<Desc/Clms Page number 1>
WERKWIJZE VOOR HET HERGEBRUIKEN VAN TAPIJTAFVAL
EN HET VERKREGEN PRODUKT
De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het hergebruiken van tapijtafval en op een gevormd produkt dat in hoofdzaak bestaat uit tapijtafval.
Bij de produktie van tapijten komen relatief grote hoeveelheden tapijtresten vrij, dat tot nu toe nagenoeg uitsluitend werd afgevoerd naar een stortplaats of verbrandingsoven. De tendens is echter dat het storten of verbranden van tapijtafval steeds grotere weerstanden oproept.
De onderhavige uitvinding heeft het hergebruik van dergelijke tapijtresten ten doel en derhalve het omzetten van deze tapijtresten in waardevolle, gevormde produkten.
Een probleem hierbij is, dat de tapijtresten een zeer complexe samenstelling bezitten. Tapijtresten bevatten zowel anorganische als organische componenten die elk verder onderverdeeld kunnen worden in vezelcomponenten en deeltjesvormige componenten. De verschillende componenten zijn veelal fysico-chemisch incompatibel, zoals voor polypropeen, polyacryl en polyamide. Ondanks de gecompliceerde samenstelling van tapijtresten, is het volgens de onderhavige uitvinding mogelijk tapijtresten om te zetten in waardevolle produkten die voor hun toepassing optimale mechanische eigenschappen bezitten, terwijl voor het vormen van de produkten op zieh bekende verwerkingsmethodes kunnen worden toegepast.
De werkwijze volgens de uitvinding voor het hergebruiken van tapijtafval wordt gekenmerkt, doordat hij omvat de stappen voor het : i) verkleinen van het tapijtafval ; ii) verweken van het verkleinde tapijtafval onder handhaving van vezelcomponenten ; en
<Desc/Clms Page number 2>
iii) vormen van het verweekte, verkleinde tapijtafval tot een produkt.
De basis van de onderhavige vinding is, dat het in tapijtafval aanwezige kunststof materiaal voor een belangrijk deel kan worden gebruikt als matrix in het gevormde produkt, in welke matrix andere componenten zijn opgenomen, welke componenten zelf ten dele extra bijdragen aan de eigenschappen van het gevormde produkt. Dit houdt in, dat vezelcomponenten zoveel mogelijk hun vezelkarakter dienen te behouden, waardoor sterkte en taaiheid van het gevormde produkt wezenlijk verbeteren.
Het tapijtafval dient in eerste instantie qua deeltjesgrootte omgezet te worden tot een relatief homogene massa. Het verkleinen van het tapijtafval omvat veelal het snijden van het tapijtafval tot deeltjes met een grootste afmeting binnen het bereik van 1 tot 7 cm, meer bij voorkeur 2 tot 5 cm, met name 2 tot 3 cm. Bij voorkeur worden dus in hoofdzaak rechthoekige of vierkante stukjes tapijtafval door verkleining verkregen.
Het verweken van het verkleinde tapijtafval vindt plaats onder handhaving van zoveel mogelijk vezelcomponenten. De temperatuur waarbij het verweken wordt uitgevoerd is daardoor bepaald en bedraagt in het algemeen 100 tot 200oC, bij voorkeur 120 tot 180oC. Een en ander is afhankelijk van de in het tapijtafval aanwezige vezelcomponenten die van natuurlijke of synthetische oorsprong kunnen zijn. De vezelcomponenten omvatten natuurlijk vezelmateriaal, zoals wol, katoen en jute.
Vanwege de compatibiliteit met de andere bestanddelen, is het noodzakelijk dat het tapijtafval ten hoogste 15 gew. %, meer bij voorkeur ten hoogste 10 gew. % natuurlijk vezelmateriaal bevat. In geval het natuurlijke vezelmateriaal wolvezels bevat, is het vanwege de eigenschappen van het gevormde produkt, voordelig indien het natuurlijke vezelmateriaal ten hoogste 5 gew. %, bij voorkeur ten hoogste 2 gew. % wolvezels bevat.
