Polymeerien kierrätys. "Polymeerien kierrätys Euroopassa: uusia ja hyväksi havaittuja ratkaisuja". Jätteenkäsittelylaitoksen vakiovarusteluettelo

Valko-Venäjän opetusministeriö

oppilaitos

"Grodnon valtionyliopisto nimetty Yanka Kupalan mukaan"

Rakennus- ja liikennetieteellinen tiedekunta

Testata

tieteenalalla "Materiaalien teknologia"

Polymeerien ja polymeerimateriaalien käsittely

Polymeeri on orgaaninen aine, jonka pitkät molekyylit rakentuvat samoista toistuvasti toistuvista yksiköistä - monomeereistä.

Riisi. 1. Kaavio polymeerin makromolekyylin rakenteesta:

a) - ketjun kaltaiset molekyylit; b) - sivuliitännät

Monomeerit kykenevät tietyissä olosuhteissa peräkkäin liittymään toisiinsa, ja ne muodostavat pitkiä ketjuja (kuvio 1) lineaarisilla, haarautuneilla ja verkkosidosrakenteilla, mikä johtaa polymeerin makromolekyyleihin.

Alkuperän mukaan polymeerit jaetaan kolmeen ryhmään:

Luonnolliset muodostuvat kasvien ja eläinten elintärkeän toiminnan seurauksena, ja niitä on puussa, villassa ja nahassa. Näitä ovat proteiini, selluloosa, tärkkelys, sellakka, ligniini, lateksi. Tyypillisesti luonnonpolymeerejä eristetään, puhdistetaan, modifioidaan, jolloin pääketjujen rakenne pysyy muuttumattomana. Tällaisen käsittelyn tuotteet ovat keinotekoisia polymeerejä. Esimerkkejä ovat luonnonkumi, joka on valmistettu lateksista, selluloosa, joka on nitroselluloosaa, joka on pehmitetty kamferilla elastisuuden lisäämiseksi.

Luonnonmukaisilla ja keinotekoisilla polymeereillä on ollut tärkeä rooli nykytekniikassa, ja joillakin alueilla ne ovat edelleenkin välttämättömiä, esimerkiksi massa- ja paperiteollisuudessa. Orgaanisten materiaalien tuotanto ja kulutus lisääntyivät kuitenkin jyrkästi synteettisten polymeerien ansiosta - materiaalit, jotka on saatu synteesillä pienimolekyylisistä aineista ja joilla ei ole luonnossa analogeja. Synteettisiä polymeerejä saadaan jalostettaessa hiiltä, ​​luonnon- ja teollisuuskaasua, öljyä ja muita raaka-aineita. Kemiallisen rakenteen mukaan polymeerit jaetaan lineaarisiin, haarautuneisiin, verkko- ja spatiaalisiin.

Ominaisuuksien muutoksen mukaan lämmityksen aikana polymeerit jaetaan kahteen pääryhmään: termoplastisiin ja lämpökovettuviin. Ensimmäinen niistä on muodostettu novolakkihartsien perusteella ja toinen - resolihartsien perusteella.

1. Termoplastiset polymeerit (termoplastit) pehmenevät kuumennettaessa ja muuttuvat ensin erittäin elastiseksi ja sitten viskoosi-nestemäiseksi; jäähtyessään ne kovettuvat. Tämä prosessi on palautuva, eli se voidaan toistaa monta kertaa. Kestomuoveja ovat polymeerit, joilla on lineaarinen ja haarautunut sidosrakenne; niiden monomeerit ovat liittyneet toisiinsa vain yhteen suuntaan. Uudelleen kuumennettaessa tällaiset kemialliset sidokset eivät tuhoudu; monomeerimolekyylit saavat joustavuutta ja liikkuvuutta. Tuotteet valmistetaan kestomuoveista puristamalla, ruiskuvalulla, jatkuvalla ekstruusiolla (ekstruusio) ja muilla menetelmillä. Yleisimpiä kestomuoveja ovat polymerointimateriaalit (polyeteeni, polypropeeni, polyvinyylikloridi, polystyreeni, fluoroplastit ja muut) ja polykondensaatio (polyamidi, polyuretaani, anilinoformaldehydi, fenoliformaldehydihartsit jne.), jotka valmistetaan jauheina, muruina , levyt, tangot, putket jne.

2. Kuumennettaessa lämpökovettuvat polymeerit pehmenevät ensin, jos ne olivat kiinteitä, ja muuttuvat sitten kiinteäksi. Tämä prosessi on peruuttamaton, eli uudelleen kuumennettaessa tällaiset polymeerit eivät pehmene. Kestomuoveja ovat polymeerit, joilla on verkko- tai silloitettu sidosrakenne. Tällaiset polymeerit muodostavat kaksi- tai kolmiulotteisia sidoksia jättimäisissä makromolekyyleissä; niiden monomeerit tai lineaariset molekyylit ovat jäykästi sidoksissa toisiinsa eivätkä pysty liikkumaan keskenään. Yleisimpiä kestomuoveja ovat polykondensaatiomateriaalit - fenolimuovit, jotka on saatu fenoli-formaldehydi-, polyesteri-, epoksi- ja ureahartseista. Termoplastiset osat ja tuotteet valmistetaan kuumapuristamalla, ruiskuvalulla ja koneistamalla.

Tällä hetkellä muovituotteita valmistetaan useilla eri menetelmillä. Samanaikaisesti tuotteiden valmistusmenetelmän valinnan määrää polymeerin tyyppi, sen alkutila sekä tuotteen konfiguraatio ja mitat.

Polymeerimateriaalien käsittelyn päätehtävä on hidastaa negatiivisia prosesseja ja luoda materiaalille tarvittava rakenne. Yksinkertaisin menetelmä tämän tavoitteen saavuttamiseksi on materiaalin lämpötilan, paineen, lämmitys- ja jäähdytysnopeuksien säätely. Lisäksi käytetään stabilointiaineita, jotka lisäävät materiaalin ikääntymisenkestävyyttä, pehmittimiä, jotka vähentävät materiaalin viskositeettia ja lisäävät molekyyliketjujen joustavuutta, sekä erilaisia ​​täyteaineita.

Ennen kuin siirrymme keskusteluun erilaisista polymeerien käsittelymenetelmistä, haluan muistuttaa, että polymeerimateriaalit voivat olla kestomuovia tai kertamuovia (termoskovettuvia). Kun termoplastiset materiaalit on muovattu lämmön ja paineen alaisena, ne on jäähdytettävä polymeerin pehmenemislämpötilan alapuolelle ennen muotista vapauttamista, muuten ne menettävät muotonsa. Lämpökovettuvien materiaalien tapauksessa tämä ei ole välttämätöntä, koska yhden yhdistetyn lämpötila- ja painealtistuksen jälkeen tuote säilyttää muotonsa, vaikka se irrotetaan muotista korkeassa lämpötilassa.

Tuotteiksi jalostettuna kestomuovit altistuvat lämmölle, mekaaniselle paineelle, ilmakehän hapelle ja valolle. Mitä korkeampi lämpötila, sitä muovisempi materiaali on ja sitä helpompi käsitellä. Kuitenkin korkeiden lämpötilojen ja edellä mainittujen tekijöiden vaikutuksesta kemialliset sidokset katkeavat polymeereissa, hapettuminen, uusien ei-toivottujen rakenteiden muodostuminen, makromolekyylien ja makromolekyylien yksittäisten osien liikkuminen suhteessa toisiinsa, makromolekyylien suuntautuminen eri suuntiin. , ja materiaalin lujuus orientaatiosuunnassa kasvaa ja poikittaissuunnassa vähenee. Kalvoja ja ohutseinäisiä tuotteita hankittaessa tällä ilmiöllä on myönteinen rooli, kaikissa muissa tapauksissa se aiheuttaa rakenteellista epähomogeenisuutta ja jäännösjännityksiä.

Kermakovettuvien tuotteiden jalostuksen erikoisuus on muovausprosessien yhdistäminen kovettumiseen, eli kemiallisiin reaktioihin makromolekyylien silloittuneen rakenteen muodostamiseksi. Epätäydellinen kovettuminen heikentää materiaalin ominaisuuksia. Kovetuksen vaaditun täydellisyyden saavuttaminen myös katalyyttien läsnä ollessa ja korkeissa lämpötiloissa vaatii huomattavan paljon aikaa, mikä lisää osan valmistuksen monimutkaisuutta. Materiaalin lopullinen kovettuminen voi tapahtua muotoilutyökalujen ulkopuolella, koska tuote saa vakaan muodon ennen tämän prosessin päättymistä.

Komposiittimateriaaleja käsiteltäessä sideaineen tarttuvuus (adheesio) täyteaineeseen on erittäin tärkeä. Tartunta-arvoa voidaan lisätä puhdistamalla täyteaineen pinta ja saattamalla se reaktiiviseksi. Kun sideaine tarttuu täyteaineeseen huonosti, materiaaliin ilmestyy mikrohuokosia, jotka vähentävät merkittävästi materiaalin lujuutta.

Erot tuotteen poikkileikkauksessa jäähdytysnopeuksissa, kiteytysasteessa, kestomuovien relaksaatioprosessien täydellisyydessä ja kestomuovien kovettumisasteessa johtavat myös rakenteelliseen heterogeenisyyteen ja ylimääräisten jäännösjännitysten esiintymiseen tuotteissa. Jäännösjännitysten vähentämiseksi käytetään tuotteiden lämpökäsittelyä, rakenteen muodostusta käsittelyn aikana ja muita teknisiä menetelmiä.

Muovien jatkuvasti kasvava tuotantomäärä edellyttää olemassa olevien edelleen parantamista ja uusien korkean suorituskyvyn teknologisten prosessien kehittämistä polymeerien käsittelyyn. Muovikäsittelyn alan edistyminen liittyy jyrkästi jalostuslaitteiden tuottavuuden kasvuun, työvoimaintensiteetin vähenemiseen tuotteiden valmistuksessa ja niiden laadun paranemiseen. Tehtävien ratkaiseminen on mahdotonta ilman uusien progressiivisten prosessointimenetelmien käyttöä, jotka sisältävät erilaisia ​​polymeerien käsittelyä paineella kiinteässä aggregaatiotilassa.

Kaikki kiinteässä olomuodossa olevien polymeerien käsittelyprosessit perustuvat plastiseen (pakotettu elastiseen) muodonmuutokseen, joka on palautuva. Pakotetut elastiset muodonmuutokset polymeereissä kehittyvät suurten mekaanisten jännitysten vaikutuksesta. Muodonmuutosvoiman päättymisen jälkeen pehmenemislämpötilan alapuolella olevissa lämpötiloissa pakotettu elastinen muodonmuutos kiinnittyy lasisiirtymän tai materiaalin kiteytymisen seurauksena, eikä muotoutunut polymeerikappale palauta alkuperäistä muotoaan.

JOHDANTO

Polymeerimolekyylit ovat laaja luokka yhdisteitä, joiden tärkeimmät erottavat ominaisuudet ovat korkea molekyylipaino ja ketjun suuri konformaatiojoustavuus. Voidaan varmuudella sanoa, että kaikki tällaisten molekyylien tunnusomaiset ominaisuudet sekä näihin ominaisuuksiin liittyvät niiden käyttömahdollisuudet johtuvat edellä mainituista ominaisuuksista.

Kaupungistuneessa, nopeasti kehittyvässä maailmassamme polymeerimateriaalien kysyntä on kasvanut dramaattisesti. On vaikea kuvitella tehtaiden, voimalaitosten, kattilatalojen, koulutuslaitosten, kotona ja työpaikalla ympäröivien sähköisten kodinkoneiden, nykyaikaisten tietokoneiden, autojen ja paljon muuta täysimittaista toimintaa ilman näiden materiaalien käyttöä. Haluammepa tehdä lelun tai avaruusaluksen – molemmissa tapauksissa polymeerit ovat välttämättömiä. Mutta kuinka polymeerille voidaan antaa haluttu muoto ja ulkonäkö? Vastataksemme tähän kysymykseen tarkastelkaamme toista polymeeriteknologian näkökohtaa, nimittäin niiden käsittelyä, joka on tämän työn aiheena.

Laajassa mielessä polymeerin prosessointia voidaan pitää eräänlaisena insinööriosaamisena, joka liittyy polymeeriraaka-aineiden muuntamiseen vaadituiksi lopputuotteiksi. Suurin osa polymeerinkäsittelytekniikassa tällä hetkellä käytetyistä menetelmistä on muunneltuja analogeja keramiikka- ja metalliteollisuudessa käytettäville menetelmille. Meidän on todellakin ymmärrettävä kaikki polymeerin prosessoinnin perusteet, jotta voimme korvata perinteiset materiaalit muilla materiaaleilla, joilla on paremmat ominaisuudet ja ulkonäkö.

Noin 50 vuotta sitten oli olemassa hyvin rajallinen määrä prosesseja polymeerien jalostamiseksi lopputuotteiksi. Tällä hetkellä prosesseja ja menetelmiä on monia, tärkeimmät ovat kalanterointi, valu, suora puristus, ruiskupuristus, suulakepuristus, puhallusmuovaus, kylmämuovaus, lämpömuovaus, vaahdotus, lujittaminen, sulamuovaus, kuiva- ja märkämuovaus. Kolmella viimeisellä menetelmällä valmistetaan kuituja kuidunmuodostusmateriaaleista ja lopuilla prosessoidaan muovi- ja elastomeerimateriaalit teollisuustuotteiksi. Seuraavissa osioissa olen yrittänyt antaa yleiskuvan näistä tärkeistä prosesseista. Yksityiskohtaisemman johdannon näihin ja muihin prosesseihin, kuten kastopinnoitukseen, pyörivään leijukerrospinnoitukseen, elektroniseen ja lämpösaumaukseen ja hitsaukseen, katso erityisiä polymeerinkäsittelyn oppikirjoja. Tämän tiivistelmän ulkopuolelle jäävät myös pinnoitteisiin ja liimoihin liittyvät asiat.

Ennen kuin siirrytään suoraan menetelmien ja menetelmien tarkasteluun polymeerien jalostamiseksi lopputuotteiksi, on selvitettävä: mitä polymeerit ovat, mitä ne ovat ja missä niitä voidaan käyttää, ts. mitä lopputuotteita polymeereistä voidaan saada? Polymeerien rooli on erittäin suuri ja meidän on ymmärrettävä niiden käsittelyn tarve.

1. POLYMEERIT JA POLYMEERIMATERIAALT

1.1 YLEISET OMINAISUUDET JA LUOKITUS

Polymeeri on orgaaninen aine, jonka pitkät molekyylit rakentuvat samoista toistuvasti toistuvista yksiköistä - monomeereistä. Alkuperän mukaan polymeerit jaetaan kolmeen ryhmään.

Luonnollinen muodostuvat kasvien ja eläinten elintärkeän toiminnan seurauksena ja niitä löytyy puusta, villasta ja nahasta. Näitä ovat proteiini, selluloosa, tärkkelys, sellakka, ligniini, lateksi.

Tyypillisesti luonnonpolymeerejä eristetään, puhdistetaan, modifioidaan, jolloin pääketjujen rakenne pysyy muuttumattomana. Tämän käsittelyn tuotteet ovat keinotekoinen polymeerit. Esimerkkejä ovat luonnonkumi, joka on valmistettu lateksista, selluloosa, joka on nitroselluloosaa, joka on pehmitetty kamferilla elastisuuden lisäämiseksi.

Luonnonmukaisilla ja keinotekoisilla polymeereillä on ollut tärkeä rooli nykyteknologiassa, ja joillakin alueilla ne ovat edelleenkin välttämättömiä, esimerkiksi massa- ja paperiteollisuudessa. Orgaanisten materiaalien tuotannon ja kulutuksen voimakas kasvu kuitenkin tapahtui johtuen synteettinen polymeerit - materiaalit, jotka on saatu synteesillä pienimolekyylipainoisista aineista ja joilla ei ole luonnossa analogeja. Makromolekyylisten aineiden kemiallisen teknologian kehittäminen on olennainen ja olennainen osa nykyaikaista tieteellistä ja teknologista vallankumousta . Yksikään tekniikan haara, etenkään uudet, ei tule toimeen ilman polymeerejä. Kemiallisen rakenteen mukaan polymeerit jaetaan lineaarisiin, haarautuneisiin, verkko- ja spatiaalisiin.

molekyylejä lineaarinen polymeerit ovat kemiallisesti inerttejä toistensa suhteen ja ne ovat yhteydessä toisiinsa vain van der Waalsin voimilla. Kuumennettaessa tällaisten polymeerien viskositeetti laskee ja ne pystyvät siirtymään palautuvasti ensin erittäin elastiseen ja sitten viskoosiseen virtaustilaan (kuva 1).

Kuva 1. Kaaviokaavio termoplastisten polymeerien viskositeetista lämpötilasta riippuen: T 1 - siirtymälämpötila lasimaisesta tilasta erittäin elastiseen tilaan, T 2 - siirtymälämpötila erittäin elastisesta viskoosiseen tilaan.

Koska lämmityksen ainoa vaikutus on plastisuuden muutos, kutsutaan lineaarisia polymeerejä termoplastinen. Ei pidä ajatella, että termi "lineaarinen" tarkoittaa suoria, päinvastoin, ne ovat tyypillisempiä sahalaitaiselle tai kierteiselle konfiguraatiolle, mikä antaa sellaisille polymeereille mekaanisen lujuuden.

