Способ изготовления изделий из отходов мягких полимерных материалов

 

Изобретение относится к производству полимерных материалов из отходов листовых материалов с поливинилхлоридным покрытием (ПВХ), в частности, искусственных кож (ИК), отходов текстильных материалов на основе натуральных и искусственных волокон, в том числе дублированных, и искусственного меха, и может быть использовано для получения агломерата полимерных композиций, пригодного к дальнейшему применению в качестве полимерного сырья при изготовлении методом горячего литья под давлением различных изделий технического и хозяйственно-бытового назначения, причем отходов материалов из нетермопластичных волокон в общей массе отходов может быть до 30%, а отходов листовых материалов с ПВХ покрытием должно составлять не менее 50%. Переработку агломерата в изделия ведут при следующих технологических режимах в зонах термопластавтомата: температура I зоны цилиндра 175^oС, II зоны 150^oС, III зоны 155°С, сопла 180^oC, давление впрыска 90 - 120 кгс/см², длительность цикла 2,5 мин. Использование изобретения позволит вовлечь во вторичный народно-хозяйственный оборот около 20 тыс. тонн в год полимерного сырья, содержащегося в отходах названных материалов, а также уменьшить на эквивалентное количество сброс загрязняющих веществ в окружающую среду. 1 табл.

Изобретение относится к производству полимерных материалов из отходов листовых материалов с поливинилхлоридным покрытием (ПВХ), в частности искусственных кож (ИК) и отходов текстильных материалов на основе натуральных и искусственных волокон, в том числе дублированных, искусственного меха и может быть использовано для получения агломерата полимерных композиций, пригодных к дальнейшему применению в качестве полимерного сырья при изготовлении методом горячего литья под давлением различных изделий технического и хозяйственно-бытового назначения, например, цветочных горшков и горшочков, ручек и рукояток для инструмента, урн и контейнеров для мусора, деталей декоративных решеток и перегородок, скрытых деталей, используемых при изготовлении обуви, различных деталей для изготовления мебели и строительных нужд, и т.д.

В основе большинства современных текстильных материалов и искусственного меха лежат тканые и нетканые материалы, созданные на основе натуральных и искусственных волокон, и на перерабатывающих предприятиях отходы таких материалов представляют из себя пеструю лоскутную смесь или обрезь, точное содержание компонентов в которой трудно, а зачастую и невозможно установить. Массовая вторичная переработка таких отходов, как правило, не практикуется и большая их часть сжигается или подвергается захоронению на городских свалках, в значительной степени загрязняя окружающую среду. Известен способ, в котором, используя селективные растворители (дихлорэтан, спирты, метанол и т. д. ), текстильные отходы разделяют на растворимые (полиэтилен-терефталат, полиамиды и т. д.) и нерастворимые (шерсть, вискоза, хлопок) составляющие. Полимеры в растворе высаживают в виде порошка и далее перерабатывают в агломераты или грануляты. Нерастворимая часть или выбрасывается, или используется при изготовлении рулонных материалов (тюль, рубероид) [1. Штарке Л. Использование промышленных и бытовых отходов пластмасс. - Л.: Химия, 1987, с. 117].

Способ характеризуется значительной токсичностью, пожаро- и взрывоопасностью и большим набором дорогостоящих селективных растворителей, а также невозможностью его использования для переработки отходов неизвестного химического состава.

Наиболее близким аналогом изобретению является способ изготовления изделий из отходов листовых материалов с поливинилхлоридным покрытием, включающий сбор и сортировку отходов, их дробление и гомогенизацию в условиях сдвигового деформирования, получение однородного листа, с последующим его измельчением для получения агломерата и его переработкой в изделия методом литья под давлением посредством шнекового термопластавтомата [2. Авторское свидетельство СССР N 1467066, "Полимерная композиция", М. кл. C 08 L 27/06 опубл. 14.11.85). При простоте технологии и возможности использования стандартного оборудования, способ имеет высокую продолжительность первичной переработки, большой набор оборудования, значительную его энергоемкость, необходимость в подводе тепла со стороны, и потребность в специальных модифицирующих добавках к перерабатываемой смеси отходов. Все это делает значительной себестоимость полученного полуфабриката, а в итоге и готового продукта. Недостатком является и специфическая узость ассортимента перерабатываемых отходов, широкораспространенными из которых являются лишь отходы поливинилхлоридного пластиката на тканевой основе. Отходы же искусственных и комбинированных текстильных материалов, волокон и меха к переработке не предусматриваются вообще.

