RU2671722C2 - Способ рециклирования вспениваемых пластических материалов и вспениваемый или вспененный пластический материал, который может быть получен с его помощью - Google Patents
Способ рециклирования вспениваемых пластических материалов и вспениваемый или вспененный пластический материал, который может быть получен с его помощью Download PDFInfo
- Publication number
- RU2671722C2 RU2671722C2 RU2016139356A RU2016139356A RU2671722C2 RU 2671722 C2 RU2671722 C2 RU 2671722C2 RU 2016139356 A RU2016139356 A RU 2016139356A RU 2016139356 A RU2016139356 A RU 2016139356A RU 2671722 C2 RU2671722 C2 RU 2671722C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plastic material
- expandable plastic
- unit
- expanding agent
- mixing
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 233
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 title claims abstract description 201
- 239000004033 plastic Substances 0.000 title claims abstract description 201
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 134
- 230000008569 process Effects 0.000 title abstract description 27
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 112
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 52
- 238000005469 granulation Methods 0.000 claims abstract description 26
- 230000003179 granulation Effects 0.000 claims abstract description 26
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000010128 melt processing Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 73
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 42
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 37
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N Pentane Chemical compound CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 33
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims description 32
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 30
- -1 flame retardant compound Chemical class 0.000 claims description 23
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims description 14
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims description 14
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims description 12
- 239000002667 nucleating agent Substances 0.000 claims description 12
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 11
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 10
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 10
- 239000004594 Masterbatch (MB) Substances 0.000 claims description 7
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 7
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 claims description 7
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 7
- 239000000049 pigment Substances 0.000 claims description 6
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000001993 wax Substances 0.000 claims description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 4
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 4
- 238000000429 assembly Methods 0.000 claims description 3
- 230000000712 assembly Effects 0.000 claims description 3
- 239000001273 butane Substances 0.000 claims description 3
- 238000007872 degassing Methods 0.000 claims description 3
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 claims description 3
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- UKQJDWBNQNAJHB-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxyethyl formate Chemical compound OCCOC=O UKQJDWBNQNAJHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract description 26
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 abstract description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 abstract description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 43
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 37
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 29
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 15
- 239000003380 propellant Substances 0.000 description 11
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 10
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 9
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 8
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 8
- 238000010557 suspension polymerization reaction Methods 0.000 description 8
- 229920000426 Microplastic Polymers 0.000 description 7
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 7
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 7
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 7
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 description 5
- 239000013518 molded foam Substances 0.000 description 5
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 4
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical group C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 4
- 238000005227 gel permeation chromatography Methods 0.000 description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 4
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 4
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 3
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 239000007970 homogeneous dispersion Substances 0.000 description 3
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 3
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 3
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000011325 microbead Substances 0.000 description 3
- 238000000399 optical microscopy Methods 0.000 description 3
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 description 3
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 3
- 239000000375 suspending agent Substances 0.000 description 3
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004604 Blowing Agent Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RGSFGYAAUTVSQA-UHFFFAOYSA-N Cyclopentane Chemical compound C1CCCC1 RGSFGYAAUTVSQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VQTUBCCKSQIDNK-UHFFFAOYSA-N Isobutene Chemical compound CC(C)=C VQTUBCCKSQIDNK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical class OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 239000003945 anionic surfactant Substances 0.000 description 2
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 2
- 239000002216 antistatic agent Substances 0.000 description 2
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 239000013538 functional additive Substances 0.000 description 2
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- QWTDNUCVQCZILF-UHFFFAOYSA-N isopentane Chemical compound CCC(C)C QWTDNUCVQCZILF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- TZIHFWKZFHZASV-UHFFFAOYSA-N methyl formate Chemical compound COC=O TZIHFWKZFHZASV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 2
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 239000003039 volatile agent Substances 0.000 description 2
- LVGUZGTVOIAKKC-UHFFFAOYSA-N 1,1,1,2-tetrafluoroethane Chemical compound FCC(F)(F)F LVGUZGTVOIAKKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WZLFPVPRZGTCKP-UHFFFAOYSA-N 1,1,1,3,3-pentafluorobutane Chemical compound CC(F)(F)CC(F)(F)F WZLFPVPRZGTCKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BHNZEZWIUMJCGF-UHFFFAOYSA-N 1-chloro-1,1-difluoroethane Chemical compound CC(F)(F)Cl BHNZEZWIUMJCGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VOPWNXZWBYDODV-UHFFFAOYSA-N Chlorodifluoromethane Chemical compound FC(F)Cl VOPWNXZWBYDODV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000219 Ethylene vinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 230000006750 UV protection Effects 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000845 anti-microbial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 239000002981 blocking agent Substances 0.000 description 1
- 238000003965 capillary gas chromatography Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- 210000003850 cellular structure Anatomy 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 238000012993 chemical processing Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- AFABGHUZZDYHJO-UHFFFAOYSA-N dimethyl butane Natural products CCCC(C)C AFABGHUZZDYHJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 239000002552 dosage form Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000004715 ethylene vinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 229920006248 expandable polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000013012 foaming technology Methods 0.000 description 1
- 238000012395 formulation development Methods 0.000 description 1
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000003988 headspace gas chromatography Methods 0.000 description 1
- DMEGYFMYUHOHGS-UHFFFAOYSA-N heptamethylene Natural products C1CCCCCC1 DMEGYFMYUHOHGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RZXDTJIXPSCHCI-UHFFFAOYSA-N hexa-1,5-diene-2,5-diol Chemical compound OC(=C)CCC(O)=C RZXDTJIXPSCHCI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 239000010954 inorganic particle Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- 239000004611 light stabiliser Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005453 pelletization Methods 0.000 description 1
- 239000002984 plastic foam Substances 0.000 description 1
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 description 1
- 229920001610 polycaprolactone Polymers 0.000 description 1
- 239000004632 polycaprolactone Substances 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920006380 polyphenylene oxide Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000012748 slip agent Substances 0.000 description 1
- 239000012265 solid product Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 238000010558 suspension polymerization method Methods 0.000 description 1
- 125000000383 tetramethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- CYRMSUTZVYGINF-UHFFFAOYSA-N trichlorofluoromethane Chemical compound FC(Cl)(Cl)Cl CYRMSUTZVYGINF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
- B29C44/34—Auxiliary operations
- B29C44/3461—Making or treating expandable particles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B7/00—Mixing; Kneading
- B29B7/74—Mixing; Kneading using other mixers or combinations of mixers, e.g. of dissimilar mixers ; Plant
- B29B7/7476—Systems, i.e. flow charts or diagrams; Plants
- B29B7/748—Plants
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B7/00—Mixing; Kneading
- B29B7/30—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
- B29B7/58—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29B7/66—Recycling the material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B7/00—Mixing; Kneading
- B29B7/74—Mixing; Kneading using other mixers or combinations of mixers, e.g. of dissimilar mixers ; Plant
- B29B7/7476—Systems, i.e. flow charts or diagrams; Plants
- B29B7/7485—Systems, i.e. flow charts or diagrams; Plants with consecutive mixers, e.g. with premixing some of the components
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B9/00—Making granules
- B29B9/02—Making granules by dividing preformed material
- B29B9/06—Making granules by dividing preformed material in the form of filamentary material, e.g. combined with extrusion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B9/00—Making granules
- B29B9/02—Making granules by dividing preformed material
- B29B9/06—Making granules by dividing preformed material in the form of filamentary material, e.g. combined with extrusion
- B29B9/065—Making granules by dividing preformed material in the form of filamentary material, e.g. combined with extrusion under-water, e.g. underwater pelletizers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
- B29C44/34—Auxiliary operations
- B29C44/3442—Mixing, kneading or conveying the foamable material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
- B29C44/34—Auxiliary operations
- B29C44/36—Feeding the material to be shaped
- B29C44/38—Feeding the material to be shaped into a closed space, i.e. to make articles of definite length
- B29C44/42—Feeding the material to be shaped into a closed space, i.e. to make articles of definite length using pressure difference, e.g. by injection or by vacuum
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
- B29C44/34—Auxiliary operations
- B29C44/36—Feeding the material to be shaped
- B29C44/46—Feeding the material to be shaped into an open space or onto moving surfaces, i.e. to make articles of indefinite length
- B29C44/50—Feeding the material to be shaped into an open space or onto moving surfaces, i.e. to make articles of indefinite length using pressure difference, e.g. by extrusion or by spraying
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
- B29C44/34—Auxiliary operations
- B29C44/36—Feeding the material to be shaped
- B29C44/46—Feeding the material to be shaped into an open space or onto moving surfaces, i.e. to make articles of indefinite length
- B29C44/50—Feeding the material to be shaped into an open space or onto moving surfaces, i.e. to make articles of indefinite length using pressure difference, e.g. by extrusion or by spraying
- B29C44/505—Feeding the material to be shaped into an open space or onto moving surfaces, i.e. to make articles of indefinite length using pressure difference, e.g. by extrusion or by spraying extruding the compound through a flat die
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
- B29C44/34—Auxiliary operations
- B29C44/36—Feeding the material to be shaped
- B29C44/46—Feeding the material to be shaped into an open space or onto moving surfaces, i.e. to make articles of indefinite length
- B29C44/50—Feeding the material to be shaped into an open space or onto moving surfaces, i.e. to make articles of indefinite length using pressure difference, e.g. by extrusion or by spraying
- B29C44/507—Feeding the material to be shaped into an open space or onto moving surfaces, i.e. to make articles of indefinite length using pressure difference, e.g. by extrusion or by spraying extruding the compound through an annular die
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B17/00—Recovery of plastics or other constituents of waste material containing plastics
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2025/00—Use of polymers of vinyl-aromatic compounds or derivatives thereof as moulding material
- B29K2025/04—Polymers of styrene
- B29K2025/06—PS, i.e. polystyrene
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
- B29K2105/04—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped cellular or porous
- B29K2105/048—Expandable particles, beads or granules
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
- B29K2105/26—Scrap or recycled material
-
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
- Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
- Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Molding Of Porous Articles (AREA)
Abstract
Группа изобретений относится к способу для рециклирования и/или разработки состава вспениваемых пластических материалов с использованием системы 1, а также к гранулированному вспениваемому пластическому материалу. Способ включает этапы, на которых расплавляют в экструдерном узле 10, охлаждают в смесительно-теплообменном узле 20 и контролируют давление расплава посредством насосного узла 50 для расплава, с последующим гранулированием, экструзией или инжекционным формованием. Первый расширяющий агент (81) не удаляют посредством дегазирования во время обработки расплава в системе 1, так что он по существу содержится в гранулированном вспениваемом пластическом материале 130 или используется для формирования либо экструдирования формованного и вспененного пластического материала 140, либо формованного изделия 150 из вспененного пластика. Гранулированный вспениваемый пластический материал 130 является экструдированным, формованным и вспененным пластическим материалом 140 и предназначен для формованного изделия 150 из вспененного пластика, которое получено способом по изобретению. Технический результат, достигаемый при использовании группы изобретений, заключается в том, чтобы обрабатывать целиком исходные материалы, состоящие в основном только из рециклированного вспененного пластического материала. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 ил.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу рециклирования и/или разработки состава вспениваемых пластических материалов. Настоящее изобретение также относится к рециклированию и/или разработке состава вспениваемого или вспененного пластического материала, который может быть получен с его помощью.
Уровень техники
Вспененные пластики известны в течение продолжительного времени, и, как показано, они являются пригодными для использования во многих областях. Такие пены могут быть получены посредством вспенивания гранулятов полиэтилена, полипропилена, сложного полиэфира или полистирола, импрегнированных расширяющими агентами, и последующего сваривания вместе вспененных гранулятов, полученных таким путем, с получением формованных изделий. Вспениваемый полистирол, как правило, известен как EPS. Важные области использования EPS и других вспениваемых пластиков включают теплоизоляцию в зданиях и при строительстве, контейнеры, чашки или упаковку или армированные панели или звукопоглощающий экран в зданиях и при строительстве.
Однако в последние годы возрастает значение проблемы эффективной переработки или рециклирования отходов вспениваемых или вспененных пластиков. Главные проблемы, связанные с рециклированием отходов EPS бывшего в употреблении, представляют собой высокие удельные затраты на транспортировку, из-за очень низкой объемной плотности, и низкая добавляемая стоимость из-за плохой эффективности очистки и плохой рентабельности. По этой причине, основная доля отходов рециклируется термически.
