CZ369398A3

CZ369398A3 - Způsob zpracování textilních odpadů, obsahujících alespoň 11 hmotnostních % vláken tvořených termoplastickými polymery

Info

Publication number: CZ369398A3
Application number: CZ19983693A
Authority: CZ
Inventors: Jan Judr. Vydra; Jiří Huml; Zdeněk Šavrda; Jan Ing. Suchopár
Original assignee: Jan Judr. Vydra; Jiří Huml; Zdeněk Šavrda; Jan Ing. Suchopár
Priority date: 1998-11-13
Filing date: 1998-11-13
Publication date: 2000-05-17
Also published as: WO2000029185A1; AU6459799A

Description

Oblast techniky

Vynález se týká ekologicky přijatelného zpracování textilního odpadu, zahrnujícího zejména odpadní textilie, textilní odpady a odpadní textilie z textilní výroby, včetně prachového odpadu, obsahujícího termoplastické polymery v procentním množství alespoň 11 hmotnostních %, ve formě použitých textilních výrobků nebo ve formě výrobních odpadů z textilního průmyslu.

Dosavadní stav techniky

V dřívějších dobách, kdy se textilie vyráběly pouze na bázi vláken přírodních (len, bavlna, vlna), a to buď druhově oddělených, nebo ve vzájemné kombinaci, bylo možno textilní odpad zpracovávat známými technologiemi. V současné době však pro výhodnost, spočívající v užitných vlastnostech a v ekonomické výhodnosti je většina vyráběných textilií tvořena na bázích vláken z různých látek přírodních a vláken z termoplastických polymerů a dále též vláken minerálního původu nebo vláken z netavitelných polymerů.

Termoplastické polymery jakož i textilie, obsahující termoplastické polymery, představují z hlediska jejich likvidace jako odpadů i přes dosažený technický pokrok dosti značný problém. Termoplastické polymery jsou v současné době recyklovány zpravidla tak, že tyto látky musí být v rámci recyklace nebo před touto recyklací zbaveny nečistot a příměsí. V praxi převažuje opětovné zpracování termoplastických polymerů na nové výrobky, zpravidla při použití druhově oddělených specifických termoplastických polymerů nebo - při příslušné úpravě způsobu zpracování - při použití směsi těchto termoplastických polymerů. Ve všech těchto případech je však nutno uvedené vstupní suroviny dotřídit a čistit a tím zbavit nežádoucích příměsí a nečistot. V dané souvislosti s textilním odpadem, obsahující termoplastické polymery, je za nečistoty a příměsi nutno považovat rovněž ty složky textilních materiálů, tvořené na bázi vláken z přírodních látek, nebo i na bázi vláken anorganických (skelná vlákna a pod.), nebo vláken z netermoplastických polymerů a pod.

Separovat jednotlivé složky takto charakterizovaného textilního odpadu je technicky náročné a v důsledku neekonomické, pokud to není vůbec vyloučeno. Totéž se týká rovněž přístupu opačného, kdy se ukazuje potřeba zpracovat složky textilního odpadu, tvořené na bázi jiných druhů vláken, zejména vláken přírodních, kdy naopak právě složky, tvořené na bázi termoplastických polymerů představují z tohoto hlediska samy nežádoucí příměs. K tomu přistupuje problém sekundárního znečištění textilií, zejména používaných v průmyslu, různými cizorodými látkami, ať již organickými (zejména oleje, rozpouštědla, tuky, barvy) nebo anorganickými (prach, kovové částice, anorganické pigmenty a pod.). Proto se textilní odpad z velké části skládkuje, popř. i spaluje. Proto textilní odpad, obsahující termoplastická vlákna • · · · ♦ ♦ ·♦· · · .*·'· ·. · ··.·..

··· ·· ··· ··· ·· ··

- 2 - ň představuje doposud ne zcela uspokojivě vyřešený problém z hlediska jeho likvidace, popr. využití jako druhotné suroviny, stejně jako textilní odpad, tvořený na bázi směsí jiných vláken.