Настоящее изобретение предлагает способ, позволяющий получать изделия из отходов практически любых мягких термопластичных материалов. Технический результат достигается тем, что в период сбора и сортировки отходов в них вводят отходы текстильных материалов на основе натуральных и искусственных волокон, в том числе дублированных, и искусственного меха, причем содержание нетермопластичных волокон в общей массе отходов может составлять до 30 мас. %, а отходы листовых материалов с ПВХ покрытием, в том числе искусственных кож, используют в количестве не менее 50 мас.%, при этом переработку агломерата в изделия производят при следующих технологических режимах в зонах термопластавтомата: температура I зоны цилиндра - 175^oC II - 150^oC III - 155^oC сопла - 180^oC давление впрыска - 90-120 кгс/см² длительность цикла - 2,5 мин Способ осуществляется следующим образом.

Из общей массы производственно-технологических отходов листовых материалов с ПВХ покрытием и отходов текстильных материалов на основе натуральных волокон, в том числе дублированных и искусственного меха, отбирают те, образцы которых (лоскут ткани или меха, клочек ворса, моток пряжи и т.д. ) оплавляются частично или полностью под жалом нагретого электрического паяльника мощностью 40-60 Вт. Причем, чем полнее оплавление образца и чем ниже температура жала паяльника, тем технологичнее материал испытуемых отходов для дальнейшей переработки в полимерную композицию по предлагаемому способу. Подобный простейший экспресс-анализ легко и быстро можно выполнять в любых производственных и даже бытовых условиях. Никаких других данных, тем более лабораторных исследований, о пригодности отходов к переработке не требуется. Собранные отходы хранят и перевозят в любом виде и упаковке, позволяющей предохранять их от загрязнения и от увлажнения.

Практические работы по переработке отходов.

Первый этап - дробление отходов на дробильных вальцах типа ДР 800 490/610, фрикция - 2,158.

Второй этап - прокатка листа на смесительных вальцах типа
СМ 1530 550/550, фрикция - 1,083.

Третий этап - измельчение листа (для получения агломерата) на ножевой роторной дробилке типа GS 300/400.

Четвертый этап - отливка изделий на шнековом термопластавтомате.

К месту переработки отходы подавались затаренными в полиэтиленовые мешки из под ПВХ гранул по 10-15 кг. в каждом, причем отходы ИК, другие отходы материалов с ПВХ покрытием, затаривались в отдельные мешки. Первый этап переработки выполнялся следующим образом: сначала на вращающиеся валки дробильных вальц подавались отходы ИК, а через 1 минуту, в 2-3 приема, такое же весовое количество отходов любых остальных материалов или их смесь. От многократных проходов через межвалковый зазор и возникающих при этом сдвиговых деформаций, в материале отходов, при этом, начинает протекать ряд физико-механических (измельчение, нагревание, механическое перемешивание, ориентация) и химических (диспергирование компонентов, химическое смешение, структурообразование, окисление и т. д. ) процессов [3. Ким В.С. Скачков В.В. Диспергирование и смешение в процессах производства и переработки пластмасс. - М. : Химия, 1988, с. 104]. Присутствующий в отходах поливинилхлорид и другие легкоплавкие полимеры в процессе вальцевания быстро разогреваются до температуры размягчения, отчего смесь превращается в горячую тестообразную массу и на втором этапе переносится порциями на вращающиеся валки смесительных вальц, где за 3-4 прохода уплотняется и прокатывается в лист толщиной 1-4 мм. Вальцевание ведут без дополнительного подогрева валков.

Таким образом достигается задача второго этапа - получение листа с возможно наибольшей плотностью материала. Это необходимо, в свою очередь, для получения качественного продукта третьего этапа - агломерата полимерной композиции, который производят путем дробления листа на ножевых роторных дробилках с самотечным выходом.

Практически использовалась дробилка производства ФРГ типа GS 300/400, пневмотранспортирующий узел которой отключался. В ходе эксперимента перерабатывались отходы материалов, перечень которых сведен в таблицу. Отбор отходов осуществлялся по вышеприведенной методике. Было получено 10 полимерных композиций, в состав которых вошли отходы перечисленных в таблице материалов в различных вариациях.