Для производителей EPS, так же, как и для производителей вспениваемых материалов и производителей формованных изделий, было бы полезным создание способа переработки не соответствующего техническим требованиям материала (например, слишком малых или слишком больших импрегнированных гранул) или улучшения качества EPS, полученного посредством способа из суспензии, предназначенного для простого осуществления улучшения качества исходных материалов EPS, с целью введения повышающих ценность и/или функциональных добавок.
В настоящее время известные или предлагаемые способы рециклирования отходов импрегнированных термопластиков дают возможность только для частичного рециклирования отходов вспениваемых пластических материалов и их компонентов. Например, в патентном документе US 6310109 B1 описано растворение до 30% материала рециклированного вспененного PS в стирольном мономере перед полимеризацией из суспензии; однако, ожидается, что растворенный полистирол и различные его добавки могут отрицательно влиять на следующую далее полимеризацию из суспензии. В дополнение к этому, присутствие сомономеров, особенно, поперечно сшиваемых сомономеров, может отрицательно влиять на растворение рециклированного EPS в стирольном мономере.
Подобным же образом, в патентном документе US 8173714 B1 описан способ получения гранулята EPS, содержащего не проводящие тепло частицы и имеющего пониженную теплопроводность, с помощью полимеризации из суспензии, при которой примерно 13% фракции EPS со слишком большими и слишком малыми размерами (вспениваемые микрогранулы или гранулят, содержащий достаточные количества расширяющего агента) растворяются в стироле перед их полимеризацией из суспензии. Ожидается, что расширяющий агент теряется во время процесса растворения и растворенный полистирол и различные его добавки могут отрицательно влиять на следующую далее полимеризацию из суспензии. Следовательно, имеется необходимость в способах более полного и более эффективного рециклирования отходов вспениваемых пластических материалов, чем это возможно посредством растворения малых количеств отходов вспениваемых пластических материалов в мономере перед осуществлением стадии полимеризации из суспензии.
В документе WO 03/053651 A1 описан в общем виде и заявлен способ экструзии с целью получения гранулятов вспениваемых термопластичных полимеров, которые, вероятно, могут содержать до 30% рециклированного продукта или продуктов отходов предыдущих заходов переработки; однако реально не приводится никакого конкретного описания относительно того, как именно это можно осуществить, в особенности, без потерь расширяющего агента, или примеров таких способов.
В документе EP1925418A1 описан способ непрерывной пропитки расплава термопластика с целью получения вспененных или вспениваемых гранулятов из расплава полимера и расплава рециклированного полимера, где по меньшей мере одну часть расплава рециклированного полимера получают из рециклированных гранулятов полимера, содержащих пропеллент. Рециклированные грануляты полимеров, содержащие пропеллент, плавятся в экструдере, и пропеллент содержащийся в рециклированных гранулятах полимеров, содержащих пропеллент, удаляется из расплава рециклированного полимера в устройстве для дегазификации. По меньшей мере, одна добавка добавляется в дозированной форме в расплав рециклированного полимера после прохождения им устройства для дегазификации. Расплав полимера получается либо непосредственно в установке для полимеризации, которая содержит реактор и устройство для дегазификации, либо посредством плавления гранулята полимера в устройстве для плавления. Расплав полимера нагружен текучим пропеллентом таким образом, что получается расплав полимера, содержащего пропеллент, при этом пропеллент диспергируется в следующем далее смесительном устройстве и гомогенизируется. Расплав полимера, содержащего пропеллент, и расплав рециклированного полимера, содержащего добавки, затем смешиваются и гомогенизируются в следующем далее смесительном устройстве с формированием гомогенного расплава полимера, который затем подвергается воздействию стадии гранулирования, которая осуществляется посредством гранулятора. Хотя они и являются пригодными для использования, способ из расплава и установка из EP '418A1 дают возможность только для частичного рециклирования гранулятов, содержащих пропеллент, поскольку требуется также обычный «первичный» расплав в качестве потока исходных материалов, и пропеллент из гранулятов рециклированных полимеров, содержащих пропеллент, теряется на стадии дегазификации.
В итоге, является необходимым иметь улучшенный способ рециклирования вспениваемых пластических материалов. Например, является необходимым иметь возможность обрабатывать целиком исходные материалы, состоящие в основном только из рециклированного вспениваемого пластического материала. Является необходимым также иметь простой и прямой способ получения из расплава, предназначенный для получения имеющих разработанный состав и/или имеющих улучшенное качество сортов вспениваемого пластического материала из исходных материалов гранулятов вспениваемых пластиков, таких как те, которые могут быть получены с помощью обычных способов полимеризации из суспензии или пропитки расплава. Было бы также желательно иметь гранулированный вспениваемый пластический материал, экструдированный, формованный и вспененный пластический материал или формованное изделие из вспененного пластика, которое может быть получено или получается с помощью таких способов.
Раскрытие изобретения
Исходя из этого уровня техники, целью настоящего изобретения является создание улучшенного способа рециклирования и/или разработки составов вспениваемых пластических материалов, который не страдает от упоминаемых ранее недостатков, в частности, от отсутствия полного и эффективного рециклирования вспениваемого пластического материала и значительных потерь расширяющего агента. Дополнительной целью является создание способа, который не требует обязательно использования не содержащих рециклируемого материала или «первичных» потоков исходных материалов. Другие цели настоящего изобретения включают получение гранулированного вспениваемого пластического материала, экструдированного, формованного и вспениваемого пластического материала или формованного изделия из вспененного пластика, которое может быть получено или получается с помощью способа по настоящему изобретению.
В соответствии с настоящим изобретением, эти цели достигаются с помощью способа рециклирования вспениваемых пластических материалов с использованием системы, содержащей следующие узлы, в сообщении по текучей среде друг с другом и в следующей последовательности:
- экструдерный узел
- смесительно-теплообменный узел
система дополнительно содержит насосный узел для расплава, также находящийся в сообщении по текучей среде с указанными ранее узлами,
при этом либо насосный узел для расплава расположен выше по потоку от смесительно-теплообменного узла и ниже по потоку от экструдерного узла, либо насосный узел для расплава расположен ниже по потоку от смесительно-теплообменного узла,
указанный способ включает этапы, на которых:
- расплавляют поток исходных материалов, содержащий вспениваемый пластический материал, содержащий первый расширяющий агент, в экструдерном узле с формированием расплавленного вспениваемого пластического материала,
- охлаждают расплавленный вспениваемый пластический материал в смесительно-теплообменном узле;
- управляют давлением расплава расплавленного вспениваемого пластического материала посредством насосного узла для расплава,
а впоследствии, либо
(i) осуществляют гранулирование расплавленного вспениваемого пластического материала посредством узла гранулирования с формированием гранулированного вспениваемого пластического материала,
(ii) экструдируют расплавленный вспениваемый пластический материал посредством головки до контролируемого пониженного давления, предпочтительно, до атмосферного давления, с получением экструдированного, формованного и вспененного пластического материала,
либо
(iii) осуществляют инжекционное формование расплавленного вспениваемого пластического материала посредством узла инжекционного формования с формированием формованного изделия из вспененного пластика,
причем вспениваемый пластический материал содержит по меньшей мере 40%, более предпочтительно, 60%, еще более предпочтительно, 90% масс, а наиболее предпочтительно, по существу весь поток исходных материалов, при этом система не содержит узла дегазификации, и первый расширяющий агент не удаляют посредством дегазирования во время обработки расплава в системе, так что первый расширяющий агент по существу содержится в гранулированном вспениваемом пластическом материале или используется с формированием либо экструдированного, формованного и вспененного пластического материала, либо формованного изделия из вспененного пластика.
Авторы неожиданно обнаружили, что указанный способ можно использовать как для полного рециклирования одних только рециклируемых исходных материалов из вспениваемых пластических материалов, так и/или для разработки состава или повышения качества исходных материалов из существующих ранее материалов гранулятов вспениваемых пластиков. Таким образом, способ рециклирования и/или разработки составов значительно улучшается по сравнению с уровнем техники. В частности, способ по настоящему изобретению имеет только очень небольшие потери расширяющего агента, а по этой причине во многих вариантах осуществления требуется небольшое дозирование дополнительного расширяющего агента, или оно вообще не требуется. В дополнение к этому, по настоящему изобретению может рециклироваться не только расширяющий агент, но также и любые добавки, содержащиеся во вспениваемом пластическом материале, который должен рециклироваться. Кроме того, поскольку только небольшое количество расширяющего агента должно дозироваться и смешиваться с вспениваемым пластическим материалом, используемом в качестве исходных материалов, или его вообще не требуется, можно преимущественно использовать в целом более низкий температурный профиль обработки и более низкую температуру расплава. Например, добавки чувствительные к температуре, такие как замедлители горения, можно дозировать непосредственно, например, в экструдерный узел, без потребности в специальном дополнительном оборудовании, таком как экструдер с поперечной головкой или второй охладитель или специальные упаковки стабилизатора замедлителя горения.
В случае разработки состава или повышения качества исходных материалов гранулятов вспениваемых пластиков, таких как те, которые могут быть получены из обычных способов полимеризации из суспензии или пропитки расплава, масштабы установки и производственных линий могут быть значительно уменьшены, поскольку исходные материалы уже содержат расширяющий агент. Кроме того, исходные материалы гранулятов вспениваемых пластиков могут получаться удобным и централизованным образом на крупномасштабном и эффективно работающем оборудовании, а затем соответствующие конкретным потребностям или имеющие улучшенное качество препараты или сорта, даже в относительно малых количествах, могут быть получены позднее, когда возникают такие потребности у потребителей. Такое оборудование для разработки состава и повышения качества затем могут распределяться удобным образом географически в региональных положениях, удовлетворяющих требованиям локального рынка и потребностям в продуктах. В дополнение к этому, поскольку способ рециклирования и/или разработки составов и/или повышения качества не требует стадии полимеризации из суспензии, исключается использование растворителей.
Это отсутствие потребности в обширной термической обработке и в высоких температурах обработки является результатом использования исходных материалов из вспениваемого пластического материала, предпочтительно, в форме гранулятов, в экструдерном узле, где они плавятся и дополнительно обрабатываются. В некоторых вариантах осуществления, невспениваемые пластические материалы могут использоваться как часть исходных материалов для экструдера, например, либо как гранулят, либо в форме потока расплава. Однако поток исходных материалов из пластического материала в экструдер предпочтительно будет составлять по меньшей мере 40%, более предпочтительно, 60%, еще более предпочтительно, 90% масс, а наиболее предпочтительно, будет присутствовать в основном только вспениваемый пластический материал. В особенно предпочтительном варианте осуществления, в качестве исходного материала для экструдера используется только вспениваемый пластический материал в форме гранул.
В определенных вариантах осуществления способа, имеет место либо только гранулирование, либо только экструзия. В других вариантах осуществления, после того как имеет место гранулирование, осуществляется формование под давлением. В других вариантах осуществления, будет предусматриваться буферная система в положении между смесителем-теплообменником и узлом инжекционного формования, с тем, чтобы облегчить переход между непрерывным или полунепрерывным, как правило, способом экструзии, и не-непрерывным или загрузочным, как правило, способом инжекционного формования.
Гранулированный вспениваемый пластический материал может быть получен, предпочтительно, получается, с помощью способа по настоящему изобретению, в котором присутствует узел гранулирования, при этом узел гранулирования представляет собой подводный или стренговый гранулятор, и гранулирование отфильтрованного расплавленного вспениваемого пластического материала осуществляется с формированием гранулированного вспениваемого пластического материала, предпочтительно, содержащего одну или более добавок, более предпочтительно по меньшей мере одно соединение замедлителя горения и по меньшей мере одно соединение из группы, состоящей из стабилизатора расплава, синергиста, отражателя инфракрасного излучения, поглотителя инфракрасного излучения, пигмента, нуклеирующего агента и воска.
Третья дополнительная цель, экструдированный, формованный и вспененный пластический материал может быть получен, предпочтительно, получается, с помощью способа по настоящему изобретению, в котором расплавленный вспениваемый пластический материал или отфильтрованный расплавленный вспениваемый пластический материал экструдируется посредством головки до контролируемого пониженного давления, предпочтительно, до атмосферного давления, с получением экструдированного, формованного и вспененного пластического материала, предпочтительно, содержащего одну или более добавок, более предпочтительно по меньшей мере одно соединение замедлителя горения и по меньшей мере одно соединение из группы, состоящей из отражателя инфракрасного излучения, поглотителя инфракрасного излучения, пигмента, нуклеирующего агента и воска. Во многих вариантах осуществления, будет предпочтительным, чтобы вспениваемый пластический материал в потоке исходных материалов способа получался способом полимеризации из суспензии, поскольку этот способ обычно наиболее широко используется для получения гранулятов вспениваемых пластиков.
