CN102485788A

CN102485788A - 农作物废料再生复合塑料板及其生产工艺

Info

Publication number: CN102485788A
Application number: CN2010105673052A
Authority: CN
Inventors: 涂威忠
Original assignee: HUNAN ZHONGYUE PLASTIC CO Ltd
Current assignee: HUNAN ZHONGYUE PLASTIC CO Ltd
Priority date: 2010-12-01
Filing date: 2010-12-01
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2030-12-01
Also published as: CN102485788B

Abstract

本发明为农作物废料再生复合塑料板及其生产工艺，采用废旧PVC料和农作物废料作为原料，经过分类、破碎、清洗、干燥，再经磨粉、预处理、分子改性，最后制取出农作物废料再生复合塑料板。整个生产过程不产生污染物、能耗低，所生产的再生复合塑料板价格低、质量稳定。

Description

农作物废料再生复合塑料板及其生产工艺

技术领域

本发明涉及一种复合塑料板及其生产工艺，特别是涉及一种采用废旧PVC和农作物废料屑为原料的再生复合塑料板及其生产工艺。

背景技术

目前，我国门窗等建材所用原料PVC主要依靠石油裂解生成，耗油量巨大，同时，生产的这些塑料中每年将有近百万吨转化为废塑料，将废塑料回收利用，并制成高性能的塑料，仅为15％左右，远低于发达国家的废旧塑料回收率(50％以上)，且我国回收的塑料主要用于制取性能要求较低的排水管和下水管，很少用于制取高品质的炭纤维再生复合塑料板。国内外废弃农作物和废旧塑料主要以焚烧、热分解制液体燃料和化学品以及直接利用等，通过焚烧虽然可大幅减少塑料的堆积量，但是会带来严重的大气污染；热分解虽然可以避免污染物的大量产生，但是其回收利用率低，设备投资较大，回收成本较高；因此提高废旧塑料品的循环使用率是应对当前废旧塑料大量产生的有效途径之一。

炭纤维塑料板是利用废旧塑料和农作物纤维采用先进工艺加工而成的新型材料，是一种能够有效的节约资源并且环保优质的再生材料。目前，各类炭纤维制品在美国、加拿大、德国、英国、荷兰、日本和韩国等国已得到了较为广泛的应用，形成了一定规模的产业和市场，国内科研工作者对此也做了大量的工作，目前国内生产炭纤维塑料板的主要工艺过程为：降分随后的碳纤维粉原料颗粒与高分子材料经过预处理后，添加特定的助剂，按一定比例进行充分的混全，经高温、挤压、成型等工艺后冷却定型，制成一定形状的炭纤维塑料门板型材。其不足之处是传统工艺生产的炭纤维塑料中炭纤维填充量较高，导致复合材料的流动性较差，影响制品的美观，对加工设备造成一定的磨损，并且生产的炭纤维塑料板材的光洁度及色泽均匀度不够理想。

发明内容

本发明克服了现有技术中的缺点，提供了一种新的组分配比比例，以求达到优化用以参数、节省生产成本、制取优质塑材的目的；以及一种更为先进的生产工艺，解决利用废旧塑料生产的炭纤维塑料板材的光洁度以及再生聚合物基农作物废料增强材料复合制造工艺难题，形成利用废塑料直接生产高质量炭纤维再生复合塑料板新技术。

本发明的技术方案涉及一种农作物废料再生复合塑料板，其组成包括下述重量配比的原料：废PVC粉100份、农作物废料屑20-30份、复合稳定剂5-7份、加工助剂ACR 3-5份、抗冲改性剂CPE 5-8份、润滑剂0.8-1份、填充料8-10份、着色剂0.1-0.2份、抗紫外线剂0.01-0.015份。

所述的复合稳定剂是指采用了共生反应技术将三盐、二盐和金属皂在反应体系内以初生态的晶粒尺寸和各种润滑剂进行混合的混合物，加工助剂是指丙烯酸系树脂，抗冲改性剂是指氯化聚乙烯，润滑剂是指石蜡和硬脂酸，填充料是指CaCO₃，着色剂是指颜料，抗紫外线剂是指2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮。

