CZ282289B6 - Způsob recyklování umělých hmot a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Abstract

Způsob recyklování umělých hmot a zařízení k provádění tohoto způsobu spočívají v tom, že předem roztříděný odpad z umělých hmot se v prvním stupni rozmělní, smísí, roztaví a homogenizuje a takto získaná surovina se bezprostředně následně uloží ve vyrovnávacím zásobníku (12) a zavádí do vstřikovací a tvarovací jednotky (13). Při meziuložení suroviny ve vyrovnávacím zásobníku (12) se reguluje teplota této suroviny.ŕ

Description

Způsob recyklování plastů a zařízení k provádění tohoto způsobu

Oblast techniky

Vynález se ty ká způsobu recyklování plastů, při kterém se předem roztříděný odpad z plastů v prvním stupni rozmělní, smísí, roztaví a homogenizuje a následně se zavádí do vstřikovací a tvarovací jednotky. Vynález se dále týká zařízení k provádění tohoto způsobu. Pokud se na jakémkoliv místě hovoří o plastech, rozumí se tím též materiály známé běžně pod označením umělé hmoty.

Dosavadní stav techniky

Zmíněný způsob a odpovídající zařízení jsou již v zásadě známy ze zveřejněné EP-přihlášky č. 0321742. Ve známém zařízení je použit na výšku uspořádaný úložný zásobník. V oblasti dna tohoto úložného zásobníku je uspořádán rozmělňovací a mísící nástroj otočný kolem osy úložného zásobníku a plášťový otvor pro vypouštění granulátu vyráběného v tomto zařízení. Odtud je plastový' materiál transportován do dvoustupňového šnekového dopravníku, popřípadě je upravena jeho teplota.

Takové zařízení nezajišťuje ani dostatečné promísení, aby se umožnilo použití recyklovaného materiálu také pro výrobu vysoce hodnotných výrobků z plastů, ani v důsledku absence možnosti meziuložení materiálu neumožňuje použití pístového vstřikovacího zařízení s přerušovaným průběhem činnosti.

Jiný způsob a zařízení pro recyklování odpadu z plastů jsou známy z US patentového spisu č. 2,382,655. Materiál je v tomto případě rozmělňován v zařízení opatřeném noži a následně je šnekovým dopravníkem přepravován ke zpracování do dalšího zařízení.

Dále, z US patentového spisu č. 4,591,467 je již známo dvoustupňové míšení, ohřev a homogenizování materiálů z plastů.

Z DE patentového spisu č. 960854 je znám vstřikovací licí stroj s vytápěným vstřikovacím válcem, ve kterém je uspořádán trvale se otáčející šnek, kterým je již dříve zplastifikovaný materiál dopravován do tlakového prostoru vytlačovacího lisu. Pro recyklovaný materiál je takový vstřikovací licí stroj nepoužitelný již proto, že v něm není zajištěno dostatečné promísení jednotlivých složek.

Také zDE užitného vzoru č. 1847590 je znám vstřikovací licí stroj pro termoplastické hmoty vybavený šnekovým plastifikátorem. Zde popsaný stroj je rovněž nevhodný pro recyklované materiály, protože v něm není zajištěno dostatečné promísení recyklovaných složek.

Plasty nabyly rostoucího významu nejen ve všech oblastech běžného života, ale i v oblasti průmyslu.

Mezitím vznikly také stále rostoucí problémy s likvidací předmětů zhotovených z plastů, protože tyto na rozdíl od přírodních materiálů nebo hmot odvozených z přírodních materiálů nepodléhají přirozené degradaci a rozkladu a nevracejí se tak do přírodního řetězce.

Význam plastů lze objasnit na příkladu automobilu. Rychlý vývoj použití plastů a polymerů měl za následek, že podíl plastů na hmotnosti automobilu již činí 10 %. S tímto vysokým tempem zavádění plastů však nedrží krok metody opětného využití těchto moderních materiálů. Zatímco ocel, železo a hliník, které tvoří přibližně 75 % hmotnosti vozidla, se zvětší části opětovně

- 1 CZ 282289 B6 zhodnocují, plasty pouze zaplňují a zatěžují skládky. Kromě toho existuje nebezpečí, že součásti z plastů zásluhou zmíněných souvislostí získají u veřejnosti nepříznivou pověst, takže přestanou být obyvatelstvem akceptovány.

Kromě toho je zde konečně nebezpečí, že tyto moderní materiály bude třeba v rámci možností nahrazovat jinými materiály z politických důvodů, ačkoliv technici by se jen neradi vzdávali použití těchto materiálů, které navíc u mnoha součástí jen stěží mohou být nahrazeny něčím jiným.

