PL221046B1 - Sposób otrzymywania kompozytów z odpadów termoplastycznych tworzyw sztucznych oraz urządzenie do otrzymywania kompozytów z odpadów termoplastycznych tworzyw sztucznych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób oraz urządzenie do otrzymywania kompozytów z odpadów termoplastycznych tworzyw sztucznych oraz dodatków (wypełniaczy) typu perlit, bentonit, mikrosfera, pyły dymnicowe, tworzywa w mieszaninie odpadów o temperaturze płynięcia wyższej od temperatury procesu technologicznego, do produkcji korzystnie elementów palet transportowych, płyt izolacyjnych, wykończeniowych, pokryciowych itp. Urządzenie do realizacji sposobu zawiera podgrzewane zbiorniki, mieszalnik-rozdrabniacz, transporter ślimakowy oraz prasę hydrauliczną.

Znany jest z opisu patentowego nr PL 201220 sposób otrzymywania masy tworzywa z odpadów termoplastycznych tworzyw sztucznych zwanych składnikiem wiążącym i kruszywa (wypełniacza) oraz ewentualnie barwnika. Sposób ten charakteryzuje się tym, że kruszywo korzystnie piasek, żwir o granulacji 0,2-0,5 mm w objętości 70-80% do całkowitej masy tworzywa poddaje się wstępnej obróbce termicznej w temperaturze 500-550°C. Po ustabilizowaniu się temperatury kruszywo i odpady z termoplastycznych polimerów korzystnie poliamidu, poliestru, polistyrenu, polietylenu, polipropylenu (składnik wiążący) w objętości 20-30% do całkowitej masy tworzywa oraz ewentualnie barwnik odporny na wysokie temperatury wprowadza się do mieszalnika i miesza w temperaturze 180-240°C w przedziale czasowym 15-20 minut. Uzyskaną masę tworzywa w reżimie temperaturowym 140-160°C podaje się na formę, podłączoną w system chłodzenia obiegowo-zamkniętego i schładza do temperatury 50°C przy jednoczesnym nacisku prasy hydraulicznej o mocy nacisku minimum 100 ton, co pozwala na otrzymanie pożądanego produktu. W opisie patentowym nr PL 201262 opisano sposób wytwarzania kompozycji polimerowych polegający na tym, że tworzywo pierwotne lub odpadowe, którym jest poliolefina, zwłaszcza polietylen małej gęstości lub liniowy polietylen małej gęstości, z dodatkiem bezwodnika maleinowego użytego w ilości od 0,05 do 5% wagowych w stosunku do masy poliolefiny i nadtlenku organicznego, użytego w ilości od 1 do 10% wagowych w stosunku do bezwodnika maleinowego, ewentualnie z dodatkiem poliamidu i/lub termoplastycznego poliestru, miesza się i wytłacza z syntetycznymi odpadami włókienniczymi, zwłaszcza poliestrowymi i/lub poliamidowymi, użytymi w ilości 10-60% wagowych w stosunku do masy kompozycji, w czasie 1 do 5 minut, korzystnie w atmosferze gazu obojętnego, w dwuślimakowej wytłaczarce, korzystnie współbieżnej, w temperaturze 230-260°C. Korzystnie jest stosować bezwodnik maleinowy w ilości od 0,2 do 3% wagowych w stosunku do masy poliolefiny. Nadtlenek organiczny korzystnie jest stosować w ilości od 2 do 5% wagowych w stosunku do masy bezwodnika maleinowego. W sposobie wytwarzania kompozycji polimerowych według przytoczonego opisu można najpierw poliolefinę stopić i zmieszać z bezwodnikiem maleinowym i nadtlenkiem organicznym w atmosferze gazu obojętnego. Tak zmodyfikowaną poliolefinę miesza się i wytłacza z poliestrowymi i/lub poliamidowymi odpadami włókienniczymi.

