HU216424B

HU216424B - Eljárás és berendezés bevonóanyag porhulladék újrafelhasználására

Info

Publication number: HU216424B
Application number: HU9501137A
Authority: HU
Inventors: Evert Sjoed Jong; Edwin Verwey; Leon Joseph Gerard Zeeuwe
Original assignee: Fina Research S.A.
Priority date: 1994-04-22
Filing date: 1995-04-21
Publication date: 1999-06-28
Also published as: HUT71821A; NO310079B1; FI951855A; DE69515552T2; FI951855A0; HU9501137D0; CZ103495A3; NO951496L; ES2144065T3; EP0683199B1; FI110430B; NO951496D0; ATE190636T1; DK0683199T3; RO117330B1; CZ290244B6; GR3033637T3; DE69515552D1; EP0683199A3; PT683199E

Abstract

A találmány eljárás bevőnóanyag pőrhűlladék újrafelhasználására,amelyben (a) a pőrhűlladékőt extrűderbe töltik egyetlen anyagként vagymás extrűdálandó anyaghőz adagőlva, (b) az extrűderbe öltött anyagőthőmőgén extrűdáttá alakítják, (c) az extrűdátőt bevőnóanyag pőrráalakítják, ahől az (a) lépés előtt (i) a pőrhűlladékból rétegetfőrmálnak, (ii) a réteget a pőrhűlladék anyagát összet pasztó, de nembőmlasztó hőhatásnak teszik ki, (iii) az összetapadt rétegbőlgranűlátűmőt főrmálnak. A találmány tővábbá berendezés az eljárásfőganatősítására, amelynek (i) pőrhűlladékréteg-főrmáló egysége és(ii) előnyösen a pőrhűlladék réteget szállító eszköze, (iii) apőrhűlladék éteget – a pőrhűlladék anyagát összetapasztó, de nembőmlasztó – hőhatásnak kitevő fűtőegysége, (iv) előnyösen azösszetapadt pőrhűlladék réteget leválasztó szerszáma, (v) azösszetapadt pőrhűlladékő granűláló egysége, (vi) a granűlátűmőtszállító egysége és (vii) a granűlátűmőt pőr bevőnóanyaggá alakítóegysége van, a fenti sőrrendben elrendezve. ŕ

Description

A találmány eljárás bevonóanyag porhulladék újrafelhasználására, amelyben a porhulladékot extruderbe töltjük egyetlen anyagként vagy más extrudálandó anyaghoz adagolva, az extruderbe töltött anyagot homogén extrudáttá alakítjuk, az extrudátot bevonóanyag porrá alakítjuk. A találmány tárgya továbbá berendezés az eljárás foganatosítására.

Bevonóanyag porhulladéknak nevezzük a felületbevonásra alkalmazott por alakú anyag vagy anyagkeverék előállítására és felületbevonásra történő felhasználása során keletkező hulladékot.

Bevonóanyag porhulladék különböző helyeken keletkezhet. Egy jelentős ilyen hely a poranyag előkészítésének helye: a poranyag általában ciklonban történő osztályozása során visszamaradó, nagyon finom por nem használható felületbevonásra, mert megtapad a berendezésben, és eltörni a szórófúvókát. Másik ilyen hely, illetve hulladékforrás a bevonandó tárgy mellé szórt por, ami bizonyos mértékig újrafelhasználható, feltéve, hogy más színű porral nem keveredett. A porhulladék keletkezésének lehetőségei részletesen elemezve vannak a K. Craine: Product Finishing (1988. augusztus 18.) irodalmi helyen.

A porhulladék talajba juttatása környezetvédelmi okokból egyre kevésbé elfogadható megoldás a porhulladék elhelyezésére, amely porhulladék semmi másra nem használható.

A porhulladék elhelyezésének, illetve újrahasznosításának számos lehetőségét vizsgálták már (lásd „Re-use of powder coating waste”, VOM-INSURTEC Collocvium, Ghent, 22. 03. 91).

