CN109535556B - 一种废弃喷漆聚丙烯材料低温磨粉回收再利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于塑料回收再利用领域，废弃喷漆聚丙烯材料低温磨粉回收再利用方法，其特征在于它包括如下步骤：1)对废弃喷漆聚丙烯材料通过破碎机进行破碎；2)将破碎后的喷漆聚丙烯材料加入到超低温冷冻粉碎机中，磨成聚丙烯粉；3)将聚丙烯粉加入到盐水中进行沉降分离，离心甩干；4)将上层分离出的聚丙烯粉在水中进行清洗后，分离、离心甩干；烘干，得到烘干的聚丙烯粉；5)按各组分所占质量百分数：烘干的聚丙烯粉60‑80％，聚丙烯再生料5‑30％，高密度聚乙烯再生料5‑30％，聚烯烃弹性体3‑10％，无机填料1‑20％，光稳定剂0.1～0.5％，抗氧化剂0.1～0.5％，润滑剂0.1～1％，黑色母0.5～2％，选取；共混，得到共混好的混合物；7)将共混好的混合物加入到双螺杆挤出机中熔融共混、拉条、造粒，得到新的符合国家标准的保险杠材料。实现废弃喷漆聚丙烯材料的高值利用。

Description

一种废弃喷漆聚丙烯材料低温磨粉回收再利用方法
技术领域
本发明属于塑料回收再利用领域，涉及一种利用废弃喷漆聚丙烯材料经破碎、液氮低温磨粉、水选分离、改性挤出造粒一系列工序再次制造为汽车外饰零件所需材料的方法。
背景技术
塑料具有加工性强，密度低，外观靓丽等优点，在汽车、家电等工业领域大量使用。为了美观耐用、抗划伤等需要，很多塑料件都要进行喷漆处理。由于漆膜是热固性树脂，难以再次融化，漆膜中有金属色粉、无机色粉、有机色粉等成分，重新熔融挤出或者注塑的产品，表面会有大量麻点、凹坑以及杂质，不能用于对外观要求严格的塑料制品生产，只能作为最低层次的塑料用于低端制造领域。
以汽车领域为例，2017年，我国汽车产销量分别为2901.5万辆和2887.9万辆，连续九年蝉联全球第一。绝大部分的汽车保险杠蒙皮、保险杠下底护板都是喷漆的聚丙烯材料，平均每辆汽车经喷漆处理的聚丙烯重量为7kg，这就意味着将来会产生大约20万t的喷漆废弃聚丙烯塑料。由于废弃聚丙烯塑料经过多年的使用，有一定降解，会释放较大的气味，在汽车行业回收利用的方向不是汽车内饰，只能用于汽车外饰塑料件如保险杠、挡泥皮等的生产。汽车对保险杠蒙皮用材料的冲击强度要求较高，由于漆膜是热固性材料，同时带有颜料，会影响聚丙烯的外观和物理机械性能，经过喷漆的聚丙烯塑料难以直接粉碎用于汽车保险杠生产，只能用于对外观无要求的低端塑料制品生产，造成资源的浪费。必须实现漆膜与聚丙烯基体的充分分离，才能得到高价值的无漆聚丙烯材料，实现废弃喷漆聚丙烯塑料件的高值回收利用。
喷漆的聚丙烯材料一般只能采用化学溶剂法，将漆膜除去，但是由于该方法严重污染环境，不符合环保要求；此外，还有高压水除漆法、人工打磨除漆法等，都存在成本高、或者效率低等问题，难以规模化将喷漆聚烯烃材料回收利用。
公开号CN102173007A的专利提出了一种报废汽车聚丙烯塑料件回收方法，将报废汽车的非金属内外饰件和结构件进行人工拆解、人工分选，对聚丙烯塑料件采用两级破碎，对两种破碎料分别经过铁磁分选分离出金属碎屑，并利用辊式直流高压电晕-静电复合电场分选机分离出细小金属碎屑和金属漆，清洗干燥后的物料添加改性剂，造粒，再制造汽车塑料构件。该方法只适用于喷金属漆的聚丙烯塑料件，适用范围小。