本发明还涉及一种农作物废料再生复合塑料板的生产工艺，包括分选、破碎、清洗磨粉等步骤，还包括：

(1)在复合过程中使用铝酸酯和丙烯酸偶联剂处理农作物废料屑；

(2)投料混合工艺：第一步，将PVC粉料和复合稳定剂投入高速搅拌机中混合到75-80℃；第二步，当混合温度达到75-80℃时，将预处理过的竹粉与填充料CaCO₃一起投入高速搅拌机中搅拌至混合温度到85-90℃；第三步，温度达到85-90℃时将加工改性剂丙烯酸系树脂和抗冲改性剂氯化聚乙烯投放高速搅拌机中搅拌至95-100℃；第四步，温度达到95-100℃时，将润滑剂和颜料加入高速搅拌中进行搅拌混合，温度达到115-120℃时，打开高速搅拌机料门进行放料，放入低温混合机中低温冷却混合；第五步，混合料在低温冷却机中冷却到45-50℃时，打开冷混机料门放料，送入挤出机中进行生产。听铃声按顺序周而复始投料搅拌混合。

(3)将磨粉料加入漂白粉、稀盐酸进行褪色；

(4)将褪色后的粉料送至磁力搅拌器中且加入偶氮二甲酰胺进行改性前预处理；

(5)预处理后的粉料再经过“二次搅拌装置”，添加氯化聚乙烯对PVC进行分子改性；

(6)将磨粉料运至悬浮反应釜，加入偶氮二甲酰胺和稀盐酸进行搅拌，调节搅拌强度控制PVC粒径、粒度分布；

(7)PVC浆料经反应釜出料口直接进入汽提塔，脱去PVC粒子中残留的偶氮二甲酰胺后，经传输带送至干燥塔离心脱水，再由螺旋输送进入气流干燥器与热风进行交换，使物料的表面水分脱除；

(8)已进行表面脱水的物料经管道输送至造粒机，加入氯化聚乙烯均化造粒后，再进入挤塑机塑化挤出、冷却成型；挤出机操作程序：a、操作工必须熟练掌握设备性能并做好挤出机的一级保养；b、温度达到设定值后，恒温30分钟，开启挤出机，主机转速控制在8-10r/min，开机电流I≤50A，当电流大于50A，则应减少加料量，以使电流进入正常状态，生产电流正常值为40-45A；c、挤出机排气真空度控制在0.05-0.07MPa；辅机定型真空度控制在0.07-0.08MPa。

(9)整个生产工艺过程中温度控制必须低于195℃。

其中，分选是经过除去非废塑料杂质、磁铁清除金属杂物、鉴别废塑料制品，还包括风力分选：首先将废塑料制品破碎送入分选装置的料斗中；然后开动风机，使碎片、碎块、沙粒喷散出去，由落下距离不同而实现分离。静电分选：用表面活性剂对废塑料进行预处理，使废塑料附有表面活性剂，然后激烈搅拌，磨擦产生静电，带负电荷的塑料颗粒被吸到“正极”侧，带正电荷的被吸到“负极”侧，这样反复操作数次，依据塑料带电能力不同将塑料品种分开。

清洗步骤主要包括预选、清洗、漂洗，尤其注意废塑料中各种杂质的含量均匀被控制在9.5-10.5PPM之间。

破碎关键技术的操作步骤：

(1)选用盘式振动破碎机进行废料破碎；

(2)随后分别以直径为0.2、0.4、0.8、1mm的筛子筛粉。

磨粉筛分经高速涡轮式磨粉机碾磨，经振动筛筛粉粒径在40目以上返回磨粉工段，40目以下合格。

本发明通过互穿网络(IP)共混改性和插层复合技术应用于废塑料加工过程中的技术，大大提高了PVC农作物废料复合塑料板的强度、刚性和高耐水性；通过采用特殊的分子改性技术，达到优化PVC内部分的分布状态和链的架构，改变其晶体度及取向，大大提高了着色剂分散性和折光性。通过以上两项技术的应用，PVC的熔融流变性能编号，表现为熔融时间短，温度低，平衡扭矩小。除此之外，改进后PVC静态和动态热稳定性好、力学性能优良，并具有高流动性、透明性及阻燃性，为加工高质量制品和开拓信用度提供了有利条件。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：通过对废旧塑料的回收循环利用，减少了对塑料合成原材料-石油资源的浪费；生产过程不产生环境污染、耗能少；生产原料来源广泛、成本低廉；

