES系统和气动锤分离器加工之后的 示例性ABS产品中的轻ABS的百分率与ABS的熔体流动速率的关系曲线。
图40显示了在阻燃和非阻燃HIPS的示例性二元混合物的单精度，双 精度和第三密度分离之后的废塑料组成与溴在PS产品中的百分率的关系 曲线。
图41是从办公自动化设备的示例性分离中回收的HIPS，ABS，PC/ABS 和PC的等级的图，其中再生塑料被显示为废塑料的百分率和随密度而变 化。
图42显示了先后使用双精度密度分离和TES回收HIPS，ABS(阻燃 和非阻燃)，PC/ABS(阻燃和非阻燃)和PC的工艺的一个实施方案的示意 图。
图43A显示了使用TES回收ABS-FR和含有PC和PC/ABS的料流的工 艺的一个实施方案的示意图。
图43B显示了使用TES回收含有PC的产品的工艺的一个实施方案的 示意图。
图44显示了使用TES回收ABS-FR和PC产品的工艺的一个实施方案 的示意图。
图45是说明由图41所示的办公自动化设备的分离所获得的再生塑料 (包括阻燃HIPS，含有PC的两种料流(即富含PC和PC/ABS)，阻燃ABS 和副产物的两种料流)的分布的圆图。
图46显示了示例性阻燃ABS，阻燃HIPS和PC(即PC和PC/ABS)产 品中的杂质百分率与TES分离阶段的数目之间的关系曲线。
图47是显示了当在图42的右侧工艺中不使用双精度密度分离时的阻 燃HIPS，PC(即PC和PC/ABS)，阻燃ABS和副产物的收率的圆图。
图48是由使用双精度密度分离的示例性工艺和不使用双精度密度分 离法的工艺回收的阻燃ABS的组成的图。
图49是由使用双精度密度分离的示例性工艺和不包括双精度密度分 离的工艺回收的PC(即，PC和PC/ABS)的组成的图。
图50显示了在PC(即PC和PC/ABS)再生塑料的示例性料流中的杂 质的百分率与TES阶段的数目的关系。
在各图中的同样的参考符号表示同样的元件。
详细说明
根据本发明的一个方面的塑料再生工艺和装置能够将废塑料的高度 混合料流分离为具有所需纯度的产品。不同的分离工艺具有部分取决于废 塑料的尺寸和性能的不同效率。因此，本发明的分离工艺能够包括对适当 尺寸的废塑料进行特定分离技术，以及本发明的装置能够包括设计用于进 行这种工艺的设备。作为选择，或者另外，该分离工艺能够包括按序进行 多个加工步骤，并且本发明的装置能够包括设计用于进行一些或全部的这 些加工步骤的两个或多个设备。这些工艺的产品以及由这些产品的进一步 处理获得的产品在本说明书中被称为“再生塑料”。
粉碎工艺，这些工艺的排列，以及设计用于进行这些工艺的装置已经 被开发，使得富含塑料的进给料流能够被分离为多种产品和副产物料流。 该工艺和装置能够被用于由工业后和消费后来源获得的各种富含塑料的 料流。这些料流能够包括来自办公自动化设备(打印机，计算机，复印机 等等)，家用电器(white goods)(冰箱，洗衣机等等)，消费电子产 品(电视，盒式磁带录像机，立体声装置等等)，汽车切碎残留物，包装 废物，家用废物，建筑物废物，工业塑件和挤出碎片中的塑料。在本说明 书中，这些材料一般被称为“废塑料”。
废塑料的粒度能够分步减小。图1举例说明了描述这种粒度分步减小 的特征的一般过程，显示了大块材料(粒度I)被逐渐地减小至较小的粒 度(粒度II，III和IV)。
概括地说，粒度I包括最大尺寸低于约75mm的材料，以及对应于从 汽车切碎机或电器切碎机获得的蓬松产物中发现的材料，以及富含塑料的 整件，比如电子产品的那些。材料从粒度I粉碎到粒度II(具有约30mm 最大尺寸的材料)是为了提高堆密度，释出非目标材料，以及产生更均匀 的粒度分布。该粉碎阶段能够在装运到塑料再生工厂中之前进行，以便减 少运输费用和促进释放，如此，初始分离能够提高目标材料的收率。粒度 III材料具有约20mm的最大尺寸。为了实现窄和控制粒度分布，从粒度 II粉碎到粒度III一般在塑料再生工厂或卫星厂中进行。粒度IV材料具 有约8mm或更小的最大尺寸，并且可用于需要控制和高表面积与质量比 的分离。该粒度低于用粒度III材料进行的某些分离的最佳值，因此能够 进行单独的粉碎步骤。一些粉碎工艺能够采用直接来自粒度I到粒度III， 粒度II到粒度IV，或粒度I到粒度IV的薄片。
本发明的塑料再生工艺能够利用按序进行，以便优化效率和产生有价 值的产品组合的多个分离工艺。顺序能够取决于废塑料的来源，粒度和性 能。在特定实施方案中，如果为了获得期望的纯度而需要的话，或如果这 些操作在工艺的不同阶段因为不同原因而需要的话，能够重复一些操作。
在一些实施方案中，根据本发明的分离工艺特征在于包括预加工(P)， 粉碎(R)，重力浓度分选(W)，按颜色分选(C)，厚度/摩擦/浮力分选(TF)， 表面积与质量比控制(SMC)，由窄的表面积与质量比分布增强的分离工艺 (SMD)，共混(B)和挤出(E)在内的操作程序。在下面更详细地描述了这些 操作的每一种。
预加工
预加工包括组织起来以便产生用于进一步加工的富集塑料的一组操 作。由于预加工包括多重操作，所以一些操作能够在遥远的地方进行，而 另一些能够在同一工厂中一起进行。预加工的一个实施例描述在2002年 7月22日提出的临时申请No.60/397,953中，该申请在本文引入供参考。 预加工与粉碎不同，因为预加工常常在遥远的地方或由废塑料供应商进 行，而粉碎更通常包括在塑料再生工厂内。在一个实施方案中，该两种工 艺根据从粒度I到粒度II材料的粉碎来区别。有时候，作为粉碎的一部 分包括的一些操作能够在遥远的地方进行，以及属于预加工的一部分的一 些操作能够在主塑料再生工厂中进行。
进行预加工操作是为了去除或筛选危险物品，去除可能损坏在塑料再 生工艺中后来使用的粉碎设备的材料，增加目标塑料的收率，和/或提高 材料堆密度。另外，预加工能够包括倾向于使材料对于后续工艺更一致的 操作。各种工艺的顺序和引入取决于原材料来源和组成。
在一个实施方案中，预加工筛选和去除危险物品。为了避免污染下游 工艺和避免不利地影响塑料再生工厂中的工人的健康和安全，全部材料在 预加工工厂中筛选，以确保没有与该材料有关的化学、生物或放射性危害 品被输送到塑料再生工厂。在很多情况下，该工艺包括技术员检查，但在 特殊情况下它还能够包括自动化分选。
预加工能够包括去除可能损坏粉碎设备的材料。金属，尤其大块金属 的去除能够有助于延长粉碎设备的寿命。工艺比如空气抽吸，重力浓度分 选，磁选，静电分离设备，涡流分离器，光学分类器，厚度/摩擦分类器 或甚至人工挑选能够用于去除金属。这些工艺的选择将取决于诸如进料中 的金属的量，金属片的尺寸和金属的类型之类的因素。
空气抽吸包括用设备比如气动锤(air-legs)，比重分选台，风动工 作台或除粒机(destoner)进行的工艺。这些工艺能够从废塑料中去除低 密度组分如泡沫体和蓬松物和/或高密度组分如金属。材料比如橡胶还能 够通过这些设备的一些来去除，因为它们具有独特的弹力性能和因为许多 橡胶材料往往比大多数塑料更厚。这些工艺的一种或多种的多个阶段能够 串联地进行，以便改进分离和同时实现轻和重材料的去除。
空气抽吸的效率取决于相对于重力而言的对颗粒的曳力。较薄的颗粒 往往报道比同样密度的厚颗粒更轻。按厚度分选因此改进了空气抽吸的性 能。在以下的实施例1中描述了使用用于从富含塑料的材料中去除金属的 气动锤分离器的一个实例。
重力浓度分选是能够作为预加工的一部分包括的另一工艺。重力浓度 分选可有效地从塑料中去除所有类型的金属，并且可用于从废塑料料流中 分离高密度塑料，比如电路板。与低效工艺比如空气抽吸相比，该淘析工 艺的主要缺点是通常该材料必须在进行到后续干法之前进行干燥。在下面 的实施例2中描述了淘析在从塑料中分离金属以及分离不同密度的塑料 中的应用的一个实例。
提高目标塑料的收率能够是预加工的另一个目标。如上所述，金属的 去除能够提高塑料的收率。另外，可使用诸如按厚度或摩擦分选、空气抽 吸或重力浓度分选来改进目标塑料的收率。
按厚度和/或摩擦分选材料是能够作为预加工操作的一部分使用的另 一工艺。此类分类器能够包括槽厚度分类器，根据厚度和/或摩擦来分离 的辊分类器，对具有长指(finger)的长度进行筛分的分类器，以及利用 橡胶与其它材料相比的摩擦和弹性的分类器。
按厚度/摩擦分选常常能去除可在某些原料流中发现的橡胶或泡沫体 厚块(例如汽车切碎残留物和家用电器的切碎物中的泡沫塑料)。在预加 工过程中去除这些材料改进了目标塑料的收率和有时能够显著提高材料 的堆密度。
按厚度/摩擦分选能够对在预加工(粒度I)或粉碎(粒度II)中发 现的较大颗粒有效。取决于在原材料中发现的厚污染物的类型，按厚度/ 摩擦分选能够对粒度I或粒度II材料进行。在下面的实施例3中描述了 使用厚度/摩擦分选从汽车切碎残留物进料中去除橡胶的一个实例。
除如上所述去除金属之外，重力浓度分选能够用于通过去除密度与目 标塑料的密度大不相同的塑料来改进目标塑料的收率，这也在实施例2 中示出。按厚度/摩擦分选能够改进用于塑料分离的重力浓度分选的效率。 在实施例4中举例说明了用重力浓度分选分选不同厚度级分的一个实例。
预加工的另一个目标能够是在运输之前提高富含塑料的材料的堆密 度。增加堆密度的方法包括粉碎以及去除轻组分，比如泡沫体。粉碎可被 用于预加工。在除去大块的可以损坏粉碎设备的金属之后，粒度I材料能 够被输送到例如旋转研磨机，在那里它被研磨，形成具有比粒度I材料显 著更高的堆密度的粒度II材料。除提高材料的堆密度之外，粉碎段能够 释出污染材料比如泡沫体，橡胶，金属螺钉，纸，等等。该释出材料然后 能够作为预加工阶段的一部分或者作为干法的一部分去除。
预加工的另一个可能的功能是稳定提供给塑料再生工厂的材料的原 料组成的任何变动。实现稳定该变动的方法包括，但不限于，共混，原料 的有目的分离，厚度/摩擦分选，光学分选，和重力浓度分选。
从预加工操作中排出的材料能够一起共混，获得输送给塑料再生工厂 的均匀材料的批料。如果在预加工工厂的原料是相对均匀的，该策略能够 是有效的，但如果在大于积累用于共混的材料量所需的时间的期间内原料 显著地改变，这可能是失效的。
有目的分离还可以用于改进输送给塑料再生工厂的材料的一致性。单 一原料类型能够分批地运送到能够加工这些类型的材料的塑料再生工厂。
如实施例6所示，按厚度/摩擦分选还可以用于稳定预加工产物的组 成。来自某些原料的塑料往往比来自其它原料的塑料更厚。即使所有原料 被掺杂，进入预加工，按厚度/摩擦分选常常能够从各种来源分离各种类 型的塑料。
光学分选，比如按颜色或对比度分选，还可以稳定供给塑料再生工厂 的进料的组成。来自某些原料的塑料往往具有与来自其它原料的塑料不同 的颜色。即使所有原料被掺杂，进入预加工，按颜色分选也能够从各种来 源分离各种类型的塑料。
如实施例5所示，重力浓度分选是常常能够稳定进入特定工厂的进料 组成的另一方法。一定类型的原料往往含有具有一定密度的塑料，而变动 的密度分布将反映变化的塑料组成。如果除去密度高于或低于目标塑料的 塑料，那么能够稳定供给塑料再生工厂的原料。
如上所述，预加工操作能够位于塑料再生工厂或位于其中原料作为来 自其它操作，比如用于金属回收的汽车或家用电器切碎的副产物形成的地 点。
粉碎
粉碎典型地包括被安排用来完成各种任务的在塑料再生工厂的前段 的一种或多种工艺。粉碎能够用于除去可损坏粉碎设备或能够不利影响下 游分离工艺的金属，减小塑料粒度，以便释出许多非塑料，产生相对窄的 粒度分布，以及可以稳定输送给下游工艺的材料的组成。
在一个实施方案中，在塑料再生工厂接收的粒度II材料首先通过设 计成小心地保护将材料减小至粒度III的造粒机的系列单元操作。这些操 作能够通过使用以上在预加工中所述的金属去除设备从富含塑料的原料 中除去铁或非铁金属来开始。这些操作主要地集中于去除具有可损坏或快 速磨损粉碎设备的足够大的粒度的碎片。虽然在如上所述的预加工过程中 可以已经去除大量的金属，但也可以存在其中不进行预加工、或任何预加 工不包括金属去除、或金属去除有限的情况。还可能的是，对预加工阶段 仅存在有限的控制-例如在预加工由原料供应商来进行的场合。另外，去 除在预加工中没有除去的较小的金属碎片能够有助于改进下游分离工艺 的效率和减少下游分离工艺的维护。
在金属去除以后，粒度II(或粒度III)材料能够供应给造粒机，它 将粒度减小至绝大多数非塑料从塑料中释出的程度。该粒度(粒度III或 粒度IV)和粒度分布能够通过适当选择造粒机筛网和通过在以稍微小于 造粒机筛网的最大尺寸造粒之后进行筛分来控制。在该筛分时的任何筛上 物能够再供料给造粒机。
粒度III或粒度IV材料的最小尺寸能够通过空气抽吸或粒度筛分来 控制。小于上筛的不同粒度级分在造粒后通过筛分来分离。将该粒度级分 供料给特定调节用于不同粒度级分的抽吸器。非常小的细颗粒与泡沫体， 纸，和蓬松物一起被去除。在进一步加工之前，来自这些抽吸步骤的富含 塑料的产物能够重新组合。