Эти дополнительные цели настоящего изобретения разделяют между собой преимущества, полученные с помощью способа по настоящему изобретению, а именно, полное рециклирование только лишь рециклированных исходных материалов из вспениваемых пластических материалов и/или разработку составов или повышение качества исходных материалов из существовавших ранее материалов гранулятов вспениваемых пластиков только при очень небольших потерях расширяющего агента, и, следовательно, они дают возможность для преимущественного использования в целом более низкого профиля температур обработки и более низких температур расплава. В определенных конкретных вариантах осуществления, максимальная температура расплава в способе составляет 210, предпочтительно, 200, более предпочтительно, 190, еще более предпочтительно, 180, а наиболее предпочтительно, 175°C. В результате этой мягкой обработки по настоящему изобретению, имеется только ограниченное уменьшение в Mw и Mn, и только ограниченное увеличение Mw/Mn вспениваемого пластического материала во время обработки. В некоторых вариантах осуществления, уменьшение Mn составляет меньше чем 40%, предпочтительно, 30%, а уменьшение Mw составляет меньше чем 20%, предпочтительно, 15%, и увеличение Mw/Mn составляет меньше чем 35%, предпочтительно, 25%.
В предпочтительных вариантах осуществления, расплавленный вспениваемый рециклированный пластический материал, отфильтрованный расплавленный вспениваемый пластический материал, гранулированный вспениваемый пластический материал или экструдированный, формованный и вспененный пластический материал по настоящему изобретению имеет свойства молекулярной массы Mw от 150 до 250 кДальтон (абсолютное значение) и Mw/Mn в пределах между 2,1 и 2,5, при измерении с помощью ГПХ с использованием ТГФ в качестве растворителя. Такие свойства молекулярной массы придают благоприятные технологические и/или механические свойства получаемого в результате продукта.
В предпочтительном варианте осуществления способы и системы по настоящему изобретению, необязательное дозирующее устройство для расширяющего агента отсутствует в системе, и необязательное добавление необязательного дополнительного расширяющего агента не осуществляется. Этот вариант осуществления имеет значительное преимущество упрощения системы и способа по настоящему изобретению, понижая, таким образом, капитальные затраты и сокращая операции обслуживания и стоимость, понижая сложность и потенциальные опасности газообразных исходных материалов. Эти преимущества приписываются использованию вспениваемого пластического материала в качестве главного или даже единственного потока исходного материалов в способе по настоящему изобретению.
В одном из вариантов осуществления способа по настоящему изобретению, присутствует один или более необязательных статических смесительных узлов и осуществляется дополнительное перемешивание расплавленного вспениваемого пластического материала посредством необязательного статического(-их) смесительного(-ых) узла(-ов), и присутствует узел фильтрования расплава и осуществляется фильтрование расплавленного вспениваемого пластического материала посредством узла фильтрования расплава, с формированием отфильтрованного расплавленного вспениваемого материал перед последующим гранулированием, экструзией или инжекционным формованием. В других вариантах осуществления, могут присутствовать другие дополнительные статические смесительные узлы. Статический смесительный узел является особенно полезным при добавлении дополнительных компонентов, таких как расширяющие агенты, поскольку статический смеситель усиливает диспергирование расширяющего агента или другого компонента в расплавленном вспениваемом материале. Узел фильтрования расплава является особенно полезным для использования вместе с потоками исходных материалов из рециклированного импрегнированного гранулята, которые могут быть загрязненными материалами в виде частиц, и использование фильтра будет уменьшать забивание и, таким образом, сокращать чистку и обслуживание головки экструдера, когда используют подводное гранулирование, и потенциально, также стренговое гранулирование с малыми размерами отверстий стренговой головки экструдера.
В другом варианте осуществления способа по настоящему изобретению, присутствует необязательное дозирующее устройство для расширяющего агента и осуществляется необязательное добавление дополнительного расширяющего агента посредством необязательного дозирующего устройства для расширяющего агента. Этот вариант осуществления преимущественно используется, когда отходы вспениваемого пластического материала, который должен рециклироваться и вводиться в экструдерный узел для плавления, являются старыми, и они состарились и потеряли расширяющий агент. В различных вариантах осуществления, количество добавленного дополнительного расширяющего агента будет меньше чем 4, более предпочтительно, чем 3, и еще более предпочтительно, чем 2, а в большинстве вариантов осуществления, меньше чем 1% масс, по отношению к общей массе полимерного сплава. Альтернативно, этот вариант осуществления может использоваться, когда рециклирование, разработка состава или повышение качества вспениваемого пластического материала для другого применения требует более высоких уровней расширяющего агента или когда желаемым является добавление дополнительного расширяющего агента, не присутствующего в исходных материалах для вспениваемого пластического материала.
В конкретном варианте осуществления, для осуществления указанного выше способа, дозирующее устройство для расширяющего агента выполнено с возможностью впрыска необязательного расширяющего агента в экструдерный узел, предпочтительно, в двухшнековый экструдер. Инжектирование в экструдерный узел для диспергирования и перемешивания без использования статических смесителей требует меньших капиталовложений и делает возможным потенциальное уменьшение рабочих площадей, благодаря отсутствию статических смесителей. Двухшнековый экструдер является предпочтительным благодаря его дополнительному диспергированию и сдвиговому перемешиванию по сравнению с одношнековыми экструдерами.
Однако использование экструдерного узла вместо статического смесителя (смесителей) для диспергирования и перемешивания необязательного расширяющего агент часто будет менее гибким с точки зрения технологического окна и конструкции шнека необходимой для способа. Следовательно, в альтернативном варианте осуществления, необязательный статический(-ие) смесительный(-ые) узел(-ы) присутствует(-ют) и осуществляется необязательное дополнительное перемешивание расплавленного вспениваемого пластического материала посредством необязательного статического(-их) смесительного(-ых) узла(-ов), и дозирующее устройство для расширяющего агента выполнено с возможностью впрыска необязательного расширяющего агента в статический(-ие) смесительный(-ые) узел(-ы) и/или перед ним. В особенно предпочтительном варианте осуществления присутствуют по меньшей мере два статических смесительных узла, причем в первом статическом смесительном узле осуществляется стадия диспергирования, и он подвергает смесь воздействию интенсивного перемешивания; и во втором статическом смесительном узле осуществляется стадия удерживания, и он подвергает смесь воздействию менее интенсивного перемешивания (гомогенизации), чем в первом статическом смесительном узле. Этот вариант осуществления преимущественно обеспечивает достаточное время для растворения и перемешивания расширяющего агента в расплавленном полимере.
В соответствии с конкретным вариантом осуществления способа, в котором инжектируется необязательный расширяющий агент, он включает один или более расширяющих агентов, предпочтительно, инертный газ, метилол, метилформиат, пентан, бутан или их смеси. Эти расширяющие агенты являются менее вредными для окружающей среды.
В другом варианте осуществления способа, маточная смесь добавляется в экструдерный узел, предпочтительно, одношнекового экструдера. В одношнековых экструдерах отсутствует диспергирование и перемешивание двухшнековых экструдеров, и, следовательно, маточные смеси будет удобно использовать для усиления диспергирования и перемешивания при добавлении добавок с помощью одношнековых экструдеров. Маточные смеси позволяют переработчику получать или повышать качество вспениваемого пластического материала экономично при осуществлении способа по настоящему изобретению. Дополнительные маточные смеси могут модифицировать различные свойства основного вспениваемого пластического материала, такие как стойкость к ультрафиолетовому излучению, замедление горения, антистатические свойства, смазывающие свойства, противоскольжение, ингибирование коррозии, противомикробные свойства, антиоксидантные свойства, свойства при экструзии или фосфоресценцию. Предпочтительные добавки по настоящему изобретению включают поглотители или отражатели инфракрасного излучения (например, графит), нуклеирующие агенты и замедлителя горения.
В другом варианте осуществления, имеющем преимущества сходные с предыдущим вариантом осуществления, добавка добавляется в экструдерный узел, предпочтительно, в двухшнековый экструдер. Благодаря его благоприятным свойствам диспергирования и сдвигового перемешивания, двухшнековый экструдер может гибко добавлять добавки без необходимости в использовании маточных смесей.
Специалисту в данной области следует понимать, что сочетание объектов различных пунктов формулы изобретения и вариантов осуществления настоящего изобретения является возможным без ограничения настоящего изобретения, до той степени, до которой такие сочетания являются технически выполнимыми. В этом сочетании, объект любого пункта формулы изобретения может объединяться с объектом одного или нескольких других пунктов формулы изобретения. В этом сочетании объектов, объект любого пункта описания способа может объединяться с объектом одного или нескольких других пунктов описания способа или с объектом одного или нескольких гранулированных вспениваемых рециклированных пластических материалов, или экструдированных, формованных и вспененных пластических материалов или пунктов описания формованных изделий из вспененного пластика или с объектом сочетания одного или нескольких пунктов описания способа и пунктов описания материала или изделия. По аналогии, объект любого пункта описания материала или изделия может объединяться с объектом пунктов описания одного или нескольких других материалов или изделий или с объектом одного или нескольких пунктов описания способа или с объектом сочетания одного или нескольких пунктов описания материала или изделия и пунктов описания способа. В качестве примера, объект любого пункта формулы изобретения может объединяться с объектами любого количества других пунктов формулы изобретения, без ограничения, до той степени, до которой такие сочетания являются технически выполнимыми.
Специалисту в данной области следует понимать, что объедение объектов различных вариантов осуществления настоящего изобретения является возможным без ограничения настоящего изобретения. Например, объект одного из упомянутых выше вариантов осуществления способа может объединяться с объектом одного или нескольких других упоминаемых выше вариантов осуществления материалов или, наоборот, без ограничения, постольку, поскольку это является технически выполнимым.
Краткое описание чертежей
Далее настоящее изобретение будет объясняться более подробно со ссылками на различные варианты осуществления настоящего изобретения, а также на чертежи. Схематические чертежи показывают:
Фиг.1 показывает схематический вид пяти вариантов осуществления способа и системы для рециклирования и/или разработки составов вспениваемых пластических материалов посредством получения гранулированного вспениваемого рециклированного пластического материала, экструдированного, формованного и вспененного пластического материала или формованного изделия из вспененного пластика, указанная система содержит экструдерный узел, смесительно-теплообменный узел, насосный узел для расплава, вместе с головкой экструдера, узел гранулирования и/или узел инжекционного формования.
Фиг.2 показывает схематический вид трех вариантов осуществления способа и системы для рециклирования и/или разработки составов вспениваемых пластических материалов посредством изготовления гранулированного вспениваемого рециклированного пластического материала, указанная система содержит экструдерный узел, смесительно-теплообменный узел, насосный узел для расплава и узел гранулирования.
Фиг.3 показывает схематический вид трех вариантов осуществления способа и системы для рециклирования и/или разработки составов вспениваемых пластических материалов посредством изготовления экструдированного, формованного и вспененного пластического материала, указанная система содержит экструдерный узел, смесительно-теплообменный узел, насосный узел для расплава и головку экструдера.
Фиг.4 Вспененные гранулы, имеющие плотность (a) 21 г/л (увеличение=20X) и (b) 11 г/л (увеличение=12X), полученные из гранулированного вспениваемого пластического материала, полученного с помощью одного из вариантов осуществления способа по настоящему изобретению.
Таблица 1
Таблица сравнивает свойства молекулярной массы вспениваемых пластических материалов (EPS) до и после осуществления способа по настоящему изобретению.
Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
Определения
Как используется в описании и формуле изобретения настоящей заявки, должны применяться следующие определения:
обозначения единственного числа в качестве антецедента могут относиться либо к единственному, либо к множественному числу, если только контекст не диктует четко иного.
«Вспениваемый пластический материал» представляет собой пластический материал, содержащий существенное количество расширяющего агента, которое представляет собой количество, детектируемое посредством газовой хроматографии газовой фазы над конденсированной фазой. В некоторых вариантах осуществления, количество расширяющего агента во вспениваемом пластическом материале составляет по меньшей мере 1% масс, предпочтительно, от 4 до 8% масс. Следовательно, вспениваемый пластический материал отличается от вспененного или уже вспененного продукта (содержащего самое большее только низкие уровни остаточного расширяющего агента), полученного после формования или экструзии вспениваемого пластического материала, такого как EPS.
