Laitteet polymeerien toissijaiseen käsittelyyn. Polymeerin käsittelytekniikka. PA-jätteen kierrätyksen teknologiset prosessit

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, ekstruusio, 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 suuri rooli nykytekniikassa, 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 syntetisoimalla pienimolekyylisistä 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 muuttumaan 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 kun se vulkanoidaan rikillä, 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 lujuutta 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 monomeerista 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	Vinyyli muovit	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 syntyivät keinotekoiset polymeerit, 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. Muistellaanpa 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 esipolymeerejä muottiin, minkä 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 - vaihdekotelo; 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 VALITSEMA. 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 tiiviiseen kosketukseen muotin suhteellisen kylmän sisäpinnan kanssa. Sitten muotti jäähdytetään, avataan ja valmis kiinteä termoplastinen tuote poistetaan.

Puhallusmuovausaihio voidaan saada ruiskuvalulla tai ekstruusiolla, 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. Polymeerin luonteesta ja vaahdotusasteesta riippuen 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 käytetyt 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 liimavoiteluainetta. 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. Näin ollen jatkuvatoimisten laminaattien valmistusmenetelmää käytetään eripaksuisten, vahvistettujen laminaattien jatkuvien levyjen valmistukseen. Tässä prosessissa jokainen yksittäinen 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 KERUUSKUIDUT

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 - polymeeri hiutaleet; 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 kuidun valmistuksesta kuivakehruulla.

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 märkäkehruussa muodostuu jatkuvien filamenttien sijasta kokkareita, mikä johtuu kehruusta tulevan valun katkeamisesta 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 toiminta 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 stimuloivat 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.

1. ESITTELY

Yksi ihmisen toiminnan konkreettisimmista tuloksista on jätteen syntyminen, jonka joukossa muovijätteet ovat erityisellä paikalla ainutlaatuisten ominaisuuksiensa vuoksi.

Muovit ovat kemiallisia tuotteita, jotka koostuvat korkean molekyylipainon pitkäketjuisista polymeereistä. Muovien tuotanto nykyisessä kehitysvaiheessa kasvaa keskimäärin 5...6 % vuodessa ja ennusteiden mukaan 250 miljoonaan tonniin vuoteen 2010 mennessä. Niiden kulutus henkeä kohti teollisuusmaissa on kaksinkertaistunut viime aikoina. 20 vuotta, saavuttaen 85...90 kg, vuosikymmenen loppuun mennessä tämän luvun uskotaan nousevan 45 ... 50 %.

MUOVIA ON NIN 150 TYYPPIÄ, 30 % NIISTÄ ON ERI POLYMEERIEN SEOKSIA. TIETTYJEN OMINAISUUKSIEN JA PAREMMAN KÄSITTELYN SAAVUTTAMISEKSI POLYMEEReihin SISÄLLYTETÄÄN ERILAISET KEMIALLISET LISÄAINEET, JOITA ON JO YLI 20, JA SARJA NIISTÄ LIITTYVÄT MYRKYLLISIIN MATERIAALeihin. LISÄLUIDEN TUOTOS KASVAA JATKUVASTI. JOS VUONNA 1980 NIITÄ TUOTETTIIN 4000 T , SIIN VUONNA 2000 TUOTANNOS JO 7500 T TUOTANTOA, JA KAIKKI TULEE MUOVIIN. JA AJAN KULUTETTU MUOVIT VÄLTTÄMÄTTÄ MENETÄÄN HÄTTEEKSI.

YKSI NOPEASTI KASVUVISTA MUOVIN KÄYTTÖSUUNNISTA ON PAKKAUS.

Kaikista valmistetuista muoveista 41 % käytetään pakkauksiin, josta 47 % käytetään elintarvikepakkauksiin. Mukavuus ja turvallisuus, alhainen hinta ja korkea estetiikka ovat määrääviä edellytyksiä muovin käytön kiihtyvälle kasvulle pakkausten valmistuksessa.

Muovien suuri suosio selittyy niiden keveydellä, kustannustehokkuudella ja arvokkailla palveluominaisuuksilla. Muovit ovat vakavia kilpailijoita metallille, lasille ja keramiikalle. Esimerkiksi lasipullojen valmistus vaatii 21 % enemmän energiaa kuin muovipullot.

Mutta tämän ohella ongelmana on jätteiden hävittäminen, jota on yli 400 erilaista polymeeriteollisuuden tuotteiden käytön seurauksena.

Tänä päivänä planeettamme ihmiset ajattelevat enemmän kuin koskaan ennen jatkuvasti lisääntyvän muovijätteen aiheuttamaa valtavaa maapallon saastumista. Tältä osin oppikirja täydentää tietoa muovien kierrätyksestä ja kierrätyksestä, jotta ne voidaan palauttaa tuotantoon ja parantaa ympäristöä Venäjän federaatiossa ja maailmassa.

2 POLYMEERIEN MATERIAALIEN KIERRÄTYKSEN JA KÄYTÖN TILAN ANALYYSI

2.1 POLYMEERISTEN MATERIAALIEN KIERRÄTYSTILAN ANALYYSI

Kaikista valmistetuista muoveista 41 % käytetään pakkauksiin, josta 47 % käytetään elintarvikepakkauksiin. Mukavuus ja turvallisuus, alhainen hinta ja korkea estetiikka ovat määrääviä edellytyksiä muovin käytön kiihtyvälle kasvulle pakkausten valmistuksessa. Synteettisistä polymeereistä valmistetut pakkaukset, jotka muodostavat 40% kotitalousjätteestä, ovat käytännössä "ikuisia" - se ei hajoa. Siksi muovipakkausten käyttöön liittyy jätteen syntymistä 40...50 kg/vuosi henkilöä kohden.

Venäjällä polymeerijätettä on oletettavasti vuoteen 2010 mennessä yli miljoona tonnia, ja niiden käyttöprosentti on vielä pieni. Kun otetaan huomioon polymeerimateriaalien erityisominaisuudet - ne eivät hajoa, korroosiota, niiden hävittämisongelma on ensinnäkin ympäristöystävällinen. Pelkästään Moskovassa kiinteän yhdyskuntajätteen loppusijoitusmäärä on noin 4 miljoonaa tonnia vuodessa. Jätteiden kokonaismäärästä vain 5 ... 7 % niiden massasta kierrätetään. Vuoden 1998 tietojen mukaan loppusijoitettavaksi toimitetun kiinteän yhdyskuntajätteen keskimääräisestä koostumuksesta 8 % on muovia, mikä on 320 tuhatta tonnia vuodessa.

Tällä hetkellä jätepolymeerimateriaalien käsittelyongelma on kuitenkin tulossa ajankohtainen ei vain ympäristönsuojelun kannalta, vaan myös siksi, että polymeeriraaka-aineiden puutteen olosuhteissa muovijätteestä tulee voimakas raaka-aine ja energialähde.

Samalla ympäristönsuojeluun liittyvien asioiden ratkaiseminen vaatii merkittäviä pääomasijoituksia. Muovijätteen käsittely- ja hävityskustannukset ovat noin 8 kertaa korkeammat kuin useimpien teollisuusjätteiden käsittelykustannukset ja lähes kolminkertaiset kotitalousjätteen hävittämisen kustannukset. Tämä johtuu muovien erityispiirteistä, jotka merkittävästi monimutkaistavat tai tekevät sopimattomiksi tunnetut menetelmät kiinteän jätteen hävittämiseen.

Jätepolymeerien käytöllä voidaan säästää merkittävästi primaariraaka-aineita (pääasiassa öljyä) ja sähköä.

Polymeerijätteen hävittämiseen liittyy monia ongelmia. Niillä on omat erityispiirteensä, mutta niitä ei voida pitää ratkaisemattomina. Ratkaisu on kuitenkin mahdoton ilman poistettujen materiaalien ja tuotteiden keräyksen, lajittelun ja esikäsittelyn järjestämistä; kehittämättä uusioraaka-aineiden hintajärjestelmää, kannustamalla yrityksiä käsittelemään niitä; luomatta tehokkaita menetelmiä sekundääristen polymeeristen raaka-aineiden käsittelyyn sekä menetelmiä sen muuntamiseksi laadun parantamiseksi; luomatta erityisiä laitteita sen käsittelyyn; kehittämättä kierrätyspolymeeriraaka-aineista valmistettuja tuotteita.

Muovijätteet voidaan jakaa kolmeen ryhmään:

a) teknologiset tuotantojätteet, joita syntyy kestomuovien synteesin ja käsittelyn aikana. Ne jaetaan ei-irrotettavaan ja kertakäyttöiseen teknologiseen jätteeseen. Kohtalokas - nämä ovat reunat, leikkaukset, leikkausleikkaukset, sprues, salama, salama jne. Muovin tuotantoon ja käsittelyyn osallistuvilla teollisuudenaloilla tällaista jätettä syntyy 5-35 prosenttia. Pohjimmiltaan korkealaatuista raaka-ainetta edustava ei-irrotettava jäte ei eroa ominaisuuksiltaan alkuperäisestä primääripolymeeristä. Sen jalostus tuotteiksi ei vaadi erikoislaitteita ja se suoritetaan samassa yrityksessä. Kertakäyttöisiä teknologisia tuotantojätteitä muodostuu, jos synteesi- ja prosessointiprosessissa ei noudateta teknisiä järjestelmiä, ts. tämä on tekninen avioliitto, joka voidaan minimoida tai poistaa kokonaan. Teknologiset tuotantojätteet jalostetaan erilaisiksi tuotteiksi, käytetään lisäaineena alkuperäisiin raaka-aineisiin jne.;

b) teollisuuden kulutusjäte - kertynyt kansantalouden eri sektoreilla käytettyjen polymeerimateriaaleista valmistettujen tuotteiden (vaimentuneet renkaat, säiliöt ja pakkaukset, koneenosat, maatalouskalvojäte, lannoitepussit jne.) epäonnistumisen seurauksena. Nämä jätteet ovat homogeenisimpia, vähiten saastuneita, ja siksi niistä on eniten hyötyä kierrätyksen kannalta.

c) julkinen kulutusjäte, joka kerääntyy koteihin, ravintoloihin jne. ja päätyy sitten kaupungin kaatopaikoille; lopulta ne siirtyvät uuteen jäteluokkaan - sekajätteeseen.

Suurimmat vaikeudet liittyvät sekajätteen käsittelyyn ja käyttöön. Syynä tähän on kotitalousjätteeseen kuuluvien kestomuovien yhteensopimattomuus, mikä edellyttää niiden asteittaista eristämistä. Lisäksi kuluneiden polymeerituotteiden kerääminen väestöstä on organisatorisesti erittäin monimutkainen tapahtuma, jota ei ole maassamme vielä vakiinnutettu.

Suurin osa jätteestä tuhoutuu - hautaamalla maaperään tai polttamalla. Jätteiden hävittäminen on kuitenkin taloudellisesti kannattamatonta ja teknisesti vaikeaa. Lisäksi polymeerijätteen hautaaminen, tulviminen ja polttaminen johtaa ympäristön saastumiseen, maan vähenemiseen (kaatopaikkojen järjestämiseen) jne.

Sekä kaatopaikalle sijoittaminen että poltto ovat kuitenkin edelleen melko yleisiä tapoja tuhota muovijätettä. Useimmiten palamisen aikana vapautuva lämpö käytetään höyryn ja sähkön tuottamiseen. Mutta poltettujen raaka-aineiden kaloripitoisuus on alhainen, joten polttolaitokset ovat yleensä taloudellisesti tehottomia. Lisäksi palamisen aikana polymeerituotteiden epätäydellisestä palamisesta muodostuu nokea, vapautuu myrkyllisiä kaasuja ja sen seurauksena ilma- ja vesialtaiden uudelleen saastuminen ja uunien nopea kuluminen vakavan korroosion vuoksi.

1970-luvun alussa Viime vuosisadalla aloitettiin intensiivinen työ bio-, valo- ja vedessä hajoavien polymeerien luomiseksi. Hajoavien polymeerien saaminen aiheutti melkoisen sensaation, ja tämä tapa tuhota epäonnistuneet muovituotteet nähtiin ihanteellisena. Myöhempi työ tähän suuntaan osoitti kuitenkin, että on vaikea yhdistää korkeita fyysisiä ja mekaanisia ominaisuuksia, kaunista ulkonäköä, kykyä tuhota nopeasti ja alhaisia ​​kustannuksia tuotteissa.

Viime vuosina itsehajoavien polymeerien tutkimus on vähentynyt merkittävästi, pääasiassa siksi, että tällaisten polymeerien tuotantokustannukset ovat yleensä paljon korkeammat kuin tavanomaisten muovien, ja tämä tuhoamismenetelmä ei ole taloudellisesti kannattava.

Pääasiallinen tapa käyttää muovijätettä on niiden kierrätys eli kierrätys. uudelleenkäyttö. On osoitettu, että pääasiallisten jätteenkäsittelymenetelmien pääoma- ja käyttökustannukset eivät ylitä, ja joissakin tapauksissa jopa alhaisemmat kuin niiden tuhoamisen kustannukset. Kierrätyksen positiivisena puolena on myös se, että hyödyllisiä tuotteita saadaan lisää kansantalouden eri sektoreille eikä ympäristöä uudelleen saastuta. Näistä syistä kierrätys ei ole pelkästään taloudellisesti kannattava, vaan myös ympäristön kannalta parempi ratkaisu muovijätteen käyttöongelmaan. Arvioiden mukaan vain pieni osa (vain muutama prosentti) vuosittain syntyvästä poistotuotteiden muodossa olevasta polymeerijätteestä kierrätetään. Syynä tähän ovat jätteiden alustavaan valmisteluun (keräily, lajittelu, erottelu, puhdistus jne.) liittyvät vaikeudet, käsittelyyn tarkoitettujen erikoislaitteiden puute jne.

Tärkeimmät muovijätteen kierrätystavat ovat:

1. lämpöhajoaminen pyrolyysillä;
2. hajottaminen alhaisen molekyylipainon tuotteiden (monomeerien, oligomeerien) saamiseksi;
3. kierrätys.

Pyrolyysi on orgaanisten tuotteiden lämpöhajoaminen hapen kanssa tai ilman. Polymeerijätteiden pyrolyysi mahdollistaa korkeakalorisen polttoaineen, erilaisissa teknologisissa prosesseissa käytettäviä raaka-aineita ja puolivalmiita tuotteita sekä polymeerisynteesiin käytettäviä monomeerejä.

Muovien lämpöhajoamisen kaasumaisia ​​tuotteita voidaan käyttää polttoaineena työhöyryn tuottamiseen. Nestemäisiä tuotteita käytetään lämmönsiirtonesteiden saamiseksi. Muovijätepyrolyysin kiinteiden (vahamaisten) tuotteiden käyttöalue on melko laaja (erilaisten suojayhdisteiden komponentit, voiteluaineet, emulsiot, kyllästysmateriaalit jne.)

Katalyyttisiä hydrokrakkausprosesseja on myös kehitetty muuntamaan jätepolymeerit bensiiniksi ja polttoöljyiksi.

Monet polymeerit voivat muodostumisreaktion palautuvuuden seurauksena taas hajota lähtöaineiksi. Käytännön kannalta PET:n, polyamidien (PA) ja vaahtopolyuretaanien halkaisumenetelmät ovat tärkeitä. Pilkkoutumistuotteita käytetään jälleen polykondensaatioprosessin raaka-aineina tai neitseellisen materiaalin lisäaineina. Näissä tuotteissa esiintyvät epäpuhtaudet eivät kuitenkaan usein mahdollista korkealaatuisten polymeerituotteiden, kuten kuitujen, saamista, mutta niiden puhtaus on riittävä valumassojen, sulavien ja liukenevien liimojen valmistukseen.

Hydrolyysi on polykondensaation käänteinen reaktio. Sen avulla, veden suunnatulla vaikutuksella komponenttien risteyksissä, polykondensaatit tuhoutuvat alkuperäisiksi yhdisteiksi. Hydrolyysi tapahtuu äärimmäisissä lämpötiloissa ja paineissa. Reaktion syvyys riippuu väliaineen pH:sta ja käytetyistä katalyyteistä.

Tämä jätteiden käyttötapa on energiatehokkaampi kuin pyrolyysi, koska laadukkaat kemialliset tuotteet palautetaan kiertoon.

Verrattuna hydrolyysiin toinen menetelmä, glykolyysi, on taloudellisempi hajottaa PET-jätteitä. Tuhoaminen tapahtuu korkeissa lämpötiloissa ja paineessa etyleeniglykolin läsnä ollessa ja katalyyttien osallistuessa puhtaan diglykolitereftalaatin saamiseksi. Tämän periaatteen mukaisesti on myös mahdollista transesteröidä karbamaattiryhmiä polyuretaanissa.

Silti yleisin lämpömenetelmä PET-jätteen käsittelyyn on niiden pilkkominen metanolilla - metanolyysi. Prosessi etenee yli 150°C:n lämpötilassa ja 1,5 MPa:n paineessa vaihtoesteröintikatalyyteillä kiihdytettynä. Tämä menetelmä on erittäin taloudellinen. Käytännössä käytetään myös glykolyysi- ja metanolyysimenetelmien yhdistelmää.

Tällä hetkellä Venäjälle hyväksyttävin on jätepolymeerimateriaalien kierrätys mekaaninen kierrätys, koska tämä käsittelymenetelmä ei vaadi kalliita erikoislaitteita ja se voidaan toteuttaa missä tahansa jätteen kertymispaikassa.

2.2 POLYOLEFINIJÄTTEIDEN HÄVITTÄMINEN

Polyolefiinit ovat useimpia tonnimääriä kestomuovien tyyppi. Niitä käytetään laajasti eri teollisuudenaloilla, liikenteessä ja maataloudessa. Polyolefiineja ovat korkea- ja matalatiheyksinen polyeteeni (HDPE ja LDPE), PP. Tehokkain tapa hävittää ohjelmistojätteet on käyttää niitä uudelleen. Toissijaisen PO:n resurssit ovat suuret: vuonna 1995 pelkästään LDPE:n kulutus saavutti 2 miljoonaa tonnia.Sekundääristen kestomuovien käyttö yleensä ja erityisesti PO mahdollistaa niiden tyytyväisyyden lisäämisen 15 ... 20 %.

Ohjelmistojätteen kierrätysmenetelmät riippuvat polymeerin merkistä ja alkuperästä. Prosessijätteet ovat helpoimmin kierrätettävissä, ts. tuotantojätteet, joita ei ole altistettu voimakkaalle valolle käytön aikana. Älä vaadi monimutkaisia ​​valmistusmenetelmiä ja kulutusjätettä HDPE:stä ja PP:stä, koska toisaalta näistä polymeereistä valmistettuihin tuotteisiin ei myöskään kohdistu merkittäviä vaikutuksia niiden suunnittelun ja käyttötarkoituksen vuoksi (paksuseinäiset osat, säiliöt, tarvikkeet jne. .), ja toisaalta neitseelliset polymeerit ovat säänkestävämpiä kuin LDPE. Tällainen jäte tarvitsee ennen uudelleenkäyttöä vain jauhamista ja rakeistamista.