Termoplastisia polymeerejä ei voida vain sulattaa, vaan myös liuottaa, koska van der Waalsin sidokset repeytyvät helposti reagenssien vaikutuksesta.

haarautunut(oksastetut) polymeerit ovat vahvempia kuin lineaariset. Hallittu ketjun haarautuminen on yksi tärkeimmistä teollisista menetelmistä termoplastisten polymeerien ominaisuuksien muokkaamiseksi.

verkkorakenne tunnusomaista se, että ketjut ovat yhteydessä toisiinsa, mikä rajoittaa suuresti liikettä ja johtaa muutokseen sekä mekaanisissa että kemiallisissa ominaisuuksissa. Tavallinen kumi on pehmeää, mutta rikillä vulkanoituna muodostuu S-0-tyypin kovalenttisia sidoksia ja lujuus kasvaa. Polymeeri voi saada verkkorakenteen ja spontaanisti, esimerkiksi valon ja hapen vaikutuksesta, tapahtuu vanhenemista, jolloin kimmoisuus ja suorituskyky heikkenevät. Lopuksi, jos polymeerimolekyylit sisältävät reaktiivisia ryhmiä, ne yhdistetään kuumennettaessa monilla vahvoilla ristisidoksilla, jolloin polymeeri osoittautuu silloittuneeksi, eli se saa tilarakenne. Siten kuumennus aiheuttaa reaktioita, jotka muuttavat dramaattisesti ja peruuttamattomasti materiaalin ominaisuuksia, ja materiaali saa lujuuden ja korkean viskositeetin, muuttuu liukenemattomaksi ja sulamattomaksi. Molekyylien korkean reaktiivisuuden vuoksi, joka ilmenee lämpötilan noustessa, tällaisia ​​polymeerejä kutsutaan lämpökovettuva.

Reaktiolla saadaan termoplastisia polymeerejä polymerointi, virtaa kaavion mukaan pmm p(Kuva 2), missä M - monomeerimolekyyli, M p- makromolekyyli, joka koostuu monomeeriyksiköistä, P - polymeroitumisaste.

Ketjupolymeroinnissa molekyylipaino kasvaa lähes välittömästi, välituotteet ovat epästabiileja, reaktio on herkkä epäpuhtauksille ja vaatii yleensä korkeita paineita. Ei ole yllättävää, että tällainen prosessi on mahdoton luonnollisissa olosuhteissa, ja kaikki luonnolliset polymeerit muodostuivat eri tavalla. Nykyaikainen kemia on luonut uuden työkalun - polymerointireaktion ja hänen ansiostaan ​​suuren luokan termoplastisia polymeerejä. Polymerointireaktio toteutetaan vain erikoistuneiden teollisuudenalojen monimutkaisissa laitteissa, ja kuluttaja saa termoplastiset polymeerit valmiissa muodossa.

Lämpökovettuvien polymeerien reaktiivisia molekyylejä voidaan muodostaa yksinkertaisemmalla ja luonnollisemmalla tavalla - asteittain monomeeristä dimeeriksi, sitten trimeeriksi, tetrameeriksi jne. Tällaista monomeerien yhdistelmää, niiden "kondensaatiota", kutsutaan reaktioksi polykondensaatio; se ei vaadi suurta puhtautta tai painetta, mutta siihen liittyy kemiallisen koostumuksen muutos ja usein sivutuotteiden (yleensä vesihöyryn) vapautuminen (kuva 2). Juuri tämä reaktio tapahtuu luonnossa; se voidaan tehdä helposti pienellä lämmityksellä yksinkertaisimmissa olosuhteissa, jopa kotona. Tällainen korkea lämpökovettuvien polymeerien valmistettavuus tarjoaa runsaasti mahdollisuuksia valmistaa erilaisia ​​tuotteita ei-kemian yrityksissä, mukaan lukien radiotehtaissa.

Riippumatta lähtöaineiden tyypistä ja koostumuksesta sekä valmistusmenetelmistä polymeereihin pohjautuvat materiaalit voidaan luokitella seuraavasti: muovit, kuituvahvistetut muovit, laminaatit, kalvot, pinnoitteet, liimat. En keskity erityisesti kaikkiin näihin tuotteisiin, puhun vain eniten käytetyistä. On tarpeen osoittaa, kuinka suuri tarve polymeerimateriaaleille on meidän aikanamme ja näin ollen niiden käsittelyn merkitys. Muuten ongelma olisi yksinkertaisesti perusteeton.

1.2 MUOVIA

Sana "muovi" tulee kreikan kielestä ja viittaa materiaaliin, joka voidaan puristaa tai muovata mihin tahansa valitsemaasi muotoon. Tämän etymologian mukaan jopa savea voitaisiin kutsua muoviksi, mutta todellisuudessa vain synteettisistä materiaaleista valmistettuja tuotteita kutsutaan muoviksi. American Society for Testing and Materials määrittelee muovin seuraavasti: "on mikä tahansa osa useista materiaaleista, jotka ovat koostumukseltaan kokonaan tai osittain orgaanisia ja jotka voidaan muotoilla haluttuun muotoon lämpötilaa ja/tai painetta käyttämällä."

Muoveja tunnetaan satoja. Taulukossa. 1 esittää niiden päätyypit ja kunkin lajin yksittäiset edustajat. On huomattava, että tällä hetkellä ei ole yhtä tapaa kuvata koko muovivalikoimaa niiden suuren määrän vuoksi.

Pöytä 1. Tärkeimmät muovityypit

Tyyppi	Tyypillisiä edustajia	Tyyppi	Tyypillisiä edustajia
Akryylimuovit Aminomuovit	Polymetyylimetakrylaatti (PMMA) Polyakrylonitriili (PAN) Urea-formaldehydihartsi Melamiini-formaldehydihartsi	Polyesterit	Tyydyttymättömät polyesterihartsit Polyetyylitereftalaatti (PET) Polyetyylisnadipaatti
Selluloosa	Etyyliselluloosa Selluloosa-asetaatti Selluloosa nitraatti	Polyolefiinit Styreeni muovit	Polyeteeni (PE) Polypropeeni (PP) Polystyreeni (PS)
Epoksihartsit	Epoksihartsit	Styreenin ja akryylinitriilin kopolymeeri
Fluoroplastit	Polytetrafluorieteeni (PTFE) Polyvinylideenifluoridi	Akryylinitriilin kopolymeeri styreenin ja butadieenin kanssa (ABS)
Fenoplastit	Fenoli-formaldehydihartsi Fenoli-furfuraalihartsi	Vinyylimuovia	Polyvinyylikloridi (PVC) Polyvinyylibutyraali
Polyamidimuovit (nailonit)	Polykaprolaktaami (PA-6) Polyheksaamietylenadipamidi (PA-6,6)	Vinyylikloridi-vinyyliasetaattikopolymeeri

Ensimmäinen kestomuovi, joka löysi laajan käyttökohteen, oli selluloidi, keinotekoinen polymeeri, joka saatiin käsittelemällä luonnollista selluloosaa. Hänellä oli suuri rooli tekniikassa, erityisesti elokuvassa, mutta poikkeuksellisen palovaaran vuoksi (koostumuksensa suhteen selluloosa on hyvin lähellä savutonta jauhetta) jo 1900-luvun puolivälissä. sen tuotanto on pudonnut lähes nollaan.

Elektroniikan, puhelinliikenteen ja radion kehitys vaati pikaisesti uusien sähköeristysmateriaalien luomista, joilla on hyvät rakenteelliset ja tekniset ominaisuudet. Näin ilmestyi keinotekoisia polymeerejä, jotka on valmistettu samasta selluloosasta ja jotka on nimetty käyttöalojen ensimmäisten kirjainten, etrolien mukaan. Tällä hetkellä vain 2...3 % maailman polymeerituotannosta on selluloosamuoveja, kun taas noin 75 % on synteettisiä kestomuoveja, joista 90 % on vain kolme: polystyreeni, polyeteeni, polyvinyylikloridi.

Esimerkiksi paisuvaa polystyreeniä käytetään laajalti lämpöä ja ääntä eristävänä rakennusmateriaalina. Radioelektroniikassa sitä käytetään tuotteiden tiivistämiseen, kun on tarpeen varmistaa minimaalinen mekaaninen rasitus, luoda tilapäinen eristys muiden elementtien lämmön tai alhaisten lämpötilojen vaikutuksilta ja eliminoida niiden vaikutus sähköisiin ominaisuuksiin, joten laivoissa ja mikroaaltouuni - laitteet.

1.3 ELASTOMEERIT

Elastomeereja kutsutaan yleisesti kumeiksi. Ilmapallot, kengänpohjat, renkaat, kirurgiset käsineet, puutarhaletkut ovat tyypillisiä esimerkkejä elastomeerituotteista. Klassinen esimerkki elastomeereistä on luonnonkumi.

Kumimakromolekyylillä on kierteinen rakenne, jonka identiteettijakso on 0,913 nm, ja se sisältää yli 1000 isopreenitähdettä. Kumin makromolekyylin rakenne tarjoaa sen korkean elastisuuden - tärkeimmän teknisen ominaisuuden. Kumilla on hämmästyttävä kyky venyä palautuvasti 900 % alkuperäisestä pituudestaan.

Eri kumi on vähemmän elastista guttaperchaa tai balataa, joidenkin Intiassa ja Malaijin niemimaalla kasvavien kumikasvien mehua. Toisin kuin kumi, guttaperkka-molekyyli on lyhyempi ja sen trans-1,4-rakenne, jonka identiteettijakso on 0,504 nm.

Luonnonkumin erinomainen tekninen merkitys, sen taloudellisesti kannattavien lähteiden puuttuminen useista maista, mukaan lukien Neuvostoliitto, halu saada materiaaleja, jotka ovat ylivoimaisia ​​useissa ominaisuuksissa (öljynkestävyys, pakkaskestävyys, kulutuskestävyys) luonnonkumi, stimuloi synteettisen kumin tuotantoa koskevaa tutkimusta.

Tällä hetkellä käytössä on useita synteettisiä elastomeerejä. Näitä ovat polybutadieenit, styreeni-butadieeni, akryylinitriili-butadieeni (nitriilikumi), polyisopreeni, polykloropreeni (neopreeni), eteeni-propeeni, isopreeni-isobuteeni (butyylikumi), polyfluorihiili-, polyuretaani- ja silikonikumit. Lebedev-menetelmän mukaisen synteettisen kumin valmistuksen raaka-aineena on etyylialkoholi. Nyt on kehitetty butadieenin tuotanto butaanista jälkimmäisen katalyyttisen dehydrauksen kautta.

Tiedemiehet ovat menestyneet ja nykyään yli kolmasosa maailmassa tuotetusta kumista on valmistettu synteettisestä kumista. Kumi ja kumi antavat valtavan panoksen viime vuosisadan teknologiseen kehitykseen. Muistetaanpa vaikka kumisaappaat ja erilaiset eristemateriaalit, niin kumin rooli talouden tärkeimmillä aloilla tulee meille selväksi. Yli puolet maailman elastomeerituotannosta käytetään rengastuotantoon. Pienen auton renkaiden valmistukseen tarvitaan noin 20 kg kumia, eri laatuja ja merkkejä, ja kippiautolle lähes 1900 kg. Pienempi osa menee muuntyyppisiin kumituotteisiin. Kumi tekee elämästämme mukavampaa.

1.4 KUITU

Luonnonkuidut, kuten puuvilla, villa, pellava ja silkki, ovat meille kaikille tuttuja. Tunnemme myös synteettiset kuidut nailonista, polyestereista, polypropeenista ja akryylistä. Kuitujen tärkein erottuva piirre on, että niiden pituus on satoja kertoja suurempi kuin niiden halkaisija. Jos luonnonkuidut (paitsi silkki) ovat katkokuituja, synteettisiä voidaan saada sekä jatkuvien lankojen että katkokuitujen muodossa.

Kuluttajan näkökulmasta kuituja voi olla kolmenlaisia; jokapäiväiseen tarpeeseen, turvallinen ja teollinen.

Päivittäisiä kuituja kutsutaan kuiduiksi, joita käytetään alus- ja päällysvaatteiden valmistukseen. Tähän ryhmään kuuluvat kuidut alusvaatteiden, sukkien, paitojen, pukujen jne. valmistukseen. Näiden kuitujen tulee olla riittävän lujia ja venyviä, pehmeitä, syttymättömiä, imevät kosteutta ja olla hyvin värjättyjä. Tämän kuituluokan tyypillisiä edustajia ovat puuvilla, silkki, villa, nailon, polyesterit ja akrylaatit.

Turvakuidut ovat kuituja, joita käytetään mattojen, verhojen, tuolinpäällisten, verhojen jne. valmistukseen. Tällaisten kuitujen tulee olla sitkeitä, vahvoja, kestäviä ja kulutusta kestäviä. Turvallisuuden kannalta näille kuiduille asetetaan seuraavat vaatimukset: niiden tulee syttyä heikosti, ne eivät levitä liekkejä ja palaessaan erittävät mahdollisimman vähän lämpöä, savua ja myrkyllisiä kaasuja. Lisäämällä arjen kuituihin pieniä määriä atomeja, kuten B, N, Si, P, C1, Br tai Sb sisältäviä aineita, on mahdollista tehdä niistä tulenkestäviä ja siten turvallisia kuituja. Modifioivien lisäaineiden lisääminen kuituihin vähentää niiden palavuutta, vähentää liekin leviämistä, mutta ei johda myrkyllisten kaasujen ja savun vapautumisen vähenemiseen palamisen aikana. Tutkimukset ovat osoittaneet, että aromaattisia polyamideja, polyimidejä, polybentsimidatsoleja ja polyoksidiatsoleja voidaan käyttää turvallisina kuituina, mutta näiden kuitujen palaessa vapautuu myrkyllisiä kaasuja, koska niiden molekyylit sisältävät typpiatomeja. Aromaattisissa polyestereissä tätä haittaa ei ole.

Teollisuuskuituja käytetään komposiiteissa lujitemateriaaleina. Näitä kuituja kutsutaan myös rakennekuiduiksi, koska niillä on korkea moduuli, lujuus, lämmönkestävyys, jäykkyys ja kestävyys. Rakennekuituja käytetään lujittamaan tuotteita, kuten jäykkiä ja taipuisia putkia, putkia ja letkuja sekä kuitumateriaaleiksi kutsutuissa komposiittirakenteissa, ja niitä käytetään laivojen, autojen, lentokoneiden ja jopa rakennusten rakentamisessa. Tähän kuituluokkaan kuuluvat aromaattisten polyamidien ja polyestereiden yksiakselisesti orientoidut kuidut, hiili- ja piikuidut.

2. POLYMEERIN KIERRÄTYS

2.1 SEKOITUS

Polymeerejä puhtaassa muodossaan, jotka on saatu teollisuuslaitoksista niiden eristämisen ja puhdistuksen jälkeen, kutsutaan "primäärisiksi" polymeereiksi tai "primäärisiksi" hartseiksi. Joitakin polymeerejä, kuten polystyreeniä, polyeteeniä, polypropeenia, lukuun ottamatta neitseelliset polymeerit eivät yleensä sovellu suoraan prosessointiin. Esimerkiksi Virgin PVC on sarvimainen materiaali, eikä sitä voida muovata ilman, että se on ensin pehmennetty lisäämällä pehmitintä. Samoin luonnonkumi vaatii vulkanointiaineen lisäämisen luonnonkumin muodostamiseksi. Useimmat polymeerit on suojattu lämpö-, oksidatiiviselta ja valohajoamiselta sisällyttämällä niihin sopivia stabilointiaineita. Väriaineiden ja pigmenttien lisääminen polymeeriin ennen muovausta mahdollistaa useiden eri väristen tuotteiden saamisen. Kitkan vähentämiseksi ja polymeerin virtauksen parantamiseksi prosessointilaitteissa voiteluaineita ja prosessoinnin apuaineita lisätään useimpiin polymeereihin. Täyteaineita lisätään yleensä polymeeriin erityisominaisuuksien antamiseksi ja lopputuotteen kustannusten alentamiseksi.

Prosessia, johon kuuluu aineosien, kuten pehmittimien, kovetusaineiden, kovettimien, stabilointiaineiden, täyteaineiden, väriaineiden, palonestoaineiden ja voiteluaineiden lisääminen primääriseen polymeeriin, kutsutaan "yhdistettämiseksi", ja polymeerien seoksia näiden lisäaineiden kanssa kutsutaan nimellä "yhdisteet".

Primääriset muovipolymeerit, kuten polystyreeni, polyeteeni, polymetyylimetakrylaatti ja polyvinyylikloridi, ovat yleensä vapaasti juoksevien hienojakoisten jauheiden muodossa. Hienojakoiset jauheet tai nestemäiset ainesosat sekoitetaan jauhemaiseen neitseelliseen polymeeriin planeettasekoittimilla, V-sekoittimilla, nauhakierukkasekoittimilla, Z-sekoittimilla tai kippikoneella. Siirto voidaan suorittaa joko huoneenlämpötilassa tai korotetussa lämpötilassa, jonka tulisi kuitenkin olla selvästi polymeerin pehmenemislämpötilan alapuolella. Nestemäiset esipolymeerit sekoitetaan käyttämällä yksinkertaisia ​​nopeita sekoittimia.

Primääriset elastomeeripolymeerit, kuten luonnonkumi, styreenibutadieenikumi tai nitriilikumi, valmistetaan muruina, jotka puristetaan paksuiksi levyiksi, joita kutsutaan "paaleiksi". Ne sekoitetaan yleensä vulkanointiaineiden, katalyyttien, täyteaineiden, antioksidanttien ja voiteluaineiden kanssa. Koska elastomeerit eivät ole vapaasti valuvia jauheita, kuten neitseelliset muovit, niitä ei voida sekoittaa edellä lueteltujen ainesosien kanssa käyttämällä neitseellisten muovien menetelmiä. Primääristen muovipolymeerien sekoittaminen yhdisteen muihin komponentteihin saadaan aikaan sekoittamalla, kun taas primääristen elastomeerien yhdisteen saaminen edellyttää murujen valssaamista muovilevyiksi ja sitten tarvittavien aineosien lisäämistä polymeeriin. Elastomeerien sekoitus suoritetaan joko kaksitelaisessa kumimyllyssä tai Banbury-sekoittimessa sisäisellä sekoituksella. Lateksin tai matalan molekyylipainon nestemäisten hartsien muodossa olevat elastomeerit voidaan sekoittaa yksinkertaisella sekoittamisella käyttämällä nopeaa sekoitinta. Kuituja muodostavien polymeerien tapauksessa seosta ei suoriteta. Komponentit, kuten voiteluaineet, stabilointiaineet ja täyteaineet, lisätään yleensä suoraan polymeerisulatteeseen tai -liuokseen juuri ennen langan kehräystä.

