CN1761557A - 由再生塑料制成的排水/灌溉元件 - Google Patents

Abstract

一种由再生热塑性塑料材料制造排水元件的方法，包括如下步骤：向具有螺旋(36)的螺旋挤压机提供切碎的废塑料。在挤压机中，废料被挤压并送到双圆盘凝聚机中。一个圆盘(70)与另一个圆盘(40)毗邻并相对于其旋转。在两圆盘之间，废弃塑料凝聚，并且由挤压螺旋和圆盘所传送的机械能将塑料材料加热到热塑性塑料材料的熔点附近。熔化的塑料材料的热条状物从两圆盘的出口被挤出。条状物被传送到具有设置在输出传送带(26)上方附近的出口(23)的压紧机漏斗(24)的斜道(22)上。传送带将压紧了的材料带(110)以某一速率从压紧机漏斗的出口送出，从而使漏斗中的条状物具有能压紧漏斗中的条状物(16)使其足够能粘合到一起的压头，但又不会在它们之间不留一些空隙。带子被冷却并切成板。

Description

由再生塑料制成的排水/灌溉元件

(1)技术领域

本发明涉及一种用再生塑料材料制造排水/灌溉元件的方法以及这种元件。

(2)背景技术

DE-A-4217739公开了一种由再生塑料材料制成的排水渗水坑垫。使用有利于环境并节能的制备方法将塑料材料切成条状或线状，虽然这些方法并不特定。然后清洗这些材料并在热的时候将其定型成排水渗水坑垫。同时，事实上对于如何完成没有解释说明。在排水渗水坑垫冷却后，将条状和丝状物熔接到一起从而形成一为实际排水构件的具有中空空间的弹性的固体平板。就本申请人所知，还没有上述的材料供应于市场。

FR-A-2706793公开了一种通过在阿基米德螺旋挤压机中挤压废塑料通过一冲模中的孔而将其粒化的方法，该冲模中设有将输出物切成颗粒的端面刀具。该工艺的唯一的热量是由作用于塑料材料的机械作用提供的，但这足以使塑料熔化并凝聚成相对均匀的塑料小球。EP-A-1201391和WO-A-9956925也描述了废塑料的凝聚。

WO-A-0073593描述了一种由热塑性塑料、热固塑料和通过热塑性材料而熔合在一起的纤维材料的混合物所组成的排水/灌溉元件。

(3)发明内容

本发明的一个目的是提供一种由再生塑料有效而灵活地制造排水元件的方法。

根据本发明，提供了一种由再生塑料制造排水元件的方法，它包括步骤：

a)在凝聚机中加入切碎的废弃热塑性塑料；

b)凝聚废塑料，其中由凝聚机传送的机械能量将塑料材料加热到一部分所述热塑性塑料材料的熔点附近从而使可延展的软化的塑料材料条状物从所述凝聚机的出口挤出；

c)将所述条状物传送到具有设置在输出传送带上方附近的出口的压紧机/成形机漏斗的斜道上；

d)安置传送带以将压紧了的所述凝聚后的塑料材料以某一速率从压紧机/成形机漏斗的出口送出，从而使漏斗中的条状物具有能压紧出口处的所述条状物使其足够能粘合到一起的压头、但又不会在它们之间不留一些空隙；和

e)冷却该带子并将其切成板。

较佳地，除了所述机械能产生的热量以外没有其它热量。

较佳地，所述凝聚机包括一具有螺旋的螺旋挤压机，并且所述方法在步骤b)中还包括如下步骤：

f)在挤压机中，用螺旋挤压废料并将所述挤压后的废料传送到所述凝聚机的进口。

较佳地，所述凝聚机是一种双圆盘凝聚机，其中一个圆盘与另一个圆盘毗邻并相对于其旋转，一个圆盘设有基本上沿旋转圆盘的旋转轴的径向延伸的脊，并且一个或两个圆盘设有也是沿旋转圆盘的旋转轴的径向延伸的槽，所述步骤b)包括凝聚所述圆盘之间的废料。

