CZ25317U1 - Kompozitní materiál z druhotných surovin - Google Patents
Kompozitní materiál z druhotných surovin Download PDFInfo
- Publication number
- CZ25317U1 CZ25317U1 CZ201327352U CZ201327352U CZ25317U1 CZ 25317 U1 CZ25317 U1 CZ 25317U1 CZ 201327352 U CZ201327352 U CZ 201327352U CZ 201327352 U CZ201327352 U CZ 201327352U CZ 25317 U1 CZ25317 U1 CZ 25317U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- composite material
- textile
- tires
- weight
- worn
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims description 46
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 title 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 claims description 44
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 24
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 claims description 23
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims description 12
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 10
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims description 8
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 claims description 8
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 5
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 3
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 3
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 3
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002292 Nylon 6 Polymers 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 description 30
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 17
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 17
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 description 15
- 239000000047 product Substances 0.000 description 14
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 11
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 11
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 10
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 10
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 9
- 239000010920 waste tyre Substances 0.000 description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 6
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 6
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 5
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 5
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 5
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 5
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 5
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 4
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 3
- 230000036541 health Effects 0.000 description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000006148 magnetic separator Substances 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 2
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000010169 landfilling Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004484 Briquette Substances 0.000 description 1
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- 244000035744 Hura crepitans Species 0.000 description 1
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000010908 decantation Methods 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000010791 domestic waste Substances 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 1
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 1
- 239000000383 hazardous chemical Substances 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 239000010808 liquid waste Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000002362 mulch Substances 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000002786 root growth Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 230000009182 swimming Effects 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/62—Plastics recycling; Rubber recycling
Landscapes
- Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Description
Oblast techniky
Technické řešení se týká nového kompozitního materiálu s využitím druhotných surovin a také se týká výroby tohoto kompozitního materiálu, u něhož je hlavním cílem šetření vstupních surovin 5 v procesu výroby předmětného materiálu. Pro výrobu kompozitního materiálu se kromě jiných surovin využívají opotřebované pneumatiky vozidel. Využití tohoto materiálu je hlavně v oblasti stavitelství, zahradního inženýrství a v automobilovém průmyslu a to ve formě finálního výrobku nebo ve formě polotovaru - granulátu. Materiál je zdravotně nezávadný, to znamená, že nemá negativní vlivy na životní prostředí ani na zdraví člověka.
Dosavadní stav techniky
Opotřebované pneumatiky nebo pneumatiky jejichž parametry nevyhovují požadavkům určených příslušnými předpisy o bezpečnosti dopravy, jsou zhodnocované nebo zneškodňované v souladu se zákonem číslo 185/2001 Sb. o odpadech v platném znění. Z opotřebovaných pneumatik se získává cenná surovina, kterou je gumová drť. Má široké využití jako příměs do asfaltů, výplň 15 betonů, podkladové vrstvy vozovek, kolejové přechody, nátěry, barvy, běžecké dráhy, dětská hřiště apod. Oddělené ocelové části pneumatik jsou dále využívány v strojním nebo hutnickém průmyslu. Zůstává poslední složka opotřebovaných pneumatik - textilie. Jejich důležitými vlastnostmi jsou zvuková pohltivost, sorpční schopnost, tepelně izolační vlastnosti, pružnost a elasticita.
V současnosti jsou známa různá technická řešení na zpracování opotřebovaných pneumatik a jejich složek. Gumové materiály jsou dělicími zařízeními zpracovávány na malé kousky nebo granulát, které jsou následně přidávány do asfaltů, betonových výrobků či do železničních podvalů. Nevýhodou těchto řešení je neefektivní zhodnocení gumových materiálů a možné ekologické nebezpečí při jejich likvidaci.
Další známé řešení je popsáno ve zveřejněné slovenské patentové přihlášce SK 342-2000 s prioritou z německé patentové přihlášky DE - 197 40 413.8 s názvem „Způsob zpracování a zařízení k provádění tohoto způsobu“, kde jsou pneumatiky po obvodě rozřezávány a po oddělení dvou stranových dílů se běhounové kruhy proplétáním vzájemně spojují do struktur, ze kterých se vyrábějí nové struktury, jako například řetězy, rohože, sítě a z nich se potom vyrábějí další 30 výrobky. Nevýhodou tohoto způsobu je, že nepopisuje ekologickou likvidaci a také další zpracování těchto výrobků.
