SK279594B6 - Spôsob recyklovania plastov a zariadenie na vykoná - Google Patents

Description

Vynález sa týka spôsobu recyklovania plastov, pri ktorom sa vopred roztriedený odpad z plastov v prvom stupni rozdrobí, zmieša, roztaví, a homogenizuje a následne sa privádza do vstrekovej a tvarovacej jednotky. Vynález sa ďalej týka zariadenia na vykonávanie tohto spôsobu. Ak sa na akomkoľvek mieste hovorí o plastoch, rozumejú sa tým tiež materiály známe bežne označením „umelé hmoty“.

Doterajší stav techniky

Uvedený spôsob a zodpovedajúce zariadenia sú už v zásade známe zo zverejnenej EP prihlášky č. 0321742. V známom zariadení je použitý na výšku umiestnený úložný zásobník. V oblasti dna tohto úložného zásobníka je umiestnený rozdrobovací a miešací nástroj otočný okolo osi úložného zásobníka a plášťový otvor na vypúšťanie granulátu vyrábaného v tomto zariadení. Odtiaľ je plastový materiál transportovaný do dvojstupňového závitkovkového dopravníka, prípadne je upravená jeho teplota.

Také zariadenie nezaisťuje ani dostatočné premiešanie, aby bolo možné použiť recyklovaný materiál tiež na výrobu veľmi hodnotných výrobkov z plastov, ani v dôsledku absencie možnosti medziuloženia materiálu neumožňuje použiť piestové vstrekovacie zariadenie s prerušovaným priebehom činnosti.

Iné spôsoby a zariadenia na recyklovanie odpadu z plastov sú známe z US patentového spisu č. 2,382,655. Materiál je v tomto prípade rozdrobovaný v zariadení vybavenom nožmi a následne je závitovkovým dopravníkom prepravovaný na spracovanie do ďalšieho zariadenia.

Ďalej z US patentového spisu č. 4,591,467 je už známe dvojstupňové miešanie, ohrev a homogenizovanie materiálov z plastov.

Z DE patentového spisu č. 960854 je známy vstrekovací lejací stroj s vyhrievaným vstrekovacím valcom, v ktorom je umiestnená trvalo sa otáčajúca závitovka, ktorou je už skôr splastifikovaný materiál dopravovaný do tlakového priestoru vytlačovacieho lisu. Na recyklovaný materiál je taký vstrekovací lejací stroj nepoužiteľný už preto, že v ňom nie je zaistené dostatočné premiešanie jednotlivých zložiek.

Tiež zDE úžitkového vzoru č. 1847590 je známy vstrekovací lejací stroj na termoplastické hmoty vybavený závitkovým plastifikátorom. Tu opísaný stroj je tiež nevhodný na recyklované materiály, pretože v ňom nie je zaistené dostatočné premiešanie recyklovaných zložiek.

Plasty nadobudli rastúci význam nielen vo všetkých oblastiach bežného života, ale aj v oblasti priemyslu.

Medzitým vznikli tiež stále narastajúce problémy s likvidáciou predmetov zhotovených z plastov, pretože tieto na rozdiel od prírodných materiálov alebo hmôt odvodených z prírodných materiálov nepodliehajú prirodzenej degradácii a rozkladu, a nevracajú sa tak do prírodného reťazca.

Význam plastov je možné objasniť na príklade automobilu. Rýchly vývoj použitia plastov a polymérov mal za následok, že podiel plastov na hmotnosti automobilu predstavuje už 10 %. S týmto vysokým tempom zavádzania plastov však nedržia krok metódy opätovného využitia týchto moderných materiálov. Zatiaľ čo oceľ, železo a hliník, ktoré tvoria približne 75 % hmotnosti vozidla, sa z väčšej časti opätovne zhodnocujú, plasty iba zapĺňajú a zaťažujú skládky. Okrem toho existuje nebezpečenstvo, že súčasti z plastov zásluhou uvedených súvislostí získajú medzi verejnosťou nepriaznivú povesť, takže prestanú byť obyvateľstvom akceptované.

