专利名称：利用废旧塑料防治风沙害的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种风沙害的防治方法，特别是涉及一种工程(机械)防治方法。
需先说明的是，本说明书所指的风沙害，以这一领域较为公认的概念，是指风沙流吹经地表及地表构筑物时所产生的吹蚀、磨蚀、搬运及堆积作用。按照这一概念，本说明书所指的风沙害，既包括风积作用产生的沙害，同时也包括风蚀作用产生的沙害，如包括耕地地表及草原地表在内的地表风蚀等。
目前，从学术与工程界较为认可的分类方法来看，风沙害的防治方法一般可分为三大类工程防治方法(也有学者称其为机械防治方法)、化学防治方法、生物防治方法。但在一个地区进行风沙害防治时，并不是只使用其中的一种方法，而是常常有所配合地使用两种或两种以上的方法，例如在一些水土条件相对较好的沙漠地区，即使风沙害的防治以生物防治方法为主，也经常配合以工程防治方法，以保证在固沙植物的生长初期沙质地表的稳定，防止固沙植物的幼苗被风沙掩埋，从而为固沙植物的生长提供必要的立地条件等。
所谓工程(机械)防治方法，就是利用柴草、树枝、砂砾、粘土等材料设置障碍或覆盖沙面，从而对沙质地表或风沙流产生固沙、阻沙、输沙、导沙作用的各种措施或这些措施的综合运用。一般来讲，覆盖沙面的工程(机械)防治方法现在已很少再采用；工程(机械)防治方法中较为常见的还是在设置障碍方面，其中较为普遍的应用形式有高立式沙障与矮立式沙障等。
所谓高立式沙障，亦称阻沙沙障，或防沙栅栏，常布设在固沙带外围，露出沙面的高度一般在0.6m～2.0m间，主要作用为阻挡固沙带外侧的来沙，有时也兼有导沙的功能。其制作材料多种多样，一般采用有一定强度的高杆植物，如芦苇、灌木枝条、玉米杆、高梁杆与活的灌木等；还有用竹片、木条、木板、植物杆枝编成的笆块、石砌或土砌的挡沙墙、铁道枕木、塑料板、尼龙网等；国外还有用金属板、水泥瓦楞板、砖墙、塑料格网的等；此外植物固沙带外侧的灌木覆盖度达到一定水平后，也为阻沙沙障，即生物沙障。
所谓矮立式沙障，亦称半隐藏式沙障，实际上是一种高度较低(露出沙面的高度一般在0.05m～0.6m间)且以一定形式或形状较为均匀地布设在固沙带中的沙障，主要作用为固定固沙带中的沙，有时也兼有阻沙的功能。矮立式沙障的种类很多，其中较常见的有格状半隐蔽式沙障(俗称草方格)和行列半隐蔽式沙障(俗称条带状沙障)。因其对制作材料的要求更低，故除了可用与高立式沙障相同的材料制作外，还可用麦草、稻草、芨芨草、粘性土、砂砾、盐壳等来制作。
过去，本着“因地制宜、就近取材”的原则，工程防治方法所采用的材料多为柴草类，由此引出的问题可从《公路路基施工技术规范》(JTJ033-95)的条文说明第9.5.7条中较清楚地反映出来。后者的有关论述如下路侧沙害防治措施很多，可以归纳为固沙、阻沙、输沙、导沙四种类型。格状沙障，兼具固、阻功能。其作用是增加地面的粗糙度，因而加大了对近地面气流的阻力，从而降低地面风速，此外还可以截留降水，提高沙层含水率，实践证明是一种有效措施，也是目前常用的一种沙障类型。但格状沙障使用期短，是一种临时措施，同时苇草等是风沙地区宝贵的植物资料，已受环境保护部门关注，因而草方格的运用受到了限制。目前，有关科研单位正在研制试用塑料方格，以取代草方格。
上述文字表明，目前有人在研制与试用以塑料为制作材料的工程防治方法，但到目前为止，尚未见其大规模推广应用。究其原因，可能与相应的研究工作开展力度不大，以及相对来说塑料制品的成本过高等因素有关。
正因为如此，在2001年6月26日《中国交通报》上发布的交通部西部建设科技项目招标公告上，招标的项目中有一项为《土工合成材料固沙技术研究》，具体要求是通过研究和筛选，提出适合于高温干旱气候条件下的土工合成材料、固沙专用土工合成材料的结构形式、工程应用、铺设技术(工艺)以及质量控制与检测方法，并对利用土工合成材料进行生物防护做深入的探索。
