PL183224B1 - Sposób wytwarzania lepiszcza bitumicznego - Google Patents

Abstract

1. Sposób wytwarzania lepiszcza bitumicznego przez termolizę odpadów tworzyw sztucznych, znamienny tym, że rozdrobnione odpady tworzyw sztucznych miesza się z substancjami bitumicznymi pochodzenia naftowego, korzystnie w stosunku wagowym odpowiednio od 4:1 do 9:1, a następnie poddaje działaniu mechanicznych naprężeń ścinających przez wytłaczanie, zgniatanie, kalandrowanie lub intensywne mieszanie, w temperaturze 100-400°C

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania lepiszcza bitumicznego przez termolizę odpadów tworzyw sztucznych zarówno poprodukcyjnych jak i poużytkowych.

Utylizacja odpadów tworzyw sztucznych metodami termicznymi stanowi perspektywiczną metodę ich recyklingu. Skuteczność tego recyklingu uwarunkowana jest wstępną termolizą przerabianych odpadów, prowadzącą do uzyskania jednorodnej kruchej masy, podatnej na rozdrobnienie przez mielenie. Masę tę można wykorzystać jako lepiszcze o wysokiej jakości.

Z literatury patentowej znane są sposoby wstępnej termopreparacji odpadów tworzyw sztucznych. Według jednego ze znanych sposobów, przedstawionego w opisie polskiego patentu nr 173 397 odpady tworzyw sztucznych miesza się z pakiem węglowym w temperaturze 150-450°C i wygrzewa przez 1-6 godzin. Sposób ten charakteryzuje się wprawdzie głęboką degradacją przerabianych odpadów i korzystnymi właściwościami uzyskiwanego produktu, jednakże wymaga stosowania paku węglowego, którego rakotwórcze działanie ze względu na obecność 1-2% benzo[a]pirenu jest powszechnie znane. Otrzymane termolizaty mogą być wyłącznie stosowane tam, gdzie niebezpieczeństwo ich zetknięcia się ze środowiskiem naturalnym człowieka jest ograniczone. Ponadto zużycie paku węglowego jest tu znaczne i przekracza 40% w przeliczeniu na użyte polimery. Właściwości użytkowe otrzymywanych termolizatów są również nie w pełni zadowalające: charakteryzują się one zbyt niskimi temperaturami mięknienia, poniżej 100°C, dużą plastycznością oraz niską pozostałością po skoksowaniu. Ponadto dostępność paku węglowego nie jest powszechna i możliwy jest on do uzyskania tylko w rejonach, gdzie działają rafinerie smołowe.

Z powyższych względów bardziej skuteczne okazało się zastosowanie do termolizy, prowadzonej sposobem według wynalazku, substancji bitumicznych pochodzenia naftowego.

Sposób wytwarzania lepiszcza bitumicznego przez termolizę odpadów tworzyw sztucznych, według wynalazku polega na tym, że rozdrobnione odpady tworzyw sztucznych miesza się z substancjami bitumicznymi pochodzenia naftowego, korzystnie w stosunku wagowym odpowiednio od 4:1 do 9:1, a następnie poddaje działaniu mechanicznych naprężeń ścinają183 224 cych przez wytłaczanie, zgniatanie, kalandrowanie lub intensywne mieszanie, w temperaturze 100-400°C.

Korzystnie jest jako bitumy pochodzenia naftowego stosować ekstrakty z rafinacji olejów lub ciężkie pozostałości z olefinowej pirolizy benzyn lub z krakingu katalitycznego, lub żywice węglowodorowe z olejów i pozostałości popirolitycznych. Jako bitum pochodzenia naftowego szczególnie korzystnie stosuje się ekstrakt furfurolowy z rafinacji olejów smarowych.

Jako odpady tworzyw sztucznych korzystnie stosuje się mieszane odpady poużytkowe lub poprodukcyjne, zawierające polimery organiczne, zarówno termoplastyczne jak i termoutwardzalne.

W sposobie według wynalazku korzystnie stosuje się odpady z tworzyw sztucznych rozdrobnione do granulacji poniżej 2 mm.

Efekt zużycia bitumów naftowych jest nieoczywisty, gdyż ich działanie jest znacznie silniejsze niż składników paku węglowego i możliwe jest stosowanie znacznie mniejszej ich ilości, nawet poniżej 10% masowych.

Naprężenia ścinające występujące w procesach wytłaczania, zgniatania, kalandrowania lub intensywnego mieszania pozwalają na znaczne skrócenie czasu homogenizacji mieszanek i podwyższenie ich jakości.

