Способ переработки отходов на основе армированных термопластов

Способ переработки отходов на основе армированных термопластов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сущность изобретения: способ переработки отходов из высоконаполненных ПВХ- пластиков на бумажной основе - пенеплена или полиплена включает пластикацию отходов на вальцах при 120-130°С в 2 стадии, причем на первой стадии деформация сдвига составляет 1500-1700 ед, а на второй - 2500-2800 ед. 5 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕН.ЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4934144/05 (22) 05.05.91 (46) 15.04.93. Бюл. f4 14 (71) Ленинградский технологический инсти. тут им. Ленсовета (72) Т.М.Лебедева, С.А.Шалацкая, В.К.Крыжановский и В.В,Богданов (56) Schwenkedel s Koschwitz D,W.

Iotergewinnung von PV Caus РЧСbechIckteten Abfalten//Kunststoffe. 198070, N 6 — 313-318, Хим, пром. З,И. Серия. Полимеризаци- онные пластмассы, Зарубежный опыт, М„

1985, Выпуск 9, с. 12 — 13, Заявка ФРГ М OS 501139, кл. В 29 В

17/00, 1986.

Патент США М 4158646, кл, В 29 В 1/04, 1979.

Изобретение относится к области переработки пластмасс, в частности, к способу ,пвреработки отходов ПВХ-пластиков на бумажной основе, например, в листовые и рул©нные изделия технического и народно-хозяйственного назначения.

Целью изобретения является переработка отходов ПВХ-пластиков с высокой степвнью наполнения армирующим мвтериалом (бумагой), повышение производИтельности, снижение энергоемкости процесса и повышение качества продукта без использования первичного сырья.

Поставленная цель достигается тем, что переработку армированных листовых отходов на вальцах проводят при температуре

БЫ 1808709 А1 (я)ю В 29 В 17/00 // В 29 К 105/26 (54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ НА

ОСНОВЕ АРМИРОВАННЫХ ТЕРМОПЛАСТОВ (57) Сущность изобретения; способ переработки отходов из высоконаполненных ПВХпластиков на бумажной основе — пеноплена или полиплена включает пластикацию отходов на вальцах при 120 — 130 С в 2 стадии, причем на первой стадии деформация сдвига составляет 1500 — 1700 ед, а на второй—

2500 — 2800 ед. 5 табл.

120 — 190 С в две стадии, меняя величину деформации сдвига, причем на первой ста- © дии деформация сдвига составляет 15001700 ед., а на второй — 2500 — 2800 ед.

Способ осуществляется следующим об- О© разом. 4

Выбранные, исходя из производствен- (.) ных возможностей вальцы, прогревают до ) температуры 125- -5 С и устанавливают величину зазора между валками в диапазоне

2-5 мм. ° вЪ

Технологические отходы пеноплена и полиплена с высокой степенью наполнения (содержание наполнителей до 78 ) загружают на вальцы и вальцуют в зависимости. от выбранных режимов обработки и конст1808709 у- .t, Но

Т-. + — У

y>.n p n

11 =2 К2 5 330 руктивных особенностей оборудования (диаметр валков, скорость вращения валков, фракция, минимальный рабочий зазор) с продолжительностью, обеспечивающей на первой стадии деформацию сдвига

1500 — 1700 ед. После этого уменьшат величину зазора в 1,5-2 раза и вальцуют материал с продолжительностью, обеспечивающей величину деформации сдвига 2500-2800 ед, Деформацию сдвига при постоянной температуре, сообщаемую материалу в процессе вальцевания эа один проход через зону обработки, определяют из соотношений: где V> — линейная скорость тихоходного sanка, м/с, Но — межаалкоаый зазор, м; т — время нахождения смеси в межвалковом зазоре определяется по эмпирической зависимости широко используемой а инженерных расчетах, с:

