Є ще 2 сторінки.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Спосіб нейтралізації кислотних та/або лужних термопластичних, схильних до гідролітичного розкладання, та гігроскопічних поліефірних пластмасових продуктів деструкції та розкладання типографських фарб, клеїв або органічних забруднень, зокрема ПЕТФ, які утворюються в ході повторного переробляння та рециклювання термопластичних матеріалів, у якому на першому етапі полімерний матеріал, що підлягає перероблянню, подають у різальний компактор, оснащений пристроєм змішування та здрібнювання, а далі полімерні частинки безперервно перемішують та нагрівають, у якому для нейтралізації отриманих продуктів деструкції та розкладання до розм′якшеного, але ще не розплавленого полімеру додають принаймні один твердий порошкоподібний, зокрема, мінеральний наповнювач, який звичайно використовують для збільшення об′єму, або як наповнювач, наприклад, крейду, кізельгур, оксид цинку, тальк, активоване вугілля та/або карбонат, зокрема карбонат кальцію, а саме у кількості, що відповідає принаймні очікуваному кислотному або лужному навантаженню,

причому принаймні частину наповнювача, краще весь наповнювач, додають до полімеру, що нагрітий до температури, яка більш ніж на 30 °C нижче температури його розм'якшення за Віка (10 Н), і нижче точки його плавлення,

і суміш протягом визначеного часу безперервно перемішують, активують, подрібнюють, при необхідності, підтримують у грудкуватій і вільноплинній формі,

причому обробляння виконують у розвантажному різальному компакторі під вакуумом ≤150 мбар,

а після повторного переробляння матеріал подають на етап ущільнення, зокрема плавлення або екструзію,

а додатково для зменшення вологості до суміші додають засоби, які містять хімічний осушувач, зокрема оксид кальцію, причому кількість оксиду кальцію, що використовується, залежить від очікуваної залишкової вологості і знаходиться в діапазоні між 0,01 та 3 мас. % від всієї суміші, й оксид кальцію додають до полімеру одночасно з наповнювачем.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що типографські фарби, пігменти або органічні фарбники, зокрема з друкованих поверхонь, є клеями, акрилатами або вінілацетатами та/або органічні забруднення є залишками харчових продуктів.

3. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що наповнювач, що використовують, має середній розмір зерна та/або значення D50 менше ніж 50 мкм, зокрема між 2 та 15 мкм, та/або питому поверхню 2-11 м2/г, зокрема 5-9 м2/г.

4. Спосіб за будь-яким з пп. 1-3, який відрізняється тим, що наповнювач додають у стані необробленої поверхні без будь-якого покриття, такого як стеаринова кислота.

5. Спосіб за будь-яким з пп. 1-4, який відрізняється тим, що кількість доданого наповнювача становить приблизно від 0,1 до 15 мас. %, краще від 1 до 10 мас. %, де мас. % належить до загальної маси суміші наповнювача та полімеру.

6. Спосіб за будь-яким з пп. 1-5, який відрізняється тим, що оксид кальцію додають до полімеру разом з карбонатом кальцію.

7. Спосіб за будь-яким з пп. 1-6, який відрізняється тим, що продукти деструкції або розкладання утворюються внаслідок термічної, окисної та/або нафтохімічної, та/або радіаційної деструкцій полімерів, наприклад, ламінатами багатошарової фольги, такими, як вінілацетат етилену (ЕВА), вініловий спирт етилену (EVOH), полівініліденхлорид (PVDC), і т.ін., та/або тим, що вони утворюються добавками або допоміжними речовинами, які містяться в полімері, що підлягає рециклюванню, зокрема клеями, типографською фарбою та т. ін.

8. Спосіб за будь-яким з пп. 1-7, який відрізняється тим, що сполуками, які необхідно нейтралізувати, є мінеральні кислоти, наприклад соляна кислота або азотна кислота, або органічні кислоти, наприклад оцтова кислота.

