CZ20014101A3

CZ20014101A3 - Výrobky z recyklovaného termoplastu a způsob jejich výroby

Info

Publication number: CZ20014101A3
Application number: CZ20014101A
Authority: CZ
Inventors: Catherine Dumouchel
Original assignee: Cybele Environnement; Catherine Dumouchel
Priority date: 2000-11-16
Filing date: 2001-11-14
Publication date: 2002-07-17
Also published as: FR2816627A1; US6780500B2; EP1207178A1; US20020058134A1; FR2816627B1; JP2002234993A; EP1207178B1

Description

Významným úkolem industrializované společnosti je péče o životní prostředí a výrobci i spotřebitelé jsou vedeni k takovým postupům a změnám chování, aby nedošlo k jeho dalšímu znečišťování.

Jedním z problémů je stále zvyšující se potřeba termoplastů při výrobě spotřebního zboží a s tím související likvidace jejich odpadů. Tyto materiály nelze rychlým způsobem biologicky rozkládat a jejich ukládání na skládky není z ekologického hlediska řešením.

Fyzickou likvidaci těchto odpadů umožňuje technika spalování. Jejím výsledkem je sice odstranění nahromaděného materiálu, ale také zahřívání a zamořování atmosféry.

Jiným řešením je recyklace výrobků z termoplastu. Možnost recyklace termoplastů závisí na jejich fyzikálních a chemických vlastnostech. Recyklovatelné termoplasty se drtí a čistí a jsou použity spolu s dalšími materiály k výrobě nových výrobků. Termoplasty, jejichž vlastnosti nedovolují další využití ve výrobě, se zpravidla drtí a použijí se jako materiál do výplní a navážek, případně se přidávají do výrobků střední jakosti s nižšími mechanickými vlastnostmi.

K výrobě lahví a výrobků běžné spotřeby se užívá zejména čistý polyethylentereftalát. Recyklovaný polyethylentereftalát pocházející zejména z kuchyňských odpadků má často heterogenní vlastnosti a jeho fyzikální a chemické vlastnosti omezují jeho užití k výrobě tenkostěnných výrobků a výrobků střední jakosti, do kterých je v malém množství přidáván. Jestliže vezmeme v úvahu objem výroby předmětů z čistého polyethylentereftalátu a obtížnost jeho recyklace, je zřejmé, že recyklace veškerého zpracovaného polyethylentereftelátu je v současnosti prakticky nemožná. Tento problém je komplikován ještě tím, že recyklovaný, stejně jako čistý polyethylentereftalát běžné kvality, nemohou být použity k výrobě masivnějších dílů. Z toho vyplývá, že množství polyethylentereftalátu, které je možné recyklovat pro výrobu nových předmětů je omezeno.

• · · ·

Je tedy třeba najít možnost výroby masivních předmětů s obsahem polyethylentereftalátu, které budou mít dobré mechanické vlastnosti.

Podstata vynálezu

Podstatou vynálezu je díl z termoplastického materiálu, který se vyznačuje tím, že obsahuje:

- recyklovaný polyethylentereftalát,

- recyklovaný polyethylen o vysoké hustotě,

- homogenizační přísadu,

- ztužující přísadu, přičemž výhodné složení tohoto materiálu vyjádřené v hmotnostních procentech je :

- 49 % až 63,5 %, přednostně 55 % polyethylentereftalátu,

- 27 % až 36 %, přednostně 33 % polyethylentereftalátu o vysoké hustotě, přednostně 5 % homogenizační přísady, přednostně 7 % ztužující přísady.

- 4 % až 6 %,

- 5 % až 10 %,

Díly provedené z uvedeného materiálu mohou mít masivní strukturu a jestliže jsou zhotoveny ve výše uvedeném přednostním složení, pak jejich mechanické vlastnosti, zejména pevnost, jsou téměř srovnatelné se dřevem, a stejně jako dřevěné díly mohou být navzájem spojovány.

Podstatou vynálezu je také způsob provedení výše uvedeného dílu, který obsahuje následující kroky:

- vysušení vloček recyklovaného polyethylentereftalátu,

- vložení vloček polyethylentereftalátu, vloček recyklovaného polyethylenu o vysoké hustotě, homogenizační přísady a ztužující přísady do extruderu k vytvoření těstovité směsi,

- a vložení těstovité směsi do formy, která je přímo spojena s extruderem.

