CZ2015931A3

CZ2015931A3 - Způsob rozdružování obalového kompozitního materiálu

Info

Publication number: CZ2015931A3
Application number: CZ2015-931A
Authority: CZ
Inventors: Jiří Sobek; Jiří Polák; Milan Hájek
Original assignee: Ústav Chemických Procesů Av Čr, V. V. I.
Priority date: 2015-12-22
Filing date: 2015-12-22
Publication date: 2017-07-07
Also published as: CZ307054B6; WO2017108014A1

Abstract

Způsob rozdružování obalového kompozitního materiálu na jednotlivé složky, podle kterého se rozdrcený obalový kompozitní materiál smíchá s organickým separačním činidlem v hmotnostním poměru materiálu k činidlu 1:5 až 1:10, vzniklá směs se zahřeje na teplotu 40 až 100 .degree.C a za stálého míchání ponechá reagovat až do oddělení jednotlivých složek, které se posléze izolují na základě různých specifických hmotností. Organické separační činidlo je vybráno ze skupiny obsahující jednotlivě nebo ve směsi alifatický nebo aromatický uhlovodík nízkovroucí ketony, alkohol estery heterocyklický keton ropná frakce s destilační křivkou od 50 – 200 .degree.C.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu rozdružování obalového kompozitního, zejména odpadních vícevrstvých plastových folií, na jednotlivé složky.

Dosavadní stav techniky

V současné době patří obalový kompozitní vícevrstvý materiál, jako jsou různé plastové folie a obaly, spolu s balící technikou k intenzivně se rozvíjející oblasti. Tento stav vyvolává v posledních letech potřebu vývoje metody recyklace použitých materiálů. Plastové folie mají pro své vlastnosti čím dál širší využití jako vhodné obalové materiály. Plast zvyšuje stabilitu zabaleného materiálu, zabraňuje ztrátě barvy a má další výhody.

Obalové kompozitní materiály jsou dnes široce využívány nejvíce v potravinářském průmyslu, použité materiály jsou však v současné době likvidovány na skládkách nebo se spalují, proto je soustředěna pozornost na možnost jejich recyklace a následné využití. Kompozitní materiály složené z různých kombinací nejméně dvou nebo více plastových folií jako jsou polypropylen nízkotlaký a vysokotlaký polyethylen (LD, HD), PET (polyethylentereftalát), polyamid nebo jejich kombinace s metalizovanou formou, kde kov je většinou hliník. Tyto složky jsou spojeny pojidlem, za tvorby více vrstvých folií. Příkladem může být komerční obalový kompozitní materiál využívaný pro balení výrobků firmy Knoppers, který je složen ze dvou upravených polypropylenových vrstev. Plastové materiály jsou zpravidla dostupné ve formě více vrstvých folií, které je třeba od sebe oddělit.

Metody opětovného získání plastových materiálů jsou založeny na rozpuštění mezi vrstvého pojidla a separaci jednotlivých vrstev. K separaci jednotlivých vrstev byla vypracována řada různých metod.

Již v roce 1967 byl řešen způsob separace plastu od papíru podle amerického patentu US 3,339,851, kde při zpracování odpadního plastem potaženého papíru byla hlavní pozornost věnována technologickému zařízení. Separaci plastu od papíru se zabývali i další patenty například US 4,000,031 a US 4,207,986, kde se separace plastu provádělas mechanicky ve vodní suspenzi.

Japonský patent č. 20110111291 popisuje metodu separace více vrstvých materiálů založené na dvou krocích. V prvním kroku se vícevrstvý oddělí od funkční vrstvy a v druhém kroku se více vrstvý substrát oddělí od druhé vrstvy.