公开号CN103524889A的专利提出了一种退役汽车喷漆聚丙烯保险杠回收再制造方法，通过对聚丙烯保险杠热压和钢丝刷机械除漆，破碎后用碱洗溶液清洗、除杂、烘干、改性后得到新保险杠材料。这种方法采用热压、钢丝刷机械除漆工艺，由于不同车型保险杠的外观和性质有差异，这种方法的除漆率难以达到100％，耗能较大，设备投入较高。且该方法局限性大，对于形状复杂的非保险杠喷漆零件，难以进行有效处理。
为解决上述技术问题，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种喷漆聚丙烯材料回收再利用方法，对漆膜和有利用价值的聚丙烯进行分离，高价值的回收利用废弃喷漆聚丙烯材料。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：废弃喷漆聚丙烯材料低温磨粉回收再利用方法，其特征在于它包括如下步骤：
1)对废弃喷漆聚丙烯材料通过破碎机进行破碎；
2)将破碎后的喷漆聚丙烯材料加入到超低温冷冻粉碎机中，磨成200目～1000目的聚丙烯粉；
3)将聚丙烯粉加入到盐水中进行沉降分离，将浮于上层的无漆膜的聚丙烯粉进行分离、离心甩干，将沉底的带漆膜的聚丙烯粉进行分离、离心甩干；
4)将上层分离出的聚丙烯粉在水中进行清洗后，分离、离心甩干；
5)将无漆膜的聚丙烯粉置于烘干箱内烘干，得到烘干的聚丙烯粉；
6)按各组分所占质量百分数：烘干的聚丙烯粉60-80％，聚丙烯再生料5-30％，高密度聚乙烯再生料5-30％，聚烯烃弹性体3-10％，无机填料1-20％，光稳定剂0.1～0.5％，抗氧化剂0.1～0.5％，润滑剂0.1～1％，黑色母0.5～2％，选取；
7)将烘干的聚丙烯粉、聚丙烯再生料、高密度聚乙烯再生料、聚烯烃弹性体、无机填料、光稳定剂、抗氧化剂、润滑剂、黑色母加入到高速混合机内，得到共混好的混合物；
8)将共混好的混合物加入到双螺杆挤出机中熔融共混、拉条、造粒，得到新的保险杠材料。
步骤1)中破碎时间为2-10min，破碎颗粒粒度控制在2mm×2mm-11mm×11mm.
步骤2)中超低温冷冻粉碎机的冷却介质为液氮。设备内部温度-197℃～0℃，温度可调。主机转速0-6000r/min，转速可调。
步骤3)中盐水的密度在1.06～1.33g/cm3，搅拌时间1-10min，沉降时间1-30min，将上层漂浮或者悬浮物过滤分离，离心脱水；将底部沉降物分离。
步骤4)中上层分离出的聚丙烯粉在清水中清洗1-30min，过滤后，离心脱水。
步骤5)中上层分离出的聚丙烯粉的烘干温度70-90℃，烘干时间10min-60min。
步骤6)中聚丙烯再生料为回收的废弃非喷漆聚丙烯，熔融指数在10-50g/min，灰分0.5-3％。高密度聚乙烯再生料为回收的废弃非喷漆高密度聚乙烯，熔融指数在0.5-10g/min，灰分0.5-3％。聚烯烃弹性体为乙烯-辛烯共聚物(POE)，可选择日本三井化学公司或、韩国SK化学、沙特Sabic的相关产品。无机填料包括滑石粉、碳酸钙，粒度800目-3000目。光稳定剂为北京天罡化学的T-81、烟台新秀化学的5585或天津利安隆的7305中的一种。抗氧化剂为北京极易的JY-215或JY225。润滑剂为常州可赛成功EBS或聚乙烯蜡。黑色母为天津卡博特PE2718或者UN2014。
步骤8)中双螺杆挤出机参数设定：一区120-160℃，二区-九区160-220℃，机头温度180-210℃，螺杆转速100-600r/min。