通过互穿网络(IP)共混改性和插层复合技术应用于废塑料加工过程中的技术，大大提高了PVC炭纤维复合塑料板的强度、刚性和高耐水性；通过采用特殊的分子改性技术，达到优化PVC内部分的分布状态和链的架构，改变其晶体度及取向，大大提高了着色剂分散性和折光性。通过以上两项技术的应用，PVC的熔融流变性能变好，表现为熔融时间短，温度低，平衡扭矩小。除此之外，改进后PVC静态和动态热稳定性好、力学性能优良，并具有高流动性、透明性及阻燃性，为加工高质量制品和开拓信用度提供了有利条件。

本发明的有益效果还在于通过对废旧塑料的回收循环利用，减少了对塑料合成原材料-石油资源的浪费；生产过程不产生环境污染、耗能少；生产的炭纤维再生复合塑料具有优良的钢度和韧性，能够钉、钻、磨、锯、创，而且不易变形，防龟裂；产品表面经过特殊工艺处理，具有耐划痕、防化学污染、耐腐蚀的功能，产品易清洗、耐擦洗；产品具有阻燃、防水、防潮、防蛀、尺寸稳定性、不变形、经久耐用的优越性能；产品不含甲醛，节能健康环保，100％可回收再利用；产品品种规格多样，产品的造型及长宽规格可视实际而设计制造，给顾客更多的选择；产品比重轻，安装简易，使用寿命长。

本发明的有益效果还在于：

表1：PVC农作物废料再生复合塑料板的物理性质比较

表2：农作物废料再生复合塑料板性能指标与国标(GB5761-93SG3)的比较

附图说明

图1是农作物废料再生复合塑料板生产工艺流程图

图2是提高农作物废料再生复合塑料板色泽均匀度新工艺流程简图

图3是提高农作物废料再生复合塑料板表面光洁度新工艺流程图

具体实施方式

实施例一：本发明的技术方案涉及一种农作物废料再生复合塑料板，其组成包括下述重量配比的原料：废PVC粉100份、农作物废料屑20-30份、复合稳定剂5-7份、加工助剂ACR 3-5份、抗冲改性剂CPE 5-8份、润滑剂0.8-1份、填充料8-10份、着色剂0.1-0.2份、抗紫外线剂0.01-0.015份。

实施例二：提高农作物废料再生复合塑料板色泽均匀的方法发明的操作步骤如下所示：

(1)首先将废旧PVC料和农作物废料进行分选、破碎、清洗、磨粉，在磨粉料加入漂白粉、稀盐酸进行褪色；

(2)将褪色后的粉料送至磁力搅拌器中且加入偶氮二甲酰胺进行改性前预处理；

(3)预处理后的粉料再经过“二次搅拌装置”，添加铝酸酯偶联剂和丙烯酸丁酯偶联剂对PVC进行分子改性；

(4)PVC粉末颗粒经出料管道进入造粒机，加入着色剂和加工助剂，捏合、均化、造粒；

(5)造粒后经传输通道运送至成型车间的喂料机，由料筒进入挤塑机塑化并挤出成型；

(6)出模的型材通过牵引机牵引、切割、包装，得到表面光亮、色泽均匀的高品质农作物纤维再生复合塑料板。

实施例三：提高农作物废料再生复合塑料板表面光洁度的方法发明的操作步骤如下：

首先将废旧PVC料和农作物废料进行分选、破碎、清洗、磨粉，接着还包括：

(1)出磨粉料经皮带运送到悬浮反应釜，加入偶氮二甲酰胺、稀盐酸等搅拌反应，并通过调节搅拌强度，控制PVC粒径、粒度分布，在颗粒表面形成对PVC分子的包覆膜，使PVC树脂颗粒形态规整、粒度均匀；

(2)PVC浆料经反应釜出料口直接进入汽提塔，脱去PVC粒子中偶氮二甲酰胺物质后，经传输带送至干燥塔离心脱水，再由螺旋输送进入气流干燥器与热风进行交换，使物料的表面水分脱除；