用于粉碎的一种特别有效的方法被称为湿法造粒，它能够减少粉尘和 粉末的形成，获得更窄的粒度分布和更清洁的表面。在实施例7中描述了 湿法造粒的一个实例。
材料组成的稳定能够是粉碎的另一个功能。即使组成在预加工期间被 稳定至一定程度，通常还会存在能够在粉碎过程中进一步消除的一定变动 性。诸如按厚度/摩擦分选，按颜色分选，或共混之类的工艺可用于稳定 供给下游工艺的材料的组成。
重力浓度分选
在塑料与塑料之间能够不同的固有物理性能之一是密度。塑料的密度 典型地是低于1.0g/cm3到超过1.7g/cm3。表1列出了在来源于耐用品 的原料中发现的几种普通塑料的密度范围。
表1：在耐用品中的普通塑料的密度
  塑料类型 典型密度范围 聚丙烯(PP) <1.0 聚乙烯 <1.0 聚苯乙烯(GPPS) 1.0 PP(填充滑石或CaCO3) 1.0-1.1 HIPS 1.04-1.07 ABS 1.04-1.12 尼龙6或66 1.13-1.14 PC/ABS 1.12-1.15 HIPS-FR(V-0) 1.15-1.16 PC/ABS-FR 1.17-1.18 PC 1.2 ABS-FR 1.21-1.23 PET >1.2 PBT >1.3 PVC >1.3 缩醛(POM) >1.4
这种宽密度范围包括了具有相当窄的密度分布的各种塑料类型。按密 度分离能够有效地将塑料的高度混合料流分割为含有数目大大减少的塑 料组分的两个或多个料流。更简单的混合物的形成能够改进混合物的一致 性和使它们更有效地通过下游工艺来分离。有时候，单独的密度能够用于 充分地分离既定类型的塑料。
有许多通过密度分离材料的方法。此类方法通常特征在于利用液体作 为通过浮力差分离塑料的悬浮介质和使用诸如沉降槽、重力浓度分选设备 和旋流分离器之类的构件。
在一个实施方案中，水能够用作液体悬浮介质。轻质产物比如聚烯烃 类(PP和PE)和泡沫塑料将漂浮在此类悬浮介质的顶部。密度高于液体 介质的颗粒将沉下。为了方便起见，密度低于水的富含塑料的料流称为A 产物。密度范围逐渐增高的材料称为B，C，D，E和F产物。这些产物各 自的指定密度范围是任意的，但该指定常常以用于分离特定原料中的塑料 的最有效的密度分割为基础。为了把比重超过1.0的塑料彼此分隔开来， 可以采用诸如使用高密度液体、溶液或悬浮液的旋流分离器之类的设备。 使用水或高密度液体，溶液或者悬浮液的重力淘析器还可以用于分离比重 超过1.0的塑料。
湿淘析根据不同组分的不同沉降速度来分离。湿淘析能够用上升的流 体流进行或在离心力场中进行。用上升水流分级机或缩短圆锥旋流分离器 的湿淘析是优选的技术。
旋流分离器可用于按密度分离塑料。在旋流分离器中分离的塑料薄片 的尺寸不象由淘析分离的那些那样严格要求。为了获得有效和相对窄的密 度分割，然而，粒度分布优选是相对窄的和精细颗粒的量优选是最少的。 如果在重力浓度分选中表面积与质量比小，可能是有利的，因为附着的气 泡能够改变塑料薄片的表观密度。然而，如果该薄片大于约20mm，运输 可能困难和污染物不能充分地从目标塑料中释出。在一些实施方案中，对 粒度III塑料薄片进行使用旋流分离器的重力浓度分选。
在耐用品的料流中，一般具有几种不同类型的塑料，包括密度范围不 同的许多种。能够有效地应用多个密度分离阶段来获得多个含有一种或多 种塑料类型的中间产物料流。典型地，第一密度分割使用水进行。水在第 一分割中使用，因为第一阶段可用于最初润湿和冲洗材料。水能够除去可 改变高密度分离的性能的一些附着的粉末和尘垢。第一阶段分离往往也是 比较容易的分割，因为很少有塑料在水的密度的上下0.04g/cm3范围内。
用水作为密度浴的分离的相对容易使得在该分离阶段有较高的通过 量，例如，如果所有分离器的尺寸是相同的。如果全部设备具有相同的尺 寸，维护能够被简化。
由在水中的密度分割获得的轻质产物典型地是聚烯烃类和泡沫体。该 A产物能够在如下面所述的那些的阶段中进一步加工。密度高于水的塑料 一般被送至在升高密度下的第二密度分离器。
第二密度分离器典型地被设定在用于分离第二密度分组的材料的密 度下。该分离中报告为轻质产物的该分组被称为B材料。该B材料能够在 如下面所述的那些的阶段中进一步加工。密度更高的材料还能够在后续密 度分离器中在逐渐增高的密度下加工，以便获得C，D，E，F和G产物。 这些更高密度的产物然后能够如下所述进一步加工。
在更高密度下的密度分离使用盐溶液或固体颗粒的悬浮液进行。在一 些实施方案中，该分离使用固体颗粒的悬浮液进行。使用固体颗粒悬浮液 代替盐水溶液作为密度增加物能够具有几个优点。固体颗粒在处理之后能 够相对容易地从水中除去，这大大地简化了水处理操作。当固体悬浮液用 作密度增加物时，还能够改进产物塑料的表面清洁度。除了固体颗粒的磨 损性质清洁塑料表面之外，最终的冲洗阶段能够有效从表面去除固体颗 粒。
当固体颗粒已经被分类，使得它们具有控制粒度分布时，密度分选能 够在升高的密度下使用。较大的固体颗粒可能在旋流分离器中沉降太快。 较小的固体颗粒在加工之后可能更难于去除，并且因为它们可能易于在液 体悬浮液中诱发发泡。
精确的密度分割能够使用介质来实现。图2显示了在不同分离密度下 作为溢流报道的颗粒材料的百分率的一个实例。该分布的EP(定义为在 25％的作为底流报告的材料和75％的作为底流报告的材料之间的密度差 的一半)是大约0.008g/cm3。图2说明了使用密度控制来分离具有非常 相似的密度的不同塑料类型的一个实例。
当由单个进料罐进给致密介质时，分类固体介质的使用也使得可以应 用两段密度分离。固体颗粒在旋流分离器的重质产物出口的浓度典型地大 于它在轻质产物出口的浓度。因此，能够使第二阶段旋流分离器的进料密 度与第一阶段中的密度相比逐渐变小或增大。仔细的介质分类可以控制从 第一段到第二段的密度增量。
来自第一旋流分离器的底流具有稍微高于进料的密度，以及来自第二 旋流分离器的底流具有稍微高于来自第一旋流分离器的溢流的密度。如图 3所示，通过控制单一混合罐中的介质浓度，该两段分离能够用于将材料 分离为三种产品料流(A、B和C)。
图4显示了另一密度分离方案，双精度密度分离法(DPDS)，其中使用 具有内循环的三个分离装置产生了两个产品料流。如实施例9所举例说明 的那样，该构型能够导致改进的分离，该实施例描述了该构型用于改进在 实施例8中所述的分离的用途。与在图3中所示的构型一样，能够用单个 密度罐控制密度。第二阶段设备能够是旋流分离器或其它的设备，比如在 US专利No.6,238,579中进一步描述的cyvors，该专利在本文引入供参 考。
在某些情况下，能够有效地使用更简单的重力分离系统，比如不需要 致密介质而能够实现适当分离的淘析系统。如果在所要分离的塑料的密度 之间具有宽的分裂，那么淘析特别有效作为分离技术。在淘析之前按厚度， 颜色和尺寸分离能够用于改进分离的效率。淘析往往适用于大于约10mm 的颗粒。实施例10描述了使用重力浓度分选将A和B塑料与高密度塑料 分离的一个实例。如实施例10所示，来自重力浓度分选系统的轻质产品 一般含有A塑料和B塑料以及少量的密度更高的塑料。还能够存在痕量的 细粒金属。能够在淘析之前或之后在旋流分离器或者沉降槽中使用水将A 塑料与B塑料和密度更高的塑料分离。能够使用密度分离技术如致密介质 旋流分离器，另外的淘析阶段，或仔细调节使用水作为液体介质的改良旋 流分离器，将B塑料与密度更高的塑料分离。其它的分离技术，比如按颜 色分选，按厚度或摩擦分选，或者用依靠窄表面积与质量比分布的技术的 分选也能够有助于将B塑料与C塑料分离。
图5显示了能够不用致密介质就可分离A、B和C塑料的旋流分离器 配置。在该配置中，以使得它们具有短或无圆锥体部分的方式改良的两个 旋流分离器置于两个标准旋流分离器之前。在第一改良旋流分离器(MH1) 中，去除进给该系统的任何残留金属。金属沉积在改良旋流分离器的底部， 直到打开底部去除金属为止。另外，小的开孔能够使金属通过改良旋流分 离器的底部连续排出。该出口优选进行加压，以便使下游旋流分离器适当 和一致地运行。
在第二改良旋流分离器中，出口做成足够大，使得几乎所有剩余C 塑料与大部分B塑料一起排出。该料流能够被输送到另外的重力分离系统 比如淘析器或致密介质旋流分离器。另外，它能够转送至诸如按颜色分选， 厚度/摩擦分选或依靠窄的表面积与质量比分布的工艺之类的工艺。
几乎所有A塑料和一些B塑料然后输送给标准旋流分离器(SH)，它能 够被调节，以便获得几乎纯的A料流和含有所有剩余B以及一部分A材料 的重质产物料流。纯A料流一般被输送给诸如按颜色分选，按厚度/摩擦 分选或依靠窄的表面积与质量比分布的工艺之类的工艺。来自SH的重质 产物料流能够被再循环到系统的进料中，与来自MH2的重质产物合并，或 单独输送给诸如按颜色分选，按厚度/摩擦分选或依靠窄的表面积与质量 比分布的工艺之类的工艺。该方案能够包括改良和标准旋流分离器的附加 阶段，它们可被调节，以产生其它数目的不同纯度的产品料流。
在如以下实施例11所示，在重力浓度分选之前的按颜色分选可改进 淘析的效率，以及在按颜色分选之前的重力浓度分选能够改进按颜色分选 的效率。
重力浓度分选能够用于除了不同类型的塑料的分离以外的许多目的。 例如，如在实施例12中所证明，重力浓度分选可用于分离相同塑料类型 的不同等级。
在要求窄的表面积与质量比分布的分离技术已经按类型提纯塑料之 后，可以使用重力浓度分选来分离该类型的一些塑料，以便提供改进的产 品性能与高产率。例如，需要窄的表面积与质量比分布SMD的分离技术(例 如摩擦静电分离)可以用来从原料混合物中浓缩ABS和SAN共聚物，然后 ABS和SAN浓缩物可以进给重力浓度分选系统，以便分离无填料的，低密 度ABS与较高密度SAN与更高密度、高度填充(例如阻燃)的ABS。这是 有利的，因为它能够改进ABS和SAN类塑料的收率和减少所需的SMD分离 器的数目。类似系统适用于高抗冲聚苯乙烯(HIPS)，聚苯醚与HIPS的共 混物，和阻燃HIPS。在SMD纯化法按类型浓缩材料之后的重力浓度分选 例如提供了选择性设定用于该类型内的各塑料等级的密度分割点，而不是 兼顾用来提供在下游使用SMD按类型分离的高产率的低密度HIPS和低密 度ABS的混合物的分割点。
重力浓度分选还可以用于促进下游工艺。例如，当在原料混合物中仅 有数目较少的组分时，一些分离工艺能够很好地发挥作用。重力浓度分选 能够通过减少混合物中的材料种类而有助于此类工艺。另外，重力浓度分 选可用于为下游工艺提供更一致的材料。当它们的进料组成稳定时，静电 分离，按颜色分选和其它工艺能够更有效。密度分离可以是稳定混合物中 的组分类型的有效技术。
湿式重力分选技术被认为包括干燥系统。粒度I和II颗粒通常用振 动筛选干燥。粒度III和IV可以用振动筛选系统或用离心干燥机干燥。 能够获得几种离心干燥机。具有静态圆筒筛的种类垂直定向，或是倾斜的， 其中排料点一般高于进料点。这些干燥器具有中心转动轴，它可以使对象 材料在圆筒筛的内部来回运动和向上朝排料口运动。流体透过筛网和在环 形贮室中收集。在一些实施方案中，根据粒度和需要的干燥水平，能够对 湿式分选系统的各排料使用机械干燥器。在致密介质系统或洗涤系统中， 通常在一个干燥步骤中去除致密或洗涤流体，随后是冲洗操作和第二干燥 步骤。
除了机械干燥器以外，有可用于制备供后续工艺用的材料的各种热干 燥机。粉碎系统还可以通过经由机械功为许多塑料赋予热能而用作干燥 器，因此用一次操作完成了两个目的。空气干燥剂干燥系统是使用干燥剂 材料干燥空气，进而干燥对象材料的各种热力干燥系统。该干燥剂随后在 热力过程中被重新干燥。
依靠表面积与质量比分布的许多分离工艺比如密度差改变和静电分 离被极低表面水分所大大改进，它们常常需要热力过程。
按颜色分选
大多数的进料物质将包括一些不同颜色塑料的混合物。颜色不正常的 塑料可能是具有不同颜料、其它类型的塑料、或者不需要的污染物的相同 类型的塑料。为了制备具有一致颜色的高纯度塑料产品，需要清除任何颜 色不正常的污染物。
按颜色分选是通过光检测和去除颜色不正常的组分来工作的单元操 作。不正常颜色可能够是颜色的实际改变，或可能是如用黑白照相机及照 明设备与滤色器的某些组合观测到的色调反差。商购辨色分级机可以用来 对颗粒状材料如塑料完成该功能。这些装置能够被设计成检测和清除在运 输带上或从斜溜槽滑下的塑料中的缺陷物。
运输带辨色分级机能够对高缺陷水平和相对大的颗粒(粒度I，II或 III)有效。效率和通过量随粒度增加而改进，直到粒度增加到难以在皮带 上均匀输送和分配颗粒的程度为止。颗粒沿着皮带被输送，在皮带的末尾 排出，所以用带式辨色分级机的分离能够与颗粒的摩擦、粘合或弹性特性 相对无关。带式辨色分级机一般只能检测颗粒单面的不正常颜色。如果需 要完全清除上漆或涂层颗粒或具有不正常颜色斑点的颗粒很重要的话，这 能够成为问题。