本发明所涉及的破碎设备、超低温冷冻粉碎机、清洗设备、离心甩干设备、烘干设备、高速混合机、双螺杆挤出机都是市售的设备。
本发明解决废弃喷漆聚丙烯材料的除漆问题，将高价值的聚丙烯基体与热固性的漆膜进行分离，得到的再生塑料粉经改性后可用于生产汽车外饰塑料零件，实现废弃喷漆聚丙烯材料的高值利用，对于塑料工业的循环经济、低碳环保具有重要意义。
本发明再废弃喷漆聚丙烯材料的除漆应用上使用范围更广，高于采用钢丝摩擦法的除漆方式，适用于各种形状的喷漆制品，不局限于喷漆保险杠；不使用有机溶剂、腐蚀性物质，比化学除漆法环保；处理过程是低温环境，前端处理工序无需热处理，对材料的物理机械性能影响小。除去漆膜的材料经过改性可用于汽车外饰的生产，生产成本低于用全新聚丙烯生产的汽车外饰。
本发明具有如下特点和优点：1)提出了一种高效的废弃喷漆聚丙烯材料的除漆工艺，比钢丝摩擦法除漆适用范围广，比化学溶剂除漆法环保。2)处理过程为低温环境，对材料的物理机械性能影响小，得到的除漆材料经过改性可用于汽车外饰的生产，降低生产成本。3)本发明的工艺流程简单，易于实现规模化生产。
具体实施方式
通过以下实施例对本发明进一步说明，但本发明并不仅限于以下实例，相同形式的除漆、改性方法均属于本发明的保护之内。
实施例1
废弃喷漆聚丙烯材料回收再利用方法，包括如下步骤：
1)将拆解后的汽车前后保险杠蒙皮，加入到破碎机中破碎成6mm×6mm左右的颗粒；
2)将保险杠蒙皮破碎颗粒加入到超低温冷冻粉碎机中，冷却介质为液氮。待设备内部温度达到-90℃后，进行磨粉，主机转速4000r/min。加工10min后，得到粒度为800目的保险杠蒙皮粉。
3)将保险杠蒙皮粉加入到密度为1.15g/cm3的盐水中，静置沉降5min。将上层漂浮或者悬浮物分离，并将底部沉降物分离。
4)将上层分离出的聚丙烯粉在清水中清洗5min。
5)中上层分离出的聚丙烯粉置于85℃烘箱中烘干30min，得到烘干的聚丙烯粉。
根据相关标准测定所得烘干的聚丙烯粉性能如表1。
表1烘干的聚丙烯粉的性能
Figure BSA0000174611840000051
6)将烘干的聚丙烯粉与其它助剂按表1配方加入到高速混合机中进行混合，混合时间3min。
表2配方
Figure BSA0000174611840000052
7)将混合物加入到双螺杆挤出机中熔融共混造粒，参数设定：一区120℃，二区-九区200℃，机头温度190℃，螺杆转速400r/min，得到改性聚丙烯。
根据相关标准测定所得改性聚丙烯料性能如表3。
参考标准为GB/T 24149.1-2009《塑料汽车用聚丙烯(PP)专用料第1部分：保险杠》，汽车保险杠用聚丙烯(PP)专用料技术要求中关于“PPB，M，20-18”的规定。
表3改性聚丙烯性能
Figure BSA0000174611840000053
Figure BSA0000174611840000061
表3说明得到的改性聚丙烯性能指标达到并高于国家标准，能够用于汽车保险杠蒙皮的制造，避免了废弃喷漆聚丙烯材料的低值利用，可以降低原来使用全新聚丙烯为原料的保险杠蒙皮的原材料成本。
实施例2
废弃喷漆聚丙烯材料回收再利用方法，包括如下步骤：
1)将拆解后的汽车保险杠下底护板，加入到破碎机中破碎成7mm×7mm左右的颗粒；
2)将汽车保险杠下底护板破碎颗粒加入到超低温冷冻粉碎机中，冷却介质为液氮。待设备内部温度达到-100℃后，进行磨粉，主机转速3500r/min。加工8min后，得到粒度为500目的塑料粉。