2.2 KÄSITTELYTEKNOLOGIA

Se, että polymeerimateriaaleja käytetään monissa eri muodoissa, kuten tankoina, putkina, levyinä, vaahtoina, pinnoitteina tai liimoina sekä muovattuina esineinä, tarkoittaa, että on olemassa useita tapoja prosessoida polymeeriyhdisteitä lopputuotteiksi. Useimmat polymeerituotteet saadaan joko muovaamalla tai prosessoimalla tai valamalla nestemäisiä polymeerejä muottiin, jonka jälkeen kovetetaan tai silloitetaan. Kuidut saadaan kehruuprosessin aikana.

Muotoiluprosessia voidaan verrata esimerkiksi hahmon veistoon savesta ja käsittelyprosessia saman hahmon veistoon saippuapalasta. Muovausprosessissa jauheen, hiutaleiden tai rakeiden muodossa oleva seos asetetaan muottiin ja altistetaan lämpötilalle ja paineelle, jolloin muodostuu lopputuote. Prosessointiprosessissa valmistetaan yksinkertaisen muotoisia tuotteita, kuten levyjä, tankoja tai putkia nidomalla, leimaamalla, liimaamalla ja hitsaamalla.

Ennen kuin siirrymme keskusteluun erilaisista polymeerien prosessointimenetelmistä, muistetaan, että polymeerimateriaalit voivat olla kestomuovia tai kertamuovia (termoskovettuvia). Kun termoplastiset materiaalit on muovattu lämmön ja paineen alaisena, ne on jäähdytettävä polymeerin pehmenemislämpötilan alapuolelle ennen muotista vapauttamista, muuten ne menettävät muotonsa. Lämpökovettuvien materiaalien tapauksessa tämä ei ole välttämätöntä, koska yhden yhdistetyn lämpötila- ja painealtistuksen jälkeen tuote säilyttää muotonsa, vaikka se irrotetaan muotista korkeassa lämpötilassa.

2.3 KALENTERI

Kalanterointiprosessia käytetään yleisesti jatkuvien kalvojen ja arkkien valmistukseen. Kalanterointilaitteen (kuva 1) pääosa on sarja tasaisesti kiillotettuja metalliteloja, jotka pyörivät vastakkaisiin suuntiin, ja laite niiden välisen raon hienosäätöön. Telojen välinen rako määrää kalanteroidun levyn paksuuden. Polymeeriseos syötetään kuumille teloille ja näiltä teloilta tuleva levy jäähdytetään kulkiessaan kylmien telojen läpi. Viimeisessä vaiheessa arkit kääritään rulliksi kuvan 1 mukaisesti. Jos levyjen sijasta kuitenkin vaaditaan ohuita polymeerikalvoja, käytetään sarjaa rullia, joiden välissä on vähitellen pienenevä rako. Tyypillisesti polymeerit, kuten polyvinyylikloridi, polyeteeni, kumi ja butadieeni-styreeni-akrylonitriili, kalanteroidaan levyiksi.

Riisi. yksi. Kalanterointilaitteen kaavio

/ - polymeeriyhdiste; 2 - kalanterirullat: kuumat (3) ja kylmä (4); 5 - kalanteroitu arkki; b - ohjausrullat; 7 - kelauskone

Käytettäessä profiloituja teloja kalanterointikoneessa voidaan saada erilaisia ​​kuviollisia kohokuvioituja levyjä. Erilaisia ​​koristeellisia tehosteita, kuten jäljitelmämarmorointia, voidaan saada aikaan lisäämällä kalanteriin eriväristen yhdisteiden seoksia. Marmorointitekniikkaa käytetään yleisesti PVC-lattialaattojen valmistuksessa.

2.4 VALU

MUOTTIEN VALU. Tämä on suhteellisen halpa prosessi, joka koostuu nestemäisen esipolymeerin muuntamisesta halutun muotoisiksi kiinteiksi tuotteiksi. Tällä menetelmällä voidaan saada levyjä, putkia, tankoja jne. rajoitetun pituiset tuotteet. Kaavamaisesti muottivaluprosessi on esitetty kuvassa 2. Tässä tapauksessa esipolymeeri, sekoitettuna sopivissa suhteissa kovettimen ja muiden aineosien kanssa, kaadetaan petrimaljaan, joka toimii muottina. Sitten petrimalja asetetaan useiksi tunteiksi uuniin, joka on lämmitetty vaadittuun lämpötilaan, kunnes kovettumisreaktio on päättynyt. Huoneenlämpötilaan jäähdyttämisen jälkeen kiinteä tuote poistetaan muotista. Tällä tavalla valettu kiinteä runko on petrimaljan sisäisen kohokuvion muotoinen.

Riisi. 2. Yksinkertaisin kuva muottivaluprosessista

b - petrimaljan täyttäminen esipolymeerillä ja kovettimella; b - lämmitys uunissa; b - jäähdytetyn tuotteen uuttaminen muotista

Jos petrimaljan sijaan käytetään toisesta päästä suljettua lieriömäistä lasiputkea, voidaan saada lieriömäisen sauvan muotoinen tuote. Lisäksi esipolymeerin ja kovettimen sijasta muottiin voidaan kaataa monomeerin, katalyytin ja muiden aineosien seos, joka on kuumennettu polymerointilämpötilaan. Polymerointi etenee tässä tapauksessa muotin sisällä, kunnes muodostuu kiinteä tuote. Akryylit, epoksit, polyesterit, fenolit ja uretaanit sopivat ruiskupuristukseen.

Valumuotit valmistetaan alabasterista, lyijystä tai lasista. Kovettumisen aikana polymeerilohko kutistuu, mikä helpottaa sen irtoamista muotista.

PYÖRIVÄ VALU. Onttoja tuotteita, kuten palloja ja nukkeja, valmistetaan prosessissa, jota kutsutaan "kiertovaluksi". Tässä prosessissa käytetty laite on esitetty kuvassa 3.

Termoplastisen materiaalin seos hienon jauheen muodossa asetetaan onttoon muottiin. Käytetyssä laitteessa on erityinen laite muotin samanaikaiseen pyörittämiseen ensisijaisen ja toissijaisen akselin ympäri. Muotti suljetaan, kuumennetaan ja pyöritetään. Tämä johtaa sulan muovin tasaiseen jakautumiseen onton muotin koko sisäpinnalle. Pyörivä muotti jäähdytetään sitten kylmällä vedellä. Jäähtyessään sula muovimateriaali, joka on tasaisesti jakautunut muotin sisäpinnalle, jähmettyy. Nyt muotti voidaan avata ja lopputuote irrottaa.

Muottiin voidaan ladata myös nestemäinen lämpökovettuvan esipolymeerin ja kovettimen seos. Kovettuminen tapahtuu tässä tapauksessa pyörimisen aikana kohonneen lämpötilan vaikutuksesta.

Rotaatiovalu tuottaa PVC:stä tuotteita, kuten kalosseja, onttoja palloja tai nukkepäitä. PVC:n kovettuminen tapahtuu fysikaalisella geelityksellä PVC:n ja nestemäisen pehmittimen välillä 150-200°C:n lämpötiloissa. Hienot PVC-hiukkaset dispergoituvat tasaisesti nestemäiseen pehmittimeen yhdessä stabilointiaineiden ja väriaineiden kanssa, jolloin muodostuu suhteellisen alhaisen viskositeetin omaavaa ainetta. Tämä tahnamainen materiaali, jota kutsutaan "plastisoliksi", ladataan muottiin ja ilma poistetaan siitä. Sitten muottia pyöritetään ja kuumennetaan vaadittuun lämpötilaan, mikä saa polyvinyylikloridin geeliytymään. Saadun tuotteen seinämän paksuus määräytyy geeliytymisajan mukaan.

Kuva 3. Rotaatiovaluprosessissa polymeerimateriaalilla täytettyjä onttoja muotteja pyöritetään samanaikaisesti ensisijaisen ja toissijaisen akselin ympäri.

1 - ensisijainen akseli; 2 - toissijainen akseli; 3 - irrotettava muoto yksityiskohta; 4 - multaa ontelot; 5 - vaihde kotelo; b-moottoriin

Kun vaadittu seinämän paksuus on saavutettu, ylimääräinen plastisoli poistetaan toista sykliä varten. PVC-hiukkasten ja pehmittimen seoksen lopullista homogenointia varten muotin sisällä oleva geelimäinen tuote kuumennetaan. Lopullinen tuote otetaan pois muotista sen jälkeen, kun se on jäähdytetty vesisuihkulla. Nestemäistä materiaalia käyttävä rotaatiovalumenetelmä tunnetaan "onttomuovausmenetelmänä kaatamalla ja pyörittämällä muottia".

RUiskupuristus. Kätevin prosessi tuotteiden valmistamiseksi termoplastisista polymeereistä on ruiskuvaluprosessi. Huolimatta siitä, että laitteiden kustannukset tässä prosessissa ovat melko korkeat, sen kiistaton etu on korkea tuottavuus. Tässä prosessissa mitattu määrä sulaa termoplastista polymeeriä ruiskutetaan paineen alaisena suhteellisen kylmään muottiin, jossa se jähmettyy lopputuotteeksi.

Ruiskupuristuslaite on esitetty kuvassa 6. Prosessi koostuu sekoitetun muovimateriaalin syöttämisestä rakeiden, tablettien tai jauheen muodossa suppilosta tietyin väliajoin lämmitettyyn vaakasuoraan sylinteriin, jossa se pehmenee. Hydraulinen mäntä tuottaa paineen, joka tarvitaan sulan materiaalin työntämiseen sylinterin läpi sylinterin päässä olevaan muottiin. Kun polymeerimassa liikkuu sylinterin kuumaa vyöhykettä pitkin, "torpedoksi" kutsuttu laite edistää muovimateriaalin tasaista jakautumista kuuman sylinterin sisäseinien yli, mikä varmistaa tasaisen lämmön jakautumisen koko tilavuudessa. Sula muovimateriaali ruiskutetaan sitten ruiskutusreiän kautta muotin onteloon.

Yksinkertaisimmassa muodossaan muotti on järjestelmä, jossa on kaksi osaa: toinen osa liikkuu, toinen on paikallaan (ks. kuva 6). Muotin kiinteä osa kiinnitetään sylinterin päähän ja liikkuva osa poistetaan ja laitetaan sen päälle.

Erityisen mekaanisen laitteen avulla muotti suljetaan tiiviisti, ja tällä hetkellä sula muovimateriaali ruiskutetaan 1500 kg/cm paineen alaisena. Mekaanisen sulkulaitteen tulee olla suunniteltu kestämään suuria käyttöpaineita. Sulan materiaalin tasainen virtaus muotin sisäalueilla varmistetaan esilämmittämällä se tiettyyn lämpötilaan. Tyypillisesti tämä lämpötila on jonkin verran alempi kuin muovatun muovimateriaalin pehmenemislämpötila. Kun muotti on täytetty sulalla polymeerillä, se jäähdytetään kierrättämällä kylmää vettä ja avataan sitten valmiin tuotteen poistamiseksi. Tämä koko sykli voidaan toistaa useita kertoja sekä manuaalisesti että automaattisesti.

ELOKUVIEN VALINTA. Valumenetelmää käytetään myös polymeerikalvojen valmistukseen. Tällöin sopivan pitoisuuden polymeeriliuos kaadetaan vähitellen vakionopeudella liikkuvalle metallihihnalle (kuva 4), jonka pinnalle muodostuu jatkuva kerros polymeeriliuosta.

Kuva 4. Kaavio elokuvan valuprosessista

/ - polymeeriliuos; 2 - jakeluventtiili; 3 - polymeeriliuos leviää muodostaen kalvon; 4 - liuotin haihtuu; 5 - loputon metallivyö; 6 - jatkuva polymeerikalvo; 7 - kela

Kun liuotin haihtuu kontrolloidusti, metallihihnan pinnalle muodostuu ohut polymeerikalvo. Sen jälkeen kalvo poistetaan yksinkertaisella kuorimalla. Suurin osa teollisista sellofaanilevyistä ja valokuvafilmeistä valmistetaan tällä tavalla.

2.5 SUORA PAINAMINEN

Suorapuristusmenetelmää käytetään laajalti tuotteiden valmistuksessa lämpökovettuvista materiaaleista. Kuva 5 esittää tyypillistä suorapuristukseen käytettävää muottia. Lomake koostuu kahdesta osasta - ylä- ja alaosasta tai rei'istä (positiivinen muoto) ja matriisista (negatiivinen muoto). Muotin alaosassa on lovi ja yläreunassa reunus. Yläosan ulkoneman ja alaosan syvennyksen välinen rako suljetussa muotissa määrää puristetun tuotteen lopullisen ulkonäön.

Suorapuristusprosessissa lämpökovettuva materiaali altistetaan yhdellä lämpötila- ja painesovelluksella. Lämmitetyillä levyillä varustetun hydraulipuristimen käyttö mahdollistaa halutun tuloksen.

Kuva 5. Kaavamainen esitys suorassa muovausprosessissa käytetystä muotista

1 - lämpökovettuvalla materiaalilla täytetty muottipesä; 2 - ohjauspiikit; 3 - hurina; 4 - muotoiltu tuote

Lämpötila ja paine puristuksen aikana voivat olla 200 °C ja 70 kg/cm2. Käyttölämpötilan ja paineen määräävät puristetun muovimateriaalin reologiset, termiset ja muut ominaisuudet. Muotin syvennys on täysin täytetty polymeeriseoksella. Kun muotti suljetaan paineen alaisena, sen sisällä oleva materiaali puristetaan ja puristetaan haluttuun muotoon. Ylimääräinen materiaali pakotetaan ulos muotista ohuen kalvon muodossa, jota kutsutaan "purseeksi". Lämpötilan vaikutuksesta puristettu massa kovettuu. Jäähdytys ei vaadi lopputuotteen vapauttamista muotista.

Kuva..6. Kaavamainen esitys ruiskuvaluprosessista

1 - sekoitettu muovimateriaali; 2 - lataussuppilo; 3 - mäntä; 4 - sähköinen lämmityselementti; 5 - lomakkeen kiinteä osa;

6 - muodon liikkuva osa; 7 - pääsylinteri; 8 - torpedo; 9 - pehmennetty muovimateriaali; 10 - muotti; 11 - ruiskupuristettu tuote

2.6 MUOTOITUS

PNEUMOMUOTOINTI. Puhallusmuovauksella valmistetaan suuri määrä onttoja muovituotteita: kanistereita, virvoitusjuomapulloja jne. Puhallusmuovataan seuraavat termoplastiset materiaalit: polyeteeni, polykarbonaatti, polyvinyylikloridi, polystyreeni, nylon, polypropeeni, akryylit, akryylinitriili, apolymeeri, mutta vuotuisessa kulutuksessa korkeatiheyspolyeteeni on ensimmäisellä sijalla.

Puhallusmuovaus on saanut alkunsa lasiteollisuudesta. Tämän prosessin kaavio on esitetty kuvassa 7.

Kuuma pehmennetty termoplastinen putki, jota kutsutaan "aihioksi", asetetaan kaksiosaisen onton muotin sisään. Kun muotti on suljettu, sen molemmat puolikkaat puristavat työkappaleen toisen pään ja putken toisessa päässä sijaitsevan ilmansyöttöneulan.

Kuva 7. Kaaviokaavio, joka selittää puhallusmuovausprosessin vaiheet

a - avoimeen muottiin asetettu työkappale; b - suljettu multaa;

c - puhaltaa ilmaa muottiin; d - muotin avaaminen. 1 - tyhjä;

2 - neula ilmansyöttöä varten; 3 - Paina lomake; 4 - ilmaa; 5 - ilmamuovattu tuote

Kompressorista neulan kautta syötetyn paineen vaikutuksesta kuuma aihio puhalletaan pallon tavoin, kunnes se tulee tiiviisti kosketukseen muotin suhteellisen kylmän sisäpinnan kanssa. Sitten muotti jäähdytetään, avataan ja valmis kiinteä termoplastinen tuote poistetaan.

Puhallusmuovausaihio voidaan saada ruiskuvalulla tai suulakepuristamalla, ja tästä riippuen menetelmää kutsutaan ruiskupuhallusmuovaukseksi tai ekstruusiopuhallusmuovaukseksi.

MUOTOLEVYN TERMOPUOVI. Kestomuovilevyjen muovaus on erittäin tärkeä prosessi kolmiulotteisten muovituotteiden valmistuksessa. Tällä menetelmällä jopa sellaiset suuret tuotteet kuin sukellusveneen rungot saadaanilevyistä.

Tämän prosessin kaavio on seuraava. Kestomuovilevy kuumennetaan pehmenemislämpötilaansa. Sitten lävistin puristaa kuuman joustavan levyn metallimuottimatriisiin (kuva 9), jolloin levy saa tietyn muodon. Jäähtyessään valettu tuote jähmettyy ja poistetaan muotista.

Modifioidussa menetelmässä kuuma levy imeytyy tyhjiön vaikutuksesta muotin onteloon ja saa halutun muodon (kuva 10). Tätä menetelmää kutsutaan tyhjiömuovausmenetelmäksi.

2.7 EKRUSUIO

Suulakepuristus on yksi halvimmista menetelmistä valmistaa laajalti käytettyjä muovituotteita, kuten kalvoja, kuituja, putkia, levyjä, tankoja, letkuja ja hihnoja. Näiden tuotteiden profiili määräytyy ekstruuderin pään ulostulon muodon mukaan. Tietyissä olosuhteissa sulaa muovia ekstrudoidaan ekstruuderin pään ulostulon läpi, mikä antaa ekstrudaatille halutun profiilin. Yksinkertaisimman ekstruusiokoneen kaavio on esitetty kuvassa 8.