A porhulladék felhasználása oldószeres festék töltőanyagaként ellentmond az oldószer-kibocsátás korlátozását célzó természetvédelmi és egészségvédelmi törekvésnek. A porhulladék vízzel lecsapatható vizes iszappá, de az ilyen szuszpenzió stabilitása nagyon kicsi. További felhasználási javaslat volt a porhulladék építőipari anyagokba kötőanyagként történő bekeverése (NL-9200479-A).

A fenti javaslatok azonban gazdaságilag sokkal kisebb eredményt hozhatnak, mint a porhulladék bevonatkészítésre történő újrafelhasználása. A már említett K. Craine írása foglalkozik a por visszanyerésének technikájával is.

A bevonandó porhulladék újrahasznosítható bevonóanyag porként, de csak alárendelt célra, kis követelményeknek megfelelő, például alapozórétegként vagy áruházi polcok bevonataként.

Bevonóanyag porhulladéknak új bevonóanyag porhoz keverésére is volt már javaslat (DE-4028567-A), ennek lehetősége azonban nem nagyobb, mint néhány százalék (függően a porok összetételétől), de semmiképp nem oldja meg a teljes keletkező porhulladék recirkuláltatását. Az olyan porfestékek, amelyek recirkuláltatott porhulladékot tartalmaznak, a gyakorlatban több hibás bevonatot eredményeznek, mint a tisztán új anyagúak.

Igény van tehát egy jobb recirkuláltatóeljárásra, amellyel minőségi engedmények nélkül megoldható a keletkezett teljes porhulladék-mennyiség recirkuláltatása.

A recirkuláltatóeljárások egyik legkényesebb pontja a porhulladék extruderbe töltése. Vannak a probléma megoldását célzó műszaki megoldások, de ezek költséges berendezést igényelnek, különösen a szelektálásból visszamaradó finom por feldolgozásához. Az extruderek hamar tönkremennek már akkor is, ha csak kis mennyiségben van az extrudálandó anyaghoz finom bevonóanyag porhulladék keverve.

A felületbevonó por előállításának viszonylag nagy irodalma van. Referenciaként megemlítjük az alábbi irodalmi helyeket:

- Powder Coatings, T. A. Misev, Wiley, 1991 (főként az 5. fejezet),

- Surface Coatings, S. Paul, Wiley, 1985 (főként a 8.4 fejezet),

- Surface Coatings, vol. 2. OCCA, TAFE Educational Books, 1984 (42. fejezet),

- The Science of Powder Coatings, D. A. Bate, SÍT A Technology, London, 1990.

Polisztirénhabból extrudált termékek habszivacs hulladékainak újrahasznosíthatóvá tételére számos megoldás ismeretes, ilyen például az US 3752631 szabadalmi leírás szerinti eljárás és berendezés, amely szerint a darabos hulladékot kisméretű darabokra zúzzák, a zúzalékot rázószalagra terítik, ahol fűtéssel az illékony anyagokat, rázás közben, kiűzik belőle, és a zúzalékszemcséket így összezsugorítják. A vibráltatott konvejor további szakaszát hűtéssel olyan hőmérsékleten tartják, ami mellett a termoplasztikus szemcsék már nem tapadhatnak össze. Ezzel közvetlenül, újrafelhasználható, extruderbe tölthető szemcseméretű anyagot nyernek. Bevonóanyag porhulladék feldolgozására azonban ez az eljárás nem alkalmas.

Célunk a találmánnyal az ismert megoldások hiányosságainak kiküszöbölése olyan eljárás és berendezés kialakításával a porhulladékok recirkuláltatására, amellyel a finom porok is problémamentesen extruderbe juttathatók, amellyel az újjal egyező minőségű bevonóanyag por nyerhető, és amellyel nagyobb kihozatal érhető el, mint ismert módon.

