PL210079B1 - Sposób recyklingu wyrobów zawierających włókna polietylenowe o ultra wysokiej masie cząsteczkowej - Google Patents
Sposób recyklingu wyrobów zawierających włókna polietylenowe o ultra wysokiej masie cząsteczkowejInfo
- Publication number
- PL210079B1 PL210079B1 PL388335A PL38833509A PL210079B1 PL 210079 B1 PL210079 B1 PL 210079B1 PL 388335 A PL388335 A PL 388335A PL 38833509 A PL38833509 A PL 38833509A PL 210079 B1 PL210079 B1 PL 210079B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- fibers
- uhmw
- polyethylene
- melting point
- molecular weight
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
- C08L23/04—Homopolymers or copolymers of ethene
- C08L23/06—Polyethene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J11/00—Recovery or working-up of waste materials
- C08J11/04—Recovery or working-up of waste materials of polymers
- C08J11/06—Recovery or working-up of waste materials of polymers without chemical reactions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2323/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers
- C08J2323/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers not modified by chemical after treatment
- C08J2323/04—Homopolymers or copolymers of ethene
- C08J2323/06—Polyethene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
- C08L2205/02—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
- C08L23/04—Homopolymers or copolymers of ethene
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/62—Plastics recycling; Rubber recycling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
- Artificial Filaments (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Description
Przedmiotem wynalazku jest materiałowy sposób recyklingu wyrobów zawierających włókna polietylenowe o ultra wysokiej masie cząsteczkowej, zwłaszcza wielowarstwowych arkuszowych pakietów balistycznych.
Do tej pory recykling materiałowy odpadów technologicznych i poużytkowych arkuszowych pakietów balistycznych zawierających włókna polietylenowe o ultra wysokiej masie cząsteczkowej, oznaczane jako UHMW-PE, nie był prowadzony, a odpady składowano na wysypiskach śmieci lub spalano.
Przedmiotem wynalazku jest sposób recyklingu poprzez przetworzenie odpadów z wyrobów arkuszowych pochodzących z procesu konfekcjonowania wkładów balistycznych, zwłaszcza do kamizelek oraz wkładów zniszczonych lub wycofywanych z użytkowania po okresie gwarancyjnym, wykonanych z udziałem włókien polietylenowych UHMW-PE o ciężarze cząsteczkowym od 106 do 9x106 g/mol, przy jednoczesnym zachowaniu korzystnych cech tych włókien, zwłaszcza wytrzymałości.
Włókna te charakteryzują się równoległą orientacją makrocząsteczek, poziomem krystaliczności do 85%, temperaturą topnienia powyżej 145°C, wytrzymałością na zerwanie od 2 GPa do 6 GPa przy wydłużeniu rzędu 3-5% i modułem sprężystości od 80 GPa do 110 GPa. Właściwości te determinują ich stosowanie w miękkich ochronnych wyrobach balistycznych.
Włókna UHMW-PE stosowane są w typowych tkaninach jak również specjalnie opracowanych nietkanych arkuszach o podwyższonych właściwościach balistycznych. Arkusze balistyczne zbudowane są z dwóch warstw o orientacji 0°/90°, z których każda składa się z równolegle ułożonych włókien UHMW-PE, które to warstwy połączone są za pomocą spoiwa termoplastycznego ze sobą oraz z osłonową folią z polietylenu o małej lub średniej gęstości. Z polietylenowych wyrobów arkuszowych konfekcjonowane są miękkie wielowarstwowe pakiety ochronne o liczbie warstw zależnej od zakładanego poziomu odporności balistycznej produktu finalnego.
Pakiety balistyczne zawierają włókna UHMW-PE w ilości 70-75%, spoiwo termoplastyczne w iloś ci 10-20% oraz folię osł onową z polietylenu mał ej lub ś redniej gę stoś ci, w iloś ci 8-15%.
Sposób według wynalazku polega na tym, że odpady i/lub wyroby arkuszowe rozdrabnia się poprzez cięcie na fragmenty zawierające włókna UHMW-PE o długości od 100 μm do 10 mm, po czym do uzyskanej partii krajanki dodaje granulowany lub sproszkowany polietylen o niskiej lub średniej gęstości w ilości do 80% wagowych, ogrzewa do temperatury niższej o co najmniej 15°C od temperatury topnienia włókien UHMW-PE i utrzymując zadaną temperaturę, miesza do ujednorodnienia masy a następnie studzi. W alternatywnym wariancie rozwiązania, krajankę traktuje się odpowiednim dla rozpuszczenia termo-plastycznego spoiwa rozpuszczalnikiem, oddziela i suszy część stałą, po czym dalsza część procesu prowadzona jest jak w wariancie pierwszym z użyciem krajanki nie pozbawionej spoiwa.
