Oprema za sekundarnu preradu polimera. Tehnologija prerade polimera. Tehnološki procesi reciklaže PA otpada

UVOD

Molekuli polimera su opsežna klasa jedinjenja, čije su glavne prepoznatljive karakteristike visoka molekularna težina i visoka konformaciona fleksibilnost lanca. Može se sa sigurnošću reći da su sva karakteristična svojstva ovakvih molekula, kao i mogućnosti njihove primjene povezane s ovim svojstvima, posljedica navedenih osobina.

U našem urbanizovanom svetu koji se brzo razvija, potražnja za polimernim materijalima je dramatično porasla. Teško je zamisliti punopravni rad tvornica, elektrana, kotlarnica, obrazovnih ustanova, električnih kućanskih aparata koji nas okružuju kod kuće i na poslu, modernih kompjutera, automobila i još mnogo toga bez upotrebe ovih materijala. Bilo da želimo da napravimo igračku ili da napravimo svemirski brod - u oba slučaja, polimeri su neizostavni. Ali kako se polimeru može dati željeni oblik i izgled? Da bismo odgovorili na ovo pitanje, razmotrimo još jedan aspekt tehnologije polimera, odnosno njihovu preradu, koja je predmet ovog rada.

U širem smislu, prerada polimera se može posmatrati kao vrsta inženjerske specijalnosti uključene u transformaciju sirovih polimernih materijala u potrebne krajnje proizvode. Većina metoda koje se trenutno koriste u tehnologiji obrade polimera su modificirani analozi metoda koje se koriste u keramičkoj i metaloprerađivačkoj industriji. Zaista, moramo razumjeti detalje obrade polimera kako bismo zamijenili uobičajene tradicionalne materijale drugim materijalima s poboljšanim svojstvima i izgledom.

Prije otprilike 50 godina postojao je vrlo ograničen broj procesa za preradu polimera u gotove proizvode. Trenutno postoji mnogo procesa i metoda, a glavni su kalandriranje, livenje, direktna kompresija, brizganje, ekstruzija, puhanje, hladno oblikovanje, termoformiranje, pjenjenje, armiranje, oblikovanje taline, suho i mokro oblikovanje. Posljednje tri metode koriste se za proizvodnju vlakana od materijala koji formiraju vlakna, a ostali se koriste za preradu plastičnih i elastomernih materijala u industrijske proizvode. U narednim odeljcima pokušao sam da dam opšti pregled ovih važnih procesa. Za detaljniji uvod u ove i druge procese kao što su premazivanje potapanjem, premazivanje s vrtložnim fluidiziranim slojem, elektronsko i termičko zaptivanje i zavarivanje, pogledajte posebne udžbenike za obradu polimera. Takođe izvan obima ovog sažetka su pitanja vezana za premaze i ljepila.

Prije nego što prijeđemo direktno na razmatranje metoda i metoda za preradu polimera u gotove proizvode, potrebno je saznati: šta su polimeri, šta su i gdje se mogu koristiti, tj. koji se krajnji proizvodi mogu dobiti od polimera? Uloga polimera je veoma velika i moramo razumeti potrebu za njihovom preradom.

1. POLIMERI I POLIMERNI MATERIJALI

1.1 OPĆE KARAKTERISTIKE I KLASIFIKACIJA

Polimer je organska supstanca čije su dugačke molekule građene od istih jedinica koje se ponavljaju - monomera. Po poreklu, polimeri se dele u tri grupe.

Prirodno nastaju kao rezultat vitalne aktivnosti biljaka i životinja i nalaze se u drvu, vuni i koži. To su proteini, celuloza, skrob, šelak, lignin, lateks.

Obično su prirodni polimeri podvrgnuti izolaciji, pročišćavanju, modifikaciji, pri čemu struktura glavnih lanaca ostaje nepromijenjena. Proizvodi ove prerade su vještački polimeri. Primjeri su prirodna guma, napravljena od lateksa, celuloida, koja je nitroceluloza plastificirana kamforom radi povećanja elastičnosti.

Prirodni i umjetni polimeri odigrali su veliku ulogu u modernoj tehnologiji, au nekim područjima su nezamjenjivi do danas, na primjer, u industriji celuloze i papira. Međutim, došlo je do naglog povećanja proizvodnje i potrošnje organskih materijala zbog sintetički polimeri - materijali dobiveni sintezom od tvari male molekularne težine i nemaju analoga u prirodi. Razvoj hemijske tehnologije makromolekularnih supstanci sastavni je i suštinski deo savremene naučne i tehnološke revolucije . Nijedna grana tehnologije, posebno nova, ne može bez polimera. Prema hemijskoj strukturi, polimeri se dijele na linearne, razgranate, mrežaste i prostorne.

molekule linearno polimeri su hemijski inertni jedni u odnosu na druge i međusobno su povezani samo van der Waalsovim silama. Kada se zagreju, viskoznost takvih polimera opada i oni su u stanju da se reverzibilno transformišu prvo u visoko elastično, a zatim u viskozno tečno stanje (slika 1).

Fig.1.Šematski dijagram viskoznosti termoplastičnih polimera u zavisnosti od temperature: T 1 - temperatura prijelaza iz staklastog u visokoelastično stanje, T 2 - temperatura prijelaza iz visoko elastičnog u viskozno stanje.

Budući da je jedini učinak zagrijavanja promjena plastičnosti, linearni polimeri se nazivaju termoplastični. Ne treba misliti da izraz "linearni" znači ravne, naprotiv, oni su više karakteristični za nazubljenu ili spiralnu konfiguraciju, koja takvim polimerima daje mehaničku čvrstoću.

Termoplastični polimeri se ne mogu samo otopiti, već i otopiti, jer se van der Waalsove veze lako kidaju pod djelovanjem reagensa.

razgranat(kalemljeni) polimeri su jači od linearnih. Kontrolirano grananje lanca jedna je od glavnih industrijskih metoda za modificiranje svojstava termoplastičnih polimera.

mrežasta struktura karakterizira činjenica da su lanci međusobno povezani, a to uvelike ograničava kretanje i dovodi do promjene kako mehaničkih tako i hemijskih svojstava. Obična guma je mekana, ali kada se vulkanizira sumporom, formiraju se kovalentne veze tipa S-0, a čvrstoća se povećava. Polimer može dobiti mrežnu strukturu i spontano, na primjer, pod djelovanjem svjetlosti i kisika, dolazi do starenja uz gubitak elastičnosti i performansi. Konačno, ako molekuli polimera sadrže reaktivne grupe, onda kada se zagriju, oni su povezani mnogim jakim unakrsnim vezama, ispada da je polimer umrežen, tj. prostorna struktura. Dakle, zagrijavanje izaziva reakcije koje dramatično i nepovratno mijenjaju svojstva materijala, koji dobiva čvrstoću i visok viskozitet, postaje netopiv i netopiv. Zbog visoke reaktivnosti molekula, koja se manifestuje porastom temperature, takvi polimeri se nazivaju termoreaktivna.

Reakcijom se dobivaju termoplastični polimeri polimerizacija, teče prema šemi pmm str(Sl. 2), gdje M - molekul monomera, M str- makromolekula koja se sastoji od monomernih jedinica, P - stepen polimerizacije.

Tokom lančane polimerizacije, molekulska težina raste gotovo trenutno, međuprodukti su nestabilni, reakcija je osjetljiva na prisustvo nečistoća i, po pravilu, zahtijeva visoke pritiske. Nije iznenađujuće da je takav proces nemoguć u prirodnim uvjetima, a svi prirodni polimeri nastali su na drugačiji način. Moderna hemija stvorila je novi alat - reakciju polimerizacije, i zahvaljujući njemu veliku klasu termoplastičnih polimera. Reakcija polimerizacije se ostvaruje samo u složenoj opremi specijalizovanih industrija, a potrošač dobija termoplastične polimere u gotovom obliku.

Reaktivne molekule termoreaktivnih polimera mogu se formirati na jednostavniji i prirodniji način - postepeno od monomera do dimera, zatim do trimera, tetramera itd. Takva kombinacija monomera, njihova "kondenzacija", naziva se reakcija polikondenzacija; ne zahteva visoku čistoću ili pritiske, ali je praćen promenom hemijskog sastava, a često i oslobađanjem nusproizvoda (obično vodene pare) (slika 2). Ova reakcija se dešava u prirodi; može se lako izvesti uz samo malo grijanja u najjednostavnijim uvjetima, čak i kod kuće. Ovakva visoka proizvodnost termoreaktivnih polimera pruža široke mogućnosti za proizvodnju različitih proizvoda u nehemijskim preduzećima, uključujući radio postrojenja.

Bez obzira na vrstu i sastav polaznih materijala i metode proizvodnje, materijali na bazi polimera mogu se klasificirati na sljedeće: plastike, plastike ojačane vlaknima, laminati, folije, premazi, ljepila. Neću se posebno fokusirati na sve ove proizvode, govoriću samo o onima koji se najčešće koriste. Potrebno je pokazati kolika je potreba za polimernim materijalima u današnje vrijeme, a samim tim i važnost njihove prerade. Inače bi problem bio jednostavno neosnovan.

1.2 PLASTIKE

Riječ "plastika" dolazi iz grčkog jezika i odnosi se na materijal koji se može presovati ili oblikovati u bilo koji oblik koji odaberete. Prema ovoj etimologiji, čak bi se i glina mogla nazvati plastikom, ali u stvarnosti se samo proizvodi napravljeni od sintetičkih materijala nazivaju plastikom. Američko društvo za ispitivanje i materijale definira šta je plastika na sljedeći način: "je bilo koji član širokog spektra materijala, potpuno ili djelomično organskog sastava, koji se može oblikovati u željeni oblik primjenom temperature i/ili pritiska."

Poznate su stotine plastičnih masa. U tabeli. 1 prikazuje njihove glavne tipove i prikazuje pojedinačne predstavnike svake od vrsta. Treba napomenuti da trenutno ne postoji jedinstven način da se opiše cjelokupna raznolikost plastike zbog njihovog velikog broja.

Tabela 1. Glavne vrste plastike

Tip	Tipični predstavnici	Tip	Tipični predstavnici
Akrilna plastika Aminoplastika	Polimetilmetakrilat (PMMA) Poliakrilonitril (PAN) Urea-formaldehidna smola Melaminsko-formaldehidna smola	poliesteri	Nezasićene poliesterske smole Polietil tereftalat (PET) Polietil snadipat
Celuloza	Etilceluloza Celuloza acetat Celuloza nitrat	Poliolefini Stirenske plastike	Polietilen (PE) Polipropilen (PP) Polistiren (PS)
Epoksidne smole	Epoksidne smole	Kopolimer stirena sa akrilonitrilom
Fluoroplastika	Politetrafluoroetilen (PTFE) Poliviniliden fluorid	Kopolimer akrilonitrila sa stirenom i butadienom (ABS)
Fenoplasti	Fenol-formaldehidna smola Fenol-furfuralna smola	Vinil plastike	Polivinil hlorid (PVC) Polivinil butiral
Poliamidna plastika (najloni)	Polikaprolaktam (PA-6) Poliheksam etilenadipamid (PA-6,6)	Kopolimer vinil klorida i vinil acetata

Prvi termoplast koji je našao široku primjenu bio je celuloid, umjetni polimer dobiven preradom prirodne celuloze. Imao je veliku ulogu u tehnici, posebno u bioskopu, ali zbog izuzetne opasnosti od požara (po sastavu celuloza je veoma bliska bezdimnom barutu) već sredinom 20. veka. njegova proizvodnja je pala skoro na nulu.

Razvoj elektronike, telefonskih komunikacija, radija hitno je zahtijevao stvaranje novih električnih izolacijskih materijala s dobrim strukturalnim i tehnološkim svojstvima. Tako su se pojavili umjetni polimeri, napravljeni na bazi iste celuloze, nazvani po prvim slovima područja primjene, etrol. Trenutno, samo 2...3% svjetske proizvodnje polimera čine celulozna plastika, dok je oko 75% sintetičkih termoplasta, pri čemu 90% otpada na samo tri: polistiren, polietilen, polivinil hlorid.

Ekspandirajući polistiren, na primjer, široko se koristi kao građevinski materijal za toplinsku i zvučnu izolaciju. U radioelektronici se koristi za zaptivanje proizvoda kada je potrebno osigurati minimalno mehaničko naprezanje, stvoriti privremenu izolaciju od utjecaja topline koju emituju drugi elementi ili niske temperature i eliminirati njihov utjecaj na električna svojstva, dakle, u brodskim i mikrovalna - oprema.

1.3 ELASTOMERI

Elastomeri se obično nazivaju gumama. Baloni, potplati za cipele, gume, hirurške rukavice, baštenska creva su tipični primeri proizvoda od elastomera. Klasičan primjer elastomera je prirodna guma.

Makromolekula gume ima spiralnu strukturu sa periodom identiteta od 0,913 nm i sadrži više od 1000 ostataka izoprena. Struktura gumene makromolekule obezbeđuje njenu visoku elastičnost - najvažnije tehničko svojstvo. Guma ima nevjerovatnu sposobnost reverzibilnog istezanja do 900% svoje prvobitne dužine.

Raznovrsnost kaučuka je manje elastična gutaperča ili balata, sok nekih biljaka kaučuka koje rastu u Indiji i na Malajskom poluotoku. Za razliku od gume, molekul gutaperke je kraći i ima trans-1,4 strukturu sa periodom identiteta od 0,504 nm.

Izuzetan tehnički značaj prirodnog kaučuka, nedostatak ekonomski isplativih izvora u nizu zemalja, uključujući Sovjetski Savez, želja za materijalima koji su superiorniji u nizu svojstava (otpornost na ulje, otpornost na mraz, otpornost na habanje) prema prirodni kaučuk, potaknuo istraživanje proizvodnje sintetičke gume.

Trenutno je u upotrebi nekoliko sintetičkih elastomera. Tu spadaju polibutadieni, stiren-butadien, akrilonitril-butadien (nitrilna guma), poliizopren, polihloropren (neopren), etilen-propilen, izopren-izobutilen (butil guma), polifluorougljenik, poliuretanski kaučuk. Sirovina za proizvodnju sintetičke gume po metodi Lebedev je etil alkohol. Sada je razvijena proizvodnja butadiena iz butana katalitičkom dehidrogenacijom potonjeg.

Naučnici su bili uspješni i danas se više od jedne trećine gume proizvedene u svijetu proizvodi od sintetičke gume. Guma i guma daju ogroman doprinos tehnološkom napretku prošlog veka. Prisjetimo se, na primjer, gumenih čizama i raznih izolacijskih materijala, pa će nam postati jasna uloga gume u najvažnijim granama privrede. Više od polovine svjetske proizvodnje elastomera troši se na proizvodnju guma. Za proizvodnju guma za mali automobil potrebno je oko 20 kg gume, različitih klasa i marki, a za kiper skoro 1900 kg. Manji dio otpada na druge vrste gumenih proizvoda. Guma čini naš život lakšim.

1.4 VLAKNO

Svi smo upoznati sa prirodnim vlaknima kao što su pamuk, vuna, lan i svila. Poznajemo i sintetička vlakna od najlona, ​​poliestera, polipropilena i akrila. Glavna karakteristika vlakana je da je njihova dužina stotinama puta veća od prečnika. Ako su prirodna vlakna (osim svile) rezana vlakna, onda se sintetička mogu dobiti i u obliku kontinuiranih niti i u obliku rezanih vlakana.

Sa stanovišta potrošača, vlakna mogu biti tri vrste; svakodnevne potražnje, sigurno i industrijsko.

Svakodnevna vlakna nazivaju se vlakna koja se koriste za proizvodnju donjeg rublja i gornje odjeće. U ovu grupu spadaju vlakna za izradu donjeg rublja, čarapa, košulja, odijela itd. Ova vlakna moraju imati odgovarajuću čvrstoću i rastezljivost, mekoću, nezapaljivost, upijati vlagu i biti dobro obojena. Tipični predstavnici ove klase vlakana su pamuk, svila, vuna, najlon, poliesteri i akrilati.

Sigurna vlakna su vlakna koja se koriste za proizvodnju tepiha, zavjesa, presvlaka za stolice, draperija itd. Takva vlakna moraju biti čvrsta, čvrsta, izdržljiva i otporna na habanje. Sa stanovišta sigurnosti, za ova vlakna se postavljaju sljedeći zahtjevi: moraju se slabo zapaliti, ne širiti plamen i emitovati minimalnu količinu topline, dima i toksičnih plinova tokom sagorijevanja. Dodavanjem malih količina supstanci koje sadrže atome kao što su B, N, Si, P, C1, Br ili Sb svakodnevnim vlaknima, moguće ih je učiniti vatrootpornim i tako ih pretvoriti u sigurna vlakna. Uvođenje modificirajućih aditiva u vlakna smanjuje njihovu zapaljivost, smanjuje širenje plamena, ali ne dovodi do smanjenja oslobađanja otrovnih plinova i dima tokom sagorijevanja. Istraživanja su pokazala da se kao bezbedna vlakna mogu koristiti aromatični poliamidi, poliimidi, polibenzimidazoli i polioksidazoli.Međutim, prilikom sagorevanja ovih vlakana oslobađaju se toksični gasovi, jer njihovi molekuli sadrže atome azota.Aromatični poliesteri nemaju ovaj nedostatak.

Industrijska vlakna se koriste kao ojačavajući materijali u kompozitima. Ova vlakna se nazivaju i strukturna jer imaju visok modul, čvrstoću, otpornost na toplotu, krutost, izdržljivost. Strukturna vlakna se koriste za ojačavanje proizvoda kao što su krute i fleksibilne cijevi, cijevi i crijeva, kao i u kompozitnim strukturama koje se nazivaju vlaknasti materijali i koriste se u izgradnji brodova, automobila, zrakoplova, pa čak i zgrada. Ova klasa vlakana uključuje jednoosno orijentisana vlakna od aromatičnih poliamida i poliestera, ugljeničnih i silicijumskih vlakana.

2. RECIKLAŽA POLIMERA

2.1 SASTAVLJANJE

Polimeri u svom čistom obliku, dobijeni iz industrijskih postrojenja nakon njihove izolacije i pročišćavanja, nazivaju se "primarni" polimeri ili "primarne" smole. Sa izuzetkom nekih polimera kao što su polistiren, polietilen, polipropilen, gotovi polimeri općenito nisu pogodni za direktnu preradu. Djevičanski PVC, na primjer, je materijal nalik na rog i ne može se oblikovati bez prethodnog omekšavanja dodatkom plastifikatora. Slično tome, prirodna guma zahtijeva dodavanje vulkanizirajućeg agensa da bi se formirala prirodna guma. Većina polimera je zaštićena od termičke, oksidativne i fotodegradacije ugradnjom odgovarajućih stabilizatora u njih. Dodavanje boja i pigmenata polimeru prije oblikovanja omogućava dobivanje proizvoda široke palete boja. Da bi se smanjilo trenje i poboljšao protok polimera unutar opreme za obradu, većini polimera se dodaju maziva i pomoćna sredstva za obradu. Punila se obično dodaju polimeru kako bi im se dala posebna svojstva i smanjila cijena konačnog proizvoda.

Proces koji uključuje ugradnju sastojaka kao što su plastifikatori, sredstva za očvršćavanje, učvršćivači, stabilizatori, punila, boje, usporivači plamena i maziva u primarni polimer naziva se "kompaundiranje", a mješavine polimera sa ovim aditivima se nazivaju "jedinjenja".

Primarni plastični polimeri kao što su polistiren, polietilen, polimetil metakrilat i polivinil hlorid obično su u obliku slobodno tečeg finog praha. Fini prah ili tekući sastojci se miješaju sa praškastim djevičanskim polimerom pomoću planetarnih miksera, V-miksera, trakastih spiralnih miksera, Z-miksera ili kipera. Premještanje se može izvesti na sobnoj temperaturi ili na povišenoj temperaturi, koja bi, međutim, trebala biti znatno ispod temperature omekšavanja polimera. Tečni predpolimeri se miješaju pomoću jednostavnih miješalica velike brzine.

Primarni elastomerni polimeri, kao što su prirodna guma, stiren-butadien kaučuk ili nitrilna guma, proizvode se u obliku mrvica presovanih u debele ploče koje se nazivaju "bala". Obično se miješaju s vulkanizatorima, katalizatorima, punilima, antioksidansima i mazivima. Budući da elastomeri nisu slobodno tečući praškovi poput djevičanske plastike, ne mogu se miješati s gore navedenim sastojcima korištenjem metoda koje se koriste za devičansku plastiku. Miješanje primarnih plastičnih polimera sa ostalim komponentama smjese postiže se miješanjem, dok se dobivanje spoja primarnih elastomera podrazumijeva valjanje mrvica u plastične listove, a zatim unošenje potrebnih sastojaka u polimer. Mešanje elastomera se vrši ili u dvovaljnom mlinu za gumu ili u Banbury mešalici sa unutrašnjim mešanjem. Elastomeri u obliku lateksa ili tečnih smola niske molekularne težine mogu se miješati jednostavnim miješanjem uz pomoć brzih miješalica. U slučaju polimera koji formiraju vlakna, mešanje se ne vrši. Komponente kao što su maziva, stabilizatori i punila obično se direktno dodaju u polimernu talinu ili otopinu neposredno prije predenja pređe.

2.2 TEHNOLOGIJA OBRADE

Činjenica da se polimerni materijali koriste u širokom spektru oblika, kao što su šipke, cijevi, listovi, pjene, premazi ili ljepila, kao i lijevani proizvodi, implicira da postoje različiti načini prerade polimernih spojeva u krajnje proizvode. Većina polimernih proizvoda se dobiva ili kalupljenjem, ili preradom, ili lijevanjem tekućih polimera u kalup, nakon čega slijedi očvršćavanje ili umrežavanje. Vlakna se dobijaju tokom procesa predenja.

Proces oblikovanja može se uporediti, na primjer, sa vajanjem figure od gline, a proces obrade sa rezbarenjem iste figure od komadića sapuna. U procesu oblikovanja, smjesa u obliku praha, pahuljica ili granula se stavlja u kalup i podvrgava temperaturi i pritisku, što rezultira formiranjem konačnog proizvoda. Proces obrade proizvodi proizvode u jednostavnim oblicima kao što su listovi, šipke ili cijevi pomoću klamanja, štancanja, lijepljenja i zavarivanja.

Prije nego što pređemo na raspravu o različitim metodama obrade polimera, podsjetimo da polimerni materijali mogu biti termoplastični ili termoreaktivni (termoset). Nakon što su termoplastični materijali oblikovani pod toplinom i pritiskom, moraju se ohladiti ispod temperature omekšavanja polimera prije nego što se puste iz kalupa, inače će izgubiti oblik. U slučaju termoreaktivnih materijala, to nije potrebno, jer nakon jednokratnog kombiniranog izlaganja temperaturi i pritisku, proizvod zadržava stečeni oblik čak i kada se na visokoj temperaturi oslobodi iz kalupa.

2.3 KALENDIRANJE

Proces kalandiranja se obično koristi za proizvodnju kontinuiranih filmova i listova. Glavni dio aparata (sl. 1) za kalandriranje je skup glatko poliranih metalnih valjaka koji se okreću u suprotnim smjerovima i uređaj za fino podešavanje razmaka između njih. Razmak između valjaka određuje debljinu kalandranog lima. Polimerna smjesa se ubacuje na vruće rolne i lim koji dolazi iz ovih valjaka se hladi dok prolazi kroz hladne role. U posljednjoj fazi, listovi se namotaju u rolne, kao što je prikazano na slici 1. Međutim, ako je umjesto listova potrebno dobiti tanke polimerne filmove, koristi se niz rola s postupnim smanjenjem razmaka između njih. Obično se polimeri kao što su polivinil hlorid, polietilen, guma i butadien-stiren-akrilonitril kalandraju u listove.

Rice. jedan.Šema aparata za kalandiranje

/ - polimerna smjesa; 2 - kalendar rolnice: vruće (3) i hladno (4); 5 - kalandirani list; b - vodilice; 7 - namotač

Koristeći profilisane rolne u mašini za kalandriranje, mogu se dobiti reljefni listovi različitih uzoraka. Različiti dekorativni efekti, kao što je imitacija mramora, mogu se postići unošenjem mješavine jedinjenja različitih boja u kalendar. Tehnologija mramoriranja najčešće se koristi u proizvodnji PVC podnih pločica.