Okrem toho je tu nakoniec nebezpečenstvo, že tieto moderné materiály bude treba v rámci možností nahrádzať inými materiálmi z politických dôvodov, aj keď technici by sa len neradi vzdávali použitia týchto materiálov, ktoré navyše v mnohých súčastiach len ťažko môžu byť nahradené niečím iným.

Recyklovanie plastov je teda veľmi aktuálnym problémom. Cesta k recyklovaniu plastov vedie cez demontáž a predbežné roztriedenie. Takým roztriedením je možné získať do značnej miery druhovo čisté plasty. Jedna z veľkých automobiliek plánuje preto stavbu demontážneho závodu vo Wackersdorfe. Toto sa deje s vedomím, že bez recyklácie plastov by sa muselo vážnejšie uvažovať o možnosti spaľovania týchto plastov, čo by však bolo tiež nežiaduce z dôvodov ochrany životného prostredia.

V záujme recyklácie plastov má v Berlíne vzniknúť najväčšia triediareň priemyselného odpadu v Európe s kapacitou približne 100 000 ton spracovaného odpadu ročne, v ktorej sa odpad bude triediť na sklo, kovy, plasty a podobne. Takto vopred roztriedené suroviny budú potom opäť pripravené na použitie ako sekundárne suroviny.

Veľké množstvo odpadu z plastov pochádza hlavne z obalového priemyslu. Tento odpad je z veľkej časti tvorený len jedenkrát tepelne spracovanými a pritom vysoko kvalitnými plastami, pretože vysoko výkonné výrobné zariadenia v obalovom priemysle môžu pracovať len s najlepšími materiálmi.

Potreba opakovaného využitia plastov existuje sama o sebe už dlhý čas. Všetky do praxe uvedené projekty však až doposiaľ stroskotali na veľmi vysokých nákladoch úpravy plastov. Recyklovaný materiál pripravený až dosiaľ známymi postupmi je preto takmer rovnako drahý ako nový materiál. To je samozrejme zlá východisková situácia pre recykláciu, ktorá sama o sebe je bezpodmienečne nutná.

Opakovane upravovaný materiál sa obvykle zhromažďuje, triedi, melie a v prípravnom zariadení vytlačuje, a vyrába sa z neho granulát, ktorý sa následne v spracovateľskom závode opäť taví a znovu sa z neho vyrábajú požadované výrobky. Už samotné opakované tavenie predstavuje značné náklady, ktoré vyplývajú z vysokej spotreby energie.

Predpokladom opakovaného použitia plastov je predovšetkým dostatočné predbežné roztriedenie. Voľba intenzity a akosti tohto roztriedenia sa riadi podľa účelu neskoršieho použitia opakovane upravovaného materiálu. Okrem toho je potrebné dostatočné premiešanie vopred roztriedeného materiálu, pretože tento materiál nie je napriek uvedenému roztriedeniu homogénny, to je materiál nie je ani zďaleka druhovo čistý. V surovine, ktorá obsahuje predovšetkým polyetylén, sú prítomné tiež značné podiely polypropylénu, napríklad uzávery, polystyrénu, polyetyléntereftalátu a podobne.

Až dobrou homogenizáciou suroviny sa vytvoria predpoklady na neskoršie opätovné zhodnotenie plastov. Zo sekundárnej suroviny sa majú dať vyrábať tiež náročné výrobky, ktoré prípadne vyžadujú pridanie prísad a plnív, ako sú mastenec, sklenené vlákna, výstužné prísady všeobecne, stabilizátory a farbivá.

Úlohou vynálezu je nájdenie spôsobu a konštrukcie zariadení na vykonávanie tohto spôsobu, ktoré umožní vyrá bať aj z recyklovaného plastového materiálu plnohodnotné nové plasty.

