PL226791B1

PL226791B1 - Sposób otrzymywania kompaktowych tworzyw styropianowych

Info

Publication number: PL226791B1
Application number: PL410968A
Authority: PL
Inventors: Wiesław Zadęcki; Wiesław Zadecki; Dariusz Stachura; Witold Rams
Original assignee: Termo Organika Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością
Priority date: 2015-01-16
Filing date: 2015-01-16
Publication date: 2017-09-29
Also published as: EP3045491A1; EP3045491B1; LT3045491T; PL410968A1

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania kompaktowych tworzyw styropianowych, zawierających spieniony polistyren opcjonalnie wraz z uniepalniaczem, spieniaczem oraz polistyren odpadowy, obejmujący znane etapy otrzymywania polistyrenu metodą formowania blokowego, charakteryzujący się tym, że polistyren odpadowy rozdrabnia się w temperaturze w zakresie od 0 do 70°C w obecności: wody w ilości 1,5 - 30% wagowych oraz opcjonalnie uniepalniaczy w ilości 2 - 15% wagowych i w obecności środków powierzchniowoczynnych w ilości 0,3 - 10% wagowych - do uzyskania rozdrobnienia w przedziale 0,5 - 30 mm, przy czym ilość poszczególnych składników podana jest w stosunku do ilości polistyrenu odpadowego, a następnie po wysuszeniu rozdrobnionego, opcjonalnie uniepalnionego polistyrenu odpadowego dodaje się go do spienionego polistyrenu, w ilości 1 - 80% wagowych w stosunku do spienionego polistyrenu.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania kompaktowych tworzyw styropianowych zwłaszcza z surowca opartego na spienionym styropianie odpadowym w szczególności twardego polistyrenu spienionego pochodzącego z procesu wytłaczania.

Spieniony polistyren obecny jest w wielu przedmiotach codziennego użytku. Jest także szeroko stosowany w wielu gałęziach przemysłu np. w budownictwie jako izolacja, w produkcji opakowań, warstw ochronnych o różnym przeznaczeniu. Jego odzysk i ponowne zagospodarowanie jest ważne zarówno ze względów ekonomicznych, jak i ekologicznych. Odpady ze spienionego polistyrenu mogą być dodatkiem lub całkowicie zastąpić surowiec do produkcji nowych wyrobów styropianowych.

Stosowanie odpadowego spienionego polistyrenu z różnego rodzaju domieszkami jest znane ze stanu techniki.

Przykładem zastosowania odpadowego polistyrenu jest opis patentowy KR20120051404 (A), w którym ujawnione zostały materiały budowlane otrzymywane z odpadowego, uniepalnionego styropianu oraz sposób otrzymywania materiałów budowlanych poprzez metodę wtrysku lub formowania produktu finalnego zawierającego 2-8% wagowych sproszkowanego odpadowego, uniepalnionego styropianu, 50-70% wagowych cementu, 20-30% wagowych osadu stalowniczego, 5-10% wagowych perlitu, 5-10% wagowych mydła w stanie ciekłym. Sposób otrzymywan ia materiału budowlanego z użyciem odpadowego, uniepalnionego styropianu obejmuje następujące etapy: (S1) sproszkowanie odpadowego, uniepalnionego styropianu do uzyskania proszku, (S2) mieszanie odpadowego, uniepalnionego styropianu z cementem, osadem stalowniczym i perlitem, (S3) otrzymywanie kompozytu przez zmieszanie mieszaniny z ciekłym mydłem i wodą, oraz (S4) otrzymywan ie określonego rodzaju materiału przez formowanie kompozytu.

W czeskim opisie wzoru użytkowego CZ23527 (U1) ujawniono tworzywo polimerowe na bazie recyklowanego polistyrenu charakteryzujące się tym, że 100 kg tworzywa zawiera 60-64 kg granulowanego żużla wielkopiecowego, 3-3,5 kg recyklowanego polistyrenu, 21-22 kg modyfikowanego szkła wodnego o module krzemionkowym 1,7-2,5 oraz 1-14 l wody.