Recyklování plastů je tedy vysoce aktuálním problémem. Cesta k recyklování plastů vede přes demontáž a předběžné roztřídění. Takovým roztříděním lze získat do značné míry druhově čisté plasty . Jedna z velkých automobilek plánuje proto stavbu demontážního závodu ve Wackersdorfú. Toto se děje s vědomím, že bez recyklace plastů by se muselo vážněji uvažovat o možnosti spalování těchto plastů hmot, což by ovšem bylo rovněž nežádoucí z důvodů ochrany životního prostředí.

V zájmu recyklace plastů má v Berlíně vzniknout největší třídíma průmyslového odpadu v Evropě s kapacitou přibližně 100 000 tun zpracovaného odpadu ročně, ve které se odpad bude třídit na sklo, kovy, plasty a podobně. Takto předem roztříděné suroviny budou pak opět připraveny pro použití jako sekundární suroviny.

Velké množství odpadu z plastů pochází zejména z obalového průmyslu. Tento odpad je z velké části tvořen jen jedenkrát tepelně zpracovanými a přitom vysoce kvalitními plasty, protože vysoce výkonná výrobní zařízení v obalovém průmyslu mohou pracovat jen s nejlepšími materiály.

Potřeba opakovaného využití plastů existuje sama o sobě již dlouhou dobu. Všechny do praxe uvedené projekty však až dosud ztroskotaly na velmi vysokých nákladech úpravy plastů. Recyklovaný materiál připravený až dosud známými postupy je proto téměř stejně drahý jako nový materiál. To je samozřejmě špatná výchozí situace pro recyklaci, která sama o sobě je bezpodmínečně nutná.

Opakovaně upravovaný materiál se obvykle shromažďuje, třídí, mele a v přípravném zařízení vytlačuje a vyrábí se z něj granulát, který se následně ve zpracovatelském závodě opět taví a znovu se zněj vyrábějí požadované výrobky. Již samo opakované tavení představuje značné náklady, které vyplývají z vysoké spotřeby energie.

Předpokladem pro opakované použití plastů je především dostatečné předběžné roztřídění. Volba intenzity a jakosti tohoto roztřídění se řídí podle účelu pozdějšího použití opakovaně upravovaného materiálu. Kromě toho je zapotřebí dostatečné promísení předem roztříděného materiálu, protože tento materiál není přes zmíněné roztřídění homogenní, to jest materiál není ani zdaleka druhově čistý. V surovině, která obsahuje především polyetylén, jsou přítomny také značné podíly polypropylénu, například uzávěry, polystyrénu, polyetyléntereftalátu a podobně.

Teprve dobrou homogenizací suroviny se vytvoří předpoklady pro pozdější opětovné zhodnocení plastů. Ze sekundární suroviny se mají dát vyrábět také náročné výrobky, které případně vyžadují přidání přísad a plniv, jako jsou mastek, skleněná vlákna, výztužné přísady obecně, stabilizátory a barviva.

Úkolem vynálezu je nalezení způsobu a konstrukce zařízení k provádění tohoto způsobu, které umožní vyrábět i z recyklovaného plastového materiálu plnohodnotné nové plasty.

-2CZ 282289 B6

Podstata vynálezu

Uvedený úkol řeší a nedostatky známých způsobů a zařízení tohoto druhu do značné míry odstraňuje způsob recyklování plastů, při kterém se předem roztříděný odpad v prvním stupni 5 rozmělní, smísí, roztaví a homogenizuje a následně se zavádí do vstřikovací a tvarovací jednotky, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že odpad z plastů se rozmělňuje, mísí, taví a homogenizuje v hnětači, ze kterého se takto získaná surovina přímo transportuje do vyrovnávacího zásobníku s regulovanou teplotou, odkud se surovina vede do vstřikovací a tvarovací jednotky. Pokud se na jakémkoliv místě hovoří o plastech, rozumí se tím též materiály známé 10 běžně pod označením umělé hmoty.

Je výhodné, jestliže surovina se při meziuložení ve vyrovnávacím zásobníku udržuje pod přetlakem až 0,5 MPa a současně se při tomto meziuložení i odplyňuje.

Podstata zařízení pro provádění uvedeného způsobu spočívá v tom, že toto zařízení sestává z hnětače k rozmělňování, míšení, tavení a homogenizování odpadu, na který pro meziuložení navazuje vyrovnávací zásobník, který je propojen se vstřikovací a tvarovací jednotkou.

