CN109456545A - 一种低纯度pvc废塑料再生制备塑木型材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于废塑料再生利用领域，本发明提供一种低纯度PVC废塑料再生制备塑木型材及其制备方法，在制备过程中采用高效除水器除水，从而大幅度提高PVC废塑料产品纯度，能够处理各种类型、各种纯度的低价值PVC废塑料，相容性高，得到的型材具备不低于纯度95％以上的PVC塑料制备得到的力学性能和耐候性能，而且相容性、加工性更好，能够产生明显的经济效益和社会效益。

Description

一种低纯度PVC废塑料再生制备塑木型材及其制备方法
技术领域
本发明属于废塑料再生利用领域，尤其涉及一种低纯度PVC废塑料再生制备塑木型材及其制备方法。
背景技术
塑木型材是一种新型环保复合材料，它利用废弃的各种天然木质纤维和回收塑料进行复配，添加特种助剂，经挤出制成的既似木材但性能却大大优于木材的新型环保复合材料。该种材料具有强度高、可反复回收利用等优点，已被广泛用于室内外建筑装饰等。正是由于塑木复合材料的众多优点，使其市场增长速度很快，如在室外建筑、园林建筑领域，塑木复合地板得到了广泛的应用，替代了传统使用的实木地板，凸显出防水、防腐、不需油漆维护的优点。然而近年来木塑复合材料的主要原材料聚乙烯(PE)不断涨价，木塑产品市场竞争也日趋激烈，这给木塑生产企业带来很大压力，在这种形势下，必然提出如何使用更低价值的其他种类再生塑料来生产木塑复合材料的问题。
废旧电线电缆的回收利用已经比较成熟，其中电子废弃物、报废汽车等来源的各种细电线占了很大比重，这部分电线每年产生很可观数量的废塑料，然而目前的废旧细电线的回收利用方法通常是直接破碎，然后水选的方式提取铜粉，其他部分沥干后就成为一种以塑料颗粒为主的混杂物，塑料成分以PVC为主，包括少量PE等不相容塑料，另外含20％以上的水，少量的金属颗粒、金属粉，以及无机杂质粉末等，这种复杂的成分进一步分离提取的成本很高，直接利用得到的材料性能非常差而价值比较低，属于一种典型的低价值PVC废塑料。当然社会上还有各种渠道来源的低价值PVC废塑料，它们的共同特点是虽然主要成分是PVC，但通常混有其他不相容的塑料、水以及各种不熔杂质，如果能把这部分低价值PVC废塑料利用起来做成高价值的塑木复合材料及其型材产品，那会产生明显的经济效益和社会效益。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种低纯度PVC废塑料再生制备塑木型材及其制备方法，旨在解决现有PVC废塑料再生型材的原料处理困难只能单一使用特定种类、性能及纯度要求高的的技术问题。
一方面，一种低纯度PVC废塑料再生制备塑木型材，包括型材外层和型材内层，所述型材内层包括如下重量百分比的下列组分：
所述型材外层包括如下重量百分比的下列组分：
具体的，所述PVC废塑料是低纯度含水和杂质的PVC废塑料破碎料。
具体的，所述植物纤维粉末是天然植物纤维磨成的粉末，粉末目数为60～200目。
具体的，所述无机刚性粉末是碳酸钙、硅灰粉、滑石粉中的一种或几种的混合物，粉末目数为800～1500目。
具体的，所述润滑剂为硬脂酸、PE蜡、OPE、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙、硬脂酸锌、单甘酯中的一种或几种的混合物。
具体的，所述热稳定剂为钙锌复合热稳定剂、有机锡热稳定剂、钡锌复合热稳定剂中的一种或几种的混合物。