2.4 LIJEVANJE

MOLD CASTING. Ovo je relativno jeftin proces koji se sastoji od pretvaranja tekućeg predpolimera u čvrste proizvode željenog oblika. Ovom metodom se mogu dobiti limovi, cijevi, šipke itd. proizvodi ograničene dužine. Šematski je proces livenja u kalup prikazan na Sl.2. U tom slučaju se predpolimer, pomešan u odgovarajućim razmerama sa sredstvom za očvršćavanje i ostalim sastojcima, sipa u petrijevu posudu, koja služi kao kalup. Zatim se Petrijeva posuda stavi na nekoliko sati u pećnicu zagrijanu na potrebnu temperaturu dok se reakcija očvršćavanja ne završi. Nakon hlađenja na sobnu temperaturu, čvrsti proizvod se uklanja iz kalupa. Čvrsto tijelo izliveno na ovaj način imat će oblik unutrašnjeg reljefa Petrijeve posude.

Rice. 2. Najjednostavnija slika procesa livenja kalupa

b - punjenje Petrijeve posude predpolimerom i učvršćivačem; b - grijanje u peći; b - vađenje iz kalupa ohlađenog proizvoda

Ako se umjesto Petrijeve posude koristi cilindrična staklena cijev zatvorena na jednom kraju, može se dobiti proizvod u obliku cilindrične šipke. Osim toga, umjesto predpolimera i učvršćivača, u kalup se može uliti mješavina monomera, katalizatora i drugih sastojaka zagrijanih na temperaturu polimerizacije. Polimerizacija će se u ovom slučaju odvijati unutar kalupa sve dok se ne formira čvrsti proizvod. Akrili, epoksidi, poliesteri, fenoli i uretani su pogodni za brizganje.

Kalupi za livenje izrađuju se od alabastera, olova ili stakla. Tokom sušenja, polimerni blok se skuplja, što ga čini lakšim za otpuštanje iz kalupa.

ROTACIJSKO LIJEVANJE. Šuplji proizvodi kao što su lopte i lutke proizvode se u procesu koji se naziva "rotaciono lijevanje". Aparat koji se koristi u ovom procesu prikazan je na slici 3.

Smjesa termoplastičnog materijala u obliku finog praha stavlja se u šuplji kalup. Aparat koji se koristi ima poseban uređaj za istovremenu rotaciju kalupa oko primarne i sekundarne ose. Kalup se zatvara, zagrijava i rotira. To rezultira ravnomjernom raspodjelom rastaljene plastike po cijeloj unutrašnjoj površini šupljeg kalupa. Rotirajući kalup se zatim hladi hladnom vodom. Nakon hlađenja, rastopljeni plastični materijal, ravnomjerno raspoređen po unutrašnjoj površini kalupa, očvršćuje se. Sada se kalup može otvoriti i konačni proizvod ukloniti.

Tečna mješavina termoreaktivnog predpolimera sa učvršćivačem također se može ubaciti u kalup. Stvrdnjavanje će se u ovom slučaju dogoditi tokom rotacije pod uticajem povišene temperature.

Rotacijskim livenjem proizvode se proizvodi od PVC-a, kao što su galoše, šuplje lopte ili glave za lutke. Stvrdnjavanje PVC-a se vrši fizičkim geliranjem između PVC-a i tečnog plastifikatora na temperaturama od 150-200°C. Fine PVC čestice su jednolično dispergovane u tečnom plastifikatoru zajedno sa stabilizatorima i bojama, formirajući supstancu relativno niske viskoznosti. Ovaj pastozni materijal, nazvan "plastizol", ubacuje se u kalup i iz njega se evakuiše vazduh. Kalup se zatim rotira i zagrijava na potrebnu temperaturu, što uzrokuje geliranje polivinil klorida. Debljina stijenke rezultirajućeg proizvoda određena je vremenom geliranja.

Fig.3. U procesu rotacionog livenja, šuplji kalupi punjeni polimernim materijalom se istovremeno rotiraju oko primarne i sekundarne ose.

1 - primarna osa; 2 - sekundarna osovina; 3 - odvojivi detalj oblika; 4 - šupljine kalupa; 5 - kućište mjenjača; b-na motor

Nakon postizanja potrebne debljine stijenke, višak plastisola se uklanja za drugi ciklus. Za konačnu homogenizaciju mješavine PVC čestica sa plastifikatorom, gelasti proizvod unutar kalupa se zagrijava. Konačni proizvod se vadi iz kalupa nakon što se ohladi mlazom vode. Metoda rotacijskog livenja pomoću tečnog materijala poznata je kao metoda "šupljeg kalupa izlivanjem i rotacijom kalupa".

INJECTION MOLDING. Najprikladniji proces za proizvodnju proizvoda od termoplastičnih polimera je proces brizganja. Unatoč činjenici da je cijena opreme u ovom procesu prilično visoka, njegova nesumnjiva prednost je visoka produktivnost. U ovom procesu, odmjerena količina rastopljenog termoplastičnog polimera se ubrizgava pod pritiskom u relativno hladan kalup, gdje se stvrdnjava u konačni proizvod.

Aparat za brizganje je prikazan na Sl.6. Proces se sastoji od dovođenja složenog plastičnog materijala u obliku granula, tableta ili praha iz spremnika u određenim intervalima u zagrijani horizontalni cilindar, gdje omekšava. Hidraulički klip osigurava pritisak potreban da se rastopljeni materijal gurne kroz cilindar u kalup na kraju cilindra. Kada se polimerna masa kreće duž vruće zone cilindra, uređaj nazvan "torpedo" promoviše jednoliku distribuciju plastičnog materijala po unutrašnjim zidovima vrućeg cilindra, čime se osigurava ravnomjerna raspodjela topline u cijeloj zapremini. Rastopljeni plastični materijal se zatim ubrizgava kroz otvor za ubrizgavanje u šupljinu kalupa.

U svom najjednostavnijem obliku, kalup je sistem od dva dijela: jedan od dijelova se kreće, drugi je nepomičan (vidi sliku 6). Stacionarni dio kalupa fiksira se na kraju cilindra, a pokretni dio se uklanja i stavlja na njega.

Uz pomoć posebnog mehaničkog uređaja, kalup se čvrsto zatvara, a u tom trenutku se rastopljeni plastični materijal ubrizgava pod pritiskom od 1500 kg/cm. Mehanički uređaj za zatvaranje mora biti projektovan da izdrži visoke radne pritiske. Ujednačen protok rastaljenog materijala u unutrašnjim dijelovima kalupa osigurava se predgrijavanjem na određenu temperaturu. Tipično, ova temperatura je nešto niža od temperature omekšavanja oblikovanog plastičnog materijala. Nakon punjenja kalupa rastopljenim polimerom, on se hladi cirkulirajućom hladnom vodom, a zatim se otvara kako bi se uklonio gotov proizvod. Cijeli ovaj ciklus se može ponoviti mnogo puta i ručno i automatski.

CASTING FILMS. Metoda livenja se takođe koristi za proizvodnju polimernih filmova. U tom slučaju se otopina polimera odgovarajuće koncentracije postupno ulijeva na metalnu traku koja se kreće konstantnom brzinom (slika 4), na čijoj se površini formira kontinuirani sloj otopine polimera.

Fig.4.Šema procesa livenja filma

/ - rastvor polimera; 2 - razvodni ventil; 3 - otopina polimera se širi i formira film; 4 - rastvarač isparava; 5 - beskrajni metalni pojas; 6 - kontinuirani polimerni film; 7 - kolut

Kada rastvarač ispari u kontroliranom režimu, na površini metalne trake se formira tanak polimerni film. Nakon toga, film se uklanja jednostavnim pilingom. Većina industrijskih celofanskih listova i fotografskih filmova proizvodi se na ovaj način.

2.5 DIREKTNO PRITISANJE

Metoda direktnog presovanja se široko koristi za proizvodnju proizvoda od termoreaktivnih materijala. Slika 5 prikazuje tipičan kalup koji se koristi za direktnu kompresiju. Forma se sastoji od dva dijela - gornjeg i donjeg ili od udarca (pozitivna forma) i matrice (negativna forma). Na dnu kalupa je urez, a na vrhu izbočina. Razmak između izbočine gornjeg dijela i udubljenja donjeg dijela u zatvorenom kalupu određuje konačni izgled presovanog proizvoda.

U procesu direktnog kompresije, termoreaktivni materijal se podvrgava jednoj aplikaciji temperature i pritiska. Korištenje hidraulične preše s grijanim pločama omogućava vam postizanje željenog rezultata.

Sl.5.Šematski prikaz kalupa koji se koristi u procesu direktnog oblikovanja

1 - šupljina kalupa ispunjena termoreaktivnim materijalom; 2 - vodilice; 3 - burr; 4 - oblikovani proizvod

Temperatura i pritisak tokom presovanja mogu dostići 200 °C i 70 kg/cm2, respektivno. Radna temperatura i pritisak određuju se reološkim, termičkim i drugim svojstvima presovanog plastičnog materijala. Udubljenje kalupa je u potpunosti ispunjeno polimernom smjesom. Kada se kalup zatvori pod pritiskom, materijal unutar njega se komprimira i presuje u željeni oblik. Višak materijala se istiskuje iz kalupa u obliku tankog filma koji se naziva "burr". Pod uticajem temperature, presovana masa se stvrdne. Za oslobađanje finalnog proizvoda iz kalupa nije potrebno hlađenje.

Sl..6.Šematski prikaz procesa brizganja

1 - složeni plastični materijal; 2 - lijevak za punjenje; 3 - klip; 4 - električni grijaći element; 5 - stacionarni dio obrasca;

6 - pokretni dio obrasca; 7 - glavni cilindar; 8 - torpedo; 9 - omekšani plastični materijal; 10 - kalup; 11 - proizvod oblikovan brizganjem

2.6 FORMIRANJE

PNEUMOFORMIRANJE. Puhanjem se proizvodi veliki broj šupljih plastičnih proizvoda: kanisteri, boce bezalkoholnih pića, itd. Mogu se oblikovati puhanjem sljedeći termoplastični materijali: polietilen, polikarbonat, polivinil hlorid, polistiren, najlon, polipropilen, akril, akrilonitril, akrilonitril, but polimer, međutim, po godišnjoj potrošnji, polietilen visoke gustine zauzima prvo mjesto.

Puhanje ima svoje porijeklo u staklarskoj industriji. Šema ovog procesa je data na Sl.7.

Vruća omekšana termoplastična cijev, nazvana "prazna", stavlja se unutar dvodijelnog šupljeg kalupa. Kada je forma zatvorena, obje njegove polovice stežu jedan kraj radnog komada, a iglu za dovod zraka koja se nalazi na drugom kraju cijevi.

Fig.7.Šematski dijagram koji objašnjava faze procesa puhanja

a - radni komad postavljen u otvoreni kalup; b - zatvoreni kalup;

c - uduvavanje vazduha u kalup; d - otvaranje kalupa. 1 - prazno;

2 - igla za dovod zraka; 3 - Obrazac za štampu; 4 - zrak; 5 - vazdušno oblikovan proizvod

Pod dejstvom pritiska koji se dovodi iz kompresora kroz iglu, vruća gredica se naduvava kao lopta sve dok ne dođe u čvrst kontakt sa relativno hladnom unutrašnjom površinom kalupa. Zatim se kalup hladi, otvara i uklanja gotov čvrsti termoplastični proizvod.

Predforma za oblikovanje puhanjem može se dobiti brizganjem ili ekstruzijom, a ovisno o tome, metoda se naziva injekciono puhanje, odnosno ekstruzijsko puhanje.

FORMIRANJE LIMOVA TERMOPLASTIKA. Oblikovanje termoplastičnih limova izuzetno je važan proces za proizvodnju trodimenzionalnih plastičnih proizvoda. Ovom metodom se čak i tako veliki proizvodi kao što su trupovi podmornica dobivaju od listova akrilonitril butadien stirena.

Šema ovog procesa je sljedeća. Termoplastična ploča se zagrijava do temperature omekšavanja. Zatim bušilica utiskuje vrući fleksibilni lim u matricu metalnog kalupa (slika 9), dok lim poprima određeni oblik. Kada se ohladi, oblikovani proizvod se stvrdnjava i uklanja se iz kalupa.

Kod modificirane metode, pod djelovanjem vakuuma, vrući lim se usisa u šupljinu matrice i poprima traženi oblik (slika 10). Ova metoda se naziva metodom vakuumskog oblikovanja.

2.7 ISKRUĐIVANJE

Ekstruzija je jedna od najjeftinijih metoda za proizvodnju široko rasprostranjenih plastičnih proizvoda kao što su folije, vlakna, cijevi, limovi, šipke, crijeva i kaiševi, pri čemu je profil ovih proizvoda određen oblikom izlaza glave ekstrudera. Otopljena plastika se pod određenim uslovima ekstrudira kroz izlaz glave ekstrudera, čime se ekstrudatu daje željeni profil. Dijagram najjednostavnije mašine za ekstruziju prikazan je na slici 8.

Slika 8.Šematski prikaz najjednostavnije mašine za ekstruziju

1 - lijevak za punjenje; 2 - svrdlo; 3 - glavni cilindar; 4 - grijaći elementi; 5 - izlaz glave ekstrudera, a - Loading Zone; b - zona kompresije; u ~ zona homogenizacije

U ovoj mašini, prah ili granule složenog plastičnog materijala se učitavaju iz rezervoara u električni zagrijani cilindar da omekša polimer. Rotirajući vijak u obliku spirale osigurava kretanje vruće plastične mase duž cilindra. Budući da se prilikom kretanja polimerne mase javlja trenje između rotacionog vijka i cijevi, to dovodi do oslobađanja topline i, posljedično, do povećanja temperature obrađenog polimera. U procesu ovog kretanja od rezervoara do izlaza iz glave ekstrudera, plastična masa prolazi kroz tri jasno odvojene zone: zonu utovara (a), zonu kompresije (b) i zonu homogenizacije. (u)(Vidi sliku 9).

Svaka od ovih zona doprinosi procesu ekstruzije. Zona utovara, na primjer, uzima polimernu masu iz spremnika i šalje je u zonu kompresije, ova operacija se odvija bez zagrijavanja.

Rice. devet. Shema procesa oblikovanja termoplastičnih limova

1 - ploča od termoplastičnog materijala; 2 - stezaljka; 3 - punch; 4 - toplotno omekšani lim; 5 - matrica; 6 - proizvod dobiven oblikovanjem termoplastičnih limova

Fig.10. Dijagram procesa vakuumskog oblikovanja termoplasta

1 - stezaljka; 2 - termoplastični lim; 3 - Obrazac za štampu; 4 - proizvod dobiven vakuumskim oblikovanjem termoplasta

U zoni kompresije grijaći elementi osiguravaju topljenje praškastog punjenja, a rotirajući vijak ga komprimira. Zatim pastozni rastopljeni plastični materijal ulazi u zonu homogenizacije, gdje postiže konstantan protok zahvaljujući navoju vijka.

Pod dejstvom pritiska koji se stvara u ovom delu ekstrudera, polimerna talina se dovodi do izlaza glave ekstrudera i izlazi sa željenim profilom. Zbog visokog viskoziteta nekih polimera, ponekad je potrebno imati drugu zonu, nazvanu radna zona, gdje je polimer podvrgnut velikim smičnim opterećenjima kako bi se poboljšala efikasnost miješanja. Ekstrudirani materijal željenog profila ostavlja ekstruder u veoma vrućem stanju (temperatura mu je od 125 do 350°C), a za održavanje njegovog oblika potrebno je brzo hlađenje. Ekstrudat ulazi u transportnu traku prolazeći kroz bačvu sa hladnom vodom i skrućuje se. Puhanje hladnog zraka i raspršivanje hladnom vodom također se koriste za hlađenje ekstrudata. Oblikovani proizvod se dalje seče ili namota u kolutove.

Proces ekstruzije se također koristi za pokrivanje žica i kablova polivinil hloridom ili gumom i metalnih šipki u obliku šipke odgovarajućim termoplastičnim materijalima.

2.8 PJENJENJE

Pjenjenje je jednostavna metoda za dobivanje pjene i materijala sličnih spužvi. Posebna svojstva ove klase materijala - sposobnost apsorpcije udara, mala težina, niska toplinska provodljivost - čine ih vrlo atraktivnim za upotrebu u različite svrhe. Uobičajeni pjenasti polimeri su poliuretani, polistiren, polietilen, polipropilen, silikoni, epoksidi, PVC, itd. Struktura pjene se sastoji od izolovanih (zatvorenih) ili međusobno prožimajućih (otvorenih) šupljina. U prvom slučaju, kada su šupljine zatvorene, mogu sadržavati plinove. Obe vrste konstrukcija su šematski prikazane na slici 11.

Fig.11.Šematski prikaz otvorenih i zatvorenih ćelijskih struktura formiranih tokom procesa pjene

1- diskretne (zatvorene) ćelije; 2 - interpenetrirajuće (otvorene) ćelije;

3 - ćelijskih zidova

Postoji nekoliko metoda za proizvodnju pjenaste ili celularne plastike. Jedna od njih je da se zrak ili dušik upuhuju kroz rastopljenu smjesu dok se potpuno ne zapjeni. Proces pjene je olakšan dodatkom površinski aktivnih tvari. Po dostizanju željenog stepena pjene, matrica se hladi na sobnu temperaturu. U tom slučaju, termoplastični materijal se skrući u pjenastom stanju. Termoset tečni predpolimeri mogu se hladno zapjeniti i zatim zagrijati do potpunog očvršćavanja. Pjenjenje se obično postiže dodavanjem pjene ili sredstava za puhanje u polimernu masu. Takvi agensi su rastvarači male molekularne težine ili određena hemijska jedinjenja. Proces ključanja rastvarača kao što su n-pentan i n-heksan na temperaturama očvršćavanja polimernih materijala je praćen intenzivnim procesom isparavanja. S druge strane, neka hemijska jedinjenja na ovim temperaturama mogu se razgraditi oslobađanjem inertnih gasova. Dakle, azo-bis-izobutironitril se termički razgrađuje, dok oslobađa veliku količinu dušika koji se oslobađa u polimernu matricu kao rezultat reakcije između izocijanata i vode, a također se koristi za proizvodnju pjenastih materijala, poput poliuretanske pjene:

Budući da se poliuretani dobivaju reakcijom poliola s diizocijanatom, dodatne male količine diizocijanata i vode moraju se dodati da bi se zapjenio produkt reakcije.

Dakle, velika količina para ili plinova koju emituju stvaraoci pjene i plina dovodi do pjenjenje polimerne matrice. Polimerna matrica u pjenastom stanju se hladi do temperature ispod temperature omekšavanja polimera (u slučaju termoplastičnih materijala) ili se podvrgava reakciji očvršćavanja ili umrežavanja (u slučaju termoreaktivnih materijala), kao rezultat toga, matrica dobiva krutost neophodna za održavanje strukture pjene. Ovaj proces se naziva proces "stabilizacije pjene". Ako matrica nije ohlađena ispod temperature omekšavanja ili umrežena, gasovi koji ga ispunjavaju napuštaju sistem pora i pjena se urušava.

Pjene se mogu dobiti u fleksibilnim, krutim i polukrutim oblicima. Da bi se direktno dobili pjenasti proizvodi, pjenjenje treba izvršiti direktno unutar kalupa. Listovi i šipke od stiropora također se mogu koristiti za proizvodnju raznih proizvoda. U zavisnosti od prirode polimera i stepena penušavosti, gustina pena može da se kreće od 20 do 1000 kg/cm 3 . Upotreba pjena je vrlo raznolika. Na primjer, automobilska industrija koristi velike količine PVC i poliuretanske pjene za presvlake. Ovi materijali igraju važnu ulogu u proizvodnji namještaja. Kruta polistirenska pjena se široko koristi za pakovanje i toplinsku izolaciju zgrada. Pjenaste gume i poliuretanske pjene koriste se za punjenje madraca itd. Krute poliuretanske pjene se koriste i za toplinsku izolaciju zgrada i za izradu proteza.

2.9 POJAČANJE

Ojačavanjem plastične matrice vlaknima visoke čvrstoće dobijaju se sistemi koji se nazivaju "plastika ojačana vlaknima" (FRPs). WUA-i imaju vrlo vrijedna svojstva: odlikuju se visokim omjerom čvrstoće i težine, značajnom otpornošću na koroziju i jednostavnošću proizvodnje. Metoda ojačanja vlaknima omogućava dobijanje širokog spektra proizvoda. Na primjer, kada stvaraju umjetne satelite u AUA-ima, dizajnere i kreatore svemirskih letjelica prvenstveno privlači zapanjujuće visok omjer snage i težine. Prekrasan izgled, mala težina i otpornost na koroziju omogućavaju korištenje WUA za oplatu brodova. Osim toga, WUA se čak koristi i kao materijal za rezervoare u kojima se skladište kiseline.

Zaustavimo se sada detaljnije na hemijskom sastavu i fizičkoj prirodi ovih neobičnih materijala. Kao što je gore navedeno, oni su polimerni materijal, čija su posebna svojstva uzrokovana uvođenjem ojačavajućih vlakana u njega. Glavni materijali od kojih se izrađuju armaturna vlakna (i fino sjeckana i duga) su staklo, grafit, aluminij, ugljik, bor i berilij. Najnovija dostignuća u ovoj oblasti su upotreba potpuno aromatičnog poliamida kao ojačavajućih vlakana, što omogućava smanjenje težine za više od 50% u odnosu na tradicionalnu plastiku ojačanu vlaknima. Za armiranje se koriste i prirodna vlakna, kao što su sisal, azbest itd. Izbor armaturnog vlakna prvenstveno je određen zahtjevima za konačni proizvod. Međutim, staklena vlakna ostaju u širokoj upotrebi do danas i još uvijek daju glavni doprinos industrijskoj proizvodnji WUA. Najatraktivnija svojstva staklenih vlakana su nizak koeficijent termičke ekspanzije, visoka dimenzionalna stabilnost, niska cijena proizvodnje, visoka vlačna čvrstoća, niska dielektrična konstanta, nezapaljivost i kemijska otpornost. Ostala ojačavajuća vlakna koriste se uglavnom u slučajevima kada su potrebna neka dodatna svojstva za rad ARP-a u specifičnim uslovima, uprkos njihovoj višoj cijeni u odnosu na staklena vlakna.

HDPE se proizvodi vezivanjem vlakana na polimernu matricu, a zatim očvršćavanjem pod pritiskom i temperaturom. Aditivi za ojačavanje mogu biti u obliku fino usitnjenih vlakana, dugih niti i tkanina. Glavne polimerne matrice koje se koriste u ARP-u su poliesteri, epoksidi, fenoli, silikoni, melamin, derivati ​​vinila i poliamidi. Većina WUA se proizvodi na bazi poliesterskih polimera, čija je glavna prednost njihova niska cijena. Fenolni polimeri se koriste u slučajevima kada je potrebna otpornost na visoke temperature. Izuzetno visoka mehanička svojstva AVP-a se postižu kada se epoksidne smole koriste kao polimerna matrica. Upotreba silikonskih polimera daje WUA izvrsna električna i toplinska svojstva.

Trenutno postoji nekoliko metoda plastične armature. Najčešće korišćeni od njih su: 1) metoda ručne laminacije listova, 2) metoda namotavanja vlakana i 3) metoda impregnacije sprejom.

NAČIN RUČNOG SLOJENJA LISTOVA. Vjerovatno je ovo najjednostavniji način ojačanja plastike. U ovom slučaju kvalitet finalnog proizvoda u velikoj mjeri ovisi o vještini i vještini operatera. Cijeli proces se sastoji od sljedećih koraka. Najprije se kalup prekriva tankim slojem ljepljivog maziva na bazi polivinil alkohola, silikonskog ulja ili parafina. Ovo se radi kako bi se spriječilo da se krajnji proizvod zalijepi za kalup. Zatim je obrazac prekriven slojem polimera, na koji se postavlja stakloplastika ili prostirka. Ova stakloplastika je zauzvrat presvučena drugim slojem polimera.

Fig.12.Šematski prikaz metode ručnog nanošenja slojeva

1 - naizmjenični slojevi polimera i stakloplastike; 2 - Obrazac za štampu; 3 - valjak za valjanje

Sve je to čvrsto umotano valjcima kako bi se stakloplastika ravnomjerno pritisnula na polimer i uklonili mjehurići zraka. Broj naizmjeničnih slojeva polimera i stakloplastike određuje debljinu uzorka (slika 12).

Zatim, na sobnoj ili povišenoj temperaturi, sistem očvršćava. Nakon stvrdnjavanja, ojačana plastika se uklanja iz kalupa i uklanja i završava. Ovom metodom se proizvode limovi, dijelovi karoserije automobila, trupovi brodova, cijevi, pa čak i dijelovi građevina.

