专利名称：橡胶再生废纤维回收制造塑料方法
技术领域：
本发明涉及轮胎橡胶再生时所产生的废弃物-橡胶再生废纤维的回收和再利用技术，即提供了一种用废纤维制造出塑料粒料的方法。
当轮胎丧失了使用价值后，一般可以采取两种方式对其进行回收和利用，即现在广泛应用的制作废胶粉技术和再生胶技术。无论是制作废胶粉，还是制作再生胶，在其生产过程中均会产生大量的废纤维。这些废纤维来源于轮胎所用的帘布骨架层，在轮胎破碎和进一步的分离过程中，这些帘布变成了长度很短的废短纤维。无论是废胶粉还是再生胶，其最终产品均不能含有废纤维，否则会大大降低胶粉和再生胶的质量。因此，作为废弃物的废短纤维的量是很大的，约是胶粉和再生胶重量的20～30％。由于这些废纤维的表面粘附着橡胶，同时又混杂着胶渣，因而长期以来一直被工厂当作完全的废物，一般采用给农民当柴烧或自己烧掉的方式进行处理，这样既污染了环境，又造成了浪费。有的厂还因没有及时处理而引起了火灾。初步估计，目前，我国每年约有1.5～2万吨左右的废纤维。
大量实验表明，尽管废橡胶再生过程中废纤维已遭到一定程度的破坏，但它仍具有一定的机械强度，特别是合成纤维，仍具有弹性好、耐磨性高、耐介质性优良等优点，如果作为废弃物是非常可惜的。
国外对废纤维再生利用的研究比较早，开展的工作主要集中在建筑材料和橡胶制品领域。如用废纤维来填充混凝土；用废纤维与沥青和其它他高分子材料一起来制作防水油毡、跑道辅地材料等；也有用废纤维填充橡胶制做低档的橡胶制品的。国内的回收工作开展得较少，一般也是将废短纤维用在橡胶制品中。这些回收方式只对废纤维作粗略的筛分，而无法除掉废纤维表面的橡胶，同时也只除去一部分胶渣。所制作的制品由于品种少，性能不高，因而不能大量地有效地回收废纤维。
基于上述本领域的实际状况，本发明的目的在于提供一种将轮胎橡胶再生时所产生的废弃物-橡胶再生废纤维进行回收和再利用的技术，即提供了一种用废纤维制造出塑料粒料的方法。其中本发明所指的废纤维也特指轮胎再生时所产生的废纤维。
本发明所提供用废纤维制造出塑料粒料的方法包括将含有胶渣的废纤维粗分，冷冻，同时粉碎，其中在此过程中，废纤维和所含带的未能分离出来的包括纤维表面粘附的橡胶层和纤维中的胶渣同时被进一步的粉碎，纤维变得更短，纤维表面附着的橡胶层从而脱落下来变成细橡胶粉。纤维中的胶渣也变成细橡胶粉；将冷冻后的产物用旋风分离方法进行分离，使之纯净；如将分离后的纤维用清水等进一步清洗，干燥，所得产物将更加纯净；将分离到一定程度的纤维用双螺杆挤出机等进行热塑化挤出造粒，从而制得塑料粒料；如果纤维是尼龙纤维，则所得塑料为尼龙塑料；如果纤维是涤纶纤维，则所得塑料是聚酯塑料；这些塑料粒料与其他市售的塑料性质是一样的，可以进行挤出、压延、注射等加工工艺，最终制成各种各样的产品。冷冻、粉碎、再旋风分离旨在使橡胶成份变细、变少，分离和粉碎的程度可依最终塑料制品所需性能而定。分离和粉碎程度越低，塑料粒料性能就越低。粒料颜色也越黑，但价格也越便宜；分离越纯净，塑料粒料性能就越高，颜色越浅，价格也越高(但不会超过6000元/吨)。
其中，冷冻时温度要求控制在-20℃以下；其中，冷冻粉碎时间控制在15-60分钟；其中，如冷冻粉碎后不分离，由于橡胶已变得很细，所以对性能影响也较小；其中，在热塑化的过程中，可以将废纤维与相同聚合物类型的塑料粒料一起共混熔融，挤出造粒，所制得的塑料粒料比纯塑料价格大大下降，但性能却降低较少。
其中，在热塑化的过程中，可以将废纤维与其他类型的塑料粒料一起共混熔融，挤出造粒(温度在废纤维和塑料的熔点之上)，所制得的共混塑料粒料的价格低，性能可能优于其他类型的纯塑料，如聚丙烯、聚乙烯等。