2.2.1 Kierrätetyn polyeteenin rakenteelliset ja kemialliset ominaisuudet

Ohjelmistojätteen käsittelyn teknisten parametrien valinta ja niistä saatujen tuotteiden käyttöalueet johtuvat niiden fysikaalis-kemiallisista, mekaanisista ja teknologisista ominaisuuksista, jotka poikkeavat suurelta osin primääripolymeerin samoista ominaisuuksista. Kierrätetyn LDPE:n (VLDPE) pääominaisuudet, jotka määrittävät sen käsittelyn erityispiirteet, ovat: alhainen irtotiheys; sulatteen reologisen käyttäytymisen ominaisuudet korkeasta geelipitoisuudesta johtuen; lisääntynyt kemiallinen aktiivisuus primääripolymeerin käsittelyn ja siitä saatujen tuotteiden käytön aikana tapahtuvien rakenteellisten muutosten vuoksi.

Käsittely- ja käyttöprosessissa materiaali altistuu mekaanisille kemiallisille vaikutuksille, termiselle, termiselle ja fotooksidatiiviselle hajoamiselle, mikä johtaa aktiivisten ryhmien ilmaantumiseen, jotka myöhemmän käsittelyn aikana voivat käynnistää hapetusreaktioita.

Kemiallisen rakenteen muutos alkaa jo PO:n ensikäsittelyn aikana, erityisesti ekstruusion aikana, jolloin polymeeri altistuu merkittäville termis-hapettaville ja mekanokemiallisille vaikutuksille. Suurin vaikutus käytön aikana tapahtuviin muutoksiin on valokemiallisilla prosesseilla. Nämä muutokset ovat peruuttamattomia, kun taas esimerkiksi kasvihuoneiden suojana yhden tai kaksi vuodenaikaa käyttäneen polyeteenikalvon fysikaaliset ja mekaaniset ominaisuudet palautuvat lähes kokonaan ylipuristuksen ja suulakepuristuksen jälkeen.

Huomattavan määrän karbonyyliryhmien muodostuminen PE-kalvoon sen toiminnan aikana johtaa VLDPE:n lisääntyneeseen kykyyn imeä happea, mikä johtaa vinyyli- ja vinylideeniryhmien muodostumiseen sekundääriraaka-aineissa, mikä heikentää merkittävästi lämpöhapettavaa stabiilisuutta. polymeeristä myöhemmän käsittelyn aikana käynnistää tällaisten materiaalien valovanhenemisprosessi ja niistä valmistetut tuotteet vähentävät niiden käyttöikää.

Karbonyyliryhmien läsnäolo ei määritä mekaanisia ominaisuuksia (jopa 9 %:n siirtyminen alkuperäiseen makromolekyyliin ei vaikuta merkittävästi materiaalin mekaanisiin ominaisuuksiin) eikä auringonvalon läpäisyä kalvon kautta (absorptio). karbonyyliryhmien aiheuttama valo on alle 280 nm:n aallonpituusalueella, ja tällaisen koostumuksen mukainen valo on käytännössä poissa auringon spektristä). Kuitenkin karbonyyliryhmien läsnäolo PE:ssä määrää sen erittäin tärkeän ominaisuuden - valonkestävyyden.

PE:n valovanhenemisen aloittajia ovat hydroperoksidit, joita muodostuu primäärimateriaalin käsittelyn aikana mekaanisen kemiallisen tuhoutumisen yhteydessä. Niiden aloitusvaikutus on erityisen tehokas ikääntymisen alkuvaiheessa, kun taas karbonyyliryhmillä on merkittävä vaikutus myöhemmissä vaiheissa.

Kuten tiedetään, kilpailevia tuhoamis- ja strukturoitumisreaktioita tapahtuu ikääntymisen aikana. Ensimmäisen seurauksena muodostuu alhaisen molekyylipainon tuotteita, toisesta muodostuu liukenematon geelifraktio. Pienen molekyylipainon tuotteiden muodostumisnopeus on suurin ikääntymisen alussa. Tälle ajanjaksolle on ominaista alhainen geelipitoisuus ja fysikaalisten ja mekaanisten ominaisuuksien heikkeneminen.

Lisäksi alhaisen molekyylipainon tuotteiden muodostumisnopeus laskee, geelin pitoisuuden jyrkkä nousu ja suhteellinen venymä vähenevät, mikä osoittaa strukturointiprosessin kulkua. Sitten (maksimin saavuttamisen jälkeen) VPE:n geelipitoisuus laskee sen valovanhenemisen aikana, mikä osuu yhteen polymeerin vinylideeniryhmien täydellisen kulutuksen ja suhteellisen venymän enimmäisarvojen saavuttamisen kanssa. Tämä vaikutus selittyy tuloksena olevien tilarakenteiden osallistumisella tuhoutumisprosessiin sekä halkeilulla morfologisten muodostumien rajalla, mikä johtaa fysikaalisten ja mekaanisten ominaisuuksien heikkenemiseen ja optisten ominaisuuksien heikkenemiseen.

WPE:n fysikaalisten ja mekaanisten ominaisuuksien muutosnopeus on käytännössä riippumaton siinä olevan geelifraktion pitoisuudesta. Geelipitoisuus on kuitenkin aina otettava huomioon rakenteellisena tekijänä valittaessa kierrätysmenetelmää, modifiointia ja määritettäessä polymeerisovelluksia.

Taulukossa. Kuva 1 esittää LDPE:n ominaisuuksien ominaisuudet ennen kolmen kuukauden vanhentamista ja sen jälkeen sekä HLDPE:n, joka on saatu ekstruusiolla vanhennetusta kalvosta.

1 LDPE:n ominaisuuksien ominaisuudet ennen ja jälkeen vanhenemisen

Ominaisuudet		alkuperäinen	Leikkauksen jälkeen	ekstruusio
Vetojännitys, MPa
Murtovenymä, %
Halkeamankestävyys, h
Valonkesto, päivät

LDPE:n ja VLDPE:n fysikaalisten ja mekaanisten ominaisuuksien muutoksen luonne ei ole sama: primääripolymeerillä on monotoninen lasku sekä lujuudessa että suhteellisessa venymisessä, jotka ovat 30 ja 70 %, vastaavasti, 5 kuukauden vanhentamisen jälkeen. Kierrätetylle LDPE:lle näiden indikaattoreiden muutoksen luonne on hieman erilainen: murtojännitys ei käytännössä muutu ja suhteellinen venymä pienenee 90 %. Syynä tähän voi olla geelifraktion läsnäolo HLDPE:ssä, joka toimii aktiivisena täyteaineena polymeerimatriisissa. Tällaisen "täyteaineen" esiintyminen aiheuttaa merkittäviä jännityksiä, jotka johtavat materiaalin haurauden lisääntymiseen, suhteellisen venymän jyrkkään laskuun (jopa 10% primaarisen PE:n arvoista), halkeilukestävyys, vetolujuus (10 ... 15 MPa), elastisuus, jäykkyyden kasvu.

PE:ssä ikääntymisen aikana tapahtuu paitsi happea sisältävien ryhmien, mukaan lukien ketonien, ja alhaisen molekyylipainon tuotteiden kertymistä, vaan myös merkittävää fysikaalisten ja mekaanisten ominaisuuksien heikkenemistä, joita ei palauteta vanhentuneen polyolefiinikalvon kierrätyksen jälkeen. HLDPE:n rakennekemialliset muutokset tapahtuvat pääasiassa amorfisessa faasissa. Tämä johtaa polymeerin rajapinnan rajan heikkenemiseen, minkä seurauksena materiaali menettää lujuutensa, muuttuu hauraaksi, hauras ja vanhenee edelleen sekä uudelleenkäsittelyn aikana tuotteiksi että tällaisten tuotteiden käytön aikana, jotka ovat alhaiset fyysiset ja mekaaniset ominaisuudet ja käyttöikä.

Toissijaisten polyeteenin raaka-aineiden optimaalisten käsittelytapojen arvioimiseksi sen reologiset ominaisuudet ovat erittäin tärkeitä. HLDPE:lle on ominaista alhainen juoksevuus pienillä leikkausjännityksillä, mikä lisääntyy jännityksen kasvaessa, ja HPE:n juoksevuuden lisäys on suurempi kuin primaarisella. Syynä tähän on geelin läsnäolo HLDPE:ssä, mikä lisää merkittävästi polymeerin viskoosin virtauksen aktivointienergiaa. Sujuvuutta voidaan säätää myös muuttamalla lämpötilaa käsittelyn aikana - lämpötilan noustessa sulatteen juoksevuus kasvaa.

Kierrätykseen tulee siis materiaali, jonka taustalla on erittäin merkittävä vaikutus sen fysikaalisiin, mekaanisiin ja teknologisiin ominaisuuksiin. Kierrätysprosessissa polymeeri altistuu lisämekaanisille kemiallisille ja lämpöhapettaville vaikutuksille, ja sen ominaisuuksien muutos riippuu käsittelyn tiheydestä.

Tutkittaessa käsittelytiheyden vaikutusta saatujen tuotteiden ominaisuuksiin, osoitettiin, että 3-5-kertaisella käsittelyllä on merkityksetön vaikutus (paljon vähemmän kuin ensisijainen). Huomattava lujuuden lasku alkaa 5-10-kertaisesta käsittelystä. HLDPE:n toistuvassa käsittelyssä on suositeltavaa nostaa valulämpötilaa 3...5 % tai ruuvin kierrosten määrää suulakepuristuksen aikana 4...6 % syntyvän geelin tuhoamiseksi. On huomattava, että toistuvassa prosessointiprosessissa, erityisesti kun se altistetaan ilmakehän hapelle, polyolefiinien molekyylipaino laskee, mikä johtaa materiaalin haurauden jyrkäseen lisääntymiseen. Toisen polyolefiiniluokan polymeerin - PP:n toistuva käsittely johtaa yleensä sulavirtausindeksin (MFR) nousuun, vaikka materiaalin lujuusominaisuudet eivät muutu merkittävästi. Siksi PP-osien valmistuksessa syntyvä jäte sekä itse osat käyttöikänsä lopussa voidaan käyttää uudelleen seoksena alkuperäisen materiaalin kanssa uusien osien saamiseksi.

Kaikesta edellä esitetystä seuraa, että toissijaisia ​​ohjelmistoraaka-aineita tulee muokata niistä valmistettujen tuotteiden laadun parantamiseksi ja käyttöiän pidentämiseksi.

2.2.2 Teknologia kierrätettyjen polyolefiiniraaka-aineiden jalostamiseksi rakeiksi

Kestomuovijätteen muuntamiseksi jatkojalostettaviksi tuotteiksi soveltuviksi raaka-aineiksi sen esikäsittely on välttämätöntä. Esikäsittelymenetelmän valinta riippuu pääasiassa jätteen syntylähteestä ja saastumisasteesta. Näin ollen LDPE:n valmistuksessa ja käsittelyssä syntyvät homogeeniset jätteet käsitellään yleensä niiden syntypaikalla, mikä vaatii vähän esikäsittelyä - pääasiassa jauhamista ja rakeistamista.

Vanhentuneiden tuotteiden muodossa oleva jäte vaatii perusteellisempaa valmistelua. Maatalouden PE-kalvojätteen, lannoitepussien, muista tiivistetyistä lähteistä peräisin olevan jätteen ja sekajätteen esikäsittely sisältää seuraavat vaiheet: lajittelu (karkea) ja tunnistaminen (sekajätteelle), silppuaminen, sekajätteen erottelu, pesu, kuivaus. Tämän jälkeen materiaali rakeistetaan.

Esilajittelu mahdollistaa jätteiden karkean erottelun eri ominaisuuksien mukaan: värin, mittojen, muodon ja tarvittaessa ja mahdollisuuksien mukaan muovityypeittäin. Esilajittelu tehdään yleensä käsin pöydillä tai kuljetinhihnoilla; lajittelussa jätteistä poistetaan samanaikaisesti erilaisia ​​vieraat esineet ja sulkeumat.

Kestomuovien sekajätteen (kotitalous) erottelu tyypeittäin suoritetaan seuraavilla päämenetelmillä: vaahdotus, erottelu raskaissa väliaineissa, 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.

Raaka-ainevaraston vanhentunut jäte, joka sisältää enintään 5 % epäpuhtauksia, lähetetään jätteenlajitteluyksikköön 1 , jonka aikana niistä poistetaan satunnaiset vieraat inkluusiot ja voimakkaasti saastuneet palaset heitetään pois. Lajiteltu jäte murskataan veitsimurskaimissa 2 märkä- tai kuivahionta, jotta saadaan löysä massa, jonka hiukkaskoko on 2 ... 9 mm.

Hiomalaitteen suorituskyky määräytyy paitsi sen suunnittelun, terien lukumäärän ja pituuden, roottorin nopeuden, myös jätteen tyypin mukaan. Näin ollen pienin tuottavuus on vaahtomuovijätteen käsittelyssä, joka vie erittäin suuren tilavuuden ja jota on vaikea tiiviisti lastata. Korkeampi tuottavuus saavutetaan, kun käsitellään jätekalvoja, kuituja, puhallettuja tuotteita.

Kaikille veitsimurskaimille ominaisuus on lisääntynyt melu, joka liittyy sekundääristen polymeerimateriaalien jauhamisprosessin erityispiirteisiin. Melutason vähentämiseksi hiomakone yhdessä moottorin ja tuulettimen kanssa on suljettu melua suojaavaan koteloon, joka voidaan irrottaa ja jossa on erikoisikkunat, joissa on ikkunaluukut murskatun materiaalin lastaamista varten.

Jauhaminen on erittäin tärkeä vaihe jätteen valmistelussa käsittelyä varten, koska jauhatusaste määrää syntyvän tuotteen bulkkitiheyden, juoksevuuden ja hiukkaskoon. Jauhatusasteen hallinta mahdollistaa käsittelyprosessin mekanisoinnin, materiaalin laadun parantamisen keskiarvottamalla sen teknologiset ominaisuudet, lyhentää muiden teknisten toimintojen kestoa ja yksinkertaistaa käsittelylaitteiden suunnittelua.

Erittäin lupaava jauhatusmenetelmä on kryogeeninen, jonka avulla on mahdollista saada jätteistä jauheita, joiden dispersioaste on 0,5 ... 2 mm. Jauheteknologian käytöllä on useita etuja: lyhyempi sekoitusaika; energiankulutuksen ja työtuntien kustannusten vähentäminen sekoittimien nykyisessä kunnossapidossa; komponenttien parempi jakautuminen seoksessa; makromolekyylien tuhoutumisen vähentäminen jne.

Tunnetuista kemiantekniikassa käytettävistä jauhemaisten polymeerimateriaalien saamismenetelmistä hyväksyttävin menetelmä termoplastisen jätteen jauhamiseen on mekaaninen jauhatus. Mekaaninen jauhatus voidaan suorittaa kahdella tavalla: kryogeenisesti (jauhatus nestemäisessä typessä tai muussa kylmäaineväliaineessa ja normaaleissa lämpötiloissa hajoavien ainesosien ympäristössä, jotka ovat vähemmän energiaintensiivisiä).

Seuraavaksi murskattu jäte syötetään pesukoneeseen pesua varten. 3 . Pesu suoritetaan useissa vaiheissa erityisillä pesuaineseoksilla. puristettu sentrifugissa 4 massa, jonka kosteuspitoisuus on 10 ... 15 %, syötetään lopulliseen dehydratointiin kuivauslaitoksessa 5 , kunnes jäännöskosteus on 0,2 %, ja sitten rakeistimeen 6 (kuva 1.1).

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

Riisi. 1.1 Kaavio polyolefiinien kierrättämiseksi rakeiksi:

1 - jätteiden lajitteluyksikkö; 2 - murskain; 3 - pesukone; 4 - sentrifugi; 5 - kuivauslaitos; 6 - rakeistaja

Jätteen kuivaamiseen käytetään erilaisia ​​kuivaimia: hylly, hihna, kauha, leijukerros, pyörre jne.

Ulkomailla tuotetaan kasveja, joissa on sekä pesu- että kuivauslaitteita, joiden kapasiteetti on jopa 350 ... 500 kg / h. Tällaisessa asennuksessa murskattu jäte ladataan kylpyyn, joka täytetään pesuliuoksella. Kalvo sekoitetaan siipisekoittimella, samalla kun lika laskeutuu pohjalle ja pesty kalvo kelluu. Kalvon dehydratointi ja kuivaus suoritetaan värähtelevällä seulalla ja pyörreerottimessa. Jäännöskosteus on alle 0,1 %.

Rakeistus on viimeinen vaihe uusioraaka-aineiden valmistuksessa jatkojalostettaviksi tuotteiksi. Tämä vaihe on erityisen tärkeä HLDPE:lle sen alhaisen irtotiheyden ja kuljetusvaikeuden vuoksi. Rakeistusprosessin aikana materiaalia tiivistetään, sen jatkokäsittely helpottuu, uusioraaka-aineiden ominaisuuksien keskiarvo lasketaan, jolloin saadaan materiaali, joka voidaan käsitellä vakiolaitteilla.

Murskattujen ja puhdistettujen jätetuotteiden pehmittämiseen käytetään yleisimmin yksiruuviisia ekstruudereita, joiden pituus on (25 ... 30). D varustettu jatkuvalla suodattimella ja jossa on kaasunpoistoalue. Tällaisissa ekstruudereissa lähes kaiken tyyppisiä toissijaisia ​​kestomuoveja käsitellään melko tehokkaasti murskatun materiaalin irtotiheydellä välillä 50 - 300 kg / m3. Saastuneen ja sekajätteen käsittelyyn tarvitaan kuitenkin erikoisrakenteisia matopuristimet, joissa on lyhyitä monisäikeisiä matoja (pituus (3,5 ... 5) D), jossa on sylinterimäinen suutin ekstruusiovyöhykkeellä.

Tämän järjestelmän pääyksikkö on ekstruuderi, jonka käyttöteho on 90 kW, ruuvin halkaisija 253 mm ja suhde L/D= 3,75. Ekstruuderin ulostuloon suunniteltiin aallotettu suutin, jonka halkaisija oli 420 mm. Polymeerimateriaaliin kohdistuvien kitka- ja leikkausvaikutusten synnyttämän lämmön ansiosta se sulaa lyhyessä ajassa ja nopea homogenisoituminen varmistetaan.

sulaa. Muuttamalla kartiosuuttimen ja kotelon välistä rakoa on mahdollista säätää leikkausvoimaa ja kitkavoimaa samalla kun muutetaan käsittelytapaa. Koska sulaminen tapahtuu hyvin nopeasti, polymeerin lämpöhajoamista ei havaita. Järjestelmä on varustettu kaasunpoistoyksiköllä, joka on sekundääripolymeeriraaka-aineiden käsittelyn edellytys.

