Iekārtas polimēru otrreizējai apstrādei. Polimēru apstrādes tehnoloģija. PA atkritumu pārstrādes tehnoloģiskie procesi

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 sastāvs no ļoti dažādiem materiāliem, pilnībā vai daļēji organiski, 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, ko iegūst, 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. Smalkās pulvera vai šķidrās sastāvdaļas sajauc ar pulverveida neapstrādātu 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 izlaišanas 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. Kalandrēšanas 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 karsētā 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 relatīvi auksto veidnes 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 laikā no tvertnes uz ekstrūdera galvas izeju plastmasas masa iziet cauri trim skaidri atdalītām zonām: iekraušanas zonai (a), saspiešanas 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 pastai līdzīgs 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 dabiskās 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 sarullēts 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 iedarbībā 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, izmantojot sauso vērpšanu.

MITRĀ VĒRŠANA. Slapjā vērpšanā, tāpat kā sausajā, tiek izmantoti ļoti koncentrēti polimēru šķīdumi, kuru augsto viskozitāti var samazināt, palielinot 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. Reizēm slapjās vērpšanas laikā nepārtrauktu pavedienu vietā veidojas kunkuļi, kas rodas no vērpēja plūstošas ​​strūklas plīsuma 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 fizikāli ķīmiskā ķīmija, M., ķīmija, 1978.

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.

1. IEVADS

Viens no taustāmākajiem antropogēnās darbības rezultātiem ir atkritumu rašanās, starp kurām plastmasas atkritumi ieņem īpašu vietu to unikālo īpašību dēļ.

Plastmasa ir ķīmiski produkti, kas izgatavoti no augstas molekulmasas, garas ķēdes polimēriem. Plastmasas ražošana pašreizējā attīstības stadijā ik gadu pieaug vidēji par 5...6% un līdz 2010.gadam, pēc prognozēm, sasniegs 250 milj.t.To patēriņš uz vienu iedzīvotāju rūpnieciski attīstītajās valstīs pēdējā laikā ir dubultojies. 20 gadi, sasniedzot 85...90 kg, Tiek uzskatīts, ka līdz desmitgades beigām šis skaitlis palielināsies par 45 ... 50%.

IR APMEKLĒJI 150 PLASTMASAS VEIDI, 30% NO TIEŠI IR DAŽĀDU POLIMERU MAISĪJUMI. LAI SASNIEGTU NOTEIKTAS ĪPAŠĪBAS UN LABĀK APSTRĀDE, POLIMEROS TIEK IEVADĪTAS DAŽĀDAS ĶĪMISKĀS PIEDEVAS, KURU JAU IR VAIRĀK PAR 20, UN SĒRIJA TO IR SAISTĪTA AR TOKSISKIEM MATERIĀLIEM. PIEDĀVĀTĀJU IZDEVUMS NEPĀRTRAUKTI PALIELINĀS. JA 1980. GADĀ TO SARAŽOJA 4000 T, TAD LĪDZ 2000. GADAM IZDEVUMU APJOMS JAU PALIELINĀS LĪDZ 7500 T, UN VISI TIKS IEVADĪTI PLASTMASĀ. UN LAIKU GAITĀ PATĒRĪTĀ PLASTMASA NENOBEŽĀMI IEKĻŪT ATKRITUMIEM.

VIENS NO STRAUJĀM PLASTMASAS IZMANTOŠANAS VIRZIENIEM IR IEPAKOJUMS.

No visas saražotās plastmasas iepakojumā tiek izmantots 41%, no kuriem 47% tiek tērēti pārtikas iepakojumam. Ērtības un drošība, zemā cena un augsta estētika ir noteicošie nosacījumi plastmasas izmantošanas paātrinātai izaugsmei iepakojuma ražošanā.

Plastmasu tik lielā popularitāte ir izskaidrojama ar to vieglumu, rentabilitāti un vērtīgu servisa īpašību kopumu. Plastmasa ir nopietni konkurenti metālam, stiklam un keramikai. Piemēram, stikla pudeļu izgatavošanai nepieciešams par 21% vairāk enerģijas nekā plastmasas pudelēm.

Taču līdztekus tam ir problēma ar atkritumu apglabāšanu, no kuriem ir vairāk nekā 400 dažādu veidu, kas rodas polimēru rūpniecības produktu izmantošanas rezultātā.

Mūsdienās vairāk nekā jebkad agrāk mūsu planētas iedzīvotāji domā par milzīgo Zemes piesārņojumu, ko rada arvien pieaugošie plastmasas atkritumi. Šajā sakarā mācību grāmata papildina zināšanas plastmasas pārstrādes un pārstrādes jomā, lai tās atgrieztu ražošanā un uzlabotu vidi Krievijas Federācijā un pasaulē.

2 POLIMERISKO MATERIĀLU PĀRSTRĀDES UN IZMANTOŠANAS STĀVOKĻA ANALĪZE

2.1. POLIMERISKO MATERIĀLU PĀRSTRĀDES STĀVOKĻA ANALĪZE

No visas saražotās plastmasas iepakojumā tiek izmantots 41%, no kuriem 47% tiek tērēti pārtikas iepakojumam. Ērtības un drošība, zemā cena un augsta estētika ir noteicošie nosacījumi plastmasas izmantošanas paātrinātai izaugsmei iepakojuma ražošanā. Iepakojums no sintētiskiem polimēriem, kas veido 40% no sadzīves atkritumiem, ir praktiski "mūžīgs" – nesadalās. Līdz ar to plastmasas iepakojuma izmantošana ir saistīta ar atkritumu rašanos 40...50 kg/gadā uz vienu cilvēku.

Krievijā, domājams, līdz 2010. gadam polimēru atkritumi sasniegs vairāk nekā vienu miljonu tonnu, un to izmantošanas procents joprojām ir neliels. Ņemot vērā polimērmateriālu specifiskās īpašības - tie nesadalās, nerūsē, to iznīcināšanas problēma, pirmkārt, ir ekoloģiska. Kopējais cieto sadzīves atkritumu apglabāšanas apjoms Maskavā vien ir aptuveni 4 miljoni tonnu gadā. No kopējā atkritumu daudzuma tikai 5 ... 7% no to masas tiek pārstrādāti. Pēc 1998.gada datiem apglabāšanai nodoto cieto sadzīves atkritumu vidējā sastāvā 8% ir plastmasa, kas ir 320 tūkstoši tonnu gadā.

Taču šobrīd polimēru atkritumu pārstrādes problēma kļūst aktuāla ne tikai no vides aizsardzības viedokļa, bet arī tāpēc, ka polimēru izejvielu trūkuma apstākļos plastmasas atkritumi kļūst par spēcīgu izejvielu un enerģijas resurss.

Vienlaikus ar vides aizsardzību saistīto jautājumu risināšana prasa ievērojamus kapitālieguldījumus. Plastmasas atkritumu pārstrādes un iznīcināšanas izmaksas ir aptuveni 8 reizes lielākas nekā lielākās daļas rūpniecisko atkritumu pārstrādes izmaksas un gandrīz trīs reizes lielākas par sadzīves atkritumu iznīcināšanas izmaksām. Tas ir saistīts ar plastmasas īpašajām iezīmēm, kas ievērojami sarežģī vai padara nepiemērotas zināmās cieto atkritumu iznīcināšanas metodes.

Polimēru atkritumu izmantošana var ievērojami ietaupīt primārās izejvielas (galvenokārt naftu) un elektroenerģiju.

Ir daudz problēmu, kas saistītas ar polimēru atkritumu iznīcināšanu. Viņiem ir sava specifika, taču tos nevar uzskatīt par neatrisināmiem. Taču risinājums nav iespējams bez nolietoto materiālu un izstrādājumu savākšanas, šķirošanas un pirmapstrādes organizēšanas; neizstrādājot otrreizējo izejvielu cenu sistēmu, stimulējot uzņēmumus tās pārstrādāt; neradot efektīvas metodes otrreizējo polimēru izejvielu pārstrādei, kā arī metodes to pārveidošanai, lai uzlabotu kvalitāti; neradot īpašu aprīkojumu tā apstrādei; neattīstot produktu klāstu, kas ražots no pārstrādātām polimēru izejvielām.

Plastmasas atkritumus var iedalīt 3 grupās:

a) tehnoloģiskie ražošanas atkritumi, kas rodas termoplastu sintēzes un apstrādes laikā. Tos iedala neizņemamos un vienreizējās lietošanas tehnoloģiskajos atkritumos. Liktenīgi - tās ir malas, griezumi, atgriezumi, spraugas, zibspuldze, zibspuldze utt. Nozarēs, kas nodarbojas ar plastmasas ražošanu un apstrādi, šādi atkritumi rodas no 5 līdz 35%. Nenoņemamie atkritumi, kas būtībā ir augstas kvalitātes izejmateriāls, pēc īpašībām neatšķiras no sākotnējā primārā polimēra. Tās pārstrādei produktos nav nepieciešams īpašs aprīkojums, un to veic tajā pašā uzņēmumā. Vienreizlietojamie tehnoloģiskie ražošanas atkritumi veidojas tehnoloģisko režīmu neievērošanas gadījumā sintēzes un pārstrādes procesā, t.i. šī ir tehnoloģiska laulība, kuru var samazināt vai pilnībā novērst. Tehnoloģiskās ražošanas atkritumi tiek pārstrādāti dažādos produktos, izmantoti kā piedeva oriģinālajām izejvielām u.c.;

b) rūpnieciskā patēriņa atkritumi - uzkrājušies dažādās tautsaimniecības nozarēs izmantoto polimērmateriālu izstrādājumu bojājuma rezultātā (amortizētas riepas, konteineri un iepakojumi, mašīnu daļas, lauksaimniecības plēves atkritumi, mēslojuma maisi u.c.). Šie atkritumi ir visviendabīgākie, vismazāk piesārņotie, un tāpēc tie ir vislielākā interese to pārstrādes ziņā;

c) sabiedriskā patēriņa atkritumi, kas uzkrājas pie mūsu mājām, ēdināšanas iestādēm utt. un pēc tam nonāk pilsētas izgāztuvēs; galu galā tie pāriet uz jaunu atkritumu kategoriju – jauktiem atkritumiem.