1 = Ъ/2 Н,н /(Ч1 (f + 1 )) где R — радиус валков, f — фрикция, Зная величину требуемой деформации сдвига у и величину деформации сдвига за один проход через зону обработки у, определяют время цикла обработки, мин на первой и второй стадии процесса где и — число оборотов валка эа 1 мин, Например, промышленные резинообрабатывающие аальцы Пд 1500 ГОСТ

14333- 79 имеют следующие характеристики: диаметр вальцев 660 мм, фрикция 1.;

1,28. Окружная скорость переднего валка

27,1 м/мин (и = 13 об/мин), окружная скорость заднего валка 34,6 м/мин (и = 16,64 об/мин). При величине зазора между валками Но = 5 мм, время нахождения смеси в валковом зазоре эа время одного оборота валка составит

271 10

/(— 2,28) =0,11 с

Величина деформации сдвига за один проход

2 27,1 10 у1 = — — —.0,11 =19,8

60 5

Откуда время цикла для первой стадии обработки

Т 1500

19 8 13 = 5,82 мин

Для обработки материала на второй стадии установим зазор Но = 2 мм, аналогично получаем:

tuz =2 V2 2330

27 1.10э

/(228) =007 с

2 271 10 у2 = 0,07 =31,6

60 2

2500

25 Т ц2 31,6 13 = 6,08 мин

Общее время процесса Тц = Тц1+ Тц =

5,82 + 6,08 = 11,90 мин. При вальцевании проводят периодическую подреэку пласти30 ката. Далее пластикат поступает на калибровочный каландр, После каландра колиброванная пленка транспортируется на разбраковочный стол, где обрезают кромки, производят рээбракоаку и намотку в руло35 ны. Оптимальная величинэдеформационного воздействия, сообщаемая материалу s процессе обработки, и являющаяся обобщенным критерием технологических режимов процесса и конструктивных

40 характеристик оборудования определялась опытным путем на основании анализа структурных превращений в полимерной системе в процессе переработки, а также с учетом термостабильности полимера и каче45 ства поверхности получаемого полотна (не должно быть включений непровальцованной массы).

На первой стадии процесса пластикации отходов ПВХ-пластиков оптимальное значение деформации сдвига у1определяется; 1) условием налипания материала нэ валки; 2) заданной степенью диспергирования бумажной составляющей композиции. При значении у1 ниже 1500 ед. сдвиговое воздействие недостаточно для диспергирования бумажной подосновы в .полимерной матрице, требуемого для дальнейшего получение пластиката.

1808709

Превышение y>= 1700 ед. не позволяет ?3 при постоянной температуре 125"С и ввести в межвалковый зазор недробленные различных значениях деформации сдвига. выСоконаполненные отходы. Граничные условия температурного инТаким образом, интервал) 1=1500-1700 тервала процесса переработки определяед, определяется, исходя из технологиче- 5 лись, исходя из термостабильности ских соображений, связанных с реалиэа- полимерной композиции, характеризуемой цией двух вышеуказанных условий в случае ПВХ температурой элиминировапластикации. ния НС1.

На второй стадии процесса — гомогени- Температура элиминирования образзации бумажно-полимерной композиции 10 цов, содержащих бумажную подоснову вывеличина деформационного воздействия ше 270 С, Нижний температурный предел (р ) определена на основе анализа данных переработки отходов данного типа опредеструктурных исследований получаемого ляется требованием налипания полимерной плаСтиката посредством методов электрон- композиции на поверхность валков и соного парамагнитного резонанса 3ПР 15 ставляет 120 С, Оптимальный темпе а

ый температур(табл.1), нарушенного полного внутреннего н ый режим и роведен ия процесса отражения МНПВО, дифференциально-тер- переработки конкретного вида отходов— мического и терморелаксационного анали- 120-130 С, Проведение процесса обработэов, а также с учетом показателей ки в две стадии обусловлено значительным физико-механических свойств образцов 20 падением вязкости композиций после 1500 ед. вследствие падения вязкости снижается

