BG97167A - Метод за трансформиране на изходен материал, съдържащ поне два различни термопластични материали,в нов хомогенен термопластичен материал - Google Patents

Abstract

Методът намира приложение при рециклиране или повторно използване на отпадъчни пластмасови материали, получени от опаковки за храни или битови предмети. С него се предотвратява или поне намалява натрупването на тези материали в природата и се забавя изчерпването на източниците на невъзстановими суровини. Методът се състои в смесване и разбъркване поне на два различни термопластични полимера или кополимера в разделно състояние при първоначално определяне на енергийната консумация. Обработването спира, след като настъпи максималното нарастване на енергийната консумация и по същество е достигната постоянна величина на енергийната консумация след максималното й нарастване. 7 претенции, 5 фигури

Description

МЕТОД И СЪОРЪЖЕНИЕ ЗА ТРАНСФОРМИРАНЕ НА ИЗХОДЕН МАТЕРИАЛ, СЪДЪРЖАЩ ПОНЕ ДВА РАЗЛИЧНИ ТЕРМОПЛАС- _ ТИЧНИ МАТЕРИАЛА, В НОВ ХОМОГЕНЕН ТЕРМОПЛАСТИЧЕН МАТЕРИАЛ

Предметът ма настоящето изобретение е метод за обработка на пластични материали, който осигурява възможността за транстормиракето на изходен, суров материал, съдържащ поне два различни термопластичии полимера или ко-полимера, в един хомогенен термопластичем материал. Друг предмет ма иаобрете нието е съоръжение за провеждане ма този процес и за прилагането на този процес.

Целта на изобретението е, в частност, да осигури възможност за получаването ма нов термопластичен материал, способен да бъде изпелззан но същия начин и в същото поле ма индустриално приложение както познатите термопластичии материали, от поне два термопластичии материала от различно химическо естество.

Изобретението по-специално цели осигуряването на възможността за рециклирането ма термопластичии полимери или квполимери, без предварително сепариране на такива полимери или к©-полимери в съответствие с тяхната химическа природа,, Както е известно, желателно е да се осъществи повторно използване на отпадъчни пластични материали, такиза като тези, произлизащи от разгъването на пакетиращи предмети или материали, смесени с хранителни ост? ъци в домакински отпадъци/смет/, с цел да се избегна, или ^оне да се намали натруп ването на този отпадък в природата, а също така, да се забави

2.

изтощението на източници за не-зъзстамозими сурови материали, в частност необработения яе^т, конте влиза в производството на пластични материали.

Съгласно настоящето състояние на техниката, възвръщащите се в повторен цикъл термопластични пслимври|изискват отделното възстановяване и повторна употреба на пластични материали от различно химическо естество, защото те обикновено са неподатливи ή а смесване един с.адруг, и когато се направи опит да св използвай ποίτορι© смеси ет твърди частици ет различни тьрмопластички полимери като се използват същите машини и същите условия за провеждане на операциите като тези, използвани при случая с единичен тириспластичен полимер, се получават изделия, които са направени от хетерогенен материал, за който механичните, физичните и химически характеристики, такива като стойности на якост на спъване, якост на огъзане, якост на притискане, съпротивление- срещу химическа атака от w различни течни или газообразни субстанции и т.и., не са добре определени и дефинирани_о

На практика, необходимостта от обособено,т,е, отделно възстановявани и повторна употреба па различните термоплас— тични материали поставя едно ограничение от икономически по — рядък, което намалява зиачитерне възможностите за рециклиране на отпадъчни пластични материали, а частност на такива, които са съдържат а домакинските отпадъци/дсмашната смет/.

Предмет на изебр: «исто е, да обезпечи едно решение на проблема за рецикли; те на отпадъчни полимерни термо • пласхички материали, като с-и позволи да се получи хомогенен з_а термепластичея материал, които може да бъде употребявам при същата техмика и техмология както тези, използвани в случая с оригинални термопластичии полимери, и при елемениранв на ме— обходимостта да се отделят или да се избират тези отпадъци предварително, съобразно химическото естество на полимерите, от което са изпълнени.

За тази цел, првцесът съгласно изобретението се характеризира с това, че поне два различни термопластичии полимера или ко-пелимера, в разделно състояние, са подложени на обработка чрез разбъркване и размесваие пе такъв начин, че се получава едим продукт, който пе същество представлява хомогенен термопластичем материал.