Vislielākās grūtības ir saistītas ar jaukto atkritumu pārstrādi un izmantošanu. Iemesls tam ir sadzīves atkritumos ietilpstošo termoplastu nesaderība, kas prasa to pakāpenisku izolāciju. Turklāt nolietoto polimēru izstrādājumu savākšana no iedzīvotājiem no organizatoriskā viedokļa ir ārkārtīgi sarežģīts pasākums un mūsu valstī vēl nav iedibināts.

Galvenais atkritumu daudzums tiek iznīcināts – aprakt augsnē vai sadedzināt. Taču atkritumu iznīcināšana ir ekonomiski neizdevīga un tehniski sarežģīta. Turklāt polimēru atkritumu apglabāšana, applūšana un dedzināšana noved pie vides piesārņojuma, zemes platības samazināšanās (poligonu organizēšana) utt.

Tomēr gan apglabāšana poligonos, gan sadedzināšana joprojām ir diezgan izplatīti plastmasas atkritumu iznīcināšanas veidi. Visbiežāk sadegšanas laikā izdalītais siltums tiek izmantots tvaika un elektrības ražošanai. Bet sadedzināto izejvielu kaloriju saturs ir zems, tāpēc sadedzināšanas iekārtas parasti ir ekonomiski neefektīvas. Turklāt sadegšanas laikā no polimēru izstrādājumu nepilnīgas sadegšanas veidojas sodrēji, izdalās toksiskas gāzes un līdz ar to arī gaisa un ūdens baseinu atkārtots piesārņojums un straujš krāšņu nodilums smagas korozijas dēļ.

70. gadu sākumā Pagājušajā gadsimtā sāka intensīvi attīstīties darbs pie bioloģiski, foto un ūdenī noārdāmu polimēru radīšanas. Noārdāmu polimēru iegūšana izraisīja diezgan sensāciju, un šāds neveiksmīgu plastmasas izstrādājumu iznīcināšanas veids tika uzskatīts par ideālu. Tomēr turpmākais darbs šajā virzienā parādīja, ka ir grūti apvienot augstas fiziskās un mehāniskās īpašības, skaistu izskatu, spēju ātri iznīcināt un zemas produktu izmaksas.

Pēdējos gados pašsairstošo polimēru pētījumi ir ievērojami samazinājušies, galvenokārt tāpēc, ka šādu polimēru ražošanas izmaksas parasti ir daudz augstākas nekā parasto plastmasu ražošanas izmaksas, un šī iznīcināšanas metode nav ekonomiski dzīvotspējīga.

Galvenais plastmasas atkritumu izmantošanas veids ir to pārstrāde, t.i. atkārtoti izmantot. Ir pierādīts, ka galveno atkritumu apglabāšanas metožu kapitāla un ekspluatācijas izmaksas nepārsniedz un dažos gadījumos pat zemākas par to iznīcināšanas izmaksām. Pārstrādes pozitīvā puse ir arī fakts, ka tiek iegūts papildu daudzums noderīgu produktu dažādām tautsaimniecības nozarēm un nenotiek atkārtota vides piesārņošana. Šo iemeslu dēļ otrreizēja pārstrāde ir ne tikai ekonomiski dzīvotspējīgs, bet arī videi labvēlīgs risinājums plastmasas atkritumu izmantošanas problēmai. Tiek lēsts, ka tikai neliela daļa (tikai daži procenti) no gadā radītajiem polimēru atkritumiem amortizētu produktu veidā tiek pārstrādāta. Iemesls tam ir grūtības, kas saistītas ar atkritumu iepriekšēju sagatavošanu (savākšanu, šķirošanu, atdalīšanu, tīrīšanu u.c.), speciālo iekārtu trūkums pārstrādei utt.

Galvenie plastmasas atkritumu pārstrādes veidi ir:

1. termiskā sadalīšanās ar pirolīzi;
2. sadalīšanās, lai iegūtu sākotnējos zemas molekulmasas produktus (monomērus, oligomērus);
3. pārstrāde.

Pirolīze ir organisko produktu termiskā sadalīšanās ar skābekli vai bez tā. Polimēru atkritumu pirolīze dod iespēju iegūt augstas kaloritātes degvielu, izejvielas un pusfabrikātus, ko izmanto dažādos tehnoloģiskajos procesos, kā arī polimēru sintēzei izmantotos monomērus.

Plastmasas termiskās sadalīšanās gāzveida produktus var izmantot kā degvielu darba tvaika ražošanai. Siltuma pārneses šķidrumu iegūšanai izmanto šķidros produktus. Plastmasas atkritumu pirolīzes cieto (vaskaino) produktu pielietojuma klāsts ir diezgan plašs (dažādu aizsargsavienojumu sastāvdaļas, smērvielas, emulsijas, impregnējošie materiāli utt.)

Ir izstrādāti arī katalītiskā hidrokrekinga procesi, lai pārvērstu atkritumu polimērus benzīnā un degvielās.

Daudzi polimēri veidošanās reakcijas atgriezeniskuma rezultātā var atkal sadalīties par izejvielām. Praktiskai lietošanai svarīgas ir PET, poliamīdu (PA) un putu poliuretāna sadalīšanas metodes. Šķelšanās produkti atkal tiek izmantoti kā izejvielas polikondensācijas procesam vai kā piedevas jaunajam materiālam. Taču šajos produktos esošie piemaisījumi nereti neļauj iegūt augstas kvalitātes polimēru izstrādājumus, piemēram, šķiedras, taču to tīrība ir pietiekama lējumu masu, kausējamo un šķīstošo līmju ražošanai.

Hidrolīze ir polikondensācijas apgrieztā reakcija. Ar tās palīdzību, ar virzītu ūdens iedarbību sastāvdaļu savienojumos, polikondensāti tiek iznīcināti līdz sākotnējiem savienojumiem. Hidrolīze notiek ekstremālās temperatūrās un spiedienā. Reakcijas dziļums ir atkarīgs no barotnes pH un izmantotajiem katalizatoriem.

Šī atkritumu izmantošanas metode ir enerģētiski izdevīgāka nekā pirolīze, jo augstas kvalitātes ķīmiskie produkti tiek atgriezti apritē.

Salīdzinot ar hidrolīzi, PET atkritumu sadalīšanai ekonomiskāka ir cita metode, glikolīze. Iznīcināšana notiek augstā temperatūrā un spiedienā etilēnglikola klātbūtnē un ar katalizatoru piedalīšanos, lai iegūtu tīru diglikola tereftalātu. Pēc šī principa ir iespējams arī pāresterificēt karbamāta grupas poliuretānā.

Tomēr visizplatītākā termiskā metode PET atkritumu apstrādei ir to sadalīšana ar metanolu - metanolīze. Process notiek temperatūrā virs 150°C un 1,5 MPa spiedienā, ko paātrina pāresterifikācijas katalizatori. Šī metode ir ļoti ekonomiska. Praksē tiek izmantota arī glikolīzes un metanolīzes metožu kombinācija.

Pašlaik Krievijai vispieņemamākā ir polimēru atkritumu pārstrāde mehāniskā pārstrāde, jo šī apstrādes metode neprasa dārgu speciālu aprīkojumu un to var ieviest jebkurā atkritumu uzkrāšanās vietā.

2.2. POLIOLEFĪNA ATKRITUMIEM IZGLABĀŠANA

Poliolefīni ir visvairāk tonnāžas termoplastu veids. Tos plaši izmanto dažādās nozarēs, transportā un lauksaimniecībā. Pie poliolefīniem pieder augsta un zema blīvuma polietilēns (ABPE un LDPE), PP. Visefektīvākais veids, kā atbrīvoties no programmatūras atkritumiem, ir to atkārtota izmantošana. Sekundārās PO resursi ir lieli: 1995. gadā vien LDPE patēriņa atkritumi sasniedza 2 milj.t.Otrreizējo termoplastu izmantošana kopumā un jo īpaši PO ļauj palielināt apmierinātības pakāpi tajās par 15 ... 20%.

Programmatūras atkritumu pārstrādes metodes ir atkarīgas no polimēra markas un to izcelsmes. Procesa atkritumus visvieglāk pārstrādāt, t.i. ražošanas atkritumi, kas ekspluatācijas laikā nav bijuši pakļauti intensīvai gaismas iedarbībai. Nav nepieciešamas sarežģītas sagatavošanas metodes un patēriņa atkritumi no HDPE un PP, jo, no vienas puses, izstrādājumi, kas izgatavoti no šiem polimēriem, arī to konstrukcijas un mērķa dēļ netiek pakļauti būtiskai ietekmei (biezās sienas daļas, konteineri, piederumi utt. .), un, no otras puses, neapstrādāti polimēri ir izturīgāki pret laikapstākļiem nekā LDPE. Šādiem atkritumiem pirms atkārtotas izmantošanas ir nepieciešama tikai slīpēšana un granulēšana.