Toissijaisia ​​rakeisia materiaaleja saadaan riippuen leikkaus- ja jäähdytysprosessien järjestyksestä kahdella tavalla: rakeistamalla pään päällä ja veden alla. Rakeistusmenetelmän valinta riippuu käsiteltävän kestomuovin ominaisuuksista ja erityisesti sen sulan viskositeetista ja tarttumisesta metalliin.

Pään päällä tapahtuvan rakeistuksen aikana polymeerisula puristetaan ulos reiän kautta sylinterimäisinä nippuina, jotka leikataan pois kehruulevyä pitkin liukuvilla veitsillä. Tuloksena saadut rakeet heitetään pois veitsellä päästä ja jäähdytetään. Leikkaus ja jäähdytys voidaan suorittaa ilmassa, vedessä tai leikkaamalla ilmassa ja jäähdytys vedessä. Ohjelmistoissa, joilla on korkea tarttuvuus metalliin ja lisääntynyt taipumus tarttua yhteen, vettä käytetään jäähdytysväliaineena.

Käytettäessä laitteita, joilla on suuri yksikkökapasiteetti, käytetään ns. vedenalaista rakeistamista. Tällä menetelmällä polymeerisula puristetaan säikeiden muodossa päässä olevan kehruulevyn reikien kautta välittömästi veteen ja leikataan rakeiksi pyörivillä veitsillä. Jäähdytysveden lämpötila pidetään välillä 50...70 °C, mikä edistää kosteusjäämien tehokkaampaa haihtumista rakeiden pinnalta; vesimäärä on 20…40 m3/1 tonni rakeita.

Rakeistuspäähän muodostuu useimmiten säikeitä tai nauhoja, jotka rakeistetaan vesihauteessa jäähdyttämisen jälkeen. Saatujen rakeiden halkaisija on 2…5 mm.

Jäähdytys on suoritettava optimaalisella nopeudella, jotta rakeet eivät muotoile, eivät tartu yhteen ja jotta varmistetaan jäännöskosteuden poistaminen.

Pään lämpötilalla on merkittävä vaikutus rakeiden kokojakaumaan. Suulakepuristimen ja suuttimen ulostuloaukkojen väliin sijoitetaan ristikot tasaisen sulamislämpötilan varmistamiseksi. Päässä olevien ulostuloreikien määrä on 20…300.

Rakeistusprosessin suorituskyky riippuu sekundaarisen kestomuovin tyypistä ja sen reologisista ominaisuuksista.

HPE-granulaatin tutkimukset osoittavat, että sen viskoosiominaisuudet eivät käytännössä eroa primäärisen PE:n ominaisuuksista, ts. sitä voidaan käsitellä samoilla suulakepuristus- ja ruiskupuristusmenetelmillä kuin neitsyt PE. Tuloksena oleville tuotteille on kuitenkin ominaista heikko laatu ja kestävyys.

Rakeista valmistetaan kotitalouskemikaalipakkauksia, ripustimia, rakennusosia, maatalouskoneita, kuormalavoja tavaroiden kuljetusta varten, pakoputkia, viemärikanavien vuorauksia, paineettomia putkia melioraatioon ja muita tuotteita. Nämä tuotteet saadaan "puhtaista" uusioraaka-aineista. Lupaavampaa on kuitenkin uusioraaka-aineiden lisääminen primääriin 20 ... 30 %. Pehmittimien, stabilointiaineiden ja täyteaineiden lisääminen polymeerikoostumukseen mahdollistaa tämän luvun nostamisen 40–50 prosenttiin. Tämä parantaa tuotteiden fyysisiä ja mekaanisia ominaisuuksia, mutta niiden kestävyys (käytettäessä ankarissa ilmasto-olosuhteissa) on vain 0,6 ... 0,75 neitseellisen polymeerin tuotteiden kestävyydestä. Tehokkaampi tapa on sekundääristen polymeerien modifiointi sekä erittäin täyteläisten sekundääristen polymeerimateriaalien luominen.

2.2.3 Kierrätettyjen polyolefiinien modifiointimenetelmät

Ohjelmistojen toiminnan ja käsittelyn aikana tapahtuvien prosessien mekanismin tutkimuksen tulokset ja niiden määrällinen kuvaus antavat mahdollisuuden päätellä, että sekundääriraaka-aineista saadut välituotteet eivät saa sisältää enempää kuin 0,1 ... 0,5 mol hapettuneita aktiivisia ryhmiä ja niillä on optimaalinen molekyylipaino ja MWD sekä toistettavat fysikaaliset, mekaaniset ja tekniset indikaattorit. Vain tässä tapauksessa puolivalmiita tuotteita voidaan käyttää taatun käyttöiän omaavien tuotteiden valmistukseen korvaamaan niukkoja perusraaka-aineita. Nykyisin valmistettu granulaatti ei kuitenkaan täytä näitä vaatimuksia.

Luotettava tapa ratkaista ongelma korkealaatuisten polymeeristen materiaalien ja tuotteiden luomisessa toissijaisista ohjelmistoista on rakeiden modifiointi, jonka tarkoituksena on suojata funktionaalisia ryhmiä ja aktiivisia keskuksia kemiallisin tai fysikaalis-kemiallisin menetelmin ja luoda materiaali, joka on rakenteeltaan homogeeninen ja toistettavat ominaisuudet.

Raaka-aineiden sekundaarisen PO:n modifiointimenetelmät voidaan jakaa kemiallisiin (silloitus, erilaisten, pääasiassa orgaanista alkuperää olevien lisäaineiden lisääminen, prosessointi organopiinesteillä jne.) sekä fysikaalisiin ja mekaanisiin (täyttö mineraali- ja orgaanisilla täyteaineilla).

Esimerkiksi geelifraktion maksimipitoisuus (jopa 80 %) ja silloitetun VLDPE:n parhaat fysikaaliset ja mekaaniset ominaisuudet saavutetaan lisäämällä 2–2,5 % dikumyyliperoksidia teloille 130°C:ssa 10 minuutin ajan. Tällaisen materiaalin suhteellinen murtovenymä on 210 %, sulavirtausindeksi 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.

On kehitetty menetelmä tuotteiden muodostamiseksi HLDPE:stä lisäämällä dikumyyliperoksidia suoraan prosessointiprosessiin, ja on saatu prototyyppejä putkista ja valetuista tuotteista, jotka sisältävät 70 ... 80 % geelifraktiosta.

Vahan ja elastomeerin lisääminen (jopa 5 massaosaa) parantaa merkittävästi VPE:n prosessoitavuutta, lisää fysikaalisia ja mekaanisia ominaisuuksia (erityisesti murtovenymää ja halkeamiskestävyyttä - 10 % ja 1 - 320 tuntia, vastaavasti) ja vähentää niiden ominaisuuksia. 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 sekundäärisen PO:n 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 tyydyttymättömien sidosten ja sekundääristen PO:iden 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.

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). , kuljettaa uudelleenkäytettäviä säiliöitä jne.). Tämä vähentää merkittävästi primaaripolymeeriraaka-aineiden pulaa.

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

Esimerkiksi ligniinin käytön tarkoituksenmukaisuus liittyy siihen, että siinä on fenoliyhdisteitä, jotka edistävät VPEN: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, kuorikiviä, liusketuhkaa, 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.

Vahvistusvaikutus, kun kiille lisätään HPE:hen, liittyy täyteaineen kiderakenteen ominaisuuksiin, korkeaan ominaissuhteeseen (hiutaleen halkaisijan suhde paksuuteen) ja murskatun, jauhemaisen HPE:n käyttö mahdollisti sen. hiutaleiden rakenteen säilyttämiseksi minimaalisella tuholla.

Ligniiniä, liusketta, kaoliinia, palloja, sapropelijätettä sisältävillä koostumuksilla on suhteellisen huonot fysikaaliset ja mekaaniset ominaisuudet, mutta ne ovat halvimpia ja niitä voidaan käyttää rakennustuotteiden valmistuksessa.

2.3 POLYVINYYLIKLORIDIN KIERRÄTYS

Prosessoinnin aikana polymeerit altistuvat korkeille lämpötiloille, leikkausjännityksille ja hapettumiselle, mikä muuttaa materiaalin rakennetta, sen teknisiä ja toiminnallisia ominaisuuksia. Materiaalin rakenteen muutokseen vaikuttavat ratkaisevasti lämpö- ja lämpöhapetusprosessit.

PVC on yksi vähiten stabiileista teollisista hiiliketjupolymeereistä. PVC:n hajoamisreaktio - dehydroklooraus alkaa jo yli 100 °C:n lämpötiloissa ja 160 °C:ssa reaktio etenee erittäin nopeasti. PVC:n termisen hapettumisen seurauksena tapahtuu aggregatiivisia ja hajoavia prosesseja - silloitus ja tuhoutuminen.

PVC:n tuhoutumiseen liittyy polymeerin alkuperäisen värin muutos kromoforiryhmien muodostumisen vuoksi ja fysikaalisten, mekaanisten, dielektristen ja muiden suorituskykyominaisuuksien merkittävä heikkeneminen. Silloitus johtaa lineaaristen makromolekyylien muuttumiseen haarautuneiksi ja lopulta silloitetuiksi kolmiulotteisiksi rakenteiksi; samalla polymeerin liukoisuus ja sen prosessoitavuus huononevat merkittävästi. Pehmitetyn PVC:n tapauksessa silloitus vähentää pehmittimen yhteensopivuutta polymeerin kanssa, lisää pehmittimen kulkeutumista ja heikentää peruuttamattomasti materiaalien suorituskykyominaisuuksia.

Käyttöolosuhteiden vaikutuksen ja toissijaisten polymeerimateriaalien käsittelytiheyden huomioon ottamisen lisäksi on tarpeen arvioida jätteiden ja tuoreiden raaka-aineiden järkevä suhde jalostukseen tarkoitetussa koostumuksessa.

Suulakepuristettaessa tuotteita sekaraaka-aineista on olemassa erilaisten sulaviskositeettien vuoksi hylkyjen riski, joten neitseellistä ja kierrätettyä PVC:tä ehdotetaan ekstrudoitavan eri koneilla, mutta jauhemaista PVC:tä voidaan lähes aina sekoittaa kierrätyspolymeeriin.

Tärkeä ominaisuus, joka määrittää perusmahdollisuuden PVC-jätteen kierrättämiseen (sallittu käsittelyaika, kierrätettävän materiaalin tai tuotteen käyttöikä) sekä stabilointiryhmän lisävahvistuksen tarpeen, on lämpöstabiilisuusaika.

2.3.1 PVC-jätteen käsittelymenetelmät

Homogeeninen teollisuusjäte pääsääntöisesti kierrätetään, ja tapauksissa, joissa vain ohuet materiaalikerrokset altistetaan syvälle vanhenemiselle.

Joissakin tapauksissa on suositeltavaa käyttää hiomatyökalua heikentyneen kerroksen poistamiseen ja myöhemmin materiaalin käsittelyyn tuotteiksi, jotka eivät ole ominaisuuksiltaan huonompia kuin alkuperäisistä materiaaleista saadut tuotteet.

Polymeerin erottamiseksi metallista (langat, kaapelit) käytetään pneumaattista menetelmää. Tyypillisesti eristettyä pehmitettyä PVC:tä voidaan käyttää pienjännitelankojen eristeenä tai ruiskupuristettuina tuotteina. Metallien ja mineraalien sulkeumien poistamiseen voidaan käyttää induktiomenetelmän käyttöön perustuvaa myllyteollisuuden kokemusta, magneettisten ominaisuuksien erotusmenetelmää. Alumiinifolion erottamiseen kestomuovista käytetään kuumennusta vedessä 95–100 °C:ssa.

Käyttökelvottomat etiketeillä varustetut astiat ehdotetaan upotettavaksi nestemäiseen typpeen tai happeen, jonka lämpötila on korkeintaan -50 °C, jotta etiketit tai liima muuttuvat hauraiksi, jolloin ne voidaan helposti murskata ja erottaa homogeeninen materiaali, kuten paperi. .

Energiaa säästävä menetelmä muovijätteen kuivakäsittelyyn puristimella. Menetelmää suositellaan keinonahkajätteen (IR) ja PVC-linoleumien käsittelyyn, ja se sisältää useita teknisiä toimenpiteitä: hionta, tekstiilikuitujen erottaminen, pehmitys, homogenointi, tiivistys ja rakeistus; lisäaineita voidaan myös lisätä. Vuorauksen kuidut erotetaan kolme kertaa - ensimmäisen veitsimurskaamisen jälkeen, tiivistyksen ja toissijaisen veitsimurskaamisen jälkeen. Saadaan ruiskuvalulla prosessoitava muottimassa, joka sisältää edelleen kuitukomponentteja, jotka eivät häiritse käsittelyä, mutta toimivat materiaalia vahvistavana täyteaineena.

2.3.2 PVC-muovijätteen kierrätysmenetelmät

Ruiskuvalu

Tärkeimmät täyttämättömään PVC:hen perustuvat jätelajit ovat hyytelöimätön plastisoli, teknologinen jäte ja vialliset tuotteet. Venäjän kevyen teollisuuden yrityksissä käytetään seuraavaa teknologiaa plastisolijätteen käsittelyyn ruiskuvalumenetelmin.

On todettu, että kierrätetyistä PVC-materiaaleista voidaan valmistaa laadukkaita tuotteita plastisoliteknologialla. Prosessi sisältää jätekalvojen ja -levyjen murskaamisen, PVC-pastan valmistamisen pehmittimessä, uuden tuotteen muovauksen valamalla.

Hyytelöimätön plastisoli kerättiin säiliöihin annostelijan, sekoittimen puhdistuksen aikana, gelatinoitiin, sitten sekoitettiin prosessijätteisiin ja viallisiin tuotteisiin teloilla, saadut levyt käsiteltiin pyörivillä hiomakoneilla. Näin saatu plastisolimuru käsiteltiin ruiskuvalulla. Plastisolimuru, jonka määrä on 10 ... 50 painoprosenttia. h voidaan käyttää koostumuksessa, jossa on kumia kumiyhdisteiden saamiseksi, ja tämä mahdollistaa pehmennysaineiden sulkemisen pois formulaatioista.

Jätteiden käsittelyyn ruiskuvalulla käytetään pääsääntöisesti tunkeutumistyyppisiä koneita, joissa on jatkuvasti pyörivä ruuvi, jonka suunnittelu varmistaa jätteiden spontaanin talteenoton ja homogenisoinnin.

Yksi lupaavista menetelmistä PVC-jätteen hyödyntämiseksi on monikomponenttivalu. Tällä käsittelymenetelmällä tuotteessa on ulko- ja sisäkerrokset eri materiaaleista. Ulompi kerros on pääsääntöisesti korkealaatuista kaupallista muovia, stabiloitua, värjättyä, hyvännäköistä. Sisäkerros on kierrätettyä polyvinyylikloridia. Kestomuovien käsittely tällä menetelmällä mahdollistaa niukkojen primaariraaka-aineiden huomattavan säästämisen vähentäen sen kulutusta yli kaksinkertaiseksi.

Ekstruusio

Tällä hetkellä yksi tehokkaimmista menetelmistä PVC-pohjaisten polymeerimateriaalien jätteiden käsittelyssä niiden hävittämistä varten on elastisen muodonmuutosdispersion menetelmä, joka perustuu moninkertaisen tuhoutumisen ilmiöön olosuhteissa, joissa yhdistetään altistuminen korkealle paineelle ja leikkausvoimalle. muodonmuutos korotetussa lämpötilassa.

Alustavasti karkeasti murskattujen materiaalien, joiden hiukkaskoko on 103 μm, elastinen deformaatiodispersio suoritetaan yksiruuviisessa pyörivässä dispergaattorissa. Käytetyt pehmitetyt monistetut kalvomateriaalit (polyesterikangaspohjainen linoleumi, paperipohjainen vaahto, puuvillakangaspohjainen keinonahka) jalostetaan hajautetuksi homogeeniseksi toissijaiseksi materiaaliksi, joka on PVC-muovien ja murskattu pohja, jonka todennäköisin hiukkaskoko 320…615 µm, pääosin epäsymmetrinen, korkea ominaispinta-ala (2,8…4,1 m2/g). Optimaaliset dispergointiolosuhteet, joissa eniten dispergoitunut tuote muodostuu, ovat lämpötila dispergointivyöhykkeillä 130 ... 150 ... 70 °C; kuormitusaste enintään 60%; ruuvin vähimmäisnopeus 35 rpm. PVC-materiaalien käsittelylämpötilan kohoaminen johtaa polymeerin hajoamisprosessien ei-toivottuun tehostumiseen, mikä ilmenee tuotteen tummumisena. Kuormitusasteen ja ruuvin pyörimisnopeuden lisääminen huonontaa materiaalin leviämistä.

Perusteettomien pehmitettyjen PVC-materiaalien (maatalouskalvo, eristekalvo, PVC-letkut) kierrätys elastisella muodonmuutosdispersiolla korkealaatuisen erittäin dispergoituneen sekundaarimateriaalin saamiseksi voidaan suorittaa ilman teknologisia vaikeuksia laajemmalla dispersiotapojen vaihtelulla. Muodostuu hienojakoisempi tuote, jonka hiukkaskoko on 240 - 335 mikronia ja joka on muodoltaan pääasiassa pallomainen.

Elastinen muodonmuutosisku jäykkien PVC-materiaalien (iskunkestävä materiaali kivennäisvesipullojen, PVC-vesiputkien jne.) dispergoinnin aikana on suoritettava korkeammissa lämpötiloissa (170 ... 180 ... minimiruuvin nopeus 35 rpm. Määritetyistä dispergointitavoista poikettaessa havaitaan teknologisia vaikeuksia ja tuloksena olevan toissijaisen tuotteen laadun heikkenemistä dispersion suhteen.

PVC-jätteiden käsittelyprosessissa, samanaikaisesti dispersion kanssa, on mahdollista suorittaa polymeerimateriaalin modifiointi lisäämällä 1 ... 3 painoprosenttia. h metallipitoisia lämmönstabilisaattoreita ja 10 ... 30 p. h pehmittimiä. Tämä johtaa lämpöstabiilisuusmarginaalin nousuun metallistearaatteja käytettäessä 15...50 min ja esteripehmittimien kanssa käsitellyn materiaalin sulavirtausnopeuden paranemiseen 20...35 % sekä parantumiseen. dispersioprosessin valmistettavuudessa.