Het verkleinde tapijtafval kan worden vervezeld, dat wil zeggen uiteengerafeld, alvorens verder te worden
<Desc/Clms Page number 3>
verwerkt. Het vervezelen leidt veelal tot een eindprodukt met een gladder buitenoppervlak. Verder is het mogelijk om het vervezelde tapijtafval te vormen tot een mat en deze te onderwerpen aan de verwekingsbehandeling. In dat geval kan de verwekingsbehandeling bestaan uit kalanderen, een bewerking die op zieh bekend is. Het kalanderen wordt in het algemeen uitgevoerd bij een temperatuur vanaf circa 50 C tot circa 200"C.
Het plastificeren omvat naast kalanderen tevens plastificeren door middel van extrusie en gieten, zoals spuitgieten. Tevens is het mogelijk om het door extrusie of spuitgieten verkregen verweekte materiaal toe te voeren aan een kalander, waardoor optimale oppervlakteeigenschappen worden verkregen.
Na het verweken van het tapijtafval kan het verweekte, bijv. tot granulaat of matten gevormde materiaal worden afgekoeld, en als halffabrikaat aangeboden.
Het heeft echter voorkeur om het verweekte tapijtafval direct te vormen, waardoor het materiaal slechts aan een warmtebewerking wordt onderworpen, hetgeen de mechanische eigenschappen ten goede komt. Het vormen vindt plaats met behulp van een pers die het verweekte materiaal perst tot een produkt. Voor het verkrijgen van een produkt met een gladder oppervlak heeft het voorkeur dat de pers wordt voorverwarmd, bijv. tot een temperatuur van 40-100oC, meer bij voorkeur 60 tot 80oC.
Het gevormde produkt kan eventueel worden onderworpen aan een nabewerking, zoals snijden, zagen en dergelijke. Het produkt kan verder worden onderworpen aan een oppervlaktebehandeling, zoals lamineren, waarbij op een of beide zijden van het produkt een folie wordt aangebracht, waardoor de mechanische eigenschappen en ook het uiterlijk van het produkt sterk kunnen verbeteren.
Tenslotte heeft de uitvinding betrekking op een gevormd produkt dat in hoofdzaak bestaat uit tapijtafval, en meer in het bijzonder op een gevormd produkt dat is verkregen volgens een van de werkwijzen volgens de onderhavige uitvinding.
<Desc/Clms Page number 4>
Genoemde en andere kenmerken van het gevormde produkt en de werkwijze voor het vervaardigen daarvan zullen hierna verder verduidelijkt worden aan de hand van een aantal niet-limitatieve uitvoeringsvoorbeelden die louter bedoeld zijn ter illustratie van de uitvinding en niet tot beperking daarvan.
Voorbeeld 1
Tapijtresten die werden gebruikt hadden de navolgende, globale samenstelling.
* natuurlijk vezelmateriaal wol 1, 9 gew. % jute 5, 4 gew. % katoen 1, 1 gew. % synthetische componenten polyester 1, 4 gew. % polypropeen 18, 5 gew. % polyamide 13, 1 gew. % latex 13, 1 gew. % * vulstof schuim 45, 4%
De tapijtresten bevatten voornamelijk koolstof (39 gew. %), calciumcarbonaat (27, 9 gew. %), aluminium (16, 8 gew. %), en verder een kleine hoeveelheid zink (0, 15 gew. %) en zwavel (0, 16 gew. %).
Het tapijtafval werd verkleind tot afmetingen van 2-3 cm in het vierkant. Het tapijtsnijdsel werd vervezeld en toegevoerd aan een kalander. De kalandertemperatuur bedroeg 2000C en de kalanderdruk 1, 5 bar. Het gekalanderde materiaal werd toegevoerd aan een pers die was voorverwarmd tot een temperatuur van 60 tot 80oC. De perstemperatuur bedroeg 800C en de persverblijftijd 4 minuten.
<Desc/Clms Page number 5>
Het verkregen, gevormde produkt had een gemiddelde E-modulus van 98 daN/mm2, een buigspanning van 1, 50 daN/rnrn2, en een breukrek van 8, 4 daN/rnrn2.
Voorbeeld 2
Het in voorbeeld 1 verkregen produkt werd gevormd tot een laminaat onder gebruikmaking van lijmfoliën.
In een buigproef werd een E-modulus gemeten van gemiddeld 155 daN/mm2, een buigspanning van gemiddeld 2, 1 daN/rnrn2.