A feladat találmány szerinti megoldása eljárás bevonóanyag porhulladék újrafelhasználására, amelyben (a) a porhulladékot extruderbe töltjük egyetlen anyagként vagy más extrudálandó anyaghoz adagolva, (b) az extruderbe töltött anyagot homogén extrudáttá alakítjuk, (c) az extrudátot bevonóanyag porrá alakítjuk, amely eljárásban a találmány szerint az (a) lépés előtt (i) a porhulladékból réteget formálunk, (ii) a réteget a porhulladék anyagát összetapasztó, de nem bomlasztó hőhatásnak tesszük ki, (iii) az összetapadt rétegből granulátumot formálunk.

Előnyösen a porhulladékból szállítószalagon formálunk réteget.

Célszerűen a porhulladékból 0,1 -10 mm vastag réteget, előnyösen 2-6 mm vastag réteget formálunk.

Előnyösen a porhulladék réteget hevítőhengerrel, inffalámpás IR-sugárzó fűtőtesttel vagy kemencében hevítjük.

HU 216 424 Β

Célszerűen a hevítéssel összetapasztott porhulladék réteg anyagát granulátummá őröljük.

A találmány szerinti megoldás továbbá az eljárás megvalósítására alkalmas berendezés, amelynek (i) porhulladékréteg-formáló egysége és (ii) előnyösen a porhulladék réteget szállító eszköze, (iii) a porhulladék réteget - a porhulladék anyagát összetapasztó, de nem bomlasztó - hőhatásnak kitevő fűtőegysége, (iv) előnyösen az összetapadt porhulladék réteget leválasztó szerszáma, (v) az összetapadt porhulladékot granuláló egysége, (vi) a granulátumot szállító egysége és (vii) a granulátumot por bevonóanyaggá alakító egysége van, a fenti sorrendben elrendezve.

Előnyösen a fűtő egység hevítőhenger, IR-sugárzó infralámpás fűtőtest vagy kemence.

Adott berendezéshez szakember könnyen meghatározhatja a működtetési paramétereket (hevítési hőmérséklet, hevítési idő, nyomás stb.)

A hevítéssel összeállított porhulladékból granulátumot készítünk, általában őrléssel, de gondos szelektálással, esetleg enélkül is granulátumszerű szemcsék keletkeznek a szállítószalagról történő leválasztás során.

A granulátumot azután visszavezetjük a bevonóanyagpor-előkészítő eljárásba. Meglepő többlethatásként azt találtuk, hogy az új por készítésekor meglepően nagy arányban keverhető be ilyen granulátum anélkül, hogy az ilyen anyagból készülő bevonatréteg minősége csorbát szenvedne. A megoldás előnye továbbá, hogy az extrudálás egyenletesebb teljesítményű lett a poradagolással végzett extrudáláshoz képest, és nincs szükség más anyag bekeverésére az extrudálandó anyagba, ami azt jelenti, hogy a porhulladék teljes értékű felületbevonó porrá alakítható a találmány szerinti eljárással és berendezéssel.

A találmány szerinti eljárás alkalmazható gyakorlatilag bármilyen összetételű bevonóanyag porhulladék recirkuláltatására. Több anyag keverékének recirkuláltatása előtt vizsgálni szükséges azok kompatibilitását. A találmány szerinti berendezés előnyösen folyamatos üzemű.

Az alábbiakban kiviteli példákra vonatkozó rajz alapján részletesen ismertetjük a találmány lényegét. A rajzon az

1. ábra porhulladék-újrafeldolgozó berendezés vázlata, a

2. ábra a berendezés másik kiviteli alakjának vázlata.

