CN102423909A - 一种废旧塑料混合处理的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种废旧塑料再生利用的工艺方法，该方法对废旧塑料的处理流程为：清除大块金属、石块等难以破碎的物质—破碎—进入混合处理装置—制品生产。通过本发明的技术方案能把各种废旧垃圾塑料混合处理加工成各种混塑制品，减少了原来废旧塑料回收处理技术的塑料分类和清洗及后处理工序，解决了原来垃圾塑料填埋和焚烧的弊端，更重要的是提高了废旧塑料的回收利用率，实现了循环利用，将有限资源最大化利用，有效减少了废旧塑料对环境的破坏，解决了原来回收技术对环境的污染。

Description

一种废旧塑料混合处理的方法

技术领域

本发明涉及废旧塑料处理领域，具体的说，属于废旧塑料再生利用领域。

背景技术

在人们的日常生活和工业生产中会产生大量的废旧塑料，由于塑料降解周期需100～300年，如果不能及时有效的处理，这些废旧垃圾塑料的产生会对环境造成严重污染和资源浪费。白色污染的问题很早就被政府所重视，也出台了许多有效政策，如减少一次性塑料袋的使用，进行集中回收处理。所以在我国出现了大量的回收站，许多人以回收废旧塑料营生。但回收塑料的价值有限且来源分散，难以形成大规模生产。并且随着社会发展，生活水平的提高，愿意从事此行业的人越来越少。回收塑料是针对所有塑料，而塑料的种类烦多普通人不可能按塑料特性进行细分投放，只能将所有废旧垃圾塑料混在一起投放，由政府集中回收处理。而对废旧垃圾塑料的处理以前主要是进行填埋，而填埋的结果是由于塑料降解慢，一般需上百年有的甚至需几百年，对土质的影响严重，且需占用大量土地。不能有效解决垃圾塑料对环境的影响，而后又推出了垃圾塑料焚烧的办法，经过焚烧后垃圾量得到了很好控制，减缓了对土地的影响，焚烧产生的热量还得到了利用，但焚烧产生的烟尘对大气的影响尤其对焚烧场周围的生活环境破坏严重，且能重复利用的资源被一次性使用，造成极大的资源浪费。因此焚烧也是不得已的办法，所以废旧垃圾塑料如何合理处理才不会破坏环境，将有限资源最大化利用，这一问题是全世界人们一直在探索的问题。

由于以上原因，各国目前都积极推行废旧塑料再生利用技术。现有的废旧塑料回收再生利用的工艺流程一般为：集中回收---按塑料特性分类——筛除不能再生的塑料---清洗、干燥---破碎---挤出造粒---利用再生粒料生产制品，例如中国发明专利CN1339351，《一种废塑料回收造粒的方法》所公开的工艺。现有的回收再生工艺中存在三大弊端：

1.塑料种类烦多，分类处理是一项庞大的工作量，且无法自动化准确细分，会产生很多无法分类和没有分类有利用价值的废旧塑料无法再生利用。

2.清洗过程对水污染严重，并且还会产生一系列后续工作，如脱水、烘干等。

3.回收废旧塑料要再成为产品，需经过挤出造粒后再作为生产产品的原料，经过两次塑化加工，对塑料性能产生较大影响，降低了产品性能。其中造粒由于需加温到塑料的熔点温度才能实现，造粒工艺要求塑料需能拉成丝、条状才能实现自动生产，而要成丝、条状，塑料必须干净，性能稳定才能产出合格粒料，对回收来的塑料要求较高，许多塑料因不能满足要求而不能用该工艺处理。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种废旧塑料再生利用的工艺方法，该方法对废旧塑料的处理流程为：清除大块金属、石块等难以破碎的物质---破碎---进入混合处理装置---制品生产。具体来说：