Voorbeeld 3
Tapijtsnijdsel dat is bereid in voorbeeld 1, werd toegevoegd aan een spuitgietmachine die kan worden aangesloten op drie verschillende type mallen. Mal 1 bezit een plaatvorm met afmetingen 150-100 mm, en een dikte die afhankelijk is van de uitgeoefende perskracht. Mal 2 heeft een cirkelronde vorm met een diameter van 120 mm en een variabele dikte van 6, 8 en 15 mm. Mal 3 heeft een staafvorm met afmetingen 150 bij 50 of 10 mm.
In een trekproef hebben de produkten een E-modulus van gemiddeld 90,9 daN/mm2, een breukspanning van
EMI5.1
gemiddeld 1, een breukrek van gemiddeld 3, In de buigproef bedroeg de E-modulus 19, 2 en bedroeg de buigspanning gemiddeld
Voorbeeld 4
Tapijtsnijdsel uit voorbeeld 1 werd toegevoegd aan een extruder. De schroefdiameter bedroeg 60 mm, de lengte-diameterverhouding is 5. De temperatuur van de extruder was ongeveer 2000e en het toerental was 300 tpm.
Bij een druk van 50 ton werd geperst onder gebruikmaking van de cirkelvormige mal.
Indien de pers werd voorverwarmd tot 60-80 C had het produkt een gladder en glanzender oppervlak. Werd echter versneden en vervezeld tapijtafval gebruikt dan werden in beide situaties gladde en glanzende oppervlakken verkregen.
<Desc/Clms Page number 6>
In een vergelijkend experiment werd de temperatuur in de extruder opgevoerd tot in de orde van grootte 260 C, waardoor de vezelcomponenten hun vezelachtige structuur hadden verloren. Het verkregen produkt had een sterkte nagenoeg nul en scheurde onmiddellijk.
******
<Desc / Clms Page number 1>
METHOD FOR REUSING CARPET WASTE
AND THE PRODUCT OBTAINED
The present invention relates to a method for recycling carpet waste and to a shaped product consisting mainly of carpet waste.
The production of carpets releases relatively large amounts of carpet residues, which have hitherto been almost exclusively transported to a landfill or incinerator. The tendency, however, is that the dumping or burning of carpet waste creates increasing resistance.
The present invention aims to reuse such carpet residues and, therefore, to convert these carpet residues into valuable shaped products.
A problem here is that the carpet residues have a very complex composition. Carpet residues contain both inorganic and organic components, each of which can be further divided into fiber components and particulate components. The various components are often physicochemically incompatible, such as for polypropylene, polyacrylic and polyamide. In spite of the complicated composition of carpet residues, it is possible according to the present invention to convert carpet residues into valuable products which have optimal mechanical properties for their application, while the products can be formed by known processing methods.
The method for recycling carpet waste according to the invention is characterized in that it comprises the steps of: i) comminuting the carpet waste; ii) softening the reduced carpet waste while maintaining fiber components; and
<Desc / Clms Page number 2>
(iii) forming the softened, shredded carpet waste into a product.
The basis of the present invention is that the plastic material present in carpet waste can be used to a large extent as a matrix in the molded product, in which matrix other components are included, which components themselves partly contribute extra to the properties of the molded product. This means that fiber components should retain their fiber character as much as possible, thereby substantially improving the strength and toughness of the molded product.
The carpet waste should initially be converted in particle size to a relatively homogeneous mass. Shredding the carpet scraps usually involves cutting the carpet scraps into particles with a largest size within the range of 1 to 7 cm, more preferably 2 to 5 cm, especially 2 to 3 cm. Preferably, therefore, mainly rectangular or square pieces of carpet waste are obtained by comminution.
The softening of the reduced carpet waste takes place while maintaining as many fiber components as possible. The temperature at which the softening is carried out is thereby determined and is generally from 100 to 200oC, preferably from 120 to 180oC. This depends on the fiber components present in the carpet waste, which may be of natural or synthetic origin. The fiber components include natural fiber material, such as wool, cotton and jute.
Due to compatibility with the other ingredients, it is imperative that the carpet waste not exceed 15 wt. %, more preferably at most 10 wt. % natural fiber material. If the natural fiber material contains wool fibers, it is advantageous if the natural fiber material does not exceed 5 wt. %, preferably at most 2 wt. % wool fibers.