Текст

Реферат: Винахід стосується способу регулювання рН та/або для нейтралізації кислотних та/або лужних сполук, зокрема продуктів деструкції або розкладання як складової повторного переробляння та рециклювання, зокрема, термопластичних матеріалів, у якому полімерні частинки безперервно рухають та нагрівають у реакторі, причому для цілей нейтралізації додають принаймні один наповнювач, конкретно, у кількості, що принаймні відповідає очікуваному кислотному або лужному навантаженню. UA 109768 C2 (12) UA 109768 C2 UA 109768 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід стосується способу за пунктом 1 та особливого застосування наповнювачів за пунктом 15 формули винаходу. У процесі виробництва або складання суміші пластичних мас найчастіше використовують різні присадки або інертні матеріали. Цільове призначення цих присадок полягає у тому, щоб привести характеристики матеріалу до вимог, що пред'являються застосуванням, що розглядається, та поліпшити його хімічні, електричні та механічні властивості. Такими присадками або інертними матеріалами є пластифікатори, стабілізатори, барвники, зміцнювачі, а також наповнювачі. Як правило, а також у цьому тексті, під наповнювачами розуміють речовини, які додають до пластичних мас для збільшення їхнього об'єму та/або їхньої маси. Звичайно, наповнювачі додають у досить великих кількостях або процентному відношенні за масою. Так, наповнювачами в основному є класичні домішки, які формують досить значну частину кінцевого продукту, що знижує вартість виробництва пластмас. Крім того, активні наповнювачі поліпшують механічні властивості матеріалу. Іноді наповнювачі також називають наповнюючими компаундами, наповнюючими агентами або домішками. Під терміном "класичні наповнювачі" також мають на увазі певні характеристики доданих речовин. Таким чином, взагалі вважається, що класичний наповнювач є у порошковій формі, відносно інертним, відносно дешевим і легко доступним. У промисловості з обробляння пластмас є чітке визначення щодо звичайно називаного наповнювача. Рідини, реактивні речовини та т.ін. у цій промисловості безперечно не називають наповнювачами. Звичайні наповнювачі включають крейду, пісок, кізельгур, скловолокно, окис цинку, кварц, дерев'яну тирсу, крохмаль, графіт, сажу, тальк і карбонат, зокрема карбонат кальцію. Ряд пластмас або полімерів, відомих з рівня техніки, містять такий наповнювач як інертний мінеральний порошок. Також відомі процеси, у яких наповнювачі додають до полімеру. Наприклад, наповнювачі можуть бути додані в розплавлену пластмасу. Інший варіант - це "холодна суміш", коли пластмасу та наповнювачі змішують при низьких температурах, а після цього нагрівають і плавлять разом. Крім того, такий спосіб був описаний, наприклад, у європейському патенті № 1401623, де полімерний матеріал спочатку приводять у розм'якшений стан, після чого додають наповнювачі. Метою всіх подібних способів є забезпечення того, щоб класичний наповнювач міг бути настільки ефективним, настільки можливо, наприклад, тільки будучи рівномірно розподіленим в полімері. У такий спосіб, можна буде досягнути ефекту оптимального наповнення або заповнення. Як правило, до полімерного матеріалу можна додати приблизно від 20 до 60 % по масі наповнювача, зменшуючи тим самим вартість кінцевого продукту. Однак, існує проблема при оброблянні, повторному перероблянні та утилізації пластмас, яка загострюється більшою кількістю доданого допоміжного та заповнюючого матеріалу. Звичайно в ході повторного переробляння сировину пластмаси спочатку нагрівають, поки вона не розплавиться та може бути оброблена або екструдована. Проблема полягає в тому, що при повторному оброблянні пластмаса, як правило, знаходиться не в чистому вигляді, а в "з'єднаному", і що пластмаса "забруднена" вищезгаданими заповнювачами, а також іншими речовинами. Такими зовнішніми "забруднювачами" можуть бути органічні або неорганічні речовини, тобто речовини, які були додані до полімеру свідомо або які прилипли до полімеру ненавмисно, зокрема, після його використання. Особливо варто згадати клейкі речовини, такі як акрилати або вінілацетати, типографську фарбу, наприклад, барвники або пігменти, які використовуються для друку на полімерній плівці, а також органічні забруднення від залишків продовольчих продуктів і т.п. Всі ці зовнішні забруднюючі домішки звичайно термічно чутливі та розпадаються при підвищених температурах, тобто під час нагрівання або плавлення. Однак, самі пластмаси також можуть бути чутливими, наприклад, до окислювання та випромінювання, наприклад, світла або тепла. Ці фактори можуть спричинити розкладання полімерних ланцюгів або до інших реакцій деструкції. Зокрема відомо, що деякі пластмаси вразливі щодо нагрівання. При температурі вище характерної для певного матеріалу, наприклад, температурі деструкції, молекулярна будова полімерних ланцюгів починає розпадатися. Як правило, намагаються зменшити всі ці "внутрішні" реакції, додаючи стабілізатори, такі як світло-стабілізатори, термостабілізатори, антипірени, і т.