一种废旧塑料混合处理的方法，其包括以下步骤：

A、清除塑料中难以破碎的杂质；

B、破碎上述塑料，形成块状碎粒物；

C、将上述碎粒物加热，使碎粒物产生热变形；

D、将上述热变形后的碎粒物挤出成型。

在步骤C中，上述颗粒物被加热到180-240℃。

在步骤D中，上述热变形后的碎粒物挤出压力为1MPa以上，优选为4MPa以上，进一步优选为6-10MPa。

在步骤D中，上述热变形后的碎粒物挤出温度控制在180-220℃。

上述方法进一步包括步骤B1：在步骤C进行之前，对上述碎粒物进行预热。

上述方法进一步包括：在步骤C进行之前，向上述碎粒物中添加助剂；

上述助剂由滑石粉、石蜡和相溶剂组成；

上述助剂的添加量为颗粒物质量的1-5％。

通过以上技术方案能把各种废旧垃圾塑料混合处理加工成各种混塑制品，减少了原来废旧塑料回收处理技术的塑料分类和清洗及后处理工序，解决了原来垃圾塑料填埋和焚烧的弊端，更重要的是提高了废旧塑料的回收利用率，实现了循环利用，将有限资源最大化利用，有效减少了废旧塑料对环境的破坏，解决了原来回收技术对环境的污染。混塑制品在很多领域能替代木材、水泥制品、钢材的使用，且使用寿命优势大大优于木材，解决了水泥制品的一次性使用，及钢材价格昂贵的缺点，极大发挥了废旧垃圾塑料的利用价值。采用本发明的方法处理混合塑料还减少了一次塑化过程，减少了能耗，减小了对回收塑料性能的影响，因此有明显的经济优势和社会优势。

此外，最重要的是本发明能混合处理现在无法分类而不能被再利用的全部废旧塑料，因为本发明对挤出时塑料的状态要求为，能达到热变形温度以上，使得各种塑料能变形融合在一起即可，不需要全部达到熔点。由于大部分回收废旧塑料都能满足这一范围要求，因此能实现废旧塑料的混合处理。而实现本发明的设备在成型阶段，由以前回收造粒的拉丝、拉条后切粒再利用的方法改为型腔模具成型的方法。只要对塑料加温到能融合变形充满型腔就可达到生产要求，因此可解决未清洗塑料中含杂质对成型的影响。

由于温度控制在熔点温度以下，塑料不会分解，不会改变原来塑料的性能，不产生分解出的有害气体。只是有塑料中水分受热后形成的水蒸气，不会对空气质量产生影响，也不会转移到混塑制品上。且本发明的工艺能处理非塑料类杂质(例如小石子，纸屑，木屑等等)含量在30％以内的所有混塑原料。并能通过改变模具型腔的形状、尺寸来生产不同混塑制品。

附图说明

图1示出了一套实现本发明工艺方法的塑料预处理系统

包括：传送装置1、滚筒2、分料装置3、撕碎机4、传输机5、除铁器6、破碎机7

图2示出了一套实现本发明工艺方法的混合处理装置

包括：混合处理装置8、进料器81、机筒82、加热器83、螺杆84、电机85、机头86，模具9

具体实施方式

在收集到废旧塑料后，首先对回收物料进行粗略分拣，主要分出其中含的大件的不易破碎且易于分离的非塑料物质，如玻璃制品、大型金属物、大型纸织物等。之后如图1所示，剩下的各种废旧塑料及少量杂质由传送装置1输送到下一工序配置的撕碎机4料仓内，进行撕碎。在传输机上端可以设置一个永磁性滚筒，用于去除物料中未被人工选出的大部分的铁磁物，以保护下一工序的机械设备。在撕碎机4料仓内主要针对大型塑料件和经过回收场压缩、捆包过的回收塑料进行破碎，目的是在把大件压缩塑料变成碎片的同时把诸如洗发水瓶、电子产品、和一些内部含有金属的小件塑料制品撕碎。

