RS65313B1 - Proces za proizvodnju kompozitnog materijala od tekstilnog otpada i otpada od polietilenskog filma - Google Patents

Description

Opis

Predmet pronalaska se odnosi na proces za proizvodnju kompozitnog materijala od tekstilnog otpada dobijenog od odeće i otpada od polietilenskog filma. Pronalazak se odnosi na oblast proizvodnje kompozitnih materijala od otpada.

Tekstilni otpad široke potrošnje sadrži uglavnom otpadnu odeću, kao i posteljinu, peškire, zavese i drugi tekstil koji se koristi u domaćinstvima. Otpad je karakterisan time što ima veliku raznovrsnost u pogledu sastava, sadržaja i kvaliteta. Može se sastojati od prirodnih vlakana (npr. vune, pamuka, svile, lana), sintetičkih vlakana (npr. poliestera, polipropilena, najlona, elastana, akrila), kao i kombinacije istih. Tekstilni otpad može uključivati i druge materijale, kao što su metali, guma, staklo i plastika, i može biti zaprljan i vlažan.

Poznati su različiti postupci upravljanja tekstilnim otpadom. Jedan od njih je obrada tekstilnog otpada u prisustvu termoplastičnog veziva u kompozitne materijale potrebnih performansi.

WO 2009/148302 A1 obelodanjuje proces za proizvodnju proizvoda od tekstilnog otpada. Proces je karakterisan time što sadrži prvo ispitivanje i sortiranje dostavljenog tekstilnog otpada, nakon čega sledi podela otpada na isplativ i neisplativ otpad sa ekonomske tačke gledišta. Sa odabranog tekstila se uklanja neželjeni materijal, tekstil se usitnjava na frakciju od 0,2 mm ili manju, nakon čega se usitnjeni tekstil meša sa smolom. Dobijena masa se ekstrudira u željeni oblik i ostavlja da se stvrdne.

PL208532B1 obelodanjuje proces za proizvodnju kompozita od termoplastičnog polimera sa prirodnim vlaknima. Kompozit se dobija mešanjem delova prirodnih vlakana sa termoplastičnim polimerom, zagrevanjem i ekstrudiranjem smeše. U ovom procesu, prirodna vlakna se iseku na fragmente dužine 0,3-10 mm, zatim se dodaju u termoplastični polimer u količini od 25 do 80 težinskih delova, nakon čega se komponente mešaju i dobijena smeša ekstrudira na temperaturi obrade polimera koji čini matricu kompozita da bi se dobio granulat.

WO200132405A1 obelodanjuje proces za proizvodnju kompozitnih proizvoda, naznačen time što se tekstilni otpad usitnjava na oko 1-75 mm duga vlakna. Zatim se vlakna mešaju na nivou od 10-70 % sa termoplastičnim materijalom, npr. polietilenskim otpadom, i smeša se zagreva dok se termoplastični materijal ne istopi.

WO2015044894A1 obelodanjuje proces za proizvodnju kompozitnog proizvoda. Tekstilni otpad se usitnjava u vlakna dužine 0-15 mm. Zatim se vlakna mešaju u odnosu od najmanje 70 % sa termoplastičnim vezivom granulacije 1-15 mm. Vezivo može da čini 50-90 % polietilenskog otpada. Smeša se zagreva, a zatim formira u netkanu podlogu. Dokumenti US2008/128933A1 i US2008/213562A1 otkrivaju proces koji je sličan procesu prema patentnom zahtevu 1. Međutim, za razliku od postupka prema patentnom zahtevu 1, postupci otkrivanja u ovim dokumentima su specijalizovani procesi za reciklažu otpada od tepiha. Dalje, nedostaje upotreba otpada od polietilenske folije, kao i obelodanjivanje uklanjanja metalnih delova i neželjene plastike iz polietilenskog otpada.