Uzyskany kompozyt o matrycy z polietylenu niskiej lub średniej gęstości zawierający cięte włókna UHMW-PE o nienaruszonej strukturze, z ewentualnym niewielkim dodatkiem spoiwa polimerowego nadaje się na wyroby wtryskowe, wytłaczane, prasowane i termoformowane. Wyroby te charakteryzują się co najmniej 2,5-krotnym wzrostem wytrzymałości w stosunku do czystego polietylenu niskiej lub średniej gęstości, pod warunkiem prowadzenia procesu przetwarzania w temperaturze niższej od temperatury topnienia włókien UHMW-PE, korzystnie w zakresie od 120°C do 130°C.
Wyroby z kompozytu zawierającego nienaruszone fragmenty włókien UHMW-PE charakteryzują wysokie walory użytkowe, mechaniczne i estetyczne.
Kompozyt nie zawierający spoiwa termoplastycznego wykazuje wyższą wytrzymałość niż kompozyt z udziałem spoiwa.
W przypadku zniszczenia struktury włókien UHMW-PE w wyniku przekroczenia ich temperatury topnienia w trakcie otrzymywania kompozytu lub w procesie jego przerobu, uzyskane wyroby nie wykazują znaczącego wzrostu wytrzymałości w stosunku do standardowych.
Na załączonym rysunku Fig. 1 przedstawia zależność naprężenie-odkształcenie dla kompozytu z udziałem spoiwa oraz czystego polietylenu. Fig. 2 - obraz przełomu kompozytu w elektronowym mikroskopie skaningowym, a Fig. 3 - zależność naprężenie-odkształcenie dla kompozytu bez udziału spoiwa oraz czystego polietylenu.
P r z y k ł a d w y k o n a n i a I. Odpady technologiczne arkuszy balistycznych zawierające średnio 73% włókien UHMW-PE o temperaturze topnienia 153°C, 10% polietylenu niskiej gęstości o temperaturze topnienia 122°C w postaci folii osłonowej oraz 17% poliizoprenu jako spoiwa termoplastycznego, pocięto na fragmenty o wymiarach 5 mm x 5 mm.
PL 210 079 B1
Do porcji 20,5 g krajanki dodano 29,5 g granulatu polietylenu niskiej gęstości o temperaturze topnienia 112°C. Mieszankę ogrzano do temperatury 115°C i mieszano przy szybkości około 20 obrotów/minutę przez 15 minut, utrzymując stabilność temperatury w zakresie 120-130°C. Mieszaninę kompozytową zestalono przez ochłodzenie do temperatury pokojowej a następnie w temperaturze 125°C wyprasowano folię o grubości 1 mm. Dla porównania w takich samych warunkach wyprasowano folię z czystego polietylenu niskiej gęstości. Z obu rodzajów folii wycięto próbki do badań mechanicznych na rozciąganie. Rozciąganie przeprowadzono w temperaturze pokojowej z prędkością 5 mm/minutę. Zależ ność naprężenie-odkształ cenie dla kompozytu oraz czystego polietylenu przedstawiono na załączonym rysunku Fig. 1. Uzyskany kompozyt, zawierający nienaruszoną strukturę włókien UHMW-PE wykazuje znacznie wyższą wytrzymałość mechaniczną na rozciąganie niż polietylen niskiej gęstości z folii osłonowej jak również polietylen dodany do kompozytu. Obraz przełomu kompozytu w elektronowym mikroskopie skaningowym ilustruje Fig. 2.
P r z y k ł a d w y k o n a n i a II. Odpady technologiczne arkuszy balistycznych zawierające średnio 73% włókien UHMW-PE o temperaturze topnienia 153°C, 10% polietylenu niskiej gęstości o temperaturze topnienia 122°C w postaci folii osłonowej oraz 17% poliizoprenu jako spoiwa termoplastycznego, pocięto na fragmenty o wymiarach 5 mm x 5 mm.