具体的，所述紫外吸收剂为UV531、UV9、UV326、UV327中的一种或几种的混合物。
具体的，所述光稳定剂为受阻胺光稳定剂HALS622、HALS770、HALS944中的一种或几种的混合物。
具体的，所述增塑剂为DOA、DOP、环氧大豆油、环氧脂肪酸辛酯中的一种或几种的混合物。
具体的，所述PVC废塑料破碎料为细电线破碎、水选提取铜粉后的残留混合物，所述天然植物纤维为木材加工边角料、农林废弃物的一种或几种的混合物。
另一方面，一种低纯度PVC废塑料再生制备塑木型材的制备方法，包括如下步骤：
S1、对PVC废塑料采用高效除水器进行除水，除去98％的水分；
S2、利用步骤S1除水后的PVC废塑料，按照权利要求1所述型材外层和型材内层的各组分重量百分比准备好原料，分别将型材外层和型材内层的原料使用搅拌机混合均匀，得到型材外层混合物和型材内层混合物；
S3、将型材外层混合物和型材内层混合物分别加入一台螺杆挤出机进行挤出成型，两台螺杆挤出机出口连接共挤模具，所述共挤模具包括两个进料口和一个出料口，所述两个进料口分别连接所述两台螺杆挤出机，从共挤模具的出料口挤出后冷却定型得到塑木型材。
具体的，步骤S1中高效除水器的搅拌转速为800～1200转/分。
具体的，所述高效除水器包括壳体，所述壳体下方设置支撑脚支撑，所述壳体从上至下逐渐变宽，所述壳体的底板背面设置有旋转电机，所述旋转电机的输出轴引出有搅拌杆，且所述搅拌杆竖直向上伸入至壳体内部，所述搅拌杆上设置有上下两圈桨叶，所述上圈桨叶的长度小于下圈桨叶的长度，上圈桨叶的远端倾斜向下设置，下圈桨叶的远端倾斜向上设置，所述壳体的上方盖有顶盖，所述顶盖的中央设置有排气装置，所述排气装置的底部伸入所述顶盖内且底部表面设置有滤网，所述排气装置上设置有电动涡轮风扇，所述壳体上还设置有通气孔。
具体的，所述上圈桨叶的叶片与水平方向呈锐角，所述下圈桨叶的叶片与水平方向呈钝角，所述锐角和钝角的开口方向与所述桨叶旋转方向一致。
具体的，所述锐角的角度为30°～45°，所述钝角的角度为135°～150°。
具体的，每圈桨叶设置有四片相同的桨叶，两两桨叶之间间隔90°。
具体的，所述上圈桨叶和下圈桨叶的叶片在水平方向上的投影交叉设置。
本发明的有益效果是：本发明提供的一种低纯度PVC废塑料再生制备塑木型材及其制备方法，采用高效除水器除水，高效除水器的壳体侧壁呈上窄下宽的梯形，在搅拌杆上设置有上下两圈桨叶，两圈桨叶均倾斜设置，不断控制废塑料在两圈桨叶之间的空间内摩擦碰撞，实现更高效地混合与摩擦加热，顶盖采用斜坡式设计，有利于水蒸气向中间排气装置聚集，电机涡轮风扇进行强制排气，实现器内负压，加速排放水蒸气，从而大幅度提高PVC废塑料产品纯度，能够处理各种类型、各种纯度的低价值PVC废塑料，相容性高，得到的型材具备不低于纯度95％以上的PVC塑料制备得到的力学性能和耐候性能，而且相容性、加工性更好，能够产生明显的经济效益和社会效益。
附图说明
图1是本发明的高效除水器的正视结构图；
图2是本发明的高效除水器的内部俯视结构图；
图3是本发明的高效除水器的桨叶侧视放大结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一方面，一种低纯度PVC废塑料再生制备塑木型材，包括型材外层和型材内层，所述型材内层包括如下重量百分比的下列组分：
所述型材外层包括如下重量百分比的下列组分：