Ze względu na szerokie możliwości zastosowania odpadowego spienionego polistyrenu, zwłaszcza z odpadów produkcyjnych pochodzących np. z procesu wytłaczania, odpadów potranspo rtowych, a także z odpadów z polistyrenowych opakowań, pojawiła się potrzeba opracowania sposobu umożliwiającego jego połączenie ze spienionym polistyrenem oraz adhezję dodatków polepszających jego właściwości, szczególnie w zakresie odporności na podwyższoną temperaturę, ale także korzystnie wpływających na poprawę parametrów mechanicznych oraz ujednorodnienie struktury, co pozwoliłoby na zastosowanie produktów finalnych z odpadowego spienionego polistyrenu jako wyrobów indywidualnych.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu otrzymywania kompaktowych tworzyw styropian owych w temperaturze poniżej poziomu, w którym rozpoczynają się procesy przemian polimeru, gdzie dominującym składnikiem otrzymanych tworzyw styropianowych byłby odpadowy spieniony polistyren, zwłaszcza spieniony polistyren twardy pochodzący z procesu wytłaczania. Celem wynalazku jest także otrzymanie produktu finalnego o ograniczonej palności i ograniczonej skłonności do kapania w trakcie topienia termicznego.

Istotą wynalazku jest sposób otrzymywania kompaktowych tworzyw styropianowych zawierających spieniony polistyren opcjonalnie wraz z uniepalniaczem, spieniaczem oraz spieniony polistyren odpadowy, obejmujący znane etapy otrzymywania polistyrenu metodą formowania blokowego, charakteryzujący się tym, że spieniony polistyren odpadowy rozdrabnia się w temperaturze w zakresie od 0 do 70°C w obecności: wody w ilości 1,5-30% wagowych oraz opcjonalnie uniepalniaczy w ilości 2-15% wagowych i w obecności środków powierzchniowo-czynnych w ilości 0,3-10% wagowych - do uzyskania rozdrobnienia w przedziale 0,5-30 mm, przy czym ilość poszczególnych składników podana jest w stosunku do ilości spienionego polistyrenu odpadowego, a następnie po wysuszeniu rozdrobnionego, opcjonalnie uniepalnionego spienionego polistyrenu odpadowego dodaje się go do spienionego polistyrenu w ilości 1-80% wagowych w stosunku do spienionego polistyrenu.

Korzystnie spienionym polistyrenem odpadowym jest twardy polistyren odpadowy pochodzący z procesu wytłaczania.

Korzystnie uniepalniaczem w spienionym polistyrenie odpadowym jest kwas metylosulfonowy.

Korzystnie uniepalniaczem w spienionym polistyrenie odpadowym jest etano-1,2-diol.

Korzystnie uniepalniaczem w spienionym polistyrenie odpadowym jest bromek amonu.

PL 226 791 B1

Korzystnie uniepalniaczem w spienionym polistyrenie odpadowym jest sól amonowa kwasu amidosulfonowego.

Korzystnie środkiem powierzchniowo czynnym jest wodna dyspersja tlenku alkiloaminy.

Korzystnie, według wynalazku stosunek wagowy polistyrenu spienionego do spienionego rozdrobnionego polistyrenu odpadowego wynosi 50%.

Opcjonalnie zastosowane w sposobie według wynalazku uniepalniacze to również obecne zarówno w spienionym polistyrenie, jak i możliwe do zastosowania w spienionym polistyrenie odpadowym są znane ze stanu techniki i są nimi na przykład mieszanina bromku amonowego z fosforanem guanidyny i solą monoamonową kwasu sulfonowego w obecności kwasu askorbinowego.

Rozdrobnienie spienionego, odpadowego polistyrenu, korzystnie jest rozdrobnieniem dendrytycznym, udarowo-ciernym spienionego polistyrenu odpadowego w postaci bloków lub dużych kawałków do rozmiaru 5-300 mm w obecności czynnika chłodzącego w postaci wody oraz środka powierzchniowo-czynnego, w trakcie którego opcjonalnie następuje naniesienie na rozdrabniany spieniony polistyren odpadowy uniepalniacza, uzyskując granulat o wymiarach 0,5-30 mm gotowy do blokowania znanym sposobem wraz ze spienionym polistyrenem.

