專利名稱：利用廢舊塑料防治風(fēng)沙害的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)沙害的防治方法，特別是涉及一種工程(機械)防治方法。
需先說明的是，本說明書所指的風(fēng)沙害，以這一領(lǐng)域較為公認(rèn)的概念，是指風(fēng)沙流吹經(jīng)地表及地表構(gòu)筑物時所產(chǎn)生的吹蝕、磨蝕、搬運及堆積作用。按照這一概念，本說明書所指的風(fēng)沙害，既包括風(fēng)積作用產(chǎn)生的沙害，同時也包括風(fēng)蝕作用產(chǎn)生的沙害，如包括耕地地表及草原地表在內(nèi)的地表風(fēng)蝕等。
目前，從學(xué)術(shù)與工程界較為認(rèn)可的分類方法來看，風(fēng)沙害的防治方法一般可分為三大類工程防治方法(也有學(xué)者稱其為機械防治方法)、化學(xué)防治方法、生物防治方法。但在一個地區(qū)進(jìn)行風(fēng)沙害防治時，并不是只使用其中的一種方法，而是常常有所配合地使用兩種或兩種以上的方法，例如在一些水土條件相對較好的沙漠地區(qū)，即使風(fēng)沙害的防治以生物防治方法為主，也經(jīng)常配合以工程防治方法，以保證在固沙植物的生長初期沙質(zhì)地表的穩(wěn)定，防止固沙植物的幼苗被風(fēng)沙掩埋，從而為固沙植物的生長提供必要的立地條件等。
所謂工程(機械)防治方法，就是利用柴草、樹枝、砂礫、粘土等材料設(shè)置障礙或覆蓋沙面，從而對沙質(zhì)地表或風(fēng)沙流產(chǎn)生固沙、阻沙、輸沙、導(dǎo)沙作用的各種措施或這些措施的綜合運用。一般來講，覆蓋沙面的工程(機械)防治方法現(xiàn)在已很少再采用；工程(機械)防治方法中較為常見的還是在設(shè)置障礙方面，其中較為普遍的應(yīng)用形式有高立式沙障與矮立式沙障等。
所謂高立式沙障，亦稱阻沙沙障，或防沙柵欄，常布設(shè)在固沙帶外圍，露出沙面的高度一般在0.6m～2.0m間，主要作用為阻擋固沙帶外側(cè)的來沙，有時也兼有導(dǎo)沙的功能。其制作材料多種多樣，一般采用有一定強度的高桿植物，如蘆葦、灌木枝條、玉米桿、高梁桿與活的灌木等；還有用竹片、木條、木板、植物桿枝編成的笆塊、石砌或土砌的擋沙墻、鐵道枕木、塑料板、尼龍網(wǎng)等；國外還有用金屬板、水泥瓦楞板、磚墻、塑料格網(wǎng)的等；此外植物固沙帶外側(cè)的灌木覆蓋度達(dá)到一定水平后，也為阻沙沙障，即生物沙障。
所謂矮立式沙障，亦稱半隱藏式沙障，實際上是一種高度較低(露出沙面的高度一般在0.05m～0.6m間)且以一定形式或形狀較為均勻地布設(shè)在固沙帶中的沙障，主要作用為固定固沙帶中的沙，有時也兼有阻沙的功能。矮立式沙障的種類很多，其中較常見的有格狀半隱蔽式沙障(俗稱草方格)和行列半隱蔽式沙障(俗稱條帶狀沙障)。因其對制作材料的要求更低，故除了可用與高立式沙障相同的材料制作外，還可用麥草、稻草、芨芨草、粘性土、砂礫、鹽殼等來制作。
過去，本著“因地制宜、就近取材”的原則，工程防治方法所采用的材料多為柴草類，由此引出的問題可從《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ033-95)的條文說明第9.5.7條中較清楚地反映出來。后者的有關(guān)論述如下路側(cè)沙害防治措施很多，可以歸納為固沙、阻沙、輸沙、導(dǎo)沙四種類型。格狀沙障，兼具固、阻功能。其作用是增加地面的粗糙度，因而加大了對近地面氣流的阻力，從而降低地面風(fēng)速，此外還可以截留降水，提高沙層含水率，實踐證明是一種有效措施，也是目前常用的一種沙障類型。但格狀沙障使用期短，是一種臨時措施，同時葦草等是風(fēng)沙地區(qū)寶貴的植物資料，已受環(huán)境保護(hù)部門關(guān)注，因而草方格的運用受到了限制。目前，有關(guān)科研單位正在研制試用塑料方格，以取代草方格。