滑槽辨色分级机能够适用粒度II，III或IV薄片。较大的薄片粒度 可能更加难以输送，而较小的薄片可能更加难以清除(如果也不清除出良 好的薄片的话)。滑槽辨色分级机能够适当地处理大的不正常颜色组分， 但它们也适用较小的不正常颜色组分。它们通常还可以检查颗粒的两面。 滑槽辨色分级机能够有效地作为可去除少量的不正常颜色缺陷物的清洁 阶段。按颜色分选适用均匀粒度的较大薄片。按颜色分选因此能够适用于 粒度II或粒度III。实施例13和14描述了对不同粒度薄片采用不同设 备的使用按颜色分选的两个实例。除了将特定颜色的产品分离为浅色或深 色料流或特定颜色的料流的功能以外，按颜色分选可用于分离不同类型的 塑料。实施例15描述了使用按颜色分选来改进产品塑料的纯度的一个实 例。
按厚度、摩擦或在空气中的差示终端速度或阻力来分选
可以用于彼此区分不同类型的塑料以及区分不同类型塑料与污染物 的材料的其它特性是塑料的厚度以及材料的摩擦、粘合或弹性性能。所有 这些性能在本说明书中按单一类别分组，因为在某些情况下它们能够使用 相似或相同的单元操作来进行分离。
在不同部件中的不同类型的塑料往往具有不同的厚度。在诸如汽车切 碎残留物之类的原料中的塑料往往是非常厚的，而在电器中发现的塑料往 往是较薄的。在既定原料内，不同类型的塑料能够以不同的厚度存在。例 如，与更硬的材料如ABS相比，低模量材料如聚丙烯往往是在更厚的部件 中。
不同等级的既定塑料类型也能够出现在具有不同厚度的部件中。例 如，来源于挤塑片材塑料的热成形塑料往往比注塑塑料要薄。因为挤出级 和注塑级具有不同的性能，按厚度分选能够分离不同等级的既定塑料。污 染物比如橡胶和泡沫体往往比大多数的塑料部件要厚。
取决于在进给料流中的塑料和污染物的类型，按厚度和/或摩擦分选 可用于在工艺的许多阶段分离塑料。用于此类分离的一些设备包括辊分类 器，槽分类器，具有长槽或重叠的指(finger)的筛分设备，依靠材料的 摩擦和/或弹力差的分类器，或根据颗粒的表面积与质量比分离的设备。
辊分类器通过让单一(singulated)材料料流向下经过倾斜的反转辊 (该辊以离开辊之间的间隙的方向向上旋转)来运行。辊之间的间隙一般 从近端(进料器处)向远端(远离进料器)拓宽，使得较薄的材料在接近 近端的级分中结束，而较厚的级分在远端结束。
除厚度之外，辊分类器还根据摩擦和/或弹性特性来分选。诸如橡胶 之类的材料能够附着于辊，因此即使它们足够薄也难以从间隙之间下落。 橡胶往往还能够在辊上反弹，使得它不能以单纯根据厚度的任何级分来报 告。有时候，厚橡胶颗粒甚至可以被阻滞在旋转辊的附近，使得厚橡胶颗 粒能够作为在辊分类器的近端收集的薄级分报告。
槽分类器典型地包括沿旋转圆柱形鼓轮轴向排列的一定厚度的长槽 缝。样品被进给旋转鼓轮。比槽缝更薄的材料能够通过槽缝从鼓轮中排出。 较厚的材料一般通过旋转鼓轮的末端去除。
还可以使用依靠材料的摩擦和/或弹力差的设备。一种此类设备是滑 槽，它在上端具有罩和具有沿滑槽分布的收集设备。能够从滑槽自由流下 的颗粒不被捕集，而由于摩擦和它们的弹力特性倾向于反弹的颗粒被捕 集。实施例16说明了使用此类设备的一个实例。
还能够使用依靠在空气中的终端速度或阻力差与摩擦和弹力性能的 结合的设备。风动工作台(air table)例如将材料分离为薄级分和厚级 分，同时将橡胶和泡沫体转移到仅含有最薄的塑料的料流中。含有橡胶和 泡沫体的级分能够进一步按厚度分选(例如用辊或槽分类器)，以回收富 含塑料的产品料流和富含泡沫体和橡胶的料流。
按厚度，摩擦或弹力分选常常能够通过使用两个或多个阶段的相同或 不同类型的分离设备来改进。这些阶段可以接连地排列，或者其间相隔一 个或多个其它的分离设备。包括在设备之间再循环在内的各种选择也是可 行的。
根据它们的表面积与质量比分离材料的工艺在有时候能够用于按厚 度分选材料。当其它尺寸是相同的时，较薄的材料倾向于具有更大的表面 积与质量比，所以此类工艺能够分离薄材料与厚材料。此类工艺包括空气 抽吸重力浓度分选或在这里对于根据窄的表面积与质量比分布的分离所 述的任何工艺。能够更有效地使用按厚度分选的其它方法，和在很多情况 下按厚度/摩擦分选用于实施那些工艺。
按厚度/摩擦分选能够布置在塑料再生工艺中的各个位置，以便实现 各种分离目标。当塑料薄片在特定粒度范围内时，通常适用按厚度和/或 摩擦分选。如果薄片的粒度与厚度一样小，按厚度分选不是有效的。另一 方面，如果薄片太大，由薄的塑料制成的碎片能够弯曲，使得它们实际上 作为厚材料来报告。在一些实施方案中，粒度III是适用于按厚度和/或 摩擦分选的粒度，虽然粒度II和IV也能够适用于特定类型的原料。
如果在密度分离之前使用，按厚度/摩擦分选能够去除可在许多密度 分割物中出现的成问题的橡胶。如果橡胶出现在有限的目标塑料密度分割 物中，按厚度/摩擦分选能够布置在密度分离之后。
在按颜色分选到消除残留污染物之后，按厚度/摩擦分选还可以在按 颜色分选之后使用，以便分离高表面积/质量比塑料与低表面积/质量比塑 料，或者使料流富集特定类型或等级的塑料。
实施例17-19描述了使用按厚度/摩擦分选作为塑料薄片的混合物 的分离技术的实例。
表面积与质量比控制
许多塑料分离工艺能够通过控制所要分离的塑料的表面积与质量比 来改进。静电分选伴随有以与电荷质量比(它被假设为与表面积与质量比 成比例)成比例的量偏转的颗粒。泡沫浮选和密度差改变也取决于塑料的 表面积与质量比。
很多方法可用于控制表面积与质量比分布。使用诸如槽分类器或辊分 类器之类的设备的按厚度分选能够产生具有更窄的所定义的表面积与质 量比分布的料流。其它的技术比如风动工作台和空气分类器(部分依靠颗 粒在空气中的表面阻力)也能够用于将混合物分离为具有更窄的表面积与 质量比分布的料流。具有小的表面积与质量比的大的颗粒能够被造粒，使 得它们获得较大的表面积与质量比。具有过高表面积与质量比的颗粒(细 粒)能够通过筛分、摇床(tabling)分选或风选来去除。
为了获得最窄的表面积与质量比分布，有必要通过多个阶段或通过结 合两种或多种表面积与质量比控制技术来分离料流。尤其有用的是对具有 中间表面积与质量比的级分应用多个加工阶段。
如图6所说明，薄的级分能够在采用来自粒度III到粒度IV的材料 造粒的第二阶段之前去除。通过使用规定尺寸的造粒机筛网小心地控制由 造粒机获得的粒度。为了进一步控制粒度分布，能够任选筛分造粒机产物， 以便分离出最大颗粒并再循环到造粒机。薄的级分绕过造粒机，并再加入 刚好在用空气抽吸或筛分去除细粒之前的粒度IV材料的料流中。除去了 细粒的合并料流然后能够被输送至需要小心控制表面积与质量比分布的 下游分离工艺。此类方法的一个实例描述在实施例21中，并在图36中进 行了图解。
在造粒之前去除薄级分能够降低造粒所需的能量以及降低在该造粒 步骤中产生的粉末的量。因为给定尺寸的薄材料具有较高的S/V，所以它 们的造粒可能比更厚的材料的造粒造成更高的相对粉末损失。
该造粒阶段还可以把化为热的能量加给薄片材料。该热往往驱散了水 分。如下所述的静电分离工艺优选一致干燥的进料，因此该造粒步骤能够 用于提供进给该工艺的材料的水分含量的某些一致性。
该造粒阶段还可以用于为造粒薄片产生大量的清洁表面积。清洁表面 典型地通过暴露显示了未因表面污染的存在而改变的表面的真实性能的 表面而有助于进一步加工。
实施例20-23描述了获得更窄的表面积与质量比分布的方法。
依靠窄的表面积与质量比分布的工艺：静电分离
不同类型的塑料能够根据它们的相对静电充电特性来分离。此类设备 的实例包括，例如，其中带电粒子经过电场落下的设备和其中运输带上的 颗粒被吸引到以它们的电荷为基础的电位的设备。主要的静电分离技术之 一被称为摩擦静电分离(TES)。
TES是相对简单的技术。当在TES分离器中它们与其它颗粒接触或与 加工设备的部件接触时，颗粒通常获得或失去电子。这种通过接触或摩擦 的带电荷被称为摩擦带电，这进一步描述在US专利No.6,335,376中， 该专利在这里引入供参考。
带电粒子在通过TES分离器中的高压电场时根据它们的电荷质量比 而偏向。例如，通过水平电场垂直地下降的具有零初速度的颗粒以与该颗 粒的电荷质量比成比例的量水平地偏向。实际上，该偏向为几个厘米到半 米或更多。图7用图解法显示了带电粒子在这种分离器中的偏向。
在TES中遇到的困难之一是在任何种类的混合物中具有电荷质量比 的分布。这意味着，在经过电场降落之后也将具有颗粒偏转的分布。该分 布越宽，就越不太可能分离不同类型的材料。为了获得具有高纯度产物的 一致分离，有必要控制进给TES分离器的颗粒的电荷质量比。
决定颗粒偏转的分布的电荷与质量比分布包括来自电荷/表面积分布 的贡献和来自表面积与质量比分布的贡献。为了获得一致和充分的分离， 控制这两个分布可能是重要的。
在US专利No.6,452,126(在这里引入供参考)中描述的中介摩擦 静电分离更一致和有效地使与消费后塑料一样复杂和多变的混合物中的 塑料带电荷。中介(mediation)通过将被称为介质的额外组分加入到混 合物中来控制所要分离的颗粒的单位表面积的电荷。以使得在所要分离的 组分上的电荷仅仅通过它们相对于介质的充电能力来控制的这种过量将 介质加入到混合物中。
该表面积与质量比分布应该也是窄的，以便用TES分离器获得可能达 到的最好结果。在复杂的料流比如来自耐用品的混合塑料中，具有导致宽 分布的表面积与质量比的粒径和颗粒厚度的分布。例如，图8显示了在相 当于在摩擦静电分离器中分离的塑料颗粒的粒度的各种厚度和直径下的 圆片的表面积与体积(与质量成比例)比。对于给定的圆片直径，薄颗粒 的表面和容积之比要比厚颗粒的高得多。
在控制表面积与质量比的设备中，通常，回收了具有窄表面积与质量 比分布的两个或多个级分。这些级分能够被输送到已经具体调节用于给定 表面积与质量比的TES分离器。对于某些料流来说，根据静电的分离能够 用于从金属(即快速失去电荷的导体)中分离粒度I或粒度II塑料(即能 够持有电荷的绝缘体)。对于更复杂的分离，当存在两种以上的组分时， 或者当不同塑料组分的相对量改变时，可能出现其中具有宽的电荷与质量 比分布的困难。
按静电分选的原理依靠颗粒在电场的影响下的偏向。该静电力与颗粒 上的电荷成正比，而颗粒的加速度与力除以质量成正比(F＝ma)。这意味着， 由于电场的颗粒的加速度与单位颗粒质量的电荷成正比。这进而意味着， 由电场引起的偏向与单位颗粒质量的电荷有关。如果具有宽分布的电荷与 质量比，那么将具有宽分布的由电场诱发的偏向，结果不利地影响了分离。
塑料薄片能够持有的电荷与它的表面积成正比，所以塑料-塑料分离 的成功能够取决于在所要分离的材料中存在的窄的表面积与质量比分布。 用于获得窄的表面积与质量比分布的策略在这里就表面积与质量比控制 来进行论述。
除了获得窄的表面积与质量比分布之外，希望能够使颗粒充分和一致 地带电荷，以便获得窄的电荷与质量比分布。在塑料薄片的复杂混合物中 的薄片上的电荷能够用许多方式来控制。
TES设备依靠使进给TES装置的进料中的塑料一致和均匀地带电的方 法。用于这种电荷控制的一种方法是如在以上引入供参考的US专利No. 6,452,126中所述的中介。如在2002年7月22日提出的临时申请 No.60/397,980中所述，各种各样的技术能够用于控制塑料混合物上的电 荷，该申请在本文引入供参考。
导电介质还可以用作电荷控制的方法。可通过将炭黑，钢纤维，或钢 球加入到塑料中制备的导电介质能够制成在TES装料设备中衬里的片材。 此类片材被称为特制的介质片材(TMS)。对于有效作为摩擦电分离的充电 介质的TMS，在TMS中使用的材料必须能够在适当的长时间内一致地将混 合物组分充电至相对高的和规定的水平。将塑料充电到高水平的能力可通 过适当选择中介材料来完成。然而，此类材料常常是绝缘体，所以它们能 够快速地达到电荷饱和。一旦中介表面充满电荷，它不再能使混合物组分 一致地充电。
一致的充电能够通过选择使电荷从其与混合物的接触表面上被移开 的TMS材料来获得。这能够通过将组分加入到绝缘体中，以使其导电性增 加来实现。实施例25描述了制备和评价由导电介质产生的TMS的一个实 例。
因为低和高表面积与质量比料流的表面积与质量比是不同的，所以当 通过相同的电场时，颗粒的偏向是不同的。高表面积与质量比颗粒比低表 面积与质量比颗粒的偏向程度更大。如实施例24所述，因此可以使用不 同的电压来获得高纯度产物。
高表面积与质量比(L)和低表面积与质量比(H)料流能够被送至独 立的TES分离器。如图9所示，在两个分离器中的荷电板上的电压能够通 过相同的电源，同时改变板间距，使得产生不同的电场来控制。独立和可 控制的电场还可以通过两个分离器使用独立的电源来获得。
不要求具有仅仅两种具有不同的可控表面积与质量比的料流。用某些 类型的表面积与质量比分离设备或用多段表面积与质量比分离设备，能够 获得具有更窄的表面积与质量比的三种或更多种料流。因此，在一些实施 方案中，TES分离器能够具体地调节用于各个级分。