Специалисту в данной области следует понимать, что грануляты вспениваемых пластиков, полученные обычными способами полимеризации из суспензии и пропитки расплава, легко отличимы друг от друга по их внешнему виду и химической композиции.
Грануляты из способа полимеризации из суспензии являются очень близкими по форме к совершенной сфере, в то время как грануляты из способов пропитки расплава представляют собой по форме менее совершенные сферы, поскольку их получают с использованием подводных или стренговых грануляторов. Кроме того, грануляты могут отличаться друг от друга, поскольку грануляты из способов подводного или стренгового гранулирования (способы пропитки расплава) демонстрируют рубленые линии на их поверхности от контакта с лезвием резака или с ножом, в то время как на поверхности гранулятов, полученных посредством способа полимеризации из суспензии, такие рубленые линии отсутствуют.
В дополнение к этому, как известно, используются специальные системы поверхностно-активных веществ для стабилизации гранулята вспениваемого пластика, полученного посредством способа полимеризации из суспензии. Такие поверхностно-активные вещества могут также упоминаться с помощью других терминов, например, как стабилизаторы суспензий, суспендирующие агенты, стабилизаторы или защитные коллоиды. Эти поверхностно-активные вещества обычно используют вместе со стабилизатором (или защитным коллоидом), Пикеринга, как описано в примерах из документа US8173714B2. Альтернативно, они могут использоваться вместе с анионным поверхностно-активным веществом или сами по себе. Важно отметить, что такие системы поверхностно-активных веществ не используются в способе пропитки расплава для получения гранулятов вспениваемых пластиков.
Некоторые репрезентативные системы поверхностно-активных веществ и их компоненты представляют собой «органические суспендирующие агенты, стабилизаторы и анионные поверхностно-активные вещества», описанные в документе US 7825165B2, «стабилизаторы или суспендирующие агенты», описанные в WO2014/009145A1, «защитный коллоид», описанный в DE3331570A11, и «стабилизаторы суспензий и защитные коллоиды», описанные в документе US4036794A1.
По этой причине, грануляты вспениваемых пластиков, полученные посредством способов полимеризации из суспензии и, таким образом, содержащие поверхностно-активные вещества и/или их остатки, являются химически отличными от гранулятов, полученных с помощью способов пропитки расплава, в которых отсутствуют эти поверхностно-активные вещества и/или их остатки. Такие поверхностно-активные вещества и их остатки могут детектироваться с помощью обычных аналитических методов, таких как методы, описанные в «Additives in Polymers: Industrial Analysis and Applications», Jan C. J. Bart, John Wiley & Sons, 2005 (ISBN: 978-0-470-85062-6).
«Расширяющий агент» представляет собой вещество, которое может создавать ячеистую структуру посредством процесса вспенивания в пластическом материале, которая подвергается воздействию отверждения, солидификации или фазового перехода. Он обычно известен как химический или физический пенообразующий агент. В настоящем изобретении, расширяющий агент предпочтительно будет представлять собой физический пенообразующий агент.
«Первый расширяющий агент по существу содержится в гранулированном вспениваемом пластическом материале или используется для формирования либо экструдированого, формованного и вспененного пластического материала, либо формованного изделия из вспененного пластика» означает, что малое количество расширяющего агента будет теряться в способе по настоящему изобретению. В одном из вариантов осуществления, потери расширяющего агента будут меньше чем 1, предпочтительно, чем 0,8, более предпочтительно, чем 0,6, и наиболее предпочтительно, меньше чем 0,5% масс, как измерено по отношению к массе вспениваемого пластического материала, то есть, гранулятов, и по отношению к содержанию первого расширяющего агента, введенного в способ посредством вспениваемого пластического материала в потоке исходных материалов.
Например, в некоторых вариантах осуществления, вспениваемый пластический материал в потоке исходных материалов будет иметь содержание расширяющего агента примерно от 4 примерно до 8, предпочтительно, примерно от 5 примерно до 6% масс, а получаемый гранулированный вспениваемый пластический материал будет иметь содержание расширяющего агента, которое примерно на 0,05 - примерно 0,8% масс ниже, когда поток исходных материалов состоит в основном только из вспениваемого пластического материала, и никаких дополнительных расширяющих агентов в ходе способа не добавляется.
Величина потерь первого расширяющего агента может легко определяться посредством сравнения количества первого расширяющего агента с общим количеством расширяющего агента, присутствующего в гранулированном вспениваемом пластическом материале, полученном с помощью способа, принимая во внимание, например, добавление любого дополнительного расширяющего агента в способ и количество любого невспениваемого пластического материала в потоке исходных материалов и количества добавляемых добавок, и тому подобное. Для вариантов осуществления, в которых продукт непосредственно экструдируется или получается посредством инжекционного формования, количество расширяющего агента может быть измерено посредством отбора образцов расплавленного вспениваемого пластического материала рядом с головкой экструдера или узлом инжекционного формования, например, посредством порта для отбора образцов.
В качестве примера, для измерения композиции расширяющего агента в различных продуктах или в промежуточных образцах можно использовать газохроматографический анализ газа в ячейках, а также его содержание в модифицированных аналитических методах. Конкретно, разработано множество методов экстракции из газовой фазы над конденсированной фазой для капиллярной газовой хроматографии (MHE-CGC), для количественного, точного и быстрого определения летучих компонентов в твердых продуктах, таких как пластики. В частности, ASTM D4526 предлагает Standard Practice for Determination of Volatiles in Polymers by Static Headspace Gas Chromatography. Альтернативно, термогравиметрический анализ, соединенный с FTIR или MS, также можно использовать для количественного анализа летучих веществ в пластиках. Несколько обычных методов количественного анализа летучих частиц, таких как расширяющие агенты, описываются в Additives in Polymers: «Additives in Polymers: Industrial Analysis and Applications», by Jan C. J. Bart, John Wiley & Sons, UK, 2005 (ISBN: 978-0-470-85062-6).
Альтернативно, содержание расширяющего агента может быть измерено опосредовано, посредством измерений плотности гранулированного вспениваемого пластического материала, экструдированного, формованного и вспененного пластического материала или формованных изделий из вспененного пластика, изготовленных с помощью способа по настоящему изобретению. Такие плотности будут измеряться в соответствии либо с ISO 845, либо с ASTM D1622. Плотности этих продуктов могут затем сравниваться с плотностями продуктов, полученных с помощью способов, в которых в качестве потоков исходных материалов используются только первичные невспениваемые пластические материалы и к которым добавляют известные количества расширяющего агента. В дополнение к этому, содержание расширяющего агента может быть также измерено опосредовано, посредством измерения вязкости расплава в экструдерном узле или в других точках в системе и сравнения этих величин с вязкостями расплава сравнимых первичных невспениваемых пластических материалов при сравнимых условиях способа по отношению к температуре, давлению и времени, и тому подобное, в который добавляются известные количества расширяющего агента.
Следует понимать, что on-line методы спектроскопии в ближней инфракрасной области (NIR) для контроля содержания пенообразующего агента в полимерных шариках являются известными. Например, в документе EP 1752236 B1 описаны такие методы контроля содержания пенообразующего агента для полимерных шариков, используемых для получения структур в способе налива с потерей пены. Следовательно, в одном из вариантов осуществления, on-line измерения NIR можно использовать для измерения и контроля содержания расширяющего агента, например, в потоке 101 исходных материалов и/или в расплавленном вспениваемом пластическом материале 110, так что добавление дополнительного расширяющего агента 80 может быть осуществлено для обеспечения достижения указанного уровня в гранулированном вспениваемом пластическом материале 130, или оно может использоваться для формирования либо экструдированного, формованного и вспененного пластического материала 140, либо формованного изделия 150 из вспененного пластика. В альтернативных вариантах осуществления, содержание расширяющих агентов может измеряться опосредовано и контролироваться посредством реометрических измерений on-line.
В настоящем изобретении, содержание первого расширяющего агента, содержащегося во вспениваемом пластическом материале (например, до, во время или после осуществления способа по настоящему изобретению), определяется как содержание, как определено посредством газовой хроматографии газовой фазы над конденсированной фазой.
«Маточная смесь» в настоящей заявке определяется как твердая (гранулы или сухая смесь) или жидкая добавка для вспениваемого пластического материала, используемая для придания конкретных свойств вспениваемому пластическому материалу (добавочная маточная смесь). Таким образом, маточная смесь, как правило, представляет собой концентрированную смесь добавок, инкапсулированную во время термического процесса в смоле носителе, которая затем охлаждается и гранулируется. Маточные смеси находят применения при получении и повышения качества пластических материалов.
Численные значения в настоящей заявке относятся к средним значениям. Кроме того, если не указано противоположного, численные значения, как понимается, должны включать численные значения, которые становятся такими же при сведении к такому же количеству значащих цифр, и численные значения, которые отличаются от сформулированного значения меньше чем на ошибку эксперимента обычной методики измерений типа, описанного в настоящей заявке для определения значения.
Способ или система для рециклирования вспениваемых материалов означает, что продукт способа или продукт, полученный с помощью системы, содержит по меньшей мере часть рециклированных вспениваемых материалов. Рециклированный вспениваемый материал содержит первый расширяющий агент, и, как правило, представляет собой материал, не соответствующий техническим требованиям (например, слишком малые или слишком большие импрегнированные гранулы). В любом случае рециклированный вспениваемый материал уже содержит первый расширяющий агент, и он, как правило, будет находиться в форме гранулята или гранул. Первый расширяющий агент не является как-либо ограниченным, и он, как правило, будет представлять собой обычный физический пенообразующий агент, такой как CFC (например, CFC-11), HCFC (например, HCFC-22, HCFC-142b, HCFC-134a или HFC-365mfc), HCC, HFC, углеводороды (например, изобутен, бутан, пентан, изопентан или циклопентан), метилформиат, метилол, вода, азот, CO2 или их сочетания. Вспениваемый пластический материал в потоке исходных материалов будет, как правило, содержать от 1 до 10, предпочтительно, от 2 до 9, более предпочтительно, от 5 до 8% масс физического пенообразующего агента. Таким образом, рециклированный вспениваемый материал представляет собой часть потока исходных материалов для способа и системы.
В различных вариантах осуществления, промежуточные продукты, продукт способа или продукт, полученный с помощью системы (то есть, расплавленный вспениваемый материал, отфильтрованный расплавленный вспениваемый материал, гранулированный вспениваемый материал, или экструдированный, формованный и вспененный пластический материал, в зависимости от конкретных стадий способа и узлов системы), будет содержать по меньшей мере 25, предпочтительно, 50, более предпочтительно, 75, еще более предпочтительно, 90% масс продукта в виде рециклированного вспениваемого материала, наиболее предпочтительно, по существу весь он состоит из продукта в виде рециклированного вспениваемого материала. По существу это означает, что все % массовые компонента смолы продукта получены из рециклированного материала, пренебрегая, таким образом, вкладом добавок и/или расширяющих агентов, и тому подобное.
Способ или система для получения вспениваемых пластических материалов означает, что продукт способа или продукт, полученный с помощью системы, содержит по меньшей мере часть существующих ранее вспениваемых материалов, таких как те, которые получены посредством обычного способа из суспензии для EPS. Таким образом, один из вариантов осуществления относится к повышению качества существующим ранее исходным материалам из вспениваемого материала с введением повышающих ценность и/или функциональных добавок. Следовательно, существующий ранее вспениваемый материал представляет собой исходные материалы для способа и системы. В любом случае, существующий ранее вспениваемый материал уже содержит расширяющий агент, и он будет, как правило, иметь форму гранулята или гранул. В различных вариантах осуществления, промежуточные продукты или продукт способа или продукт, полученный с помощью системы (то есть расплавленный вспениваемый материал, отфильтрованный расплавленный вспениваемый материал, гранулированный вспениваемый материал или экструдированный, формованный и вспененный пластический материал, в зависимости от конкретных стадий способа и узлов системы), будет содержать по меньшей мере 50, предпочтительно, 60, более предпочтительно, 75, еще более предпочтительно, 90% масс продукта в виде рециклированного вспениваемого материала, наиболее предпочтительно, по существу весь будет состоять из продукта в виде существующего ранее вспениваемого материала. По существу весь означает, что все % массовые компонента смолы продукта получены из существующего ранее вспениваемого материала, пренебрегая, таким образом, вкладом добавок и/или расширяющих агентов, и тому подобное.