Saaduilla sekundaarisilla PVC-materiaaleilla on korkean dispersion ja hiukkasten kehittyneen pinnan ansiosta pinta-aktiivisuutta. Tämä saatujen jauheiden ominaisuus määräsi ennalta niiden erittäin hyvän yhteensopivuuden muiden materiaalien kanssa, mikä mahdollistaa niiden käytön korvaamaan (45 paino-%) alkuperäisen raaka-aineen samojen tai uusien polymeerimateriaalien valmistuksessa.

Kaksiruuviekstruudereita voidaan käyttää myös PVC-jätteen käsittelyyn. Ne saavuttavat seoksen erinomaisen homogenisoinnin, ja pehmitysprosessi suoritetaan miedommissa olosuhteissa. Koska kaksoisruuviekstruuderit toimivat syrjäytysperiaatteella, on polymeerin viipymäaika niissä selkeästi määritelty pehmitinlämpötilassa ja sen pysyminen korkean lämpötilan alueella on suljettu pois. Tämä estää materiaalin ylikuumenemisen ja lämpöhajoamisen. Polymeerin tasainen kulkeminen sylinterin läpi tarjoaa hyvät olosuhteet kaasunpoistolle matalapainevyöhykkeellä, mikä mahdollistaa kosteuden, hajoamis- ja hapettumistuotteiden sekä muiden tavallisesti jätteen sisältämien haihtuvien aineiden poistamisen.

Polymeerikomposiittimateriaalien, mukaan lukien IR, kaapelieristysjätteet, paperipohjaiset termoplastiset pinnoitteet ja muut, käsittelyyn voidaan käyttää menetelmiä, jotka perustuvat ekstruusiovalmistelun ja puristusmuovauksen yhdistelmään. Tämän menetelmän toteuttamiseksi ehdotetaan yksikköä, joka koostuu kahdesta koneesta, joista kummankin ruiskutus on 10 kg. Erityisesti jätteeseen lisättyjen ei-polymeeristen materiaalien osuus voi olla jopa 25 % ja jopa kuparipitoisuus voi olla 10 %.

Seinäkerrokset muodostavan tuoreen kestomuovin ja sisäkerroksen muodostavan jätepolymeerin koekstruusiomenetelmää käytetään myös, jolloin voidaan saada kolmikerroksinen tuote (esimerkiksi kalvo). Toinen menetelmä - puhallusmuovaus on ehdotettu. Puhallusekstruusiolaitoksen kehitetyssä suunnittelussa sulategeneraattorina on ruuvikäyttöinen ekstruuderi puhalluskäytöllä. Neitseellisen ja kierrätetyn PVC:n seoksen puhallusmuovausta käytetään pullojen, astioiden ja muiden onttojen tuotteiden valmistukseen.

Kalanterointi

Esimerkki jätteiden kierrätyksestä kalanteroimalla on ns. Regal-prosessi, joka koostuu materiaalin kalanteroinnista ja levyjen ja levyjen hankinnasta, joita käytetään astioiden ja huonekalujen valmistukseen. Tällaisen menetelmän mukavuus eri koostumusten jätteiden käsittelyyn piilee sen säädön helppoudessa muuttamalla kalanterin telojen välistä rakoa hyvän leikkaus- ja dispersiovaikutuksen aikaansaamiseksi materiaaliin. Materiaalin hyvä pehmitys ja homogenisointi käsittelyn aikana varmistaa tuotteiden valmistuksen, joilla on riittävän korkeat lujuusominaisuudet. Menetelmä on taloudellisesti edullinen suhteellisen alhaisissa lämpötiloissa pehmitetyille kestomuoveille, pääasiassa pehmeälle PVC:lle.

IC- ja lenoleumijätteen valmistusta varten on kehitetty yksikkö, joka koostuu veitsimurskaimesta, sekoitusrummusta ja kolmirullaisista jauhatusteloista. Suuren kitkan, korkean puristuspaineen ja pyörivien pintojen välisen sekoittumisen seurauksena seoksen komponentit murskataan, pehmitetään ja homogenoidaan edelleen. Jo yhdellä ajolla koneen läpi materiaali saa melko hyvän laadun.

Painamalla

Yksi perinteisistä jätepolymeerimateriaalien käsittelymenetelmistä on puristus, erityisesti Regal-Converter-menetelmää voidaan kutsua yleisimmäksi. Kuljetinhihnalla tasapaksuinen jauhatusjäte syötetään uuniin ja sulatetaan. Tällä tavalla pehmitetty massa puristetaan sitten. Ehdotettu menetelmä käsittelee muoviseoksia, joiden vieraiden aineiden pitoisuus on yli 50 %.

Synteettisten mattojen ja infrapunajätteen kierrätykseen on olemassa jatkuva tapa kierrättää. Sen olemus on seuraava: jauhettu jäte syötetään sekoittimeen, johon lisätään 10% sideainetta, pigmenttejä, täyteaineita (vahvistusta varten). Levyt puristetaan tästä seoksesta kaksihihnapuristimessa. Levyjen paksuus on 8…50 mm ja tiheys noin 650 kg/m3. Levyn huokoisuuden ansiosta niillä on lämpöä ja ääntä eristäviä ominaisuuksia. Niitä käytetään koneenrakennuksessa ja autoteollisuudessa rakenneosina. Yksi- tai kaksipuoleisella laminoinnilla näitä levyjä voidaan käyttää huonekaluteollisuudessa. Yhdysvalloissa puristusprosessia käytetään raskaiden levyjen valmistukseen.

Käytetään myös toista teknologista menetelmää, joka perustuu muodon vaahdotukseen. Kehitetyt vaihtoehdot eroavat toisistaan ​​paisutteiden syöttötavoissa uusioraaka-aineissa ja lämmönsyötössä. Vaahdotusaineet voidaan syöttää sisäiseen sekoittimeen tai ekstruuderiin. Muotoiltu vaahdotusmenetelmä on kuitenkin tuottavampi, kun huokosten muodostusprosessi suoritetaan puristimessa.

Polymeerijätteen puristussintrausmenetelmän merkittävä haittapuoli on seoksen komponenttien heikko sekoittuminen, mikä johtaa tuloksena olevien materiaalien mekaanisten ominaisuuksien heikkenemiseen.

PVC-jätteen kierrätysongelmaa kehitetään tällä hetkellä intensiivisesti, mutta pääasiassa täyteaineen läsnäoloon liittyy monia vaikeuksia. Jotkut kehittäjät ovat valinneet polymeerin eristämisen komposiitista sen myöhempää käyttöä varten. Nämä tekniset vaihtoehdot ovat kuitenkin usein epätaloudellisia, aikaa vieviä ja soveltuvat kapealle materiaalivalikoimalle.

Tunnetut suoran lämpömuovauksen menetelmät joko vaativat suuria lisäkustannuksia (valmistelutoimenpiteet, primääripolymeerin, pehmittimien lisäys, erikoislaitteiden käyttö) tai eivät salli erittäin täytetyn jätteen, erityisesti PVC-muovien, käsittelyä.

2.4 POLYSTYREENIMUOVIEN JÄTTEIDEN HÄVITTÄMINEN

Polystyreenijätettä kertyy PS:stä ja sen kopolymeereistä valmistettujen vanhentuneiden tuotteiden muodossa (leipälaatikot, maljakot, syrnikit, erilaiset astiat, grillit, purkit, ripustimet, päällyslevyt, kaupallisten ja laboratoriolaitteiden osat jne.) yleiskäyttöisen PS:n, iskunkestävän PS:n (HIPS) ja sen kopolymeerien teollisen (teknologisen) jätteen muodossa.

Polystyreenimuovien kierrätys voi tapahtua seuraavilla tavoilla:

1. voimakkaasti saastuneen teollisuusjätteen hävittäminen;
2. HIPS- ja ABS-muovin teknologisen jätteen hyödyntäminen ruiskuvalulla, ekstruusiolla ja puristamalla;
3. kuluneiden tuotteiden hävittäminen;
4. paisutetun polystyreenin (EPS) kierrätys;
5. sekajätteen hävittäminen.

PS:n ja polystyreenimuovien valmistuksessa reaktorien, ekstruudereiden ja tuotantolinjojen puhdistuksen yhteydessä syntyy voimakkaasti saastunutta teollisuusjätettä erikokoisina ja -muotoisina kappaleina. Saastumisen, heterogeenisyyden ja huonon laadun vuoksi nämä jätteet tuhoutuvat pääasiassa polttamalla. Ne on mahdollista hyödyntää tuhoamalla käyttämällä syntyviä nestemäisiä tuotteita polttoaineena.

Mahdollisuus kiinnittää ionogeenisiä ryhmiä polystyreenin bentseenirenkaaseen mahdollistaa ioninvaihtimien saamisen sen perusteella. Polymeerin liukoisuus käsittelyn ja käytön aikana ei myöskään muutu. Siksi mekaanisesti vahvojen ioninvaihtimien saamiseksi on mahdollista käyttää teknologista jätettä ja kuluneita polystyreenituotteita, joiden molekyylipaino säädetään lämpöhäviöllä ioninvaihtimien synteesiolosuhteiden vaatimiin arvoihin (40 ... 50 tuhatta). Saatujen tuotteiden myöhempi kloorimetylointi johtaa veteen liukenevien yhdisteiden muodostumiseen, mikä osoittaa mahdollisuuden käyttää sekundäärisiä polystyreeniraaka-aineita liukoisten polyelektrolyyttien saamiseksi.

Teknologiset PS-jätteet (sekä ohjelmistot) eivät fyysisiltä, ​​mekaanisilta ja teknisiltä ominaisuuksiltaan eroa primaariraaka-aineista. Nämä jätteet ovat kierrätettäviä ja pääosin

käytetään niissä yrityksissä, joissa ne perustetaan. Niitä voidaan lisätä ensisijaiseen PS:ään tai käyttää itsenäisinä raaka-aineina eri tuotteiden valmistuksessa.

Polystyreenimuovien ruiskupuristuksen, suulakepuristuksen ja tyhjiömuovauksen käsittelyssä syntyy merkittävä määrä teknologista jätettä (jopa 50 %), jonka palauttaminen teknologisiin prosesseihin voi merkittävästi lisätä polymeerimateriaalien käytön tehokkuutta ja luoda jätteetöntä tuotantoa muovinjalostusteollisuudessa.

ABS-muoveja käytetään laajalti autoteollisuudessa suurten autonosien valmistukseen, saniteettilaitteiden, putkien, kulutustavaroiden jne. valmistukseen.

Styreenimuovien kulutuksen lisääntymisen yhteydessä kasvaa myös jätteen määrä, jonka käyttö on taloudellisesti ja ympäristön kannalta järkevää ottaen huomioon raaka-aineiden kallistuminen ja niiden resurssien väheneminen. Monissa tapauksissa kierrätysmateriaaleja voidaan käyttää korvaamaan neitseellisiä materiaaleja.

On todettu, että ABS-polymeerin toistuvan käsittelyn aikana siinä tapahtuu kaksi kilpailevaa prosessia: toisaalta makromolekyylien osittainen tuhoutuminen, toisaalta osittainen molekyylien välinen silloittuminen, jotka lisääntyvät prosessointisyklien määrän lisääntyessä. .

Valittaessa menetelmää suulakepuristetun ABS:n prosessoimiseksi todistettiin perustavanlaatuinen mahdollisuus valmistaa tuotteita suoraan puristamalla, suulakepuristamalla ja ruiskuvalulla.

Tehokas ABS-jätteen käsittelyn teknologinen vaihe on polymeerikuivaus, jonka avulla sen kosteuspitoisuus voidaan nostaa tasolle, joka ei ylitä 0,1 %. Tässä tapauksessa tällaisten ylimääräisestä kosteudesta johtuvien materiaalien vikojen muodostuminen hilseilevänä pinnana, hopeaisuus, tuotteiden paksuuden irtoaminen eliminoidaan; Esikuivaus parantaa materiaalin ominaisuuksia 20…40 %.

Suorapuristusmenetelmä osoittautuu kuitenkin tehottomaksi ja polymeerin ekstruusio on vaikeaa sen korkean viskositeetin vuoksi.

ABS-polymeerin teknologisten jätteiden käsittely ruiskuvalulla vaikuttaa lupaavalta. Tässä tapauksessa polymeerin juoksevuuden parantamiseksi on tarpeen ottaa käyttöön teknisiä lisäaineita. Polymeerin lisäaine helpottaa ABS-polymeerin prosessointia, koska se lisää makromolekyylien liikkuvuutta, polymeerin joustavuutta ja sen viskositeetin laskua.

Tällä menetelmällä saadut tuotteet eivät ole suorituskykyindikaattoreidensa suhteen huonompia kuin primaarisen polymeerin tuotteet, ja joskus jopa ylittävät ne.

Vialliset ja kuluneet tuotteet voidaan hävittää jauhamalla, minkä jälkeen muodostuu muru seoksena perusmateriaalien kanssa tai itsenäisenä raaka-aineena.

Paljon vaikeampi tilanne havaitaan kuluneiden PS-tuotteiden, mukaan lukien vaahtomuovien, kierrätyksen alalla. Ulkomailla niiden pääasialliset hävittämistavat ovat pyrolyysi, poltto, valo- tai biohajoaminen ja hautaaminen. Kulttuuri- ja yhteisötarkoituksiin sekä polymeeriteollisuuteen, rakennus-, lämpöeristemateriaaliin yms. tarkoitettuja poistettuja tuotteita voidaan kierrättää tuotteiksi. Tämä koskee pääasiassa tuotteita, jotka on valmistettu iskunkestävästä PS:stä.

Lohko PS on yhdistettävä iskunkestävään PS:ään (suhde 70:30), modifioitava muilla tavoilla tai kierrätettävä sen kopolymeerin kanssa akryylinitriilin, metyylimetakrylaatin (MS) tai terpolymeerien kanssa MS:n ja akryylinitriilin (MSN) kanssa ennen uudelleenkäsittelyä. MC- ja MCH-kopolymeerit erottuvat suuremmasta ilmakehän ikääntymisenkestävyydestä (verrattuna iskunkestäviin koostumuksiin), mikä on erittäin tärkeää myöhemmässä käsittelyssä. Toissijainen PS voidaan lisätä PE: hen.

Jätepolystyreenikalvojen muuttamiseksi toissijaisiksi polymeeriraaka-aineiksi ne agglomeroidaan pyörivissä agglomeraattoreissa. PS:n alhainen iskulujuus johtaa nopeaan hiontaan (verrattuna muihin kestomuoveihin). PS:n korkea tarttuvuus johtaa kuitenkin ensinnäkin materiaalihiukkasten tarttumiseen yhteen ja suurten aggregaattien muodostumiseen ennen kuin (80 °C) materiaalista tulee muovia (130 °C), ja toiseksi materiaalin tarttumiseen käsittelylaitteet. Tämä tekee PS:stä paljon vaikeampaa agglomeroida kuin PE:tä, PP:tä ja PVC:tä.

Jäte-PPS voidaan liuottaa styreeniin ja sitten polymeroida seokseen, joka sisältää murskattua kumia ja muita lisäaineita. Tällä tavalla saaduille kopolymeereille on tunnusomaista riittävän korkea iskulujuus.

Kierrätysteollisuus kohtaa tällä hetkellä sekajätteen kierrätyksen haasteen. Sekajätteen käsittelytekniikka sisältää lajittelun, jauhamisen, pesun, kuivauksen ja homogenisoinnin. Sekajätteestä saadulla kierrätetyllä PS:llä on korkeat fysikaaliset ja mekaaniset ominaisuudet, sitä voidaan lisätä asfalttiin ja bitumiin sulassa tilassa. Samalla niiden kustannukset pienenevät ja lujuusominaisuudet kasvavat noin 20%.

Kierrätettyjen polystyreeniraaka-aineiden laadun parantamiseksi sitä modifioidaan. Tätä varten on tarpeen tutkia sen ominaisuuksia lämpövanhenemis- ja käyttöprosessissa. PS-muovien ikääntymisellä on omat erityispiirteensä, mikä näkyy selvästi erityisesti iskunkestävissä materiaaleissa, jotka PS:n lisäksi sisältävät kumia.

PS-materiaalien lämpökäsittelyssä (100–200 °C) sen hapettuminen etenee muodostamalla hydroperoksidiryhmiä, joiden pitoisuus kasvaa nopeasti hapettumisen alkuvaiheessa, minkä jälkeen muodostuu karbonyyli- ja hydroksyyliryhmiä.

Hydroperoksidiryhmät käynnistävät valohapetusprosesseja, jotka tapahtuvat PS:stä valmistettujen tuotteiden käytön aikana auringon säteilyn vaikutuksesta. Valohajoamisen käynnistävät myös kumin sisältämät tyydyttymättömät ryhmät. Hydroperoksidin ja tyydyttymättömien ryhmien yhteisvaikutuksen hapettumisen varhaisissa vaiheissa ja karbonyyliryhmien yhteisvaikutuksena myöhemmissä vaiheissa on PS-tuotteiden pienempi vastustuskyky fotooksidatiiviselle hajoamiselle verrattuna PO:iin. Tyydyttymättömien sidosten läsnäolo HIPS:n kumikomponentissa sen kuumennuksen aikana johtaa hajoamisprosessin automaattiseen kiihtymiseen.

Kumilla modifioidun PS:n valovanhenemisen aikana ketjun katkeaminen ylittää silloitusten muodostumisen, erityisesti korkealla kaksoissidospitoisuudella, millä on merkittävä vaikutus polymeerin morfologiaan, sen fysikaalis-mekaanisiin ja reologisiin ominaisuuksiin.

Kaikki nämä tekijät on otettava huomioon kierrätettäessä PS- ja HIPS-tuotteita.

2.5 POLYAMIDEJÄTTEIDEN KIERRÄTYS

Merkittävä paikka kiinteistä polymeerijätteistä on polyamidijätteillä, joita muodostuu pääasiassa kuitujen (nailonin ja anidin) valmistuksessa ja jalostuksessa tuotteiksi sekä vanhentuneisiin tuotteisiin. Jätteen määrä kuidun tuotannossa ja jalostuksessa on 15 % (josta tuotannossa - 11 ... 13 %). Koska PA on kallis materiaali, jolla on useita arvokkaita kemiallisia ja fysikaalis-mekaanisia ominaisuuksia, sen jätteen järkevä käyttö on erityisen tärkeää.

Toissijaisten PA-tyyppien monimuotoisuus vaatii erityisten käsittelymenetelmien luomista ja samalla avaa laajat mahdollisuudet niiden valinnalle.

PA-6.6 jätteillä on vakaat indikaattorit, mikä on edellytys universaalien käsittelymenetelmien luomiselle. Useat jätteet (kuminauha, koristeet, kuluneet sukat) sisältävät ei-polyamidikomponentteja ja vaativat erityistä käsittelyä. Kuluneet tuotteet ovat saastuneet, ja pilaantumisen määrä ja koostumus määräytyvät tuotteiden käyttöolosuhteiden, keräyksen, varastoinnin ja kuljetuksen järjestämisen mukaan.