Az 1. ábrán feltüntetett berendezés bevonóanyag porhulladékának granulátummá formálására szolgál. A porhulladék 10 garatba kerül, amelynek alsó nyílását a porkiszórást szabályozó rázószerkezettel ellátott 16 etetőlap zárja le. A 16 etetőlap alá 24 szállítószalag vége nyúlik be, amelyen a 16 etetőlap vibrációjának amplitúdójával és/vagy frekvenciájával szabályozott 22 rétegben terül el a porhulladék. A 24 szállítószalag fölött 30 hevítőhenger van elrendezve, amely felhevíti és összenyomja a porhulladék 22 réteget. A 24 szállítószalag másik végén 28 kaparószerszám van elrendezve, amely a 22 réteget leválasztja a 24 szállítószalagról, és 26 malomba hullatja annak részeit. A 28 kaparószerszám és a 26 malom a 22 ré10 tegből granulátumot formál. A malom után 32 tárolótartály van elrendezve, amelybe a granulátum kerül.

A berendezés 2. ábra szerinti kiviteli alakjában a porhulladék 10 garatba kerül, amelynek alsó nyílását a porkiszórást szabályozó rázószerkezettel ellátott 16 etetőlap zárja le. A 16 etetőlap alá 24 szállítószalag vége nyúlik be, amelyen aló etetőlap vibrációjának amplitúdójával és/vagy frekvenciájával szabályozott 22 rétegben terül el a porhulladék. A 24 szállítószalag fölött infralámpákkal szerelt IR-sugárzó 20 fűtőtest van elrendezve, amely felhevíti és összetapasztja a porhulladék 22 réteget. A 24 szállítószalag másik végén 28 kaparószerszám van elrendezve, amely a 22 réteget leválasztja a 24 szállítószalagról, és 26 malomba hullatja annak részeit. A 28 kaparószerszám és a 26 malom a 22 rétegből granulátumot formál. A malom után 32 tárolótartály van elrendezve, amelybe a granulátum kerül.

Az alábbiakban az eljárás alkalmazására és eredményére vonatkozó példákat ismertetünk:

Példánkban az alábbi összetételű fehér porokat dolgozzuk fel:

- 30 tömeg% epoxigyanta (biszfenol A-ból és epiklórhidrinből készítve), 1350 mmol/kg epoxitartalommal, 1500 molekulatömeggel, 3,5 Pa viszkozitással 150 °C-nál, és 1,3 Pa viszkozitással 165 °C-nál,

- 30 tömeg% telített, karboxilos poliésztergyanta, 77 savszámmal és 165 °C-nál 1,3 Pa viszkozitással,

- 1,5 tömeg% adalékanyag,

- 38,5 tömeg% pigment és töltőanyag.

A szabályos szemcseösszetétel az alábbi:

- 10 térfogat% <10 pm,

- 50 térfogat% <35 pm,

- 90 térfogat% <70 pm.

A gyártás során keletkezett finom por is (1. példa) és a szórás során mellément szabályos por is (2. példa) össze lett gyűjtve, anélkül, hogy a porhulladék kémiai szennyezettségét vizsgáltuk volna. A porhulladék szemcseösszetétele az alábbi:

1. példa 2. példa

- 10térfogat% <1 pm, <l,5pm,

- 50 térfogat% <3 pm, <7 pm,

- 90térfogat% <7 pm, <18 pm,

- 100 térfogat% < 190 pm, <190 pm.

A porhulladékok mindegyikét felfűtöttük a 2. ábra szerinti berendezésben, a porréteg fölött 36 cm-rel elhelyezett sugárzó felületű infralámpákkal, a bevilágított felület 14 cm (szélesség) χ 28 cm (hosszirányban) volt. A 220 V, 8000 W összeteljesítményű infralámpák a névleges feszültség 30%-án üzemeltek.

A mintegy 6 mm vastag rétegű porminták egymástól elkülönítve helyezkedtek el a 14 cm/perc sebességgel mozgó szállítószalagon. A minták teljesen átfűtődtek és összeálltak. Az összeállt réteget durva szemcsésre daráltuk, és így adagoltuk be a friss bevonóanyag port készítő extruderbe.