V patentovém dokumentu CZ .................. (PV 2825-94) je popsán ekologicky stabilizovaný částicový materiál, který se získá společným rozmělněním složek přítomných v odpadu nebo separátním rozmělněním složek jednotlivých odpadů a jejich smíšením v libovolném pořadí, přičemž alespoň jednou složkou vytvořené směsi je odpadní termoplastická hmota obsažená v této směsi v dostatečném množství, a zahříváním a míšením vzniklé směsi na teplotu alespoň rovnou teplotě tání obsažené odpadní termoplastické hmoty nebo obsažených termoplastických hmot a nižší než je teplota, při které dochází k degradaci obsažené odpadní termoplastické hmoty nebo obsažených termoplastických hmot až do okamžiku, kdy dojde k dostatečnému nasycení složek odpadu jiných než termoplastická hmota roztavenou termoplastickou hmotou, a vylisováním získané hmoty do požadovaného tvaru. Rovněž je možné předehřát rozmělněný odpad tvořený výše uvedenými složkami jinými než termoplastická hmota na výše vymezenou teplotu a nasytit tento, odpad za stálého míchání postřikem roztavené odpadní termoplastické hmoty, načež následuje již výše uvedené vylisování získané směsi do požadovaného tvaru. Z hlediska využití ekologické likvidace termoplastických polymerů uvedený způsob zpracování umožňuje zpracovat bez speciálního třídění a bez speciálního čištění termoplastické polymery, které tvoří zejména součást komunálního odpadu nebo ty termoplastické polymery, které pro známé způsoby recyklace nejsou vhodné. Současně uvedený způsob umožňuje využít termoplastické polymery k ekologicky přijatelné likvidaci jiných specifických druhů odpadů, .tvořených z hlediska ekologického toxickými nebo netoxickými odpady, jinými než termoplastické polymery.

V patentovém dokumentu CZ............... (PV 3228 - 95) je popsán způsob ekologicky přijatelného zpracování textilií s obsahem 8 až 98 % hmotnostních % termoplastických vláken, spočívající v tom, že výše definované textilie se za sucha dezintegrují na částice, z nichž alespoň 90 hmotnostních % má nejdelší rozměr kratší nebo rovný 30 mm a z nichž alespoň 10 hmotnostních % má nejdelší rozměr delší nebo rovný 10 mm, načež se dezintegrované textilie smísí s 3 až 30 hmotnostních % roztaveného odpadního termoplastického polymeru a s 3 až 60 hmotnostních % popílku nebo / a mikroškváry o velikosti zrn 0,1 áž 3 mm a za tepla se homogenizují po dobu 10 až 60 minut, načež se homogenizovaná směs tvaruje lisováním.

Uvedený způsob zpracování v patentovém spisu definovaných textilií překonává výše uvedené obtíže, spočívající v různorodosti materiálů, tvořících tyto textilie a ve značné míře i jejich znečištění, neboť účinky obou výše uvedených způsobů zpracování odpadů, spočívají mimo jiné v uzavření znečišťujících částic, v daném případě i znečištěných přírodních, syntetických a anorganických vláken v termoplastických polymerech směsi tak, že jejich vliv na okolí se tím eliminuje.

v

Až dosud panoval technický předsudek, spočívající v tom, že se předpokládalo, že není možné textilní odpad převést bez důkladné dezintegrace na poměrně malou délkuvláken a bez dodatečného přidání termoplastického materiálu na využitelný produkt uspokojivých vlastností, mezi které patří zejména dobré mechanické vlastnosti a přijatelná ekologická bezpečnost. Nyní bylo v rámci vynálezu s překvapením zjištěno, že je možné provést přímou konverzi textilního odpadu na využitelné produkty tavením textilního odpadu jako takového a jeho přímým tvarováním, přičemž byly získáný produkty výše uvedených požadovaných vlastností:

'fc fcfc ··' • · fc.' fcfc · • fcfc fcfc • · fcfcfc · · • fcfcfc fcfcfc fcfc ··

Navržené řešení je tedy rovněž výhodné, zejména s ohledem na vyloučení nebo alespoň omezení nutnosti míchání textilií s jinými materiály a omezení nutnosti přesně definovat při technologickém postupu teploty a dobu tavení a rovněž možnosti omezit energetickou náročnost postupu.