2.2.1. Pārstrādāta polietilēna struktūras un ķīmiskās īpašības

Programmatūras atkritumu apstrādes tehnoloģisko parametru izvēle un no tiem iegūto produktu izmantošanas jomas ir saistīta ar to fizikāli ķīmiskajām, mehāniskajām un tehnoloģiskajām īpašībām, kas lielā mērā atšķiras no primārā polimēra vienādām īpašībām. Pārstrādātā LDPE (VLDPE) galvenās iezīmes, kas nosaka tā apstrādes specifiku, ir: zems tilpuma blīvums; kausējuma reoloģiskās uzvedības iezīmes augstā gēla satura dēļ; paaugstināta ķīmiskā aktivitāte primārā polimēra apstrādes un no tā iegūto produktu darbības laikā notiekošo strukturālo izmaiņu dēļ.

Apstrādes un ekspluatācijas procesā materiāls tiek pakļauts mehāniskai ķīmiskai iedarbībai, termiskai, termiskai un fotooksidatīvai noārdīšanai, kā rezultātā parādās aktīvās grupas, kuras turpmākās apstrādes laikā spēj ierosināt oksidācijas reakcijas.

Ķīmiskās struktūras izmaiņas sākas jau PO primārās apstrādes laikā, it īpaši ekstrūzijas laikā, kad polimērs tiek pakļauts ievērojamai termiski oksidatīvai un mehāniski ķīmiskai iedarbībai. Vislielāko ieguldījumu ekspluatācijas laikā notiekošajās izmaiņās sniedz fotoķīmiskie procesi. Šīs izmaiņas ir neatgriezeniskas, savukārt fizikālās un mehāniskās īpašības, piemēram, polietilēna plēvei, kas vienu vai divas sezonas nokalpojusi siltumnīcu patversmei, pēc pārspiešanas un ekstrūzijas gandrīz pilnībā atjaunojas.

Ievērojama skaita karbonilgrupu veidošanās PE plēvē tās darbības laikā palielina VLDPE spēju absorbēt skābekli, kā rezultātā otrreizējā izejvielā veidojas vinila un vinilidēna grupas, kas būtiski samazina termiski oksidatīvo stabilitāti. polimēru turpmākās apstrādes laikā uzsākt šādu materiālu fotonovecošanās procesu, un izstrādājumi no tiem samazina to kalpošanas laiku.

Karbonilgrupu klātbūtne nenosaka ne mehāniskās īpašības (to ievadīšana sākotnējā makromolekulā līdz 9% būtiski neietekmē materiāla mehāniskās īpašības), ne saules gaismas caurlaidību caur plēvi (absorbciju). karbonilgrupu gaismas daļa atrodas viļņa garuma apgabalā, kas ir mazāks par 280 nm, un šāda sastāva gaisma praktiski nav iekļauta Saules spektrā). Taču tieši karbonilgrupu klātbūtne PE nosaka tā ļoti svarīgo īpašību – izturību pret gaismu.

PE fotonovecošanās iniciatori ir hidroperoksīdi, kas veidojas primārā materiāla apstrādes procesā mehāniskās ķīmiskās iznīcināšanas procesā. To ierosinošā darbība ir īpaši efektīva agrīnās novecošanas stadijās, savukārt karbonilgrupām ir būtiska ietekme vēlākos posmos.

Kā zināms, novecošanas laikā notiek konkurējošas iznīcināšanas un strukturēšanas reakcijas. Pirmās sekas ir zemas molekulmasas produktu veidošanās, otrā ir nešķīstoša gēla frakcijas veidošanās. Zemas molekulmasas produktu veidošanās ātrums ir maksimālais novecošanas sākumā. Šo periodu raksturo zems gēla saturs un fizikālo un mehānisko īpašību samazināšanās.

Tālāk samazinās zemas molekulmasas produktu veidošanās ātrums, tiek novērots krass gēla satura pieaugums un relatīvā pagarinājuma samazināšanās, kas liecina par strukturēšanas procesa gaitu. Pēc tam (pēc maksimuma sasniegšanas) gēla saturs VPE samazinās tā fotonovecošanās laikā, kas sakrīt ar pilnīgu vinilidēna grupu patēriņu polimērā un maksimālo pieļaujamo relatīvā pagarinājuma vērtību sasniegšanu. Šis efekts skaidrojams ar radušos telpisko struktūru iesaistīšanos iznīcināšanas procesā, kā arī plaisāšanu gar morfoloģisko veidojumu robežu, kas izraisa fizikālo un mehānisko īpašību samazināšanos un optisko īpašību pasliktināšanos.

WPE fizikālo un mehānisko īpašību izmaiņu ātrums praktiski nav atkarīgs no gēla frakcijas satura tajā. Tomēr gēla saturs vienmēr ir jāņem vērā kā strukturāls faktors, izvēloties pārstrādes metodi, modifikācijas un nosakot polimēru pielietojumu.

Tabulā. 1 parāda LDPE īpašību īpašības pirms un pēc trīs mēnešu novecošanas un HLDPE, kas iegūts ar ekstrūzijas palīdzību no vecinātas plēves.

1 LDPE īpašību raksturojums pirms un pēc novecošanas

Raksturlielumi		oriģināls	Pēc operācijas	ekstrūzija
Stiepes spriegums, MPa
Pārrāvuma pagarinājums, %
Plaisu izturība, h
Gaismas noturība, dienas

LDPE un VLDPE fizikālo un mehānisko īpašību izmaiņu raksturs nav vienāds: primārajam polimēram ir monotons gan stiprības, gan relatīvā pagarinājuma samazinājums, kas ir attiecīgi 30 un 70%, pēc novecošanas 5 mēnešus. Pārstrādātajam LDPE šo rādītāju izmaiņu raksturs ir nedaudz atšķirīgs: pārrāvuma spriegums praktiski nemainās, un relatīvais pagarinājums samazinās par 90%. Iemesls tam var būt gēla frakcijas klātbūtne HLDPE, kas darbojas kā aktīvā pildviela polimēra matricā. Šādas "pildvielas" klātbūtne izraisa ievērojamu spriegumu rašanos, kā rezultātā palielinās materiāla trauslums, strauji samazinās relatīvais pagarinājums (līdz 10% no primārā PE vērtībām), plaisāšanas izturība, stiepes izturība (10 ... 15 MPa), elastība, stingrības palielināšanās.

PE novecošanas laikā notiek ne tikai skābekli saturošu grupu, tostarp ketonu, un zemas molekulmasas produktu uzkrāšanās, bet arī ievērojams fizikālo un mehānisko īpašību samazinājums, kas pēc novecojušās poliolefīna plēves pārstrādes neatjaunojas. Strukturāli ķīmiskās pārvērtības HLDPE notiek galvenokārt amorfā fāzē. Tas noved pie polimēra saskarnes robežas pavājināšanās, kā rezultātā materiāls zaudē spēku, kļūst trausls, trausls un tiek pakļauts turpmākai novecošanai gan pārstrādes produktos, gan tādu izstrādājumu darbības laikā, kas raksturo zemas fizikālās un mehāniskās īpašības un kalpošanas laiks.

Lai novērtētu otrreizējo polietilēna izejvielu optimālos apstrādes veidus, liela nozīme ir tā reoloģiskajām īpašībām. HLDPE raksturo zema plūstamība pie zemiem bīdes spriegumiem, kas palielinās, palielinoties spriegumam, un HPE plūstamības pieaugums ir lielāks nekā primārajam. Iemesls tam ir gēla klātbūtne HLDPE, kas ievērojami palielina polimēra viskozās plūsmas aktivācijas enerģiju. Šķidrumu var kontrolēt, mainot arī temperatūru apstrādes laikā – paaugstinoties temperatūrai, palielinās kausējuma plūstamība.

Tātad pārstrādei nonāk materiāls, kura fons ļoti būtiski ietekmē tā fizikālās, mehāniskās un tehnoloģiskās īpašības. Pārstrādes procesā polimērs tiek pakļauts papildu mehāniskai ķīmiskai un termiski oksidatīvai iedarbībai, un tā īpašību izmaiņas ir atkarīgas no apstrādes biežuma.

Pētot apstrādes biežuma ietekmi uz iegūto produktu īpašībām, tika parādīts, ka 3-5 reižu apstrādei ir nenozīmīga ietekme (daudz mazāka nekā primārajai). Ievērojams spēka samazinājums sākas ar 5-10 reižu apstrādi. HLDPE atkārtotas apstrādes procesā ir ieteicams palielināt liešanas temperatūru par 3...5% vai skrūves apgriezienu skaitu ekstrūzijas laikā par 4...6%, lai iznīcinātu iegūto želeju. Jāņem vērā, ka atkārtotas apstrādes procesā, īpaši, pakļaujoties atmosfēras skābekļa iedarbībai, samazinās poliolefīnu molekulmasa, kas izraisa krasi materiāla trausluma palielināšanos. Atkārtota cita poliolefīnu klases polimēra - PP apstrāde parasti izraisa kausējuma plūsmas indeksa (MFR) palielināšanos, lai gan materiāla stiprības raksturlielumi būtiski nemainās. Tāpēc PP detaļu ražošanas laikā radušos atkritumus, kā arī pašas detaļas to kalpošanas laika beigās var atkārtoti izmantot maisījumā ar oriģinālo materiālu, lai iegūtu jaunas detaļas.

No visa iepriekš minētā izriet, ka sekundārie programmatūras izejmateriāli ir jāpārveido, lai uzlabotu no tiem izgatavoto produktu kvalitāti un palielinātu to kalpošanas laiku.

2.2.2. Pārstrādātu poliolefīna izejvielu pārstrādes granulās tehnoloģija

Lai termoplastikas atkritumus pārvērstu izejvielās, kas piemērotas tālākai pārstrādei produktos, ir nepieciešama to priekšapstrāde. Priekšapstrādes metodes izvēle galvenokārt ir atkarīga no atkritumu rašanās avota un piesārņojuma pakāpes. Tādējādi homogēnie atkritumi no LDPE ražošanas un pārstrādes parasti tiek pārstrādāti to rašanās vietā, kam nepieciešama neliela priekšapstrāde - galvenokārt slīpēšana un granulēšana.

