Polimēru pārstrāde. "Polimēru pārstrāde Eiropā: jauni un pārbaudīti risinājumi". Standarta iekārtu saraksts atkritumu pārstrādes rūpnīcai

Baltkrievijas Republikas Izglītības ministrija

izglītības iestāde

"Jankas Kupalas vārdā nosauktā Grodņas Valsts universitāte"

Būvniecības un transporta fakultāte

Pārbaude

disciplīnā "Materiālu tehnoloģija"

Polimēru un polimēru materiālu apstrāde

Polimērs ir organiska viela, kuras garās molekulas ir veidotas no tām pašām atkārtoti atkārtojošām vienībām - monomēriem.

Rīsi. 1. Polimēra makromolekulas struktūras shēma:

a) - ķēdēm līdzīgas molekulas; b) - sānu savienojumi

Piemīt spēja noteiktos apstākļos konsekventi savienoties viens ar otru, monomēri veido garas ķēdes (1. att.) ar lineārām, sazarotām un tīkla saišu struktūrām, kā rezultātā veidojas polimēra makromolekulas.

Pēc izcelsmes polimērus iedala trīs grupās:

Dabīgie veidojas augu un dzīvnieku dzīvībai svarīgās darbības rezultātā, un tos satur koks, vilna un āda. Tie ir olbaltumvielas, celuloze, ciete, šellaka, lignīns, latekss. Parasti dabiskie polimēri tiek pakļauti izolācijai, attīrīšanai, modificēšanai, kurā galveno ķēžu struktūra paliek nemainīga. Šādas apstrādes produkts ir mākslīgie polimēri. Piemēri ir dabīgais kaučuks, kas izgatavots no lateksa, celuloīds, kas ir nitroceluloze, kas plastificēta ar kamparu, lai palielinātu elastību.

Dabiskajiem un mākslīgajiem polimēriem ir bijusi nozīmīga loma mūsdienu tehnoloģijās, un dažās jomās tie joprojām ir neaizstājami līdz pat mūsdienām, piemēram, celulozes un papīra rūpniecībā. Taču straujš organisko materiālu ražošanas un patēriņa pieaugums notika, pateicoties sintētiskajiem polimēriem - materiāliem, kas iegūti sintēzes ceļā no zemas molekulmasas vielām un kam dabā nav analogu. Sintētiskos polimērus iegūst ogļu, dabas un rūpnieciskās gāzes, naftas un citu izejvielu pārstrādes laikā. Pēc ķīmiskās struktūras polimērus iedala lineārajos, sazarotajos, tīkla un telpiskajos.

Atkarībā no īpašību izmaiņām karsēšanas laikā polimērus iedala divās galvenajās grupās: termoplastiskie un termoreaktīvie. Pirmie no tiem ir veidoti uz novolaka sveķu bāzes, bet otrie - uz rezoles sveķu bāzes.

1. Termoplastiskie polimēri (termoplasti) karsējot kļūst mīksti, vispirms pārvēršas ļoti elastīgā un pēc tam viskozā-šķidruma stāvoklī; atdzesējot tie sacietē. Šis process ir atgriezenisks, tas ir, to var atkārtot daudzas reizes. Termoplasti ietver polimērus ar lineāru un sazarotu saišu struktūru; to monomēri ir saistīti viens ar otru tikai vienā virzienā. Atkārtoti karsējot, šādas ķīmiskās saites netiek iznīcinātas; monomēru molekulas iegūst elastību un mobilitāti. Izstrādājumi tiek izgatavoti no termoplastikas presēšanas, iesmidzināšanas, nepārtrauktas ekstrūzijas (ekstrūzijas) un citām metodēm. Visizplatītākie termoplasti ir polimerizācijas materiāli (polietilēns, polipropilēns, polivinilhlorīds, polistirols, fluoroplasti un citi) un polikondensācijas materiāli (poliamīds, poliuretāns, anilinoformaldehīds, fenola formaldehīda sveķi u.c.), ko ražo pulveru, drupatu veidā. , loksnes, stieņi, caurules utt.

2. Termoreaktīvie polimēri (termoreaktīvi), karsējot, vispirms mīkstina, ja tie bija cieti, un pēc tam pārvēršas cietā stāvoklī. Šis process ir neatgriezenisks, t.i., atkārtoti uzkarsējot, šādi polimēri nemīkst. Termoplasti ietver polimērus ar tīkla vai šķērssaistītu saišu struktūru. Šādi polimēri veido divdimensiju vai trīsdimensiju saites milzu makromolekulās; to monomēri vai lineārās molekulas ir cieši saistītas viena ar otru un nespēj savstarpēji kustēties. Visizplatītākie termoplasti ir polikondensācijas materiāli - fenola plastmasas, kas iegūtas uz fenola formaldehīda, poliestera, epoksīda un urīnvielas sveķu bāzes. Detaļas un izstrādājumi, kas izgatavoti no termoplastmasas, tiek iegūti ar karsto presēšanu, iesmidzināšanu un apstrādi.

Pašlaik plastmasas izstrādājumi tiek ražoti ar ļoti dažādām metodēm. Tajā pašā laikā produktu ražošanas metodes izvēli nosaka polimēra veids, tā sākotnējais stāvoklis, kā arī izstrādājuma konfigurācija un izmēri.

Polimērmateriālu apstrādē galvenais uzdevums ir palēnināt negatīvos procesus un izveidot nepieciešamo materiāla struktūru. Vienkāršākās metodes šī mērķa sasniegšanai ir materiāla temperatūras, spiediena, sildīšanas un dzesēšanas ātruma regulēšana. Papildus tiek izmantoti stabilizatori, kas palielina materiāla izturību pret novecošanos, plastifikatori, kas samazina materiāla viskozitāti un palielina molekulāro ķēžu elastību, kā arī dažādas pildvielas.

Pirms pāriet uz diskusiju par dažādām polimēru apstrādes metodēm, ļaujiet man atgādināt, ka polimērmateriāli var būt termoplastiski vai termoreaktīvi (termoreaktīvi). Kad termoplastiskie materiāli ir formēti zem karstuma un spiediena, pirms atbrīvošanas no veidnes tie jāatdzesē zem polimēra mīkstināšanas temperatūras, pretējā gadījumā tie zaudēs savu formu. Termoreaktīvo materiālu gadījumā tas nav nepieciešams, jo pēc vienreizējas kombinētas temperatūras un spiediena iedarbības produkts saglabā savu iegūto formu pat tad, kad tas augstā temperatūrā tiek atbrīvots no veidnes.

Pārstrādājot izstrādājumos, termoplasti tiek pakļauti siltuma, mehāniskā spiediena, atmosfēras skābekļa un gaismas iedarbībai. Jo augstāka temperatūra, jo plastiskāks materiāls un vieglāk to apstrādāt. Taču augstas temperatūras un iepriekš minēto faktoru ietekmē polimēros pārtrūkst ķīmiskās saites, notiek oksidēšanās, jaunu nevēlamu struktūru veidošanās, atsevišķu makromolekulu un makromolekulu sekciju kustība viena pret otru, makromolekulu orientācija dažādos virzienos. , un materiāla izturība orientācijas virzienā palielinās, bet šķērsvirzienā samazinās. Iegūstot plēves un plānsienu izstrādājumus, šī parādība spēlē pozitīvu lomu, visos pārējos gadījumos tas izraisa struktūras neviendabīgumu un rada atlikušos spriegumus.

Termoreaktīvo izstrādājumu pārstrādes īpatnība ir formēšanas procesu apvienošana ar konservēšanu, t.i., ar ķīmiskām reakcijām makromolekulu šķērssavienojuma struktūras veidošanai. Nepilnīga sacietēšana pasliktina materiāla īpašības. Lai sasniegtu nepieciešamo cietēšanas pilnīgumu pat katalizatoru klātbūtnē un paaugstinātā temperatūrā, ir nepieciešams ievērojams laiks, kas palielina detaļas izgatavošanas sarežģītību. Materiāla galīgā sacietēšana var notikt ārpus formēšanas instrumentiem, jo ​​produkts iegūst stabilu formu pirms šī procesa pabeigšanas.

Apstrādājot kompozītmateriālus, liela nozīme ir saistvielas saķerei (saķerei) ar pildvielu. Adhēzijas vērtību var palielināt, notīrot pildvielas virsmu un padarot to reaktīvu. Ar vāju saistvielas saķeri ar pildvielu, materiālā parādās mikroporas, kas būtiski samazina materiāla izturību.

Produkta šķērsgriezuma atšķirības dzesēšanas ātrumos, kristalizācijas pakāpē, termoplastu relaksācijas procesu pilnīgumā un termoplastu sacietēšanas pakāpē arī izraisa struktūras neviendabīgumu un papildu atlikušo spriegumu parādīšanos izstrādājumos. Lai samazinātu atlikušos spriegumus, tiek izmantota izstrādājumu termiskā apstrāde, struktūras veidošana pārstrādes laikā un citas tehnoloģiskās metodes.

Arvien pieaugošais plastmasas ražošanas apjoms prasa turpināt pilnveidot esošos un izstrādāt jaunus augstas veiktspējas tehnoloģiskos procesus polimēru apstrādei. Tālākais progress plastmasas apstrādes jomā ir saistīts ar strauju apstrādes iekārtu produktivitātes pieaugumu, darbaspēka intensitātes samazināšanos produktu ražošanā un to kvalitātes pieaugumu. Uzdoto uzdevumu risināšana nav iespējama bez jaunu progresīvu apstrādes metožu izmantošanas, kas ietver dažāda veida polimēru apstrādi ar spiedienu cietā agregācijas stāvoklī.

Visi polimēru apstrādes procesi cietā stāvoklī ir balstīti uz plastisku (piespiedu elastīgo) deformāciju, kas ir atgriezeniska. Piespiedu elastīgās deformācijas polimēros attīstās lielu mehānisko spriegumu ietekmē. Pēc deformējošā spēka izbeigšanās temperatūrā, kas zemāka par mīkstināšanas temperatūru, stikla pārejas vai materiāla kristalizācijas rezultātā tiek fiksēta piespiedu elastīgā deformācija, un deformētais polimēra korpuss neatjauno sākotnējo formu.

IEVADS

Polimēru molekulas ir plaša savienojumu klase, kuras galvenās atšķirīgās īpašības ir liela molekulmasa un ķēdes augsta konformācijas elastība. Ar pārliecību var teikt, ka visas šādu molekulu raksturīgās īpašības, kā arī ar šīm īpašībām saistītās to pielietošanas iespējas ir saistītas ar iepriekš minētajām iezīmēm.

Mūsu urbanizētajā, strauji augošajā pasaulē pieprasījums pēc polimērmateriāliem ir dramatiski pieaudzis. Bez šo materiālu izmantošanas ir grūti iedomāties pilnvērtīgu rūpnīcu, elektrostaciju, katlu māju, izglītības iestāžu, sadzīves elektrotehnikas, kas mūs ieskauj mājās un darbā, modernu datoru, automašīnu un daudz ko citu, darbību. Neatkarīgi no tā, vai mēs vēlamies izgatavot rotaļlietu vai izveidot kosmosa kuģi – abos gadījumos polimēri ir neaizstājami. Bet kā polimēram piešķirt vēlamo formu un izskatu? Lai atbildētu uz šo jautājumu, apskatīsim vēl vienu polimēru tehnoloģijas aspektu, proti, to apstrādi, kas ir šī darba priekšmets.

Plašā nozīmē polimēru apstrādi var uzskatīt par sava veida inženierzinātņu specialitāti, kas saistīta ar polimēru izejmateriālu pārveidošanu vajadzīgajos galaproduktos. Lielākā daļa šobrīd polimēru apstrādes tehnoloģijā izmantoto metožu ir keramikas un metālapstrādes rūpniecībā izmantoto metožu modificēti analogi. Patiešām, mums ir jāsaprot polimēru apstrādes smalkumi un trūkumi, lai aizstātu parastos tradicionālos materiālus ar citiem materiāliem ar uzlabotām īpašībām un izskatu.

Apmēram pirms 50 gadiem polimēru pārstrādei galaproduktos bija ļoti ierobežots procesu skaits. Pašlaik ir daudz procesu un metožu, galvenās no tām ir kalandrēšana, liešana, tiešā presēšana, iesmidzināšana, ekstrūzija, izpūšana, aukstā formēšana, termoformēšana, putošana, armēšana, kausējuma formēšana, sausā un mitrā formēšana. Pēdējās trīs metodes izmanto šķiedru ražošanai no šķiedru veidojošiem materiāliem, bet pārējās izmanto plastmasas un elastomēru materiālu pārstrādei rūpnieciskos izstrādājumos. Nākamajās sadaļās esmu mēģinājis sniegt vispārīgu pārskatu par šiem svarīgajiem procesiem. Sīkāku ievadu par šiem un citiem procesiem, piemēram, iegremdēšanas pārklājumu, virpuļojošu verdošā slāņa pārklājumu, elektronisko un termisko blīvējumu un metināšanu, skatiet īpašās polimēru apstrādes mācību grāmatās. Arī ārpus šī kopsavilkuma attiecas jautājumi, kas saistīti ar pārklājumiem un līmēm.

Pirms sākt tieši izskatīt metodes un metodes polimēru pārstrādei galaproduktos, ir jānoskaidro: kas ir polimēri, kas tie ir un kur tos var izmantot, t.i. kādus galaproduktus var iegūt no polimēriem? Polimēru loma ir ļoti liela, un mums ir jāsaprot to apstrādes nepieciešamība.

1. POLĪMĒRI UN POLIMĒRU MATERIĀLI

1.1. VISPĀRĪGĀS RAKSTUROJUMS UN KLASIFIKĀCIJA

Polimērs ir organiska viela, kuras garās molekulas ir veidotas no tām pašām atkārtoti atkārtojošām vienībām - monomēriem. Pēc izcelsmes polimērus iedala trīs grupās.

Dabiski veidojas augu un dzīvnieku dzīvībai svarīgās darbības rezultātā un atrodas kokā, vilnā un ādā. Tie ir olbaltumvielas, celuloze, ciete, šellaka, lignīns, latekss.

Parasti dabiskie polimēri tiek pakļauti izolācijai, attīrīšanai, modificēšanai, kurā galveno ķēžu struktūra paliek nemainīga. Šīs apstrādes produkti ir mākslīgs polimēri. Piemēri ir dabīgā kaučuka, kas izgatavota no lateksa, celuloīda, kas ir nitroceluloze, kas plastificēta ar kamparu, lai palielinātu elastību.

Dabiskajiem un mākslīgajiem polimēriem ir bijusi liela nozīme mūsdienu tehnoloģijās, un dažās jomās tie joprojām ir neaizstājami līdz mūsdienām, piemēram, celulozes un papīra rūpniecībā. Tomēr straujš organisko materiālu ražošanas un patēriņa pieaugums notika sakarā ar sintētisks polimēri - materiāli, kas iegūti sintēzes ceļā no zemas molekulmasas vielām un kuriem dabā nav analogu. Lielmolekulāro vielu ķīmiskās tehnoloģijas attīstība ir mūsdienu zinātnes un tehnoloģiju revolūcijas neatņemama un būtiska sastāvdaļa . Bez polimēriem nevar iztikt neviena tehnoloģiju nozare, īpaši jaunās. Pēc ķīmiskās struktūras polimērus iedala lineārajos, sazarotajos, tīkla un telpiskajos.

molekulas lineārs polimēri ir ķīmiski inerti viens pret otru un ir savstarpēji saistīti tikai ar van der Vālsa spēkiem. Sildot, šādu polimēru viskozitāte samazinās un tie spēj atgriezeniski pārveidoties vispirms ļoti elastīgā un pēc tam viskozā plūsmas stāvoklī (1. att.).

1. att. Termoplastisko polimēru viskozitātes shematiskā diagramma atkarībā no temperatūras: T 1 - pārejas temperatūra no stiklveida uz ļoti elastīgu stāvokli, T 2 - pārejas temperatūra no ļoti elastīga uz viskozu stāvokli.

Tā kā sildīšanas vienīgais efekts ir plastiskuma izmaiņas, tiek saukti lineāri polimēri termoplastisks. Nevajadzētu domāt, ka termins "lineārs" nozīmē taisni, gluži pretēji, tie vairāk raksturīgi zobainai vai spirālveida konfigurācijai, kas piešķir šādiem polimēriem mehānisko izturību.

Termoplastiskos polimērus var ne tikai izkausēt, bet arī izšķīdināt, jo reaģentu ietekmē van der Vālsa saites tiek viegli saplēstas.

sazarots(potētie) polimēri ir stiprāki par lineārajiem. Kontrolēta ķēdes atzarošana ir viena no galvenajām rūpnieciskajām metodēm termoplastisko polimēru īpašību modificēšanai.

sieta struktūra kas raksturīgs ar to, ka ķēdes ir savienotas viena ar otru, un tas ievērojami ierobežo kustību un izraisa izmaiņas gan mehāniskajās, gan ķīmiskajās īpašībās. Parastā gumija ir mīksta, bet, vulkanizējot ar sēru, veidojas S-0 tipa kovalentās saites, un stiprība palielinās. Polimērs var iegūt tīkla struktūru un spontāni, piemēram, gaismas un skābekļa iedarbībā, notiek novecošanās, zaudējot elastību un veiktspēju. Visbeidzot, ja polimēra molekulas satur reaktīvās grupas, tad tās karsējot savieno daudzas spēcīgas šķērssaites, polimērs izrādās šķērssaistīts, t.i., iegūst telpiskā struktūra. Tādējādi karsēšana izraisa reakcijas, kas krasi un neatgriezeniski maina materiāla īpašības, kas iegūst izturību un augstu viskozitāti, kļūst nešķīstošs un nekausējams. Sakarā ar molekulu augsto reaktivitāti, kas izpaužas, palielinoties temperatūrai, šādus polimērus sauc termoreaktīvo.