Zajímavé řešení uvádí americký patent č. 2013 0,319,618 založené na použití separační kapaliny. Pro separaci vice vrstvých systémů je presentována metoda založená na kapalině pro štěpení vrstev za účelem recyklace. Proces separace vice vrstvých folií se provádí tak zvanou nanodisperzní kapalinou. Tato kapalina je tvořena organickým rozpouštědlem, vodní komponentou a nejméně jedním surfaktantem (tenzidem). Vodní komponentou se rozumí suma vody a všech dalších ve vodě rozpustných komponent, vhodná je např. kyselina citrónová. Organická komponenta představuje ve vodě rozpustný olej a rozpouštědlo. Štěpící kapalina, může obsahovat řadu dalších komponent, jak vyplývá z patentových nároků.

Metoda založená na použití separační kapaliny je též popsána v čínském patentu CN 103985919 jako je například vodou zředěný alkohol, ale ten je použit spíše k omývání vstupní suroviny, jak uvádí polský patent PL 406032. Další uváděné metody separace plastových vrstev za účelem jejich recyklace zahrnují metody mechanické, elektrolytické a další, jak uvádějí americké patenty US 3,339,851 a US 4,000,031 nebo extrakcí organickým rozpouštědlem ve dvoustupňovém procesu, což vede ke značným ztrátám rozpouštědla a postup je energeticky nevýhodný. Jedná se v tomto případě o mechanickou separaci vrstev zředěním kašovité hmoty ve vodní suspenzi za účelem izolace.

Podstata vynálezu

Výše popsané nevýhody odstraňuje způsob rozdružování obalového kompozitního materiálu na jednotlivé složky v, jehož podstata spočívá podle vynálezu vtom, že rozdrcený obalový kompozitní materiál se smíchá s organickým separačním činidlem v hmotnostním poměru materiál k činidlu 1:5 až 1:10, vzniklá směs se zahřeje na teplotu 40 až 100 °C a za stálého míchání ponechá reagovat až do oddělení jednotlivých složek, které se posléze izolují na základě různých specifických hmotností.

Dále jsou uvedena další možná provedení způsobu podle vynálezu, které jeho podstatné znaky dále rozvíjejí nebo konkretizují.

Organické separační činidlo je vybráno ze skupiny obsahující jednotlivě nebo ve směsi alifatický nebo aromatický uhlovodík, nízkovroucí ketony, alkohol, estery, heterocyklický keton a ropná frakce s destilační křivkou od 50-200 °C.

Organické separační činidlo je vybráno ze skupiny obsahující jednotlivě nebo ve směsi hexan, toluen, xylen, aceton, alifatické alkoholy, ethylacetát, butylacetát, hexylacetát, pyrolidon, methylpyrolidon ethylpyrolidon.

Obalový kompozitní materiál je složen ze dvou nebo více složek kombinovaných z materiálů polypropylen, polypropylen kopolymer, nízkotlaký nebo vysokotlaký polyethylen, polyethylentereftalát, PVC, hliník.

Výhodou použití organických rozpouštědel podle vynálezu je především to, že jsou regenerovatelná, čímž se eliminují odpady z popsaného procesu na minimální nutné množství, což v ostatních popsaných řešeních není možné, neboť například vodní odpadní roztoky jsou prakticky neregerovatelné a je nutné je likvidovat jako nebezpečný odpad. Další podstatnou výhodou je to, že je možné působit na jednotlivé druhy kompozitních materiálů selektivními organickými rozpouštědly nebo jejich směsmi stím, že je možné odseparovat pouze cenné vrstvy kompozitního materiálu a zbytek může být likvidován nebo zpracován v následném kroku rozdružování, nebo že je možné působit na kompozitní materiál organickými rozpouštědly nebo jejich směsi a v jednom kroku tak, že se rozdruží všechny složky kompozitního obalového materiálu, který je následně tříděn na jednotlivé složky, jež jsou dále zpracovávány. Velkou výhodou tohoto řešení je ekonomika provozu a jeho ekologie, neboť všechna organická rozpouštědla je možné regenerovat a rozpuštěná lepidla potom ekologicky likvidovat, což technologií popsaných v současném stavu řešení není možné. Další velkou výhodou procesu je doba rozdružování, která se pohybuje od několika minut až do max. 40 minut dle rozdružovaného materiálu. Proces rozdružování kompozitních materiálů založený na působení organických rozpouštědel je potom vysoce efektivní a umožňuje použít kontinuální technologii, která předurčuje proces pro široké průmyslové použití.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1.