较佳地，将所述条状物传送到斜道的所述步骤c)还包括：

g)冷却条状物从而使其表面硬化并且不粘，但在内部仍是软的。

这样，可以更加方便地控制步骤e)中的挤压从而达到所需要的将压紧到一起的单个条状物粘合在一起的目的，而不会使条状物粘在设备的表面上。最终的产品是一种具有足够强度从而在后续处理中能保持整体性、但又不排除各条状物之间的大部分空隙的单一、整块的元件。这样形成的板具有开口间隔阵列，通过它水和其它液体和气体可以相对自由地流动，使它们成为用于地下灌溉的排水的理想的排水中介元件。

较佳地，所述冷却条状物的步骤g)包括如下步骤：

h)将条状物从凝聚机传送到中间传送带上并在所述条状物从凝聚机落到其上前用冷水喷洒皮带。

步骤h)具有双重作用：当条状物落到中间皮带上时将其部分冷却以及冷却皮带本身以使条状物不会粘到其上。

较佳地，所述圆盘之间的空隙可以调节，从而可以调节凝聚机出口的条状物温度。

较佳地，挤压机漏斗设有冷却套。较佳地，冷却套具有可以调节的冷却水平，从而冷却挤压机中的条状物并且冷却程度可以调节。所述冷却套可以包括一具有在漏斗基底、其出口的高度处的进水口和在进水口上方不同高度处的数个出水口的水套。或者，诸个出水口可以有选择地堵上，或进入冷却套的冷却水流量可以调节，或两者皆有，从而可以控制冷却套中水的高度和/或其温度。

当在此工艺中使用废塑料时，要求可以在不同的阶段调整工艺温度。如果使用单一均匀的塑料材料，一旦建立了令人满意的工况后就不会要求此类调整。均匀的废弃塑料材料在任何给定时刻往往总是无定形的，尤其是当被切碎并混合、并来自单一的、相对一致的来源(例如，一家塑料生产商的废料)时。然而，本发明的一个特点是废料成分可以相对不受损伤地通过工艺过程，但通常所有的单个成分都将粘合在最终的板中，可能只有一些会在后续过程中从板上落下。然而，没有熔化的废塑料成分并不是缺点，因为它们也在条状物开口之间保持间隙，并且从而提高排水板的最终性能。但是当使用不同来源的废塑、从而送入工艺过程中的原料的主要成分会变化时，能够在工艺中的不同部分调整温度显得尤其重要。在这些时候，如果材料没有剪切强度并且在受压和凝聚时不产生热量，从凝聚机中出来的产品温度就会下降。所以将两个凝聚盘放到一起可以提高那温度。同样，一些产品会要求较高的熔化温度。其它的会在熔化时更加液体化(粘度更低)，从而需要在中间传送带上要求更加迅速的冷却以防止条状物迅速结合成固体块。一些产品可能具有相对较高的热传导性，因此如果没有提供更多的冷却量，它们将更快地重新熔化并会在漏斗中粘结。

通过在每个步骤中设置不同的调节，该工艺可以适用不同来源、具有不同成分的废弃塑料材料。

较佳地，将所述条状物输送到所述挤压机/成形机漏斗的斜道上的步骤c)还包括如下步骤：

i)将条状物均匀地通过其进口送入所述斜道，以使漏斗中具有足够的条状物水平面并因而对下面的条状物有均匀的压力。

较佳地，所述的均匀输送系通过使中间传送带在斜道进口的宽度方向上作振动来实现的。事实上，中间传送带可以传送到一条独立的、最终传送到斜道的振动传送带上。

较佳地，所述双圆盘凝聚机有一个圆盘，该圆盘固定在可在外壳中可转动地定轴的轴的端部，该轴可在外壳中轴向调节，所述另一圆盘固定在外壳内。

较佳地，所述另一个圆盘具有一所述螺旋可通过其延伸的中心孔，在所述轴和螺旋之间设有耦合件以驱动轴。

较佳地，将所述条状物输送到漏斗的斜道上的步骤c)还包括如下步骤：

j)向所述中间传送带上的条状物撒上从包括纤维、橡胶、蛭石、固体热塑性塑料和木炭的组群中挑选的碎片以在成品板中形成内含物。

此种内含物提高了板保持水的能力，从而使排水板在干旱时也可以适于灌溉。较佳地，在凝聚之前加入膨化介质以降低条状物的密度并赋予它们多孔结构，以进一步加强保持水的能力。