20% granulátum hozzáadása az új anyaghoz nem okozott semmilyen változást az extrudálhatóságban egyik példa szerinti összetételű anyagok esetében sem, az alábbi feltételek mellett:

HU 216 424 Β

- tartályhőmérséklet: 130 °C,

- csigahőmérséklet: 70 °C,

-forgássebesség: 15O17perc,

- csigahossz/átmérő arány: 7,

- extrudálás: 1,4 kg/perc.

Őrlés és szitálás után a porokat 1 mm vastag, hidegen hengerelt acéllemezek (FePO₄-el előkezelve) bevonására alkalmaztuk, a 75 pm vastag bevonatokat 8 percen át 200 °C tárgyhőmérsékleten kezeltük. A bevonatok hibamentesek lettek.

A fenti illusztratív példák mutatják a találmány szerinti eljárás és berendezés előnyeit. A fenti példákra nem korlátozódik a találmány szerinti megoldás, amely a találmányi gondolat szellemében más porhulladék részleteiben eltérő módon történő feldolgozására is alkalmas.

Összehasonlító A és B példák:

Az 1. és 2. példa szerint feldolgozott, a porkészítés folyamatában keletkezett porhulladékot (A példa) és a felszórás folyamatában keletkezett porhulladékot (B példa) extruderbe adagoltuk, hogy új bevonatport készítsünk belőlük.

Az extrudálások az 1. és 2. példákban leírt feltételek mellett történtek. A-t és B-t a hozzáadott porhulladék aránya függvényében vizsgálva az alábbi extrudálásteljesítményt figyeltük meg:

tömeg% porhulladék: 1,3 kg/perc, tömeg% porhulladék: 1,3 kg/perc, tömeg% porhulladék: 1,3 kg/perc, tömeg% porhulladék: 1,3 kg/perc.

Őrlés és szitálás után a porokat az 1. és 2. példában leírtak szerint bevonatkészítésre használtuk fel, az eredmény hibamentes bevonat, hasonlóan az 1. és 2. példában leírtakhoz.

Claims

1. Eljárás bevonóanyag porhulladék újrafelhasználására, amelyben (a) a porhulladékot extruderbe töltjük egyetlen anyagként vagy más extrudálandó anyaghoz adagolva, (b) az extruderbe töltött anyagot homogén extrudáttá alakítjuk, (c) az extrudátot bevonóanyag porrá alakítjuk, azzal jellemezve, hogy az (a) lépés előtt (i) a porhulladékból réteget formálunk, (ii) a réteget a porhulladék anyagát összetapasztó, de nem bomlasztó hőhatásnak tesszük ki, (iii) az összetapadt rétegből granulátumot formálunk.

2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a porhulladékból szállítószalagon formálunk réteget.

3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a porhulladékból 0,1-10 mm vastag réteget formálunk.

4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a porhulladékból 2-6 mm vastag réteget formálunk.

5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a porhulladék réteget hevítőhengerrel, IR-sugárzó fűtőtesttel vagy kemencében hevítjük.

6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hevítéssel összetapasztott porhulladék réteg anyagát granulátummá őröljük.

7. Berendezés az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítására, azzal jellemezve, hogy (i) porhulladékréteg-formáló egysége és (ii) előnyösen a porhulladék réteget szállító eszköze, (iii) a porhulladék réteget - a porhulladék anyagát összetapasztó, de nem bomlasztó - hőhatásnak kitevő fütőegysége, (iv) előnyösen az összetapadt porhulladék réteget leválasztó szerszáma, (v) az összetapadt porhulladékot granuláló egysége, (vi) a granulátumot szállító egysége és (vii) a granulátumot por bevonóanyaggá alakító egysége van, a fenti sorrendben elrendezve.

8. A 7. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a fűtőegység hevítőhenger (30), IR-sugárzó fűtőtest (20) vagy kemence.