Vysušení vloček recyklovaného polyethylentereftalátu zabrání procesu jeho hydrolýzy při protlačování, neboť bylo ověřeno, že hydrolýza má přímý vliv na snížení rázové pevnosti polyethylentereftalátu.

-3Způsob výhodně obsahuje následný krok ochlazení směsi ve formě.

Ochlazení směsi ve formě ihned po protlačení těstovité směsi do formy umožní provést díl, jehož povrchová vrstva je v amorfní fázi poddajnější. Tím se zlepší mechanické vlastnosti materiálu, zejména odolnost proti nárazu.

Podstatou vynálezu je také paleta uspořádaná ze souběžných nosných dílů, jejichž konce jsou pomocí spojovacích prostředků připevněny ke spojovacím příčným dílům spočívajících na úhlových patkách, přičemž alespoň jedním z těchto příčných dílů je profil, který se vyznačuje výše uvedenými vlastnostmi.

Takto provedená paleta může být uspořádána z různých dílů a její mechanické vlastnosti jsou srovnatelné s vlastnostmi běžně užívaných palet, zejména palet dřevěných, a dokonce lepší, než běžných palet ze vstřikovaného termoplastu.

Alespoň jedním z příčných dílů palety je výhodně profil průřezu C. Na jeho horním ramenu jsou připevněny nosné prvky a jeho střední stěna a spodní rameno jsou vykrojeny a tvoří na každém jeho konci dvě úhlové patky, které jsou jeho součástí. Profil C umožní dobré rozdělení zatížení palety a zlepší její odolnost. Zároveň je vhodnou stavební základnou pro různé díly běžného uspořádání palety, což umožní snížit počet dílů palety a zjednodušit její výrobu.

Podle zvláštního provedení je paleta opatřena alespoň jedním výztužným dílem umístěným souběžně s nosnými díly a mezi dvěmi protilehlými úhlovými patkami. Výztužný díl má tvar desky, jeho spodní sténaje drážkovaná a alespoň jedna jeho horní podélná hrana je opatřena alespoň jedním zkosením. To umožní jednak odlehčit paletu a jednak snížit nebezpečí nárazu mezi výztužným dílem a hrotem vidlice.

Přehled obrázků na výkrese

Vynález bude blíže objasněn popisem jeho provedení s odkazy na výkres, na kterém znázorňuje:

obr. 1 - pohled v perspektivě na paletu podle vynálezu, obr. 2 - pohled v perspektivě na prvé provedení profilu podle vynálezu, obr. 3 - pohled v perspektivě na druhé provedení profilu podle vynálezu.

Příkladv provedení vynálezu

Díly palety podle vynálezu označené 10, 20 a 30 jsou provedeny z termoplastického materiálu ve složení:

- 55 % hmotnostních polyethylentereftalátu,

- 33 % hmotnostních polyethylentereftalátu o vysoké hustotě,

- 5 % hmotnostních homogenizační přísady,

- 7 % hmotnostních ztužující přísady.

Složení termoplastického materiálu se může měnit, nicméně hmotnostní poměry různých složek jsou následující:

- 49 % až 63,5 % polyethylentereftalátu,

- 27 % až 36 % polyethylentereftalátu o vysoké hustotě,

- 4 % až 6 % homogenizační přísady,

- 5 % až 10 % ztužující přísady.

Přidáním polyethylenu o vysoké hustotě se získá materiál, který je více amorfní než v případě užití samotného polyethylentereftalátu (který je velmi strukturovaný). Tím se zvýší mechanická odolnost konečného výrobku.

K zajištění homogenity směsi polyethylentereftalátu a polyethylenu o vysoké hustotě byl zde použit přípravek LOTADER AX8900 od firmy ELF ATOCHEM. Může být ovšem použita i jiná homogenizační přísada srovnatelných vlastností.

Ztužující přísadu mohou tvořit jemné skleněné kuličky, které pod výrobním číslem 050-20-215 vyrábí firma SIVITEC.

Použít lze také skleněná vlákna vyráběná firmou PPG pod číslem 3540. Vlákna, jejichž délka je 3 mm, zlepší Yongův modul a rázovou pevnost.

Kromě toho lze také použít skleněné úlomky typu MICROGLAS vyráběné firmou NGF EUROPE. Tyto úlomky zvýší Yongův modul a zvětší tažnost, což se projeví větší rázovou pevností. Oproti skleněným vláknům je užití skleněných úlomků vhodné také z hlediska omezení zvyšování viskozity směsi. Skleněné úlomky mají také pravděpodobně vliv na kristalovatelnost a na sesychání a tím omezují vznik mikrotrhlinek.