Reakcijā tiek iegūti termoplastiskie polimēri polimerizācija, plūst saskaņā ar shēmu pmm lpp(2. att.), kur M - monomēra molekula, M p- makromolekula, kas sastāv no monomēra vienībām, P - polimerizācijas pakāpe.

Ķēdes polimerizācijas laikā molekulmasa palielinās gandrīz uzreiz, starpprodukti ir nestabili, reakcija ir jutīga pret piemaisījumu klātbūtni un, kā likums, prasa augstu spiedienu. Nav pārsteidzoši, ka dabiskos apstākļos šāds process nav iespējams, un visi dabiskie polimēri veidojās savādāk. Mūsdienu ķīmija ir radījusi jaunu instrumentu - polimerizācijas reakciju, un, pateicoties viņam, liela termoplastisko polimēru klase. Polimerizācijas reakcija tiek realizēta tikai specializētu nozaru kompleksās iekārtās, un patērētājs saņem termoplastiskos polimērus gatavā veidā.

Reaktīvās termoreaktīvo polimēru molekulas var veidoties vienkāršāk un dabiskāk – no monomēra pakāpeniski uz dimēru, tad par trimeru, tetramēru utt. Tādu monomēru kombināciju, to "kondensāciju" sauc par reakciju. polikondensācija; tai nav nepieciešama augsta tīrība vai spiediens, bet to pavada ķīmiskā sastāva izmaiņas un bieži vien ar blakusproduktu (parasti ūdens tvaiku) izdalīšanos (2. att.). Tā ir šī reakcija, kas notiek dabā; to var viegli veikt ar nelielu uzsildīšanu visvienkāršākajos apstākļos, pat mājās. Tik augsta termoreaktīvo polimēru ražojamība sniedz plašas iespējas dažādu produktu ražošanai neķīmiskos uzņēmumos, tostarp radiostacijās.

Neatkarīgi no izejmateriālu veida un sastāva un ražošanas metodēm, materiālus uz polimēru bāzes var klasificēt šādi: plastmasas, ar šķiedru armētas plastmasas, lamināti, plēves, pārklājumi, līmvielas. Īpaši nekoncentrēšos uz visiem šiem produktiem, runāšu tikai par visplašāk lietotajiem. Ir jāparāda, cik liela mūsdienās ir nepieciešamība pēc polimērmateriāliem un līdz ar to arī to apstrādes nozīme. Pretējā gadījumā problēma būtu vienkārši nepamatota.

1.2 PLASTMASAS

Vārds "plastmasa" nāk no grieķu valodas un attiecas uz materiālu, ko var presēt vai veidot jebkurā izvēlētā formā. Pēc šīs etimoloģijas pat mālu varētu saukt par plastmasu, bet patiesībā par plastmasu sauc tikai izstrādājumus, kas izgatavoti no sintētiskiem materiāliem. Amerikas Testēšanas un materiālu biedrība definē, kas ir plastmasa: "ir jebkurš no dažādiem materiāliem, kas pilnībā vai daļēji ir organiski un kurus var veidot vēlamā formā, pielietojot temperatūru un/vai spiedienu."

Ir zināmi simtiem plastmasas. Tabulā. 1 parādīti to galvenie veidi un parādīti katras sugas atsevišķi pārstāvji. Jāpiebilst, ka šobrīd nav viena veida, kā aprakstīt visu plastmasu dažādību to lielā skaita dēļ.

1. tabula. Galvenie plastmasas veidi

Veids	Tipiski pārstāvji	Veids	Tipiski pārstāvji
Akrila plastmasa Aminoplastmasa	Polimetilmetakrilāts (PMMA) Poliakrilnitrils (PAN) Urīnvielas-formaldehīda sveķi Melamīna-formaldehīda sveķi	Poliesteri	Nepiesātinātie poliestera sveķi Polietiltereftalāts (PET) Polietilsnadipāts
Celuloze	Etilceluloze Celulozes acetāts Celulozes nitrāts	Poliolefīni Stirola plastmasa	Polietilēns (PE) Polipropilēns (PP) Polistirols (PS)
Epoksīda sveķi	Epoksīda sveķi	Stirola kopolimērs ar akrilnitrilu
Fluoroplastika	Politetrafluoretilēns (PTFE) Polivinilidēnfluorīds	Akrilnitrila kopolimērs ar stirolu un butadiēnu (ABS)
Fenoplasti	Fenola-formaldehīda sveķi Fenola-furfurola sveķi	Vinila plastmasa	Polivinilhlorīds (PVC) Polivinilbutirāls
Poliamīda plastmasa (neilons)	Polikaprolaktāms (PA-6) Poliheksama etilēnadipamīds (PA-6,6)	Vinilhlorīda-vinilacetāta kopolimērs

Pirmā termoplastiskā plastmasa, kas atrada plašu pielietojumu, bija celuloīds, mākslīgs polimērs, kas iegūts, apstrādājot dabisko celulozi. Viņam bija liela loma tehnoloģijās, īpaši kino, bet ārkārtējās ugunsbīstamības dēļ (sastāva ziņā celuloze ir ļoti tuva bezdūmu pulverim) jau 20. gadsimta vidū. tā ražošana ir samazinājusies gandrīz līdz nullei.

Elektronikas, telefona sakaru, radio attīstībai bija steidzami jārada jauni elektroizolācijas materiāli ar labām konstruktīvām un tehnoloģiskām īpašībām. Tā radās mākslīgie polimēri, kas izgatavoti uz tās pašas celulozes bāzes, nosaukti pēc pielietojuma jomu pirmajiem burtiem etrols. Pašlaik tikai 2...3% no pasaulē saražotās polimēru produkcijas ir celulozes plastmasa, savukārt aptuveni 75% ir sintētiskā termoplastika, no kurām 90% veido tikai trīs: polistirols, polietilēns, polivinilhlorīds.

Putupolistirols, piemēram, tiek plaši izmantots kā siltumu un skaņu izolējošs būvmateriāls. Radioelektronikā to izmanto izstrādājumu blīvēšanai, ja nepieciešams nodrošināt minimālu mehānisko spriegumu, radīt pagaidu izolāciju no citu elementu izstarotā siltuma ietekmes vai zemas temperatūras un novērst to ietekmi uz elektriskām īpašībām, tādēļ borta un mikroviļņu krāsns - iekārtas.

1.3 ELASTOMĒRI

Elastomērus parasti sauc par gumijām. Baloni, apavu zoles, riepas, ķirurģiskie cimdi, dārza šļūtenes ir tipiski elastomēra izstrādājumu piemēri. Klasiskais elastomēru piemērs ir dabīgais kaučuks.

Gumijas makromolekulai ir spirālveida struktūra ar identitātes periodu 0,913 nm, un tajā ir vairāk nekā 1000 izoprēna atlikumu. Gumijas makromolekulas struktūra nodrošina tās augsto elastību - vissvarīgāko tehnisko īpašību. Gumijai ir pārsteidzoša spēja atgriezeniski izstiepties līdz 900% no sākotnējā garuma.

Dažāda veida gumija ir mazāk elastīga gutaperča jeb balata, dažu kaučuka augu sula, kas aug Indijā un Malajas pussalā. Atšķirībā no gumijas, gutaperčas molekula ir īsāka un tai ir trans-1,4 struktūra ar identitātes periodu 0,504 nm.

Dabiskā kaučuka izcilā tehniskā nozīme, tā trūkums vairākās valstīs, tostarp Padomju Savienībā, ekonomiski dzīvotspējīgu avotu trūkums, vēlme iegūt materiālus, kas būtu labāki vairāku īpašību (eļļas izturība, salizturība, nodilumizturība) ziņā. dabīgais kaučuks, stimulēja pētījumus par sintētiskā kaučuka ražošanu.

Pašlaik tiek izmantoti vairāki sintētiskie elastomēri. Tajos ietilpst polibutadiēni, stirola-butadiēns, akrilnitrilbutadiēns (nitrilkaučuks), poliizoprēns, polihloroprēns (neoprēns), etilēnpropilēns, izoprēna-izobutilēns (butilkaučuks), polifluoroglekļa, poliuretāna un silikona gumijas. Izejviela sintētiskā kaučuka ražošanai pēc Ļebedeva metodes ir etilspirts. Tagad ir izstrādāta butadiēna ražošana no butāna, izmantojot pēdējo katalītisko dehidrogenēšanu.

Zinātnieki ir guvuši panākumus, un mūsdienās vairāk nekā viena trešdaļa pasaulē saražotās gumijas ir izgatavota no sintētiskā kaučuka. Gumija un gumija sniedz milzīgu ieguldījumu pagājušā gadsimta tehnoloģiskajā progresā. Atcerēsimies, piemēram, gumijas zābakus un dažādus izolācijas materiālus, un mums kļūs skaidra gumijas loma svarīgākajās tautsaimniecības nozarēs. Vairāk nekā puse no pasaulē saražotā elastomēra tiek tērēta riepu ražošanai. Maza izmēra auto riepu izgatavošanai nepieciešami aptuveni 20 kg dažādu marku un marku gumijas, bet pašizgāzējam gandrīz 1900 kg. Mazāka daļa nonāk cita veida gumijas izstrādājumiem. Gumija padara mūsu dzīvi ērtāku.

1.4 ŠĶIEDRAS

Mēs visi esam pazīstami ar dabīgām šķiedrām, piemēram, kokvilnu, vilnu, linu un zīdu. Mēs zinām arī sintētiskās šķiedras no neilona, ​​poliesteriem, polipropilēna un akrila. Galvenā šķiedru atšķirīgā iezīme ir tā, ka to garums ir simtiem reižu lielāks par diametru. Ja dabiskās šķiedras (izņemot zīdu) ir štāpeļšķiedras, tad sintētiskās var iegūt gan vienlaidu diegu veidā, gan štāpeļšķiedru veidā.

No patērētāja viedokļa šķiedras var būt trīs veidu; ikdienas pieprasījums, drošs un rūpniecisks.

Ikdienas šķiedras sauc par šķiedrām, ko izmanto apakšveļas un virsdrēbju ražošanā. Šajā grupā ietilpst šķiedras, kas paredzētas apakšveļas, zeķu, kreklu, uzvalku uc ražošanai. Šīm šķiedrām jābūt ar atbilstošu izturību un stiepjamību, maigumu, neuzliesmojamību, uzsūcot mitrumu un labi krāsotām. Tipiski šīs klases šķiedru pārstāvji ir kokvilna, zīds, vilna, neilons, poliesteri un akrilāti.

Drošas šķiedras ir šķiedras, ko izmanto paklāju, aizkaru, krēslu pārvalku, drapējumu uc ražošanai. Šādām šķiedrām jābūt stingrām, stiprām, izturīgām un nodilumizturīgām. No drošības viedokļa šīm šķiedrām tiek izvirzītas šādas prasības: tām ir slikti jāaizdegas, jāizplata liesma, degšanas laikā jāizdala minimāls siltuma, dūmu un toksisko gāzu daudzums. Pievienojot ikdienas šķiedrām nelielu daudzumu vielu, kas satur tādus atomus kā B, N, Si, P, C1, Br vai Sb, ir iespējams padarīt tās ugunsizturīgas un tādējādi pārvērst par drošām šķiedrām. Modificējošu piedevu ievadīšana šķiedrās samazina to uzliesmojamību, samazina liesmas izplatīšanos, bet neizraisa toksisko gāzu un dūmu izdalīšanās samazināšanos degšanas laikā. Pētījumi liecina, ka aromātiskos poliamīdus, poliimīdus, polibenzimidazolus un polioksidiazolus var izmantot kā drošas šķiedras, taču šo šķiedru sadegšanas laikā izdalās toksiskas gāzes, jo to molekulas satur slāpekļa atomus. Aromātiskajiem poliesteriem šī trūkuma nav.

Rūpnieciskās šķiedras izmanto kā pastiprinošus materiālus kompozītmateriālos. Šīs šķiedras sauc arī par strukturālajām šķiedrām, jo ​​tām ir augsts modulis, izturība, karstumizturība, stingums, izturība. Strukturālās šķiedras tiek izmantotas tādu izstrādājumu stiprināšanai kā stingras un elastīgas caurules, caurules un šļūtenes, kā arī kompozītmateriālu konstrukcijās, ko sauc par šķiedru materiāliem, un tās izmanto kuģu, automašīnu, lidmašīnu un pat ēku celtniecībā. Šajā šķiedru klasē ietilpst vienpusēji orientētas aromātisko poliamīdu un poliesteru šķiedras, oglekļa un silīcija šķiedras.

2. POLIMERU PĀRSTRĀDE

2.1 SAVIENOŠANA

Polimērus tīrā veidā, kas iegūti no rūpnieciskiem uzņēmumiem pēc to izolēšanas un attīrīšanas, sauc par "primārajiem" polimēriem vai "primāriem" sveķiem. Izņemot dažus polimērus, piemēram, polistirolu, polietilēnu, polipropilēnu, neapstrādāti polimēri parasti nav piemēroti tiešai apstrādei. Piemēram, neapstrādātais PVC ir ragam līdzīgs materiāls, un to nevar formēt, ja tas nav iepriekš mīkstināts, pievienojot plastifikatoru. Tāpat dabiskajam kaučukam ir jāpievieno vulkanizējošais līdzeklis, lai veidotu dabisko kaučuku. Lielākā daļa polimēru ir aizsargāti no termiskās, oksidatīvās un fotodegradācijas, tajos iekļaujot piemērotus stabilizatorus. Krāsu un pigmentu pievienošana polimēram pirms formēšanas ļauj iegūt dažādu krāsu produktus. Lai samazinātu berzi un uzlabotu polimēru plūsmu apstrādes iekārtās, lielākajai daļai polimēru pievieno smērvielas un apstrādes palīgvielas. Parasti polimēram pievieno pildvielas, lai piešķirtu tiem īpašas īpašības un samazinātu gala produkta izmaksas.

Process, kas ietver tādu sastāvdaļu kā plastifikatoru, cietinātāju, cietinātāju, stabilizatoru, pildvielu, krāsvielu, liesmas slāpētāju un smērvielu iekļaušanu primārajā polimērā, tiek saukts par "savienošanu", un polimēru maisījumus ar šīm piedevām sauc par "savienojumi".

Primārie plastmasas polimēri, piemēram, polistirols, polietilēns, polimetilmetakrilāts un polivinilhlorīds, parasti ir brīvi plūstošu smalku pulveru veidā. Smalkas pulvera vai šķidras sastāvdaļas sajauc ar pulverveida primāro polimēru, izmantojot planētu maisītājus, V veida maisītājus, lentes spirālveida maisītājus, Z veida maisītājus vai pašizgāzēju. Pārvietošanu var veikt vai nu istabas temperatūrā, vai paaugstinātā temperatūrā, kurai tomēr jābūt krietni zemākai par polimēra mīkstināšanas temperatūru. Šķidros prepolimērus sajauc, izmantojot vienkāršus ātrgaitas maisītājus.

Primārie elastomēra polimēri, piemēram, dabīgais kaučuks, stirola-butadiēna gumija vai nitrilkaučuks, tiek ražoti drupatu veidā, kas presētas biezās plāksnēs, ko sauc par "ķīpām". Tos parasti sajauc ar vulkanizatoriem, katalizatoriem, pildvielām, antioksidantiem un smērvielām. Tā kā elastomēri nav brīvi plūstoši pulveri, piemēram, neapstrādāta plastmasa, tos nevar sajaukt ar iepriekš minētajām sastāvdaļām, izmantojot metodes, ko izmanto neapstrādātai plastmasai. Primāro plastmasas polimēru sajaukšana ar citām savienojuma sastāvdaļām tiek panākta, sajaucot, savukārt primāro elastomēru savienojuma iegūšana ietver drupatas velmēšanu plastmasas loksnēs un pēc tam nepieciešamo sastāvdaļu ievadīšanu polimērā. Elastomēru savienošanu veic vai nu divu ruļļu gumijas dzirnavās, vai Banbury maisītājā ar iekšēju sajaukšanu. Elastomērus lateksa vai zemas molekulmasas šķidro sveķu veidā var sajaukt, vienkārši sajaucot, izmantojot ātrgaitas maisītājus. Šķiedru veidojošo polimēru gadījumā savienošana netiek veikta. Tādas sastāvdaļas kā smērvielas, stabilizatori un pildvielas parasti tiek tieši pievienotas polimēra kausējumam vai šķīdumam tieši pirms dzijas vērpšanas.

2.2. APSTRĀDES TEHNOLOĢIJA

Tas, ka polimēru materiālus izmanto visdažādākajās formās, piemēram, stieņos, caurulēs, loksnēs, putās, pārklājumos vai līmēs, kā arī lieti izstrādājumi, nozīmē dažādus veidus, kā polimēru savienojumus pārstrādāt galaproduktos. Lielāko daļu polimēru izstrādājumu iegūst vai nu formējot, vai apstrādājot, vai lejot šķidros prepolimērus veidnē, kam seko sacietēšana vai šķērssaistīšana. Šķiedras iegūst vērpšanas procesā.