METODA NAMOTAJA VLAKNA. Ova metoda se veoma široko koristi za proizvodnju proizvoda od ojačane plastike kao što su cilindri visokog pritiska, rezervoari za skladištenje hemikalija i kućišta raketnih motora. Sastoji se od činjenice da se kontinuirani monofilament, vlakno, snop vlakana ili tkana traka propuštaju kroz kupku smole i učvršćivača. Kako vlakno izlazi iz kupke, višak smole se istiskuje. Vlakna ili traka impregnirana smolom se zatim namotaju na jezgro željenog oblika i očvrsnu pod djelovanjem temperature.

Fig.13.Šematski prikaz metode namotavanja vlakana

1- zavojnica za napajanje; 2 - kontinuirani navoj; 3 - jedinica za impregnaciju vlakana i presovanje smole; 4 - jezgro; 5 - smolom impregnirana vlakna namotana na jezgro

Mašina za namotavanje (slika 13) je projektovana tako da se vlakna mogu na određen način namatati oko jezgra. Napetost vlakna i način namotavanja vrlo su važni sa stanovišta konačnih deformacijskih svojstava gotovog proizvoda.

NAČIN PRSKANJA. U ovoj metodi koristi se pištolj za prskanje s višestrukom glavom. Mlazevi smole, učvršćivača i usitnjenog vlakna istovremeno se dovode iz pištolja za prskanje na površinu kalupa (slika 14), gdje formiraju sloj određene debljine. Usitnjeno vlakno određene dužine dobija se kontinuiranim dovodom vlakana do glave za mljevenje aparata. Nakon postizanja potrebne debljine polimerna masa se stvrdnjava zagrijavanjem. Prskanje je ekspresna metoda za pokrivanje velikih površina. Mnogi moderni plastični proizvodi, kao što su teretne platforme, rezervoari za skladištenje, karoserije kamiona i trupovi brodova, izrađuju se ovom metodom.

Fig.14.Šematski prikaz metode prskanja

1 - obrazac; 2 - prskana mješavina usitnjenih vlakana i smole; 3 - mlaz usitnjenih vlakana; 4 - kontinuirano vlakno; 5- smola; 6- učvršćivač; 7 - čvor za rezanje vlakana i prskanje; 8 - mlaz smole

DRUGE METODE. Osim gore opisanih metoda, u proizvodnji armirane plastike poznate su i druge, od kojih svaka ima svoju specifičnu namjenu. Tako se metoda proizvodnje kontinuiranih laminata koristi za proizvodnju kontinuiranih limova armiranih laminata različitih debljina. U ovom procesu, svaki pojedinačni sloj tkane trake koji dolazi iz rolni impregnira se smolom i učvršćivačem, a zatim se presuje kroz sistem vrućih valjaka. Nakon stvrdnjavanja pod uticajem temperature dobija se laminat I potrebne debljine (Sl. 15). Debljina materijala može se mijenjati promjenom broja slojeva.

Fig.15.Šematski prikaz načina proizvodnje kontinuiranih lameliranih materijala

1- zavojnice za napajanje; 2 - kontinuirani listovi od stakloplastike; 3 - kupka za impregnaciju u mješavini smole i učvršćivača; 4 - kontinuirani laminat; 5 - laminirana plastika, izrezana na komade potrebne veličine

Druga metoda, poznata kao metoda šperploče, omogućava proizvodnju proizvoda kao što su šuplje šipke ili štapovi za pecanje od kontinuiranih snopova vlakana. Ovaj proces je relativno jednostavan. Kontinuirani snop vlakana, prethodno tretiranih smolom i učvršćivačem, provlači se kroz kalup odgovarajućeg profila (slika 16), zagrijanu na određenu temperaturu. Na izlazu iz kalupa, profilirani proizvod se nastavlja zagrijavati. Očvrsli profil se izvlači iz kalupa pomoću sistema rotirajućih valjaka. Ovaj proces je donekle sličan ekstruziji, s jedinom razlikom što se kod ekstruzije polimerni materijal gura kroz kalup iznutra pomoću rotacionog vijka, dok se u opisanoj metodi materijal provlači kroz izlaz matrice izvana. .

Fig.16.Šematski prikaz metode za dobivanje pultrudirane vlaknaste plastike

1 - kontinuirani snop vlakana impregniranih smolom i učvršćivačem; 2 - grijaći element; 3 - umrijeti; 4 - Rotirajući valjci za izvlačenje; 5 - gotov proizvod izrezan na komade; 6 - profil gotovog proizvoda

Osim toga, mješavina koja sadrži rezana vlakna, smolu i učvršćivač može se formirati bilo kojom drugom pogodnom metodom, kao što je direktna kompresija. Termoplastični materijali punjeni rezanim vlaknima mogu se oblikovati direktnim kompresijom, brizganjem ili ekstruzijom kako bi se proizveli krajnji proizvodi s poboljšanim mehaničkim svojstvima.

2.10 VLAKNA ZA PREDENJE

Polimerna vlakna se dobijaju u procesu koji se naziva predenje. Postoje tri fundamentalno različite metode predenja: otopljeno predenje, suvo predenje i mokro predenje. U procesu predenja taline, polimer je u rastopljenom stanju, au drugim slučajevima u obliku rastvora. Međutim, u svim ovim slučajevima, polimer, u rastopljenom ili otopljenom stanju, teče kroz višekanalni usnik, koji je ploča s vrlo malim rupama za izlaz vlakana.

KRETANJE IZ STOPA. U svom najjednostavnijem obliku, proces centrifugiranja može se predstaviti na sljedeći način. U početku se polimerne pahuljice tope na zagrijanoj rešetki, pretvarajući polimer u viskoznu pokretnu tekućinu. Ponekad se tokom procesa zagrijavanja formiraju grudice zbog procesa umrežavanja ili termičke destrukcije. Ove grudvice se mogu lako ukloniti iz vrućeg rastopljenog polimera prolaskom kroz sistem blok filtera. Osim toga, da bi se spriječila oksidativna degradacija, talina treba biti zaštićena od atmosferskog kisika. Ovo se uglavnom postiže stvaranjem inertne atmosfere od dušika, CO2 i vodene pare oko taline polimera. Pumpa za doziranje isporučuje rastopljeni polimer konstantnom brzinom u višekanalni kalup. Rastopljeni polimer prolazi kroz sistem malih rupa u usniku i izlazi odatle u obliku kontinuiranih i vrlo tankih monofilamenata. U kontaktu sa hladnim vazduhom, vlakna koja izlaze iz spinnereta momentalno se stvrdnu. Procesi hlađenja i stvrdnjavanja mogu se znatno ubrzati upuhvanjem hladnog zraka. Čvrsti monofilamenti koji izlaze iz spinereta namotaju se na kalemove.

Važna karakteristika koju treba uzeti u obzir u procesu predenja iz taline je da promjer monofilamenta u velikoj mjeri ovisi o brzini kojom rastopljeni polimer prolazi kroz predenje i brzini kojom se monofilament izvlači iz spinereta i namotava na kolutove.

Fig.17.Šematski prikaz procesa suvog predenja (a) i predenje taline (b)

1 - hopper; 2 - polimerne pahuljice; 3 - grijana rešetka; 4 - vrući polimer; 5 - pumpa za doziranje; b - rastopiti; 7- višekanalni usnik, 8 - svježe predena vlakna; 9 - zavojnica; 10 - otopina polimera; 11 - filter;

12 - dozirna pumpa; 13 - višekanalni usnik; 14 - svježe predeno vlakno; 15 - na zavojnici

DRY SPINNING. Veliki broj tradicionalnih polimera kao što su PVC ili poliakrilonitril se prerađuje u vlakna u velikom obimu u procesu suvog predenja. Suština ovog procesa je prikazana na Sl.17. Polimer se rastvara u odgovarajućem rastvaraču kako bi se formirao visoko koncentrirani rastvor. Viskoznost otopine se podešava povećanjem temperature. Vruća, viskozna otopina polimera probija se kroz predilne mreže, stvarajući tako tanke kontinuirane struje. Vlakna iz ovih tokova nastaju jednostavnim isparavanjem rastvarača. Isparavanje rastvarača može se ubrzati upuhivanjem sa protivtokom suvog azota. Vlakna formirana od polimerne otopine konačno se namotaju na kalemove. Brzina predenja vlakana može doseći 1000m/min. Industrijska celulozno acetatna vlakna dobijena iz 35% rastvora polimera u acetonu na 40°C tipičan su primer vlakana za suvo predenje.

WET SPINNING. U mokrom predenju, kao i kod suhog predenja, koriste se visokokoncentrirane otopine polimera, čiji se visoki viskozitet može smanjiti povećanjem temperature predenja. Detalji procesa mokrog predenja prikazani su na slici 18. U procesu mokrog predenja, viskozni polimerni rastvor se prerađuje u tanke žice kada se propušta kroz spinere. Zatim ovi polimerni mlazovi ulaze u koagulacionu kupku sa taložnikom, gde se polimer taloži iz rastvora u obliku tankih filamenata koji se nakon pranja, sušenja itd. skupljaju na koturovima. Ponekad, tokom procesa mokrog predenja, umjesto neprekidnih filamenata nastaju grudvice, što nastaje kao rezultat lomljenja potoka koji teče iz centrifuge pod djelovanjem sila površinske napetosti.

Fig.18.Šematski prikaz procesa mokrog predenja

1 - rastvor polimera; 2 - filter; 3 - pumpa za doziranje; 4 - višekanalni usnik; 5 - precipitant; 6 - svježe predena vlakna; 7 - kupka za koagulaciju i sedimentaciju; 8 - kada za pranje; 9 - sušenje; 10 - na zavojnici

To se može izbjeći povećanjem viskoziteta otopine polimera. Koagulacija, koja je granična faza mokrog predenja, je prilično spor proces, što objašnjava nisku brzinu predenja rastvora od 50 m/min u odnosu na druge. U industriji se proces mokrog predenja koristi za proizvodnju vlakana od poliakrilonitrila, celuloze, viskoznih vlakana itd.

JEDNOOSNA ORIJENTACIJA. U procesu predenja vlakana iz taline ili rastvora polimera, makromolekule u vlaknu nisu orijentisane, pa je stoga njihov stepen kristalnosti relativno nizak, što nepoželjno utiče na fizička svojstva vlakna. Da bi se poboljšala fizička svojstva vlakana, ona se podvrgavaju operaciji koja se naziva jednoosno izvlačenje pomoću neke vrste aparata za istezanje.

Glavna karakteristika uređaja je prisustvo sistema od dva valjka ALI i AT(Sl. 19), rotirajući različitim brzinama. Video klip AT rotira 4-5 puta brže od valjka ALI. Predena pređa se sukcesivno provlači kroz valjak ALI, zatezna ukosnica 3 i valjak AT. Od valjka AT rotira brzinom većom od valjka ALI, vlakno se izvlači pod opterećenjem koje daje klin 3. Vlakno se povlači u zoni 2. Nakon prolaska kroz valjak AT izduženi polimerni konac je namotan na metalni kolut. Unatoč činjenici da se promjer niti smanjuje tijekom izvlačenja, njegova svojstva čvrstoće su značajno poboljšana zbog orijentacije makromolekula paralelno s osi vlakana.

Fig.19.Šematski prikaz uređaja za jednoosnu orijentaciju

1 - nerastegnuti konac; 2 - izduvna zona; 3 - igla za istezanje; 4- izvučeno vlakno

NAKNADNA OBRADA VLAKANA. Da bi se poboljšala korisna svojstva vlakana, često se podvrgavaju dodatnoj posebnoj obradi: čišćenju, podmazivanju, dimenzioniranju, bojenju itd.

Za čišćenje se koriste sapuni i drugi sintetički deterdženti. Čišćenje nije ništa drugo do uklanjanje prljavštine i drugih nečistoća sa površine vlakana. Podmazivanje se sastoji u obradi vlakana u cilju zaštite

od trenja sa susjednim vlaknima i grubim metalnim površinama tokom obrade. Prirodna ulja se uglavnom koriste kao sredstva za podmazivanje. Podmazivanje također smanjuje količinu statičkog elektriciteta koji se nakuplja na vlaknima.

Dimenzioniranje se odnosi na proces zaštitnog premaza vlakana. Polivinil alkohol ili želatin se koriste kao materijali za dimenzioniranje većine vlakana. Dimenzioniranje zadržava vlakna u kompaktnom snopu i na taj način osigurava ujednačeno tkanje. Prije bojenja tkanine, ljepilo treba ukloniti ispiranjem u vodi.

Za bojenje, vlakna se stavljaju u otopinu boje, čiji molekuli obično prodiru samo u amorfne dijelove vlakna.

Vlakna na bazi celuloze ili proteina brzo adsorbuju kisele boje, koje se lako vezuju za amino ili hidroksilne grupe polimera. Proces bojenja sintetičkih vlakana poput poliestera, poliamida ili akrila je mnogo sporiji. U ovom slučaju, brzina bojenja se može povećati povećanjem temperature. Bojenje vlakana na bazi polivinil hlorida, polietilena i dr. je praktično nemoguće bez uvođenja aktivnih apsorpcionih centara u njih tokom kopolimerizacije i hemijske oksidacije.

ZAKLJUČAK

Kao što je ranije navedeno, polimeri uključuju brojne prirodne spojeve: proteine, nukleinske kiseline, celulozu, škrob, gumu i druge organske tvari. Veliki broj polimera se dobija sintetički na bazi najjednostavnijih jedinjenja elemenata prirodnog porekla polimerizacijom, polikondenzacijom i hemijskim transformacijama.

Početkom 1960-ih, polimeri su smatrani samo jeftinim zamjenama za oskudne prirodne sirovine - pamuk, svilu i vunu. No ubrzo je došlo do spoznaje da su polimeri, vlakna i drugi materijali na njihovoj osnovi ponekad bolji od tradicionalno korištenih prirodnih materijala – lakši su, jači, otporniji na toplinu, sposobni za rad u agresivnim sredinama. Stoga su kemičari i tehnolozi sve svoje napore usmjerili na stvaranje novih polimera visokih performansi i metoda njihove obrade. I u ovom poslu postizali su rezultate, ponekad nadmašujući rezultate sličnih aktivnosti poznatih stranih firmi.

Polimeri se široko koriste u mnogim područjima ljudske djelatnosti, zadovoljavajući potrebe različitih industrija, poljoprivrede, medicine, kulture i svakodnevnog života. Pritom je prikladno napomenuti da su se posljednjih godina funkcija polimernih materijala u bilo kojoj industriji i metode njihove proizvodnje donekle promijenile. Polimerima su se povjeravali sve odgovorniji zadaci. Od polimera su se sve više počeli izrađivati ​​relativno mali, ali konstrukcijski složeni i kritični dijelovi mašina i mehanizama, a istovremeno su se polimeri sve češće počeli koristiti u izradi velikih karoserijskih dijelova mašina i mehanizama koji nose značajna opterećenja.

Granica svojstava čvrstoće polimernih materijala prevaziđena je prelaskom na kompozitne materijale, uglavnom staklo i karbonska vlakna. Tako da sada izraz „plastika je jača od čelika“ zvuči sasvim razumno. Istovremeno, polimeri su zadržali svoje pozicije u masovnoj proizvodnji ogromnog broja onih dijelova koji ne zahtijevaju posebno visoku čvrstoću: čepovi, okovi, kape, ručke, vage i kućišta mjernih instrumenata. Još jedno područje specifično za polimere, gdje se njihove prednosti u odnosu na sve druge materijale najjasnije očituju, je područje unutrašnjeg i vanjskog uređenja.

Inače, iste prednosti stimuliraju široku upotrebu polimernih materijala u zrakoplovnoj industriji. Na primjer, zamjena legure aluminija grafitnom plastikom u proizvodnji letvice krila aviona omogućava smanjenje broja dijelova sa 47 na 14, pričvršćivača sa 1464 na 8 vijaka, smanjenje težine za 22%, a trošak za 25% . Istovremeno, sigurnosna margina proizvoda je 178%. Lopatice helikoptera, lopatice ventilatora mlaznih motora se preporučuju za izradu od polikondenzacionih smola punjenih aluminosilikatnim vlaknima, što omogućava smanjenje težine aviona uz zadržavanje čvrstoće i pouzdanosti.

Svi ovi primjeri pokazuju ogromnu ulogu polimera u našem životu. Teško je zamisliti koji će se materijali na temelju njih još dobiti. Ali sa sigurnošću se može reći da će polimeri zauzeti, ako ne prvo, onda barem jedno od prvih mjesta u proizvodnji. Sasvim je očigledno da kvaliteta, karakteristike i svojstva finalnih proizvoda direktno zavise od tehnologije prerade polimera. Važnost ovog aspekta nas tjera da tražimo sve više i više novih načina obrade kako bismo dobili materijale sa poboljšanim performansama. U ovom eseju razmatrane su samo glavne metode. Njihov ukupan broj nije ograničen na ovo.

BIBLIOGRAFIJA

1. Pasynkov V.V., Sorokin V.S., Materijali elektronske tehnologije, - M.: Viša škola, 1986.

2.A. A. Tager, Fizikohemija polimera, M., hemija, 1978.

3. Tretyakov Yu.D., Hemija: Referentni materijali. – M.: Prosvjeta, 1984.

4. Nauka o materijalima / Ed. B.N. Arzamasov. - M.: Mashinostroenie, 1986.

5. Dontsov A. A., Dogadkin B. A., Shershnev V. A., Hemija elastomera, - M.: Hemija, 1981.

1. UVOD

Jedan od najopipljivijih rezultata antropogenog djelovanja je stvaranje otpada, među kojima otpadna plastika zauzima posebno mjesto zbog svojih jedinstvenih svojstava.

Plastika je hemijski proizvodi koji se sastoji od dugolančanih polimera visoke molekularne težine. Proizvodnja plastike u sadašnjoj fazi razvoja raste u proseku za 5...6% godišnje i do 2010. godine, prema predviđanjima, dostići će 250 miliona tona.Njihova potrošnja po glavi stanovnika u industrijalizovanim zemljama se udvostručila u odnosu na prošlost. 20 godina, dostižući 85...90 kg, Vjeruje se da će se do kraja decenije ova brojka povećati za 45 ... 50%.

POSTOJI OKO 150 VRSTA PLASTIKE, OD NJIH 30% SU MJEŠAVE RAZLIČITIH POLIMERA. DA SE POSTIGNU ODREĐENA SVOJSTVA I BOLJE PRERADE, U POLIMERE SE UVOĐUJU RAZNI HEMIJSKI ADITIVI KOJIH JE VEĆ VIŠE OD 20, A NIZ IH VEZE ZA OTROVNE MATERIJALE. PROIZVOD DODATAKA STALNO SE POVEĆA. AKO IH 1980. JE PROIZVOĐENO 4000 T, ONDA JE DO 2000. OBIM IZLAZA VEĆ POVEĆAN NA 7500 T, A SVI ĆE BITI UVOĐENI U PLASTICI. A VREMENOM POTROŠENA PLASTIKA NEIZBJEŽNO ODLAZI NA OTPAD.

JEDAN OD BRZORASTOĆIH SMJERA UPOTREBE PLASTIKE JE PAKOVANJE.

Od ukupne proizvedene plastike, 41% se koristi u ambalaži, od čega se 47% troši na ambalažu za hranu. Pogodnost i sigurnost, niska cijena i visoka estetika su uvjeti za ubrzani rast upotrebe plastike u proizvodnji ambalaže.

Ovako velika popularnost plastike objašnjava se njihovom lakoćom, ekonomičnošću i nizom vrijednih uslužnih svojstava. Plastika je ozbiljna konkurencija metalu, staklu i keramici. Na primjer, staklene boce zahtijevaju 21% više energije za proizvodnju nego plastične boce.

No, uz to postoji i problem zbrinjavanja otpada, kojeg ima preko 400 različitih vrsta koje nastaju kao rezultat upotrebe proizvoda industrije polimera.

Danas, više nego ikada ranije, ljudi naše planete razmišljaju o ogromnom zagađenju Zemlje sve većim otpadom plastike. S tim u vezi, priručnik za obuku dopunjava znanja iz oblasti reciklaže i reciklaže plastike kako bi se ona vratila u proizvodnju i poboljšala životna sredina u Ruskoj Federaciji i u svijetu.

2 ANALIZA STANJA RECIKLAŽE I UPOTREBE POLIMERNIH MATERIJALA

2.1 ANALIZA STANJA RECIKLAŽE POLIMERNIH MATERIJALA

Od ukupne proizvedene plastike, 41% se koristi u ambalaži, od čega se 47% troši na ambalažu za hranu. Pogodnost i sigurnost, niska cijena i visoka estetika su uvjeti za ubrzani rast upotrebe plastike u proizvodnji ambalaže. Ambalaža od sintetičkih polimera, koja čini 40% kućnog otpada, praktično je "vječna" - ne raspada se. Stoga je upotreba plastične ambalaže povezana sa stvaranjem otpada u količini od 40...50 kg/godišnje po osobi.

U Rusiji će, pretpostavlja se, do 2010. godine polimerni otpad iznositi više od milion tona, a procenat njihove upotrebe je i dalje mali. Uzimajući u obzir specifična svojstva polimernih materijala - ne podliježu propadanju, koroziji, problem njihovog odlaganja je prije svega ekološke prirode. Ukupni obim odlaganja čvrstog komunalnog otpada samo u Moskvi iznosi oko 4 miliona tona godišnje. Od ukupnog nivoa otpada, samo 5...7% njihove mase se reciklira. Prema podacima iz 1998. godine, u prosječnom sastavu čvrstog komunalnog otpada koji se predaje na odlaganje, 8% čini plastika, što je 320 hiljada tona godišnje.

Međutim, trenutno problem prerade otpadnih polimernih materijala postaje aktuelan ne samo sa stanovišta zaštite životne sredine, već i zbog činjenice da u uslovima nestašice polimernih sirovina plastični otpad postaje moćna sirovina i energetski resurs.

Istovremeno, rješavanje pitanja zaštite životne sredine zahtijeva značajna kapitalna ulaganja. Troškovi obrade i uništavanja plastičnog otpada su oko 8 puta veći od troškova obrade većine industrijskog otpada i skoro tri puta veći od troškova uništavanja kućnog otpada. To je zbog specifičnosti plastike, koje značajno komplikuju ili čine neprikladnim poznate metode za uništavanje čvrstog otpada.

Upotreba otpadnih polimera može značajno uštedjeti primarne sirovine (prije svega naftu) i električnu energiju.

Mnogo je problema vezanih za odlaganje polimernog otpada. Imaju svoje specifičnosti, ali se ne mogu smatrati nerješivim. Međutim, rešenje je nemoguće bez organizovanja prikupljanja, sortiranja i primarne obrade amortizovanog materijala i proizvoda; bez razvoja sistema cena sekundarnih sirovina, stimulisanja preduzeća da ih prerađuju; bez stvaranja efikasnih metoda za preradu sekundarnih polimernih sirovina, kao i metoda za njihovu modifikaciju u cilju poboljšanja kvaliteta; bez stvaranja posebne opreme za njegovu obradu; bez razvoja niza proizvoda proizvedenih od recikliranih polimernih sirovina.

Otpadnu plastiku možemo podijeliti u 3 grupe:

a) tehnološki proizvodni otpad koji nastaje pri sintezi i preradi termoplasta. Dijele se na neuklonjivi i tehnološki otpad za jednokratnu upotrebu. Fatalni - to su rubovi, posjekotine, obrezivanja, sprudovi, bljesak, bljesak, itd. U industrijama koje se bave proizvodnjom i preradom plastike, takvog otpada nastaje od 5 do 35%. Neuklonjivi otpad, koji u suštini predstavlja visokokvalitetnu sirovinu, po svojstvima se ne razlikuje od originalnog primarnog polimera. Njegova prerada u proizvode ne zahteva posebnu opremu i obavlja se u istom preduzeću. Jednokratni tehnološki proizvodni otpad nastaje u slučaju nepoštovanja tehnoloških režima u procesu sinteze i prerade, tj. ovo je tehnološki brak koji se može minimizirati ili potpuno eliminirati. Tehnološki proizvodni otpad se prerađuje u različite proizvode, koristi kao dodatak izvornim sirovinama itd.;

b) otpad od industrijske potrošnje – nagomilani kao rezultat kvara proizvoda od polimernih materijala koji se koriste u različitim sektorima nacionalne privrede (deformisane gume, kontejneri i ambalaža, delovi mašina, otpad od poljoprivredne folije, vreće za đubrivo, itd.). Ovi otpadi su najhomogeniji, najmanje zagađeni, te su stoga od najvećeg interesa za njihovu reciklažu;

c) otpad javne potrošnje koji se nakuplja u našim domovima, ugostiteljskim objektima i sl., a zatim završava na gradskim deponijama; na kraju prelaze u novu kategoriju otpada - miješani otpad.