Do reaktoru o obsahu 3 I byl vložen kompozitní obalový materiál o složení PP/LDPE (polypropylen/nízkotlaký polyethylen) o hmotnosti 50 g o velikosti 0,5 až 1,5 cm nasekaných vloček a k tomuto materiálu byl přidán butylacetát o hmotnosti 350 g. Směs byla zahřáta na

45°C za současného míchání po dobu 30 minut. Po této době došlo krozdružení polyethylenu od polypropylenu v rozsahu 100 %. Oddělené složky se izolují známými postupy na základě různých specifických hmotností a butylacetát se použije v dalším separačním procesu.

Příklad 2.

Do reaktoru o obsahu 3 I byl vložen kompozitní obalový materiál o složení LDPE/AL/PET (nízkotlaký polyethylen/hliník/polyethylentereftalát) s označením Mill PRF o hmotnosti 50 g ve formě 1 cm nasekaných vloček a k tomuto materiálu byl přidán xylen o hmotnosti 450 g. Směs byla zahřáta na 60°C za současného míchání po dobu 40 minut. Po této době došlo k oddělení LDPE od AL/PET v rozsahu 97 %. Výsledná směs se zpracuje obdobným způsobem jako v příkladu 1.

Příklad 3.

Do reaktoru o obsahu 3 I byl vložen kompozitní materiál o složení PE/AI/PET (polyethylen/hliník/polyethylentereftalát) o hmotnosti 50 g stejné vstupní suroviny jako v příkladu 2 a k tomuto materiálu byla přidána směs ropné frakce s destilační křivkou od 50 do 200°C a N-methylpyrrolidon v množství 450 g o objemovém poměru 3:4. Směs byla zahřáta na teplotu 95°C za současného míchání a po 20 minutách došlo k rozdružení všech tří částí v rozsahu 95 %. Výsledná směs se zpracuje obdobným způsobem jako v příkladu 1.

Průmyslová využitelnost

Vynález je využitelný pro rozdružení kompozitních obalových materiálů na jeho jednotlivé části. Rozdružené části kompozitního obalového materiálu jsou po rozdělení dále použitelné pro druhotné materiálové využití, jako je výroba obalů nebo výroba plastových výrobků z recyklátů.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob rozdružování obalového kompozitního materiálu na jednotlivé složky, vyznačující se tím, že rozdrcený obalový kompozitní materiál se smíchá s organickým separačním činidlem v hmotnostním poměru materiál k činidlu 1:5 až 1:10, vzniklá směs se zahřeje na teplotu 40 až 100 °C a za stálého míchání ponechá reagovat až do oddělení jednotlivých složek, které se posléze izolují na základě různých specifických hmotností.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že organické separační činidlo je vybráno ze skupiny obsahující jednotlivě nebo ve směsi alifatický nebo aromatický uhlovodík nízkovroucí ketony, alkohol estery heterocyklický keton ropná frakce s destilační křivkou od 50-200 °C.
3 Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že organické separační činidlo je vybráno ze skupiny obsahující jednotlivě nebo ve směsi hexan, toluen, xylen, aceton, alifatické alkoholy, ethylacetát, butylacetát, hexylacetát, pyrolidon, methylpyrolidon ethylpyrolidon.
4. Způsob podle kteréhokoli nároku 1 až 3, vyznačující se tím, že obalový kompozitní materiál je složen ze dvou nebo více složek v kombinovaných z materiálů polypropylen, polypropylen kopolymer, nízkotlaký nebo vysokotlaký polyethylen, polyethylentereftalát, PVC, hliník.