CZ30147U1 - Polyvinylbutyralový recyklát k přípravě polymerních směsí a polymernísměs jej obsahující - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká polyvinylbutyralového recyklátu k přípravě polymemích směsí (polyblendů), zejména pak polymemích směsí s polyvinylchloridem pro podlahoviny a hydroizolační fólie. Dále se týká polymerní směs tento recyklát obsahující.

Dosavadní stav techniky

Polyvinylbutyral (PVB) je velmi specifický polymer ze skupiny polyvinylacetalů. Jeho využití je z velké většiny pouze ve výrobě bezpečnostních laminovaných skel, kde je PVB použito jako lepící mezivrstva laminátu. Celosvětově se pro účely výroby bezpečnostních skel spotřebuje PVB fólie v podílu 65 % PVB na automobilní aplikace a 35 % ve stavebnictví. Kromě výroby laminovaných skel si PVB našel využití mezi výrobci lepidel a barev na kovy, ale i výrobci fotovoltaických modulů.

Bezpečnostní skla se obecně vyrábí laminaci 2 skel, mezi nimiž je vložena zmiňovaná PVB fólie. Tato PVB fólie obsahuje změkčovadlo, které zajistí potřebnou houževnatost laminátu po rozbití. Při laminaci je spojení fólie se sklem založeno na vysoké soudržnosti střední vrstvy PVB fólie ajejí velké přilnavosti ke sklu. Toto spojení je tak dokonalé, že dojde-li k rozbití skla, ulpí střepy na fólii, čímž se sníží nebo úplně vyloučí riziko zranění osob v důsledku náhodného či úmyslného rozbití.

Současný stav výroby měkčeného PVB používaného pro výrobu laminovaných bezpečnostních skel činí cca 150 tisíc tun. To je dáno jeho právě jeho vysokým využitím v automobilním a stavebním průmyslu. Automobilové sklo jako laminát obsahuje až 1,5 kg tohoto polymeru, což při produkci vozidel cca 90 milionů ročně (údaj za rok 2014) odpovídá spotřebě 90 až 130 tis. tun PVB/rok. Mj., v roce 2000 byla produkce vozidel pouze 58 tis. tun, trend výroby množství vznikajícího odpadu se tak rapidně zvyšuje. Vezmeme-li že v automobilním průmyslu je spotřebováno jen 65 % PVB, celková roční produkce PVB je 130 až 180 tis. tun. Množství PVB, které je použito na výrobu autoskel a které je v těchto sklech uzavřeno, je 90 až 130 tis. tun. Jen malá část z tohoto množství se ale využije zpětně na výrobu barev a lepidel, velký podíl není nikterak recyklován, skládkuje se nebo se spaluje.

Snahy o zpracování PVB ve směsi s PVC či jinými polymery již byly v historii provedeny. Rámcová složení polymemích směsí PVB - PVC i PVB - jiné polymery jsou také předmětem celé řady patentových dokumentů. Např. Evropský patent EP 0726924 uvádí PVC směs s přídavkem 0,5 až 4 % hmotn. PVB a 65 až 90 % hmotn. anorganického plniva (vápence). Obdobné dávkování PVB - v rozmezí 0,2 až 4 % hmotn. v kombinaci s 30 až 40 % hmotn. změkčovadla ftalátového typu uvádí sovětský patent SU 973571.

Evropský patent EP 0471658 uvádí široká rozmezí dávkování složek - konkrétně 95 až 25 % hmotn. PVB a 5 až 75 % hmotn. PVC, PVA, PEVA, PVF, NBR, nebo i neměkčeného PVB.

Přihláška Evropského patentu EP 0950688 uvádí složení směsi PVC:PVB ve hmotnostním poměru 3:1 až 1:2 s přídavkem až 39 % hmotn. hydroxidu hořečnatého.

Evropský patent EP 1084188 se týká směsi PVB - PVC s obsahem 5 až 95 % hmotn. PVB a 5 až 95 % hmotn. a přídavkem vysokomolekulámího změkčovadla a plniva.

Směs podle PVC - PVB přihlášky Evropského patentu EP 1985662 obsahuje zase 5 až 15 % hmotn. a přídavek 2 až 12 % nanočástic uhličitanu vápenatého.

Žádné z výše uvedených řešení se ale přes to, že se jedná o vesměs starší, dnes již neplatné patentové dokumenty, nestalo východiskem pro komerčně úspěšnou výrobu podlahovin, popř. hydroizolačních fólií na bázi polymerní směsi PVC - recyklát PVB. Důvodem jsou s největší pravděpodobností především nedostatečně řešené kvalitativní parametry recyklátu PVB z mezivrstev bezpečnostních skel a s tím související problémy s homogenizací a kompatibilizací komponent, které se pak negativně projevují v užitných vlastnostech polymerní směsi i v parametrech případ1

CZ 30147 Ul ného výrobku. Jedním z nejzávažnějších problémů, proč nemohl být PVB využit, je zcela jistě zbytkový obsah skla, který v PVB zůstává po recyklaci autoskel. Pro další zpracování PVB je důležité tento polymer získat v čistotě s max. podílem cizorodých látek 1,0 % hmotn., tj. anorganických nečistot (zbytkové sklo, bláto, kovy) i organických nečistot (cizorodé plasty). V minulosti bylo obtížné získat PVB s odpovídající čistotou a navíc, i takový podíl znečištění znamenal pro PVB neekonomické či technologicky neřešitelné další přepracování.

