一種利用回收垃圾袋制備環保布料的工藝

牟 昱

（紹興慧欣家紡有限公司，浙江 紹興 312000）

環保布料是制作箱包、家紡與戶外用品的重要材質，通過特殊的熱壓、復合工藝技術賦予材料優異性能，在工業及家居領域得到了廣泛應用。通過將廢棄塑料垃圾袋回收再利用熔融成再生料，然后與織物熱壓復合，制備新型環保布料是研究的新趨勢。但現有工藝技術還存在一些問題，如再生料在熱壓過程中厚度難控制、均勻性差，導致布料容易出現褶皺，產品厚度不均勻、性能均一性較差等，嚴重影響了產品的綜合性能指標[1]。針對上述問題，本研究提出了一種利用回收垃圾袋制備環保布料的新技術，利用自主開發的新型工藝設備對塑料垃圾袋進行粉碎、加工、熔融處理，以高溫布為基材，經過熱壓復合工藝制備具有高性能的新型環保布料，并研究工藝設備、熱壓條件、材料選擇等對產品性能的影響，研究結果可為開發廢棄垃圾袋制備環保布料的工藝提供理論借鑒。

1 環保布料結構設計

綜合考慮環保布料的力學性能、單位面積質量等性能指標，對復合布料進行多層結構設計。環保布料包括主體底層和面層，面層為回收的塑料垃圾袋（主要材質為聚乙烯PE、聚丙烯PP和/或聚氯乙烯PVC）經清洗、粉碎、加工、熔融制備的再生料；主體底層采用高溫布，該層為承力層，具有優異的力學性能和耐高溫特性，通過熱壓工藝將兩種材料復合在一起。

2 實驗設備

塑料粉碎機、清洗劑、烘干機、環保布料制備機（自制），其中，環保布料制備機結構如圖1所示。

圖1 環保布料制備機結構

3 環保布料制備工藝

3.1 環保布料加工工藝流程

3.1.1 回收垃圾袋制備再生料加工工藝

（1）收集和分類：收集含有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯的塑料垃圾袋，并進行分類和篩選。

（2）清洗：清洗塑料垃圾袋，以去除表面的污垢、油脂等雜質。

（3）烘干：清洗后的塑料袋需要烘干，以去除表面殘留的水分。

（4）粉碎：干燥后的塑料袋會被送入粉碎機，將其破碎成小顆粒或者顆粒狀粉末，加工成細小的塑料片、條、絲或顆粒。

（5）熔化：粉碎后的塑料顆粒通過擠出機或者熔化爐加熱熔化，形成熔融的塑料熔體。

3.1.2 再生料與底層布料的復合工藝

（1）將主體底層布料（高溫布）設于滑料臺內，依次經過下料斗、平料機構、壓緊輥組、加熱板、熱軋輥組，后經冷卻機構抬升冷卻送出；

（2）布料移動，下料氣缸縮回開啟下料斗底部，將再生料落于滑料臺上的布料上；

（3）再生料通過平料機構中的平料板刮平，多余的再生料通過兩側吸塵器送入下料斗內；

（4）再生料通過壓緊輥組壓實，再經加熱機構加熱，溫度保持在120～170 ℃，將再生料熔化；

（5）熔化后的再生料通過熱軋輥組熱壓，將熔化后的再生料與布料熔合；

（6）將相互結合的環保布料通過冷卻機構分級冷卻。

3.2 工藝控制關鍵點

在該技術中，厚度控制是至關重要的環節，產品均勻性對一些高要求的產品來說尤為重要，因此，必須使用適當的模具和熱壓參數確保產品的厚度符合要求，從而保證產品的功能和性能達到設計要求[2]。

（1）通過精確測量和設定熱壓機的溫度、壓力、時間等參數，可以實現對復合材料厚度的精準控制。在熱壓過程中，確保溫度適宜且穩定，以保證塑料能充分熔化并與高溫布緊密結合。

（2）采用先進的壓制模具設計和制造技術，可以精確控制復合材料的成型尺寸，從而保證所得產品的厚度符合設計要求。通過合理設計模具的凹凸部位，可以確保塑料在熱壓過程中均勻分布，避免產生厚薄不均的情況。

