CN108437278A - 多种塑料和天然纤维复合材料及其制造方法 - Google Patents

多种塑料和天然纤维复合材料及其制造方法 Download PDF

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Abstract

一种塑料和天然纤维混合物的塑料回收方法，包括，形成第一塑料组分、第二塑料组分、第三纤维组分和第四添加剂组分的混合物，所述第一塑料组分包含聚乙烯和聚丙烯；第二塑料组分包含聚乙烯对苯二甲酸酯、聚苯乙烯、丙烯酸、尼龙、聚碳酸酯和生物塑料，其中所述第一塑料的重量百分比大于第二塑料组分的重量百分比，并且第一塑料组分和第二塑料组分的总和占混合物总重量的10％‑95％，第三纤维组分包含木材、纸和天然纤维，所述第三纤维组分占混合物总重量的0％‑85％，第四添加剂组分至少包含碳酸钙和稳定剂，其中所述第四添加剂组分占混合物总重量的5％‑45％，将所述混合物团聚，研磨，并进行造粒。

Description

多种塑料和天然纤维复合材料及其制造方法
技术领域
本发明涉及材料回收技术领域，尤其涉及复合塑料和纤维的再利用。
背景技术
现有的复合塑料废料难以回收利用，如混合的塑料，被污染的塑料，层压板，多层复合塑料，塑料纸和含有天然纤维的废塑料。本发明提供一种组合塑料和天然纤维废料的回收利用的可能解决方案，提出了木塑复合材料(wood plastic composite)(WPC)，多种塑胶天然纤维料(multi-plastic and natural fiber composite)(PNFC)及多元化塑胶原料(multi-plastic material)(MPM)回收利用的两种配方。
发明内容
在一个实施方案中，一种塑料和天然纤维混合物的塑料回收方法，包括以下至少一个：形成第一塑料组分、第二塑料组分、第三纤维组分和第四添加剂组分的混合物，其中，所述第一塑料组分包含聚乙烯和聚丙烯中的至少一种，第二塑料组分包含聚乙烯对苯二甲酸酯、聚苯乙烯、丙烯酸、尼龙、聚碳酸酯和生物塑料中的至少一种，其中所述第一塑料组分的重量百分比大于第二塑料组分的重量百分比，并且第一塑料组分和第二塑料组分的总和占混合物总重量的10％-95％，第三纤维组分包含木材、纸和天然纤维中的至少一种，其中所述第三纤维组分占混合物总重量的0％-85％，第四添加剂组分至少包含碳酸钙和稳定剂，所述第四添加剂组分占混合物总重量的5％-45％，将所述混合物团聚，研磨，并进行造粒。
在另一个实施方案中，一种塑料混合物的塑料回收方法，包括以下至少一个步骤：形成第一塑料组分、第二塑料组分、第三塑料组分、第四塑料组分、第五塑料组分和第六添加剂组分的混合物，其中，所述第一塑料组分包含聚乙烯和聚丙烯中的至少一种，占混合物总重量的至少50％，第二塑料组分至少包含聚乙烯对苯二甲酸酯，占混合物的总重量不超过45％，第三塑料组分包含高密度聚乙烯和低密度聚乙烯中的至少一种，占混合物的总重量不超过45％，第四塑料组分包含聚苯乙烯，占混合物的总重量不超过45％，第五塑料组分包含丙烯酸、尼龙、聚碳酸酯和生物塑料中的至少一种，占混合物的总重量不超过45％，第六添加剂组分至少包含碳酸钙和稳定剂，占混合物的总重量不超过50％，将所述混合物团聚，研磨，并进行造粒。
在进一步的实施方案中，一种塑料混合物的塑料回收方法，包括形成第一塑料组分、第二塑料组分和第三添加剂组分的混合物，其中，所述第一塑料组分包含聚丙烯，占混合物总重量的至少50％，第二塑料组分包含丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚苯乙烯、尼龙、聚碳酸酯和生物塑料中的至少一种，占混合物总重量的不超过45％，第三添加剂组分至少包含碳酸钙和稳定剂，占混合物总重量的大约5％-50％，将所述混合物团聚，研磨，并进行造粒。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的回收系统；
图2是根据本发明的一个实施例的撕碎机和破碎机；
图3是根据本发明的一个实施例的薄膜团聚机；
图4是根据本发明的一个实施例的磨粉机；
图5是根据本发明的一个实施例的混合机和储料斗；
图6是根据本发明的一个实施例的干燥机和红外仓；
图7是根据本发明的一个实施例的混合机；
图8是根据本发明的一个实施例的热熔融造粒机；
图9是根据本发明的一个实施例的冷却空气分类机；
图10是根据本发明的一个实施例的输料与称重系统；
图11是根据本发明的一个实施例的回收机；
图12是根据本发明的一个实施例的第一回收方法；
图13是根据本发明的一个实施例的第二回收方法；