Podstata vynálezu

Uvedenú úlohu rieši a nedostatky známych spôsobov a zariadení tohto druhu do značnej miery odstraňuje spôsob recyklovania plastov, pri ktorom sa vopred roztriedený odpad v prvom stupni rozdrobí, zmieša, roztaví a homogenizuje a následne sa privádza do vstrekovacej a tvarovacej jednotky, podľa vynálezu, ktorého podstata spočíva v tom, že odpad z plastov sa rozdrobuje, mieša, taví a homogenizuje v hnetači, z ktorého sa takto získaná surovina priamo transportuje do vyrovnávacieho zásobníka s regulovanou teplotou, odkiaľ sa surovina vedie do vstrekovacej jednotky. Ak sa na akomkoľvek mieste hovorí o plastoch, rozumejú sa tým tiež materiály známe bežne pod označením „umelé hmoty“.

Je výhodné, ak sa surovina pri medziuložení vo vyrovnávacom zásobníku udržuje pod pretlakom až 0,5 MPa a súčasne sa pri tomto medziuložení aj odplyňuje.

Podstata zariadení na vykonávanie uvedeného spôsobu spočíva v tom, že toto zariadenie pozostáva z hnetača na rozdrobovanie, miešanie, tavenie a homogenizovanie odpadu, na ktorý s cieľom medziuloženia nadväzuje vyrovnávací zásobník, ktorý je prepojený so vstrekovacou a tvarovacou jednotkou.

Pritom je výhodné, ak hnetač je vybavený odplyňovacím zariadením a vyrovnávací zásobník jc vyhotovený ako šachta s regulovanou teplotou.

Ďalej je výhodné, ak odplyňovacím zariadením je vybavený aj vyrovnávací zásobník a/alebo spojovacie potrubie.

V niektorých prípadoch je ďalej výhodné, ak vyrovnávací zásobník je vybavený piestom na nútený transport materiálu.

Príklad uskutočnenia vynálezu

Podstava vynálezu je ďalej objasnená na príklade jeho uskutočnenia, ktorý je opísaný na základe pripojeného výkresu, ktorý znázorňuje schému zariadenia na vykonávanie spôsobu podľa vynálezu.

Surovina sa najskôr v prípade potreby dostatočne prehnetie a roztaví v hnetači 10, ktorý v tomto zmysle predstavuje kompaudovaciu jednotku. Miešanie musí mať takú intenzitu, aby bola zaistená dostatočná homogennosť takto spracovanej suroviny. Hnetač 10 teda pôsobí tiež ako homogenizátor, ktorý navzájom mieša rôzne látky, napríklad plasty, ku ktorým sa prípadne môžu pridať ďalšie prísady, čo samé o sebe nie je predmetom vynálezu. Prehnetenie, roztavenie a homogenizácia sa v hnetači 10 dosahuje hlavne mechanickým pohybom časťou tohto hnetača 10, ktorý môže byť súbežný, protibežný alebo axiálny a podobne, docieleným napríklad rotormi alebo závitovkami, čo opäť nie je predmetom tohto vynálezu, až do dostatočného premiešania a plastifikácie spracovávanej suroviny. V prípade potreby je možné použiť aj prídavný ohrev spracovávanej suroviny, čo tiež nie je predmetom vynálezu.

Až keď je dosiahnuté dostatočné premiešanie a plastifikácia, je možné roztavenú surovinu viesť ďalej spojovacím potrubím 11 do vyrovnávacej nádrže alebo vyrovnáva cieho zásobníka 12, ktorý tiež môže byť vybavený regulovaným vyhrievacím zariadením, tvoreným napríklad neznázomenými, hore, dole a/alebo po stranách umiestnenými vyhrievacími kanálmi, čo opäť samé o sebe v tomto konkrétnom uskutočnení nie je predmetom vynálezu.