Podstata technického řešení

K odstranění výše uvedených nedostatků přispívá polyvinylbutyralový recyklát k přípravě polymemích směsí polyblendů podle předloženého technického řešení, zejména pak polymemích směsí s polyvinylchloridem pro podlahoviny a hydroizolační fólie.

Podstata technického řešení spočívá v tom, že PVB recyklát je tvořen plochými částicemi, které mají velikost stran v rozmezí 2 až 30 mm, obsah nečistot, především skla, bláta, kovů, pryže či jiných polymerů, maximálně 1,5 % hmotnostního a jsou na povrchu opatřeny vrstvou separačního prostředku, jako je práškový suspenzní či emulzní polyvinylchlorid nebo mikromletý vápenec.

Polymemí směs polyblend typu předsměsi masterbatche nebo finální směsi pro podlahoviny či hydroizolační fólie pak může takový PVB recyklát obsahovat v dávkování až do 50 % hmotnostních.

Přínos technického řešení spočívá v tom, že dává možnost využití jinak nevyužitelného odpadního PVB získaného recyklací z autoskel. Tím se výrazně redukuje potřeba skládkování a s ní související negativní vlivy na životní prostředí. Využití PVB recyklátu podle předloženého technického řešení navíc přináší i zlepšení v materiálových vlastnostech polymemí směsi a řeší efektivní likvidaci odpadu, který je celosvětovou ekologickou i ekonomickou zátěží. Navíc, dle legislativy EU bude v r. 2024 zákaz skládkování znovu využitelných materiálů, čímž se tato otázka týká i opětovného využití PVB.

Příklad uskutečnění technického řešení

Polyvinylbutyralový recyklát v příkladném provedení je určen k přípravě polymemích předsměsi masterbatchů pro podlahoviny. Je tvořen plochými částicemi, které mají velikost stran 5x5 mm. Obsah nečistot - skla, bláta, kovů, pryže či jiných polymerů v recyklátu je maximálně 1 % hmotnostní. Částice recyklátu jsou na povrchu opatřeny vrstvou separačního prostředku, - práškového emulzního či suspenzníbo typu polyvinylchloridu.

Polymemí směs polyblend typu předsměsi masterbatche pro podlahoviny obsahuje výše specifikovaný polyvinylbutyralový recyklát v dávkování 25 % hmotnostních.

Při přípravě masterbatche se směs PVC granulátu nebo PVC aglomerátu dávkuje spolu s PVB recyklátem do extruderu, který je vybaven síty o velikosti ok maximálně 120 pm, čímž se vyfiltrují částice nečistot, které by při následné technologii válcování mohly poškodit válce víceválcového stroje. Teplota zpracování musí být v rozmezí 150 až 175 °C. Při nižší teplotě by nedošlo ke správnému blending efektu - polymery by nebyly dostatečně homogenizovány na makromolekulám! úrovni. Vyšší teplota by naopak způsobila termickou degradaci a rozklad PVB.

Extruzní zařízení musí obsahovat podtlakový odtah plynů (vývěvu). To především kvůli přítomné vodě v PVB, ale také pro odtah plynných složek - difiindujících změkčovadel z PVB i PVC systémů. Pro velkou citlivost PVB k termické degradaci není vhodné připravovat blend s koncentrací PVB vyšší jak 50 % hmotn. Vyšší koncentrace PVB však s sebou přináší nižší provozní náklady na přepracování polymemí směsi, větší obsah nečistot - především skla, které ucpává síta.

Granulace (peletizace) polymemí směsi PVB a PVC může být provedena jak za tepla (ihned za hubicí extruderu), tak za studená po ochlazení vytlačených strun. Granulace za tepla je výhodnější, je možno ji provést i přes houževnatý charakter polymemího blendu.

CZ 30147 Ul

PVB masterbatch (blend) ve formě regranulátu, jež byl připravený dle výše uvedeného postupu, je možné dále zpracovat technologií vytlačování, ale především válcování.

Před válcováním PVB blendu s čistou PVC směsí (z čistých surovin) je nutné všechny složky zamíchat v hnětači, aby došlo k plastikaci všech složek a také k želatinaci dalšího přídavku PVC směsi. Teplota v hnětači nesmí překročit 170 °C, jinak dochází k vysoké termické degradaci PVB a také k lepení blendu na stěny, ale především na hnětadla. Jejich teplota musí být redukována chlazením.

Komplexní homogenizace PVB blendu s novou PVC směsí je prováděna na kalandru při teplotách do 160 °C.

ío Finální udílení tvaru polotovaru či výrobku je provedeno kontinuálně čtyřválci, kde tavenina blendu dostává svou konečnou tloušťku i drsnost povrchu.

NÁROKY NA OCHRANU

Claims (2)

1. Polyvinylbutyralový recyklát k přípravě polymemích směsí polyblendů, zejména pak polymemích směsí spolyvinylchloridem pro podlahoviny a hydroizolační fólie, vyznačující

15 se tím, že je tvořen plochými částicemi, které mají velikost stran v rozmezí 2 až 30 mm, obsah nečistot, především skla, bláta, kovů, pryže či jiných polymerů, maximálně 1,5 % hmotn ajsou na povrchu opatřeny vrstvou separačního prostředku, jako je práškový suspenzní či emulzní polyvinylchlorid nebo mikromletý vápenec.

2. Polymemí směs polyblend přečištěný od anorganických i organických nečistot, typu před20 směsi masterbatche nebo finální PVC směsi pro podlahoviny či PVC směsi hydroizolační fólie, vyznačující se tím, že obsahuje v dávkování až do 50 % hmotn. polyvinylbutyralového recyklátu podle nároku 1.