Kuva 8. Kaavioesitys yksinkertaisimmasta ekstruusiokoneesta

1 - lataussuppilo; 2 - kaira; 3 - tärkein sylinteri; 4 - lämmityselementit; 5 - suulakepuristimen pään ulostulo, a - Loading Zone; b - puristusalue; ~ homogenointivyöhyke

Tässä koneessa yhdistetyn muovimateriaalin jauhe tai rakeet ladataan suppilosta sähköisesti lämmitettyyn sylinteriin polymeerin pehmentämiseksi. Spiraalimainen pyörivä ruuvi varmistaa kuuman muovimassan liikkumisen sylinteriä pitkin. Koska pyörivän ruuvin ja piipun välillä esiintyy kitkaa polymeerimassan liikkeen aikana, tämä johtaa lämmön vapautumiseen ja siten prosessoidun polymeerin lämpötilan nousuun. Tämän liikkeen aikana suppilosta suulakepuristimen pään ulostuloaukkoon muovimassa kulkee kolmen selvästi erotetun vyöhykkeen läpi: latausvyöhykkeen (a), puristusvyöhykkeen (b) ja homogenointivyöhykkeen. (sisään)(Katso kuva 9).

Jokainen näistä vyöhykkeistä osallistuu ekstruusioprosessiin. Latausvyöhyke esimerkiksi ottaa polymeerimassan suppilosta ja lähettää sen puristusvyöhykkeelle, tämä toiminta tapahtuu ilman lämmitystä.

Riisi. yhdeksän. Kaavio levyn kestomuovien muovausprosessista

1 - arkki termoplastista materiaalia; 2 - puristin; 3 - booli; 4 - lämpö-pehmennetyt levyt; 5 - matriisi; 6 - tuote, joka on saatu puristamalla kestomuoveja

Kuva 10. Kaavio termoplastien tyhjömuovausprosessista

1 - puristin; 2 - kestomuovi levyt; 3 - Paina lomake; 4 - tuote, joka on saatu termoplastien tyhjiömuovauksella

Puristusvyöhykkeellä lämmityselementit varmistavat jauhemaisen panoksen sulamisen ja pyörivä ruuvi puristaa sen. Sitten tahnamainen sula muovimateriaali menee homogenointivyöhykkeelle, jossa se saa tasaisen virtausnopeuden ruuvin kierteen ansiosta.

Suulakepuristimen tässä osassa muodostuvan paineen vaikutuksesta polymeerisula syötetään suulakepuristimen pään ulostuloaukkoon ja se poistuu halutulla profiililla. Joidenkin polymeerien korkeasta viskositeetista johtuen joskus tarvitaan toinen vyöhyke, jota kutsutaan työvyöhykkeeksi, jossa polymeeriin kohdistuu suuria leikkauskuormia sekoitustehokkuuden parantamiseksi. Halutun profiilin ekstrudoitu materiaali lähtee suulakepuristimesta erittäin kuumassa tilassa (sen lämpötila on 125 - 350 °C), ja nopeaa jäähdytystä tarvitaan muodon säilyttämiseksi. Ekstrudaatti menee kuljetinhihnalle, joka kulkee kylmän vesisäiliön läpi ja jähmettyy. Suulakepuristeen jäähdyttämiseen käytetään myös kylmäilmapuhallusta ja kylmän veden ruiskutusta. Muotoiltu tuote joko leikataan tai kääritään keloiksi.

Suulakepuristusprosessia käytetään myös johtojen ja kaapelien peittämiseen polyvinyylikloridilla tai kumilla ja sauvamaisten metallitankojen pinnoittamiseen sopivilla termoplastisilla materiaaleilla.

2.8 VAHTOUTUMINEN

Vaahdotus on yksinkertainen menetelmä vaahdon ja sienimäisten materiaalien saamiseksi. Tämän luokan materiaalien erityisominaisuudet - iskunvaimennuskyky, keveys, alhainen lämmönjohtavuus - tekevät niistä erittäin houkuttelevia käytettäväksi eri tarkoituksiin. Yleisiä vaahtopolymeerejä ovat polyuretaanit, polystyreeni, polyeteeni, polypropeeni, silikonit, epoksit, PVC jne. Vaahtorakenne koostuu eristetyistä (suljetuista) tai läpitunkeutuvista (avoimista) onteloista. Ensimmäisessä tapauksessa, kun tyhjöt ovat suljettuina, ne voivat sisältää kaasuja. Molemmat rakenteet on esitetty kaavamaisesti kuvassa 11.

Kuva 11. Kaavioesitys vaahdotusprosessin aikana muodostuneista avoimista ja suljetuista solurakenteista

1- erilliset (suljetut) solut; 2 - läpitunkeutuvat (avoimet) solut;

3 - soluseinät

On olemassa useita menetelmiä vaahto- tai solumuovien valmistamiseksi. Yksi niistä on, että ilmaa tai typpeä puhalletaan sulan yhdisteen läpi, kunnes se on täysin vaahdotettu. Vaahdotusprosessia helpottaa lisäämällä pinta-aktiivisia aineita. Kun haluttu vaahdotusaste on saavutettu, matriisi jäähdytetään huoneenlämpötilaan. Tässä tapauksessa termoplastinen materiaali jähmettyy vaahdotetussa tilassa. Lämpökovettuvat nestemäiset esipolymeerit voidaan kylmävaahdottaa ja sitten kuumentaa, kunnes ne ovat täysin kovettuneet. Vaahdotus saadaan yleensä aikaan lisäämällä vaahtoa tai vaahdotusaineita polymeerimassaan. Tällaisia ​​aineita ovat alhaisen molekyylipainon omaavat liuottimet tai tietyt kemialliset yhdisteet. Tällaisten liuottimien, kuten n-pentaanin ja n-heksaanin, kiehumisprosessiin polymeerimateriaalien kovetuslämpötiloissa liittyy intensiivinen höyrystymisprosessi. Toisaalta jotkut kemialliset yhdisteet voivat näissä lämpötiloissa hajota inerttien kaasujen vapautuessa. Joten atso-bis-isobutyronitriili hajoaa termisesti vapauttaen samalla suuren määrän typpeä, joka vapautuu polymeerimatriisiin isosyanaatin ja veden välisen reaktion seurauksena, ja sitä käytetään myös vaahtomateriaalien, kuten polyuretaanivaahdon, valmistukseen:

Koska polyuretaaneja saadaan polyolin reaktiolla di-isosyanaatin kanssa, on lisättävä pieniä määriä di-isosyanaattia ja vettä reaktiotuotteen vaahdottamiseksi.

Joten suuri määrä vaahdon ja kaasunmuodostajien päästämiä höyryjä tai kaasuja johtaa polymeerimatriisin vaahtoamiseen. Vaahdotettu polymeerimatriisi jäähdytetään polymeerin pehmenemislämpötilan alapuolelle (termoplastisten materiaalien tapauksessa) tai altistetaan kovettumis- tai silloitusreaktiolle (kertomuovimateriaalien tapauksessa), minkä seurauksena matriisi saa vaahtorakenteen säilyttämiseen tarvittava jäykkyys. Tätä prosessia kutsutaan "vaahdon stabilointiprosessiksi". Jos matriisia ei jäähdytetä pehmenemislämpötilan alapuolelle tai silloitettu, sen täyttävät kaasut poistuvat huokosjärjestelmästä ja vaahto romahtaa.

Vaahtoja voidaan valmistaa joustavina, jäykinä ja puolijäykinä muodoissa. Vaahtotuotteiden saamiseksi suoraan vaahdotus tulisi suorittaa suoraan muotin sisällä. Styrofoam-levyjä ja -tankoja voidaan käyttää myös erilaisten tuotteiden valmistukseen. Riippuen polymeerin luonteesta ja vaahtoutumisasteesta, vaahtojen tiheys voi vaihdella välillä 20 - 1000 kg/cm3. Vaahtojen käyttö on hyvin monipuolista. Esimerkiksi autoteollisuus käyttää verhoilussa suuria määriä PVC- ja polyuretaanivaahtoja. Näillä materiaaleilla on tärkeä rooli huonekalujen valmistuksessa. Jäykkiä polystyreenivaahtoja käytetään laajalti rakennusten pakkaamiseen ja lämmöneristykseen. Vaahtomuovia ja polyuretaanivaahtoja käytetään esimerkiksi patjojen täyttöön. Jäykkiä polyuretaanivaahtoja käytetään myös rakennusten lämmöneristykseen ja proteesien valmistukseen.

2.9 VAHVISTUS

Vahvistamalla muovimatriisia erittäin lujalla kuidulla saadaan järjestelmiä, joita kutsutaan "kuituvahvistetuiksi muoveiksi" (FRP). WUA:lla on erittäin arvokkaita ominaisuuksia: niille on tunnusomaista korkea lujuus-painosuhde, merkittävä korroosionkestävyys ja helppo valmistaa. Kuituvahvistusmenetelmä mahdollistaa laajan valikoiman tuotteita. Esimerkiksi luotaessa keinotekoisia satelliitteja AUA:ssa avaruusalusten suunnittelijoita ja luojia houkuttelee ensisijaisesti hämmästyttävän korkea lujuus-painosuhde. Kaunis ulkonäkö, kevyt paino ja korroosionkestävyys mahdollistavat WUA:n käytön laivojen pinnoittamiseen. Lisäksi WUA:ta käytetään jopa materiaalina säiliöissä, joissa happoja varastoidaan.

Tarkastellaanpa nyt tarkemmin näiden epätavallisten materiaalien kemiallista koostumusta ja fysikaalista luonnetta. Kuten edellä todettiin, ne ovat polymeerimateriaalia, jonka erityisominaisuudet johtuvat lujitekuitujen lisäämisestä siihen. Päämateriaalit, joista vahvikekuituja valmistetaan (sekä hienoksi leikatut että pitkät), ovat lasi, grafiitti, alumiini, hiili, boori ja beryllium. Viimeisin kehitys tällä alalla on täysin aromaattisen polyamidin käyttö lujitekuituina, mikä vähentää painoa yli 50 % perinteisiin kuituvahvisteisiin muoveihin verrattuna. Lujituksissa käytetään myös luonnonkuituja, kuten sisalia, asbestia jne. Lujitekuidun valinta määräytyy ensisijaisesti lopputuotteen vaatimusten mukaan. Lasikuituja käytetään kuitenkin laajalti tähän päivään asti, ja ne muodostavat edelleen suurimman panoksen WUA:n teolliseen tuotantoon. Lasikuitujen houkuttelevimmat ominaisuudet ovat alhainen lämpölaajenemiskerroin, korkea mittapysyvyys, alhaiset tuotantokustannukset, korkea vetolujuus, alhainen dielektrisyysvakio, syttymättömyys ja kemiallinen kestävyys. Muita lujitekuituja käytetään pääasiassa tapauksissa, joissa ARP:n toiminta vaatii lisäominaisuuksia tietyissä olosuhteissa, vaikka niiden kustannukset ovat korkeammat verrattuna lasikuituihin.

HDPE valmistetaan sitomalla kuidut polymeerimatriisiin ja kovettamalla se sitten paineen ja lämpötilan alaisena. Vahvistavat lisäaineet voivat olla hienoksi leikattujen kuitujen, pitkien lankojen ja kankaiden muodossa. Tärkeimmät ARP:ssä käytetyt polymeerimatriisit ovat polyesterit, epoksidit, fenolit, silikonit, melamiini, vinyylijohdannaiset ja polyamidit. Useimmat WUA:t valmistetaan polyesteripolymeereista, joiden tärkein etu on niiden alhaiset kustannukset. Fenolipolymeerejä käytetään tapauksissa, joissa vaaditaan korkeita lämpötiloja. AVP:n erittäin korkeat mekaaniset ominaisuudet saavutetaan, kun epoksihartseja käytetään polymeerimatriisina. Silikonipolymeerien käyttö antaa WUA:lle erinomaiset sähkö- ja lämpöominaisuudet.

Tällä hetkellä on olemassa useita muovivahvistusmenetelmiä. Näistä yleisimmin käytettyjä ovat: 1) käsin laminointimenetelmä, 2) kuitukäämitysmenetelmä ja 3) ruiskukyllästysmenetelmä.

TAPAHTUMAT ARKISTUSTEN MANUAALISESTI. On todennäköistä, että tämä on yksinkertaisin tapa vahvistaa muovia. Tässä tapauksessa lopputuotteen laatu määräytyy suurelta osin operaattorin taitojen ja taitojen mukaan. Koko prosessi koostuu seuraavista vaiheista. Ensin muotti peitetään ohuella kerroksella polyvinyylialkoholiin, silikoniöljyyn tai parafiiniin perustuvaa liima-voiteluainetta. Tämä tehdään, jotta lopputuote ei tarttuisi muottiin. Sitten lomake peitetään polymeerikerroksella, jonka päälle asetetaan lasikuitu tai matto. Tämä lasikuitu on vuorostaan ​​päällystetty toisella polymeerikerroksella.

Kuva 12. Kaavioesitys manuaalisesta kerrosmenetelmästä

1 - vuorottelevat polymeeri- ja lasikuitukerrokset; 2 - Paina lomake; 3 - pyörivä rulla

Kaikki tämä rullataan tiukasti teloilla, jotta lasikuitu puristuu tasaisesti polymeeriin ja ilmakuplat poistetaan. Vuorottelevien polymeeri- ja lasikuitukerrosten lukumäärä määrää näytteen paksuuden (kuva 12).

Sitten järjestelmä kovettuu huoneenlämpötilassa tai korotetussa lämpötilassa. Kovettumisen jälkeen lujitemuovi poistetaan muotista ja kuoritaan ja viimeistellään. Tällä menetelmällä saadaan levyjä, auton korin osia, laivojen runkoja, putkia ja jopa rakennusosia.

KUIDUN KELAUSMENETELMÄ. Tätä menetelmää käytetään erittäin laajalti lujitemuovituotteiden, kuten korkeapainesylintereiden, kemikaalien varastosäiliöiden ja rakettimoottorien koteloiden valmistukseen. Se koostuu siitä, että jatkuva monofilamentti, kuitu, kuitukimppu tai kudottu nauha johdetaan hartsi- ja kovetinkylvyn läpi. Kun kuitu poistuu kylvystä, ylimääräinen hartsi puristuu ulos. Hartsilla kyllästetyt kuidut tai teippi kelataan sitten halutun muotoiselle ytimelle ja kovetetaan lämpötilan vaikutuksesta.

Kuva 13. Kaavioesitys kuidun käämitysmenetelmästä

1- syöttökela; 2 - jatkuva lanka; 3 - yksikkö kuitujen kyllästämiseen ja hartsin puristamiseen; 4 - ydin; 5 - hartsikyllästetyt kuidut, jotka on kierretty ytimeen

Rullauskone (kuva 13) on suunniteltu siten, että kuidut voidaan kelata sydämen ympärille tietyllä tavalla. Kuidun jännitys ja sen käämitystapa ovat erittäin tärkeitä valmiin tuotteen lopullisten muodonmuutosominaisuuksien kannalta.

RUISKUTUSMENETELMÄ. Tässä menetelmässä käytetään ruiskupistoolia, jossa on monisäikeinen pää. Hartsin, kovettimen ja katkokuitujen suihkut syötetään samanaikaisesti ruiskupistoolista muotin pintaan (kuva 14), jossa ne muodostavat tietyn paksuisen kerroksen. Tietyn pituinen katkokuitu saadaan syöttämällä jatkuvasti kuituja laitteen jauhatuspäähän. Kun haluttu paksuus on saavutettu, polymeerimassa kovetetaan kuumentamalla. Ruiskutus on nopea menetelmä suurten pintojen peittämiseen. Tällä menetelmällä valmistetaan monet nykyaikaiset muovituotteet, kuten lastialavat, varastosäiliöt, kuorma-autojen rungot ja laivojen rungot.

Kuva 14. Kaavioesitys ruiskutusmenetelmästä

1 - muoto; 2 - hienonnetun kuidun ja hartsin ruiskutettu seos; 3 - hienonnetun kuidun suihku; 4 - jatkuva kuitu; 5- hartsi; 6- kovetin; 7 - solmu kuidun leikkaamiseen ja ruiskutukseen; 8 - hartsisuihku

MUUT MENETELMÄT. Edellä kuvattujen menetelmien lisäksi lujitemuovien valmistuksessa tunnetaan muitakin, joista jokaisella on oma erityistarkoituksensa. Siten jatkuvatoimisten laminaattien valmistusmenetelmää käytetään eripaksuisten, vahvistettujen laminaattien jatkuvien levyjen valmistukseen. Tässä prosessissa jokainen teloista tuleva kudottu teippikerros kyllästetään hartsilla ja kovettimella ja puristetaan sitten yhteen kuumatelajärjestelmän läpi. Lämpötilan vaikutuksesta kovettumisen jälkeen saadaan vaaditun paksuinen laminaatti I (kuva 15). Materiaalin paksuutta voidaan muuttaa muuttamalla kerrosten määrää.

Kuva 15. Kaavioesitys jatkuvatoimisten laminoitujen materiaalien tuotantomenetelmästä

1- syöttökelat; 2 - jatkuvat lasikuitulevyt; 3 - kylpy impregnointia varten hartsin ja kovettimen seoksessa; 4 - jatkuva laminaatti; 5 - laminoitu muovi, leikattu halutun kokoisiksi paloiksi

Toinen menetelmä, joka tunnetaan vanerimenetelmänä, mahdollistaa tuotteiden, kuten onttojen vavojen tai vavojen, valmistamisen jatkuvista kuitukimppuista. Tämä prosessi on suhteellisen yksinkertainen. Jatkuva kuitukimppu, joka on aiemmin käsitelty hartsilla ja kovettimella, vedetään vastaavan profiilin muotin läpi (kuva 16), lämmitettynä tiettyyn lämpötilaan. Suulakkeen ulostulossa profiloitua tuotetta lämmitetään edelleen. Kovettunut profiili vedetään ulos muotista pyörivien telojen järjestelmällä. Tämä prosessi on jossain määrin samanlainen kuin suulakepuristus, sillä ainoa ero on, että suulakepuristuksessa polymeerimateriaali työnnetään suuttimen läpi sisäpuolelta pyörivän ruuvin avulla, kun taas kuvatussa menetelmässä materiaali vedetään suulakkeen ulostulon läpi ulkopuolelta. .