参照《公路土工合成材料应用技术规范》(JTJ/T019-98)第2.1.1条，土工合成材料的定义为以人工合成的聚合物为原料制成的各种类型产品，是岩土工程中应用的合成材料的总称；可置于岩土或其它工程结构内部、表面或各结构层之间，具有加强、保护岩土或其它结构功能的一种新型工程材料。而在此规范的条文说明第2.1.1条及表2.1.1(土工合成材料分类)中，清楚地显示这样的土工合成材料并没有明确地将废旧塑料也包括在内。
综上所述，可以看出，在风沙害的防治方法，特别是工程防治方法中，尚还没有以废旧塑料作为其主要的制作材料的。
本发明以废旧塑料为材料，通过加工，并在加工过程中适当地添加一些助剂、填料、改性剂等，制作出各种可用于工程(机械)防治的型材，并用于风沙害的防治；在这样的型材中，材料来源于废旧塑料的在每件制品中所占的体积比在50％以上。与现有技术相比，本发明所要解决的技术问题较为综合地表现在以下几个方面①以柴草类、土石类等材料的工程(机械)防治方法，如用这些材料经过简单加工而制成高立式沙障与矮立式沙障等，虽因其材料成本很低，使得其最终的建设成本也较低，却也存在着材料用量较大，劳动强度较高(几乎所有的工序都得在条件恶劣的沙漠中靠人工进行)，施工速度较慢(在沙漠中施工时，因受各种保证措施的限制，一般不可能有一次性的较多的人力投入)，施工质量难以得到保证(如制作芦苇防沙栅栏时，以人工制作的方法很难保证其既具有一定的孔隙度，且孔隙的大小、分布等又一致均匀)，防护时效较短、维护困难且维护费用较高(如芦苇方格是以松散状的芦苇制成的，沙埋后很难将一个个芦苇从沙堆里拔起，一般只能重建，而很少再重复利用)，并且还有可能因材料的大量取用而对材料产地的环境问题产生不利影响等不足。
②以塑料及土工合成材料为材料，用于风沙害的工程(机械)防治，如用这些材料制作高立式沙障与矮立式沙障等，虽然能较为有效地克服上述方法①之诸多不足，却因材料本身的成本很高(多为柴草类或土石类材料价格的十数倍，甚至上百倍)，最终导致使用这种方法的成本会很高(经测算，约为方法①的七倍以上)，经济上难以承受。这也是这种方法至今难以大规模推广，难以替代上述方法①的根本原因所在。
③上述①、②之外的其他方法，如制作材料为竹片、木条、木板、植物杆枝编成的笆块、石砌或土砌的挡沙墙、铁道枕木、金属板、水泥瓦楞板、砖墙等的，因存在与①或②相似的，却更为明显的不足，如材料用量更大，或材料成本更高，或材料供应困难，或制作工序更为复杂，或重复利用的可能性更低等，故多作为临时性的应急措施或仅在局部地域应用。
本发明以废旧塑料为材料，通过在工厂里机械加工，并在加工过程中适当地添加一些助剂、填料、改性剂等，制作出有一定规格的、符合工程(机械)防治方法需要的型材(在这样的型材中，材料来源于废旧塑料的在每件制品中所占的体积比在50％以上)，再在野外用此型材设置防沙工程，如高立式沙障与矮立式沙障等。这样，一方面能发挥塑料材料的许多优点，如材质较轻，由机械加工的型材不仅质量易于控制，还可大大地减少在野外的施工工序，再加上沙理后的型材易拔起等，施工与维护都很方便，因而可较为有效地克服上述方法①的诸多不足；另一方面，由于废旧塑料的回收价格很低，即使其加工成本可能相对要高些，却因加工成本在塑料制品中所占的比例不大，其制成品的价格(经测算，其成本约为方法①的2～5倍)，仍要远低于由塑料或土工合成材料制成的相应的制成品的价格，因而可较为有效地克服上述方法②的价格过高之不足。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是先收集废旧塑料，进行清洗、干燥，鉴别分拣，再将分拣出的热塑性塑料，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺类等，熔融再生；熔融再生时，应适当地添加一些助剂、填料及改性剂，如抗氧剂、稳定剂、紫外线吸收剂、碳酸钙、玻璃纤维等，以提高制成品适应沙漠恶劣环境的能力，并延长其使用寿命；然后，再以此熔融再生的塑料，通过机械加工，制成有一定规格、符合工程防治方法需要的型材，如有一定规格的片材或板材等；再将此型材运至野外现场，在现场用此型材按照现已有的各种方法设置防沙工程，如高立式沙障与矮立式沙障等，从而达到风沙害的工程(机械)防治目的。