本发明的低纯度PVC废塑料再生制备塑木型材包括型材内层和型材外层，型材内层可以是实心的也是可以是对称的中空结构，本发明利用各种类型、各种纯度的低价值PVC废塑料复配植物纤维，得到的型材质量好且成本低；添加无机刚性粉末提高了制品的刚性、耐磨性、硬度、耐候性、尺寸稳定性；添加相容剂能够起到提高PVC与其他塑料之间的相容性的作用，明显提高共混材料体系的微观融合度，提高其力学性能；加入润滑剂改善塑料加工中树脂的流动性和制品的脱模性；由于聚氯乙烯的热稳定性差，所以加入热稳定剂是必要的；在型材外层中还加入了紫外吸收剂和光稳定剂配合使用，增加型材在长时间光照环境下的稳定性；增加增塑剂在塑料加工中使原料柔韧性增强，容易加工。
具体的，所述PVC废塑料是低纯度含水和杂质的PVC废塑料破碎料。所述植物纤维粉末是天然植物纤维磨成的粉末，粉末目数为60～200目。所述PVC废塑料破碎料为细电线破碎、水选提取铜粉后的残留混合物，所述天然植物纤维为木材加工边角料、农林废弃物的一种或几种的混合物。所述无机刚性粉末是碳酸钙、硅灰粉、滑石粉中的一种或几种的混合物，粉末目数为800～1500目。所述润滑剂为硬脂酸、PE蜡、OPE、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙、硬脂酸锌、单甘酯中的一种或几种的混合物。所述热稳定剂为钙锌复合热稳定剂、有机锡热稳定剂、钡锌复合热稳定剂中的一种或几种的混合物。所述紫外吸收剂为UV531、UV9、UV326、UV327中的一种或几种的混合物。所述光稳定剂为受阻胺光稳定剂HALS622、HALS770、HALS944中的一种或几种的混合物。所述增塑剂为DOA、DOP、环氧大豆油、环氧脂肪酸辛酯中的一种或几种的混合物。主要利用各种类型的PVC低纯度废塑料和废弃的天然植物纤维粉末，再添加少量的助剂，能够解决现有塑木复合材料单一使用特定种类、性能要求的废塑料的现状，将低价值的PVC废塑料利用起来做成高价值的塑木复合材料及其型材产品，具备不低于纯度95％以上的PVC塑料制备得到的力学性能和耐候性能，而且相容性、加工性更好，能够产生明显的经济效益和社会效益。
另一方面，一种低纯度PVC废塑料再生制备塑木型材的制备方法，包括如下步骤：
S1、对PVC废塑料采用高效除水器进行除水，除去98％的水分。
步骤S1中高效除水器的搅拌转速为800～1200转/分。所述高效除水器包括壳体1，所述壳体1下方设置支撑脚2支撑，所述壳体1从上至下逐渐变宽，所述壳体1的底板背面设置有旋转电机3，所述旋转电机3的输出轴引出有搅拌杆4，且所述搅拌杆4竖直向上伸入至壳体1内部，所述搅拌杆4上设置有上下两圈桨叶，所述上圈桨叶5的长度小于下圈桨叶6的长度，上圈桨叶5的远端倾斜向下设置，下圈桨叶6的远端倾斜向上设置，所述壳体1的上方盖有顶盖7，所述顶盖7的中央设置有排气装置8，所述排气装置8的底部伸入所述顶盖7内且底部表面设置有滤网9，所述排气装置8上设置有电动涡轮风扇10，所述壳体1上还设置有通气孔11。
使用时，打开高效除水器的顶盖，将低价值PVC废塑料放入壳体内，然后盖上顶盖打开旋转电机和排气装置，设置搅拌转速为1000转/分，搅拌10分钟取出即可。
在制备过程中采用高效除水器除水，高效除水器的壳体侧壁非完全竖直设计，而是与壳体内的底部水平之间呈一定角度，使壳体呈现上窄下宽的梯形，这样可以加大物料与器壁的摩擦并快速加热。在搅拌杆上设置有上下两圈桨叶，两圈桨叶均倾斜设置，下圈桨叶负责把物料高速向上向外抛其，上圈桨叶负责将向上抛起的物料再向下抛，不断控制废塑料在两圈桨叶之间的空间内摩擦碰撞，实现更高效地混合与摩擦加热；顶盖采用斜坡式设计，有利于水蒸气向中间排气装置聚集，不会在器盖处积累甚至凝结成水滴。电机涡轮风扇进行强制排气，实现器内负压，加速排放水蒸气；设置滤网实现水蒸气与物料粉末的分离。