Полученные агломераты были использованы для изготовления изделий методом литья под давлением посредством шнекового термопластавтомата. При этом переработку агломератов производили при следующих технологических режимах в зонах термопластавтомата:
температура;
I зоны цилиндра - 175^oC
II - 150^oC
III - 155^oC
сопла - 180^oC
давление впрыска - 90-120 кгс/см²
длительность цикла - 2,5 мин
Примеры осуществления.

1. Вкладыш для женской обуви модели "Люба". Использовались отходы следующих материалов:
1. Велюр однотонный, трехслойный дублированный, арт. 33, ФРГ, в количестве 10 кг.

Состав материала, верхний слой:
вискозный шелк - 56%
полиамидный шелк - 44%
межподкладка:
полиэстр - 19%
вискозное волокно - 61%
вискозный шелк - 20%
подкладка:
вискозное волокно "Верблюжья взъерошка" - 100%
2. Искусственная кожа (ИК), трехслойная, дублированная, ФРГ, в количестве 10 кг.

Состав материала, верхний слой:
ПВХ пористый - 100%
подкладка:
полиамидный шелк - 50%
вискозное волокно - 50%
Данная смесь отходов - 20 кг, содержит, помимо термопластичных отходов листовых материалов с ПВХ покрытием (ИК), термопластичные волокна велюра (подкладка), остальные отходы текстильных материалов имеют разную степень термопластичности, в среднем около 30%.

Таким образом, процентное содержание нетермопластичных волокон в общей массе отходов составит:

Из данной смеси отходов после их переработки посредством стандартного термопластавтомата КУАСИ - 450 было экспериментально отлито несколько десятков пар вкладышей для обуви.

11. Вкладыш для женской комнатной обуви модели "Таня". Использовались отходы следующих материалов:
1. Вельвет двухслойный, в мелкий рубчик, арт. 200, ФРГ, в количестве 5 кг.

Состав материала, верхний слой:
хлопок - 84%
полиэфирное волокно - 16%
подкладка:
хлопок - 100%
2. Кримплен трехслойный, дублированный, арт. 181; 183, в количестве 5 кг.

Состав материала, верхний слой:
полиэфирный шелк - 100%
межподкладка:
полиэстр - 19%
вискозное волокно - 61%
вискозный шелк - 20%
подкладка:
вискозное волокно - 100%
3. Искусственная кожа (ИК) дублированная, двухслойная, арт. "Гамбитен - 646 Р", ФРГ,, в количестве 10 кг.

Состав материала, верхний слой:
ПВХ пористый - 100%
подкладка:
полиамидный шелк - 50%
вискозное волокно - 50%
Данная смесь отходов - 20 кг., содержит 7 слоев разных материалов, из которых 2 слоя (хлопок) нетермопластичны, один слой (ПВХ) полностью термопластичен, остальные 4 слоя имеют степень термопластичности примерно 95%.

Таким образом, процентное содержание нетермопластичных волокон в общей массе отходов составляет:

Из данной смеси отходов после их переработки и получения агломерата было экспериментально отлито на стандартном термопластавтомате несколько десятков пар вкладышей обуви. Представленные образцы вкладышей по внешнему виду и прочностным характеристикам соответствовали технологическим требованиям, предъявляемым к данным изделиям.

Использование данного изобретения позволит вовлечь во вторичный народнохозяйственный оборот только в России около 20 тыс.тонн в год ценнейшего полимерного сырья, содержащегося в отходах названных материалов, а также уменьшить на эквивалентное количество сброс загрязняющих веществ в окружающую среду.

Формула изобретения

Способ изготовления изделий из отходов листовых материалов с поливинилхлоридным покрытием, включающий сбор и сортировку отходов, их дробление и гомогенизацию в условиях сдвигового деформирования, получение однородного листа, с последующим его измельчением для получения агломерата и переработкой агломерата в изделия методом литья под давлением посредством шнекового термопластавтомата, отличающийся тем, что в период сбора и сортировки отходов в них дополнительно вводят отходы текстильных материалов на основе натуральных и искусственных волокон, в том числе дублированных, и искусственного меха, причем содержание нетермопластичных волокон в общей массе отходов не превышает 30 мас.%, а отходы листовых материалов с поливинилхлоридным покрытием, в том числе искусственных кож, используют в количестве не менее 50 мас.%, при этом переработку агломерата в изделия ведут при следующих технологических режимах в зонах термопластавтомата:
Температура I зоны - 175^oC
II зоны - 150^oC
III зоны - 155^oC
сопла - 180^oC
Давление впрыска - 90 - 120 кгс/см²
Длительность цикла - 2,5 мин

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2