需要说明的是，在进行分拣时，既可将上述某一塑料品种，如聚乙烯，或聚丙烯，或聚氯乙烯，或聚苯乙烯，或聚酰胺类等，一个个地分拣，然后再单独地熔融再生及加工，加工出的制品单件是以某一种塑料为材料的；也可在分拣时，将热分解温度高于熔融温度的塑料，如聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯，聚酰胺类等仍混合在一起，然后在熔融再生时，在加热过程中由低到高控制不同的温度挡次，如160℃～180，180℃～200℃，200℃～220℃，220℃～240℃，240℃～260℃，260℃～280℃，280℃～300℃等，在此升温过程中，只要有塑料熔融了，就将此熔融的塑料取出，进入下一道机械加工工序，由此加工出的制品单件在构成材料上将有可能为几种塑料的混合物——虽然如此，却因工程防治方法对材料的强度要求等不高，因而在其使用品质上并不会有较大的影响，反而会因制作工序的简化而进一步降低成本。
此外，还需说明的是，工程(机械)防治方法对其所用的制品，除对其强度、耐磨性及韧性等有一定要求外，对制品的杂质含量、加工精度等的要求并不高，因而在废旧塑料的清洗及制品的成型过程中可适当地降低要求，例如不一定非要清洗得很干净，在压制成型过程中可适当地减少其保压冷却时间，在使用各种助剂时可选择价格较低的或纯度不高的，在进行改性时可利用一些同样取自于废旧物质中的玻璃纤维、石墨及金属粉等，这样也可使其成本进一步降低。
本发明的有益效果表现在以下几个方面A.较为有效地克服了以柴草类、土石类等为工程防治材料(上述方法①)的诸多不足。
B.较为有效地克服了以塑料及土工合成材料为工程防治材料(上述方法②)所导致的成本过高，因而难以大规模推广应用的不足。
C.依据防沙工程措施对其材料性能的需要，充分地利用了废旧塑料的材料性能，有效地克服了以塑料或土工合成材料为材料时所导致的功能上的浪费。总的来说，防沙工程措施对其材料的强度要求很低，不然的话，也就不可能用麦草、芦苇之类的材料来制作。但防沙工程措施对其材料的耐磨性及韧性等方面还是有一定的要求，为满足此要求，以塑料或土工合成材料为材料的制成品必须保证有一定的厚度，而满足有此厚度的塑料或土工合成材料的制品，却在强度上大大超过的要求(经测算，至少在十倍以上)，从而造成了功能上的浪费。而以废旧塑料为材料的制成品，其耐磨性及韧性的变化不大，虽然其强度要低于以塑料或土工合成材料为材料制作的同规格的制成品，但仍高于防沙工程措施对其材料的强度要求(经测算，约为其两倍以上)。
D.可以克服人们在此技术领域里长期存在的某些认识上的偏见。这些偏见中最为明显的，就是在以工程(机械)方法进行风沙害防治时，经常采用的所谓的“就近取材”的原则。这一原则的产生，在于过去的人们因受各种条件的限制，只能在工程点附近取用柴草或土石等，才能将防护费用有效地降低。后来虽然试用的塑料及土工合成材料，却因成本过高(经测算，其最低约为前者，即方法①的七倍)，这一原则至今并未动摇。而利用废旧塑料为材料则可使其成本大大降低(降低后的成本，经测算，最低可为前者，即方法①的二倍)，再加上其可多次重复利用，则其使用成本甚至会低于方法①，因而有助于人们改变对此问题的认识。
E.以害治害，保护环境。废旧塑料是一种有害的“白色污染”，这是众所共知的。利用废旧塑料防治风沙害，不仅以害治害，变害为利，而且还为“白色污染”的治理提供了一条较为现实的途径。这不仅有利于保护风沙地区环境，也有利于城市“白色污染”的治理，因而有其积极的意义。
参照下面的例子对本发明作进一步说明，但本发明范围并不限于这些例子。
