一種聚烯烴發泡材料回收利用方法及設備與流程

2023-05-01 11:32:31 1

本發明屬於發泡材料回收利用技術領域，特別涉及一種聚烯烴發泡材料回收利用方法及設備。

背景技術：

聚烯烴泡沫塑料是聚烯烴與發泡劑、交聯劑共混、擠出片材後經加熱發泡而成。聚烯烴泡沫塑料具有許多獨特的性能，例如，強韌、有撓性、耐摩擦，有優異的絕緣、隔熱和耐老化性能。聚烯烴泡沫塑料能部分代替目前應用較廣的聚苯乙烯和聚氨酯泡沫塑料，且以它特有的性能，廣泛應用於汽車、房屋隔熱材料，運動墊、精密儀器設備的包裝材料等領域。因為聚烯烴發泡材料已經發生交聯，生產過程和產品深加工過程中產生的邊角料和產品報廢后回收料無法像常規聚烯烴材料一樣再次熔融造粒進行回收利用，造成了廢料堆積和環境汙染，給相關企業乃至整個行業造成了經濟和環境壓力。

技術實現要素：

本發明要解決的問題是克服背景技術的不足，提供一種聚烯烴發泡材料回收利用方法以及用到的設備。

本發明是通過以下技術方案來實現的，其中本發明保護一種聚烯烴發泡材料回收利用方法，該方法包括以下步驟：

（1）將待回收利用的聚烯烴發泡材料粉碎，聚烯烴發泡材料粉碎後的片材直徑為0.1-15cm；

（2）將粉粹後的聚烯烴發泡材料投入攪拌機內攪拌，攪拌過程中不斷噴入膠黏劑，形成成型待用材料，其中攪拌機內的粉粹後的聚烯烴發泡材料、膠黏劑的質量份數比為：100:（5-25）；

（3）將成型待用材料放入加熱加壓容器內，加熱過程中持續加壓，使成型待用材料粘結為一個整體，壓縮至所需高度和造型，其中加熱溫度為85℃-120℃；

（4）將加熱壓縮後的成型待用材料冷卻降溫至80℃以下，獲得最終產品，即聚烯烴粉碎料發泡產品。

進一步的，為了進一步增強最終產品的張力，在步驟（2）中，攪拌過程中還可以同時不斷噴入增強纖維，其中攪拌機內的粉粹後的聚烯烴發泡材料、膠黏劑、增強纖維的質量份數比為：100:（5-25）：（0-10）。

優選的，所述膠黏劑為液體膠黏劑或膠黏劑粉。

所述膠黏劑粉可以為乙烯-醋酸乙烯共聚樹脂微粉或聚乙烯粉末，但不限於此。

所述增強纖維可以為短切天然纖維或人造聚烯烴纖維，但不限於此。

所述人造聚烯烴纖維可以為天然麻纖維或人造草絲纖維，但不限於此。

在上述步驟（3）中所述的加熱加壓容器可以有多種結構，只要能實現加熱和加壓功能的容器或設備均在本發明的保護範圍內，作為優選的，在步驟（3）中所述的加熱加壓容器為熱空氣循環加熱裝置，所述熱空氣循環加熱裝置包括四周設有保溫層的成型箱，成型箱底部設有氣體接入溫度壓力均衡層，氣體接入溫度壓力均衡層上面為帶孔金屬板；成型箱上端開口匹配有邊緣設有密封橡膠墊的上蓋，上蓋上連接有導柱，導柱上設有刻度，上蓋上連接液壓缸，上蓋一側設有一氣體連通開關；所述氣體連通開關一端與上蓋內部相通，另一端與過濾器相通，過濾器通過管道依次與鼓風機、加熱源連接，加熱源通過管道與氣體接入溫度壓力均衡層連接；所述過濾器下端設有反向溢流閥。

進一步的，所述加熱源熱風出口處設有恆溫傳感器，上蓋處設有溫度傳感器。

進一步的，所述上蓋處設有溢流閥，加熱源與氣體接入溫度壓力均衡層管道連接處設有溢流閥和壓力表，兩處的溢流閥用來表徵氣體在物料中的流動速率。

上述步驟（3）中所述的加熱加壓容器也可為壓製成型模具，所述壓製成型模具包括上模和下模，上模和下模之間壓緊形成封閉模腔，上模下部和下模上部分別設有帶有透氣孔的上隔板和下隔板，上模頂部至上隔板之間設有入氣口，下模底部至下隔板之間設有出氣口，壓製成型模具設有加熱系統和加壓系統。

本發明的有益效果：

1、本發明將不可回收利用的交聯聚烯烴發泡廢料，轉換生產為可作為緩衝、隔熱等用途的發泡塊狀材料，這種材料可作為生產墊類產品、建築和農業生產領域的保溫材料以及現代物流業的包裝緩衝材料使用，應用市場非常龐大，具有十分可觀的經濟和社會價值；