Najveće poteškoće su vezane za preradu i korištenje miješanog otpada. Razlog tome je nekompatibilnost termoplasta koji su dio kućnog otpada, što zahtijeva njihovu izolaciju korak po korak. Uz to, prikupljanje dotrajalih polimernih proizvoda od stanovništva je organizaciono izuzetno složen događaj i još uvijek nije uspostavljen u našoj zemlji.

Glavna količina otpada se uništava – zakopava se u tlo ili spaljuje. Međutim, uništavanje otpada je ekonomski neisplativo i tehnički teško. Osim toga, zakopavanje, plavljenje i spaljivanje polimernog otpada dovodi do zagađivanja životne sredine, do smanjenja zemljišta (organizacija deponija) itd.

Međutim, i deponije i spaljivanje i dalje su prilično uobičajeni načini uništavanja otpadne plastike. Najčešće se toplina koja se oslobađa tijekom sagorijevanja koristi za proizvodnju pare i električne energije. Ali sadržaj kalorija u spaljenim sirovinama je nizak, tako da su spalionice obično ekonomski neefikasne. Osim toga, prilikom sagorijevanja nastaje čađa nepotpunim sagorijevanjem polimernih proizvoda, oslobađaju se otrovni plinovi i, posljedično, ponovno zagađenje bazena za zrak i vodu, te brzo trošenje peći uslijed teške korozije.

Početkom 1970-ih prošlog stoljeća počelo se intenzivno razvijati na stvaranju bio-, foto- i vodorazgradivih polimera. Dobijanje razgradivih polimera izazvalo je priličnu senzaciju, a ovaj način uništavanja neuspjelih plastičnih proizvoda smatran je idealnim. Međutim, kasniji rad u ovom smjeru pokazao je da je teško kombinirati visoke fizičke i mehaničke karakteristike, lijep izgled, sposobnost brzog kvara i nisku cijenu proizvoda.

Posljednjih godina, istraživanja samorazgradljivih polimera su značajno opala, uglavnom zato što su proizvodni troškovi proizvodnje takvih polimera općenito mnogo veći od onih za konvencionalnu plastiku, a ovaj način uništavanja nije ekonomski isplativ.

Glavni način korištenja otpadne plastike je njihova reciklaža, tj. ponovo koristiti. Pokazano je da kapitalni i operativni troškovi za glavne metode zbrinjavanja otpada ne prelaze, au nekim slučajevima čak niži od troškova njihovog uništavanja. Pozitivna strana reciklaže je i to što se dobija dodatna količina korisnih proizvoda za različite sektore nacionalne privrede i ne dolazi do ponovnog zagađivanja životne sredine. Iz ovih razloga, recikliranje nije samo ekonomski isplativo, već i ekološki poželjno rješenje problema korištenja plastičnog otpada. Procjenjuje se da se samo mali dio (samo nekoliko posto) godišnje generiranog polimernog otpada u obliku amortiziranih proizvoda reciklira. Razlog tome su poteškoće vezane za preliminarnu pripremu (sakupljanje, sortiranje, odvajanje, čišćenje i sl.) otpada, nedostatak posebne opreme za preradu itd.

Glavni načini recikliranja otpadne plastike su:

1. termička razgradnja pirolizom;
2. razlaganje kako bi se dobili početni proizvodi niske molekularne težine (monomeri, oligomeri);
3. reciklaža.

Piroliza je termička razgradnja organskih proizvoda sa ili bez kiseonika. Piroliza polimernog otpada omogućava dobijanje visokokaloričnih goriva, sirovina i poluproizvoda koji se koriste u različitim tehnološkim procesima, kao i monomera koji se koriste za sintezu polimera.

Plinoviti produkti termičke razgradnje plastike mogu se koristiti kao gorivo za proizvodnju radne pare. Tečni proizvodi se koriste za dobijanje fluida za prenos toplote. Opseg primjene čvrstih (voštanih) proizvoda pirolize plastičnog otpada je prilično širok (komponente raznih vrsta zaštitnih spojeva, maziva, emulzije, impregnirajući materijali itd.)

Razvijeni su i procesi katalitičkog hidrokrekinga za pretvaranje otpadnih polimera u benzin i loživo ulje.

Mnogi polimeri, kao rezultat reverzibilnosti reakcije formiranja, mogu se ponovo razgraditi na početne supstance. Za praktičnu upotrebu važne su metode cijepanja PET-a, poliamida (PA) i pjenastih poliuretana. Proizvodi cijepanja se ponovo koriste kao sirovine za proces polikondenzacije ili kao aditivi početnom materijalu. Međutim, nečistoće prisutne u ovim proizvodima često ne omogućavaju dobijanje visokokvalitetnih polimernih proizvoda, kao što su vlakna, ali je njihova čistoća dovoljna za proizvodnju masa za livenje, topljivih i topljivih lepkova.

Hidroliza je reverzna reakcija polikondenzacije. Uz njegovu pomoć, uz usmjereno djelovanje vode na spojevima komponenti, polikondenzati se uništavaju do izvornih spojeva. Hidroliza se javlja pod ekstremnim temperaturama i pritiscima. Dubina reakcije ovisi o pH medija i korištenim katalizatorima.

Ova metoda korištenja otpada energetski je isplativija od pirolize, jer se visokokvalitetni kemijski proizvodi vraćaju u promet.

U poređenju sa hidrolizom, druga metoda, glikoliza, je ekonomičnija za razlaganje PET otpada. Uništavanje se dešava pri visokim temperaturama i pritisku u prisustvu etilen glikola i uz učešće katalizatora da bi se dobio čisti diglikol tereftalat. Također je moguće transesterificirati karbamatne grupe u poliuretanu prema ovom principu.

Ipak, najčešća termička metoda za preradu PET otpada je njihovo cijepanje metanolom – metanoliza. Proces se odvija na temperaturi iznad 150°C i pritisku od 1,5 MPa, ubrzan katalizatorima za intereterifikaciju. Ova metoda je vrlo ekonomična. U praksi se također koristi kombinacija metoda glikolize i metanolize.

Trenutno je za Rusiju najprihvatljivija reciklaža otpadnih polimernih materijala mehanička reciklaža, jer ovaj način prerade ne zahtijeva skupu specijalnu opremu i može se implementirati na bilo kojem mjestu nakupljanja otpada.

2.2 ODLAGANJE OTPADA POLIOLEFINA

Poliolefini su najvišetonažni tip termoplasta. Široko se koriste u raznim industrijama, transportu i poljoprivredi. Poliolefini uključuju polietilen visoke i niske gustine (HDPE i LDPE), PP. Najefikasniji način odlaganja softverskog otpada je njegova ponovna upotreba. Resursi sekundarnih PO su veliki: samo 1995. godine potrošnja LDPE otpada dostigla je 2 miliona tona.Upotreba sekundarnih termoplasta uopšte, a posebno PO, omogućava povećanje stepena zadovoljstva u njima za 15...20%.

Metode za recikliranje softverskog otpada zavise od marke polimera i njihovog porijekla. Procesni otpad se najlakše reciklira, tj. proizvodni otpad koji nije bio izložen intenzivnoj svjetlosti tokom rada. Ne zahtijevaju složene metode pripreme i potrošački otpad od HDPE i PP, jer, s jedne strane, proizvodi napravljeni od ovih polimera također ne trpe značajnije utjecaje zbog svog dizajna i namjene (debeli zidovi, kontejneri, pribor itd. .), a s druge strane, neiskorišćeni polimeri su otporniji na vremenske prilike od LDPE-a. Takav otpad prije ponovne upotrebe potrebno je samo mljevenje i granuliranje.

2.2.1 Strukturne i hemijske karakteristike recikliranog polietilena

Izbor tehnoloških parametara za preradu softverskog otpada i područja upotrebe proizvoda dobijenih od njih je zbog njihovih fizičko-hemijskih, mehaničkih i tehnoloških svojstava, koja se u velikoj meri razlikuju od istih karakteristika primarnog polimera. Glavne karakteristike recikliranog LDPE (VLDPE), koje određuju specifičnosti njegove prerade, uključuju: nisku nasipnu gustinu; karakteristike reološkog ponašanja taline, zbog visokog sadržaja gela; povećana hemijska aktivnost zbog strukturnih promena koje se javljaju tokom obrade primarnog polimera i rada proizvoda dobijenih iz njega.

U procesu obrade i eksploatacije materijal je podvrgnut mehanohemijskim uticajima, termičkoj, termičkoj i fotooksidativnoj degradaciji, što dovodi do pojave aktivnih grupa, koje su pri naknadnoj preradi sposobne da pokrenu oksidacione reakcije.

Promjena hemijske strukture počinje već tokom primarne obrade PO, posebno tokom ekstruzije, kada je polimer podvrgnut značajnim termalno-oksidativnim i mehanohemijskim efektima. Najveći doprinos promjenama koje nastaju tokom rada daju fotohemijski procesi. Ove promjene su nepovratne, dok se fizička i mehanička svojstva, na primjer, polietilenske folije koja je služila jednu ili dvije sezone za zaklon plastenika gotovo u potpunosti obnavljaju nakon prekomjernog presovanja i istiskivanja.

Formiranje značajnog broja karbonilnih grupa u PE filmu tokom njegovog rada dovodi do povećane sposobnosti VLDPE-a da apsorbuje kiseonik, što rezultira stvaranjem vinilnih i vinilidenskih grupa u sekundarnim sirovinama, koje značajno smanjuju termo-oksidativnu stabilnost. polimera prilikom naknadne obrade, pokreću proces fotostarenja takvih materijala i proizvodi od njih smanjuju njihov vijek trajanja.

Prisutnost karbonilnih grupa ne određuje ni mehanička svojstva (njihovo uvođenje do 9% u početnu makromolekulu nema značajnijeg utjecaja na mehanička svojstva materijala), niti prijenos sunčeve svjetlosti kroz film (apsorpcija svjetlosti karbonilnih grupa nalazi se u području talasne dužine manjoj od 280 nm, a svjetlost takvog sastava praktički nema u sunčevom spektru). Međutim, upravo prisustvo karbonilnih grupa u PE određuje njegovu vrlo važnu osobinu – otpornost na svjetlost.

Inicijator fotostarenja PE su hidroperoksidi, koji nastaju prilikom obrade primarnog materijala u procesu mehanohemijske destrukcije. Njihovo inicijalno dejstvo je posebno efikasno u ranim fazama starenja, dok karbonilne grupe imaju značajan efekat u kasnijim fazama.

Kao što je poznato, kompetitivne reakcije destrukcije i strukturiranja se javljaju tokom starenja. Posljedica prvog je stvaranje proizvoda male molekularne težine, drugog je stvaranje netopive gel frakcije. Brzina formiranja proizvoda male molekularne težine je maksimalna na početku starenja. Ovaj period karakterizira nizak sadržaj gela i smanjenje fizičkih i mehaničkih svojstava.

Nadalje, smanjuje se brzina stvaranja proizvoda niske molekularne težine, uočava se naglo povećanje sadržaja gela i smanjenje relativnog izduženja, što ukazuje na tok procesa strukturiranja. Zatim (nakon dostizanja maksimuma) sadržaj gela u VPE opada tokom njegovog fotostarenja, što se poklapa sa potpunom potrošnjom vinilidenskih grupa u polimeru i postizanjem maksimalno dozvoljenih vrednosti relativnog istezanja. Ovaj efekat se objašnjava uključivanjem nastalih prostornih struktura u proces destrukcije, kao i pucanjem duž granice morfoloških formacija, što dovodi do smanjenja fizičko-mehaničkih karakteristika i pogoršanja optičkih svojstava.

Brzina promjene fizičkih i mehaničkih karakteristika WPE je praktično nezavisna od sadržaja gel frakcije u njemu. Međutim, sadržaj gela se uvijek mora uzeti u obzir kao strukturni faktor pri odabiru metode recikliranja, modifikacije i pri određivanju primjene polimera.

U tabeli. 1 prikazane su karakteristike svojstava LDPE-a prije i nakon tri mjeseca starenja i HLDPE-a dobivenog ekstruzijom iz ostarjelog filma.

1 Karakteristike svojstava LDPE prije i poslije starenja

Karakteristike		original	Nakon operacije	ekstruzija
Vlačno naprezanje, MPa
Izduženje pri prekidu, %
Otpornost na pukotine, h
Svjetlosna postojanost, dani

Priroda promjene fizičkih i mehaničkih karakteristika za LDPE i VLDPE nije ista: primarni polimer pokazuje monotono smanjenje i čvrstoće i relativnog izduženja, koji su 30 odnosno 70%, nakon starenja od 5 mjeseci. Za reciklirani LDPE, priroda promjene ovih pokazatelja je nešto drugačija: napon lomljenja se praktički ne mijenja, a relativno rastezanje smanjuje se za 90%. Razlog za to može biti prisustvo gel frakcije u HLDPE-u, koji djeluje kao aktivno punilo u polimernoj matrici. Prisutnost takvog "punila" uzrok je pojave značajnih naprezanja, što rezultira povećanjem lomljivosti materijala, naglim smanjenjem relativnog izduženja (do 10% vrijednosti za primarni PE), otpornost na pucanje, vlačna čvrstoća (10 ... 15 MPa), elastičnost, povećanje krutosti.

U PE, tijekom starenja, dolazi ne samo do nakupljanja grupa koje sadrže kisik, uključujući keton, i proizvoda male molekularne težine, već i do značajnog smanjenja fizičko-mehaničkih karakteristika, koje se ne obnavljaju nakon recikliranja ostarjelog poliolefinskog filma. Strukturno-hemijske transformacije u HLDPE se dešavaju uglavnom u amorfnoj fazi. To dovodi do slabljenja međufazne granice u polimeru, zbog čega materijal gubi svoju čvrstoću, postaje lomljiv, lomljiv i podložan je daljnjem starenju kako tijekom prerade u proizvode tako i tijekom rada takvih proizvoda, koji su karakteriziraju niska fizička i mehanička svojstva i vijek trajanja.

Za procjenu optimalnih načina prerade sekundarnih polietilenskih sirovina od velikog su značaja njegove reološke karakteristike. HLDPE karakterizira niska fluidnost pri niskim posmičnim naponima, koja raste s povećanjem naprezanja, a povećanje fluidnosti za HPE je veće nego za primarni. Razlog za to je prisustvo gela u HLDPE-u, koji značajno povećava energiju aktivacije viskoznog toka polimera. Fluidnost se može kontrolisati i promenom temperature tokom obrade - sa povećanjem temperature raste i fluidnost taline.

Dakle, na reciklažu dolazi materijal čija pozadina ima veoma značajan uticaj na njegova fizička, mehanička i tehnološka svojstva. U procesu reciklaže, polimer je podvrgnut dodatnim mehanohemijskim i termo-oksidativnim efektima, a promena njegovih svojstava zavisi od učestalosti obrade.

Proučavanjem uticaja učestalosti obrade na svojstva dobijenih proizvoda pokazalo se da 3-5 puta obrada ima neznatan efekat (mnogo manji od primarne). Primjetan pad snage počinje pri 5 - 10 puta obradi. U procesu ponovljene obrade HLDPE-a, preporučuje se povećanje temperature livenja za 3...5% ili broja obrtaja vijka tokom ekstruzije za 4...6% kako bi se uništio nastali gel. Treba napomenuti da u procesu ponovljene obrade, posebno kada je izložen atmosferskom kisiku, dolazi do smanjenja molekularne težine poliolefina, što dovodi do naglog povećanja krhkosti materijala. Ponovljena obrada drugog polimera iz klase poliolefina - PP obično dovodi do povećanja indeksa tečenja taline (MFR), iako karakteristike čvrstoće materijala ne prolaze značajne promjene. Stoga se otpad koji nastaje prilikom proizvodnje PP dijelova, kao i sami dijelovi na kraju njihovog radnog vijeka, mogu ponovo koristiti u mješavini s originalnim materijalom za dobijanje novih dijelova.

Iz svega navedenog proizilazi da je potrebno modificirati sekundarne softverske sirovine kako bi se poboljšao kvalitet i produžio vijek trajanja proizvoda od njih.

2.2.2 Tehnologija prerade recikliranih poliolefinskih sirovina u granule

Da bi se otpadni termoplasti pretvorili u sirovine pogodne za dalju preradu u proizvode, neophodna je njihova prethodna obrada. Izbor metode prethodnog tretmana zavisi uglavnom od izvora nastajanja otpada i stepena kontaminacije. Tako se homogeni otpad iz proizvodnje i prerade LDPE-a obično prerađuje na mjestu nastanka, što zahtijeva malo prethodnog tretmana – uglavnom mljevenje i granulaciju.

Otpad u obliku zastarjelih proizvoda zahtijeva temeljitiju pripremu. Predtretman otpada poljoprivrednog PE filma, vreća za đubrivo, otpada iz drugih kompaktnih izvora i miješanog otpada uključuje sljedeće korake: sortiranje (grubo) i identifikaciju (za miješani otpad), usitnjavanje, odvajanje miješanog otpada, pranje, sušenje. Nakon toga materijal se podvrgava granulaciji.

Prethodno sortiranje omogućava grubo odvajanje otpada prema različitim karakteristikama: boji, dimenzijama, obliku i, ako je potrebno i moguće, po vrstama plastike. Prethodno sortiranje se obično vrši ručno na stolovima ili pokretnim trakama; prilikom sortiranja, razni strani predmeti i inkluzije se istovremeno uklanjaju iz otpada.

Odvajanje mješovitog (domaćeg) otpada termoplasta po vrstama vrši se sljedećim glavnim metodama: flotacija, separacija u teškim medijima, aero separacija, električna separacija, hemijske metode i metode dubokog hlađenja. Najrasprostranjenija metoda je metoda flotacije, koja omogućava odvajanje mješavina industrijskih termoplasta kao što su PE, PP, PS i PVC. Odvajanje plastike se vrši dodavanjem tenzida u vodu, koji selektivno mijenjaju njihova hidrofilna svojstva.

U nekim slučajevima, efikasan način za odvajanje polimera može biti njihovo rastvaranje u uobičajenom rastvaraču ili u mješavini rastvarača. Tretiranjem otopine parom izoluju se PVC, PS i mješavina poliolefina; čistoća proizvoda - ne manje od 96%.

Metode flotacije i separacije u teškim medijima su najefikasnije i najisplativije od svih gore navedenih.

Otpad koji je zastario i ne sadrži više od 5% nečistoća iz skladišta sirovina šalje se u postrojenje za sortiranje otpada. 1 , tokom kojeg se iz njih uklanjaju nasumične strane inkluzije i odbacuju se jako kontaminirani komadi. Otpad koji je sortiran se drobi u drobilicama nožem 2 mokro ili suho mljevenje za dobivanje labave mase s veličinom čestica od 2 ... 9 mm.

Performanse uređaja za mljevenje određuju ne samo njegov dizajn, broj i dužina noževa, brzina rotora, već i vrsta otpada. Dakle, najmanja produktivnost je u preradi otpada od pjenaste plastike, koji zauzima vrlo veliki volumen i teško ga je kompaktno utovariti. Veća produktivnost se postiže pri preradi otpadnih filmova, vlakana, puhanih proizvoda.

Za sve drobilice s noževima karakteristična je povećana buka, koja je povezana sa specifičnostima procesa mljevenja sekundarnih polimernih materijala. Da bi se smanjio nivo buke, mlin, zajedno sa motorom i ventilatorom, zatvoren je u kućište za zaštitu od buke, koje se može odvojiti i ima posebne prozore sa kapcima za utovar usitnjenog materijala.

Mljevenje je vrlo važna faza u pripremi otpada za preradu, jer stupanj mljevenja određuje nasipnu gustinu, protočnost i veličinu čestica rezultirajućeg proizvoda. Kontrola stepena mlevenja omogućava mehanizaciju procesa obrade, poboljšanje kvaliteta materijala usrednjavanjem njegovih tehnoloških karakteristika, smanjenje trajanja ostalih tehnoloških operacija i pojednostavljenje dizajna opreme za obradu.

Vrlo obećavajuća metoda mljevenja je kriogena, koja omogućava dobivanje praha iz otpada sa stupnjem disperzije od 0,5 ... 2 mm. Upotreba tehnologije praha ima niz prednosti: smanjeno vrijeme miješanja; smanjenje potrošnje energije i troškova radnog vremena za tekuće održavanje miksera; bolja raspodjela komponenti u smjesi; smanjenje razaranja makromolekula itd.

Od poznatih metoda za dobivanje praškastih polimernih materijala koji se koriste u kemijskoj tehnologiji, najprihvatljivija metoda za mljevenje termoplastičnog otpada je mehaničko mljevenje. Mehaničko mljevenje se može izvesti na dva načina: kriogenski (mljevenje u tečnom azotu ili drugom mediju sa hladnim agensima i na normalnim temperaturama u okruženju deaglomerirajućih sastojaka koji su manje energetski intenzivni.

Zatim se zdrobljeni otpad ubacuje u mašinu za pranje veša za pranje. 3 . Pranje se vrši u nekoliko koraka sa posebnim mješavinama deterdženta. ceđen u centrifugi 4 masa sa sadržajem vlage od 10 ... 15% se dovodi do konačne dehidracije u postrojenju za sušenje 5 , dok sadržaj preostale vlage ne bude 0,2%, a zatim u granulator 6 (sl. 1.1).

src="/modules/section/images/article/theory_clip_image002.jpg" width=373>

Rice. 1.1 Šema za reciklažu poliolefina u granule:

1 - jedinica za sortiranje otpada; 2 - drobilica; 3 - mašina za pranje veša; 4 - centrifuga; 5 - sušara; 6 - granulator

Za sušenje otpada koriste se različite vrste sušara: polica, traka, kutlača, fluidizirani sloj, vortex itd.

U inostranstvu se proizvode biljke u kojima postoje uređaji za pranje i sušenje kapaciteta do 350 ... 500 kg / h. U takvoj instalaciji, usitnjeni otpad se ubacuje u kadu koja se puni otopinom za pranje. Film se miješa lopaticom, dok se prljavština taloži na dno, a oprani film pluta. Dehidracija i sušenje filma vrši se na vibracionom situ iu vorteks separatoru. Preostala vlaga je manja od 0,1%.

Granulacija je završna faza u pripremi sekundarnih sirovina za dalju preradu u proizvode. Ova faza je posebno važna za HLDPE zbog male gustine i težine transporta. Tokom procesa granulacije materijal se zbija, olakšava njegova dalja prerada, usrednjavaju se karakteristike sekundarnih sirovina, što rezultira materijalom koji se može prerađivati ​​na standardnoj opremi.

Za plastificiranje usitnjenih i očišćenih otpadnih proizvoda najčešće se koriste jednopužni ekstruderi dužine (25 ... 30). D opremljena kontinuiranim filterom i ima zonu za otplinjavanje. Na takvim ekstruderima se praktički sve vrste sekundarnih termoplasta obrađuju prilično učinkovito s nasipnom gustinom drobljenog materijala u rasponu od 50 ... 300 kg / m3. Međutim, za preradu kontaminiranog i miješanog otpada potrebne su pužne prese posebne izvedbe, sa kratkim višenitnim puževima (dužine (3,5...5) D) ima cilindričnu mlaznicu u zoni ekstruzije.

Glavna jedinica ovog sistema je ekstruder sa pogonskom snagom od 90 kW, prečnikom vijka od 253 mm i omjerom L/D= 3,75. Na izlazu iz ekstrudera dizajnirana je valovita mlaznica promjera 420 mm. Zbog topline nastale trenjem i posmičnim djelovanjem na polimerni materijal, on se topi u kratkom vremenskom periodu, te je osigurana brza homogenizacija.

rastopiti. Promjenom razmaka između konusne mlaznice i kućišta moguće je podesiti smičnu silu i silu trenja, uz promjenu načina obrade. Budući da se topljenje odvija vrlo brzo, ne opaža se termička degradacija polimera. Sistem je opremljen jedinicom za otplinjavanje, što je preduslov za preradu sekundarnih polimernih sirovina.

Sekundarni zrnati materijali se dobijaju u zavisnosti od redosleda procesa rezanja i hlađenja na dva načina: granulacijom u kalupu i podvodnom granulacijom. Izbor metode granulacije ovisi o svojstvima termoplasta koji se obrađuje, a posebno o viskoznosti njegove taline i prionjivosti na metal.

Prilikom granulacije na glavi, polimerna talina se istiskuje kroz otvor u obliku cilindričnih snopova, koji se noževima klizeći po predilnoj ploči odsijecaju. Dobijene granule se nožem odbacuju sa glave i hlade. Rezanje i hlađenje se može vršiti na zraku, u vodi ili rezanjem na zraku i hlađenjem u vodi. Za softver koji ima visoku adheziju za metal i povećanu sklonost lepljenju, voda se koristi kao medij za hlađenje.

