專利名稱：使用造紙污泥和廢舊塑料制造的復(fù)合材料及其制備方法，以及用這種材料制造的箅形材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用造紙工業(yè)尤其是廢紙?jiān)偕I(yè)廢棄物(造紙污泥)和廢舊塑料樹脂制造的復(fù)合材料及使用這種材料制造的井蓋、樹箅、水箅等。
背景技術(shù)：
為保護(hù)日益減少的森林自燃資源，利用廢紙?jiān)偕a(chǎn)再生紙，是當(dāng)今造紙工業(yè)的一個必然趨勢。但是在生產(chǎn)再生紙以及生產(chǎn)紙張過程中產(chǎn)生大量廢棄物，帶來嚴(yán)重的環(huán)境問題。隨著國家環(huán)境保護(hù)政策的日益嚴(yán)格，合理處理造紙工業(yè)的廢棄物成為人們越來越關(guān)注的焦點(diǎn)。
中國輕工業(yè)出版社1999年11月出版的《制漿造紙節(jié)能技術(shù)》中描述了廢紙回收中廢水、廢渣的處理。其中述及廢紙?jiān)偕袕U渣量最大的是浮選槽出來的廢棄物—造紙污泥，每生產(chǎn)一噸再生紙產(chǎn)生約150公斤的造紙污泥。造紙污泥中主要是印刷油墨、白土、填料、細(xì)小纖維等，采用的處理方法一般是焚燒或填埋，如MarimuthuP，Gunasekaran JP等在IPPTA，1999，11(1)11-18.公開了對造紙污泥進(jìn)行焚燒的方法，但是焚燒處理方法設(shè)備投資大，需要造價昂貴的焚燒爐，還要消耗大量的燃料，從資源利用角度是不合理的，而且焚燒造成二次污染。
造紙污泥的再生利用有許多方法，較長纖維用于制造纖維復(fù)合材料；含纖維較多的污泥可用于生產(chǎn)乳酸；污泥還可用作燃料回收能量等。如中國專利CN1156126A提及利用污泥的木質(zhì)素等有機(jī)物與制漿造紙中的粗漿渣或廢紙漿制造纖維板。
中國未審定專利公開CN1282748A公開了一種造紙污泥纖維填充劑的制備方法，它是通過干燥、細(xì)化、表面改性等處理使之形成復(fù)合填充劑。這種方法為這種污泥的綜合利用開辟一條新途徑。但該方法未就消除造紙污泥在降解中產(chǎn)生的臭味提供有效的方法，所以在制備過程中容易產(chǎn)生空氣的二次污染，不利于推廣。
隨著塑料制品在各行各業(yè)中的廣泛使用，我國每年產(chǎn)生的廢舊塑料在200萬噸以上，形成“白色污染”，燃燒會產(chǎn)生大量有害氣體，埋于地下需200年以上才會降解，嚴(yán)重惡化了生態(tài)環(huán)境。因此，廢舊塑料的再生利用已成為處理廢舊塑料的一個必然趨勢。
中國未審定專利公開CN1240807A公開一種以回收的舊熱塑性聚合物及粉煤灰、纖維為主要原料制成的復(fù)合材料及其制備方法。這種材料綜合利用舊塑料和粉煤灰，該方法中為增加復(fù)合材料的強(qiáng)度，需加入一定比例的纖維和相應(yīng)的改性劑，從而使成本提高，并且制造工藝較為復(fù)雜。
因此，本發(fā)明旨在利用兩種廢棄物，充分除臭的造紙污泥干粉和廢舊相容塑料樹脂作為主要原料制造復(fù)合材料，并用這種復(fù)合材料制造井蓋、樹箅、水箅等材料。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及用造紙污泥和相容的廢舊塑料樹脂作為主要原料制造復(fù)合材料，以復(fù)合材料的重量為基準(zhǔn)，該復(fù)合材料包括50-60％(重量)造紙污泥干粉、35-50％(重量)相容塑料樹脂、0-3％(重量)偶聯(lián)劑和0.01-3％(重量)添加劑。添加劑包括增塑劑、穩(wěn)定劑、著色劑、潤滑劑和抗氧化劑等。