经过撕碎后的混合塑料由撕碎机的出料口通过传输机5转运到下一工序进行处理。在传输机5的上方悬挂安装有自卸式的除铁器6，如果有必要可以用于进一步去除物料中的铁磁物。

上述物料被送到破碎机料仓内进行破碎，使物料大小粒径进一步缩小，优选为2.5厘米以下，因为粒径如果过大，则加热的时间过长，不利于提高生产效率。之后集中收存，供下一步生产使用。经过以上工序得到的原料即为混合回收的废旧塑料。

如图2所示，把经过以上工序后得到的混合废旧塑料加入到处理装置8的给料器内。混合塑料及物料由给料器81进入该装置的机筒82内，机筒内配有螺杆84，机筒82和螺杆84主要分为三个区，分别为：给料区、塑化区、挤出区。给料区的作用是把料斗内的塑料由螺杆旋转导入料筒，通过螺杆的搅动使得物料由螺旋线深度逐渐变浅以压缩物料，并且通过搅动能使得物料的受热更加均匀，使所有物料颗粒都能均匀受热；塑化段，物料在外部温度和螺杆的搅动对物料本身挤压产生的热量，达到塑化状态。此段温度要控制在180～240℃为宜，因为在这种条件下，能保证一部分塑料达到熔点，另一部分产生了热变形而又不至于完全熔化，在这种情况下，形成了一种固溶混合物；而在挤出区，物料经过表面塑化后在挤出区进一步混合聚集由螺杆不断向前给料，在推力的作用下把物料送入机头86，在机头86内上述固溶混合物在强大的压力下相互挤压、融合、汇聚成一体，最终挤出机头86进入模具9而实现成型。需要特别说明的是，机头86内物料压力需控制在1MPa以上才能达到使固溶混合物融合、挤出的目的，考虑到最终成型的产品的强度要求，优选为4MPa以上。此外，温度控制在180～240℃为宜，因为在这个温度范围内，能保证物料维持固溶混合状态，因此通过4MPa以上的压力才能将混塑物料最终压合到一起。

优选的，在上述处理工艺中，为了提高塑化区的加热速度，以提高生产效率，可以考虑在给料器内设置加热器，对物料进行干燥、预热。预热温度优选可以设置在150-180℃，因为该温度离绝大部分塑料的熔化温度很近了但又不至于导致其熔化。

表一给出了通过本发明的工艺方法制造的1000*120*25(mm)板材的制造过程控制参数和板材的性能对比。其中塑化温度指的是塑化区的温度，成型温度是指的在挤出区的温度。

表一：

表一给出了对不同杂质含量的混塑原料进行生产成型，在同样的工作温度下，不同成型压力条件下生产出的混塑制品的数据。从上表中的检测参数可知，混塑制品的主要产品性能及静曲强度、抗压强度与混塑原料的杂质含量多少没有直接关系，产品性能与生产成型的压力有直接关系，生产压力高产品的两项主要指标也提高，因为随着压力提高所生产产品密度也提高所以各项性能也就提高。但压力也非越高越好，因为压力越高对装置的各零部件及生产模具的承压能力及使用寿命影响很大，所以以不超过10MPa为宜。在压力控制在6-10MPa范围时，产品性能稳定，各项参数均能达同等使用条件产品的指标要求。

由于控制混塑产品的产品质量主要通过控制生产过程中的挤出压力来实现，与原材料没有直接关系，所以就解决了本领域目前通常担心的混塑原料来源分散，不同批次原料生产的产品质量无法统一，对混塑原料要求高等情况，减少了不可控因素，有利于实现工业化批量生产。当然如果混塑原料的来源和品质及杂质含量种类差别化太大，对最终的制品性能上肯定是会有一定影响，例如当混合塑料里非塑料杂质的含量超过30％以后，最后的产品由于杂质含量太多，相互融合的效果不好，静曲强度会随着杂质百分比的提高大幅下降。因此如果最终成品为受力产品，则杂质的含量不能超过30％。