Kada se koristi oprema velikog jediničnog kapaciteta, koristi se tzv. podvodna granulacija. Ovom metodom, polimerna talina se istiskuje u obliku pramenova kroz otvore ploče za predenje na glavi odmah u vodu i rotirajućim noževima seče u granule. Temperatura rashladne vode održava se u rasponu od 50...70 °C, što doprinosi intenzivnijem isparavanju ostataka vlage sa površine granula; količina vode je 20…40 m3 po 1 toni granulata.

Najčešće se u glavi granulatora formiraju niti ili trake, koje se granuliraju nakon hlađenja u vodenoj kupelji. Prečnik dobijenih granula je 2…5 mm.

Hlađenje treba provoditi optimalnom brzinom kako se granule ne bi deformirale, ne lijepile i kako bi se osiguralo uklanjanje preostale vlage.

Temperatura glave ima značajan uticaj na distribuciju veličine granula. Rešetke se postavljaju između izlaza ekstrudera i matrice kako bi se osigurala ujednačena temperatura taljenja. Broj izlaznih otvora na glavi je 20…300.

Učinak procesa granulacije ovisi o vrsti sekundarnog termoplasta i njegovim reološkim karakteristikama.

Istraživanja HPE granulata pokazuju da se njegova viskozna svojstva praktično ne razlikuju od svojstava primarnog PE, tj. može se obraditi pod istim režimima ekstruzije i brizganja kao i devičanski PE. Međutim, dobijene proizvode karakterizira niska kvaliteta i trajnost.

Granule se koriste za proizvodnju ambalaže za kućnu hemiju, vješalica, građevinskih dijelova, poljoprivrednih oruđa, paleta za transport robe, izduvnih cijevi, oblaganja drenažnih kanala, netlačnih cijevi za melioraciju i drugih proizvoda. Ovi proizvodi se dobijaju od "čistih" sekundarnih sirovina. Međutim, više obećava dodavanje sekundarnih sirovina primarnim u količini od 20 ... 30%. Uvođenje plastifikatora, stabilizatora i punila u sastav polimera omogućava povećanje ove brojke na 40-50%. Time se poboljšavaju fizičke i mehaničke karakteristike proizvoda, ali njihova trajnost (prilikom rada u teškim klimatskim uvjetima) iznosi samo 0,6 ... 0,75 trajnosti proizvoda izrađenih od primarnog polimera. Efikasniji način je modifikacija sekundarnih polimera, kao i stvaranje visoko punjenih sekundarnih polimernih materijala.

2.2.3 Metode za modifikaciju recikliranih poliolefina

Rezultati proučavanja mehanizma procesa koji se javljaju tokom rada i obrade softvera i njihov kvantitativni opis omogućavaju nam da zaključimo da međuproizvodi dobijeni iz sekundarnih sirovina ne bi trebali sadržavati više od 0,1 ... 0,5 mola oksidiranih aktivnih grupa i da imaju optimalnu molekulsku masu i MWD, kao i da imaju ponovljive fizičke, mehaničke i tehnološke pokazatelje. Samo u tom slučaju, poluproizvod se može koristiti za proizvodnju proizvoda sa garantiranim vijekom trajanja za zamjenu oskudnih primarnih sirovina. Međutim, trenutno proizvedeni granulat ne ispunjava ove zahtjeve.

Pouzdan način za rješavanje problema stvaranja visokokvalitetnih polimernih materijala i proizvoda iz sekundarnog softvera je modifikacija granula, čija je svrha da hemijskim ili fizičko-hemijskim metodama zaštiti funkcionalne grupe i aktivne centre i stvori materijal koji je homogen u struktura sa ponovljivim svojstvima.

Metode za modifikaciju sekundarnog PO sirovina mogu se podeliti na hemijske (poprečno povezivanje, unošenje raznih aditiva, uglavnom organskog porekla, prerada organosilicijumskim tečnostima i dr.) i fizičko-mehaničke (punjenje mineralnim i organskim punilima).

Na primjer, maksimalni sadržaj gel frakcije (do 80%) i najveća fizička i mehanička svojstva umreženog VLDPE postižu se unošenjem 2-2,5% dikumil peroksida na valjke na 130°C u trajanju od 10 minuta. Relativno istezanje pri lomljenju takvog materijala je 210%, indeks tečenja taline je 0,1…0,3 g/10 min. Stupanj umrežavanja opada s povećanjem temperature i povećanjem trajanja valjanja kao rezultat konkurentnog procesa razgradnje. Ovo vam omogućava da prilagodite stepen umrežavanja, fizičke, mehaničke i tehnološke karakteristike modifikovanog materijala.

Razvijena je metoda za formiranje proizvoda od HLDPE uvođenjem dikumil peroksida direktno u proces prerade, a dobiveni su prototipovi cijevi i lijevanih proizvoda koji sadrže 70 ... 80% gel frakcije.

Uvođenje voska i elastomera (do 5 masenih dijelova) značajno poboljšava obradivost VPE, povećava fizička i mehanička svojstva (posebno istezanje pri lomljenju i otpornost na pucanje - za 10%, odnosno od 1 do 320 sati) i smanjuje njihovu širenje, što ukazuje na povećanje homogenosti materijala.

Modifikacija HLDPE-a maleinskim anhidridom u disk ekstruderu također dovodi do povećanja njegove čvrstoće, otpornosti na toplinu, adhezivnosti i otpornosti na fotostarenje. U ovom slučaju se učinak modifikacije postiže pri nižoj koncentraciji modifikatora i kraćem trajanju procesa nego kod uvođenja elastomera.

Obećavajući način za poboljšanje kvaliteta polimernih materijala iz sekundarnog PO je termomehanička obrada organosilicijumskim jedinjenjima. Ova metoda omogućava dobijanje proizvoda od recikliranih materijala povećane čvrstoće, elastičnosti i otpornosti na starenje. Mehanizam modifikacije se sastoji u stvaranju hemijskih veza između siloksanskih grupa organosilicijumske tečnosti i nezasićenih veza i grupa koje sadrže kiseonik sekundarnog PO.

Tehnološki proces za dobijanje modifikovanog materijala obuhvata sledeće faze: sortiranje, drobljenje i pranje otpada; tretman otpada organosilicijumskom tečnošću na 90 ± 10 °S u trajanju od 4…6 h; sušenje modificiranog otpada centrifugiranjem; regranulacija modificiranog otpada.

Uz metodu modifikacije čvrste faze, predlaže se i metoda modifikacije VPE u otopini, koja omogućava dobivanje praha VLDPE s veličinom čestica ne većom od 20 μm. Ovaj prah se može koristiti za preradu u proizvode rotacijskim oblikovanjem i za oblaganje elektrostatičkim raspršivanjem.

Od velikog naučnog i praktičnog interesa je stvaranje punjenih polimernih materijala na bazi recikliranih polietilenskih sirovina. Upotreba polimernih materijala od recikliranih materijala koji sadrže do 30% punila omogućit će oslobađanje do 40% primarnih sirovina i njihovo slanje u proizvodnju proizvoda koji se ne mogu dobiti od sekundarnih sirovina (tlačne cijevi, folije za pakovanje , transport kontejnera za višekratnu upotrebu itd.). To će značajno smanjiti nedostatak primarnih polimernih sirovina.

Za dobivanje punjenih polimernih materijala od recikliranih materijala moguće je koristiti dispergirana i ojačavajuća punila mineralnog i organskog porijekla, kao i punila koja se mogu dobiti iz polimernog otpada (drobljeni termoreaktivni otpad i gumena mrvica). Gotovo sav termoplastični otpad se može puniti, kao i mješoviti otpad, koji je za ovu svrhu poželjan i sa ekonomskog stanovišta.

Na primjer, svrsishodnost upotrebe lignina povezana je s prisustvom fenolnih spojeva u njemu, koji doprinose stabilizaciji VPEN-a tokom rada; liskun - s proizvodnjom proizvoda s niskim puzanjem, povećanom otpornošću na toplinu i vremenske uvjete, a također se odlikuje niskim trošenjem opreme za obradu i niskom cijenom. Kao jeftina inertna punila koriste se kaolin, školjka, pepeo iz škriljaca, kuglice od uglja i željezo.

Uvođenjem fino dispergovanog fosfogipsa granuliranog u polietilenskom vosku u WPE, dobijene su kompozicije sa povećanim istezanjem pri lomljenju. Ovaj efekat se može objasniti plastificirajućim učinkom polietilenskog voska. Dakle, vlačna čvrstoća VPE punjenog fosfogipsom je 25% veća od vlačne čvrstoće VPE, a vlačni modul je 250% veći.

Efekat pojačanja kada se liskun uvede u HPE povezan je sa karakteristikama kristalne strukture punila, visokim karakterističnim odnosom (odnos prečnika ljuspice i debljine), a upotreba zdrobljenog, praškastog HPE je omogućila za očuvanje strukture ljuskica uz minimalno uništavanje.

Kompozicije koje sadrže lignin, škriljce, kaolin, kugle, sapropel otpad imaju relativno niska fizička i mehanička svojstva, ali su najjeftinije i mogu se koristiti u proizvodnji građevinskih proizvoda.

2.3 RECIKLAŽA POLIVINIL HLORIDA

Prilikom obrade polimeri su izloženi visokim temperaturama, smičnim naprezanjima i oksidaciji, što dovodi do promjene strukture materijala, njegovih tehnoloških i pogonskih svojstava. Na promjenu strukture materijala odlučujuće utječu toplinski i termalno-oksidativni procesi.

PVC je jedan od najmanje stabilnih industrijskih polimera ugljičnog lanca. Reakcija razgradnje PVC-a - dehidrokloracija počinje već na temperaturama iznad 100 °C, a na 160 °C reakcija se odvija vrlo brzo. Kao rezultat termičke oksidacije PVC-a nastaju agregacijski i dezagregacijski procesi - umrežavanje i destrukcija.

Uništavanje PVC-a je praćeno promjenom početne boje polimera zbog formiranja hromofornih grupa i značajnog pogoršanja fizičkih, mehaničkih, dielektričnih i drugih karakteristika performansi. Umrežavanje rezultira transformacijom linearnih makromolekula u razgranate i, konačno, u umrežene trodimenzionalne strukture; istovremeno se značajno pogoršava rastvorljivost polimera i njegova sposobnost obrade. U slučaju plastificiranog PVC-a, umrežavanje smanjuje kompatibilnost plastifikatora sa polimerom, povećava migraciju plastifikatora i nepovratno degradira svojstva materijala.

Uz uzimanje u obzir uticaja uslova rada i učestalosti prerade sekundarnih polimernih materijala, potrebno je proceniti i racionalan odnos otpadnih i svežih sirovina u sastavu namenjenom preradi.

Prilikom ekstrudiranja proizvoda iz miješanih sirovina postoji opasnost od odbacivanja zbog različitih viskoziteta taline, stoga se predlaže ekstrudiranje djevičanskog i recikliranog PVC-a na različitim strojevima, međutim, praškasti PVC se gotovo uvijek može miješati s recikliranim polimerom.

Važna karakteristika koja određuje temeljnu mogućnost reciklaže PVC otpada (dozvoljeno vrijeme obrade, vijek trajanja recikliranog materijala ili proizvoda), kao i potrebu za dodatnim jačanjem stabilizirajuće grupe, je vrijeme termičke stabilnosti.

2.3.1 Metode tretmana PVC otpada

Homogeni industrijski otpad se po pravilu reciklira, i to u slučajevima kada su samo tanki slojevi materijala podvrgnuti dubokom starenju.

U nekim slučajevima preporučuje se korištenje abrazivnog alata za uklanjanje degradiranog sloja uz naknadnu obradu materijala u proizvode koji po svojstvima nisu inferiorni u odnosu na proizvode dobivene od originalnih materijala.

Za odvajanje polimera od metala (žice, kablovi) koristi se pneumatska metoda. Tipično, izolirani plastificirani PVC može se koristiti kao niskonaponska izolacija žice ili brizgani proizvodi. Za uklanjanje metalnih i mineralnih inkluzija, može se koristiti iskustvo industrije mljevenja brašna zasnovano na upotrebi indukcijske metode, metoda razdvajanja magnetskim svojstvima. Za odvajanje aluminijske folije od termoplasta koristi se zagrijavanje u vodi na 95–100 °C.

Predlaže se da se neupotrebljive posude sa etiketama potapaju u tečni dušik ili kisik na temperaturi ne višoj od -50°C kako bi naljepnice ili ljepilo postali lomljivi, što će omogućiti njihovo lako drobljenje i odvajanje homogenog materijala, poput papira. .

Metoda za uštedu energije za suhu pripremu plastičnog otpada pomoću kompaktora. Metoda se preporučuje za preradu otpada od umjetne kože (IR), PVC linoleuma i uključuje niz tehnoloških operacija: mljevenje, odvajanje tekstilnih vlakana, plastifikaciju, homogenizaciju, zbijanje i granulaciju; mogu se dodati i aditivi. Vlakna obloge se odvajaju tri puta - nakon prvog drobljenja nožem, nakon zbijanja i sekundarnog drobljenja nožem. Dobija se kalupna masa koja se može obraditi brizganjem, a koja i dalje sadrži vlaknaste komponente koje ne ometaju obradu, ali služe kao punilo koje ojačava materijal.

2.3.2 Metode za reciklažu PVC plastičnog otpada

Injekciono prešanje

Glavne vrste otpada na bazi nepunjenog PVC-a su neželatinizirani plastisol, tehnološki otpad i neispravni proizvodi. U poduzećima lake industrije u Rusiji, sljedeća tehnologija za preradu plastisol otpada se koristi metodama injekcijskog prešanja.

Utvrđeno je da se plastisol tehnologijom mogu dobiti proizvodi od recikliranih PVC materijala zadovoljavajućeg kvaliteta. Proces uključuje usitnjavanje otpadnih filmova i listova, pripremu PVC paste u plastifikatoru, oblikovanje novog proizvoda livenjem.

Neželatinizirani plastisol je sakupljen u kontejnere tokom čišćenja dispenzera, miksera, podvrgnut želatinizaciji, zatim pomiješan sa procesnim otpadom i neispravnim proizvodima na valjcima, a dobiveni listovi su obrađeni na rotacijskim brusilicama. Tako dobivena mrvica plastisola obrađena je brizganjem. Plastisol mrvica u količini od 10 ... 50 tež. h se može koristiti u kompoziciji sa gumom za dobijanje gumenih jedinjenja, a to omogućava da se iz formulacija isključe omekšivači.

Za preradu otpada brizganjem po pravilu se koriste mašine intruzionog tipa, sa stalno rotirajućim pužom, čija konstrukcija obezbeđuje spontano hvatanje i homogenizaciju otpada.

Jedna od obećavajućih metoda za korištenje PVC otpada je višekomponentno livenje. Ovim načinom obrade proizvod ima vanjske i unutrašnje slojeve od različitih materijala. Vanjski sloj je po pravilu visokokvalitetna komercijalna plastika, stabilizirana, obojena, dobrog izgleda. Unutrašnji sloj je reciklirana sirovina od polivinil hlorida. Prerada termoplasta ovom metodom omogućava značajno uštedu oskudnih primarnih sirovina, smanjujući njegovu potrošnju za više od dva puta.

Ekstruzija

Trenutno, jedna od najefikasnijih metoda za preradu otpada od polimernih materijala na bazi PVC-a u svrhu njihovog odlaganja je metoda elastično-deformacijske disperzije, zasnovana na fenomenu višestrukog razaranja u uslovima kombinovanog izlaganja visokom pritisku i smicanju. deformacija na povišenoj temperaturi.

Elastično-deformaciona disperzija prethodno grubo usitnjenih materijala s veličinom čestica od 103 μm vrši se u jednopužnom rotacionom disperzeru. Korišteni otpadni plastificirani duplirani filmski materijali na različitim osnovama (linoleum na bazi poliesterske tkanine, pjena na bazi papira, umjetna koža na bazi pamučne tkanine) prerađuju se u dispergirani homogeni sekundarni materijal, koji je mješavina PVC plastike sa drobljena baza sa najvjerojatnijom veličinom čestica 320…615 µm, pretežno asimetrična, sa visokom specifičnom površinom (2,8…4,1 m2/g). Optimalni uvjeti disperzije pod kojima se formira najjače dispergirani proizvod su temperatura u zonama disperzanta 130 ... 150 ... 70 ° C; stepen opterećenja ne veći od 60%; minimalna brzina zavrtnja 35 o/min. Povećanje temperature obrade PVC materijala dovodi do nepoželjnog intenziviranja procesa degradacije u polimeru, što se izražava u tamnjenju proizvoda. Povećanjem stepena opterećenja i brzine rotacije vijka pogoršava se disperzija materijala.

Recikliranje otpada od plastificiranih PVC materijala bez baze (poljoprivredna folija, izolacijska folija, PVC crijeva) elastično-deformacijskom disperzijom za dobivanje visokokvalitetnog visoko dispergiranog sekundarnog materijala može se izvesti bez tehnoloških poteškoća sa većom varijacijom u disperzijskim modovima. Formira se fino dispergirani proizvod s veličinom čestica od 240 ... 335 mikrona, pretežno sfernog oblika.

Elastično-deformacijski udar pri raspršivanju krutih PVC materijala (materijal otporan na udarce za boce za mineralnu vodu, sanitarne PVC cijevi i dr.) mora se izvoditi na višim temperaturama (170...180...minimalna brzina zavrtnja 35 rpm. Prilikom odstupanja od navedenih načina disperzije uočavaju se tehnološke poteškoće i pogoršanje kvaliteta nastalog sekundarnog proizvoda u pogledu disperzije.

U procesu prerade otpadnih PVC materijala, istovremeno sa disperzijom, moguće je izvršiti modifikaciju polimernog materijala unošenjem 1 ... 3 tež. h toplinskih stabilizatora koji sadrže metal i 10 ... 30 tež. h plastifikatori. Ovo dovodi do povećanja margine termičke stabilnosti pri upotrebi metalnih stearata za 15...50 min i poboljšanja protoka taline materijala obrađenog zajedno sa esterskim plastifikatorima za 20...35%, kao i poboljšanja u proizvodnosti procesa disperzije.

Nastali sekundarni PVC materijali, zbog visoke disperzije i razvijene površine čestica, imaju površinsku aktivnost. Ovo svojstvo nastalih prahova predodredilo je njihovu vrlo dobru kompatibilnost sa drugim materijalima, što omogućava njihovu upotrebu za zamjenu (do 45 tež%) početne sirovine u proizvodnji istih ili novih polimernih materijala.

Dvopužni ekstruderi se također mogu koristiti za obradu PVC otpada. Postižu odličnu homogenizaciju smjese, a proces plastifikacije se odvija u blažim uvjetima. Budući da dvopužni ekstruderi rade na principu pomaka, vrijeme zadržavanja polimera u njima na temperaturi plastifikacije je jasno definirano i isključeno je njegovo zadržavanje u zoni visoke temperature. Time se sprječava pregrijavanje i termička degradacija materijala. Ujednačenost prolaska polimera kroz cilindar obezbeđuje dobre uslove za otplinjavanje u zoni niskog pritiska, što omogućava uklanjanje vlage, produkata razgradnje i oksidacije i drugih isparljivih materija, koje se obično nalaze u otpadu.

Za preradu polimernih kompozitnih materijala, uključujući IR, otpad od izolacije kablova, termoplastične prevlake na bazi papira i druge, mogu se koristiti metode koje se zasnivaju na kombinaciji pripreme ekstruzijom i kompresijskog oblikovanja. Za implementaciju ove metode predlaže se jedinica koja se sastoji od dvije mašine, od kojih je ubrizgavanje svake od 10 kg. Udio nepolimernih materijala koji se posebno unose u otpad može biti do 25%, a čak i sadržaj bakra može doseći 10%.

Također se koristi metoda koekstruzije svježeg termoplasta koji formira zidne slojeve i otpadnog polimera koji čini unutrašnji sloj, što rezultira troslojnim proizvodom (na primjer, filmom). Predlaže se još jedna metoda - oblikovanje puhanjem. U razvijenom dizajnu postrojenja za ekstruziju sa puhanjem predviđen je ekstruder na puhanje sa pogonom na puhanje kao generator taline. Puhanje mješavine djevičanskog i recikliranog PVC-a koristi se za proizvodnju boca, kontejnera i drugih šupljih proizvoda.

Kalandiranje

Primjer reciklaže otpada kalandiranjem je tzv. Regal proces, koji se sastoji u kalandiranju materijala i dobivanju ploča i limova koji se koriste za proizvodnju kontejnera i namještaja. Pogodnost ovakvog procesa za preradu otpada različitog sastava leži u lakoći njegovog prilagođavanja promjenom razmaka između valjaka kalendara kako bi se postigao dobar smični i disperzivni učinak na materijal. Dobra plastificacija i homogenizacija materijala tokom obrade osigurava proizvodnju proizvoda sa dovoljno visokim karakteristikama čvrstoće. Metoda je ekonomski povoljna za termoplastike plastificirane na relativno niskim temperaturama, uglavnom meki PVC.

Za pripremu otpada IC i lenoleuma razvijena je jedinica koja se sastoji od noževe drobilice, bubnja za miješanje i trovaljnih rafinacijskih valjaka. Kao rezultat visokog trenja, visokog pritiska pritiska i miješanja između rotirajućih površina, komponente smjese se dalje drobe, plastificiraju i homogeniziraju. Već u jednom prolazu kroz mašinu, materijal dobija prilično dobar kvalitet.

Pritiskom

Jedna od tradicionalnih metoda za preradu otpadnih polimernih materijala je presovanje, posebno se metoda Regal-Converter može nazvati najčešćom. Otpad od mljevenja ujednačene debljine na transportnoj traci se dovodi u peć i topi. Ovako plastificirana masa se zatim presuje. Predložena metoda obrađuje mješavine plastike sa sadržajem stranih tvari većim od 50%.

Postoji kontinuiran način za recikliranje otpadnih sintetičkih tepiha i IR. Njegova suština je sljedeća: mljeveni otpad se ubacuje u mikser, gdje se dodaje 10% veziva, pigmenti, punila (za armiranje). Ploče se presuju iz ove mješavine u dvotračnoj presi. Ploče su debljine 8…50 mm sa gustinom od oko 650 kg/m3. Zbog poroznosti ploče imaju svojstva toplinske i zvučne izolacije. Koriste se u mašinstvu i u automobilskoj industriji kao konstrukcijski elementi. Sa jednostranom ili dvostranom laminacijom, ove ploče se mogu koristiti u industriji namještaja. U SAD-u se proces presovanja koristi za izradu teških ploča.

Koristi se i druga tehnološka metoda, zasnovana na pjeni u obliku. Razvijene opcije se razlikuju po metodama uvođenja sredstava za upuhivanje u sekundarne sirovine i u opskrbi toplinom. Sredstva za napuhavanje se mogu uvesti u interni mikser ili ekstruder. Međutim, metoda oblikovanog pjene je produktivnija kada se proces formiranja pora provodi u preši.

Značajan nedostatak metode presa sinterovanja polimernog otpada je slabo miješanje komponenti smjese, što dovodi do smanjenja mehaničkih svojstava dobivenih materijala.

Problem recikliranja otpadne PVC plastike trenutno se intenzivno razvija, ali postoje mnoge poteškoće povezane prvenstveno s prisustvom punila. Neki programeri su krenuli putem izolacije polimera iz kompozita s njegovom naknadnom upotrebom. Međutim, ove tehnološke opcije su često neekonomične, dugotrajne i pogodne za uski raspon materijala.

Poznate metode direktnog termoformiranja zahtijevaju ili visoke dodatne troškove (pripremne operacije, dodavanje primarnog polimera, plastifikatora, korištenje posebne opreme), ili ne dozvoljavaju preradu visoko napunjenog otpada, posebno PVC plastike.

2.4 ODLAGANJE OTPADNE POLISTIRENSKE PLASTIKE

Polistirenski otpad se akumulira u obliku zastarjelih proizvoda od PS i njegovih kopolimera (kutije za kruh, vaze, sirnici, razno posuđe, roštilji, tegle, vješalice, obloge, dijelovi komercijalne i laboratorijske opreme, itd.), kao i u obliku industrijskog (tehnološkog) otpada PS opšte namene, PS otpornog na udarce (HIPS) i njegovih kopolimera.

Recikliranje polistirenske plastike može se odvijati na sljedeće načine:

1. odlaganje jako zagađenog industrijskog otpada;
2. iskorišćavanje tehnološkog otpada HIPS i ABS plastike brizganjem, ekstruzijom i presovanjem;
3. zbrinjavanje dotrajalih proizvoda;
4. reciklaža otpada od ekspandiranog polistirena (EPS);
5. odlaganje miješanog otpada.