Veidošanas procesu var salīdzināt, piemēram, ar figūras veidošanu no māla, bet apstrādes procesu ar tādas pašas figūras izgrebšanu no ziepju gabala. Formēšanas procesā maisījumu pulvera, pārslu vai granulu veidā ievieto veidnē un pakļauj temperatūrai un spiedienam, kā rezultātā veidojas galaprodukts. Apstrādes procesā tiek ražoti vienkāršas formas izstrādājumi, piemēram, loksnes, stieņi vai caurules, izmantojot skavošanu, štancēšanu, līmēšanu un metināšanu.

Pirms pāriet uz diskusiju par dažādām polimēru apstrādes metodēm, atceramies, ka polimērmateriāli var būt termoplastiski vai termoreaktīvi (termoreaktīvi). Kad termoplastiskie materiāli ir formēti zem karstuma un spiediena, pirms atbrīvošanas no veidnes tie jāatdzesē zem polimēra mīkstināšanas temperatūras, pretējā gadījumā tie zaudēs savu formu. Termoreaktīvo materiālu gadījumā tas nav nepieciešams, jo pēc vienreizējas kombinētas temperatūras un spiediena iedarbības produkts saglabā savu iegūto formu pat tad, kad tas augstā temperatūrā tiek atbrīvots no veidnes.

2.3. KALENDĒŠANA

Kalandrēšanas procesu parasti izmanto, lai ražotu nepārtrauktas plēves un loksnes. Kalandrēšanai paredzētā aparāta (1. att.) galvenā daļa ir pretējos virzienos rotējošu gludi pulētu metāla ruļļu komplekts un ierīce atstarpes starp tiem precīzai regulēšanai. Atstarpe starp ruļļiem nosaka kalandrētās loksnes biezumu. Polimēru maisījums tiek padots uz karstajiem ruļļiem, un loksne, kas nāk no šiem ruļļiem, tiek atdzesēta, kad tā iet cauri aukstajiem ruļļiem. Pēdējā posmā loksnes satin ruļļos, ​​kā parādīts 1. attēlā. Tomēr, ja lokšņu vietā ir jāiegūst plānas polimēru plēves, tiek izmantota ruļļu sērija ar pakāpenisku atstarpi starp tām. Parasti polimērus, piemēram, polivinilhlorīdu, polietilēnu, gumiju un butadiēna-stirola-akrilnitrilu, kalandrē loksnēs.

Rīsi. viens. Kalandrēšanas aparāta shēma

/ - polimēru savienojums; 2 - kalendāra ruļļi: karsti (3) un auksts (4); 5 - Kalandrēta loksne; b - vadošie ruļļi; 7 - tinējs

Izmantojot profilētos ruļļus kalandrēšanas mašīnā, var iegūt dažādu rakstu reljefas loksnes. Ievadot kalendārā dažādu krāsu savienojumu maisījumus, var panākt dažādus dekoratīvus efektus, piemēram, marmorēšanas imitāciju. PVC grīdas flīžu ražošanā parasti izmanto marmorēšanas tehnoloģiju.

2.4. LIEŠANA

PELJU LIEŠANA. Tas ir salīdzinoši lēts process, kas sastāv no šķidra prepolimēra pārvēršanas vēlamās formas cietos produktos. Ar šo metodi var iegūt loksnes, caurules, stieņus utt. ierobežota garuma izstrādājumi. Shematiski veidņu liešanas process parādīts 2. att. Šajā gadījumā prepolimēru, kas atbilstošās proporcijās sajaukts ar cietinātāju un citām sastāvdaļām, ielej Petri trauciņā, kas kalpo kā veidne. Pēc tam Petri trauciņu ievieto uz vairākām stundām krāsnī, kas uzkarsēta līdz vajadzīgajai temperatūrai, līdz cietēšanas reakcija ir pabeigta. Pēc atdzesēšanas līdz istabas temperatūrai cietais produkts tiek izņemts no veidnes. Šādā veidā izlietam cietam korpusam būs Petri trauciņa iekšējā reljefa forma.

Rīsi. 2. Vienkāršākais veidņu liešanas procesa attēls

b - Petri trauciņa piepildīšana ar prepolimēru un cietinātāju; b - apkure krāsnī; b - atdzesētā produkta ekstrakcija no veidnes

Ja Petri trauciņa vietā izmanto cilindrisku stikla cauruli, kas noslēgta vienā galā, var iegūt produktu cilindriska stieņa formā. Turklāt prepolimēra un cietinātāja vietā veidnē var ieliet monomēra, katalizatora un citu sastāvdaļu maisījumu, kas uzkarsēts līdz polimerizācijas temperatūrai. Polimerizācija šajā gadījumā turpināsies veidnes iekšpusē, līdz veidojas ciets produkts. Inžektorlējumam ir piemēroti akrili, epoksīdi, poliesteri, fenoli un uretāni.

Liešanas veidnes ir izgatavotas no alabastra, svina vai stikla. Sacietēšanas laikā polimēru bloks saraujas, atvieglojot atbrīvošanos no veidnes.

ROTĀCIJAS LIEŠANA. Dobus izstrādājumus, piemēram, bumbiņas un lelles, ražo procesā, ko sauc par "rotācijas liešanu". Šajā procesā izmantotā iekārta ir parādīta 3. attēlā.

Termoplastiska materiāla savienojumu smalka pulvera veidā ievieto dobā veidnē. Izmantotajam aparātam ir speciāla ierīce veidnes vienlaicīgai pagriešanai ap primāro un sekundāro asi. Veidne ir aizvērta, karsēta un pagriezta. Tā rezultātā izkausētā plastmasa vienmērīgi sadalās pa visu dobās veidnes iekšējo virsmu. Pēc tam rotējošo veidni atdzesē ar aukstu ūdeni. Atdzesējot, izkausētais plastmasas materiāls, vienmērīgi sadalīts pa veidnes iekšējo virsmu, sacietē. Tagad veidni var atvērt un galaproduktu noņemt.

Veidnē var ievietot arī šķidru termoreaktīva prepolimēra maisījumu ar cietinātāju. Sacietēšana šajā gadījumā notiks rotācijas laikā paaugstinātas temperatūras ietekmē.

Rotācijas liešana ražo produktus no PVC, piemēram, galošas, dobās bumbiņas vai galviņas lellēm. PVC sacietēšana tiek veikta ar fizisku želeju starp PVC un šķidro plastifikatoru 150-200°C temperatūrā. Smalkas PVC daļiņas ir vienmērīgi izkliedētas šķidrajā plastifikatorā kopā ar stabilizatoriem un krāsvielām, tādējādi veidojot salīdzinoši zemas viskozitātes vielu. Šis pastveida materiāls, ko sauc par "plastizolu", tiek ievietots veidnē un no tās tiek izvadīts gaiss. Pēc tam veidni pagriež un uzkarsē līdz vajadzīgajai temperatūrai, kas izraisa polivinilhlorīda želeju. Iegūtā produkta sieniņu biezumu nosaka želejas laiks.

3. att. Rotācijas liešanas procesā dobās veidnes, kas pildītas ar polimērmateriālu, vienlaikus tiek pagrieztas ap primāro un sekundāro asi.

1 - primārā ass; 2 - sekundārā ass; 3 - noņemama formas detaļa; 4 - pelējuma dobumi; 5 - pārnesumu korpuss; b-uz motoru

Pēc vajadzīgā sienas biezuma sasniegšanas plastizola pārpalikums tiek noņemts otrajam ciklam. PVC daļiņu maisījuma ar plastifikatoru galīgai homogenizācijai želejveida produkts veidnes iekšpusē tiek uzkarsēts. Galaprodukts tiek izņemts no veidnes pēc tam, kad tas ir atdzesēts ar ūdens strūklu. Rotācijas liešanas metode, izmantojot šķidru materiālu, ir pazīstama kā "dobā formēšana, lejot un rotējot veidni".

INJEKCIJAS LIEŠANA. Ērtākais process izstrādājumu ražošanai no termoplastiskiem polimēriem ir iesmidzināšanas liešanas process. Neskatoties uz to, ka aprīkojuma izmaksas šajā procesā ir diezgan augstas, tā neapšaubāma priekšrocība ir augsta produktivitāte. Šajā procesā mērīts daudzums izkausēta termoplastiskā polimēra tiek ievadīts zem spiediena relatīvi aukstā veidnē, kur tas sacietē galaproduktā.

Inžektorliešanas aparāts ir parādīts 6. att. Process sastāv no sajaukta plastmasas materiāla ievadīšanas granulu, tablešu vai pulvera veidā no piltuves noteiktos intervālos uzkarsētā horizontālā cilindrā, kur tas mīkstina. Hidrauliskais virzulis nodrošina spiedienu, kas nepieciešams, lai izkausētu materiālu caur cilindru iespiestu veidnē cilindra galā. Polimēra masai pārvietojoties pa cilindra karsto zonu, ierīce, ko sauc par "torpēdu", veicina plastmasas materiāla vienmērīgu sadalījumu pa karstā cilindra iekšējām sienām, tādējādi nodrošinot vienmērīgu siltuma sadalījumu visā tilpumā. Pēc tam izkausētais plastmasas materiāls tiek ievadīts caur injekcijas caurumu veidnes dobumā.

Vienkāršākajā formā veidne ir divu daļu sistēma: viena no daļām ir kustīga, otra ir nekustīga (skat. 6. att.). Stacionārā veidnes daļa ir nostiprināta cilindra galā, un kustīgā daļa tiek noņemta un uzlikta uz tās.

Ar speciālas mehāniskas ierīces palīdzību veidne tiek cieši noslēgta, un šajā laikā izkausētais plastmasas materiāls tiek ievadīts ar spiedienu 1500 kg/cm. Aizvēršanas mehāniskajai ierīcei jābūt konstruētai tā, lai tā izturētu augstu darba spiedienu. Izkausētā materiāla vienmērīgu plūsmu veidnes iekšējās zonās nodrošina, iepriekš uzsildot to līdz noteiktai temperatūrai. Parasti šī temperatūra ir nedaudz zemāka par formētā plastmasas materiāla mīkstināšanas temperatūru. Pēc veidnes iepildīšanas ar izkausētu polimēru to atdzesē ar auksta ūdens cirkulāciju un pēc tam atver, lai izņemtu gatavo produktu. Visu šo ciklu var atkārtot vairākas reizes gan manuāli, gan automātiski.

FILMU LIEŠANA. Liešanas metodi izmanto arī polimēru plēvju ražošanai. Tādā gadījumā atbilstošas ​​koncentrācijas polimēra šķīdumu pamazām lej uz metāla lentes, kas kustas ar nemainīgu ātrumu (4. att.), uz kuras virsmas veidojas nepārtraukts polimēra šķīduma slānis.

4. att. Filmas liešanas procesa shēma

/ - polimēru šķīdums; 2 - sadales vārsts; 3 - polimēra šķīdums izplatās, veidojot plēvi; 4 - šķīdinātājs iztvaiko; 5 - bezgalīga metāla josta; 6 - nepārtraukta polimēru plēve; 7 - spole

Kad šķīdinātājs iztvaiko kontrolētā režīmā, uz metāla jostas virsmas veidojas plāna polimēra plēve. Pēc tam plēvi noņem ar vienkāršu pīlingu. Lielākā daļa rūpniecisko celofāna loksņu un fotofilmu tiek ražotas šādā veidā.

2.5. TIEŠĀ NOSPIEŠANA

Tiešās presēšanas metodi plaši izmanto izstrādājumu ražošanā no termoreaktīviem materiāliem. 5. attēlā parādīta tipiska veidne, ko izmanto tiešai saspiešanai. Forma sastāv no divām daļām - augšējās un apakšējās vai no perforatora (pozitīvā forma) un matricas (negatīvā forma). Veidnes apakšā ir iecirtums un augšpusē ir izciļņa. Atstarpe starp augšējās daļas izvirzījumu un apakšējās daļas padziļinājumu slēgtā veidnē nosaka presētā izstrādājuma galīgo izskatu.

Tiešās saspiešanas procesā termoreaktīvo materiālu pakļauj vienai temperatūrai un spiedienam. Hidrauliskās preses izmantošana ar apsildāmām plāksnēm ļauj iegūt vēlamo rezultātu.

5. att. Tiešā liešanas procesā izmantotās veidnes shematisks attēlojums

1 - veidnes dobums, kas piepildīts ar termoreaktīvu materiālu; 2 - vadotnes tapas; 3 - burr; 4 - formēts izstrādājums

Temperatūra un spiediens presēšanas laikā var sasniegt attiecīgi 200 °C un 70 kg/cm2. Darba temperatūru un spiedienu nosaka presētā plastmasas materiāla reoloģiskās, termiskās un citas īpašības. Veidnes padziļinājums ir pilnībā piepildīts ar polimēru maisījumu. Kad veidne tiek aizvērta zem spiediena, tajā esošais materiāls tiek saspiests un iespiests vēlamajā formā. Liekais materiāls tiek izspiests no veidnes plānas plēves veidā, ko sauc par "burr". Temperatūras ietekmē presētā masa sacietē. Dzesēšana nav nepieciešama, lai galaproduktu atbrīvotu no veidnes.

att..6. Inžektorliešanas procesa shematisks attēlojums

1 - salikts plastmasas materiāls; 2 - iekraušanas piltuve; 3 - virzulis; 4 - elektriskais sildelements; 5 - formas stacionārā daļa;

6 - formas kustīgā daļa; 7 - galvenais cilindrs; 8 - torpēda; 9 - mīkstināts plastmasas materiāls; 10 - pelējums; 11 - izstrādājums, kas veidots ar iesmidzināšanu

2.6 VEIDOŠANA

PNEUMOFORMĒŠANA. Liels skaits dobu plastmasas izstrādājumu tiek ražoti ar pūšamo formēšanu: kannas, bezalkoholisko dzērienu pudeles utt. Var veidot šādus termoplastiskus materiālus: polietilēns, polikarbonāts, polivinilhlorīds, polistirols, neilons, polipropilēns, akrils, akrilnitrils, akrilnitrils, butadiēns. polimērs, tomēr Gada patēriņa ziņā pirmo vietu ieņem augsta blīvuma polietilēns.

Pūšanas formēšanas pirmsākumi meklējami stikla rūpniecībā. Šī procesa shēma ir dota 7. att.

Karsti mīkstināta termoplastiska caurule, ko sauc par "sagatavi", tiek ievietota divdaļīgā dobā veidnē. Kad forma ir aizvērta, abas tās puses saspiež vienu apstrādājamā priekšmeta galu un gaisa padeves adatu, kas atrodas caurules otrā galā.

7. att. Shematiska diagramma, kas izskaidro pūšanas formēšanas procesa posmus

a - sagatave, kas ievietota atvērtā veidnē; b - slēgta veidne;

c - gaisa iepūšana veidnē; d - veidnes atvēršana. 1 - tukša;

2 - adata gaisa padevei; 3 - Preses forma; 4 - gaiss; 5 - gaisa formēts izstrādājums

Kompresora caur adatu pievadītā spiediena ietekmē karsto sagatavi piepūš kā bumbiņu, līdz tas cieši saskaras ar veidnes relatīvi auksto iekšējo virsmu. Pēc tam veidni atdzesē, atver un gatavo cieto termoplastisko izstrādājumu noņem.

Izpūšanas formēšanas sagatavi var iegūt ar iesmidzināšanas vai ekstrūzijas palīdzību, un atkarībā no tā metodi attiecīgi sauc par iesmidzināšanas izpūšanu vai ekstrūzijas izpūšanu.

TERMOPLASTIKA VEIDOŠANĀS LOKŠŅA. Termoplastisko lokšņu liešana ir ārkārtīgi svarīgs process trīsdimensiju plastmasas izstrādājumu ražošanā. Ar šo metodi no akrilnitrila butadiēna stirola loksnēm iegūst pat tādus lielus izstrādājumus kā zemūdeņu korpusi.

Šī procesa shēma ir šāda. Termoplastiskā loksne tiek uzkarsēta līdz tās mīkstināšanas temperatūrai. Tad perforators iespiež karstu elastīgu loksni metāla veidņu matricā (9. att.), bet loksne iegūst noteiktu formu. Atdzesējot, formētais produkts sacietē un tiek izņemts no veidnes.

Modificētajā metodē, iedarbojoties ar vakuumu, karstā loksne tiek iesūkta matricas dobumā un iegūst vajadzīgo formu (10. att.). Šo metodi sauc par vakuuma formēšanas metodi.

2.7 EKSTRŪZIJA

Ekstrūzija ir viena no lētākajām metodēm plaši lietotu plastmasas izstrādājumu, piemēram, plēvju, šķiedru, cauruļu, lokšņu, stieņu, šļūteņu un siksnu ražošanai, šo izstrādājumu profilu nosaka ekstrūdera galviņas izejas forma. Izkausēta plastmasa noteiktos apstākļos tiek izspiesta caur ekstrūdera galviņas izeju, kas piešķir ekstrudātam vēlamo profilu. Vienkāršākās ekstrūzijas iekārtas shēma parādīta 8. att.

