一种从鞋材回收炭黑的方法及应用技术

本发明专利技术涉及化工技术领域，更具体地涉及一种从废旧鞋材回收炭黑的方法及将得到的回收炭黑用于制造鞋材的应用方法。本发明专利技术提供的一种从鞋材回收炭黑的方法包括步骤：破碎：将清洗消毒干燥后的废旧鞋材进行破碎，得到废旧鞋材碎片；造粒：将所述废旧鞋材碎片进行造粒，造粒温度为135‑170℃，得到废旧鞋材颗粒，所述废旧鞋材颗粒的直径小于或等于1cm，长度小于2cm；以及裂解、分离和除气：将所述废旧鞋材颗粒进行裂解，固液分离，去除尾气，得到回收炭黑。采用本发明专利技术的方法从废旧鞋材中回收炭黑并将得到的回收炭黑用于制造鞋材，不仅有效解决了当前社会所面临的旧鞋难以高效回收利用的问题，而且还能变废为宝、节省资源、降低制作成本，有利于环境保护。

A method of recovering carbon black from shoe material and its application

【技术实现步骤摘要】
一种从鞋材回收炭黑的方法及应用
本专利技术涉及化工
，更具体地涉及一种从废旧鞋材回收炭黑的方法及将得到的回收炭黑产品用于制备鞋材的应用。
技术介绍
随着人类生活水平的提高，鞋类的需求也日益增长。与此同时，人类的制鞋技术也发展的越来越精细，对鞋类的穿着过程中的舒适性等提出了更高的要求。鞋底是鞋子的重要部件，其主要是为了人们在行走时保护脚部而设计和制作的，目前通常以天然或人造橡胶材料制造而成，并在橡胶中添加炭黑作为补强剂以增加鞋底的耐磨性能，已被广泛用于球鞋、运动鞋、旅游鞋、休闲鞋等鞋类上。然而，每年由于破损、款式陈旧等原因而废弃的各类废旧鞋数量惊人，同时在生产过程中产生的残次鞋数量也不容小觑。目前，废旧鞋材的处理方式仍为掩埋、焚烧或随意丢弃，造成了巨大的环境污染。因此，急需探索废旧鞋材的回收与利用技术，并加以推广应用。炭黑是烃类经气相不完全燃烧或热裂解而成的黑色粉末状物质，是一种无定形碳。炭黑是轻、松而极细的黑色粉末，表面积非常大，范围从10-3000m2/g，是含碳物质(煤、天然气、重油、燃料油等)在空气不足的条件下经不完全燃烧或受热分解而得的产物。按炭黑性能区分有“补强炭黑”、“导电炭黑”、“耐磨炭黑”等，用于制造中国墨、油墨、油漆和橡胶的补强剂等。随着炭黑需求增加，原料油需要量剧增，为了降低炭黑成本，炭黑工业应尽量选用廉价的高芳烃原料。目前，鞋业废料材质特殊，很难回收和处理，废旧鞋材的回收与利用是制鞋工业面临的一大难题与挑战。若能将废旧鞋材进行相应的处理，回收利用其中的有效成分制成炭黑再加以重新利用，对于节约烃类资源以及防止废旧鞋材的环境污染具有重要意义。
技术实现思路
鉴于
技术介绍
存在的上述技术问题，需要提供一种从废旧鞋材回收炭黑的方法及将得到的回收炭黑产品用于制备鞋材的应用，从而从源头上解决废旧鞋难以回收利用的难题。为实现上述目的，本专利技术的第一方面提供了一种从鞋材回收炭黑的方法，包括以下步骤：裂解：将废旧鞋材颗粒料进行裂解，所述裂解温度为450-500℃，进料速度4-8kg/h，得到含有固相、液相和气相的裂解产物；固液分离：将所述裂解产物进行固液分离以去除液相；和除气：去除尾气，得到回收炭黑。本专利技术中从鞋材回收炭黑的方法，如有预处理成废旧鞋材颗粒料的可直接采用其进行裂解和固液分离，如果为废旧鞋材，则需要在裂解之前进行预处理制备废旧鞋材颗粒料。进一步地，在所述裂解步骤之前还包括以下步骤：破碎：将清洗、消毒并干燥后的废旧鞋材进行破碎，得到废旧鞋材碎片；和造粒：将所述废旧鞋材碎片进行造粒，造粒温度为135-170℃，得到废旧鞋材颗粒。由于废旧鞋材中含有大量的PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)，在废旧鞋材碎片的造粒过程中，温度要达到废旧鞋材中各成分的玻璃化温度，因此，造粒温度要求在135-170℃范围内。进一步地，所述废旧鞋材颗粒的直径小于或等于1cm，长度小于2cm。更进一步地，所述废旧鞋材碎片的平均粒径D50为2-5mm。更进一步地，所述固液分离采用滤袋或振动筛。更进一步地，所述除气采用旋风分离器，并且以12-16m/s的进气速度去除气相。在更加优选的技术方案中，所述从鞋材回收炭黑的方法还包括检测所述回收炭黑中挥发性有机化合物VOC的含量，以所述回收炭黑的质量为基准，当挥发性有机化合物VOC的含量大于70wt％时，将所述回收炭黑作为废旧鞋材颗粒重复进行所述裂解、固液分离和除气步骤；当挥发性有机化合物VOC的含量小于或等于70wt％时，将所述回收炭黑进行水洗、干燥得到回收炭黑产品。本专利技术的第二个方面，还提供了一种回收炭黑产品在制备鞋材方面的应用，包括以下步骤：将回收炭黑产品与水性聚氨酯进行混合，得到鞋材浆料；将鞋材浆料注入料缸，装好模具，注射、冷却成型，得到鞋材；其中，所述回收炭黑产品为根据本专利技术的第一方面所述方法回收得到，以所述鞋材浆料总重量计，所述回收炭黑产品的加入量为3-10％。优选的，所述水性聚氨酯按重量百分比计包含以下组分：UV固化油墨30-50％；树脂25-35％；乙二醇和/或丙二醇10-30％；光引发剂1-4％；和水10-40％。区别于现有技术，上述技术方案通过对废旧鞋材进行裂解、固液分离和除气、破碎和造粒等处理，从废旧鞋材中回收炭黑并将得到的回收炭黑产品用于制造鞋材，不仅有效解决了当前社会所面临的旧鞋难以高效回收利用的问题，而且还能变废为宝、节省资源、降低制作成本，有利于环境保护。具体实施方式为详细说明技术方案的
技术实现思路
、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例详予说明。本专利技术的实施例中，水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质的新型聚氨酯体系，也称水分散聚氨酯、水系聚氨酯或水基聚氨酯；按粒径和外观分可分为聚氨酯水溶液(粒径<0.001微米，外观透明)、聚氨酯水分散体(粒径：0.001-0.1微米，外观半透明)、聚氨酯乳液(粒径>0.1微米，外观白浊)；根据聚氨酯分子侧链或主链上是否含有离子基团，即是否属离子键聚合物(离聚物)，水性聚氨酯可分为阴离子型、阳离子型、非离子型。含阴、阳离子的水性聚氨酯又称为离聚物型水性聚氨酯。本专利技术的实施例中，聚氨酯水分散体(粒径：0.001-0.1微米，外观半透明)，采用带有成盐亲水基团的物质与预聚体的--NCO基团反应生成亲水的聚氨酯盐，这种聚氨酯盐不用加入乳化剂，经搅拌可直接分散于水中得到半透明分散体。在成膜过程中水分逐渐被排除，其分子链间及离子基团间呈有规律的排布，不但存在静电作用和氢键力，而且分子之间还发生交联反应，形成网络结构。由于没有乳化剂的存在，这些粒子对机械搅拌、加热或稀释的敏感性不大，耐电解质；胶膜牢固且富有弹性，粘附力强。本实施例中，聚氨酯水分散体选用的是科思创的ImpranilDLS。本实施例中使用的水性聚氨酯按重量百分比计包含以下组分：30-50％UV固化油墨、25-35％树脂、10-30％乙二醇％、1-4％光引发剂和10-40％水。本专利技术的实施例中所用的破碎机为LINDNER公司的P108-1600，用于将清洗、消毒并干燥后的废旧鞋材进行破碎成废旧鞋材碎片。本专利技术的实施例中所用的裂解炉为德国Desma公司的T:CRACKER，用于将废旧鞋材颗粒料进行裂解。实施例1取100kg的废旧鞋材，利用破碎机对清洗消毒干燥后的废旧鞋材进行破碎，得到大小约为3mm的废旧鞋材碎片；利用挤出机对废旧鞋材碎片进行造粒，造粒温度为135℃，得到废旧鞋材颗粒，该废旧鞋材颗粒的直径为1cm，长度为2cm；利用裂解炉对废旧鞋材颗粒进行裂解、固液分离、以及去除尾气等处理，以得到回收炭黑，裂解温度为450℃，进料速度为4kg/h，裂解时间为5h。回收炭黑中VOC(挥发性有机化合物，volatileorganiccompounds)含量为65wt％。炭黑回收率为53％。...

