CZ308697B6

CZ308697B6 - Minirecyklátor syntetických plastů, zejména polyethylentereftalátu a vysokohustotního polyethylenu

Info

Publication number: CZ308697B6
Application number: CZ2017214A
Authority: CZ
Inventors: Kateřina Nováková; Kateřina Ing. arch. Nováková; Šimon Prokop; Šimon Ing. arch. Prokop; Jan Prokeš; Jan Ing Prokeš; Nathan Beer
Original assignee: PETMAT z.ú.
Priority date: 2017-04-20
Filing date: 2017-04-20
Publication date: 2021-03-03
Also published as: CZ2017214A3

Abstract

Minirecyklátor pro recyklaci syntetických plastů, zejména polyethylentereftalátu a vysokohustotního polyethylenu, obsahující hlavní tělo (5) a modulární komponenty (1, 2, 3 a 4), které jsou vyjímatelné a volitelně zařaditelné do kteréhokoliv ze tří otvorů v hlavním těle (5) minirecyklátoru, přičemž první modulární komponent (1) je pro drcení, mytí a ultrazvukové čištění a obsahuje automatickou rotační drtičku (1c), nádobu pro rozdrcené kusy, pozorovací okénko (1j) nepravidelného tvaru a lázeň s ultrazvukovým čisticím zařízením (1f), jehož výstup je odebíratelný pomocí otvoru (1d) v průhledném pozorovacím okénku (1e); druhý modulární komponent (2) je pro sušení a je tvořen sušicí šachtou (2e) nepravidelného tvaru, pro posouvání a provzdušňování umytých plastových úlomků z čisticího zařízení; třetí modulární komponent (3) je pro tavení a formování a sestává z otvoru (3d) pro vkládání produktu předchozích fází procesu a obsahuje válcovou rotační topnou trubici (3c) s pístem, pro roztavení plastového materiálu na tekutou taveninu, na jejímž konci je prefabrikovaná forma (3f); čtvrtý modulární komponent (4) je pro tavení a tisk a sestává z obdélníkového otvoru (4d), kterým je vkládán produkt předchozích fází – drcení, mytí a sušení, a obsahuje válcovou rotační topnou trubici (4f) s pístem, pro roztavení plastového materiálu na tekutou taveninu, na jejímž konci je automatizovaná 3D tiskárna (4g) s počítačem (4b).

Description

Minirecyklátor syntetických plastů, zejména polyethylentereftalátu a vysokohustotního polyethylenu

Oblast techniky

Minirecyklátor podle tohoto vynálezu se vztahuje v zásadě k recyklaci syntetických plastů, zejména polyethylentereftalátu a vysokohustotního polyethylenu. Slouží zejména k demonstrativním a edukativním účelům.

Dosavadní stav techniky

Polymery se v přírodě rozkládají 300 až 800 let. V dnešní době je mnoho obalů jednorázových, a tak se odpadní polyethylentereftalát (PET) a vysokohustotní polyethylen (HDPE) staly ekologickým problémem. Tento problém je viditelný nejvíce v mořích, kde se plovoucí odpad kumuluje do husté polévky, a ta zabraňuje mimo jiné pronikání slunečních paprsků pod hladinu, což se neslučuje se životem podmořské flóry a fauny. Nevíce viditelný je tento problém na jednorázových obalech na potraviny a obzvláště na tekutiny - tzv. PET lahvích. Pro svůj objem se staly nejviditelnějším a nejvíce obtěžujícím odpadem, protože i po sešlápnutí zůstávají plné vzduchu natolik, aby zůstaly na povrchu ať už půdy, řek, nebo oceánů. Mohou se na nich přepravovat organismy do míst, kam nepatří a likvidovat tam potravu původní fauně. Problém je celosvětový, produkce plastových obalů převyšuje jejich zpětný odběr. S klesající cenou vstupní suroviny - ropy - není ekonomicky reálné, že by se svět vrátil k balení do skla nebo plechu. Jediným rozumným řešením se zdá být recyklace na mnoha úrovních, od té domácí po tovární. Zároveň však musí obyvatelstvo Země být poučeno a spolupracovat. Vytváření společenského povědomí o problematice se zdá být jako schůdná strategie.