8. att. Vienkāršākās ekstrūzijas iekārtas shematisks attēlojums

1 - iekraušanas piltuve; 2 - svārpsts; 3 - galvenais cilindrs; 4 - sildelementi; 5 - ekstrūdera galvas izeja, a - Iekraušanas zona; b - kompresijas zona; in ~ homogenizācijas zona

Šajā iekārtā saliktā plastmasas materiāla pulveris vai granulas tiek ielādētas no tvertnes elektriski apsildāmā cilindrā, lai mīkstinātu polimēru. Spirālveida rotējoša skrūve nodrošina karstas plastmasas masas kustību pa cilindru. Tā kā polimēra masas kustības laikā starp rotējošo skrūvi un mucu rodas berze, tas izraisa siltuma izdalīšanos un līdz ar to arī apstrādātā polimēra temperatūras paaugstināšanos. Šīs kustības procesā no tvertnes uz ekstrūdera galvas izeju plastmasas masa iziet cauri trim skaidri atdalītām zonām: iekraušanas zonai (a), kompresijas zonai (b) un homogenizācijas zonai. (iekšā)(Skatīt 9. attēlu).

Katra no šīm zonām veicina ekstrūzijas procesu. Iekraušanas zona, piemēram, paņem polimēra masu no piltuves un nosūta to uz kompresijas zonu, šī darbība notiek bez sildīšanas.

Rīsi. 9. Lokšņu termoplastu liešanas procesa shēma

1 - termoplastiska materiāla loksne; 2 - skava; 3 - perforators; 4 - karstumā mīkstināta loksne; 5 - matrica; 6 - produkts, kas iegūts, formējot lokšņu termoplastu

10. att. Termoplastu vakuumformēšanas procesa diagramma

1 - skava; 2 - termoplastiska loksne; 3 - Preses forma; 4 - produkts, ko iegūst, vakuumformējot termoplastu

Kompresijas zonā sildelementi nodrošina pulverveida lādiņa kušanu, un rotējošā skrūve to saspiež. Tad pastveida izkausētais plastmasas materiāls nonāk homogenizācijas zonā, kur skrūves skrūves vītnes dēļ iegūst nemainīgu plūsmas ātrumu.

Šajā ekstrūdera daļā radītā spiediena ietekmē polimēra kausējums tiek padots uz ekstrūdera galvas izeju un iziet ar vēlamo profilu. Dažu polimēru augstās viskozitātes dēļ dažkārt ir nepieciešama cita zona, ko sauc par darba zonu, kur polimērs tiek pakļauts lielai bīdes slodzei, lai uzlabotu sajaukšanas efektivitāti. Vēlamā profila ekstrudētais materiāls atstāj ekstrūderi ļoti karstā stāvoklī (tā temperatūra ir no 125 līdz 350°C), un, lai saglabātu formu, nepieciešama ātra dzesēšana. Ekstrudāts nonāk konveijera lentē, kas iet caur auksta ūdens tvertni, un sacietē. Ekstrudāta atdzesēšanai izmanto arī aukstā gaisa pūšanu un aukstā ūdens izsmidzināšanu. Formēto izstrādājumu tālāk vai nu sagriež, vai satin ruļļos.

Ekstrūzijas procesu izmanto arī, lai pārklātu vadus un kabeļus ar polivinilhlorīdu vai gumiju, un stieņveida metāla stieņus ar piemērotiem termoplastiskiem materiāliem.

2.8 PUTOŠANA

Putošana ir vienkārša metode putu un sūkļveida materiālu iegūšanai. Šīs klases materiālu īpašās īpašības - triecienu absorbējošā spēja, viegls svars, zema siltumvadītspēja - padara tos ļoti pievilcīgus lietošanai dažādiem mērķiem. Parastie putojošie polimēri ir poliuretāni, polistirols, polietilēns, polipropilēns, silikoni, epoksīdi, PVC uc Putu struktūra sastāv no izolētiem (slēgtiem) vai savstarpēji caurlaidīgiem (atvērtiem) tukšumiem. Pirmajā gadījumā, kad tukšumi ir aizvērti, tajos var būt gāzes. Abu veidu konstrukcijas shematiski parādītas 11. att.

11. att. Putošanas procesā izveidoto atvērto un slēgto šūnu struktūru shematisks attēlojums

1- diskrētās (slēgtās) šūnas; 2 - savstarpēji caurlaidīgas (atvērtas) šūnas;

3 - šūnu sienas

Ir vairākas metodes putu vai šūnu plastmasas ražošanai. Viens no tiem ir tas, ka cauri izkausētajam savienojumam tiek izpūsts gaiss vai slāpeklis, līdz tas pilnībā uzputo. Putošanas procesu veicina virsmaktīvās vielas pievienošana. Sasniedzot vēlamo putošanas pakāpi, matricu atdzesē līdz istabas temperatūrai. Šajā gadījumā termoplastiskais materiāls sacietē putu stāvoklī. Termoreaktīvos šķidros prepolimērus var auksti putot un pēc tam karsēt līdz pilnīgai sacietēšanai. Putošanu parasti panāk, pievienojot polimēru masai putas vai putojošās vielas. Šādi līdzekļi ir zemas molekulmasas šķīdinātāji vai noteikti ķīmiski savienojumi. Tādu šķīdinātāju kā n-pentāns un n-heksāns viršanas procesu polimēru materiālu cietēšanas temperatūrā pavada intensīvs iztvaikošanas process. No otras puses, daži ķīmiskie savienojumi šajās temperatūrās var sadalīties, izdalot inertas gāzes. Tātad azo-bis-izobutironitrils termiski sadalās, vienlaikus izocianāta un ūdens reakcijas rezultātā izdalot lielu daudzumu slāpekļa, kas izdalīts polimēra matricā, un to izmanto arī putu materiālu, piemēram, poliuretāna putu, ražošanai:

Tā kā poliuretānus iegūst poliola reakcijā ar diizocianātu, reakcijas produkta putošanai papildus jāpievieno neliels daudzums diizocianāta un ūdens.

Tātad liels daudzums tvaiku vai gāzu, ko izdala putas un gāzes veidotāji, izraisa polimēra matricas putošanu. Polimēra matrica putu stāvoklī tiek atdzesēta līdz temperatūrai, kas ir zemāka par polimēra mīkstināšanas temperatūru (termoplastisku materiālu gadījumā) vai tiek pakļauta sacietēšanas vai šķērssaistīšanas reakcijai (termoreaktīvu materiālu gadījumā), kā rezultātā matrica iegūst stingrība, kas nepieciešama, lai saglabātu putu struktūru. Šo procesu sauc par "putu stabilizācijas" procesu. Ja matrica netiek atdzesēta zem mīkstināšanas temperatūras vai nav šķērssavienota, to aizpildošās gāzes iziet no poru sistēmas un putas sabrūk.

Putas var iegūt elastīgās, stingrās un puscietās formās. Lai tieši iegūtu putu izstrādājumus, putošana jāveic tieši veidnes iekšpusē. Putupolistirola loksnes un stieņus var izmantot arī dažādu izstrādājumu ražošanai. Atkarībā no polimēra īpašībām un putošanas pakāpes putu blīvums var svārstīties no 20 līdz 1000 kg/cm 3 . Putu pielietojums ir ļoti daudzveidīgs. Piemēram, automobiļu rūpniecība polsterēšanai izmanto lielu daudzumu PVC un poliuretāna putu. Šiem materiāliem ir liela nozīme mēbeļu ražošanā. Cietās putupolistirola putas tiek plaši izmantotas ēku iepakošanai un siltumizolācijai. Putuplasta gumijas un poliuretāna putas tiek izmantotas matraču pildīšanai uc Cietās poliuretāna putas tiek izmantotas arī ēku siltumizolācijai un protēžu izgatavošanai.

2.9. STIPRINĀŠANA

Pastiprinot plastmasas matricu ar augstas stiprības šķiedru, tiek iegūtas sistēmas, ko sauc par "šķiedru pastiprinātu plastmasu" (FRP). WUA ir ļoti vērtīgas īpašības: tās izceļas ar augstu stiprības un svara attiecību, ievērojamu izturību pret koroziju un vieglu izgatavošanu. Šķiedru pastiprināšanas metode ļauj iegūt plašu produktu klāstu. Piemēram, veidojot mākslīgos satelītus AUA, kosmosa kuģu dizainerus un veidotājus galvenokārt piesaista pārsteidzoši augstā izturības un svara attiecība. Skaists izskats, viegls svars un izturība pret koroziju ļauj izmantot WUA kuģu apšuvumam. Turklāt WUA pat tiek izmantots kā materiāls tvertnēm, kurās tiek uzglabātas skābes.

Tagad sīkāk aplūkosim šo neparasto materiālu ķīmisko sastāvu un fizikālo raksturu. Kā minēts iepriekš, tie ir polimēru materiāls, kura īpašās īpašības ir saistītas ar pastiprinošo šķiedru ievadīšanu tajā. Galvenie materiāli, no kuriem tiek izgatavotas armatūras šķiedras (gan smalki sagrieztas, gan garas), ir stikls, grafīts, alumīnijs, ogleklis, bors un berilijs. Jaunākie sasniegumi šajā jomā ir pilnībā aromātiska poliamīda izmantošana kā pastiprinošās šķiedras, kas nodrošina vairāk nekā 50% svara samazinājumu salīdzinājumā ar tradicionālajām šķiedru pastiprinātām plastmasām. Armatūrai tiek izmantotas arī dabīgās šķiedras, piemēram, sizāls, azbests uc Armatūras šķiedras izvēli galvenokārt nosaka prasības gala produktam. Tomēr stikla šķiedras joprojām tiek plaši izmantotas līdz mūsdienām un joprojām ir galvenais ieguldījums WUA rūpnieciskajā ražošanā. Stikla šķiedru pievilcīgākās īpašības ir zems termiskās izplešanās koeficients, augsta izmēru stabilitāte, zemas ražošanas izmaksas, augsta stiepes izturība, zema dielektriskā konstante, neuzliesmojamība un ķīmiskā izturība. Citas stiegrojuma šķiedras galvenokārt tiek izmantotas gadījumos, kad ARP darbībai konkrētos apstākļos ir nepieciešamas dažas papildu īpašības, neskatoties uz to augstāku cenu salīdzinājumā ar stikla šķiedrām.

HDPE tiek ražots, savienojot šķiedras ar polimēru matricu un pēc tam sacietējot zem spiediena un temperatūras. Pastiprinošās piedevas var būt smalki sagrieztu šķiedru, garu pavedienu un audumu veidā. Galvenās ARP izmantotās polimēru matricas ir poliesteri, epoksīdi, fenoli, silikoni, melamīns, vinila atvasinājumi un poliamīdi. Lielākā daļa WUA tiek ražoti uz poliestera polimēru bāzes, kuru galvenā priekšrocība ir to zemās izmaksas. Fenola polimērus izmanto gadījumos, kad nepieciešama augsta temperatūras izturība. Īpaši augstas AVP mehāniskās īpašības iegūst, ja epoksīdsveķus izmanto kā polimēru matricu. Silikona polimēru izmantošana nodrošina WUA lieliskas elektriskās un termiskās īpašības.

Pašlaik ir vairākas plastmasas stiegrojuma metodes. Visbiežāk izmantotās no tām ir: 1) manuālā lokšņu laminēšanas metode, 2) šķiedru uztīšanas metode un 3) impregnēšanas metode ar smidzināšanu.

LOKŠU MANUĀLI SLĀNOŠANAS METODE. Iespējams, ka šī ir vienkāršākā plastmasas pastiprināšanas metode. Šajā gadījumā galaprodukta kvalitāti lielā mērā nosaka operatora prasme un prasme. Viss process sastāv no sekojošām darbībām. Pirmkārt, veidni pārklāj ar plānu līmes smērvielas slāni uz polivinilspirta, silikona eļļas vai parafīna bāzes. Tas tiek darīts, lai gala produkts nepieliptu pie veidnes. Pēc tam formu pārklāj ar polimēra slāni, virs kura tiek uzlikta stikla šķiedra vai paklājiņš. Šī stikla šķiedra savukārt ir pārklāta ar citu polimēra slāni.

12. att. Manuālās slāņošanas metodes shematisks attēlojums

1 - mainīgi polimēra un stiklplasta slāņi; 2 - Preses forma; 3 - ritošais veltnis

Tas viss ir cieši velmēts ar rullīšiem, lai vienmērīgi piespiestu stiklšķiedru pie polimēra un noņemtu gaisa burbuļus. Polimēra un stikla šķiedras mainīgo slāņu skaits nosaka parauga biezumu (12. att.).

Pēc tam istabas vai paaugstinātā temperatūrā sistēma sacietē. Pēc sacietēšanas pastiprinātā plastmasa tiek izņemta no veidnes, noņemta un pabeigta. Ar šo metodi tiek izgatavotas loksnes, automašīnu virsbūves daļas, kuģu korpusi, caurules un pat ēku fragmenti.

ŠĶIEDRAS TĪŠANAS METODE.Šo metodi ļoti plaši izmanto armētu plastmasas izstrādājumu, piemēram, augstspiediena cilindru, ķīmisko vielu uzglabāšanas tvertņu un raķešu dzinēju korpusu, ražošanā. Tas sastāv no tā, ka nepārtraukts monopavediens, šķiedra, šķiedru saišķis vai austa lente tiek izlaista caur sveķu un cietinātāja vannu. Šķiedrai izejot no vannas, liekie sveķi tiek izspiesti. Pēc tam ar sveķiem piesūcinātās šķiedras vai lente tiek uztīta uz vajadzīgās formas serdes un sacietē temperatūras ietekmē.

13. att.Šķiedru uztīšanas metodes shematisks attēlojums

1- padeves spole; 2 - nepārtraukta vītne; 3 - vienība šķiedru impregnēšanai un sveķu presēšanai; 4 - kodols; 5 - ar sveķiem piesūcinātas šķiedras, kas uztītas uz serdes

Uztīšanas mašīna (13. att.) ir veidota tā, lai šķiedras noteiktā veidā varētu aptīt ap serdi. Šķiedras spriegums un tās uztīšanas metode ir ļoti svarīga no gatavā produkta galīgo deformācijas īpašību viedokļa.

IZMIDZINĀŠANAS METODE. Šajā metodē tiek izmantota smidzināšanas pistole ar daudzšķiedru galvu. Sveķu, cietinātāja un sasmalcinātas šķiedras strūklas no smidzināšanas pistoles vienlaikus tiek padotas uz veidnes virsmu (14. att.), kur tās veido noteikta biezuma slāni. Noteikta garuma sasmalcinātu šķiedru iegūst, nepārtraukti padodot šķiedras uz aparāta slīpēšanas galvu. Pēc vajadzīgā biezuma sasniegšanas polimēru masu sacietē karsējot. Izsmidzināšana ir ātrā metode lielu virsmu pārklāšanai. Izmantojot šo metodi, tiek izgatavoti daudzi mūsdienu plastmasas izstrādājumi, piemēram, kravas platformas, uzglabāšanas tvertnes, kravas automašīnu virsbūves un kuģu korpusi.

14. att. Smidzināšanas metodes shematisks attēlojums

1 - forma; 2 - izsmidzināts sasmalcinātas šķiedras un sveķu maisījums; 3 - sasmalcinātas šķiedras strūkla; 4 - nepārtraukta šķiedra; 5- sveķi; 6- cietinātājs; 7 - mezgls šķiedras griešanai un izsmidzināšanai; 8 - sveķu strūkla

CITAS METODES. Papildus iepriekš aprakstītajām metodēm pastiprinātas plastmasas ražošanā ir zināmas arī citas, no kurām katrai ir savs īpašs mērķis. Tādējādi vienlaidu laminātu ražošanas metode tiek izmantota dažāda biezuma armētu laminātu vienlaidu lokšņu ražošanai. Šajā procesā katrs atsevišķais austas lentes slānis, kas nāk no ruļļiem, tiek piesūcināts ar sveķiem un cietinātāju un pēc tam saspiests kopā caur karsto velmēšanas sistēmu. Pēc sacietēšanas temperatūras ietekmē tiek iegūts vajadzīgā biezuma lamināts I (15. att.). Materiāla biezumu var mainīt, mainot slāņu skaitu.

15. att. Nepārtrauktu laminētu materiālu ražošanas metodes shematisks attēlojums

1- padeves spoles; 2 - nepārtrauktas stikla šķiedras loksnes; 3 - vanna impregnēšanai sveķu un cietinātāja maisījumā; 4 - nepārtraukts lamināts; 5 - laminēta plastmasa, sagriezta vajadzīgā izmēra gabalos

Cita metode, kas pazīstama kā saplākšņa metode, ļauj izgatavot tādus izstrādājumus kā dobi stieņi vai makšķeres no nepārtrauktiem šķiedru kūļiem. Šis process ir salīdzinoši vienkāršs. Nepārtraukts šķiedru kūlis, kas iepriekš apstrādāts ar sveķiem un cietinātāju, tiek izvilkts caur atbilstošā profila matricu (16. att.), uzkarsēts līdz noteiktai temperatūrai. Pie izejas no presformas profilētais izstrādājums turpina karsēt. Sacietējušo profilu izvelk no presformas ar rotējošu ruļļu sistēmu. Šis process ir nedaudz līdzīgs ekstrūzijai, ar vienīgo atšķirību, ka ekstrūzijas laikā polimērmateriāls tiek izspiests caur matricu no iekšpuses ar rotējošas skrūves palīdzību, savukārt aprakstītajā metodē materiāls tiek izvilkts caur matricas izvadu no ārpuses. .

16. att. Pultrudētas šķiedras plastmasas iegūšanas metodes shematisks attēlojums

1 - nepārtraukts šķiedru saišķis, kas piesūcināts ar sveķiem un cietinātāju; 2 - sildelements; 3 - mirt; 4 - rotējoši vilkšanas ruļļi; 5 - gatavais produkts, sagriezts gabalos; 6 - gatavā produkta profils

Turklāt maisījumu, kas satur grieztas šķiedras, sveķus un cietinātāju, var veidot ar jebkuru citu piemērotu metodi, piemēram, tiešu saspiešanu. Termoplastiskus materiālus, kas pildīti ar grieztām šķiedrām, var veidot ar tiešu presēšanu, iesmidzināšanu vai ekstrūzijas palīdzību, lai iegūtu galaproduktus ar uzlabotām mehāniskajām īpašībām.