例1收集废旧塑料，切成小块，洗净烘干，用密度分选法分选出聚乙烯，加入15％的碳酸钙，0.2％的GW-540稳定剂，0.2％的UV-531紫外线吸收剂，3％的铅系稳定剂，适量的炭黑，在180℃～240℃下熔融造粒，然后挤出成厚度为2mm的板材，再冲切成长1m、宽0.3m的板。该板即为矮立式沙障的制成品。将多个这样的制成品运至野外现场，在需要设置矮立式沙障的地方先将第一个制成品单件埋入沙中，埋入深度为0.1m，剩余的0.2m露出沙表并直立；然后以同样的方法埋设其他的制成品单件，使其在沙表面上呈直线状延伸，直线方向为其设计要求的方向，一条线段设置完后再设置其他线段，不同线段间的间距为1m；与此同时，也以此方法沿与上述线段垂直方向设置垂直方向的线段；等到两个方向的线段均设置完毕后，即构成1m×1m的矮立式沙障(为矮立式沙障中的格状沙障，也即固沙方格)。
例2用洗净烘干的废旧农膜小块，加入20％的碳酸钙，0.2％的GW-540稳定剂，0.2％的UV-531紫外线吸收剂，3％的铅系稳定剂，适量的炭黑，在70℃～130℃下高速捏合；然后造粒，挤出成厚度为2mm的板材，再冲切成1m长、0.3m宽的板。该板即为矮立式沙障的制成品。将多个这样的制成品运至野外现场，在需要设置矮立式沙障的地方先将第一个制成品单件埋入沙中，埋入深度为0.1m，剩余的0.2m露出沙表并直立；然后以同样的方法埋设其他的制成品，使其在沙表面上呈直线状延伸，直线方向为其设计要求的方向，一条线段设置完后再设置其他线段，不同的线段间的间距为1m，即构成间距为1m的矮立式沙障(为矮立式沙障中的条带式沙障)。
例3收集废旧塑料，用机器切成小块，洗净烘干，用密度分选法分选出聚丙烯，再加入25％的碳酸钙，0.2％的GW-540稳定剂，0.2％的UV-531紫外线吸收剂，3％的铅系稳定剂，适量的炭黑，适量的玻璃纤维，在180℃～260℃下熔融再生，然后压制出厚度为6mm的板材，再裁切成长1.7m、宽0.5m宽的板。该板即为高立式沙障的制成品。将多个这样的制成品运至野外现场，在需要设置高立式沙障的地方将其竖向埋入沙中，埋入深度为0.6m，剩余的1.1m露出沙表并直立；然后以同样的方法埋设其他的制成品，使其在沙表面上呈线状延伸，延伸方向为设计所要求的方向，即构成高立式沙障。
上述例子的目的仅是为了透彻地理解本发明，不应该从中得出任何不必要的限制，因为对本领域技术人员而言，在本发明范围内的改动是显而易见的。
权利要求
1.一种风沙害的工程(机械)防治方法，在沙质地表上设置障碍或覆盖沙质地表，其特征是以废旧热塑性塑料为主要的制作材料，每件制品中材料来源于废旧塑料的所占体积比在50％以上。
2.根据权利要求1所述的风沙害的工程(机械)防治方法，其中包括高立式沙障。
3.根据权利要求1所述的风沙害的工程(机械)防治方法，其中包括矮立式沙障。
4.根据权利要求3所述的矮立式沙障，其中包括格状沙障(俗称草方格)。
5.根据权利要求1所述的风沙害的工程(机械)防治方法，其中废旧热塑性塑料包括聚乙烯。
6.根据权利要求1所述的风沙害的工程(机械)防治方法，其中废旧热塑性塑料包括聚丙烯。
7.根据权利要求1所述的风沙害的工程(机械)防治方法，其中废旧热塑性塑料包括聚氯乙烯。
8.根据权利要求1所述的风沙害的工程(机械)防治方法，其中废旧热塑性塑料包括聚苯乙烯。
9.根据权利要求1所述的风沙害的工程(机械)防治方法，其中废旧热塑性塑料包括聚酰胺类。
10.根据权利要求1所述的风沙害的工程(机械)防治方法，其中废旧热塑性塑料包括热分解温度高于熔融温度的塑料的混合物。
全文摘要
一种风沙害的工程(机械)防治方法,它是以废旧热塑性塑料为制作材料的。以这种方法制作的高立式沙障与矮立式沙障等,不仅质量易于控制,施工与维护方便,沙埋后易于拔起,而且其成本也较低。此外,运用这种方法,还能以害治害,这不仅对风沙地区的环境保护,而且对城市“白色污染”的治理,都是有益的。
文档编号B29D7/00GK1360114SQ0210211
公开日2002年7月24日 申请日期2002年1月13日 优先权日2002年1月13日
发明者李功业 申请人:李功业