【技术保护点】
1.一种从鞋材回收炭黑的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n裂解：将废旧鞋材颗粒料进行裂解，所述裂解温度为450-500℃，进料速度4-8kg/h，得到含有固相、液相和气相的裂解产物；/n固液分离：将所述裂解产物进行固液分离以去除液相；和/n除气：去除尾气，得到回收炭黑。/n

【技术特征摘要】
1.一种从鞋材回收炭黑的方法，其特征在于，包括以下步骤：
裂解：将废旧鞋材颗粒料进行裂解，所述裂解温度为450-500℃，进料速度4-8kg/h，得到含有固相、液相和气相的裂解产物；
固液分离：将所述裂解产物进行固液分离以去除液相；和
除气：去除尾气，得到回收炭黑。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述裂解步骤之前还包括以下步骤：
破碎：将清洗、消毒并干燥后的废旧鞋材进行破碎，得到废旧鞋材碎片；和
造粒：将所述废旧鞋材碎片进行造粒，造粒温度为135-170℃，得到废旧鞋材颗粒。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述废旧鞋材颗粒的直径小于或等于1cm，长度小于2cm。


4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述废旧鞋材碎片的平均粒径D50为2-5mm。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固液分离采用滤袋或振动筛。


6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述除气采用旋风分离器，并且以12-16m/s...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·沃尔特施密特，克里斯蒂娜·罗森赫斯勒，姜兴盛，吴建通，游训，柯希贤，
申请(专利权)人：福建华峰运动用品科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35