具有增强磁化率的塑性材料及其制造和分离的方法技术

一种用来增强塑性材料的磁化率，使这些材料分离以能够重复利用的方法。本发明专利技术包括用增强材料，典型地，用量为０．１到５％重量的磁铁矿或铁质粒子配制的塑料；制备塑料的方法以及从废物流中分离该塑料的方法。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及a)增强塑性材料的磁化率以使其能够重复利用的方法，b)具有增强磁化率的塑料，以及c)从废物流中分离易受影响的塑料的方法。
技术介绍
塑料在工业中已经获得了广泛的认可，被用来制造我们日常使用的适合多种应用的许多制品。数百种塑料通常被用于商业产品和消费产品，如，家庭清洗剂和洗涤液的容器，化工原料，汽车部件，儿童玩具以及各种其它的消费品。由于缺乏可以接受的回收利用技术，除一小部分家庭消费品外，绝大多数塑料聚合物被简单的丢弃。遗憾的是，对这些塑料的处理促进了消费垃圾的持续积聚并且意味着自然资源的大量浪费。垃圾场里日益增长的塑料制品堆是为我们不能有效的回收利用这些塑料而树立纪念碑。在过去的几个十年里，关于材料回收利用已经进行了大量研究。使用不同的物理处理技术，工业原料如，橡胶轮胎，切碎的电线和电缆，以及从汽车切碎中的各种金属的回收利用已经取得了商业上的成功。例如，橡胶轮胎通常被切碎/粒化来释放出尼龙帘布和金属带。接下来通过使用筛选，空气再分级以及磁选的结合，使尼龙和金属分离。最终的颗粒状橡胶产品具有足够的纯度，使其回收制造成各种部件，例如铺面材料和运动场地面铺面。为了重新获得铜和/或铝金属线和塑料绝缘体，电线和电缆也被广泛的回收。典型的通信电缆包括大约80-85％的铜和各种塑料。此电缆通常被剪切为适合切碎/粒化的小片。该粒状的产品(粒度大约为6mm以及更小)被空气分级以除去灰尘/绒毛，并且通过使用重力和静电分离工艺被分为金属(铜/铝)和非金属(塑料)组分。此方法生产出能够直接作为日用品出售的高质量的金属产品。遗憾的是，此种方法生产的塑料副产品由于含有例如PVC，PET，橡胶和其它塑料成分的混合物而不具有重新利用可以接受的质量。每一种塑料成分必须被升级到通过和纯组分混合而能够重新利用的可以接受的质量。然而，进一步的精制不同的塑料成分已经被证明是一项困难的课题。为了回收利用混合的塑料成分，已经进行了各种各样的尝试。这些尝试包括重力和静电分离。基于重力的方法依赖于各种塑料成分的密度不同。例如，操作说明书可能要求分离具有比重小于0.05的两种成分。分离具有几乎相同的比重的成分要求非常精确的过程，该过程虽然是可能的，但在连续的商业化过程中是不实际的。此外，将介质密度控制在如此低的值需要使用溶解的盐。这就提出了另外两个难题处理设备的高度腐蚀以及冲洗和干燥最终产品的需要(其增加了成本)。分离塑料的另外一种尝试运用了静电技术。摩擦静电分离取决于塑料表面的电学性能。具体地，一种塑料的逸出功必须实质上不同于第二种塑料成分的逸出功，以至于呈现出相反的电荷。遗憾的是，该方法的生产能力特别地低，而且不能生产高纯度的产品。另外，由于该分离机理具有表面依赖性，涂层，污染物和大气环境(例如，温度和湿度)的变化将影响分离的质量。由于这些技术不能以可以接受的回收率达到想要的产品纯度，所以基于重力和静电的方法仅仅取得了有限的成功。生活垃圾的回收利用也已经取得了有限的成功。在这种情况下，塑料被消费者从其他丢弃物中手工分拣出来，并且使用路边的收集装置处置。各种类型塑料(例如，PVC，PET等)的分离是在材料回收工厂中手工进行的。在一些情况下，整瓶分拣机器被用来代替人工分拣。很明显，目前用来回收利用塑料的方法严重不足以对绝大多数重复利用应用所需要的种类的高纯度塑料实现有效分离。因此，本专利技术的目的是提出一种能够以可以接受的处理率提供高纯度再生塑料产品的不同方法。为了取得有效的分离方法，有必要重新设计将被分离的塑料。也就是说，本专利技术一个显著的特点是通过使用添加剂来调节用来形成制品的塑料聚合物的磁化率。众所周知，磁分离是一种非常适合分离粒状尺寸材料的有效率的、高生产量的方法。磁分离的概念基于吸引显示出磁化率的特殊材料然后将该颗粒材料从非磁性或者具有不同磁化率的颗粒分离出来的能力。磁化率是物质的固有性质，因而，当考虑到磁分离特征的时候，其是独一无二的最重要的参数。遗憾的是，塑料聚合物并没有显示出足够大小的自然磁化率以允许其分离。塑料聚合物的磁化率通过在产品形成前，在组分中掺杂铁磁材料，如铁(II)氯化物FeCl2(尽管可以意识到其它的铁磁材料可以被用来改变这些材料的磁化率)来改变。