Uvedená problematika je popsána např. na stránkách www.rplast.de, http://blown-fílm,readyonline. com/cs/page/plastic-recycling-line.html, v patentových přihláškách MX 20150006467, US 201514604743, CN 201520472763 U, CN 201510298180 a dalších.

Rovněž existuje článek: Klára Mrázová: Recyklátor mění plastové lahve v trsátka, 23.6.2015, Plzeňský deník, (https://plzeňský,deník,cz/zpravy region/recvklator-meniplastove-lahve-vtrsatka-20150623 .htmlj.

Uvedené spisy se však nezabývají vysvětlením principu recyklace ajeho názornými ukázkami, ani konkrétní sestavou minirecyklátoru určenou pro běžného uživatele.

Podstata vynálezu

Minirecyklátor umožňuje porozumět jednoduchým principům recyklace plastů, kde si běžný uživatel včetně dětí může sám vyzkoušet recyklovat PET lahve a obaly podobného objemu a materiálu. Cílem je, aby další generace obyvatel měst byla již natolik poučena a odpovědná, aby odpadní polyethylen s výhodou sbírala a znovu využívala.

Zařízení je umístěno do uzavřené schrány s jednotlivými vyjímatelnými moduly obsahujícími jednotlivé stroje. V prvním modulu jsou rotační drtiče, které vhozenou láhev rozsekají na drobné vločky, stejné jako se obchodují. Poté nastupuje čištění, kde se vločky perou ve speciální lázni s ultrazvukovými vibracemi, aby se zbavily zbytků lepidla, mastnoty a nečistot. Vločky je jednoduché vyjmout a nasypat do druhé části stroje - do druhého modulu, kde probíhá sušení, nebo nechat ještě několikrát proběhnout proces drcení, dokud uživatel není s velikostí vloček spokojený. Umyté vločky se vhodí do cik-cak modulu, kde proběhne vysoušení. Ve vysoušeči mohou být vločky po několik cyklů. Třetí modul a čtvrtý modul obsahují technologii výroby finálního

-1 CZ 308697 B6 produktu a mohou být proměnné. První volbou je extrudér, který vysušené vločky zahřeje na 260 °C a odleje do připravené formy - tato volba představuje třetí modul pro tavení. Druhou možností je stroj na extruzi filamentu, který odebírá 3D tiskárna, a ta produkt podle počítačového návrhu vytiskne - tato volba představuje čtvrtý modul pro tisk.

Předložené řešení minirecyklátoru uvádí zařízení s průhlednými okénky, aby procesy v nich byly pozorovatelné pouhým okem. Stroje by navíc měly na digitálním displeji ukazovat teploty tavení, rychlost otáčení mycího bubnu, složení detergentu, aj.

Objasnění výkresů

Vlastnosti a mechanické procesy minirecyklátoru jsou popsány v následujících vyobrazeních.

Obr. 1 pohled zepředu, zezadu a z boku: celá skříň recyklátoru se třemi moduly.

Obr. 2 axonometric recyklátoru se třemi moduly, pohled zepředu, zezadu a z boku.

Obr. 3 rozdělený pohled na recyklátor s vytaženými moduly.

Obr. 4 rozdělená axonometric tří modulů

Obr. 5 kombinace 2D a 3D zobrazení minirecyklátoru s řezy. Zobrazena je 3D tiskárna s průhledností talc, aby byly procesy pozorovatelné.

Obr. 6 kombinace pohledů zpředu a diagram pracovních postupů.

Příklady uskutečnění vynálezu

Níže jsou popsány části vynálezu. Jednotlivé technologické kroky recyklace jsou rozděleny do patřičných modulů pro zjednodušení chápání celého procesu. Tento vynález však není limitován aktuálním výběrem těchto technologických kroků.

Moduly minirecyklátoru mohou tedy být měněny.

Podle obrázků obr. 1 až 3, se minirecyklátor skládá z hlavního těla 5 a čtyř modulárních komponent, které mohou být zařazeny do kteréhokoliv ze tři otvorů pro komponenty 1, 2, a 3 v hlavním těle 5 zařízení. Hlavní tělo 5 zařízení je obdélníkového tvaru se zaoblenými rohv 5a, 5f, 5g a 5j s dvěma nohami 5h a 5i tvaru hranolu. Hlavní tělo 5 je extrudováno a ve svých útrobách může ukrývat kterýkoliv z modulárních komponentů 1, 2, 3 a 4. Přední stěna 5b a zadní stěna 5m hlavního těla 5 mírně vystupuje před hrany boků zařízení, čímž vytváří vizuální ohraničení 5k a 51 celého objektu.

