способ переработки полимерных отходов с получением строительного материала

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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.

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/см 3	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.