2.10 VĒRŠANAS ŠĶIEDRAS

Polimēru šķiedras iegūst procesā, ko sauc par vērpšanu. Ir trīs principiāli atšķirīgas vērpšanas metodes: kausēta vērpšana, sausā vērpšana un mitrā vērpšana. Kausēšanas vērpšanas procesā polimērs ir izkusis, citos gadījumos tas ir šķīdumu veidā. Tomēr visos šajos gadījumos polimērs izkausētā vai izšķīdinātā stāvoklī plūst caur daudzkanālu iemuti, kas ir plāksne ar ļoti maziem caurumiem šķiedru izvadīšanai.

SPING NO KUSĒŠANAS. Vienkāršākajā formā vērptu kausēšanas procesu var attēlot šādi. Sākotnēji polimēru pārslas izkausē uz apsildāma režģa, pārvēršot polimēru viskozā kustīgā šķidrumā. Dažreiz karsēšanas procesā veidojas kunkuļi šķērssavienojuma vai termiskās iznīcināšanas procesu dēļ. Šos kunkuļus var viegli noņemt no karstā polimēra kausējuma, izejot cauri bloku filtru sistēmai. Turklāt, lai novērstu oksidatīvo noārdīšanos, kausējums ir jāaizsargā no atmosfēras skābekļa. To galvenokārt panāk, radot inertu slāpekļa, CO2 un ūdens tvaiku atmosfēru ap polimēra kausējumu. Dozēšanas sūknis konstantā ātrumā piegādā polimēra kausējumu uz daudzkanālu matricu. Polimēru kausējums iziet cauri smalku caurumu sistēmai iemutī un iziet no turienes nepārtrauktu un ļoti plānu monopavedienu veidā. Saskaroties ar aukstu gaisu, šķiedras, kas izplūst no spinnerets, uzreiz sacietē. Atdzesēšanas un sacietēšanas procesus var ievērojami paātrināt, pūšot aukstu gaisu. Cietie monopavedieni, kas izplūst no spinnerets, tiek uztīti uz spolēm.

Svarīga iezīme, kas jāņem vērā kausēšanas vērpšanas procesā, ir tāda, ka monopavedienu diametrs ir ļoti atkarīgs no ātruma, ar kādu izkusušais polimērs iziet cauri vērpšanas mehānismam, un ātruma, kādā monopavediens tiek izvilkts no vērpšanas un uztīts uz spolēm.

17. att. Sausās vērpšanas procesu shematisks attēlojums a) un kausējuma vērpšana (b)

1 - piltuve; 2 - polimēru pārslas; 3 - apsildāmas restes; 4 - karstais polimērs; 5 - dozēšanas sūknis; b - izkausēt; 7- daudzkanālu iemutnis, 8 - svaigi vērpta šķiedra; 9 - spole; 10 - polimēru šķīdums; 11 - filtrs;

12 - dozēšanas sūknis; 13 - daudzkanālu iemutnis; 14 - svaigi vērpta šķiedra; 15 - uz spoles

SAUSĀ VĒRŠANA. Liels skaits tradicionālo polimēru, piemēram, PVC vai poliakrilnitrila, tiek lielā mērogā apstrādāti šķiedrās sausās vērpšanas procesā. Šī procesa būtība ir parādīta 17. att. Polimēru izšķīdina atbilstošā šķīdinātājā, veidojot ļoti koncentrētu šķīdumu. Šķīduma viskozitāti regulē, paaugstinot temperatūru. Karstais, viskozs polimēra šķīdums tiek izspiests cauri vērpšanas mehānismiem, tādējādi radot plānas nepārtrauktas plūsmas. Šķiedra no šīm plūsmām veidojas, vienkārši iztvaicējot šķīdinātāju. Šķīdinātāja iztvaikošanu var paātrināt, pūšot ar sausā slāpekļa pretplūsmu. No polimēra šķīduma veidotās šķiedras beidzot tiek uztītas uz spolēm. Šķiedru vērpšanas ātrums var sasniegt 1000 m/min. Rūpnieciskās celulozes acetāta šķiedras, kas iegūtas no 35% polimēra šķīduma acetonā 40°C temperatūrā, ir tipisks šķiedru ražošanas piemērs ar sauso vērpšanu.

MITRĀ VĒRŠANA. Slapjā vērpšanā, tāpat kā sausajā vērpšanā, tiek izmantoti ļoti koncentrēti polimēru šķīdumi, kuru augsto viskozitāti var samazināt, paaugstinot vērpšanas temperatūru. Sīkāka informācija par mitrās vērpšanas procesu ir parādīta 18. attēlā. Slapjā vērpšanas procesā viskozs polimēra šķīdums tiek pārstrādāts plānās virknēs, izlaižot to cauri vērpšanai. Pēc tam šīs polimēru strūklas ar nogulsnētāju nonāk koagulācijas vannā, kur polimērs no šķīduma tiek izgulsnēts plānu pavedienu veidā, kas pēc mazgāšanas, žāvēšanas utt. tiek savākti uz spolēm. Dažkārt slapjā vērpšanas procesā nepārtrauktu pavedienu vietā veidojas kunkuļi, kas rodas no vērptuves plūstošas ​​straumes pārtrūkšanas rezultātā virsmas spraiguma spēku ietekmē.

18. att. Slapjā vērpšanas procesa shematisks attēlojums

1 - polimēru šķīdums; 2 - filtrs; 3 - dozēšanas sūknis; 4 - daudzkanālu iemutnis; 5 - nogulsnētājs; 6 - svaigi vērpta šķiedra; 7 - vanna koagulācijai un sedimentācijai; 8 - mazgāšanas vanna; 9 - žāvēšana; 10 - uz spoles

No tā var izvairīties, palielinot polimēra šķīduma viskozitāti. Koagulācija, kas ir slapjā vērpšanas ierobežojošais posms, ir diezgan lēns process, kas izskaidro zemo šķīduma vērpšanas ātrumu 50 m/min salīdzinājumā ar citiem. Rūpniecībā slapjo vērpšanas procesu izmanto, lai ražotu šķiedras no poliakrilnitrila, celulozes, viskozes šķiedras u.c.

VIENAS ASS ORIENTĀCIJA. Šķiedru vērpšanas procesā no polimēra kausējuma vai šķīduma makromolekulas šķiedrā nav orientētas un līdz ar to to kristāliskuma pakāpe ir salīdzinoši zema, kas nevēlami ietekmē šķiedras fizikālās īpašības. Lai uzlabotu šķiedru fizikālās īpašības, tās tiek pakļautas operācijai, ko sauc par vienpusēju zīmēšanu, izmantojot kāda veida stiepšanas aparātu.

Ierīces galvenā iezīme ir divu rullīšu sistēmas klātbūtne BET un AT(19. att.), griežoties ar dažādiem ātrumiem. Videoklips AT griežas 4-5 reizes ātrāk nekā veltnis BET. Savērptu dziju secīgi izlaiž caur veltni BET, stiepes matadata 3 un rullīti AT. Kopš rullīša AT griežas ar ātrumu, kas lielāks par veltni BET,šķiedra tiek izvilkta zem tapas dotās slodzes 3. Šķiedra tiek ievilkta zonā 2. Pēc tam, kad iet cauri veltnim AT iegarens polimēra pavediens ir uztīts uz metāla ruļļa. Neskatoties uz to, ka stiepšanas laikā vītnes diametrs samazinās, tā stiprības īpašības ievērojami uzlabojas, pateicoties makromolekulu orientācijai paralēli šķiedras asij.

19. att. Ierīces shematisks attēlojums vienpusējai orientācijai

1 - neizstiepts pavediens; 2 - izplūdes zona; 3 - stiepšanās tapa; 4- vilkta šķiedra

TĀLĀKĀ ŠĶIEDRU APSTRĀDE. Lai uzlabotu šķiedru derīgās īpašības, tās bieži tiek pakļautas papildu īpašai apstrādei: tīrīšanai, eļļošanai, izmēra noteikšanai, krāsošanai utt.

Tīrīšanai tiek izmantotas ziepes un citi sintētiskie mazgāšanas līdzekļi. Tīrīšana ir nekas vairāk kā netīrumu un citu netīrumu noņemšana no šķiedras virsmas. Eļļošana ietver šķiedru apstrādi, lai aizsargātu

tos no berzes ar blakus esošajām šķiedrām un raupjām metāla virsmām apstrādes laikā. Dabiskās eļļas galvenokārt izmanto kā smērvielas. Eļļošana samazina arī statiskās elektrības daudzumu, kas uzkrājas uz šķiedrām.

Izmēru noteikšana attiecas uz šķiedru aizsargpārklājuma procesu. Polivinilspirtu vai želatīnu izmanto kā materiālus lielākajai daļai šķiedru. Izmērs notur šķiedras kompaktā saišķī un tādējādi nodrošina vienmērīgu aušanu. Pirms auduma krāsošanas līmējums jānoņem, noskalojot ūdenī.

Krāsošanai šķiedras ievieto krāsvielu šķīdumā, kura molekulas parasti iekļūst tikai šķiedras amorfajos apgabalos.

Šķiedras, kuru pamatā ir celuloze vai proteīni, ātri adsorbē skābās krāsvielas, kas viegli saistās ar polimēru amino- vai hidroksilgrupām. Sintētisko šķiedru, piemēram, poliesteru, poliamīdu vai akrila, krāsošanas process ir daudz lēnāks. Šajā gadījumā krāsošanas ātrumu var palielināt, paaugstinot temperatūru. Šķiedru krāsošana uz polivinilhlorīda, polietilēna u.c. bāzes praktiski nav iespējama, neievadot tajās aktīvos absorbcijas centrus kopolimerizācijas un ķīmiskās oksidācijas laikā.

SECINĀJUMS

Kā minēts iepriekš, polimēri ietver daudzus dabiskus savienojumus: olbaltumvielas, nukleīnskābes, celulozi, cieti, gumiju un citas organiskas vielas. Lielu skaitu polimēru iegūst sintētiski, pamatojoties uz vienkāršākajiem dabiskas izcelsmes elementu savienojumiem, izmantojot polimerizāciju, polikondensāciju un ķīmiskas pārvērtības.

60. gadu sākumā polimēri tika uzskatīti tikai par lētiem aizvietotājiem trūcīgām dabīgām izejvielām – kokvilnai, zīdam un vilnai. Taču drīz vien nāca sapratne, ka polimēri, šķiedras un citi materiāli uz to bāzes dažkārt ir labāki par tradicionāli izmantotajiem dabīgajiem materiāliem – tie ir vieglāki, stiprāki, karstumizturīgāki, spēj darboties agresīvā vidē. Tāpēc ķīmiķi un tehnologi visus savus spēkus veltīja jaunu polimēru radīšanai ar augstām veiktspējas īpašībām un to apstrādes metodēm. Un viņi šajā biznesā sasniedza rezultātus, dažkārt pārspējot pazīstamu ārvalstu firmu līdzīgu darbību rezultātus.

Polimēri tiek plaši izmantoti daudzās cilvēka darbības jomās, apmierinot dažādu nozaru, lauksaimniecības, medicīnas, kultūras un ikdienas dzīves vajadzības. Vienlaikus der atzīmēt, ka pēdējos gados ir nedaudz mainījusies polimērmateriālu funkcija jebkurā nozarē un to ražošanas metodes. Aizvien atbildīgākus darbus sāka uzticēt polimēriem. Arvien vairāk no polimēriem sāka izgatavot salīdzinoši nelielas, bet strukturāli sarežģītas un kritiskas mašīnu un mehānismu daļas, un tajā pašā laikā polimērus sāka izmantot arvien biežāk lielu mašīnu un mehānismu korpusa daļu ražošanā, kas. pārvadāt ievērojamas kravas.

Polimēru materiālu stiprības īpašību robeža tika pārvarēta, pārejot uz kompozītmateriāliem, galvenokārt stiklu un oglekļa šķiedru. Tāpēc tagad izteiciens “plastmasa ir stiprāks par tēraudu” izklausās diezgan saprātīgi. Tajā pašā laikā polimēri saglabāja savas pozīcijas daudzu to detaļu masveida ražošanā, kurām nav nepieciešama īpaši liela izturība: aizbāžņi, veidgabali, vāciņi, rokturi, svari un mērinstrumentu korpusi. Vēl viena polimēriem raksturīga joma, kurā to priekšrocības salīdzinājumā ar citiem materiāliem visspilgtāk izpaužas, ir iekšējās un ārējās apdares joma.

Starp citu, tās pašas priekšrocības stimulē plašu polimēru materiālu izmantošanu aviācijas nozarē. Piemēram, alumīnija sakausējuma aizstāšana ar grafīta plastmasu lidmašīnas spārnu līstes ražošanā ļauj samazināt detaļu skaitu no 47 līdz 14, stiprinājumu skaitu no 1464 līdz 8 skrūvēm, samazināt svaru par 22% un izmaksas par 25%. . Tajā pašā laikā produkta drošības rezerve ir 178%. Helikopteru lāpstiņas, reaktīvo dzinēju ventilatora lāpstiņas ieteicams izgatavot no polikondensācijas sveķiem, kas pildīti ar aluminosilikāta šķiedrām, kas ļauj samazināt lidmašīnas svaru, saglabājot izturību un uzticamību.

Visi šie piemēri parāda polimēru milzīgo lomu mūsu dzīvē. Grūti iedomāties, kādi materiāli uz tiem balstīti vēl tiks iegūti. Taču var droši teikt, ka polimēri ražošanā ieņems ja ne pirmo, tad vismaz vienu no pirmajām vietām. Ir pilnīgi skaidrs, ka galaproduktu kvalitāte, īpašības un īpašības ir tieši atkarīgas no polimēru apstrādes tehnoloģijas. Šī aspekta nozīme liek mums meklēt arvien jaunus apstrādes veidus, lai iegūtu materiālus ar uzlabotu veiktspēju. Šajā esejā tika aplūkotas tikai galvenās metodes. To kopējais skaits neaprobežojas ar to.

BIBLIOGRĀFIJA

1. Pasynkovs V.V., Sorokins V.S., Elektronisko tehnoloģiju materiāli, - M .: Augstskola, 1986.

2.A. A. Tager, Polimēru fizikālķīmija, M., ķīmija, 1978.g.

3. Tretjakovs Yu.D., Ķīmija: uzziņas materiāli. – M.: Apgaismība, 1984. gads.

4. Materiālzinātne / Red. B.N. Arzamasovs. - M .: Mashinostroenie, 1986.

5. Doncovs A. A., Dogadkins B. A., Šeršņevs V. A., Elastomēru ķīmija, - M .: Ķīmija, 1981.

Termoplastika ir plastmasa, kas pēc formēšanas ir pārstrādājama. Tie var vairākkārt mīkstināt sildot un sacietēt, kad atdzesē, nezaudējot savas īpašības. Tas ir iemesls milzīgajai interesei par termoplastisko atkritumu pārstrādi - gan sadzīves, gan rūpniecisko.

Cieto sadzīves atkritumu (MSA) sastāvs galvaspilsētā ievērojami atšķiras no vidējā Krievijā. Maskavā gadā tiek radīti aptuveni 110 000 tonnu cieto sadzīves atkritumu. No tiem polimēri veido 8–10%, un lielo uzņēmumu komerciālajos atkritumos šis skaitlis sasniedz 25%.

MSW struktūrā atsevišķi jāizceļ plastmasas pudeles. Maskavā vien katru gadu no tiem tiek izmestas apmēram 50 000 tonnu.Saskaņā ar Starptautiskās zinātniski praktiskās konferences "Iepakojums un vide" rezultātiem 30% no visiem polimēru atkritumiem ir pudeles, kas izgatavotas no polietilēna un polivinilhlorīda. Taču šobrīd, pēc Valsts vienotā uzņēmuma "Promothody" datiem, Maskavā un reģionā gadā tiek pārstrādāti ne vairāk kā 9 tūkstoši tonnu polimēru atkritumu, kas izolēti no cietajiem atkritumiem. Un puse no tiem - Maskavas apgabala teritorijā. Kādi ir iemesli tik nenozīmīgai termoplastisko atkritumu pārstrādei?

Kolekcijas organizēšana

Līdz šim plastmasas atkritumu savākšanai ir vairāki kanāli.

Pirmais un galvenais ir atkritumu savākšana un izvešana no lielajiem tirdzniecības centriem. Šis izejmateriāls pārsvarā ir izmantots iepakojums, un tas tiek uzskatīts par "tīrāko" un vispiemērotāko turpmākai lietošanai.

Otrs veids ir selektīva atkritumu savākšana. Maskavas dienvidrietumos pilsētas administrācija kopā ar valsts vienoto uzņēmumu Promothody veic šādu eksperimentu. Vairāku dzīvojamo māju pagalmos uzstādīti speciāli vācu eirokonteineri. Vāki konteineriem ar caurumiem: apaļi - PET pudelēm, liela sprauga - papīram. Konteineri ir bloķēti un pastāvīgi uzraudzīti. Divu gadu laikā tika savāktas 12 tonnas plastmasas pudeļu. Šobrīd projektā ir iekļautas tikai 19 dzīvojamās ēkas. Pēc ekspertu domām, aptverot teritoriju ar vairāk nekā 1 miljonu iedzīvotāju, šādas sistēmas priekšrocības kļūst acīmredzamas.