Kuva 16. Kaavioesitys menetelmästä pultrudoidun kuitumuovin saamiseksi

1 - jatkuva kuitukimppu, joka on kyllästetty hartsilla ja kovettimella; 2 - lämmityselementti; 3 - kuolla; 4 - pyörivät vetorullat; 5 - valmis tuote, leikattu paloiksi; 6 - valmiin tuotteen profiili

Lisäksi leikattuja kuituja, hartsia ja kovetinta sisältävä seos voidaan muodostaa millä tahansa muulla sopivalla menetelmällä, kuten suorapuristamalla. Leikatuilla kuiduilla täytettyjä termoplastisia materiaaleja voidaan muovata suorapuristuksen, ruiskupuristuksen tai suulakepuristuksen avulla, jolloin saadaan lopputuotteita, joilla on paremmat mekaaniset ominaisuudet.

2.10 KEHURKUKUIDUT

Polymeerikuidut saadaan kehruuprosessissa. Kehruumenetelmiä on kolme pohjimmiltaan erilaista: sulakehruu, kuivakehru ja märkäkehru. Sulakehräysprosessissa polymeeri on sulassa tilassa ja muissa tapauksissa liuosten muodossa. Kuitenkin kaikissa näissä tapauksissa polymeeri sulassa tai liuenneessa tilassa virtaa monikanavaisen suukappaleen läpi, joka on levy, jossa on hyvin pieniä reikiä kuitujen poistumista varten.

SULKAA SULASTA. Yksinkertaisimmassa muodossaan kehruusulatusprosessi voidaan esittää seuraavasti. Aluksi polymeerihiutaleet sulatetaan kuumennetulla ritilällä, jolloin polymeeri muuttuu viskoosiksi liikkuvaksi nesteeksi. Joskus kuumennusprosessin aikana muodostuu kokkareita silloitus- tai lämpötuhoprosessin vuoksi. Nämä kokkareet voidaan helposti poistaa kuumasta polymeerisulasta kuljettamalla lohkosuodatinjärjestelmän läpi. Lisäksi hapettumisen estämiseksi sulate tulee suojata ilmakehän hapelta. Tämä saavutetaan pääasiassa luomalla inertti typen, CO2:n ja vesihöyryn ilmakehä polymeerisulan ympärille. Annostelupumppu toimittaa polymeerisulan vakionopeudella monikanavaiseen suuttimeen. Polymeerisulate kulkee suukappaleen hienojen reikien järjestelmän läpi ja poistuu sieltä jatkuvina ja erittäin ohuina monofilamentteina. Joutuessaan kosketuksiin kylmän ilman kanssa kehruusetistä tulevat kuidut kovettuvat välittömästi. Jäähdytys- ja kovettumisprosesseja voidaan nopeuttaa huomattavasti puhaltamalla kylmää ilmaa. Kiinteät monofilamentit, jotka irtoavat kehruusta, kelataan keloille.

Tärkeä ominaisuus, joka on otettava huomioon sulakehruuprosessissa, on se, että monofilamentin halkaisija riippuu suuresti nopeudesta, jolla sula polymeeri kulkee kehruulangan läpi, ja nopeudesta, jolla monofilamentti vedetään kehruuketjusta ja kelataan keloille.

Kuva 17. Kaavioesitys kuivakehruuprosesseista (a) ja sulakehruu (b)

1 - suppilo; 2 - polymeerihiutaleet; 3 - lämmitetty arina; 4 - kuuma polymeeri; 5 - annostelu pumppu; b - sulaa; 7- monikanavainen suukappale, 8 - juuri kehrätty kuitu; 9 - kela; 10 - polymeeri liuos; 11 - suodattaa;

12 - annostelupumppu; 13 - monikanavainen suukappale; 14 - juuri kehrätty kuitu; 15 - kelalla

KUIVALINKOUS. Suuri joukko perinteisiä polymeerejä, kuten PVC tai polyakryylinitriili, prosessoidaan suuressa mittakaavassa kuiduiksi kuivakehruuprosessissa. Tämän prosessin olemus on esitetty kuvassa 17. Polymeeri liuotetaan sopivaan liuottimeen erittäin väkevän liuoksen muodostamiseksi. Liuoksen viskositeettia säädetään nostamalla lämpötilaa. Kuuma, viskoosi polymeeriliuos pakotetaan kehruurenkaiden läpi, jolloin syntyy ohuita jatkuvia virtoja. Kuitu näistä virroista muodostuu yksinkertaisella liuottimen haihduttamisella. Liuottimen haihtumista voidaan nopeuttaa puhaltamalla kuivaa typpeä vastavirtauksella. Polymeeriliuoksesta muodostuneet kuidut kääritään lopuksi keloille. Kuitujen kehruunopeus voi olla 1000 m/min. Teolliset selluloosa-asetaattikuidut, jotka on saatu 35-prosenttisesta polymeeriliuoksesta asetonissa 40 °C:ssa, ovat tyypillinen esimerkki kuivakehruukuiduista.

Märkälinkous. Märkäkehruussa, kuten kuivakehruksessa, käytetään erittäin konsentroituja polymeeriliuoksia, joiden korkeaa viskositeettia voidaan alentaa nostamalla kehruulämpötilaa. Märkälinkousprosessin yksityiskohdat näkyvät kuvassa 18. Märkäkehräysprosessissa viskoosi polymeeriliuos prosessoidaan ohuiksi nauhoiksi, kun se kuljetetaan kehruurenkaiden läpi. Sitten nämä polymeerisuihkut tulevat saostusaineella koagulointikylpyyn, jossa polymeeri saostuu liuoksesta ohuina filamentteina, jotka pesun, kuivauksen jne. jälkeen kerätään keloille. Joskus märkäkehruuprosessin aikana jatkuvien filamenttien sijasta muodostuu kokkareita, mikä tapahtuu kehruuputkesta virtaavan virran katkeamisen seurauksena pintajännitysvoimien vaikutuksesta.

Kuva 18. Kaavamainen esitys märkälinkousprosessista

1 - polymeeriliuos; 2 - suodattaa; 3 - annostelu pumppu; 4 - monikanavainen suukappale; 5 - saostusaine; 6 - juuri kehrätty kuitu; 7 - kylpy koagulaatiota ja sedimentaatiota varten; 8 - pesu kylpy; 9 - kuivaus; 10 - kelalla

Tämä voidaan välttää lisäämällä polymeeriliuoksen viskositeettia. Koagulaatio, joka on märkälinkouksen rajoittava vaihe, on melko hidas prosessi, mikä selittää liuoksen alhaisen kehruunopeuden 50 m/min muihin verrattuna. Teollisuudessa märkäkehräysprosessia käytetään kuitujen valmistukseen polyakryylinitriilistä, selluloosasta, viskoosikuidusta jne.

YKSI AKSELINEN SUUNTAUS. Kuitujen kehruuprosessissa polymeerisulasta tai -liuoksesta kuidun makromolekyylit eivät ole orientoituneita ja siksi niiden kiteisyysaste on suhteellisen alhainen, mikä vaikuttaa ei-toivottavasti kuidun fysikaalisiin ominaisuuksiin. Kuitujen fysikaalisten ominaisuuksien parantamiseksi niille tehdään operaatio, jota kutsutaan yksiakseliseksi vedoksi käyttämällä jonkin tyyppistä venytyslaitetta.

Laitteen pääominaisuus on kahden rullan järjestelmän läsnäolo MUTTA ja AT(Kuva 19), pyörivät eri nopeuksilla. Videopätkä AT pyörii 4-5 kertaa nopeammin kuin rulla MUTTA. Kehrätty lanka johdetaan peräkkäin telan läpi MUTTA, venyvä hiusneula 3 ja rulla AT. Rullasta lähtien AT pyörii rullaa suuremmalla nopeudella MUTTA, kuitu vedetään ulos tapin antaman kuorman alaisena 3. Kuitu vedetään vyöhykkeelle 2. Rullan läpi käymisen jälkeen AT pitkänomainen polymeerilanka kierretään metallikelalle. Huolimatta siitä, että langan halkaisija pienenee vedon aikana, sen lujuusominaisuudet paranevat merkittävästi johtuen makromolekyylien suuntautumisesta samansuuntaisesti kuidun akselin kanssa.

Kuva 19. Kaavamainen esitys laitteesta yksiakselista suuntausta varten

1 - venyttämätön lanka; 2 - pakokaasualue; 3 - venytys pin; 4- vedetty kuitu

KUITUJEN MYÖHEMPI KÄSITTELY. Kuitujen hyödyllisten ominaisuuksien parantamiseksi niille tehdään usein lisäkäsittely: puhdistus, voitelu, liimaus, värjäys jne.

Puhdistukseen käytetään saippuoita ja muita synteettisiä pesuaineita. Puhdistus ei ole muuta kuin lian ja muiden epäpuhtauksien poistamista kuidun pinnalta. Voitelu koostuu kuitujen käsittelystä suojaamiseksi

ne kitkaa viereisten kuitujen ja karkeiden metallipintojen kanssa käsittelyn aikana. Luonnollisia öljyjä käytetään pääasiassa voiteluaineina. Voitelu vähentää myös kuituihin kertyvän staattisen sähkön määrää.

Mitoitus viittaa kuitujen suojapinnoitusprosessiin. Useimpien kuitujen liimausmateriaalina käytetään polyvinyylialkoholia tai gelatiinia. Liimaus pitää kuidut tiiviissä nipussa ja varmistaa siten tasaisen kudoksen. Ennen kankaan värjäystä liimaus tulee poistaa huuhtelemalla vedellä.

Värjäämistä varten kuidut asetetaan väriaineliuokseen, jonka molekyylit tunkeutuvat yleensä vain kuidun amorfisille alueille.

Selluloosa- tai proteiinipohjaiset kuidut imevät nopeasti happamia väriaineita, jotka sitoutuvat helposti polymeerien amino- tai hydroksyyliryhmiin. Synteettisten kuitujen, kuten polyesterien, polyamidien tai akryylien, värjäysprosessi on paljon hitaampi. Tässä tapauksessa värjäysnopeutta voidaan lisätä nostamalla lämpötilaa. Polyvinyylikloridiin, polyeteeniin jne. perustuvien kuitujen värjäys on käytännössä mahdotonta ilman aktiivisten absorptiokeskusten lisäämistä niihin kopolymeroinnin ja kemiallisen hapettumisen aikana.

PÄÄTELMÄ

Kuten aiemmin mainittiin, polymeereihin kuuluu lukuisia luonnollisia yhdisteitä: proteiineja, nukleiinihappoja, selluloosaa, tärkkelystä, kumia ja muita orgaanisia aineita. Suuri määrä polymeerejä saadaan synteettisesti perustuen yksinkertaisimpiin luonnollista alkuperää olevien alkuaineiden yhdisteisiin polymeroinnilla, polykondensaatiolla ja kemiallisilla muunnoksilla.

1960-luvun alussa polymeerejä pidettiin vain halvina korvikkeena niukalle luonnon raaka-aineelle - puuvillalle, silkille ja villalle. Mutta pian tuli ymmärrys, että polymeerit, kuidut ja muut niihin perustuvat materiaalit ovat joskus parempia kuin perinteisesti käytetyt luonnonmateriaalit - ne ovat kevyempiä, vahvempia, lämmönkestävämpiä, pystyvät toimimaan aggressiivisissa ympäristöissä. Siksi kemistit ja teknikot suuntasivat kaikki ponnistelunsa uusien polymeerien luomiseen, joilla on korkeat suorituskykyominaisuudet ja menetelmät niiden käsittelyyn. Ja he saavuttivat tuloksia tässä liiketoiminnassa, joskus ylittäen tunnettujen ulkomaisten yritysten vastaavien toimintojen tulokset.

Polymeereja käytetään laajasti monilla ihmisen toiminnan alueilla, ja ne täyttävät eri teollisuuden, maatalouden, lääketieteen, kulttuurin ja jokapäiväisen elämän tarpeet. Samalla on syytä huomata, että viime vuosina polymeerimateriaalien tehtävä millä tahansa toimialalla ja niiden valmistusmenetelmät ovat jonkin verran muuttuneet. Yhä enemmän vastuullisia tehtäviä alettiin uskoa polymeereille. Yhä enemmän suhteellisen pieniä, mutta rakenteellisesti monimutkaisia ​​ja kriittisiä koneiden ja mekanismien osia alettiin valmistaa polymeereistä, ja samaan aikaan polymeerejä alettiin käyttää yhä useammin koneiden ja mekanismien suurten runko-osien valmistuksessa. kantaa merkittäviä kuormia.

Polymeerimateriaalien lujuusominaisuuksien raja ylitettiin siirtymällä komposiittimateriaaleihin, pääasiassa lasiin ja hiilikuituun. Joten nyt ilmaus "muovi on vahvempaa kuin teräs" kuulostaa melko järkevältä. Samaan aikaan polymeerit säilyttivät asemansa valtavan määrän osien massatuotannossa, jotka eivät vaadi erityisen suurta lujuutta: tulpat, liittimet, korkit, kahvat, vaa'at ja mittauslaitteiden kotelot. Toinen polymeereille ominainen alue, jossa niiden edut muihin materiaaleihin nähden näkyvät selkeimmin, on sisä- ja ulkokoriste.

Muuten, samat edut edistävät polymeerimateriaalien laajaa käyttöä ilmailuteollisuudessa. Esimerkiksi alumiiniseoksen korvaaminen grafiittimuovilla lentokoneen siipien säleiden valmistuksessa mahdollistaa osien määrän vähentämisen 47:stä 14:ään, kiinnikkeiden 1464:stä 8 pulttiin, painon alenemisen 22 % ja kustannuksia 25 %. . Samaan aikaan tuotteen turvamarginaali on 178 %. Helikopterin siivet, suihkumoottorin tuulettimen siivet suositellaan valmistamaan alumiinisilikaattikuiduilla täytetyistä polykondensaatiohartseista, mikä mahdollistaa lentokoneen painon vähentämisen säilyttäen samalla lujuuden ja luotettavuuden.

Kaikki nämä esimerkit osoittavat polymeerien valtavan roolin elämässämme. On vaikea kuvitella, mitä materiaaleja niihin perustuen vielä saadaan. Mutta on turvallista sanoa, että polymeerit vievät, jos ei ensimmäisen, niin ainakin yhden ensimmäisistä paikoista tuotannossa. On ilmeistä, että lopputuotteiden laatu, ominaisuudet ja ominaisuudet riippuvat suoraan polymeerin käsittelytekniikasta. Tämän näkökohdan tärkeys pakottaa meidät etsimään yhä enemmän uusia prosessointitapoja, jotta saadaan parempia materiaaleja. Tässä esseessä tarkasteltiin vain päämenetelmiä. Niiden kokonaismäärä ei rajoitu tähän.

KIRJASTUS

1. Pasynkov V.V., Sorokin V.S., Elektroniikkatekniikan materiaalit, - M .: Higher School, 1986.

2.A. A. Tager, Physicochemistry of polymers, M., chemistry, 1978.

3. Tretyakov Yu.D., Kemia: vertailumateriaalit. – M.: Enlightenment, 1984.

4. Materiaalitiede / Toim. B.N. Arzamasov. - M .: Mashinostroenie, 1986.

5. Dontsov A. A., Dogadkin B. A., Shershnev V. A., Elastomeerien kemia, - M.: Chemistry, 1981.

Kestomuovit ovat muoveja, jotka valettuaan ovat kierrätettäviä. Ne voivat pehmentyä toistuvasti kuumennettaessa ja kovettua jäähtyessään menettämättä ominaisuuksiaan. Tämä on syy valtavaan kiinnostukseen kestomuovijätteen kierrätystä kohtaan - sekä kotitalouksissa että teollisuudessa.

Pääkaupungin kiinteän yhdyskuntajätteen (MSW) koostumus poikkeaa selvästi Venäjän keskiarvosta. Moskovassa syntyy vuosittain noin 110 000 tonnia kiinteää yhdyskuntajätettä. Näistä polymeerit muodostavat 8-10%, ja suuryritysten kaupallisessa jätteessä tämä luku on 25%.

MSW:n rakenteessa tulee erikseen mainita muovipullot. Pelkästään Moskovassa niitä heitetään pois vuosittain noin 50 000 tonnia.Kansainvälisen tieteellisen ja käytännön konferenssin "Pakkaukset ja ympäristö" tulosten mukaan 30 % kaikesta polymeerijätteestä on polyeteenistä ja polyvinyylikloridista valmistettuja pulloja. Tällä hetkellä valtion yhtenäisyrityksen "Promothody" mukaan Moskovassa ja alueella käsitellään kuitenkin vuosittain enintään 9 tuhatta tonnia kiinteästä jätteestä eristettyä polymeerijätettä. Ja puolet heistä - Moskovan alueen alueella. Mistä syistä kestomuovijätteen vähäinen kierrätys johtuu?

Keräyksen järjestäminen

Tähän mennessä muovijätteen keräyskanavia on useita.

Ensimmäinen ja tärkein on suurten ostoskeskusten jätteiden kerääminen ja hävittäminen. Tämä raaka-aine on pääosin käytetty pakkaus ja sitä pidetään "puhtaimpana" ja parhaiten soveltuvana jatkokäyttöön.