3)将汽车保险杠下底护板粉加入到密度为1.10g/cm3的盐水中，静置沉降7min。将上层漂浮或者悬浮物分离，并将底部沉降物分离。
4)将上层分离出的聚丙烯粉在清水中清洗7min。
5)中上层分离出的聚丙烯粉置于85℃烘箱中烘干30min，得到烘干的聚丙烯粉。
根据相关标准测定所得烘干的聚丙烯粉性能如表4。
表4烘干的聚丙烯粉的性能
Figure BSA0000174611840000071
6)将烘干的聚丙烯粉与其它助剂按表5配方加入到高速混合机中进行混合，混合时间2min。
表5配方。
Figure BSA0000174611840000072
7)将混合物加入到双螺杆挤出机中熔融共混造粒，参数设定：一区120℃，二区-九区200℃，机头温度190℃，螺杆转速500r/min，得到改性聚丙烯。
根据相关标准测定所得改性聚丙烯料性能如表6。
参考标准为GB/T 24149.1-2009《塑料汽车用聚丙烯(PP)专用料第1部分：保险杠》，汽车保险杠用聚丙烯(PP)专用料技术要求中关于“PPB，M，15-10”的规定。
表6改性聚丙烯性能
Figure BSA0000174611840000081
表6说明得到的改性聚丙烯性能指标达到并高于国家标准，能够用于汽车保险杠蒙皮的制造，避免了废弃喷漆聚烯烃材料的低值利用，而且由于使用再生聚丙烯材料，可以降低原来使用全新聚丙烯为原料的保险杠蒙皮的原材料成本。
实施例3
废弃喷漆聚丙烯材料回收再利用方法，包括如下步骤：
1)将拆解后的摩托车喷漆聚丙烯零件外壳，加入到破碎机中破碎成9mm×9mm左右的颗粒；
2)将摩托车喷漆聚丙烯零件外壳破碎颗粒加入到超低温冷冻粉碎机中，冷却介质为液氮。待设备内部温度达到-80℃后，进行磨粉，主机转速5000r/min。加工7min后，得到粒度为1000目的塑料粉。
3)将摩托车喷漆聚丙烯零件外壳粉加入到密度为1.18g/cm3的盐水中，静置沉降20min。将上层漂浮或者悬浮物分离，并将底部沉降物分离。
4)将上层分离出的聚丙烯粉在清水中清洗5min。
5)中上层分离出的聚丙烯粉置于85℃烘箱中烘干30min，得到烘干的聚丙烯粉。
根据相关标准测定所得烘干的聚丙烯粉性能如表7。
表7烘干的聚丙烯粉的性能
Figure BSA0000174611840000091
6)将烘干的聚丙烯粉与其它助剂按表8配方加入到高速混合机中进行混合，混合时间2min。
表8配方
Figure BSA0000174611840000101
7)将混合物加入到双螺杆挤出机中熔融共混造粒，参数设定：一区120℃，二区-九区200℃，机头温度190℃，螺杆转速550r/min，得到改性聚丙烯。
根据相关标准测定所得改性聚丙烯料性能如表9。
参考标准为GB/T 24149.1-2009《塑料汽车用聚丙烯(PP)专用料第1部分：保险杠》，汽车保险杠用聚丙烯(PP)专用料技术要求中关于“PPB，M，10-18”的规定。
表9改性聚丙烯性能
Figure BSA0000174611840000102
Figure BSA0000174611840000111
表9说明得到的改性聚丙烯性能指标达到并高于国家标准，能够用于汽车保险杠蒙皮的制造，避免了废弃喷漆聚烯烃材料的低值利用，而且由于使用再生聚丙烯材料，可以降低原来使用全新聚丙烯为原料的保险杠蒙皮的原材料成本。