上述文字表明，目前有人在研制與試用以塑料為制作材料的工程防治方法，但到目前為止，尚未見其大規(guī)模推廣應(yīng)用。究其原因，可能與相應(yīng)的研究工作開展力度不大，以及相對來說塑料制品的成本過高等因素有關(guān)。
正因為如此，在2001年6月26日《中國交通報》上發(fā)布的交通部西部建設(shè)科技項目招標(biāo)公告上，招標(biāo)的項目中有一項為《土工合成材料固沙技術(shù)研究》，具體要求是通過研究和篩選，提出適合于高溫干旱氣候條件下的土工合成材料、固沙專用土工合成材料的結(jié)構(gòu)形式、工程應(yīng)用、鋪設(shè)技術(shù)(工藝)以及質(zhì)量控制與檢測方法，并對利用土工合成材料進(jìn)行生物防護(hù)做深入的探索。
參照《公路土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(JTJ/T019-98)第2.1.1條，土工合成材料的定義為以人工合成的聚合物為原料制成的各種類型產(chǎn)品，是巖土工程中應(yīng)用的合成材料的總稱；可置于巖土或其它工程結(jié)構(gòu)內(nèi)部、表面或各結(jié)構(gòu)層之間，具有加強、保護(hù)巖土或其它結(jié)構(gòu)功能的一種新型工程材料。而在此規(guī)范的條文說明第2.1.1條及表2.1.1(土工合成材料分類)中，清楚地顯示這樣的土工合成材料并沒有明確地將廢舊塑料也包括在內(nèi)。
綜上所述，可以看出，在風(fēng)沙害的防治方法，特別是工程防治方法中，尚還沒有以廢舊塑料作為其主要的制作材料的。
本發(fā)明以廢舊塑料為材料，通過加工，并在加工過程中適當(dāng)?shù)靥砑右恍┲鷦?、填料、改性劑等，制作出各種可用于工程(機械)防治的型材，并用于風(fēng)沙害的防治；在這樣的型材中，材料來源于廢舊塑料的在每件制品中所占的體積比在50％以上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題較為綜合地表現(xiàn)在以下幾個方面①以柴草類、土石類等材料的工程(機械)防治方法，如用這些材料經(jīng)過簡單加工而制成高立式沙障與矮立式沙障等，雖因其材料成本很低，使得其最終的建設(shè)成本也較低，卻也存在著材料用量較大，勞動強度較高(幾乎所有的工序都得在條件惡劣的沙漠中靠人工進(jìn)行)，施工速度較慢(在沙漠中施工時，因受各種保證措施的限制，一般不可能有一次性的較多的人力投入)，施工質(zhì)量難以得到保證(如制作蘆葦防沙柵欄時，以人工制作的方法很難保證其既具有一定的孔隙度，且孔隙的大小、分布等又一致均勻)，防護(hù)時效較短、維護(hù)困難且維護(hù)費用較高(如蘆葦方格是以松散狀的蘆葦制成的，沙埋后很難將一個個蘆葦從沙堆里拔起，一般只能重建，而很少再重復(fù)利用)，并且還有可能因材料的大量取用而對材料產(chǎn)地的環(huán)境問題產(chǎn)生不利影響等不足。
②以塑料及土工合成材料為材料，用于風(fēng)沙害的工程(機械)防治，如用這些材料制作高立式沙障與矮立式沙障等，雖然能較為有效地克服上述方法①之諸多不足，卻因材料本身的成本很高(多為柴草類或土石類材料價格的十?dāng)?shù)倍，甚至上百倍)，最終導(dǎo)致使用這種方法的成本會很高(經(jīng)測算，約為方法①的七倍以上)，經(jīng)濟上難以承受。這也是這種方法至今難以大規(guī)模推廣，難以替代上述方法①的根本原因所在。
③上述①、②之外的其他方法，如制作材料為竹片、木條、木板、植物桿枝編成的笆塊、石砌或土砌的擋沙墻、鐵道枕木、金屬板、水泥瓦楞板、磚墻等的，因存在與①或②相似的，卻更為明顯的不足，如材料用量更大，或材料成本更高，或材料供應(yīng)困難，或制作工序更為復(fù)雜，或重復(fù)利用的可能性更低等，故多作為臨時性的應(yīng)急措施或僅在局部地域應(yīng)用。