Přitom je výhodné, jestliže hnětač je opatřen odplyňovacím zařízením a vyrovnávací zásobník je 20 proveden jako šachta s regulovanou teplotou.

Dále je výhodné, jestliže odplyňovacím zařízením je opatřen i vyrovnávací zásobník a/nebo spojovací potrubí.

V některých případech je dále výhodné, jestliže vyrovnávací zásobník je opatřen pístem pro nucený transport materiálu.

Příklad provedení

Podstata vynálezu je dále objasněna na příkladu jeho provedení, který je popsán na základě připojeného výkresu, který znázorňuje schéma zařízení pro provádění způsobu podle vynálezu.

Surovina se nejdříve v případě potřeby dostatečně prohněte a roztaví v hnětači 10, který v tomto 35 smyslu představuje kompaudovací jednotku. Míšení musí mít takovou intenzitu, aby byla zajištěna dostatečná homogennost takto zpracované suroviny. Hnětač 10 tedy působí také jako homogenizátor, který navzájem mísí různé látky, například plasty, ke kterým se popřípadě mohou přidat další přísady, což samo o sobě není předmětem vynálezu. Prohnětení, roztavení a homogenizace se v hnětači 10 dosahuje zejména mechanickým pohybem částí tohoto hnětače 40 10, který může byt souběžný, protiběžný nebo axiální a podobně, docíleným například rotory nebo šneky, což opět není předmětem tohoto vynálezu, až do dostatečného promísení a plastifíkace zpracovávané suroviny. V případě potřeby lze použít i přídavný ohřev zpracovávané suroviny, což také není předmětem vynálezu.

Teprve když je dosaženo dostatečného promísení a plastifíkace, lze roztavenou surovinu vést dále spojovacím potrubím 11 do vyrovnávací nádrže nebo vyrovnávacího zásobníku 12, který rovněž může být vybaven regulovaným topným zařízením, tvořeným například neznázoměnými, nahoře, dole a/nebo po stranách uspořádanými vyhřívacími kanály, což opět samo o sobě v tomto konkrétním provedení není předmětem vynálezu.

Ze spojovacího potrubí 11 a vyrovnávacího zásobníku 12 postupuje roztavená surovina dále do o sobě známé, vstřikovací a tvarovací jednotky .13. Tato vstřikovací a tvarovací jednotka 13 může být tvořena běžným šnekovým vytlačovacím agregátem nebo také pístovou vstřikovací jednotkou, konkrétní provedení vstřikovací a tvarovací jednotky 13 není předmětem vynálezu.

-3 CZ 282289 B6

Lze použít také zařízení pro vstřikování dutých těles. K tomuto typu zařízení patří kontinuálně pracující vytlačovací zařízení pro duté výrobky, vytlačovací zařízení se zadržovacími hlavicemi pro taveninu, kde vytlačovací zařízení v zásobníku pracuje kontinuálně, foukací zařízení s vytlačovacími šnekovými agregáty, které jsou podobné vstřikovacím strojům a pracují diskontinuálně, a vstřikovací foukací zařízení, ve kterých je vystříknut polotovar, který je následně vyfukován a která pracují přerušovaně. Ani tato možná konkrétní provedení vstřikovací a tvarovací jednotky 13 nejsou předmětem vynálezu.

Podávači oblast vstřikovací a tvarovací jednotky 13 při vstřikovacím lití nebo neznázoměný šnek této vstřikovací a tvarovací jednotky 13 musí být provedeny tak, aby mohla být vtahována za horka plastifikovaná surovina. Musí být proto vybaveny dostatečně velkým otvorem, popřípadě šnek musí mít dostatečně hluboký závit. Lze popřípadě použít také vstřikovací a tvarovací jednotku 13 s neznázoměným pístem. Rovněž tato konkrétní provedení vstřikovací a tvarovací jednotky 13 nejsou předmětem vynálezu.

Rozměry jednotlivých jednotek, to jest hnětače 10, spojovacího potrubí 11, vyrovnávacího zásobníku 12 a vstřikovací a tvarovací jednotky 13 jsou přizpůsobeny navzájem, takže tok suroviny celým zařízením, které sestává z těchto jednotek, je kvazikontinuální. Nepatrné krátkodobé kolísání toku suroviny mezi zmíněnými jednotkami je vyrovnáno vyrovnávacím zásobníkem 12. Tento vyrovnávací zásobník 12 je zapotřebí také ktomu, aby byla zajištěna bezproblémová součinnost mezi do značné míry kontinuálně pracujícím hnětačem J.0 a vstřikovací a tvarovací jednotkou 13, která pracuje přerušovaně. Dlouhodobé přizpůsobování a sledování toků suroviny v jednotlivých jednotkách je zajištěno centrální regulační jednotkou 14. která může ovlivňovat a regulovat i teploty v jednotlivých jednotkách zařízení.