Dotychczas rozdrabnianie spienionego odpadowego polistyrenu związane było ze wzrostem temperatury powyżej poziomu, w którym rozpoczynają się procesy przemian polimeru. Wiązało się to z niekorzystnymi zmianami zachodzącymi także na powierzchni polistyrenu, co skutkowało pogorszeniem adhezji do spienionego polistyrenu lub różnego rodzaju modyfikatorów np. uniepalniaczy.

Nieoczekiwanie okazało się, że wprowadzanie wodnej dyspersji środka powierzchniowo-czynnego z dodatkiem uniepalniaczy w postaci rozpyłowej bezpośrednio na jednostki wstępnie rozkruszonego, odpadowego, spienionego, niemodyfikowanego (nieuniepalnionego) polistyrenu, reguluje współczynnik tarcia rozdrabnianego, spienionego polistyrenu odpadowego w zakresie neutralizacji elektrostatycznej i hydrofilowości powierzchniowej.

Poprzez odparowanie wody pochodzącej z dyspersji wodnej środka powierzchniowo-czynnego, temperatura powstająca podczas rozdrabniania spienionego polistyrenu odpadowego została obniżona i utrzymana w temperaturze otoczenia, a więc poniżej temperatury zeszklenia polistyrenu. Na skutek powyższego uzyskany granulat zachowuje powierzchnię zdolną do adhezji środków modyfikujących np. uniepalniacza, a także uzyskuje powinowactwo adhezyjne ze spienionym surowcem styropianowym w trakcie formowania blokowego wsadu, dając w rezultacie tworzywo finalne o właściwościach fizykomechanicznych tworzywa nie zawierającego w swojej masie polistyrenu odpadowego.

Bezpośredni kontakt specjalnie dobranych środków powierzchniowo-czynnych i uniepalniaczy z powierzchnią węzła tribologicznego w module urządzenia rozdrabniającego pozwala na równomierne odprowadzenie ciepła wytworzonego na powierzchni spienionego polistyrenu odpadowego, jego neutralizacje i penetracje aktywnych składników uniepalniaczy i stabilizatorów adhezyjnych rozdrabnianego spienionego polistyrenu odpadowego w trakcie blokowania stanowiącego ostateczną fazę formowania zmodyfikowanego spienionego polistyrenu odpadowego z masą i powierzchnią polistyrenu zawierającego uniepalniacze i niezbędne dodatki stanowiące o jakości i odporności wytwarzanego polistyrenu przeznaczonego do izolacji termicznej w budownictwie.

Dodatek środków powierzchniowo-czynnych podczas rozdrabniania spienionego polistyrenu odpadowego skutkuje neutralizacją ładunków elektrostatycznych i powierzchniowych, zmniejszeniem napięcia powierzchniowego, co ogranicza stapianie termiczne ziaren - elementów geometrycznych po rozdrobnieniu i w trakcie rozdrabniania.

Podczas udarowo-ciernego rozdrabniania spienionego polistyrenu odpadowego następuje powierzchniowa dyfuzja środków uniepalniających, co powoduje podniesienie indeksu tlenowego powstałych rozdrobnionych granul przeznaczonych do zastosowania w sposobie według wynalazku.

Nieoczekiwanie okazało się, że dodatek uprzednio uniepalnionego spienionego i rozdrobnionego polistyrenu odpadowego do spienionego polistyrenu podwyższa indeks tlenowy produktu finalnego, co ogranicza jego palność i wydzielaną ilość ciepła.

Przedmiot według wynalazku został przedstawiony bliżej w korzystnych przykładach wykonania, nie ograniczających jednak jego zakresu.