Postupci za proizvodnju kompozitnih materijala od tekstilnog otpada i termoplastičnog veziva poznati u predmetnoj oblasti ne dozvoljavaju veliku promenljivost u dotoku tekstilnog materijala u pogledu njegovog sastava, sadržaja i kvaliteta. Osim nekoliko izuzetaka, u praksi tekstil koji se koristi u domaćinstvu ne sadrži samo jednu vrstu vlakana. Predmetni pronalazači su primetili da vrsta vlakana koja su uključena u sastav tekstila imaju značajan uticaj na fizičko-hemijska svojstva kompozita dobijenog od njih. Različite vrste vlakana se različito ponašaju tokom procesa homogenizacije i mešanja smeše vlakana, uključujući različitu tendenciju zgrušavanja, različito ponašanje u pogledu stvaranja elektrostatičkih potencijala (uključujući veći nivo rizika od eksplozije) i različito ponašanje u pogledu formiranja kompozitnih molekula u fazi primarne ekstruzije (tj. formiranje polimernog omotača na jezgru od specifične vrste vlakana). Razlike između proizvedenih kompozitnih materijala ispoljile su se između ostalog u: promenljivom nivou homogenizacije, promenljivom nivou prevlake osnove, promenljivom nivou protoka materijala, promenljivim parametrima prenosa opterećenja i parametrima dinamičke disperzije sile u materijalima sa različitim vrstama jezgra (različitim vrstama korišćenih vlakana). Dakle, adekvatan izbor sastava sirovog tekstila omogućava da se dobije sastav sa poželjnim i očekivanim fizičko-hemijskim svojstvima. Međutim, s obzirom na pomenutu promenljivost unutar toka sirovina, tekstil koji se prerađuje mora biti prethodno sortiran i pažljivo pripremljen. Ometa to što standardi označavanja sadržaja vlakana na etiketama ne zahtevaju precizno navođenje sastava, već samo glavnih grupa vlakana. Dodatno, u slučaju tekstila uvezenog posebno izvan Evropske unije, standardi se ne poštuju u potpunosti. Istovremeno, postoji nedostatak javno dostupnih rezultata studija o stvarnoj morfologiji sastava tekstila koji se prodaje na području Evropske unije.

Cilj pronalaska je da obezbedi proces za proizvodnju kompozitnog materijala od tekstilnog otpada dobijenog od odeće i otpada od polietilenskog filma, koji uprkos nestabilnosti toka sirovog tekstila, ne zahteva pažljivo sortiranje i proces pripreme otpada, i istovremeno obezbeđuje kompozitni materijal željenih fizičko-hemijskih svojstava i ekološki je prihvatljiv.

Pronalazak se odnosi na postupak za proizvodnju kompozitnog materijala od tekstilnog otpada dobijenog od odeće i otpada od polietilenskog filma, karakterisan time što sadrži sledeće korake:

a) usitnjavanje tekstilnog otpada nastalog od odeće na frakciju veličine do 15 mm,

b) usitnjavanje polietilenske folije na frakciju veličine do 15 mm,

c) odvajanje metalnih delova od usitnjenog tekstila,

d) odvajanje metalnih delova i neželjene plastike od usitnjenog filma,

e) dalje usitnjavanje tekstila na frakcije veličine do 5 mm,

f) mešanje usitnjenog tekstila sa usitnjenim filmom, pri čemu navedeni tekstil čini 10-50 % smeše,

g) plastifikaciju, homogenizaciju i ekstrudiranje dobijene smeše u ekstruderu na temperaturi od 170-240 °C i pod pritiskom od 8-15 MPa.

U poželjnom otelotvorenju pronalaska, tekstil sadrži sintetička vlakna na nivou od najmanje 30 %.

U drugom poželjnom otelotvorenju, tekstil čini 28 % smeše.

Poželjno, u koraku e), tekstil se usitnjava u frakciju veličine do 2 mm. Poželjno, u koraku b), polietilenski film se usitnjava u frakciju veličine do 10 mm.

U drugom otelotvorenju procesa prema pronalasku, u koraku g), smeša se meša sa aditivima u količini do 4 %, izabranim iz grupe koja sadrži kompatibilizatore, maziva i boje.