PA-jätteen käsittelyn ja käytön pääalueita voidaan kutsua jauhamiseksi, lämpömuovaukseksi sulatuksesta, depolymeroinnista, uudelleensaostuksesta liuoksesta, erilaisiin modifiointimenetelmiin ja tekstiilien käsittelyyn kuiturakenteisten materiaalien saamiseksi. Tiettyjen jätteiden käytön mahdollisuus, tarkoituksenmukaisuus ja tehokkuus määräytyvät ennen kaikkea niiden fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien perusteella.

Suuri merkitys on jätteen molekyylipainolla, joka vaikuttaa kierrätettyjen materiaalien ja tuotteiden lujuuteen sekä kierrätetyn PA:n teknisiin ominaisuuksiin. Pienmolekyylipainoisten yhdisteiden pitoisuudella PA-6:ssa on merkittävä vaikutus lujuuteen, lämpöstabiilisuuteen ja käsittelyolosuhteisiin. Termisesti stabiilin prosessointiolosuhteissa on PA-6.6.

Käsittelymenetelmien ja -tapojen sekä jätteen käyttöohjeiden valinnassa on tärkeää tutkia sekundaarisen PA:n lämpökäyttäytymistä. Tässä tapauksessa materiaalin rakenteellisilla ja kemiallisilla ominaisuuksilla ja sen esihistorialla voi olla merkittävä rooli.

2.5.1 PA-jätteenkäsittelymenetelmät

Nykyiset PA-jätteen käsittelymenetelmät voidaan luokitella kahteen pääryhmään: mekaaniset, jotka eivät liity kemiallisiin muutoksiin, ja fysikaalis-kemialliset. Mekaanisia menetelmiä ovat hionta ja erilaiset tekstiiliteollisuudessa käytetyt tekniikat ja menetelmät kuiturakenteisten tuotteiden saamiseksi.

Harkot, huonolaatuiset nauhat, valujätteet, osittain vedetyt ja vetämättömät kuidut voidaan käsitellä mekaanisesti.

Jauhaminen ei ole vain useimpiin teknologisiin prosesseihin liittyvä toimenpide, vaan myös itsenäinen jätteenkäsittelymenetelmä. Hiomalla voit saada jauhemaisia ​​materiaaleja ja lastuja ruiskuvalua varten harkoista, nauhoista, harjaksista. Tyypillistä on, että jauhamisen aikana raaka-aineen fysikaalis-kemialliset ominaisuudet eivät käytännössä muutu. Jauhettujen tuotteiden saamiseksi käytetään erityisesti kryogeenisiä jauhatusprosesseja.

Jätekuituja ja -harjaksia käytetään siimien, pesulappujen, käsilaukkujen jne. valmistukseen, mutta tämä vaatii huomattavaa käsityötä.

Jätteenkäsittelyn mekaanisista menetelmistä lupaavimpia ja laajimmin käytettyjä ovat kuitukangasmateriaalien, lattianpäällysteiden ja niittokankaiden valmistus. Erityisen arvokkaita näihin tarkoituksiin ovat jätepolyamidikuidut, joita on helppo käsitellä ja värjätä.

PA-jätteen fysikaalis-kemialliset käsittelymenetelmät voidaan luokitella seuraavasti:

1. jätteiden depolymerointi kuitujen ja oligomeerien tuotantoon soveltuvien monomeerien saamiseksi ja niiden myöhempää käyttöä liimojen, lakkojen ja muiden tuotteiden valmistuksessa;
2. jätteen uudelleensulatus granulaatin, agglomeraatin ja tuotteiden saamiseksi ekstruusiolla ja ruiskuvalulla;
3. uudelleensaostus liuoksista jauheiden saamiseksi pinnoitusta varten;
4. komposiittimateriaalien saaminen;
5. kemiallinen muuntaminen uusien ominaisuuksien omaavien materiaalien valmistukseen (lakkojen, liimojen jne. saaminen).

Depolymerointia käytetään laajalti teollisuudessa korkealaatuisten monomeerien saamiseksi saastumattomasta prosessijätteestä.

Depolymerointi suoritetaan katalyyttien läsnä ollessa, jotka voivat olla neutraaleja, emäksisiä tai happamia yhdisteitä.

PA-jätteiden toistuva sulatusmenetelmä, joka suoritetaan pääasiassa pystysuorissa laitteissa 2–3 tunnin ajan ja suulakepuristuslaitoksissa, on yleistynyt maassamme ja ulkomailla. Pitkäaikaisella lämpöaltistuksella PA-6-liuoksen ominaisviskositeetti rikkihapossa laskee 0,4 ... 0,7 % ja pienen molekyylipainon yhdisteiden pitoisuus kasvaa 1,5:stä 5-6 %:iin. Tulistetun höyryn sulatus, kostutus ja tyhjössä sulattaminen parantavat regeneroidun polymeerin ominaisuuksia, mutta eivät ratkaise ongelmaa riittävän korkean molekyylipainon tuotteiden saamiseksi.

Suulakepuristusprosessissa PA hapettuu paljon vähemmän kuin pitkäaikaisen sulatuksen aikana, mikä edistää materiaalin korkeiden fysikaalisten ja mekaanisten ominaisuuksien säilymistä. Raaka-aineen kosteuspitoisuuden lisääminen (hapetusasteen vähentämiseksi) johtaa PA:n jonkinasteiseen tuhoutumiseen.

Jauheiden saaminen PA-jätteestä uudelleensaostamalla liuoksista on menetelmä polymeerien puhdistamiseksi, jolloin ne saadaan sopivassa muodossa jatkokäsittelyä varten. Jauheita voidaan käyttää esimerkiksi astioiden puhdistukseen, kosmetiikan osana jne.

Laajalti käytetty menetelmä PA:iden mekaanisten ominaisuuksien säätelyyn on niiden täyttäminen kuituaineilla (lasikuitu, asbestikuitu jne.).

Esimerkki PA-jätteen erittäin tehokkaasta käytöstä on siihen perustuvan ATM-2-materiaalin luominen, jolla on korkea lujuus, kulutuskestävyys ja mittapysyvyys.

Lupaava suunta kierrätetystä PCA:sta valmistettujen tuotteiden fysikaalisten, mekaanisten ja toiminnallisten ominaisuuksien parantamiseen on muovattujen osien fyysinen muuntaminen tilavuuspintakäsittelyllä. Kaoliinilla täytettyjen ja liuskepehmentimellä pehmitettyjen näytteiden tilavuuspintakäsittely kuumennetussa glyserolissa lisää iskulujuutta 18 %, murtojännitystä taivutuksessa 42,5 %, mikä selittyy enemmän täydellinen materiaalin rakenne ja jäännösjännitysten poisto.

2.5.2 PA-jätteen kierrätysprosessit

Pääprosessit, joita käytetään kierrätettyjen polymeeriraaka-aineiden talteenottoon PA-jätteestä ovat:

1. PA:n regenerointi suulakepuristamalla kuluneita nailonverkkomateriaaleja ja teknologista jätettä, jotta saadaan rakeisia tuotteita, jotka soveltuvat prosessoitaviksi tuotteiksi ruiskuvalulla;
2. PA:n regenerointi kuluneista tuotteista ja kuituisia epäpuhtauksia (ei polyamideja) sisältävistä nailonteknologisista jätteistä liuottamalla, suodattamalla liuos ja sen jälkeen saostamalla PA jauhetuotteen muodossa.

Kuluneiden tuotteiden käsittelyn tekniset prosessit eroavat teknologisen jätteen käsittelystä alustavan valmisteluvaiheen läsnäololla, mukaan lukien raaka-aineiden purkaminen, niiden pesu, pesu, puristaminen ja toissijaisten raaka-aineiden kuivaus. Valmiiksi valmistetut kuluneet tuotteet ja teknologiset jätteet lähetetään jauhamiseen, minkä jälkeen ne lähetetään ekstruuderiin rakeistamista varten.

Toissijaisia ​​kuitupolyamidiraaka-aineita, jotka sisältävät ei-polyamidimateriaaleja, käsitellään reaktorissa huoneenlämpötilassa kloorivetyhapon vesiliuoksella, suodatetaan ei-polyamidisulkeutumien poistamiseksi. Jauhemainen polyamidi saostetaan metanolin vesiliuoksella. Saostunut tuote murskataan ja saatu jauhe dispergoidaan.

Tällä hetkellä maassamme nailonkuidun tuotannossa syntyvää teknologista jätettä käytetään melko tehokkaasti kuitukangasmateriaalien, lattianpäällysteiden ja rakeiden valmistukseen valua ja suulakepuristamista varten. Suurin syy kompakteista lähteistä peräisin olevien epäonnistuneiden PA-tuotteiden riittämättömään käyttöön on niiden ensikäsittelyyn ja prosessoimiseen tarvittavien erittäin tehokkaiden laitteiden puute.

Prosessien kehittäminen ja teollinen toteuttaminen nailonkuidusta kuluneiden tuotteiden (sukkahousut, verkkomateriaalit jne.) prosessoimiseksi toissijaisiksi materiaaleiksi mahdollistaa huomattavan määrän raaka-aineita säästämisen ja ohjaamisen tehokkaimmille käyttöalueille.

2.6 POLYETEENITEREFTALAATTIJÄTTEIDEN KIERRÄTYS

Lavsaanikuitujen ja kuluneiden PET-tuotteiden kierrätys on samanlaista kuin polyamidijätteen kierrätys, joten tässä osiossa tarkastellaan PET-pullojen kierrätystä.

Yli 10 vuoden ajan Venäjällä PET-pakkauksissa olevien juomien massakulutuksen aikana joidenkin arvioiden mukaan yli 2 miljoonaa tonnia käytettyjä muovipakkauksia, jotka ovat arvokkaita kemiallisia raaka-aineita, on kertynyt kaatopaikoille.

Pulloaihioiden tuotannon räjähdysmäinen kasvu, öljyn ja vastaavasti primääri-PET:n maailmanmarkkinahintojen nousu vaikutti käytettyjen PET-pullojen jalostusmarkkinoiden aktiiviseen muodostumiseen Venäjällä vuonna 2000.

Käytettyjen pullojen kierrätykseen on useita tapoja. Yksi mielenkiintoisista menetelmistä on kierrätetyn PET:n syväkemiallinen prosessointi, jossa tuotetaan dimetyylitereftalaattia metanolyysiprosessissa tai tereftaalihapon ja etyleeniglykolin tuotantoa useissa hydrolyyttisissä prosesseissa. Tällaisilla käsittelymenetelmillä on kuitenkin merkittävä haittapuoli - depolymerointiprosessin korkeat kustannukset. Siksi nykyisin käytetään useammin varsin hyvin tunnettuja ja laajalle levinneitä mekaanikemiallisia prosessointimenetelmiä, joiden aikana lopputuotteet muodostuvat polymeerisulasta. Kierrätetystä pullotetusta polyeteenitereftalaatista valmistettuja tuotteita on kehitetty merkittävä valikoima. Pääasiallinen laajamittainen tuotanto on lavsaanikuitujen (pääasiassa katkotuote) tuotanto, synteettisten talvehtimien ja kuitukangasmateriaalien valmistus. Suuren markkinasegmentin hallitsee arkkien ekstruusio lämpömuovausta varten ekstruudereilla, joissa on levypäät, ja lopuksi lupaavimpana käsittelymenetelmänä on yleisesti tunnustettu elintarvikekosketukseen soveltuvien rakeiden valmistus, ts. materiaalin hankkiminen esimuottien uudelleenvalua varten.

Pullovälituotetta voidaan käyttää teknisiin tarkoituksiin: tuotteiksi prosessointiprosessissa neitseelliseen materiaaliin voidaan lisätä kierrätettyä PET:tä; seostus - kierrätetty PET voidaan sulattaa muihin muoveihin (esim. polykarbonaatti, WPE) ja täyttää kuiduilla teknisten osien valmistamiseksi; väriaineiden (supertiivisteiden) saaminen värillisten muovituotteiden tuotantoa varten.

Myös puhdistettuja PET-hiutaleita voidaan käyttää suoraan monenlaisten tuotteiden valmistukseen: tekstiilikuituja; täyte ja katkokuidut - synteettinen talvehtimisaine (eristys talvitakkeille, makuupusseille jne.); kattomateriaalit; kalvot ja levyt (maalatut, metalloidut); pakkaukset (muna- ja hedelmälaatikot, lelujen pakkaukset, urheilutarvikkeet jne.); valetut rakennetuotteet autoteollisuudelle; valaistuksen ja kodinkoneiden osat jne.

Joka tapauksessa depolymeroinnin tai tuotteiksi jalostuksen raaka-aine ei ole pullojätettä, joka voisi olla jonkin aikaa kaatopaikalla ja jotka ovat muodottomia, voimakkaasti saastuneita esineitä, vaan puhtaita PET-hiutaleita.

Harkitse pullojen kierrätysprosessia puhtaiksi muovihiutaleiksi.

Mikäli mahdollista, pullot tulee kerätä jo lajiteltuina, ilman sekoittumista muihin muoveihin ja epäpuhtauksiin. Optimaalinen kierrätyskohde on värittömien PET-pullojen puristettu paali (värilliset pullot tulee lajitella ja kierrättää erikseen). Pullot tulee säilyttää kuivassa paikassa. Muovipussit, joissa on PET-pulloja irtotavarana, tyhjennetään lastaussuppiloon. Seuraavaksi pullot menevät suppilon syöttölaitteeseen. Paalinsyöttölaitetta käytetään sekä yhtenäisellä syöttöjärjestelmällä varustettuna varastosäiliönä että paalin katkaisijana. Suppilon pohjalla oleva kuljetin kuljettaa paalin kolmeen pyörivään kairaan, jotka jakavat agglomeraatit yksittäisiksi pulloiksi ja syöttävät ne poistokuljettimelle. Tässä on tarpeen erottaa värillisestä ja värittömästä PET:stä valmistetut pullot sekä poistaa vieraat esineet, kuten kumi, lasi, paperi, metalli ja muun tyyppiset muovit.

Hydraulisella työntimellä varustetussa yksiroottorisessa murskaimessa PET-pullot murskataan, jolloin muodostuu suuria, jopa 40 mm:n kokoisia fraktioita.

Murskattu materiaali kulkee pystysuoran ilmaluokittimen läpi. Raskaat hiukkaset (PET) putoavat ilmavirtausta vastaan ​​tärisevälle erotinseulalle. Kevyet hiukkaset (etiketit, kalvot, pöly jne.) puhalletaan ilmavirran vaikutuksesta ja kerätään erityiseen pölynkerääjään syklonin alle. Erottimen värähtelevällä seulalla hiukkaset erotetaan kahteen fraktioon: suuret PET-hiukkaset "virtaavat" seulan läpi ja pienet hiukkaset (pääasiassa raskaat epäpuhtauksien fraktiot) kulkevat seulan sisällä ja kerätään erottimen alle oleviin astioihin.

Vaahdotussäiliötä käytetään materiaalien erottamiseen, joiden suhteellinen tiheys on erilainen. PET-hiukkaset putoavat kaltevalle pohjalle ja kaira purkaa PET:tä jatkuvasti vedenerotusseulalle.

Seula toimii sekä PET:n kanssa pumpatun veden erottamiseen vaahdottimesta että epäpuhtauksien hienojakeiden erottamiseen.

Esimurskattu materiaali pestään tehokkaasti kaltevassa kaksivaiheisessa pyörivässä rummussa, jossa on rei'itetyt seinämät.

Hiutaleiden kuivaus tapahtuu rei'itetystä levystä valmistetussa pyörivässä rummussa. Materiaali pyörii kuumassa ilmavirrassa. Ilma lämmitetään sähkölämmittimillä.

Seuraavaksi hiutaleet menevät toiseen murskaimeen. Tässä vaiheessa suuret PET-hiukkaset jauhetaan hiutaleiksi, jotka ovat kooltaan noin 10 mm. On huomattava, että käsittelyn ideana on, että materiaalia ei murskata myyntikelpoisen tuotteen hiutaleiksi ensimmäisessä jauhamisvaiheessa. Tämä prosessi välttää materiaalihäviöt järjestelmässä, saavuttaa optimaalisen etiketin erottelun, parantaa puhdistustehoa ja vähentää veitsen kulumista toisessa murskaimessa, koska lasi, hiekka ja muut hankaavat materiaalit poistetaan ennen toissijaista jauhatusvaihetta.

Lopullinen prosessi on samanlainen kuin ensisijainen ilman luokitusprosessi. Tarrajäämät ja PET-pöly poistetaan ilmavirran mukana. Lopputuote - puhtaat PET-hiutaleet - kaadetaan tynnyreihin.

Siten on mahdollista ratkaista vakava kierrätysmuovipakkausten kierrätysongelma tuotteen vastaanottamisella.

Lupaava tapa kierrättää PET:tä on pullojen valmistaminen pulloista.

Klassisen kierrätysprosessin päävaiheet "pullosta pulloon" -järjestelmän toteuttamiseksi ovat: uusioraaka-aineiden keräys ja lajittelu; toissijaisten raaka-aineiden pakkaus; hionta ja pesu; murskatun kiven erottaminen; ekstruusio rakeiden saamiseksi; rakeiden käsittely ruuvilaitteessa tuotteen viskositeetin lisäämiseksi ja tuotteen steriloinnin varmistamiseksi suorassa kosketuksessa elintarvikkeiden kanssa. Mutta tämän prosessin toteuttaminen vaatii vakavia pääomasijoituksia, koska tätä prosessia on mahdotonta suorittaa vakiolaitteilla.

2.7 POLTTO

On suositeltavaa polttaa vain tietyntyyppisiä ominaisuuksiaan menettäneitä muoveja lämpöenergian saamiseksi. Esimerkiksi Wolvergemtonissa (Iso-Britannia) lämpövoimala ei toimi ensimmäistä kertaa maailmassa kaasulla tai polttoöljyllä, vaan vanhoilla autonrenkailla. Ison-Britannian ei-fossiilisten polttoaineiden kierrätysvirasto auttoi toteuttamaan tämän ainutlaatuisen projektin, joka toimittaa sähköä 25 000 asuinrakennukseen.

Tiettyjen polymeerityyppien palamiseen liittyy myrkyllisten kaasujen muodostumista : kloorivetyä, typen oksideja, ammoniakkia, syanidiyhdisteitä jne., mikä tekee tarpeelliseksi ryhtyä toimenpiteisiin ilmakehän ilman suojelemiseksi. Lisäksi tämän prosessin taloudellinen hyötysuhde on alhaisin muihin muovijätteen kierrätysprosesseihin verrattuna. Siitä huolimatta palamisen organisoinnin suhteellinen yksinkertaisuus määrää sen melko laajan käytön käytännössä.

