PL183007B1

PL183007B1 - Sposób i urządzenie do rozdzielania na sucho materiałów lepkoplastycznych, w postaci tworzyw sztucznych i kauczuku od materiałów rozwłókniających się pod wpływem oddziaływania mechanicznego, zwłaszcza w postaci papieru

Info

Publication number: PL183007B1
Application number: PL97329523A
Authority: PL
Inventors: Gerhard Fahrbach; Heinz R. Schnettler
Original assignee: Der Gruene Punkt Duales Syst
Priority date: 1996-04-25
Filing date: 1997-04-17
Publication date: 2002-05-31
Also published as: BG63107B1; EP0914209B2; TW346434B; RU2210434C2; HUP9903618A2; GR3033711T3; HUP9903618A3; TR199802132T2; HU223448B1; US6629653B2; KR100282784B1; CN1216483A; SK282697B6; NZ332450A; BG102866A; DE19616623A1; ES2148974T3; FI982301A; HK1018421A1; DE19616623B4

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do rozdzielania na sucho materaiałów lepkoplastycznych, w postaci tworzyw sztucznych i kauczuku od materiałów, rozwłókniających się pod wpływem oddziaływania mechanicznego, zwłaszcza w postaci papieru, a także tektury, kartonu lub innych produktów zawierających włókna celulozowe.

Rozdzielanie tworzyw sztucznych i papieru przysparza wiele problemów, zwłaszcza przy usuwaniu odpadów i odzysku materiałów zawartych w odpadach. Istnieją duże ilości tego rodzaju mieszanych odpadów, które zawierają zarówno tworzywa sztuczne, jak i papier lub inne produkty zawierające celulozę. Na przykład, poddane uprzednio segregacji opakowania z tworzyw sztucznych ze zbiórki w ramach dualnego systemu, zwłaszcza tak zwana frakcja mieszana, mają znaczny udział papieru, na który składają się etykiety papierowe, materiały mylnie sortowane przy segregacji oraz materiały złożone obejmujące zarówno tworzywa sztuczne jak i papier.

Rozdzielanie tworzywa sztucznego, kauczuku i innych lepkoplastycznych materiałów od materiałów zawierających włókna celulozowe takich jak papier, tektura i karton następowało dotychczas metodą rozdzielania na mokro przez znaczne rozpuszczenie włókna i późniejsze rozdzielenie na przynajmniej dwa strumienie materiału, mianowicie szlam o dużej zawartości wody zawierający celulozę i nierozpuszczane w wodzie tworzywo sztuczne. Sposób ten wymaga znacznego nakładu energetycznego i maszynowego. Rozpuszczenie papieru następuje w tym przypadku przykładowo w młynie do rozdrabniania na mokro, przy czym do procesu rozdrabniania stosuje się ilość wody stanowiącą wielokrotność ciężaru tworzywa sztucznego i papieru. Bardzo dużej ilości energii wymagają zwłaszcza przyspieszane masy wody.

W celu rozdzielenia włókien papieru i powstałego szlamu z materiałów wypełniających (środków obciążających), zanieczyszczeń i innych materiałów od tworzywa sztucznego, stosuje się tak zwane rozdzielacze cierne. W każdym przypadku należy następnie odwodnić bogaty w włókna przepływ masy na przykład przy pomocy sit wahliwych lub sit dennych. Dodatkowo zawartość wody redukuje się zazwyczaj za pomocą pras, jak na przykład filtracyjnych pras komorowych, przy czym zawsze w produkcie pozostaje jeszcze bardzo duża zawartość wody powyżej 50%. Jeśli nie można wykorzystać masy bogatej w włókna papieru, co jest regułą w przypadku starych materiałów, to poprzez dużą zawartość wody powstająalbo wysokie koszty składowania lub w sytuacji termicznego przetwarzania tych odpadów powstająznaczne nakłady spowodowane suszeniem. Również tworzywo sztuczne należy odwodnić, zwłaszcza gdy jest ono bogate w folie, jak na przykład w przypadku kombinacji często występujących folii polietylenowych i papieru. Przeprowadzane jest to przede wszystkim za pomocą suszarek mechanicznych, w tym celu stosuje się modyfikowane wirówki. Ewentualnie potrzebne jest również jeszcze dodatkowe suszenie, tym samym powstają znaczne koszty. Sposoby te ekologicznie niekorzystne ze względu na wysokie nakłady energetyczne.