本发明还提供了一种排水/灌溉元件，它包括呈将所述材料粘合在一起形成开口、多孔结构的条状物形式的再生热塑性塑料材料板。

较佳地，该元件具有从包括木炭、未凝聚的热塑性塑料材料、橡胶、蛭石和纤维在内的组群中挑选的碎片内含物。在本文中，橡胶包括任何弹性材料(自然的或其他的)，并包括汽车轮胎碎片。纤维包括毛毯碎片。

(4)附图说明

下面将结合附图进一步说明本发明的实施例，以作为举例，其中：

图1是适用于实施本发明的设备的结构示意图；

图2是图1所示设备中所采用的漏斗压紧机/成形机的立体图；

图3是图1所示设备中所采用的螺旋挤压机和凝聚机的侧剖面图；

图4是图3所示凝聚机的一个圆盘的前视图；

图5是本发明中排水/灌溉元件的板的立体图；和

图6是图5的细节的放大图。

(5)具体实施方式

用于制造排水元件或板110的设备10包括其产品落到一中间传送带14上的螺旋挤压机/凝聚机12。传送带14将条状物16(凝聚机12的产品)传送到振动传送带18。传送带18安装在能在垂直轴X上振动的支架20上。条状物16被传送到漏斗压紧机/成形机24的斜道22上。漏斗压紧机/成形机24被布置在输出皮带26的上方。

转到图3，详细显示了挤压机/凝聚机12。它包括可将混合的破碎废塑料材料加入其中的漏斗30，较佳的是在从喂料皮带(未示出)而来的相连续基底上。在漏斗30的基底布置有沿挤压机12的圆筒34输送废弃材料的、挤压机的阿基米德螺旋32。螺旋32的刮板36变得越来越紧从而使废料在沿圆筒34行进的过程中受到挤压。圆筒34与安装有一固定的圆形中凹的、凝聚圆盘40的凝聚机腔的外壳38相连接。圆盘40固定在外壳38内并有一位于中心、经挤压后的废料由此通过的圆形进口42。

凝聚机12的主外壳44上安装有螺接在外壳44的内螺纹48上的可轴向调整的轴架46。马达50工作，以转动蜗杆驱动器52(通过未示出的或还要进一步描述的驱动连接)。蜗杆驱动器与形成于轴架46上的环形齿轮56啮合。这样，蜗杆驱动器52的转动带动轴架46绕其纵向轴转动，将其旋进或旋出外壳44，并且从而调整其轴向位置。轴架46通过轴承62、64可旋转地安装有驱动轴60。轴60伸进凝聚机腔38内并终止于圆形、穹顶的凝聚机圆盘70。圆盘70由70a、b两部分形成，从而形成水冷腔72。水从轴60的另一端通过中心孔74送入并通过平行孔76排出。实际上，在轴60的末端，旋转耦合件78能使冷却水源80安装上。并且，在轴60的末端安装有驱动滑轮82以由马达(未示出)来驱动轴60。

圆盘40、70互相嵌套。圆盘70的正面显示在图4中，其中显示了圆盘的旋转方向A。在圆盘70的表面86上形成许多与圆盘70的半径有一些倾斜的放射状的槽88。诸槽88布满整个表面，只有它们中的一些显示在圆盘70的一个区域内。同时，在正面86上布置有许多倾斜的放射状脊90。借助于其径向倾斜，它们就会将圆盘40、70之间的材料呈放射状地送出。

