一种利用回收垃圾袋制备环保布料的工艺

牟 昱

（绍兴慧欣家纺有限公司，浙江 绍兴 312000）

环保布料是制作箱包、家纺与户外用品的重要材质，通过特殊的热压、复合工艺技术赋予材料优异性能，在工业及家居领域得到了广泛应用。通过将废弃塑料垃圾袋回收再利用熔融成再生料，然后与织物热压复合，制备新型环保布料是研究的新趋势。但现有工艺技术还存在一些问题，如再生料在热压过程中厚度难控制、均匀性差，导致布料容易出现褶皱，产品厚度不均匀、性能均一性较差等，严重影响了产品的综合性能指标[1]。针对上述问题，本研究提出了一种利用回收垃圾袋制备环保布料的新技术，利用自主开发的新型工艺设备对塑料垃圾袋进行粉碎、加工、熔融处理，以高温布为基材，经过热压复合工艺制备具有高性能的新型环保布料，并研究工艺设备、热压条件、材料选择等对产品性能的影响，研究结果可为开发废弃垃圾袋制备环保布料的工艺提供理论借鉴。

1 环保布料结构设计

综合考虑环保布料的力学性能、单位面积质量等性能指标，对复合布料进行多层结构设计。环保布料包括主体底层和面层，面层为回收的塑料垃圾袋（主要材质为聚乙烯PE、聚丙烯PP和/或聚氯乙烯PVC）经清洗、粉碎、加工、熔融制备的再生料；主体底层采用高温布，该层为承力层，具有优异的力学性能和耐高温特性，通过热压工艺将两种材料复合在一起。

2 实验设备

塑料粉碎机、清洗剂、烘干机、环保布料制备机（自制），其中，环保布料制备机结构如图1所示。

图1 环保布料制备机结构

3 环保布料制备工艺

3.1 环保布料加工工艺流程

3.1.1 回收垃圾袋制备再生料加工工艺

（1）收集和分类：收集含有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯的塑料垃圾袋，并进行分类和筛选。

（2）清洗：清洗塑料垃圾袋，以去除表面的污垢、油脂等杂质。

（3）烘干：清洗后的塑料袋需要烘干，以去除表面残留的水分。

（4）粉碎：干燥后的塑料袋会被送入粉碎机，将其破碎成小颗粒或者颗粒状粉末，加工成细小的塑料片、条、丝或颗粒。

（5）熔化：粉碎后的塑料颗粒通过挤出机或者熔化炉加热熔化，形成熔融的塑料熔体。

3.1.2 再生料与底层布料的复合工艺

（1）将主体底层布料（高温布）设于滑料台内，依次经过下料斗、平料机构、压紧辊组、加热板、热轧辊组，后经冷却机构抬升冷却送出；

（2）布料移动，下料气缸缩回开启下料斗底部，将再生料落于滑料台上的布料上；

（3）再生料通过平料机构中的平料板刮平，多余的再生料通过两侧吸尘器送入下料斗内；

（4）再生料通过压紧辊组压实，再经加热机构加热，温度保持在120～170 ℃，将再生料熔化；

（5）熔化后的再生料通过热轧辊组热压，将熔化后的再生料与布料熔合；

（6）将相互结合的环保布料通过冷却机构分级冷却。

3.2 工艺控制关键点

在该技术中，厚度控制是至关重要的环节，产品均匀性对一些高要求的产品来说尤为重要，因此，必须使用适当的模具和热压参数确保产品的厚度符合要求，从而保证产品的功能和性能达到设计要求[2]。

（1）通过精确测量和设定热压机的温度、压力、时间等参数，可以实现对复合材料厚度的精准控制。在热压过程中，确保温度适宜且稳定，以保证塑料能充分熔化并与高温布紧密结合。

（2）采用先进的压制模具设计和制造技术，可以精确控制复合材料的成型尺寸，从而保证所得产品的厚度符合设计要求。通过合理设计模具的凹凸部位，可以确保塑料在热压过程中均匀分布，避免产生厚薄不均的情况。