Trešā iespēja ir cieto atkritumu šķirošana specializētajos uzņēmumos (Kotļakovas izmēģinājuma atkritumu šķirošanas centrā, privātajā uzņēmumā MSK-1 un citos atkritumu šķirošanas kompleksos). Precīzi noteikt šķiroto atkritumu apjomu vēl ir diezgan grūti, taču šī otrreizējo izejvielu avota īpatsvars jau ir jūtams. Dažas komerciālas organizācijas, kas atrodas pašvaldību pārraudzībā, organizē savus otrreizējo izejvielu (tostarp polimēru atkritumu) savākšanas punktus no iedzīvotājiem. Tur parasti notiek primārā šķirošana un presēšana. Taču tādu vietu pilsētā ir ļoti maz.

Ievērojama daļa pārstrādei nodoto pārstrādāto materiālu tiek nelikumīgi savākti poligonos. To dara privāti uzņēmumi un dažreiz paši poligonu apsaimniekotāji. Savāktos un sašķirotos materiālus pārdod tālākpārdevējiem vai tieši ražotājiem.

Apstrādājot termoplastu, ļoti svarīga ir izmantoto polimēru viendabīgums, piesārņojuma pakāpe, krāsa un veids (plēve, pudeles, lūžņi), piegādāto atkritumu forma (saspiešana, iepakojums utt.). Atkarībā no šiem un vairākiem citiem parametriem konkrētas partijas piemērotība turpmākai apstrādei (un līdz ar to arī tās tirgus vērtība) var ievērojami svārstīties. Makulatūra maksā visvairāk.

Šķirošanu, drupināšanu un presēšanu var veikt daudzi starpnieki, atkritumu šķirošanas kompleksi, paši pārstrādātāji, valsts vienotā uzņēmuma "Promotkhody" struktūras.

Vairumā gadījumu tiek izmantota manuāla šķirošana, jo atbilstošais aprīkojums ir dārgs un ne vienmēr efektīvs.

Polimēru pārstrāde

Savāktos un sašķirotos atkritumus var pārstrādāt otrreizējā granulātā vai nekavējoties doties uz jaunu produktu ražošanu (iepirkumu maisiņi un somas, vienreizējās lietošanas trauki, video kasešu futrāļi, lauku mēbeles, polimēru caurules, koka-polimēra dēļi utt.).

Polimēru sadzīves atkritumu pārstrādi rūpnieciskā mērogā Maskavā veic tikai OAO NII PM (produktu ražošana pašvaldības ekonomikas vajadzībām kā daļa no dalītās atkritumu savākšanas programmas Dienvidrietumu autonomajā apgabalā un pēc pasūtījuma galvaspilsētas mēra birojā). Valsts vienotais uzņēmums "Promotkhody" veic sasmalcināšanu, mazgāšanu un žāvēšanu, pēc tam pārslas par cenu 400 USD par tonnu tiek transportētas tālākai apstrādei uz PM pētniecības institūtu.

Citi otrreizējo izejvielu pārstrādātāji ir vai nu par mazu (jauda līdz 20 tonnām mēnesī), vai arī pārstrādes aizsegā nodarbojas ar smalcināšanu un tālāku tālākpārdošanu, labākajā gadījumā pievieno savai produkcijai sasmalcinātas izejvielas. Gandrīz neviens Maskavā nenodarbojas ar sekundāro granulātu un aglomerātu liela mēroga ražošanu.

Saskaņā ar citiem avotiem (N.M. Chalaya, NPO Plastic), daudzi mazi uzņēmumi nodarbojas ar Maskavas atkritumos esošo polimēru apstrādi, kuriem šī darbība nav galvenā. Viņi cenšas to nereklamēt, jo parasti tiek uzskatīts, ka pārstrādātu materiālu izmantošana produktu ražošanā pasliktina tā kvalitāti.

Tipisks uzņēmums šim tirgum ir ražošanas kooperatīvs Vtorpolimer, kas strādā tieši ar pilsētas poligonu. Poligonā dzīvojošie bezpajumtnieki tur savāc visu plastmasu: pudeles, rotaļlietas, saplīsušos spaiņus, plēvi u.c. Par samaksu “preces” tiek nodotas starpniekiem, kas nogādā Vtorpolimērā. Šeit lietas, kas savu laiku nokalpojušas, tiek mazgātas un nosūtītas otrreizējai pārstrādei. Tos šķiro pēc krāsas, sasmalcina un pievieno plastmasai, no kuras izgatavo instalācijas caurules (tās izmanto jaunu māju celtniecībā, lai izolētu elektroinstalācijas). Netīro plastmasas lūžņu iegādes cena ir 1 tūkstotis rubļu. par tonnu, tīrā - 1,5 tūkst.Mazākas partijas tiek pieņemtas par cenu 1 un 1,5 rubļi. attiecīgi par kilogramu.

Polimēru atkritumu šķirošana tiek veikta manuāli. Galvenais atlases kritērijs ir preces izskats vai atbilstošais marķējums. Bez marķējuma polistirola, polivinilhlorīda vai polipropilēna iepakojumu nevar vizuāli atšķirt. Pudeles visbiežāk tiek uzskatītas par PET, plēvi - polietilēnu (konkrēts PE tips parasti nav noteikts), lai gan tas var būt PP vai PVC. Linolejs - galvenokārt PVC, putupolistirols (polistirols) ir viegli atpazīstams vizuāli, neilona šķiedras un tehniskie izstrādājumi (spoles, bukses) parasti ir izgatavoti no poliamīda. Sakritību iespējamība ar šo šķirošanu ir aptuveni 80%.

Otrreizējo materiālu tirgū strādājošo uzņēmumu darbības analīze ļauj izdarīt šādus secinājumus:

1) otrreizējo materiālu cenas tirgū nosaka to sagatavotības pakāpe pārstrādei. Ja ņemam neapstrādāta zema blīvuma polietilēna granulāta izmaksas par 100%, tad tīras, sasmalcinātas polietilēna plēves cena, kas sagatavota apstrādei, ir no 8 līdz 13% no neapstrādāta polimēra izmaksām. Polietilēna aglomerāta cena ir no 20 līdz 30% no primārā polimēra izmaksām;

2) vairumam granulēto sekundāro polimēru cena pēc sastāva vidēji svārstās no 45 līdz 70% no primāro polimēru cenas;

3) sekundāro polimēru cena ir ļoti atkarīga no to krāsas, tas ir, no polimēru atkritumu sākotnējās šķirošanas kvalitātes pēc krāsas. Pārstrādāto tīro un jaukto krāsu polimēru cenu atšķirība var sasniegt 10-20%;

4) cenas produktiem, kas iegūti no primārajiem un sekundārajiem polimēriem, parasti ir gandrīz vienādas, kas padara sekundāro polimēru izmantošanu ražošanā ārkārtīgi izdevīgu.

Vidēji no MSW izolēto polimēru atkritumu cena atkarībā no sagatavošanas pakāpes, partijas un veida svārstās no 1 līdz 8 rubļiem / kg. Iepirkuma cenas no pārstrādātājiem atkarībā no partijas un piesārņojuma līmeņa ir norādītas 1. tabulā.

Polimēra veids	Cena par netīrajiem atkritumiem, rub. /Kilograms	Cena par tīriem atkritumiem, berzēt. /Kilograms	Cenas par tīriem atkritumiem, USD/t (no 2002. gada aprīļa)
Polistirols
Poliamīds
			1. tabula

Tīro CSA atkritumu cena parasti ir vienāda ar rūpniecisko un komerciālo atkritumu cenu.

Tirgus cenu, ko veic pārstrādātājs iepērkot polimēru atkritumus no CSA, veido starpnieka iepirkuma cena no iedzīvotājiem (apmēram 25% no pašizmaksas), maksa par lielas tonnāžas atkritumu partiju veidošanu, šķirošanu, presēšana un pat mazgāšana visdārgākajām (tīrākajām) izejvielām.

Cenas tādiem produktiem kā aglomerāts un granulāts vidēji 12-24 rubļi/kg (poliamīds ir dārgāks par pārējiem - 35-50 rubļi/kg, PET - no 20 rub./kg). Turpmākā apstrāde palielina virsvērtību atkarībā no produkta veida par 30-200 %.

Investīciju pievilcība

Pēc lielākās daļas ekspertu domām, investēt polimēru atkritumu pārstrādē ir izdevīgi, taču tikai tad, ja paļaujas uz valsts atbalstu un uz otrreizējo izejvielu pārstrādātāju interesēm vērstu tiesisko regulējumu.

Mūsdienās Maskavas tirgu veido 20-30 mazi uzņēmumi, kas nodarbojas ar polimēru atkritumu pārstrādi, galvenokārt rūpnieciskas izcelsmes. Tirgu kopumā raksturo neformālas attiecības starp pārstrādātājiem un piegādātājiem, liela daļa uzņēmumu, kuriem šis bizness ir blakus bizness, kā arī zemi pārstrādes apjomi (12-17 tūkst.t gadā). Var pieņemt, ka, ja no pārstrādātāju puses būs stabils pieprasījums pēc šādiem atkritumiem, piedāvājumu apjoms augs.

Jāpiebilst, ka polimēru atkritumu daudzums, kas mūsdienās tiek reāli pārstrādāts, ir ļoti maza pilsētas MSW daļa. Un tas neskatoties uz to, ka pieprasījums pēc polimēriem un izstrādājumiem no tiem nepārtraukti pieaug, un atkritumu apglabāšanas problēma arvien vairāk satrauc pilsētas varas iestādes.

Ierobežojošs faktors jaunu pārstrādes rūpnīcu celtniecībā ir atkritumu savākšanas sistēmas nepietiekama attīstība un nopietnu piegādātāju trūkums. Privātā biznesa un valsts interešu sakritībai šajā jomā neizbēgami būtu jānoved pie pārstrādātāju interesēm atbilstošu likumu pieņemšanas.

Tagadne un nākotne

1. PET pārstrādes apjoms gadā galvaspilsētā ir 4-5 tūkstoši tonnu gadā. Maskavas varas iestāžu plānos ietilpst PET konteineru selektīvās savākšanas sistēmas organizēšana līdz 2003. gadam un divu ražošanas kompleksu izveide tās pārstrādei ar jaudu 3000 tonnu gadā. Šobrīd tiek pabeigta divu privāto PET pārstrādes rūpnīcu būvniecība ar kopējo jaudu 6000 tonnu gadā.

Maskavas valdībai tuvāko mēnešu laikā būtu jāpieņem polimēru pārstrādātāju darbību regulējoši noteikumi (precīzs to saturs vēl nav zināms). Esošās un topošās telpas ir pietiekamas, lai apmierinātu tirgus vajadzības. Tiek izskatīta valsts atbalsta iespēja valsts vienotā uzņēmuma "Promotkhody" un uzņēmuma "Inteko" projektiem (potenciālā pārstrādes jauda - 7-8 tūkst.t gadā).

2. PP pārstrādes apjoms Maskavā ir 4-5 tūkstoši tonnu gadā, lai gan pilsētā ik gadu tiek izmesti apmēram 50-60 tūkstoši tonnu - galvenokārt plēves un lielmaisi. Pēc apstrādes PP granulu veidā pievieno primārajām izejvielām vai pilnībā izmanto plastmasas trauku, iepirkumu maisiņu uc ražošanai).

Liela mēroga šī polimēra pārstrādes projektu trūkums (kā tas ir PET gadījumā) paver lielas investīciju iespējas. Visrentablākā šajā posmā ir pārstrādājamo materiālu pārstrāde granulās, jo patēriņa preču ražošanas jomā konkurence ir daudz sīvāka.

3. Arī PE pārstrādes apjoms ir 4-5 tūkstoši tonnu gadā. Galvenais izejvielu veids ir plēve, tai skaitā lauksaimniecības plēve. Kopumā pilsētā ik gadu tiek izmesti aptuveni 60-70 tūkstoši tonnu polietilēna atkritumu. Parasti uzņēmumi, kas iesaistīti PE apstrādē, nodarbojas arī ar PP. Viens no lielajiem uzņēmumiem, caur kuru iet aptuveni 2,5 tūkstoši tonnu gadā, ir Plastpoliten.

PE ir ļoti izturīgs pret piesārņojumu. Taču esošais aizliegums pārtikas iepakojuma ražošanā izmantot otrreizēji pārstrādātu polimēru izejmateriālu ierobežo realizācijas iespējas.

Līdz ar to šodien racionālākā šķiet rūpnieciskā kompleksa būvniecība polietilēna, polipropilēna un PET atkritumu pārstrādei granulās.

Šajā ražošanā jāiekļauj:

a) šķirošana (nepieciešama personāla īpaša apmācība, lai samazinātu cita veida polimēru īpatsvaru, kas ir ļoti svarīgi produkta kvalitātei);

b) mazgāšana (lielākie potenciālie izejvielu apjomi parasti netiek šķiroti un nemazgāti);

c) žāvēšana, drupināšana, aglomerācija.

Ekonomiski visizdevīgāk ir šo kompleksu izvietot tuvējā Maskavas reģionā, jo tur cenas par elektrību, ūdeni, zemes nomu un industriālajām platībām ir ievērojami zemākas nekā galvaspilsētā (skat. 2. tabulu).

Polimēra veids	Cena par tīriem atkritumiem, $/t	Cena par sekundāro granulātu, $/t	Apjoms MSW tūkstoši tonnu gadā
			2. tabula

Šādas ražošanas efektīvai darbībai nepieciešams valsts atbalsts. Varbūt ir jēga daļēji pārskatīt esošos sanitāros standartus cieto atkritumu pārstrādei, kā arī uzlikt polimēru izstrādājumu ražotājiem pienākumu veikt atskaitījumus par polimēru atkritumu pārstrādi. Turklāt Maskavas valdības un individuālo mājokļu un komunālo pakalpojumu līmenī būtu jāveic visaptveroši pasākumi, kuru mērķis ir izstrādāt selektīvās savākšanas sistēmu un izveidot pārstrādes punktu tīklu.

Valsts pieaugošā interese par atkritumu apglabāšanu jau atspoguļojas budžetā: no 2002. līdz 2010. gadam. šiem mērķiem plānots tērēt 519,2 miljonus rubļu. no federālā budžeta. Federācijas subjektu budžetos paredzēts atvēlēt līdz 2010. gadam. 11,4 miljardi rubļu izstāšanās programmas īstenošanai.

2001. gadā Maskava vides aizsardzībai iztērēja 3,1 miljardu rubļu. Līdz šim jau īstenoto sadzīves atkritumu pārstrādes projektu izmaksas ir 115,5 miljoni rubļu.

Andrejs Golīnijs,

20. gadsimts tiek uzskatīts par tērauda un krāsaino metālu gadsimtu. Alumīnija, vara, dzelzs sakausējumus varēja atrast visur - gultu galvgaļos, tiltiņos, visu veidu mehānismos, apšuvuma paneļos. Taču mehāniskās apstrādes rezultātā 50–80% izkusušā materiāla nonāca skaidās. Eksperti lielas cerības lika ķīmiskajai rūpniecībai saistībā ar materiālu patēriņa samazināšanos. Un tomēr, neskatoties uz polimēru izmantošanas pieaugumu, nozares rezultāti līdz 80. gadiem bija aptuveni tādi paši: puse resursu tika izšķiesti.

Acīmredzot polimēru šķietamā pieejamība ir ilūzija. To ražošanai izmantotā izejviela ir dabisks retums. Piekļuve tās avotiem ir ikdienas un nemainīgs tirdzniecības, diplomātisko un citu karu cēlonis. Dabas resursu ieguves ģeogrāfija arvien vairāk virzās uz vietām, kas nav tik attālas. Tāpēc šodien viņi arvien vairāk runā par nepieciešamību ieviest resursus taupošus biznesa modeļus.

Mūsdienu ķīmiskās ražošanas tehnoloģisko metožu unikalitāte slēpjas ne tikai spējā sintezēt materiālus, kas veiksmīgi aizvieto metālu, papīru vai koku.

Lielākā daļa mūsdienu attīstīto ekonomiku industriālo kompleksu spēj pārstrādāt novecojušos polimēru izstrādājumus jaunos, pēc kuriem lietotājs ir pieprasīts.

Pārstrādāta plastmasa

Galvenās polimēru klases ietver:

• polietilēni,
• polipropilēni,
• PVC,
• polistiroli (ieskaitot kopolimērus - ABS plastmasas),
• poliamīdi,
• polietilēntereftalāts.

Vispirms tiek atdalīti produkti, kuru sastāvs ir sarežģīts. Fiziskai tīrīšanai tiek izmantoti dažādi mehānismi - vakuuma, termiskie, kriogēnie.

Visizplatītākās un ekonomiski pamatotākās tehnoloģijas ir flotācija un šķīdināšana.

Pirmajā gadījumā plastmasu sasmalcina, iegremdē ūdenī. Ir pievienoti arī savienojumi, kas ietekmē dažādu plastmasu spēju absorbēt mitrumu. Pēc atdalīšanas iegūst atdalītus polimērus.

Otrajā metodē sarežģītas saspiestās daļas tiek sasmalcinātas un secīgi pakļautas dažādiem šķīdinātājiem. Lai atjaunotu materiālus tīrā veidā, iegūtie savienojumi tiek pakļauti ūdens tvaikiem. Precīzi izpildīta procesa rezultātā tiek iegūti gatavie produkti ar augstu tīrības pakāpi. Dažādu plastmasu turpmākai apstrādei var būt savas īpašības, kas saistītas ar polimēru individuālajām īpašībām.