表二给出了不同塑化温度下制造的1000*120*25(mm)板材的制造过程控制参数和板材的性能对比

表二：

将表二与表一对比可以看出，塑化温度控制在180℃左右与240℃相比，最终产品的性能相差不大。因为只要在这个温度区间内，混合塑料都是处于固溶混合态且易于融合的，并且不会产生分解。

此外，在物料进入处理装置8之前，为了提高成品的强度、硬度等性能，可以同时加入质量百分比为物料颗粒1-5％的助剂以促进物料的塑化及融合。该助剂主要由以下几种成份且成：①.滑石粉，其作用是提高混塑制品尺寸稳定性提高制品表面的硬度，起增强的作用。②.石蜡，添加石蜡的作用是为了减少混合塑料原料在机筒和螺杆间的摩擦力，起到外部润滑，主要起到保护设备的作用，还可以对制品起到一定的增韧效果。③.相溶剂，组分主要为马来酸酐接枝物，该相溶剂是促使部分溶化后的塑料与其它物料结合，提高混塑原料的成型性能。三种组分具体的配比可以根据所需产品的强度、硬度要求进行调整。

表三为添加了助剂的产品性能列表，该表中塑化温度和成型温度均控制在180度，机头压力控制在6.5Mpa。

对比表三和表二可以看出，随着助剂的添加，最终成品的强度有20％以上的增幅。并且由于助剂中相溶剂的作用，生产速率和成品率也比不添加助剂略有提升。

本发明中的“混合处理”意指对所有的可回收塑料不用按塑料特性分类统一进行处理，“废旧塑料”意指主要是指人们生活中分类投放的可回收垃圾中含的塑料和工业生产中产生的没有直接回收利用价值，即将送往废料堆场和焚烧炉的废旧塑料。需要声明的是，本发明公开的处理方法可以处理任何塑料，本领域技术人员直接使用本说明公开的工艺方法，或者经过简单变化用以处理任何塑料都落入本发明所要求保护的范围，而不仅仅局限于处理废旧塑料。

在本实施例中提供了一套设备用于实现本发明的处理方法，需要说明的是，提供该设备是为了更好的描述本发明的处理方法，而不是为了限制本发明的处理方法，本发明所要求保护的处理方法以权利要求书所限定的内容为准。本领域技术人员在了解了本发明技术构思之后，完全可以采用不同的设备来实现本发明的处理方法，上述行为仍应落入本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1. 一种废旧塑料混合处理的方法，其包括以下步骤：

A、清除塑料中难以破碎的杂质；

B、破碎上述塑料，形成片状碎粒物；

C、将上述碎粒物加热，使碎粒物产生热变形；

D、将上述热变形后的碎粒物挤出成型。

2.如权利要求1所述的废旧塑料混合处理的方法，进一步包括：在步骤C中，上述颗粒物被加热到180-240℃。

3.如权利要求1或2所述的废旧塑料混合处理的方法，进一步包括：在步骤D中，上述热变形后的碎粒物挤出压力为1MPa以上。

4.如权利要求1-3之一所述的废旧塑料混合处理的方法，进一步包括：在步骤D中，上述热变形后的碎粒物挤出压力为4MPa以上。

5.如权利要求4所述的废旧塑料混合处理的方法，进一步包括：在步骤D中，上述热变形后的碎粒物挤出压力为6-10MPa。

6.如权利要求1-5之一所述的废旧塑料混合处理的方法，进一步包括：在上述步骤D中，上述热变形后的碎粒物挤出温度控制在180-220℃。

7.如权利要求1-6之一所述的废旧塑料混合处理的方法，进一步包括步骤B1：在步骤C进行之前，对上述碎粒物进行预热。

8.如权利要求1-7之一所述的废旧塑料混合处理的方法，进一步包括：在步骤C进行之前，向上述碎粒物中添加助剂。

9.如权利要求8所述的废旧塑料混合处理的方法，进一步包括：上述助剂由滑石粉、石蜡和相溶剂组成。

10.如权利要求9所述的废旧塑料混合处理的方法，进一步包括：上述助剂的添加量为碎粒物质量的1-5%。

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