Z uzyskanej krajanki wyekstrahowano poliizopren przez namoczenie w chloroformie, przepł ukanie chloroformem i odparowanie pozostałości chloroformu w suszarce próżniowej. Do porcji tak przygotowanego materiału o wadze 17 g dodano 33 g granulatu polietylenu niskiej gęstości o temperaturze topnienia 112°C. Mieszankę ogrzano do temperatury 115°C i mieszano przy szybkości około 20 obrotów/minutę przez 15 minut, utrzymując stabilność temperatury w zakresie 120-130°C. Mieszaninę kompozytową zestalono przez ochłodzenie do temperatury pokojowej, a następnie w temperaturze 125°C wyprasowano folię o grubości 1 mm. Dla porównania w takich samych warunkach wyprasowano folię z czystego polietylenu niskiej gęstości. Z obu rodzajów folii wycięto próbki do badań mechanicznych na rozciąganie. Rozciąganie przeprowadzono w temperaturze pokojowej z prędkością 5 mm/minutę. Zależność naprężenie-odkształcenie dla kompozytu bez udziału spoiwa oraz czystego polietylenu przedstawiono na załączonym rysunku Fig. 3.
Claims (2)
1. Sposób recyklingu wyrobów zawierających włókna polietylenowe o ultra wysokiej masie cząsteczkowej, z zachowaniem korzystnych cech tych włókien, znamienny tym, że wyroby i/lub odpady zawierające 70-75% włókien polietylenowych UHMW-PE, o ciężarze cząsteczkowym od 106 do 9x106 g/mol i temperaturze topnienia powyżej 145°C, spoiwo termoplastyczne w ilości 10-20% oraz folię osłonową z polietylenu małej lub średniej gęstości, w ilości 8-15% rozdrabnia się poprzez cięcie na fragmenty zawierające włókna UHMW-PE o długości od 100 μm do 10 mm, po czym do uzyskanej partii krajanki dodaje granulowany lub sproszkowany polietylen o niskiej lub średniej gęstości w ilości do 80% wagowych, ogrzewa do temperatury niższej o co najmniej 15°C od temperatury topnienia włókien UHMW-PE i utrzymując zadaną temperaturę, miesza do ujednorodnienia masy, studzi a następnie poddaje dalszej obróbce w temperaturze niższej niż temperatura topnienia włókien UHMW-PE.
2. Sposób recyklingu wyrobów zawierających włókna polietylenowe o ultra wysokiej masie cząsteczkowej, znamienny tym, że wyroby i/lub odpady zawierające 70-75% włókien polietylenowych UHMW-PE, o ciężarze cząsteczkowym od 106 do 9x106 g/mol i temperaturze topnienia powyżej 145°C, spoiwo termoplastyczne w ilości 10-20% oraz folię osłonową z polietylenu małej lub średniej gęstości, w ilości 8-15% rozdrabnia się poprzez cięcie na fragmenty zawierające włókna UHMW-PE o długości od 100 μm do 10 mm, traktuje rozpuszczalnikiem spoiwa, przepłukuje takim samym rozpuszczalnikiem i odparowuje pozostałości rozpuszczalnika, po czym do uzyskanej partii krajanki dodaje granulowany lub sproszkowany polietylen o niskiej lub średniej gęstości w ilości do 80% wagowych, ogrzewa do temperatury niższej o co najmniej 15°C od temperatury topnienia włókien UHMW-PE i utrzymując zadaną temperaturę, miesza do ujednorodnienia masy, studzi a następnie poddaje dalszej obróbce w temperaturze niższej niż temperatura topnienia włókien UHMW-PE.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PL388335A PL210079B1 (pl) | 2009-06-20 | 2009-06-20 | Sposób recyklingu wyrobów zawierających włókna polietylenowe o ultra wysokiej masie cząsteczkowej |
AT10460026T ATE550376T1 (de) | 2009-06-20 | 2010-06-21 | Recycling von erzeugnissen mit einem gehalt an polyethylenfasern mit ultrahoher molekülmasse |
EP20100460026 EP2272903B1 (en) | 2009-06-20 | 2010-06-21 | Method for recycling products containing polyethylene fibres with an ultra-high molecular weight |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PL388335A PL210079B1 (pl) | 2009-06-20 | 2009-06-20 | Sposób recyklingu wyrobów zawierających włókna polietylenowe o ultra wysokiej masie cząsteczkowej |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
PL388335A1 PL388335A1 (pl) | 2011-01-03 |
PL210079B1 true PL210079B1 (pl) | 2011-11-30 |
Family
ID=42830694
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PL388335A PL210079B1 (pl) | 2009-06-20 | 2009-06-20 | Sposób recyklingu wyrobów zawierających włókna polietylenowe o ultra wysokiej masie cząsteczkowej |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP2272903B1 (pl) |