ін. Стабілізатори це хімічно активні та реактивні речовини, які в силу своєї реакційної здатності переривають деструкційні механізми або швидкість їхньої реакції. Наприклад, термостабілізатори, особливо органічні барій, цинк, олово та сполуки кадмію, або неорганічні солі свинцю координують чутливі подвійні сполучення полімерних ланцюгів і в такий спосіб захищають їх від розпаду. 1 UA 109768 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 На практиці не завжди можливо адаптувати параметри процесу, зокрема температуру переробляння, до найбільш чутливого компонента. Так, наприклад, пігменти, типографська фарба або кольорові зв'язуючі речовини розпадаються вже приблизно при температурі близько 120 °C, у той час як температура переробляння більшості полімерів майже завжди вища, наприклад, більша, ніж 220 °C. Більшість органічних присадок не може витримати кінцеву екструзію, протягом якої матеріал розплавляють під високим тиском і при високій температурі, і при цих умовах або раніше вони розпадуться. Ці процеси, тобто розкладання зовнішнього "забруднення", а так само внутрішня реакція деструкції пластмаси сама по собі, викликають формування продуктів розкладання та/або деструкції. Як відомо, ці продукти негативно впливають на якість кінцевого продукту, взаємодіють з матрицею пластмаси, приводять до знебарвлення, формування бульбашок або інших дефектів матеріалу. Проте, серед цих продуктів розкладання знаходяться також сполуки, які мають лужний або кислотний ефект, наприклад соляна кислота, азотна кислота або оцтова кислота. Мало того, що ці сполуки погіршують безпосередньо якість кінцевого продукту, вони також викликають проблеми корозії звичайно дуже дорогих механізмів, використовуваних при повторному перероблянні або рециклюванні. Цей ризик корозії існує на кожній стадії обробляння, починаючи зі стадії нагрівання в різальному компакторі, а також на подальших стадіях технологічного ланцюга, наприклад в екструдері, а саме, особливо там, де гаряча кислота контактує з металевими поверхнями частин машин або механізмів. Хоча кінцевих продуктів, що мають низьку якість і не задовольняють технічним умовам, можна все ще порівняно легко та без особливих витрат позбутися, однак це не стосується цілісних систем без зупинки всього виробництва, а заміна частин займає багато часу і є дуже дорогою процедурою. Тому метою цього винаходу є рішення цієї проблеми, а також збільшення терміну служби обладнання, використовуваного при повторному перероблянні пластмас. Ця мета досягається способом за пунктом 1 формули. Винахід заснований на несподіваній реалізації того, що навмисно додаючи певну кількість класичних наповнювачів, можна регулювати рН гарячої пластмасової суміші, а також можна нейтралізувати критичні продукти деструкції або розкладання. Ця функція класичних наповнювачів, а саме те, що наповнювачі можуть бути використані для більш, ніж заповнення або збільшення об'єму полімерів, була дотепер невідома. У різних експериментах було показано, що додавання класичних наповнювачів може ефективно нейтралізувати кислотні та лужні сполуки, що приводить до зменшення корозії та збільшення тривалості експлуатації машин. Різні порівняльні експерименти привели до дивного результату, що за допомогою способу, що заявляється, корозія явно знижується вже після відносно короткого періоду часу і що металеві деталі, зокрема, набагато менше постраждали від корозії. Експерименти також показали, що рухомі частини машин, такі як шнек екструдера або змішувач можуть менше зношуватися, ніж в іншому випадку. Спосіб, що заявляється, має, зокрема, практичний інтерес, оскільки звичайно відомо, до якого ступеня забруднений матеріал для переробляння, наприклад, чи містить матеріал дуже або злегка забруднені полімери або полімери, які вивільняють велику кількість кислотних або лужних продуктів розкладання. Щоб нейтралізувати очікувані продукти розкладання, які вивільняться або утворюються при подальшому збільшенні температури, тепер, за цим винаходом, можливо цілеспрямовано додати певну контрольовану кількість наповнювача. Крім того, цей винахід дає дуже ефективний і дешевий засіб, оскільки класичні наповнювачі звичайно дешеві, легко доступні та дуже ефективні через свою велику питому поверхню. Вартість наповнювачів, використовуваних для таких цілей, явно нижче вартості ремонту ушкоджень, які могли бути викликані корозією деталей машин у технологічному ланцюгу. Крім того, класичні наповнювачі за допомогою відомих способів дуже легко вводяться в полімер, а також рівномірно розподіляються, при цьому наповнювачі не впливають на властивості матеріалу. Не менш важливо те, що рН усього процесу повторного переробляння можна підтримувати найбільш рівномірно в нейтральному діапазоні, уникаючи більших коливань рН всього технологічного ланцюгу, що також збільшує якість кінцевого продукту. Спосіб що заявляється буде описаний більш докладно за допомогою кращих варіантів згідно з залежними пунктами формули винаходу. Отже, краще використовувати у якості наповнювача порошкоподібну речовину, зокрема мінеральний матеріал, що звичайно