如图10所示，在无穷数目的S/m级分的极限情况下，能够提供具有 连续改变的电场的单个分离器。在这种情况下，将具有最低表面积与质量 比的材料进给其中各板相距最近的TES分离器，而具有最高表面积与质量 比的材料进给其中各板距离最远的TES分离器。具有中间表面积与质量比 的材料在中间位置进给。
电场对颗粒偏向的效果能够使用其它技术来控制。在电场中的下降时 间(它决定施加多久的力于带电粒子)能够通过使用更短的板来改变。因 为具有低初速度的颗粒下降相同的距离比快速移动的颗粒要花费更久的 时间，所以在电场中的下降时间能够显著地受升高或降低其中相对于电场 的起点的颗粒下降的位置的影响。下降颗粒所经历的有效电场还能够通过 改变板的角度来控制。图11显示了具有不同效率的电场的TES分离器的 侧视图。具有较高的表面积与质量比的颗粒需要效率较低的电场，因此相 对于垂线的角度是更大的。该控制方法的一个优点是该角度能够比在板之 间的间隙、下落高度或板长度更容易调节。
改变下降颗粒所经受的有效电场的另一个方法是将介电材料插入到 板之间的电场中。通过将介电材料插入到电场，能够有选择地降低电场的 强度。例如，预定厚度的PVC的片材能够以使得不干扰下降颗粒的方式在 带电板之间插入。PVC片材在其中需要较低电场的端部能够是更长的(在 颗粒下落的方向上)，而在其中将较低的表面积与质量比颗粒进给分离器 的分离器的宽度部分中更短或不存在。这样，该分离器能够简单地通过改 变介电片材的垂直位置来调节。另外，能够使用在低表面积与质量比颗粒 下降的分离设备的端部较薄和在高表面积与质量比颗粒下降的设备的端 部较厚的可变厚度电介质。另外，能够选择具有基本上消除了板之间的电 场的厚度的介电材料，这样，减少了下降颗粒经过电场的时间量。厚电介 质能够从电场的顶部插入，以便将电场的上部部分地阻挡在适于控制给定 材料的偏向的所选择的落高。
能够在TES之前的工艺的位置进行表面积与质量比控制。表面积与质 量比分离能够在总工艺的早期或刚好在TES之前进行。刚好在TES之前的 表面积与质量比控制简化了材料的早期加工，因为许多早期加工技术不太 多地依靠颗粒的表面积与质量比。表面积与质量比控制技术还可以在TES 之后使用，虽然在该情况下，该技术用于分离而非表面积与质量比控制。
表面积与质量比控制能够与TES分离器结合，比如如图10所示。考 虑了一种产生了连续的表面积与质量比分布的表面积与质量比分离器。此 类分离器能够是辊分类器或真空比重分选台，比如由Forsberg， Inc.(Thief River Falls，Minnesota)制造的那些。此类设备的输出物能 够沿着TES分离器的顶部的长度分布和由振动盘式给料机进给TES分离 器。它还可以不使用振动盘式给料机而直接进给。
有时候，来自表面积与质量比分类器的非常薄或非常厚的级分能够是 不希望有的。例如，往往较厚的橡胶颗粒能够集中在可在TES之前或之后 去除的料流中。
在进给TES许多不同的预装进料时，这些进料能够用单个振动式给料 器分离成不同的料道。另外，能够使用多个振动式给料器。材料能够暴露 于电荷控制介质，然后各不同的S/M级分能够进给各分离器，这些分离器 被精确地调节电场，以便以适当的量偏转混合物的不同组分。在一个实施 方案中，三道振动式给料器使得可以在各道中接触可再用的电荷控制材料 或介质。该介质另外可以在将混合物进给分离器设备之前用包括粒度分级 和磁接触(如果介质含有铁磁性添加剂)在内的几种方式之一从带电荷的 混合物中去除。混合物的各级分然后通过具有三个不同电场强度的分离器 下降，使得不同的混合物组分被偏转到产物输出设备中。该产物输出设备 能够是一系列螺旋推运器，运送带，振动式给料器或其它的此类设备。各 种提纯产品被运送到分离器侧，并被收集。因此，在一个实施方案中，提 供了由不同表面积与质量比分离级分按序收集提纯产品的多道振动式给 料器。一旦用TES分离器提纯，这些级分能够一起再共混。如果给定聚合 物的不同的表面积与质量比级分具有不同的机械、颜色或加工性能，它们 能够不用共混来回收。这种不用共混的回收能够通过在振动螺旋推运器收 集设备中使用活盖门或通过在皮带收集设备上使用犁形分流器来完成。
图12显示了用单一TES设备收集多达15种产物的一个实例，它包括 了三个表面积与质量比级分(S/M)和包括了五个可能的产品收集道(通常 在静电分离设备的底部需要四个可调的分流器)。该设备能够在收集设备 的单道内结合具有不同表面积与质量比的一些产物。该设备能够提供较少 或较多的不同表面积与质量比级分和能够在2-11个不同的道内输送产 品。具有多道和自动活板门的振动式输送机可被用于此类收集设备。
考虑塑料类型A和B的静电分离。为了使塑料A和B一致地带电，能 够有效地将第三组分Q加入到含有组分A和B以及较少量的其它组分C 和D的混合物中。材料Q能够具有在A和B的充电特性之间的充电特性， 并且可以具有可转换的形状比如薄片或粒料。材料Q可以比进料混合物薄 片更大或更小。Q介质优选容易地从富含R和富含S的产品料流中分离出 来。
Q例如能够通过将通常进给静电分离器的薄片的混合物热熔混合来 制造。该挤出物可以进行造粒，形成介质Q的粒料，成形为能够被造粒以 便用作介质的片材，或造粒和模塑为适用于介质颗粒的元件。
该第三组分不必是颗粒性质的，也不必是类似于A或B的塑料。例如， 该加料系统能够用导致A和B塑料的特征性带电的漆涂敷，其中该漆特别 地配制用于此类进料混合物。
较小的塑料，金属或陶瓷片能够涂刷和/或涂敷有中介表面。这些碎 片优选可容易地从富含A和富含B的产品料流中分离出来。
该加料系统还可以由塑料比如Q制成。这能够简化材料分离和处理 问题。
当存在多种塑料类型时，可能难以在单一静电分离阶段中完全分离组 分。既定塑料类型的电荷与质量比分布优选是窄的。反而，多组分混合物 的分离优选在多个阶段中进行。
在静电分离之后的产品纯度还能够取决于进料组成。除了小心控制如 上所述的带电和表面积与质量比分布之外，可以使用诸如预共混之类的技 术来降低进料组成的变化。多个阶段也可以有助于降低产品纯度的变化。
取决于原料，静电分选能够按一个或多个阶段进行。期望的输出物是 便于挤出的具有仅少量的副产物的两种或多种产品料流。
为了将两种或多种组分的混合物分离为相对纯的组分，通常需要一个 以上的静电分离阶段。图13显示了获得了两种主要产品和可以包括痕量 的杂质C和D的副产物的静电分离器的两段配置。
实施例24描述了其中可以使用一个或两个阶段的静电分离来提纯通 常在从耐用品再循环塑料中发现的特定料流的实施方案。表面积与质量比 控制的优点也被证明。
TES分离工艺一般含有一个或多个分流器，后者决定在TES设备的底 部的什么范围产品将被收集。该分流器根据进料混合物的性质来定位。在 具有可变进料组成的情况下，可以实时调节分流器位置，以便控制产品质 量。控制能够通过限制产品料流的测量和设定质量流速之间的偏差来完 成。
进一步的控制能够通过要求某些料流具有在一定范围内的总电荷来 完成。
依靠窄表面积与质量比分布的工艺：密度差改变和浮选法
密度差改变(DDA)是依靠表面积/质量比的另一工艺。取决于所要分离 的材料的类型，DDA能够代替静电分选或泡沫浮选使用，或者在静电分选 或泡沫浮选之前或之后使用。
DDA的功能是通过加热材料和使它们膨胀来增加非晶体材料的体积。 当材料被加热到玻璃化转变温度以上时，在塑料中的截留水分或气体往往 形成了气泡。气泡的形成增加了体积和降低了颗粒的密度。
传递至塑料薄片的热与受热表面积成正比，以及既定材料的密度降低 的程度取决于传递给材料的单位质量的热量。具有窄的表面积与质量比分 布的颗粒使用DDA因此应该显示有效和明显的的效果。重要的是要注意到 加热薄片的方法能够决定薄片的有效表面积。在皮带上的颗粒的辐射或对 流加热只能加热总颗粒表面的约一半。
低粘度材料的密度降低往往比高粘度材料更快速。这提出了进一步增 加较厚的注塑级材料与挤出级材料之间的厚度差的方法。
在DDA之后，粒状材料能够通过诸如密度分离或厚度分选之类的技术 来分离。在DDA过程中密度降低的材料一般也变得更厚。
泡沫浮选是能够依靠所要分离的颗粒的表面积与质量比分布的另一 个分离工艺。泡沫浮选依靠气泡对某些类型的塑料的表面的优先粘附。这 些气泡减小了颗粒的表观密度，导致了它们相对于具有类似密度但没有粘 附气泡的颗粒的飘浮能力。具有高表面积与质量比的颗粒的表观密度调节 是更大的，所以对于具有相当均匀分布的表面积与质量比的混合物来说， 通过泡沫浮选的分离应该是最佳的。
共混
如以上在预加工和粉碎中所述，共混能够在作为稳定进给后续工艺的 进料的策略的一部分的那些工艺之前或之后使用。即使有效的共混用于稳 定进料组成，在某些分离工艺中的变动性也能够导致产品纯度随时间的变 化。因此希望在挤出之前和/或之后的阶段共混材料。
最有效的共混发生在颗粒均匀的时候，所以挤出后共混能够是适当 的。然而，进给挤出机的材料的大的变动能够导致不同粒料的外观和/或 性能的一些变化。因为该工艺优选在进料恒定的时候进行，所以能够在大 部分的加工之前共混材料。这能够适用在密度分离之前的粒度III材料。
由于在后续阶段中的工艺变动的可能性，即使当进给分离系统的原料 是恒定的时，也能够存在产品粒料的变化。这可能需要挤出后掺混机。
共混能够刚好在挤出之前的阶段中进行。因为挤出是比较好控制的工 艺，所以进给挤出机的一致进料一般获得了一致的产品。刚好在挤出之前 的共混也提供了在实验室中检验进料薄片以便预测产品性能和也许选择 能够提高满足目标技术规格的性能的添加剂的机会。
配混和挤出
分离薄片能够用单或双螺杆挤出机挤出。能够准确地添加规定量的着 色剂，抗冲改性剂，抗氧化剂和其它添加剂的进料系统典型地包括在该挤 出系统内。
高强度磁铁能够在挤出机进料口中引入，因为金属和其它磁性材料的 碎片能够从挤出机被挤出。
真空脱挥发分系统能够被引入，以便改进水解稳定的聚合物的粒料质 量和湿气敏感聚合物的产品质量。预先干燥能够用于可水解的聚合物比如 尼龙，聚酯和聚碳酸酯。
挤出系统的另一组件能够是可除去固体或橡胶污染物的细筛。筛网典 型地是40到120筛目。
挤出机进料典型地含有比挤出机加工原生塑料更高水平的污染物比 如橡胶，木材，金属和热固性材料，所以希望引入筛网转变系统。它的典 型实例是当在筛网上的压力超过一定值时具有自动回洗功能的换网器。
在一些情况下，在所要挤出的薄片中的污染物的水平是非常高的，致 使难以在可接受的程度下去除污染物的同时挤出该材料。粗筛(例如40 筛目)可用于作为第一道挤出，以及在第二道中通过明显更细的筛目(例如 100筛目)。这种两道挤出虽然具有相当高的成本，但改进了具有高污染 物水平的材料的挤出。有时候，仅仅一部分的材料能够按两道挤出。这能 够通过将剩余材料与已经挤出一次的材料结合而在第二道中用剩余材料 进行挤出。
挤出系统的另一个可取的方面是将附加组分如添加剂，原生塑料，或 其它的塑料薄片加入到从MBA分离工艺中回收的塑料薄片中的能力。此类 化合物的组合物详细描述在2002年7月22日提出的临时申请 No.60/397,980中，该申请在本文引入供参考。
粒料能够使用工业中的设备标准来形成。筛分和抽吸系统是造粒之后 所需要的，以便提供没有粉末的均匀粒度的产品。
塑料薄片还可以直接挤出成片材或作为共挤出片材中的一层。
塑料再生工艺配置的实例
具有如下所述的各种工艺的几种可能的配置。工艺的顺序典型地取决 于诸如所加工的原料来源的类型，这些原料来源的地理的起源，从该来源 获得的塑料的时间分布以及所期望的产品的范围和质量之类的因素。
不同的原料含有不同类型的塑料和不同的污染物材料。可用于加工一 种类型的原料的工艺配置可能对其它类型的原料没有用处。
原料的地理的起源也可以影响塑料组合物，它能够决定分离工艺的配 置。在世界的不同区域，不同类型的塑料或不同颜色的相同塑料用于相似 的产品。这能够归因于不同的塑料等级的可利用性，经济因素，消费者偏 好或可以决定塑料和添加剂的类型的规定。
在原料来源中的塑料的时间分布可以是可控制各种分离工艺配置的 另一因素。某些应用的塑料和用于塑料的添加剂的类型和等级已经随时间 而改变。这些改变能够归因于诸如改进等级的塑料和添加剂的可利用性， 改变的经济因素，改变所塑料加工技术，消费者偏好或可以决定塑料和添 加剂的类型的规定之类的因素。
所期望的产品的范围和质量能够对各种分离工艺的配置具有显著的 影响。如果由相对复杂的原料混合物获取高纯度产品，那么需要更多的分 离工艺，也许包括多个阶段在内。如果仅仅一些有潜力的产品以高纯度产 物为目标，那么在总工艺的一些后来部分中可以使用较少的分离工艺。
图14-20举例说明了在总工艺中的分离工艺的配置实例。对于各种单 独的分离工艺来说，能够有许多排列。
从一些分离工艺典型地排出两个或多个产品料流。各产品能够含有需 要不同的分离工艺配置以便完全纯化材料的不同组分。在一个塑料再生工 厂内能够包括在下图中所示的一个以上的配置。
图14举例说明了对于各种原料类型可以获得良好产品的各种分离工 艺的配置实例。该配置能够在各种情况下应用，因为它使用按照使所有工 艺用于适当的粒度的顺序的组分分离工艺。
