Способ переработки полимерных отходов с получением строительного материала

Авторы патента:

C08J11/06 - без протекания химических реакций

Владельцы патента RU 2327712:

Институт проблем нефти и газа СО РАН (RU)

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при производстве на основе полимерных отходов стеновых, отделочных и дорожно-строительных композиционных материалов для гражданского строительства. В изобретении используют несортированные отходы термопластичных полимеров - ПЭНД, ПЭВД в количестве 10-50 мас.%. Отходы предварительно измельчают. Смешивают с глиной влажностью 8-12%. Формуют и прессуют изделие при удельном давлении 10 МПа. Далее проводят температурную обработку со скоростью подъема температуры 20°С/мин. Продолжительность выдержки при температуре плавления полимера - 90-180 мин. Технический результат состоит в снижении энергоемкости, упрощении способа и получении материала с высокими технико-эксплуатационными свойствами. 1 табл.

Известен способ переработки полимерных отходов с получением строительного материала, включающий измельчение отходов, их пластификацию и вальцевание (Патент РФ №2002106847 «Способ переработки полимерных отходов с получением строительного материала») [1].

Недостатком известного способа является сложная технологическая схема, включающая предварительную сортировку отходов по цвету, сорту и степени загрязнения, мойку и сушку измельченных отходов, термопластификацию с введением антиоксиданта и светостабилизатора вторичного полиэтилена и вальцевание. Все указанные операции не только трудоемки и энергоемки, но и требуют использования дорогостоящего оборудования и реактивов, что значительно повышает себестоимость изготовляемых изделий.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ изготовления облицовочных листовых изделий из отходов пленочных полимерных материалов (Патент РФ №2143443 «Способ изготовления листовых облицовочных изделий из полимерных отходов») [2], включающий измельчение пленки, очистку от пылевых и жировых отложений, промывку, сушку, распределение и уплотнение сырья на подложке до отверждения готового изделия.

Недостатком известного способа является сложность технологии и высокая энергоемкость, а именно использование дополнительного измельчения и обжатия в агломераторе с одновременным окрашиванием путем ввода пигментных красителей, дополнительного уплотнения при температурах 100-110°С в течение 3-8 минут и окончательного оплавления при температурах 160-180°С и прессования на подложке.

Задачей настоящего изобретения является снижение энергоемкости и упрощение технологического цикла изготовления изделий, и применение доступных и дешевых дополнительных ингредиентов.

Для достижения поставленной задачи предлагается технологический подход, основанный на двухстадийной технологии, предусматривающей на первом этапе холодное прессование изделий и на втором - термообработку (спекание) изделий в свободном состоянии при температуре плавления полимера. При этом рецептура композита содержит не менее двух составляющих, из которых один обеспечивает сохранение формы изделия после холодного прессования (глинистое сырье), а другой (отходы термопластичных полимеров) - выступает после спекания в качестве связующего, определяющего необходимые технические характеристики изделия, соответствующие требованиям технических условий для конкретных типов продукции.

Несортированные отходы термопластичных полимеров (ПЭНД, ПЭВД) в количестве 10-50 мас.% предварительно измельчают в ножевой дробилке, затем смешивают с глиной влажностью 8-12%, полученную смесь помещают в матрицу необходимой формы и прессуют изделие на гидравлическом прессе при удельном давлении 10 МПа. Полученный материал высушивают при комнатной температуре до постоянного веса и подвергают температурной обработке. Скорость подъема температуры составляет 20°С/мин, продолжительность выдержки при температуре плавления полимера - 90-180 мин в зависимости от габаритов изделия.

Основные физико-механические свойства материалов, изготовленных предлагаемым способом, представлены в табл.1.

Анализ полученных результатов показал, что, варьируя содержание полимерных отходов в композите, можно в широком диапазоне управлять свойствами материалов и изготовлять конкретные виды изделий в соответствии с требованиями нормативно-технических документов. Установлено максимально возможное содержание полиэтилена в композите, равное 50 мас.%.