图14是根据本发明的一个实施例的第三回收方法。
具体实施方式
以下列举的实施例仅用于解释设备和方法的应用，并不用于限制本发明的范围。对该设备和方法的等同修改应当涵盖在权利要求的保护范围内。
本发明的回收系统包括两个部分，一个是回收阶段，在该阶段，废料被混合塑料再生机器破碎，另一个是再利用阶段，在该此阶段，破碎的废料部分被重塑(rebuilt)以用于制备不同类型的回收产品。
在再利用之前，先进行塑料基体分析。塑料基体在塑料废料中的含量可能大于30％，塑料基体的熔化温度可以低于220℃。工程塑料和PVC聚氯乙烯(PVC)在塑料废料中的含量可以大于40％，熔化温度可能低于280℃。
回收通过混合塑料再生机器进行，该混合塑料再生机器包括撕碎机、破碎机、薄膜团聚机、磨粉机、干燥仓、红外仓、储料斗系统、混合机、热熔融造粒机、空气冷却系统，输料和称重系统。可选地，对于生活和商业废弃物，该系统可以包括清洗机和塑料挤出机。在用于多种塑料天然纤维料(PNF)时，这些机组被称为混合塑料再生机器。另一机器用于回收含有天然纤维和添加剂的混合塑料废料。该多种塑料和天然纤维和混合塑料的工艺在低温下进行。
图1描述的回收机器包括以下部分：
1.撕碎机和破碎机组合单元，带有磨粉机的薄膜团聚机；
2.带有干燥机与红外仓的混合与存储料仓系统；
3.混合单元和热熔融造粒机；
4.冷却空气分类单元；
5.输料和称重系统。
不同的来料废料流采用不同的处理方式以回收，对于混合塑料天然纤维，来料可以采用以下三个实例进行处理。
图2描述了撕碎机210和破碎机(grinder)220，用于将厚质或大型来料塑料材料撕碎和破碎成小块。图3显示了薄膜团聚机310，图4描述了磨粉机410，用于将小块材料转变为粉料。图5显示了混合机和储料斗510，将粉料混合均匀。图6描述了干燥机和红外仓，用于去除水分并杀死来料中的细菌。图7显示了混合机，用于将混合料进一步混合均匀，图8描述了热熔融造粒机，用于将粉料凝结成粒料。图9描述了冷却空气分类机，用于冷却和分类来料，图10描述了输料与称重系统。来料破碎的一般流程是通过撕碎机和破碎机，薄膜团聚机，磨粉机，混合机和储料斗，干燥机和红外仓，混合机，热熔融造粒机，冷却空气分类单元和输料与称重系统。图11描述了回收机器1110，可以将进入的层压薄膜废料和纸张转变为输出木塑复合材料。
食品包装材料的处理步骤
食品包装废料处理的重点在于工业薄膜包装材料，包括由纸和塑料组成的层压薄膜和饮料包装。
在低温下，采用薄膜团聚机加工各种不同的薄膜和食品包装层压薄膜和饮料包装废料。
塑料和天然纤维材料通过混合机和储料斗混合均匀。
采用磨粉机将塑料、木材、纸张和天然纤维研磨成不同尺寸的粉粒，从而可用于不同的复合材料。
粉粒由储存筒仓系统输送以减少污染并为配方产品准备原料。混合机用于配制多种塑料、木材、纸张和天然纤维以及添加剂材料。
热熔融造粒机用于将产品制粒，其改善了回收工厂的环境状况。通过热熔融造粒机，将材料制粒。
冷却空气系统用于冷却PNF材料颗粒，再使用输料和称重系统将这些颗粒包装于Gaylord纸箱，包装袋、储料斗、料仓或容器中。
包括木材在内的产品将由PNFC材料通过WPC机器制得。
工业塑料废料的处理步骤
撕碎机和破碎机单元研磨较大的塑料废料，在必要时再经过分类线和水洗线。
磨粉机将塑料、木材、纸张和天然纤维研磨成不同尺寸的粉料，以用于不同的材料混合物中。
粉料通过混合机和储料斗系统输送，以减少污染，并根据原料和预期的成品设定混合器的特定配方。
热熔融造粒机将上述材料制粒，以形成颗粒材料。
空气冷却器用来冷却上述颗粒材料，再通过输料和称重系统将该颗粒材料包装于Gaylord纸箱、包装袋、储料斗、料仓或容器中。
生活和商业固态废物的处理步骤
固态废物在分离物料的分类线上运行。
用打包机将固体材料包装成特定的重量。
若来料被污染，则用水洗线清洗。
撕碎机和破碎机单元将厚质和大型塑料废料研磨。
塑料材料和天然纤维材料通过混合机和储料斗系统混合均匀。
在低温下，采用薄膜团聚机处理不同类型的薄膜或食品包装层压薄膜。
采用磨粉机将塑料、木材、纸张和天然纤维研磨成不同尺寸的粉料，以用于配料。
采用混合干燥仓，红外仓系统(温度：70-150℃)去除水分并杀死粉料中的细菌。
粉料通过储料仓系统输送，以减少空气污染。
采用塑料挤出机和热熔融造粒机将材料制成颗粒，还能改善厂区内环境。
空气冷却系统用于冷却材料颗粒，再使用输料和称重系统将该材料颗粒包装于Gaylord纸箱、包装袋、储料斗、料仓或容器中。
PNFC的处理步骤总结
第一步–采用团聚机将塑料团聚。
第二步-采用混合器将该材料混合均匀，随后储存。