在图15中示出了利用按厚度/摩擦分选的配置。在该配置中，在重力 浓度分选之前对粒度III材料进行厚度分选。它也能够以类似的效果对造 粒之前的粒度II材料进行。该配置的一个优点是可以在总工艺的相对早 期除去污染物如泡沫体或橡胶。
按颜色分选典型地在重力分离之后进行，因为在总工艺中的较早的按 颜色分选可能需要数目两倍于用于随后的重力分离和其它工艺的生产线。 然而，有时候，按颜色分选能够在重力分离之前和甚至在粉碎至粒度III 材料之前来进行。有时候，通过用更稳固的按颜色分选方法除去所有的一 定密度的材料而大大地简化了重力分离。如实施例13所示，按颜色分选 粒度II材料能够是优选的，因为按颜色分选能够对该粒度薄片极其有效。 在图16中示出了具有在总工艺早期的按颜色分选的一种配置。
在一些情况下，不同等级的塑料能够具有不同厚度。图17显示了这 种分离工艺配置，其中能够使用厚度/摩擦分选来分离各等级的塑料。实 施例29-32描述了厚度/摩擦分选在这种配置中的许多应用。
对于一些产品来说，不使用全部的分离工艺就能获得足够的纯度。例 如，如果仅仅一种材料在重力分离中作为特定密度级分报告，可以使用在 图18中的配置。该配置可以包括或不包括按颜色分选，取决于色分布。
在一些实施方案中，在总工艺的不同的阶段重复类似的工艺可以是必 要的或可取的。例如，图19举例说明了包括两个按颜色分选阶段的一种 配置。这能够是有益的，如果按颜色分选在第一按颜色分选阶段不完善或 如果使用不同的设置的按颜色分选在工艺的后期是必要的。
在一些实施方案中，能够使用不包括重力浓度分选的工艺配置。如图 20所示，这种配置可被用于不复杂的混合物或当其它的分离技术与密度 分离一样有效或更有效时。不使用重力浓度分选的一个优点是减少了废水 处理问题。
如图21所示，除了在工艺的早期以外，重力浓度分选还能够在分离 工艺的末尾使用。该配置的优点是重力浓度分选能够在工艺的末尾作为最 终提纯步骤使用。另外，重力浓度分选可用于在工艺的该阶段分离各等级。 如图22所示，重力浓度分选还可以仅仅在分离工艺的末尾使用。在该配 置中，与图21的配置相比，对更少量的材料进行重力浓度分选，同时还 实现了按等级提纯和分离。
如图23所示，原料混合物和工艺能够是充分一致的，不需要共混。
产品能够以薄片的形式存在。在这种情况下，如图24A所示，挤出和 配混可以是不必要的。
对于某些原料来说，表面积与质量比分布是充分窄的，在SMD类的工 艺之前不需要另外的表面积与质量比控制。图24B显示了这种工艺流程的 实例。这种工艺的优点是简化的工艺流程，虽然它可能不能稳定(robust) 原料组成的变化。
表2列出了上述各种工艺配置的一些优点和缺点。上述各种工艺仅仅 是根据本发明的多步分离工艺的许多可行实施方案的若干配置。图24C 显示了许多其它可行的多步工艺和图24D显示了许多特定的工艺亚组。
因此，例如，根据本发明的工艺能够包括按序或被其它工艺分开的多 个按颜色分选或重力分离阶段。共混能够在总工艺中的各个阶段进行，以 便改进各工艺的原料一致性。各分离工艺的确切选择和排列将取决于上述 的许多因素。如果包括的话，挤出和配混总是最后的。
表2：总工艺的配置的优点和缺点
  配置 优点 缺点 标准(图14) 可用于各种原料来源。 对于任何一类原料可能 不是最佳的。 早期(粒度II或III)按厚 度/摩擦分选(图15) 能够在工艺早期去除橡胶 和泡沫体。 不是对于所有原料来源 必要的。 早期(粒度II或III)按颜 色分选(图16) 可以简化某些材料的重力 分离。能够改进纯度和使其 它分离成为可能。 可能导致需要多个重力 分离系统。 产生各等级的塑料的按厚 度/摩擦分选(图17) 产品性能的良好控制。能够 改进纯度和使其它分离成 为可能。 产生了数目较大的产品 料流，使塑料再生工厂复 杂化。 只在重力分离之后进行按 颜色分选(图18) 如果重力分离是充分的，不 需要更多加工。按颜色分选 能够提供一致的颜色。 如果重力分离失去控制， 产品可能是差的。 在重力分离之后没有其它 分离(图18) 如果重力分离是充分的，不 需要更多加工。 如果重力分离失去控制， 产品可能是差的。 两段按颜色分选(图19) 良好的颜色控制。能够使用 多个按颜色分选设置。 产生了数目较大的产品 料流。更高的资本投资。 无重力浓度分选(图20) 废水处理减少。 稳定组成变化的能力较 低 在分离工艺的最后的重力 浓度分选(图21) 按密度的最终提纯的机会。 按等级分离的机会。 较高的资本投资。较高的 能量成本。 仅仅在分离工艺末尾的重 力浓度分选(图22) 按密度的最终提纯的机会。 按等级分离的机会。 稳定原料和上游工艺变 动的能力较低。 没有共混的分离工艺(图 23) 资本投资和能量成本降低。 稳定原料和上游工艺变 动的能力较低。 不用挤出和配混的分离工 艺(图24) 资本投资和能量成本降低。 控制产品一致性和质量 的能力降低 没有表面积与质量比控制 的分离工艺(图24b) 资本投资和能量成本降低。 简化工艺流程。 当原料组成改变时，控制 产品一致性的能力降低。
通过利用厚度/摩擦分选生产独特产品等级
按厚度和/或摩擦分选能够用于各种进料物质。它的应用的一个实例 是它的分离相同塑料类型的不同等级的能力。
在从家用电器(white goods)的料流中分离产品的工艺中利用厚度/ 摩擦分选能够是极其有用的。家用电器料流的主要组分典型地包括来自冰 箱和洗衣机的塑料。冰箱构成了该材料的大部分。在冰箱中的主要的塑料 是ABS和HIPS与少量的PP，透明PS、PC和SAN。ABS与HIPS的比率取 决于冰箱的地理起源和使用期，但如下所述的观测通常应该是正确的。
分离这种塑料的一个问题是它们中的许多往往具有相似的密度。重力 分离阶段因此能够获得例如含有两种主要的和四种次要的塑料类型的产 品料流。用进一步的分离工艺比如静电分离的完全提纯甚至可能证明是困 难的，因为具有大量的塑料类型和等级。
ABS最常作为已经由单层或双层共挤出片材热成形的大约1.6mm或更 低的薄片在冰箱衬层中发现。往往在较厚的部件中发现的注塑ABS以较少 的量存在。另一方面，HIPS能够在衬层(包括三层共挤出片材)或在较厚 的注塑部件比如蔬菜盘，冷冻库门和工具架子中作为挤塑片材发现。HIPS 衬层常常具有超过1.6mm的厚度和注塑HIPS能够超过3mm厚。HIPS因 此往往比ABS厚得多。在冰箱中发现的PP一般是用于温度控制盘的高度 填充PP。PS、SAN和PC往往用于莴苣保存盒和类似厚度、透明、注塑部 件。所有这些材料厚于在冰箱中发现的大部分的ABS和许多的HIPS。洗 衣机含有大量无填料的PP。该PP的等级可以取决于部件厚度和复杂性。 它可以不同于如上所述的一些冰箱塑料。
因此，厚度分选可以用于提纯，甚至可以用于分离ABS，HIPS和PP 的各等级。以下的实施例说明了其中厚度分选能够用于产生改进等级的塑 料的情况。
用于去除含有溴的塑料的工艺选择
来自混合电子产品的料流的废塑料典型地包括含有为了满足安全要 求的阻燃剂，比如由Underwriters Laboratories和其它国家的类似机构 要求的那些的塑料。最通常含有溴的部件包括计算机监视器外壳和电视外 壳。
由于顾客的感觉和甚至来自规章制度的压力，含有溴的塑料可能与不 含Br的塑料分离。幸运的是，有用于从塑料制品中去除Br的许多手工和 自动化技术。含有Br的塑料与非溴化塑料的手工分离能够在整个部件上 完成。计算机监视器和电视机与其它的电子产品塑料的分离是从非溴化塑 料中去除Br的一个步骤。其它的塑料零件也可以含有Br，因此手工分离 能够包括诸如手持式XRF分光光度计之类的验证技术。手控分离技术通常 不如自动化技术那样在经济上合算。另外，识别误差或其它的人为误差可 能导致不太完美的分离。使用自动化分离技术因此能够是可取的。
有许多能够分离含有Br的塑料与不含Br的塑料的自动分离技术。此 类技术包括本征的和非本征的性能差。如果大量的Br存在于塑料中，塑 料的密度更高的。因为Br一般以5％或更高的含量存在，溴化塑料的密度 一般比非阻燃塑料的密度高0.05g/cm3或更多。使用沉浮罐或旋流分离器 可以相对容易地分离具有这种宽密度差的材料。
然而，按密度分离不是完美的，少量但可测量量的高密度含Br塑料 能够作为低密度产品料流报告。当进给密度分离系统的材料在组成上有改 变时，情况尤其如此。能够使用对于宽范围的原料组成能够除去几乎所有 的高密度溴化塑料的两段密度分割。
溴化和非溴化塑料的密度分离通常必须在超过水的密度的升高的密 度下完成。因此仔细控制密度是重要的。2002年7月22日提出的临时申 请No.60/397,808描述了控制在升高的密度下的分离淤浆的密度的技术， 该申请在这里引入供参考。
实施例33描述了具有仔细控制的分离密度的两段密度分离(DPDS) 能够用于去除含溴的塑料的益处。实施例34举例说明了使用上升流分离 器比如湿淘析设备的大多数含溴的塑料的去除。
有能够排出含有Br的颗粒的设备。Br的强X射线荧光Ka信号的检 测可用于控制溴化塑料的排出。该技术适用于含有少量Br的料流，所以 它最好在其它技术比如按密度分离之后使用，后者能够有效地用于更宽范 围的组成。
大量的溴化阻燃剂在塑料中的存在应该显著改变了该塑料与无Br的 塑料相比的电性质。塑料的电性能差因此在塑料表面彼此接触时导致与另 一种塑料相比，一种塑料带有正电荷。
电荷差存在于不同的塑料类型或具有不同的添加剂的塑料之间，因此 应该可以使用TES来分离含有溴的塑料。实施例27和28举例说明了TES 分离含有Br的塑料与不含Br的那些塑料的可行性。
塑料的颜色与阻燃剂的存在关系不大，但在某些混合物中的溴化塑料 往往可能具有一定的颜色。例如，就来自家用电器的塑料的混合物而言。 来源于冰箱和其它家用电器的塑料通常是无溴的和呈现白色。另一方面， 电视机一般是黑色的和通常含有溴。通过按颜色分选去除电视机塑料因此 能够显著地减少最终产品的溴含量。
由含溴塑料制备的部件有时具有比由非溴化塑料制备的部件更厚的 壁。因为溴化阻燃剂常常以使得塑料的机械性能受损的大量添加，所以通 常的情况是这些部件必须做得更厚。对于计算机监视器来说，情况尤其如 此。
还很重要的是能够仔细地控制在再生塑料产品中含有的Br的量。少 量的Br和Sb在塑料产品中的存在可用作该材料含有消费后再生塑料的标 记物，如L.E.Allen，III，B.L.Riise，和R.C.Rau在2003年4月 提出的的标题为“Compositions of Materials Containing Recycled Plastics”的US申请No.___中所述，以上申请被引入这里供参考。
用于从混合原料中回收工程热塑性塑料的策略的实例
为了改进产率，工程热塑性塑料(ETP)能够从混合料流比如来自办公 自动化设备(OA)的那些中回收。ETP包括，但不限于，改性PPO，尼龙，PC 和PC/ABS。阻燃等级的ABS，HIPS，改性PPO，尼龙，PC和PC/ABS也被 认为是ETP。ETP的回收是重要的挑战，由于这些材料的混合物的复杂性 和该材料在许多原料流中缺乏大的和一致的量。
ETP混合物的另一方面是常常存在含有Br和Sb型阻燃剂的阻燃等级 的ABS和HIPS。这意味着，所有产品具有至少低水平的Br和Sb，以及低 水平的Br和Sb在塑料产品中的存在是它们能够从如上所述的含有ETP 的消费后料流中获得的指示物。
ETP的回收很可能需要一个或多个阶段的摩擦电分离(TES)。实施例 27和28描述了TES用于分离的用途。ETP的回收还可以需要双精度密度 分离(DPDS)。
其它的分离比如按颜色分选还可以在某种情况下是有帮助的。这是真 实的，因为某些类型的ETP往往能够具有一定颜色。类似地，诸如按厚度 和摩擦分选之类的分离能够有助于ETP分离，尤其因为某些塑料往往能够 比其它塑料更厚。表面积与质量比控制能够用于改进TES以及根据表面积 与质量比的其它技术。密度差改变还能够证明可用于分离ETP，因为不同 的ETP往往具有不同的软化温度和不同的粘性性能。
实施例35描述了所要分离的ETP混合物实例和工艺流程实例，并且 提供了分离(它包括了TES和DPDS)的概率模型的结果和论述了DPDS怎 样能够用于控制产品性能。
各种原料流的潜在产物
由总再生工艺获得的产品的类型很大程度取决于原料类型，原料来源 位置，原料的的临时混合物，以及工艺的配置。
主要类型的塑料产品优选也是原料中的主要塑料组分。在原料中的塑 料的类型一般取决于原料类型和原料的地理的起源。表3显示了可以在各 种原料流中发现的典型的主要(M)和次要(m)塑料。
表3：在各种原料流中的许多选择塑料(主要＝M，次要＝m)
  来源 ABS HIPS PP PC/ABS PC PPO PS SAN 美国家用电器 M M M m m M M M 欧洲家用电器 m M M m m m M M 日本家用电器 M M M m m m M M 美国汽车 M m M M M M m M 美国办公自动化设备 M M m M M M m M 美国消费电子产品 M M m M M M m m