2.8 RTI-JÄTTEIDEN KIERRÄTYS

Viimeisimpien tilastojen mukaan Länsi-Euroopassa valmistetaan vuosittain noin 2 miljoonaa tonnia käytettyjä renkaita, Venäjällä noin miljoona tonnia renkaita ja saman verran vanhaa kumia tuotetaan teknisillä kumituotteilla (RTI). Rengas- ja kumitavaratehtaissa syntyy paljon jätettä, josta suuri osa jää hyödyntämättä, kuten esimerkiksi rengastehtaiden käytetyt butyylikalvot, eteenipropeenijätteet jne.

Suuresta vanhan kumimäärästä johtuen poltto on edelleen hallitsevassa asemassa kierrätyksessä, kun taas materiaalien kierrätyksen osuus on edelleen pieni, huolimatta tämän kierrätyksen merkityksestä ympäristön parantamisen ja raaka-aineiden säästämisen kannalta. Materiaalien kierrätystä ei ole käytetty laajalti suuren energiankulutuksen ja hienojen kumijauheiden ja kierrätysmateriaalien korkeiden hankintakustannusten vuoksi.

Ilman valtion taloudellista sääntelyä renkaiden kierrätys on edelleen kannattamatonta. Venäjän federaatiolla ei ole järjestelmää käytettyjen renkaiden ja kumituotteiden keräämiseksi, sijoittamiseksi ja kierrättämiseksi. Menetelmiä oikeudelliseen ja taloudelliseen sääntelyyn ja tämän ongelman ratkaisemisen edistämiseen ei ole kehitetty. Pääosin kuluneet renkaat kerääntyvät pysäköintialueille tai viedään metsiin ja louhoksille. Tällä hetkellä vuosittain tuotetut merkittävät määrät käytettyjä renkaita ovat suuri ympäristöongelma maan kaikilla alueilla.

Kuten käytäntö osoittaa, tätä ongelmaa on erittäin vaikea ratkaista alueellisella tasolla. Venäjällä tulisi kehittää ja toteuttaa liittovaltion ohjelma renkaiden ja kumituotteiden hävittämiseksi. Ohjelmassa olisi määriteltävä oikeudelliset ja taloudelliset mekanismit, joilla varmistetaan kuluneiden renkaiden liikkuminen ehdotetun järjestelmän mukaisesti.

Taloudellisena mekanismina renkaiden kierrätysjärjestelmän toiminnalle maassamme keskustellaan kahdesta perustavanlaatuisesta lähestymistavasta:

1. renkaiden kierrätyksestä maksaa suoraan niiden omistaja – "saastuttaja maksaa";
2. renkaiden valmistaja tai maahantuoja maksaa renkaiden kierrätyksen - "valmistaja maksaa".

"Saastuttaja maksaa" -periaate on osittain toteutettu sellaisilla alueilla kuin Tatarstan, Moskova, Pietari jne. Kun realistisesti arvioimme kansalaistemme ympäristön ja taloudellisen nihilismin tasoa, voidaan harkita saastuttaja maksaa -periaatteen onnistunutta käyttöä. lupaamaton.

Maamme kannalta parasta olisi "tuottaja maksaa" -periaatteen käyttöönotto. Tämä periaate toimii menestyksekkäästi Skandinavian maissa. Esimerkiksi sen käyttö Suomessa mahdollistaa yli 90 % renkaiden kierrätyksen.

2.8.1 Kuluneiden renkaiden ja sisärenkaiden murskaus

Alkuvaihe regeneraatin saamiseksi olemassa olevilla teollisilla menetelmillä kuluneista kumituotteista (renkaat, kammiot jne.) on niiden jauhaminen.

Rengaskumin hiomiseen liittyy jonkin verran kumin vulkanointiverkoston tuhoutumista, jonka arvo tasapainoturpoamisasteen muutoksesta ceteris paribus on arvioitu sitä suurempi, mitä pienempi on syntyvän kumimurun hiukkaskoko. Kumin kloroformiuute muuttuu tässä tapauksessa hyvin vähän. Samaan aikaan tapahtuu myös hiilirakenteiden tuhoutumista. Aktiivista hiilimustaa sisältävien kumien murskaantumiseen liittyy jonkin verran ketjurakenteiden tuhoutumista hiili-hiilisidoksia pitkin; matala-aktiivisen (termisen) hiilimustan tapauksessa hiilihiukkasten välisten kontaktien määrä kasvaa jonkin verran. Yleensä murskauksen aikana tapahtuvien kumien vulkanointiverkoston ja hiilirakenteiden muutosten tulisi, kuten minkä tahansa mekanokemiallisen prosessin tapauksessa, riippua polymeerin tyypistä, kumin sisältämän täyteaineen laadusta ja määrästä sekä ristisidosten luonteesta. ja vulkanointiverkoston tiheys, prosessin lämpötila ja myös jauhatusaste, kumi ja käytetyn laitteiston tyyppi. Tuloksena olevan kumimurun hiukkaskoko määräytyy kumin devulkanointimenetelmän, murskatun kumin tyypin ja lopputuotteen - regeneroidun tuotteen - laatuvaatimusten perusteella.

Mitä pienempi murun partikkelikoko on, sitä nopeammin ja tasaisemmin hajoava materiaali, riittämättömästi devulkanisoituneiden kumihiukkasten ("rouheiden") pitoisuus devulkanisaatissa vähenee ja tuloksena saadaan tasalaatuisempi regeneraattilaatu, mikä vähentää. jalostusjätteen määrä ja jalostuslaitteiden tuottavuuden lisääminen. Kuitenkin kun murukumihiukkasten koko pienenee, sen tuotantokustannukset nousevat.

Tässä suhteessa, tällä hetkellä olemassa olevilla menetelmillä kumimurun valmistamiseksi, renkaan kumimurun, jonka hiukkaskoko on 0,5 mm tai pienempi, käyttö regeneroidun kumin saamiseksi ei yleensä ole taloudellisesti kannattavaa. Koska kuluneet renkaat sisältävät kumin ohella muita materiaaleja - tekstiilejä ja metallia, renkaita murskattaessa nämä materiaalit puhdistetaan samanaikaisesti kumista. Jos metallin esiintyminen kumin murussa ei ole hyväksyttävää, sen mahdollinen tekstiilijäämien pitoisuus riippuu kumin myöhemmästä devulkanointimenetelmästä ja tekstiilin tyypistä.

Teloja (Venäjän federaatiossa, Puolassa, Englannissa, USA:ssa) ja kiekkomyllyjä (Saksassa, Unkarissa, Tšekin tasavallassa) käytetään yleisimmin kuluneiden kumituotteiden murskaamiseen. He käyttävät myös isku- (vasara) murskaimia, pyöriviä hiomakoneita, esimerkiksi Novorotor-asennuksia. Kumi murskataan myös suulakepuristusmenetelmällä, joka perustuu kumin tuhoamiseen monipuolisen puristus- ja leikkausolosuhteissa.

Ehdotetaan laitteistoa, jossa hiottava materiaali kulkee roottorin ja kotelon seinämän välissä. Hionnan vaikutusta tehostetaan muuttamalla roottorin ja kotelon seinämän välisen raon kokoa ja muotoa roottorin pyörimisen aikana. Useiden olemassa olevien kuluneiden renkaiden murskausmenetelmien vertailu osoitti, että laitteiston tuottavuuden, energian ja prosessin työvoimaintensiteetin osalta telojen käyttöön perustuvalla järjestelmällä on parhaat indikaattorit kuin levymyllyjen tai pyörivien jyrsimien käytössä. kone.

Kotimaisissa kierrätystehtaissa käytössä oleva kuluneiden renkaiden hiontatekniikka mahdollistaa kumimurskan saamisen renkaista tekstiilinauhalla.

Otteita opetusohjelmasta

"Polymeerimateriaalien käyttö ja kierrätys"

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

Polymeerien kierrätyksestä Venäjällä on tulossa yhä lupaavampaa. Jätteiden erilliskeräyshankkeiden määrä on kasvussa, ja tällaisilla materiaaleilla valmistettuja tuotteita käytetään laajasti eri teollisuudenaloilla. Markkinoiden kehitystä haittaavat kuitenkin edelleen monet tekijät.

Moskovassa pidettiin 16. helmikuuta neljäs kansainvälinen konferenssi "Polymer Recycling 2018". Yhteistyökumppaneita ovat Viscotec ja KRONES, yleinen mediakumppani Polymer Materials -lehti. Tapahtumaa tukivat INTRATOOL, EREMA ja PETplanet.

INVENTRA:n pääjohtaja Rafael Grigoryan toivotti osallistujat tervetulleeksi, että tulevaisuudessa alueellisista toimijoista voi tulla polymeerien kierrätyksen suurimpia toimijoita. Heidän pääasiallinen tulonlähde nykyään on väestön maksama jätehuoltomaksu, mutta saapuvien varojen määrä ei välttämättä riitä tuottamaan voittoa. Tältä osin alueelliset toimijat, joilla on laaja resurssipohja, ovat kiinnostuneita lajittelemaan, käsittelemään ja valmistamaan tavaroita kierrätysmateriaaleista parhaan hyödyn saamiseksi.

Keskustelu segmentin tilanteesta alkoi Puhdas kaupunki -konsernin hallituksen puheenjohtajan Polina Vergunin puheella, joka kertoi, että jätehuollon alue Venäjällä on seuraava: 5 % menee jalostettaviksi, 10 % menee ympäristövaatimukset täyttäville kaatopaikoille ja 85 % päätyy laitoksille, jotka eivät tarjoa ympäristöturvallisuutta.

Alan suurimmista ongelmista Vergun nosti esiin jätteiden sijoittamisen luvattomille kaatopaikoille ja jätehuoltotilojen puutteen. Ja suurimmat ongelmat kierrätyssegmentissä ovat lajittelu- ja käsittelykapasiteetin puute, markkinoiden pirstoutuminen ja erilliskeräysjärjestelmän alikehittyminen.

Ratkaisu yllä oleviin ongelmiin on puhujan mukaan jo löydetty: alueellisen toimijan instituutin käyttöönotto jätehuollon alalla, yksittäisten komponenttien hävittämiskielto sekä jätemaksujen ja -standardien korottaminen. ympäristömaksu. Asiantuntija totesi myös, että pienyritysten osallistuminen jätehuoltotoiminnan järjestämiseen on tärkeää.

”Käynnissä olevan jätehuoltouudistuksen vuoksi on tärkeää aloittaa liittovaltion ekopuistojen rakentaminen, jotka käsittelevät uusioraaka-aineita, jotka otetaan tänään käyttöönotetuista alueellisista teknopuistoista, koska olemassa olevat jalostuskapasiteetit eivät riitä kierrätettävien aineiden määriin uudessa järjestelmässä, - jatkoi Vergun, - sen puitteissa tapahtuu vuorovaikutusta alueellisten ja liittovaltion ekoteknopuistojen tasolla, suuntaa uusioraaka-aineiden käsittelyyn. Tuonnin korvaamisen tarkoitus määritellään ja yhteisiä ratkaisuja kehitetään sääntelykehyksen parantamiseksi, mukaan lukien standardien ja kierrätysasteiden nostamisen perusteet.
Lisäksi puhuja totesi, että lähivuosina muovijätteen keräys lisääntyy merkittävästi ja ei ole täysin selvää, kulutetaanko Venäjällä riittävästi kierrätyspolymeereistä valmistettuja tuotteita tänään. "Olemme valmiita antamaan alueellamme tiettyä kapasiteettia ulkopuolisten yritysten kehittämiseen, jos se on tarkoituksenmukaista ja hyödyllistä molemmille osapuolille", Vergun totesi.

Ekoteknologian hallituksen puheenjohtaja Konstantin Rzajev kertoi näkemyksestään tilanteesta ja muistutti, että Venäjällä kulutetaan yhteensä 5 miljoonaa tonnia polymeeriraaka-aineita, joista vaikuttava osa on käytössä vuosikymmeniä (ikkunoiden karmit, putket). , geomateriaalit), ja ”roskiin” pääsevät ennen kaikkea polymeeripakkaukset.

Kun otetaan huomioon lajittelussa tapahtuvan muovijätteen keruun odotettu voimakas kasvu alueellisten toimijoiden ponnisteluilla, on puhujan mukaan odotettavissa 100-150 tuhatta tonnia lisää PET:tä ja useita satoja tuhansia tonneja muita polymeeripakkauksia. muutaman seuraavan vuoden.

Rzajev jatkoi keskustelua, ja totesi, että viimeiset pari-kolme vuotta ovat luoneet muovijätteen käsittelyyn suuntauksia, teollisuuden kasvuun ja uusiin mahdollisuuksiin johtaneita tekijöitä. Näistä puhuja pani merkille lakien 458 ja 503 F3 hyväksymisen, laajennetun tuottajavastuun käyttöönoton, yhä useamman jätteenlajittelukompleksin käynnistämisen sekä hyödyllisiä komponentteja sisältävän jätehuoltokiellon täytäntöönpanon, joka alkoi vuonna 2018. Alueellisia järjestelmiä on kehitetty lähes kaikilla alueilla, noin kolmannes on valinnut MSW-kierrätysoperaattorit, yhä useammat organisaatiot ovat perehtyneet laajennettuun tuottajavastuuseen ja ympäristömaksuihin.

Luonnollisesti ympäristöystävällisyydestä on tulossa trendi. Mutta segmentillä on edelleen ongelmia: fraktioiden alhainen keräys jalostettaviksi, suuri "varjossa" jäävien pelaajien osuus, rakenteeton teollisuus - muuttuuko tämä tulevana vuonna? Kysymys jää avoimeksi.

Asiantuntija arvioi kierrätetyn PET:n (PET-hiutaleina) kulutukseksi vuodelle 2017 151 tuhatta tonnia, josta kotimainen tuotanto on 136 tuhatta tonnia, tuonti noin 16 tuhatta tonnia ja vienti 877 tonnia. Tuonnista lähes 100 %. - PET-hiutaleet polyesterikuitujen valmistukseen. Suurimpia toimittajamaita: Ukraina, Valko-Venäjä-Kazakstan-Kirgisia, Liettua, Azerbaidžan ja Iso-Britannia.

Kierrätetyn PET:n kulutuksen rakenne on nykyään seuraava: 65,4 % on polyesterikuitua, noin 18 % - esimuotteja, 12,7 % - teippiä, lankaa, kalvoa ja levyjä - 2,7 % ja alle 1 % - muita segmenttejä (hartsit jne.) .) Suurimmat jalostajat - polyesterikuitujen valmistajat (Comitex, RB-Group, Technoplast, Politex, Nomatex, Selena, Vtorkom), Specta (johtaja Venäjän pakkausteippimarkkinoilla) sekä ainoa elintarvike- luokan PET-rakeet, Plarus-tehdas.

Kierrätyspolyeteenin toimitusmäärä Venäjälle vertailuna vuonna 2014 oli 1,9 tuhatta tonnia, vuonna 2016 se nousi 3,3 tuhatta tonnia, mutta vuonna 2017 se laski jälleen ja oli noin 3,1 tuhatta tonnia. viime vuoden tiedot - Puola (2,2 tuhatta tonnia) ja Bulgaria (777 tonnia).

Euroopassa syntyy keskimäärin 492 kg jätettä henkilöä kohden vuodessa, josta pienempi osa - 42 % kierrätetään ja loput 58 % haudataan tai poltetaan, PET Baltijan toimitusjohtaja Kaspars Fogelmanis sanoi raportissaan. muovin kierrätyksestä Euroopassa.

Nykyään lähes 50 % kaikesta EU:ssa kerätystä ja kierrätetystä muovista tulee Ranskasta, Saksasta ja Italiasta. Näihin maihin liittyy Espanja ja Yhdistynyt kuningaskunta, jotka muodostavat viiden suurimman toimijan ja keräävät noin 71 prosenttia EU:n kokonaisjätteestä. Euroopan komissio on ehdottanut EU:n koko muovijätteen kierrätysosuuden nostamista 55 prosenttiin vuoteen 2025 mennessä.

PET-jätteen tuonti Kiinaan väheni vuoden 2017 kolmannella neljänneksellä 177,6 tuhatta tonnia eli 26 % verrattuna vuoden 2016 lukuihin, jotka olivat 517 tuhatta tonnia. Vuoden 2017 loppuun mennessä Kiinan viranomaiset kielsivät 24 erityyppisen jätteen tuonnin. materiaalit, mukaan lukien paperi ja muovi. Tästä lähtien he hyväksyvät vain kierrätettäviä materiaaleja, joiden saasteaste on maan hallituksen mukaan enintään 0,3 prosenttia.

On selvää, että Kiinan asettama kielto vaikuttaa kierrätykseen maailmanlaajuisesti: tämä ulottuu EU-27-maihin, joissa 87 % kerätystä kierrätysmuovista kuljetetaan suoraan tai välillisesti Hongkongin kautta Kiinaan. Myös Japani ja Yhdysvallat käyttävät hyväkseen Kiinan ostamista kierrätysmuovistaan. Viime vuonna Amerikka vei 1,42 miljoonaa tonnia muovijätettä, mikä toi Fogelmanisin mukaan Kiinalle lähes 500 miljoonaa dollaria.

RusPEC:n toiminnanjohtaja Lyubov Melanevskaya teki raportin laajennetun tuottajavastuun toteuttamismekanismeista (jotka tarjotaan kahdella tavalla: itsenäisesti tai ympäristömaksun kautta).

”Suunnitelman mukaan valtion oli tarkoitus kerätä vuonna 2017 6,5 miljardia ruplaa. ympäristömaksuna, mutta itse asiassa kerättiin 1,3 miljardia ruplaa. Mitä tarvitaan, jotta ROP toimii? Selkeät pelisäännöt, yritysten, valtion ja väestön tasa-arvoinen panos sekä tuki "ensimmäisille nieleille" ROP:n itsenäisessä toimeenpanossa, Melanevskaja kertoi.

Menestys nykyisessä tilanteessa voidaan puhujan mukaan saavuttaa säädösten synkronisella hyväksymisellä, jolloin viranomaisille asetetaan velvollisuudet ottaa käyttöön erillinen jätteenkeräys ja vastuu RSO:n tavoitteiden saavuttamatta jättämisestä sekä infrastruktuurin käyttöönotto. RSO. Vuoden 2017 lopussa hyväksytty Pohjois-Ossetian laki merkitsi muutosten alkua. Tuleeko vielä parannuksia? Aika kertoo.

TechnoNIKOL-projektin johtaja Anna Dautova uskoo, että Venäjältä puuttuu vielä kulttuuri ja laaja käytäntö polystyreenijätteen keräykseen ja käsittelyyn, mutta tätä prosessia voidaan johtaa heidän yrityksensä, ja sitten ratkaistaan ​​tärkeä kansallisen mittakaavan ympäristöongelma.