Produkt termolizy uzyskany sposobem według wynalazku ma bardzo dobre właściwości użytkowe; jego temperatura mięknienia zmienia się w szerokich granicach od poniżej 100°C do powyżej 200°C. Stosuje się go zarówno jako lepiszcze lub spoiwo, zwłaszcza w masach uszczelniających, kitach, masach izolacyjnych, powłokach ochronnych, brykietach węglowych, brykietach rud i zendry, materiałach ogniotrwałych, masach odlewniczych i elektrodach węglowych, jak też jako dodatek uszlachetniający wsad węglowy do koksowania.

Sposób wytwarzania lepiszcza bitumicznego sposobem według wynalazku ilustrują poniższe przykłady.

Przykład I. Do 200 g granulatu z rozdrobnionych butelek z poli(tereftalanu etylenu) dodano 50 g furfurolowego ekstraktu z rafinacji olejów smarowych i całość ogrzewano w laboratoryjnym reaktorze z szybkoobrotowym mieszadłem przez 2 godziny w temperaturze 300°C odbierając 32 g produktów lotnych. Uzyskany czarny kruchy termolizat wylewano na tacę metalową. Temperatura mięknienia termolizatu oznaczana metodą pierścień-kula (PiK) była wyższa niż 200°C. Zawartość benzo[a]pirenu leżała poniżej progu wykrywalności (10 ppm) zastosowanej metody spektrofotometrycznej.

Przykłady II-VIII. Postępując jak w przykładzie I, stosując różne bitumy naftowe i różne tworzywa sztuczne w ilościach jak w przykładzie I, uzyskuje się termolizaty o właściwościach podanych w tabeli.

Tabela

Nr przykładu	Bitum naftowy	Tworzywo sztuczne	Temperatura Termolizy °C	Ilość produktów Lotnych G	Temperatura mięknienia °C
II	Olej ciężki z krakingu katalitycznego	poli(tereftalan etylenu)	300	11	>200
m	Olej popirobtyczny	poli(tereftalan etylenu)	300	22	>200
IV	Olej popirolityczny	poli(chlorek winylu)	300	110	>200
V	Ekstrakt furfurolowy	Polietylen	350	13	120
VI	Olej ciężki z krakingu katalitycznego	Polietylen	350	10	125
VII	Olej popirolityczny	Polietylen	350	19	129
VIII	Ekstrakt furfurolowy	Bakelit melaminowo-fenolowy	300	38	>200

183 224

Przykład IX. Mieszankę odpadów z ekstraktem furfurolowym, sporządzoną jak w przykładzie I, poddano dwukrotnemu wytłaczaniu w ślimakowej wytłaczarce laboratoryjnej w temperaturze 250°C, uzyskując jednorodną kruchą masę o temperaturze mięknienia powyżej 200°C.

Przykład X. Mieszankę odpadów tworzyw sztucznych, zawierającą w % masowych: polietylen i polipropylen (50%), polichlorek winylu) (15%), poli(tereftalan etylenu) (10%), polistyren, poliamid, poliuretan i polimetakrylan metylu (po 5% każdy) oraz poliwęglan i bakelit melaminowo-fenolowy (po 2,5% każdy) w ilości 80 g zadano ekstraktem furfurolowym (20 g) i ogrzewano w reaktorze z szybkoobrotowym mieszadłem przez 1 godzinę w temperaturze 300°C. Uzyskano 86 g jednorodnego, kruchego termolizatu o przełomie muszlowym i barwie czarnej oraz 14 g produktów lotnych, zawierających chlorowodór. Termolizat miał temperaturę mięknienia 160°C.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania lepiszcza bitumicznego przez termolizę odpadów tworzyw sztucznych, znamienny tym, że rozdrobnione odpady tworzyw sztucznych miesza się z substancjami bitumicznymi pochodzenia naftowego, korzystnie w stosunku wagowym odpowiednio od 4:1 do 9:1, a następnie poddaje działaniu mechanicznych naprężeń ścinających przez wytłaczanie, zgniatanie, kalandrowanie lub intensywne mieszanie, w temperaturze 100-400°C.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako bitumy pochodzenia naftowego stosuje się ekstrakty z rafinacji olejów lub ciężkie pozostałości z olefinowej pirolizy benzyn lub z krakingu katalitycznego, lub żywice węglowodorowe z olejów i pozostałości popirolitycznych.
3. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że jako bitum pochodzenia naftowego stosuje się ekstrakt furfurolowy z rafinacji olejów smarowych.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako odpady tworzyw sztucznych stosuje się mieszane odpady poużytkowe lub poprodukcyjne, zawierające polimery organiczne, zarówno termoplastyczne jak i termoutwardzalne.
5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się odpady z tworzyw sztucznych rozdrobnione do granulacji poniżej 2 mm.