W tym kierunku, zostały przeprowadzone liczne badania. Jako przykład można wymienić: Louis Jetten, Stoffliches Kunststoffrecycling und die Rolle des Wassers in Aufbereitungstechnik beim Verwerten von Kunststoffen (Materiałowy recykling tworzyw sztucznych i rola wody w obróbce wstępnej przy wykorzystywaniu tworzyw sztucznych), wyd. VDI. Dusseldorf, 1993 oraz studium technologiczne: Stoffliches Kunststoffrecycling (Materiałowy recykling tworzyw sztucznych), cz. 2, wyd. EWvK Entwicklungsgesellschaft fiir die Wiederverwertung von Kunststoffen (Towarzystwo rozwojowe dla ponownego wykorzystywania tworzyw sztucznych), Wiesbaden, 1992.

Znane są już sposoby rozdzielania na sucho papieru i tworzyw sztucznych, funkcjonujące przy zastosowaniu naładowania elektrostatycznego. Wymienione jest tu rozdzielanie w wolno

183 007 spadowym rozdzielaczu, które przedstawiono w niemieckim opisie DE 32 27 874 oraz w niemieckim opisie DE 42 25 977. Sposób ten posiada znaczne wady. Materiał wprowadzany musi spełniać tu konkretne wymagania odnośnie wymiarów geometrycznych. Również co do stopnia wysuszenia materiału wprowadzanego stawiane sąwysokie wymagania. Znaczny jest też nakład operacyjny. Ponadto tym sposobem nie można rozdzielić materiałów zespolonych, połączonych dociskowe oraz kształtowo.

Amerykański opis patentowy nr 4,440,635 przedstawia rozdzielanie papieru i tworzywa sztucznego sposobem mokrym, w którym przetwarzany materiał doprowadza się w sposób kontrolowany do uprzednio określonego poziomu zawartości wilgoci. Różny poziom zawartości wilgoci rozdzielanych materiałów wynikający z ich różnej zdolności adsorbowania wilgoci, jest tu istotną cechą sposobu, tak jak w przypadku wszystkich sposobów mokrych.

Amerykański opis patentowy nr 3,941,689 ujawnia urządzenie do rozdrabniania i sortowania różnych, lecz zasadniczo jednorodnych odpadów. Wprowadzone porcje rozdrabnia się w tym sposobie wielostopniowa, względnie proszkuje, sukcesywnie w zależności od ich stabilności i rozdziela od siebie przez przesianie.

Zadaniem wynalazku jest opracowanie korzystnego pod względem ekologicznym, prostego pod względem technologii procesowej sposobu rozdzielania lepkoplastycznych materiałów, takich jak tworzywa sztuczne i kauczuk od materiałów rozwłókniających się pod wpływem mechanicznego oddziaływania, takich jak papier, tektura oraz karton. Jako przykłady tworzyw sztucznych można wymienić: LDPE, HDPE, PP, polistyren, PCW, PET i ABS.

W zaskakujący sposób okazało się, że możliwe jest rozdzielenie na sucho w prosty, pod względem technologii procesowej sposób, materiałów lepkoplastycznych, jak tworzywa sztuczne i kauczuk od materiałów zawierających włókna, takich jak papier przez poddawanie mieszanki tworzyw sztucznych i materiałów zawierających włókna, działaniu dużych sił przyspieszających, przy czym pod wpływem działania tych sił materiał zawierający włókna ulega rozwłóknieniu oraz wylatuje przez odpowiednie otwory koszta sitowego, podczas, gdy nierozwłókniające się tworzywo sztuczne pozostaje we wnętrzu obudowy i wyprowadzone jest w kierunku wzdłużnym. Zastosowanie sił przyspieszających oraz bomardujących lub użycie wirówki do rozdzielania na sucho papieru i tworzywa sztucznego można uważać za zaskakujące, ponieważ dotychczas wirówki zawsze stosowane były do rozdzielania faz: stała-płynna lub płynna-płynna.