Augsta un zema spiediena polietilēns (LDPE un HDPE).

Šo savienojumu grupu sauc arī par poliolefīniem. Tie ir atraduši plašu pielietojumu visu veidu rūpniecībā, medicīnā un lauksaimniecības nozarē. PE ir termoplasti - materiāli, kas piemēroti pārkausēšanai. Šo iespēju veiksmīgi izmanto nozare, pārstrādājot savus tehnoloģiskos atkritumus, lai samazinātu ekspluatācijas izmaksas.

Izlietotās plastmasas pārstrādes sarežģītība ir saistīta ar daļēju tās virsmu iznīcināšanu saules gaismas ietekmē. Produkti, kas iegūti parastā produktu apstrādē: slīpēšana, mehāniskā tīrīšana, pārkausēšana, nav kvalitatīvi. Visbiežāk šādu polietilēnu izmanto mājsaimniecības palīgierīču ražošanai.

Sekundārais polietilēns, kas ir pakļauts ķīmiskai modifikācijai, izrādās ideālāks. Polimēra kausējumā ievietotās dažādas piedevas saista izmainītās molekulārās vienības un izlīdzina vielas struktūru. Kā modifikatorus izmanto dikumilperoksīdu, vasku, lignīnus, šīferus. Dažu veidu piedevas maina noteiktas pārstrādātā PE īpašības. To apvienošana ļauj iegūt materiālu ar nepieciešamajiem parametriem.

Polipropilēns (PP)

Šis materiāls tiek reti pārstrādāts. Visbiežāk plastmasai ir viens mūžs, neskatoties uz izcilo patērētāju īpašības, kas ļauj izmantot polimēru pārtikas rūpniecībā. Neskatoties uz labu pārkausējamību, augstās higiēnas uzturēšanas izmaksas atbaida pārstrādātājus. Neskatoties uz to, Amerikas Savienotajās Valstīs katra piektā tonna PP tiek izmantota atkārtoti.

Pēc ķīmiķu domām, PP var izturēt ne vairāk kā četras pārkausēšanas reizes. Ar katru karsēšanu uzkrājas noteikts daudzums deformētu molekulāro vienību, kas ietekmē materiāla fizikālās īpašības. Sekundārās granulas ir viegli apstrādājamas ekstrūderos un iesmidzināšanas formēšanas iekārtās.

Pārstrādātajai plastmasai nav nepieciešama īpaša pārveidošana. Tā parametri ir salīdzināmi ar oriģinālo materiālu, tikai nedaudz samazināta salizturība. Atkal polimērs tiek izmantots akumulatoru korpusos, dārza instrumentos, konteineros un plēvēs.

Polivinilhlorīda PVC

Materiālu izmanto linoleju, apdares plēvju ražošanai. Plastmasa ir pakļauta termiskai degradācijai. Temperatūrā virs 100° makromolekulu oksidēšanās sāk paātrināties, izraisot materiāla termoplastisko īpašību pasliktināšanos.

Ekstrūzijas tehnoloģijai, izmantojot pārstrādātu PVC, nepieciešama īpaša sagatavošana: sākotnējais izejvielu maisījums kausējumā var būt nehomogēns. Cietām PVC modifikācijām, kas satur pārstrādātu plastmasu, būs nevienmērīgs iekšējais spriegums. Lai samazinātu negatīvo ietekmi, pirms ekstrūzijas tiek veikta granulu sausā apstrāde blīvētājos. Šīs operācijas rezultātā veidojas šķiedras, kas pastiprina jaunu produktu sienas.

Biežāk plastizolu, vinila plastmasu iegūšanai izmanto pārstrādātu polivinilhlorīdu. No šiem materiāliem iegūst pastas, šķīdumus, iesmidzināšanas formas izstrādājumus. Starp jaunajām tehnoloģijām popularitāti iegūst daudzslāņu liešana. Metodes iezīme ir daudzkomponentu loksnes izgatavošana, kuras katram slānim ir atšķirīgas īpašības.

Kompozīta ārējo virsmu veido kvalitatīvs polimērs, iekšējie slāņi ir pārstrādāta plastmasa.

Polistirola (UPS, PSM) ABS plastmasa

Vienā masā tiek pārstrādāti dažādi polistirola veidi - triecienizturīgas modifikācijas, kopolimēri, akrilnitrila butadiēna stirols. No PS izgatavoto izstrādājumu daudzpusība bieži vien ir iemesls, kāpēc rūpnieki atsakās to apstrādāt. Tīrīšanas, šķirošanas, modifikācijas cena ir pārāk augsta.

Plastmasas pārstrādes perspektīvas.

Attīstītajās ekonomikās plastmasas pārstrādes īpatsvars sasniedz 26% no saražotā apjoma - līdz 90 miljoniem tonnu. Tajā pašā laikā apjoms pasaules tirgus ir 600 miljardi dolāru. Vietējais polimēru pārstrādes segments izskatās nedaudz pieticīgāks: 5,5 miljoni tonnu. Pēc ekspertu domām, Krievijas rūpniecības pieprasījums pēc monomēriem un pilnvērtīgiem modificētiem termoplastiem ievērojami pārsniedz to piedāvājumu. Šo divu faktoru klātbūtne palielina valsts jaudas polimēru pārstrādē. Turklāt rūpniecības apjomu pieauguma tempi šajā jomā apsteidz Eiropas rādītājus. Valdības prognozēs tiek ņemtas vērā esošās tirgus tendences. Apstrādes rūpniecības pārkārtošanas prioritāte noteikta gāzes un naftas ķīmijas attīstības divdesmit gadu nozaru plānā.

No polimēriem izgatavotu izstrādājumu darbības laikā rodas atkritumi.

Izmantotie polimēri temperatūras, vides, gaisa skābekļa, dažādu starojumu, mitruma ietekmē atkarībā no šo ietekmju ilguma maina savas īpašības. Ievērojami apjomi polimērmateriālu, kas tiek izmantoti ilgstoši un tiek izmesti poligonos, piesārņo vidi, tāpēc polimēru atkritumu pārstrādes problēma ir ārkārtīgi aktuāla. Tajā pašā laikā šie atkritumi ir labas izejvielas ar atbilstošu sastāvu pielāgošanu dažādu mērķu produktu ražošanai.

Izmantotie polimēru būvmateriāli ir polimēru plēves, ko izmanto siltumnīcu segšanai, būvmateriālu un izstrādājumu iepakošanai; šķūņa grīdas segums: velmēti un flīzēti polimērmateriāli grīdām, apdares materiāli sienām un griestiem; siltumu un skaņu izolējoši polimērmateriāli; konteineri, caurules, kabeļi, formēti un profila izstrādājumi utt.

Otrreizējo polimēru izejvielu savākšanas un iznīcināšanas procesā tiek izmantotas dažādas polimēru identificēšanas metodes. Starp daudzajām metodēm visizplatītākās ir šādas:

· IR-spektroskopija (zināmo polimēru spektru salīdzināšana ar pārstrādājamiem);

Ultraskaņa (ASV). Tā pamatā ir ASV vājināšanās. Indekss tiek noteikts HL skaņas viļņa vājināšanās attiecība pret frekvenci. Ultraskaņas ierīce ir savienota ar datoru un uzstādīta uz atkritumu izvešanas tehnoloģiskās līnijas. Piemēram, indekss HL LDPE 2,003 10 6 sek ar novirzi 1,0%, un HL PA-66 - 0,465 10 6 sek ar novirzi ± 1,5%;

· Rentgenstari;

lāzerpirolīzes spektroskopija.

Jaukto (sadzīves) termoplastisko atkritumu atdalīšana pēc veidiem tiek veikta ar šādām galvenajām metodēm: flotācija, atdalīšana šķidrā vidē, aeroseparācija, elektroseparācija, ķīmiskās metodes un dziļās dzesēšanas metodes. Visplašāk izmantotā metode ir flotācijas metode, kas ļauj atdalīt tādus rūpniecisko termoplastu maisījumus kā PE, PP, PS un PVC. Plastmasu atdalīšana tiek veikta, pievienojot ūdenim virsmaktīvās vielas, kas selektīvi maina to hidrofilās īpašības. Dažos gadījumos efektīvs veids, kā atdalīt polimērus, var būt to izšķīdināšana kopējā šķīdinātājā vai šķīdinātāju maisījumā. Apstrādājot šķīdumu ar tvaiku, tiek izolēts PVC, PS un poliolefīnu maisījums; produktu tīrība - ne mazāka par 96%. Flotācijas un atdalīšanas metodes smagajos medijos ir visefektīvākās un rentablākās no visām iepriekš minētajām metodēm.

Izlietoto poliolefīnu pārstrāde

Lauksaimniecības PE plēves atkritumi, mēslojuma maisi, dažāda lietojuma caurules, nelietojami, atkritumi no citiem avotiem, kā arī jauktie atkritumi ir jālikvidē kopā ar to turpmāko izmantošanu. Šim nolūkam to apstrādei tiek izmantotas īpašas ekstrūzijas iekārtas. Saņemot pārstrādei polimēru atkritumus, kausējuma plūsmas ātrumam jābūt vismaz 0,1 g/10 min.

Pirms apstrādes uzsākšanas tiek veikta aptuvena atkritumu atdalīšana, ņemot vērā to atšķirīgās iezīmes. Pēc tam materiāls tiek pakļauts mehāniskai slīpēšanai, kas var būt gan normālā (istabas) temperatūrā, gan ar kriogēno metodi (aukstumaģentu vidē, piemēram, šķidrais slāpeklis). Sasmalcinātie atkritumi tiek ievadīti veļas mašīnā mazgāšanai, kas tiek veikta vairākos posmos ar speciāliem mazgāšanas maisījumiem. Centrifūgā izspiestā masa ar mitruma saturu 10–15% tiek padota galīgai dehidratācijai uz žāvētāju, līdz atlikušā mitruma saturam 0,2%, un pēc tam uz ekstrūderi. Polimēra kausējums tiek padots ar ekstrūdera skrūvi caur filtru šķipsnas galviņā. Kasetes vai pārtīšanas filtru izmanto, lai attīrītu polimēru kausējumu no dažādiem piemaisījumiem. Attīrīto kausējumu izspiež caur galviņas dzīslu caurumiem, kuru izejā dzīslas ar nažiem sagriež noteikta izmēra granulās, kuras pēc tam iekrīt dzesēšanas kamerā. Izejot cauri īpašai iekārtai, granulas tiek dehidrētas, žāvētas un iepakotas maisos. Ja nepieciešams apstrādāt plānas PO plēves, tad ekstrūdera vietā izmanto aglomeratoru.

Atkritumu žāvēšana tiek veikta ar dažādām metodēm, izmantojot plauktu, lentu, kausu, verdošo slāni, virpuļslāni un citus žāvētājus, kuru produktivitāte sasniedz 500 kg/h. Zemā blīvuma dēļ plēve peld, un netīrumi nosēžas apakšā.

Plēves dehidratāciju un žāvēšanu veic uz vibrējošā sieta un virpuļseparatorā, tās atlikušā mitruma saturs nepārsniedz 0,1%. Lai atvieglotu transportēšanu un turpmāko pārstrādi produktos, plēve tiek granulēta. Granulēšanas procesā materiāls tiek sablīvēts, tiek atvieglota tā tālākā apstrāde, tiek vidēji aprēķināti otrreizējo izejvielu raksturlielumi, kā rezultātā tiek iegūts materiāls, ko var apstrādāt ar standarta aprīkojumu.

Sasmalcinātu un attīrītu poliolefīna atkritumu plastifikācijai izmanto vienas skrūves ekstruderus ar skrūves garumu (25–33). D, kas aprīkots ar nepārtrauktu filtru kausējuma attīrīšanai un kam ir degazēšanas zona, kas ļauj iegūt granulas bez porām un ieslēgumiem. Apstrādājot piesārņotos un jauktos atkritumus, tiek izmantoti īpašas konstrukcijas disku ekstrūderi ar īsiem vairāku vītņu tārpiem (3,5–5) D kam ekstrūzijas zonā ir cilindriska sprausla. Materiāls izkūst īsā laika periodā, un tiek nodrošināta ātra kausējuma homogenizācija. Mainot spraugu starp konusa sprauslu un apvalku, var regulēt bīdes spēku un berzes spēku, vienlaikus mainot kausēšanas un apstrādes homogenizācijas režīmu. Ekstrūderis ir aprīkots ar degazēšanas ierīci.

Granulas ražo galvenokārt divos veidos: granulēšana ar galvu un zemūdens granulēšana. Granulēšanas metodes izvēle ir atkarīga no apstrādājamā termoplasta īpašībām un jo īpaši no tā kausējuma viskozitātes un saķeres ar metālu. Granulēšanas laikā uz galvas polimēra kausējums tiek izspiests caur caurumu dzīslu veidā, kuras nogriež ar nažiem, kas slīd gar vērpšanas plāksni. Iegūtās granulas ar izmēru 4–5 mm (garumā un diametrā) ar nazi no galvas izmet dzesēšanas kamerā un pēc tam ievada mitruma ekstrakcijas ierīcē.

Izmantojot iekārtas ar lielu vienības jaudu, tiek izmantota zemūdens granulēšana. Izmantojot šo metodi, polimēra kausējums tiek izspiests dzīslu veidā caur presformas plāksnes caurumiem. Izejot cauri dzesēšanas vannai ar ūdeni, dzīslas nonāk griešanas ierīcē, kur tās ar rotējošiem griezējiem sagriež granulās.

Vannā pa dzīslu pretstrāvu ieplūstošā dzesēšanas ūdens temperatūra tiek uzturēta 40–60 °C robežās, un ūdens daudzums ir 20–40 m 3 uz 1 tonnu granulu.

Atkarībā no ekstrūdera izmēra (skrūves diametra izmēra un tā garuma) produktivitāte mainās atkarībā no polimēra reoloģiskajām īpašībām. Izplūdes caurumu skaits galvā var būt diapazonā no 20 līdz 300.

No granulāta tiek iegūti sadzīves ķīmijas iepakojumi, pakaramie, būvdetaļas, paletes preču pārvadāšanai, izplūdes caurules, drenāžas kanālu oderējums, bezspiediena caurules meliorācijai un citi produkti, kam raksturīga samazināta izturība salīdzinājumā ar produktiem, kas iegūti no neapstrādāts polimērs. Poliolefīnu darbības un pārstrādes laikā notiekošo noārdīšanās procesu mehānisma pētījumi, to kvantitatīvais apraksts ļauj secināt, ka no pārstrādātiem materiāliem iegūtajiem produktiem jābūt ar reproducējamiem fizikāliem, mehāniskiem un tehnoloģiskiem rādītājiem.

Pieņemamāka ir otrreizējo izejvielu pievienošana primārajām 20–30% apmērā, kā arī plastifikatoru, stabilizatoru, pildvielu ievadīšana līdz 40–50% polimēra sastāvā. Pārstrādāto polimēru ķīmiskā modifikācija, kā arī ļoti piepildītu otrreizējās pārstrādes polimēru materiālu radīšana ļauj vēl plašāk izmantot izmantotos poliolefīnus.

Pārstrādāto poliolefīnu modifikācija

Pārstrādāto poliolefīna izejvielu modifikācijas metodes var iedalīt ķīmiskajās (šķērssaistīšana, dažādu, galvenokārt organiskas izcelsmes piedevu ievadīšana, apstrāde ar silīcija organiskajiem šķidrumiem u.c.) un fizikālajā un mehāniskajā (pildīšana ar minerālu un organisko pildvielu).

Piemēram, maksimālais gēla frakcijas saturs (līdz 80%) un šķērssaistītā HLDPE augstākās fizikālās un mehāniskās īpašības tiek sasniegtas, 130°C temperatūrā uz 10 min uz ruļļiem ievadot 2–2,5% dikumilperoksīdu. Šāda materiāla relatīvais pagarinājums lūzuma brīdī ir 210%, kausējuma plūsmas ātrums ir 0,1–0,3 g/10 min. Šķērssaistīšanas pakāpe samazinās, palielinoties temperatūrai un palielinoties velmēšanas ilgumam konkurējoša degradācijas procesa rezultātā. Tas ļauj pielāgot modificētā materiāla šķērssavienojuma pakāpi, fizikālās, mehāniskās un tehnoloģiskās īpašības. Izstrādāta metode produktu formēšanai no HLDPE, tieši apstrādes procesā ievadot dikumilperoksīdu, un iegūti cauruļu un liešanas izstrādājumu prototipi, kas satur 70–80% gēla frakcijas.

Vaska un elastomēra (līdz 5 masas daļām) ieviešana ievērojami uzlabo VPE apstrādājamību, palielina fizikālās un mehāniskās īpašības (īpaši pagarinājumu pie pārrāvuma un plaisu izturību - attiecīgi par 10% un no 1 līdz 320 stundām) un samazina to izplatība, kas liecina par materiāla viendabīguma palielināšanos.

HLDPE modifikācija ar maleīnskābes anhidrīdu diska ekstrūderā arī palielina tā izturību, karstumizturību, adhēziju un izturību pret fotonovecošanos. Šajā gadījumā modificējošais efekts tiek panākts pie mazākas modifikatora koncentrācijas un īsāka procesa ilguma nekā ar elastomēra ieviešanu. Daudzsološs veids, kā uzlabot polimēru materiālu kvalitāti no pārstrādātiem poliolefīniem, ir termomehāniskā apstrāde ar silīcija organiskajiem savienojumiem. Šī metode ļauj iegūt produktus no pārstrādātiem materiāliem ar paaugstinātu izturību, elastību un izturību pret novecošanos.