Následující řešení odpadových pneumatik je popsáno ve zveřejněné slovenské patentové přihlášce SK 625-2003 s názvem „Způsob likvidace opotřebovaných pneumatik“, kde se plášť pneumatiky nafoukne, gumová hmota z běhounu a bočnice se strhá a následně se od bočnice mechanicky 35 oddělí ocelové lano a nárazník. Nevýhodou tohoto řešení je, že nepopisuje ekologický způsob likvidace a i další zpracování takto vzniklých výrobků.
V patentové slovenské přihlášce SK 248-2003 s prioritou z ruské patentové přihlášky RU 2000 122720 o názvu „Způsob rozemílání opotřebovaných pneumatik, zařízení a kompaktní obal k provádění uvedeného způsobu“, je popsaná technologie zpracování opotřebovaných plášťů pneu40 matik a jiných průmyslových a domovních odpadů, přičemž při způsobu rozdrobení opotřebovaných plášťů se vytváří bal z opotřebovaných plášťů ve tvaru těsně složených vrstev, dále se uskuteční prvotní rozdrobení tohoto bálu v pancéřové komoře za podmínek volného roztáhnutí až do momentu rozrušení jeho periferních vrstev. Nevýhodou této metody je, že nepopisuje ekologické zpracování odpadu a také další zpracování takto vzniklých kompaktních obalů.
Další způsob je popsán ve zveřejněné slovenské patentové přihlášce SK 765-2000 s prioritou z belgické patentové přihlášky BE 97 00933 s názvem „Postup a zařízení na oddělování složek opotřebovaných pneumatik“, kde zpracování odpadu z vulkanizovaného kaučuku, zejména pneumatik, je uskutečněno rozřezáním materiálu a působením na něj roztaveným hydroxidem sod
-1 CZ 25317 Ul ným až se složky oddělí. Nastává dekantace, neutralizace a odstranění odloučených složek. Nevýhodou tohoto způsobu je, že nepopisuje ekologický způsob likvidace a rovněž další zpracování odloučených složek.
Ve zveřejněné české přihlášce vynálezu CZ 1999-865 s názvem „Způsob zpracování odpadových pneumatik“ je popsané řešení, kde odpadové pneumatiky jsou silově namáhané statickým a dynamickým namáháním v rozsahu od 1 % do 500 % deformační zátěže. Proces je prováděný v plynném médiu s průměrným obsahem ozónu od 0,01 % do 10 % hmotnostních, proudícího minimální rychlostí 30 mm-s1, za teploty 10 °C až 110 °C, přičemž na odpadové pneumatiky nebo na zpracovávaný produkt působí UV záření a na povrchové vrstvy odpadových pneumatik působí abrazivo, jehož rychlost je rovná nebo větší než je rychlost tvorby povrchové ozonizované vrstvy. Nevýhodou tohoto řešení je, že nepopisuje ekologický způsob likvidace a také další zpracování takto vzniklých složek.
Zveřejněná patentová přihláška podle PCT číslo WO 2010/147563 z roku 2010 se týká využití textilií z odpadových pneumatik na výrobu stavebních dílců, obsahujících polyuretan nebo sádru. Tyto složky jsou navzájem smíchány se skleněnými vlákny nebo s recyklovaným papírem. Výsledný produkt je vyráběn ve dvou variantách a to konkrétně s obsahem 30 % polyuretanu a 70 % recyklované směsi nebo 75 % sádry a 25 % recyklované směsi. Kromě tradičního způsobu využití se v současnosti používá gumový prášek jako přísada na zvýšení elasticity lepenky vhodné pro stavební průmysl v chladných klimatických podmínkách.
Aktuální výzkum z roku 2007 přinesl informace o zhodnocování textilní frakce z opotřebovaných pneumatik s přihlédnutím na její složení a způsob výkonnější separace. Vycházelo se již ze známých metod zhodnocování, kde hlavní úlohu při separaci jednotlivých složek opotřebovaných pneumatik sehrávalo rozemletí, granulování a mletí po zmrazení tekutým dusíkem.