以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉本领域的技术人员能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.废弃喷漆聚丙烯材料低温磨粉回收再利用方法，其特征在于它包括如下步骤：
1)对废弃喷漆聚丙烯材料通过破碎机进行破碎；破碎颗粒粒度控制在2mm×2mm-11mm×11mm；
2)将破碎后的喷漆聚丙烯材料加入到超低温冷冻粉碎机中，磨成200目～1000目的聚丙烯粉；超低温冷冻粉碎机的冷却介质为液氮，设备内部温度为-197℃～0℃；
3)将聚丙烯粉加入到盐水中进行沉降分离，将浮于上层的无漆膜的聚丙烯粉进行分离、离心甩干，将沉底的带漆膜的聚丙烯粉进行分离、离心甩干；盐水的密度在1.06～1.33g/cm 3；
4)将上层分离出的聚丙烯粉在水中进行清洗后，分离、离心甩干；
5)将无漆膜的聚丙烯粉置于烘干箱内烘干，得到烘干的聚丙烯粉；
6)按各组分所占质量百分数：烘干的聚丙烯粉60-80％，聚丙烯再生料5-30％，高密度聚乙烯再生料5-30％，聚烯烃弹性体3-10％，无机填料1-20％，光稳定剂0.1～0.5％，抗氧化剂0.1～0.5％，润滑剂0.1～1％，黑色母0.5～2％选取；
将烘干的聚丙烯粉、聚丙烯再生料、高密度聚乙烯再生料、聚烯烃弹性体、无机填料、光稳定剂、抗氧化剂、润滑剂、黑色母加入到高速混合机内，得到共混好的混合物；
将共混好的混合物加入到双螺杆挤出机中熔融共混、拉条、造粒，得到新的保险杠材料。
2.按照权利要求1所述废弃喷漆聚丙烯材料低温磨粉回收再利用方法，其特征在于：步骤1)中破碎时间为2-10min。
3.按照权利要求1所述废弃喷漆聚丙烯材料低温磨粉回收再利用方法，其特征在于：步骤3)中的沉降时间为1-30min。
4.按照权利要求1-3任一项所述废弃喷漆聚丙烯材料低温磨粉回收再利用方法，其特征在于：步骤4)中上层分离出的聚丙烯粉在清水中清洗1-30min，过滤后，离心脱水。
5.按照权利要求1-3任一项所述废弃喷漆聚丙烯材料低温磨粉回收再利用方法，其特征在于：步骤5)中的烘干温度为70-90℃，烘干时间为10min-60min。
6.按照权利要求1-3任一项所述废弃喷漆聚丙烯材料低温磨粉回收再利用方法，其特征在于：步骤6)中聚丙烯再生料为回收的废弃非喷漆聚丙烯，熔融指数在10-50g/min，灰分0.5-3％；高密度聚乙烯再生料为回收的废弃非喷漆高密度聚乙烯，熔融指数在0.5-10g/min，灰分0.5-3％；聚烯烃弹性体为乙烯-辛烯共聚物，选自日本三井化学公司、韩国SK化学、沙特Sabic的相关产品；无机填料选自滑石粉、碳酸钙，粒度800目-3000目；光稳定剂为北京天罡化学的T-81、烟台新秀化学的5585或天津利安隆的7305中的一种；抗氧化剂为北京极易的JY-215或JY225；润滑剂为常州可赛成功EBS或聚乙烯蜡；黑色母为天津卡博特PE2718或者UN2014。
7.按照权利要求1-3任一项所述废弃喷漆聚丙烯材料低温磨粉回收再利用方法，其特征在于：双螺杆挤出机参数设定：一区120-160℃，二区-九区160-220℃，机头温度180-210℃，螺杆转速100-600r/min。
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