První modulární komponent 1 pro drcení a mytí je obdélníkového tvaru se zaoblenými rohy a padne přesně do kteréhokoliv ze tří otvorů v hlavním těle 5. Název a instrukce k použití spolu s důležitými informacemi pro drticí zařízení la jsou vypsány na přední desce Π modulárního komponentu J. Stejně tak je vypsán i název a instrukce s informacemi pro zařízení mytí Ig.

Drticí zařízení z modulárního komponentu 1 sestává z obdélníkového otvoru 1b pro vkládání materiálu. Přímo pod tímto otvorem 1b je automatická rotační drtička 1c, která seká velké kusy vloženého plastu na malé, přibližně stejně velké kusy. Ty jsou ukládány v nádobě uložené pod drtičkou Je. Když se nádoba naplní, je možno ji vyprázdnit pomocí otvoru Ih. Celé drticí zařízení je opatřeno pozorovacím okénkem Ij nepravidelného tvaru, který ukazuje průběh celého procesu drcení.

- 2 CZ 308697 B6

Mycí zařízení modulárního komponentu 1 sestává z obdélníkové lázně s ultrazvukovým čisticím zařízením kf, jehož výstup lze odebírat pomocí otvoru Id v průhledném pozorovacím okénku le, které umožňuje sledovat průběh fáze čištěni.

Sušicí druhý modulární komponent 2 je obdélníkový se zaoblenými rohy a padne přesně do kteréhokoliv ze tří otvorů v hlavním těle 5. Název a instrukce k použití spolu s důležitými informacemi pro sušicí zařízení 2a jsou vypsány na přední desce 2g modulárního komponentu 2.

Sušicí zařízení 2a druhého modulárního komponentu 2 je dlouhá sušicí šachta 2e nepravidelného tvaru, která posouvá a zároveň provzdušňuje umyté plastové úlomky z mycího zařízení. Nejprve jsou úlomky vloženy skrz otvor 2b ve vrchní části komponentu 2, poté putují skrz sušicí šachtu 2e se stlačeným vzduchem a její sérii ostrých zatáček prodlužujících trajektorii 2d. Nakonec je produkt sušení ukládán v nádobě, která je přístupná otvorem 2f v průhledném pozorovacím okénku 2c. které zobrazuje celý proces sušení.

Tavící třetí modulární komponent 3 je obdélníkového tvaru se zaoblenými rohy a padne přesně do kteréhokoliv ze tří otvorů v hlavním těle 5. Název a instrukce k použití spolu s důležitými informacemi pro taviči zařízení 3a jsou vypsány na přední desce 3h tavícího modulárního komponentu 3.

Tavící zařízení třetího modulárního komponentu 3 sestává z obdélníkového otvoru 3d, kterým je vkládán produkt přechozích fází procesu. Plast je vložen do válcové rotační topné trubice 3c s pístem, která roztaví plastový materiál na tekutou taveními. Píst potom vytlačí tavenínu do prefabrikované formy 3£ která je připevněna k topné trubici 3c pomocí výměnného systému na bázi šroubů a závitů. Forma je umístěna v obdélníkové přihrádce 3e pod topnou trubicí 3c. Forma 3f je po vychladnuti snadno vyjímatelná za pomoci obdélníkového otvoru 3_g umístěného v pozorovacím okénku 3b, které zobrazuje celý proces tavení a mechanické extruze do formy.

Tiskový čtvrtý modulární komponent 4 je obdélníkový se zaoblenými rohy a padne přesně do kteréhokoliv ze tří otvorů v hlavním těle 5. Název a instrukce k použití spolu s důležitými informacemi pro tiskové zařízení 4a jsou vypsány na přední desce 4c čtvrtého modulárního komponentu 4.