本發(fā)明以廢舊塑料為材料，通過在工廠里機械加工，并在加工過程中適當(dāng)?shù)靥砑右恍┲鷦?、填料、改性劑等，制作出有一定?guī)格的、符合工程(機械)防治方法需要的型材(在這樣的型材中，材料來源于廢舊塑料的在每件制品中所占的體積比在50％以上)，再在野外用此型材設(shè)置防沙工程，如高立式沙障與矮立式沙障等。這樣，一方面能發(fā)揮塑料材料的許多優(yōu)點，如材質(zhì)較輕，由機械加工的型材不僅質(zhì)量易于控制，還可大大地減少在野外的施工工序，再加上沙理后的型材易拔起等，施工與維護(hù)都很方便，因而可較為有效地克服上述方法①的諸多不足；另一方面，由于廢舊塑料的回收價格很低，即使其加工成本可能相對要高些，卻因加工成本在塑料制品中所占的比例不大，其制成品的價格(經(jīng)測算，其成本約為方法①的2～5倍)，仍要遠(yuǎn)低于由塑料或土工合成材料制成的相應(yīng)的制成品的價格，因而可較為有效地克服上述方法②的價格過高之不足。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是先收集廢舊塑料，進(jìn)行清洗、干燥，鑒別分揀，再將分揀出的熱塑性塑料，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺類等，熔融再生；熔融再生時，應(yīng)適當(dāng)?shù)靥砑右恍┲鷦⑻盍霞案男詣?，如抗氧劑、穩(wěn)定劑、紫外線吸收劑、碳酸鈣、玻璃纖維等，以提高制成品適應(yīng)沙漠惡劣環(huán)境的能力，并延長其使用壽命；然后，再以此熔融再生的塑料，通過機械加工，制成有一定規(guī)格、符合工程防治方法需要的型材，如有一定規(guī)格的片材或板材等；再將此型材運至野外現(xiàn)場，在現(xiàn)場用此型材按照現(xiàn)已有的各種方法設(shè)置防沙工程，如高立式沙障與矮立式沙障等，從而達(dá)到風(fēng)沙害的工程(機械)防治目的。
需要說明的是，在進(jìn)行分揀時，既可將上述某一塑料品種，如聚乙烯，或聚丙烯，或聚氯乙烯，或聚苯乙烯，或聚酰胺類等，一個個地分揀，然后再單獨地熔融再生及加工，加工出的制品單件是以某一種塑料為材料的；也可在分揀時，將熱分解溫度高于熔融溫度的塑料，如聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯，聚酰胺類等仍混合在一起，然后在熔融再生時，在加熱過程中由低到高控制不同的溫度擋次，如160℃～180，180℃～200℃，200℃～220℃，220℃～240℃，240℃～260℃，260℃～280℃，280℃～300℃等，在此升溫過程中，只要有塑料熔融了，就將此熔融的塑料取出，進(jìn)入下一道機械加工工序，由此加工出的制品單件在構(gòu)成材料上將有可能為幾種塑料的混合物——雖然如此，卻因工程防治方法對材料的強度要求等不高，因而在其使用品質(zhì)上并不會有較大的影響，反而會因制作工序的簡化而進(jìn)一步降低成本。
此外，還需說明的是，工程(機械)防治方法對其所用的制品，除對其強度、耐磨性及韌性等有一定要求外，對制品的雜質(zhì)含量、加工精度等的要求并不高，因而在廢舊塑料的清洗及制品的成型過程中可適當(dāng)?shù)亟档鸵?，例如不一定非要清洗得很干凈，在壓制成型過程中可適當(dāng)?shù)販p少其保壓冷卻時間，在使用各種助劑時可選擇價格較低的或純度不高的，在進(jìn)行改性時可利用一些同樣取自于廢舊物質(zhì)中的玻璃纖維、石墨及金屬粉等，這樣也可使其成本進(jìn)一步降低。
本發(fā)明的有益效果表現(xiàn)在以下幾個方面A.較為有效地克服了以柴草類、土石類等為工程防治材料(上述方法①)的諸多不足。
B.較為有效地克服了以塑料及土工合成材料為工程防治材料(上述方法②)所導(dǎo)致的成本過高，因而難以大規(guī)模推廣應(yīng)用的不足。