Przykład 1

Do wolnoobrotowego urządzenia rozdrabniającego o pojemności roboczej 250 litrów wprowadza się w sposób ciągły partię polistyrenu odpadowego w granicach 1,5-3 kg z równoczesnym natryskiem mieszaniny środka powierzchniowo-czynnego w postaci wodnej dyspersji tlenku alkiloaminy o zawartości wody 21% w stosunku do tlenku alkiloaminy - w ilości 35 gramów na kilogram polistyrenu

PL 226 791 B1 odpadowego, a następnie rozdrabnia się polistyren odpadowy do uzyskania granulatu o wymiarach w przedziale od 0,5 do 30 mm. Rozdrabnianie odbywa się w temperaturze pokojowej.

Po wysuszeniu rozdrobnionego polistyrenu odpadowego w ilości 60 kg, podczas transportu pneumatycznego przed wejściem spienionego i sezonowanego polimeru styrenowego do komory blokującej, wprowadza się 40 kg spienionego polistyrenu.

Następnie tworzywo poddaje się blokowaniu, gdzie po skonsolidowaniu w obecności pary wodnej o temp. 105°C uzyskuje się gotowe zmodyfikowane według wynalazku tworzywo w postaci styropianu w formie bloku.

Przykład 2

Do wolnoobrotowego urządzenia rozdrabniającego o pojemności roboczej 250 litrów wprowadza się w sposób ciągły partię polistyrenu odpadowego w granicach 1,5-3 kg z równoczesnym natryskiem mieszaniny środka powierzchniowo-czynnego w postaci wodnej dyspersji tlenku alkiloaminy o zawartości wody 21% w stosunku do tlenku alkiloaminy - w ilości 15 gramów na kilogram polistyrenu odpadowego oraz kwasu metylosulfonowego w ilości 45 gramów na kilogram styropianu odpadowego a następnie rozdrabnia się polistyren odpadowy do uzyskania granulatu o wymiarach w przedziale od 0,5 do 30 mm.

Rozdrabnianie odbywa się w temperaturze pokojowej.

Po wysuszeniu rozdrobnionego, uniepalnionego polistyrenu odpadowego w ilości 60 kg, podczas transportu pneumatycznego przed wejściem spienionego i sezonowanego polimeru styrenowego do komory blokującej, wprowadza się 40 kg spienionego polistyrenu.

Przykład 3

Do wolnoobrotowego urządzenia rozdrabniającego o pojemności roboczej 250 litrów wprowadza się w sposób ciągły partię polistyrenu odpadowego w granicach 1,5-3 kg z równoczesnym natryskiem mieszaniny środka powierzchniowo-czynnego w postaci wodnej dyspersji tlenku alkiloaminy o zawartości wody 21% w stosunku do tlenku alkiloaminy - w ilości 30 gramów na kilogram polistyrenu odpadowego oraz soli amonowej kwasu amidosulfonowego w ilości 70 gramów na kilogram styropianu odpadowego, a następnie rozdrabnia się polistyren odpadowy do uzyskania granulatu o wymiarach w przedziale od 0,5 do 30 mm.

Rozdrabnianie odbywa się w temperaturze w zakresie 35-45°C.

Przykład 4

Do wolnoobrotowego urządzenia rozdrabniającego o pojemności roboczej 250 litrów wprowadza się w sposób ciągły partię polistyrenu odpadowego w granicach 1,5-3 kg z równoczesnym natryskiem mieszaniny środka powierzchniowo-czynnego w postaci wodnej dyspersji tlenku alkiloaminy o zawartości wody 21% w stosunku do tlenku alkiloaminy - w ilości 40 gramów na kilogram polistyrenu odpadowego oraz etanu-1,2-diolu w ilości 35 gramów na kilogram styropianu odpadowego, a następnie rozdrabnia się polistyren odpadowy do uzyskania granulatu o wymiarach w przedziale od 0,5 do 30 mm. Rozdrabnianie odbywa się w temperaturze 30-35°C.