第三步-将该材料研磨以将其磨碎成预定粒径的粉料。
第四步-将该材料混合得到特定的胶料配方。
第五步-采用热熔融造粒机将粉料造粒。
新塑料材料的说明及其配方
该配方使用的塑料材料采用10％-70％的聚乙烯/聚丙烯/聚乙烯对苯二甲酸薄膜级废料作为不同的塑料基体。往该配方中添加含有5％的添加剂的25％-85％的天然纤维。本实施例中的天然纤维是木材、纸张、植物和布料。在共混聚合物中，塑料薄膜级废料是聚乙烯对苯二甲酸、聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯，将该塑料和天然纤维混合，形成混合塑料、天然纤维和添加剂复合材料(PNF)。
采用团聚机和磨粉机将多种塑料和天然纤维加工成粉料。在该配方中，#3-聚氯乙烯的重量少于PNF材料重量的3％。
PNF粉料可以在红外仓中干燥以便在混合器中通过混合单元共混前进行消毒。该粉末通过热熔融造粒机造粒，随后进入冷却空气系统进行冷却。配方在低于塑料的熔点的温度下加工。
PNF材料配方
PNF＝(A)-塑料{10％至95％}+(B)-天然纤维{85％至0％}+(C)-添加剂{45％至5％}，如图2,210所示。
(A)是聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)薄膜或吹塑级塑料，占塑料废料基体重量的50％。次级塑料废料可以含有聚乙烯对苯二甲酸(PET)、注塑级聚乙烯(PE)、注塑级聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)和其它塑料(如丙烯酸、尼龙、聚碳酸酯、生物塑料和其它塑料)。这些其它塑料是少数基体，占塑料材料总重量的小于50％。
作为参考，不同塑料的缩写如下：聚乙烯对苯二甲酸(PETE或PET)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚氯乙烯(PVC)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯(PP)和聚苯乙烯(PS)。
(B)是木材锯屑、木粉和组成天然纤维中的基体的植物。在本实施例中，天然纤维的最高含量达75％，废纸的最高含量达75％。
(C)是添加剂，最高含量为基体的45％，添加剂可以由4％-40％的碳酸钙和1％-45％的稳定剂组成。
不同混合物配方如图12,1220所示。
第一实施例的配方只含有第一塑料组分。
第二实施例的配方包含第一塑料组分，占混合物总重量的50％-95％；和第二塑料组分，占混合物总重量的5％-50％。
第三实施例的配方包含第一塑料组分，占混合物总重量的25％；第二塑料组分，占混合物总重量的25％；第三纤维组分，由占混合物总重量的5-40％的木粉和占混合物总重量的5-40％纸粉组成；以及第四添加剂组分，占混合物总重量的5-40％。
第四实施例的配方包含第一塑料组分，占混合物总重量的25％；第二塑料组分，占混合物总重量的25％；第三纤维组分，由占混合物总重量的5％-40％的纸粉和占总重量的5％-40％的天然纤维组成；以及第四添加剂组分，占混合物总重量的5％-40％。
第五实施例的配方包含第一塑料组分，占混合物总重量的25％-50％；第二塑料组分，占混合物的总重量不超过25％；第三纤维组分，由占混合物总重量的5％-40％的木粉和占混合物总重量的5-40％的纸粉组成；以及第四添加剂组分，占混合物总重量的5％-40％。
第六实施例的配方包含第一塑料组分，占混合物总重量的25％-50％；第二塑料组分，占混合物的总重量不超过25％；第三纤维组分，由占混合物总重量的5％-40％的木粉组成；以及第四添加剂组分，占混合物总重量的5％-45％。
第七实施例的配方包含第一塑料组分，占混合物总重量的25％-50％；第二塑料组分，占混合物的总重量不超过25％；第三纤维组分，由占混合物总重量的5％-40％的纸粉组成；以及第四添加剂组分，占混合物总重量的5％-45％。
第八实施例的配方包含第一塑料组分，占混合物总重量的25％-50％；第二塑料组分，占混合物的总重量不超过25％；第三纤维组分，由占混合物总重量的5％-40％的天然纤维组成；以及第四添加剂组分，占混合物总重量的5％-45％。
第九实施例的配方包含第一塑料组分，占混合物总重量的10％-20％；第二塑料组分，占混合物的总重量不超过10％；第三纤维组分，由占混合物总重量的25％-75％的木粉组成；以及第四添加剂组分，占混合物总重量的5％-45％。