技术实现思路
本专利技术包括一种增强塑料制品的磁化率，使其能够从其它材料分离出来以重复利用的方法，通过在所说的制品形成前，在塑料组分中混入一定量的磁性材料，该一定量足够小以至于不会实质上影响与其作用相关的性质，并且又足以改变制品的磁化率。磁性材料优选地从由磁铁矿和铁类金属粒子组成中选择，其添加量在0.1％至5％重量范围内。本专利技术的另一方面是具有使它从其它材料除去以使其重新利用的增强磁化率的塑性材料，该塑料材料包括在制品形成前已混入了一定量磁性物质的塑料聚合物，该一定量足够小以至于不会实质上影响与制品功能相关的性能，然而又足以改变该制品的所述磁化率。本专利技术还包括用来从制品流中分离出至少一种具有增强磁化率的塑料聚合物的方法，该流包括塑料制品，该方法包括下述步骤中的至少两步a)将塑料制品的尺寸缩减到塑料粒子的尺寸范围；b)对塑料粒子的尺寸范围进行分类；c)准备该分了类的塑料粒子；d)从准备好的塑料粒子中除去金属夹杂物；e)将准备好的塑料粒子放置到至少第一个磁场，以从准备好的塑料粒子中除去具有增强磁化率的塑料聚合物。优选地，权利要求7的方法中所述的至少两个步骤包括步骤a)和e)。该分离方法优选包括将准备好的塑料粒子放置到至少一个具有与第一个磁场的强度不同的附加的磁场，以使至少另外一种与第一种塑料聚合物相比具有不同级别增强磁化率的聚合物除去。缩减步骤包括实施选自于由破碎，切碎，磨碎和粒化所组合的操作，分类步骤包括实施至少一个选自于由除尘和筛分所组合的操作。准备步骤包括实施至少一个选自于由对已分类的粒子表面进行干燥和净化所组合的操作。本专利技术可以包括实施对已经除去的塑料聚合物进行第二次分离的步骤。对本专利技术的普通技术人员来说，在读了下面的详细描述后，本专利技术的各种其它的特征，优点和特性将变得显而易见。附图说明结合相关的附图对本专利技术的优选实施方案进行描述，在附图中相似的特征用相似的参考数标示，其中图1A是均匀磁场的图解图；图1B是收敛磁场的图示；图2是磁化M作为磁场强度的函数的图解图；图3是描述了本专利技术第一个实施例的分离方法的步骤流程图。具体实施例方式为了理解本专利技术的细微差别，需要对材料性能的基本原理有基本的理解。根据这些粒子对磁场的反应方式，粒子可以被分成四个组铁磁性的，顺磁性的，反磁性的以及非磁性的。铁磁性材料是那些对磁场有高磁化率，并且受其强烈影响的材料。顺磁性材料是那些具有低磁化率，并且受磁场微弱影响的材料。反磁性的材料具有可以忽略的磁化率，为了实际操作的目的，可以被认为是非磁性的。非磁性的材料对磁场没有感应性。当被放置在磁场中的时侯，铁磁性材料以及在较小程度上顺磁性材料变得被磁化。在粒子上所感应的磁化量取决于粒子的质量和磁化率，以及所施加的磁场的强度。粒子所感应的磁化，M，可以被表示为下式M＝mXH(1)其中m是粒子的质量，X是粒子特有的磁化率(对任何特定物质为常数)，H是磁场强度。通过定义，分离方法依赖于通过施加外力使一种类型的粒子相对于其它粒子移动的能力。在这种情况下，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增强塑料制品的磁化率使其能够从其它材料中除去以重新利用的方法，该方法包括在形成所述的制品前，将一定量的磁性材料混入塑料组分，所述的一定量足够小以至于不会实质上影响与它的功能相关的性能，然而又足以改变该制品的所述磁化率。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：麦克尔J曼科斯，杰拉尔德H勒特雷尔，
申请(专利权)人：埃里兹制造公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]