Atkritumi novecojušu produktu veidā prasa rūpīgāku sagatavošanu. Lauksaimniecības PE plēves atkritumu, mēslojuma maisu, citu kompakto avotu un jaukto atkritumu pirmapstrāde ietver šādas darbības: šķirošana (rupji) un identifikācija (jauktiem atkritumiem), smalcināšana, jaukto atkritumu atdalīšana, mazgāšana, žāvēšana. Pēc tam materiāls tiek granulēts.

Iepriekšējā šķirošana nodrošina rupju atkritumu šķirošanu pēc dažādām pazīmēm: krāsas, izmēriem, formas un, ja nepieciešams un iespējams, pēc plastmasas veidiem. Iepriekšēja šķirošana parasti tiek veikta ar rokām uz galdiem vai konveijera lentēm; šķirojot, no atkritumiem vienlaikus tiek izņemti dažādi svešķermeņi un ieslēgumi.

Jaukto (sadzīves) termoplastisko atkritumu atdalīšana pēc veidiem tiek veikta ar šādām galvenajām metodēm: flotācija, atdalīšana smagajā vidē, aeroseparācija, elektriskā atdalīšana, 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 barotnēs ir visefektīvākās un rentablākās no visām iepriekš minētajām metodēm.

Atkritumi, kas novecojuši un satur ne vairāk kā 5% piemaisījumu no izejvielu noliktavas, tiek nosūtīti uz atkritumu šķirošanas bloku 1 , kuras laikā no tiem tiek izņemti nejauši svešķermeņi un stipri piesārņoti gabali tiek izmesti. Sašķirotos atkritumus sasmalcina naža drupinātājos 2 mitrā vai sausā slīpēšana, lai iegūtu irdenu masu ar daļiņu izmēru 2 ... 9 mm.

Slīpēšanas ierīces veiktspēju nosaka ne tikai tās konstrukcija, nažu skaits un garums, rotora ātrums, bet arī atkritumu veids. Tādējādi vismazākā produktivitāte ir putuplasta atkritumu pārstrādē, kas aizņem ļoti lielu apjomu un ir grūti kompakti iekraujami. Augstāka produktivitāte tiek sasniegta, apstrādājot atkritumu plēves, šķiedras, pūšamos izstrādājumus.

Visiem nažu drupinātājiem raksturīga iezīme ir paaugstināts troksnis, kas saistīts ar sekundāro polimēru materiālu slīpēšanas procesa specifiku. Lai samazinātu trokšņa līmeni, dzirnaviņas kopā ar dzinēju un ventilatoru ir iekļautas pret troksni aizsargājošā korpusā, kas var būt noņemams un kam ir speciāli logi ar slēģiem drupinātā materiāla iekraušanai.

Slīpēšana ir ļoti svarīgs posms atkritumu sagatavošanā pārstrādei, jo slīpēšanas pakāpe nosaka iegūtā produkta tilpuma blīvumu, plūstamību un daļiņu izmēru. Slīpēšanas pakāpes kontrole ļauj mehanizēt apstrādes procesu, uzlabot materiāla kvalitāti, vidējojot tā tehnoloģiskos raksturlielumus, samazināt citu tehnoloģisko darbību ilgumu un vienkāršot apstrādes iekārtu konstrukciju.

Ļoti daudzsološa slīpēšanas metode ir kriogēna, kas ļauj no atkritumiem iegūt pulverus ar dispersijas pakāpi 0,5 ... 2 mm. Pulvera tehnoloģijas izmantošanai ir vairākas priekšrocības: samazināts maisīšanas laiks; enerģijas patēriņa un darba stundu izmaksu samazināšana maisītāju kārtējai apkopei; labāks komponentu sadalījums maisījumā; makromolekulu iznīcināšanas samazināšana utt.

No zināmajām metodēm pulverveida polimēru materiālu iegūšanai, ko izmanto ķīmiskajā tehnoloģijā, vispieņemamākā metode termoplastisko atkritumu slīpēšanai ir mehāniskā slīpēšana. Mehānisko slīpēšanu var veikt divos veidos: kriogēniski (sasmalcināšana šķidrā slāpeklī vai citos aukstuma līdzekļos un normālā temperatūrā deaglomerējošu sastāvdaļu vidē, kas ir mazāk energoietilpīgas).

Tālāk sasmalcinātie atkritumi tiek ievadīti veļas mašīnā mazgāšanai. 3 . Mazgāšana tiek veikta vairākos posmos ar īpašiem mazgāšanas līdzekļu maisījumiem. izspieda centrifūgā 4 masu ar mitruma saturu 10 ... 15% ievada galīgai dehidratācijai kaltes iekārtā 5 , līdz atlikušā mitruma saturs ir 0,2%, un pēc tam granulatorā 6 (1.1. att.).

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

Rīsi. 1.1. Shēma poliolefīnu pārstrādei granulās:

1 - atkritumu šķirošanas vienība; 2 - drupinātājs; 3 - veļas mašīna; 4 - centrifūga; 5 - žāvēšanas iekārta; 6 - granulators

Atkritumu žāvēšanai tiek izmantoti dažāda veida žāvētāji: plaukts, lente, kauss, verdošā gulta, virpulis utt.

Ārzemēs ražo augus, kuros ir ierīces gan mazgāšanai, gan žāvēšanai ar jaudu līdz 350 ... 500 kg / h. Šādā iekārtā sasmalcinātie atkritumi tiek iekrauti vannā, kas ir piepildīta ar mazgāšanas šķīdumu. Plēve tiek sajaukta ar lāpstiņu mikseri, kamēr netīrumi nosēžas apakšā, un izmazgātā plēve peld. Plēves dehidratāciju un žāvēšanu veic uz vibrējoša ekrāna un virpuļseparatorā. Atlikušais mitrums ir mazāks par 0,1%.

Granulēšana ir pēdējais posms otrreizējo izejvielu sagatavošanā tālākai pārstrādei produktos. Šis posms ir īpaši svarīgs HLDPE tā zemā tilpuma blīvuma un transportēšanas grūtību dēļ. 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 atkritumu produktu plastifikācijai visplašāk izmanto vienas skrūves ekstrūderus ar garumu (25 ... 30). D aprīkots ar nepārtrauktu filtru un degazācijas zonu. Šādos ekstrūderos gandrīz visu veidu sekundārās termoplastikas tiek apstrādātas diezgan efektīvi ar sasmalcinātā materiāla tilpuma blīvumu diapazonā no 50 ... 300 kg / m3. Tomēr piesārņoto un jaukto atkritumu apstrādei ir nepieciešamas īpašas konstrukcijas tārpu preses ar īsiem vairāku vītņu tārpiem (garums (3,5 ... 5)) D), kam ekstrūzijas zonā ir cilindriska sprausla.

Šīs sistēmas galvenā vienība ir ekstrūderis ar piedziņas jaudu 90 kW, skrūves diametru 253 mm un attiecību L/D= 3,75. Ekstrūdera izejā tika izstrādāta gofrēta sprausla ar diametru 420 mm. Pateicoties siltumam, ko rada berzes un bīdes ietekme uz polimērmateriālu, tas īsā laika periodā izkūst, un tiek nodrošināta ātra homogenizācija.

izkausēt. Mainot spraugu starp konusa uzgali un korpusu, iespējams regulēt bīdes spēku un berzes spēku, vienlaikus mainot apstrādes režīmu. Tā kā kušana notiek ļoti ātri, polimēra termiskā noārdīšanās netiek novērota. Sistēma ir aprīkota ar degazēšanas iekārtu, kas ir priekšnoteikums otrreizējo polimēru izejvielu pārstrādei.

Sekundārie granulētie materiāli tiek iegūti atkarībā no griešanas un dzesēšanas procesu secības divos veidos: granulēšana uz galvas un zemūdens granulēšana. Granulēšanas metodes izvēle ir atkarīga no apstrādājamās termoplastmasas īpašībām un jo īpaši no tā kausējuma viskozitātes un saķeres ar metālu.

Granulēšanas laikā uz galvas polimēra kausējums tiek izspiests caur caurumu cilindrisku saišķu veidā, kurus nogriež naži, kas slīd gar vērpšanas plāksni. Iegūtās granulas ar nazi izmet no galvas un atdzesē. Griešanu un atdzesēšanu var veikt gaisā, ūdenī vai griežot gaisā un atdzesēt ūdenī. Programmatūrai, kurai ir augsta saķere ar metālu un lielāka tendence salipt kopā, ūdens tiek izmantots kā dzesēšanas līdzeklis.

Izmantojot iekārtas ar lielu vienības jaudu, tiek izmantota tā sauktā zemūdens granulēšana. Izmantojot šo metodi, polimēra kausējums tiek izspiests šķipsnu veidā caur vērpšanas plāksnes atverēm uz galvas nekavējoties ūdenī un ar rotējošiem nažiem sagriež granulās. Dzesēšanas ūdens temperatūra tiek uzturēta 50...70 °C robežās, kas veicina intensīvāku mitruma atlieku iztvaikošanu no granulu virsmas; ūdens daudzums ir 20…40 m3 uz 1 tonnu granulu.

Visbiežāk granulatora galviņā veidojas pavedieni vai lentes, kuras pēc atdzesēšanas ūdens vannā tiek granulētas. Iegūto granulu diametrs ir 2…5 mm.

Dzesēšana jāveic ar optimālu ātrumu, lai granulas nedeformētos, nesaliptu kopā un nodrošinātu atlikušā mitruma izvadīšanu.