Как обсуждалось ранее, особенность способа по настоящему изобретению, полное рециклирование только лишь рециклированных исходных материалов из вспениваемых пластических материалов и/или разработка состава или повышение качества исходных материалов из существующих ранее материалов гранулятов вспениваемых пластиков только с очень небольшими потерями расширяющего агента, следовательно, делает возможным преимущественное использование общего более низкого профиля температуры обработки и температуры расплава. Это связано с тем, что присутствие первого расширяющего агента 81 действует для понижения вязкости расплавленного пластического материала в экструдерном узле 10, и становятся возможны более мягкие профили температуры и более низкие максимальные температуры расплава. В определенных вариантах осуществления может быть удобным измерение относительной вязкости расплава в экструдерном узле 10 посредством on-line реометра, соединенного непосредственно с экструдерном узлом 10 посредством порта, такого как стандартный порт M18.
Специалисту в данной области следует понимать, что возможны сочетания как рециклирования, так и разработки состава вспениваемых пластических материалов, в которых используют потоки исходных материалов как из рециклированного вспениваемого материала, так и из существующих ранее исходных материалов из вспениваемого материала. Отличие указанного способа и системы в обсуждаемых выше различных вариантах осуществления заключается в том, что существенная часть или даже по существу все исходные материалы содержат первый расширяющий агент 81. Поэтому многие из этих вариантов осуществления будут требовать добавления малого количества дополнительного расширяющего агента 80 или вообще его не требовать.
Тем не менее, в некоторых вариантах осуществления, дополнительный расширяющий агент 80 будет добавляться, например, для увеличения нагрузки расширяющего агента в расплавленном вспениваемом пластическом материале 110, например, при повышении качества, или при получении исходных материалов для применения, требующего более высокой нагрузки расширяющего агента, или потому, что некоторая часть расширяющего агента теряется из вспениваемого пластического материала 100 из-за хранения в течение более продолжительного времени и/или из-за более высоких температур перед началом осуществления способа по настоящему изобретению. В некоторых из этих вариантов осуществления, вязкость расплава будет отслеживаться on-line, и дополнительный расширяющий агент 80 будет добавляться в количестве, достаточном для поддержания постоянной желаемой вязкости расплава. Дополнительный расширяющий агент 80 не является как-либо ограниченным, и предпочтительно, он будет представлять собой физический пенообразующий агент. В различных вариантах осуществления он будет таким же, как первый расширяющий агент 81, или отличным от него. В некоторых вариантах осуществления, он предпочтительно не будет представлять собой CFC, HCFC, HCC или HFC из-за соображений, связанных с окружающей средой.
Фиг.1 показывает схематический вид трех вариантов осуществления способа и системы 1 для рециклирования и/или разработки составов вспениваемых пластических материалов посредством получения расплавленного вспениваемого материала 110, который затем гранулируется, экструдируется или формуется под давлением. Эти конкретные варианты осуществления системы 1 содержат только один экструдерный узел 10, смесительно-теплообменный узел 20 и насосный узел 50 для расплава и либо узел 40 гранулирования, головку 90, либо узел 95 инжекционного формования. Таким образом, во всех этих вариантах осуществления нет необязательного добавления необязательного расширяющего агента 80 посредством необязательного дозирующего устройства 70 для расширяющего агента. В дополнение к этому, вариант осуществления на Фиг.1 (b) включает добавление добавки 210 в двухшнековый экструдер 12, а вариант осуществления на Фиг.1 (c) включает одношнековый экструдер 14.
В варианте осуществления на Фиг.1 (d), расплавленный вспениваемый пластический материал 110 вводится в узел 95 инжекционного формования посредством буферной системы 96. В варианте осуществления на Фиг.1 (e), расплавленный вспениваемый пластический материал 110 сначала гранулируется с получением 130 гранулируемого вспениваемого пластического материала, который затем вводится в off-line узел 95 инжекционного формования.
Способ и система по настоящему изобретению не являются как-либо ограниченными, если не утверждается иного. Способы и системы для получения вспениваемых полимеров, а также их применения, хорошо известны и описаны, например, в Handbook of Polymer Foams edited by D. Eaves, Rapra Press of Shawbury, UK, 1 January 2004 (ISBN 1-85957-388-6), и в Handbook of Polymeric Foams and Foam Technology, 2nd edition, D. Klempner, V. Sendijarevic and R. M. Aseeva, Hanser Gardner Publ., Munich, DE, April 2004 (ISBN 1-56990-336). Дополнительные описания способов получения гранулятов вспениваемых полимеров находятся в документах US4243717; US5000891 и US4606873.
Если конкретно не указано иного, способ по настоящему изобретению может включать стадии и использование полимеров и исходных материалов, как является обычным и известным в данной области. Стадии обработки могут включать сушку, измельчение, перемешивание, введение, перенос, гомогенизацию и приготовление. Полимеры, используемые в качестве исходных материалов для получения расплавленного вспениваемого материала 110, включают полистирол, полиолефины, такие как полиэтилен или полипропилен, полиуретаны, этиленвиниловый спирт, поливиниловый спирт, поликапролактон, полимолочную кислоту, крахмал, полиэтилентерефталат, полибутилентерефталат, полибутилентерефталат эластомер, полициклогексантерефталат, полиэтиленнафталат, технологические термопластики, такие как поликарбонат или полифениленоксид, или их смеси и/или их сополимеры.
Добавки для использования в способе и системе по настоящему изобретению включают добавки для уменьшения трения (агенты для улучшения проскальзывания), антиоксидант, светостабилизатор, противоблокирующий агент, антистатик, средство против запотевания/смачивания, технологические добавки для диспергирования, технологические стабилизаторы, поглотитель инфракрасного излучения, отражатель инфракрасного излучения и поглотители УФ излучения на основе наночастиц. Таким образом, расплавленный вспениваемый пластический материал 110, отфильтрованный расплавленный вспениваемый пластический материал 120, гранулированный вспениваемый пластический материал 130 и экструдированный, формованный и вспененный пластический материал 140 могут также содержать в эффективных количествах обычные добавки, такие как красители, наполнители, стабилизаторы, замедлители горения, синергисты, нуклеирующие агенты, смазывающие вещества, антистатические агенты, пигменты, углеродную сажу, графит, алюминий, неорганические частицы, частицы с низкой теплопроводностью и воски. Такие добавки могут добавляться с помощью боковых потоков, таким образом, делая возможным обработку жидких и твердых добавок, а также маточных смесей. Необходимая гомогенизация для однородного распределения добавок в продукте может благоприятно достигаться посредством использования статических смесителей.
Таким образом, в вариантах осуществления способа по настоящему изобретению, расплавленный вспениваемый пластический материал 110 или отфильтрованный расплавленный вспениваемый пластический материал 120, который может быть получен, а предпочтительно, получается, в ходе способа, предпочтительно содержит одну или более добавок, более предпочтительно по меньшей мере одно соединение замедлителя горения и по меньшей мере одно соединение из группы, состоящей из стабилизатора расплава, синергиста, отражателя инфракрасного излучения, поглотителя инфракрасного излучения, пигмента, нуклеирующего агента и воска. Эти полученные вспениваемые расплавленные пластические материалы затем впоследствии гранулируются, экструдируются или формуются под давлением опосредовано или непосредственно.
Специалисту в данной области следует понимать, что гранулированный вспениваемый пластический материал 130, который может быть получен, а предпочтительно, получается с помощью способа по настоящему изобретению, предпочтительно содержит одну или более добавок, более предпочтительно по меньшей мере одно соединение замедлителя горения и по меньшей мере одно соединение из группы, состоящей из стабилизатора расплава, синергиста, отражателя инфракрасного излучения, поглотителя инфракрасного излучения, пигмент, нуклеирующего агента и воска, где вспениваемый пластический материал 100 в потоке 101 исходных материалов получается из способа полимеризации из суспензии, он является легко отличимым от гранулированных вспениваемых пластических материалов, известных в данной области. Это связано с тем, что эти гранулированные вспениваемые пластические материалы в этом варианте осуществления будут иметь характеристики, как для подводного гранулирования, такие как менее совершенная сферическая форма, вместе с присутствием рубленых линий на их поверхности, в сочетании с химической сигнатурой способа полимеризации из суспензии, такой как детектируемый компонент системы поверхностно-активных веществ или ее остаток. Таким образом, визуальное наблюдение рубленых линий на поверхности вместе с детектированием компонента системы поверхностно-активных веществ или ее остатка с помощью методов аналитической химии, может использоваться для идентификации уникального гранулированного вспениваемого пластического материала 130 по настоящему варианту осуществления.
Система по настоящему изобретению может включать узлы, подузлы и вспомогательные устройства, как является обычным и известным в области экструзии, включая насосы, бункеры, устройства для введения исходных материалов, теплообменники, статические смесители, блендеры, устройства для подачи жидкости под давлением, системы контроля, электрические источники питания, устройства для подачи нагревающей жидкости и распределительные устройства, насосы, клапаны, трубы, линии, резервуары, барабаны, танки и сенсоры для измерения таких параметров как поток, температура, давление и уровень. Способ и систему по настоящему изобретению может быть удобным контролировать посредством компьютерного интерфейса, снабженного соответствующими сенсорами. Системы экструзии и их компоненты, и способы работы известны, например, из Extrusion: The Definitive Processing Guide ТВ Handbook, by H.F. Giles Jr, E.M. Mount III, J.R. Wagner, Jr, William Andrews of Norwich, NY, 2005 (ISBN 0-8155-1473-5).
Экструдерный узел 10 не является как-либо ограниченным, и он может представлять собой замесочную машину для расплава, одношнековый экструдер 14, как на Фиг.1 (c), или двухшнековый экструдер 12, как на Фиг.1 (b). Как показано на Фиг.1 (b), способ может включать стадию, на которой добавка 210 добавляется в экструдерный узел 10, предпочтительно, двухшнекового экструдера 12.
Смесительно-теплообменный узел 20 не является как-либо ограниченным, и он может представлять собой теплообменник трубчато-оболочечного типа, теплообменник с прямым контактом, спиральный теплообменник, предпочтительно, он может представлять собой трубчатый теплообменник с элементами смесителя и плоским профилем потока, такой как статический смеситель-охладитель Sulzer SMR.
Насосный узел 50 для расплава не является как-либо ограниченным, и он, например, может представлять собой одно- или двухосный насос с шестеренчатым приводом. Он функционирует, обеспечивая необходимое повышение давления, чтобы сделать возможным необязательное фильтрование расплава и гранулирование при очень низком потреблении энергии. Специалисту в данной области следует понимать, что положение насосного узла 50 для расплава, как правило, будет определяться типом используемого экструдера (то есть тем, одношнековый он или двухшнековый), а также размером системы. Следовательно, предпочтительный вариант осуществления на Фиг.1b должен включать двухшнековый экструдер 12 с дополнительным портом 210, смеситель-теплообменник 20, насосный узел 50 для расплава и узел 40 гранулирования или головку 90. Предпочтительный вариант осуществления на Фиг.1c должен включать второй насосный узел 50 для расплава, расположенный ниже по потоку одношнекового экструдера 14. Подобным же образом, предпочтительные варианты осуществления других систем, на основе одношнековых экструдеров 14 (например, фигуры 2c и 3c) должны иметь второй насосный узел 50 для расплава, расположенный ниже по потоку одношнекового экструдера 50.
В способе и системе по настоящему изобретению, типичные температуры в экструдерном узле 10 будут составлять от минимальных температур расплава и по меньшей мере примерно до 110, предпочтительно, до 120, более предпочтительно, до 140, наиболее предпочтительно, до 150°C. Температуры расплава в смесителе-теплообменнике, как правило, будут составлять примерно от 150 примерно до 200, предпочтительно, примерно от 155 примерно до 190, более предпочтительно, примерно от 160 примерно до 180°C. Во многих вариантах осуществления, температура расплава в смесителе-теплообменнике 20 будет примерно такой же, как в экструдерном узле 10, а предпочтительно, меньше. Разница между максимальной температурой расплава в экструдерном узле 10 и максимальной температурой расплава в смесительно-теплообменном узле 20 будет составлять от 0 до 15°C. Отмечено, что температуру расплава может быть удобно измерять посредством обычных утапливаемых в расплав термопар, например, часто устанавливаемых в цилиндре экструдера, но по случаю устанавливаемых и в обойме мундштука.