本發(fā)明還涉及這種復(fù)合材料的制造方法。
本發(fā)明還涉及上面制得的復(fù)合材料在制造井蓋、樹箅、水箅等箅形材料方面的用途。
發(fā)明的詳細(xì)描述本發(fā)明涉及一種利用造紙污泥和相容廢舊塑料樹脂制造的復(fù)合材料，該復(fù)合材料以其重量為基準(zhǔn)包括50-60％(重量)造紙污泥干粉、35-50％(重量)相容塑料樹脂、0-3％(重量)偶聯(lián)劑和0.01-3％(重量)添加劑。
本發(fā)明使用的偶聯(lián)劑選自硬脂酸鋅、鋁酸酯和鈦酸酯，其用量較好為0.1-0.25％(重量)。
添加劑包括塑料加工領(lǐng)域常規(guī)使用的添加劑，如增塑劑、穩(wěn)定劑、著色劑、潤滑劑等。由于相容廢舊塑料中原含有一定量的這些添加劑，因此在制造復(fù)合材料時，可根據(jù)相容廢舊塑料的性能以及對復(fù)合材料的性能要求，選擇加入的添加劑及其用量。以復(fù)合材料重量為基準(zhǔn)，包括的添加劑如下0-1％(重量)，較好為0.15-0.25％(重量)增塑劑，0.01-0.5％(重量)，較好為0.015-0.05％(重量)穩(wěn)定劑，0-0.5％(重量)，較好為0.1-0.15％(重量)著色劑，0-1％(重量)，較好為0.5-0.7％(重量)潤滑劑。
造紙污泥干粉為造紙污泥經(jīng)干燥、粉碎后得到的粒度為100-300目，較好為200-300目，水含量為7-10％(重量)，較好為6-8％(重量)的細(xì)粉。
使用的廢舊塑料樹脂除了需要具有優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)、流變等性能之外，還需具有和造紙污泥干粉的相容性。與造紙污泥粉相容的廢舊塑料樹脂包括PVC、PP、PE、TDR、EVA、ABS、CDE等。制造的復(fù)合材料具有韌性高、強(qiáng)度高、抗沖擊、耐老化等優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明還涉及利用造紙污泥和相容廢舊塑料樹脂制造復(fù)合材料的方法，該方法包括下列步驟1)通過下列步驟制備造紙污泥粉a)預(yù)處理按造紙污泥的重量為基準(zhǔn)，在生化造紙污泥中加入0.6-1％(重量)的消毒殺菌劑，如次氯酸，使污泥的細(xì)菌數(shù)由20000-30000個/毫升降低到1000-2000個/毫升；b)干燥干燥造紙?jiān)旒埼勰?，使其水含量?0-65％(重量)下降至7-10％(重量)，較好為6-8％(重量)；c)粉碎采用常規(guī)粉碎方法粉碎干燥后的污泥，將其粉碎成10-300目，較好為200-300目的干粉；2)制備塑料樹脂粉對回收的相容塑料樹脂進(jìn)行分選和清洗，干燥后粉碎至2-8毫米，再放入渦流磨中粉碎至粒度為50-60目；3)制備復(fù)合材料高速攪拌混合上述污泥干粉、廢舊塑料粉和偶聯(lián)劑、增塑劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、添加劑，將該物料放入螺桿器或煉塑機(jī)中混煉擠出，制得復(fù)合材料。
造紙污泥未經(jīng)生化處理的可以不進(jìn)行預(yù)處理。經(jīng)生化處理的造紙污泥因含有大量微生物，在運(yùn)輸和堆積過程中發(fā)生繁殖和降解，產(chǎn)生惡臭，為此，本發(fā)明選用殺菌劑入次氯酸對原料進(jìn)行預(yù)處理，改善和解決了污泥惡臭帶來的環(huán)境污染問題。
對干燥后污泥進(jìn)行粉碎時，為不影響纖維的性質(zhì)，最好選用渦輪式粉碎機(jī)。
本發(fā)明還涉及使用上述復(fù)合材料制造的井蓋、樹箅、水箅等箅形材料。