використовується як наповнювач, наприклад, крейду, пісок, кізельгур, скловолокно, окис цинку, кварц, деревну тирсу, крохмаль, графіт, сажу, тальк, активоване вугілля та, краще, карбонат, зокрема карбонат кальцію. Як правило, ці наповнювачі 2 UA 109768 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 легко доступні, і тому дешеві, можуть бути легко зважені та дозовані, мають тривалий строк зберігання і є також вигідними для процесу нейтралізації. Згідно з іншим варіантом цього способу краще використовувати наповнювач із середнім розміром зерна або величиною D50 менше 50 мкм, зокрема, між 2 та 15 мкм та/або з питомою поверхнею від 2 до 11 м/г, зокрема, від 5 до 9 м/г. Такі наповнювачі особливо ефективні, вони можуть бути легко розсіяні в полімері та оптимально розподілені, що забезпечує навіть однорідний рівномірний розподіл у полімері та ефективну безперервну нейтралізацію. Також краще використовувати недорогий наповнювач з необробленою поверхнею частинок і без будь-якого покриття, такого як стеаринова кислота. Згідно з іншим кращим варіантом способу, кількість або витрата доданих наповнювачів знаходяться в діапазоні приблизно від 0,1 до 15 % мас. краще між 1 та 10 % мас, де % мас. відносяться до загальної маси суміші наповнювача та полімеру. Було встановлено, що, як правило, для нейтралізації достатня менша кількість наповнювача, ніж звичайно використовується для досягнення ефекту класичного збільшення об'єму або наповнення. Також краще, коли наповнювач додають у порошковій формі або у формі гранульованого концентрату, пов'язаного з матрицею полімеру. Таким чином, наповнювач можна добре дозувати, а його необхідна кількість може бути додана до полімеру в контрольованих дозах. Кращий варіант способу відрізняється тим, що на першому етапі полімерний матеріал для переробляння знаходиться в приймальному контейнері, який виконаний з можливістю розвантаження, містить пристрій для змішування або здрібнювання, тим, що згодом, принаймні частину наповнювача додають до ще не нагрітого полімеру та/або тим, що принаймні частину наповнювача додають до полімеру, що вже був нагрітий до температури максимум на 30 °C нижче температури розм'якшення за Віка (при навантаженні 10 Н). Зокрема краще, коли, принаймні, частину наповнювача, краще весь наповнювач додають до полімеру, що був нагрітий до температури більш ніж на 30 °C нижче його температури розм'якшення за Віка (10 Н), але все-таки нижче температури плавлення, причому суміш, якщо це підходить в умовах вакууму  150 мбар, безупинно змішують протягом певного часу переробляння в різальному компакто-рі, активують і, якщо необхідно, подрібнюють та тримають у кусковому вигляді. Зокрема, краще, коли всю кількість наповнювача додають до розм'якшеного, але ще не розплавленого полімеру. Таким чином, з одного боку, наповнювач можна розсіяти в полімер на самому початку для утворення однорідної суміші. З іншого боку наповнювач прилипає до розм'якшених поверхонь полімерних пластівців, як тільки порошок стикається з полімером, що також гарантує ефективний розподіл. Значна частина кислотних та основних сполук утворюються тільки при більш високій температурі, головним чином під час плавлення. Але деякі присадки розпадаються вже на етапі повторного переробляння в різальному компакторі, особливо, органічні пігменти з друкованих поверхонь. Із цієї причини краще, коли наповнювач не додається в екструдер, тобто при плавленні або відразу перед цим, а його вже додали на початку для запобігання розкладанню настільки рано, наскільки можливо, та для нейтралізації відповідних продуктів розкладання на самому початку. У такий спосіб кислоти та луги безпосередньо видаляють відразу після утворення, а рН підтримують настільки рівномірно, наскільки можливо, в нейтральному діапазоні протягом всього повторного переробляння, уникаючи коливань рН на всьому ланцюгу повторного переробляння та підвищуючи загальну якість матеріалу. Як уже згадувалося, значна частина кислот і луг утворяться тільки при більш високій температурі в екструдері. Як показав досвід, додавання наповнювача в зону впуску екструдера можливо, але в цьому випадку наповнювач повинен бути розподілений за відносно короткий проміжок часу та при цьому рівномірно у полімері у внутрішній частині екструдера. Краще, якщо вже однорідну суміш полімеру та наповнювача подають для плавлення в екструдер. У такий спосіб порошок, що нейтралізує, розподіляється в розплавленому полімері набагато швидше та краще і вже знаходиться на місці, коли збільшують температуру та утворюється більше продуктів розпаду, тобто створюються кислоти і луги. Як правило спосіб що заявляється протікає при нормальному тиску в класичному різальному компакторі, який виконаний без необхідності розвантажуватися і не обов'язково повинен бути сконструйований для використання при вакуумі. Це нормально для менш чутливих полімерів, таких як ПЕ, ПП, і т.п. Проте, з певними полімерами, головним чином з тими, що чутливі до гідролітичної деструкції, та з тими, що можуть бути гігроскопічними, як поліестри, зокрема, ПЕТФ, краще, коли спосіб проводиться з використанням засобів зменшення залишкової вологості та/або запобігання окислюванню. 