Jako kontaminirani industrijski otpad nastaje u proizvodnji PS i polistirenske plastike tokom čišćenja reaktora, ekstrudera i proizvodnih linija u obliku komada različitih veličina i oblika. Zbog zagađenja, heterogenosti i lošeg kvaliteta, ovaj otpad se uglavnom uništava spaljivanjem. Moguće ih je iskoristiti uništavanjem, koristeći nastale tečne proizvode kao gorivo.

Mogućnost vezivanja ionogenih grupa na benzenski prsten polistirena omogućava dobijanje ionskih izmjenjivača na njegovoj osnovi. Rastvorljivost polimera tokom obrade i rada takođe se ne menja. Stoga je za dobivanje mehanički jakih ionskih izmjenjivača moguće koristiti tehnološki otpad i dotrajale proizvode od polistirena, čija se molekulska težina prilagođava termičkom destrukcijom vrijednostima koje zahtijevaju uvjeti za sintezu ionskih izmjenjivača (40 ... 50 hiljada). Naknadna hlorometilacija dobijenih proizvoda dovodi do stvaranja spojeva rastvorljivih u vodi, što ukazuje na mogućnost upotrebe sekundarnih polistirenskih sirovina za dobijanje rastvorljivih polielektrolita.

Tehnološki otpadni proizvodi PS (kao i softver) se po svojim fizičkim, mehaničkim i tehnološkim svojstvima ne razlikuju od primarnih sirovina. Ovaj otpad se uglavnom može reciklirati

koriste se u preduzećima u kojima se formiraju. Mogu se dodati u primarni PS ili koristiti kao samostalne sirovine u proizvodnji raznih proizvoda.

Značajna količina tehnološkog otpada (do 50%) nastaje prilikom prerade polistirenske plastike brizganjem, ekstruzijom i vakuumskim oblikovanjem, čiji povratak u procese tehnološke obrade može značajno povećati efikasnost upotrebe polimernih materijala i stvoriti proizvodnju bez otpada u industriji prerade plastike.

ABS plastika se široko koristi u automobilskoj industriji za proizvodnju velikih autodijelova, u proizvodnji sanitarne opreme, cijevi, robe široke potrošnje itd.

U vezi sa povećanjem potrošnje stirenske plastike, raste i količina otpada, čija je upotreba ekonomski i ekološki izvodljiva, uzimajući u obzir povećanje cijene sirovina i smanjenje njihovih resursa. U mnogim slučajevima, reciklirani materijali se mogu koristiti za zamjenu prvobitnih materijala.

Utvrđeno je da se pri ponovljenoj preradi ABS polimera u njemu dešavaju dva konkurentska procesa: s jedne strane, djelomično uništavanje makromolekula, s druge strane, djelomično međumolekulsko umrežavanje, koje se povećava sa povećanjem broja ciklusa obrade. .

Prilikom odabira metode obrade ekstrudiranog ABS-a dokazana je temeljna mogućnost oblikovanja proizvoda direktnim prešanjem, ekstruzijom i brizganjem.

Efikasna tehnološka faza prerade ABS otpada je sušenje polimera, što omogućava da se sadržaj vlage u njemu dovede do nivoa koji ne prelazi 0,1%. U ovom slučaju, eliminira se stvaranje takvih nedostataka u materijalu koji nastaju zbog viška vlage kao što su ljuskava površina, srebrnkast, raslojavanje proizvoda u debljini; Prethodno sušenje poboljšava svojstva materijala za 20…40%.

Međutim, metoda izravne kompresije pokazuje se neefikasnom, a ekstruzija polimera je otežana zbog njegove visoke viskoznosti.

Prerada tehnološkog otpada ABS polimera brizganjem izgleda obećavajuće. U ovom slučaju, da bi se poboljšala fluidnost polimera, potrebno je uvesti tehnološke dodatke. Dodatak polimeru olakšava obradu ABS polimera, jer dovodi do povećanja mobilnosti makromolekula, fleksibilnosti polimera i smanjenja njegovog viskoziteta.

Proizvodi dobiveni ovom metodom nisu inferiorni u odnosu na proizvode od primarnog polimera po svojim pokazateljima učinka, a ponekad ih čak i nadmašuju.

Neispravni i istrošeni proizvodi mogu se zbrinuti mljevenjem, nakon čega slijedi formiranje nastale mrvice u mješavini s primarnim materijalima ili kao samostalna sirovina.

Mnogo teža situacija je uočena u oblasti recikliranja dotrajalih PS proizvoda, uključujući i pjenastu plastiku. U inostranstvu, glavni načini njihovog odlaganja su piroliza, spaljivanje, foto- ili biorazgradnja i zakopavanje. Amortizovani proizvodi za kulturne i društvene svrhe, kao i industriju polimera, građevinarstva, toplotnoizolacionih materijala i drugo, mogu se reciklirati u proizvode. To se uglavnom odnosi na proizvode od PS otpornog na udarce.

Blok PS se mora kombinovati sa PS visokog udara (odnos 70:30), modifikovan na druge načine ili recikliran sa svojim kopolimerom sa akrilonitrilom, metil metakrilatom (MS) ili terpolimerima sa MS i akrilonitrilom (MSN) pre ponovne obrade. MC i MCH kopolimere karakteriše veća otpornost na atmosfersko starenje (u poređenju sa sastavima otpornim na udarce), što je od velikog značaja u naknadnoj preradi. Sekundarni PS se može dodati PE.

Za pretvaranje otpadnih polistirenskih filmova u sekundarne polimerne sirovine, oni se podvrgavaju aglomeraciji u rotacionim aglomeratorima. Niska udarna čvrstoća PS-a rezultira brzim mljevenjem (u poređenju sa drugim termoplastima). Međutim, visoka sposobnost prianjanja PS-a dovodi, prvo, do sljepljivanja čestica materijala i stvaranja velikih agregata prije nego (80 °C) materijal postane plastičan (130 °C), i, kao drugo, do lijepljenja materijala za opremu za obradu. Ovo čini PS mnogo težim za aglomeraciju nego PE, PP i PVC.

Otpadni PPS se može otopiti u stirenu, a zatim polimerizirati u mješavini koja sadrži drobljenu gumu i druge aditive. Ovako dobiveni kopolimeri karakteriziraju dovoljno visoka udarna čvrstoća.

Industrija reciklaže trenutno se suočava s izazovom recikliranja miješane otpadne plastike. Tehnologija prerade miješanog otpada uključuje sortiranje, mljevenje, pranje, sušenje i homogenizaciju. Reciklirani PS dobiven iz miješanog otpada ima visoka fizička i mehanička svojstva, može se dodati asfaltu i bitumenu u rastopljenom stanju. Istovremeno, njihov trošak se smanjuje, a karakteristike čvrstoće se povećavaju za oko 20%.

Kako bi se poboljšao kvalitet recikliranih polistirenskih sirovina, modificira se. Za to je potrebno proučiti njegova svojstva u procesu termičkog starenja i rada. Starenje PS plastike ima svoje specifičnosti, što se jasno očituje posebno kod materijala otpornih na udarce, koji pored PS sadrže i gumu.

Prilikom termičke obrade PS materijala (na 100–200 °C), njegova oksidacija se odvija kroz stvaranje hidroperoksidnih grupa, čija koncentracija brzo raste u početnoj fazi oksidacije, nakon čega slijedi stvaranje karbonilnih i hidroksilnih grupa.

Hidroperoksidne grupe pokreću procese fotooksidacije koji nastaju tokom rada proizvoda od PS pod uticajem sunčevog zračenja. Fotodegradaciju također pokreću nezasićene grupe sadržane u gumi. Posljedica kombiniranog djelovanja hidroperoksidnih i nezasićenih grupa u ranim fazama oksidacije i karbonilnih grupa u kasnijim fazama je niža otpornost na fotooksidativnu degradaciju PS produkata u odnosu na PO. Prisustvo nezasićenih veza u gumenoj komponenti HIPS-a tokom njenog zagrijavanja dovodi do autoakceleracije procesa degradacije.

Prilikom fotostarenja PS modificiranog gumom, prekid lanca prevladava nad stvaranjem poprečnih veza, posebno kod visokog sadržaja dvostrukih veza, što značajno utiče na morfologiju polimera, njegove fizičko-mehaničke i reološke osobine.

Svi ovi faktori moraju se uzeti u obzir prilikom recikliranja PS i HIPS proizvoda.

2.5 RECIKLAŽA OTPADA POLIAMIDA

Značajno mjesto među čvrstim polimernim otpadom zauzima poliamidni otpad koji nastaje uglavnom tokom proizvodnje i prerade vlakana (najlona i anida) u proizvode, kao i zastarjeli proizvodi. Količina otpada u proizvodnji i preradi vlakana dostiže 15% (od čega u proizvodnji - 11 ... 13%). Budući da je PA skup materijal sa nizom vrijednih hemijskih i fizičko-mehaničkih svojstava, od posebnog je značaja racionalno korištenje njegovog otpada.

Raznolikost tipova sekundarnih PA zahtijeva stvaranje posebnih metoda obrade, a istovremeno otvara široke mogućnosti za njihov odabir.

PA-6.6 otpad ima najstabilnije indikatore, što je preduslov za stvaranje univerzalnih metoda za njihovu preradu. Određeni broj otpada (gumirana gajtana, ukrasi, pohabane čarape) sadrži komponente koje nisu poliamide i zahtijevaju poseban pristup preradi. Istrošeni proizvodi su kontaminirani, a količina i sastav zagađenja određen je uslovima eksploatacije proizvoda, organizacijom njihovog sakupljanja, skladištenja i transporta.

Glavna područja prerade i upotrebe PA otpada mogu se nazvati mljevenje, termoformiranje iz taline, depolimerizacija, precipitacija iz otopine, različite metode modifikacije i prerada tekstila za dobivanje materijala vlaknaste strukture. Mogućnost, svrsishodnost i efikasnost upotrebe određenog otpada određuju, prije svega, njihova fizičko-hemijska svojstva.

Od velikog značaja je molekularna težina otpada, koja utiče na čvrstoću recikliranih materijala i proizvoda, kao i na tehnološka svojstva recikliranog PA. Sadržaj niskomolekularnih jedinjenja u PA-6 ima značajan uticaj na čvrstoću, termičku stabilnost i uslove obrade. Termički najstabilniji u uslovima obrade je PA-6.6.

Za odabir metoda i načina prerade, kao i pravca upotrebe otpada, važno je proučiti termičko ponašanje sekundarne PA. U ovom slučaju značajnu ulogu mogu imati strukturne i kemijske karakteristike materijala i njegova praistorija.

2.5.1 Metode tretmana otpada iz PA

Postojeće metode prerade PA otpada mogu se svrstati u dvije glavne grupe: mehaničke, koje nisu povezane s hemijskim transformacijama, i fizičko-hemijske. Mehaničke metode uključuju mljevenje i različite tehnike i metode koje se koriste u tekstilnoj industriji za dobivanje proizvoda s vlaknastom strukturom.

Ingoti, neispravna traka, liveni otpad, djelimično izvučena i nevučena vlakna mogu se podvrgnuti mehaničkoj obradi.

Mljevenje nije samo operacija koja prati većinu tehnoloških procesa, već je i samostalna metoda prerade otpada. Brušenje vam omogućava da dobijete praškaste materijale i čips za brizganje od ingota, traka, čekinja. Karakteristično je da se tokom mljevenja fizičko-hemijska svojstva sirovine praktički ne mijenjaju. Za dobivanje praškastih proizvoda, posebno se koriste procesi kriogenog mljevenja.

Otpadna vlakna i čekinje koriste se za proizvodnju užadi za pecanje, umivaonika, ručnih torbi, itd., međutim, to zahtijeva značajan ručni rad.

Od mehaničkih metoda prerade otpada, najviše obećavaju i najčešće se koriste proizvodnja netkanih materijala, podnih obloga i rezanih tkanina. Od posebne vrijednosti za ove namjene su otpadna poliamidna vlakna, koja se lako obrađuju i boje.

Fizičko-hemijske metode prerade PA otpada mogu se klasificirati na sljedeći način:

1. depolimerizacija otpada u cilju dobijanja monomera pogodnih za proizvodnju vlakana i oligomera sa njihovom naknadnom upotrebom u proizvodnji lepkova, lakova i drugih proizvoda;
2. ponovno topljenje otpada za dobijanje granulata, aglomerata i proizvoda ekstruzijom i brizganjem;
3. precipitacija iz otopina za dobivanje praha za premazivanje;
4. dobijanje kompozitnih materijala;
5. hemijska modifikacija za proizvodnju materijala sa novim svojstvima (dobivanje lakova, lepkova i sl.).

Depolimerizacija se široko koristi u industriji za dobivanje visokokvalitetnih monomera iz nekontaminiranog procesnog otpada.

Depolimerizacija se izvodi u prisustvu katalizatora, koji mogu biti neutralna, bazična ili kisela jedinjenja.

Metoda ponovnog topljenja otpada PA, koja se izvodi uglavnom u vertikalnim aparatima u trajanju od 2-3 sata i u ekstruzionim postrojenjima, postala je rasprostranjena u našoj zemlji i inostranstvu. Uz produženo termičko izlaganje, specifična viskoznost otopine PA-6 u sumpornoj kiselini smanjuje se za 0,4 ... 0,7%, a sadržaj spojeva niske molekularne težine povećava se sa 1,5 na 5-6%. Topljenje u pregrijanoj pari, vlaženje i topljenje u vakuumu poboljšavaju svojstva regeneriranog polimera, ali ne rješavaju problem dobivanja proizvoda dovoljno velike molekularne težine.

U procesu prerade ekstruzijom, PA se oksidira mnogo manje nego pri dugotrajnom topljenju, što doprinosi očuvanju visokih fizičko-mehaničkih svojstava materijala. Povećanje sadržaja vlage u sirovini (da bi se smanjio stepen oksidacije) dovodi do određenog uništenja PA.

Dobivanje prahova iz otpada PA reprecipitacijom iz rastvora je metoda prečišćavanja polimera, pri čemu se dobijaju u obliku pogodnom za dalju preradu. Puderi se mogu koristiti, na primjer, za čišćenje posuđa, kao sastavni dio kozmetike itd.

Široko korištena metoda za regulaciju mehaničkih svojstava PA je njihovo punjenje vlaknastim materijalima (staklena vlakna, azbestna vlakna itd.).

Primjer visokoefikasne upotrebe PA otpada je stvaranje ATM-2 materijala na njegovoj osnovi, koji ima visoku čvrstoću, otpornost na habanje i stabilnost dimenzija.

Obećavajući smjer za poboljšanje fizičkih, mehaničkih i operativnih svojstava proizvoda od recikliranog PCA je fizička modifikacija profiliranih dijelova volumetrijskom površinskom obradom. Zapreminsko-površinska obrada uzoraka od recikliranog PCA punjenih kaolinom i plastificiranih omekšivačem škriljaca u zagrijanom glicerinu dovodi do povećanja udarne čvrstoće za 18%, naprezanja pri savijanju za 42,5%, što se može objasniti stvaranjem više savršena struktura materijala i uklanjanje zaostalih naprezanja.

2.5.2 Procesi reciklaže PA otpada

Glavni procesi koji se koriste za oporavak recikliranih polimernih sirovina iz PA otpada su:

1. regeneracija PA ekstruzijom dotrajalih najlonskih mrežastih materijala i tehnološkog otpada za dobijanje zrnatih proizvoda pogodnih za preradu u proizvode injekcijskim prešanjem;
2. regeneracija PA iz dotrajalih proizvoda i najlonskog tehnološkog otpada koji sadrži vlaknaste nečistoće (ne poliamide) otapanjem, filtriranjem otopine i naknadnim taloženjem PA u obliku praškastog proizvoda.

Tehnološki procesi za preradu dotrajalih proizvoda razlikuju se od prerade tehnološkog otpada po prisutnosti faze preliminarne pripreme, uključujući demontažu sirovina, njihovo pranje, pranje, cijeđenje i sušenje sekundarnih sirovina. Prethodno pripremljeni istrošeni proizvodi i tehnološki otpad se šalju na mljevenje, nakon čega se šalju u ekstruder na granulaciju.

Sekundarne vlaknaste poliamidne sirovine koje sadrže nepoliamidne materijale tretiraju se u reaktoru na sobnoj temperaturi sa vodenim rastvorom hlorovodonične kiseline, filtriranom da bi se uklonile nepoliamidne inkluzije. Poliamid u prahu se istaloži vodenim rastvorom metanola. Precipitirani proizvod se drobi i nastali prah se raspršuje.

Trenutno se u našoj zemlji tehnološki otpad koji nastaje u proizvodnji najlonskih vlakana prilično efikasno koristi za proizvodnju netkanih materijala, podnih obloga i granula za livenje i ekstruziju. Glavni razlog za nedovoljnu upotrebu neuspjelih PA proizvoda iz kompaktnih izvora je nedostatak visoko efikasne opreme za njihovu primarnu obradu i preradu.

Razvoj i industrijska implementacija procesa za preradu dotrajalih proizvoda od najlonskih vlakana (čarapa, mrežastih materijala i sl.) u sekundarne materijale omogućit će uštedu značajne količine sirovina i usmjeravanje u najefikasnija područja primjene.

2.6 RECIKLAŽA OTPADA POLIETILENTEREFTALATA

Reciklaža lavsanovih vlakana i korištenih PET proizvoda slična je reciklaži poliamidnog otpada, pa ćemo u ovom dijelu razmotriti recikliranje PET boca.

Za više od 10 godina masovne potrošnje u Rusiji pića u PET ambalaži, prema nekim procjenama, na deponijama se nakupilo više od 2 miliona tona rabljenih plastičnih kontejnera, koji su vrijedne hemijske sirovine.

Eksplozivni rast proizvodnje predformi boca, rast svjetskih cijena nafte i, shodno tome, primarnog PET-a, uticali su na aktivno formiranje u Rusiji 2000. godine tržišta za preradu rabljenih PET boca.

Postoji nekoliko metoda za recikliranje iskorištenih boca. Jedna od zanimljivih metoda je dubinska hemijska prerada recikliranog PET-a uz proizvodnju dimetil tereftalata u procesu metanolize ili tereftalne kiseline i etilen glikola u nizu hidrolitičkih procesa. Međutim, takve metode obrade imaju značajan nedostatak - visoku cijenu procesa depolimerizacije. Stoga se danas sve češće koriste prilično poznate i raširene mehanohemijske metode obrade, pri kojima se konačni proizvodi formiraju iz taline polimera. Razvijen je značajan asortiman proizvoda dobijenih od recikliranog polietilen tereftalata u bocama. Glavna proizvodnja velikih razmjera je proizvodnja lavsanskih vlakana (uglavnom rezanih), proizvodnja sintetičkih zimnica i netkanih materijala. Veliki segment tržišta zauzima ekstruzija limova za termoformiranje na ekstruderima sa pločastim glavama, i, konačno, univerzalno je prepoznata najperspektivnija metoda prerade kao dobijanje granula pogodnih za kontakt sa hranom, tj. dobijanje materijala za ponovno livenje predformi.

Intermedijer za bocu se može koristiti u tehničke svrhe: u procesu prerade u proizvode, reciklirani PET se može dodati djevičanskom materijalu; mešanje - reciklirani PET se može spojiti sa drugom plastikom (npr. polikarbonat, WPE) i napuniti vlaknima za proizvodnju tehničkih delova; dobijanje boja (superkoncentrata) za proizvodnju obojenih plastičnih proizvoda.

Također, pročišćene PET pahuljice se mogu direktno koristiti za proizvodnju širokog spektra proizvoda: tekstilna vlakna; punjenje i rezana vlakna - sintetička zimnica (izolacija za zimske jakne, vreće za spavanje, itd.); krovni materijali; folije i listovi (obojeni, metalizirani); ambalaža (kutije za jaja i voće, ambalaža za igračke, sportsku opremu itd.); profilirani strukturni proizvodi za automobilsku industriju; dijelovi rasvjete i kućnih aparata itd.

U svakom slučaju, sirovina za depolimerizaciju ili preradu u proizvode nije otpad iz boca, koji bi neko vrijeme mogao ležati na deponiji, a koji su bezoblični, jako kontaminirani predmeti, već čiste PET pahuljice.

Razmotrite proces recikliranja boca u čiste plastične ljuspice.

Ako je moguće, boce treba već sakupljati u sortiranom obliku, bez miješanja s drugom plastikom i zagađujućim predmetima. Optimalan predmet za reciklažu je komprimovana bala bezbojnih PET boca (boce u boji se moraju posebno sortirati i reciklirati). Boce se moraju čuvati na suvom mestu. Plastične kese sa PET bocama u rinfuzi se prazne u utovarni rezervoar. Dalje, boce ulaze u spremnik za hranjenje. Dodavač bala se koristi i kao rezervoar za skladištenje sa ujednačenim sistemom dovoda i kao razbijač bala. Transporter koji se nalazi na podu lijevka pomiče balu do tri rotirajuća puža koja razbijaju aglomerate u pojedinačne boce i dovode ih do transportera za pražnjenje. Ovdje je potrebno odvojiti boce od obojenog i neobojenog PET-a, kao i ukloniti strane predmete kao što su guma, staklo, papir, metal i druge vrste plastike.

U drobilici s jednim rotorom opremljenom hidrauličnim potiskivačem, PET boce se drobe, formirajući velike frakcije veličine do 40 mm.

Zdrobljeni materijal prolazi kroz vazdušni vertikalni klasifikator. Teške čestice (PET) padaju protiv strujanja zraka na vibrirajuće sito separatora. Lagane čestice (etikete, film, prašina, itd.) se razduvaju strujom zraka i sakupljaju u posebnom sakupljaču prašine ispod ciklona. Na vibrirajućem situ separatora, čestice se razdvajaju na dvije frakcije: velike PET čestice „teče“ kroz sito, a male čestice (uglavnom teške frakcije zagađivača) prolaze unutar sita i skupljaju se u posude ispod separatora.

Flotacijski rezervoar se koristi za odvajanje materijala različite relativne gustoće. PET čestice padaju na nagnuto dno i puž kontinuirano istovaruje PET na sito za odvajanje vode.

Sito služi i za odvajanje vode koja se pumpa zajedno sa PET-om iz flotatora i za odvajanje finih frakcija zagađivača.

Prethodno zdrobljeni materijal se efikasno pere u nagnutom dvostepenom rotirajućem bubnju sa perforiranim zidovima.

Sušenje pahuljica se odvija u rotirajućem bubnju od perforiranog lima. Materijal se okreće strujama vrućeg zraka. Zrak se zagrijava električnim grijačima.

Zatim pahuljice ulaze u drugu drobilicu. U ovoj fazi, velike PET čestice se melju u ljuspice, veličine približno 10 mm. Treba napomenuti da je ideja obrade da se materijal u prvoj fazi mljevenja ne drobi u ljuspice tržišnog proizvoda. Ovaj proces izbjegava gubitke materijala u sistemu, postiže optimalno odvajanje etiketa, poboljšava performanse čišćenja i smanjuje habanje noža u drugoj drobilici, jer se staklo, pijesak i drugi abrazivni materijali uklanjaju prije sekundarne faze mljevenja.

Konačni proces je sličan procesu primarne klasifikacije zraka. Ostaci etikete i PET prašina se uklanjaju strujom vazduha. Konačni proizvod - čiste PET pahuljice - sipa se u bačve.

Tako je moguće riješiti ozbiljno pitanje reciklaže reciklirane plastične ambalaže prijemom proizvoda.

Obećavajući način za recikliranje PET-a je proizvodnja boca iz boca.

Glavne faze klasičnog procesa reciklaže za implementaciju sheme "boca do boce" su: prikupljanje i sortiranje sekundarnih sirovina; pakovanje sekundarnih sirovina; mljevenje i pranje; odvajanje lomljenog kamena; ekstruzija za dobivanje granula; prerada granula u vijčanom aparatu kako bi se povećao viskozitet proizvoda i osigurala sterilizacija proizvoda za direktan kontakt sa hranom. Ali za implementaciju ovog procesa potrebna su ozbiljna kapitalna ulaganja, jer je ovaj proces nemoguće izvesti na standardnoj opremi.

2.7 GORENJE

Preporučljivo je spaljivati ​​samo određene vrste plastike koje su izgubile svojstva kako bi se dobila toplinska energija. Na primjer, termoelektrana u Wolvergemtonu (Velika Britanija) po prvi put u svijetu ne radi na plin ili lož ulje, već na stare automobilske gume. Britanska kancelarija za reciklažu nefosilnih goriva pomogla je u realizaciji ovog jedinstvenog projekta, koji će električnom energijom obezbijediti 25.000 stambenih zgrada.

