СПОСОБ ОТДЕЛЕНИЯ ПОЛИМЕРНОЙ ИЗОЛЯЦИИ ОТ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ЖИЛЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРОВОДА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2004 года по МПК H02G1/12 H01B15/00 

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для отделения полимерной изоляции (оболочки) от металлической жилы (и/или от других наполнителей) и может быть использовано для переработки отходов электрических проводов и/или кабелей, а также полимерной изоляции с металлическими вкраплениями образовавшимися в результате механического удаления путем соскабливания изоляции с жилы провода.

Известен способ отделения изоляции от металлической жилы, описанный в патенте DE 3422133, в котором изоляцию, представляющую собой обмотку, состоящую из целлюлозы (конденсаторная бумага, волокно и т.д.), пропитанную аскарелами (низкомолекулярными хлорированными углеводородами), сжигают. При сжигании в результате разложения аскарел образуются токсичные газообразные вещества. Поэтому после измельчения электрообмотки ее помещают в жидкость, в которой растворяются аскарелы (трихлорэтан, тетрахлорэтилен, четыреххлористый углевод). При интенсивном перемешивании отмытая от аскарелов бумага в виде отдельных частичек удаляется с поверхности металла и осаждается при фильтрации жидкости на фильтре. Бумагу на фильтре сжигают. Аскарелы выделяют путем дистилляции растворителя.

Данный способ не пригоден для отделения полимерной изоляции.

Известен способ отделения полимерной изоляции от металлической жилы электрического провода, описанный в патенте FR 2561814, который является наиболее близким к заявленному изобретению. В оболочках изоляции поливинилхлорид (ПВХ) используют в виде пластикатов (пластификатор диоктилфталат до 40% по отношению к полимеру) для придания материалу гибкости. Для обычной процедуры отделения оболочки от металла необходимо, чтобы материал оболочки был хрупким. Поэтому предложено перед механическим удалением изоляции с помощью растворителя отмыть из пластиката большую часть пластификатора. Это позволило повысить температуру хрупкости изоляции с -50^oС до -10-0^oС. Далее отделение ПВХ от металла проводят путем механического отделения при температуре -10-0^oС.

Недостатком данного способа является то, что он не позволяет полностью отделить и выделить полимер, из которого была изготовлена изоляция.

Целью изобретения является полное отделение полимерной изоляции от жилы электрического провода и разделение их компонентов.

Сущность изобретения заключается в том, что электрический провод помещают в растворитель или его пары, в качестве растворителя используют высшие н-алканы, или их смеси, или другие высококипящие растворители, имеющие температуру кипения более 150^oС, нагревают растворитель до температуры, при которой полимерная изоляция растворяется, и выдерживают при этой температуре в течение времени, необходимого для отделения полимерной изоляции от металлической жилы, после чего металлическую жилу вынимают из раствора полимера, раствор охлаждают, выделенный в виде осадка полимер отфильтровывают и сушат в вакууме или при атмосферном давлении.

Кроме того, в изоляциях, состоящих из нескольких оболочек и/или изоляциях, содержащих различные компоненты, нагревание растворителя осуществляют ступенчато, сначала до температуры, при которой оболочка и/или компонента полимерной изоляции с наименьшей температурой растворения растворяется, и выдерживают при этой температуре в течение времени, необходимого для отделения этой оболочки и/или компоненты от металлической жилы, после растворения оболочки и/или компоненты, имеющей наименьшую температуру растворения, растворитель заменяют на свежий или другой, затем продолжают нагревание до температуры растворения оболочки и/или компоненты полимерной изоляции, имеющей более высокую температуру растворения, и выдерживают при этой температуре в течение времени, необходимого для отделения этой оболочки и/или компоненты от металлической жилы, замененный раствор охлаждают и выделяют растворенную оболочку и/или компоненту.

Кроме того, электрические провода предварительно разрезают на короткие отрезки длиной от 2 до 5 см.

Кроме того, нагрев осуществляют в атмосфере углекислого газа или водяного пара.

Кроме того, электрические провода предварительно спрессовывают в брикет-заготовку.

Другой вариант способа заключается в том, что электрический провод помещают в растворитель или его пары, в качестве растворителя используют низшие н-алканы, или их смеси, или другие низкокипящие растворители, нагревают растворитель до температуры, при которой полимерная изоляция растворяется, причем нагрев растворителя с помещенным в него или его парах электрическим проводом проводят при повышенном давлении, выдерживают при этой температуре в течение времени, необходимого для отделения полимерной изоляции от металлической жилы, после чего металлическую жилу вынимают из раствора полимера, раствор охлаждают, выделенный в виде осадка полимер отфильтровывают и сушат в вакууме или при атмосферном давлении.