Казаното третираме е измършмано за предпочитаме в затворена камера, обезпечена с механични разбъркващи средства. Казаните механични разбъркващи средства е за предпочитане да се двържат оъс средства за измерваме ма енергията, която бива абсорбирана от подложения на третиране материал, и те обхващат поне един разбъркващ елемент, който може да представлява например един ротор, снабден с множество разбъркващи лопанки_а Химическият или физико-химическият процес или процеси, които се извършват пржз времето ма осъществяването на метода осигуряващ трансформирането на първоначалната кмес от различни термопластичии полимери в едим хомогенен материал, не са още изцяло осветлени и изяснени, и изобретението не е ограничен® по никакъв начин от характера ма тези процеси, мито ©т порядъка в който те протичат, мито от тяхмет© времетраене.

Оказва се, обаче, че по време ма разбъркващата и смесителна ©перация/обрабетка/ ма сместа от термопластичии поли4.

и»ри или ко-полим«ри, твърдите частици претърпяват едмовре— мекхо едно бърза индивидуално загрявам·, дължима ма тяхмота взаимно трием· и/или тяхното трием· с елементите ма бъркачката и ствмит· ма обработващата камера, така че тв,всичкитж, практически намират себе си загряти в едм© и също време до една температура обхващана всеки ет техните съответни диапазони на размекване. Изглежда, също така, че се осъществява едно намаляваме в. средния размер ма частиците при «дма определена степен на обработка, при която поне една чает ет частиците все ®ще остава в твърд© сес_тоями«, или при която поне една част ©т частиците са поне отчасти втечнени или в пастообразно със·, тояние.

Каквито и да са причините и основанията, забелязва се един относително внезапен преход от едно състояние, в което различните индивидуални термопластични полимерни или ко-поли— мерни частици от първоначалната смес са отделени една от дру— w га и могат да бъдат наблюдавани индивидуално, в един пе-късен етап, в който не е никак възможно да се различават^повече отделните разделителни повърхности,т.е. границите м.^жду тези частици, и в който цялата маса приема една хомогенна изява, с изключение ма възможните срещащи с« частици от материал, ме подлежащ ма смесваме с термопластичмите полимери.

Тези явления са теталм· изненадващи, като се има предвид, че мие може да си имаме работа с полимерни частици с относително ниска точка тпа топене, например полиолефими, и с полимерни частици с относително висока точка ма топене, кат® например полиамиди.

5.

Достигнатата температура в сместа от термопластичми полимери или ко-полимери, които са подложени на обработка съгласно настоящия метод, обикновено се съдържа в обхвата от 150° до 300^GC.

Хомогенната маса, като резултат ет обработката чрез разбъркване и смесване/размесваме/ бива обикновено получавана под формата на паста, имаща реелогични характеристики, нъответ~ ствуващи на така нареченото псевдопластичко състояние.

За предпочитане е, тази хомогенна пастообразна маса да бъде незабавно подложена на гранулациекна обработка, с предназначение да я)постави под формата на гранули от обичайния тип, подходящ за използване въз формованите или инжектирани части ма производствените машини, съгласно известните индустриални технологии и техника»

За тази цел, може да бъде използвана всяка гранулираща машина от известен тип, например- използваща екстру< зия под наляганео За предпочитане е, и също така по един познат сам по себе си начин, филтрирането на пастата да бъде извършвано по времето на гранулационната операция, например чрез сито с телеки отвори, по такъв начин, че да раздели/отдели/ ’’ частиците ет твърди материяли, евентуално съдържащи се в пастата_о Такива частици от твърди материа.али могат да представляват втвърдени на горещо полимери, метали, неорганични материали, такива като обрезки/стломки/ от камък, стъкло и т.Ио, и обикновено от всякакъв материал, който не е смесваем с терме пластичните полимери.

Настоящето изобретение е, в частност, приложим© при обработката на изходен материал, който съдържа поне два различни термопластичии полимера или кс-полимера в разделено състояние, и поне един твърд материал, който не е смесваем с казаните термопластичии полимери или ко-полимери. ^х1оке една филтрираща стъпка се провежда с получения продукт, така че да се ©тделят ©т нея© частиците от материал, различен от казания термотгластичем материял, които частици са разпръснати в този последен материало

Методът съгласи© настоящето изобретение, може да бъде ©съществен като кепрекъднат или прекъснат, т_ое_о чрез третираме на изходната/мачалната/ смес от термопластичии полимери или ко-полимери на последователни порции.

Едно съоръжение за реализираме на процеса се характеризира с това, че то обхваща: една камера, обезпечена с разбъркващи и размесващи средзтва; средства за вкарваме на изходен материал, който ще бъде подложен на обработка в камерата; _w и средства за разтоварване ма тази камера от продукта, получен при обработката на изходния материал в тази камера.