第十实施例的配方包含第一塑料组分，占混合物总重量的10％-20％；第二塑料组分，占混合物的总重量不超过10％；第三纤维组分，由占混合物总重量的25％-75％的纸粉组成；以及第四添加剂组分，占混合物总重量的5％-45％。
第十一实施例的配方包含第一塑料组分，占混合物总重量的10％-20％；第二塑料组分，占混合物的总重量不超过10％；第三纤维组分，由占混合物总重量的25％-75％的天然纤维组成；以及第四添加剂组分，占混合物总重量的5％-45％。
不含天然纤维和聚氯乙烯的多种塑料(MPM)的第一配方
MPM＝(A-20％至100％)+(B-45％至0％)+(C-5％至50％)，如图3,310所示。
(A)是聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)薄膜级或吹气级，其含量可以占塑料废料的20％-100％。
(B)是第二塑料废料，可以包含最高含量为45％的聚乙烯对苯二甲酸酯(PETE或PET)，注塑/薄膜/吹气级聚乙烯(PE)，注塑/薄膜/吹气级聚丙烯(PP)，聚苯乙烯(PS)和其它塑料，例如丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、丙烯酸、尼龙、聚碳酸酯和生物塑料。
(C)是添加剂，最高含量为基体的45％。添加剂主要由4％-40％的碳酸钙和1％-45％的稳定剂组成。
第一共混物的配方表如图13,1320所示。
不含天然纤维、聚乙烯和聚丙烯的多种塑料(MPM)的第二配方
MPM＝(A-20％至100％)+(B-45％至0％)+(C-5％至50％)，如图3,310所示。
(A)是聚氯乙烯(PVC)，其含量可以占塑料废料的20％-100％。
(B)是第二塑料废料，可以包含最高含量为45％的聚苯乙烯(PS)和其它塑料，例如丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、丙烯酸、尼龙、聚碳酸酯和生物塑料。
(C)是添加剂，最高含量为基体的45％。添加剂主要由4％-40％的碳酸钙和1％-45％的稳定剂组成。
第二共混物的配方表如图14,1420所示。
应该理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可以进行各种修改。应该理解，以上描述仅用以说明本发明而并非对本发明的范围进行限制，本发明的保护范围由权利要求的范围进行限定，其他的实施例均落在权利要求的保护范围内。

Claims (20)

1.一种塑料和天然纤维混合物的塑料回收方法，其特征在于，包括：
形成第一塑料组分、第二塑料组分、第三纤维组分和第四添加剂组分的混合物，其中，
所述第一塑料组分包含聚乙烯和聚丙烯中的至少一种；
第二塑料组分包含聚乙烯对苯二甲酸酯、聚苯乙烯、丙烯酸、尼龙、聚碳酸酯和生物塑料中的至少一种，
其中所述第一塑料组分的重量百分比大于第二塑料组分的重量百分比，并且第一塑料组分和第二塑料组分的总和占混合物总重量的10％-95％，
第三纤维组分包含木材、纸和天然纤维中的至少一种，其中所述第三纤维组分占混合物总重量的0％-85％，以及
第四添加剂组分至少包含碳酸钙和稳定剂，其中所述第四添加剂组分占混合物总重量的5％-45％；
将所述混合物团聚，研磨，并进行造粒。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一塑料组分占混合物总重量的100％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一塑料组分占混合物总重量的50％-95％，第二塑料组分占混合物总重量的5％-50％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一塑料组分占混合物总重量的25％，第二塑料组分占混合物总重量的25％，第三纤维组分由占混合物总重量的5％-40％的％木粉和占混合物总重量的5％-40％的纸粉组成，以及第四添加剂占混合物总重量的5％-40％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一塑料组分占混合物总重量的25％，第二塑料组分占混合物总重量的25％，第三纤维组分由占混合物总重量的5％-40％的纸粉和占混合物总重量的5％-40％的天然纤维组成，以及第四添加剂组分占混合物总重量的5％-40％。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一塑料组分占混合物总重量的25％-50％，第二塑料组分占混合物的总重量不超过25％，第三纤维组分由占混合物总重量的5％-40％的木粉和占混合物总重量的5％-40％的纸粉组成，以及第四添加剂组分的占混合物总重量的5％-40％。