Sposób rozdzielania na sucho materiałów lepkoplastycznych, w postaci tworzyw sztucznych i kauczuku od materiałów, rozwłókniających się pod wpływem oddziaływania mechanicznego, zwłaszcza w postaci papieru, w którym rozdzielane materiały poddaje się działaniu dużych sił przyspieszających promieniowych, osiowych i stycznych, a strumień masy materiału włóknistego i strumień masy materiałów lepkoplastycznych odprowadza się osobno, według wynalazku charakteryzuje się tym, że stosuje się materiały lepkoplastyczne i materiały rozwłókniające się pod wpływem oddziaływania mechanicznego, które są zasadniczo materiałami złożonymi, przy czym pod wpływem oddziaływania sił przyspieszających rozwłóknia się wyłącznie materiał włóknisty, który następnie oddziela się od materiału lepkoplastycznego, po czym materiał lepkoplastyczny odprowadza się w strumieniu masy zasadniczo w postaci nierozdrobnionej.

Korzystnie w sposobie według wynalazku rozdzielaną mieszankę materiałów rozdrabnia się wstępnie do wielkości cząstek <50 mm. Rozwłóknia się materiał włóknisty w koszu sitowym, po czym rozwłókniony materiał, zwłaszcza papier, odprowadza się przez otwory w koszu sitowym na zewnątrz, zaś materiały lepkoplastyczne pozostawia się wewnątrz kosza sitowego i odprowadza się przez otwór wylotowy jako oddzielny strumień. Materiał rozwłókniony dodatkowo rozwłóknia się wewnętrznymi ostrymi krawędziami otworów kosza sitowego. Materiał rozwłókniony rozwłóknia się dodatkowo, stosując kosz sitowy o kształcie wieloboku. Materiał wewnątrz kosza sitowego transportuje się działając wałem napędowym z łopatkami wytwarzającymi siły przyspieszające - promieniowe, osiowe i styczne.

Urządzenie do rozdzielania na sucho materiałów lepkoplastycznych, w postaci tworzyw sztucznych i kauczuku od materiałów, rozwłókniających się pod wpływem oddziaływania mechanicznego, zwłaszcza w postaci papieru, zawierające kosz sitowy o zasadniczo cylindrycznym

183 007 kształcie posiadający w płaszczu otwory, według wynalazku charakteryzuje się tym, że otwory dla przepływu rozwłóknianego materiału mają od wewnętrznej strony kosza sitowego ostre krawędzie, natomiast w wewnętrznym obszarze kosza sitowego usytuowany jest współosiowo obracalny wał napędowy, na którym zamocowane sąłopatki, przy czym prędkość obrotowa łopatek wynosi w zakresie od 1000 do 2000 obrotów na minutę.

Korzystnie, w urządzeniu według wynalazku kosz sitowy ma kształt wieloboku, zaś łopatki sąsztywno połączone z walem napędowym. Łopatki połączone sąz wałem napędowym korzystnie pod kątem 5-7°. Średnica łopatek usytuowanych od strony otworu wlotowego skrzyni jest mniejsza od średnicy pozostałych łopatek.

Korzystnie, pomiędzy łopatkami usytuowanymi na wale napędowym w ten sposób a ścianką wewnętrzną kosza sitowego znajduje się szczelina. Kosz sitowy z usytuowanym wewnątrz niego wałem napędowym oraz łopatkami umieszczony jest w skrzyni, przy czym skrzynia od strony wprowadzania rozdzielanej mieszanki materiałów ma otwór wlotowy, a po przeciwnej stronie ma otwór wylotowy dla tworzyw sztucznego pozostającego we wnętrzu kosza sitowego.

Wał napędowy napędzany jest na przykład przez kołnierz i przekładnię pasowąz silnikiem elektrycznym (nie uwidoczniono na rysunku). Średnica łopatki jest tak obliczona, że pomiędzy końcem łopatki i obudowąpozostaje szczelina. W zależności od geometrii można zmieniać wielkość materiału poddawanego rozdrabnianiu.

Pierwsze łopatki usytuowane w obudowie wykazują po stronie wprowadzania mniejszą średnicę niż następne łopatki, w celu lepszego rozdzielania wprowadzonej rozdzielanej mieszanki materiału w obudowie.

Korzystnie, kosz sitowy ma kształt wieloboku, równoramiennego lub różnoramiennego. Okazało się, że jeśli kosz sitowy zbudowany jest z powierzchni wielokątnych, to efekt rozdzielania jest znacznie lepszy niż w przypadku kosza sitowego o kształcie cylindrycznym.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 - przedstawia przekrój wzdłużny przez urządzenie do realizacji sposobu według wynalazku, fig. 2 - przekrój poprzeczny przez fig. 1 wzdłuż linii AA'.