Полученные результаты позволяют сде- величина напряжений сдвига, развивающалать вывод о том, что активное нарастание концентрации свободных радикалов = Н

f(rnn) (табл.1), сопровождающееся сниже- 25 рость сдвига. Наиболее эффективным ниеМ количества связей С-С1 (dD) наблюда- способом повышения скорости сдвига является при возрастании времени ется уменьшение величины межвалкового механо-химического воздействия свыше 30 зазора. мин, а, следовательно, деформации сдвига Признак 1. — y = 4200 ед. = 2600 ед. (лабораторные 30 Повышение производительности. Пламикровальцы 80 х 175). стикация отходов пеноплена и полиплена

При этом в интервале у2= 2800 — 3000 ед. производится (на примере вальцев Пд1500 отмечено снижение относительной интен- 660 П в е„„и гл 6 П) течение,9 мин. СУммаРное вРемЯ нальной числу связей С-С1, с dD = 0,657 до 35 переработки отходов по предлагаемому

dD =0604, способу значительно меньше, чем по спосоСледует учесть, что, как указывают дан- бУ - пРототипУ, где только операциЯ дробленые терморелаксационной спектрометрии ния длится свыше 20 мин, далее следует еще (табл.2), для образцов, полученных при де- четыРе стадии процесса пеРеРаботки. формации сдвига свыше 1 = 2800 ед„на- 40. Признак 2. Снижение энеРгоемкости блюдается четкое снижение амплитуды (А) и р ц . ширины пика(Я) на высоте 1/3 отоснования В заявляемом способе завершающий и, кроме того снижение амплитуды и коли- Цикл производства изДелиЯ (пленки) из плачества (и) частных пиков мультиплетности, стицированных отходов включает одну cò что пОдтверждает данные ЭПВ и уНПВО 45 дию — оформление пластиката в пленку на относительно преобладания деструктивных каланДРе, в пРототипе преДлагаетсЯ Цикл, процессов в полимерных системах, подвер- включающий 4 стадии оформлени пластигнутых деформации у свыше 2800 — 3000 цированной массы в изделия (пленку) — приед. знак новый по отношению к прототипу.

Верхнийпределдеформациисдвигаог- 50 В предлагаемом способе отсутствует раничвн величиной = 28pp ед. Нижний стадиЯ дроблениЯ смеси отходов — пРизнак . предел величины деформационного воздей . новый по отношению к прототипY ствия y = 2500 ед, выбран из условий пол- Механо-химическая природа процесса учения максимально-допустимых пластикации данного вида отходов, предпофизико еханических характеристик ком- 55 лагающая Разрыхлениеструктуры 1ластика, позиций, В табл 3 представлены данные о диспеРгирование волокон подосновы пофизикО-механических характеристиках пле- зволяет получить материалы по своим свойнок, полученных по предлагаемому способу ствам, "е зависЯщие от степени ДРоблениЯ из композиции ПВХ-27, наполнитель — исходного материала. В табл,4 представлены результаты физико-механических испы1808709

Предлагаемый способ позволяет перерабатывать композицию, содержащую отходы пеноплена и полиплена, беэ добавления свежего полимерного сырья и др. добавок, s прототипе --к исходной композиции добавляется свежий термопласт и пластификатор (в прототипе количество не указано), признак новый по отношению к прототипу.

Признак 5, Степень наполнения композиции, перерабаты ва емой по и редлагае мому способу значительно выше. чем содержание наполнителя в композиции противопоставляемого способа. таний образцов пластиката, полученных из различных фракций исходного сырья, Как следует из представленных данных, физико-механические свойства получаемого материала не зависят от степени измельчения 5 перерабатываемой смеси, что подтверждает целесообразность исключения из технологического процесса стадии дробления.