За предпочитаме е, разбъркващите средства да съдържат поне един препелер/едно работно колело/, снабдено с лопатки и въртящ© се с висока скорост, например имащо скорост на въртене намираща се в границите между 1000 и 2800об/мин_а

Обаче, може да бъдат използвани от всякакъв друг вид подходящи разбъркващи и/или размесващи и/или смесителни сред— ства, механични или не-Щйеханични.

Съобразно едно изключително препоръчително изпълнение ма това съоръжение, казаната камера е със цилиндрична ферма

7» и със хоризонтална ос, а казаните разбъркващи и размесващи средства съдържат един ротор, който е снабден с множества лопатки, като този ротор е монтиран коаксиално с оста на камерата и е прострян през нея, като е свързан със дадвижващи средства за придаване на въртеливо движение на ротора, които средства са разположени навън от камерата.

Предмет на настоящето изобретение е също така употребата на гореупоменатия метод за получаването на части от пластичен материал, характеризиращи се с това, че продуктът е влаган, във формата на частите чрез инжекционно .формозане»

Изобретението ще бъде по-добре разбрано с помощта на • следващото детайлирано описание на не-отраничаващи примерни изпълнения на метода съгласно изобретението и с едно примерно изпълнение, също така не-ограничително, на едно съоръжение за реализирането на този метод, където е направено едно указание към прикрепените чертежи, като:

^игура х, - представлява схематичен фронталеи изглед на съоръжението;

Фигура а, - представлява схематичен фронтален изглед жа една част от съоръжението, показано на фиг,х;

Фигура 3, - представлява схематичен изглед на същата част ©т съоръжението както на фиг,2, но с някои елементи и членове, посочени в разрез;

Фигура 4, - представлява схематичен изглед в напречно сечение на съоръжението; и

Фигура 5, - представлява частичен схематичен изглед на един ротор, представляващ част от съоръжението.

Съоръжението, посочено на фигури от 1 _до 5 _Съ1гъп__я ^w , w -D/J, XajJJlLcl

8, една цилиндрична камера 2 е хоризонтална ос, обезпечена с един захранващ бункер 4, разположен в една зърхова позиция, и един разтоварващ резервоар/утайник/ 5. Един ротор 6, монтиран коаксиално вътре в камерата 2, е задвижван с помощта на електрически мотор 7. Стените на камерата 2 са изградени от една група 10, образувана посредством съединяването на две полу-цилиндрични черупки 11 и 12, събрани заедно с помощта на шарнирни панти, разположени по протежение на единия надлъжен край 13। и едно осигурително затварящо приспособление 14 е разположено по дължината та края 15, противоположет на края 14_о

Горката черупка 12 е свързана с едно пневматично приспособление 16 от познат сам по себе си тип, което прави възможно нейното отваряне посредством завъртане около шарнирните панти 13_а Въртеливото движение на мотора 7 се предава на ротора 6 с помощта на пневматично контролиран съединител 18. Въртеливото движение на ротора 6 може да бъде прекъснато по желание посредством едно спирачно приспособление 21, също пневматично контролираноо

Роторът ббносен, във всеки от двата си края, от лагери 22, закрепени върху стойки 23_О Една резбовидна /лабиринтна/ връзка 24 прави възможно да преминава всеки един от крайщата иа вала на ротора 6 плътно през стените на камерата 2.

Един предпазен кожух 26 /фигура 1/ обгражда частта от съоръжението, обхващаща камерата 2 и роторните лагери 22_а Както може да-бъде най-добре видяно на фигура 5, роторът 6 обхваща- един цилиндричен вал 30, обезпечен с множество радиални лопатки 31, 32, чиито форми са от два различни типа.

9ο

По-специално, ориентацията на лопатките 32, които са закрепени към всеки край, на вала 30 е такава, че той. действува за да придаде на единтовар/пълнеж/ от материала, който е обработван в камерата 2 движение, коетс клони към тласкане на този материал далече от камерните стени граничещи с крайщата на вала 30 за да го върне обратно към вътрешността на камерата през обйластта, подложена на разбъркващото и размесващо действие на лопатките 31 _о

За предпочитане е диаметърът на камерата 2 и дължината на лопатките 31 и 32 да са такива, че когато роторът 6 е при стайна температура или в близост до тази температура, про— ♦ светът /светлият отзор/ м^жду върховете на лопатките 31 и 32 и вътрешната стена 40 на камерата 2, да бъде в порядъка от к около 0,5 до 1 ммо

Изнамерено е като предпочитано, че роторът 6 и негоследва вият задвижващ го мотор 7/ца бъдат оразмерени по отношение на вътрешния обем на камерата 2, така че максималната механична енергия, преминаваща в подлежащия на обработка материал в камерата 2 от ротора 6, да бъде в порядъка от 1 до 2кв. за всеки литър от този материал<> Така например, за един тотален/ц®·* щ/ лостен/ вътрешен обем на камерата 2 от 85 литра / случаят с един експериментален прототип/, е открито, че максималната мощност, доставена от мотора, е предпочитана в порядъка от 128кв<> ПРЖЕР1?