Obudowa i znajdujący się wewnątrz obracający się wał 3 z łopatkami 4 usytuowane są w skrzyni 6, która posiada otwór wlotowy 7 na mieszankę materiału oddzielanego, a na innym końcu otwór wylotowy 8 na tworzywo sztuczne pozostające we wnętrzu bębna i tłoczone przez obracaj ące się łopatki. Skrzynia 6 posiada dalej otwór wylotowy 9 na oddzielony papier. W celu lepszego oddzielenia papieru można zastosować obrotowy skrobak (nie uwidoczniony na rysunku).

Obudowa, jak również wał napędowy i łopatki, zbudowane są korzystnie z materiału o dużej wytrzymałości i odporności na korozję, jak stal szlachetna.

Otwory 2 na obrzeżu kosza sitowego 1 mają korzystnie ostro zakończone krawędzie (nie uwidocznione na rysunku), służące do lepszego rozwłókniania rozdrobnionego papieru przyspieszonego przez otwór w koszu sitowym. Kosz sitowy 1 podtrzymywany jest przez ścianki zewnętrzne skrzyni 6.

Aby zapewnić ruch postępowy cząstek w kierunku osiowym przy wystarczającym czasie przebywania w urządzeniu, łopatki są uruchomione, przy czym na przykład dla frakcji mieszanki tworzyw sztucznych z dualnego systemu nadaje się kąt nastawienia w zakresie od 5° do 7°.

Leżący wewnątrz wał z łopatkami obraca się z prędkościami w zakresie od 1000 do 2000, korzystnie 1200 do 1800 obrotów na minutę, przy czym ilość obrotów nastawia się w zależności od zastosowanej mieszanki materiałów. Czas przebywania wynosi 10 sek. do 2 min.

Wielkość otworów wylotowych zmienia się w zależności od wielkości ziarna wprowadzanego produktu i żądanego stopnia rozdzielenia między 2 a 7 mm.

Przez otwór wlotowy 7 wprowadza się mieszankę tworzywa sztucznego oraz papieru i rozdziela się ją we wnętrzu kosza sitowego 1 przy pomocy łopatek 4, przy czym średnica pierwszych łopatek usytuowanych od strony otworu wlotowego jest mniejsza niż średnica kolejnych łopatek 4. Wał 3 z łopatkami 4, wprowadzony w ruch obrotowy przez napęd (nie uwidoczniony na rysunku), wytwarza przyspieszenie i bombardowanie cząstek, które prowadzi ostatecznie do nagromadzenia

183 007 się rozwłóknionego papieru na koszu sitowym 1, który następnie odprowadzany jest przez otwory 2. Równocześnie tworzywo sztuczne przesuwa się dalej w kierunku osiowym i odprowadzane (zagarnianie w stronę otworu) jest przez otwór wylotowy 8. Papier zbierający się w przestrzeni utworzonej przez skrzynię 6 oraz kosz sitowy 1, odsysany jest przez otwór wylotowy 9 przy pomocy odsysania pneumatycznego (nie uwidocznionego na rysunku).

Urządzenie według wynalazku ma przykładowo następujące wymiary: długość: 1500 mm, średnica łopatki: 950 mm (zmienna), szerokość szczeliny pomiędzy końcem łopatki a ścianką kosza sitowego według kształtu obudowy: max. 25 mm, ilość łopatek: 4x11, pobór mocy urządzenia 50-80 kW. Otwory wylotowe kosza sitowego: 5 mm, zdolność przepustowa 1 t/h.

Przykład.

Mieszanka składa się w 90,4% z folii opakowaniowych i w 9,6% z papieru powlekanego. Rozdrabnia się jąza pomocąmłynka z koszem sitowym, który ma średnicę 50 mm. Papier w tworzywie sztucznym rozmieszczony jest jednolicie, a mieszanka jest sucha. Po pierwszym przejściu mieszanki przez urządzenie osiąga się następujący wynik rozdzielania:

Wyniki pierwszego przepływu:

	Frakcja dobra (%)	Frakcja zła (%)
Wydajność	93,5	6,5
Zawartość papieru	6,9	47,9
Zawartość tworzywa szt.	93,1	52,1

Ponowne wprowadzenie dobrej frakcji z pierwszego przepływu prowadzi do następującego wyniku rozdzielania:

Wyniki drugiego przepływu:

	Frakcja dobra (%)	Frakcja zła (%)
Wydajność	96,4	3,6
Zawartość papieru	4,5	71,5
Zawartość tworzywa szt.	95,5	28,5

Ogółem więc, w dwóch przepływach, rozdzielone zostaje 57,6% wprowadzonego papieru, przy wydajności 90,1%.