Výzkumný ústav technické univerzity ve Vídni ve spolupráci s US Department of Agriculture (katedra zemědělství na univerzitě v Mississippi, USA), využívá na čištění textilní složky od částeček gumového kordu, gumového prachu a drobných částeček ocelových drátů zařízení na odzrňování textilií (z angl. Cotton Gin), které pracuje na principu postupného oddělování gumových částí podle jednotlivých frakcí od největších až po nejjemnější. Gravitací padají různě velké gumové částice do otvorů, odkud dále putují k odběrným místům s různými frakcemi. Částice kovu jsou oddělovány magnetickým separátorem. Ze současného stavu techniky je známo, že technologie se věnují zpracování ojetých pneumatik, jejich dezintegraci, separaci jednotlivých částí s využitím zejména gumové drtě. Při tradičním technologickém postupu se dosáhne oddělení tří významných složek a to gumové drtě, ocelových drátů a textilní frakce.
Uvedené technologie neřeší přímo zpracování textilií, ani jejich následné využití v různých oblastech průmyslu. Textilie z pneumatik je možno za určitých podmínek poměrně dobře briketovat. Tímto procesem se získá kompaktní a zhutněný materiál, vhodný k energetickému využití. Briketováním se výrazně snižuje negativní poletování volného textilu z pneumatik a zároveň je zajištěna možnost dávkovat tento materiál klasickými zařízeními ve směsi s uhlím. Brikety vykazují vysokou výhřevnost a to dvakrát vyšší než uhlí a nízkou popelnatost. Jsou schopné na sebe vázat odpadové kapaliny, jako jsou výplachy cisteren, kazové šarže z výroby, atd. a mohou být proto použity jako nosič tekutých odpadů do fluidních kotlů. Použití briket nevyžaduje změnu technologie ani speciální úpravy dávkování. Textil z pneumatik ve formě briket je výborným alternativním palivem. Vysoká užitková hodnota a nízká cena šetří uživatelům značné finanční prostředky. Brikety z textilií z opotřebovaných pneumatik jsou určeny pro průmyslové pece a kotle.
Na základě předcházejících popsaných řešení zhodnocování opotřebovaných pneumatik je možno konstatovat, že největší podíl ve využití má gumová drť. Avšak nesmí se zapomínat na využití také textilní složky z opotřebovaných pneumatik. Tato složka se používá jako výplň do protihlukových stěn, přísada do betonů, asfaltů apod., vzhledem na vynikající vlastnosti se začíná čím dál více využívat v silničním průmyslu, stavebnictví a v jiných odvětvích průmyslu. Míšení textilu s rozličnými termoplasty přináší nový pohled na využití této složky.
-2CZ 25317 U1
Účelem technického řešení je připravit kompozitní materiál založený na využívám odpadových surovin. Předností je šetření primárních zdrojů, využívání druhotných surovin a přispění k ochraně životního prostředí. Požadavkem je rovněž materiál zdravotně nezávadný.
Podstata technického řešení
Podstatu kompozitního materiálu z druhotných surovin tvoří zhomogenizovaná směs termoplastu polyvinylbutyralu získaného jako produkt recyklace autoskel v množství 20 % až 95 % hmotnostních a to ve formě matrice tohoto kompozitního materiálu a 5 % až 80 % hmotnostních textilní frakce získané recyklací opotřebených pneumatik, jakožto plniva tohoto kompozitního materiálu.
S výhodou je v kompozitním materiálu obsaženo 20 % až 80 % hmotnostních textilní frakce s čistotou 55 % až 60 %, přičemž textilní frakci tvoří zejména polyamid 6, polyamid 6.6, polyester a zbytkový obsah představuje krystalická celulóza. Užita jsou vlákna textilní frakce s délkou od 0,3 mm do 3,5 mm a s tloušťkou od 2,8 pm do 30 pm. Po recyklaci autoskel je získán polyvinylbutyral ve formě vloček s velikostí od 2 mm do 20 mm.
Nej důležitější surovinou kompozitního materiálu je textilie z odpadových pneumatik, která se získá jako jedna ze složek recyklačního procesu po provedené recyklaci odpadových pneumatik. Matricí kompozitního materiálu je termoplast polyvinylbutyral, obvyklá zkratka termoplastu je PVB. PVB je termoplast, který se obyčejně používá pro aplikace vyžadující silné chemické vazby, optické vlastnosti jako je průhlednost, přilnavost k povrchům různých materiálů, dále pevnost a pružnost. Separační metodou dochází k dokonalému semletí autoskla pomocí vstupní linky, která je vybavena vysokofunkčním drtičem.