Podstata vynálezu ' Předmětem vynálezu je způsob zpracování odpadních textilií, obsahujících alespoň 11 hmotnostních % vláken z termoplastických polymerů nebo jejich směsí, jehož podstata spočívá v tom, že se tyto odpadní textilie zahřívají na teplotu tání, která je rovná nebo vyšší, než je teplota tání termoplastických polymerů ve zpracovávaných textiliích, jichž je v těchto zpracovávaných textiliích obsaženo alespoň 11 hmotnostních % a je nižší, než teplota počátku tepelné degradace kteréhokoliv v textiliích, obsaženého termoplastického polymeru. Roztavením termoplastických polymerů se vytvoří tvarovatelná směs, tvořená taveninou z termoplastických polymerů a neroztavenými složkami směsi, včetně přítomného znečistění, načež se tato směs za tepla tvaruje odléváním nebo lisováním do forem do požadovaných tvarů jimiž mohou být výrobky s vlastní užitnou hodnotou nebo tvary, vhodné pro prosté uložení takto zpracovaných textilií na skládky, s následným vychlazením a/nebo Se vzniklá směs před tímto tvarováním segreguje přesátím, filtrováním nebo odstředěním přes síto, s následnou možností zpracovat segregované složky uvedeným způsobem odděleně, nebo se vzniklá směs odlévá za tepla do nedefinovaných tvarů, kdy se směs pouze vytlačí nebo vypustí z tavícího zařízení s následným vychlazením, aniž by byla dále tvarována, s následnou možností uložení nebo opětného použití.

Textilie lze před tavením dezintegrovat na částice, nitě a vlákna o velikostech, umožňujících výhodné tavení textilií na určeném tavícím zařízení a umožňující výhodně, po roztavení termoplastických polymerů, směs zpracovat výše určeným způsobem.

Textilie lze během zahřívání trvale míchat.

Výše uvedený postup tavení lze pojímat jako nepřetržitý proces, spočívající v neustálém tavení textilií a v neustálém odebírání a zpracování vznikající tvarovatelné hmoty.

Procento vláken, tvořených termoplastickými polymery lze vhodnou kombinací výše definovaných textilií přizpůsobit tak, aby z hlediska následného zpracování taveniny byl obsah termoplastických polymerů ve směsi optimální.

Podle potřeby následné výroby lze taveninu plnit jinými materiály, zejména nasákavými materiály práškové nebo hrudkovité konzistence pro optimalizaci mechanických nebo vzhledových vlastností směsi a/nebo z této směsi vyrobených výrobků (viz PV 2825 - 94). Jako plnivo lze použít též desintegrovaný odpadový papír, který již nelze dále tradičním způsobem recyklovat.

Termoplastické polymery, obsažené v roztavené směsi, lze využít k uzavření a tím k ekologicky přijatelné likvidaci některých dalších odpadových látek, včetně některých toxických odpadů jiných než textilie, a to vzhledem k tomu, že termoplastické polymery dokonale zapouzdřují netermoplastické složky (viz PV 3228 - 95).

···· • .

' 9 • ·· ·· ·· · · · · • · · '9 ·· .

• · ··· · · • 9 9 9

999 99 99

Hlavní výhodou výše uvedeného způsobuje nalezení možností ekologicky přijatelného zpracování samotných textilií, obsahujících výše uvedená množství termoplastických polymerů bez nutností přimíchávání nebo přidávání jiných složek odpadů nebo jiných surovin nebo přísad a bez nutnosti před zpracováním separovat jednotlivé složky těchto textilií. Tím se umožňuje hromadné zpracování uvedených textilií v místě, kde se tyto textilie výhodně z hlediska zpracování nacházejí, aniž by byl požadavek na to, aby se v místě zpracování nacházely jiné složky nebo suroviny, jako plasty, popílky, mikroškvára nebo byly do místa zpracování dopravovány, při současném získání snadno zpracovatelného materiálu nebo snadno likvidovatelného odpadu.

Při zkouškách způsobu podle vynálezu bylo zjištěno, že pro pevnost při mechanickém namáhání výsledného materiálu je vzhledem ke způsobu použití významný obsah termoplastických polymerů v tavenině spolu se způsobem zpracování, zejména tlakem při lisování. Cizí příměsi a znečištění, ať už ve formě vláken nebo částic, pocházející ze zpracovávaných textilií jsou v tavenině uzavřeny a jsou spolu s ní tvarovatelné. Ukázalo se, že přidávání jiných složek nebo míchání s jinými složkami není nutné, třebaže může být v některých případech výhodné.

