Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ ПОЛИЭТИЛЕНОВОЙ ПЛЕНКИ

Изобретение относится к области переработки вторичного сырья и предназначено для переработки отходов полимеров и пластмасс. Может быть использовано на предприятиях, перерабатывающих пластмассы и их отходы.

Известен способ обезвоживания и плавления термопластичных полимерных материалов в жидкой инертной тепловой среде путем нагревания выше температуры плавления. При этом плавление полимера осуществляется за счет непосредственного контакта полимера с жидким теплоносителем, а последующее разделение системы полимер тепловая среда происходит вследствие различия их плотностей (Бабенко С.А. Получение концентратов полиолефинов гранулированием в жидкой среде. "Пластмассы", 1992, N 6, с. 32-34).

Недостатками известного способа являются ограниченное количество используемых инертных тепловых сред, что связано с требованием различия в плотностях полимера и тепловой среды, недостаточная чистота получаемого расплава из-за присутствия в нем механически захваченных частиц теплоносителя, не отделяющихся от полимера вследствие высокой вязкости полимерного расплава.

Ближайшим аналогом является способ переработки отходов полиэтиленовой пленки, при котором отходы полиэтиленовой пленки загружают в агломератор, измельчают отходы, измельченную до тестообразного состояния массу охлаждают, сушат и высушенную массу выгружают (Патент на изобретение 2120378, В29В C08J, опубл. 20.10.1998).

Однако известный способ не позволяет обеспечивать высокую производительность и получать гранулы вторичных полимеров со свойствами максимально приближенными к свойствам первичных материалов, так как во время агломерации происходит деструктирование (пережигание) материала.

Технической задачей изобретения является повышение производительности процесса переработки отходов полиэтиленовой пленки и качества вторичных полимеров в виде гранул для дальнейшего их использования при производстве изделий из полиэтилена.

Указанная задача решается тем, что в способе, включающем загрузку отходов в агломератор, измельчение отходов, охлаждение измельченной до тестообразного состояния массы, сушку и выгрузку высушенной массы, согласно изобретению одновременно с измельчением производят процесс облучения отходов наносекундными электромагнитными импульсами, при этом в качестве электродов для облучения наносекундными электромагнитными импульсами используют пластины-электроды, смонтированные на внутренней поверхности корпуса агломератора, контактирующие с перемещаемыми отходами и изолированные от корпуса. Кроме того, генератор облучения заготовки вырабатывает наносекундные электромагнитные импульсы длительностью 1 нc, амплитудой более 12 кВ, мощность в одном импульсе от 2 до 3 МВт, частота повторения импульсов 1000 Гц.

При этом одновременное измельчение отходов и их обработка наносекундными электромагнитными импульсами способствует возбуждению полимерных цепей, что вызывает уменьшение энергии её связи. Данный эффект приводит к снижению механической стабильности нагруженной полимерной сетки и таким образом способствует разрыву цепи, возникновению и распространению микротрещин в структуре материала отходов, увеличению дефектных мест, т.е. разрыхлению и охрупчиванию материала и, следовательно, к снижению его механической прочности.

Предлагаемые режимы обработки наносекундными электромагнитными импульсами являются оптимальными для обработки отходов полиэтиленовой пленки.

На чертеже приведена схема реализации способа обработки отходов полимерной пленки.

Для реализации способа применяется агломератор 1 с загрузочным люком 2. Внутри корпуса 3 агломератора 1 размещены электродвигатели 4 с роторными ножами 5. На внутренней стенке корпуса 3 укреплены пластины-электроды 6 и изолирующие элементы 7. Пластины-электроды 6 соединены известным образом с генератором 8 наносекундных электромагнитных импульсов ГНИ-01-1-6, изготовленным Южно-Уральским государственным университетом [Белкин B.C. Наносекундные электромагнитные импульсы и их применение/ B.C. Белкин, В.А. Бухарин, В.К. Дубровин и др./Под ред. В.В. Крымского - Челябинск, 2001.-110 с], имеющим следующие параметры:

- амплитуда импульсов более 12 кВ;

- длительность импульсов 1 нc;

- мощность одного импульса от 2 до 3 МВт;

- максимальная допустимая частота следования генерирующих импульсов 1000 Гц.

Агломератор 1 с помощью гибких трубопроводов 9 соединен с воздуходувкой 10 и циклоном 11. На внешней стенке корпуса 3 закреплены пневмоцилиндр 12 и заслонка 13.

Пример реализации способа.

В корпус 3 агломератора 1 через загрузочный люк 2 при включенных электродвигателях 4 загружаются отходы полиэтиленовой пленки. Измельчение отходов на мелкие частицы осуществляется роторными ножами 5 и вся измельченная масса отходов пленки в результате трения о стенки корпуса 3 нагревается, происходит переход механической энергии в тепловую. Одновременно производится обработка отходов наносекундными электромагнитными импульсами, которые вырабатываются генератором 8 и воздействуют на отходы через пластины-электроды 6. Обработка измельчаемых отходов наносекундными электромагнитными импульсами способствует возбуждению полимерных цепей, что вызывает уменьшение

энергии её связи. Данный эффект приводит к уменьшению механической стабильности нагруженной полимерной сетки и таким образом способствует разрыву цепи, возникновению и распространению микротрещин в структуре материала отходов, увеличению дефектных мест, т.е. разрыхлению и охрупчиванию материала и, следовательно, к снижению его механической прочности. Это позволяет снизить тепловую нагрузку операции измельчения отходов и обеспечить температуру нагрева материала ниже температуры плавления и таким образом гарантированно избежать явления термодеструкции материала. Данный эффект зафиксирован и подтвержден результатами экспериментальных исследований.

Измельченные отходы расплавляют до образования тестообразной массы. Затем в агломератор 1 подают воду и одновременно включают воздуходувку 10 для отсоса паров воды. Вода охлаждает тестообразную массу, при этом образовавшиеся пары воды отсасываются из агломератора 1 через гибкие трубопроводы 9 воздуходувкой 10 вместе с парами воды, которые конденсируют в циклоне 11, а тестообразная масса благодаря гидродеструкции разделяется на мелкие гранулы. После отсоса паров воды из агломератора воздуходувка отключается и включается электроклапан пневматического цилиндра 12, открывается заслонка 13 и происходит выгрузка продукта из агломератора. После выгрузки включается автоматически электроклапан пневматического цилиндра 12 и заслонка 13 закрывается.

В отличие от аналогов предлагаемый способ обеспечивает повышение производительности процесса переработки отходов полиэтиленовой пленки и качества вторичных полимеров в виде гранул для дальнейшего их использования при производстве изделий из полиэтилена за счет обработки измельчаемых отходов наносекундными электромагнитными импульсами.