(3)所得粉料经管道输送至造粒机，加入氯化聚乙烯均化造粒后，再进入挤塑机塑化挤出、冷却成型；

(4)成型出模的农作物废料再生复合塑料板通过牵引机牵引后切割、包装，得到高品质的PVC农作物复合塑料板。

实施例四：投料混合工序：

(1)将PVC粉料和复合稳定剂投入高速搅拌机中混合到75-80℃；

(2)当混合温度达到75-80℃时，将预处理过的农作物废料与填充料CaCO₃一起投入高速搅拌机中搅拌至混合温度到85-90℃；

(3)温度达到85-90℃时将加工改性剂ACR和抗冲改性剂CPE投放高速搅拌机中搅拌至95-100℃；

(4)温度达到95-100℃时，将润滑剂和颜料加入高速搅拌中进行搅拌混合，温度达到115-120℃时，打开高速搅拌机料门进行放料，放入低温混合机中低温冷却混合；

(5)混合料在低温冷却机中冷却到45-50℃时，打开冷混机料门放料，送入挤出机中进行生产。听铃声按顺序周而复始投料搅拌混合。

实施例五：挤出机操作程序：

(1)操作工必须熟练掌握设备性能和操作程序，搞好机械设备的一级保养；

(2)开机电流I≤50A，当电流大于50A，则应减少加料量，以使电流进入正常状态，生产电流正常值42-45A；

(3)主机转速控制在8-10r/min；

(4)挤出机温度控制：

表3(单位：℃)

(5)挤出机排气真空度0.05-0.07MPa；

(6)辅机定型真空度控制在0.07-0.08MPa。

实施例六：废塑料分选步骤：

(1)先将非塑料制品杂物除去，然后将油污制品及变黑烧焦的废塑料挑拣出来。

(2)废塑料中的金属杂物很难用手工分选出来，用磁铁清除；

(3)根据不同塑料的常见用途，凭经验确定不同废塑料的品种；

(4)遇到难以分辨的废塑料制品则用以下几种方法进行鉴别：

塑化温度鉴别法；密度鉴别法；燃烧鉴别法；外观鉴别法。

风力分选：根据塑料的相对密度不同，随风飘移的距离也不同的原理，不仅能分开相对密度差异较大的塑料，而且可以将相对密度较大的碎石块、土沙块分离出去。其操作步骤是：首先将废塑料制品破碎送入分选装置的料斗中；然后开动风机，使碎片、碎块、沙粒喷散出去，由落下距离不同而实现分离。

静电分选：利用各种塑料磨擦带电能力和差异分离混合塑料。其步骤是用表面活性剂对废塑料进行预处理，使废塑料附有表面活性剂，然后激烈搅拌，磨擦产生静电，带负电荷的塑料颗粒被吸到“正极”侧，带正电荷的被吸到“负极”侧，这样反复操作数次，依据塑料带电能力不同将塑料品种分开。不同种类的塑料其带电能力大小分别为：(带正电)PS＞PE＞PP＞PET＞PVC(带负电)。

实施例七：清洗的操作步骤：

(1)预洗：用水泵抽水对废塑料进行冲洗，去掉废塑料表面的污染物。

(2)清洗：通过清洗槽、水平分离器等设备将残留污染物分离开来。同时根据物料的杂质含量是否均匀来进择连续或间歇清洗。物料杂质含量均匀选择连续清洗，含量不均匀则选择间歇清洗。同时利用磁铁对废塑料进行去铁质处理。

(3)漂洗：主要目的是分离密度不同的高分子聚合物以及再次清洗废料和平衡PH值。

废塑料中各种杂质的含量均匀被控制在9.5PPM-10.5PPM之间左右。

实施例八：破碎关键技术的操作步骤：

(1)选用盘式振动破碎机进行废料破碎；

(2)随后分别以直径为0.2、0.4、0.8、1mm的筛子筛粉。

实施例九：磨粉筛分技术操作步骤

把精选后的废旧塑料离心脱水，送入磨粉车间磨粉，倒入盆内再次过磁去铁，采用高速涡轮式磨粉机碾磨，经振动筛筛粉粒径在40目以上返回磨粉工段，40目以下为合格品。

Claims

1.一种农作物废料再生复合塑料板，其特征在于由包括下述重量配比的原料：

废PVC粉100份；

农作物废料20-30份；

复合稳定剂5-7份；

加工助剂3-5份；

抗冲改性剂5-8份；

润滑剂0.8-1份；

填充料8-10份；

着色剂0.1-0.2份；

抗紫外线剂0.01-0.015份。

2.根据权利要求1所述的一种农作物废料再生复合塑料板，特征在于：所述的农作物废料是指农作物秸秆；复合稳定剂是指采用了共生反应技术将三盐、二盐和金属皂在反应体系内以初生态的晶粒尺寸和各种润滑剂进行混合的混合物；加工助剂是指丙烯酸系树脂；抗冲改性剂是指氯化聚乙烯；润滑剂是指石蜡和硬脂酸；填充料是指CaCO₃；抗紫外线剂是指2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮。