Toinen tapa on valikoiva roskien keräys. Moskovan lounaisosassa kaupungin hallinto yhdessä valtion yhtenäisyrityksen Promothodyn kanssa suorittaa tällaista kokeilua. Erikoiskokoisia saksalaisia ​​eurokontteja on asennettu useiden asuinrakennusten pihoihin. Kannet reikiä varten: pyöreä - PET-pulloille, iso rako - paperille. Kontit ovat lukittuja ja niitä valvotaan jatkuvasti. Kahdessa vuodessa kerättiin 12 tonnia muovipulloja. Nykyään hankkeeseen kuuluu vain 19 asuinrakennusta. Asiantuntijoiden mukaan tällaisen järjestelmän edut tulevat ilmeisiksi, kun se kattaa alueen, jossa on yli miljoona asukasta.

Kolmas vaihtoehto on kiinteiden jätteiden lajittelu erikoistuneissa yrityksissä (Kotlyakovon pilottijätteiden lajittelukeskus, yksityinen yritys MSK-1 ja muut jätteenlajittelukompleksit). Lajiteltujen jätteiden määrää on vielä melko vaikea määrittää tarkasti, mutta tämän uusioraaka-ainelähteen osuus on jo huomattava. Jotkut kaupalliset organisaatiot järjestävät kunnallisten viranomaisten valvonnassa omia keräyspisteitään uusioraaka-aineille (mukaan lukien polymeerijätteet) väestöltä. Ensilajittelu ja puristus tapahtuu yleensä siellä. Tällaisia ​​paikkoja kaupungissa on kuitenkin hyvin vähän.

Huomattava osa jalostukseen menevistä kierrätysmateriaaleista kerätään laittomasti kaatopaikoille. Tämän tekevät yksityiset yritykset ja joskus itse kaatopaikkojen hallinto. Kerätyt ja lajitellut materiaalit myydään jälleenmyyjille tai suoraan valmistajille.

Kestomuovien käsittelyssä käytettyjen polymeerien tasaisuus, kontaminaatioaste, väri ja tyyppi (kalvo, pullot, romu), toimitetun jätteen muoto (puristus, pakkaus jne.) ovat erittäin tärkeitä. Näistä ja useista muista parametreistä riippuen tietyn erän soveltuvuus jatkokäsittelyyn (ja siten sen markkina-arvo) voi vaihdella huomattavasti. Jätepaperi maksaa eniten.

Lajittelun, murskaamisen ja puristamisen voivat suorittaa lukuisat välittäjät, jätteiden lajittelukompleksit, itse jalostajat, valtion yhtenäisen yrityksen "Promotkhody" rakenteet.

Useimmissa tapauksissa käytetään manuaalista lajittelua, koska sopivat laitteet ovat kalliita eivätkä aina tehokkaita.

Polymeerien kierrätys

Kerätyt ja lajitellut jätteet voidaan kierrättää sekundäärirakeiksi tai suoraan uusien tuotteiden tuotantoon (ostoskassit ja -kassit, kertakäyttöastiat, videokasettikotelot, maalaishuonekalut, polymeeriputket, puupolymeerilevyt jne.).

Polymeerin kotitalousjätteen käsittelyä teollisessa mittakaavassa Moskovassa suorittaa vain OAO NII PM (tuotteiden tuotanto kuntatalouden tarpeisiin osana Lounais autonomisen piirikunnan erilliskeräysohjelmaa ja tilauksesta pääkaupungin pormestarin kansliasta). Valtion yhtenäinen yritys "Promotkhody" suorittaa murskaamisen, pesun ja kuivauksen, minkä jälkeen hiutaleet hintaan 400 dollaria tonnilta kuljetetaan jatkokäsittelyä varten PM:n tutkimuslaitokseen.

Muut uusioraaka-aineiden jalostajat ovat joko liian pieniä (kapasiteetti jopa 20 tonnia kuukaudessa), tai ne harjoittavat jalostuksen varjolla murskaamista ja edelleen jälleenmyyntiä, parhaimmillaan lisäävät murskattua raaka-ainetta tuotteisiinsa. Lähes kukaan ei harjoita laajamittaista sekundääristen rakeiden ja agglomeraattien tuotantoa Moskovassa.

Muiden lähteiden (N.M. Chalaya, NPO Plastic) mukaan monet pienet yritykset käsittelevät Moskovan jätteiden sisältämiä polymeerejä, joille tämä toiminta ei ole pääasia. He yrittävät olla mainostamatta sitä, koska yleisesti uskotaan, että kierrätysmateriaalien käyttö tuotteiden valmistuksessa huonontaa sen laatua.

Tyypillinen yritys näille markkinoille on tuotantoosuuskunta Vtorpolimer, joka toimii suoraan kaupungin kaatopaikan kanssa. Kaatopaikalla asuvat kodittomat keräävät sinne kaiken muovin: pullot, lelut, rikkinäiset ämpärit, kalvot jne. Maksua vastaan ​​”tavarat” luovutetaan välittäjille, jotka toimittavat sen Vtorpolymerille. Täällä aikansa käyttäneet tavarat pestään ja lähetetään kierrätykseen. Ne lajitellaan värin mukaan, murskataan ja lisätään muoviin, jota käytetään asennusputkien valmistukseen (niitä käytetään uusien talojen rakentamisessa sähköjohtojen eristämiseen). Likaisen muoviromun ostohinta on 1 tuhat ruplaa. per tonni, puhdas - 1,5 tuhatta Pienemmät erät hyväksytään hintaan 1 ja 1,5 ruplaa. kiloa kohden.

Polymeerijätteet lajitellaan manuaalisesti. Pääasiallinen valintakriteeri on tuotteen ulkonäkö tai vastaava merkintä. Ilman merkintää polystyreenistä, polyvinyylikloridista tai polypropeenista valmistettuja pakkauksia ei voida erottaa visuaalisesti. Pulloja pidetään useimmiten PET:nä, kalvona - polyeteeninä (PE:n erityistyyppiä ei yleensä määritellä), vaikka se voi hyvinkin olla PP tai PVC. Linoleumi - pääasiassa PVC, paisutettu polystyreeni (polystyreeni) on helppo tunnistaa visuaalisesti, nailonkuidut ja tekniset tuotteet (kelat, holkit) on yleensä valmistettu polyamidista. Sattumien todennäköisyys tämän lajittelun kanssa on noin 80 %.

Analyysi uusiomateriaalimarkkinoilla toimivien yritysten toiminnasta antaa meille mahdollisuuden tehdä seuraavat johtopäätökset:

1) uusiomateriaalien hinnat markkinoilla määräytyvät niiden jalostusasteen mukaan. Jos otamme neitseellisen matalatiheyksisen polyeteenigranulaatin kustannukset 100%, niin käsittelyyn valmistetun puhtaan silputun polyeteenikalvon hinta on 8-13% neitseellisen polymeerin hinnasta. Polyeteeniagglomeraatin hinta on 20 - 30 % primääripolymeerin hinnasta;

2) useimpien rakeisten sekundääripolymeerien hinta koostumuksen mukaan laskettuna on 45-70 % primääripolymeerien hinnasta;

3) sekundääripolymeerien hinta riippuu voimakkaasti niiden väristä, eli polymeerijätteen esilajittelun laadusta värin mukaan. Puhtaiden ja sekoitettujen värien kierrätettyjen polymeerien hintaero voi olla 10-20 %;

4) primääri- ja sekundääripolymeereistä saatujen tuotteiden hinnat ovat pääsääntöisesti lähes samat, mikä tekee sekundääripolymeerien käytöstä tuotannossa erittäin kannattavaa.

MSW:stä eristetyn polymeerijätteen hinta vaihtelee valmistusasteesta, erästä ja tyypistä riippuen keskimäärin 1-8 ruplaa / kg. Jalostajien ostohinnat erästä ja saastumisasteesta riippuen on esitetty taulukossa 1.

Polymeerin tyyppi	Hinta likaisesta jätteestä, hiero. /kg	Hinta puhtaalle jätteelle, hiero. /kg	Puhtaan jätteen hinnat, $/t (huhtikuussa 2002)
Polystyreeni
Polyamidi
			pöytä 1

Puhtaan yhdyskuntajätteen hinta on yleensä sama kuin teollisuus- ja kaupallisen jätteen hinta.

Jalostajan yhdyskuntajätteestä ostaman polymeerijätteen markkinahinta koostuu väestöltä ostaman välittäjän ostohinnasta (n. 25 % kustannuksista), maksusta suurten jäteerien muodostamisesta, lajittelusta, kalleimpien (puhtaiden) raaka-aineiden puristaminen ja jopa pesu.

Tuotteiden, kuten agglomeraatin ja granulaatin, hinnat ovat keskimäärin 12-24 ruplaa/kg (polyamidi on muita kalliimpaa - 35-50 ruplaa/kg, PET - 20 ruplaa/kg). Jatkokäsittely lisää ylijäämää tuotetyypistä riippuen 30-200 %.

Investoinnin houkuttelevuus

Useimpien asiantuntijoiden mukaan polymeerijätteen käsittelyyn on kannattavaa investoida, mutta vain silloin, kun luotetaan valtion tukeen ja uusioraaka-aineiden jalostajien etuihin keskittyvään lainsäädäntökehykseen.

Nykyään Moskovan markkinat koostuvat 20-30 pienestä yrityksestä, jotka käsittelevät pääasiassa teollista alkuperää olevaa polymeerijätettä. Markkinoille kokonaisuudessaan ovat ominaisia ​​epäviralliset suhteet jalostajien ja toimittajien välillä, suuri osa yrityksistä, joille tämä liiketoiminta on sivuliiketoimintaa, sekä alhaiset jalostusmäärät (12-17 tuhatta tonnia vuodessa). Voidaan olettaa, että jos jalostajien puolelta tällaiselle jätteelle on vakaa kysyntä, tarjousten määrä kasvaa.

On huomattava, että polymeerijätteen määrä, joka todella kierrätetään nykyään, on hyvin pieni osa kaupunkien yhdyskuntajätteestä. Ja tämä huolimatta siitä, että polymeerien ja niistä valmistettujen tuotteiden kysyntä kasvaa jatkuvasti, ja jätehuollon ongelma huolestuttaa kaupungin viranomaisia ​​yhä enemmän.

Uusien käsittelylaitosten rakentamista rajoittava tekijä on jätteenkeräysjärjestelmän alikehittyminen ja vakavien toimittajien puute. Yksityisen elinkeinoelämän ja valtion intressien yhteensopivuuden tällä alueella pitäisi väistämättä johtaa kierrättäjien etuja vastaavien lakien hyväksymiseen.

Nykyisyys ja tulevaisuus

1. PET-käsittelyn vuosimäärä pääkaupungissa on 4-5 tuhatta tonnia vuodessa. Moskovan viranomaisten suunnitelmiin kuuluu PET-konttien valikoivan keräysjärjestelmän järjestäminen vuoteen 2003 mennessä ja kahden tuotantokompleksin perustaminen sen käsittelyä varten, joiden kapasiteetti on 3 000 tonnia vuodessa. Tällä hetkellä valmistuu kaksi yksityistä PET-käsittelylaitosta, joiden kokonaiskapasiteetti on 6 000 tonnia vuodessa.

Moskovan hallituksen tulee lähikuukausina hyväksyä polymeeriprosessoijien toimintaa säätelevät määräykset (niiden tarkka sisältö ei ole vielä tiedossa). Nykyiset ja rakenteilla olevat tilat riittävät markkinoiden tarpeisiin. Harkitaan mahdollisuutta saada valtion tukea valtion yhtenäisen yrityksen "Promotkhody" ja yhtiön "Inteko" hankkeille (potentiaalinen käsittelykapasiteetti - 7-8 tuhatta tonnia vuodessa).

2. PP-käsittelyn määrä Moskovassa on 4-5 tuhatta tonnia vuodessa, vaikka kaupungissa heitetään pois vuosittain noin 50-60 tuhatta tonnia - pääasiassa kalvoja ja suursäkkejä. Käsittelyn jälkeen rakeiden muodossa oleva PP lisätään primaariraaka-aineisiin tai käytetään kokonaan muovisten välineiden, ostoskassien jne. valmistukseen).

Laajamittaisten kierrätysprojektien puute tälle polymeerille (kuten PET:n tapauksessa) avaa suuria investointimahdollisuuksia. Tässä vaiheessa kannattavinta on kierrätysmateriaalien jalostus rakeiksi, sillä kulutustavaratuotannossa kilpailu on paljon kovempaa.

3. PE-käsittelyn määrä on myös 4-5 tuhatta tonnia vuodessa. Pääraaka-aineen tyyppi on kalvo, mukaan lukien maatalouskalvo. Yhteensä kaupungissa heitetään pois noin 60-70 tuhatta tonnia polyeteenijätettä vuosittain. Pääsääntöisesti PE:n käsittelyyn osallistuvat yritykset käsittelevät myös PP:tä. Yksi suurista yrityksistä, jonka kautta kulkee noin 2,5 tuhatta tonnia vuodessa, on Plastpoliten.

PE on erittäin kestävä likaa vastaan. Nykyinen kielto käyttää kierrätyspolymeeriraaka-aineita elintarvikepakkausten valmistuksessa rajoittaa kuitenkin markkinointimahdollisuuksia.

Näin ollen rationaalisimmalta näyttää nykypäivänä olevan teollisuuskompleksin rakentaminen polyeteenin, polypropeenin ja PET-jätteen käsittelyä varten rakeiksi.

Tämän tuotannon tulee sisältää:

a) lajittelu (vaatii henkilöstön erityiskoulutusta muun tyyppisen polymeerin osuuden vähentämiseksi, mikä on erittäin tärkeää tuotteen laadun kannalta);

b) pesu (suurimpia mahdollisia raaka-ainemääriä ei yleensä lajiteta eikä pestä);

c) kuivaus, murskaus, agglomerointi.

Taloudellisesti kannattavinta on sijoittaa tämä kompleksi Moskovan lähialueelle, koska sähkön, veden, maanvuokran ja teollisuustilan hinnat ovat siellä huomattavasti alhaisemmat kuin pääkaupungissa (ks. taulukko 2).

Polymeerin tyyppi	Puhtaan jätteen hinta, $/t	Toissijaisen granulaatin hinta, $/t	Volyymi MSW tuhat tonnia vuodessa
			taulukko 2

Tällaisen tuotannon tehokas toiminta edellyttää valtion tukea. Ehkä on järkevää tarkistaa osittain olemassa olevia kiinteiden jätteiden käsittelyä koskevia terveysstandardeja sekä velvoittaa polymeerituotteiden valmistajat tekemään vähennyksiä polymeerijätteen käsittelystä. Lisäksi Moskovan hallituksen ja yksittäisten asuntojen ja kunnallisten palvelujen tasolla tulisi toteuttaa kattavia toimenpiteitä valikoivan keräyksen järjestelmän kehittämiseksi ja kierrätyspisteverkoston luomiseksi.

Valtion lisääntynyt kiinnostus jätehuoltoa kohtaan näkyy jo budjetissa: vuodesta 2002 vuoteen 2010. näihin tarkoituksiin on tarkoitus käyttää 519,2 miljoonaa ruplaa. liittovaltion budjetista. Liiton oppiaineiden budjetteja odotetaan jaettavan vuoteen 2010 asti. 11,4 miljardia ruplaa vetäytymisohjelman täytäntöönpanoa varten.

Vuonna 2001 Moskova käytti ympäristönsuojeluun 3,1 miljardia ruplaa. Tähän mennessä jo toteutettujen kotitalousjätteen käsittelyprojektien kustannukset ovat 115,5 miljoonaa ruplaa.

Andrei Goliney,

1900-lukua pidetään teräksen ja ei-rautametallien vuosisadana. Alumiinia, kuparia, rautaseoksia löytyi kaikkialta - sängynpäädyistä, silloista, kaikenlaisista mekanismeista, verhouspaneeleista. Kuitenkin mekaanisen käsittelyn seurauksena sulasta materiaalista 50–80 % meni lastuiksi. Asiantuntijat asettivat suuria toiveita kemianteollisuudelle materiaalien kulutuksen vähenemisestä. Ja silti polymeerien käytön kasvusta huolimatta teollisuuden tulokset olivat 80-luvulla suunnilleen samat: puolet resursseista meni hukkaan.

On selvää, että polymeerien ilmeinen saatavuus on illuusio. Niiden valmistukseen käytetty raaka-aine on luonnonharvinaisuus. Pääsy sen lähteisiin on päivittäinen ja muuttumaton kauppa-, diplomaatti- ja muiden sotien syy. Luonnonvarojen louhinnan maantiede siirtyy yhä enemmän paikkoihin, jotka eivät ole niin syrjäisiä. Siksi nykyään puhutaan yhä enemmän tarpeesta ottaa käyttöön resursseja säästäviä liiketoimintamalleja.

Nykyaikaisen kemian tuotannon teknisten menetelmien ainutlaatuisuus ei piile vain kyvyssä syntetisoida materiaaleja, jotka korvaavat menestyksekkäästi metallin, paperin tai puun.

Suurin osa nykypäivän kehittyneiden talouksien teollisuuskomplekseista pystyy kierrättämään vanhentuneet polymeerituotteet uusiksi, joille käyttäjä tarvitsee.

Kierrätetyt muovit

Polymeerien pääluokat sisältävät:

• polyeteenit,
• polypropeenit,
• PVC,
• polystyreenit (mukaan lukien kopolymeerit - ABS-muovit),
• polyamidit,
• polyeteenitereftalaatti.

Tuotteet, jotka ovat koostumukseltaan monimutkaisia, erotetaan ensin. Fyysiseen puhdistukseen käytetään erilaisia ​​mekanismeja - tyhjiö, lämpö, ​​kryogeeninen.

Yleisimmät ja taloudellisesti perustelluimmat tekniikat ovat vaahdotus ja liuotus.

Ensimmäisessä tapauksessa muovi murskataan, upotetaan veteen. Siihen on myös lisätty yhdisteitä, jotka vaikuttavat erilaisten muovien kykyyn imeä kosteutta. Erottamisen jälkeen saadaan erotettuja polymeerejä.