C.依據(jù)防沙工程措施對其材料性能的需要，充分地利用了廢舊塑料的材料性能，有效地克服了以塑料或土工合成材料為材料時所導(dǎo)致的功能上的浪費?？偟膩碚f，防沙工程措施對其材料的強度要求很低，不然的話，也就不可能用麥草、蘆葦之類的材料來制作。但防沙工程措施對其材料的耐磨性及韌性等方面還是有一定的要求，為滿足此要求，以塑料或土工合成材料為材料的制成品必須保證有一定的厚度，而滿足有此厚度的塑料或土工合成材料的制品，卻在強度上大大超過的要求(經(jīng)測算，至少在十倍以上)，從而造成了功能上的浪費。而以廢舊塑料為材料的制成品，其耐磨性及韌性的變化不大，雖然其強度要低于以塑料或土工合成材料為材料制作的同規(guī)格的制成品，但仍高于防沙工程措施對其材料的強度要求(經(jīng)測算，約為其兩倍以上)。
D.可以克服人們在此技術(shù)領(lǐng)域里長期存在的某些認(rèn)識上的偏見。這些偏見中最為明顯的，就是在以工程(機械)方法進(jìn)行風(fēng)沙害防治時，經(jīng)常采用的所謂的“就近取材”的原則。這一原則的產(chǎn)生，在于過去的人們因受各種條件的限制，只能在工程點附近取用柴草或土石等，才能將防護(hù)費用有效地降低。后來雖然試用的塑料及土工合成材料，卻因成本過高(經(jīng)測算，其最低約為前者，即方法①的七倍)，這一原則至今并未動搖。而利用廢舊塑料為材料則可使其成本大大降低(降低后的成本，經(jīng)測算，最低可為前者，即方法①的二倍)，再加上其可多次重復(fù)利用，則其使用成本甚至?xí)陀诜椒á伲蚨兄谌藗兏淖儗Υ藛栴}的認(rèn)識。
E.以害治害，保護(hù)環(huán)境。廢舊塑料是一種有害的“白色污染”，這是眾所共知的。利用廢舊塑料防治風(fēng)沙害，不僅以害治害，變害為利，而且還為“白色污染”的治理提供了一條較為現(xiàn)實的途徑。這不僅有利于保護(hù)風(fēng)沙地區(qū)環(huán)境，也有利于城市“白色污染”的治理，因而有其積極的意義。
參照下面的例子對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明范圍并不限于這些例子。
例1收集廢舊塑料，切成小塊，洗凈烘干，用密度分選法分選出聚乙烯，加入15％的碳酸鈣，0.2％的GW-540穩(wěn)定劑，0.2％的UV-531紫外線吸收劑，3％的鉛系穩(wěn)定劑，適量的炭黑，在180℃～240℃下熔融造粒，然后擠出成厚度為2mm的板材，再沖切成長1m、寬0.3m的板。該板即為矮立式沙障的制成品。將多個這樣的制成品運至野外現(xiàn)場，在需要設(shè)置矮立式沙障的地方先將第一個制成品單件埋入沙中，埋入深度為0.1m，剩余的0.2m露出沙表并直立；然后以同樣的方法埋設(shè)其他的制成品單件，使其在沙表面上呈直線狀延伸，直線方向為其設(shè)計要求的方向，一條線段設(shè)置完后再設(shè)置其他線段，不同線段間的間距為1m；與此同時，也以此方法沿與上述線段垂直方向設(shè)置垂直方向的線段；等到兩個方向的線段均設(shè)置完畢后，即構(gòu)成1m×1m的矮立式沙障(為矮立式沙障中的格狀沙障，也即固沙方格)。
例2用洗凈烘干的廢舊農(nóng)膜小塊，加入20％的碳酸鈣，0.2％的GW-540穩(wěn)定劑，0.2％的UV-531紫外線吸收劑，3％的鉛系穩(wěn)定劑，適量的炭黑，在70℃～130℃下高速捏合；然后造粒，擠出成厚度為2mm的板材，再沖切成1m長、0.3m寬的板。該板即為矮立式沙障的制成品。將多個這樣的制成品運至野外現(xiàn)場，在需要設(shè)置矮立式沙障的地方先將第一個制成品單件埋入沙中，埋入深度為0.1m，剩余的0.2m露出沙表并直立；然后以同樣的方法埋設(shè)其他的制成品，使其在沙表面上呈直線狀延伸，直線方向為其設(shè)計要求的方向，一條線段設(shè)置完后再設(shè)置其他線段，不同的線段間的間距為1m，即構(gòu)成間距為1m的矮立式沙障(為矮立式沙障中的條帶式沙障)。