圆盘40的表面基本上与表面70相对应并在其表面具有类似的脊92。根据轴架46的轴向位置，当轴60转动时，脊90、92对它们之间的材料有类似剪刀的剪切作用。随着轴60旋转，由脊90、92引起的连续剪切在塑料材料中产生热量。螺旋36对塑料材料的挤压已经产生了一定的热量。结果，废料中的热塑性塑料开始软化并在一定程度上熔化。

圆盘40的表面的凹陷比圆盘70表面86的穹顶更甚。这说明在塑料材料放射状的被挤出时，它被挤进不断收紧的空间。事实上，可以将圆盘40、70安置成在其外围边缘96处接触并互相滑动。在这种情况下，在圆盘40、70之间的被加工的材料的唯一出口是诸槽88。当热塑性塑料到达此处时，它们实质上都已相当得软化，并且至少部分熔化。因此它们以象意大利面条一样的条状从槽88被挤出，这些条状物最终断开并通过凝聚机腔38的开口底98落下。

在开口98的下放布置有中间传送带14。通过调整蜗杆螺旋52，可以调整圆盘40、70之间的距离、从而控制两个圆盘之间的塑料材料的剪切程度。

螺旋32显示为毗邻轴60但不受其驱动。轴60以与螺旋32不同的速度旋转，因此后者设有其自身的独立驱动器(未示出)。

回到图1，第一喷水器100在条状物16落到传送带14上之前向其表面喷水以将其冷却并打湿。这为两个目的服务：首先防止条状物马上粘到传送带上；其次冷却条状物以使其表面迅速硬化。这防止条状物互相粘合并形成固体团块。温度传感器102监控传送带14上的条状物16的温度。根据废料的组成，而将该温度保持在一恒定的水平上。任何温度的变化将表示需要检查设备10的性能并可能要改变由喷水器100所进行的冷却的程度或由凝聚机12所进行的加热的程度。

传送带14将条状物16送到安装在支架20上的振动传送带18上。振动的原因是使条状物16经过漏斗压紧机24的斜道22被均匀地传送。落入压紧机24的条状物逐渐将其填满，并当到达一定的高度时输出传送带26启动。这条传送带的作用是从漏斗24的底部出口23将漏斗24中的条状物送出。调整传送带26的传送速度从而使漏斗24中的条状物的高度维持基本恒定。安置这一个高度以使开口23上方有恒定的条状物的压头负荷。该负荷同时将其下的条状物压到均匀的程度。同时，漏斗使条状物成形为细长的矩形横截面。该截面并不受到从出口23出来并置于传送带26上时所形成的几乎为直角的受压成形的条状物的任何程度的影响。传送带26设有侧向支承27以用来保持受压成形条状物的边缘的整体性。在从压紧机24中出来的同时，数个喷水器106向成形的条状物的板110喷水以防止条状物进一步熔合在一起。

考虑及此，应在脑中记住，在离开凝聚机12时，塑料材料从头至尾具有基本上恒定的温度，并且该温度约为废料的热塑性塑料成分的实质部分的熔点。尽管冷却喷水器100用于冷却条状物的表面(从而它们实质上包括在热的和软的塑料的内部外包裹固化的塑料的固体“麦秆”)。其原因在于大多数的热塑性塑料是热的不良导体。因此，在一样品中可以在一段时间内持续具有温度梯度。然而，当它们到达漏斗24时，条状物内部的热量将开始再次软化互相接触的条状物的表面，或至少是那些没有接触冷却表面的表面。因此，漏斗24设有保持漏斗24内表面冷却的水冷套112。与其接触的条状物被冷却并变得更加固化，并且以较低的摩擦阻力在它上面滑过。然而，由于条状物在漏斗内互相挤压，当毗邻条状物的表面温度达到粘合温度时，它们就熔在一起了。