3 UA 109768 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Оскільки молекулярна структура ПЕТФ може бути зруйнована певними факторами, тому далі представлені кращі варіанти: Першим механізмом деструкції є термічна деградація молекулярних ланцюгів. Це руйнує зв'язок між окремими молекулами через занадто велику кількість тепла. Із цієї причини для досягнення високої якості продукту необхідно спостерігати за певним часом і придатною температурою обробляння. Другим і дуже актуальним механізмом деструкції є гідролітична деструкція, тобто так само, як і інші поліконденсати, ПЕТФ вразливий до води і вологи. Вода або волога надходять взагалі із двох джерел: 3 одного боку, ПЕТФ має гігроскопічну структуру, тобто ПЕТФ абсорбує вологу, яка утримується в міжмолекулярних просторах і яка залишається так званою внутрішньою вологою безпосередньо в полімері, тобто у нього всередині. Внутрішня волога вихідного полімеру залежить від умов навколишнього середовища. У ПЕТФ є певна внутрішня рівноважна волога, що складає приблизно 3000 проміле в зоні помірного клімату. Крім того є додаткова волога на зовнішній поверхні полімеру або полімерних пластівцях (зовнішня волога), що також повинна бути взята до уваги при оброблянні. Якщо при оброблянні або під час рециклювання або екструзії ПЕТФ є присутнім занадто багато вологи з будь-якого джерела, полімерні ланцюги ПЕТФ гідролітично розщеплюються, а в хімічній реакції знову утворюються деякі вихідні матеріали, а саме, терефталева кислота та етиленгліколь. Ця гідролітична деструкція довжини молекулярного ланцюга приводить до значної втрати в'язкості та до гірших механічних властивостей кінцевого продукту або до негативних змін властивостей пластмаси. Ушкодження може бути настільки серйозним, що матеріал стає непридатним для виробництва пляшок, плівки, і т.п. Головним чином при підвищених температурах поліестер дуже вразливий до вологи, особливо розплав полімеру, який приблизно при 280 °C надзвичайно швидко реагує з водою, і ПЕТФ розкладається протягом декількох секунд. Для обробляння ПЕТФ знову у повторному переробленні, до матеріалу необхідно подати енергію у формі тепла, головним чином під час кінцевої екструзії. Таким чином, для захисту поліконденсату від гідролітичної деструкції та збереження полімерних ланцюгів, як можна більша кількість вологи повинна бути видалена з матеріалу перед повторним перероблянням або до значного підвищення температури, а також треба належним чином контролювати температурний режим і час витримування полімеру під час його обробляння. Якщо наприклад, необхідно вологий ПЕТФ піддати оброблянню або перероблянню, і якщо цей ПЕТФ подається в різальний компактор, повинні бути вжиті відповідні заходи, щоб спробувати запобігти гидролітичній деструкції поліестера. Щоб одержати якісний придатний кінцевий продукт, необхідно при рециклюванні або при оброблянні чутливих поліконденсатів, таких як поліестери, максимально можливо знизити ступінь внутрішньої вологості, а так само зовнішню вологість, яка знаходиться на поверхні пластмаси. Гідролітична деструкція може бути обмежена тільки за допомогою відповідного сушіння, зокрема, до 100 проміле. Для цього є кілька технічних рішень. Наприклад, можна спробувати видаляти зовнішню вологість, що знаходиться на поверхні пластмаси, за допомогою вакууму або підвищення температури. Однак, при цьому необхідно враховувати інші технічні проблеми. Наприклад, аморфний, а також частково кристалічний ПЕТФ при нагріванні має тенденцію до злипання, що на практиці також представляє велику проблему. Ця проблема може бути вирішена тільки безперервним перемішуванням. Крім того, слід зазначити, що деякі типи пластмас вразливі щодо окисної деструкції, яка також скорочує довжину ланцюга молекул полімеру, і це може привести до інших шкідливих змін у властивостях пластмас, таких як колір, міцність, і т.п. Щоб запобігти окисній деструкції, у свою чергу, можна обробляти ці чутливі полімери без доступу повітря, наприклад у середовищі інертного газу. Таким чином, стає дуже проблематичним економічно ефективно виконувати повторне переробляння поліконденсатів або поліестерів через численні процеси деструкції, які необхідно враховувати, і необхідні спеціальні процеси. Все це робить рециклювання поліконденсатів, зокрема, поліефірів, особливо ПЕТФ, дуже проблематичним та складним, так що ощадливе рециклювання таких пластмас стало можливим тільки після розробляння спеціальних способів. Звичайно, це також стосується виробництва поліконденсатів або поліестерів з наповнювачами. Однак, у випадку поліконденсатів з наповнювачами необхідно додатково враховувати, що велика кількість додаткової вологи потрапляє не тільки безпосередньо з 4 UA 109768 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 полімером, а також і з наповнювачами, що негативно впливає на довжину ланцюга. Наприклад, карбонат кальцію має дуже велику поверхню, на яку осідає велика кількість вологи, а саме, більш ніж 1000 