AT (1) | ATE550376T1 (pl) |
PL (1) | PL210079B1 (pl) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102010029633A1 (de) * | 2010-06-02 | 2011-12-08 | Hd Kunststoffe & Kunststofferzeugnisse Gmbh | Zerkleinerung von ultrahochmolekularen Polyethylenfasern |
-
2009
- 2009-06-20 PL PL388335A patent/PL210079B1/pl unknown
-
2010
- 2010-06-21 AT AT10460026T patent/ATE550376T1/de active
- 2010-06-21 EP EP20100460026 patent/EP2272903B1/en not_active Not-in-force
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
PL388335A1 (pl) | 2011-01-03 |
ATE550376T1 (de) | 2012-04-15 |
EP2272903B1 (en) | 2012-03-21 |
EP2272903A1 (en) | 2011-01-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Wach et al. | Enhancement of mechanical properties of FDM‐PLA parts via thermal annealing | |
Pilla et al. | Polylactide‐recycled wood fiber composites | |
Hamid et al. | Effect of antioxidants and fire retardants as mineral fillers on the physical and mechanical properties of high loading hybrid biocomposites reinforced with rice husks and sawdust | |
Ke et al. | Effects of moisture content and heat treatment on the physical properties of starch and poly (lactic acid) blends | |
AP1177A (en) | Poly-coated paper composites. | |
Kowalczyk et al. | Mechanisms of plastic deformation in biodegradable polylactide/poly (1, 4‐cis‐isoprene) blends | |
Andjelić et al. | Polymer crystallization rate challenges: The art of chemistry and processing | |
Barletta et al. | Recycling of PLA‐based bioplastics: the role of chain‐extenders in twin‐screw extrusion compounding and cast extrusion of sheets | |
Franciszczak et al. | Manufacturing and properties of r-PETG/PET fibre composite–Novel approach for recycling of PETG plastic scrap into engineering compound for injection moulding | |
Nofar et al. | Effects of the matrix crystallinity, dispersed phase, and processing type on the morphological, thermal, and mechanical properties of polylactide‐based binary blends with poly [(butylene adipate)‐co‐terephthalate] and poly [(butylene succinate)‐co‐adipate] | |
Aghjeh et al. | Rheological, morphological and mechanical investigations on ethylene octene copolymer toughened polypropylene prepared by continuous electron induced reactive processing | |
Kraiem et al. | Effect of low content reed (Phragmite australis) fibers on the mechanical properties of recycled HDPE composites | |
Ghanbari et al. | Mechanical properties and foaming behavior of polypropylene/elastomer/recycled carbon fiber composites | |
Ng et al. | Effectiveness of trimethylopropane trimethacrylate for the electron-beam-irradiation-induced cross-linking of polylactic acid | |
Kaynak et al. | Mechanical and thermal properties of polylactide/talc microcomposites: before and after accelerated weathering | |
JP4949608B2 (ja) | ポリプロピレンシートを二次加工する方法 | |
Åkesson et al. | Recycling of wood fiber‐reinforced HDPE by multiple reprocessing | |
Odent et al. | Crystallization‐induced toughness of rubber‐modified polylactide: Combined effects of biodegradable impact modifier and effective nucleating agent | |
Franciszczak et al. | Short-fibre hybrid polypropylene composites reinforced with PET and Rayon fibres–Effects of SSP and interphase tailoring | |
Tang et al. | Rheological behavior and mechanical properties of ultra-high-filled wood fiber/polypropylene composites using waste wood sawdust and recycled polypropylene as raw materials | |
Jałbrzykowski et al. | Assessment of innovative PLA biopolymer compositions with plant waste fillers | |
Pan et al. | Biodegradable Poly (butylene adipate-co-terephthalate)/Poly (glycolic acid) Films: Effect of Poly (glycolic acid) Crystal on Mechanical and Barrier Properties | |
PL210079B1 (pl) | Sposób recyklingu wyrobów zawierających włókna polietylenowe o ultra wysokiej masie cząsteczkowej | |
Phromma et al. | Fabrication of admicelled natural rubber by polycaprolactone for toughening poly (lactic acid) | |
Cuénoud et al. | Plasticization of poly‐L‐lactide for tissue engineering |