Sagorijevanje nekih vrsta polimera je praćeno stvaranjem otrovnih plinova : hlorovodonika, azotnih oksida, amonijaka, jedinjenja cijanida i dr., zbog čega je neophodno preduzeti mere zaštite atmosferskog vazduha. Osim toga, ekonomska efikasnost ovog procesa je najniža u odnosu na druge procese recikliranja plastičnog otpada. Ipak, komparativna jednostavnost organizacije sagorijevanja određuje njegovu prilično raširenu upotrebu u praksi.

2.8 RTI RECIKLAŽA OTPADA

Prema najnovijim statistikama u zapadnoj Evropi godišnje se proizvede oko 2 miliona tona polovnih guma, u Rusiji oko milion tona guma i isto toliko stare gume se proizvodi od tehničkih guma (RTI). Fabrike guma i gumene robe stvaraju mnogo otpada, čiji se veliki dio ne koristi ponovo, kao što su rabljene butilne dijafragme iz tvornica guma, otpad etilen propilena itd.

Zbog velike količine stare gume, spaljivanje i dalje zauzima dominantnu poziciju u reciklaži, dok reciklaža materijala i dalje čini mali udio, unatoč važnosti ove reciklaže za poboljšanje okoliša i očuvanje sirovina. Recikliranje materijala nije široko korišteno zbog velike potrošnje energije i visoke cijene dobivanja finog gumenog praha i recikliranih materijala.

Bez ekonomske regulative od strane države, reciklaža guma ostaje neisplativa. Ruska Federacija nema sistem za prikupljanje, deponovanje i reciklažu polovnih guma i gumene robe. Nisu razvijene metode pravne i ekonomske regulacije i stimulacije rješavanja ovog problema. Uglavnom se istrošene gume nakupljaju na parkiralištima ili se odvoze u šume i kamenolome. Trenutno, značajne količine polovnih guma koje se proizvode godišnje predstavljaju veliki ekološki problem za sve regione zemlje.

Kao što praksa pokazuje, ovaj problem je vrlo teško riješiti na regionalnom nivou. U Rusiji bi trebalo razviti i implementirati federalni program za odlaganje guma i gumene robe. Program treba da utvrdi pravne i ekonomske mehanizme koji obezbeđuju kretanje pohabanih guma prema predloženoj šemi.

Kao ekonomski mehanizam za funkcionisanje sistema reciklaže guma u našoj zemlji, razmatraju se dva osnovna pristupa:

1. recikliranje guma plaća direktno njihov vlasnik – „zagađivač plaća“;
2. proizvođač ili uvoznik guma plaća recikliranje guma - "plaća proizvođač".

Princip „zagađivač plaća“ se djelimično implementira u regionima kao što su Tatarstan, Moskva, Sankt Peterburg, itd. Realno procjenjujući nivo ekološkog i ekonomskog nihilizma naših sugrađana, može se smatrati uspješnom primjenom principa „zagađivač plaća“. bez obećanja.

Najbolje za našu zemlju bilo bi uvođenje principa "proizvođač plaća". Ovaj princip uspješno funkcionira u skandinavskim zemljama. Na primjer, njegova upotreba u Finskoj omogućava recikliranje više od 90% guma.

2.8.1 Drobljenje istrošenih guma i zračnica

Početna faza dobijanja regenerata postojećim industrijskim metodama od dotrajalih gumenih proizvoda (guma, komora i sl.) je njihovo mlevenje.

Mljevenje gume za gume je praćeno određenim razaranjem mreže vulkanizacije gume, čija je vrijednost, procijenjena na osnovu promjene stepena ravnotežnog bubrenja, ceteris paribus, veća što je manja veličina čestica nastale gumene mrvice. Ekstrakt hloroforma gume se vrlo malo mijenja u ovom slučaju. U isto vrijeme dolazi i do uništavanja ugljičnih struktura. Drobljenje gume koja sadrži aktivnu čađu je praćeno određenim razaranjem lančanih struktura duž veza ugljik-ugljik; u slučaju niskoaktivne čađe (termalne), broj kontakata između čestica ugljika se donekle povećava. Općenito, promjene u mreži vulkanizacije i ugljičnim strukturama guma tokom drobljenja trebale bi, kao iu slučaju bilo kojeg mehanohemijskog procesa, ovisiti o vrsti polimera, prirodi i količini punila sadržanog u gumi, prirodi poprečnih veza. i gustinu vulkanizerske mreže, temperaturu procesa, kao i stepen mlevenja gume i vrstu opreme koja se koristi. Veličina čestica dobijene gumene mrvice određena je metodom devulkanizacije gume, vrstom usitnjene gume i zahtjevima za kvalitetom konačnog proizvoda – recikliranog proizvoda.

Što je manja veličina čestica mrvice, to se materijal brže i ravnomjernije razgrađuje, smanjuje se sadržaj nedovoljno devulkaniziranih gumenih čestica („krupa“) u devulkanizatu i, kao rezultat toga, dobija se ujednačeniji regenerat u kvaliteti, smanjujući količina rafinerijskog otpada i povećanje produktivnosti rafinerijske opreme. Međutim, kako se veličina gumenih čestica mrvica smanjuje, troškovi njegove proizvodnje se povećavaju.

S tim u vezi, uz postojeće metode za proizvodnju gumene mrvice, upotreba gumene mrvice za gume veličine čestica od 0,5 mm ili manje za dobijanje regenerisane gume, po pravilu, nije ekonomski izvodljiva. Pošto istrošene gume, uz gumu, sadrže i druge materijale - tekstil i metal, kada se gume drobe, ovi materijali se istovremeno čiste od gume. Ako je prisustvo metala u mrvicama gume neprihvatljivo, onda mogući sadržaj tekstilnih ostataka u njoj ovisi o naknadnoj metodi devulkanizacije gumene mrvice i vrsti tekstila.

Valjci (u Ruskoj Federaciji, Poljskoj, Engleskoj, SAD) i mlinovi sa diskovima (u Njemačkoj, Mađarskoj, Češkoj) najčešće se koriste za drobljenje istrošenih gumenih proizvoda. Koriste i udarne (čekićne) drobilice, rotacione brusilice, na primjer, Novorotor instalacije. Guma se takođe drobi metodom ekstruzije, koja se zasniva na razaranju gume pod uslovima svestrane kompresije i smicanja.

Predlaže se aparat u kojem materijal koji se brusi prolazi između rotora i zida kućišta. Efekat mlevenja se pojačava promenom veličine i oblika zazora između rotora i zida kućišta tokom rotacije rotora. Usporedba niza postojećih shema za drobljenje istrošenih guma pokazala je da u pogledu produktivnosti opreme, energije i radnog intenziteta procesa, shema zasnovana na upotrebi valjaka ima najbolje pokazatelje od upotrebe disk mlinova ili rotacionog mašina.

Tehnologija mljevenja dotrajalih guma koja postoji u domaćim regeneriranim pogonima omogućava dobijanje gumene mrvice iz guma sa tekstilnim korpom.

Izvodi iz tutorijala

"Upotreba i reciklaža polimernih materijala"

Klinkov A.S., Belyaev P.S., Sokolov M.V.

Recikliranje polimera u Rusiji sve više obećava. Broj projekata za odvojeno sakupljanje otpada se povećava, a proizvodi napravljeni od takvih materijala imaju široku primjenu u raznim industrijama. Međutim, razvoj tržišta i dalje koči niz faktora.

U Moskvi je 16. februara održana Četvrta međunarodna konferencija „Reciklaža polimera 2018“. Partneri su Viscotec i KRONES, generalni medijski partner je časopis Polymer Materials. Događaj su podržali INTRATOOL, EREMA i PETplanet.

Generalni direktor INVENTRA Rafael Grigorjan je, pozdravljajući prisutne, istakao da regionalni operateri u budućnosti mogu postati najveći igrači u segmentu reciklaže polimera. Njihov glavni izvor prihoda danas je tarifa za upravljanje otpadom koju plaća stanovništvo, ali obim prispjelih sredstava možda neće biti dovoljan za ostvarivanje profita. U tom smislu, regionalni operateri sa širokom bazom resursa zainteresirani su za sortiranje, preradu i proizvodnju robe od recikliranih materijala kako bi izvukli maksimalnu korist.

Rasprava o stanju stvari u segmentu počela je govorom predsjednice Upravnog odbora Grupacije kompanija Clean City, Poline Vergun, koja je rekla da je oblast upravljanja otpadom u Rusiji sljedeća: 5 % se šalje na preradu, 10% odlazi na deponije koje zadovoljavaju ekološke zahtjeve, a 85% završava u objektima koji ne obezbjeđuju ekološku sigurnost.

Među glavnim problemima industrije, gospođa Vergun je izdvojila: odlaganje otpada na neovlašćene deponije i nedostatak dovoljnog broja objekata za upravljanje otpadom. A glavne poteškoće u segmentu reciklaže su nedostatak kapaciteta za sortiranje i preradu, fragmentacija tržišta i nerazvijenost sistema odvojenog prikupljanja.

Rješenje za navedene probleme, prema riječima govornika, već je pronađeno: uvođenje instituta regionalnog operatera u oblasti upravljanja otpadom, zabrana odlaganja pojedinih komponenti i povećanje stopa i standarda ekološku naknadu. Ekspert je takođe napomenuo da je važno učešće malih preduzeća u organizaciji aktivnosti upravljanja otpadom.

“S obzirom na reformu upravljanja otpadom koja je u toku, važno je započeti izgradnju federalnih ekotehnoparkova koji prerađuju sekundarne sirovine, koje će se preuzimati iz regionalnih tehnoparkova koji se danas puštaju u rad, jer postojeći prerađivački kapaciteti neće biti dovoljni za količine reciklabilnih materijala u novom sistemu, - nastavila je Vergun, - u njegovom okviru se odvija interakcija na nivou regionalnih i saveznih eko-tehnoparkova, pravaca za preradu sekundarnih sirovina za Utvrđuje se svrha zamjene uvoza i razvijaju zajednička rješenja za poboljšanje regulatornog okvira, uključujući obrazloženje za povećanje standarda i stope reciklaže.
Uz to, govornik je napomenuo da će se u narednih nekoliko godina prikupljanje plastičnog otpada značajno povećati i da nije sasvim jasno da li danas u Rusiji postoji dovoljan obim potrošnje proizvoda od recikliranih polimera. „Spremni smo dati određene kapacitete na našoj teritoriji za razvoj trećih preduzeća, ako je to svrsishodno i korisno za obje strane“, zaključila je Vergun.

Predsednik Upravnog odbora Ekotehnologije Konstantin Rzajev govorio je o svom viđenju situacije i podsetio da Rusija ukupno troši 5 miliona tona polimernih sirovina, od kojih impresivan deo ostaje u upotrebi decenijama (prozorski okviri, cevi , geomaterijali), a u „smeće“ prije svega ulazi polimerna ambalaža.

Prema riječima govornika, imajući u vidu očekivani nagli porast prikupljanja plastičnog otpada na sortiranju naporima regionalnih operatera, može se očekivati ​​dodatnih 100-150 hiljada tona PET-a i nekoliko stotina hiljada tona druge polimerne ambalaže. narednih nekoliko godina.

Gospodin Rzajev je u nastavku razgovora istakao da su prethodne dve-tri godine postavile neke trendove u oblasti prerade plastičnog otpada, da su postojali faktori koji su doveli do rasta industrije i novih mogućnosti. Među njima, govornik je naveo usvajanje zakona 458 i 503 F3, uvođenje proširene odgovornosti proizvođača, pokretanje sve većeg broja kompleksa za sortiranje otpada, kao i implementaciju zabrane odlaganja otpada, koji uključuje korisne komponente, koja je počela 2018. Teritorijalne šeme su razvijene u gotovo svim regijama, oko trećine njih izabralo je operatere za reciklažu komunalnog otpada, sve više organizacija uči o proširenoj odgovornosti proizvođača i ekološkim naknadama.

Naravno, ekološka prihvatljivost postaje trend. Ali segment i dalje ima problema: nisko prikupljanje frakcija za obradu, visok udio igrača koji ostaju "u sjeni", nestrukturirana industrija - hoće li se to promijeniti u narednoj godini? Pitanje ostaje otvoreno.

Stručnjak je potrošnju recikliranog PET-a (u obliku PET pahuljica) za 2017. godinu procijenio na 151 hiljadu tona, od čega je domaća proizvodnja 136 hiljada tona, uvezeno je oko 16 hiljada tona, a izvezeno 877 tona. Gotovo 100% uvoza - PET pahuljice za proizvodnju poliesterskih vlakana. Među najvećim zemljama dobavljačima: Ukrajina, Bjelorusija-Kazahstan-Kirgistan, Litvanija, Azerbejdžan i Velika Britanija.

Struktura potrošnje recikliranog PET-a danas je sljedeća: 65,4% čine poliesterska vlakna, oko 18% - predforme, 12,7% - trake, kanapi, folije i limovi - 2,7%, a manje od 1% - ostali segmenti (smole i dr. .). ) Najveći prerađivači - proizvođači poliesterskih vlakana (Comitex, RB-Group, Technoplast, Politex, Nomatex, Selena, Vtorkom), Specta (lider na ruskom tržištu traka za pakovanje), kao i jedini proizvođač prehrambenih proizvoda. kvaliteta PET granulata, biljka Plarus.

Obim isporuka recikliranog polietilena u Rusiju je, poređenja radi, u 2014. godini iznosio 1,9 hiljada tona, do 2016. porastao je na 3,3 hiljade tona, da bi 2017. ponovo opao i iznosio je oko 3,1 hiljada tona.Među najvećim dobavljačima prema podacima podaci za prošlu godinu - Poljska (2,2 hiljade tona) i Bugarska (777 tona).

U Evropi se godišnje proizvede u prosjeku 492 kg otpada po osobi, od čega se manji dio - 42% reciklira, a preostalih 58% zakopa ili spali, rekao je u svom izvještaju Kaspars Fogelmanis, generalni direktor PET Baltija. o reciklaži plastike u Evropi.

Danas skoro 50% sve plastike prikupljene i reciklirane u EU dolazi iz Francuske, Njemačke i Italije. Ovim zemljama se pridružuju Španija i Velika Britanija, koje čine prvih pet igrača i prikupljaju oko 71% ukupnog otpada u EU. Evropska komisija predložila je povećanje procenta recikliranja cjelokupnog toka plastičnog otpada u EU na 55 posto do 2025. godine.

Uvoz PET otpada u Kinu smanjen je u 3. kvartalu 2017. za 177,6 hiljada tona ili 26% u odnosu na 2016. koji je iznosio 517 hiljada tona.Kineske vlasti su do kraja 2017. zabranile uvoz 24 vrste materijala, uključujući papir i plastiku. Od sada će prihvatati samo materijale koji se mogu reciklirati sa nivoom zagađenja ne većim od 0,3%, navodi vlada zemlje.

Jasno je da zabrana koju je uvela Kina ima utjecaja na recikliranje širom svijeta: ovo se proteže na zemlje EU-27, gdje se 87% prikupljene reciklirane plastike otprema direktno ili indirektno preko Hong Konga u Kinu. Japan i SAD također koriste prednosti Kine koja kupuje njihovu recikliranu plastiku. Prošle godine Amerika je izvezla 1,42 miliona tona plastičnog otpada, što je, prema riječima gospodina Fogelmanisa, Kini donijelo skoro 500 miliona dolara.

Lyubov Melanevskaya, izvršna direktorka RusPEC-a, napravila je izvještaj o mehanizmima za implementaciju proširene odgovornosti proizvođača (koje su predviđene na dva načina: samostalno ili putem plaćanja ekološke naknade).

“Prema planu, država je u 2017. godini trebalo da prikupi 6,5 milijardi rubalja. kao ekološku naknadu, ali je u stvari prikupljeno 1,3 milijarde rubalja. Šta je potrebno da bi ROP funkcionirao? Jasna pravila igre, jednak doprinos biznisa, države i stanovništva, kao i podrška „prvim lastama“ u samostalnoj implementaciji ROP-a“, podijelila je gospođa Melanevskaya.

Uspeh u trenutnoj situaciji, prema rečima govornika, može se postići sinhronim donošenjem zakonskih akata, kojima se daju obaveze nadležnima da uvedu odvojeno prikupljanje otpada i odgovornost za neostvarivanje ciljeva RZS-a, kao i uvođenje infrastrukture za RZS. Zakon o Sjevernoj Osetiji, usvojen krajem 2017. godine, označio je početak promjena. Hoće li biti daljnjih poboljšanja? Vrijeme će pokazati.

Anna Dautova, voditeljica projekta TechnoNIKOL, smatra da Rusiji još uvijek nedostaje kultura i raširena praksa prikupljanja i prerade polistirenskog otpada, ali taj proces može voditi njihova kompanija i tada će se riješiti važan ekološki problem u nacionalnom obimu.

Za reciklažu polistirenskog otpada potrebno je manje od 10% ukupnih resursa utrošenih na proizvodnju čistih polimera. Istovremeno, za proizvodnju brojnih proizvoda, sekundarni se mogu koristiti u velikim količinama. Govoreći o svjetskom iskustvu, govornik je napomenuo da su Torox i Ursa glavni igrači na evropskom tržištu recikliranja polistirena. Prema podacima koje je naveo govornik, u Evropi se godišnje reciklira 50 hiljada tona ekspandiranog polistirena, au Japanu, sa tržišnim kapacitetom primarnog pjenastog polistirena od 132 hiljade tona, prikupi se i ponovo iskoristi 125 hiljada tona.

Kaloyan Iliev, generalni direktor podružnice Yerema, iznio je informaciju o predvakumskoj obradi na povišenoj temperaturi prije ekstruzije, zbog čega se u stabilnom tehnološkom okruženju vlaga i migratorne tvari uklanjaju iz materijala već prije ekstruzije. Ova obrada i kratki ekstruzioni vijak osiguravaju kontinuiranu proizvodnju PET peleta odobrenih za hranu sa visokim i stabilnim viskozitetima i dobrim vrijednostima boje.

Globalne stope prikupljanja otpada su u porastu, a Azija prednjači. Zakonodavstvo je sve strožije: potiče se reciklaža materijala, a istovremeno se uvode ograničenja u odlaganju otpada i korištenju energije, što bi, naravno, trebalo pozitivno utjecati na globalno okruženje, rekao je Peter Hartel, šef prodaje u Kronesu. , te govorio o odlukama kompanije za reciklažu plastike. Krones modularni sistemi su potpuno prilagodljivi i mogu se isporučiti kao pojedinačne mašine ili kao postrojenja po principu „ključ u ruke“. Tehnologija prerade MetaPure proizvodi ljuspice ili granule različitih kvaliteta, do PET-a za hranu u skladu sa FDA i drugim sistemima sertifikacije.

U zaključku, razgovor se okrenuo PET ambalaži. Prema rečima predstavnika Starlinger Viscotec Gerharda Osbergera, postoje tri uslova za uspešno PET ambalažu: optički izgled (svetla boja, puna prozirnost i bez nedostataka), bezbednost hrane (100% bezbedna ambalaža za ljudsko zdravlje), mehaničke karakteristike (maksimalna mogućnost slaganja i skladištenja, snaga). DeCON sušilica i ekstruzijska linija viscoSHEET uklanjaju prašinu kako bi se smanjile vidljive mrlje, suši sirovine za maksimalnu viskoznost, ali i maksimalnu čvrstoću, i čiste ulazne reciklirane materijale za 100% sigurnost hrane. Na taj način Viscotec stvara visokokvalitetnu "zaštitu" za robu.

Proizvodi od polimera danas su sastavni dio našeg svakodnevnog života, međutim, uz rast proizvodnje takvih proizvoda, prirodno je da se povećava i količina čvrstog otpada.

Polimerni otpad danas čini oko dvanaest posto ukupnog kućnog otpada, a njihov broj stalno raste. I prirodno je da je reciklaža polimera danas jedan od najhitnijih problema, jer bez toga čovječanstvo može bukvalno da se udavi u planinama smeća.

Reciklaža polimera danas nije samo problem, već i vrlo perspektivna djelatnost, jer je iz naizgled otpadnih sirovina – kućnog otpada moguće dobiti mnoge korisne tvari. Osim toga, ova tehnologija recikliranja otpada (MSW) je mnogo sigurnija metoda recikliranja polimernog otpada od tradicionalnog spaljivanja, koje uzrokuje značajnu štetu okolišu.

Tehnologija prerade polimera

Dakle, šta je reciklaža polimera?

Da bi se polimerni otpad pretvorio u sirovine pogodne za dalju preradu u proizvode, potrebno ga je prethodno obraditi. Izbor metode predtretmana prvenstveno zavisi od stepena kontaminacije otpada i izvora njihovog nastanka. Dakle, homogeni proizvodni otpad obično se prerađuje upravo na mjestu nastanka, jer je u ovom slučaju potrebna mala predtretmana – samo mljevenje i granulacija.

Međutim, otpad u obliku zastarjelih proizvoda zahtijeva mnogo temeljitiju pripremu. Dakle, prethodna obrada polimernog otpada obično uključuje sljedeće korake:

1. Grubo sortiranje i identifikacija miješanog otpada.
2. Usitnjavanje otpada.
3. Odvajanje mješovitog otpada.
4. Pranje otpada.
5. Sušenje.
6. Granulacija.

Prethodno sortiranje omogućava grubo odvajanje polimernog otpada prema različitim kriterijumima: vrsti plastike, boji, obliku i dimenzijama. Prethodno sortiranje se obično vrši ručno na pokretnim trakama ili stolovima. Također, tehnologija prerade polimera podrazumijeva da se prilikom sortiranja iz otpada uklanjaju različite strane inkluzije.

Polimerni otpad koji je zastario i završio u postrojenju za preradu otpada, u kojem sadržaj stranih nečistoća ne prelazi 5%, šalje se u postrojenje za sortiranje, gdje se iz njih uklanjaju nasumične strane inkluzije. Sortirani otpad usitnjava se u drobilicama nožem dok se ne dobije rastresita masa čija je veličina čestica 2…9 mm.

Mljevenje je jedna od najvažnijih faza u pripremi otpada za preradu, jer stupanj mljevenja određuje tečnost, veličinu čestica i nasipnu gustinu rezultirajućeg proizvoda. A regulacija stupnja mljevenja omogućava vam da poboljšate kvalitetu materijala zbog usrednjavanja njegovih tehnoloških karakteristika. Ovo također pojednostavljuje obradu polimera.

Vrlo obećavajuća metoda mljevenja polimernog otpada je kriogena, zahvaljujući kojoj je iz polimernog otpada moguće dobiti prah sa stupnjem disperzije od 0,5 do 2 mm. Upotreba ove tehnologije ima niz prednosti u odnosu na tradicionalno mehaničko mljevenje, jer omogućava smanjenje vremena miješanja i bolju raspodjelu komponenti u smjesi.

Odvajanje miješanog plastičnog otpada po vrstama vrši se na sljedeće načine:

1. Flotacija.
2. Razdvajanje u teškim medijima.
3. Aeroseparation.
4. Elektroseparacija.
5. Hemijske metode.
6. Metode dubokog hlađenja.

Najčešća od njih danas je metoda flotacije, u kojoj se odvajanje plastike vrši dodavanjem različitih tenzida u vodu, zbog čega se hidrofilna svojstva polimera selektivno mijenjaju.

U nekim slučajevima, prilično efikasan način odvajanja polimera je njihovo otapanje u uobičajenom rastvaraču. Preradom dobivenog rastvora parom izoluju se PVC, mješavina poliolefina i PS, a čistoća proizvoda nije manja od 96%.

Upravo su ove dvije metode ekonomski isplativije od svih gore navedenih.

Zatim se zdrobljeni otpadni polimeri ubacuju u mašinu za pranje veša radi čišćenja. Pranje se izvodi u nekoliko koraka uz korištenje posebnih mješavina deterdženta. Polimerna masa istisnuta u centrifugi sa sadržajem vlage od 10 do 15% se dovodi na konačnu dehidraciju u postrojenje za sušenje, gde se suši do sadržaja vlage od 0,2%.

Nakon toga masa ulazi u granulator, gdje se materijal zbija, čime se olakšava njegova daljnja prerada i usrednjavanje karakteristika sekundarnih sirovina. Krajnji rezultat granulacije je materijal koji se može obraditi standardnom opremom za preradu polimera.

Dakle, jasno je da je prerada polimernog otpada prilično težak zadatak i da zahtijeva određenu opremu. Koja se vrsta opreme za reciklažu polimera danas koristi?

• Linije za pranje polimernog otpada.
• Drobilice polimera.
• Ekstruderi za reciklažu.
• Trakasti transporteri.
• Shredders.
• Aglomeratori.
• Linije za granulaciju, granulatori.
• Zamjene za sito.
• Mikseri i dozatori.