Toisessa menetelmässä monimutkaiset puristetut osat murskataan ja altistetaan peräkkäin erilaisille liuottimille. Materiaalien palauttamiseksi niiden puhtaassa muodossa saadut yhdisteet altistetaan vesihöyrylle. Tarkkaan suoritetun prosessin tuloksena saadaan korkean puhtausasteen omaavia valmiita tuotteita. Erilaisten muovien jatkokäsittelyllä voi olla omat ominaisuutensa, jotka liittyvät polymeerien yksittäisiin ominaisuuksiin.

Korkea- ja matalapainepolyeteeni (LDPE ja HDPE).

Näiden yhdisteiden ryhmää kutsutaan myös polyolefiineiksi. Ne ovat löytäneet laajan sovelluksen kaikenlaisissa teollisuudessa, lääketieteessä ja maataloussektorilla. PE ovat kestomuoveja - uudelleensulatukseen soveltuvia materiaaleja. Teollisuus käyttää tätä ominaisuutta menestyksekkäästi ja käsittelee omaa teknologista jätetään vähentääkseen käyttökustannuksia.

Käytetyn muovin kierrätyksen monimutkaisuus johtuu sen pintojen osittaisesta tuhoutumisesta auringonvalon vaikutuksesta. Tuotteet, jotka on saatu tavanomaisella tuotteiden käsittelyllä: jauhaminen, mekaaninen puhdistus, uudelleensulatus, eivät ole korkealaatuisia. Useimmiten tällaista polyeteeniä käytetään kodin apulaitteiden valmistukseen.

Toissijainen polyeteeni, joka on läpikäynyt kemiallisen muunnelman, osoittautuu täydellisemmaksi. Polymeerisulaan sijoitetut erilaiset lisäaineet sitovat muuttuneita molekyyliyksiköitä ja tasoittavat aineen rakennetta. Dikumyyliperoksidia, vahaa, ligniinejä, liuskekiveä käytetään modifiointiaineina. Tietyntyyppiset lisäaineet muuttavat kierrätetyn PE:n tiettyjä ominaisuuksia. Niiden yhdistäminen antaa sinun saada materiaalin, jolla on tarvittavat parametrit.

Polypropeeni (PP)

Tätä materiaalia kierrätetään harvoin. Useimmiten muovilla on yksi elämä, huolimatta sen erinomaisesta kuluttajasta ominaisuudet, jotka mahdollistavat polymeerin käytön elintarviketeollisuudessa. Hyvästä uudelleensulatettavuudesta huolimatta korkeat hygienian ylläpitokustannukset pelottavat prosessoreja. Siitä huolimatta Yhdysvalloissa joka viides tonni PP:tä käytetään uudelleen.

Kemistien mukaan PP kestää enintään neljä uudelleensulatusta. Jokaisella kuumennuksella kertyy tietty määrä epämuodostuneita molekyyliyksiköitä, jotka vaikuttavat materiaalin fysikaalisiin ominaisuuksiin. Toissijaiset rakeet on helppo käsitellä ekstruudereissa ja ruiskuvalukoneissa.

Kierrätysmuovi ei vaadi erityisiä muutoksia. Sen parametrit ovat vertailukelpoisia alkuperäisen materiaalin kanssa, vain hieman heikentynyt pakkaskestävyys. Polymeeria käytetään jälleen akkukoteloissa, puutarhatyökaluissa, säiliöissä ja kalvoissa.

PVC polyvinyylikloridi

Materiaalia käytetään linoleumien, viimeistelykalvojen valmistukseen. Muovi on alttiina lämpöhajoamiselle. Yli 100°:n lämpötiloissa makromolekyylien hapettuminen alkaa kiihtyä, mikä johtaa materiaalin termoplastisten ominaisuuksien heikkenemiseen.

Suulakepuristustekniikka kierrätetyllä PVC:llä vaatii erityistä valmistelua: alkuperäinen raaka-aineseos sulatteessa voi olla epähomogeeninen. Kierrätysmuovia sisältävän PVC:n kiinteät muunnelmat aiheuttavat epätasaista sisäistä jännitystä. Kielteisten vaikutusten minimoimiseksi rakeet kuivaprosessoidaan puristimissa ennen ekstruusiota. Tämän toimenpiteen seurauksena muodostuu kuituja, jotka vahvistavat uusien tuotteiden seiniä.

Useammin kierrätettyä polyvinyylikloridia käytetään plastisolien, vinyylimuovien valmistukseen. Näistä materiaaleista saadaan tahnoja, liuoksia, ruiskupuristettuja tuotteita. Uusien teknologioiden joukossa monikerrosvalu on saamassa suosiota. Menetelmän ominaisuus on monikomponenttilevyn valmistus, jonka jokaisella kerroksella on erilaiset ominaisuudet.

Komposiitin ulkopinta on valmistettu korkealaatuisesta polymeeristä, sisäkerrokset kierrätysmuovia.

Polystyreeni (UPS, PSM) ABS-muovia

Erilaisia ​​polystyreenityyppejä kierrätetään yhdessä massassa - iskunkestäviä modifikaatioita, kopolymeerejä, Akryylinitriilibutadieenistyreeni. PS:stä valmistettujen tuotteiden monipuolisuus on usein syynä siihen, miksi teollisuusmiehet kieltäytyvät käsittelemästä sitä. Puhdistuksen, lajittelun, muuntamisen hinta on liian korkea.

Muovikierrätyksen näkymät.

Kehittyneissä talouksissa muovin jalostuksen osuus yltää 26 %:iin tuotetusta määrästä – jopa 90 miljoonaan tonniin. Samalla äänenvoimakkuus maailmanmarkkinat ovat 600 miljardia dollaria. Polymeerien kierrätyksen kotimainen segmentti näyttää hieman vaatimattomammalta: 5,5 miljoonaa tonnia. Asiantuntijoiden mukaan Venäjän teollisuuden monomeerien ja täysimittaisten modifioitujen kestomuovien kysyntä ylittää merkittävästi niiden tarjonnan. Näiden kahden tekijän läsnäolo johtaa kansallisen polymeerinkäsittelykapasiteetin kasvuun. Lisäksi teollisuuden volyymien kasvuvauhti tällä alueella on eurooppalaisia ​​edellä. Hallituksen ennusteissa on otettu huomioon vallitsevat markkinatrendit. Jalostusteollisuuden uudelleenlaitteistojen prioriteetti on määritelty kaasun ja petrokemian kehittämisen kaksivuotissuunnitelmassa.

Polymeereistä valmistettujen tuotteiden käytön aikana syntyy jätettä.

Käytetyt polymeerit lämpötilan, ympäristön, ilman hapen, erilaisten säteilyjen, kosteuden vaikutuksesta, riippuen näiden vaikutusten kestosta, muuttavat ominaisuuksiaan. Huomattavat määrät pitkään käytössä olleita ja kaatopaikoille joutuvia polymeerimateriaaleja saastuttavat ympäristöä, joten polymeerijätteen kierrätysongelma on erittäin ajankohtainen. Samalla nämä jätteet ovat hyviä raaka-aineita, joiden koostumukset on sovitettu asianmukaisesti eri tarkoituksiin tarkoitettujen tuotteiden valmistukseen.

Käytettyjä polymeerisiä rakennusmateriaaleja ovat kasvihuoneiden peittämiseen, rakennusmateriaalien ja -tuotteiden pakkaamiseen käytettävät polymeerikalvot; navetan lattiat: valssatut ja kaakeloidut polymeerimateriaalit lattioihin, viimeistelymateriaalit seiniin ja kattoihin; lämpöä ja ääntä eristävät polymeerimateriaalit; säiliöt, putket, kaapelit, muotti- ja profiilituotteet jne.

Toissijaisten polymeeristen raaka-aineiden keräys- ja hävittämisprosessissa käytetään erilaisia ​​menetelmiä polymeerien tunnistamiseen. Monien menetelmien joukossa seuraavat ovat yleisimpiä:

· IR-spektroskopia (tunnettujen polymeerien spektrien vertailu kierrätettäviin);

Ultraääni (USA). Se perustuu USA:n vaimennukseen. Indeksi määräytyy HLääniaallon vaimennuksen suhde taajuuteen. Ultraäänilaite on kytketty tietokoneeseen ja asennettu jätteenkäsittelyn teknologiselle linjalle. Esimerkiksi indeksi HL LDPE 2.003 10 6 s poikkeamalla 1,0 % ja HL PA-66 - 0,465 10 6 s poikkeamalla ± 1,5 %;

· röntgenkuvat;

laserpyrolyysispektroskopia.

Kestomuovien sekajätteen (kotitalous) erottelu tyypin mukaan suoritetaan seuraavilla päämenetelmillä: vaahdotus, erotus nestemäisessä väliaineessa, aeroerotus, sähköerotus, kemialliset menetelmät ja syväjäähdytysmenetelmät. Yleisimmin käytetty menetelmä on vaahdotusmenetelmä, jolla voidaan erottaa teollisten kestomuovien, kuten PE, PP, PS ja PVC, seoksia. Muovien erottelu suoritetaan lisäämällä veteen pinta-aktiivisia aineita, jotka muuttavat selektiivisesti niiden hydrofiilisiä ominaisuuksia. Joissakin tapauksissa tehokas tapa erottaa polymeerejä voi olla liuottaa ne yhteiseen liuottimeen tai liuottimien seokseen. Käsittelemällä liuosta höyryllä PVC, PS ja polyolefiinien seos eristetään; tuotteiden puhtaus - vähintään 96%. Vaahdotus- ja erotusmenetelmät raskaissa väliaineissa ovat tehokkaimpia ja kustannustehokkaimpia kaikista yllä luetelluista.

Käytettyjen polyolefiinien kierrätys

Maatalouden PE-kalvon jätteet, lannoitepussit, eri tarkoituksiin käytettävät putket, käytöstä poistetut, muista lähteistä peräisin olevat jätteet sekä sekajätteet on hävitettävä myöhemmän käytön mukana. Tätä varten niiden käsittelyyn käytetään erityisiä suulakepuristuslaitoksia. Polymeerijätettä vastaanotettaessa käsittelyyn sulavirtausnopeuden tulee olla vähintään 0,1 g/10 min.

Ennen käsittelyn aloittamista jätteet erotetaan karkeasti ottaen huomioon niiden erityispiirteet. Sen jälkeen materiaalille suoritetaan mekaaninen jauhatus, joka voi olla sekä normaalissa (huoneen) lämpötilassa että kryogeenisellä menetelmällä (kylmäaineympäristössä, esimerkiksi nestemäinen typpi). Silputtu jäte syötetään pesukoneeseen pesua varten, joka suoritetaan useissa vaiheissa erityisillä pesuseoksilla. Sentrifugissa puristettu massa, jonka kosteuspitoisuus on 10–15 %, syötetään lopullista dehydratointia varten kuivaimeen, 0,2 %:n jäännöskosteuteen ja sitten ekstruuderiin. Polymeerisula syötetään ekstruuderin ruuvin avulla suodattimen läpi säikeen päähän. Kasetti- tai kelaussuodatinta käytetään polymeerisulan puhdistamiseen erilaisista epäpuhtauksista. Puhdistettu sula puristetaan pään säiereikien läpi, joiden ulostulossa säikeet leikataan veitsillä tietyn kokoisiksi rakeiksi, jotka putoavat sitten jäähdytyskammioon. Erityisen asennuksen kautta rakeet kuivataan, kuivataan ja pakataan pusseihin. Jos on tarpeen käsitellä ohuita PO-kalvoja, käytetään agglomeraattoria ekstruuderin sijasta.

Jätteiden kuivaus tapahtuu eri menetelmin hylly-, hihna-, kauha-, leijukerros-, vortex- ja muita kuivaimia, joiden tuottavuus on 500 kg/h. Pienen tiheyden vuoksi kalvo kelluu ja lika laskeutuu pohjalle.

Kalvon dehydratointi ja kuivaus suoritetaan tärisevällä seulalla ja pyörreerottimessa, sen jäännöskosteus on enintään 0,1%. Kuljetuksen ja myöhemmän tuotteiksi prosessoinnin helpottamiseksi kalvo rakeistetaan. Rakeistusprosessin aikana materiaalia tiivistetään, sen jatkokäsittely helpottuu, uusioraaka-aineiden ominaisuuksien keskiarvo lasketaan, jolloin saadaan materiaali, joka voidaan käsitellä vakiolaitteilla.

Murskatun ja puhdistetun polyolefiinijätteen pehmittämiseen käytetään yksiruuviisia ekstruudereita, joiden ruuvipituus (25–33). D, joka on varustettu jatkuvalla suodattimella sulapuhdistusta varten ja jossa on kaasunpoistovyöhyke, joka mahdollistaa rakeiden saamiseksi ilman huokosia ja sulkeumia. Saastuneen ja sekajätteen käsittelyssä käytetään erikoisrakenteisia kiekkoekstruudereita, joissa on lyhyitä monisäikeisiä (3,5–5) kierteitä. D jossa on sylinterimäinen suutin ekstruusiovyöhykkeellä. Materiaali sulaa lyhyessä ajassa ja sulan nopea homogenisoituminen varmistetaan. Muuttamalla kartiosuuttimen ja vaipan välistä rakoa voit säätää leikkausvoimaa ja kitkavoimaa samalla kun muutat sulamis- ja käsittelyn homogenisointitapaa. Ekstruuderi on varustettu kaasunpoistoyksiköllä.

Rakeet valmistetaan pääasiassa kahdella tavalla: päärakeistus ja vedenalainen rakeistus. Rakeistusmenetelmän valinta riippuu käsiteltävän kestomuovin ominaisuuksista ja erityisesti sen sulan viskositeetista ja tarttumisesta metalliin. Päässä olevan rakeistuksen aikana polymeerisula puristetaan ulos säikeiden muodossa olevan reiän kautta, jotka leikataan pois kehruulevyä pitkin liukuvilla veitsillä. Tuloksena saadut rakeet, joiden koko on 4–5 mm (pituus ja halkaisija), heitetään pois veitsellä päästä jäähdytyskammioon ja syötetään sitten kosteudenpoistolaitteeseen.

Käytettäessä laitteita, joilla on suuri yksikkökapasiteetti, käytetään vedenalaista rakeistamista. Tällä menetelmällä polymeerisula ekstrudoidaan säikeiden muodossa suuttimessa olevan suutinlevyn reikien läpi. Veden jäähdytyskylvyn läpi kulkemisen jälkeen säikeet menevät leikkauslaitteeseen, jossa ne leikataan pelleteiksi pyörivillä leikkurilla.

Säikeiden vastavirtaa pitkin kylpyyn tulevan jäähdytysveden lämpötila pidetään 40–60 °C:ssa ja veden määrä on 20–40 m 3 per tonni rakeita.

Suulakepuristimen koosta (ruuvin halkaisijan koko ja pituus) riippuen tuottavuus vaihtelee riippuen polymeerin reologisista ominaisuuksista. Poistoreikien määrä päässä voi olla 20–300.

Rakeista saadaan kotitalouskemikaalipakkauksia, ripustimia, rakennusosia, kuormalavoja tavaroiden kuljettamiseen, pakoputkia, viemärikanavien vuorauksia, paineettomia putkia melioraatioon ja muita tuotteita, joille on ominaista heikompi kestävyys verrattuna tuotteista saatuihin tuotteisiin. neitsyt polymeeri. Polyolefiinien käytön ja käsittelyn aikana tapahtuvien hajoamisprosessien mekanismien tutkimukset, niiden määrällinen kuvaus mahdollistavat sen johtopäätöksen, että kierrätysmateriaaleista saaduilla tuotteilla on oltava toistettavat fysikaaliset, mekaaniset ja tekniset indikaattorit.

Hyväksyttävämpää on sekundääriraaka-aineiden lisääminen primääriseen 20–30%:iin sekä pehmittimien, stabilointiaineiden, täyteaineiden lisääminen 40–50%:iin asti polymeerikoostumukseen. Kierrätettyjen polymeerien kemiallinen modifiointi sekä erittäin täyteläisten kierrätyspolymeerimateriaalien luominen mahdollistavat käytettyjen polyolefiinien entistä laajemman käytön.

Kierrätettyjen polyolefiinien muunnos

Sekundaaristen polyolefiiniraaka-aineiden modifiointimenetelmät voidaan jakaa kemiallisiin (silloitus, erilaisten, pääasiassa orgaanista alkuperää olevien lisäaineiden lisääminen, käsittely organopiinesteillä jne.) sekä fysikaalisiin ja mekaanisiin (täyttö mineraali- ja orgaanisilla täyteaineilla).

Esimerkiksi geelifraktion maksimipitoisuus (jopa 80 %) ja silloitetun HLDPE:n parhaat fysikaaliset ja mekaaniset ominaisuudet saavutetaan lisäämällä teloihin 2–2,5 % dikumyyliperoksidia 130°C:ssa 10 minuutin ajan. Tällaisen materiaalin suhteellinen murtovenymä on 210 %, sulavirta on 0,1–0,3 g/10 min. Silloitusaste pienenee lämpötilan noustessa ja valssauksen keston pidentyessä kilpailevan hajoamisprosessin seurauksena. Tämän avulla voit säätää muunnetun materiaalin silloitusastetta, fyysisiä, mekaanisia ja teknisiä ominaisuuksia. HLDPE:stä valmistettujen tuotteiden muovaukseen on kehitetty menetelmä lisäämällä dikumyyliperoksidia suoraan prosessointiprosessiin ja saatu prototyyppejä putkista ja muotteista, jotka sisältävät 70–80 % geelifraktiosta.

Vahan ja elastomeerin lisääminen (jopa 5 massaosaa) parantaa merkittävästi VPE:n prosessoitavuutta, lisää fysikaalisia ja mekaanisia ominaisuuksia (erityisesti murtumisvenymää ja murtumiskestävyyttä - 10 % ja 1 - 320 tuntia, vastaavasti) ja vähentää niiden leviäminen, mikä osoittaa materiaalin homogeenisuuden lisääntymisen.