Полученный данным способом полимер может быть пригоден для дальнейшего технологического использования. Например, изоляционный полиэтилен (марки ряда 153-01К, 153-02К, 153-04К, ГОСТ16336-77), отделенный от металлической жилы кабеля ТППэп (ГОСТ Р 51311-99) по предложенному способу, имеет практически такие же механические характеристики, что и исходный изоляционный полиэтилен.

Пример 1. 1кг отходов медного провода в изоляции из полиэтилена низкой плотности спрессовывают в брикет диаметром 13 см и толщиной 5 см, помещают в 0,5 литра н-декана и нагревают до 110-130^oС в течение 0,5-1,0 часа. Далее освобожденную от изоляции медную жилу вынимают из раствора полиэтилена. Раствор охлаждают до 20^oС. Полимер при охлаждении раствора высаживается в виде мелкого порошка, который отфильтровывают. Остаточный растворитель из порошка удаляют сушкой в вакууме при 130^oС.

Вместо н-декана можно использовать любые н-алканы или их смеси (в том числе и технические, например дизельное топливо), имеющие температуру кипения, при которой будет растворяться полиэтилен низкой плотности. Применение более высококипящих растворителей позволяет увеличить температуру проведения процесса очистки металлических жил и уменьшить время отделения полимерной изоляции. Увеличение температуры проведения очистки приводит к изменению эксплуатационных свойств выделяемого полимера вследствие разложения собственно полимера и находящихся в полимере добавок, например антиоксидантов, красителей и др.

В таблице 1 представлены примеры влияния температуры переработки кабеля на свойства выделенного полиэтилена.

В таблице 2 приведены температурно-временные условия переработки для серийных кабелей массового применения, имеющих различный состав и толщину полимерной изоляции.

Пример 2. 1 кг отходов медного провода в изоляции из полиэтилена низкой плотности спрессовывают в брикет диаметром 13 см и толщиной 5 см, помещают в автоклав над слоем низкокипящего растворителя (например, гексана, пентана или бензина). Количество растворителя 0,2-0,5 литра. После того как автоклав закрывают, происходит его нагревание до 130^oС в течение 0,5 часа. Автоклав охлаждают до 20^oС, открывают, вынимают чистую медную проволоку. Далее осадок полимера отфильтровывают и досушивают в вакууме или при атмосферном давлении при температуре 40-70^oС.

В таблице 3 представлены механические свойства изоляционного полиэтилена, переработанного по предлагаемой методике.

Вместо фильтрации и последующей сушки возможна отгонка растворителя непосредственно из автоклава. Для этого после нагревания при 130^oС температура снижается до температуры кипения растворителя, автоклав соединяют с холодильником, охлаждают водой и проводят упаривание растворителя. Далее автоклав открывают и из него удаляют медную жилу и сухой порошок полимера со дна автоклава.

Для уменьшения взрыво- и пожароопасности процесс проводится в атмосфере углекислого газа или в атмосфере водяного пара.

В растворитель вводят добавки, компенсирующие влияние условий переработки (повышенной температуры, разложение ингибиторов) на свойства выделяемого полимера.

Пример 3. 1 кг отходов медного провода в изоляции из поливинилхлорида спрессовывают в брикет диаметром 13 см и толщиной 5 см, помещают в автоклав над слоем смеси низкокипящего растворителя (например, ацетон, тетрагидрофуран, метилэтилкетон) и воды в соотношении 1/1. Общее количество растворителя 0,2-0,8 литра. После того как автоклав закрывают, происходит его нагревание до 85-95^oС в течение 0,5 часа. Автоклав охлаждают до 20^oС, открывают, вынимают чистую медную проволоку. Далее осадок полимера отфильтровывают и досушивают в вакууме или при атмосферном давлении при температуре 40-70^oС.

В таблице 4 приведены температурно-временные условия переработки для серийного кабеля, имеющего оболочку из поливинилхлорида.

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для отделения полимерной изоляции (оболочки) от металлической жилы (и/или от других наполнителей) и может быть использовано для переработки отходов электрических проводов и/или кабелей. Техническим результатом является полное отделение полимерной изоляции от жилы электрического провода и разделение их компонентов. Способ основан на помещении в растворитель или размещении в его парах электрического провода, в качестве растворителя используют высшие н-алканы, или их смеси, или другие высококипящие растворители, имеющие температуру кипения более 150^oС. Далее нагревают растворитель до температуры, при которой полимерная изоляция растворяется, выдерживают при этой температуре в течение времени, необходимого для отделения полимерной изоляции от металлической жилы. Раствор охлаждают и выделяют растворенную оболочку и/или компоненту. Другой вариант способа отличается от первого тем, что в качестве растворителя используют низшие н-алканы, или их смеси, или другие низкокипящие растворители. 2 с. и 8 з.п. ф-лы, 4 табл.