Galvas temperatūrai ir būtiska ietekme uz granulu izmēru sadalījumu. Režģi tiek novietoti starp ekstrūdera un matricas izvadiem, lai nodrošinātu vienmērīgu kušanas temperatūru. Izplūdes atveru skaits galvā ir 20…300.

Granulēšanas procesa veiktspēja ir atkarīga no sekundārās termoplastmasas veida un tā reoloģiskajām īpašībām.

HPE granulāta pētījumi liecina, ka tā viskozās īpašības praktiski neatšķiras no primārā PE īpašībām, t.i. to var apstrādāt ar tādiem pašiem ekstrūzijas un iesmidzināšanas režīmiem kā neapstrādātu PE. Tomēr iegūtajiem produktiem ir raksturīga zema kvalitāte un izturība.

Granulas tiek izmantotas sadzīves ķīmijas iepakojumu, pakaramo, celtniecības detaļu, lauksaimniecības darbarīku, paletes preču transportēšanai, izplūdes caurulēm, drenāžas kanālu oderējumu, meliorācijas bezspiediena u.c. izstrādājumu ražošanai. Šie produkti tiek iegūti no "tīrām" otrreizējām izejvielām. Tomēr daudzsološāka ir otrreizējo izejvielu pievienošana primārajām 20 ... 30% apmērā. Plastifikatoru, stabilizatoru un pildvielu ieviešana polimēru sastāvā ļauj palielināt šo skaitli līdz 40–50%. Tas uzlabo izstrādājumu fizikālās un mehāniskās īpašības, bet to izturība (darbojoties skarbos klimatiskajos apstākļos) ir tikai 0,6 ... 0,75 no primārā polimēra izstrādājumu izturības. Efektīvāks veids ir sekundāro polimēru modifikācija, kā arī ļoti piepildītu sekundāro polimēru materiālu izveide.

2.2.3. Pārstrādātu poliolefīnu modifikācijas metodes

Programmatūras darbības un apstrādes laikā notiekošo procesu mehānisma izpētes rezultāti un to kvantitatīvais apraksts ļauj secināt, ka starpproduktos, kas iegūti no otrreizējām izejvielām, jāsatur ne vairāk kā 0,1 ... 0,5 mol oksidēto aktīvo grupu un ir optimāla molekulmasa un MWD, kā arī reproducējami fizikālie, mehāniskie un tehnoloģiskie rādītāji. Tikai šajā gadījumā pusfabrikātu var izmantot tādu produktu ražošanai ar garantētu kalpošanas laiku, lai aizstātu deficītās primārās izejvielas. Taču šobrīd ražotā granula šīm prasībām neatbilst.

Uzticams veids, kā atrisināt kvalitatīvu polimēru materiālu un izstrādājumu radīšanas problēmu no sekundārās programmatūras, ir granulu modifikācija, kuras mērķis ir ar ķīmiskām vai fizikāli ķīmiskām metodēm aizsargāt funkcionālās grupas un aktīvos centrus un radīt viendabīgu materiālu. struktūra ar reproducējamām īpašībām.

Izejvielu sekundārās PO 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 VLDPE augstākās fizikālās un mehāniskās īpašības tiek sasniegtas ar 2–2,5% dikumilperoksīda ievadīšanu uz rullīšiem 130°C temperatūrā 10 minūtes. Šāda materiāla relatīvais pagarinājums lūzuma brīdī ir 210%, kausējuma plūsmas indekss 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 veidošanai no HLDPE, ievadot dikumilperoksīdu tieši apstrādes procesā, 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 sekundāro PO polimēru materiālu kvalitāti, 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 PO skābekli saturošām grupām.

Modificēta materiāla iegūšanas tehnoloģiskais process ietver sekojošus posmus: atkritumu šķirošana, smalcināšana un mazgāšana; atkritumu apstrāde ar silīcija organisko šķidrumu 90 ± 10 °С temperatūrā 4…6 h; 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.

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). , transportēt atkārtoti lietojamus konteinerus utt.). Tas ievērojami samazinās primāro polimēru izejvielu trūkumu.

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 VPEN 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 lētas inertas pildvielas izmanto kaolīnu, gliemežvāku iezi, slānekļa pelnus, ogļu sfēras 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 sasmalcināta, pulverveida HPE izmantošana ļāva to darīt. saglabāt pārslu struktūru ar minimālu iznīcināšanu.

Lignīnu, slānekli, kaolīnu, sfēras, sapropeļa atkritumus saturošiem sastāviem ir salīdzinoši zemas fizikālās un mehāniskās īpašības, taču tie ir lētākie un izmantojami būvizstrādājumu ražošanā.

2.3. POLIVINILHLORĪDA PĀRSTRĀDE

Apstrādes laikā polimēri tiek pakļauti augstām temperatūrām, bīdes spriegumiem un oksidācijai, kas izraisa materiāla struktūras izmaiņas, tā tehnoloģiskās un ekspluatācijas īpašības. Materiāla struktūras izmaiņas izšķiroši ietekmē termiskie un termiski oksidatīvie procesi.

PVC ir viens no vismazāk stabilajiem rūpnieciskajiem oglekļa ķēdes polimēriem. PVC sadalīšanās reakcija - dehidrohlorēšana sākas jau temperatūrā virs 100 °C, un pie 160 °C reakcija norit ļoti ātri. PVC termiskās oksidācijas rezultātā notiek agregācijas un dezagregācijas procesi - šķērssavienojumi un iznīcināšana.

PVC iznīcināšanu pavada polimēra sākotnējās krāsas izmaiņas hromoforu grupu veidošanās dēļ un ievērojama fizikālo, mehānisko, dielektrisko un citu veiktspējas īpašību pasliktināšanās. Šķērssaistīšanas rezultātā lineāras makromolekulas pārvēršas sazarotās un galu galā šķērssaistītās trīsdimensiju struktūrās; tajā pašā laikā ievērojami pasliktinās polimēra šķīdība un tā pārstrādes spēja. Plastificēta PVC gadījumā šķērssavienojums samazina plastifikatora saderību ar polimēru, palielina plastifikatora migrāciju un neatgriezeniski pasliktina materiālu veiktspējas īpašības.

Līdztekus ekspluatācijas apstākļu ietekmei un otrreizējo polimēru materiālu apstrādes biežumam ir jāizvērtē atkritumu un svaigu izejvielu racionāla attiecība pārstrādei paredzētajā sastāvā.

Ekstrūdējot produktus no jauktām izejvielām, pastāv atkritumu risks dažādu kausējuma viskozitātes dēļ, tādēļ tiek piedāvāts ekstrudēt neapstrādātu un pārstrādātu PVC uz dažādām iekārtām, tomēr pulverveida PVC gandrīz vienmēr var sajaukt ar pārstrādātu polimēru.

Svarīgs raksturlielums, kas nosaka PVC atkritumu otrreizējās pārstrādes fundamentālo iespēju (pieļaujamais apstrādes laiks, pārstrādātā materiāla vai izstrādājuma kalpošanas laiks), kā arī stabilizējošās grupas papildu nostiprināšanas nepieciešamību, ir termiskās stabilitātes laiks.

2.3.1. PVC atkritumu apstrādes metodes

Homogēni rūpnieciskie atkritumi, kā likums, tiek pārstrādāti, un gadījumos, kad tikai plāni materiāla slāņi tiek pakļauti dziļai novecošanai.

Dažos gadījumos ir ieteicams izmantot abrazīvu instrumentu, lai noņemtu degradēto slāni, pēc tam apstrādājot materiālu produktos, kas pēc īpašībām nav zemāki par produktiem, kas iegūti no oriģinālajiem materiāliem.

Lai atdalītu polimēru no metāla (vadiem, kabeļiem), tiek izmantota pneimatiskā metode. Parasti izolētu plastificētu PVC var izmantot kā zemsprieguma vadu izolāciju vai iesmidzināšanas izstrādājumus. Metālu un minerālu ieslēgumu noņemšanai var izmantot frēzēšanas nozares pieredzi, kas balstīta uz indukcijas metodes izmantošanu, atdalīšanas metodi pēc magnētiskajām īpašībām. Lai atdalītu alumīnija foliju no termoplastmasas, tiek izmantota karsēšana ūdenī 95–100 °C temperatūrā.

Nederīgos konteinerus ar etiķetēm tiek ierosināts iegremdēt šķidrā slāpeklī vai skābeklī, kura temperatūra nepārsniedz -50°C, lai etiķetes vai līmviela kļūtu trauslas, kas pēc tam ļaus tās viegli sasmalcināt un atdalīt viendabīgu materiālu, piemēram, papīru.

Enerģijas taupīšanas metode plastmasas atkritumu sausai sagatavošanai, izmantojot blīvētāju. Metode ieteicama mākslīgās ādas (IR) atkritumu, PVC linoleju apstrādei un ietver vairākas tehnoloģiskās operācijas: slīpēšana, tekstilšķiedru atdalīšana, plastifikācija, homogenizācija, blīvēšana un granulēšana; var pievienot arī piedevas. Oderes šķiedras tiek atdalītas trīs reizes - pēc pirmās naža sasmalcināšanas, pēc sablīvēšanas un sekundārās naža drupināšanas. Tiek iegūta formēšanas masa, kuru var apstrādāt ar iesmidzināšanu, kurā joprojām ir šķiedru komponenti, kas netraucē apstrādi, bet kalpo kā pildviela, kas pastiprina materiālu.

2.3.2. PVC plastmasas atkritumu pārstrādes metodes

Iesmidzināšanas formēšana

Galvenie atkritumu veidi, kuru pamatā ir nepildīts PVC, ir neželatinizēts plastizols, tehnoloģiskie atkritumi un bojāti izstrādājumi. Vieglās rūpniecības uzņēmumos Krievijā tiek izmantota šāda plastizola atkritumu pārstrādes tehnoloģija ar iesmidzināšanas formēšanas metodēm.

