RU2792366C1 - Thermoplastic degradable polyethylene composition and method for its production - Google Patents
Thermoplastic degradable polyethylene composition and method for its production Download PDFInfo
- Publication number
- RU2792366C1 RU2792366C1 RU2022103088A RU2022103088A RU2792366C1 RU 2792366 C1 RU2792366 C1 RU 2792366C1 RU 2022103088 A RU2022103088 A RU 2022103088A RU 2022103088 A RU2022103088 A RU 2022103088A RU 2792366 C1 RU2792366 C1 RU 2792366C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- polyethylene
- product
- calcium carbonate
- density polyethylene
- composition
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к получению полимерных композиций на основе вторично сырья полиэтилена, применяемых в производстве методом экструзии полимерных изделий неответственного назначения, и может быть использовано в строительстве, химической отрасли и других отраслях промышленности в случаях, когда к изделиям не предъявляются повышенные требования.The invention relates to the production of polymer compositions based on recycled polyethylene used in the production of non-critical polymer products by extrusion, and can be used in construction, the chemical industry and other industries in cases where there are no increased requirements for products.
В настоящее время производство синтетических пластмасс в мире достигло 150 млн. тонн в год и продолжает расти. После использования полимерсодержащие промышленные и бытовые отходы попадают в мусорные отвалы, и, поскольку большинство широко используемых синтетических полимеров до конца не разлагается в природе, в окружающую среду попадают токсичные остатки. Решением проблемы переработки и вторичного использования полимерсодержащих отходов является производство биоразлагаемых материалов, которые способны к минерализации под воздействием окружающей среды, т. е. в соответствующих условиях, например, при компостировании, в результате жизнедеятельности аэробных или анаэробных микроорганизмов могут полностью разлагаться с образованием в конечном итоге углекислого газа, воды и нетоксичного минерального остатка.Currently, the production of synthetic plastics in the world has reached 150 million tons per year and continues to grow. After use, polymer-containing industrial and domestic waste ends up in landfills, and since most commonly used synthetic polymers do not fully decompose in nature, toxic residues enter the environment. The solution to the problem of processing and recycling polymer-containing waste is the production of biodegradable materials that are capable of mineralization under the influence of the environment, i.e., under appropriate conditions, for example, during composting, as a result of the vital activity of aerobic or anaerobic microorganisms, they can completely decompose with the formation of eventually carbon dioxide, water and non-toxic mineral residue.
В обычных условиях эксплуатации достаточно большое число известных биоразлагаемых полимеров обнаруживает стойкость к разложению и дает возможность обработки с помощью большинства стандартных технологий производства пластмасс на стандартном оборудовании.Under normal operating conditions, a sufficiently large number of known biodegradable polymers show resistance to degradation and allow processing using most standard plastics manufacturing technologies on standard equipment.
Известна полимерная композиция на основе вторичного полипропилена, содержащего полипропиленовую дробленку в виде чешуек размером не более 10 мм, полученную из утративших потребительские свойства изделий из полипропилена, эксплуатировавшихся в контакте с нефтепродуктами и представляющих собой разделители нефтеводяной эмульсии или различную нефтепродуктовую тару. Композиция содержит, мас.%: упомянутая полипропиленовая дробленка - 40-45, первичный полиэтилен низкой плотности - 35-39, неорганический порошковый наполнитель - 20-21, причем в качестве неорганического порошкового наполнителя используют талькон или каолин, или мраморную муку. (RU2378299, C08L 23/12, C08L 23/06, 10.01.2010).Known polymer composition based on recycled polypropylene, containing polypropylene crushed in the form of flakes with a size of not more than 10 mm, obtained from polypropylene products that have lost their consumer properties, operated in contact with petroleum products and are oil-water emulsion separators or various petroleum product containers. The composition contains, wt %: said polypropylene crushed stone - 40-45, primary low-density polyethylene - 35-39, inorganic powder filler - 20-21, and talcon or kaolin, or marble flour is used as inorganic powder filler. (RU2378299, C08L 23/12, C08L 23/06, 01/10/2010).
Недостатком известной композиции является невозможность ее использования для изготовления тонких пленок методом экструзией раздувом вверх, из-за того, что полипропиленовая дробленка не подходит для данного метода.The disadvantage of the known composition is the impossibility of its use for the manufacture of thin films by extrusion blown up, due to the fact that the polypropylene shredder is not suitable for this method.
Также известна биологически разлагаемая термопластичная композиция в качестве полимерной основы, содержащая производственные и/или бытовые отходы полиэтилена (67-76,5 масс. %), в качестве наполнителя природного происхождения - отход пищевой промышленности - рисовую лузгу (20-30 мас.%), а также технологические добавки - олигомерный краситель (1-2 масс.%) и двуокись титана (0,5-1 масс.%) (RU2363711, C08L 23/06, C08L 97/02, C08L 3/00, C08J 11/04, 10.08.2009) Also known is a biodegradable thermoplastic composition as a polymer base containing industrial and/or household polyethylene waste (67-76.5 wt.%), as a filler of natural origin - food industry waste - rice husk (20-30 wt.%) , as well as technological additives - oligomeric dye (1-2 wt.%) and titanium dioxide (0.5-1 wt.%) (RU2363711, C08L 23/06, C08L 97/02, C08L 3/00, C08J 11/ 04, 10.08.2009)
Однако изделия, изготовленные из данной композиции, характеризуются невысокими показателями водопоглощения и физико-механическими характеристиками, что, по-видимому, связано с недостаточной адгезией между наполнителем и полимерной матрицей, обусловленной лишь адсорбционными взаимодействиями. По этой же причине биоразложение композиции происходит за счет поглощения микроорганизмами фрагментов наполнителя, в то время как полимерная матрица практически не разрушается.However, products made from this composition are characterized by low water absorption and physical and mechanical characteristics, which, apparently, is associated with insufficient adhesion between the filler and the polymer matrix, due only to adsorption interactions. For the same reason, the biodegradation of the composition occurs due to the absorption of filler fragments by microorganisms, while the polymer matrix is practically not destroyed.