Таблица 1 Основные физико-механические свойства композиционных материалов
№	Показатель	Содержание отходов полимеров, мас.%
10	15	20	30	40	50
1	Плотность, г/см³	1,65	1,52	1,37	1,21	1,17	1,06
2	Прочность при сжатии, МПа	9,11	11,01	10,76	16,12	18,27	20,45
3	Прочность на изгиб, МПа	2,61	2,92	3,17	3,83	4,37	5,71
4	Водопоглощение, %	6,21	6,14	6,03	5,87	5,12	4,73

Технико-экономическая эффективность

Использование заявляемого изобретения, реализуемого на доступном и дешевом оборудовании, позволяет снизить энергоемкость, упростить и сократить технологический цикл изготовления изделий за счет исключения операций предварительной сортировки, мойки и сушки полимерных отходов, снизить себестоимость производства и получить строительный материал, обладающий высокими технико-эксплуатационными свойствами.

Источники информации

1. Патент РФ №2002106847 «Способ переработки полимерных отходов с получением строительного материала» / М.А.Ермаков. - 8 с.

2. Патент РФ №2143443 «Способ изготовления листовых облицовочных изделий из полимерных отходов» / С.В.Меньшов. - 7 с.

Способ переработки полимерных отходов с получением строительного материала, отличающийся тем, что несортированные отходы термопластичных полимеров (ПЭНД, ПЭВД) в количестве 10-50 мас.% предварительно измельчают в ножевой дробилке, затем смешивают с глиной влажностью 8-12%, полученную смесь помещают в матрицу необходимой формы и прессуют изделие при удельном давлении 10 МПа, далее материал подвергают температурной обработке при следующих режимах:

скорость подъема температуры 20°С/мин;

продолжительность выдержки при температуре плавления полимера 90-180 мин.

Изобретение относится к полимерным композициям для труб и способу их получения. .

Цеолитосодержащая морозостойкая резиновая смесь // 2326903

Изобретение относится к резиновой промышленности, к получению морозо-, износостойких резин на основе бутадиен-нитрильного каучука. .

Композиционный полимерный материал для абразивного инструмента // 2326136

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к созданию композиционных полимерных материалов и инструментов на их основе, предназначенных для шлифования поверхностей твердых поверхностей металлов и сплавов.

Полимерная литьевая конструкционная композиция // 2320686

Изобретение относится к конструкционным материалам на основе наполненных стекловолокном полиолефинов и может быть использовано в автомобилестроении, строительстве железных дорог, в мебельной промышленности.

Композиция для изделий на основе полиэтилена низкого давления // 2320685

Изобретение относится к химии полимеров, а именно к композиции на основе полиэтилена. .

Композиция полиэтиленовая для изделий с бактерицидными свойствами (варианты) // 2318844

Изобретение относится к составам полиэтиленовых композиций с бактерицидными свойствами, предназначенных для производства различных изделий методом литья и экструзии, и может быть использовано для получения нетоксичных упаковочных материалов для пищевых продуктов и медицинских инструментов, для изготовления литьевого оборудования медицинского и санитарного назначения, игрушек, мебели, посуды, для получения волокон и текстильных изделий.

Стабилизированный материал и композиции для высоковольтной изоляции кабеля // 2318843

Изобретение относится к полиэтиленовой композиции для изоляции проводов и кабелей, обладающей улучшенным сопротивлением подвулканизации, и состоит из полиэтилена и ингибитора подвулканизации с температурой плавления под атмосферным давлением ниже 50°С, представляющего собой соединение формулы I, в которой R1 обозначает C1-С20 алкил или C1-С20алкил, который замещен фенилом, С2-С 20алкенил, С3-С20 алкинил, С5-С9циклоалкил, фенил или толил; R2 и R 3 каждый независимо друг от друга обозначает C 1-С20алкил или С1 -С20алкил, который замещен следующими радикалами: фенилом, одним или двумя гидроксилами, цианогруппой, формилом, ацетилом, -О-COR5; R5 обозначает C1-С20 алкил; С3-С20алкенил; С3-С20алкинил; С 5-С7циклоалкил или С 5-С7циклоалкил, который замещен гидроксилом; фенил, 4-хлорфенил, 2-метоксикарбонилфенил, п-толил, 1,3-бензтиазол-2-ил или -(CHR6)nCOOR 7 или -(CHR6)n CON R8R9, где n обозначает 1 или 2, R6 обозначает водородный атом или C1-С6алкил, R 7 обозначает С1-С 20алкил, С1-С20 алкил, прерываемый 1-5 атомами О или S, С5 -С7циклоалкил, фенил, бензил, толил, R 8 и R9 каждый обозначает водородный атом или C1-С6алкил; R4 обозначает водородный атом или метил и органический пероксид; где композицию можно экструдировать с минимумом предварительной сшивки, даже при достаточной скорости сшивания.