Кроме того, варианты осуществления на Фиг.1 могут необязательно содержать дополнительные узлы и устройства и стадии (не показаны) при получении расплавленного вспениваемого материала. Такие необязательные особенности системы и стадии способа могут включать: один или более необязательных статических смесительных узлов 60 для необязательного дополнительного перемешивания расплавленного вспениваемого пластического материала 110; необязательное дозирующее устройство 70 для расширяющего агента, воплощенное таким образом, чтобы инжектировать необязательный расширяющий агент 80 в экструдерный узел 10 и/или в один из необязательных статических смесительных узлов 60 или перед ними; необязательный узел 30 фильтрования расплава для необязательного фильтрования расплавленного вспениваемого пластического материала 110 с формированием отфильтрованного расплавленного вспениваемого материала 120.
Отмечено, что варианты осуществления на Фиг.1 продолжаются дальше до узла 40 гранулирования, такого как подводный гранулятор, для получения вспениваемых гранулятов, или как стренговый гранулятор, для получения вспененных стренгов, или до головки 90, для получения вспененных трубок, пластинок или других форм, или они могут продолжаться опосредовано или непосредственно до системы 95 инжекционного формования для опосредованного (off-line) или даже непосредственного изготовления вспененных изделий во встроенном и непрерывном или полунепрерывном способе.
Фиг.2 иллюстрирует три примера вариантов осуществления способа и системы для получения гранулированного вспениваемого пластического материала 130. Таким образом, все эти варианты осуществления содержат узел 40 гранулирования для получения гранулированного вспениваемого пластического материала 130 из отфильтрованного расплавленного вспениваемого пластического материала 120. Кроме того, они иллюстрируют, что может присутствовать необязательный узел 30 фильтрования расплава для осуществления необязательного фильтрования расплавленного вспениваемого пластического материала 110 с формированием отфильтрованного расплавленного вспениваемого 120 материала. В примерах вариантов осуществления (a)-(c) имеется добавление необязательного дополнительного расширяющего агента 80 посредством необязательного дозирующего устройства 70 для расширяющего агента. В варианте осуществления (a), добавление дополнительного расширяющего агента 80 осуществляется в экструдерный узел 10, а в варианте осуществления (b), добавление осуществляется в двухшнековый экструдер 12.
В варианте осуществления (c) на Фиг.2, дозирующее устройство 70 для расширяющего агента воплощается таким образом, чтобы оно инжектировало необязательный дополнительный расширяющий агент 80 как в статический смесительный узел 60, так и перед ним, в частности, в первый статический смесительный узел 61, причем в первом статическом смесительном узле 61 осуществляется стадия диспергирования, и он подвергает смесь воздействию интенсивного перемешивания; и во втором статическом смесительном узле 62 осуществляется стадия удерживания, и он подвергает смесь воздействию менее интенсивного перемешивания (гомогенизации), чем в первом 61 статическом смесительном узле. Фиг.2 (b) иллюстрирует, что необязательный статический(-ие) смесительный(-ые) узел(-ы) 60 может альтернативно использоваться просто для обеспечения дополнительного перемешивания расплавленного вспениваемого пластического материала 110, и необязательный дополнительный расширяющий агент 80 может добавляться раньше, как в настоящем варианте осуществления, или даже вообще не добавляться (не показано).
Варианты осуществления на Фиг.2 иллюстрируют также, что либо насосный узел 50 для расплава может располагаться выше по потоку от смесительно-теплообменного узла 20 и ниже по потоку от экструдерного узла 10, как на Фиг.2 (a), либо насосный узел 50 для расплава может располагаться ниже по потоку от смесительно-теплообменного узла 20 и выше по потоку от узла 40 гранулирования (или альтернативно, головки 90 или узла 95 инжекционного формования), как на Фиг.2 (b) и (c).
Фиг.3 иллюстрирует три примера вариантов осуществления способа и системы для получения экструдированного, формованного и вспененного пластического материала 140. Таким образом, все эти варианты осуществления включают головку 90 для получения экструдированного, формованного и вспененного пластического материала 140, либо из отфильтрованного расплавленного вспениваемого пластический материал 120, либо из расплавленного вспениваемого пластического материала 110. Головка 90 не является как-либо ограниченной, и она может представлять собой головку экструдера с боковым отводящим каналом типа листа, для листовых продуктов, плоскощелевую головку экструдера или кольцевую головку экструдера, для пленочных продуктов, кольцевую головку экструдера, для труб и трубопроводов, экструзионную головку экструдера с открытым или закрытым профилем или головку экструдера для совместной экструзии. Фильеры и их конструкции описаны, например, в «Design of Extrusion Dies» by M.M. Kostic and L.G. Reifschneider, Encyclopedia of Chemical Processing, 2006, Taylor & Francis (DOI: 10.1081/E-ECHP-120039324).
Как и в вариантах осуществления на Фиг.2, варианты осуществления на Фиг.3 (a) и (b) иллюстрируют добавление дополнительного расширяющего агента 80 посредством дозирующего устройства 70 для расширяющего агента в двухшнековой экструдер 12 или в первый статический смеситель 61, соответственно. Варианты осуществления на Фиг.3 (b) и (c) иллюстрируют, что способ и система по настоящему изобретению может содержать несколько насосных узлов 50 для расплава, и вариант осуществления на Фиг.3 (c) иллюстрирует, что маточная смесь 200 может добавляться в экструдерный узел 10, предпочтительно, в одношнековый экструдер 14.
Примеры
Следующие далее примеры приводятся, чтобы снабдить специалистов в данной области подробным описанием того, как именно оцениваются способы, расплавленный вспениваемый пластический материал 110, гранулированный вспениваемый пластический материал 130, экструдированный, формованный и вспененный пластический материал 140 и формованное изделие 150 из вспененного пластика, и применение, заявляемое в настоящем документе, и они не предназначаются для ограничения рамок, в которых авторы рассматривают их изобретение.
Во всех примерах, газохроматографический метод для газовой фазы над конденсированной фазой используют для количественного определения содержания расширяющего агента в различных потоках исходных материалов, а также в получаемом гранулированном вспениваемом пластическом материале. В некоторых примерах, свойства молекулярной массы получаемого гранулированного вспениваемого пластического материала характеризуют посредством измерения ГПХ. Абсолютная молекулярная масса PS после обработки измеряется в тетрагидрофуране (ТГФ) с помощью гель-проникающей хроматографии (ГПХ) с использованием Malvern GPCmax (Malvern Instruments Ltd., UK) с двумя полярными колонками I-MBHMW 3078 и полярной органической предварительной колонкой I-Guard 0748 и с тройным детектором (коэффициент преломления, рассеяние света и вискозиметр). Растворенные образцы (4 мг/мл) фильтруют (PTFE шприц-фильтр ChromafilXtra, размер пор 0,45 мкм) перед инжектированием. THF, сорта для ВЭЖХ, 99,9%, со стабилизатором, покупают от Sigma Aldrich; их используют, как получено. Viscotek TDAmax сначала калибруют с помощью полистирольного (PS) стандарта с узким распределением размеров и проверяют с помощью PS контроля с широким распределением размеров; ошибка при измерении Mn и Mw PS составляет ниже 5%.
Пример 1
В этом примере используется система 1, содержащая двухшнековый экструдер 12, снабженный гравиметрическим дозирующим оборудованием и портом для инжектирования пентана, первый и второй узлы 61 и 62 статических смесителей, теплообменник типа SMR в качестве смесительно-теплообменного узла 20, два насоса 50 для расплава, перепускной клапан, предохранительный фильтр в качестве узла 30 фильтрования расплава и систему подводного гранулятора в качестве узла 40 гранулирования. Поток 101 исходных материалов состоит в основном из EPS, содержащего приблизительно 5,4% масс пентана и нуклеирующие агенты, в качестве вспениваемого пластического материала 100. Наблюдаются потери пентана приблизительно 0,4% масс в гранулированном вспениваемом пластическом материале 130, который имеет содержание пентана примерно 5% масс, когда не добавляется дополнительного расширяющего агента. В части опыта подтверждается, что содержание пентана может повышаться, когда добавку пентана инжектируют в двухшнековый экструдер 12.
Пример 2
В этом примере используется другая система 1, также содержащая двухшнековый экструдер 12, снабженный гравиметрическим дозирующим оборудованием и портом для инжектирования пентана, первый и второй узлы 61 и 62 статических смесителей, теплообменник типа SMR в качестве смесительно-теплообменного узла 20, два насоса 50 для расплавов, перепускной клапан, предохранительный фильтр в качестве узла 30 фильтрования расплава и систему подводного гранулятора в качестве узла 40 гранулирования. Поток 101 исходных материалов состоит в основном из EPS, содержащего приблизительно 6% масс пентана и нуклеирующие агенты, в качестве вспениваемого пластического материала 100. Этот рециклируемый материал дополнительно подготавливается посредством добавления 3,5% масс поглотителя инфракрасного излучения. Общая температура расплава контролируется, чтобы она находилась в пределах между 170°C и 172°C. При этой обработке наблюдаются потери пентана, составляющие приблизительно 0,8-0,6% масс пентана, и таким образом, гранулируемый вспениваемый пластический материал 130 имеет содержание пентана примерно от 5,2 примерно до 5,4% масс. Гомогенное диспергирование поглотителя инфракрасного излучения подтверждается с помощью оптической микроскопии, и получаются микрогранулы со средним размером шарика примерно 1,4 мм.
Пример 3
В этом примере используется система 1, содержащая двухшнековый экструдер 12, снабженный гравиметрическим дозирующим оборудованием, охладитель типа SMR в качестве смесительно-теплообменного узла 20, один насос 50 для расплава, перепускной клапан, узел 30 фильтрования расплава и система подводного гранулятора в качестве узла 40 гранулирования. Поток 101 исходных материалов состоит в основном из EPS, содержащего приблизительно 5% масс пентана, нуклеирующие агенты и антистатическое покрытие, в качестве вспениваемого пластического материала 100. Это рециклируемый материал дополнительно подготавливается посредством добавления 3% масс поглотителя инфракрасного излучения. Температура расплава в экструдере оптимизируется, чтобы она находилась в пределах между 165 и 171°C, в перепускном клапане, в пределах между 152 и 154°C, и таким образом, может быть получена конечная температура расплава от 152 до 154°C. Гомогенное диспергирование поглотителя инфракрасного излучения подтверждается с помощью оптической микроскопии.
Пример 4
В этом примере используется другая система 1, содержащая двухшнековый экструдер 12, снабженный гравиметрическим дозирующим оборудованием, охладитель типа SMR в качестве смесительно-теплообменного узла 20, один насос 50 для расплава, перепускной клапан, узел 30 фильтрования расплава и система подводного гранулятора в качестве узла 40 гранулирования. Поток 101 исходных материалов состоит в основном из EPS, содержащего приблизительно 5-8% масс расширяющего агента и 2-4% масс замедлителя горения, в качестве вспениваемого пластического материала 100. Этот рециклируемый материал дополнительно подготавливается посредством добавления 0,2% масс нуклеирующего агента и 4% масс поглотителя инфракрасного излучения. Способ является стабильным в течение опыта, продолжающегося приблизительно 12 часов, и общая температура расплава контролируется, чтобы она находилась в пределах примерно между 150°C и примерно 155°C. Наблюдаются потери расширяющего агента приблизительно 0,2-0,5% масс в гранулированном вспениваемом пластическом материале 130. Гомогенное диспергирование поглотителя инфракрасного излучения подтверждается с помощью оптической микроскопии, и получаются микрогранулы со средним размером шариков в пределах между примерно 1,35 и примерно 1,6 мм.
Затем эти микрогранулы расширяются с использованием обычного коммерческого оборудования для предварительного вспенивания до плотностей 21 г/л и 11 г/л (Фиг.4). Таким образом, этот пример демонстрирует, что рециклируемый EPS может успешно перерабатываться в качестве потока 110 исходных материалов с использованием способа по настоящему изобретению для получения гранулированного вспениваемого пластического материала 130, который может успешно расширяться и формоваться с использованием обычного коммерческого оборудования и условий обработки, с получением вспененных и формованных продуктов по существу идентичных продуктам, полученным из «первичного» EPS.