W sposobie wytwarzania kompozytu według wynalazku wypełniacz, którym jest: perlit, bentonit, mikrosfera, pyły dymnicowe w objętości 20-70% w stosunku do całkowitej masy mieszaniny tworzyw termoplastycznych poddaje się, poprzez ogrzewanie wypełniacza w odpowiednim zasobniku, wstępnej obróbce termicznej i podgrzewa się do temperatury 180-250°C, będącej funkcją temperatury płynięcia mieszaniny termoplastycznych odpadów tworzyw, takich jak: poliamid, poliester, polistyren, polietylen, polipropylen, które stanowią składnik wiążący wypełniacza, przy czym jednocześnie w osobnym zasobniku składnik wiążący podgrzewa się do temperatury zakresie 90-120°C, w zależności od rodzaju mieszaniny składnika wiążącego, w objętości 30-80% do całkowitej masy kompozytu oraz w celu uzyskania odpowiedniej barwy kompozytu dodaje się barwnik do tworzyw sztucznych odporny na wysokie temperatury, następnie tak przygotowane i podgrzane składniki kompozytu wprowadza się do urządzenia mieszająco-rozdrabniającego o zmiennej prędkości mieszania i miesza się w przedziale czasowym 2-3 minut w reżimie temperaturowym w przedziale 130-150°C, tak uzyskaną masę kompozytu wtłacza się do komory wstępnej formy prasowania przetłocznego i poddaje się naciskowi prasy hydraulicznej o regulowanej sile nacisku w zakresie 10-200 ton, tak uzyskany kompozyt poddaje się w dalszej kolejności procesowi chłodzenia w celu uzyskania pożądanego kształtu produktu. Korzystnym jest także, gdy mieszanina odpadów tworzyw sztucznych stanowiących składnik wiążący kompozytu zawiera granulat tworzywa wchodzącego w skład wypełniacza o temperaturze płynięcia wyższej od temperatury prowadzonego procesu technologicznego podgrzewania wypełniacza kompozytu. Ponadto w trakcie procesu mieszania składników kompozytu dodaje się stabilizator w celu optymalizacji parametrów wytwarzania kompozytu.

Istotą urządzenia według wynalazku do wytwarzania kompozytu z mieszaniny termoplastycznych odpadów tworzyw sztucznych jest to, że prasa hydrauliczna posiada cztery sekcje robocze, przy

PL 221 046 B1 czym sekcja wtłaczająca prasy hydraulicznej służy do napełniania komory wstępnej formy prasowania przetłocznego, sekcja tłoczenia górna poprzez płytę dociskową górną jest przeznaczona do napełniania i wprasowywania kompozytu w formę, kolejno sekcja tłoczenia dolna, poprzez płytę dociskową dolną służy do wprasowywania kompozytu w formę od dołu, a następnie sekcja wyciskająca jest przeznaczona do wytłaczania formy spod prasy hydraulicznej na przenośnik. Korzystnym jest gdy urządzenie do wytwarzania kompozytu posiada mieszalnik-rozdrabniacz, w którym zamontowane jest zmienno-obrotowe urządzenie mieszająco-rozdrabniające wyposażone w płaty o zmiennym kącie natarcia.

P r z y k ł a d I. Kompozyt stanowiący podstawy pod znaki drogowe zawiera: produkt wiążący w ilości 50-60% poliolefiny + PCV, polistyren, poliamid w ilości 20% o granulacji 6-8 mm co stanowi stosunek objętościowy 70-80% do całkowitej objętości masy kompozytu, który zasypuje się do zbiornika podgrzewanego elektrycznie. Nagrzewanie produktu wiążącego doprowadza się do temperatury 90-110°C. Produkt wiążący po uzyskaniu wskazanej temperatury transportuje się w systemie zamkniętym do pracującego urządzenia mieszająco-rozdrabniającego. Po wstępnym wymieszaniu w temperaturze w przedziale 130-150°C do pracującego urządzenia mieszająco-rozdrabniającego dodaje się z drugiego zbiornika podgrzewanego elektrycznie rozdrobniony wypełniacz typu ciężkiego

- bentonit lub pyły dymnicowe w objętości od 20-30% masy całkowitej kompozytu, podgrzany do temperatury 180-200°C. W reżimie pracy urządzenia mieszająco-rozdrabniającego, w przedziale czasowym 2-3 minut, doprowadzamy do uzyskania równomiernie połączonej konsystencji tworzywa z wypełniaczem. W zależności od potrzeb dodajemy w trakcie mieszania stabilizator optymalizujący proces formowania kompozytu i barwniki odporne na temperaturę. Otrzymaną masę kompozytu w reżimie temperaturowym 130-150°C wtłaczamy do komory wstępnej formy prasowania przetłocznego, i poddajemy naciskowi prasy o wydajności minimum 100 ton. Przetłoczoną formę z kompozytem poddaje się procesowi wymuszonego chłodzenia wodą. Po ostudzeniu gotowy wyrób jest wyciskany na urządzeniu do demontażu form. Otrzymany kompozyt według wynalazku ma następujące właściwości:

- jest ekologicznie czysty - produkt wolny od szkodliwych domieszek;

- jest odporny na kwasy i inne agresywne związki chemiczne;

- jest wodo - nieprzepuszczalny i niehigroskopijny;

- nie ma odpadów produkcyjnych, ponieważ pozostałości z formy lub uszkodzone i zużyte produkty powstałe z w/w tworzywa, po skruszeniu nadają się do ponownego zastosowania.