Polystyreenijätteen kierrätys vaatii alle 10 % kokonaisresursseista, jotka käytetään neitseellisten polymeerien tuotantoon. Samanaikaisesti useiden tuotteiden valmistukseen voidaan käyttää suuria määriä toissijaisia ​​tuotteita. Maailmankokemuksesta puhuessaan puhuja totesi, että Torox ja Ursa ovat Euroopan polystyreenin kierrätysmarkkinoiden päätoimijat. Puhujan antamien tietojen mukaan paisutettua polystyreeniä kierrätetään Euroopassa vuosittain 50 tuhatta tonnia, ja Japanissa, jonka primäärivaahtopolystyreenin markkinakapasiteetti on 132 tuhatta tonnia, kerätään ja käytetään uudelleen 125 tuhatta tonnia.

Yereman tytäryhtiön pääjohtaja Kaloyan Iliev esitteli tietoa esityhjiökäsittelystä korotetussa lämpötilassa ennen ekstruusiota, jonka ansiosta stabiilissa teknologisessa ympäristössä kosteus ja kulkeutuvat aineet poistetaan materiaalista jo ennen ekstruusiota. Tämä käsittely ja lyhyt suulakepuristusruuvi takaavat elintarvikekelpoisten PET-pellettien jatkuvan tuotannon korkealla ja vakaalla viskositeetilla ja hyvällä väriarvolla.

Maailmanlaajuiset jätteenkeräysasteet ovat nousussa Aasian johtaessa tietä. Lainsäädäntö kiristyy: materiaalien kierrätykseen kannustetaan ja samalla jätteiden hävittämiselle ja energiankäytölle asetetaan rajoituksia, joilla tietysti pitäisi olla myönteinen vaikutus globaaliin ympäristöön, Kronesin myyntipäällikkö Peter Hartel sanoi. , ja puhui muovikierrätysyrityksen päätöksistä. Kronesin modulaariset järjestelmät ovat täysin muokattavissa ja ne voidaan toimittaa yksittäisinä koneina tai avaimet käteen -periaatteella. MetaPure-käsittelytekniikka tuottaa erilaatuisia hiutaleita tai rakeita aina elintarvikelaatuiseen PET:hen asti FDA:n ja muiden sertifiointijärjestelmien mukaisesti.

Lopuksi keskustelu kääntyi PET-pakkauksiin. Starlinger Viscotecin edustajan Gerhard Ossbergerin mukaan onnistuneelle PET-pakkaukselle on kolme ehtoa: optinen ulkonäkö (kirkas väri, täysi läpinäkyvyys ja ei vikoja), elintarviketurvallisuus (100 % turvallinen pakkaus ihmisten terveydelle), mekaaniset ominaisuudet (maksimaalinen pinoavuus ja varastointi, vahvuus). DeCON-kuivausrumpu ja viscoSHEET-ekstruusiolinja poistaa pölyn visuaalisten virheiden vähentämiseksi, kuivaa raaka-aineet maksimaalisen viskositeetin ja maksimaalisen lujuuden saavuttamiseksi ja puhdistaa saapuvat kierrätysmateriaalit 100 % elintarviketurvallisuuden takaamiseksi. Tällä tavalla Viscotec luo tavaroille korkealaatuisen "suojan".

Polymeereistä valmistetut tuotteet ovat olennainen osa jokapäiväistä elämäämme, mutta tällaisten tuotteiden tuotannon kasvun myötä on luonnollista, että myös kiinteän jätteen määrä kasvaa.

Polymeerijätteen osuus kotitalousjätteestä on nykyään noin kaksitoista prosenttia, ja niiden määrä kasvaa jatkuvasti. Ja on luonnollista, että polymeerien kierrätys on nykyään yksi kiireellisimmistä ongelmista, koska ilman sitä ihmiskunta voi kirjaimellisesti hukkua roskavuorille.

Polymeerien kierrätys ei ole nykyään vain ongelma, vaan myös erittäin lupaava toimiala, koska näennäisesti jäteraaka-aineista - kotitalousjätteistä - on mahdollista saada monia hyödyllisiä aineita. Lisäksi tämä jätekierrätystekniikka (MSW) on paljon turvallisempi menetelmä polymeerijätteen kierrättämiseen kuin perinteinen poltto, joka aiheuttaa merkittäviä ympäristövaurioita.

Polymeerin käsittelytekniikka

Joten mitä on polymeerien kierrätys?

Polymeerijätteen muuntamiseksi jatkojalostettaviksi tuotteiksi soveltuviksi raaka-aineiksi se on esikäsiteltävä. Esikäsittelymenetelmän valinta riippuu ensisijaisesti jätteen saastumisasteesta ja niiden muodostumislähteestä. Homogeeniset tuotantojätteet prosessoidaan siis yleensä heti niiden muodostumispaikalla, koska tällöin esikäsittelyä tarvitaan vain vähän - pelkkä jauhaminen ja rakeistus.

Vanhentuneiden tuotteiden muodossa oleva jäte vaatii kuitenkin paljon perusteellisempaa valmistelua. Joten polymeerijätteen esikäsittely sisältää yleensä seuraavat vaiheet:

1. Sekajätteen karkea lajittelu ja tunnistaminen.
2. Jätteiden silppuaminen.
3. Sekajätteen lajittelu.
4. Jätteiden pesu.
5. Kuivaus.
6. Rakeistus.

Esilajittelu mahdollistaa polymeerijätteen karkean erottelun eri kriteerien mukaan: muovityyppi, väri, muoto ja mitat. Esilajittelu suoritetaan yleensä manuaalisesti kuljetinhihnoilla tai pöydillä. Polymeerin käsittelytekniikka tarkoittaa myös sitä, että jätteestä poistetaan erilaisia ​​vieraita sulkeumia lajittelun aikana.

Vanhentuneet ja jätteenkäsittelylaitokselle päätyneet polymeerijätteet, joissa vieraiden epäpuhtauksien pitoisuus ei ylitä 5 %, lähetetään lajitteluyksikköön, jossa niistä poistetaan satunnaiset vieraat sulkeumat. Lajiteltu jäte murskataan veitsimurskaimissa, kunnes saadaan löysä massa, jonka hiukkaskoko on 2 ... 9 mm.

Jauhatus on yksi tärkeimmistä vaiheista jätteen valmistelussa käsittelyä varten, koska jauhatusaste määrää tuloksena olevan tuotteen juoksevuuden, hiukkaskoon ja irtotiheyden. Ja jauhatusasteen säätelyn avulla voit parantaa materiaalin laatua sen teknisten ominaisuuksien keskiarvon laskemisen ansiosta. Tämä myös yksinkertaistaa polymeerien käsittelyä.

Erittäin lupaava menetelmä polymeerijätteen jauhamiseen on kryogeeninen, jonka ansiosta polymeerijätteestä on mahdollista saada jauheita, joiden dispersioaste on 0,5 - 2 mm. Tämän tekniikan käytöllä on useita etuja verrattuna perinteiseen mekaaniseen jauhamiseen, koska sen avulla saavutetaan sekoitusajan lyheneminen ja komponenttien parempi jakautuminen seoksessa.

Muovisekoitetun jätteen lajittelu suoritetaan seuraavilla tavoilla:

1. Kellunta.
2. Erottaminen raskaassa mediassa.
3. Aeroseparaatio.
4. Sähköerotus.
5. Kemialliset menetelmät.
6. Syväjäähdytysmenetelmät.

Yleisin niistä on nykyään vaahdotusmenetelmä, jossa muovien erotus suoritetaan lisäämällä veteen erilaisia ​​pinta-aktiivisia aineita, minkä ansiosta polymeerien hydrofiiliset ominaisuudet muuttuvat valikoivasti.

Joissakin tapauksissa melko tehokas tapa erottaa polymeerejä on liuottaa ne yhteiseen liuottimeen. Saatua liuosta käsitellään höyryllä, PVC, polyolefiinien seos ja PS eristetään, ja tuotteiden puhtaus on vähintään 96%.

Juuri nämä kaksi menetelmää ovat taloudellisesti tarkoituksenmukaisempia kaikista edellä luetelluista.

Seuraavaksi murskatut jätepolymeerit syötetään pesukoneeseen puhdistusta varten. Pesu suoritetaan useissa vaiheissa erityisillä pesuaineseoksilla. Sentrifugissa, jonka kosteuspitoisuus on 10-15 %, puristettu polymeerimassa syötetään lopullista dehydratointia varten kuivauslaitokseen, jossa se kuivataan 0,2 %:n kosteuspitoisuuteen.

Sen jälkeen massa menee rakeistimeen, jossa materiaali tiivistetään, mikä helpottaa sen jatkokäsittelyä ja keskiarvoistaa toissijaisten raaka-aineiden ominaisuudet. Rakeistuksen lopputuloksena on materiaali, joka voidaan käsitellä tavallisilla polymeerinkäsittelylaitteilla.

Joten on selvää, että polymeerijätteen käsittely on melko vaikea tehtävä ja vaatii tiettyjä laitteita. Millaisia ​​polymeerien kierrätyslaitteita käytetään nykyään?

• Pesulinjat polymeerijätteille.
• Polymeerimurskaimet.
• Kierrätysekstruuderit.
• Hihnakuljettimet.
• Silppurit.
• Agglomeraattorit.
• Rakeistuslinjat, rakeistajat.
• Siulan korvikkeet.
• Sekoittimet ja annostelijat.

Jos sinulla on kaikki polymeerien käsittelyyn tarvittavat laitteet, voit ryhtyä töihin ja varmistaa oman kokemuksesi perusteella, että jätteiden kierrätys (MSW) ei ole nykyään vain huolenaihe planeetan ekologian kannalta, vaan myös erinomainen investointi, sillä Tämän liiketoiminnan kannattavuus on erittäin korkea.

Polymeerimateriaalien tunkeutuminen monenlaisiin sovelluksiin, mukaan lukien jokapäiväiseen elämäämme, on nykyään itsestäänselvyys kaikkialla maailmassa. Ja tämä huolimatta siitä, että heidän voittomarssinsa alkoi suhteellisen myöhään - 1950-luvulla, jolloin heidän tuotantomääränsä olivat vain noin miljoona tonnia vuodessa. Muovin tuotannon ja kulutuksen kasvun myötä käytettyjen muovituotteiden kierrätyksen ongelmat ovat kuitenkin vähitellen kärjistyneet ja ovat nyt tulleet erittäin ajankohtaisiksi. Tässä katsauksessa käsitellään kokemuksia näiden ongelmien ratkaisemisesta Euroopassa, jossa Saksa on tässä suhteessa edelläkävijä.

Monien etujensa ansiosta (erityisesti korkea lujuus, kemiallinen kestävyys, kyky tehdä mikä tahansa muoto ja mikä tahansa väri, alhainen tiheys) ne tunkeutuivat nopeasti kaikille käyttöalueille, mukaan lukien rakentaminen, autoteollisuus, ilmailu, pakkausteollisuus, kotitaloustuotteet , lelut, lääketieteelliset ja farmaseuttiset tuotteet.

Jo vuonna 1989 polymeerimateriaalit ohittivat sellaisen perinteisen materiaalin kuin teräksen tuotantomäärillä (eli volyymeilla, ei massalla). Niiden vuotuinen tuotanto oli tuolloin noin 100 miljoonaa tonnia. Vuonna 2002 polymeerimateriaalien tuotanto ylitti 200 miljoonan tonnin rajan, ja nyt niitä valmistetaan vuosittain lähes 300 miljoonaa tonnia ympäri maailmaa. aluesuunnitelma, sitten Viime vuosikymmeninä polymeerimateriaalien tuotannossa on tapahtunut asteittainen siirtyminen itään.

Tämän seurauksena Aasiasta on nyt tullut voimakkain alue, jonne on keskittynyt 44 % kaikesta maailman kapasiteetista. Polyolefiinit, laajimmin käytetty muoviryhmä, muodostavat 56 % kokonaistuotannosta; Toiseksi tulee polyvinyylikloridi, jonka jälkeen tulevat muut perinteiset polymeerit, kuten polystyreeni ja polyeteenitereftalaatti (PET). Vain 15 % kaikista valmistetuista polymeereistä on kalliita teknisiä materiaaleja, joita käytetään erikoisalueilla. European Association of Polymer Producers PlasticsEuropen (Bryssel) ennusteiden mukaan polymeerimateriaalien tuotantomäärä asukasta kohden jatkaa jatkossa kasvuaan noin 4 % vuodessa. Samalla markkinoilla menestymisen myötä myös käytettyjen polymeerimateriaalien ja -tuotteiden määrät kasvoivat. Jos ajanjaksolla 1960-1980-luvulla. Muoviteollisuus ei ehkä ole vielä kiinnittänyt paljon huomiota käytettyjen tuotteiden asianmukaiseen hävittämiseen ja uudelleenkäyttöön, mutta myöhemmin (etenkin Saksan pakkausasetuksen voimaantulon jälkeen vuonna 1991) näistä ongelmista tuli tärkeä aihe. Tuolloin Saksa otti edelläkävijän roolin. Siitä tuli ensimmäinen maa, joka kehitti ja otti markkinoilla käyttöön polymeerijätteen hävittämistä ja kierrätystä koskevat standardit. Tällä hetkellä monet muut Euroopan maat ovat liittyneet tämän ongelman ratkaisuun kehittäessään erittäin onnistuneita konsepteja polymeerien keräämiseen ja kierrätykseen.

PlasticsEurope Associationin mukaan vuonna 2011 27 EU-maassa sekä Sveitsissä ja Norjassa käytettiin noin 27 miljoonaa tonnia polymeerimateriaaleja, joista 40 % oli lyhytaikaisia ​​ja 60 % pitkäaikaistuotteita. Samana vuonna kerättiin noin 25 miljoonaa tonnia käytettyä polymeerimateriaalia. Näistä 40 % hävitettiin ja 60 % kierrätettiin. Yli 60 % muovijätteestä tuli käytettyjen pakkausten keräysjärjestelmistä. Pienemmässä määrin käytettyjä polymeerituotteita hankittiin rakennus-, auto- ja elektroniikkasektoreilta.

Esimerkkejä jätteenkeräysjärjestelmistä on yhdeksässä Euroopan maassa - Sveitsissä, Saksassa, Itävallassa, Belgiassa, Ruotsissa, Tanskassa, Norjassa, Hollannissa ja Luxemburgissa (luettelo alenevassa järjestyksessä). Kerättyjen käytettyjen polymeerituotteiden osuus on näissä maissa 92-99 %. Lisäksi kuudessa näistä yhdeksästä maasta tämän jätteen kierrätysaste on Euroopan korkein: Norja, Ruotsi, Saksa, Hollanti, Belgia ja Itävalta ovat paljon muita maita edellä tässä indikaattorissa (26 %:sta 35 %:iin määrästä). kerätystä jätteestä). Loput kerätystä jätteestä hyödynnetään energiakäyttöön.

Ei voi kuin iloita siitä, että viimeisen viiden vuoden aikana kerätyn jätteen määrä on kasvanut merkittävästi, vaan myös kierrätettävän jätteen osuus. Tämän seurauksena hävitettävän jätteen määrä on vähentynyt. Tästä huolimatta polymeerien kierrätyssektorilla on edelleen valtavat kehitysmahdollisuudet. Tämä koskee suurelta osin maita, joissa niiden käyttöaste on alhainen.

Asiantuntijat harkitsevat kriittisesti polymeerimateriaalien energiakierrätyksen mahdollisuuksia, nimittäin niiden polttamista, jota monet pitävät tarkoituksenmukaisena kierrätystavana. Saksassa 95 % kaikista jätteenpolttolaitoksista on jätteenkierrätyslaitoksia, joten niillä on energiakierrätyslupa. Polymeerimateriaalien käsittelyyn (Niedergebra) erikoistuneen mtm Plasticsin kaupallinen johtaja Michael Scriba toteaa tilannetta arvioidessaan, että ympäristön kannalta jätteen energiakierrätys on epäilemättä materiaalia huonompi.

Muoviteollisuudessa kierrätyksestä on tullut tärkeä talouden ala viime vuosina. Toinen tärkeä kierrätyssektorin kehitystä haittaava ongelma Euroopassa on polymeerijätteen vienti pääasiassa Kaukoitään. Tästä syystä Euroopassa on edelleen suhteellisen pieni määrä jätettä, joka voidaan kohtuudella kierrättää. tämä lisää merkittävästi kilpailua ja lisää kustannuksia.

Tehokas toimiala yhdistysten ja yritysten tukemana

1990-luvulta lähtien Saksassa muovijätteen kierrätyksen tehostamisen aloitteentekijänä ovat toimineet useat yritykset ja yhdistykset, jotka ovat omistaneet toimintansa juuri näihin ongelmiin ja toimivat nyt aktiivisesti Euroopan mittakaavassa.

Ensinnäkin puhumme yrityksestä Der Gruene Punkt - Duales System Deutschland GmbH (DSD) (Köln), joka perustettiin vuonna 1990 ensimmäisenä kaksoisjärjestelmänä ja on nykyään johtava jätteiden palautusjärjestelmien tarjoaja. Näitä ovat kotitalousystävällisen kaupallisten pakkausten keräyksen ja kierrätyksen lisäksi sähkö- ja elektroniikkalaitteiden muoviosien ympäristöystävällinen ja kustannustehokas kierrätys sekä kuljetuspakkaukset, jätteiden hävittäminen yrityksiltä ja yhteisöiltä sekä käytettyjen astioiden puhdistus. .

Vuonna 1992 Wiesbadeniin perustettiin RIGK GmbH, joka sertifioituna tuotemerkkien omistajille (pullotus, jakelu, jakelu ja maahantuojat) erikoistunut palveluntarjoaja ottaa takaisin käytetyt ja tyhjät pakkaukset saksalaisilta yhteistyökumppaneilta ja lähettää ne kierrätykseen.

Tärkeä markkinatoimija on myös vuonna 1993 perustettu BKV, jonka tavoitteena on varmistaa kaksoisjärjestelmällä kerättyjen muovipakkausten taattu kierrätys. Tällä hetkellä BKV toimii eräänlaisena polymeerimateriaalien kierrätyksen perustana, jossa käsitellään tämän alueen merkittävimpiä ja kiireellisimpiä ongelmia.

Toinen tärkeä yhdistys perustettiin vuonna 1993, Bundesverband Sekundäerrohstoffe und Entsorgung e. V. (bvse) (Bonn), jonka alkuperä liittyy Altpapierverband e. V. Muovialalla se tarjoaa saksalaisille yrityksille ammattimaista ja paikallisesti määrättyä apua muovijätteen keräämisessä ja kierrätyksessä. Yhdessä BKV:n kanssa, joka on osa GKV Gesamtverband Kunststoffverarbeitende Industrie e.V. (Bad Homburg), on muitakin yhdistyksiä ja järjestöjä, jotka osallistuvat polymeerimateriaalien kierrätykseen. Näitä ovat muun muassa muovijätteen ympäristötehokkaaseen kierrätykseen erikoistunut tecpol Technologieentwicklungs GmbH sekä sekoitus- ja kierrätysasiantuntijaryhmä TecPart e. V., joka on GKV-yhdistyksen perusyhdistys. Vuonna 2002 Saksan johtavat muoviprofiilien valmistajat sulautuivat aloiteryhmään Rewindo Fenster-RecyclingService GmbH (Bonn). Päätavoitteena oli lisätä kierrätettyjen purettujen muovi-ikkunoiden, ovien ja rullakaihtimien osuutta (ks. kuva artikkelin otsikossa), mikä lisäisi vakautta ja vastuullisuutta liiketoiminnassa.