При близкой производительности количество единиц оборудования и его энерго- 10 емкость в заявляемом способе значительно ниже, чем в прототипе (так, например, по.требляемая мощность привода смесителя типа Бенбери — 575 кВт, рабочий объем 140 л — прототип; потребляемая мощность валь- 15 цев резиносмесительных 75 кВт, рабочий объем 100 л — заявляемый способ), признак новый по отношению к прототипу.

Признак 3. Повышение качества продукта. 20

Выбор оптимальных технологических режимов переработки отходов высоконаполненных ПВХ-пластиков позволяет получить материал, не уступающий, а по некоторым. параметрам даже превосходя- 25 щий материалы, полученные по способу, предлагаемому в прототипе, Для композиции, содержащей 80 попимерной составляющей, 20 наполнителя значения разрушающего напряжения при 30 растяжении и относительного удлинения при разрыве соответственно составляют д =8,5Mfla(1235 PSI),д,=57МПа(823 РЯ!), е„= 9 j, e = 23, Аналогичные характеристики материалов, получаемых по предлага- 35 емому способу представлены в табл.3. При сравнении представленных данных, становится очевидным, что деформативность материала,.полученного по заявляемому способу, в 2 — 3 раза превосходит аналогич- 40 ный показатель для материалов, полученных по методу предлагаемому в прототипе при сохранении прочности, Признак 4.

Подбор режимов механо-химического воздействия на вторичную полимерную систему позволяет обеспечить переработку отходов ПВХ-пластиков совместно с бумажной подосновой, при этом степень наполнения ПВХ-композиции значительно выше, чем в прототипе (табл.5), Признак является новым по отношению к прототипу.

Из перечисленного выше признаки 1 — 5 позволяют считать обоснованным положительный эффект данного изобретения, т.к, предлагаемый способ обеспечивает переработку отходов пеноплена и полиплена без добавления свежих компонентов (признак

4), исключая стадию дробления, на минимальном количестве единиц менее энергоемкого оборудования (признаки 2), при этом длительность технологического цикла значительно ниже (признак 1), чем в способе предложенном в прототипе.

Признаки 1 — 5 являются доказательством наличия существенных отличий предлагаемого способа QT прототипа.

Новизна предлагаемого изобретения обеспечивается спецификой объекта переработки — безвозвратными отходами высоконаполненных ПВХ-пластиков на бумажной основе, Признак 1 совместно с признаками 2 — 5 позволяют всей совокупности заявляемых признаков проявлять новое свойство, заключающееся в достижении положительного эффекта, являющегося целью изобретения — переработке отходов высоконаполненных ПВХ-пластиков на бумажной основе .для получения изделий технического и народно-хозяйственного назначения, Помимо перечисленных преимуществ следует отметить, что предлагаемый способ переработки отходов ПВХ-пластиков на бумажной основе может быть реализован на отечественном традиционном оборудовании. Использование способа наиболее экономически эффективно позволяет решить проблему утилизации бросовых отходов термопластов с точки зрения охраны окружающей среды и расширить дефицитную базу полимерных ресурсов, Формула изобретения

Способ переработки отходов на основе армированных термопластов, включающий пластикацию армированных отходов на вальцах с последующим формированием в пленку на каландре, отличающийся тем, что, с целью переработки отходов из высоконаполненных ПВХ-пластиков на бумажной оСнове — пеноплена и полиплена, повышения производительности. снижения энергоемкости процесса и повышения деформативности изделий на основе отходов, 1808709

Таблица 1

3000

2500

2600

2800

3900

2000, ед.

30,3

40,4

33,6

35,0

56,5

29,4

t,е

Таблица 2

Таблица 3

Физико-механические характеристики пленок пластикацию отходов на вальцах проводят при 120 — 130 С в 2 стадии, причем нэ первой стадии деформации сдвига составляет

1500-1700 ед., а на второй — 2500 — 2800 ед.

1В08709

Таблица 4

Таблица 5

Составитель Т.Лебедева

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Т.Вашкович

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1250 Тира ж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5