Таблица 1 представляет собой обзорную таблицу, сравнивающую свойства молекулярной массы некоторых вспениваемых пластических материалов (EPS) до и после осуществления способа по настоящему изобретению. Можно увидеть, что деградация вспениваемого пластического материала при обработке для рециклирования EPS является минимальной, и степень уменьшения молекулярной массы и уширения коэффициента полидисперсности полимера зависит от используемых условий обработки. Условия обработки, такие как температура и сдвиг, могут контролироваться для ограничения деградации материала, в частности, в присутствии замедлителя горения, делая при этом возможным превосходное диспергирование добавок, таких как нуклеирующие агенты или поглотители/отражатели инфракрасного излучения. Описываемая система 1 может благоприятным образом работать для предотвращения деградации замедлителя горения, присутствующего в рециклируемых исходных материалах вспениваемого пластического материала и/или замедлителя горения, который дозируется в качестве добавки.
Хотя приведены различные варианты осуществления для целей иллюстрации, предшествующее описание не должно рассматриваться как ограничивающее объем изобретения. Соответственно, различные модификации, адаптации и альтернативы могут осуществляться специалистом в данной области без отклонения от его сущности и объема.
Список ссылочных позиций
1 Система
10 Экструдерный узел
12 Двухшнековый экструдер
14 Одношнековый экструдер
20 Смесительно-теплообменный узел
25 Узел дегазификации
30 Необязательный узел фильтрования расплава
40 Узел гранулирования
50 Насосный узел для расплава
60 Необязательный статический смесительный узел
61 Первый статический смесительный узел
62 Второй статический смесительный узел
70 Дозирующее устройство для расширяющего агента
80 Дополнительный расширяющий агент
81 Первый расширяющий агент
90 Головка экструдера
95 Узел инжекционного формования
96 Буферная система
100 Вспениваемый пластический материал
101 Поток исходных материалов
110 Расплавленный вспениваемый пластический материал
120 Отфильтрованный расплавленный вспениваемый пластический материал
130 Гранулированный вспениваемый пластический материал
140 Экструдированный, формованный и вспененный пластический материал
150 Формованное изделие из вспененного пластика
200 Маточная смесь
210 Добавка.
Таблица 1
Материал | Замедлитель горения | Условия обработки | Содержание добавки, поглощающей инфракрасное излучение | Изменение Mn | Изменение Mw | Изменение Mw/Mn |
[%] | [%] | [%] | [%] | |||
EPS 2 | да | низкая производительность; низкий сдвиг | 4 | -19 | -10 | 14 |
EPS 1 | нет | низкая производительность; более высокий сдвиг | 3 | -35 | -15 | 33 |
EPS 1 | нет | более высокая производительность; более высокий сдвиг | 3 | -28 | -14 | 22 |
EPS 3 | нет | низкая производительность; низкий сдвиг, дополнительные элементы для смешивания | 3,5 | -26 | -16 | -4 |
Claims (27)
1. Способ получения вспениваемых пластических материалов с использованием системы (1), содержащей следующие узлы в сообщении по текучей среде друг с другом и в следующей последовательности:
- экструдерный узел (10),
- смесительно-теплообменный узел (20),
система (1) дополнительно содержит насосный узел (50) для расплава также в сообщении по текучей среде с указанными ранее узлами (10, 20),
при этом насосный узел (50) для расплава расположен выше по потоку от смесительно-теплообменного узла (20) и ниже по потоку от экструдерного узла (10), либо насосный узел (50) для расплава расположен ниже по потоку смесительно-теплообменного узла (20),
указанный способ включает в себя этапы, на которых:
расплавляют поток (101) исходных материалов, содержащих вспениваемый пластический материал (100), содержащий первый расширяющий агент (81), в экструдерном узле (10) с формированием расплавленного вспениваемого пластического материала (110),
охлаждают расплавленный вспениваемый пластический материал (110) в смесительно-теплообменном узле (20);
управляют давлением расплава расплавленного вспениваемого пластического материала (110) посредством насосного узла (50) для расплава,
а впоследствии, либо:
(i) осуществляют гранулирование расплавленного вспениваемого пластического материала (110) посредством узла (40) гранулирования с формированием гранулированного вспениваемого пластического материала (130),
(ii) экструдируют расплавленный вспениваемый пластический материал (110) посредством головки (90) до контролируемого пониженного давления, предпочтительно, до атмосферного давления, с получением экструдированного, формованного и вспененного пластического материала (140), либо
(ii) осуществляют инжекционное формование расплавленного вспениваемого пластического материала (110) посредством узла (95) инжекционного формования с формированием формованного изделия (150) из вспененного пластика,
отличающийся тем, что вспениваемый пластический материал (100) содержит по меньшей мере 40%, более предпочтительно, 60%, еще более предпочтительно, 90 мас.%, а наиболее предпочтительно весь поток (101) исходных материалов, при этом система (1) не содержит узла (25) дегазификации, причем первый расширяющий агент (81) не удаляется посредством дегазирования во время обработки расплава в системе (1), так что первый расширяющий агент (81) по существу содержится в гранулированном вспениваемом пластическом материале (130) или используется для образования либо экструдированного, формованного и вспененного пластического материала (140), либо формованного изделия (150) из вспененного пластика.
2. Способ по п. 1, в котором дозирующее устройство (70) для расширяющего агента отсутствует в системе (1), причем добавление дополнительного расширяющего агента (80) не осуществляют.
3. Способ по п. 1 или 2, в котором система (1) дополнительно содержит один или более статических смесительных узлов (60), и осуществляется дополнительное перемешивание расплавленного вспениваемого пластического материала (110) посредством статического(-их) смесительного(-ых) узла(-ов) (60),
при этом предусмотрен узел (30) фильтрования расплава, и фильтрование расплавленного вспениваемого пластического материала (110) посредством узла (30) фильтрования расплава для формирования отфильтрованного расплавленного вспениваемого материала (120) осуществляют перед гранулированием, экструзией или инжекционным формованием.
4. Способ по п. 1, в котором присутствует дозирующее устройство (70) для расширяющего агента, причем осуществляют добавление дополнительного расширяющего агента (80) посредством дозирующего устройства (70) для расширяющего агента.
5. Способ по п. 4, в котором дозирующее устройство (70) для расширяющего агента выполнено с возможностью впрыска дополнительного расширяющего агента (80) в экструдерный узел (10).
6. Способ по п. 4, в котором статический(-ие) смесительный(-ые) узел(-ы) (60) присутствует(-ют), причем осуществляют дополнительное перемешивание расплавленного вспениваемого пластического материала (110) посредством статического(-их) смесительного(-ых) узла(-ов) (60), при этом дозирующее устройство (70) для расширяющего агента выполнено с возможностью впрыска дополнительного расширяющего агента (80) в статический(-ие) смесительный(-ые) узел(-ы) (60) и/или перед ним.
7. Способ по п. 6, в котором предусмотрено по меньшей мере два статических смесительных узла (60), причем в первом статическом смесительном узле (61) осуществляют этап диспергирования, на котором подвергают смесь воздействию интенсивного перемешивания; при этом во втором статическом смесительном узле (62) осуществляют этап удерживания, на котором подвергают смесь воздействию менее интенсивного перемешивания, чем в первом статическом смесительном узле (61).
8. Способ по любому из пп. 4-7, в котором вводят дополнительный расширяющий агент (80), который содержит инертный газ, метилол, метилформиат, пентан, бутан или их смеси.
9. Способ по любому из пп. 1-8, в котором маточную смесь (200) добавляют в экструдерный узел (10), предпочтительно, в одношнековый экструдер (14).
10. Способ по любому из пп. 1-9, в котором добавляют добавку (210) в экструдерный узел (10).
11. Способ по любому из пп. 1 или 10, в котором узел (40) гранулирования представляет собой подводный или стренговый гранулятор.
12. Гранулированный вспениваемый пластический материал (130), получаемый, а предпочтительно, полученный способом по любому из пп. 1-11, предпочтительно, содержащий одну или более добавок, более предпочтительно по меньшей мере одно соединение замедлителя горения и по меньшей мере одно соединение из группы, состоящей из стабилизатора расплава, синергиста, отражателя инфракрасного излучения, поглотителя инфракрасного излучения, пигмента, нуклеирующего агента и воска, причем вспениваемый пластический материал (100) в потоке (101) исходных материалов получают способом полимеризации из суспензии.
13. Гранулированный вспениваемый пластический материал (130) по п. 12, имеющий свойства молекулярной массы Mw от 150 до 250 кДальтон, абсолютное значение, Mw/Mn в пределах между 2,1 и 2,5.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP14158542.2A EP2918388A1 (en) | 2014-03-10 | 2014-03-10 | A process to recycle expandable plastic materials and an expandable or expanded plastic material obtainable thereby |
EP14158542.2 | 2014-03-10 | ||
PCT/EP2014/073931 WO2015135604A1 (en) | 2014-03-10 | 2014-11-06 | A process to recycle expandable plastic materials and an expandable or expanded plastic material obtainable thereby |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016139356A RU2016139356A (ru) | 2018-04-10 |
RU2016139356A3 RU2016139356A3 (ru) | 2018-05-22 |
RU2671722C2 true RU2671722C2 (ru) | 2018-11-06 |
Family
ID=50272348
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016139356A RU2671722C2 (ru) | 2014-03-10 | 2014-11-06 | Способ рециклирования вспениваемых пластических материалов и вспениваемый или вспененный пластический материал, который может быть получен с его помощью |
Country Status (12)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11000979B2 (ru) |
EP (2) | EP2918388A1 (ru) |
JP (2) | JP2017511400A (ru) |
KR (1) | KR102195125B1 (ru) |
CN (2) | CN114770807A (ru) |
CA (1) | CA2941338C (ru) |
ES (1) | ES2768653T3 (ru) |
MX (1) | MX2016011836A (ru) |
PL (1) | PL3079877T3 (ru) |
RU (1) | RU2671722C2 (ru) |
TW (1) | TWI683738B (ru) |
WO (1) | WO2015135604A1 (ru) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TR201815867T4 (tr) * | 2016-01-15 | 2018-11-21 | Buss Ag | Çapraz bağlanabilir polietilen bileşikleri üretim tertibatı ve yöntemi. |
ITUA20163918A1 (it) * | 2016-05-30 | 2017-11-30 | Sacmi | Metodo e apparato per produrre oggetti in materiale polimerico. |
CN106426714A (zh) * | 2016-11-15 | 2017-02-22 | 武汉正为机械有限公司 | 一体式灌泡汽车头枕发泡生产线 |
US20190211205A1 (en) * | 2018-01-11 | 2019-07-11 | Agt Green Technology Co., Ltd. | Polylactic acid composition and manufacturing method of polylactic acid molded article |
US11559927B2 (en) | 2018-03-01 | 2023-01-24 | Trexel, Inc. | Blowing agent introduction into hopper of polymer foam processing |
IT201800009798A1 (it) | 2018-10-25 | 2020-04-25 | Proil Srl | Processo e relativo impianto per la depolimerizzazione di materie plastiche per produzione di idrocarburi |