然而，当板110离开出口23时，必须制止条状物任何进一步的熔化和熔合到一起。如果发现板110强度不足，可以提高漏斗24内的高度以增加毗邻条状物之间的压力。或者，可以减少冷却量。同样，如果它们出来时是一固体团块，可以降低高度，从而使它们在压紧机/成形机中不致如此紧地被压在一起。

漏斗内的高度可以通过暂时增加或减小输出传送带26处板的出料速度来调整，且这可由一操作人员来进行监控并有选择地调整。同样，可以设置传感器装置来监控漏斗内的高度并对其进行自动调节。

除了诸个喷水器106外，喷水器114在板23接触传送带26之前就冷却接触传送带26并将其打湿。同样，这是为了防止板以任何形式粘到传送带26上。

如果热塑性塑料材料特别热或粘(例如该材料是比一般材料更好的热导体，或具有更低的熔点)，那么就要求提高水冷套112提供的制冷量。参见图2，水冷套112在其基底附近设有供应冷水的进口116。在水冷套112的反面上布置有多个出口118，并且其中最上方的一个开口控制水冷套112中冷却水的高度。同样，它们可以都打开，但在其中有限制，从而只有进口流速控制水冷套中的水量多少。事实上，可以将这两种方法结合起来使用，来同时控制冷却的上部高度和冷却程度。

最后，当板110足够冷却从而可以处置时，将其沿长度方向切割。

这些板可用于提供一种排水介质和土壤中过量水的通道，同时它们还具有灌溉功能。虽然根据本发明制作的板可以用于种植植物(例如草)的表面的排水，它们还可以在土壤干涸时保存可得到的水并将其释放到土壤中。为了加强这一功能，要求在板中设置诸如来自再生汽车轮胎的橡胶片/来自旧毛毯的纤维，或者是甚至能够吸收可能在土壤中的某些有毒化学品的木炭等的内含物。这些内含物可以在凝聚步骤之后方便地加入。事实上，在此步骤中还可以加入未凝聚的热塑性塑料材料。在压紧机/成形机漏斗中，所有的内含物被俘获在诸条状物之间并增加了它们之间的间隙的尺寸。取决于各内含物的特性，它们甚至可以与条状物的软化塑料结合，从而使它们不仅被周围的条状物包裹，而且与其结合。

最后，还可能在加入凝聚机的塑料材料中包括膨化介质。这造成更蓬松、密度更小的条状物，较佳的是具有蜂窝开口结构。在那种情况下，不仅最后的板更轻，而且通过条状物自身的渗透作用及其保持容量，它们的水保持量可以更大。

虽然此处显示和说明的是一种双圆盘凝聚机，但只要其产出品为用于随后形成板的软化的、并部分熔化的热塑性塑料材料，其他形式的凝聚机和塑料压缩机也都在本发明的范围之内。在图5中，显示了本发明的排水/灌溉元件的板200。它约250mm宽、50mm深和任意合适的长度，例如1000mm。通常，组成板200的条状物210直径约5mm，但并不规则。同样，它们的长度可在5mm到50mm或更大的一个相当大的范围内变化。在图6中，可以见到的内含物220为被毗邻的条状物俘获、并在一定程度上与之结合的橡胶轮胎碎片。

当然，虽然在此处以及所附权利要求书中时常使用术语“水”，但该术语应理解为包括任何适用的冷却介质，无论它是否与所使用的各种喷水器或压紧机/成形机的水冷套相连接。

Claims (22)

1、一种由再生塑料制造排水元件的方法，它包括步骤：

a)在凝聚机中加入切碎的废弃热塑性塑料；

b)凝聚废塑料，其中由凝聚机传送的机械能量将塑料材料加热到一部分所述热塑性塑料材料的熔点附近从而使可延展的软化的塑料材料条状物从所述凝聚机的出口挤出；

c)将所述条状物传送到具有设置在输出传送带上方附近的出口的压紧机/成形机漏斗的斜道上；

d)安置传送带以将压紧了的所述凝聚后的塑料材料以某一速率从压紧机/成形机漏斗的出口送出，从而使漏斗中的条状物具有能压紧出口处的所述条状物使其足够能粘合到一起的压头、但又不会在它们之间不留一些空隙；和

e)冷却该带子并将其切成板。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，除了所述机械能产生的热量以外没有其它热量。

