ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ПОЛИМЕР-НАПОЛНЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ

Полезная модель относится к производству полимер - наполненных изделий из сыпучих материалов и полимерных отходов и может быть использована в дорожно-строительной индустрии при изготовлении смотровых люков колодцев, дождеприемников и т.п.
Известна технологическая линия для обработки пластиков, описанная в патенте Германии №4434252 "Устройство для обработки смешанных пластмассовых отходов" с приоритетом от 24.09.1994, МПК В29В 17/00, опубл. 28.03.1996.
Известная технологическая линия содержит установленные параллельно по ходу технологического процесса первый загрузочный бункер и первый экструдер, второе загрузочное устройство и второй экструдер, причем внутренние поверхности обоих экструдеров соединены между собой, и далее - реактор, соединенный через подающую линию с совмещенными экструдерами, ко второму из которых подсоединена линия отвода воздуха.
Подаваемые на разные экструдеры различные пластики механически перерабатываются в своих экструдерах, смешиваются и поступают в реактор, где происходит переплавка смеси.
Недостатком известной технологической линии является то, что она служит только для получения полуфабриката - расплава смешанных пластиков.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является способ производства строительных изделий, в котором используется система изготовления строительных изделий из сыпучих материалов и полимерных отходов. Система включает устройства дробления полимерных материалов, нагреватель песка и смеситель-активатор, соединенные между собой технологическими линиями, а также пресс-форму готовых изделий с транспортирующей линией подачи продукции на склад, (заявка РФ №94008420/04, МПК С04В 26/00 от 10.11.1995). При этом в смесителе-активаторе в течение 35-40 мин при интенсивности воздействия 30-65 Вт/кг перемешивают нагретый до температуры 400°С кварцевый песок с размерами частиц 0,5-3,0 мм,
фракции частиц от 0,5 до 1,0 мм и фракции частиц от 1,0 до 3,0 мм берут в соотношении соответственно 1:(0,3-0,5) с полиэтиленовыми отходами, предварительно измельченными до размера частиц меньше 1 см. Дополнительно вводят при перемешивании пигмент, который предварительно совмещают с полиэтиленовыми отходами. Состав смеси, мас.%: кварцевый песок 80, полиэтиленовые отходы 20. В смеситель-активатор загружают 70-80% нагретого кварцевого песка указанных фракций (от общего количества) и 20-30% полиэтиленовых отходов указанного размера частиц и осуществляют перемешивание в течение 15-20 мин, после чего загружают оставшееся количество кварцевого песка и полиэтиленовых отходов, предварительно совмещенных с пигментом, и осуществляют окончательное перемешивание до получения однородной смеси.
Недостатками системы является неэффективность ее работы.
Исследования производства строительных материалов (черепицы, плитки половой, бордюрного камня) показало, что сырьевым источником для их получения могут быть отходы полимеров и пластмасс промышленных предприятий, а также полимеры из бытовых отходов, которые сбрасываются в окружающую среду в больших количествах. Вторым компонентом при производстве строительных материалов является песок, который извлекается из песочных смесей металлургических, химических производстве и имеется также в больших количествах. Таким образом, сырье является дешевым и доступным.
В основу полезной модели положена задача, создать технологическую линию по производству полимер - наполненных изделий по прочностным и техническим характеристикам, не уступающим из чугуна и железобетона.
Поставленная задача достигается тем, что в технологическую линию по производству полимер-наполненных изделий, включающую размещенные последовательно по ходу технологического процесса и технологически связанные между собой устройство дробления полимерных материалов, нагреватель минерального наполнителя, дозатор, смеситель-активатор и формовочное устройство, введены последовательно установленные после устройства дробления полимерных материалов и нагревателя минерального наполнителя и технологически связанные между собой весовой дозатор и смеситель, при этом смеситель-активатор выполнен в виде двухзонного по температуре реактора, снабженного нагревательными элементами, а перед формовочным устройством установлен второй весовой дозатор.
В сравнении с прототипом заявляемая технологическая линия обладает новизной, отличаясь от него такими существенными признаками, как наличие последовательно установленных после устройства дробления полимерных материалов и нагревателя минерального наполнителя и технологически связанных между собой весового дозатора и смесителя, при этом смеситель-активатор выполнен в виде двухзонного по температуре реактора, снабженного нагревательными элементами, а перед формовочным устройством установлен второй весовой дозатор.
На чертеже представлена функциональная схема технологической линии по производству полимер-наполненных изделий.