可以采用將造紙污泥干粉和廢舊相容塑料樹脂制成塑坯，然后在模具中熱壓該塑坯成型?；虿捎迷跀D壓系統(tǒng)中將造紙污泥干粉與熔融的塑料混合，然后將熔融的混合物擠出到模具中成型。
井蓋、樹箅、水箅等箅形材料必須具有強(qiáng)度高、韌性大、抗老化和抗沖擊的性能，其主要性能指標(biāo)要求如下
為達(dá)到上述主要性能指標(biāo)，在制造上述制品的復(fù)合材料中一般需加入5-10％(重量)的經(jīng)原纖化處理的纖維(如合成纖維、天然纖維、金屬纖維等)。
本發(fā)明的復(fù)合材料中使用造紙污泥，充分利用造紙污泥中所含的木質(zhì)短纖維。這種纖維外表面被細(xì)微的油墨、滑石以及白土所包裹，在粉碎過程中又經(jīng)過偶聯(lián)劑處理，有著與相容廢舊塑料優(yōu)良的界面作用，所以在復(fù)合材料中無需再添加纖維及原纖維化助劑，降低了復(fù)合材料的成本。使用本發(fā)明復(fù)合材料制造的井蓋、樹箅、水箅等箅形材料，其性能達(dá)到上述指標(biāo)，可以代替黑色金屬制造的上述產(chǎn)品，節(jié)約大量黑色金屬資源和能源。
下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明。
實(shí)施例1取已烘干的經(jīng)粉碎后粒度為100-300目的造紙污泥粉40千克、回收的廢PP塑料30千克、硬脂酸鋅100克放入團(tuán)粒機(jī)中，升溫至150-175℃進(jìn)行團(tuán)粒。
將上述團(tuán)粒放入高速混合機(jī)中，并加入潤滑劑500克、增塑劑100克、穩(wěn)定劑10克、著色劑100克混合20分鐘，再將此混合物加入錐形雙螺桿機(jī)料斗中，擠出注塑成型，制成井蓋、樹箅、水箅等型材。
測定型材的性能如下抗壓強(qiáng)度31MPa；抗折強(qiáng)度17MPa；抗沖擊韌性95Kj/m3；抗凍融性抗壓強(qiáng)度損失率(-20℃)0.38％；人工老化抗折強(qiáng)度相對變化率3.2％；熱老化抗折強(qiáng)度相對變化率(80℃)0.38％。
實(shí)施例2取已烘干的經(jīng)粉碎后粒度為100-300目的造紙污泥粉37千克、回收的廢PP塑料30千克、PE塑料5千克、硬脂酸鋅70克放入團(tuán)粒機(jī)中，升溫至140-160℃進(jìn)行團(tuán)粒。
將上述團(tuán)粒放入高速混合機(jī)中，并加入潤滑劑300克、穩(wěn)定劑10克、著色劑100克混合20分鐘，再將此混合物加入錐形雙螺桿機(jī)料斗中，擠出注塑成型，制成樹箅、水箅等型材。
實(shí)施例3取已烘干的經(jīng)粉碎后粒度為100-300目的造紙污泥粉26千克、回收的廢PVC塑料8千克、PE塑料4千克、ABS塑料4千克、硬脂酸鋅100克放入團(tuán)粒機(jī)中，升溫至130-150℃進(jìn)行團(tuán)粒。
將上述放入高速混合機(jī)中，并加入潤滑劑200克、增塑劑100克、穩(wěn)定劑20克、著色劑50克混合10分鐘，再將此混合物料加入錐形雙螺桿機(jī)料斗中，制成熱塑坯，然后在模具中熱壓成形，制成井蓋、樹箅、水箅等型材。
本發(fā)明領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不偏離本發(fā)明的范圍和精神下可以對本發(fā)明進(jìn)行修改和變動。應(yīng)該理解本發(fā)明不受在此揭示的說明性實(shí)施例的限制，這些實(shí)施例只是作為例子，本發(fā)明的范圍僅受權(quán)利要求書的限制。