Do směsi může být přidána jediná ztužující přísada nebo kombinace přísad. Je možné použít směs, kterou tvoří jemné skleněné kuličky a/nebo skleněná vlákna a/nebo skleněné úlomky.

• · ·· ·· · · · ·· • · * · · ··· · · ·

- 5 Do směsi mohou být přidány i další přísady. Může být použit emulgátor, např. uhličitan zinečnatý, který umožní vytvořit v materiálu bubliny a tím i snížení hmotnosti hotového profilu. Přidána mohou být i barviva.

Jednotlivé díly 10, 20, 30 palety jsou provedeny extruzí - formováním nebo extruzí intruzí.

Recyklovaný polyethylentereftalát a recyklovaný polyethylen o vysoké hustotě jsou výhodně ve tvaru vloček, které byly získány mletím odpadních polyethylentereftalátů a polyethylenů o vysoké hustotě a následně proprány. Je také možné použít granule těchto materiálů, což však vyžaduje doplňkové výrobní kroky (mletí vloček každého materiálu, protlačování těchto směsí, ochlazení a granulování).

Vločky polyethylentereftalátů jsou nejprve v exsikátoru vysušeny, aby se zabránilo hydrolýze polyethylentereftalátů v dalším kroku protlačování. Rovněž polyethylen o vysoké hustotě může být vysušen.

Vločky polyethylentereftalátů, polyethylenu a vysoké hustotě, homogenizační přísada a ztužující přísada jsou poté smíchány a směs je přiváděna plnícím otvorem do extruderu. Je důležité zajistit, aby přísun do stroje byl pravidelný.

Teplota topného tělesa u plnícího otvoru extruderu je řádově 250°C a 275°C u výstupu ze stroje. K vytvoření správné směsi různých složek termoplastického materiálu se směs ponechá ve stroji 1 minutu až několik minut. Doba ponechání hmoty v extruderu se určuje v závislosti na délce jeho šroubu, závitu a rychlosti jeho otáčení.

Z výstupu extruderu vychází kašovitá směs, která přichází přímo do formy, jejíž tvar odpovídá vyráběnému profilu (extruder ústí přímo do formy otvorem ve stěně formy). Jestliže vnitřní uspořádání formy je složitější, bude zřejmě nutné provést více vstřikovacích otvorů. Tlak vstřikování hmoty do formy odpovídá tlaku, který na směs vykonává šroub extruderu. Jestliže bude do hmoty přidáván emulgátor, vstřikovací tlak ovlivní emulgace. V tomto případě bude doba ponechání hmoty v extruderu vypočítána tak, aby emulgace probíhala v extruderu a nikoli ve formě (neboť v tomto druhém případě by bylo obtížné určit množství hmoty, které lze přivést do formy).

Forma po naplnění se ponoří do studené vody, jejíž teplota je nižší nebo se rovná

20°C. Tento krok umožní provedení profilu, jehož horní vrstva nosníku je v amorfní fázi poměrně silná, poddajná a dobře odolná proti nárazu. Přípustné jsou i jiné způsoby ochlazení,

•· ···· ·· ··· ·· ···· např. namáčení jednotlivých profilů do vodní lázně nebo ponechání profilů nebo forem pod proudem studeného vzduchu.

Paleta podle vynálezu může být provedena z jakéhokoli termoplastu a uspořádána z různých dílů. Popisovaná paleta je provedena z výše popsaného termoplastu.

Paleta je uspořádána z nosných dílů 10 ve tvaru desek, jejichž horní povrch U je drsný. Nosné díly 10 jsou připevněny na svých protilehlých koncích 12, 13 a ve střední části 14 k příčným spojovacím dílům 20.

Spojovací díly 20 mají příčný profil C a jejich horní rameno 21 a spodní rameno 22 spojuje střední stěna 23. Nosné díly 10 jsou připevněny k hornímu ramenu 21.

Ve spodním ramenu 22 a ve stření stěně 23 jsou provedena dvě od sebe vzdálená vybrání 24, která tvoří průchod pro vidlice manipulačního vozíku známého typu. Tímto způsobem vzniknou u každého spojovacího dílu tři úhlové patky 25, které jsou spojeny s horním ramenem 21. Je třeba upozornit, že každé vybrání 24 je provedeno ve spodní části střední stěny 23 tak, aby část střední stěny 23 nad vybráním mezi dvěmi úhlovými patkami zůstala zachována. Jsou ovšem možná i jiná uspořádání těchto vybrání.