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一塑料组分占混合物总重量的25％-50％，第二塑料组分占混合物的总重量不超过25％，第三纤维组分由占混合物总重量的5％-40％的木粉组成，以及第四添加剂组分占混合物总重量的5％-45％。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一塑料组分占混合物总重量的25％-50％，第二塑料组分占混合物的总重量不超过25％，第三纤维组分由占混合物总重量的5％-40％的纸粉组成，以及第四添加剂组分占混合物总重量的5％-45％。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一塑料组分占混合物总重量的25％-50％，第二塑料组分占混合物的总重量不超过25％，第三纤维组分由占混合物总重量的5％-40％的天然纤维组成，以及第四添加剂组分占混合物总重量的5％-45％。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一塑料组分占混合物总重量的10％-20％，第二塑料组分占混合物的总重量不超过10％，第三纤维组分由占混合物总重量的25％-75％的木粉组成，以及第四添加剂组分占混合物总重量的5％-45％。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一塑料组分占混合物总重量的10％-20％，第二塑料组分占混合物的总重量不超过10％，第三纤维组分由占混合物总重量的25％-75％的纸粉组成，以及第四添加剂组分占混合物总重量的5％-45％。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一塑料组分占混合物总重量的10％-20％，第二塑料组分占混合物的总重量不超过10％，第三纤维组分由占混合物总重量的25％-75％的天然纤维组成，以及第四添加剂组分占混合物总重量的5％-45％。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括将所述混合物混合。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述造粒为热熔融造粒。
15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括使用空气冷却机将所述造粒进行冷却。
16.一种塑料混合物的塑料回收方法，其特征在于，包括：形成第一塑料组分、第二塑料组分、第三塑料组分、第四塑料组分、第五塑料组分和第六添加剂组分的混合物，
其中所述第一塑料组分包含聚乙烯和聚丙烯中的至少一种，占混合物总重量的至少50％，
所述第二塑料组分至少包含聚乙烯对苯二甲酸酯，占混合物的总重量不超过45％，
所述第三塑料组分包含高密度聚乙烯和低密度聚乙烯中的至少一种，占混合物的总重量不超过45％，
所述第四塑料组分包含聚苯乙烯，占混合物的总重量不超过45％，
所述第五塑料组分包含丙烯酸、尼龙、聚碳酸酯和生物塑料中的至少一种，占混合物的总重量不超过45％，
所述第六添加剂组分至少包含碳酸钙和稳定剂，占混合物的总重量不超过50％，；
将所述混合物团聚，研磨，并进行造粒。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括将所述混和物混合。
18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述造粒为热熔融造粒。
19.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括使用空气冷却机对所述造粒进行冷却。
20.一种塑料混合物的塑料回收方法，其特征在于，包括：
形成第一塑料组分、第二塑料组分和第三添加剂组分的混合物，
其中所述第一塑料组分包含聚丙烯，占混合物总重量的至少50％，
所述第二塑料组分包含丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚苯乙烯、尼龙、聚碳酸酯和生物塑料中的至少一种，占混合物的总重量不超过50％，
所述第三添加剂组分至少包含碳酸钙和稳定剂，占混合物总重量的5-50％；
将所述混合物团聚，研磨，并进行造粒。
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