Po rozdrcení přicházejí na řadu dopravníky a separátory, které vytřídí kovy a ostatní příměsi obsažené v odpadovém autosklu. Drobné úlomky jsou dále dopraveny k soustavě optických čidel, s jejichž pomocí se z drtě odstraňují nečistoty, zbytky skelné fólie, utěsňovací gumy apod. Výstupní surovinou linky je směs rozdrcených skel, která je plně použitelná ve sklárnách a fólie, která je využita jako příměs do smíšených plastů. Fólie v autosklu má bezpečnostní funkci. Fólie je po rozdrcení autoskla ve tvaru floků či vloček, což jsou vlastně podrcené a posekané recyklované fólie na velikost cca 20 až 30 mm.
Výroba kompozitního materiálu z druhotných surovin se provádí tak, že textilní frakce získaná recyklací opotřebených pneumatik se podrobí separaci na soustavě vibračních sít uspořádaných nad sebou s velikostí ok od 0,9 mm až do 0,09 mm, načež následuje kontinuální míšení nejprve polyvinylbutyralu získaného jako produkt recyklace autoskel při teplotě 100 °C až 160 °C. Po ukončení homogenizace této prvé složky kompozitního materiálu se postupně přidává zvolené množství vyčištěných textilních vláken pro dosažení požadovaného poměru obou složek v kompozitním materiálu za neustálého pokračování homogenizace obou složek po dobu 50 až 90 minut, přičemž po dokončení homogenizace se kompozitní materiál vyjme z hnětacího stroje a následuje proces lisování do formy předehřáté na teplotu v intervalu od 130 °C do 190 °C a vyvozeném tlaku v rozmezí 10 MPa až 60 MPa, čímž se dosáhne vytvoření zesíťované struktury v kompozitním materiálu. Lisovací forma se rovnoměrně předehřívá na požadovanou teplotu v celém jejím průřezu.
Šetření primárních surovin ve výrobním procesuje v současnosti na popředním místě trvale udržitelného rozvoje každého státu. Snahou je používat na výrobu materiály s porovnatelnými vlastnostmi a charakteristikami. Textilie z opotřebovaných pneumatik se vyznačují vysokou sorpční schopností, pružností a elasticitou, zvukovou pohltivostí a výbornými tepelně-izolačními vlastnostmi. V současnosti je známé využívám této odpadové suroviny v mnohých oblastech průmyslu, např. při výrobě protihlukových prvků, ve stavebnictví, v dopravě na asfaltové povrchy i v zemědělství, např. podlahy ve stájích. Textil se získá zhodnocením opotřebovaných pneumatik. Vstupní komoditou pro technologický proces zhodnocování jsou opotřebované pneumatiky, do kterého vstupují pneumatiky z osobních aut bez nutné předúpravy a nákladní pneumatiky tzv.
-3 CZ 25317 Ul allsteelové pneumatiky. Z těchto pneumatik musí být odstraněna kotvicí lana. Tato lana se odstraňují aby neotupila a nevylomila nože na vstupním zařízení technologické linky. Pneumatiky se dále rozřežou, rozdrtí na velikost cca 25 x 25 cm. Rozsekané části pneumatik postupují na pásovém dopravníku do druhé části technologické linky, kde se řežou na menší části, od 18 mm do 20 mm. Na konci drtiče je magnetický separátor, který zachytává kov uložený ve sběrných nádobách. Účinnost zachycení kovu je cca 90 %. Zbylá odseparovaná část putuje spolu s gumou a textilií do jemného granulátoru. Materiál prochází magnetickým separátorem, který odstraní část kovového zbytku. Při chodu tohoto zařízení je zapojen odsávací systém, kterého úlohou je odsávat textilní část, která je lehčí než granulát. Válcový magnet zachytí zbývající kov a odsávací systém textil.