Заявляемая технологическая линия по производству полимер-наполненных изделий включает следующие узлы и устройства, размещенные последовательно по ходу технологического процесса и технологически связанные между собой: устройство 1 дробления полимерных материалов, нагреватель 2 минерального наполнителя, весовой дозатор 3, смеситель 4, реактор 5, выполненным в виде двухзонного по температуре шнекосмесительного агрегата с нагревательными элементами, расположенного в цилиндрическом корпусе, второй весовой дозатор 6 и формовочное устройство 7. Устройства с 1-7 соединены технологическими линиями исходного сырья и готовой продукции (короба, трубопроводы, транспортеры). Нагреватель 2 минерального наполнителя выполнен в виде термошнекосмесительного агрегата, расположенного в цилиндрическом корпусе. Устройство 1 дробления полимерных материалов и нагреватель 2 минерального наполнителя комплектуются грохотом 8 с набором сит для получения фракций 15 или 25 мм и грохотом 9 с набором сит для получения фракций до 6 мм соответственно. Нагревательные элементы реактора 5 и нагревателя 2 на чертеже не показаны и не обозначены. Имеются приводные устройства для обеспечения работы всех узлов (на чертеже не показаны и не обозначены).
Технологическая линия по производству полимер - наполненных изделий работает следующим образом.
Согласно технологического регламента для производства полимер-наполненных материалов используется следующее сырье: наполнитель - песок мелкой фракции, отходы карьерного производства мелкой фракции и т.д., связующее - полимерные материалы (ПВД, ПНД, полистирол, АБС, ПЭТ и т.д.) и краситель - железно-окисный пигмент.
Для получения композиции подготавливают основные компоненты -минеральный наполнитель и полимерное связующее. Минеральный наполнитель, например песок или отходы и песочные смеси металлургических и химических производств, сушат при комнатной температуре (16-25°С) в течение не менее двух часов и затем производят его фракционирование - отделение крупной фракции с выделением фракций с размером частиц до 6 мм. Отходы полимерных материалов, используемые в качестве термопластичного полимерного связующего, представляют собой продукты бытового применения (отходы потребления) полиэтилена и полипропилена в виде пленки, жгутов, мешков, тары, труб, арматуры и других полимерных изделий, не содержащих металла, дерева и других инородных материалов. При поступлении полимерных отходов на производственный участок производят сортировку, удаление металлических предметов и измельчение полимеров в устройстве 1 дробления полимерных материалов. Наполнитель (песок и т.п.) подают в термошнекосмесительный агрегат 2, где с помощью электронагревателей (ТЭНов) происходит его нагрев до заданной температуры (время нагрева зависит от влажности песка). Далее дробленная полимерная масса и нагретый песок через весовой дозатор 3 подаются в смеситель 4 песка и полимерной массы. В зависимости от вида выпускаемых изделий поддерживают определенное соотношение компонентов "песок - полимерная масса". Затем компоненты перемешивают при заданной температуре в двухзонном реакторе 5, в результате образуется смесь для получения изделий.
В первой зоне реактора при помощи нагревательных элементов температура доводится до 220°С, во второй зоне при помощью другого нагревательного элемента температура доводится до 180°С. Благодаря оригинальной конструкции вращающегося вала, с расположенными лопастями шнекового типа, масса проходит по разнотемпературным зонам реактора с определенной скоростью, не создавая излишнего давления на выходное отверстие с отсекателем (на чертеже не показаны). Скорость вращения вала составляет 21 об/мин. Температура готовой массы на выходе составляет 180°С. Необходимое количество массы для формовки в готовое изделие определяется с помощью весового дозатора 6. Затем готовая масса подается в формовочное устройство 7, где происходит окончательная формовка в готовое изделие в течение 2,5 мин, под давлением 21 МПа. При необходимости армирования заранее подготовленная зигзагообразная, ячеистая, металлическая сетка 10
подается в разомкнутую пресс - форму перед подачей готовой массы. Две горизонтально расположенные на подвижной плите охлаждаемые пресс - формы работают поочередно. После процесса формовки готовое изделие размещается на поддоны, где под воздействием окружающего воздуха происходит окончательное остывание и фиксация изделия. При необходимости готовое изделия упаковывается в пачки по 10 шт.
Производство носит периодически-непрерывный характер и зависит от поступления сырья. При производстве используется следующий состав сырья: 15-30 мас.% полимерные отходы и 85-70 мас.% песок.
В результате использования вышеуказанного режима удается добиться одновременного протекания процессов деструкции полимеров с одновременной сорбцией продуктов их полураспада на поверхности песка и протеканием процессов конгламерации отдельных частиц формовочной массы. Процесс фиксируется в момент прессования изделия. Дальнейший режим охлаждения выбран таким образом, чтобы исключить в массе образование микротрещин.
Таким образом, используя полимерные отходы и песочные смеси, производим их утилизацию и улучшаем экологию окружающей среды и снижаем себестоимость готовой продукции.
Заявляемая технологическая линия по производству полимер -наполненных изделий может найти широкое применение в строительной индустрии в качестве альтернативы изделиям из чугуна и железобетона.