權(quán)利要求
1.一種用造紙污泥和相容廢舊塑料制造的復(fù)合材料，以復(fù)合材料的重量為基準(zhǔn)，該復(fù)合材料包括50-60％重量造紙污泥干粉、38-50％重量相容塑料樹脂、0-3％重量偶聯(lián)劑和0.01-3％重量添加劑。
2.如權(quán)利要求1所述的用造紙污泥和相容廢舊塑料制造的復(fù)合材料，其特征在于所述相容廢舊塑料選自PVC、PP、PE、TDR、EVA、ABS、CDE，或它們的混合物。
3.如權(quán)利要求1所述的用造紙污泥和相容廢舊塑料制造的復(fù)合材料，其特征在于以所述復(fù)合材料重量為基準(zhǔn)，所述添加劑包括0-1％重量增塑劑、0.01-0.5％重量穩(wěn)定劑、0-0.5％重量著色劑和0-1％重量潤滑劑。
4.如權(quán)利要求1所述的用造紙污泥和相容塑料制造的復(fù)合材料，其特征在于所述偶聯(lián)劑選自硬脂酸鋅、鋁酸酯和鈦酸酯，其量為0.1-0.25％重量。
5.如權(quán)利要求3所述的用造紙污泥和相容塑料制造的復(fù)合材料，其特征在于所述增塑劑為0.15-0.25％重量、穩(wěn)定劑為0.015-0.05％重量、著色劑為0.1-0.15％重量和潤滑劑為0.5-0.7％重量。
6.一種用造紙污泥和相容廢舊塑料制造復(fù)合材料的方法，該方法包括下列步驟1)通過下列步驟制備造紙污泥干粉a)預(yù)處理按造紙污泥的重量為基準(zhǔn)，在生化造紙污泥中加入0.6-1％重量的次氯酸的消毒殺菌劑，使污泥的細(xì)菌數(shù)由20000-30000個/毫升降低到1000-2000個/毫升；b)干燥干燥造紙?jiān)旒埼勰啵蛊渌坑?0-65％重量下降至7-10％重量；c)粉碎采用常規(guī)粉碎方法粉碎干燥后的污泥，將其粉碎成100-300目的細(xì)粉；2)制備塑料樹脂粉對回收的相容塑料樹脂進(jìn)行分選和清洗，干燥后粉碎至2-8毫米，再放入渦流磨中粉碎至粒度為50-60目；3)制備復(fù)合材料高速攪拌混合上述污泥粉、相容廢舊塑料粉、偶聯(lián)劑和添加劑，將該物料放入螺桿器或煉塑機(jī)中混煉擠出，制得復(fù)合材料。
7.如權(quán)利要求6所述的用造紙污泥和相容廢舊塑料制造復(fù)合材料的方法，其特征在于經(jīng)過所述步驟(1)制得的水含量為6-8％重量，粒度為200-300目的造紙污泥干粉。
8.如權(quán)利要求6所述的用造紙污泥和相容廢舊塑料制造復(fù)合材料的方法，其特征在于所述相容廢舊塑料選自PVC、PP、PE、TDR、EVA、ABS、CDE，或它們的混合物。
9.如權(quán)利要求6所述的用造紙污泥和相容廢舊塑料制造復(fù)合材料的方法，其特征在于以所述復(fù)合材料重量為基準(zhǔn)，所述添加劑包括0-1％重量增塑劑、0.01-0.5％重量穩(wěn)定劑、0-0.5％重量著色劑和0-1％重量潤滑劑。
10.一種箅形材料，使用如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料制成。
11.一種井蓋，使用如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及使用制造污泥和相容廢舊塑料制造的復(fù)合材料及其制造方法，還涉及使用這種復(fù)合材料制造的水箅、樹箅和井蓋的成形材料。
文檔編號C08L27/06GK1448434SQ0211124
公開日2003年10月15日 申請日期2002年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月3日
發(fā)明者韓曉偉 申請人:韓曉偉