Известна композиция на основе полиэтилена высокой плотности (HDPE), которая включает 100 частей HDPE, 200-240 частей наполнителя CaCO3, 2-3 части сложного эфира титана NDZ-102 и 5-6 частей агента сродства EAA; причем CaCO3 представляет собой CaCO3 с размером 1300 меш (CN108586888, C08K3/26; C08L23/06; C08L23/08, 28.09.2018).Known composition based on high density polyethylene (HDPE), which includes 100 parts of HDPE, 200-240 parts of CaCO 3 filler, 2-3 parts of titanium ester NDZ-102 and 5-6 parts of EAA affinity agent; wherein the CaCO3 is a 1300 mesh CaCO3 (CN108586888, C08K3/26; C08L23/06; C08L23/08, 09/28/2018).
Однако такая композиция не подходит для изготовления изделий методом экструзии из-за своих физико-механических свойств.However, such a composition is not suitable for the manufacture of products by extrusion due to its physical and mechanical properties.
Известен экологически чистый пластик, включающий полиэтилен низкой плотности (LDPE) 1-30%, карбонат кальция (CaCO3) 1-40%, моносилан (силан; SiH4) 1%-5%, полиэтилен высокой плотности (HDPE) 1%-20%, агент скольжения 1%-5%, крахмал 1% -40%. Способ получения пластика включает смешивание полиэтилена низкой плотности (LDPE) с карбонатом кальция (CaCO3) и моносиланом (Silane; SiH4), проведение первого термосмешения при температуре от 130°C до 170°C, добавление полиэтилена высокой плотности и смазки в исходную смесь полиэтилена низкой плотности, карбоната кальция и моносилана. Проведение второго расплавления при температуре от 170°C до 210°C, добавление крахмала в смесь и добавки, снижающей скольжение, а также выполнение третьего расплавления при температуре от 150°C до 190°C. После третьего плавления расплав формуют под давлением или экструдируют. (CN1618858, C08K5/01; C08L23/06; C08L3/02, 25.05.2005)Known environmentally friendly plastic, including low density polyethylene (LDPE) 1-30%, calcium carbonate (CaCO 3 ) 1-40%, monosilane (silane; SiH4) 1%-5%, high density polyethylene (HDPE) 1%-20 %, slip agent 1%-5%, starch 1%-40%. The method for producing plastic includes mixing low-density polyethylene (LDPE) with calcium carbonate (CaCO 3 ) and monosilane (Silane; SiH4), conducting the first thermal mixing at a temperature from 130°C to 170°C, adding high-density polyethylene and lubricant to the original polyethylene mixture low density, calcium carbonate and monosilane. Carrying out the second melt at a temperature of 170°C to 210°C, adding starch to the mixture and an additive that reduces slip, and performing a third melt at a temperature of 150°C to 190°C. After the third melt, the melt is injection molded or extruded. (CN1618858, C08K5/01; C08L23/06; C08L3/02, 05/25/2005)
Известен способ получения биоразлагаемой пластиковой добавки экологического типа с улучшенными физическими свойствами, включающая эластомер сополимера этилена 8-12%, нанокарбонат кальция (CaCO3) 13-17%, этиленакрилат 8-12%, полиэтилен высокой плотности (HDPE) 8-12%, тальк 4-6%, жидкий парафин 8-12%, антистатик 4-6%, пластифицированный крахмал 16-24% и агент разложения 13-17%. Способ включает следующие этапы: приготовление маточной смеси экологически безопасного пластика путем смешивания всех компонентов, смешивание маточной смеси экологически безопасного пластика с LLDPE, LDPE, HDPE, PE, PP, PC, PS, EVA, NBR, TPR, меламином или другим сырьем в надлежащих пропорциях, а также производство пластиковых пакетов, контейнеров, обуви, посуды и других видов материалов путем термопрессования, экструзии, выдувания пленки и т.п. (CN101787156, C08J3/22; C08K3/26; C08K3/34; C08K5/098; C08L23/06; C08L23/08; C08L3/02, 25.12.2013).A method is known for producing a biodegradable plastic additive of an ecological type with improved physical properties, including an ethylene copolymer elastomer 8-12%, calcium nanocarbonate (CaCO 3 ) 13-17%, ethylene acrylate 8-12%, high density polyethylene (HDPE) 8-12%, talc 4-6%, liquid paraffin 8-12%, antistatic agent 4-6%, plasticized starch 16-24% and decomposition agent 13-17%. The method includes the following steps: preparing an environmentally friendly plastic masterbatch by mixing all components, mixing an environmentally friendly plastic masterbatch with LLDPE, LDPE, HDPE, PE, PP, PC, PS, EVA, NBR, TPR, melamine or other raw materials in appropriate proportions , as well as the production of plastic bags, containers, shoes, dishes and other types of materials by heat pressing, extrusion, film blowing, etc. (CN101787156, C08J3/22; C08K3/26; C08K3/34; C08K5/098; C08L23/06; C08L23/08; C08L3/02, 12/25/2013).