Výše popsaný způsob a zařízení jsou vhodné nejen pro opakované využití odpadů z plastů, ale i pro současné kompaundování a vstřikování směsí nových surovin, například pro kompaundování směsí polypropylén/mastek, polypropylén/skleněná vlákna, polyamid/skleněná vlákna, akrylonitril/butadién/styrén/barviva a podobně.

Mohou být navzájem míšeny plasty a směsi plastů, ale také plasty nebo směsi plastů s přísadami nebo plnivy a takto zpracovány v hotové výrobky.

Podstatnou výhodou při recyklování plastů podle vynálezu je skutečnost, že se ve srovnání s dosud běžnou předběžnou úpravou suroviny a její granulací vyloučí druhé tavení. Tím se na jedné straně v nezanedbatelné míře sníží náklady na energii, na druhé straně se také šetří materiál.

U vysoce viskózních plastů může být zapotřebí zvýšení tlaku v prostoru vyrovnávacího zásobníku 12 až o 0,5 MPa. Lze toho dosáhnout pomocí neznázoměného pístu a podobně, což samo o sobě není předmětem vynálezu.

Zmíněný hnětač 10 může být s výhodou opatřen neznázoměným dvojitým šnekem. Pokud se v konkrétním případě dosáhne dostatečného promísení dané suroviny, může být v hnětači 10 použit také jednoduchý šnek. Hnětač 10 může být také vybaven odplyňovacím zařízením.

Jako vyrovnávací zásobník 12 připadá v první řadě v úvahu temperovaná šachta. Také tento vyrovnávací zásobník 12 může být vybaven odplyňovacím zařízením. Vyrovnávací zásobník 12 může být zařízen pro volný pád prohnětené hmoty nebo může být vybaven ústrojím pro nucenou přepravu této hmoty, například neznázoměným pístem. V případě potřeby může být tento vyrovnávací zásobník 12 konstruován i pro vysoké tlaky.

-4CZ 282289 B6

Vstřikovací a tvarovací jednotka 13, která navazuje na popsaný vyrovnávací zásobník 12, odpovídá v zásadě současnému stavu techniky a její konstrukce není předmětem vynálezu. Jako vstřikovací a tvarovací jednotky 13 lze použít o sobě známá šneková vstřikovací zařízení nebo pístová vstřikovací zařízení.

Claims (8)

1. Způsob recyklování plastů, při kterém se předem roztříděný odpad z plastů v prvním stupni rozmělní, smísí, roztaví a homogenizuje a následně se zavádí do vstřikovací a tvarovací jednotky, vyznačující se tím, že odpad z plastů se rozmělňuje, mísí, taví a homogenizuje v hnětači (10), ze kterého se takto získaná surovina přímo transportuje do vyrovnávacího zásobníku (12) s regulovanou teplotou, odkud se surovina vede do vstřikovací a tvarovací jednotky (13).

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že surovina se při meziuložení ve vyrovnávacím zásobníku (12) udržuje pod přetlakem až 0,5 MPa.

3. Způsob podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že surovina se při meziuložení ve vyrovnávacím zásobníku (12) odplyňuje.

4. Zařízení k provádění způsobu podle nároků 1 až 3 pro recyklování předem roztříděného odpadu z plastů, který se rozmělní, smísí, roztaví a homogenizuje, vyznačující se tím, že sestává z hnětače (10) k rozmělňování, míšení, tavení a homogenizování odpadu, na který pro meziuložení navazuje vyrovnávací zásobník (12), který je propojen se vstřikovací a tvarovací jednotkou (13).

5. Zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že hnětač (10) je opatřen odplyňovacím zařízením.

6. Zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že vyrovnávací zásobník (12) je proveden jako šachta s regulovanou teplotou.

7. Zařízení podle nároků 4a 6, vyznačující se tím, že vyrovnávací zásobník (12) a/nebo spojovací potrubí (11) jsou opatřeny odplyňovacím zařízením.

8. Zařízení podle nároků 4, 6a 7, vyznačující se tím, že vyrovnávací zásobník (12) je opatřen pístem pro nucený transport materiálu.