U poželjnom otelotvorenju, proces prema pronalasku dalje sadrži granulaciju kompozitnog materijala dobijenog u koraku g).

Smanjenje uticaja vrste prerađenog tekstilnog otpada nastalog od odevnih vlakana na fizičko-hemijska svojstva proizvedenog kompozita postignuto je pravilnim odabirom parametara procesa kao što su odnos količine tekstilne komponente prema polietilenskoj komponenti, stepen usitnjavanja tekstilne komponente i polietilenske komponente i temperature i pritiska procesa. Kao rezultat, moguće je proizvesti kompozitni materijal od tekstilnog otpada dobijenog od odeće i otpada od polietilenskog filma sa željenim fizičko-hemijskim svojstvima, bez pažljivog sortiranja i pripreme otpada. Štaviše, proces prema pronalasku je ekološki prihvatljiv jer smanjuje emisije CO2. Prema izveštaju CO2-kantallen afvelscheiding, SenterNovem, septembar 2007, proizvedeni kompozitni materijal omogućava smanjenje od oko 3 kg CO2po svakom nesagorenom kilogramu tekstilnog otpada.

Pronalazak je ilustrovan sledećim primerom.

Tekstilni otpad je isporučen u obliku cele odeće upakovane u bale do 25 kg. Tekstil je vizuelno pregledan u pogledu nivoa zaprljanosti, vlažnosti i ujednačenosti vrsta tekstila u bali, i statistički verifikovan u pogledu prisustva drugih sirovina osim tekstila (npr. cipele, igračke, torbice itd.) u zalihama. Zatim je tekstil sortiran na tekstil sa pretežno prirodnim vlaknima, tekstil sa pretežnim sadržajem sintetičkih vlakana i tekstil koji nije pogodan za proces (previše vlažan, previše zaprljan i koji sadrži značajan procenat neželjenih primesanih materijala). Otpad od polietilenskog filma isporučen je upakovan u bale do 25 kg. Film je vizuelno pregledan u pogledu nivoa zeprljanosti, vlažnosti i ujednačenosti vrste filma u bali, a bale su statistički verifikovane u pogledu prisustva drugih sirovina osim filma (npr. ostaci tekstila, aditivi itd.) u zalihama.

Tekstil je transportovan pokretnom trakom do seckalice opremljene sitom sa otvorima od 15 mm naznačeno time što je tekstil usitnjen u frakcije veličine do 15 mm. Nakon toga, usitnjeni tekstil je transportovan trakom u sklop za odvajanje (separator) naznačeno time što neželjeni delovi („neželjeni“ znači da nisu tekstil, uključujući metalne delove, delove napravljene od plastike) odvojeni od preostalog usitnjenog tekstilnog dela. Tekstil bez neželjenih delova transportovan je pužnim transporterom do završne seckalice, naznačenom time što je tekstil usitnjen do frakcije veličine prikazane u tabeli 1. Usitnjeni tekstil se čuvao u tekstilnom međuspremniku.

Film je transportovan pokretnom trakom do seckalice opremljene sitom sa otvorom od 15 mm, naznačenom time što je film usitnjen u ljuspice veličine do 15 mm. Nakon toga, usitnjeni film je transportovan pokretnom trakom u separator naznačen time što su neželjeni delovi („neželjeni“ znači da nisu ljuspice filma, uključujući metalne delove, delove napravljene od plastike koji ne odgovaraju unapred određenoj osnovnoj težini ljuspice nakon usitnjavanja, papir) odvojeni. Separator je otkrio i odvojio neželjene delove od preostalog usitnjenog dela filma. Usitnjeni film bez neželjenih delova čuvan je u međuspremniku za film.

Usitnjeni tekstil i film su dozirani iz međuspremnika u mikser pomoću pužnog transportera u kontrolisanim i precizno definisanim količinama prikazanim u tabeli 1. Količine doziranih komponenti su kontrolisane podešavanjem brzine rotacije puža. Komponente su neprekidno mešane. Lopatice miksera su postavljene pod uglom od 45 stepeni u odnosu na osu miksera da bi se obezbedio protok komponenti kroz mikser. Protok je kontrolisan podešavanjem veličine izlaznog otvora miksera. U mikseru su materijali pomešani. Dobijena smeša je transportovana trakom do međuspremnika za smešu.