由再生工艺获得的各种产品一般还取决于分离工艺的总体配置。如我 们在上面所述，各种工艺排列的一种以上可以出现在总塑料再生工艺中。 作为它的例子，以用于分选美国家用电器的假想总工艺来说明。在美国家 用电器的分选中，能够进行标准工艺加厚度分选(图17)以便产生两个ABS 和HIPS等级，但更简单的工艺(图18)加按厚度/摩擦分选用于PP料流。 图25举例说明了实施这种策略的工艺流程和产品的一个实例。许多其它 的工艺配置是可行的。
用于产生任何既定产品的系列单元操作能够被作为工艺系谱考虑。据 此概念，工艺流程能够根据所需的输出物而非原料混合物来定义。任何既 定产品将具有按给定顺序进行的明确的单元操作历史，差不多就像具体的 个人具有明确的遗传祖先名单那样。同一工厂可以一天产生此种产品和经 历了大不相同的单元操作顺序的第二种产品，因为该两种产品在工厂的早 期阶段被分流。第三种产品同样已经在再生工厂的不同位置分流，所以具 有又一工艺操作谱系。该第三种产品可能共有前几个步骤，直到材料被分 流，并且能够具有完全不同的最终加工步骤。这些产品可以被认为是表亲。 该观念承认了原料混合物能够改变，但由任何既定原料混合物的组分产生 既定产品的工艺能够保持恒定。
在工艺步骤的组织的讨论和优点的叙述中，总工艺装置流程图因此不 一定是既定的，但一旦所要产生的产品的范围根据已知的原料混合物被认 识时，直接的任务是将各生产流程谱系组装到总工厂流程图中。
有时候，还可能需要将来自不同料流的产品重新组合，以便获得具有 控制组成的产品。这种混合一般在共混或配混阶段进行，但还可以在工艺 早期的某些位置进行。
在下列实施例中将进一步描述本发明，它们仅仅是举例说明，不用来 限制在权利要求书中描述的本发明的范围。
实施例
实施例1：使用气动锤(air-leg)分离器从塑料中去除金属。
由日本家用电器获得的粒度I原料含有大量的金属，包括大块、薄金 属条和金属丝。以设定到23m/s的入口速度将该材料进给气动锤分离器。 表4显示了在进料、轻质产品和重质产品料流中的大金属和小金属的重量 百分率。这些结果显示，气动锤在单个阶段能够去除可损坏粉碎设备如研 磨机的几乎所有庞大金属。
表4：在气动锤分离器的进料和产品料流中的大和小金属片的组成 (粒度I)
  料流 大金属wt％ 小金属wt％ 进料 3.4 4.3 轻质产品 0.3 3.3 重质产品 39.5 15.9
实施例2：使用淘析器的塑料分离。
由日本家用电器获得的粒度II进料含有大量的金属，包括大块、薄 金属条和金属丝。将材料进给重力浓度分选系统，它具有设定至0.13m/s 的向上水流速度。
材料的类型被分类为目标塑料、重质塑料和金属。目标塑料由密度低 于1.20g/cm3的塑料组成。重质塑料包括密度高于1.20g/cm3的所有塑 料。金属包括金属块、薄金属条和金属丝。
表5显示了在进料、轻质产品和重质产品料流中的目标塑料、重质塑 料和金属的重量百分率。这些结果显示，重力浓度分选系统能够在单个阶 段有效地除去所有金属和大部分重质塑料。
表5：目标塑料，重质塑料和金属在重力浓度分选系统中的产率
  料流 目标塑料wt％ 重质塑料wt％ 金属wt％ 进料 90.5 1.8 7.7 轻质产品 99.5 0.5 0 重质产品 43.0 8.0 49.0
实施例3：从粒度II汽车切碎残留物中去除橡胶。
橡胶和泡沫体能够通过按厚度和/或摩擦分选从废塑料中去除。辊厚 度分类器能被用于此类分离，因为泡沫体和橡胶往往比塑料更厚和具有与 塑料不同的摩擦性能。
将各种粒度II塑料和橡胶进给具有设定至1.6mm的上缝隙和设定于 6.4mm的下缝隙的槽厚度分类器。表6显示了作为薄(<3.2mm)，中(3.2 -6.4mm)和厚(>6.4mm)级分报告的各种塑料和橡胶的百分率。
表6：从汽车切碎残留物中分离粒度II塑料和橡胶
  聚合物 薄(<3.2mm) 中(3.2-6.4mm) 厚(>6.4mm) ABS 18％ 42％ 40％ PP 25％ 44％ 31％ PPO 11％ 32％ 58％ 橡胶 0％ 8％ 92％
几乎所有的橡胶作为厚级分报告。作为厚级分报告的许多塑料之所以 这样是因为它是卷曲的或具有角。该分离因此可能对于粒度III材料来说 是更好的。
实施例4：不同厚度级分的重力浓度分选。
来源于日本家用电器的B(比重为1.00-1.10)和C(比重为1.10- 1.20)塑料的混合物使用淘析器进行分离。
图26显示了对于两种不同粒度范围(1/2-3/4＝粒度II和3/8-1/2＝粒 度III)的厚(>3mm厚度)和薄(<3mm厚度)颗粒的随淘析器中的向上水流 速度而变的在轻质产品混合物中的B％。还示出了整个混合物(非粒度或 厚度分类)的B％。
图26显示，对于薄材料，纯度能够保持到较高的速度。这意味着， 通过按尺寸和厚度分离和然后在不同的的速度下淘析不同的级分能够获 得最佳收率和最高纯度的B。结果还表明不同厚度的B能够使用淘析来分 离。
实施例5：用于稳定供给塑料再生工厂的进料组成的按厚度/摩擦分 选。
来自汽车切碎残留物的塑料往往非常厚(>3mm)，而来自家用电器的 塑料往往非常薄(<2.5mm)。如果预加工中心接收改变量的汽车切碎残留 物和家用电器的混合物，该进料能够分离为两种更均匀的产品，然后能够 送至设计用于特定类型进料的独立塑料再生工艺。
实施例6：用于稳定供给塑料再生工厂的进料组成的按厚度/摩擦分 选。
来自汽车切碎残留物的塑料倾向于具有深色比如黑色，红色，蓝色或 暗灰色，而来自家用电器的塑料倾向于具有浅色比如米色或白色。如果预 加工中心接收改变量的汽车切碎残留物和家用电器的混合物，该进料能够 分离为两种更均匀的产品，然后能够送至设计用于特定类型进料的独立塑 料再生工艺。
实施例7：塑料薄片的湿式造粒。
图27显示了用6mm筛网(湿式)或1/4英寸(6.25mm)筛网(干式) 造粒的来自日本家用电器的塑料薄片的累积粒度分布。如图27所示，湿 式造粒的粒度分布是更陡峭的。
实施例8：使用旋流分离器从办公自动化设备混合物中分离塑料。
图28显示了在从办公自动化设备回收的混合物中含有的塑料的密度 直方图。
使用0.008的EP(如由图2所建议)，在图28中所示的混合物的分 离能够预测是在1.060的分离密度下。表7显示由分离得到的溢流(低密 度)和底流(高密度)产品的产率和组成。这些结果表明密度分离能够用 于富集该混合物以便进一步分离。
表7：密度分离的进料和产品的产率和组成
  料流 产率(％) ％HIPS ％ABS ％SAN 进料 100 64 22 13 溢流 68.4 84 12 4 底流 30.6 21 46 33
实施例9：使用DPDS从办公自动化设备混合物中分离塑料。
设想在图28中所示的混合物被送至比如在图4所示的系统中。所有 三个设备的分离密度是1.060和所有三个设备的EP是0.008。
表8显示了单精度(SPDS)和双精度(DPDS)密度分离的底流和溢流的 预测产率和组成。如表所示，预期该分离使用DPDS比SPDS会有很大的改 进。
表8：密度分离的产品的产率和组成
  料流 产率(％) ％HIPS ％ABS ％SAN 溢流(SPDS) 68.4 84 12 4 溢流(DPDS) 69.8 89 10 1 底流(SPDS) 30.6 21 46 33 底流(DPDS) 30.2 8 51 41
实施例10：塑料的淘析分离。
将由日本家用电器获得的粒度III塑料薄片的混合物投入到淘析器。 混合物含有A(<1.0)，B(1.0-1.1)，C(1.1-1.2)和D+(>1.2)材料。所有的 A材料飘浮到表面，没有流动，以及没有任何D+材料在研究中使用的流动 速度下飘浮。
由该淘析获得的轻质产物含有A和B以及少量的C塑料。该轻质产品 能够被送至旋流分离器，以便去除几乎所有的A以及少量损失的B和C 密度级分。
当淘析器底部的流速逐渐地提高时，分析在漂浮物中的B和C的级分。 图29显示了随淘析器中的向上水流速度而变的B的累计产率和wt％。
实施例11：通过按颜色分选来改进的重力浓度分选或用于改进按颜 色分选的重力浓度分选。
来源于日本家用电器的B(比重为1.00-1.10)和C(比重为1.10- 1.20)塑料的混合物使用淘析器进行分离。在混合物中的薄片全部是厚的 (>3mm厚度)和具有粒度II(1/2-3/4)。
图30显示了随向上水流速度而变的在低密度(轻)和高密度(重) 产品混合物中的浅色塑料％。图30还显示，在低密度产品中的浅色薄片 的级分随淘析器速度增加而降低和在高密度产品中的深色薄片的级分随 淘析器速度的增加而增加。这意味着，在低速度下的淘析能够用于稳定由 于高密度深色塑料的量的变化带来的对颜色组成的影响。
湿淘析是用于按颜色分选的有效技术，因为许多高密度塑料比如含有 阻燃剂或玻璃纤维的那些有时具有深色。
实施例12：使用重力浓度分选分离不同等级的ABS。
不同等级的ABS能够具有显著不同的密度，取决于它们的化学组成 (例如丙烯腈含量)和加到聚合物中的颜料的量。图31显示由切碎美国冰 箱回收的ABS薄片的混合物的密度分布。
实施例13：按颜色分选粒度II薄片。
由家用电器获得的具有25mm的最大尺寸和约13mm的平均尺寸的样 品使用调至排出直径小于约5mm的深色薄片的皮带辨色分级机进行按颜 色分选。该辨色分级机通过用空气喷射在从快速运行的皮带的末端开始落 下之后的颗粒来去除缺陷颗粒。
进料主要地是白色、灰色和黑色塑料的混合物。被排出的暗灰色和黑 色塑料是进料的大约25％。
图9显示了进料(F)，浅色产品(P)和深色排出物(R)的相对量 以及深色材料在这些料流的每一种中的分数。皮带辨色分级机使深色薄片 在排出料流中集中。
表9：用皮带辨色分级机按颜色分选粒度II材料
  F f深色 P p深色 R r深色 1 0.25 0.62 0.013 0.38 0.63
实施例14：按颜色分选粒度III薄片。
由来源于办公自动化设备的塑料生产黑色薄片与浅灰色薄片混合的 各种组合物。试验各种粒度范围，以便测定按颜色分选的最佳粒度。
图32显示了使用滑槽辨色分级机的随不同粒度范围的原料缺陷组成 而变的产品纯度。滑槽是通常用于塑料薄片的那些。中等粒度颗粒 1/4-3/8(6-9mm)的性能优于小于1/4(<6mm)的颗粒。较小颗粒会更难以检 测和排出。
实施例15：使用按颜色分选从家用电器中提纯PP。
由日本家用电器获得的A密度材料含有浅灰色，中灰，深色和彩色(红 色，蓝色，棕色，绿色，等等)薄片的混合物。薄片主要是PP，但存在较 少量的PE，ABS和HIPS。表10显示了不同颜色的塑料组成。
表10：来源于日本家用电器的辨色分级机二次产物(A料流)的颜色 级分的组成
  颜色类别 ％PP ％PE ％HIPS ％ABS ％其它 浅灰色 84 8 4 4 0 中灰色 92 0 8 0 0 深色 75 0 22 0 3 彩色 91 0 0 7 2
这些结果表明，去除中灰色和更深颜色的按色分选能够从材料中除去 许多HIPS。该分离可以简化材料的进一步加工。
实施例16：根据摩擦和弹性差的橡胶的去除。
在本实验中，由日本家用电器获得的富含塑料的材料从振动式给料器 下落大约3cm，进入与水平线成大约60度的角度的斜槽中。该材料沿斜 槽滑落，该斜槽大约五英尺长。将塑料片材置于斜槽的上部，使材料从斜 槽跳动和/或溅出。如图33所示，片材放置在朝向斜槽的底部的成角横杆 上。
当材料从斜槽滑落时，少量在成角横杆上收集。样品在实验室中分析， 以便测定组成。表11显示了在样品中的各种材料的量。
表11：积累的富含橡胶的料流的组成
  材料 量 白色刚性塑料 8％ 其它刚性塑料 14％ 橡胶(红色、黑灰色、彩色) 76％ 泡沫体 2％
实施例17：由日本家用电器获得的浅色塑料的改进
使用具有1.8，2.0和2.6mm的厚度的槽分选筛对由日本家用电器获 得的浅色塑料进行厚度分选。将样品放置在筛内部，筛分5分钟，同时使 筛在大约50rpm下旋转。薄的材料从旋转圆筒筛下掉下来，而厚的材料保 持在内部。
以下表12显示了浅色塑料样品的各种厚度级分的塑料组成。
这些结果显示，对于由日本家用电器获得的浅色材料的该样品，HIPS 往往比ABS和PP厚。HIPS的纯度因此能够通过厚度分选来改进。大约34％ 的料流能够通过选择性回收厚(>2.6mm)级分而作为高纯度HIPS被回收。 提高的纯度导致了该材料的性能改进。
实施例18：深色塑料的改进。
塑料混合物是由按颜色分选来自日本家用电器进料的B密度级分获 得的副产物。该材料大多数为白色、黑色或透明的几种类型的塑料的混合 物。用槽厚度分类器将混合物分离为各种厚度级分。
表12显示了各种厚度级分的颜色组成。含有大部分材料的较厚级分 也显著地富含黑色塑料。该厚度分离可用于促进后续按颜色分选阶段，后 者可以用来获得相对纯的黑色产品。