The reduced carpet waste can be fiberized, i.e., unraveled, before continuing
<Desc / Clms Page number 3>
processed. The fiberization often leads to an end product with a smoother outer surface. Furthermore, it is possible to shape the fiberized carpet waste into a mat and subject it to the softening treatment. In that case, the softening treatment may consist of calendering, an operation known in the art. Calendering is generally performed at a temperature from about 50 ° C to about 200 ° C.
In addition to calendering, the plasticizing also comprises plasticizing by means of extrusion and casting, such as injection molding. It is also possible to supply the softened material obtained by extrusion or injection molding to a calender, whereby optimum surface properties are obtained.
After softening the carpet waste, the softened material, e.g. granulated material or mats, can be cooled and presented as a semi-finished product.
However, it is preferable to directly form the softened carpet waste, whereby the material is only heat-treated, which benefits the mechanical properties. The molding takes place with the aid of a press which compresses the softened material into a product. For obtaining a product with a smoother surface, it is preferable that the press is preheated, e.g. to a temperature of 40-100oC, more preferably 60 to 80oC.
The molded product can optionally be subjected to post-processing, such as cutting, sawing and the like. The product can further be subjected to a surface treatment, such as lamination, in which a foil is applied to one or both sides of the product, which can greatly improve the mechanical properties and also the appearance of the product.
Finally, the invention relates to a molded product consisting mainly of carpet waste, and more particularly to a molded product obtained by any of the methods of the present invention.
<Desc / Clms Page number 4>
Mentioned and other features of the molded product and the method of manufacturing the same will be further elucidated hereinbelow on the basis of a number of non-limitative exemplary embodiments which are merely intended to illustrate the invention and not to limit it.
Example 1
Carpet residues used had the following global composition.
* natural fiber material wool 1.9 wt. % jute 5.4 wt. % cotton 1.1 wt. % synthetic components polyester 1.4 wt. % polypropylene 18.5 wt. % polyamide 13, 1 wt. % latex 13.1 wt. % * filler foam 45.4%
The carpet residues mainly contain carbon (39 wt%), calcium carbonate (27.9 wt%), aluminum (16.8 wt%), and furthermore a small amount of zinc (0.15 wt%) and sulfur (0 , 16 wt%).
The carpet waste was reduced to dimensions of 2-3 cm square. The carpet cut was fiberized and fed to a calender. The calender temperature was 200C and the calender pressure 1.5 bar. The calendered material was fed to a press preheated to a temperature of 60 to 80oC. The pressing temperature was 80 DEG C. and the pressing residence time 4 minutes.
<Desc / Clms Page number 5>
The resulting molded product had an average E modulus of 98 daN / mm 2, a bending stress of 1.50 daN / rn 2, and an elongation at break of 8.4 daN / rn 2.
Example 2
The product obtained in Example 1 was formed into a laminate using adhesive films.
In a bending test, an E modulus of an average of 155 daN / mm 2 was measured, a bending stress of an average of 2.1 daN / mm 2.
Example 3
Carpet cut prepared in Example 1 was added to an injection molding machine that can be connected to three different types of molds. Mold 1 has a plate shape with dimensions 150-100 mm, and a thickness that depends on the applied pressing force. Mold 2 has a circular shape with a diameter of 120 mm and a variable thickness of 6, 8 and 15 mm. Mold 3 has a rod shape with dimensions 150 by 50 or 10 mm.
In a tensile test, the products have an E-modulus of an average of 90.9 daN / mm 2, a breaking stress of
EMI5.1
average 1, elongation at break of average 3. In the bending test the E-modulus was 19.2 and the bending stress was on average
Example 4
Carpet cut from Example 1 was added to an extruder. The screw diameter was 60 mm, the length-diameter ratio is 5. The temperature of the extruder was about 2000e and the speed was 300 rpm.
Pressing was done at 50 tons using the circular mold.
When the press was preheated to 60-80 ° C, the product had a smoother and shinier surface. However, if cut and fiberized carpet scraps were used, smooth and glossy surfaces were obtained in both situations.
<Desc / Clms Page number 6>
In a comparative experiment, the temperature in the extruder was raised to the order of 260 DEG C., causing the fiber components to lose their fibrous structure. The product obtained had a nearly zero strength and immediately ruptured.
******