проміле при 20 °C та 60 % вологості. Зниження вологості є першочерговою перевагою для запобігання утворенню кислотних або лужних продуктів розпаду. Так, для зниження вологості можуть використовуватися механічні засоби, наприклад апарати для попереднього сушіння, вакуумні системи або подібні та/або використовуватися достатньо сухі вихідні матеріали, та/або може бути значно збільшений час витримки полімеру під час його переробляння. За кращим варіантом для зменшення вологості також можна використовувати хімічні осушувачі, зокрема окис кальцію, де використовувана кількість залежить від очікуваної залишкової вологості, причому кількість або витрата окису кальцію знаходяться в діапазоні між 0,01 та 3 % мас, краще між 0,1 та 1 % мас. від ваги всієї суміші. Окис кальцію, або негашене вапно, або гідроксид кальцію реагують із водою з виділенням великої кількості тепла. Тому, а також через його механічні властивості, він добре підходить для видалення вологи. У зв'язку із цим, особливо вигідно, коли хімічний осушувач додається до полімеру разом з наповнювачем, особливо коли окис кальцію додається до полімеру разом із карбонатом кальцію. У такий спосіб, зниження залишкової вологості може бути ефективно поєднане з нейтралізацією. Наприклад, коли окис кальцію реагує із залишковою водою, утворюється гідроксид кальцію, тобто гашене вапно у формі білого порошку. Однак, окис кальцію так само як гідроксид кальцію є дуже лужною речовиною. У зв'язку із цим, зокрема, перевагою є додавання окису кальцію одночасно із карбонатом кальцію, оскільки ефект нейтралізації можна досягти саме в такий спосіб. Те ж саме стосується інших поєднань осушувачів і класичних наповнювачів. Таким чином, поєднання ефектів нейтралізації та сушіння можуть бути досягнуті одночасно. Необхідна кількість оксиду кальцію є дуже низькою, що означає, що через більш низьку вартість самого продукту, загальна вартість переробляння не буде значно збільшена. У кожному разі потенційний збиток через корозію машин буде дорожче, ніж ці добавки. З одного боку, продукти деструкції або розкладання утворюються при тепловій, окисній та/або нафтохімічній і радіаційній деструкції самих полімерів, наприклад, ламінатами захисного шару багатошарової фольги, такими як вінілацетат етилену (EVA), вініловий спирт етилену (EVOH), полівініліденхлорид (PVDC) і т.п. Вони утворюються також з деструкції добавок або допоміжних речовин, які містяться в полімері, що підлягає утилізації, зокрема, клеї, типографська фарба і т.п. Зокрема, особливо корозійними сполуками є кислотні сполуки, а саме, неорганічні кислоти, наприклад соляна кислота, або органічні кислоти, наприклад, оцтова кислота. Корисно також передбачити, що після переробляння, матеріал піддається ущільненню, зокрема, плавленню або екструзії. Іншою метою цього винаходу є спеціальне використання наповнювача, зокрема, способу за одним з пунктів формули цього винаходу для регулювання рН або нейтралізації кислотних та/або лужних сполук, головним чином, продуктів деструкції та розпаду, у ході повторного переробляння та рециклювання пластмас, зокрема, термопластів, де полімерні частинки безупинно перемішуються та нагріваються в реакторі, а саме, у кількості, що відповідає, принаймні, очікуваному кислотному або лужному навантаженню. Наповнювач розробляють і додають, зокрема, відповідно до характеристик способу, що заявляється. Так, всі ознаки формули винаходу, що мають відношення до цього способу, також стосуються використання цього наповнювача та складають вигідний подальший розвиток пунктів формули винаходу для спеціального застосування наповнювача. Із цієї причини ці ознаки не повторюються в цій частині. Для кращого виконання способу, що заявляється, може використовуватися пристрій, що, наприклад, має приймальний контейнер, або реактор або різальний компактор для пластмаси, що підлягає оброблянню, куди пластмаса, що буде оброблятися, подається через вхідний отвір та з якого матеріал вивантажується принаймні одним шнеком, що з'єднаний з бічною стінкою контейнера, причому в нижній частині контейнера знаходиться принаймні один змішувальний інструмент, що обертається навколо вертикальної осі, а забірний отвір шнека знаходиться, принаймні приблизно, на рівні цього інструмента. Пластмаса, що підлягає оброблянню, знаходиться у цьому приймальному контейнері, або реакторі та обробляється при безупинному перемішуванні і активації, та/або подрібненні при підвищеній температурі. Для змішування та нагрівання пластмаси в реакторі є принаймні один інструмент для здрібнювання та перемішування, який може розташовуватися на декількох 5 UA 109768 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 рівнях один вище іншого, може обертатися навколо вертикальної осі і має робочі краї, які подрібнюють та/або перемішують матеріал. Механічну енергію полімерному матеріалу передають інструменти перемішування та подрібнювання, які нагрівають та одночасно змішують і перемішують полімерний матеріал. Нагрівання здійснюється шляхом перетворення прикладеної механічної енергії. Дозування наповнювача звичайно