其中，也可将废纤维制得的塑料粒料与相同聚合物类型的塑料粒料或者其他类型的塑料粒料一起熔融共混-挤出造料，所得的塑料粒料的特性与上面所述的两种情况相同。
其中，在热塑化的过程中，可以将废纤维与塑料用常规填充剂，如玻璃纤维、碳酸钙、陶土、滑石粉、增塑剂、抗氧剂等一起共混、热塑化挤出造粒，制得塑料粒料。
其中，在热塑化的过程中，可以将废纤维与增韧剂，如橡胶型增韧剂等，一起共混、热塑化挤出造粒，制得塑料粒料。
其中，在热塑化的过程中，可以将废纤维与橡胶粒料共混熔融，挤出造粒，制得热塑性橡塑共混粒料，如热塑性弹性体等；在热塑化过程中，也可加入界面相容剂改善橡胶与塑料间的相容性。
其中，在热塑化的过程中，也可以将上述两种或两种以上的方法组合起来，制造出塑料粒料。
其中，所述的矿物填料包括CaCO3及滑石粉；用量为20～100份分离后的废纤维(纯纤维含量≥30％)∶0～70份矿物填料(重量份数比)；其中，所述的抗氧剂包括1010；用量为20～100份分离后的废纤维(纯纤维含量≥30％)∶0～3份抗氧剂(重量份数比)；其中，所述的玻璃纤维的比例为20～100份分离后的废纤维(纯纤维含量≥30％)∶0～60份玻璃纤维(重量份数比)；其中，所述的增塑剂包括对羟基苯甲酸丁酯；用量为20～100份分离后的废纤维(纯纤维含量≥30％)∶0～30份增塑剂(重量份数比)；其中，所述的增韧剂包括三元乙丙橡胶；用量为20～100份分离后的废纤维(纯纤维含量≥30％)∶0～40份增韧剂(重量份数比)；其中，所述的橡胶包括丁晴橡胶；用量为20～100份分离后的废纤维(纯纤维含量≥30％)∶0～60份橡胶(重量份数比)；其中，所述的塑料可以是同类型或不同类型的用量为20～100份分离后的废纤维(纯纤维含量≥30％)∶0～80份塑料(重量份数比)；其中，所述的界面相容剂包括羧基聚丁二烯；用量为20～100份分离后的废纤维(纯纤维含量≥30％)∶0～10份界面相容剂(重量份数比)。
因此，这种回收技术能够大量有效地回收废纤维，并且所能生产的制品种类范围很宽。
经过严格的技术分析，使用本发明所提供的方法制得的塑料的应用范围一般认为于原理上认为该方法可以生产出相应品种的塑料所能生产的各种制品，但由于颜色和性能毕竟不如相应品种的塑料好，故而使其应用范围受到限制。颜色不如纯塑料的原因是因为分离不可能达到100％的完美，同时，组成纤维的高分子在一系列的使用和回收过程中产生了氧化降解，性能低于相应品种的纯塑料制品的原因是因为组成纤维的高分子本身的分子量就较低，同时在使用和回收的过程中产生了氧化降解。但由于这种回收塑料价格非常便宜(每吨约3000元～6000元，而相应品种的塑料价格约为26000元/吨)，同时，性能降低的不多，故而其竞争力是非常强的。将这种回收塑料直接制作成塑料制品或与相应品种的塑料共混并用后再使用，都会取得显著的经济效益。
使用本发明所提供的方法所得到的回收塑料的性能指标(尼龙废纤维，冷冻粉碎30分钟，橡胶粉含量控制在5-50％的范围内，不与其他物质共混时)；拉伸强度MPa，39～53扯断伸长率％，10～30缺口冲击虽度J/M，32～46
工艺实施和条件范围本发明中所涉及的设备包括冷冻粉碎机器可以用生产废胶粉用的各种空气冷冻和液氮冷冻粉碎机器。分离机器可以用旋风分离机。热塑化机器包括双螺杆挤出机、双辊筒炼塑机、密炼机等任何现用的塑料热塑化加工设备，最佳的选择是双螺杆挤出机或密炼机挤出造粒机系统。