I když to není obligatomě nutné, lze při provádění způsobu zpracování textilií podle vynálezu textilie dezintegrovat na částice, jejichž velikost je určena možností tavení směsi dezintegrovaných textilií a závisí z tohoto hlediska na kapacitě (velikosti) a / nebo výkonu (tepelný výkon) tavícího zařízení a na následném způsobu zpracování taveniny, kdy platí, že textilie lze dezintegrovat na větší částice při použití výkonnějšího tavícího zařízení a dále při zpracování směsi na výrobky masivnější a větších rozměrů a na menší částice při použití méně kapacitního (menšího) a méně výkonného tavícího zařízení a / nebo při zpracování taveniny na výroby o menší hmotnosti a/nebo menších rozměrů. Z hlediska samotného způsobu není velikost částic, útržků nebo cárů, nití, motouzů, vláken dezintegrovaných textilií rozhodující a lze z tohoto hlediska za částice považovat i celé výrobky z textilií, pokud je lze. s ohledem na jejich velikost v daném zařízení tavit a též s ohledem na jejich velikost jejich zbytky ve směsi zpracovat popsaným tvarováním.

Zpravidla dezintegrované textilie výše definované, s určeným obsahem termoplastických polymerů se v tavícím zařízení zpravidla za stálého míchání zahřívají, až roztavením potřebného množství vláken z termoplastických polymerů vznikne tvarovatelná plastická směs, jejíž složení a hustotu, jakož i velikost jejích neroztavených složek určuje složení vstupní suroviny v souladu s popisovaným způsobem. Získaná směs se v roztaveném stavu odlévá nebo lisuje do forem požadovaných tvarů s následným ochlazením, a/nebo se vzniklá směs před tímto tvarováním segreguje přesátím, filtrováním nebo odstředěním přes síto, s následnou možností zpracovat segrego váné složky uvedeným způsobem odděleně na různé druhy výsledných produktů.

V následující části popisu je vynález blíže objasněn pomocí konkrétních příkladů jako provedení, přičemž uvedené příklady mají pouze ilustrační charakter a nikterak neomezují rozsah vynálezu,, který je jednoznačně vymezen formulací patentových nároků.

I .

9 4 9*9 V ' ·
9 . ·	9 4.	• 9
9 - 4
4 4 4	4
4 4 4	4
99 44	449	99

»· • 4 4 * • 9 49 • 949 · · • * · • 9 44

- '5 Příklady provedení vynálezu

Příklad č. 1

Kobercový textilní odpad, tvořený použitými kobercovinami s obsahem 60 - 98 % hmotnostních % vláken z termoplastických polymerů se rozcupuje v běžném cupovacím zařízení nebo se rozmělní v nožovém mlýnu na kousky o velikosti do 5 cm největšího rozměru a vlákna, nitě a motouzy o délce do 15 cm Takto upravená surovina se v tavící šnekové komoře za stálého míchání a současného posunu šneky zahřívá na teplotu 220 C°, až dojde k roztavení dostatečného množství termoplastických polymerů a vznikne tavenina dané teploty. Tato tavenina se odlévá za tepla do tvarů dutých válců, určených k výrobě špulek pro namotávání motouzů a nití. ' .

Příklad č. 2

Textilní odpad z komunální sběrny tvořený použitými textilním svršky s obsahem 30 až 98 % vláken z termoplastických polymerů se rozcupuje v cupovacím stroji na části o rozměrech, uvedených v příkladu č. 1 a smísí se s kobercovým textilním· odpadem o obsahu 60 - 90 hmotnostních % termoplastických polymemích vláken, dezintegrovaný jak je uvedeno v příkladu č. 1, v poměru 1 : 1. Takto homogenizovaná směs se v tavící šnekové komoře zahřívá za stálého míchání a posunu šneky na teplotu 170° - 220 C° až do roztavení dostatečného množství termoplastických polymerů, obsažených ve směsi. Vzniklá tvarovatelná tavenina še lisuje za tlaku 100 ATP do tvaru kabelových zemních chrániček (tvar „u“) o dvojích rozměrech, umožňujících jejich protilehlé skládání, o délce 1 m.