Также известен способ получения HDPE, наполненного CaCO3, который включает сушку карбонат кальция CaCO3, затем обработку его поверхности связующим агентом, затем смешивание с DDPE, LDPE, антиоксидантом, диспергатором и смазкой на высокой скорости в течение 5-10 минут, экструдирование двухшнековым экструдером при температуре 145°C. (CN108586889, C08K3/26, C08K9/04, C08L23/06, 28.09.2018).Also known is a method for producing HDPE filled with CaCO 3 , which includes drying calcium carbonate CaCO 3 , then treating its surface with a binder, then mixing with DDPE, LDPE, antioxidant, dispersant and lubricant at high speed for 5-10 minutes, extruding with a twin screw extruder at 145°C. (CN108586889, C08K3/26, C08K9/04, C08L23/06, 09/28/2018).
Однако для всех этих способов характерно использование модифицирующих добавок и наполнителей, что приводит к удорожанию изделий и увеличению необходимых для получения изделий технологических операций.However, all these methods are characterized by the use of modifying additives and fillers, which leads to an increase in the cost of products and an increase in the technological operations required to obtain products.
Технической проблемой настоящего изобретения является создание термопластичной, разлагаемой полимерной композиции и способа ее производства простой и дешевой по составу, с высокой способностью к деструкции под действием природных факторов.The technical problem of the present invention is the creation of a thermoplastic, degradable polymer composition and a method for its production, simple and cheap in composition, with a high ability to degrade under the influence of natural factors.
Техническим результатом является удешевление композиции и упрощение способа ее приготовления, способного к переработке с помощью известных технологических процессов.The technical result is to reduce the cost of the composition and simplify the method of its preparation, capable of processing using known technological processes.
Техническая проблема решается, а технический результат достигается за счет того, что в состав входит полиэтилен низкой плотности, полиэтилен высокой плотности и смесь продукта вторичной переработки полиэтилена с минеральным наполнителем карбонатом кальция, при следующем соотношении компонентов, в масс. %:The technical problem is solved, and the technical result is achieved due to the fact that the composition includes low-density polyethylene, high-density polyethylene and a mixture of a polyethylene recycled product with calcium carbonate mineral filler, in the following ratio of components, in mass. %:
Смесь продукта вторичной переработки полиэтилена и карбоната кальция, выполненная в виде гранул, содержит компоненты в следующем соотношении, в масс. %:A mixture of a product of secondary processing of polyethylene and calcium carbonate, made in the form of granules, contains components in the following ratio, wt. %:
Термопластичная разлагаемая полиэтиленовая композиция может включать продукт вторичной переработки полиэтилена, содержащий технологические отходы производства пленок низкой и высокой плотности методом экструзии с раздувом в виде кусков пленки, литников, полиэтиленовые пакеты, утратившие свои потребительские качества, упаковочная пленка, утратившая свои потребительские свойства, отходы производства пленок низкой и высокой плотности методом экструзии с раздувом в виде кусков пленки.A thermoplastic degradable polyethylene composition may include a product of secondary processing of polyethylene containing technological waste from the production of films of low and high density by blown extrusion in the form of pieces of film, sprues, plastic bags that have lost their consumer qualities, packaging film that has lost its consumer properties, film production waste low and high density by extrusion blown in the form of pieces of film.
Близкие значения плотностей полиэтилена низкой плотности и полиэтилена высокой плотности обуславливают технические трудности и экономическую нецелесообразность разделения этих полимеров в процессе рециклирования при использовании отходов полиэтилена и/или вторичного сырья. С учетом того, что эти два вида полиэтилена смешиваются друг с другом в любом соотношении, имеющееся сырье используют непосредственно после его очистки без разделения, что упрощает приготовление композиции и снижает стоимость производимой из нее продукции. Кроме того, полиэтилен низкой плотности придает композиции и изделиям из нее эластичность, а полиэтилен высокой плотности способствует приданию им большей прочности, что позволяет рассматривать их одновременное использование в составе композиции как положительный факт для качества изготавливаемой продукции, например, упаковочной пленки или мусорных пакетов. The close values of the densities of low density polyethylene and high density polyethylene cause technical difficulties and economic inexpediency of separating these polymers in the recycling process using waste polyethylene and/or recycled materials. Taking into account the fact that these two types of polyethylene are mixed with each other in any ratio, the available raw materials are used immediately after its purification without separation, which simplifies the preparation of the composition and reduces the cost of products made from it. In addition, low-density polyethylene gives the composition and products from it elasticity, and high-density polyethylene contributes to giving them greater strength, which allows us to consider their simultaneous use in the composition as a positive fact for the quality of manufactured products, for example, packaging film or garbage bags.
Карбонат кальция используют как правило, в виде тонкодисперсного порошка.Calcium carbonate is usually used in the form of a fine powder.
Термопластичная разлагаемая полиэтиленовая композиция может дополнительно содержать от 1 до 5 масс. % красящего пигмента для получения необходимого цвета готовому изделию.Thermoplastic degradable polyethylene composition may additionally contain from 1 to 5 wt. % coloring pigment to obtain the desired color for the finished product.