本发明中，在热塑化中，热塑化条件随纤维品种的不同而不同，但其热塑化条件与相应品种的塑料的热塑化条件基本上一致。
权利要求
1.橡胶再生废纤维回收制造塑料方法，其中将含有胶渣的废纤维粗分，冷冻，同时粉碎，将冷冻粉碎后的产物用旋风分离方法进行分离，清洗，干燥；将分离后的纤维用双螺杆挤出机进行热塑化挤出造粒；其中，冷冻时温度要求控制在-20℃以下；冷冻粉碎时间控制在15-60分钟。
2.权利要求1所述的其中橡胶再生废纤维回收制造塑料方法，其中，在热塑化的过程中，可以将废纤维与塑料常规填充剂，玻璃纤维、碳酸钙、陶土、滑石粉、增塑剂、抗氧剂等一起共混、热塑化挤出造粒，制得塑料粒料。
3.权利要求1所述的其中橡胶再生废纤维回收制造塑料方法，其中，在热塑化的过程中，将废纤维与增韧剂一起共混、热塑化挤出造粒，制得塑料粒料。
4.权利要求1所述的其中橡胶再生废纤维回收制造塑料方法，其中，在热塑化的过程中，将废纤维与橡胶粒料共混熔融，挤出造粒，制得热塑性橡塑共混粒料。
5.权利要求1所述的其中橡胶再生废纤维回收制造塑料方法，在热塑化过程中，加入界面相容剂。
6.权利要求1所述的其中橡胶再生废纤维回收制造塑料方法，其中，所述的矿物填料包括CaCO3及滑石粉；用量为20～100份分离后的废纤维(纯纤维含量≥30％)∶0～70份矿物填料(重量份数比)。
7.权利要求1所述的其中橡胶再生废纤维回收制造塑料方法，其中，所述的抗氧剂包括1010；用量为20～100份分离后的废纤维(纯纤维含量≥30％)∶0～3份抗氧剂(重量份数比)。
8.权利要求1所述的其中橡胶再生废纤维回收制造塑料方法，其中，所述的玻璃纤维的比例为20～100份分离后的废纤维(纯纤维含量≥30％)∶0～60份玻璃纤维(重量份数比)。
9.权利要求1所述的其中橡胶再生废纤维回收制造塑料方法，其中，所述的增塑剂包括对羟基苯甲酸丁酯；用量为20～100份分离后的废纤维(纯纤维含量≥30％)∶0～30份增塑剂(重量份数比)。
10.权利要求1所述的其中橡胶再生废纤维回收制造塑料方法，其中，所述的增韧剂包括三元乙丙橡胶；用量为20～100份分离后的废纤维(纯纤维含量≥30％)∶0～40份增韧剂(重量份数比)。
11.权利要求1所述的其中橡胶再生废纤维回收制造塑料方法，其中，所述的橡胶包括丁晴橡胶；用量为20～100份分离后的废纤维(纯纤维含量≥30％)∶0～60份橡胶(重量份数比)。
12.权利要求1所述的其中橡胶再生废纤维回收制造塑料方法，其中，所述的塑料可以是同类型或不同类型的用量为20～100份分离后的废纤维(纯纤维含量≥30％)∶0～80份塑料(重量份数比)。
13.权利要求1所述的其中橡胶再生废纤维回收制造塑料方法，其中，所述的界面相容剂包括羧基聚丁二烯；用量为20～100份分离后的废纤维(纯纤维含量≥30％)∶0～10份界面相容剂(重量份数比)。
全文摘要
本发明涉及轮胎橡胶再生产时所产生的废弃物——橡胶再生废纤维的回收和再利用技术，即提供了一种用废纤维制造出塑料粒料的方法。其中将含有胶渣的废纤维组分，冷冻，同时粉碎，将冷冻粉碎后的产物用旋风分离方法进行分离，清洗，干燥；将分离后的纤维用双螺杆挤出机进行热塑化挤出造粒；其中，冷冻时温度要求控制在-20℃以下；冷冻粉碎时间控制在15-60分钟。
文档编号B29B17/02GK1161900SQ9611415
公开日1997年10月15日 申请日期1996年12月27日 优先权日1996年12月27日
发明者张立群, 叶红玉, 耿海萍, 刘力, 伍社毛, 冯玉星 申请人:北京化工大学