Přehled obrázků na výkresech
Kompozitní materiál a jeho jednotlivé fáze přípravy jsou ukázány na připojených výkresech, na nichž značí obr. 1 průběh homogenizace s obsahem 90 % hmotnostních polyvinylbutyralu a 10 % hmotnostních textilní složky, přičemž zaznamenaný průběh homogenizace označený číslicí 1 představuje teplotu směsi ve stupních celsia [° C] v čase a zaznamenaný průběh homogenizace označený číslicí 2 představuje kroutící moment potřebný na homogenizaci směsi vyjádřený v newtonmetrech [N.m] v čase, obr. 2 průběh homogenizace s obsahem 20 % hmotnostních polyvinylbutyralu a 80 % hmotnostních textilní složky, přičemž zaznamenaný průběh homogenizace označený číslicí 1 představuje teplotu směsi ve stupních celsia [° C] v čase a zaznamenaný průběh homogenizace označený číslicí 2 představuje kroutící moment potřebný na homogenizaci směsi vyjádřený v newtonmetrech [N.m] v čase, obr. 3 vztah mezi množstvím textilu ve směsi a jeho vliv na mechanické charakteristiky kompozitního materiálu, obr. 4 získanou textilii z opotřebovaných pneumatik, obr. 5 získaný recyklovaný polyvinylbutyral z autoskel, obr. 6 zhomogenizovanou směs textilu z opotřebovaných pneumatik a recyklovaného polyvinylbutyralu z autoskel, přičemž směs obsahuje 50 % hmotnostních textilu a 50 % hmotnostních polyvinylbutyralu a obr. 7 vylisovanou finální desku z kompozitního materiálu zobrazeného na obr. 6.
Příklady provedení technického řešení
Příklad 1
Přípravě kompozitního materiálu s obsahem textilie z opotřebovaných pneumatik a recyklovaného polyvinylbutyralu předcházela separace textilu na vibračních sítech s čistotou textilu 57,29 %. Separace se uskutečnila na vibračním stroji, kde jsou na sebe poskládána síta s průměrem jednotlivých ok od 0,9 mm až do 0,09 mm. Separace byla permanentní, probíhala ve dvou etapách po dobu 15 minut. V prvé etapě se textil očistil od hrubých nečistot a druhá etapa je dočišťovací. Na obr. 4 je ukázána získaná textilie z opotřebovaných pneumatik. Na přípravu kompozitu bylo použito kontinuální míšení jednotlivých směsí s využitím dvouzávitového mísícího zařízení. Pro hnětení byla připravena směs kompozitních materiálů s obsahem od 10 do 80 hmotnostních procent textilií k polyvinylbutyralu. Hnětači stroj byl nahřán na teplotu 145 °C a po nahřání na požadovanou teplotu se přidával do plnicího otvoru polyvinylbutyral. Recyklovaný polyvinylbutyral je ukázán na obr. 5. Po přidání této vstupní suroviny teplota klesla na hodnotu 100 °C. Po ukončení homogenizace této prvé složky se postupně přidávalo určené množství textilií, teplota obou směsí klesla a po době cca 3 až 4 minuty opět stoupla na hodnotu přibližně 150 °C s naměřeným kroutícím momentem od 100 N.m do 140 N.m. Kroutící moment klesá se stoupající teplotou směsi. Po ustálení teploty hnětené směsi se ustálí také kroutící moment (obr. 1 a 2).
Z hlediska kvalitní homogenizace obou složek směsi se zjistilo, že optimální hodnotou využití odseparované textilní složky je 80 hmotnostních procent textilií v kompozitním materiálu. Při zvyšujícím se podílu textilu v kompozitním materiálu Youngův modul stoupá a naopak, viz plná čára v obr. 3, zatímco pevnost v tahu [N.mm2] daného materiálu a hodnota maximální deformace při lomu Cmax [%] kompozitního materiálu klesají (obr. 3). Průběh pevnosti v tahu kompozitního materiálu je v obr. 3 znázorněn čárkovanou čarou, průběh maximální deformace
-4CZ 25317 U1 při lomu kompozitního materiálu je v obr. 3 znázorněn tečkovanou čarou. Youngův modul představuje konstantu úměrnosti mezi tahovým napětím σ a jemu příslušnou poměrnou deformací ε v elastické oblasti zatěžování kompozitního materiálu. Pevnost daného materiálu v tahu představuje nejvyšší napětí, které kompozitní materiál snese. Stanovuje se z maximální síly při tahové zkoušce vydělené původním průřezem zkoušené tyče. Maximální deformace při lomu vyjadřuje hodnotu, kterou zkoušený materiál snese do jeho porušení, je to míra plasticity zkoušeného materiálu. Stanovuje se jako poměrné trvalé prodloužení zkušební tyče v procentech.