表12：深色HIPS的各种厚度(按mm计)级分的颜色组成和总产率
  <1.8 1.8-2.0 2.0-2.3 2.3-2.6 >2.6 ％白色 76 63 51 44 23 ％透明 2 3 3 9 9 ％深色 23 34 46 47 69 深色塑料 混合物的％ 13 8 16 11 52
实施例19：混合塑料料流的改进。
塑料混合物是由对来自日本家用电器进料的B密度级分进行的各按 颜色分选阶段获得的产物。该材料是大多数为白色或透明，但具有一些深 色薄片的几种类型的塑料的混合物。用槽厚度分类器将混合物分离为各种 厚度级分。
因为透明塑料的量在B料流中是相当少的，所以用于分离透明塑料的 按颜色分选是缓慢而效率低的。
如表14所示，我们发现透明塑料往往比不透明塑料要厚得多。厚度 分选因此能够用于获得更高纯度的透明塑料的料流，后者能够更容易按颜 色或其它方式来分选。
表14：透明PS的各种厚度(按mm计)级分的颜色组成和总产率
  <1.8 1.8-2.0 2.0-2.3 2.3-2.6 >2.6 ％白色 91 81 51 32 32 ％透明 3 17 41 65 66 ％深色 6 2 7 3 0 混合塑料的％ 11 6 13 15 54
实施例20：用于获得窄表面积与体积比分布的造粒。
由日本家用电器来源获得的塑料薄片是本实施例的原材料。中等粒度 (粒度III)的薄片使用具有3/4(19mm)筛网的造粒机产生。该材料然后 使用具有3/8(9.5mm)筛网的另一个造粒机降低粒度(至粒度IV)。
图34显示了在该造粒阶段之前(粒度III)和之后(粒度IV)的粒 度分布。粒度IV材料的粒度分布是更窄的。表面积与质量比分布预计也 是更窄的。
为了检验粒度IV薄片的表面积与质量比分布更窄的假设，我们能够 通过假定几何结构来计算表面积与体积比。我们假定颗粒是具有直径d 和厚度t的圆柱形盘片。在各粒度级分(其中d是粒度)中测量每颗粒的 质量，然后使用等式(1)计算表面积与体积比。然后容易地通过除以颗 粒密度来测定表面积与质量比。
$\frac{S}{V}=\frac{2\pi {\left(\frac{d}{2}\right)}^2+\mathrm{\pi dt}}{\pi {\left(\frac{d}{2}\right)}^{2}t}=\frac{2}{t}+\frac{4}{d}---\left(1\right)$
使用该等式和在图34中的分布，对于粒度III和粒度IV薄片的累积 表面积与体积比分布获得了下列曲线。
根据图35，粒度IV材料的大约90％具有19-22cm-1的S/V。另一方 面，对于粒度III材料，仅仅约50％具有14-22cm-1的S/V。粒度IV材料 因此具有比粒度III材料更窄的S/V分布。
在曲线中的S/V的确切值取决于圆柱形圆盘几何结构假设，但如果对 于S/V计算假设其它的几何结构，发现了相同的趋势。
对于窄的表面积与质量比分布的某些工艺来说，大的S/V颗粒可能成 问题。风选和筛分是能够分离具有高S/V的颗粒的技术。
实施例21：用于获得窄表面积与体积比分布的厚度/摩擦分选。
等式1证明了既定粒度d的薄颗粒应该比具有相同粒度d的厚颗粒具 有更大的S/V。因此，厚度分选能够被用于粒度III材料，以便分离出较 高的S/V薄片。
粒度III材料使用由American International Manufacturing Company(Woodland，CA)制造的辊厚度分类器来按厚度分离。薄的材料能 够在设定了间隙的旋转辊之间通过，朝着薄片材料从进料器向辊的末端经 过的方向，该间隙被调大。薄的材料在接近进料器的辊之间落下。中间材 料在辊的中途到分类器的末端的辊之间落下。厚材料不能从辊中间穿过 去。辊间距应这样来设定，薄的材料从薄于0.22cm的辊间距降落，中等 厚度级分通过0.22-0.28cm的辊间距和厚级分不通过0.28cm的辊间距。 表15显示了该分离的产率和使用等式1计算的平均厚度。
表15：粒度III进料的厚度级分的产率
  厚度 产率 计算(cm) 薄(<0.22cm) 6.6％ 0.14±0.02 中等(0.22-0.28cm) 8.1％ 0.16±0.02 厚(>0.28cm) 85.3％ 0.24±0.03
图36显示了粒度III薄级分和粒度IV级分的累积S/V分布。两种材 料具有非常类似的S/V分布。
实施例22：对切碎塑料使用气动锤分离器的表面积与质量比控制。
切碎塑料(低于10cm)的混合物在气动锤分离器中分离，它将原料 进给提升具有较低终端速度的颗粒的向上流空气流。分离的产物是重(H) 级分和轻(L)级分。根据在向上流空气流中的材料的阻力的分离获得了 主要含有较厚部分的H料流和主要含有较薄部分的L料流。
L和H级分独立地使用5/16(8mm)筛网造粒。造粒的塑料混合 物在TES分离系统中分离，获得两种高纯度ABS产物和两种高纯度HIPS 产物。
表16显示了该四种产物的平均质量/颗粒。从H料流回收的产品颗粒 比由L料流回收的那些明显更重。因为两种料流的粒度分布是类似的，这 表明L料流平均是更薄的，因此具有较高的表面积与质量比。
表16：TES产物的平均质量/颗粒
  产物 质量/颗粒(g) L ABS 0.015 L HIPS 0.018 H ABS 0.030 H HIPS 0.031
实施例23：对造粒塑料使用气动锤分离器的表面积与质量比控制。
造粒至通过8mm筛网的塑料的混合物在气动锤分离器中分离为重(H) 级分和轻(L)级分。图37显示了L和H级分的厚度分布。因此两种料流 的粒度分布是相似的，显然，L材料具有更大的平均表面积与质量比。
实施例24：ABS和HIPS的混合物的两段TES。
因为它们具有类似的密度，当由耐用品获得的混合塑料料流按密度分 离时，ABS和HIPS往往在相同的级分中报道。在电器进给料流中，较少 量的组分如PP(有填料和无填料)也以相同的密度级分报告。将混合物分 离为纯组分是重要的，以便获得具有所需性能的产品。TES技术可用于进 行此类分离。
两段TES分离，比如在图12中所示的那种用于从主要含有ABS，HIPS 和PP的料流中回收几乎纯的ABS和HIPS的料流。在密度分离和TES之前， 使用气动锤分离器将切碎的富含塑料的进料分选为L和H料流。由TES 分离获得的最终产品是在实施例22中所述的那些。
为了实现类似的颗粒偏向，对于H材料设定的在TES分离器中的电场 要比对于L材料设定的高得多。这导致L和H料流均获得了高纯度ABS 和HIPS产物。
表17比较了L和H产品料流的％纯度与没有表面积与质量比控制(N ABS和N HIPS)的类似料流的纯度。在表面积与质量比控制之后获得的产 品的纯度高于没有表面积与质量比控制所获得的那些。
表17还显示了使用有或没有表面积与质量比控制的TES回收的ABS 和HIPS产品的性能。熔体流动速率根据ASTM D 1238来测定，缺口伊佐 德氏冲击强度根据ASTM D256来测定和屈服拉伸强度根据ASTM D638来测 定。
表17：由有(L和H)和无(N)表面积与质量比控制的TES获得的 浅灰色ABS和HIPS产物的性能
  产品 ％纯度 MFR(g/10min) NI(J/m) TS@Y(MPa) L ABS 98 3.4 154 43.5 H ABS 92 8.6 96 42.0 N ABS 88 5.8 96 38.6 L HIPS 94 4.2 85 26.4 H HIPS 86 4.0 85 29.4 N HIPS 84 5.8 58 25.8
对于在表面积与质量比控制之后用TES加工的产品来说，ABS和HIPS 的机械性能(尤其缺口伊佐德氏冲击强度)是更好的。这些改进的机械性 能最有可能归因于较高的纯度。
另一个关键性能差别是各种ABS产品的熔体流动速率。挤出级的ABS 常常被用于薄壁应用比如冰箱衬层。L料流倾向于在较薄的塑料片比如这 些冰箱衬层中富集。因为挤出级比注塑级具有更低的熔体流动速率，所以 该L料流具有比该H料流更低的熔体流动速率。另外，未按厚度分选的 ABS具有在挤出级和注塑级的中间的熔体流动速率。我们因此能够通过小 心地重组L和H产物来控制产物熔体流动速率。
实施例25：特制的介质片材的制备和评价。
在本实施例中用于TMS的原材料是ABS(出自Dow Chemical的 Magnum3490)和出自Bekaert Corporation的Beki-Shield GR75/C12-E/5。 Beki-Shield GR75/C12-E/5是含有75％不锈钢纤维(8微米直径)，10％热 塑性聚酯(该纤维被包埋在其中)，和作为2mm直径粒料的涂层的15％乙 烯丙烯酸锌离聚物的浓缩物。ABS拉伸试样与0，5和10wt％ Beki-Shield 配混和注塑成拉伸试样。
在本试验中使用的HIPS是由MBA Polymers从办公自动化设备回收的 灰色HIPS。该HIPS使用标准方法注塑为拉伸试样。
让ABS样品与接地的不锈钢板接触。具有零原始电荷的HIPS试样然 后与ABS试样(同时还与该板接触)摩擦大约5秒钟。在HIPS试样上的 电荷然后用法拉第筒测量。在HIPS试样上的电荷然后用去离子鼓风机中 和，并重复该试验。
对于没有Beki-Shield的ABS和具有5wt％ Beki-Shield的ABS， 每周期花费10-20秒的充电和测量程序重复大约20-30次。
还定期地测量在ABS试样上的电荷，看看是否它稳定在平稳的值下。
在约10-20个周期的充电之后，ABS试样上的电荷逐渐地增加和稳定 在大约+13nC(5％ Beki-Shield)和+16nC(没有Beki-Shield)。然而， 具有10％ Beki-Shield的ABS样品上的电荷接近0，表明它是导电性的。
在HIPS样品上的电荷各周期保持恒定在大约-1.0到-2.0nC。
原始ABS与任何Beki-Shield填充的ABS材料作用不会产生电荷。 这是另一个良好的指示，不锈钢没有急剧地改变ABS的充电性能。
另外，10％ Beki-Shield试样与我们用来装试样的聚乙烯袋摩擦。 该试样置于去离子鼓风机的前面，测量试样上的电荷。我们发现了约-0.2 nC的电荷，表明电子从袋迁移到ABS试样。这进一步证实了具有10％ Beki -Shield的ABS的导电性。
这些试验的结果表明了在具有5％ Beki-Shield的ABS中几乎没有 导电性，而具有10％ Beki-Shield的ABS具有导电性。另外，带填料的 材料使HIPS带电的能力比得上没有添加剂的ABS的该能力。该结果还表 明，在介质饱和至它不能再使混合物充电的程度之前，可以使混合物中的 大量塑料充电，即使使用仅仅0或5％ Beki-Shield。
实施例26：使用TES分离ABS与SAN。
使用辊分选与风动工作台分离的组合仔细地控制由日本混合电子设 备废物获得的ABS和SAN的混合物中的颗粒的表面积与质量比。让该混合 物通过摩擦静电分离器，收集带正电荷和带负电荷的产品。中间级分再循 环。
在表18中给出了带正电荷和带负电荷的产品的颜色组成。透明塑料 (主要SAN)明显地在负电极处收集的产物中富集。深色和彩色(绿色，蓝 色，红色等)薄片在正电极处富集。
表18：带正电荷和带负电荷的产物的颜色组成
  电极 ％透明 ％浅灰色 ％深色 ％彩色 负 52 31 7 10 正 3 66 23 23
产品的分析还显示，少量的HIPS(6％)集中在正电极产品料流中。该 分离还获得了具有不同性能的两种产物。表19给出了两种产品料流以及 料流的50:50混合物的性能。
表19：ABS/SAN TES产品的性能
  电极 MFR(g/10min) NI(J/m) TS@Y(MPa) 负 9.8 46 51.9 正 8.3 102 42.7 50:50混合物 N/A 75 46.5
实施例27：使用TES从阻燃ABS中分离PC/ABS。
让PC/ABS和阻燃ABS(ABS-FR)的50:50混合物通过摩擦静电分离 器，再收集带正电荷和带负电荷的产品。在表20中给出了产品组成。
表20：ABS-FR和PC/ABS的由TES获得的产品的组成
  料流 ％PC/ABS ％ABS-FR 进料 50 50 负电极 96 4 正电极 12 88 中间 30 70
实施例28：使用TES从阻燃HIPS中分离HIPS。
让HIPS和阻燃HIPS(HIPS-FR)的50:50混合物通过摩擦静电分离 器，再收集带正电荷和带负电荷的产品。在表21中给出了产率和产品组 成。负电极产物明显地富集了HIPS，而中间和正电极产物富集了HIPS-FR。
表21：HIPS和HIPS-FR的由TES获得的产物的组成
  料流 产率％ ％HIPS ％HIPS-FR 进料 100 50 50 负电极 24 79 21 正电极 24 42 58 中间 52 42 58
实施例29：利用按厚度/摩擦分选产生PP产物。