Przykład 5

Do wolnoobrotowego urządzenia rozdrabniającego o pojemności roboczej 250 litrów wprowadza się w sposób ciągły partię polistyrenu odpadowego w granicach 1,5-3 kg z równoczesnym natryskiem mieszaniny środka powierzchniowo-czynnego w postaci wodnej dyspersji tlenku alkiloaminy

PL 226 791 B1 o zawartości wody 21% w stosunku do tlenku alkiloaminy - w ilości 15 gramów na kilogram polistyrenu odpadowego oraz kwasu metylosulfonowego, w ilości 55 gramów na kilogram styropianu odpadowego, a następnie rozdrabnia się polistyren odpadowy do uzyskania granulatu o wymiarach w przedziale od 0,5 do 30 mm.

Rozdrabnianie odbywa się w temperaturze pokojowej.

Przykład 6

Do wolnoobrotowego urządzenia rozdrabniającego o pojemności roboczej 250 litrów wprowadza się w sposób ciągły partię polistyrenu odpadowego w granicach 1,5-3 kg z równoczesnym natryskiem mieszaniny środka powierzchniowo-czynnego w postaci wodnej dyspersji tlenku alkiloaminy o zawartości wody 21% w stosunku do tlenku alkiloaminy - w ilości 15 gramów na kilogram polistyrenu odpadowego oraz fosforanu guanidyny w ilości 24 gramów na kilogram styropianu odpadowego, soli monoamonowej kwasu sulfonowego w ilości 27 gramów na kilogram styropianu odpadowego w obecności kwasu askorbinowego w ilości 10 gramów na kilogram styropianu odpadowego, a następnie rozdrabnia się polistyren odpadowy do uzyskania granulatu o wymiarach w przedziale od 0,5 do 30 mm.

Rozdrabnianie odbywa się w temperaturze pokojowej.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób otrzymywania kompaktowych tworzyw styropianowych zawierających spieniony polistyren opcjonalnie wraz z uniepalniaczem, spieniaczem oraz spieniony polistyren odpadowy, obejmujący znane etapy otrzymywania polistyrenu metodą formowania blokowego, znamienny tym, że spieniony polistyren odpadowy rozdrabnia się w temperaturze w zakresie od 0 do 70°C w obecności: wody w ilości 1,5-30% wagowych oraz opcjonalnie uniepalniaczy w ilości 2-15% wagowych i w obecności środków powierzchniowo-czynnych w ilości 0,3-10% wagowych - do uzyskania rozdrobnienia w przedziale 0,5-30 mm, przy czym ilość poszczególnych składników podana jest w stosunku do ilości spienionego polistyrenu odpadowego, a następnie po wysuszeniu rozdrobnionego, opcjonalnie uniepalnionego spienionego polistyrenu odpadowego dodaje się go do spienionego polistyrenu, w ilości 1-80% wagowych w stosunku do spienionego polistyrenu.
2. Sposób otrzymywania kompaktowych tworzyw styropianowych według zastrz. 1, znamienny tym, że spienionym polistyrenem odpadowym jest twardy polistyren odpadowy pochodzący z procesu wytłaczania.
3. Sposób otrzymywania kompaktowych tworzyw styropianowych według zastrz. 1, znamienny tym, że uniepalniaczem w spienionym polistyrenie odpadowym jest kwas metylosulfonowy.
4. Sposób otrzymywania kompaktowych tworzyw styropianowych według zastrz. 1, znamienny tym, że uniepalniaczem w spienionym polistyrenie odpadowym jest etano-1,2-diol.
5. Sposób otrzymywania kompaktowych tworzyw styropianowych według zastrz. 1, znamienny tym, że uniepalniaczem w spienionym polistyrenie odpadowym jest bromek amonu.
6. Sposób otrzymywania kompaktowych tworzyw styropianowych według zastrz. 1, znamienny tym, że uniepalniaczem w spienionym polistyrenie odpadowym jest sól amonowa kwasu amidosulfonowego.

PL 226 791 B1
7. Sposób otrzymywania kompaktowych tworzyw styropianowych według zastrz. 1, znamienny tym, że środkiem powierzchniowo-czynnym jest wodna dyspersja tlenku alkiloaminy.
8. Sposób otrzymywania kompaktowych tworzyw styropianowych według zastrz. 1, znamienny tym, że stosunek wagowy polistyrenu spienionego do spienionego rozdrobnionego polistyrenu odpadowego wynosi 50%.