3、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述凝聚机包括一具有螺旋的螺旋挤压机，并且所述方法在步骤b)中还包括如下步骤：

f)在挤压机中，用螺旋挤压废料并将所述挤压后的废料传送到所述凝聚机的进口。

4、如权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述凝聚机是一种双圆盘凝聚机，其中一个圆盘与另一个圆盘毗邻并相对于其旋转，一个圆盘设有基本上沿旋转圆盘的旋转轴的径向延伸的脊，并且一个或两个圆盘设有也是沿旋转圆盘的旋转轴的径向延伸的槽，所述步骤b)包括凝聚所述圆盘之间的废料。

5、如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述圆盘之间的空隙可以调节，从而可以调节凝聚机出口的条状物温度。

6、如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述诸个槽或脊相对于旋转圆盘的旋转的径向倾斜。

7、如上述任意一项权利要求所述的方法，其特征在于，将所述条状物传送到斜道的所述步骤c)还包括：

g)冷却条状物从而使其表面硬化并且不粘，但在内部仍是软的，并具有将互相接触的条状物粘合到一起的足够的热量。

8、如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述冷却条状物的步骤g)包括如下步骤：

h)将条状物从凝聚机传送到中间传送带上并在所述条状物从凝聚机落到其上前用冷水喷洒皮带。

9、如上述任意一项权利要求所述的方法，其特征在于，挤压机漏斗设有冷却套。

10、如权利要求9所述的方法，其特征在于，冷却套具有可以调节的冷却高度，从而冷却挤压机中的条状物并可调节冷却程度。

11、如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述冷却套包括一具有在漏斗基底、其出口的高度处的一个进水口和在进水口上方不同高度上的数个出水口的水套。

12、如权利要求11所述的方法，其特征在于，诸个出水口可以有选择地堵上，从而可以控制冷却套中水的高度、和/或其温度。

13、如权利要求11或12所述的方法，其特征在于，进入冷却套的冷却水流量可以调节，从而可以控制冷却套中水的高度、和/或其温度。

14、如上述任意一项权利要求所述的方法，其特征在于，将所述条状物输送到所述挤压机/成形机漏斗的斜道上的步骤c)还包括如下步骤：

i)将条状物均匀地通过其进口送入所述斜道，以使漏斗中具有足够的条状物水平面并因而对下面的条状物有均匀的压力。

15、如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述的均匀输送系通过使中间传送带在斜道进口的宽度方向上作振动来实现的。

16、如权利要求15所述的方法，其特征在于，中间传送带传送到一条独立的、最终传送到斜道的振动传送带上。

17、如上述任意一项权利要求所述的方法，其特征在于，将所述条状物输送到漏斗的斜道上的步骤c)还包括如下步骤：

j)向所述中间传送带上的条状物撒上从包括纤维、橡胶、蛭石、固体热塑性塑料和木炭的组群中挑选的碎片以在成品板中形成内含物。

18、如上述任意一项权利要求所述的方法，其特征在于，在凝聚机中加入切碎的废弃热塑性塑料的所述步骤a)还包括如下步骤：

k)加入膨化介质以降低条状物的密度并赋予它们多孔结构，以进一步加强成品板的保持水的能力。

19、一种基本上如上结合附图所说明的制造排水/灌溉元件的方法。

20、一种排水/灌溉元件，它包括呈将所述材料粘合在一起形成开口、多孔结构的条状物形式的再生热塑性塑料材料板。

21、如权利要求20所述的元件，其特征在于，它具有从包括木炭、未凝聚的热塑性塑料材料、橡胶、蛭石和纤维在内的组群中挑选的碎片内含物。

22、如权利要求20或21所述的元件，其特征在于，它系由权利要求1到19中的任意一项所要求保护的方法所制成的。

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