拿在日本家用电器的料流的湿法分离之后的富含PP的产品来说明。 该材料能够用如在标准总工艺中所述的按颜色分选和静电分离来进一步 分离。由该工艺获得的轻产物被称为标准浅色PP。
表面积与质量比控制和静电分离是有些难于控制并且还相对高成本 的工艺。因此希望能够使用更简单的工艺比如按厚度/摩擦分选。
从辨色分级机获得的粒度III浅色产物在具有2.5mm的槽厚度的槽 厚度分类器中分选。大部分材料(72％)作为厚级分报告。厚的浅色PP 级分和薄的浅色PP级分在没有其它分离工艺的情况下进行挤出和测试。
图22显示了标准浅色PP，厚的浅色PP和薄的浅色PP的性能。厚的 浅色产品具有类似于该标准浅色产物的性能。薄的浅色产品的机械性能有 些降低，但推测这些能够通过使用表面积与质量比控制和静电分离以除去 往往在薄的级分中的塑料杂质如ABS，HIPS和PE来改进。
图22：由日本家用电器获得的浅色PP产品的性能
  样品 MFR(g/10min) (230℃/2.16kg) NI(J/m) TS@Y(MPa) 标准浅色PP 24 62 24.8 薄的浅色PP 32 51 23.9 厚的浅色PP 29 64 25.2
实施例30：由美国冰箱产生各等级的ABS的按厚度分选。
基于在冰箱中的ABS组成的以上论述，挤出级ABS预计更集中在较薄 的级分中。使用槽厚度分类器将来自美国冰箱的几乎纯ABS的料流分离为 薄的(<1.6mm)，中等厚度(1.6-2.8mm)和厚(>2.8mm)级分。
粒度IV薄片的42％作为薄级分报道，38％作为中等级分报道，以及 20％作为厚级分报道。
表23显示了混合浅色ABS，薄的浅色ABS，中等厚度浅色ABS和厚的 浅色ABS产物的性能。薄的级分的稍微降低的熔体流动速率冲击强度提示 挤出级ABS在该级分中的集中。对粒度IV薄片进行按厚度分选。当对粒 度III薄片进行时，能够有甚至更大的区别。
表23：由US冰箱获得的浅色ABS产品的性能
  样品 MFR(g/10min) TSY(MPa) NI(J/M) 混合浅色ABS 2.3 42.8 171 薄的浅色ABS 1.9 41.8 134 中等厚度浅色ABS 2.1 42.1 155 厚的浅色ABS 2.4 41.9 171
实施例31：由日本家用电器产生ABS等级的按厚度分选。
ABS往往比HIPS，橡胶和SAN要薄。用槽厚度分类器分选由日本家用 电器的料流获得的富含ABS的薄片产品。表24显示了就浅色ABS产品来 说的各种厚度级分的组成。
表24：浅色ABS的各种厚度(按mm计)级分的塑料组成和总产率
  <2.0 2.0-2.6 >2.6 浅色ABS产品 ％ABS 99 72 64 87 ％HIPS 0.5 3 6 2 ％SAN 0.5 5 24 7 ％PP 0 7 0 1 ％橡胶 0 0 5 2 ％其它 0 10 0 2 浅色ABS产品的％ 61 17 22 100
这些结果显示，HIPS，SAN和橡胶集中在较厚的级分中。该事实表明， 按厚度分选能够大大改进ABS产品的实用性。约61％的浅色ABS产物能够 通过回收薄于2.0mm的级分而作为几乎纯ABS材料来回收。
橡胶在回收塑料的挤出过程中往往堵塞熔体过滤滤网组合。橡胶的去 除因此是优选的。这种去除能够通过回收薄于2.0mm的浅色ABS产品的 级分来完成。
因为HIPS与ABS不相容，所以厚于2.0mm的级分的去除一般获得 了具有改进性能的高纯度ABS产品。较厚的HIPS的去除一般改进了产品 的韧性和提高了拉伸强度。
SAN与ABS相容，但强度比ABS更高和韧性则不如ABS。SAN的去除 一般获得了韧性的改进，但损失了一些拉伸强度。表8显示了在浅色ABS 料流中回收薄于2.0mm的级分将获得基本不含SAN的产品。
按厚度分选浅色的ABS产品的另一个优点是厚和薄ABS部件往往使用 不同的等级来制备的事实。挤出级往往在电器比如冰箱的热成形部件中使 用。高熔体流动速率注塑级往往在较厚的注塑部件中使用。
对于由日本家用电器获得的浅色ABS产物，回收薄于2.0mm的级分 (薄的浅色ABS)，以便与标准浅色ABS样品比较。
标准浅色ABS和薄的浅色ABS的性能在表25中示出。
薄的级分往往具有较低的熔体流动速率，指示由挤出级的ABS获得。 薄的级分的冲击强度也是较高的，表明HIPS和SAN的去除提高了韧性。 还有，拉伸强度降低了。熔体流动速率在230℃和3.8kg的条件下测定 和拉伸强度是在0.2inch/min十字头速度下测定。
表25：由日本家用电器获得的浅色ABS产品的性能
  产品 MFR(g/10min) NI(J/m) TSY(MPa) 标准浅色ABS 3.3 129 48.3 薄的浅色ABS(<2.0mm) 1.8 166 42.2
实施例32：用于纯化ABS的表面积与质量比控制和TES。
由电器获得的大量塑料薄片通过没有表面积与质量比控制的TES系 统来加工。ABS产品的纯度是不可接受的，因此需要进一步加工。富含ABS 的料流使用气动锤分离器被分离为L和H级分。该材料然后通过TES系统 加工来回收L和H产物。如实施例24那样，对H料流设定的电场高于对 L料流设定的电场。
两种产品的性能示于表26中。在这种情况下，MFR根据用于ABS的 ISO 1133条件来测量。
表26：由TES获得的灰色ABS产品的性能
  样品 MFR(g/10min) @220/10.0 NI(J/m) TS@Y(MPa) L ABS 7.5 191 41.4 HABS 16.4 154 42.7
该两种产品的性能优于在TES之前没有通过表面积与质量比分离的 ABS的那些性能。MFR也有显著差异。图38显示了随L和H ABS产品的各 种化合物的组成而改变的MFR。该图说明，这种重组能够用于配制产品所 需的MFR，只要它是在7.5-16.4g/10min之间。
实施例33：用于Br去除的在升高密度下的密度分离。
考虑用如在表27中所述的分离和组分参数的HIPS(PS)和阻燃HIPS (FR)的二元混合物的分离。所有设备的分离参数是相同的。
表27：密度分离参数
  进料速率 100kg/hr ρPS 1.05 ρFR 1.15 ρ0 1.10 EP 0.01
图39显示了随SPDS、DPDS的进料组成而改变和在DPDS之后包括第 三密度分离阶段时的在PS产品中的Br％。假设FR含有10％ Br。对于在表 27中的分离参数，在PS产品中的Br的量通过密度分离的各附加阶段的 数量级来降低。图39还显示了使用两个或多个阶段来充分分离宽范围的 进料组成。
实施例34：去除含有Br的塑料的淘析。
由日本家用电器获得的粒度II进料含有大量的金属，包括大块，薄 金属条和金属丝。将材料进给具有设定至0.13m/s的向上水流速度的重力 浓度分选系统。
材料的类型被分类为目标塑料，重质塑料和金属。目标塑料由密度低 于1.20g/cm3的塑料组成。重质塑料包括密度高于1.20g/cm3的所有塑料。 金属包括金属块，薄金属条和金属丝。
表4显示了在进料、轻质产品和重质产品料流中的目标塑料、重质塑 料和金属的重量百分率。这些结果显示，重力浓度分选系统能够在单个阶 段有效地除去所有金属和大部分重质塑料。
实施例35：含有ETP的混合物的分离。
考虑具有如图40所示的密度分布的由办公自动化设备获得的混合 物。根据由不同密度规定的等级，该混合物含有两个等级的 HIPS-FR(1.150和1.170)，三个等级的ABS-FR(1.150，1.165和1.180)， 三个等级的PC/ABS(1.150，1.165，1.180)，三个等级的PC/ABS-FR(1.155， 1.170，1.195)和三个等级的PC(1.165，1.180，1.195)。
由图40所述的混合物能够回收HIPS-FR产品，一种或多种ABS-FR 产品和一种或多种PC(PC，PC/ABS和PC/ABS-FR的复合材料)产品。
为了回收这些产品，首先能够在大约1.170下进行DPDS，随后进行 TES，以回收各种产品。这样通过产生两个略为更简单的TES进料混合物 而简化了进一步的TES。
如果塑料损失电子的顺序是PC>PC/ABS>PC/ABS-FR>ABS-FR>HIPS -FR，那么PC组分能够使用TES来收集。
图41-44给出了用于回收高纯度产品的推荐工艺。由在大约 1.12g/cm3下的密度分离获得的高密度产品常常被称为C+级分，因为A和 B密度级分(密度低于约1.12g/cm3的材料)已经被去除。C和D密度级分 被作为在1.17g/cm3下的密度分离的低密度(C)和高密度(D)产品。由在 1.25g/cm3下的密度分离获得的高密度材料是E+产品。
如果在图40中所示的混合物使用由图41-44所示的工艺流程用典 型分离参数来分离，预期有在图45中所示的产率和在表28中所示的组成。
表28：进料，产物和副产物的预期组成
  料流 ％HIPSFR ％ABSFR ％PC/ABS ％PC/ABS-FR PC ％PC ％杂质 进料 26 27 14 26 47 na C总量 34 27 6 31 39 na D总量 3 28 35 14 1 69 na C HIPSFR 98.2 1.8 0 0 0 1.8 C PC 0 0.05 17 78 0.5 99.95 0.05 D PC 0 0.02 52 17 1 99.98 0.02 C ABSFR 2.7 96.8 0 0.5 0.5 3.2 D ABSFR 3.7 95.2 0.01 1.1 1.1 4.8 副产物 20 58 1 20 21 na
HIPSFR的杂质是ABSFR和所有PC。ABSFR的杂质是HIPSFR和所有PC。 PC的杂质是ABSFR和HIPSFR。
图46显示了随TES阶段数目而变的在ABS-FR，HIPS-FR和PC 产物中的杂质％。斜率由于组分和分离器参数的选择而不同，但在所有情 况下的趋势是各种产品的纯度随TES阶段的数目的增加而改进。
所需的阶段数目实际取决于所需的纯度。ABSFR和HIPSFR能容忍少 量的杂质(尤其彼此之间)，因此它们可以在获得极低水平的杂质之前回 收。这能够意味着ABSFR有三个或更多阶段，而HIPSFR很可能有较少的 阶段。
另一方面，对于PC，需要低于约0.1％的杂质浓度。这意味着，即使 不回收单独的PC组分也能够需要四个或更多个TES阶段。
假设DPDS在1.17被消除以及整个进料作为C材料加工。图47显示 了产率和表29显示了当TES分离器参数保持与先前的模拟相同时的由这 种分离获得的产物的组成。
表29：没有DPDS的进料，产物和副产物的预期组成
  料流 ％HIPSFR ％ABSFR ％PC/ABS ％PC/ABS-FR PC ％PC ％杂质 进料 26 27 14 26 47 na C HIPSFR 96.8 3.2 0 0.04 0.04 3.2 C PC 0 0.02 31 54 15 99.98 0.02 C ABSFR 1.6 97.9 0 0.6 0.6 3.2 副产物 12 64 0.5 24 21 na
产率和组成似乎与用在1.17下的DPDS的那些非常相似。
DPDS的主要的优点实际上是不同ABSFR等级的分离和PC类型和等级 的一些区分。图48和49显示有或没有DPDS的ABSFR和PC的更详细的组 成细分。
如图48所示，在1.17下的DPDS获得了富含ABS-FRI(C)或 ABS-FRIII(D)的ABS-FR产物。没有DPDS的混合物的组成更加混乱的，以 及当进料组成改变时更加难以控制。因为性能(尤其易燃性)很可能取决于 ABS-FR等级的混合物，控制组成可以是有价值的。
如图49所示，C和D PC混合物的组成是明显不同的。虽然该混合物 仍然是复杂的，但是通过分成C和D料流应该比较容易控制产品性能。另 外，如果需要的话，分成C和D料流应该促进了进一步分离为独特的PC， PC/ABS和PC/ABS-FR产物。
图50显示了对于各参数值的随不同TES阶段的数目而改变的在D料 流PC中的杂质百分数，它描述了TES的效力。PC料流的纯度做用额外的 TES阶段和改进的分离(小ε)而被显著地改进。
已经描述了本发明的许多实施方案。然而，很清楚，在不偏离本发明 的精神和范围的情况下能够作出各种改变。因此，其它的实施方案是在以 下权利要求的范围内。
相关申请的交叉引用
本申请要求2002年4月12日提出的临时申请No.60/372,001，2002 年7月22日提出的60/397,948、2002年7月22日提出的60/397,808、 2002年7月22日提出的60/397,953和2002年7月22日提出的 60/397,980的权益，该申请被引入本文供参考。本申请还与2003年4月 14日L.E.Allen，III，B.L.Riise，和R.C.Rau提出的的标题为 “Compositions of Materials Containing Recycled Plastics”的国 际申请PCT/US03/11602相关，该申请也被引入本文供参考。