HLDPE:n modifiointi maleiinihappoanhydridillä levyekstruuderissa johtaa myös sen lujuuden, lämmönkestävyyden, tarttuvuuden ja valovanhenemisen kestävyyden lisääntymiseen. Tässä tapauksessa modifioiva vaikutus saavutetaan pienemmällä modifiointiaineen pitoisuudella ja lyhyemmällä prosessin kestolla kuin elastomeerin lisäämisellä. Lupaava tapa parantaa kierrätetyistä polyolefiineista saatavien polymeerimateriaalien laatua on termomekaaninen käsittely organopiiyhdisteillä. Tämä menetelmä mahdollistaa tuotteiden saamisen kierrätetyistä materiaaleista, joilla on lisääntynyt lujuus, elastisuus ja ikääntymiskestävyys.

Modifikaatiomekanismi koostuu kemiallisten sidosten muodostumisesta organopiin nesteen siloksaaniryhmien ja sekundääristen polyolefiinien tyydyttymättömien sidosten ja happea sisältävien ryhmien välille.

Teknologinen prosessi muunnetun materiaalin saamiseksi sisältää seuraavat vaiheet: jätteiden lajittelu, murskaus ja pesu; jätteiden käsittely organospiin nesteellä 90±10 °C:ssa 4–6 tunnin ajan; muunnetun jätteen kuivaus sentrifugoimalla; muunnetun jätteen uudelleen granulointi.

Kiinteän faasin modifiointimenetelmän lisäksi ehdotetaan menetelmää VPE:n modifioimiseksi liuoksessa, jonka avulla voidaan saada VLDPE-jauhe, jonka hiukkaskoko on enintään 20 μm. Tätä jauhetta voidaan käyttää tuotteiksi prosessoimiseen rotaatiomuovauksella ja päällystämiseen sähköstaattisen ruiskutuksen avulla.

Täytetyt polymeerimateriaalit, jotka perustuvat kierrätettyyn polyeteeniraaka-aineeseen

Suuri tieteellinen ja käytännöllinen kiinnostava on kierrätettyyn polyeteenin raaka-aineisiin perustuvien täytettyjen polymeerimateriaalien luominen. Enintään 30 % täyteainetta sisältävien kierrätysmateriaaleista valmistettujen polymeeristen materiaalien käyttö mahdollistaa jopa 40 % primaariraaka-aineiden vapauttamisen ja sen lähettämisen sellaisten tuotteiden tuotantoon, joita ei voida saada toissijaisista raaka-aineista (paineputket, pakkauskalvot). , uudelleenkäytettävät kuljetussäiliöt jne.).

Täytettyjen polymeerimateriaalien saamiseksi kierrätysmateriaaleista on mahdollista käyttää mineraali- ja orgaanista alkuperää olevia dispergoituja ja vahvistavia täyteaineita sekä polymeerijätteistä saatavia täyteaineita (murskattu lämpökovettuva jäte ja kumimurska). Lähes kaikki kestomuovijätteet voidaan täyttää, samoin kuin sekajäte, mikä on tähän tarkoitukseen myös taloudellisesti edullista.

Esimerkiksi ligniinin käytön tarkoituksenmukaisuus liittyy siinä olevien fenoliyhdisteiden läsnäoloon, jotka edistävät WPE:n stabiloitumista käytön aikana; kiille - tuotetaan tuotteita, joilla on alhainen viruma, lisääntynyt lämmön- ja säänkestävyys, ja joille on myös ominaista käsittelylaitteiden alhainen kuluminen ja alhaiset kustannukset. Halvina inertteinä täyteaineina käytetään kaoliinia, kalkkikiveä, öljyliusketuhkaa, kivihiilipalloja ja rautaa.

Kun WPE:hen lisättiin hienojakoista, polyeteenivahassa rakeistanutta fosfokipsiä, saatiin koostumuksia, joilla oli lisääntynyt murtovenymä. Tämä vaikutus voidaan selittää polyeteenivahan pehmentävällä vaikutuksella. Fosfosfokipsilla täytetyn VPE:n vetolujuus on siis 25 % suurempi kuin VPE:n ja vetomoduuli on 250 % suurempi. Vahvistava vaikutus, kun kiille lisätään HPE:hen, liittyy täyteaineen kiderakenteen ominaisuuksiin, korkeaan ominaissuhteeseen (hiutaleen halkaisijan suhde paksuuteen) ja murskatun, jauhemaisen WPE:n käyttö mahdollistaa säilyttää hiutaleiden rakenteen minimaalisella tuholla.

Polyolefiineista polyeteenin ohella merkittäviä määriä putoaa polypropeenista (PP) valmistettujen tuotteiden tuotanto. PP:n lisääntyneet lujuusominaisuudet verrattuna polyeteeniin ja sen kestävyys ympäristölle osoittavat sen kierrätyksen merkityksen. Sekundaarinen PP sisältää useita epäpuhtauksia, kuten Ca, Fe, Ti, Zn, jotka edistävät kiteen muodostumista ja kiteisen rakenteen muodostumista, mikä johtaa polymeerin jäykkyyden kasvuun ja korkeisiin arvoihin. sekä alkuperäisen kimmomoduulin että kvasitasapainomoduulin. Polymeerien mekaanisen suorituskyvyn arvioimiseksi käytetään relaksaatiojännitysmenetelmää eri lämpötiloissa. Toissijainen PP samoissa olosuhteissa (lämpötila-alueella 293–393 K) kestää paljon suurempia mekaanisia rasituksia tuhoutumatta kuin primäärinen, mikä mahdollistaa sen käytön jäykkien rakenteiden valmistukseen.

Käytetyn polystyreenin kierrätys

Käytettyjä polystyreenimuoveja voidaan käyttää seuraavilla aloilla: iskunkestävän polystyreenin (HIPS) ja ak(ABS) - muovin teknologisen jätteen kierrätys ruiskupuristamalla, suulakepuristamalla ja puristamalla; käytettyjen tuotteiden hävittäminen, EPS-jätteet, sekajätteet, voimakkaasti saastuneen teollisuusjätteen hävittäminen.

Huomattavia määriä polystyreeniä (PS) putoaa vaahdotetuille materiaaleille ja niistä valmistetuille tuotteille, joiden tiheys on 15–50 kg/m 3 . Näistä materiaaleista valmistetaan muottimatriiseja pakkausta varten, kaapelieristyksiä, laatikoita vihannesten, hedelmien ja kalan pakkaamiseen, eristeitä jääkaapeille, jääkaapeille, kuormalavoja pikaruokaravintoloihin, muotit, lämpö- ja äänieristyslevyt rakennusten ja rakenteiden eristämiseen jne. Lisäksi käytettyjä tällaisia ​​tuotteita kuljetettaessa kuljetuskustannukset pienenevät jyrkästi vaahdotetun PS-jätteen alhaisen bulkkitiheyden vuoksi.

Yksi tärkeimmistä vaahtopolystyreenijätteen kierrätysmenetelmistä on mekaaninen kierrätysmenetelmä. Agglomerointiin käytetään erityisesti suunniteltuja koneita, ja suulakepuristamiseen käytetään kaksoisruuviekstruudereita, joissa on kaasunpoistoalue.

Kuluttajapiste on käytetystä vaahtopolystyreenistä valmistettujen jätetuotteiden mekaanisen kierrätyksen pääpaikka. Saastunut vaahdotettu PS-jäte tarkastetaan ja lajitellaan. Samalla poistetaan epäpuhtaudet paperin, metallin, muiden polymeerien ja erilaisten sulkeumien muodossa. Polymeeri murskataan, pestään ja kuivataan. Polymeeri dehydratoidaan sentrifugoimalla. Lopullinen jauhatus tehdään rummussa, josta jäte siirtyy erityiseen ekstruuderiin, jossa prosessoitavaksi valmistettu polymeeri puristetaan ja sulatetaan noin 205–210 °C:n lämpötilassa. Polymeerisulan lisäpuhdistusta varten asennetaan suodatin, joka toimii suodatinmateriaalin tai kasettityypin takaisinkelauksen periaatteella. Suodatettu polymeerisula tulee kaasunpoistovyöhykkeelle, jossa ruuvin kierre on syvempi kuin puristusvyöhykkeessä. Seuraavaksi polymeerisula tulee säikeen päähän, säikeet jäähdytetään, kuivataan ja rakeistetaan. PS-jätteen mekaanisessa regeneraatiossa tapahtuu hajoamis- ja strukturoitumisprosesseja, joten on tärkeää, että materiaali altistuu minimaaliselle leikkausjännitykselle (ruuvigeometrian, nopeuden ja sulaviskositeetin funktio) ja lyhyt viipymäaika termomekaanisen kuormituksen alaisena. . Tuhoavien prosessien vähentäminen johtuu materiaalin halogenoinnista sekä erilaisten lisäaineiden lisäämisestä polymeeriin.

Paisutetun polystyreenin mekaanista kierrätystä säännellään kierrätyspolymeerin käyttöalueen mukaan, esimerkiksi eristykseen, pahviin, verhouksiin jne.

On olemassa menetelmä polystyreenijätteen depolymeroimiseksi. Tätä varten PS tai vaahdotettu PS-jäte murskataan, ladataan suljettuun astiaan, kuumennetaan hajoamislämpötilaan ja vapautunut sekundäärinen styreeni jäähdytetään jääkaapissa ja näin saatu monomeeri kerätään suljettuun astiaan. Menetelmä vaatii prosessin täydellisen sulkemisen ja merkittävän energiankulutuksen.

Käytetyn polyvinyylikloridin (PVC) kierrätys

Kierrätetyn PVC:n kierrätykseen kuuluu käytettyjen kalvojen, liitososien, putkien, profiilien (mukaan lukien ikkunakehykset), säiliöiden, pullojen, levyjen, rullamateriaalien, kaapelieristeiden jne. käsittelyä.

Kierrätysmenetelmät voivat olla erilaisia ​​riippuen koostumuksen koostumuksesta, joka voi koostua vinyylimuovista tai muoviseoksesta ja kierrätetyn PVC:n tarkoituksesta.

Kierrätystä varten PVC-tuotejätteet pestään, kuivataan, murskataan ja erotetaan erilaisista suljeista, mm. metallit. Jos tuotteet valmistetaan pehmitettyyn PVC:hen perustuvista koostumuksista, käytetään useimmiten kryogeenistä jauhamista. Jos tuotteet on valmistettu jäykästä PVC:stä, käytetään mekaanista murskausta.

Pneumaattista menetelmää käytetään erottamaan polymeeri metallista (langat, kaapelit). Erotettu pehmitetty PVC voidaan käsitellä ekstruusiolla tai ruiskuvalulla. Magneettierotusmenetelmää voidaan käyttää metallien ja mineraalien sulkeutumien poistamiseen. Alumiinifolion erottamiseen kestomuovista käytetään kuumennusta vedessä 95–100 °C:ssa.

Etikettien erottaminen käyttökelvottomista säiliöistä suoritetaan upottamalla nestemäiseen typpeen tai happeen noin -50 °C:n lämpötilassa, mikä tekee etiketeistä tai liima-aineesta hauraita ja mahdollistaa niiden helposti murskaamisen ja erottamisen homogeenisesta materiaalista, kuten esim. paperi. Keinotekoisen nahkajätteen (IR) käsittelyyn, PVC-pohjaisiin linoleumiin, ehdotetaan menetelmää muovijätteen kuivakäsittelyyn tiivistimellä. Se sisältää useita teknologisia operaatioita: hionta, tekstiilikuitujen erotus, pehmitys, homogenointi, tiivistys ja rakeistus, joihin voidaan lisätä myös lisäaineita.

PVC-eristeinen kaapelijäte tulee murskaimeen ja syötetään kuljettimella kryogeenisen kaivoksen lastaussuppiloon, joka on tiivis säiliö, jossa on erityinen kuljetusruuvi. Kaivokselle syötetään nestemäistä typpeä. Jäähtynyt murskattu jäte puretaan jauhatuskoneeseen, josta se menee metallinerotuslaitteeseen, jossa hauras polymeeri kerrostetaan ja johdetaan erotinrummun sähköstaattisen koronan läpi ja kupari otetaan talteen.

Merkittävät määrät käytettyjä PVC-pulloja vaativat erilaisia ​​hävitysmenetelmiä. Huomionarvoinen on menetelmä PVC:n erottamiseksi erilaisista epäpuhtauksista kylvyssä olevan kalsiumnitraattiliuoksen tiheyden mukaan.

PVC-pullojen mekaaninen kierrätysprosessi tarjoaa sekundaarisen kestomuovin jätteen käsittelyprosessin päävaiheet, mutta joissakin tapauksissa sillä on omat erityispiirteensä.

Erilaisten rakennusten ja rakenteiden käytön aikana muodostuu merkittäviä määriä käytössä olleita PVC-koostumuksiin perustuvia metalli-muovi-ikkunoiden karmeja. Käytössä olleet kierrätetyt PVC-kehykset kehyksillä sisältävät noin 30 painoprosenttia. PVC ja 70 paino-%. lasia, metallia, puuta ja kumia. Keskimäärin yksi ikkunakehys sisältää noin 18 kg PVC:tä. Saapuvat kehykset puretaan 2,5 m leveään ja 6,0 m pitkään konttiin, jonka jälkeen ne puristetaan vaakapuristimella ja käännetään keskimäärin 1,3–1,5 m pituisiksi osiksi, minkä jälkeen materiaalia puristetaan lisäksi telalla ja syötetään silppuriin, jossa roottori pyörii säädettävällä nopeudella. Suuri seos PVC:tä, metallia, lasia, kumia ja puuta syötetään kuljettimelle ja sitten magneettierottimelle, jossa metalli erotetaan ja sitten materiaali menee pyörivään metallierotusrumpuun. Tämä seos luokitellaan hiukkaskokojen mukaan<4 мм, 4–15 мм, 15–45 мм, >45 mm.

Tavallista suuremmat jakeet (>45 mm) palautetaan uudelleen murskattavaksi. 15–45 mm:n murto-osa lähetetään metallierottimeen ja sitten kumierottimeen, joka on pyörivä kumieristeinen rumpu.

Metallin ja kumin poistamisen jälkeen tämä karkea jae lähetetään takaisin hiontaan koon pienentämiseksi.

Syntynyt 4-15 mm hiukkaskokoinen seos, joka koostuu PVC:stä, lasista, hienojakoisesta jäännöksestä ja siilosta peräisin olevasta puujätteestä, syötetään erottimen läpi rumpuseulalle. Tässä materiaali jaetaan jälleen kahteen osaan, joiden hiukkaskoko on 4–8 ja 8–15 mm.

Jokaiselle hiukkaskokoalueelle käytetään kahta erillistä käsittelylinjaa, yhteensä neljä käsittelylinjaa. Puun ja lasin erottaminen tapahtuu jokaisessa käsittelylinjassa. Puu erotetaan kaltevilla värähtelevillä ilmaseuloilla. Puu, joka on muita materiaaleja kevyempi, kulkeutuu ilmavirran mukana alaspäin, kun taas raskaammat hiukkaset (PVC, lasi) kulkeutuvat ylöspäin. Lasin erotus suoritetaan samalla tavalla myöhemmillä seuloilla, joissa kevyemmät hiukkaset (esim. PVC) kuljetetaan alaspäin ja raskaat hiukkaset (eli lasi) kuljetetaan ylöspäin. Puun ja lasin poistamisen jälkeen kaikkien neljän käsittelylinjan PVC-fraktiot yhdistetään. Metallipartikkelit havaitaan ja poistetaan elektronisesti.

Puhdistettu polyvinyylikloridi tulee konepajaan, jossa se kostutetaan ja rakeistetaan 3–6 mm:n kokoisiksi, minkä jälkeen rakeet kuivataan kuumalla ilmalla tiettyyn kosteuspitoisuuteen. Polyvinyylikloridi on jaettu neljään fraktioon, joiden hiukkaskoko on 3, 4, 5 ja 6 mm. Ylisuuret rakeet (eli > 6 mm) palautetaan alueelle uudelleen jauhamista varten. Kumihiukkaset erotetaan PVC:stä värähtelevillä seuloilla.

Viimeinen vaihe on optoelektroninen värilajitteluprosessi, joka erottaa valkoiset PVC-hiukkaset värillisistä. Tämä tehdään kunkin koon murto-osille. Koska värillisen PVC:n määrä on pieni verrattuna valkoiseen PVC:hen, valkoiset PVC-fraktiot mitoitetaan ja varastoidaan erillisiin säiliöihin, kun taas värilliset PVC-virrat sekoitetaan ja varastoidaan yhdessä säiliössä.

Prosessissa on erityispiirteitä, jotka tekevät toiminnasta ympäristöystävällistä. Ilman pilaantumista ei tapahdu, koska jauhatus ja ilmanerotus on varustettu pölynpoistojärjestelmällä, joka kerää pölyn, paperin ja kalvon ilmavirrassa ja syöttää ne mikrosuodatinloukkuun. Hiomakone ja rumpuseula on eristetty melun esiintymisen vähentämiseksi.

Märkähionnan ja PVC:n epäpuhtauksista pesun aikana syötetään vettä uudelleenpuhdistusta varten.

Uusien koekstruusioikkunaprofiilien valmistuksessa käytetään kierrätettyä PVC:tä. Koekstruusioprofiloitujen ikkunoiden karmeiden vaatiman korkean pinnanlaadun saavuttamiseksi karmien sisäpinta on kierrätettyä PVC:tä ja ulkopinta neitseellistä PVC:tä. Uudet kehykset sisältävät 80 painoprosenttia kierrätettyä PVC:tä, ja ne ovat mekaanisilta ja suorituskyvyltään verrattavissa 100-prosenttisesta PVC:stä valmistettuihin kehyksiin.

Pääasiallisia PVC-muovijätteen kierrätysmenetelmiä ovat ruiskuvalu, suulakepuristus, kalanterointi ja puristus.

Laitteiden osto- ja myyntiilmoitukset ovat nähtävissä osoitteessa

Voit keskustella polymeerilaatujen eduista ja ominaisuuksista osoitteessa

Rekisteröi yrityksesi Yrityshakemistoon