Введение в термопластичную разлагаемую полиэтиленовую композицию полиэтилена низкой плотности и полиэтилен высокой плотности, включающую также смесь продукта вторичной переработки полиэтилена с минеральным наполнителем карбонатом кальция, обеспечивает получение полимерной композиции, которую можно перерабатывать известными технологическими процессами, как правило, методом экструзией раздувом вверх.The introduction of low-density polyethylene and high-density polyethylene into a thermoplastic degradable polyethylene composition, which also includes a mixture of a polyethylene recycled product with calcium carbonate mineral filler, provides a polymer composition that can be processed by known technological processes, as a rule, by upward blowing extrusion.
Соотношение компонентов подобрано опытным путем и обеспечивает получения композиции недорогой, за счет использования отходов производства полиэтилена, таких как: бракованные изделия и вторичное сырье, снижает производственные затраты и стоимость получаемой продукции.The ratio of components is selected empirically and provides an inexpensive composition, due to the use of polyethylene production waste, such as: defective products and secondary raw materials, reduces production costs and the cost of the resulting product.
Введение полиэтилена низкой плотности (LDPE) повышает эластичность, мягкость, прочность и устойчивость к статическому электричеству готовому изделию. Повышение количества LDPE свыше 25% - нецелесообразно, а введение LDPE меньше 5% не обеспечит необходимых характеристик по эластичности готовому изделию, т.к. пленка не будет обладать необходимой для использования прочностью.The introduction of low density polyethylene (LDPE) improves the elasticity, softness, strength and resistance to static electricity of the finished product. Increasing the amount of LDPE over 25% is not advisable, and the introduction of LDPE less than 5% will not provide the necessary elasticity characteristics for the finished product, because the film will not have the strength necessary for use.
Введение полиэтилена высокой плотности (HDPE) приводит к повышению твердости, стойкости к ударным воздействиям. При этом, превышение количества HDPE в полимерной композиции свыше 52% пленка будет с повышенной твердостью, она будет неэластичной, не способной к растяжению, что снизит в конечном итоге потребительские качества изделия. В свою очередь уменьшение количества HDPE меньше 10% снизит физико-механические характеристики полимерной композиции и самого изделия.The introduction of high density polyethylene (HDPE) leads to an increase in hardness, impact resistance. At the same time, if the amount of HDPE in the polymer composition exceeds 52%, the film will have increased hardness, it will be inelastic, incapable of stretching, which will ultimately reduce the consumer qualities of the product. In turn, reducing the amount of HDPE less than 10% will reduce the physical and mechanical characteristics of the polymer composition and the product itself.
Введение продукта вторичной переработки полиэтилена с минеральным наполнителем СаСО3 позволяет удешевить изделия и значительно сокращает сроки разложения использованного изделия в природных условиях за счет минерального наполнителя. При этом, при уменьшении карбоната кальция в продукте вторичной переработки полиэтилена ниже 20% процесс разложения увеличится, а превышение карбоната кальция свыше 45% повлияет на физико-механические характеристики композиции и не обеспечит процесс получения пленки методом экструзии с раздувом вверх, усложнив изготовление пленки по общепринятым технологиям.The introduction of a recycled product of polyethylene with CaCO 3 mineral filler makes it possible to reduce the cost of products and significantly reduces the time of decomposition of a used product in natural conditions due to the mineral filler. At the same time, with a decrease in calcium carbonate in the product of secondary processing of polyethylene below 20%, the decomposition process will increase, and the excess of calcium carbonate over 45% will affect the physical and mechanical characteristics of the composition and will not ensure the process of obtaining a film by extrusion with upward blowing, complicating the production of a film according to generally accepted methods. technologies.
Способ получения термопластичной разлагаемой полиэтиленовой композиции, с указанным выше составом, включает предварительную подготовку продукта вторичной переработки полиэтилена путем его измельчения и расплава с последующим введением в расплав при перемешивании порошка минерального наполнителя карбоната кальция в количестве от 20 до 45 масс. % от массы вторичного полиэтилена, затем расплав агломерируют при перемешивании, повторно расплавляют при температуре 215°С, гомогенизируют и гранулируют. После чего гранулы продукта вторичной переработки полиэтилены смешивают в экструдере с полиэтиленом низкой плотности и полиэтиленом высокой плотности, смесь гомогенизируют путем расплавления при температуре 215 - 220°С при перемешивании.A method for producing a thermoplastic degradable polyethylene composition with the above composition includes preliminary preparation of a polyethylene recycling product by crushing and melting it, followed by introducing calcium carbonate mineral filler powder into the melt with stirring in an amount of 20 to 45 wt. % by weight of recycled polyethylene, then the melt is agglomerated with stirring, re-melted at a temperature of 215°C, homogenized and granulated. After that, the granules of the product of secondary processing polyethylene are mixed in an extruder with low density polyethylene and high density polyethylene, the mixture is homogenized by melting at a temperature of 215 - 220°C with stirring.
Вторичный продукт полиэтилена преимущественно расплавляют при температуре от 95 до 210°С для обеспечения более полного расплавления в однородную массу, пригодную для дальнейшей переработки. При этом снижение температуры ниже 95°С значительно увеличит процесс расплавления во времени, а превышение температуры свыше 210°С - нецелесообразно, из-за разрушения полиэтилена.The secondary product polyethylene is preferably melted at a temperature of from 95 to 210°C to ensure a more complete melting into a homogeneous mass suitable for further processing. At the same time, lowering the temperature below 95°C will significantly increase the melting process in time, and exceeding the temperature above 210°C is impractical due to the destruction of polyethylene.