On sanomattakin selvää, että ongelmien ratkaisemiseen ovat lähteneet mukaan suuret muoviteollisuusjärjestöt omilla muovikierrätystyöryhmillään, jotka ovat käytännössä menestyneet vuosikymmeniä, kuten PlasticsEurope ja IK Industrieverband Kunststoffverpackungen e. V. (Frankfurt).

Onnistuneet ja todistetut kierrätystekniikat

Tarkat tiedot muovien kierrätyksestä Saksassa antavat analyysin tulokset, jotka julkaistaan ​​joka toinen vuosi VDMA:han kuuluvien yritysten ja yhdistysten ohjeiden mukaisesti - BKV, PlasticsEurope Deutschland e. V., bvse, Fachverband Kunststoff und Gummimaschinen sekä IK-yhdistys. Näiden tietojen mukaan Saksassa syntyi vuonna 2011 noin 5 miljoonaa tonnia muovijätettä, josta suurin osa (82 %) on kulutusjätettä. Lopusta 18 %:sta, joka on teollisuusjätettä, kierrätettävien materiaalien osuus voi nousta 90 %:iin. Kuten käytännössä on jo todistettu, lajiteltu teollisuusjäte voidaan onnistuneesti kierrättää tehtaan sisällä suoraan niissä yrityksissä, joissa ne on syntyneet (kuva 1).

Kulutusjätteen osalta materiaalin (eli ilman polttoa ja hävittämistä) uudelleenkäytön osuus on vain 30-35 %. Tällä alueella on myös jo käytössä menetelmiä lajiteltujen jätteiden kierrättämiseksi. Esimerkkejä ovat kokemus polyvinyylikloridin (PVC) ja PET:n käsittelystä. 10 vuoden toimintansa tuloksena omaa teknologiaansa käyttävien PVC-ikkunoiden ja -ovien kierrätykseen Rewindo on saavuttanut vahvan aseman markkinoilla.

Viime vuosina Toensmeier Kunststoffe GmbH & Co.:n kerätyistä käytetyistä tuotteista tuottaman kierrätetyn PVC:n määrä. KG (Hechter) ja Veka Umwelttechnik GmbH (Herselberg-Heinich) pidettiin noin 22 tuhannessa tonnissa nousevalla trendillä.

Myös PET-pullot kerätään ja kierrätetään asianmukaisen lajittelun jälkeen. Syntyneistä kierrätysmateriaaleista valmistettujen uusien tuotteiden valikoima vaihtelee kuiduista ja kalvoista uusiin pulloihin. Useat yritykset, kuten itävaltalaiset Erema GmbH (Ansfelden), Starlinger & Co. GmbH (Wien) ja NGR GmbH (Feldkirchen) ovat perustaneet erityiset tuotantolinjat PET-kierrätystä varten. Euroopan eliEFSA antoi äskettäin myönteisen lausunnon recoSTAR PET iV+ -teknologiasta elintarvikepakkauksiin soveltuvan kierrätetyn PET:n valmistukseen (Starlingerin kehittämä).

EFSA:n lausunto toimii perustana tällaisten teknologioiden sertifioinnille Euroopan komission ja EU:n jäsenvaltioiden toimesta.

Tällaisen tuloksen saavuttamiseksi kiinnostuneen yrityksen on todistettava, että sen kehittämä teknologia ja laitteet polymeerijätteen käsittelyyn vähentävät vastaavien hiukkasten saastumisastetta ihmisten terveydelle turvalliselle tasolle.

Niin kutsuttujen "provokatiivisten" testien (haastetesti) vakioskenaariossa kierrätetyn PET:n puhdistustehokkuudelle, joka saadaan tavallisesti käytettyjen pullojen muodossa olevasta jätteestä, käytetään viittä "saastavaa" kontrolliainetta - tolueenia, kloroformia. , fenyylisykloheksaani, bentsofenoni ja lindaani, jotka eroavat kemiallisesta koostumuksesta, molekyylipainosta ja siten kulkeutumiskyvystä. Itse testit suoritetaan useissa vaiheissa.

Ensin kierrätetyt PET-hiutaleet pestään, minkä jälkeen ne "kontaminoidaan" tietyllä konsentraatiolla (3 ppm) olevalla kontrolliaineella ja pestään uudelleen. Sitten nämä uudelleenpestyt PET-hiutaleet prosessoidaan testatun tekniikan mukaisesti PET-regranulaatiksi ja määritetään "saastava" väliaineen jäännöspitoisuus, jonka mukaan lasketaan sekundaarisen PET:n puhdistusaste. Yhteenvetona voidaan todeta, että molempia indikaattoreita verrataan niille sallittuihin enimmäisarvoihin ja tehdään johtopäätökset puhdistustehokkuudesta.

Standarditestauksen lisäksi Starlinger päätti itsenäisesti tiukentaa skenaariota ajamalla niitä niin sanotuissa "pahimman tapauksen tapauksen" olosuhteissa, joissa käsiteltiin PET-hiutaleita, joita ei ollut pesty malliväliaineella saastuttuaan. Ennen jokaista testityyppiä recoSTAR PET 165 iV+ -tehtaalla (kuva 2) käsiteltiin kokeen puhtauden ja vakaat olosuhteet sen toteuttamiselle 80–100 kg läpinäkyvää primääri-PET:tä (kuva 2) kokeen työosien puhdistamiseksi. kasvi edellisen materiaalierän jäänteistä. Testatut PET-hiutaleet värjättiin siniseksi; Tästä syystä samasta tehtaasta peräisin olevan vain sinisen PET-regranulaatin tuotanto osoitti, että sitä ei sekoittunut puhtaan PET:n kanssa käsittelyn aikana ja että FIFO-periaatetta (first-in, first-out) noudatettiin. Vakioskenaarion testitulokset osoittavat, että recoSTAR PET iV -prosessi puhdistaa kierrätetyn PET:n niin tehokkaasti, että sen suorituskyky ylittää selvästi EFSA:n kynnystason (katso taulukko). Myös lindaanin (haihtumaton ei-polaarinen aine) tapauksessa puhdistusaste oli yli 99,9 %, vaikka kynnysarvo on 89,67 %. Käytännössä samat tulokset saatiin "kovemman" skenaarion mukaan tehdyissä testeissä, lukuun ottamatta bentsofenonia ja lindaania. Mutta myös näissä tapauksissa PET:n puhdistusaste täytti EFSA:n vaatimukset. Yrityksen lyhennetty nimi NGR tarkoittaa varsin kunnianhimoista sanaa "The Next Generation of Recycling Machines" (Next Generation Recyclingmaschinen). Ja tullessaan BRITAS Recycling Anlagen GmbH:n (Hanau, Saksa) 100-prosenttiseksi omistajaksi tämän vuoden toukokuussa, NGR on vahvistanut merkittävästi asemaansa Euroopan ja maailman muilla alueellisilla markkinoilla. Tosiasia on, että BRITAS tunnetaan erittäin saastuneiden polymeerimateriaalien, mukaan lukien kuluttajapakkausjätteiden, sulatteisiin tarkoitettujen suodatinjärjestelmien kehittäjänä ja valmistajana (kuva 3).

NGR puolestaan ​​kehittää ja valmistaa laitteita sekä teollisuuden että kuluttajien polymeerijätteen kierrätykseen, jolla on laajat markkinat tuotteilleen.

Molemmat suunnitteluyritykset luottavat yhdistymisen positiiviseen synergiavaikutukseen. Gneuss Kunststofftechnik GmbH (Bad Oeynhausen) on saavuttanut suurta menestystä markkinoilla MRS-tyyppisellä suulakepuristimellaan (kuva 4), joka on jopa Yhdysvaltain kauppaministeriön FDA:n (Food and Drug Administration) hyväksymä elintarvikkeiden laadunvalvonnan, lääkkeiden ja kosmetiikan alalla. Lisäksi koneenrakentajat tarjoavat erilaisia ​​kuivausjärjestelmiä, kuten Kreyenborg Plant Technology GmbH:n (Senden) pyörivän infrapunaputken, sekä erityisiä suodatusjärjestelmiä PET-käsittelyyn tai kiteytystekniikoihin, kuten Automatik Plastics Machineryn Crystall-Cut-prosessi (g . Grosostheim). Suljetun kierron järjestelmiä, kuten PETcycle-järjestelmää, on käytetty menestyksekkäästi uusien pullojen valmistukseen käytetyistä pulloista.

Kaiken edellä olevan yhteenvetona voidaan todeta, että noin miljoonan tonnin vuosivolyymin PET-kierrätysjärjestelmä on otettu menestyksekkäästi käyttöön Euroopassa. Samanlainen tilanne on havaittavissa lajiteltujen polyolefiinijätteiden käsittelyn alalla, jonka lajittelu toteutetaan ilman erityisiä komplikaatioita sopivilla erottelutekniikoilla. Pelkästään Saksassa on kymmenen suurta ja monta pientä valmistajaa, jotka ovat erikoistuneet ruiskuvalettavien toissijaisten rakeiden tuotantoon kunnallisista ja teollisista polyolefiinijätteistä. Tätä granulaattia voidaan käyttää edelleen kuormalavojen, altaiden, kauhojen, putkien ja muiden tuotteiden valmistukseen (kuva 5).

Kierrätyksen vaikeudet

Kierrätyksen lisähaasteita ovat useista eri materiaaleista valmistetut muovituotteet, joita ei voida järkevästi erottaa toisistaan, sekä muovipakkaukset, joita ei voida tyhjentää kokonaan. Myös käytetyn kuluttajakalvon muodossa oleva jäte on kierrätettäväksi ongelmallista merkittävän pintakontaminaation vuoksi, mikä vaatii huomattavia käsittelykustannuksia.

Vaikka tällä alalla on kokeneita kierrätysasiantuntijoita, Scriben mukaan todellisia eurooppalaisia ​​markkinoita ei ole. Muita komplikaatioita syntyy myös käsiteltäessä PET-pulloja, jotka on valmistettu laajasti ja joita ei ole tarkoitettu juomille; tämä rajoittaa merkittävästi niiden kierrätyksen määrää. Toistaiseksi auto- ja elektroniikkateollisuuden jätteitä on ollut vaikea kierrättää.

Tällaisissa ongelmatapauksissa prosessoijat ja koneenrakentajat vaativat erityisiä teknisiä ratkaisuja (kuva 6). Herbold Meckesheim GmbH (Meckesheim) toimitti äskettäin yhden tällaisen ratkaisun DSD:n toimittaman kuluttajakalvojätteen kierrätykseen jätehuoltoyhtiölle WRZ-Hörger GmbH & Co. KG (Sontheim). Vieraiden aineiden erotusjärjestelmästä, märkäjauhatusvaiheesta ja tiivistyslaitteesta koostuva avaimet käteen -tehdas mahdollistaa 7 000 tonnia jätettä vuosittain jalostettavaksi vapaasti virtaavaksi korkean irtotiheyden agglomeraatiksi, joka soveltuu tuotteiden valmistukseen ruiskuttamalla. muovaustekniikka (kuva 7 ).

Yleisesti ottaen myös Venäjän markkinoilla tunnetun Herbold Meckesheimin hankintaohjelma sisältää erilaisia ​​laitteita sekä erittäin saastuneen että sekajätteen, sekä kiinteän että vaikeasti kierrätettävän pehmeän muovijätteen käsittelyyn - pesukoneet ja kuivaimet, silppurit, agglomeraattorit, myllyt hienojauhatusta varten.

Laitteiden kehittämisen tärkeimmät painopisteet ovat kompakti, parempi suorituskyky ja energiatehokkuus. K-2013-näyttelyssä yritys esittelee useita uusia tuotteita, mukaan lukien:

Uusi mekaaninen kuivausmalli HVT pystyroottorilla, säästää tuotantoaluetta, helppo huoltaa ja kuluttaa huomattavasti vähemmän energiaa kuivattaessa PET-hiutaleita (kuva 8);
silppurimalli SML SB jätteen pakkosyötöllä leikkuuyksikköön, mikä mahdollistaa syöttömateriaalin tiivistämisen ja siten käsittelyn tuottavuuden lisäämisen (kuva 1);
kone suuren kiinteän jätteen jauhamiseen esimerkiksi levyjen tai putkien muodossa, joita pidetään vaikeimpana käsittelykohteena. Erityisesti sekafraktioiden käsittelyyn Erema yhdessä Coperion GmbH & Co. KG (Stuttgart) on kehittänyt yhdistetyn Corema-laitoksen jätteiden kierrätystä ja sekoittamista varten (kuva 9). Tämän kasvin ominaisuus on sen soveltuvuus monenlaisten materiaalien käsittelyyn. Erema, Manfred Hacklin kaupallisen johtajan Manfred Hacklin mukaan tämä on optimaalinen ratkaisu taloudellisesti tuotetun sekajätteen käsittelyyn, erityisesti 20 % talkkia sisältävän yhdisteen valmistukseen jätteistä polypropeenikuitukankaista tai käsittelyyn. jätteet PE:n ja PET:n seoksena lisäaineiden kanssa. Toinen onnistunut esimerkki useiden yhteistyökumppaneiden yhdistämisestä kierrätysongelmien ratkaisemiseksi on käytettyjen maatalouskalvojen kierrätykseen tarkoitettu tuotantolinja, jonka kierrättäminen on vaikeaa ja kallista niiden ohuuden, pehmeyden ja likaantumisen vuoksi. Ongelma ratkaistiin yhdistämällä yhteen linjaan erityisesti optimoitu silppurimalli Power Universo 2800 (valmistaja - Lindner ReSource) ja polymeerimateriaalien kierrätykseen tarkoitettu ekstruusiolaitos malli 1716 TVEplus (valmistaja - Erema), mikä mahdollisti korkean laadukas uudelleengranulointi.

Itävaltalainen ARTEC Machinery tarjoaa laitteita, jotka ovat universaaleja uudelleengranulaattiksi jalostetun jätteen muodon suhteen (kalvot, kuidut, PET-pullohiutaleet, vaahtopolymeerimateriaalien jäte). Sysäyksenä tuotantokapasiteetin edelleen kehittämiseen ja laajentamiseen oli sen 100-prosenttinen liittyminen vuonna 2010 "perheryhmään" GAW Technology, jonka jäsen myös ECON on, täydentäen toimitusohjelmaa sopivilla suulakepuristuslinjoilla silputun jätteen prosessoimiseksi regranulaattiksi. Valmistettujen laitteiden vuosien mittaan suunnittelun ja teknologisen modernisoinnin ansiosta sen tuottavuutta pystyttiin kasvattamaan keskimäärin 25 %. Modulaarinen periaate, jota ARTEC noudattaa tehtaitaan suunniteltaessa, mahdollistaa esimerkiksi kuutioiden kokoamisen ja kokoamisen tiettyyn käyttötarkoitukseen, jota valmistetaan tällä hetkellä 150-1600 kg tunnissa (kuva 2).

Gneuss toimitti myös brittiläiselle K2 Polymerille erityisen MRS-tyyppisellä ekstruuderilla varustetun suulakepuristuslaitoksen (katso kuva 4), joka on suunniteltu polyamidista PA11 murskatun jätteen käsittelyyn.

Raaka-aine saadaan murskaamalla syvänmeren öljyputkia, jotka tulevat tarpeettomiksi öljylähteen kuivuttua ja on tuotava maihin.

MRS-ekstruuderi (Multi Rotation System) mahdollistaa näiden korkealaatuisten, mutta voimakkaasti saastuneiden polymeerijätteiden yksivaiheisen puhdistuksen ja käsittelyn ilman kemiallista puhdistusta useiden vuosien aikana öljyn kanssa kosketuksissa. Tätä luetteloa voitaisiin täydentää monilla muilla esimerkeillä. Lopuksi on huomattava, että kierrätysalasta on tullut tärkeä taloudellisen toiminnan alue viime vuosina. Vaikka monia teknologioita on jo testattu menestyksekkäästi käytännössä, kierrätyksen alalla on edelleen suuria kehitysmahdollisuuksia. Olemassa olevien ongelmien ratkaiseminen tulisi aloittaa mahdollisimman kierrätettävien polymeerituotteiden kehittämisestä ja valmistuksesta.

Edistymisen varaa on myös optimoitujen teknisten ratkaisujen kehittämisessä ja asianmukaisten laitteiden luomisessa monimutkaisen jätteen käsittelyyn.

Edistystä tällä alalla voidaan jossain määrin edistää myös poliittisilla toimenpiteillä, joiden pitäisi varmistaa kussakin maassa optimaalisten jätteiden keräys- ja kierrätyskonseptien laajempi toteutus.

Uusia ja hyväksi havaittuja ratkaisuja polymeerien kierrätyksen alalla esitellään laajasti 16.-23.10.2013 K-messuilla Düsseldorfissa.

Valmisteli Ph.D. V. N. Mymrin
näyttelyyhtiö Messe Düsseldorfin lehdistömateriaaleja käyttäen
Muovin kierrätys Euroopassa:
Uusia ja hyväksi havaittuja ratkaisuja Muovien tunkeutuminen erilaisiin
sovellukset, mukaan lukien arkielämämme, nähdään nyt maailmanlaajuisesti itsestäänselvyytenä. Ja tämä
huolimatta siitä, että heidän voittoputkensa alkoi suhteellisen myöhään – 60 vuotta sitten, jolloin heidän tuotoksensa
oli vain noin miljoona tonnia vuodessa.

Muovien tuotannon ja kulutuksen kasvun myötä kuitenkin vähitellen terävöittyy
ja siitä on nyt tullut kriittinen ongelma käytettyjen muovituotteiden hävittämisessä. Vaikka monet
prosessit ovat vakiintuneet, kierrätyksessä on vielä paljon potentiaalia
parannus. Ensimmäinen askel voisi olla muovituotteiden kierrätyskelpoinen suunnittelu, joka tulisi tutkia
tiiviisti myöhempää toipumista silmällä pitäen. Sopivat kierrätysprosessit ja koneratkaisut
Ongelmajätteiden käsittely tarjoaa runsaasti mahdollisuuksia jatkokehittämiselle. Tämä
katsauksessa pohditaan kokemuksia näiden ongelmien ratkaisemisesta Euroopassa, missä johtavana tässä
kunnioitus on Saksa.