Използваният изходен материал е една смес от термон пластичйи полимери във формата на неравномерно оформени парчета, но всички със размери по-малки от 5 мм, произлизащи от регенерирането/възстановяването/ на отпадъчни пластични мате

10_о риали в домакинските отпадъци/сметта/ и които, клед тяхното отделяне от другите съставки от сметта, са просто измивани с вода и подложени след това на изсушаване»

Средният състав на тази смес е следният / в теглов — ни проценти/ :

АВб смола »50 ^©лилинил хлорид ·20

Пелипропилен :15

Полиетилен ;5 тт Полиамид :5

Полиметилметакрилат /РИМА./ ;5

За обработването на тази смес е използвано еди® съоръжение от пе-г©ре описания тип, в което разбъркващата и размесваща камера има вътрешен обем от 85 литра, използваният мотор за осигуряване на ротора въртеливо движение е трифазен електрически мотор с полюсен превключвател, с максимална мощност от 140 кв_о, който е захранван с ток 380в / 50 нерца, и със к стойност на косинус фи /У/ от 0,85» След един период от време на ротация на ротора от порядъка на три минути, се забелязва едно стръмно повишаване, непосредствено последвано от стабилизиране, на консумираната мощност от подложената на разбъркването и размесването маса, което показва един връх в инвнзивността на електдррическия ток подаван към мотора, достигащ максимална стойност от порядъка на <:70 до 280 А на върха на повишената част. Времетраенето на повишаването на интензивността на електрическия ток между началната стойност и върха на пови, йената част, така както и последващото понижа! ле на интензивността / д© стабилизирана стойност, която е над началната

И***

Но стойност/ обхваща едновременно окоро 5 секунди, иреметравнете ка въртене на ротора се простира в един период от около 10 до 20 секунди след стабилизирането на интензивността на електрическия ток, с който е захранван електомотора,задвижващ ротора, след което роторът се спира и хомогенната гелоподобна пастаобравна маса, която е резултат от обработката на сместа от полимери, бива незабавно извличана за оползотворяване.

Тази маса бива подлагана, или незабавно след нейното извличане от обработващата камера, или след нейното втвърдяване чрез охлаждане, на една гранулационна обработка посредством екструзия в машина от извевтен тип, със филтриране с помощта на сито с телени отпори. По този начин се получават гранули от • термопластичен материал с размер от около 3 мм„, с изключител— « но хомогенна изява/проявление/, дори когато са извършвани експерименти с увеличително стъкло. ^жези гранули са отлично пригодени за употреба в една индустриална инжекцианно формовачна машина, по същия начин както гранули от чиста термопластична АД0 смола, правейки възможно получаването на формовани/отляти/ части с отлично качество, което представя/показва една перфектна изотропия на механичните и физически качества./свойства/. ПРИМЕР 2 ;

Процедурата е същата както при пример 1, с изключение на това, че е изполввана смес от термопластичии материали в качеството на суров материал, имаща следващия осреднен състав /в тегловни проценти/ : __

Пол_Ие_ТИ1Яен /смес от еднакви части полиетилен с висока плътнос и ниска плътност ? 45

12.

Полистирен ;20

Поливинил хлорид ·20

Смес от две равни части ст полиестер и полиамид :12

Полиметилметакрилат / ИША. / :3

Забелязва се, след време на ротация на ротора от около 90 секунди, едно повишаване в интензивността на електрическия ток захранващ мотора, достигащо до максимална стойност ^01Г порядъка на 230 Времетраенето на ротацията се прости ра, както в Причгер 1, в порядъка около 10 до 20 секунди след тоаи връх, преди извличане на хомоигенната гжлообразна пастоо— образна маса огвв пеевдопластична консистенция, явяваща се кате резулват от трежирането/обработката/.