Расплав вторичного продукта полиэтилена в смеси с карбонатом кальция агломерируют при перемешивании со скоростью вращения дискового ножа 55 об/мин в течение от 1 до 1,5мин при температуре от 95 до 110°С. Режимы агломерирования подобраны опытным путем, уменьшение значений режимов не обеспечит получение необходимых свойств расплаву для его дальнейшей переработки, а увеличение скорости вращения ножа и времени агломерирования приведет к повышению температуры, что в свою очередь приведет к недопустимости дальнейшей работы с данным продуктом, т.к. произойдет заплавление массы в шредере агломератора.The melt of the secondary product of polyethylene mixed with calcium carbonate is agglomerated with stirring at a rotation speed of the disk knife of 55 rpm for 1 to 1.5 minutes at a temperature of from 95 to 110°C. The agglomeration modes are selected empirically, a decrease in the values of the modes will not provide the necessary melt properties for its further processing, and an increase in the knife rotation speed and agglomeration time will lead to an increase in temperature, which in turn will lead to the inadmissibility of further work with this product, because the mass will melt in the shredder of the agglomerator.
Гомогенизация полиэтилена низкой плотности, полиэтилена высокой плотности и продукта вторичной переработки полиэтилены осуществляют при вращении шнека экструдера со скоростью 75 об/мин. При уменьшении скорости вращения шнека, гомогенизация будет проходить длительное время, а превышение скорости вращения повлияет на уменьшение времени прохождения смеси по шнеку, тем самым повлияет на недостаточность гомогенизации смеси.Homogenization of low density polyethylene, high density polyethylene and recycled polyethylene is carried out by rotating the extruder screw at a speed of 75 rpm. When the screw rotation speed decreases, homogenization will take a long time, and exceeding the rotation speed will affect the reduction of the time for the mixture to pass through the screw, thereby affecting the lack of homogenization of the mixture.
Выполнение гранул продукта вторичной переработки полиэтилены с плотностью от 1 до 1,05 г/см3 влияет на физико-механические характеристики изделий, полученных из полиэтиленовой композиции. Выполнение гранул в форме таблетки диаметром 3-5 мм является оптимальным для дальнейшего их использования для получения разлагаемой термопластичной полиэтиленовой композиции.The execution of granules of the product of secondary processing polyethylene with a density of 1 to 1.05 g/cm 3 affects the physical and mechanical characteristics of products obtained from the polyethylene composition. The implementation of granules in the form of tablets with a diameter of 3-5 mm is optimal for their further use to obtain a degradable thermoplastic polyethylene composition.
Для получения разлагаемой термопластичной полиэтиленовой композиции используют полиэтилен низкой плотности LDPE плотностью 0,916-0,935 г/см3, полиэтилен высокой плотности HDPE представляющий собой полиэтилен с линейной макромолекулой и относительно высокой плотностью 0,960 г/см3. Продукт вторичной переработки полиэтилена, представляет собой технологические отходы производства пленок и полиэтиленовые пакеты, утратившие свои потребительские качества, отходы, образующиеся в результате настройки оборудования.To obtain a degradable thermoplastic polyethylene composition, low-density polyethylene LDPE with a density of 0.916-0.935 g/cm 3 is used, high-density polyethylene HDPE, which is a polyethylene with a linear macromolecule and a relatively high density of 0.960 g/cm 3 . A polyethylene recycling product is a technological waste from the production of films and plastic bags that have lost their consumer qualities, waste generated as a result of setting up equipment.
Термопластичную разлагаемую полиэтиленовую композицию получали следующим способом. Thermoplastic degradable polyethylene composition was obtained by the following method.
Исходное сырье вторичной переработки полиэтилена измельчали, агломерируют, расплавляли при температуре 95-210°С в одношнековом грануляторе. С помощью дозатора вводили необходимое количество СаСО3, агломерировали при перемешивании со скоростью вращения дискового ножа 55 об/мин в течение 1-1,5мин при температуре 95 - 110°С. Далее агломерат через загрузочное окно в шнековой паре по направляющим попадает в шнек-пару, где смесь расплавляли и гомогенизировали со скоростью шнека 75 об/мин при температуре 215°С в течение 30-40 сек. Полученный расплав выдавливали в виде стренги через отверстия в конусной фильере и проводили водно-кольцевую резку при помощи вращающихся четырех металлических ножей, для получения гранул. Полученная гранула имеет вид таблетки диаметром 3-5 мм, плотностью 1-1,05 г/см3.The feedstock of polyethylene recycling was crushed, agglomerated, melted at a temperature of 95-210°C in a single-screw granulator. Using a dispenser, the required amount of CaCO 3 was introduced, agglomerated with stirring at a rotation speed of a disk knife of 55 rpm for 1-1.5 min at a temperature of 95 - 110°C. Further, the agglomerate through the loading window in the screw pair along the guides enters the screw pair, where the mixture was melted and homogenized at a screw speed of 75 rpm at a temperature of 215°C for 30-40 seconds. The resulting melt was extruded in the form of a strand through the holes in the conical die and water-ring cutting was carried out using four rotating metal knives to obtain granules. The resulting granule has the form of a tablet with a diameter of 3-5 mm, a density of 1-1.05 g/cm 3 .