Příklad č. 3

Odpad z výroby nití, tvořený odstřižky příze a prachovým odpadem, obsahující 30 - 98, hmotnostních procent vláken z termoplastických polymerů se zahřívá ve šnekové tavící komoře za stálého míchání a posuvu šneky na teplotu od 190 do 220 C° až do roztavení dostatečného množství termoplastických polymerů, obsažených ve směsi. Vzniklá tavenina se za tepla lisuje pod tlakem 90 ATP do tvaru střešních šablon s následnou povrchovou úpravou barvením.

Příklad č. 4 .

Odpad z výroby potahových dekoračních textilií, tvořený odstřižky těchto textilií, obsahující 85 . až 97 hmotnostních % vláken z termoplastických polymerů se rozcupuje v cupovacím stroji na části největšího rozměru 20 cm a menší. Tato směs se zahřívá ve šnekové tavící komoře za stálého míchání a posuvu šneky na teplotu 200 až 280 C° až do roztavení veškerých vláken z termoplastických polymerů. Vzniklá tavenina se za uvedené teploty protlačuje sítem o velikosti ok 1 mm. Protlačená tavenina, zbavená větších neroztavených částic se lisuje za tepla pod tlakem 50 ATP do tvaru střešních žlabů o síle stěny 2 mm. Oddělené neroztavené části, prostoupené roztavenými termoplasty se za tepla lisují do tvaru cihel a skládkují se jako odpad.

i

Příklad č. 5

Textilie z průmyslu znečištěné oleji, čistícími prostředky a emulzemi, kovovými sloučeninami, jedovatými barvami, kovovými pilinami a prachem, použité k čištění strojních součástí nebo jako ochranné a čistící prostředky v průmyslu (hadry, cupanina), obsahující 30 až 97 hmotnostních procent vláken z termoplastických polymerů se rozcupuje v cupovacím stroji na části o největším rozměru 5 cm a menším. Tato směs se zahřívá ve šnekové tavící komoře za stálého míchání a posuvu šneky na teplotu 180 až 280 C° až do roztavení veškerých vláken z termoplastických polymerů. Vzniklá távenina se za tepla lisuje pod tlakem 100 ATP do tvaru cihel, které se po vychladnutí na teplotu 80 G ponoří do lázně, tvořené roztaveným asfaltem. Po vychladnutí se cihly skládkují jako odpad. ,

Příklad č. 6

Textilní desintegrovaný odpad dle příkladu Č. .1 se zahřívá na teplotou, jak uvedeno v příkladu č. 1. Po té se vzniklá tavenina za stálého míšení a posuvu šnekem smísí v poměru 3 ku 7 objemovým dílům s dezintegro váným odpadovým papírem. Vzniklá tvarovatelná směs se za tepla lisuje pod tlakem 70 až 100 ATP do tvaru izolačních desek.

Claims

Patentové nároky l· Způsob zpracování textilií s obsahem alespoň 11 hmotnostních %, termoplastických polymerů, vyznačený tím, že zahříváním uvedených textilií nateplotu tání, která je stejná nebo vyšší, než teplota tání - termoplastických polymerů, jichž je ve zpracovávaných textiliích obsaženo alespoň 11 hmotnostních % a je nižší, než teplota teplotní degradace kteréhokoliv termoplastického polymeru, obsaženého ve zpracovávaných textiliích, se roztavením obsažených termoplastických polymerů vytvoří tvarovatelná směs, tvořená taveninou z termoplastických polymerů a neroztavenými složkami textilií, včetně přítomného znečistění, načež se uvedená směs za tepla tvaruje odléváním nebo lisováním do forem s následným vychlazením.
2. Způsob podle nároku 1 vyznačený tím, že vzniklá směs se před tvarováním segreguje přesátím, filtrováním nebo odstředěním přes síto.
3. Způsob podle nároku 1 vyznačený tím, že získaná tvarovatelná směs sě za tepla tvaruje odléváním do nedefinovaných tvarů.