例3收集廢舊塑料，用機器切成小塊，洗凈烘干，用密度分選法分選出聚丙烯，再加入25％的碳酸鈣，0.2％的GW-540穩(wěn)定劑，0.2％的UV-531紫外線吸收劑，3％的鉛系穩(wěn)定劑，適量的炭黑，適量的玻璃纖維，在180℃～260℃下熔融再生，然后壓制出厚度為6mm的板材，再裁切成長1.7m、寬0.5m寬的板。該板即為高立式沙障的制成品。將多個這樣的制成品運至野外現(xiàn)場，在需要設(shè)置高立式沙障的地方將其豎向埋入沙中，埋入深度為0.6m，剩余的1.1m露出沙表并直立；然后以同樣的方法埋設(shè)其他的制成品，使其在沙表面上呈線狀延伸，延伸方向為設(shè)計所要求的方向，即構(gòu)成高立式沙障。
上述例子的目的僅是為了透徹地理解本發(fā)明，不應(yīng)該從中得出任何不必要的限制，因為對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，在本發(fā)明范圍內(nèi)的改動是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)沙害的工程(機械)防治方法，在沙質(zhì)地表上設(shè)置障礙或覆蓋沙質(zhì)地表，其特征是以廢舊熱塑性塑料為主要的制作材料，每件制品中材料來源于廢舊塑料的所占體積比在50％以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)沙害的工程(機械)防治方法，其中包括高立式沙障。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)沙害的工程(機械)防治方法，其中包括矮立式沙障。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的矮立式沙障，其中包括格狀沙障(俗稱草方格)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)沙害的工程(機械)防治方法，其中廢舊熱塑性塑料包括聚乙烯。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)沙害的工程(機械)防治方法，其中廢舊熱塑性塑料包括聚丙烯。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)沙害的工程(機械)防治方法，其中廢舊熱塑性塑料包括聚氯乙烯。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)沙害的工程(機械)防治方法，其中廢舊熱塑性塑料包括聚苯乙烯。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)沙害的工程(機械)防治方法，其中廢舊熱塑性塑料包括聚酰胺類。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)沙害的工程(機械)防治方法，其中廢舊熱塑性塑料包括熱分解溫度高于熔融溫度的塑料的混合物。
全文摘要
一種風(fēng)沙害的工程(機械)防治方法,它是以廢舊熱塑性塑料為制作材料的。以這種方法制作的高立式沙障與矮立式沙障等,不僅質(zhì)量易于控制,施工與維護(hù)方便,沙埋后易于拔起,而且其成本也較低。此外,運用這種方法,還能以害治害,這不僅對風(fēng)沙地區(qū)的環(huán)境保護(hù),而且對城市“白色污染”的治理,都是有益的。
文檔編號B29D7/00GK1360114SQ0210211
公開日2002年7月24日 申請日期2002年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月13日
發(fā)明者李功業(yè) 申請人:李功業(yè)