Zo spojovacieho potrubia 11a vyrovnávacieho zásobníka 12 postupuje roztavená surovina ďalej do o sebe známe vstrekovacej a tvarovacej jednotky 13. Táto vstrekovacia a tvarovacia jednotka 13 môže byť tvorená bežným závitovkovým vytlačovacím agregátom alebo tiež piestovou vstrekovacou jednotkou, konkrétne uskutočnenie vstrekovacej a tvarovacej jednotky 13 nie je predmetom vynálezu.

Je možné použiť tiež zariadenie na vstrekovanie dutých telies. K tomuto typu zariadení patrí kontinuálne pracujúce vytlačovacie zariadenie na duté výrobky, vytlačovacic zariadenie so zadržovacimi hlavicami na taveninu, kde vytlačovacie zariadenie v zásobníku pracuje kontinuálne, fúkacie zariadenie s vytlačovacimi závitovkovými agregátmi, ktoré sú podobné vstrekovacím strojom a pracujú diskontinuálne a vstrekovacie fúkacie zariadenie, v ktorých je vystreknutý polotovar, ktorý je následne vyfukovaný a ktoré pracujú prerušovane. Ani tieto možné konkrétne uskutočnenia vstrekovacej a tvarovacej jednotky 13 nie sú predmetom vynálezu.

Podávacia oblasť vstrekovacej a tvarovacej jednotky 13 pri vstrekovacom liatí alebo neznázomená závitovka tejto vstrekovacej a tvarovacej jednotky 13 musia byť uskutočnené tak, aby mohla byť vťahovaná horúca plastifikovaná surovina. Musia byť preto vybavené dostatočne veľkým otvorom, prípadne závitovka musí mať dostatočne hlboký závit. Je možné poprípade použiť tiež vstrekovaciu a tvarovaciu jednotku 13 s neznázomeným piestom. Tiež tieto konkrétne uskutočnenia vstrekovacej a tvarovacej jednotky 13 nie sú predmetom vynálezu.

Rozmery jednotlivých jednotiek, to je hnetača 10, spojovacieho potrubia 11, vyrovnávacieho zásobníka 12 a vstrekovacej a tvarovacej jednotky 13, sú prispôsobené navzájom, takže tok suroviny celým zariadením, ktoré pozostáva z týchto jednotiek, je akoby kontinuálny. Nepatrné krátkodobé kolísanie toku suroviny medzi uvedenými jednotkami je vyrovnané vyrovnávacím zásobníkom 12. Tento vyrovnávací zásobník 12 je potrebný tiež na to, aby bola zaistená bezproblémová súčinnosť medzi do značnej miery kontinuálne pracujúcim hnetačom 10 a vstrekovacou tvarovacou jednotkou 13, ktorá pracuje prerušovane. Dlhodobé prispôsobovanie a sledovanie tokov suroviny v jednotlivých jednotkách je zaistené centrálnou regulačnou jednotkou 14, ktorá môže ovplyvňovať a regulovať aj teploty v jednotlivých jednotkách zariadenia.

Opísaný spôsob a zariadenie sú vhodné nie len na opakované využitie odpadov z plastov, ale aj na súčasné kompaundovanie a vstrekovanie zmesí nových surovín, napríklad na kompaundovanic zmesi polypropylén/mastcncc, polypropylén/sklenené vlákna, polyamid/sklenené vlákna, akrylonitril/butadién/styrén/farbivá a podobne.

Môžu byť navzájom miešané plasty a zmesi plastov, ale tiež plasty alebo zmesi plastov s prísadami alebo plnivami a takto spracované na hotové výrobky.

Podstatnou výhodou pri recyklovaní plastov podľa vynálezu je skutočnosť, že sa v porovnaní s doteraz bežnou predbežnou úpravou suroviny a jej granuláciou vylúči druhé tavenie. Tým sa na jednej strane v nezanedbateľnej miere znížia náklady na energiu, na druhej strane sa tiež šetrí materiál.