Подготовленное вторичное сырье смешивали в экструдере с полиэтиленом высокой плотности, и полиэтилен низкой плотности, расплавляли компоненты при температуре 215°С и гомогенизировали смесь в течение 30-40 сек при вращении шнека экструдера со скоростью 75 об/мин.The prepared secondary raw material was mixed in an extruder with high-density polyethylene and low-density polyethylene, the components were melted at a temperature of 215°C and the mixture was homogenized for 30-40 seconds with the rotation of the extruder screw at a speed of 75 rpm.
Полученный расплав продавливали сквозь формующую головку диаметром 70 мм, через щелевое отверстие шириной 1,5 мм и получали пленку, из которой формовали различные изделия.The resulting melt was forced through a molding head with a diameter of 70 mm, through a slotted hole with a width of 1.5 mm, and a film was obtained from which various products were molded.
Из полученной полимерной композиции была произведена пленка методом экструзии с раздувом вверх, из которой были произведены пакеты (мешки) для мусора. Испытательной лабораторией АО МИПП-НПО «Пластик» были проведены испытания в соответствии с ГОСТ 9.707-81 «Материалы полимерные. Методы ускоренных испытаний на климатическое старение» и методикой № 08-97/9 АО «МИПП-НПО «Пластик» - «Ускоренные испытания на сохраняемость эксплуатационных свойств изделий из полимерных материалов». Ускоренное старение проводили в климатической камере «Solarmaster 1500», обеспечивающей имитацию воздействия солнечного излучения и влаги в течение необходимого времени в требуемых параметрах и контролируемых пределах в соответстувии с ISO 04892. В качестве источника УФ-радиации в приборе используется ксеноновая лампа (по ASTM G 153, длина волны 280-300 нм). Мощность УФ-излучения составляла 300 Вт/м2, температура экспозиции 45°С. 192 часа экспозиции в таких условиях эквивалентны одному году пребывания материала в ненапряженном состоянии на открытой площадке в средней полосе России. Испытания при повышенных температурах проводили в термокамере типа «СНОЛ-3,5/3», при повышенной влажности - в шкафу типа АКЛ-1, при пониженных температурах - в низкотемпературной камере Sanya.From the polymer composition obtained, an upward blown film was produced, from which bags (bags) for garbage were produced. The testing laboratory of JSC MIPP-NPO "Plastik" carried out tests in accordance with GOST 9.707-81 "Polymer materials. Methods for accelerated testing for climatic aging” and methodology No. 08-97/9 JSC “MIPP-NPO “Plastik” - “Accelerated testing for the retention of performance properties of products made of polymeric materials”. Accelerated aging was carried out in a Solarmaster 1500 climatic chamber, which simulates exposure to solar radiation and moisture for the required time in the required parameters and controlled limits in accordance with ISO 04892. A xenon lamp is used as a source of UV radiation in the device (according to ASTM G 153 , wavelength 280-300 nm). The UV radiation power was 300 W/m 2 , the exposure temperature was 45°C. 192 hours of exposure under such conditions is equivalent to one year of the material being in a stress-free state in an open area in central Russia. Tests at elevated temperatures were carried out in a SNOL-3.5/3 heat chamber, at high humidity - in an AKL-1 cabinet, at low temperatures - in a Sanya low-temperature chamber.
Контроль свойств пленок осуществляли по прочности при растяжении (по ГОСТ 11262-2017) и относительному удлинению при разрыве (по ГОСТ 11262-2017). Свойства образцов после УКИ представлены в таблице 1.The film properties were controlled by tensile strength (according to GOST 11262-2017) and relative elongation at break (according to GOST 11262-2017). The properties of the samples after USP are presented in Table 1.
По данным таблицы 1 можно заключить, что после одного условного года ускоренного климатического старения уменьшаются прочностные характеристики образца, что свидетельствует о начале необратимого разложения материала.According to Table 1, it can be concluded that after one conditional year of accelerated climatic aging, the strength characteristics of the sample decrease, which indicates the beginning of irreversible decomposition of the material.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.