Многофункциональный модификатор // 2315068

Изобретение относится к полимерным композиционным материалам, а именно к составу полимерной композиции многофункционального модификатора, и может быть использовано при изготовлении изделий экструзией или под давлением на литьевых машинах шнекового типа и нетоксичных материалов для упаковки пищевых продуктов и/или медицинских препаратов.

Состав композиционного термопластичного материала // 2309964

Изобретение относится к области материаловедения полимерных композитов и может быть использовано для изготовления изделий конструкционного назначения, применяемых в строительстве и машиностроении.

Применение полимеризатов в качестве фильтровальных вспомогательных и стабилизирующих веществ // 2309005

Изобретение относится к применению содержащих полистирол полимеризатов в качестве фильтровальных вспомогательных и стабилизирующих веществ для фильтрации и стабилизации водных жидкостей.

Способ получения мягчителя резиновой смеси // 2325409

Изобретение относится к шинной и резинотехнической промышленности. .

Способ регенерации ацетиленовых баллонов и установка для его осуществления // 2312114

Изобретение относится к газовой отрасли промышленности, а именно к способам и установкам, предназначенным для восстановления сорбционных свойств пористых масс в производстве растворенного ацетилена.

Способ подготовки к переработке полимерных отходов // 2299896

Изобретение относится к области переработки вторичных полимерных материалов. .

Способ переработки вторичного сырья из полимерных материалов и устройство для его осуществления // 2276012

Изобретение относится к перерабатывающей промышленности и может быть использовано в технологическом процессе и при изготовлении оборудования для переработки вторичного сырья полимерных материалов.

Линия производства брикетов из гидролизного лигнина // 2153524

Изобретение относится к области переработки дисперсных промышленных отходов, в частности гидролиза растительного сырья и древесины, и может быть использовано при производстве брикетов из технического гидролизного лигнина.

Способ изготовления листовых облицовочных изделий из полимерных отходов // 2143443

Изобретение относится к области производства полимерного (пластикового) листового материала из отходов пленочных полимерных материалов, например из отходов полиэтилена, полипропилена, полистирола, композитных пленок с прослойками бумаги, фольги и т.п.

Способ измельчения изношенных шин и устройство для его осуществления // 2140358

Основа коврового покрытия, получаемая из блок-сополимерных композиций // 2138398

Способ переработки изношенных шин // 2128196

Изобретение относится к технологии переработки промышленных и бытовых отходов и может быть использовано для производства шин, а также в топливно-энергетическом комплексе для энергетического использования резиновых отходов.

Композиционный материал с целлюлозным наполнителем // 2127664

Изобретение относится к композиционному материалу с целлюлозным наполнителем и термопластичным связующим на базе полиэтилена, который предназначен для изготовления штучных изделий типа облицовочных плиток и погонажных изделий типа плинтусов, лестничных перил, стержней-заготовок для производства деталей мебели, тары и т.д.

Состав для изготовления теплоизоляционного материала // 2327672

Изобретение относится к получению пенокерамики - высокоэффективного теплоизоляционного материала, предназначенного для применения в гражданском и промышленном строительстве, для теплоизоляции технологического оборудования, трубопроводов и т.д., эксплуатируемых при низких и высоких значениях температуры, а также в условиях прямого контакта с открытым пламенем газовых горелок, печей, котлов и др.