Konstatēts, ka, izmantojot plastizola tehnoloģiju, var iegūt apmierinošas kvalitātes produktus no pārstrādātiem PVC materiāliem. Process ietver atkritumu plēvju un lokšņu sasmalcināšanu, PVC pastas sagatavošanu plastifikatorā, jauna izstrādājuma formēšanu ar liešanu.

Neželatinizēts plastizols tika savākts konteineros dozatora, maisītāja tīrīšanas laikā, pakļauts želatinizācijai, pēc tam sajaukts ar procesa atkritumiem un bojātiem produktiem uz rullīšiem, iegūtās loksnes tika apstrādātas uz rotējošām dzirnaviņām. Šādi iegūtās plastizola drupatas tika apstrādātas ar injekcijas formēšanu. Plastizola drupatas 10 ... 50 wt. h var izmantot kompozīcijā ar gumiju, lai iegūtu gumijas savienojumus, un tas ļauj no preparātiem izslēgt mīkstinātājus.

Atkritumu apstrādei ar iesmidzināšanu, kā likums, tiek izmantotas intruzijas tipa mašīnas ar pastāvīgi rotējošu skrūvi, kuras konstrukcija nodrošina atkritumu spontānu uztveršanu un homogenizāciju.

Viena no daudzsološām PVC atkritumu izmantošanas metodēm ir daudzkomponentu liešana. Izmantojot šo apstrādes metodi, izstrādājumam ir dažādu materiālu ārējais un iekšējais slānis. Ārējais slānis, kā likums, ir augstas kvalitātes komerciāla plastmasa, stabilizēta, krāsota, ar labu izskatu. Iekšējais slānis ir otrreizēji pārstrādāti polivinilhlorīda izejmateriāli. Termoplastu apstrāde ar šo metodi ļauj ievērojami ietaupīt ierobežotās primārās izejvielas, samazinot to patēriņu vairāk nekā divas reizes.

Ekstrūzija

Pašlaik viena no efektīvākajām metodēm PVC polimēru materiālu atkritumu pārstrādei to apglabāšanai ir elastīgās deformācijas izkliedes metode, kuras pamatā ir daudzkārtējas iznīcināšanas fenomens kombinētas augsta spiediena un bīdes iedarbības apstākļos. deformācija paaugstinātā temperatūrā.

Iepriekš rupji sasmalcinātu materiālu, kuru daļiņu izmērs ir 103 μm, elastīgā-deformācijas dispersija tiek veikta vienas skrūves rotācijas disperģētājā. Izlietotie plastificēto dublēto plēvju materiālu atkritumi uz atšķirīga pamata (linolejs uz poliestera auduma bāzes, putas uz papīra bāzes, mākslīgā āda uz kokvilnas auduma bāzes) tiek pārstrādāti izkliedētā viendabīgā otrreizējā materiālā, kas ir PVC plastmasas maisījums ar drupināta bāze ar visticamāko daļiņu izmēru 320…615 µm, pārsvarā asimetriska, ar augstu īpatnējo virsmu (2,8…4,1 m2/g). Optimālie dispersijas apstākļi, kādos veidojas visvairāk izkliedētais produkts, ir temperatūra dispersijas zonās 130 ... 150 ... 70 ° C; slodzes pakāpe ne vairāk kā 60%; minimālais skrūves ātrums 35 apgr./min. PVC materiālu apstrādes temperatūras paaugstināšanās izraisa nevēlamu noārdīšanās procesu pastiprināšanos polimērā, kas izpaužas kā produkta tumšums. Palielinot slodzes pakāpi un skrūves griešanās ātrumu, materiāla izkliede pasliktinās.

Bez bāzes plastificētu PVC materiālu (lauksaimniecības plēve, izolācijas plēve, PVC šļūtenes) pārstrādi ar elastīgās-deformācijas dispersiju, lai iegūtu augstas kvalitātes augsti dispersu otrreizējo materiālu, var veikt bez tehnoloģiskām grūtībām ar plašāku izkliedes režīmu variāciju. Veidojas smalkāk izkliedēts produkts ar daļiņu izmēru 240 ... 335 mikroni, pārsvarā sfēriskas formas.

Elastīgi-deformācijas trieciens cieto PVC materiālu (triecienizturīgs materiāls minerālūdens pudelēm, sanitārajām PVC caurulēm utt.) dispersijas laikā jāveic augstākā temperatūrā (170 ... 180 ... minimālais skrūves ātrums 35 apgr./min. Atkāpjoties no norādītajiem dispersijas režīmiem, tiek novērotas tehnoloģiskas grūtības un iegūtā sekundārā produkta kvalitātes pasliktināšanās dispersijas ziņā.

PVC materiālu atkritumu pārstrādes procesā vienlaikus ar dispersiju ir iespējams veikt polimērmateriāla modifikāciju, ievadot 1 ... 3 wt. h metālu saturošu siltuma stabilizatoru un 10 ... 30 wt. h plastifikatori. Tas noved pie termiskās stabilitātes robežas palielināšanās, lietojot metālu stearātus par 15...50 min, un kopā ar esteru plastifikatoriem apstrādātā materiāla kausējuma plūsmas ātruma uzlabošanos par 20...35%, kā arī uzlabošanos. dispersijas procesa izgatavojamībā.

Iegūtajiem sekundārajiem PVC materiāliem, pateicoties lielajai dispersijai un daļiņu attīstītajai virsmai, ir virsmas aktivitāte. Šī iegūto pulveru īpašība noteica to ļoti labo saderību ar citiem materiāliem, kas ļauj tos izmantot, lai aizstātu (līdz 45 masas %) sākotnējo izejvielu tādu pašu vai jaunu polimēru materiālu ražošanā.

Divu skrūvju ekstrūderus var izmantot arī PVC atkritumu apstrādei. Tie nodrošina lielisku maisījuma homogenizāciju, un plastifikācijas process tiek veikts maigākos apstākļos. Tā kā divskrūvju ekstrūderi darbojas pēc pārvietošanas principa, tad polimēra uzturēšanās laiks tajos plastifikācijas temperatūrā ir skaidri noteikts un ir izslēgta tā aizkave augstas temperatūras zonā. Tas novērš materiāla pārkaršanu un termisko noārdīšanos. Polimēra viendabīgums cauri cilindram nodrošina labus apstākļus degazēšanai zema spiediena zonā, kas ļauj noņemt mitrumu, sadalīšanās un oksidācijas produktus un citas gaistošas ​​vielas, kas parasti atrodas atkritumos.

Polimēru kompozītmateriālu, tostarp IR, kabeļu izolācijas atkritumu, papīra termoplastisko pārklājumu un citu apstrādei var izmantot metodes, kuru pamatā ir ekstrūzijas sagatavošanas un presēšanas formēšanas kombinācija. Šīs metodes ieviešanai tiek piedāvāta vienība, kas sastāv no divām mašīnām, katras iesmidzināšanas svars ir 10 kg. Speciāli atkritumos ievesto nepolimēru materiālu īpatsvars var būt līdz 25%, un pat vara saturs var sasniegt 10%.

Tiek izmantota arī sienu slāņus veidojošās svaigās termoplastmasas un iekšējo slāni veidojošā atkritumpolimēra koekstrūzijas metode, kā rezultātā var iegūt trīsslāņu izstrādājumu (piemēram, plēvi). Tiek piedāvāta vēl viena metode - formēšana ar pūšanu. Izstrādātajā pūšamās ekstrūzijas iekārtas projektā kā kausējuma ģenerators paredzēts skrūvējams ekstrūderis ar pūšanas piedziņu. Pudeļu, konteineru un citu dobu izstrādājumu ražošanai tiek izmantota neapstrādāta un pārstrādāta PVC maisījuma izpūšana.

Kalenderēšana

Atkritumu pārstrādes, kalandrējot, piemērs ir tā sauktais Regal process, kas sastāv no materiāla kalandrēšanas un dēļu un lokšņu iegūšanas, ko izmanto konteineru un mēbeļu ražošanai. Šāda procesa ērtība dažāda sastāva atkritumu apstrādei ir tā regulēšanas vienkāršība, mainot atstarpi starp kalendāra ruļļiem, lai panāktu labu bīdes un izkliedes efektu uz materiālu. Laba materiāla plastifikācija un homogenizācija apstrādes laikā nodrošina produktu ražošanu ar pietiekami augstām stiprības īpašībām. Metode ir ekonomiski izdevīga salīdzinoši zemā temperatūrā plastificētai termoplastikai, galvenokārt mīkstajam PVC.

IC un lenoleja atkritumu sagatavošanai ir izstrādāta iekārta, kas sastāv no naža drupinātāja, maisīšanas trumuļa un trīs ruļļu rafinēšanas veltņiem. Augstas berzes, augsta presēšanas spiediena un sajaukšanās starp rotējošām virsmām rezultātā maisījuma sastāvdaļas tiek tālāk sasmalcinātas, plastificētas un homogenizētas. Jau vienā piegājienā caur mašīnu materiāls iegūst diezgan labu kvalitāti.

Spiešana

Viena no tradicionālajām polimēru atkritumu apstrādes metodēm ir presēšana, jo īpaši Regal-Converter metodi var saukt par visizplatītāko. Vienāda biezuma slīpēšanas atkritumi uz konveijera tiek ievadīti krāsnī un izkausēti. Šādā veidā plastificēto masu pēc tam presē. Piedāvātā metode apstrādā plastmasas maisījumus, kuros svešķermeņu saturs pārsniedz 50%.