P r z y k ł a d II. Kompozyt stanowiący kostkę do europalety zawiera wyłącznie poliolefiny + PCV, polistyren, poliamid w ilości 100% składników o granulacji 0,6-0,8 mm zasypuje się do zbiornika podgrzewanego elektrycznie. Nagrzewanie produktu wiążącego i wypełniacza doprowadza się do temperatury 80-110°C. Uzyskaną mieszaninę tworzyw po uzyskaniu wskazanej temperatury transportuje się w systemie zamkniętym do pracującego urządzenia mieszająco-rozdrabniającego. W reżimie pracy urządzenia mieszająco-rozdrabniającego, w przedziale czasowym 2-3 minut w temperaturze 180-200°C, doprowadzamy do uzyskania równomiernie połączonej konsystencji tworzyw stanowiących kompozyt. W zależności od potrzeb dodajemy w trakcie mieszania odpowiedni stabilizator optymalizujący proces formowania kompozytu i barwniki odporne na temperaturę. Otrzymaną masę kompozytu w temperaturze 130-150°C wtłaczamy do komory wstępnej formy prasowania przetłocznego, i poddajemy naciskowi prasy o wydajności minimum 10 ton. Przetłoczoną formę z kompozytem poddaje się procesowi wymuszonego chłodzenia wodą. Po ostudzeniu gotowy wyrób jest wyciskany na urządzeniu do demontażu form. Otrzymany kompozyt według wynalazku ma następujące zalety:

- mniejsze koszty wytwarzania europalety w porównaniu z paletą wykonaną z drewna;

- wysoka estetyka wykonania;

- odporność na agresywne związki chemiczne i niehigroskopijność;

- duża wytrzymałość na złamania;

- wytrzymałość na ścieranie;

- odporność na mróz.

Przedmiot wynalazku jakim jest urządzenie przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie w widoku z boku, a fig. 2 pokazuje urządzenie w widoku od czoła.

Na fig. 1 przedstawiono urządzenie składające się z izolowanego termicznie zbiornika zasypowego 13 dla wypełniacza, który podgrzewany jest elementami grzejnymi 14. Zbiornik zasypowy 13 posiada w dolnej części klapę zsypową 15 służącą do podawania na podajnik ślimakowy 16 podgrzanego do odpowiedniej temperatury wypełniacza. Podajnik ślimakowy napędzany jest poprzez prze4

PL 221 046 B1 kładnię 17 silnikiem elektrycznym 18. Identyczny zbiornik zasypowy 13 do podgrzewania materiału wiążącego kompozytu zamontowany jest szeregowo w linii podajnika ślimakowego 16. Izolowany termicznie podajnik ślimakowy 16 połączony jest kanałem z górną częścią mieszalnika-rozdrabniacza 11 zaopatrzonego w elementy grzejne 14, służące do podgrzewania mieszaniny wypełniacza i materiału wiążącego kompozytu. W dolnej części mieszalnika-rozdrabniacza 11 zamontowane jest urządzenie mieszająco-rozdrabniające 12 wyposażone w płaty 13 o zmiennym kącie natarcia. Dodatkowo mieszalnik-rozdrabniacz 11 posiada w dolnej części kanał spustowy 26 zamykany obrotową klapą 27. Wymieszany i podgrzany do odpowiedniej temperatury kompozyt podawany jest do termicznie izolowanego kanału 20 sekcji wtłaczającej 2 prasy hydraulicznej 1 posiadającej cztery sekcje robocze. Kompozyt wtłaczany jest do komory wstępnej 3 formy 6 prasowania przetłocznego prasy hydraulicznej 1 za pomocą sekcji wtłaczającej 2. Drugą sekcję tłoczenia prasy hydraulicznej 1 stanowi sekcja tłoczenia górna 4, która połączona jest z płytą dociskową górną 8 stanowiącą element komory wstępnej 3 prasowania przetłocznego. W cyklu roboczym górnej sekcji tłoczenia 4, kompozyt przetłaczany jest do formy 6 prasowania przetłocznego i sprasowany wstępnie pod naciskiem od 10-200 ton w zależności od rodzaju wyrobu. W końcowym cyklu pracy płyta dociskowa górna 5 blokowana jest zamkami górnymi 21. W cyklu roboczym dolnej sekcji tłoczenia 7, zablokowanej zamkami dolnymi 22, kompozyt prasowany jest w formie 6 za pomocą płyty dociskowej dolnej 8 pod naciskiem od 10-100 ton w zależności od rodzaju wyrobu. Po odpuszczeniu nacisku górnej 4 i dolnej 7 sekcji tłoczenia, forma 6 wytłaczana jest przez pokazaną na fig. 2 sekcję wyciskającą 9, napędzaną układem hydraulicznym 24, za pomocą tłoczyska 23, na podajnik rolkowy 28 do urządzenia demontażu 25 formy 6. W odróżnieniu od znanych sposobów dotyczących ponownego wykorzystania odpadów zwanych „plastikami twardymi i miękkimi”, który sprowadza się do odtworzenia ich pierwotnego przeznaczenia w ramach recyklingu, sposób według wynalazku pozwala na długoletnie zagospodarowanie odpadów w/w surowca, do produkcji różnorodnych elementów budowlanych, w szczególności pokryć dachowych, płytki tarasowej, chodnikowej i podłogowej, europalet itp. Sposób wykorzystania odpadów jest w pełni ekologiczny i mało energochłonny. Unika się w ten sposób najprostszej metody jaką jest spalanie odpadów tworzyw sztucznych, a tym samym zanieczyszczania środowiska produktami spalania.