183 007

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób rozdzielania na sucho materiałów lepkoplastycznych, w postaci tworzyw sztucznych i kauczuku, od materiałów rozwłókniających się pod wpływem oddziaływania mechanicznego, zwłaszcza w postaci papieru, w którym rozdzielane materiały poddaje się działaniu dużych sił przyspieszających promieniowych, osiowych i stycznych, a strumień masy materiału włóknistego i strumień masy materiałów lepkoplastycznych odprowadza się osobno, znamienny tym, że stosuje się materiały lepkoplastyczne i materiały rozwłókniające się pod wpływem oddziaływania mechanicznego, które są zasadniczo materiałami złożonymi, przy czym pod wpływem oddziaływania sił przyspieszających rozwłóknia się wyłącznie materiał włóknisty, który następnie oddziela się od materiału lepkoplastycznego, po czym materiał lepkoplastyczny odprowadza się w strumieniu masy zasadniczo w postaci nierozdrobnionej.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że rozdzielaną mieszankę materiałów rozdrabnia się wstępnie do wielkości cząstek < 50 mm.
3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że rozwłóknia się materiał włóknisty w koszu sitowym (1), po czym rozwłókniony materiał, zwłaszcza papier, odprowadza się przez otwory (2) w koszu sitowym (1) na zewnątrz, zaś materiały lepkoplastyczne pozostawia się wewnątrz kosza sitowego (1) i odprowadza się przez otwór wylotowy (8) jako oddzielny strumień.
4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że materiał rozwłókniony dodatkowo rozwłóknia się wewnętrznymi ostrymi krawędziami otworów (2) kosza sitowego (1).
5. Sposób według zastrz. 3 albo 4, znamienny tym, że materiał rozwłókniony rozwłóknia się dodatkowo stosując kosz sitowy (1) o kształcie wieloboku.
6. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że materiał wewnątrz kosza sitowego (1) transportuje się działając wałem napędowym (3) z łopatkami (4) wytwarzającymi siły przyspieszające - promieniowe, osiowe i styczne.
7. Urządzenie do rozdzielania na sucho materiałów lepkoplastycznych, w postaci tworzyw sztucznych i kauczuku od materiałów, rozwłókniających się pod wpływem oddziaływania mechanicznego, zwłaszcza w postaci papieru, zawierające kosz sitowy o zasadniczo cylindrycznym kształcie posiadający w płaszczu otwory, znamienne tym, że otwory (2) dla przepływu rozwłóknionego materiału mają od wewnętrznej strony kosza sitowego (1) ostre krawędzie, natomiast w wewnętrznym obszarze kosza sitowego (1) usytuowany jest współosiowo obracalny wał napędowy (3), na którym zamocowane są łopatki (4), przy czym prędkość obrotowa łopatek (4) wynosi w zakresie od 1000 do 2000 obrotów na minutę.
8. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że kosz sitowy (1) ma kształt wieloboku.
9. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że łopatki (4) są sztywno połączone z wałem napędowym (3).
10. Urządzenie według zastrz. 7 albo 9, znamienne tym, że łopatki (4) połączone są z wałem napędowym korzystnie pod kątem 5-7°.
11. Urządzenie według zastrz. 7 albo 9, znamienne tym, że średnica łopatek (4) usytuowanych od strony otworu wlotowego (7) skrzyni (6) jest mniejsza od średnicy pozostałych łopatek (4).
12. Urządzenie według zastrz. 7 albo 8, albo 9, znamienne tym, że pomiędzy łopatkami (4) usytuowanymi na wale napędowym (3) a ścianką wewnętrzną kosza sitowego (1) znajduje się szczelina.

183 007
13. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że kosz sitowy (1) z usytuowanym wewnątrz niego wałem napędowym (3) oraz łopatkami (4) umieszczony jest w skrzyni (6), przy czym skrzynia (6) od strony wprowadzania rozdzielanej mieszanki materiałów ma otwór wlotowy (7), a po przeciwnej stronie ma otwór wylotowy (8) dla tworzywa sztucznego pozostającego we wnętrzu kosza sitowego (1).

* * *