Pastāv nepārtraukts veids, kā pārstrādāt sintētisko paklāju un infrasarkano staru atkritumus. Tās būtība ir šāda: samaltos atkritumus ievada maisītājā, kur pievieno 10% saistvielas, pigmentus, pildvielas (pastiprināšanai). No šī maisījuma šķīvjus presē divu lentu presē. Plākšņu biezums ir 8…50 mm ar blīvumu aptuveni 650 kg/m3. Pateicoties plāksnes porainībai, tām piemīt siltumu un skaņu izolējošas īpašības. Tos izmanto mašīnbūvē un automobiļu rūpniecībā kā konstrukcijas elementus. Ar vienpusēju vai divpusēju laminēšanu šīs plāksnes var izmantot mēbeļu rūpniecībā. ASV presēšanas procesu izmanto smagu plākšņu izgatavošanai.

Tiek izmantota arī cita tehnoloģiska metode, kuras pamatā ir putošana formā. Izstrādātās iespējas atšķiras ar putu vielu ievadīšanas metodēm otrreizējās izejvielās un siltuma padevi. Putošanas līdzekļus var ievadīt iekšējā maisītājā vai ekstrūderī. Taču produktīvāka ir formas putošanas metode, kad poru veidošanas procesu veic presē.

Būtisks polimēru atkritumu presēšanas saķepināšanas metodes trūkums ir vājā maisījuma komponentu sajaukšanās, kas noved pie iegūto materiālu mehānisko īpašību samazināšanās.

PVC plastmasas atkritumu pārstrādes problēma pašlaik tiek intensīvi attīstīta, taču ir daudz grūtību, kas galvenokārt saistītas ar pildvielas klātbūtni. Daži izstrādātāji ir izvēlējušies polimēra izolāciju no kompozītmateriāla ar tā turpmāko izmantošanu. Taču šīs tehnoloģiskās iespējas bieži vien ir neekonomiskas, laikietilpīgas un piemērotas šauram materiālu klāstam.

Zināmās tiešās termoformēšanas metodes vai nu prasa lielas papildu izmaksas (sagatavošanas darbības, primārā polimēra pievienošana, plastifikatori, speciāla aprīkojuma izmantošana), vai arī neļauj apstrādāt ļoti piepildītus atkritumus, jo īpaši PVC plastmasu.

2.4. POLISTIRĒNA PLASTMASAS ATKRITUMIEM

Polistirola atkritumi tiek uzkrāti novecojušu izstrādājumu veidā, kas izgatavoti no PS un tā kopolimēriem (maizes kastes, vāzes, sirniki, dažādi trauki, grili, burkas, pakaramie, pārklājuma palagi, tirdzniecības un laboratorijas aprīkojuma daļas utt.), kā arī vispārējas nozīmes PS, triecienizturīgas PS (HIPS) un to kopolimēru rūpniecisko (tehnoloģisko) atkritumu veidā.

Polistirola plastmasas pārstrāde var notikt šādos veidos:

1. stipri piesārņotu rūpniecības atkritumu iznīcināšana;
2. HIPS un ABS plastmasas tehnoloģisko atkritumu utilizācija ar iesmidzināšanu, presēšanu un presēšanu;
3. nolietoto produktu iznīcināšana;
4. putupolistirola (EPS) atkritumu pārstrāde;
5. jaukto atkritumu izvešana.

Spēcīgi piesārņoti rūpnieciskie atkritumi rodas PS un polistirola plastmasas ražošanā reaktoru, ekstrūderu un ražošanas līniju tīrīšanas laikā dažāda izmēra un formas gabalu veidā. Piesārņojuma, neviendabīguma un zemās kvalitātes dēļ šos atkritumus galvenokārt iznīcina sadedzinot. Tos iespējams utilizēt ar iznīcināšanu, kā kurināmo izmantojot iegūtos šķidros produktus.

Iespēja pievienot jonogēnas grupas polistirola benzola gredzenam ļauj iegūt jonu apmainītājus uz tā pamata. Polimēra šķīdība apstrādes un darbības laikā arī nemainās. Līdz ar to, lai iegūtu mehāniski izturīgus jonu apmaiņus, iespējams izmantot tehnoloģiskos atkritumus un nolietotos polistirola izstrādājumus, kuru molekulmasa termiskās destrukcijas rezultātā tiek pielāgota vērtībām, kas nepieciešamas jonu apmaiņas sintēzes apstākļos (40 ... 50 tūkstoši). Iegūto produktu turpmākā hlormetilēšana noved pie ūdenī šķīstošu savienojumu veidošanās, kas liecina par iespēju izmantot otrreizējās polistirola izejvielas šķīstošo polielektrolītu iegūšanai.

Tehnoloģiskie atkritumi PS (kā arī programmatūra) pēc savām fizikālajām, mehāniskajām un tehnoloģiskajām īpašībām neatšķiras no primārajām izejvielām. Šie atkritumi ir pārstrādājami un lielākoties

tiek izmantoti uzņēmumos, kur tie tiek veidoti. Tos var pievienot primārajai PS vai izmantot kā neatkarīgas izejvielas dažādu produktu ražošanā.

Polistirola plastmasu apstrādē iesmidzināšanas, ekstrūzijas un vakuumformēšanas procesā rodas ievērojams daudzums tehnoloģisko atkritumu (līdz 50%), kuru atgriešana tehnoloģiskās apstrādes procesos var būtiski palielināt polimēru materiālu izmantošanas efektivitāti un radīt bezatkritumu ražošanu plastmasas apstrādes rūpniecībā.

ABS plastmasu plaši izmanto automobiļu rūpniecībā lielu automašīnu detaļu ražošanai, sanitārtehnikas iekārtu, cauruļu, plaša patēriņa preču u.c.

Saistībā ar stirola plastmasas patēriņa pieaugumu pieaug arī atkritumu apjoms, kuru izmantošana ir ekonomiski un ekoloģiski iespējama, ņemot vērā izejvielu sadārdzināšanos un to resursu samazināšanos. Daudzos gadījumos otrreizēji pārstrādātus materiālus var izmantot, lai aizstātu neapstrādātus materiālus.

Konstatēts, ka, atkārtoti apstrādājot ABS polimēru, tajā notiek divi konkurējoši procesi: no vienas puses, daļēja makromolekulu iznīcināšana, no otras puses, daļēja starpmolekulārā šķērssaistīšanās, kas palielinās, palielinoties apstrādes ciklu skaitam. .

Izvēloties metodi ekstrudēta ABS apstrādei, tika pierādīta fundamentālā iespēja veidot izstrādājumus tiešās presēšanas, ekstrūzijas un iesmidzināšanas veidā.

Efektīvs ABS atkritumu pārstrādes tehnoloģiskais posms ir polimēru žāvēšana, kas ļauj mitruma saturu tajā paaugstināt līdz līmenim, kas nepārsniedz 0,1%. Šajā gadījumā tiek novērsta tādu defektu veidošanās materiālā, kas rodas no liekā mitruma kā zvīņaina virsma, sudrabainība, izstrādājumu atslāņošanās biezumā; Iepriekšēja žāvēšana uzlabo materiāla īpašības par 20…40%.

Tomēr tiešās saspiešanas metode izrādās neefektīva, un polimēra ekstrūzija ir sarežģīta tā augstās viskozitātes dēļ.

Daudzsološa šķiet ABS polimēra tehnoloģisko atkritumu apstrāde ar iesmidzināšanu. Šajā gadījumā, lai uzlabotu polimēra plūstamību, ir nepieciešams ieviest tehnoloģiskas piedevas. Polimēra piedeva atvieglo ABS polimēra apstrādi, jo palielina makromolekulu mobilitāti, polimēra elastību un samazina tā viskozitāti.

Produkti, kas iegūti ar šo metodi, pēc to veiktspējas rādītājiem nav zemāki par produktiem no primārā polimēra un dažreiz pat pārspēj tos.

Bojātos un nolietotos izstrādājumus var likvidēt, samaļot, pēc tam izveidojot iegūto drupatu maisījumā ar primārajiem materiāliem vai kā neatkarīgu izejvielu.

Daudz sarežģītāka situācija vērojama nolietoto PS izstrādājumu, tostarp putuplasta, pārstrādes jomā. Ārzemēs galvenie to iznīcināšanas veidi ir pirolīze, sadedzināšana, foto- vai biodegradācija un apbedīšana. Produktos var pārstrādāt nolietotus produktus kultūras un sabiedrības vajadzībām, kā arī polimēru, celtniecības, siltumizolācijas materiālu un citu produktu rūpniecībai. Tas galvenokārt attiecas uz izstrādājumiem, kas izgatavoti no triecienizturīga PS.

Bloks PS ir jāapvieno ar augstas ietekmes PS (attiecība 70:30), jāpārveido citādi vai jāpārstrādā ar tā kopolimēru ar akrilnitrilu, metilmetakrilātu (MS) vai terpolimēriem ar MS un akrilnitrilu (MSN) pirms pārstrādes. MC un MCH kopolimēri izceļas ar lielāku izturību pret atmosfēras novecošanos (salīdzinājumā ar triecienizturīgām kompozīcijām), kam ir liela nozīme turpmākajā apstrādē. Sekundāro PS var pievienot PE.

Lai pārvērstu atkritumu polistirola plēves otrreizējās polimēru izejvielās, tās tiek pakļautas aglomerācijai rotācijas aglomeratoros. PS zemā triecienizturība nodrošina ātru slīpēšanu (salīdzinājumā ar citiem termoplastiem). Tomēr PS augstā adhēzijas spēja, pirmkārt, noved pie materiāla daļiņu salipšanas un lielu agregātu veidošanās, pirms (80 °C) materiāls kļūst plastmasisks (130 °C), un, otrkārt, pie materiāla pielipšanas. apstrādes iekārtas. Tas padara PS daudz grūtāk aglomerējamu nekā PE, PP un PVC.