1. Способ отделения полимерной изоляции от металлической жилы электрического провода, заключающийся в том, что электрический провод помещают в растворитель или его пары, в качестве растворителя используют высшие н-алканы, или их смеси, или другие высококипящие растворители, имеющие температуру кипения более 150°С, нагревают растворитель до температуры, при которой полимерная изоляция растворяется, и выдерживают при этой температуре в течение времени, необходимого для отделения полимерной изоляции от металлической жилы, после чего металлическую жилу вынимают из раствора полимера, раствор охлаждают, выделенный в виде осадка полимер отфильтровывают и сушат в вакууме или при атмосферном давлении.2. Способ отделения полимерной изоляции по п.1, отличающийся тем, что в изоляциях, состоящих из нескольких оболочек, и/или изоляциях, содержащих различные компоненты, нагревание растворителя осуществляют ступенчато, сначала до температуры, при которой оболочка и/или компонента полимерной изоляции с наименьшей температурой растворения растворяется, и выдерживают при этой температуре в течение времени, необходимого для отделения этой оболочки и/или компоненты от металлической жилы, после растворения оболочки и/или компоненты, имеющей наименьшую температуру растворения, растворитель заменяют на свежий или другой, затем продолжают нагрев до температуры растворения оболочки и/или компоненты полимерной изоляции, имеющей более высокую температуру растворения, и выдерживают при этой температуре в течение времени, необходимого для отделения этой оболочки и/или компоненты от металлической жилы, замененный раствор охлаждают и выделяют растворенную оболочку и/или компоненту.3. Способ отделения полимерной изоляции по п.2, отличающийся тем, что электрические провода предварительно разрезают на короткие отрезки длиной от 2 до 5 см.4. Способ отделения полимерной изоляции по п.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что нагрев осуществляют в атмосфере углекислого газа или водяного пара.5. Способ отделения полимерной изоляции по п.1, или 2, или 4, отличающийся тем, что электрические провода предварительно спрессовывают в брикет-заготовку.6. Способ отделения полимерной изоляции от металлической жилы электрического провода, заключающийся в том, что электрический провод помещают в растворитель или его пары, в качестве растворителя используют низшие н-алканы, или их смеси, или другие низкокипящие растворители, нагревают растворитель до температуры, при которой полимерная изоляция растворяется, причем нагревание растворителя с помещенным в него или его парах электрическим проводом проводят при повышенном давлении, выдерживают при этой температуре в течение времени, необходимого для отделения полимерной изоляции от металлической жилы, после чего металлическую жилу вынимают из раствора полимера, раствор охлаждают, выделенный в виде осадка полимер отфильтровывают и сушат в вакууме или при атмосферном давлении.7. Способ отделения полимерной изоляции по п.6, отличающийся тем, что в изоляциях, состоящих из нескольких оболочек, и/или изоляциях, содержащих различные компоненты, нагревание растворителя осуществляют ступенчато, сначала до температуры, при которой оболочка и/или компонента полимерной изоляции с наименьшей температурой растворения растворяется, и выдерживают при этой температуре в течение времени, необходимого для отделения этой оболочки и/или компоненты от металлической жилы, после растворения оболочки и/или компоненты, имеющей наименьшую температуру растворения, растворитель заменяют на свежий или другой, затем продолжают нагревание до температуры растворения оболочки и/или компоненты полимерной изоляции, имеющей более высокую температуру растворения, и выдерживают при этой температуре в течение времени, необходимого для отделения этой оболочки и/или компоненты от металлической жилы, замененный раствор охлаждают и выделяют растворенную оболочку и/или компоненту.8. Способ отделения полимерной изоляции по п.7, отличающийся тем, что электрические провода предварительно разрезают на короткие отрезки длиной от 2 до 5 см.9. Способ отделения полимерной изоляции по п.6, или 7, или 8, отличающийся тем, что нагрев осуществляют в атмосфере углекислого газа или водяного пара.10. Способ отделения полимерной изоляции по п.6, или 7, или 9, отличающийся тем, что электрические провода предварительно спрессовывают в брикет-заготовку.