2、該發明實現了固體廢棄物向生產資源的轉化，發展了循環經濟、綠色經濟，有利於保護環境；

3、本發明可以通過調整粉碎聚烯烴發泡材料顆粒大小和壓縮倍率實現最終產品整體彈性的大小；

4、本發明通過攪拌，可以輕易的將不同發泡倍率、不同力學性能的聚烯烴發泡材料粘結在一起，形成宏觀力學性能均勻的材料，且不會因不同倍率材料的熱膨脹係數不同造成宏觀結構的熱變形，這點在使用聚烯烴發泡片材生產的大面積運動緩衝墊上優勢尤其明顯；

5、可以通過調整粉碎聚烯烴發泡材料顆粒的大小、投料量、膠黏劑用量和壓縮體積的大小來調整產品的宏觀力學性能；

6、可以一次生產厚度較大的聚烯烴粉碎料發泡產品，並通過簡單的機械加工獲得各種複雜造型的產品或者直接將粉碎料加入相應造型的模具中壓制相應造型的聚烯烴粉碎料發泡產品，也可以通過專用模具一次性壓制具有特殊造型的聚烯烴粉碎料發泡產品，這兩種加工方法加工能耗都很小；

7、選用無毒無味的乙烯-醋酸乙烯共聚樹脂微粉，是綠色環保產品，可用於高檔環保產品的開發。

附圖說明

圖1為本發明的其中一種攪拌結構示意圖。

圖2為本發明的熱空氣循環加熱裝置結構示意圖。

圖3為本發明的壓製成型模具結構示意圖。

圖中，1攪拌機，2成型待用材料，3加液口,4成型箱，5氣體接入溫度壓力均衡層，6金屬板，7上蓋，8導柱，9液壓缸，10氣體連通開關，11過濾器，12鼓風機，13加熱源，14恆溫傳感器，15溫度傳感器，16溢流閥，17反向溢流閥，18上模，19下模，20上隔板，21下隔板，22入氣口，23出氣口。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

實施例一：

一種聚烯烴發泡材料回收利用方法，該方法包括以下步驟：

（1）將待回收利用的聚烯烴發泡材料粉碎，聚烯烴發泡材料粉碎後的片材直徑範圍在0.1cm-15cm之間；

步驟（1）中的直徑範圍是一種優選方案，有利於後續的成型加工，當然小於或大於此直徑範圍也可實現聚烯烴發泡材料回收利用，只是結合成型相對困難些。

（2）將粉粹後的聚烯烴發泡材料投入攪拌機1內攪拌，攪拌過程中不斷噴入膠黏劑，形成成型待用材料2，其中攪拌機1內的粉粹後的聚烯烴發泡材料、膠黏劑的質量份數比為：100:25；

本實施例優選膠黏劑為乙烯-醋酸乙烯共聚樹脂微粉，步驟（2）中的攪拌機1為現有攪拌機，如附圖1為現有攪拌機的其中一種，在攪拌機1內有電機帶動的攪拌棒，將100質量份的粉粹後的聚烯烴發泡材料投入攪拌機1內，攪拌過程中不導電的聚烯烴發泡材料經過不斷的摩擦產生大量的靜電，此時將乙烯-醋酸乙烯共聚樹脂微粉經加液口3噴射進入攪拌機1內，在靜電吸附等相互作用力的作用下，乙烯-醋酸乙烯共聚樹脂微粉會均勻的吸附在聚烯烴泡沫表面形成成型待用材料2，成型待用材料2經攪拌機1下方的放料口放出，在整個過程中噴入25質量份的乙烯-醋酸乙烯共聚樹脂微粉。

（3）將成型待用材料2放入加熱加壓容器內，加熱過程中持續加壓，使成型待用材料2粘結為一個整體，壓縮至所需高度和造型，其中加熱溫度為120℃；

（4）將加熱壓縮後的成型待用材料2冷卻降溫至室溫，獲得最終產品，即聚烯烴粉碎料發泡產品。

上述方法製備的聚烯烴粉碎料發泡產品可供保溫、緩衝、包裝等領域廣泛應用。

在上述步驟（3）中所述的加熱加壓容器可以有多種結構，只要能實現加熱和加壓功能的容器或設備均在本發明的保護範圍內，作為本實施例的優選方案，在步驟（3）中所述的加熱加壓容器為熱空氣循環加熱裝置，如附圖2所示，此熱空氣循環加熱裝置包括四周設有保溫層的成型箱4，成型箱4底部設有氣體接入溫度壓力均衡層5，此氣體接入溫度壓力均衡層5為一層空氣層，其目的在於使得熱氣體在進入成型箱4底部後，在此氣體接入溫度壓力均衡層5內均勻分散開，使得向上傳遞的熱氣體溫度和壓力基本相同，氣體接入溫度壓力均衡層5上面為帶孔金屬板6；成型箱4上端開口匹配有邊緣設有密封橡膠墊的上蓋7，上蓋7上連接有導柱8，導柱8上設有刻度，上蓋7上連接液壓缸9，上蓋7一側設有一氣體連通開關10；所述氣體連通開關10一端與上蓋7內部相通，另一端與過濾器11相通，過濾器11通過管道依次與鼓風機12、加熱源13連接，加熱源13通過管道與氣體接入溫度壓力均衡層5連接；所述過濾器11下端設有反向溢流閥17。