具体的，所述上圈桨叶5的叶片与水平方向呈锐角51，所述下圈桨叶6的叶片与水平方向呈钝角61，所述锐角51和钝角61的开口方向与所述桨叶旋转方向一致。所述锐角51的角度为30°～45°，所述钝角61的角度为135°～150°。每圈桨叶设置有四片相同的桨叶，两两桨叶之间间隔90°。所述上圈桨叶5和下圈桨叶6的叶片在水平方向上的投影交叉设置。进一步增加搅拌的桨叶对废塑料的摩擦升温，在高速旋转下通过摩擦生热可快速加热物料到100℃，在短时间内可快速均匀地除去物料中98％的水分。
S2、利用步骤S1除水后的PVC废塑料，按照权利要求1所述型材外层和型材内层的各组分重量百分比准备好原料，分别将型材外层和型材内层的原料使用搅拌机混合均匀，得到型材外层混合物和型材内层混合物；加入配置好的其他各组分原料到搅拌机中，进行混合操作，得到均匀的型材外层混合物和型材内层混合物。
S3、将型材外层混合物和型材内层混合物分别加入一台螺杆挤出机进行挤出成型，两台螺杆挤出机出口连接共挤模具，所述共挤模具包括两个进料口和一个出料口，所述两个进料口分别连接所述两台螺杆挤出机，从共挤模具的出料口挤出后冷却定型得到塑木型材。
实施例1：
采用细电线破碎水选提取铜粉之后得到PVC混杂废塑料，该废塑料含水20％以上，含其他塑料5～8％，含铜粉等金属粉末2％以内，含无机粉末3～7％，然后用高效除水器除去其中的水分，得到除水后的细电线PVC废塑料；
采用的植物纤维粉末：竹制品加工厂边角料经过粉碎得到的竹粉，目数120目。
塑木型材内层各组分比例：
塑木型材外层各组分比例：
首先将除水后的细电线PVC废塑料与塑木型材内层其他组分混合，使用搅拌机把物料按配方混合均匀，以及将塑木型材外层各组分原料按配方混合均匀，然后把得到的内外层混合物料分别对应加入到两台螺杆挤出机进行挤出成型，两台挤出机分别输送型材内层、外层物料汇入共挤模具，从模具挤出后冷却定型得到塑木型材。
挤出成型的塑木型材规格为30*40mm实心棒材。
实施例2：
所采用的废塑料为混杂PVC水管、线管破碎料，该破碎料含水8％以上，含其他塑料5％，含不熔杂质6～10％，然后用高效除水器除去其中的水分，得到除水后的混杂PVC管类破碎料；采用的植物纤维粉末：木材加工厂的速生杨边角料粉碎得到的木粉，目数为150目。
塑木型材内层各组分比例：
塑木型材外层各组分比例：
首先将除水后的混杂PVC管类破碎料与塑木型材内层其他组分混合，使用搅拌机把物料按配方混合均匀，以及将塑木型材外层各组分原料按配方混合均匀，然后把得到的内外层混合物料分别对应加入到两台螺杆挤出机进行挤出成型，两台挤出机分别输送型材内层、外层物料汇入共挤模具，从模具挤出后冷却定型得到塑木型材。
挤出成型的塑木型材规格为97*20四孔板材。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低纯度PVC废塑料再生制备塑木型材，其特征在于，包括型材外层和型材内层，所述型材内层包括如下重量百分比的下列组分：
所述型材外层包括如下重量百分比的下列组分：
2.如权利要求1所述的一种低纯度PVC废塑料再生制备塑木型材，其特征在于：
所述PVC废塑料是低纯度含水和杂质的PVC废塑料破碎料；