（3）通过材料预处理的方式控制复合材料的厚度。在对塑料和高温布进行预处理前，可以通过切割、挤出等工艺手段控制好原材料的厚度，从而在热压过程中取得更好的控制效果。

4 工艺优化

4.1 材料优选

基体材料是承力层，也是决定环保布料力学性能的关键，在选择基体材料时，应综合评估材料的强力和单位面积质量。本研究选择4种不同规格的涤纶织物，依次标记为1#、2#、3#和4#，单位面积质量分别为650、80、141、158 g/m2，断裂强力依次为550、898、1 450、1 623 N。可以看出，织物的单位面积质量较大，断裂强力也较大，但质量过大不利于材料的轻量化设计。因此，本实验选用3#织物作为复合环保布料的承力层，既能保证复合布料具有足够的强力，又可以合理减小复合布料的质量，达到轻质的效果[3]。

4.2 设备优化

布料加工用热压复合装置复合时，由于表面再生料的厚度难以保证一致，环保布料易出现褶皱、厚度不均匀、产品柔韧度不一致的问题。为解决该问题，本研究从以下两方面改进工艺设备。

4.2.1 设置平料机构

再生料通过平料机构中的平料板刮平，多余的再生料通过两侧吸尘器送入下料斗内，而后再生料通过压紧辊组压实，再经加电加热板加热，温度保持在120～170 ℃，将再生料熔化；熔化后的再生料通过热轧辊组热压，热轧辊组设于加热板后侧，并保证热轧辊组结构与压紧辊组结构一致，热轧辊组中的辊轴低于压紧辊组中的辊轴1.0～1.5 mm，将熔化后的再生料与布料熔合，进一步确保了厚度的一致性。通过设置平料机构，利用平料板对布料上不平整的再生料进行刮平，避免在后续热压过程中导致压力不同，进而引发布料厚度不均匀的情况。此外，利用平料机构中的三角导料板将多余的再生料导至左右两侧，并通过吸尘器将多余的再生料送回下料斗内，避免再生料的浪费。

4.2.2 设置分级冷却机构

为了进一步避免布料出现褶皱，还设计了分级冷却工艺过程，冷却机构包括风冷组件与抬升辊组，风冷组件由固定台、多条通风道和多台风机组成，风机设置在固定台的后断面。为了保持温度一致性，对风机进行等距设置，抬升辊组结构与压紧辊组一致，并保证抬升辊组中辊轴的高度高于下料斗。设置分级冷却机构不仅保证了布料的快速充分冷却，还避免了因冷却过快或冷却不均匀导致收卷布料易出现褶皱问题，提升了布料的平整度，保证了布料的品质。

4.3 制备工艺优化

热压环节是制备环保布料的关键步骤，热压温度是重要工艺参数，对产品的力学性能具有重要影响。本研究对110、120、130、140、150、160、170 ℃下制备的环保布料的断裂强度进行了测试，结果如图2所示。当温度为110～140 ℃时，随着热压温度的升高，环保布料的断裂强力逐渐增加，当温度为140 ℃时，断裂强力最高，为1 456 N；进一步升高温度，环保布料的断裂强力反而出现了下降趋势。分析认为，在一定温度范围内，温度越高，再生料熔合程度越高，在压力作用下，能与基体材料实现更充分的接触，更好地填充于织物材料的内部孔隙结构，增强了纤维之间的抱合力。此外，适当的热处理使织物发生了微小的收缩，使基底材料的单位面积质量有所增加，厚度加大，进而提升了布料的强度[4]。但当温度过高时，纤维的收缩程度不断加大，导致纤维内部发生应力松弛，与此同时，纤维无定形区分子链热运动能加大，使纤维取向发生改变，降低了纤维的断裂强力，因此，本研究所制备环保布料的断裂强力在150 ℃之后出现了一定的下降趋势[5]。

图2 不同温度热压复合布料断裂强力

5 结语

本研究基于工艺需求，成功研制开发了一套一体化加工设备，通过对废弃塑料垃圾袋进行清洗、粉碎、熔融、热压等，再与高温布复合，制备了力学性能优异的新型环保布料。该环保布料在强度、使用性能等方面表现出一定优势，满足了一般布料的使用要求，在家居、服装、包装等领域具有广泛的应用前景。未来，对于设备、工艺技术等方面仍需进一步研究和实践，以完善工艺，提升产品性能，并在实际应用中解决可能出现的问题，以推动该技术的广泛应用。