作為優選的方案，上述加熱源13熱風出口處設有恆溫傳感器14，上蓋7處設有溫度傳感器15，恆溫傳感器14可短暫快速切斷電源以維持加熱氣體溫度恆定，溫度傳感器15用來測定成型箱4內的溫度。

作為進一步優選方案，上述上蓋7處設有溢流閥16，加熱源13與氣體接入溫度壓力均衡層5管道連接處設有溢流閥16和壓力表，以滿足對氣體壓力的監控，兩處的溢流閥16連用還可以間接表徵加熱氣體在成型待用材料2中的流動速率。

當加熱加壓容器為上述熱空氣循環加熱裝置時，步驟（3）和步驟（4）的具體操作過程如下：

將成型待用材料2投入成型箱4中，啟動液壓缸9將上蓋7向下壓入成型箱4，觀察刻制在導柱8上的升降刻度，在開始壓制之前人們會對最終產品制定一個設定高度，當導柱8上的升降刻度達到設定高度的1.5-3倍時，將液壓缸9暫停，然後依次開啟氣體連通開關10、鼓風機12、加熱源13，此時氣體在鼓風機12的驅動下流過加熱源13、氣體接入溫度壓力均衡層5，然後向上穿過帶孔金屬板6進入成型待用材料2中，對成型待用材料2進行升溫加熱，使其中的膠黏劑即乙烯-醋酸乙烯共聚樹脂微粉將相鄰的物料粘結在一起，氣體在後續熱氣體的推動下向上經過上蓋7，進入氣體連通開關10，經過濾器11除去其中的粉塵後進入下一個氣體加熱循環。當上蓋7處的溫度傳感器15測定成型箱4內的溫度達到設定值時，這時打開液壓缸9緩慢持續向下加壓，直至將最終產品壓制至設計高度後停止加壓，然後關閉氣體連通開關10和加熱源13，至此步驟（3）完成。

然後，冷空氣經過濾器11下部的反向溢流閥17進入成型箱4對其進行冷卻降溫，當溫度傳感器15測定溫度降至設定溫度時，關閉整個系統並將最終產品即聚烯烴粉碎料發泡產品取出，完成步驟（4）。

實施例二：

本實施例與實施例一不同之處在於：

在步驟（1）中，聚烯烴發泡材料粉碎後的片材直徑範圍在0.1cm-5cm之間；

在步驟（2）中，攪拌過程中不斷噴入膠黏劑和增強纖維，形成成型待用材料2，其中攪拌機1內的粉粹後的聚烯烴發泡材料、膠黏劑、增強纖維的質量份數比為：100:20:5；

上述，當最終產品需要高張力特性時，攪拌過程中加入增強纖維可達到要求，優選的膠黏劑為液體膠黏劑，增強纖維為短切天然纖維。

在步驟（3）中，加熱溫度為85℃。

在步驟（4）中，將成型待用材料2冷卻降溫至80℃以下。

與實施例一不同之處還在於，本實施例加熱加壓容器優選為壓製成型模具，如附圖3，此壓製成型模具包括上模18和下模19，上模18和下模19之間壓緊形成封閉模腔，所形成的封閉模腔可以為任意形狀，這樣在此模腔內可加工出任意特殊造型的最終產品。

在上模18下部和下模19上部分別設有帶有透氣孔的上隔板20和下隔板21，上模18頂部至上隔板20之間設有入氣口22，下模19底部至下隔板21之間設有出氣口23，壓製成型模具設有加熱系統和加壓系統。由於壓製成型模具為現有公知設備，這裡不再詳細贅述其結構。

當加熱加壓容器為上述壓製成型模具時，步驟（3）和步驟（4）的具體操作過程如下：將成型待用材料2投入模腔中，從入氣口22接入加熱氣體，對成型待用材料2進行加熱後氣體從出氣口23出去。通過加熱系統和加壓系統控制加熱氣體的溫度和壓力，一定時間後成型待用材料2成型完畢，然後接入冷空氣，冷卻至80℃以下，開模取出具有特殊造型的最終產品，即聚烯烴粉碎料發泡產品。

最後應說明的是：以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對上述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和範圍。