所述植物纤维粉末是天然植物纤维磨成的粉末，粉末目数为60～200目；
所述无机刚性粉末是碳酸钙、硅灰粉、滑石粉中的一种或几种的混合物，粉末目数为800～1500目；
所述润滑剂为硬脂酸、PE蜡、OPE、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙、硬脂酸锌、单甘酯中的一种或几种的混合物；
所述热稳定剂为钙锌复合热稳定剂、有机锡热稳定剂、钡锌复合热稳定剂中的一种或几种的混合物；
所述紫外吸收剂为UV531、UV9、UV326、UV327中的一种或几种的混合物；
所述光稳定剂为受阻胺光稳定剂HALS622、HALS770、HALS944中的一种或几种的混合物；
所述增塑剂为DOA、DOP、环氧大豆油、环氧脂肪酸辛酯中的一种或几种的混合物。
3.如权利要求2所述的一种低纯度PVC废塑料再生制备塑木型材，其特征在于，所述PVC废塑料破碎料为细电线破碎、水选提取铜粉后的残留混合物，所述天然植物纤维为木材加工边角料、农林废弃物的一种或几种的混合物。
4.一种低纯度PVC废塑料再生制备塑木型材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、对PVC废塑料采用高效除水器进行除水，除去98％的水分；
S2、利用步骤S1除水后的PVC废塑料，按照权利要求1所述型材外层和型材内层的各组分重量百分比准备好原料，分别将型材外层和型材内层的原料使用搅拌机混合均匀，得到型材外层混合物和型材内层混合物；
S3、将型材外层混合物和型材内层混合物分别加入一台螺杆挤出机进行挤出成型，两台螺杆挤出机出口连接共挤模具，所述共挤模具包括两个进料口和一个出料口，所述两个进料口分别连接所述两台螺杆挤出机，从共挤模具的出料口挤出后冷却定型得到塑木型材。
5.如权利要求4所述一种低纯度PVC废塑料再生制备塑木型材的制备方法，其特征在于，步骤S1中高效除水器的搅拌转速为800～1200转/分。
6.如权利要求5所述一种低纯度PVC废塑料再生制备塑木型材的制备方法，其特征在于，所述高效除水器包括壳体，所述壳体下方设置支撑脚支撑，所述壳体从上至下逐渐变宽，所述壳体的底板背面设置有旋转电机，所述旋转电机的输出轴引出有搅拌杆，且所述搅拌杆竖直向上伸入至壳体内部，所述搅拌杆上设置有上下两圈桨叶，所述上圈桨叶的长度小于下圈桨叶的长度，上圈桨叶的远端倾斜向下设置，下圈桨叶的远端倾斜向上设置，所述壳体的上方盖有顶盖，所述顶盖的中央设置有排气装置，所述排气装置的底部伸入所述顶盖内且底部表面设置有滤网，所述排气装置上设置有电动涡轮风扇，所述壳体上还设置有通气孔。
7.如权利要求6所述一种低纯度PVC废塑料再生制备塑木型材的制备方法，其特征在于，所述上圈桨叶的叶片与水平方向呈锐角，所述下圈桨叶的叶片与水平方向呈钝角，所述锐角和钝角的开口方向与所述桨叶旋转方向一致。
8.如权利要求7所述一种低纯度PVC废塑料再生制备塑木型材的制备方法，其特征在于，所述锐角的角度为30°～45°，所述钝角的角度为135°～150°。
9.如权利要求6至8任一项所述一种低纯度PVC废塑料再生制备塑木型材的制备方法，其特征在于，每圈桨叶设置有四片相同的桨叶，两两桨叶之间间隔90°。
10.如权利要求9所述一种低纯度PVC废塑料再生制备塑木型材的制备方法，其特征在于，所述上圈桨叶和下圈桨叶的叶片在水平方向上的投影交叉设置。
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