Po zhomogenizování obou složek, cca po šedesáti minutách, se materiál vybral z hnětacího stroje (obr. 6) a následoval proces lisování, příkladně do tvaru desek (obr. 7). Tyto desky z finálního kompozitu ukázané na obr. 7 obsahují 50 % hmotnostních textilní složky a 50 % hmotnostních polyvinylbutyralu. Lisovací tlak ovlivňuje kvalitu povrchu výlisku a jeho smrštění, v tomto případě se lisovací tlak pohyboval v rozmezí 10 MPa až 60 MPa.
Lisovací tlak závisí na druhu použité hmoty, geometrii výrobku, na teplotě předehřívání a teplotě lisování. Lisovací formy jsou vyhřívané elektrickým odporovým ohřevem na teplotu lisování, což je vlastně teplota lisovací formy. Teploty lisování závisí na druhu užitého plastu, tloušťce stěny výrobku, geometrii výrobku, teploty předehřívání a jsou v intervalu od 130 °C do 190 °C. Důležité je, aby teplota lisovací formy byla v celém jejím průřezu shodná. Forma nástroje se naplní lisovací směsí o přesně stanoveném objemu. V důsledku styku obsaženého plastu s vyhřívanou formou dochází k plastifikaci. Tlakem tvářecího nástroje se dokončí plastifikace a dojde k zaplnění tvarové dutiny formy. Následuje odlehčení, to je snížení lisovacího tlaku a pootevření formy, které je důležité z hlediska odplynění taveniny plastu a dokončení lisování. V materiálu proběhne v důsledku dodávaného tepla vytvrzování, vytvoření zesíťované struktury, což je nejdelší část lisovacího cyklu. Tato část se nazývá doba vytvrzování a závisí od tloušťky stěny výrobku, druhu užitého plastu, teploty formy. Po vytvrzení se forma otevře, výlisek se vyjme, forma se očistí, nej častěji stlačeným vzduchem, a následně se natře separačním prostředkem a celý cyklus se opakuje. Kompozitní materiály s obsahem od 10 do 80 hmotnostních procent textilií byly podrobeny mechanickému testování, termomechanickému testování a testování Teologických vlastností pro uvedená složení (viz obr. 3).
Příklad 2
Plnivo použité pro kompozitní materiál bylo získáno separací recyklovaných textilií z opotřebovaných pneumatik (obr. 4). Po technologickém procesu recyklace opotřebovaných pneumatik se získají tři složky a to konkrétně guma, textil a kov. Textilie z opotřebovaných pneumatik jsou tvořeny polyamidy 6, 6.6, polyesterem a krystalickou celulózou. Matricí kompozitního materiálu je recyklovaný polyvinylbutyral, který je produktem recyklace autoskel (obr. 5).
Homogenizace směsi textilní složky s obsahem 10 % hmotnostních a polyvinylbutyralu s obsahem 90 % hmotnostních probíhala v hnětacím stroji, který byl nahřátý na teplotu 150 °C. Po zhomogenizování termoplastu polyvinylbutyralu, cca po šesti minutách homogenizování, se přidal textil z opotřebovaných pneumatik. Následně začala homogenizace obou složek při teplotě směsi 150 °C a kroutícím momentu cca 110 N.m (viz obr. 1 a 2). Po ukončení hnětacího procesu, cca po patnácti minutách, se materiál vybral z hnětacího stroje (viz obr. 6) a následoval proces lisování materiálu podle stanovených podmínek.
Příklad 3
Uvádí se homogenizace směsi s obsahem 20 až 70 % hmotnostních textilu. Proces homogenizace probíhal podle obr. 1 a 2 za podmínek uvedených v příkladu 2. Do hnětacího stroje se přidalo navážené množství termoplastu a po ukončení jeho homogenizace se přidávalo plnivo, to je textil z opotřebovaných pneumatik.
-5CZ 25317 U1
Příklad 4
Uvádí se homogenizace materiálu s obsahem 80 % hmotnostních textilií a 20 % hmotnostních polyvinylbutyralu. Homogenizace probíhala v hnětacím stroji (obr. 1 a 2) za stanovených podmínek a to po dobu 60 minut při teplotě směsí 150 °C a kroutícím momentu 140 N.m.
Příklad 5
Uvádí se použitelnost kompozitního materiálu v automobilovém průmyslu, konkrétně příkladně.