Пример 1.Example 1
Продукт вторичной переработки полиэтилена, в виде технологических отходов производства пленок низкой и высокой плотности в виде кусков пленки в количестве 55 кг (55 масс. % от массы смеси продукта вторичной переработки полиэтилена с карбонатом кальция), измельчали, расплавляли при температуре 115°С в шредере гранулятора, одновременно добавляя 45 кг (45 масс. %) тонкоизмельченного порошка карбоната кальция СаСО3. Смесь полиэтилена с СаСО3 агломерировали при перемешивании со скоростью вращения дискового ножа 55 об/мин в течение 1-1,5 мин при температуре 115°С. Далее агломерат через загрузочное окно в шнековой паре по направляющим подавали в шнек-пару, где смесь расплавляли при температуре 215°С и гомогенизировали при перемешивании со скоростью шнека 75 об/мин в течение 30-40 сек. Полученный расплав выдавливали в виде стренги через отверстия в конусной фильере и проводили грануляцию путем водно-кольцевой резки при помощи вращающихся четырех металлических ножей, для получения гранул в виде таблеток диаметром от 3 до 5 мм. Плотность гранул от 1 до 1,05 г/см3..Далее на экструдере смешивали полиэтилен высокой плотности в количестве 12,5 кг (10 масс.%) и полиэтилен низкой плотности в количестве 12.5 кг (10 масс.%) со 100 кг (80 масс. %) смеси продуктов вторичной переработки полиэтилена с карбонатом кальция. Смесь расплавляли и гомогенизировали при температуре 215°С в течение 30-40 сек при перемешивании со скоростью 75 об/мин. Полученный расплав продавливали сквозь формующую головку диаметром 70 мм, через щелевое отверстие шириной 1,5 мм и получали пленку, из которой формовали мешки для мусора. The polyethylene recycling product, in the form of technological waste from the production of low- and high-density films in the form of film pieces in the amount of 55 kg (55 wt.% of the mass of the mixture of the polyethylene recycling product with calcium carbonate), was crushed, melted at a temperature of 115 ° C in a shredder granulator, while adding 45 kg (45 wt.%) fine powder of calcium carbonate CaCO 3 . A mixture of polyethylene with CaCO 3 agglomerated with stirring at a speed of rotation of the disk knife 55 rpm for 1-1.5 min at a temperature of 115°C. Next, the agglomerate through the loading window in the screw pair along the guides was fed into the screw pair, where the mixture was melted at a temperature of 215°C and homogenized with stirring at a screw speed of 75 rpm for 30–40 sec. The resulting melt was extruded in the form of a strand through holes in a conical die and granulated by water ring cutting with four rotating metal knives to obtain granules in the form of tablets with a diameter of 3 to 5 mm. The density of the granules is from 1 to 1.05 g/cm 3 . . Next, high-density polyethylene in the amount of 12.5 kg (10 wt.%) and low-density polyethylene in the amount of 12.5 kg (10 wt.%) were mixed on the extruder with 100 kg (80 wt.%) of a mixture of polyethylene recycled products with calcium carbonate . The mixture was melted and homogenized at a temperature of 215°C for 30-40 seconds with stirring at a speed of 75 rpm. The resultant melt was forced through a 70 mm diameter mold head, through a 1.5 mm wide slot, and a film was obtained from which garbage bags were formed.
Пленка из-за большого количества продукта вторичной переработки с высоким процентным содержанием СаСО3, имеет более дешевую ценовую политику изготовления полиэтиленовой продукции, уменьшается временной показатель для разложения, но приобретает больший показатель по механической прочности, жесткости и теплостойкости.The film, due to the large amount of a recycled product with a high percentage of CaCO 3, has a cheaper pricing policy for the manufacture of polyethylene products, the time indicator for decomposition decreases, but it acquires a greater indicator in terms of mechanical strength, rigidity and heat resistance.
Пример 2Example 2
Получение разлагаемой полиэтиленовой композиции осуществлялся аналогично примеру 1, но в смеси вторичной переработки полиэтилена, в которую входили отходы полиэтилена, образующиеся в результате настройки оборудования. Смесь включала 20 кг (20 масс. %) карбоната кальция и 80 кг (80 масс. %) вторичных отходов. Расплав сырья осуществляли при температуре 95°С. Агломерацию проводили при температуре 105°С.The production of a degradable polyethylene composition was carried out similarly to example 1, but in a mixture of polyethylene recycling, which included polyethylene waste generated as a result of setting up equipment. The mixture included 20 kg (20 wt. %) of calcium carbonate and 80 kg (80 wt. %) of secondary waste. The melt of the raw material was carried out at a temperature of 95°C. Agglomeration was carried out at a temperature of 105°C.
Гранулы вторичной переработки полиэтилена смешивали с LDPE и с HDPE в количестве: 60 кг гранул (60 масс. %); LDPE 5 кг (5 масс. %); HDPE 35 кг (35 масс. %). Температура переработки составила 210°С.Recycled polyethylene pellets were mixed with LDPE and HDPE in the amount of: 60 kg of pellets (60 wt. %); LDPE 5 kg (5 wt. %); HDPE 35 kg (35 wt. %). The processing temperature was 210°C.
Пленка обладает хорошей прочностью, низкой эластичностью, средним временным показателем по разложению.The film has good strength, low elasticity, average decomposition time.
Пример 3Example 3
Получение разлагаемой полиэтиленовой композиции осуществлялся аналогично примеру 1, но в смеси вторичной переработки полиэтилена, в которую входили отходы полиэтилена в виде смеси полиэтиленовой пленки и литников. Смесь включала 30 кг (30 масс. %) карбоната кальция и 70 кг (70 масс. %) вторичных отходов.The production of a degradable polyethylene composition was carried out analogously to example 1, but in a mixture of polyethylene recycling, which included polyethylene waste in the form of a mixture of polyethylene film and sprues. The mixture included 30 kg (30 wt. %) of calcium carbonate and 70 kg (70 wt. %) of secondary waste.
Расплав сырья осуществляли при температуре 95°С. Агломерацию проводили при температуре 110°С.The melt of the raw material was carried out at a temperature of 95°C. Agglomeration was carried out at a temperature of 110°C.
Гранулы вторичной переработки полиэтилена смешивали с LDPE и с HDPE в количестве: 35 кг гранул (35 масс. %); LDPE 25 кг (25 масс. %); HDPE 40 кг (40 масс. %). Температура переработки составила 195°С.Recycled polyethylene granules were mixed with LDPE and HDPE in the amount of: 35 kg of granules (35 wt. %); LDPE 25 kg (25% by weight); HDPE 40 kg (40 wt. %). The processing temperature was 195°C.
Пленка имеет средние показатели по прочности, эластичности и степени разложения.The film has average strength, elasticity and degree of decomposition.