Claims (5)

1. Sposób wytwarzania kompozytu z mieszaniny termoplastycznych odpadów tworzyw sztucznych, składającego się ze składnika wiążącego i wypełniacza o granulacji od 0,1-8,0 mm oraz barwnika i stabilizatora, znamienny tym, że wypełniacz którym jest: perlit, bentonit, mikrosfera, pyły dymnicowe w objętości 20-70% w stosunku do całkowitej masy mieszaniny tworzyw termoplastycznych poddaje się, poprzez ogrzewanie wypełniacza w odpowiednim zasobniku, wstępnej obróbce termicznej i podgrzewa się do temperatury 180-250°C, będącej funkcją temperatury płynięcia mieszaniny termoplastycznych odpadów tworzyw, takich jak: poliamid, poliester, polistyren, polietylen, polipropylen, które stanowią składnik wiążący wypełniacza, przy czym jednocześnie w osobnym zasobniku składnik wiążący podgrzewa się do temperatury zakresie 90-120°C, w zależności od rodzaju mieszaniny składnika wiążącego, w objętości 30-80% do całkowitej masy kompozytu oraz w celu uzyskania odpowiedniej barwy kompozytu dodaje się barwnik do tworzyw sztucznych odporny na wysokie temperatury, następnie tak przygotowane i podgrzane składniki kompozytu wprowadza się do urządzenia mieszająco-rozdrabniającego o zmiennej prędkości mieszania i miesza się w przedziale czasowym 2-3 minut w reżimie temperaturowym w przedziale 130-150°C, tak uzyskaną masę kompozytu wtłacza się do komory wstępnej formy prasowania przetłocznego i poddaje się naciskowi prasy hydraulicznej o regulowanej sile nacisku w zakresie 10-200 ton, tak uzyskany kompozyt poddaje się w dalszej kolejności procesowi chłodzenia w celu uzyskania pożądanego kształtu produktu.

2. Sposób wytwarzania kompozytu według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że mieszanina odpadów tworzyw sztucznych stanowiących składnik wiążący kompozytu zawiera granulat tworzywa wchodzącego w skład wypełniacza o temperaturze płynięcia wyższej od temperatury prowadzonego procesu technologicznego podgrzewania wypełniacza kompozytu.

3. Sposób wytwarzania kompozytu według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że w trakcie procesu mieszania składników kompozytu dodaje się stabilizator w celu optymalizacji parametrów wytwarzania kompozytu.

PL 221 046 B1

4. Urządzenie do wytwarzania kompozytu z mieszaniny termoplastycznych odpadów tworzyw sztucznych zawierające podgrzewane zbiorniki zasypowe, elementy grzejne, mieszalnik-rozdrabniacz, kanały spustowe, klapy, podajnik rolkowy, urządzenie do demontażu, transporter ślimakowy oraz prasę hydrauliczną, znamienne tym, że prasa hydrauliczna (1) posiada cztery sekcje robocze, przy czym sekcja wtłaczająca (2) prasy hydraulicznej (1) służy do napełniania komory wstępnej (3) formy (6) prasowania przetłocznego, sekcja tłoczenia górna (4) poprzez płytę dociskową górną (5) jest przeznaczona do napełniania i wprasowywania kompozytu w formę (6), kolejno sekcja tłoczenia dolna (7), poprzez płytę dociskową dolną (8) służy do wprasowania kompozytu w formę (6) od dołu, następnie sekcja wyciskająca (9) jest przeznaczona do wytłaczania formy (6) spod prasy hydraulicznej (1) na przenośnik.

5. Urządzenie do wytwarzania kompozytu według zastrzeżenia 4, znamienne tym, że mieszalnik-rozdrabniacz (11) posiada zmienno-obrotowe urządzenie mieszająco-rozdrabniające (12) wyposażone w płaty (13) o zmiennym kącie natarcia.