Smeša iz međuspremnika je dozirana u ekstruder sa dva puža sa geometrijom konusnog zavrtnja, brzinom doziranja od 400 kg/h. Temperatura u pojedinačnim delovima ekstrudera bila je S1: 180 °C, S2: 180 °C, S3: 190 °C, S4: 190 °C i S5: 200 °C, a pritisak pri topljenju bio je 9 MPa. Brzina rotacije ekstrudera bila je 90 okretaja po minuti. Smeša je pomešana sa aditivima, odnosno smolama na bazi kopolimera etilen/vinil acetata (komercijalni proizvod Elvax) i smolama kalemljenih maleinskim anhidridom (komercijalni proizvod Fusabond), u količinama prikazanim u tabeli 1. U ekstruderu smeša je plastificirana, degazifikovana, homogenizovana i granulisana. Kompozitni materijal je proizveden u obliku granula prečnika 4 mm. U tabeli 1 prikazan je sastav i parametri različitih uzoraka kompozitnih materijala proizvedenih prema gore opisanom procesu. Svaki uzorak se odnosi na kompozitni materijal proizveden iz zasebnih zaliha tekstilnog otpada.

Tabela 1

Podaci u tabeli 1 pokazuju da kompozitni materijali proizvedeni procesom prema pronalasku od tekstilnog otpada dobijenog iz različitih zaliha pokazuju slična fizičko-hemijska svojstva za uzorke sa sličnim sastavom sirovog tekstila i filma.

Kompozitni materijal proizveden procesom prema pronalasku je primenljiv za formiranje (npr. metodom ekstruzije) raznih finalnih proizvoda, kao što su: stubovi, profili, daske (uključujući daske sa perom i utorom), vešalice za odeću, stolovi i klupe za piknik, stubovi uličnih svetiljki.

Claims (7)

PATENTNI ZAHTEVI

1. Proces za proizvodnju kompozitnog materijala od tekstilnog otpada dobijenog od odeće i otpada od polietilenskog filma, postupak koji se sastoji od sledećih koraka:

a) usitnjavanje tekstilnog otpada nastalog od odeće na frakciju veličine do 15 mm,

b) usitnjavanje polietilenske folije na frakciju veličine do 15 mm,

c) odvajanje metalnih delova od usitnjenog tekstila,

d) odvajanje metalnih delova i neželjene plastike od usitnjenog filma,

e) dalje usitnjavanje tekstila na frakcije veličine do 5 mm,

f) mešanje usitnjenog tekstila sa usitnjenim filmom, pri čemu navedeni tekstil čini 10-50 % smeše,

g) plastifikacija, homogenizacija i ekstrudiranje dobijene smeše u ekstruderu na temperaturi od 170-240 °C i pod pritiskom od 8-15 MPa.

2. Proces prema patentnom zahtevu 1, karakterisan time što tekstil sadrži sintetička vlakna na nivou od najmanje 30 %.

3. Proces prema patentnim zahtevima 1-2, karakterisan time što tekstil čini 28 % smeše.

4. Proces prema patentnim zahtevima 1-3, karakterisan time što, se u koraku e) tekstil usitnjava u frakcije veličine do 2 mm.

5. Proces prema patentnim zahtevima 1-4, karakterisan time što, se u koraku b) polietilenska folija usitnjava u frakcije veličine do 10 mm.

6. Proces prema patentnim zahtevima 1-5, karakterisan time što, se u koraku g) smeša meša sa aditivima u količini do 4 %, izabranim iz grupe koja sadrži kompatibilizatore, maziva i boje.

7. Proces prema patentnim zahtevima 1-6, karakterisan time što dalje sadrži granulaciju kompozitnog materijala dobijenog u koraku g).

Izdaje i štampa: Zavod za intelektualnu svojinu, Beograd, Kneginje Ljubice 5