Motorová část vozidel a jejich karosérie: podběhy kol - regulace a snížení hluku, zástěrky kol - antikorozní vlastnost, odolnost proti vodě, sněhu, agresivnímu prostředí v zimním období, izolace kapoty - regulace hluku, antivibrační schopnost, ohnivzdomost.
Část pro cestující a interiér automobilu:
gumové autokoberce - zvýšený okraj, ochrana před průsakem vody na textilní podklad, dveřní panely - boční lišty, antikorozní vlastnost materiálu, zadní část a kufr - obložení kufru, boční lišty, podlaha kufru, vaničky do kufru proti rozlití tekutin a poškození prostoru kufru.
Uvádí se použitelnost kompozitního materiálu ve stavebním průmyslu, konkrétně příkladně.
Interiér staveb:
podkladová vrstva pod dřevěné podlahy, plovoucí podlahy, ochrana před kročejovým hlukem, antivibrační schopnosti pro podlahy, tlumicí element pro montované schody, podložka pod spojový materiál, aplikace materiálu ve stavebním průmyslu.
Exteriér staveb: příjezdové cesty, kryt pískovišť.
Zahradní stavitelství:
obrubníky, květináče, ochrana před bouřkou, ochrana před nežádoucím růstem kořenů, ochrana bazénů před protržením podkladové fólie.
Aplikace materiálu v inženýrském stavitelství: železniční přechody, tlumicí materiály pod kolejnicemi, retardéry, protihlukové bariéry u frekventovaných dopravních komunikací.
Minimalizace odpadu:
při recyklaci pneumatik možnost získat jejich textilní složku, která se zneškodňovala buď skládkováním nebo spalováním nebo se využívala jako příměs do asfaltů nebo betonů a vyčištěná od kovu jako výplň do gymnastických pomůcek apod.
Způsob likvidace kompozitního materiálu
Kompozitní materiál na bázi textilií s polymemí matricí z polyvinylbutyralu může být zhodnocen materiálově nebo energeticky. Dále může být zneškodňován skládkováním či spalováním bez využití energie.
-6CZ 25317 Ul
Pokud se týká materiálového zhodnocování existuje možnost jeho využití jako mulčovacího materiálu nebo opětovné využití s nižší hodnotou zpracovatelských vlastností.
Energetické zhodnocení kompozitního materiálu je takové, při kterém se tento materiál využívá k výrobě energie. Formou rozdrcení částí materiálu a následného briketování může sloužit jako palivo do cementárenských pecí. Výběr vhodné technologie zpracování odpadů z kompozitních materiálů na bázi textilií z opotřebovaných pneumatik závisí od možnosti jejich další použitelnosti, od místa aplikace nového výrobku a stupně opotřebení. Proces je závislý na množství faktorů, které sehrávají důležitou úlohu pri výběru konkrétní technologie.
Ve všeobecném zájmu je používám technologií, které budou nejméně zatěžovat životní prostředí. Nový přístup k odpadům si žádá i nové, takzvané BAT technologie (z angl. Best Available Technique), které splňují náročná kritéria převzatá z legislativy Evropské unie. Směrnice Rady EU číslo 96/61/ES o integrované prevenci a kontrole znečišťování životního prostředí je jedním z důležitých nástrojů na ochranu životního prostředí. K tomu patří také používání méně nebezpečných látek, jejich zhodnocování a recyklace, prevence a snížení celkových účinků emisí na životní prostředí na minimum a prevence havárií a samozřejmě minimalizace jejich následků na životní prostředí.
NÁROKY NA OCHRANU
Claims (5)
1. Kompozitní materiál z druhotných surovin, vyznačující se tím, že jej tvoří zhomogenizovaná směs termoplastu polyvinylbutyralu získaného jako produkt recyklace autoskel v množství 20 % až 95 % hmotnostních a to ve formě matrice tohoto kompozitního materiálu a 5 % až 80 % hmotnostních textilní frakce získané recyklací opotřebených pneumatik, jakožto plniva tohoto kompozitního materiálu.
2. Kompozitní materiál podle nároku 1, vyznačující se tím, že textilní frakce v kompozitním materiálu představuje především 20 % až 80 % hmotnostních.
3. Kompozitní materiál podle nároku 1, vyznačující se tím, že čistota textilní frakce kompozitního materiálu vykazuje 55 % až 60 %.