（3）通過材料預處理的方式控制復合材料的厚度。在對塑料和高溫布進行預處理前，可以通過切割、擠出等工藝手段控制好原材料的厚度，從而在熱壓過程中取得更好的控制效果。

4 工藝優化

4.1 材料優選

基體材料是承力層，也是決定環保布料力學性能的關鍵，在選擇基體材料時，應綜合評估材料的強力和單位面積質量。本研究選擇4種不同規格的滌綸織物，依次標記為1#、2#、3#和4#，單位面積質量分別為650、80、141、158 g/m2，斷裂強力依次為550、898、1 450、1 623 N。可以看出，織物的單位面積質量較大，斷裂強力也較大，但質量過大不利于材料的輕量化設計。因此，本實驗選用3#織物作為復合環保布料的承力層，既能保證復合布料具有足夠的強力，又可以合理減小復合布料的質量，達到輕質的效果[3]。

4.2 設備優化

布料加工用熱壓復合裝置復合時，由于表面再生料的厚度難以保證一致，環保布料易出現褶皺、厚度不均勻、產品柔韌度不一致的問題。為解決該問題，本研究從以下兩方面改進工藝設備。

4.2.1 設置平料機構

再生料通過平料機構中的平料板刮平，多余的再生料通過兩側吸塵器送入下料斗內，而后再生料通過壓緊輥組壓實，再經加電加熱板加熱，溫度保持在120～170 ℃，將再生料熔化；熔化后的再生料通過熱軋輥組熱壓，熱軋輥組設于加熱板后側，并保證熱軋輥組結構與壓緊輥組結構一致，熱軋輥組中的輥軸低于壓緊輥組中的輥軸1.0～1.5 mm，將熔化后的再生料與布料熔合，進一步確保了厚度的一致性。通過設置平料機構，利用平料板對布料上不平整的再生料進行刮平，避免在后續熱壓過程中導致壓力不同，進而引發布料厚度不均勻的情況。此外，利用平料機構中的三角導料板將多余的再生料導至左右兩側，并通過吸塵器將多余的再生料送回下料斗內，避免再生料的浪費。

4.2.2 設置分級冷卻機構

為了進一步避免布料出現褶皺，還設計了分級冷卻工藝過程，冷卻機構包括風冷組件與抬升輥組，風冷組件由固定臺、多條通風道和多臺風機組成，風機設置在固定臺的后斷面。為了保持溫度一致性，對風機進行等距設置，抬升輥組結構與壓緊輥組一致，并保證抬升輥組中輥軸的高度高于下料斗。設置分級冷卻機構不僅保證了布料的快速充分冷卻，還避免了因冷卻過快或冷卻不均勻導致收卷布料易出現褶皺問題，提升了布料的平整度，保證了布料的品質。

4.3 制備工藝優化

熱壓環節是制備環保布料的關鍵步驟，熱壓溫度是重要工藝參數，對產品的力學性能具有重要影響。本研究對110、120、130、140、150、160、170 ℃下制備的環保布料的斷裂強度進行了測試，結果如圖2所示。當溫度為110～140 ℃時，隨著熱壓溫度的升高，環保布料的斷裂強力逐漸增加，當溫度為140 ℃時，斷裂強力最高，為1 456 N；進一步升高溫度，環保布料的斷裂強力反而出現了下降趨勢。分析認為，在一定溫度范圍內，溫度越高，再生料熔合程度越高，在壓力作用下，能與基體材料實現更充分的接觸，更好地填充于織物材料的內部孔隙結構，增強了纖維之間的抱合力。此外，適當的熱處理使織物發生了微小的收縮，使基底材料的單位面積質量有所增加，厚度加大，進而提升了布料的強度[4]。但當溫度過高時，纖維的收縮程度不斷加大，導致纖維內部發生應力松弛，與此同時，纖維無定形區分子鏈熱運動能加大，使纖維取向發生改變，降低了纖維的斷裂強力，因此，本研究所制備環保布料的斷裂強力在150 ℃之后出現了一定的下降趨勢[5]。

圖2 不同溫度熱壓復合布料斷裂強力

5 結語

本研究基于工藝需求，成功研制開發了一套一體化加工設備，通過對廢棄塑料垃圾袋進行清洗、粉碎、熔融、熱壓等，再與高溫布復合，制備了力學性能優異的新型環保布料。該環保布料在強度、使用性能等方面表現出一定優勢，滿足了一般布料的使用要求，在家居、服裝、包裝等領域具有廣泛的應用前景。未來，對于設備、工藝技術等方面仍需進一步研究和實踐，以完善工藝，提升產品性能，并在實際應用中解決可能出現的問題，以推動該技術的廣泛應用。