Pri vysoko viskóznych plastoch môže byť potrebné zvýšenie tlaku v priestore vyrovnávacieho zásobníka 12 až o 0,5 MPa. Je možné to dosiahnuť pomocou neznázomeného piestu a podobne, čo samé o sebe nie je predmetom vynálezu.

Uvedený hnetač 10 môže byť výhodne vybavený neznázornenou dvojitou závitovkou. Pokiaľ sa v konkrétnom prípade dosiahne dostatočné premiešanie danej suroviny, môže byť v hnetači 10 použitá tiež jednoduchá závitovka. Hnetač 10 môže byť tiež vybavený odplyňovacím zariadením.

Ako vyrovnávací zásobník 12 prichádza v prvom rade do úvahy temperovaná šachta. Tiež tento vyrovnávací zásobník 12 môže byť vybavený odplyňovacím zariadením. Vyrovnávací zásobník 12 môže byť zariadený na voľný pád prehnetenej hmoty alebo môže byť vybavený ústrojenstvom na nútenú prepravu tejto hmoty, napríklad neznázomeným piestom. V prípade potreby môže byť tento vyrovnávací zásobník 12 konštruovaný aj na vysoké tlaky.

Vstrekovacia a tvarovacia jednotka 13, ktorá nadväzuje na opísaný vyrovnávací zásobník 12, zodpovedá v zásade súčasnému stavu techniky a jej konštrukcia nie je predmetom vynálezu. Ako vstrekovaciu a tvarovaciu jednotku 13 je možné použiť o sebe známe závitovkové vstrekovacie zariadenia alebo piestové vstrekovacie zariadenia.

Claims (8)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Spôsob recyklovania plastov, pri ktorom sa vopred roztriedený odpad z plastov v prvom stupni rozdrobí, zmieša, roztaví, homogenizuje a následne sa privádza do vstrekovacej a tvarovacej jednotky, vyznačujúci sa t ý m , že odpad z plastov sa rozdrobuje, mieša, taví a homogenizuje v hnetači (10), z ktorého sa takto získaná surovina priamo transportuje do vyrovnávacieho zásobníka (12) s regulovanou teplotou, odkiaľ sa surovina vedie do vstrekovacej a tvarovacej jednotky (13).
2. 2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že surovina sa pri medziuloženi vo vyrovnávacom zásobníku (12) udržuje pod pretlakom až 0,5 MPa.
3. 3. Spôsob podľa nárokov la 2, vyznačujúci sa t ý m , že surovina sa pri medziuloženi vo vyrovnávacom zásobníku (12) odplyňuje.
4. 4. Zariadenie na vykonávanie spôsobu podľa nárokov 1 až 3 na recyklovanie vopred roztriedeného odpadu z plastov, ktorý sa rozdrobí, zmieša, roztaví a homogenizuje, vyznačujúce sa tým, že pozostáva zhnetača (10) na rozdrobovanie, miešanie, tavenie a homogenizovanie odpadu, na ktorý s cieľom medziuloženia nadväzuje vyrovnávací zásobník (12), ktorý je prepojený so vstrekovacou a tvarovacou jednotkou (13).
5. 5. Zariadenie podľa nároku 4, vyznačujúce sa t ý m , že hnetač (10) je vybavený odplyňovacím zariadením.
6. 6. Zariadenie podľa nároku 4, vyznačujúce sa t ý m , že vyrovnávací zásobník (12) je vyhotovený ako šachta s regulovanou teplotou.
7. 7. Zariadenie podľa nárokov 4až 6, vyznačujúce sa tým, že vyrovnávací zásobník (12) a/alebo spojovacie potrubie (11) sú vybavené odplyňovacím zariadením.
8. 8. Zariadenie podľa nárokov 4, 6a 7, vyznačujúce sa tým, že vyrovnávací zásobník (12) je vybavený piestom na nútený transport materiálu.