Ako imate svu opremu neophodnu za preradu polimera, onda se možete uhvatiti posla i iz vlastitog iskustva uvjeriti se da danas reciklaža otpada (MSW) nije samo briga za ekologiju planete, već i odlična investicija, jer profitabilnost ovog posla je veoma visoka.

Prodor polimernih materijala u široku paletu primjena, uključujući naš svakodnevni život, danas se uzima zdravo za gotovo širom svijeta. I to uprkos činjenici da je njihov pobjednički marš počeo relativno kasno - 1950-ih, kada je njihov obim proizvodnje bio samo oko milion tona godišnje. Međutim, s rastom proizvodnje i potrošnje plastike, problemi recikliranja rabljenih plastičnih proizvoda postupno su postajali sve akutniji i postali izuzetno aktuelni. Ovaj pregled govori o iskustvu rješavanja ovih problema u Evropi, gdje Njemačka prednjači u tom pogledu.

Zbog svojih brojnih prednosti (posebno visoke čvrstoće, hemijske otpornosti, mogućnosti izrade bilo kojeg oblika i bilo koje boje, niske gustine), brzo su prodrli u sva područja primjene, uključujući građevinarstvo, automobilsku, avio-industriju, ambalažnu industriju, proizvode za kućanstvo. , igračke, medicinski i farmaceutski proizvodi.

Već 1989. polimerni materijali su pretekli takav tradicionalni materijal kao što je čelik u smislu obima proizvodnje (što znači zapremine, a ne mase). Tada je njihova godišnja proizvodnja iznosila oko 100 miliona tona. Godine 2002. proizvodnja polimernih materijala je premašila granicu od 200 miliona tona, a sada ih se skoro 300 miliona tona godišnje proizvodi širom sveta.Ako posmatramo pitanje u regionalnom planu, zatim Tokom proteklih decenija došlo je do postepenog pomeranja u proizvodnji polimernih materijala ka istoku.

Kao rezultat toga, Azija je sada postala najmoćnija regija, gdje je koncentrisano 44% svih svjetskih kapaciteta. Poliolefini, najraširenija grupa plastike, čine 56% ukupne proizvodnje; polivinil hlorid je na drugom mjestu, a slijede ga drugi tradicionalni polimeri kao što su polistiren i polietilen tereftalat (PET). Samo 15% svih proizvedenih polimera su skupi tehnički materijali koji se koriste u posebnim područjima. Prema predviđanjima Evropskog udruženja proizvođača polimera PlasticsEurope (Brisel), u budućnosti će obim proizvodnje polimernih materijala po glavi stanovnika nastaviti da raste po stopi od oko 4% godišnje. Istovremeno s takvim uspjehom na tržištu, povećale su se i količine korištenih polimernih materijala i proizvoda. Ako je u periodu od 1960-ih do 1980-ih. Industrija plastike možda još nije posvetila veliku pažnju odgovarajućem odlaganju i ponovnoj upotrebi korištenih proizvoda, ali kasnije (posebno nakon stupanja na snagu njemačkog propisa o ambalaži 1991.) ovi problemi su postali važna tema. U to vrijeme Njemačka je preuzela ulogu pionira. Postala je prva zemlja koja je razvila i na tržištu implementirala standarde za odlaganje i reciklažu polimernog otpada. Trenutno su se rješavanju ovog problema pridružile mnoge druge evropske zemlje koje su razvile vrlo uspješne koncepte prikupljanja i reciklaže polimera.

Prema podacima Udruženja PlasticsEurope, u 2011. godini u 27 zemalja EU, kao iu Švicarskoj i Norveškoj upotrijebljeno je oko 27 miliona tona polimernih materijala, od čega je 40% bilo za kratkoročne proizvode, a 60% za dugoročne proizvode. Iste godine prikupljeno je oko 25 miliona tona korišćenih polimernih materijala. Od toga je 40% odloženo, a 60% poslato na reciklažu. Više od 60% plastičnog otpada došlo je iz sistema za sakupljanje iskorištene ambalaže. U manjim količinama, rabljeni polimerni proizvodi dolazili su iz građevinskog, automobilskog i elektroničkog sektora.

Primerni sistemi prikupljanja otpada postoje u devet evropskih zemalja - Švajcarskoj, Nemačkoj, Austriji, Belgiji, Švedskoj, Danskoj, Norveškoj, Holandiji i Luksemburgu (navedeni u opadajućem redosledu). Udio prikupljenih rabljenih polimernih proizvoda u ovim zemljama kreće se od 92 do 99%. Osim toga, šest od ovih devet zemalja ima najviši stepen reciklaže ovog otpada u Evropi: Norveška, Švedska, Njemačka, Holandija, Belgija i Austrija su daleko ispred ostalih zemalja po ovom pokazatelju (od 26% do 35% zapremine prikupljenog otpada). Preostala količina prikupljenog otpada se podvrgava energetskom iskorišćavanju.

Ne može a da ne raduje činjenica da je u proteklih pet godina značajno povećan ne samo količina prikupljenog otpada, već i udio recikliranog otpada. Kao rezultat toga, smanjena je količina otpada koji se odlaže. Uprkos tome, sektor reciklaže polimera i dalje ima ogroman potencijal za dalji razvoj. U velikoj mjeri to se odnosi na zemlje sa niskim stepenom iskorištenosti.

Kritički, stručnjaci razmatraju mogućnosti energetske reciklaže polimernih materijala, odnosno njihovog spaljivanja, što mnogi smatraju svrsishodnim načinom za njihovu reciklažu. U Njemačkoj, 95% svih spalionica otpada su postrojenja za reciklažu otpada i stoga imaju dozvolu za energetsku reciklažu. Ocjenjujući ovu situaciju, Michael Scriba, komercijalni direktor mtm plastics, kompanije specijalizovane za preradu polimernih materijala (Niedergebra), napominje da je sa ekološke tačke gledišta, energetska reciklaža otpada nesumnjivo gora od materijalne.

Unutar industrije plastike, reciklaža je posljednjih godina postala važan ekonomski sektor. Drugi važan problem koji koči razvoj sektora reciklaže u Evropi je izvoz polimernog otpada, uglavnom na Daleki istok. Iz tog razloga, ostaje relativno mala količina otpada koja se može razumno reciklirati u Evropi; ovo doprinosi značajnom povećanju konkurencije i povećanju troškova.

Moćna industrija koju podržavaju udruženja i kompanije

Od 1990-ih Kao inicijatori intenziviranja reciklaže plastičnog otpada u Njemačkoj nastupilo je nekoliko kompanija i udruženja, koje su svoje aktivnosti posvetile ovim problemima i sada aktivno rade u europskim razmjerima.

Prije svega, riječ je o kompaniji Der Gruene Punkt - Duales System Deutschland GmbH (DSD) (Keln), koja je osnovana 1990. godine kao prvi dualni sistem i danas je lider u ponudi sistema za povrat otpada. To uključuje, pored prikupljanja i recikliranja komercijalne ambalaže prilagođene domaćinstvu, ekološki prihvatljivo i isplativo recikliranje plastičnih elemenata električne i elektronske opreme, kao i transportnu ambalažu, odlaganje otpada iz preduzeća i organizacija i čišćenje korišćenih kontejnera. .

Godine 1992. u Wiesbadenu je osnovan RIGK GmbH, koji kao certificirani pružatelj specijalističkih usluga za vlasnike brendova (punjenje, distribucija, distribucija i uvoznici), preuzima korištenu i praznu ambalažu od njemačkih partnera i šalje te pakete na reciklažu.

Važan tržišni igrač je i BKV, koji je osnovan 1993. godine sa ciljem da osigura zagarantovanu reciklažu plastične ambalaže prikupljene dualnim sistemima. Trenutno BKV služi kao svojevrsna bazna platforma za reciklažu polimernih materijala, baveći se najznačajnijim i najhitnijim problemima u ovoj oblasti.

Još jedno važno udruženje osnovano je 1993. godine, Bundesverband Sekundäerrohstoffe und Entsorgung e. V. (bvse) (Bonn), čije se porijeklo povezuje sa udruženjem Altpapierverband e. V. U sektoru plastike, njemačkim kompanijama pruža stručnu i lokalno određenu pomoć u prikupljanju i recikliranju plastičnog otpada. Uz BKV, koji je dio GKV Gesamtverband Kunststoffverarbeitende Industrie e.V. (Bad Homburg), postoje i druga udruženja i organizacije koje se bave reciklažom polimernih materijala. To uključuje, između ostalog, tecpol Technologieentwicklungs GmbH, koji je specijaliziran za ekološki efikasnu reciklažu plastičnog otpada, i specijaliziranu grupu za slaganje i recikliranje u TecPart e. V., koja je osnovno udruženje udruženja GKV. 2002. godine vodeći njemački proizvođači plastičnih profila spojili su se u inicijativnu grupu Rewindo Fenster-RecyclingService GmbH (Bonn). Osnovni cilj je bio povećanje udjela recikliranih demontiranih plastičnih prozora, vrata i roleta (pogledajte fotografiju u naslovu članka), što bi doprinijelo većoj stabilnosti i stepenu odgovornosti u poslovnim aktivnostima.

Podrazumijeva se da su se u rješavanje problema uključila velika udruženja industrije plastike s vlastitim radnim grupama za reciklažu plastike, koje su desetljećima uspješne u praksi, kao što su PlasticsEurope i IK Industrieverband Kunststoffverpackungen e. V. (Frankfurt).

Uspješne dokazane tehnologije recikliranja

Tačne informacije o reciklaži plastike u Njemačkoj daju rezultati analize, koja se objavljuje svake dvije godine po uputama kompanija i udruženja koja su dio VDMA - BKV, PlasticsEurope Deutschland e. V., bvse, Fachverband Kunststoff und Gummimaschinen, kao i udruženje IK. Prema ovim podacima, u Njemačkoj je 2011. godine nastalo oko 5 miliona tona plastičnog otpada, od čega najveći dio (82%) otpada na potrošački otpad. Od preostalih 18%, koliko je industrijski otpad, udio materijala koji se mogu reciklirati može dostići 90%. Kao što je već dokazano u praksi, sortirani industrijski otpad može se uspješno podvrgnuti reciklaži u postrojenjima direktno u preduzećima u kojima je nastao (slika 1).

U slučaju potrošačkog otpada, udio materijala (tj. bez spaljivanja i odlaganja) ponovne upotrebe iznosi samo 30-35%. U ovoj oblasti takođe postoje već implementirane metode za reciklažu sortiranog otpada. Primjeri uključuju iskustvo u preradi polivinil hlorida (PVC) i PET-a. Kao rezultat svojih 10 godina djelovanja, Rewindo je, koristeći vlastitu tehnologiju za reciklažu dotrajalih PVC prozora i vrata, stekao jaku poziciju na tržištu.

Poslednjih godina, količina recikliranog PVC-a proizvedenog od sakupljenih korišćenih proizvoda kompanije Toensmeier Kunststoffe GmbH & Co. KG (Hechter) i Veka Umwelttechnik GmbH (Herselberg-Heinich) održali su se na oko 22 hiljade tona sa uzlaznim trendom.

PET boce se također prikupljaju i recikliraju nakon pravilnog sortiranja. Asortiman novih proizvoda napravljenih od nastalih recikliranih materijala kreće se od vlakana i filmova do novih boca. Razne kompanije kao što su austrijske firme Erema GmbH (Ansfelden), Starlinger & Co. GmbH (Beč) i NGR GmbH (Feldkirchen) postavili su posebne proizvodne linije za reciklažu PET-a. Nedavno je Europska agencija za sigurnost hrane EFSA izdala pozitivno mišljenje o tehnologiji recoSTAR PET iV+ za proizvodnju recikliranog PET-a pogodnog za pakovanje hrane (koju je razvio Starlinger).

Mišljenje EFSA-e služi kao osnova za certifikaciju takvih tehnologija od strane Evropske komisije i zemalja članica EU.

Za postizanje ovakvog rezultata, zainteresovana kompanija mora dokazati da tehnologija i oprema koju je razvila za preradu polimernog otpada smanjuje stepen zagađenja odgovarajućeg PM na nivo koji je siguran za zdravlje ljudi.

Standardni scenario takozvanih "provokativnih" testova (challenge-test) efikasnosti čišćenja recikliranog PET-a, koji se obično dobija iz otpada u obliku iskorišćenih boca, podrazumeva upotrebu pet kontrolnih "zagađujućih" supstanci - toluena, hloroforma. , fenilcikloheksan, benzofenon i lindan, koji se razlikuju po hemijskom sastavu, molekulskoj težini i, posljedično, sposobnosti migracije. Sama ispitivanja se izvode u nekoliko faza.

Prvo se peru reciklirane PET pahuljice, nakon čega se „kontaminiraju“ kontrolnom supstancom zadane koncentracije (3 ppm) i ponovo peru. Zatim se ove ponovo oprane PET pahuljice prema testiranoj tehnologiji prerađuju u PET regranulat i određuje se rezidualna koncentracija „zagađujućeg“ medijuma, prema kojoj se izračunava stepen prečišćavanja sekundarnog PET-a. U zaključku, oba pokazatelja se uspoređuju s maksimalno dopuštenim vrijednostima za njih i donose se zaključci o efikasnosti čišćenja.

Pored standardnog testiranja, Starlinger je samostalno odlučio da pooštri svoj scenario tako što će ih pokrenuti u takozvanim uslovima „najgoreg scenarija“, koji je obrađivao PET pahuljice koje nisu bile oprane nakon kontaminacije modelskim medijima. Prije svake vrste ispitivanja, kako bi se osigurala čistoća eksperimenta i stabilni uslovi za njegovu provedbu, u postrojenju recoSTAR PET 165 iV+ prerađeno je 80–100 kg prozirnog primarnog PET-a (slika 2) kako bi se očistili radni dijelovi biljka iz ostataka prethodne serije materijala. Testirane PET pahuljice su obojene u plavo; dakle, izlaz samo plavog PET regranulata iz iste fabrike ukazuje da nije pomešan sa čistim PET tokom obrade i da je poštovan FIFO (first-in, first-out) princip. Rezultati testova iz standardnog scenarija pokazuju da proces recoSTAR PET iV pruža tako efikasno prečišćavanje recikliranog PET-a da je njegov učinak znatno iznad nivoa praga EFSA (vidi tabelu). Čak iu slučaju lindana (neisparljiva nepolarna supstanca), stepen prečišćavanja je bio preko 99,9%, iako je granična vrednost 89,67%. Praktično iste rezultate pokazala su ispitivanja rađena po "strožem" scenariju, sa izuzetkom benzofenona i lindana. Ali čak iu ovim slučajevima, stepen prečišćavanja PET-a je zadovoljio zahtjeve EFSA-e. Skraćeni naziv kompanije NGR znači prilično ambiciozno - kao "Sljedeća generacija mašina za reciklažu" (Next Generation Recyclingmaschinen). I postavši 100% vlasnik BRITAS Recycling Anlagen GmbH (Hanau, Njemačka) u maju ove godine, NGR je značajno ojačao svoju poziciju na europskom i drugim regionalnim tržištima svijeta. Činjenica je da je BRITAS poznat kao razvojni i proizvođač filter sistema za topljenje visoko kontaminiranih polimernih materijala, uključujući otpadnu ambalažu od potrošača (slika 3).

Zauzvrat, NGR razvija i proizvodi opremu za reciklažu i industrijskog i potrošačkog polimernog otpada, imajući veliko tržište za svoje proizvode.

Obje inženjerske kompanije su uvjerene u pozitivan sinergijski efekat spajanja. Gneuss Kunststofftechnik GmbH (Bad Oeynhausen) je postigao veliki tržišni uspjeh sa svojim ekstruderom tipa MRS (fotografija 4), koji je čak i odobrila FDA (Uprava za hranu i lijekove) Ministarstva trgovine SAD-a za kontrolu kvalitete hrane, lijekova i kozmetike. Osim toga, proizvođači mašina nude različite sisteme sušenja kao što je infracrvena rotirajuća cijev kompanije Kreyenborg Plant Technology GmbH (Senden), kao i specijalne sisteme filtracije za PET preradu ili tehnologije kristalizacije kao što je Crystall-Cut proces iz Automatik Plastics Machinery (g . Grosostheim). Sistemi zatvorenog ciklusa kao što je PETcycle sistem se uspješno koriste za pravljenje novih boca od rabljenih boca.

Sumirajući sve navedeno, možemo konstatovati da se sistem reciklaže PET-a sa godišnjim obimom od oko milion tona uspješno implementira u Evropi. Slična situacija je iu oblasti prerade sortiranog poliolefinskog otpada, čije se sortiranje odvija bez posebnih komplikacija korišćenjem odgovarajućih tehnologija za njihovo odvajanje. Samo u Njemačkoj postoji deset velikih i mnogo malih proizvođača specijaliziranih za proizvodnju sekundarnog granulata za brizganje od komunalnog i industrijskog poliolefinskog otpada. Ovaj granulat se dalje može koristiti za proizvodnju paleta, kaca, kanta, cijevi i drugih vrsta proizvoda (slika 5).

Poteškoće recikliranja

Dodatni izazovi za reciklažu su plastični proizvodi napravljeni od nekoliko različitih materijala koji se ne mogu razumno odvojiti jedan od drugog, kao i plastična ambalaža koja se ne može potpuno isprazniti. Otpad u obliku korištene folije za potrošače također je problematičan za reciklažu zbog značajnog površinskog zagađenja, što zahtijeva značajne troškove obrade.

Prema Scribeu, iako postoje iskusni stručnjaci za reciklažu u ovoj oblasti, ne postoje prava tržišta od evropskog značaja. Dodatne komplikacije nastaju i pri rukovanju PET bocama koje se proizvode u velikom broju, a koje nisu namijenjene za piće; ovo značajno ograničava obim njihove reciklaže. Do sada je otpad iz sektora automobila i elektronike bilo teško reciklirati.

U takvim problematičnim slučajevima, prerađivači i proizvođači mašina zahtijevaju posebna tehnička rješenja (slika 6). Konkretno, jedno takvo rješenje u vezi s reciklažom otpadnog filma od potrošača koje je isporučio DSD nedavno je ponudio Herbold Meckesheim GmbH (Meckesheim) kompaniji za upravljanje otpadom WRZ-Hörger GmbH & Co. KG (Sontheim). Proizvodni pogon po principu ključ u ruke, koji se sastoji od sistema za odvajanje stranih materija, faze mokrog mljevenja i uređaja za sabijanje, omogućava preradu 7 hiljada tona otpada godišnje u slobodno tečući aglomerat visoke gustine, pogodan za proizvodnju proizvoda brizganjem. tehnologija oblikovanja (slika 7).

Generalno, program nabavke Herbold Meckesheim-a, koji je poznat i na ruskom tržištu, uključuje raznovrsnu opremu za preradu kako visoko kontaminiranog tako i miješanog otpada, kako čvrstog tako i teško reciklirajućeg mekog plastičnog otpada - postrojenja za pranje i sušare, drobilice, aglomeratori, mlinovi za fino mljevenje.

Glavni deklarisani prioriteti u razvoju opreme su njena kompaktnost, povećane performanse i energetska efikasnost. Na izložbi K-2013 kompanija će demonstrirati niz novih proizvoda, uključujući:

Nova mehanička sušara model HVT sa vertikalnim rotorom, štedi proizvodni prostor, lako se održava i troši znatno manje energije pri sušenju PET pahuljica (slika 8);
model usitnjavanja SML SB sa prinudnim puževim ubacivanjem otpada u jedinicu za rezanje, što omogućava kompaktiranje sirovog materijala i time povećanje produktivnosti obrade (Sl. 1);
stroj za mljevenje krupnog čvrstog otpada u obliku, na primjer, ploča ili cijevi, koji se smatraju najtežim predmetom obrade. Posebno za preradu miješanih frakcija, Erema zajedno sa Coperion GmbH & Co. KG (Štutgart) je razvio kombinovano postrojenje Corema za reciklažu i mešanje otpada (slika 9). Karakteristična karakteristika ove biljke je pogodnost za preradu širokog spektra materijala. Prema riječima Manfreda Hackla, komercijalnog direktora Ereme, Manfreda Hackla, ovo je optimalno rješenje za preradu ekonomično proizvedenog miješanog otpada, posebno za proizvodnju mješavine koja sadrži 20% talka iz otpadnog polipropilenskog netkanog materijala, ili za preradu otpada u obliku mješavine PE i PET-a sa aditivima. Još jedan uspješan primjer udruživanja nekoliko partnera u rješavanju problema reciklaže je proizvodna linija za reciklažu korištenih poljoprivrednih folija, čija je reciklaža otežana i skupa zbog njihove tankosti, mekoće i kontaminacije. Problem je rešen kombinovanjem u jednoj liniji posebno optimizovanog šredera modela Power Universo 2800 (proizvođač - Lindner reSource) i ekstruzijskog postrojenja za reciklažu polimernih materijala model 1716 TVEplus (proizvođač - Erema), što je omogućilo dobijanje visoke kvalitetan regranulat.

Opremu koja je univerzalna po obliku otpada koji se prerađuje u regranulat (filmovi, vlakna, pahuljice PET boca, otpad od pjenastih polimernih materijala) nudi austrijska kompanija ARTEC Machinery. Podsticaj daljem razvoju i proširenju proizvodnih mogućnosti bio je 100% ulazak 2010. godine u „porodičnu“ grupu GAW Technology, čiji je ECON i član, dopunivši program nabavke odgovarajućim ekstruzionim linijama za preradu usitnjenog otpada u regranulat. Zahvaljujući dizajnu i tehnološkoj modernizaciji proizvedene opreme tokom godina, bilo je moguće povećati njenu produktivnost u prosjeku za 25%. Modularni princip kojeg se ARTEC pridržava pri projektovanju svojih pogona omogućava, kao iz kocke, montažu i montažu opreme za određenu primenu, koja se trenutno proizvodi sa kapacitetom od 150 do 1600 kg na sat (Sl. 2).

Posebno postrojenje za ekstruziju sa ekstruderom tipa MRS (vidi sliku 4), dizajnirano za preradu usitnjenog otpada od poliamida PA11, Gneuss je također isporučio britanskoj kompaniji K2 Polymer.

Sirovina se dobija drobljenjem dubokomorskih naftovoda, koji postaju suvišni kada izvor nafte presuši i moraju se dovesti na kopno.

MRS ekstruder (Multi Rotation System) omogućava, bez upotrebe hemijskog čišćenja, jednofazno čišćenje i preradu ovog visokokvalitetnog, ali jako kontaminiranog polimernog otpada tokom višegodišnjeg kontakta sa uljem. Ova lista bi se mogla dopuniti mnogim drugim primjerima. U zaključku, treba napomenuti da je sektor reciklaže posljednjih godina postao važno područje ekonomske aktivnosti. Iako su mnoge tehnologije već uspješno testirane u praksi, ostaje veliki potencijal za daljnji razvoj u području reciklaže. Rješavanje postojećih problema trebalo bi započeti razvojem i proizvodnjom polimernih proizvoda koji se mogu reciklirati što je više moguće.

Određeni prostor za napredak ostaje iu razvoju optimiziranih tehnoloških rješenja i stvaranju odgovarajuće opreme za preradu složenog otpada.

U određenoj mjeri, napredak u ovoj oblasti može se olakšati i mjerama politike, koje bi u svakoj zemlji trebale osigurati širu primjenu optimalnih koncepata za sakupljanje i reciklažu otpada.

Nova i proverena rešenja u oblasti reciklaže polimera biće široko predstavljena od 16. do 23. oktobra 2013. na Međunarodnom sajmu K u Dizeldorfu.

Priredio dr.sc. V. N. Mymrin
koristeći press materijale izložbene kuće Messe Duesseldorf
Reciklaža plastike u Evropi:
Nova i dokazana rješenja Prodiranje plastike u razne vrste
aplikacije, uključujući naše svakodnevne živote, sada se širom svijeta vide kao nešto što se podrazumijeva. I to
uprkos činjenici da je njihov pobednički niz počeo relativno kasno – pre 60 godina, kada je njihov izlaz
činilo samo oko 1 milion tona godišnje.

Međutim, sa rastom proizvodnje i potrošnje plastike postepeno se zaoštrava
i sada je postao kritičan problem odlaganje rabljenih plastičnih proizvoda. Iako mnogi
Procesi su se već uspostavili, reciklaža još uvijek ima mnogo potencijala za
poboljšanje. Prvi korak mogao bi biti dizajn plastičnih predmeta koji se mogu reciklirati i koji bi trebali biti ispitani
blisko u cilju kasnijeg oporavka. Prikladni procesi recikliranja i strojna rješenja za
prerada problematičnog otpada nudi dobar prostor za dalji razvoj. Ovo
Pregled govori o iskustvu rješavanja ovih problema u Evropi, gdje je u tome vodeći
poštovanje je Nemačka.