4. Kompozitní materiál podle nároku 1, vyznačující se tím, že textilní frakce v kompozitním materiálu je tvořena dvěma složkami polyamidu 6 a polyamidu 6.6, polyesterem a zbytkovým obsahem krystalické celulózy, přičemž vlákna textilní frakce vykazují délku od 0,3 mm do 3,5 mm s tloušťkou od 2,8 pm do 30 pm.
5. Kompozitní materiál podle nároku 1, vyznačující se tím, že polyvinylbutyral je získán recyklací autoskel ve formě vloček s velikostí od 2 mm do 20 mm.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ201327352U CZ25317U1 (cs) | 2012-09-27 | 2012-09-27 | Kompozitní materiál z druhotných surovin |
| SK168-2013U SK6907Y1 (sk) | 2012-09-27 | 2013-09-26 | Kompozitný materiál z recyklovaných textílií |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ201327352U CZ25317U1 (cs) | 2012-09-27 | 2012-09-27 | Kompozitní materiál z druhotných surovin |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ25317U1 true CZ25317U1 (cs) | 2013-05-06 |
Family
ID=48239461
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ201327352U CZ25317U1 (cs) | 2012-09-27 | 2012-09-27 | Kompozitní materiál z druhotných surovin |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ25317U1 (cs) |
| SK (1) | SK6907Y1 (cs) |
-
2012
- 2012-09-27 CZ CZ201327352U patent/CZ25317U1/cs not_active IP Right Cessation
-
2013
- 2013-09-26 SK SK168-2013U patent/SK6907Y1/sk unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SK6907Y1 (sk) | 2014-10-03 |
| SK1682013U1 (sk) | 2014-05-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101773223B1 (ko) | 가황 고무와 타이어 코드 중 적어도 하나의 요소와 폐기물로부터 제조된 복합 재료 | |
| KR102869131B1 (ko) | 높은 기계적 성능을 갖는 역청 집성체용 첨가제 제조방법 | |
| US12404214B2 (en) | Composition for manufacturing plastic composites and a process thereof | |
| CN105482305B (zh) | 一种抛光砖废渣的应用及回收利用方法和系统 | |
| CZ25317U1 (cs) | Kompozitní materiál z druhotných surovin | |
| CZ2012665A3 (cs) | Kompozitní materiál z druhotných surovin a způsob jeho výroby | |
| Al-Fakih et al. | Utilizing of crumb rubber derived recycled scrap tires in masonry application: a review | |
| KR101462082B1 (ko) | 섬유강화 아스팔트/시멘트 콘크리트용 폐카페트 재생 섬유, 그 제조 방법, 및 그를 이용한 섬유강화 아스팔트/시멘트 콘크리트 조성물 | |
| Knapčíková et al. | Composite materials reinforced with fabric from used tyres | |
| Lapkovskis et al. | Crumb Rubber as a Secondary Raw Material from Waste Rubber: A Short Review of Processing Methods | |
| Jain et al. | Enhancing Sustainability Through Plastic Waste Utilization in Construction: A Review | |
| HK40070746A (en) | Process for the production of an additive for bituminous conglomerates with high mechanical performances | |
| HK40070746B (en) | Process for the production of an additive for bituminous conglomerates with high mechanical performances | |
| EA045643B1 (ru) | Способ получения добавки для битумных конгломератов с высокими механическими характеристиками и композиция добавки | |
| OA20648A (en) | Process for the production of an additive for bituminous conglomerates with high mechanical performances and additive composition. | |
| KR101629245B1 (ko) | 폐타이어 탈황 재합성 고무 및 폐플라스틱 혼용 하이브리드 복합소재 및 그 제조방법 | |
| KR100985572B1 (ko) | 폐고무와 폐합성수지의 혼합재질의 야광 경계물 | |
| SE517092C2 (sv) | Förfarande för framställning av pulver av elastikt material | |
| KR20040093523A (ko) | 폐합성수지와 모래를 이용한 중량체 구축물 및 그 제조방법 | |
| WO2002070221A1 (en) | Method for recycling wasted synthetic resin |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20130506 |
|
| ND1K | First or second extension of term of utility model |
Effective date: 20160915 |
|
| ND1K | First or second extension of term of utility model |
Effective date: 20190903 |
|
| MK1K | Utility model expired |
Effective date: 20220927 |