виконується у верхній третині реактора. Це дає досить часу, що може бути використаний для сушіння та змішування наповнювача із пластівцями. Дозування можливо як вище, так і нижче верхнього рівня матеріалу. Краще дозування виконувати нижче верхнього рівня матеріалу, зокрема в нижній третині. Спосіб, що заявляється може бути виконаний за допомогою різних відомих установок: Ці установки, точно та конкретно описані в патентах ЕР 123 771, ЕР 390 873, AT 396 900, AT 407 235, AT 407 970, AT 411 682, AT 411, 235, AT 413 965, AT 413 673 або AT 501 154, з усіма їхніми кращими варіантами включені в цей опис і складають її невід'ємну частину. Такі пристрої також використовуються на практиці та відомі, наприклад, як "Erema Kunststoff Recycling System PC" або як "одно або двоступінчасті системи "Vacurema". Для способу, що заявляється, краще, коли протягом певного часу переробляння полімеру він протікає при підвищеній температурі та при безперервному перемішуванні. Повторне переробляння виконується при температурі нижче температури плавлення та краще вище температури склування пластмаси, причому полімерний матеріал рівномірно та безперервно активується та перемішується. При цьому постійно підтримуються властивості вільної текучості матеріалу. Це дозволяє виконувати кристалізацію, сушіння та/або очищення пластмаси за один етап. Для одержання гарного кінцевого продукту краще помірне, але рівномірне перемішування полімерного матеріалу. Це запобігає грудкуванню та злипанню матеріалу у діапазоні критичної температури, поки відповідна кристалізація поверхні частинки сама не стане безпосередньо перешкоджати склеюванню окремих частинок. Крім того, таке перемішування уможливлює більш високу температуру процесу. У контейнері обробляння помірне та рівномірне перемішування так само, як запобігання злипанню, забезпечує, що температура в контейнері є або залишається досить високою, та що кожна частинка ретельно нагрівається до відповідної температури або підтримується при ній. У той же час, перемішування підтримує виділення мігруючих молекул з поверхні частинок. Точні параметри залежать від полімерного матеріалу, який будуть обробляти: Значення температури лежить у діапазоні приблизно від 70 °C до 240 °C; окружна швидкість інструмента змішування знаходиться в діапазоні приблизно між 2 та 35 м/с. При необхідності, тобто для чутливих полімерів, таких як ПЕТФ, може бути встановлений вакуум, величина якого становить приблизно  150 мбар. Матеріал і наповнювач залишаються в реакторі при середньому часі переробляння полімеру приблизно 10-200 хвилин, перш ніж вони будуть ущільнені. Однак, ці значення є тільки приблизними. Нижче, спосіб описується на прикладі двох характерних кращих варіантів: Приклад 1: Відходи полімерної плівки з 25 % поверхні з друком при витраті 400 кг/год. завантажують у різальний компактор. У його внутрішній частині знаходиться інструмент змішування та здрібнювання, що обертається зі швидкістю 650 об/хв. Інструменти змішування та здрібнювання подрібнюють матеріал та одночасно забезпечують нагрівання матеріалу шляхом тертя, а саме до температури вище температури склування, але нижче температури плавлення, тобто в діапазоні трохи вище температури розм'якшення за Віка 85 °C. Це утворює воронку перемішування у різальному компакторі. Завдяки постійному переміщенню запобігають утворенню грудок у матеріалі, а полімерні пластівці постійно залишаються грудкуватими та вільно текучими. Пластівці проходять різальну машину із середнім часом переробляння 8-15 хвилин. У нижній частині до різального компактора приєднаний екструдер. Інструменти змішування транспортують розм'якшений матеріал у вхідну зону цього екструдера. Далі, різальний компактор містить пристрій дозування порошку, що подає в годину 4 кг карбонату кальцію, а саме, у нижню частину контейнера, де матеріал вже знаходиться в розм'якшеному стані. В альтернативному варіанті наповнювач можна також завантажувати зверху. У такий спосіб, наповнювач повністю та однорідно перемішують, після чого суміш плавлять в екструдері та дегазують, фільтрують і гранулюють як потрібно. Приклад 2: У принципі цей варіант працює як в Прикладі 1, але з наступними відмінностями: 6 UA 109768 C2 5 10 15 20 Відходи плівки з пропилену, на приблизно 60-80 % поверхні якої нанесений друк, із витратою 350 кг/год. завантажують у різальний компактор, усередині якого знаходиться інструмент змішування та здрібнювання, що обертається зі швидкістю 650 об/хв. Інструменти змішування та здрібнювання подрібнюють матеріал та одночасно забезпечують нагрівання матеріалу шляхом тертя, а саме, до температури вище температури склування, але нижче температури плавлення, тобто в діапазоні трохи вище температури розм'якшення за Віка 145 °C. Полімерні пластівці завжди залишаються вільно текучими. Пластівці проходять через різальний ком-пактор із середнім часом переробляння 8-15 хвилин. У нижній частині до різального компактора приєднаний екструдер. Інструменти змішування транспортують розм'якшений матеріал у вхідну зону екструдера. Крім того в різальному компакторі є пристрій дозування порошку, що подає в годину 5-6 кг карбонату кальцію, а саме, у нижню частину контейнера, де матеріал уже знаходиться в розм'якшеному стані. В альтернативному варіанті наповнювач можна також завантажувати зверху. Далі, через пристрій дозування порошку додають 2,8 кг/год. окису кальцію (СаО), тобто приблизно 0.8 % за масою. У такий спосіб, карбонат кальцію та окис кальцію повністю та однорідно перемішуються, після чого суміш плавлять в екструдері, дегазують, фільтрують і гранулюють як потрібно. У цих двох варіантах процесу, які являють собою сценарії, які часто зустрічаються в повсякденному рециклюванні, було показано, що частини машин набагато менш ушкоджені та кородовані. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 25 30 35 40 45 50 55 60 1. Спосіб нейтралізації кислотних та/або лужних термопластичних, схильних до гідролітичного розкладання, та гігроскопічних поліефірних пластмасових продуктів деструкції та розкладання типографських фарб, клеїв або органічних забруднень, зокрема ПЕТФ, які утворюються в ході повторного переробляння та рециклювання термопластичних матеріалів, у якому на першому етапі полімерний матеріал, що підлягає перероблянню, подають у різальний компактор, оснащений пристроєм змішування та здрібнювання, а далі полімерні частинки безперервно перемішують та нагрівають, у якому для нейтралізації отриманих продуктів деструкції та розкладання до розм′якшеного, але ще не розплавленого полімеру додають принаймні один твердий порошкоподібний, зокрема, мінеральний наповнювач, який звичайно використовують для збільшення об′єму, або як наповнювач, наприклад, крейду, кізельгур, оксид цинку, тальк, активоване вугілля та/або карбонат, зокрема карбонат кальцію, а саме у кількості, що відповідає принаймні очікуваному кислотному або лужному навантаженню, причому принаймні частину наповнювача, краще весь наповнювач, додають до полімеру, що нагрітий до температури, яка більш ніж на 30 °C нижче температури його розм'якшення за Віка (10 Н), і нижче точки його плавлення, і суміш протягом визначеного часу безперервно перемішують, активують, подрібнюють, при необхідності, підтримують у грудкуватій і вільноплинній формі, причому обробляння виконують у розвантажному різальному компакторі під вакуумом ≤150 мбар, а після повторного переробляння матеріал подають на етап ущільнення, зокрема плавлення або екструзію, а додатково для зменшення вологості до суміші додають засоби, які містять хімічний осушувач, зокрема оксид кальцію, причому кількість оксиду кальцію, що використовується, залежить від очікуваної залишкової вологості і знаходиться в діапазоні між 0,01 та 3 мас. % від всієї суміші, й оксид кальцію додають до полімеру одночасно з наповнювачем. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що типографські фарби, пігменти або органічні фарбники, зокрема з друкованих поверхонь, є клеями, акрилатами або вінілацетатами та/або органічні забруднення є залишками харчових продуктів. 3. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що наповнювач, що використовують, має середній розмір зерна та/або значення D50 менше ніж 50 мкм, зокрема між 2 та 15 мкм, та/або 2 2 питому поверхню 2-11 м /г, зокрема 5-9 м /г. 4. Спосіб за будь-яким з пп. 1-3, який відрізняється тим, що наповнювач додають у стані необробленої поверхні без будь-якого покриття, такого як стеаринова кислота. 5. Спосіб за будь-яким з пп. 1-4, який відрізняється тим, що кількість доданого наповнювача становить приблизно від 0,1 до 15 мас. %, краще від 1 до 10 мас. %, де мас. % належить до загальної маси суміші наповнювача та полімеру. 7 UA 109768 C2 5 10 6. Спосіб за будь-яким з пп. 1-5, який відрізняється тим, що оксид кальцію додають до полімеру разом з карбонатом кальцію. 7. Спосіб за будь-яким з пп. 1-6, який відрізняється тим, що продукти деструкції або розкладання утворюються внаслідок термічної, окисної та/або нафтохімічної, та/або радіаційної деструкцій полімерів, наприклад, ламінатами багатошарової фольги, такими, як вінілацетат етилену (ЕВА), вініловий спирт етилену (EVOH), полівініліденхлорид (PVDC), і т. ін., та/або тим, що вони утворюються добавками або допоміжними речовинами, які містяться в полімері, що підлягає рециклюванню, зокрема клеями, типографською фарбою та т. ін. 8. Спосіб за будь-яким з пп. 1-7, який відрізняється тим, що сполуками, які необхідно нейтралізувати, є мінеральні кислоти, наприклад соляна кислота або азотна кислота, або органічні кислоти, наприклад оцтова кислота. Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 8

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Neutralization by filler

Автори англійською

Feichtinger, Klaus, Hackl, Manfred, Wendelin, Gerhard

Автори російською

Файхтингер Клаус, Хакль Манфред, Венделин Герхард

МПК / Мітки

МПК: C08J 11/04, C08K 3/22, C08J 11/06

Мітки: нейтралізація, наповнювачем

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/10-109768-nejjtralizaciya-napovnyuvachem.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Нейтралізація наповнювачем</a>

Подібні патенти