Tiskové zařízení čtvrtého modulárního komponentu 4 sestává z obdélníkového otvoru 4d, kterým je vkládán produkt předchozích fází - drcení, mytí a sušení. Plast je vložen do válcové rotační topné trubice 4f s pístem, která roztaví plastový materiál na tekutou tavenínu. Píst potom vytlačí tavenínu do automatizované 3D tiskárny 4g řízené palubním počítačem 4b umístěným v zařízení. Samotné tělo 3D tiskárny je umístěno v obdélníkové přihrádce 4h přímo pod topným válcem 4f. Hotový produkt může být odebrán pomocí obdélníkového otvoru 4i v pozorovacím okénku 4e, které umožňuje sledovat celý proces tavení a tištění.

Na obr. 4 a 5 je patrno, že minirecyklátor je navržen tak, aby jasně a srozumitelně vysvětlil celý mechanický proces recyklování plastů. Všechny fáze procesu tak probíhají za průhlednými pozorovacími okénky Ij, le, 2c, 3b a 4e. Obr. 4 ukazuje vysokou úroveň transparentnosti modulárních komponentů a představuje, které fáze recyklace jednotlivé komponenty vysvětlují. Obr. 5 ukazuje části zařízení, se kterými bude divák interagovat, ať už vizuálně pasivně, nebo aktivně manipulací s materiálem. Například na obr. 2 je vyobrazen čtvrtý modulární komponent 4 v pohledech zepředu, zezadu i ze stran pro objasnění umístění transparentních částí - pozorovacího okénka 4e a provozních otvorů 4i a 4d. Vnitřní mechanika topné trubice 4f i zařízení 3D tiskárny jsou umístěny do velkého operačního prostoru 4h v těle komponentu, který’ je viditelný díky pozorovacímu okénku 4e. Stejný postup je uplatněn i v dalších modulárních komponentech L 2, 3 a 4.

-3CZ 308697 B6

Obr. 6 zobrazuje princip modularity a upravitelnosti minirecyklátoru. Každý ze čtyř modulárních komponentů 1, 2, 3 a 4 může být umístěn do některého z otvorů v jakémkoliv pořadí či skladbě podle požadavků koncového uživatele. Při větším počtu diváků, např. velké firmy, školy apod., lze celé zařízení konfigurovat jako hub se třemi stejnými modulárními komponenty a umístit tak vícero 5 jednoúčelových zařízení. Například jedno zařízení může být vybaveno jen třemi prvními komponenty 1 na drceni a mytí a další zařízení by pak bylo osazeno třemi druhými komponenty 2 na sušení. Tímto uspořádáním lze vyhovět velmi odlišným počtům diváků a využit tak modulárnosti navrhovaného zařízení při umístění v rozličných kontextech.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Minirecyklátor pro recyklaci syntetických plastů, zejména polyethylentereftalátu a vysokohustotního polyethylenu, obsahující hlavni tělo (5) a modulární komponenty (1, 2, 3 a 4), vyznačující se tím, že modulární komponenty (1, 2, 3 a 4) jsou vyjímatelné a volitelně zařaditelné do kteréhokoliv ze tří otvorů v hlavním těle (5) minirecyklátoru, přičemž první modulární komponent (1) je pro drcení, mytí a ultrazvukové čištění a obsahuje automatickou rotační drtičku (1c), nádobu pro rozdrcené kusy, pozorováci okénko (Ij) nepravidelného tvaru a lázeň s ultrazvukovým čisticím zařízením (If), jehož výstup je odebíratelný pomocí otvoru (Id) v průhledném pozorovacím okénku (le); druhý modulární komponent (2) je pro sušení a je tvořen sušící šachtou (2e) nepravidelného tvaru, pro posouvání a provzdušňování umytých plastových úlomků z čisticího zařízen; třetí modulární komponent (3) je pro tavení a formování a sestává z otvoru (3d) pro vkládání produktu předchozích fází procesu a obsahuje válcovou rotační topnou trubici (3c) s pístem, pro roztavení plastového materiálu na tekutou taveními, na jejímž konci je prefabrikovaná forma (3f); a čtvrtý modulární komponent (4) je pro tavení a tisk a sestává z obdélníkového otvoru (4d), kterým je vkládán produkt předchozích fázi - drcení, mytí a sušení, a obsahuje válcovou rotační topnou trubici (4f) s pístem, pro roztavení plastového materiálu na tekutou taveními, na jejímž konci je automatizovaná 3D tiskárna (4g) s počítačem (4b).