Části spodních ramen 22 tří spojovacích dílů jsou spojeny třemi výztužnými díly 30, které leží souběžně s nosnými díly 10. Výztužné díly 30 mají tvar desky. Jejich spodní plocha 31 je opatřena podélnými drážkami 32 a k horní stěně jsou připevněny spodní ramena 22 spojovacích dílů 20. Horní podélné hrany 34 výztužných dílů 30 jsou zkoseny a tvoří rampu po které kloužou zkosené spodní části konců vidlic manipulačních vozíků nad výztužné díly 30.

Spojení různých dílů palety se provede pomocí šroubů, hřebíků, lepením, svařením nebo kombinací těchto spojovacích prostředků. Paleta podle vynálezu umožňuje nejlépe použití hřebíků.

Vynález samozřejmě není limitován pouze výše popsaným způsobem jeho provedení a v rámci znaků uvedených v patentových nárocích lze provést další jeho modifikace.

Díly provedené podle vynálezu mohou najít uplatnění i jiných oblastech techniky.

Claims

1. Díl z termoplastického materiálu, vyznačující se tím, že tento materiál obsahuje recyklovaný polyethylentereftalát, recyklovaný polyethylen o vysoké hustotě, homogenizační přísadu, ztužující přísadu

2. Díl podle nároku 1, vyznačující se tím, že termoplast obsahuje

49 % až 63,5 % hmotnostních polyethylentereftalátu,

27 % až 36 % hmotnostních polyethylentereftalátu o vysoké hustotě,

4 % až 6 % hmotnostních homogenizační přísady,

5 % až 10 % hmotnostních ztužující přísady.

3. Díl podle nároku 3,vyznačující se tím, že termoplast obsahuje

55 % hmotnostních polyethylentereftalátu,

33 % hmotnostních polyethylentoroftalátu o vysoké hustotě,

5 % hmotnostních homogenizační přísady,

7 % hmotnostních ztužující přísady.

4. Díl podle kteréhokoli z předcházejících nároků laž3, vyznačující se tím, že výztužnou přísadou jsou skleněné úlomky.

5. Díl podle kteréhokoli z předcházejících nároků laž 3, vyznačující se tím, že výztužnou přísadou jsou skleněná vlákna.

6. Díl podle kteréhokoli z předcházejících nároků laž 3, vyznačující se tím, že výztužnou přísadou jsou skleněné mikrokuličky.

7. Způsob provedení profilu podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že obsahuje krok vysušení vloček recyklovaného polyethylentereftalátu, krok vložení vloček polyethylentereftalátu, vloček recyklovaného polyethylenu o vysoké hustotě, homogenizační přísady a ztužující přísady do extruderu k vytvoření těstovité

-8směsi a krok odvedení těstovité směsi do formy, která je přímo spojena s výstupem z extruderu.

8. Způsob podle nároku 7, vyznačující se tím, že obsahuje další krok ochlazení směsi obsažené ve formě.

9. Přepravní paleta, vyznačující se tím, že je uspořádaná ze souběžných nosných dílů (10) jejichž konce (12, 13) jsou pomocí spojovacích prostředků připevněny ke spojovacím příčným dílům (20) spočívajících na úhlových patkách, a tím, že alespoň jeden z těchto dílů je proveden z materiálu se znaky podle nároků 1 až 5.

10. Paleta podle nároku 9, vyznačující se tím, že alespoň jeden z příčných spojovacích dílů (20) má příčný profil C na jehož horním ramenu (21) jsou připevněny nosné díly, střední stěna (23) a spodní ramenem (22) rameno jsou vykrojeny do alespoň jednoho výřezu (24) a tvoří na každém jeho konci dvě od sebe vzdálené úhlové patky (25), které jsou součástí horního ramena (21).

11. Paleta podle nároku 9 nebo 10, vyznačující se tím, že je opatřena alespoň jedním výztužným dílem (30) ve tvaru desky, který je umístěn souběžně s nosnými díly (10) a mezi protilehlými úhlovými patkami (25).

12. Paleta podle nároku 11, vyznačující se tím, že horní povrch (31) dílu ve tvaru desky je drážkovaný.

13. Paleta podle nároku 11 nebo 12, vyznačující se tím, že výztužný díl je na alespoň jedné z jeho podélných hran (34) opatřen alespoň jedním zkosením.

PI7 2θΰ /-2/0/