След тева се осъществява гранулация посредством екструзия, с филтрация на пастата, както е посочено в Пример 1» По този начин се получават гранули от термопластичен материал, книто са подходящи за използване в инзустриални ии*** жекционни формозачии машини по начин, подобен на този, при употребата на гранули от чиста полиетиленова смола с висока плътност,. Необходимо е да бъде отбелязано, че методът, който току що бе описан, е отлично пригоден за получаване на термо— пластичен материал имащ предварително определени свойства, средно между тези на различните изходни полимери и ко-полимери, и че е възможно да се поддържат постоянни качествата на крайния продукт, дори в случай на калебания в средната стойност на състава на смесшве, използвани като изходен суров материал.

В действителност, фактически, и както ще бъде очевидно . за специалиста от съответната област на техниката, необиодимо

13ο е само да се анализира началният материал и крайният продукт, зада се определи количеството термопластични полимери или ко~ полимери]®® един или няколко типа, които трябва да бъдат доба — вени към началните смеси, за да се осъществят корекциите, необходими за получаване на краен продукт, имащ желаните качества и за да се поддържат тези качества в случай на изменения в състава на изходния суроз материал»

Очевидно, може да бъде добавена към смесите от тер— мопластични полимери или ко-полимери, по един познат сам по cefie си начин, какжато и да било субстанция или смес от субстанции, способни да подобрят качествата на крайния шррдрпластичен материал, например пластификатори, стабилизиращи агенти, оцветители, пълнители и т.н».»» и е ясно, че, дължимо на самото естество на операциите в метода, които обхващат едно размед® ване и едно разбъркване които са изключително ефикасни, се получава едно отлично хомогенно разпределяне на тези субстанции /вещества/ в крайния продукт» ПРЕТЕНЦИИ £

Claims (12)

1» Метод за обработка на пластични материали, характеризиращ се с това, че поне два различни термопластични полимера или ко-полимера, в разделено състояние, се. подлагани на обработка чрез разбъркване и размесване по такъв начин, че се получава продукт, кой.то по същество се състои от хомогенен термопластичен материал»

2» Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че казаната обработка представлява механична обработка, и че енергията, която се абсорбира по време на обработката и времетраенето на прилагането им са оппенелеми14 _о

3_σ Метод съгласно претенция 2, характеризиращ се с това, че определянето на абсорбираната механична енергия се идвършжа чрез измерваме на консумираната енергияо

4» ^жетод съгласно претенция 3, характеризиращ се с това, че времетраенето на^прилагането на абработката се определя във зависимост от измененията в консумираната енергия.,

5а Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че обработката се спира след появата на явления на остро повишаване на консумираната енергия.

6_О Метод съгласно претенция 5, характеризиращ се с това, че обработката се спира, когато се достигне една по същество постоянна стойност на консумираната енергия след казаното повишаване на енергийна консумация.

7о метод съгласно която и да е от предидущите претенции, характеризиращ се с това, че казаната обработка се осъществява в една камера, снабдена с механични размесващи средства.

8. Метод съгласно претенция 8, характеризиращ се с това, че казаните разбъркващи/размесващи средства обхващат един ротор, обезпечен с множество от лопатки.

9о Метод, съгласно която и да е от предидущите претенции за обработка на суров материал съдържащ поне два различни термопластични полимера или ко-полимера в разделено състояние, и поне един твърд материал, който не е смесваем с казаните термопластични полимери или ко-полимери, характеризиращ се с това, че се осъществява поне една филтрираща стъпка с полу- чения продукт, така че да се отделят от тук частиците от материал, които са различни от казаният хомогенен термопластичен

15.

материал, и които са разпръснати тук в него.

х0_о метод, съгласно която и да е от предидущите претенции, характеризиращ се с това, че продуктът се подлага на гранулационна обработка.

11« Съоръжение за осъществяване н« метода впа съответствие с притинция 1, характеризиращо се с това, че същото обхваща една камера, обезпечена със разбъркващи и размесващи средства; средства за вкарване на подлежащия на обработка суров материал в тази камера; и средства за разтоварване на тази камера от продукта, получен при обработката на казаните сурови материали в тази камера <>

12. Съоръжение съгласно претенция 11, характеризиращо се с това,, че казаната камера е с цилиндрична форма и със хоризонтална ос, и че казаните разбъркващи и размесващи сред* ства обхващат един ротор, обезпечен с множество от лопажки, като този ротор е монтиран ко-аксиално по отношение на оста на камерата и се простира по нейната дължина, като се свързва със задвижващи средства за придаване въртеливо движение на ротора, разположени вън от камерата_о

13_о Приложението на метода съгласно претенция 1 за получаването на части/елементи/ от пластичен материал, характеризиращо се с това, че продуктът е влаган въврормата за частите, изработени чрез инжекционно формоване/пресоване/