Modifikācijas mehānisms sastāv no ķīmisko saišu veidošanās starp siloksāna siloksāna grupām šķidrā silīcija organiskajā un nepiesātinātajām saitēm un sekundāro poliolefīnu skābekli saturošām grupām.

Modificēta materiāla iegūšanas tehnoloģiskais process ietver sekojošus posmus: atkritumu šķirošana, smalcināšana un mazgāšana; atkritumu apstrāde ar silīcija organisko šķidrumu 90±10 °C temperatūrā 4–6 stundas; modificēto atkritumu žāvēšana, centrifugējot; modificēto atkritumu regranulēšana.

Papildus cietās fāzes modifikācijas metodei tiek piedāvāta metode VPE modificēšanai šķīdumā, kas ļauj iegūt VLDPE pulveri ar daļiņu izmēru ne vairāk kā 20 μm. Šo pulveri var izmantot pārstrādei produktos ar rotācijas formēšanu un pārklāšanai ar elektrostatisko izsmidzināšanu.

Pildīti polimēru materiāli, kuru pamatā ir otrreizēji pārstrādātas polietilēna izejvielas

Lielu zinātnisku un praktisku interesi rada pildītu polimēru materiālu radīšana, kuru pamatā ir otrreizēji pārstrādātas polietilēna izejvielas. Polimēru materiālu izmantošana no pārstrādātiem materiāliem, kas satur līdz 30% pildvielas, ļaus izdalīt līdz 40% primāro izejvielu un nosūtīt to tādu produktu ražošanai, kurus nevar iegūt no otrreizējām izejvielām (spiedvadcaurules, iepakojuma plēves). , atkārtoti lietojami transporta konteineri utt.).

Pildīto polimērmateriālu iegūšanai no otrreizēji pārstrādātiem materiāliem iespējams izmantot minerālās un organiskās izcelsmes dispersās un pastiprinošās pildvielas, kā arī pildvielas, kuras var iegūt no polimēru atkritumiem (sasmalcināti termoreaktīvie atkritumi un gumijas drupatas). Var uzpildīt gandrīz visus termoplastiskos atkritumus, kā arī jauktos atkritumus, kas šim nolūkam ir vēlami arī no ekonomiskā viedokļa.

Piemēram, lignīna izmantošanas lietderība ir saistīta ar fenola savienojumu klātbūtni tajā, kas veicina WPE stabilizāciju darbības laikā; vizla - ražojot produktus ar zemu šļūde, paaugstinātu karstumizturību un laikapstākļiem, kā arī to raksturo zems apstrādes iekārtu nodilums un zemas izmaksas. Kā lēti inerti pildvielas izmanto kaolīnu, kaļķakmeni, degslānekļa pelnus, ogļu lodītes un dzelzi.

Ieviešot WPE smalki disperģētu fosfoģipsi, kas granulēts polietilēna vaskā, tika iegūtas kompozīcijas ar palielinātu pagarinājumu pārrāvuma vietā. Šo efektu var izskaidrot ar polietilēna vaska plastificējošo efektu. Tādējādi ar fosfoģipsi pildīta VPE stiepes izturība ir par 25% augstāka nekā VPE, bet stiepes modulis ir par 250% augstāks. Pastiprinošais efekts, kad vizla tiek ievadīta HPE, ir saistīta ar pildvielas kristāliskās struktūras iezīmēm, augstu raksturīgo attiecību (pārslu diametra attiecība pret biezumu), un sasmalcinātas, pulverveida WPE izmantošana ļauj saglabā pārslu struktūru ar minimālu iznīcināšanu.

Starp poliolefīniem kopā ar polietilēnu ievērojami apjomi samazinās izstrādājumu ražošana no polipropilēna (PP). Paaugstinātās PP izturības īpašības salīdzinājumā ar polietilēnu un tā izturība pret apkārtējo vidi liecina par tā pārstrādes nozīmi. Sekundārais PP satur vairākus piemaisījumus, piemēram, Ca, Fe, Ti, Zn, kas veicina kristāla veidošanās kodolus un kristāliskas struktūras veidošanos, kas izraisa polimēra stingrības palielināšanos un augstas vērtības. gan sākotnējais elastības modulis, gan kvazilīdzsvara modulis. Lai novērtētu polimēru mehāniskās īpašības, tiek izmantota relaksācijas spriegumu metode dažādās temperatūrās. Sekundārais PP tādos pašos apstākļos (temperatūras diapazonā no 293 līdz 393 K) bez iznīcināšanas iztur daudz lielāku mehānisko spriegumu nekā primārais, kas ļauj to izmantot stingru konstrukciju ražošanai.

Izlietotā polistirola pārstrāde

Izlietoto polistirola plastmasu var izmantot šādās jomās: augstas triecienizturības polistirola (HIPS) un akrilnitrilbutadiēna stirola (ABS) - plastmasas tehnoloģisko atkritumu pārstrāde ar iesmidzināšanas, ekstrūzijas un presēšanas metodi; izlietotās produkcijas izvešana, EPS atkritumi, jauktie atkritumi, stipri piesārņoto rūpniecības atkritumu izvešana.

Ievērojami polistirola (PS) apjomi krīt uz putuplasta materiāliem un no tiem izgatavotiem izstrādājumiem, kuru blīvums ir 15–50 kg/m 3 robežās. No šiem materiāliem tiek izgatavotas veidņu matricas iepakošanai, kabeļu izolācija, kastes dārzeņu, augļu un zivju iepakošanai, ledusskapju, ledusskapju izolācija, ātrās ēdināšanas restorānu paletes, veidņi, siltumizolācijas un skaņas izolācijas plāksnes ēku un būvju izolācijai u.c. Turklāt, transportējot lietotus šādus produktus, transportēšanas izmaksas tiek krasi samazinātas putu PS atkritumu zemā tilpuma blīvuma dēļ.

Viena no galvenajām putu polistirola atkritumu pārstrādes metodēm ir mehāniskā pārstrādes metode. Aglomerācijai tiek izmantotas speciāli izstrādātas mašīnas, bet ekstrūzijai tiek izmantoti divskrūvju ekstrūderi ar degazācijas zonām.

Patērētāju punkts ir galvenā izlietoto EPS produktu atkritumu mehāniskās pārstrādes vieta. Piesārņotie putotie PS atkritumi tiek pārbaudīti un šķiroti. Tajā pašā laikā tiek noņemti piemaisījumi papīra, metāla, citu polimēru un dažādu ieslēgumu veidā. Polimēru sasmalcina, mazgā un žāvē. Polimēru dehidrē centrifugējot. Galīgo slīpēšanu veic tvertnē, un no tās atkritumi nonāk speciālā ekstrūderī, kurā apstrādei sagatavotais polimērs tiek saspiests un izkausēts aptuveni 205–210 °C temperatūrā. Polimēra kausējuma papildu attīrīšanai tiek uzstādīts filtrs, kas darbojas pēc filtra materiāla vai kasetes tipa pārtīšanas principa. Filtrētais polimēra kausējums nonāk degazēšanas zonā, kur skrūvei ir dziļāka vītne, salīdzinot ar kompresijas zonu. Tālāk polimēra kausējums nonāk dzīslas galviņā, dzīslas atdzesē, žāvē un granulē. PS atkritumu mehāniskās reģenerācijas procesā notiek iznīcināšanas un strukturēšanās procesi, tāpēc ir svarīgi, lai materiāls tiktu pakļauts minimālam bīdes spriegumam (skrūves ģeometrijas, ātruma un kausējuma viskozitātes funkcija) un īsam uzturēšanās laikam termomehāniskās slodzes apstākļos. . Destruktīvo procesu samazināšana tiek veikta, pateicoties materiāla halogenēšanai, kā arī dažādu piedevu ievadīšanai polimērā.

Putupolistirola mehāniskā pārstrāde tiek regulēta atkarībā no pārstrādātā polimēra pielietojuma jomas, piemēram, izolācijas, kartona, apšuvuma u.c. ražošanai.

Ir metode polistirola atkritumu depolimerizācijai. Lai to paveiktu, PS jeb putotos PS atkritumus sasmalcina, ievieto noslēgtā traukā, uzkarsē līdz sadalīšanās temperatūrai, un izdalīto sekundāro stirolu atdzesē ledusskapī un šādi iegūto monomēru savāc noslēgtā traukā. Metode prasa pilnīgu procesa noslēgšanu un ievērojamu enerģijas patēriņu.

Izlietotā polivinilhlorīda (PVC) pārstrāde

Pārstrādātā PVC otrreizēja pārstrāde ietver izlietoto plēvju, veidgabalu, cauruļu, profilu (ieskaitot logu rāmjus), konteineru, pudeļu, plākšņu, ruļļu materiālu, kabeļu izolācijas u.c. apstrādi.

Atkarībā no kompozīcijas sastāva, kas var sastāvēt no vinila plastmasas vai plastmasas maisījuma, un pārstrādātā PVC mērķa, pārstrādes metodes var atšķirties.

Pārstrādei PVC izstrādājumu atkritumus mazgā, žāvē, sasmalcina un atdala no dažādiem ieslēgumiem, t.sk. metāli. Ja izstrādājumi ir izgatavoti no kompozīcijām, kuru pamatā ir plastificēts PVC, visbiežāk izmanto kriogēno slīpēšanu. Ja izstrādājumi ir izgatavoti no stingra PVC, tad tiek izmantota mehāniskā drupināšana.

Pneimatisko metodi izmanto, lai atdalītu polimēru no metāla (vadiem, kabeļiem). Atdalīto plastificēto PVC var apstrādāt ar ekstrūzijas vai iesmidzināšanas formēšanu. Magnētiskās atdalīšanas metodi var izmantot metālisku un minerālu ieslēgumu noņemšanai. Lai atdalītu alumīnija foliju no termoplastmasas, tiek izmantota karsēšana ūdenī 95–100 °C temperatūrā.

Etiķešu atdalīšana no neizmantojamiem traukiem tiek veikta, iegremdējot to šķidrā slāpeklī vai skābeklī aptuveni -50 ° C temperatūrā, kas padara etiķetes vai līmi trauslas un pēc tam ļauj tās viegli sasmalcināt un atdalīt no viendabīga materiāla, piemēram, papīrs. Mākslīgās ādas (IR) atkritumu, PVC bāzes linoleju apstrādei tiek piedāvāta plastmasas atkritumu sausās sagatavošanas metode, izmantojot blīvētāju. Tas ietver vairākas tehnoloģiskas operācijas: slīpēšana, tekstilšķiedru atdalīšana, plastifikācija, homogenizācija, blīvēšana un granulēšana, kur var ievadīt arī piedevas.

Kabeļu atkritumi ar PVC izolāciju nonāk drupinātājā un pa konveijeru tiek padoti uz kriogēnās raktuves iekraušanas tvertni, kas ir noslēgts konteiners ar speciālu transportēšanas skrūvi. Raktuvei tiek piegādāts šķidrais slāpeklis. Atdzesētie drupinātie atkritumi tiek izkrauti slīpmašīnā, un no turienes tie nonāk metāla atdalīšanas iekārtā, kur trauslais polimērs tiek nogulsnēts un izvadīts caur separatora cilindra elektrostatisko vainagu un tur tiek reģenerēts varš.

Ievērojamiem izlietoto PVC pudeļu apjomiem ir nepieciešamas dažādas to iznīcināšanas metodes. Ievērības cienīgs ir paņēmiens PVC atdalīšanai no dažādiem piemaisījumiem atbilstoši kalcija nitrāta šķīduma blīvumam vannā.

PVC pudeļu pārstrādes mehāniskais process paredz sekundāro termoplastu atkritumu pārstrādes procesa galvenos posmus, taču dažos gadījumos tam ir savas atšķirīgās iezīmes.

Ekspluatējot dažādas ēkas un būves, veidojas ievērojams apjoms metālplastmasas logu rāmju uz PVC kompozīcijām, kas bija lietošanā. Pārstrādāti PVC rāmji ar rāmjiem, kas tika izmantoti, satur aptuveni 30 % masas. PVC un 70 % masas. stikls, metāls, koks un gumija. Vidēji loga rāmī ir aptuveni 18 kg PVC. Ienākošie rāmji tiek izkrauti 2,5 m platā un 6,0 m garā konteinerā, pēc tam tos uzspiež uz horizontālas preses un pārvērš vidēji līdz 1,3–1,5 m garās sekcijās, pēc tam materiālu papildus presē, izmantojot rullīti un tiek padots smalcinātājam, kurā rotors griežas ar regulējamu ātrumu. Liels PVC, metāla, stikla, gumijas un koka maisījums tiek padots uz konveijeru un pēc tam uz magnētisko separatoru, kur metāls tiek atdalīts, un pēc tam materiāls nonāk rotējošā metāla atdalīšanas cilindrā. Šis maisījums ir klasificēts pēc daļiņu izmēra<4 мм, 4–15 мм, 15–45 мм, >45 mm.

Frakcijas (>45 mm), kas lielākas nekā parasti, tiek atgrieztas atkārtotai sasmalcināšanai. 15–45 mm liela daļa tiek nosūtīta uz metāla separatoru un pēc tam uz gumijas separatoru, kas ir rotējoša cilindra ar gumijas izolāciju.

Pēc metāla un gumijas noņemšanas šī rupjā frakcija tiek nosūtīta atpakaļ slīpēšanai tālākai izmēra samazināšanai.

Iegūtais maisījums ar daļiņu izmēru 4-15 mm, kas sastāv no PVC, stikla, smalkiem atlikumiem un koksnes atkritumiem no tvertnes, tiek padots caur separatoru uz cilindra sietu. Šeit materiāls atkal tiek sadalīts divās frakcijās ar daļiņu izmēru: 4–8 un 8–15 mm.

Katram daļiņu izmēru diapazonam tiek izmantotas divas atsevišķas apstrādes līnijas, kopā četras apstrādes līnijas. Katrā no šīm apstrādes līnijām notiek koka un stikla atdalīšana. Koksne tiek atdalīta, izmantojot slīpi vibrējošus gaisa sietus. Koksne, kas ir vieglāka par citiem materiāliem, ar gaisa plūsmu tiek transportēta uz leju, bet smagākas daļiņas (PVC, stikls) tiek transportētas uz augšu. Stikla atdalīšana notiek līdzīgā veidā uz nākamajiem sietiem, kur vieglākās daļiņas (ti, PVC) tiek transportētas uz leju, bet smagās daļiņas (ti, stikls) tiek transportētas uz augšu. Pēc koka un stikla noņemšanas tiek apvienotas PVC frakcijas no visām četrām apstrādes līnijām. Metāla daļiņas tiek atklātas un noņemtas elektroniski.

Attīrīts polivinilhlorīds nonāk cehā, kur to samitrina un granulē līdz 3–6 mm izmēram, pēc tam granulas žāvē ar karstu gaisu līdz noteiktam mitruma saturam. Polivinilhlorīds ir sadalīts četrās frakcijās ar daļiņu izmēru 3, 4, 5 un 6 mm. Jebkuras pārāk lielas granulas (t.i., > 6 mm) tiek atgrieztas atpakaļ slīpēšanas vietā. Gumijas daļiņas tiek atdalītas no PVC uz vibrējošiem sietiem.

Pēdējais solis ir optoelektroniskais krāsu šķirošanas process, kas atdala baltās PVC daļiņas no krāsainajām. Tas tiek darīts katra lieluma frakcijām. Tā kā krāsainā PVC daudzums salīdzinājumā ar balto PVC ir mazs, baltās PVC frakcijas tiek sadalītas pēc izmēra un uzglabātas atsevišķās tvertnēs, savukārt krāsainās PVC plūsmas tiek sajauktas un uzglabātas vienā tvertnē.

Procesam ir dažas īpašas iezīmes, kas padara darbības videi draudzīgas. Gaisa piesārņojums nenotiek, jo slīpēšanas un gaisa atdalīšanas iekārta ir aprīkota ar putekļu nosūkšanas sistēmu, kas savāc putekļus, papīru un foliju gaisa plūsmā un padod tos mikrofiltra slazdā. Dzirnaviņas un trumuļa siets ir izolēti, lai samazinātu trokšņa rašanos.

Mitrās slīpēšanas un PVC mazgāšanas laikā no piesārņotājiem tiek piegādāts ūdens atkārtotai tīrīšanai.

Pārstrādātais PVC tiek izmantots jaunu koekstrūzijas logu profilu ražošanā. Lai iegūtu augsto virsmas kvalitāti, kas nepieciešama koekstrūzijas profilētiem logu rāmjiem, rāmju iekšējā virsma ir izgatavota no pārstrādāta PVC un ārējā virsma no neapstrādāta PVC. Jaunie rāmji pēc svara satur 80% pārstrādāta PVC, un to mehāniskās un veiktspējas īpašības ir salīdzināmas ar rāmjiem, kas izgatavoti no 100% neapstrādāta PVC.

Galvenās PVC plastmasas atkritumu pārstrādes metodes ir iesmidzināšana, ekstrūzija, kalandrēšana un presēšana.

Paziņojumus par tehnikas iegādi un pārdošanu var skatīt plkst

Jūs varat apspriest polimēru kategoriju priekšrocības un to īpašības vietnē

Reģistrējiet savu uzņēmumu Uzņēmumu katalogā