масс. %CaCO 3 ,
wt. %
LDPE, масс. %Low density polyethylene
LDPE, wt. %
г/10 минMelt flow index,
g/10 min
Состав термопластичной разлагаемой полиэтиленовой композиции настоящего изобретения обеспечивает возможность ее получения на современном традиционном технологическом оборудовании, используемом для переработки отходов и экструдирования пленок с раздувом вверх, не требует переоснащения оборудования и комплектации дорогостоящей формующей оснасткой. Полиэтиленовые изделия, полученные из композиции после их использования в результате солнечной излучения, влаги и температуре в естественных условиях имеют возможность разложиться в течение от 1 до 3 лет, этим повышая экологическую ситуацию, без дополнительных расходов на утилизацию отходов полимеров, утративших потребительные свойства.The composition of the thermoplastic degradable polyethylene composition of the present invention makes it possible to obtain it on modern traditional technological equipment used for waste processing and extrusion of blown films, does not require re-equipment of equipment and a complete set of expensive molding equipment. Polyethylene products obtained from the composition after their use as a result of solar radiation, moisture and temperature in natural conditions have the ability to decompose within 1 to 3 years, thereby increasing the environmental situation, without additional costs for the disposal of waste polymers that have lost their consumer properties.
В настоящее время термопластичная разлагаемая полиэтиленовая композиция и способ ее получения находится на стадии законченной разработки.Currently, a thermoplastic degradable polyethylene composition and a method for its production is at the stage of completed development.
Claims (12)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2792366C1 true RU2792366C1 (en) | 2023-03-21 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2293748C1 (en) * | 2005-11-16 | 2007-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Техноресурс" | Material for production of the protective coatings for the building constructions and structures and the method of the material production |
| RU2352597C1 (en) * | 2008-06-25 | 2009-04-20 | Александр Николаевич Пономарев | Biodegradable granular polyolefin blend and method of production |
| RU2551515C2 (en) * | 2008-10-13 | 2015-05-27 | Рокетт Фрер | Thermoplastic and elastomeric formulations on basis of compound ethers of starchy material and methods of synthesis thereof |
| CN108586889A (en) * | 2018-05-22 | 2018-09-28 | 郁华 | CaCO3Fill HDPE techniques |
| RU2669370C9 (en) * | 2014-12-22 | 2018-11-28 | Бореалис Аг | Composition based on secondary polyethylene from cable waste |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2293748C1 (en) * | 2005-11-16 | 2007-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Техноресурс" | Material for production of the protective coatings for the building constructions and structures and the method of the material production |
| RU2352597C1 (en) * | 2008-06-25 | 2009-04-20 | Александр Николаевич Пономарев | Biodegradable granular polyolefin blend and method of production |
| RU2551515C2 (en) * | 2008-10-13 | 2015-05-27 | Рокетт Фрер | Thermoplastic and elastomeric formulations on basis of compound ethers of starchy material and methods of synthesis thereof |
| RU2669370C9 (en) * | 2014-12-22 | 2018-11-28 | Бореалис Аг | Composition based on secondary polyethylene from cable waste |
| CN108586889A (en) * | 2018-05-22 | 2018-09-28 | 郁华 | CaCO3Fill HDPE techniques |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA3019609C (en) | Cellulosic composites comprising wood pulp | |
| CA2945688C (en) | Renewable replacements for carbon black in composites and methods of making and using thereof | |
| US8349423B2 (en) | Polyethylene composition for the production of peroxide crosslinked polyethylene | |
| KR102181876B1 (en) | Manufacturing method of composite resin composition using waste separator for secondary battery | |
| Chen et al. | Effect of polymer blend matrix compatibility and fibre reinforcement content on thermal stability and flammability of ecocomposites made from waste materials | |
| US10882977B1 (en) | Earth plant compostable biodegradable substrate and method of producing the same | |
| CN100572433C (en) | A kind of production method of fully biodegradable plastic resin and film products thereof | |
| RU2792366C1 (en) | Thermoplastic degradable polyethylene composition and method for its production | |
| US20090326082A1 (en) | Compositions and Methods for Producing Articles from Recycled Materials | |
| US12152131B2 (en) | Cellulosic composites comprising wood pulp | |
| CN115322532B (en) | Composite filling PBAT biodegradable material for membrane bag and preparation method thereof | |
| CN110922725A (en) | Fully biodegradable film composition, fully biodegradable film and preparation method and application thereof | |
| CN102453321B (en) | Preparation method for biodegradable synthetic paper | |
| CN107619529B (en) | Bio-based fully-degradable plastic, preparation method and application thereof | |
| KR20240113590A (en) | A new recycling process for polyethylene | |
| KR19980014509A (en) | PHARMACEUTICAL POLYMER FOAM AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME | |
| JP2019503411A (en) | Eggshell powder resin composition | |
| RU2333098C1 (en) | Method of production of highly dispersed material for manufacture of dampproof, antinoise and sport surfaces | |
| TWI847936B (en) | Starch-containing resin composition, pellet, flake, resin-molded article, method for producing starch-containing resin composition, method for producing pellet or flake, and method for producing resin-molded article | |
| CN110804217A (en) | A kind of high filling starch masterbatch and preparation method thereof | |
| RU2794899C1 (en) | Material of inorganic degradable plastic master batch and method for its production | |
| JP2021127391A (en) | Method for producing inorganic substance powder-containing polyolefinic resin molding | |
| US20250340006A1 (en) | LOW ENERGY VISBREAKING rLDPE FILM | |
| KR101249407B1 (en) | Preparation method of thermoplastic starch | |
| Kirsh et al. | Biodegradable polymer composites based on agro-industrial complex waste |