3.一种农作物废料再生复合塑料板的生产工艺，包括分选、破碎、清洗磨粉、筛分等步骤，其特征在于：

(1)在复合过程中使用铝酸酯和丙烯酸偶联剂处理竹粉；

(2)将磨粉料加入漂白粉、稀盐酸进行褪色；

(3)将褪色后的粉料送至磁力搅拌器中且加入偶氮二甲酰胺进行改性前预处理；

(4)预处理后的粉料再经过“二次搅拌装置”，添加氯化聚乙烯对PVC进行分子改性；

(5)磨粉料运至悬浮反应釜，加入偶氮二甲酰胺和稀盐酸进行搅拌，调节搅拌强度控制PVC粒径、粒度分布；

(6)PVC浆料经反应釜出料口直接进入汽提塔，脱去PVC粒子中残留的偶氮二甲酰胺后，经传输带送至干燥塔离心脱水，再由螺旋输送进入气流干燥器与热风进行交换，使物料的表面水分脱除；

(7)已进行表面脱水的物料经管道输送至造粒机，加入氯化聚乙烯均化造粒；

(8)再进入挤塑机塑化挤出、冷却成型；

(9)整个生产工艺过程中温度控制必须低于195℃。

4.根据权利要求3所述的方法，分选是经过除去非废塑料杂质、磁铁清除金属杂物、鉴别废塑料制品，其特征在于：所述的分选步骤还包括风力分选：首先将废塑料制品破碎送入分选装置的料斗中；然后开动风机，使碎片、碎块、沙粒喷散出去，由落下距离不同而实现分离。

5.据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述的分选步骤还包括静电分选：用表面活性剂对废塑料进行预处理，使废塑料附有表面活性剂，然后激烈搅拌，磨擦产生静电，带负电荷的塑料颗粒被吸到“正极”侧，带正电荷的被吸到“负极”侧，这样反复操作数次，依据塑料带电能力不同将塑料品种分开。

6.据权利要求3所述的方法，清洗步骤主要包括预选、清洗、漂洗，其特征在于：废塑料中各种杂质的含量均匀被控制在9.5-10.5PPM之间。

7.据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述的磨粉筛分经高速涡轮式磨粉机碾磨，经振动筛筛粉粒径在40目以上返回磨粉工段，40目以下合格。

8.据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述的破碎关键技术的操作步骤：

(1)选用盘式振动破碎机进行废料破碎；

(2)随后分别以直径为0.2、0.4、0.8、1mm的筛子筛粉。

9.据权利要求3所述的方法，还包括加料投料步骤，其特征在于：第一步，将PVC粉料和复合稳定剂投入高速搅拌机中混合到75-80℃；第二步，当混合温度达到75-80℃时，将预处理过的竹粉与填充料CaCO₃一起投入高速搅拌机中搅拌至混合温度到85-90℃；第三步，温度达到85-90℃时将加工助剂丙烯酸系树脂和抗冲改性剂氯化聚乙烯投放高速搅拌机中搅拌至95-100℃；第四步，温度达到95-100℃时，将润滑剂和颜料加入高速搅拌中进行搅拌混合，温度达到115-120℃时，打开高速搅拌机料门进行放料，放入低温混合机中低温冷却混合；第五步，混合料在低温冷却机中冷却到45-50℃时，打开冷混机料门放料，送入挤出机中进行生产。听铃声按顺序周而复始投料搅拌混合。

10.据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述的塑化挤出步骤包括：

(1)温度达到设定值后，恒温30分钟，开启挤出机；

(2)主机转速控制在8-10r/min；

(3)开机电流I≤50A，当电流大于50A，则应减少加料量，以使电流进入正常状态，生产电流正常值为40-45A；

(4)挤出机排气真空度控制在0.05-0.07MPa；辅机定型真空度控制在0.07-0.08MPa。