US11298892B2 (en) | 2019-07-01 | 2022-04-12 | The Boeing Company | Expandable tooling systems and methods |
EP3827962A1 (en) * | 2019-11-26 | 2021-06-02 | 3M Innovative Properties Company | Foamed polymeric composition |
US11872776B2 (en) | 2019-12-19 | 2024-01-16 | The Boeing Company | Methods for recovering expanded polymer tooling |
CN113635480A (zh) * | 2021-08-26 | 2021-11-12 | 上海春阳滚塑制品有限公司 | 一种塑制品加工工艺 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1082875A (en) * | 1964-03-31 | 1967-09-13 | Haveg Industries Inc | Re-using scrap foamed thermoplastic polymers |
EP0445847A2 (en) * | 1987-04-15 | 1991-09-11 | The Dow Chemical Company | Preparation of polymer foam and product |
DE4411164C1 (de) * | 1994-03-30 | 1995-05-18 | Rieter Automatik Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines aufschäumbaren Kunststoffs |
DE19708986A1 (de) * | 1997-03-05 | 1998-09-10 | Torsten Herrmann | Extrusionsvorrichtung |
DE102007050681A1 (de) * | 2007-10-22 | 2009-04-23 | Coperion Werner & Pfleiderer Gmbh & Co. Kg | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Polymergranulats |
US20140066558A1 (en) * | 2012-08-31 | 2014-03-06 | Jürgen Keilert | Antistatic foam agent and antistatic master batch for producing foamed plastic items |
Family Cites Families (35)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2548524A1 (de) | 1975-10-30 | 1977-05-05 | Basf Ag | Verfahren zur herstellung expandierbarer styrolpolymerisate |
US4136142A (en) * | 1977-03-23 | 1979-01-23 | Polysar Limited | Process for extruding stabilized expanded polystyrene composition |
US4243717A (en) | 1980-02-01 | 1981-01-06 | Basf Wyandotte Corporation | Expandable polystyrene with stabilized cell structure |
IT1163386B (it) | 1983-05-19 | 1987-04-08 | Montedison Spa | Procedimento per la produzione di granuli espandibili di polimeri termoplastici e relativa apparecchiatura |
DE3331570A1 (de) | 1983-09-01 | 1985-03-21 | Chemische Werke Hüls AG, 4370 Marl | Verfahren zum steuern der groesse der perlen bei der herstellung von expandierbaren styrolpolymerisaten durch suspensionspolymerisation |
US5000891A (en) | 1986-09-29 | 1991-03-19 | Green James R | Expandable polystyrene pellets |
DE4331978A1 (de) * | 1993-09-21 | 1995-03-23 | Basf Ag | Verfahren zur schonenden Recyclisierung von Styrolpolymerisaten |
EP0668139B1 (de) * | 1994-02-21 | 2001-04-04 | Sulzer Chemtech AG | Verfahren zum Herstellen von expandierfähigem Kunststoff-Granulat |
BR9507102A (pt) * | 1994-03-11 | 1997-09-09 | A C I Operations | Processo para a produçao de uma espudma plástica extrusada com maior resistência física folha de espuma de poliestireno extrusada e bandeja de espuma |
JPH09208734A (ja) * | 1996-01-31 | 1997-08-12 | Dainippon Ink & Chem Inc | 発泡性スチレン系樹脂粒子の製造方法 |
JP3595869B2 (ja) * | 1997-02-18 | 2004-12-02 | 住友化学工業株式会社 | スチレン系共重合体、その製造方法および成形体 |
JPH11226955A (ja) * | 1998-02-13 | 1999-08-24 | Japan Steel Works Ltd:The | 使用済み発泡ポリスチレンの処理方法及び装置 |
DE19812858A1 (de) | 1998-03-24 | 1999-09-30 | Basf Ag | Verfahren zur Herstellung wasserexpandierbarer Styrolpolymerisate |
ITMI20012706A1 (it) | 2001-12-20 | 2003-06-20 | Enichem Spa | Procedimento per la produzione di granuli di polimeri termoplastici espandibili ed apparecchiatura adatta allo scopo |
DE10226749B4 (de) | 2002-06-14 | 2014-09-04 | Basf Se | Verfahren zur Herstellung von expandierbarem Polystyrol |
DE102004028768A1 (de) | 2004-06-16 | 2005-12-29 | Basf Ag | Styrolpolymer-Partikelschaumstoffe mit verringerter Wärmeleitfähigkeit |
ES2403187T3 (es) | 2005-03-17 | 2013-05-16 | Sulzer Chemtech Ag | Procedimiento e instalación para la fabricación continua de granulado de plástico que puede expandirse |
ITMI20050666A1 (it) | 2005-04-15 | 2006-10-16 | Polimeri Europa Spa | Procedimento per il migoioramento del potere isolante di polimeri vinilaromatici espansi e prodotti cosi'ottenuti |
US7588704B2 (en) | 2005-07-26 | 2009-09-15 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Online control of blowing agent content of polymer beads for making lost foam patterns |
CN1907684A (zh) * | 2006-08-16 | 2007-02-07 | 南京法宁格挤塑保温隔热板有限公司 | 利用聚苯乙烯回收料生产聚苯乙烯挤塑泡沫板方法 |
JP4938392B2 (ja) * | 2006-09-14 | 2012-05-23 | 積水化成品工業株式会社 | ポリスチレン系樹脂積層発泡シート及びその製造方法 |
JP5165991B2 (ja) * | 2006-11-23 | 2013-03-21 | スルザー ケムテック アクチェンゲゼルシャフト | ポリマー粒子を製造するための方法及びプラント |
ITMI20071005A1 (it) | 2007-05-18 | 2008-11-19 | Polimeri Europa Spa | Procedimento per la preparazione di granuli a base di polimeri termoplastici espandibili e relativo prodotto |
EP2241590B1 (en) * | 2008-01-30 | 2017-03-08 | Sekisui Plastics Co., Ltd. | Expandable polystyrene resin beads, process for production thereof and expanded moldings |
US9259857B2 (en) * | 2008-02-12 | 2016-02-16 | Gala Industries, Inc. | Method and apparatus to condition polymers utilizing multiple processing systems |
US8080196B2 (en) | 2008-02-12 | 2011-12-20 | Gala Industries, Inc. | Method and apparatus to achieve crystallization of polymers utilizing multiple processing systems |
DE102008019503A1 (de) * | 2008-04-18 | 2009-10-22 | Bayer Materialscience Ag | Polycarbonate mit Umlagerungsstrukturen, cyclischen und linearen Oligomeren sowie verbessertem Fließverhalten |
DE102008063232A1 (de) * | 2008-12-22 | 2010-07-01 | Cvp Clean Value Plastics Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines verarbeitungsfähigen und eigenschaftsspezifizierten Kunststoffmaterials aus Abfallkunststoff |
CN102898807B (zh) * | 2009-02-09 | 2015-01-07 | 三菱工程塑胶株式会社 | 聚碳酸酯树脂组合物 |
WO2010100101A1 (de) * | 2009-03-05 | 2010-09-10 | Basf Se | Elastischer partikelschaumstoff auf basis von polyolefin/styrolpolymer-mischungen |
JP5487668B2 (ja) | 2009-03-24 | 2014-05-07 | 株式会社カネカ | 発泡性スチレン系樹脂粒子 |
JP2012207156A (ja) * | 2011-03-30 | 2012-10-25 | Sekisui Plastics Co Ltd | 加熱溶融発泡成形用の発泡剤含有熱可塑性樹脂粒子とその製造方法及び熱可塑性樹脂発泡成形体とその製造方法 |
JP5716493B2 (ja) * | 2011-03-30 | 2015-05-13 | 宇部興産株式会社 | ポリイミドフィルムの製造方法、ポリイミドフィルムおよびそれを用いたポリイミド金属積層体 |
JP2012229276A (ja) * | 2011-04-22 | 2012-11-22 | Kaneka Corp | スチレン系樹脂押出発泡体およびその製造方法 |
RU2015104124A (ru) | 2012-07-10 | 2016-08-27 | Инеос Юроуп Аг | Способ получения вспенивающегося полистирола |
-
2014
- 2014-03-10 EP EP14158542.2A patent/EP2918388A1/en not_active Withdrawn
- 2014-11-06 PL PL14802603T patent/PL3079877T3/pl unknown
- 2014-11-06 ES ES14802603T patent/ES2768653T3/es active Active
- 2014-11-06 EP EP14802603.2A patent/EP3079877B1/en active Active
- 2014-11-06 JP JP2016556794A patent/JP2017511400A/ja active Pending
- 2014-11-06 CN CN202210425805.5A patent/CN114770807A/zh active Pending
- 2014-11-06 KR KR1020167022459A patent/KR102195125B1/ko active IP Right Grant
- 2014-11-06 RU RU2016139356A patent/RU2671722C2/ru active
- 2014-11-06 CN CN201480077049.5A patent/CN106061702A/zh active Pending
- 2014-11-06 MX MX2016011836A patent/MX2016011836A/es unknown
- 2014-11-06 US US15/120,988 patent/US11000979B2/en active Active
- 2014-11-06 WO PCT/EP2014/073931 patent/WO2015135604A1/en active Application Filing
- 2014-11-06 CA CA2941338A patent/CA2941338C/en active Active
- 2014-11-13 TW TW103139343A patent/TWI683738B/zh active
-
2019
- 2019-04-12 JP JP2019076381A patent/JP6689431B2/ja active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1082875A (en) * | 1964-03-31 | 1967-09-13 | Haveg Industries Inc | Re-using scrap foamed thermoplastic polymers |
EP0445847A2 (en) * | 1987-04-15 | 1991-09-11 | The Dow Chemical Company | Preparation of polymer foam and product |
DE4411164C1 (de) * | 1994-03-30 | 1995-05-18 | Rieter Automatik Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines aufschäumbaren Kunststoffs |
DE19708986A1 (de) * | 1997-03-05 | 1998-09-10 | Torsten Herrmann | Extrusionsvorrichtung |
DE102007050681A1 (de) * | 2007-10-22 | 2009-04-23 | Coperion Werner & Pfleiderer Gmbh & Co. Kg | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Polymergranulats |
US20140066558A1 (en) * | 2012-08-31 | 2014-03-06 | Jürgen Keilert | Antistatic foam agent and antistatic master batch for producing foamed plastic items |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
О.Шварц и другие, Переработка пластмасс, Санкт-Петербург, Профессия, 2005, с.51-55,79, 188-192. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
PL3079877T3 (pl) | 2020-09-21 |
JP6689431B2 (ja) | 2020-04-28 |
JP2019147958A (ja) | 2019-09-05 |
CN114770807A (zh) | 2022-07-22 |
JP2017511400A (ja) | 2017-04-20 |
RU2016139356A (ru) | 2018-04-10 |
EP3079877A1 (en) | 2016-10-19 |
RU2016139356A3 (ru) | 2018-05-22 |
US11000979B2 (en) | 2021-05-11 |
US20160375616A1 (en) | 2016-12-29 |
KR102195125B1 (ko) | 2020-12-31 |
TW201534447A (zh) | 2015-09-16 |
KR20160130379A (ko) | 2016-11-11 |
ES2768653T3 (es) | 2020-06-23 |
CA2941338A1 (en) | 2015-09-17 |
MX2016011836A (es) | 2016-12-02 |
EP2918388A1 (en) | 2015-09-16 |
EP3079877B1 (en) | 2020-01-01 |
TWI683738B (zh) | 2020-02-01 |
CN106061702A (zh) | 2016-10-26 |
CA2941338C (en) | 2019-10-22 |
WO2015135604A1 (en) | 2015-09-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2671722C2 (ru) | Способ рециклирования вспениваемых пластических материалов и вспениваемый или вспененный пластический материал, который может быть получен с его помощью | |
EP0126459B1 (en) | A process for the production of expandable granules of thermoplastic polymers and relative apparatus | |
CA2488507C (en) | Method for producing expandable polystyrene | |
CN111253677B (zh) | 一种低密度聚丙烯珠粒泡沫、其制备方法及应用 | |
US20070112081A1 (en) | Moldable-foam moldings composed of expandable styrene polymers and mixtures with thermoplastic polymers | |
US20060211780A1 (en) | Method and apparatus for the continuous manufacture of expandable plastic granulate | |
EP3339358B1 (en) | Polypropylene resin foamed particles, method for producing polypropylene resin foamed particles and polypropylene resin in-mold foam-molded article | |
CA2142944C (en) | Method for the production of expandable plastics granulate | |
KR20100053524A (ko) | 발포성 아크릴로니트릴 공중합체로 이루어진 발포 성형체 | |
CN103140545B (zh) | 发泡性聚苯乙烯系树脂颗粒及其制造方法、聚苯乙烯系树脂预发泡颗粒、聚苯乙烯系树脂发泡成形体及其制造方法、绝热材料、以及缓冲材料 | |
US20120299210A1 (en) | Plant for the continuous manufacture of an expandable plastic granulate as well as method for producing it | |
US7868053B2 (en) | Expandable polystyrene granulates with a bi- or multi-modal molecular-weight distribution | |
JP5358106B2 (ja) | ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子 | |
CN107312230B (zh) | 聚乙烯组合物和发泡珠粒及其制备方法以及发泡珠粒成型体 | |
EP4209537A1 (en) | Extruded foam particles and method for producing same | |
CN107312232B (zh) | 聚乙烯组合物和发泡珠粒及其制备方法以及发泡珠粒成型体 | |
WO2023127914A1 (ja) | ポリプロピレン系樹脂押出発泡粒子の製造方法 | |
CN113544202B (zh) | 聚烯烃系树脂颗粒及其利用 | |
KR102657062B1 (ko) | 스티로폼 재활용 알갱이와 그 제조방법 | |
JP2006116818A (ja) | 廃発泡ポリオレフィン系樹脂成形体を利用した発泡ポリオレフィン系樹脂成形体の製造方法及びその成形体 | |
BR102021014049A2 (pt) | Processo de produção de granulado plástico com mistura de fibras naturais | |
Michaeli et al. | Foam extrusion using carbon dioxide as a blowing agent | |
JP2001329102A (ja) | 芳香族ポリエステル系樹脂予備発泡粒子とそれを用いた発泡成形体 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20201023 |