PPS atkritumus var izšķīdināt stirolā un pēc tam polimerizēt maisījumā, kas satur sasmalcinātu gumiju un citas piedevas. Šādā veidā iegūtajiem kopolimēriem ir raksturīga pietiekami augsta triecienizturība.

Pārstrādes nozare pašlaik saskaras ar izaicinājumu pārstrādāt jauktos plastmasas atkritumus. Jaukto atkritumu pārstrādes tehnoloģija ietver šķirošanu, malšanu, mazgāšanu, žāvēšanu un homogenizāciju. Pārstrādātajai PS, kas iegūta no jauktiem atkritumiem, ir augstas fizikālās un mehāniskās īpašības, to var pievienot asfaltam un bitumenam kausētā stāvoklī. Tajā pašā laikā to izmaksas tiek samazinātas, un stiprības raksturlielumi palielinās par aptuveni 20%.

Lai uzlabotu pārstrādātā polistirola izejvielu kvalitāti, tas tiek modificēts. Šim nolūkam ir jāizpēta tā īpašības termiskās novecošanas un darbības procesā. PS plastmasas novecošanai ir sava specifika, kas skaidri izpaužas īpaši triecienizturīgiem materiāliem, kas papildus PS satur gumijas.

PS materiālu termiskās apstrādes laikā (pie 100–200 °C) tā oksidēšanās notiek, veidojoties hidroperoksīda grupām, kuru koncentrācija oksidācijas sākumposmā strauji palielinās, kam seko karbonilgrupu un hidroksilgrupu veidošanās.

Hidroperoksīda grupas ierosina fotooksidācijas procesus, kas notiek no PS izgatavotu izstrādājumu darbības laikā saules starojuma ietekmē. Fotodegradāciju ierosina arī nepiesātinātās grupas, kas atrodas gumijā. Hidroperoksīda un nepiesātināto grupu kombinētās iedarbības sekas agrīnās oksidācijas stadijās un karbonilgrupas vēlākās stadijās ir zemāka PS produktu izturība pret fotooksidatīvo noārdīšanos, salīdzinot ar PO. Nepiesātināto saišu klātbūtne HIPS gumijas komponentā tās karsēšanas laikā izraisa noārdīšanās procesa automātisku paātrinājumu.

Ar gumiju modificēta PS fotonovecošanās laikā ķēdes pārraušana ņem virsroku pār šķērssaišu veidošanos, īpaši pie augsta dubultsaišu satura, kas būtiski ietekmē polimēra morfoloģiju, fizikāli mehāniskās un reoloģiskās īpašības.

Pārstrādājot PS un HIPS produktus, ir jāņem vērā visi šie faktori.

2.5. POLIAMĪDU ATKRITUMU PĀRSTRĀDE

Ievērojamu vietu cieto polimēru atkritumu vidū ieņem poliamīda atkritumi, kas rodas galvenokārt šķiedru izstrādājumu (neilona un anīda) ražošanā un pārstrādē, kā arī novecojušie izstrādājumi. Atkritumu daudzums šķiedras ražošanā un pārstrādē sasniedz 15% (no tiem ražošanā - 11 ... 13%). Tā kā PA ir dārgs materiāls ar vairākām vērtīgām ķīmiskām un fizikāli mehāniskām īpašībām, tā atkritumu racionālai izmantošanai ir īpaša nozīme.

Sekundāro PA veidu daudzveidība prasa izveidot īpašas apstrādes metodes un vienlaikus paver plašas iespējas to izvēlei.

PA-6.6 atkritumiem ir visstabilākie rādītāji, kas ir priekšnoteikums universālu to apstrādes metožu izveidei. Vairāki atkritumi (gumijota aukla, rotājumi, valkātas zeķes) satur sastāvdaļas, kas nav poliamīds, un to apstrādei nepieciešama īpaša pieeja. Nolietotās preces ir piesārņotas, un piesārņojuma apjomu un sastāvu nosaka preču ekspluatācijas apstākļi, to savākšanas, uzglabāšanas un transportēšanas organizācija.

Par galvenajām PA atkritumu pārstrādes un izmantošanas jomām var saukt slīpēšanu, termoformēšanu no kausējuma, depolimerizāciju, pārgulsnēšanu no šķīduma, dažādas modifikācijas metodes un tekstila apstrādi, lai iegūtu šķiedrainas struktūras materiālus. Atsevišķu atkritumu izmantošanas iespēju, lietderību un efektivitāti nosaka, pirmkārt, to fizikālās un ķīmiskās īpašības.

Liela nozīme ir atkritumu molekulmasai, kas ietekmē pārstrādāto materiālu un izstrādājumu izturību, kā arī pārstrādātā PA tehnoloģiskās īpašības. Zemas molekulmasas savienojumu saturs PA-6 būtiski ietekmē izturību, termisko stabilitāti un apstrādes apstākļus. Termiski stabilākais apstrādes apstākļos ir PA-6.6.

Lai izvēlētos apstrādes metodes un veidus, kā arī norādījumus atkritumu izmantošanai, ir svarīgi izpētīt sekundāro PA termisko uzvedību. Šajā gadījumā būtiska loma var būt materiāla strukturālajām un ķīmiskajām iezīmēm un tā aizvēsturei.

2.5.1. PA atkritumu apstrādes metodes

Esošās PA atkritumu pārstrādes metodes var iedalīt divās galvenajās grupās: mehāniskās, kas nav saistītas ar ķīmiskām pārvērtībām, un fizikāli ķīmiskās. Mehāniskās metodes ietver slīpēšanu un dažādus paņēmienus un metodes, ko izmanto tekstilrūpniecībā, lai iegūtu izstrādājumus ar šķiedru struktūru.

Lietus, nestandarta līmlenti, liešanas atkritumus, daļēji izvilktas un neizvilktas šķiedras var pakļaut mehāniskai apstrādei.

Slīpēšana ir ne tikai darbība, kas pavada lielāko daļu tehnoloģisko procesu, bet arī neatkarīga atkritumu pārstrādes metode. Slīpēšana ļauj iegūt pulverveida materiālus un skaidas injekcijas formēšanai no lietņiem, sloksnēm, sariem. Raksturīgi, ka slīpēšanas laikā izejvielu fizikāli ķīmiskās īpašības praktiski nemainās. Lai iegūtu pulverveida produktus, jo īpaši tiek izmantoti kriogēnie slīpēšanas procesi.

Šķiedru un saru atkritumi tiek izmantoti makšķerauklu, veļas lupatiņu, rokassomu uc ražošanai, tomēr tas prasa ievērojamu roku darbu.

No atkritumu pārstrādes mehāniskajām metodēm perspektīvākā un plašāk izmantotā ir neausto materiālu, grīdas segumu un štāpeļšķiedru audumu ražošana. Īpaša vērtība šiem nolūkiem ir poliamīda šķiedru atkritumi, kas ir viegli apstrādājami un krāsojami.

PA atkritumu pārstrādes fizikāli ķīmiskās metodes var klasificēt šādi:

1. atkritumu depolimerizācija, lai iegūtu monomērus, kas piemēroti šķiedru un oligomēru ražošanai, pēc tam tos izmantojot līmju, laku un citu izstrādājumu ražošanā;
2. atkritumu pārkausēšana, lai iegūtu granulātus, aglomerātus un produktus ar ekstrūzijas un injekcijas formēšanu;
3. pārgulsnēšana no šķīdumiem, lai iegūtu pulverus pārklājumam;
4. kompozītmateriālu iegūšana;
5. ķīmiskā modifikācija materiālu ar jaunām īpašībām ražošanai (laku, līmju u.c. iegūšana).

Depolimerizāciju plaši izmanto rūpniecībā, lai iegūtu augstas kvalitātes monomērus no nepiesārņotiem procesa atkritumiem.

Depolimerizāciju veic katalizatoru klātbūtnē, kas var būt neitrāli, bāziski vai skābi savienojumi.

Pie mums un ārzemēs plaši izplatīta ir PA atkritumu atkārtotas kausēšanas metode, kas tiek veikta galvenokārt vertikālos aparātos 2–3 stundas un ekstrūzijas iekārtās. Ar ilgstošu termisko iedarbību PA-6 šķīduma sērskābē īpatnējā viskozitāte samazinās par 0,4 ... 0,7%, un zemas molekulmasas savienojumu saturs palielinās no 1,5 līdz 5-6%. Kausēšana pārkarsētā tvaikā, mitrināšana un kausēšana vakuumā uzlabo reģenerētā polimēra īpašības, bet neatrisina pietiekami augstas molekulmasas produktu iegūšanas problēmu.

Ekstrūzijas apstrādes procesā PA tiek oksidēts daudz mazāk nekā ilgstošas ​​kausēšanas laikā, kas veicina materiāla augsto fizikālo un mehānisko īpašību saglabāšanu. Izejvielu mitruma satura palielināšana (lai samazinātu oksidācijas pakāpi) izraisa zināmu PA iznīcināšanu.

Pulveru iegūšana no PA atkritumiem, atkārtoti nogulsnējot no šķīdumiem, ir polimēru attīrīšanas metode, iegūstot tos tālākai apstrādei ērtā veidā. Pulverus var izmantot, piemēram, trauku tīrīšanai, kā kosmētikas sastāvdaļu u.c.

Plaši izmantota metode PA mehānisko īpašību regulēšanai ir to pildīšana ar šķiedru materiāliem (stikla šķiedru, azbesta šķiedru utt.).

PA atkritumu ļoti efektīvas izmantošanas piemērs ir ATM-2 materiāla izveide, pamatojoties uz to, kam ir augsta izturība, nodilumizturība un izmēru stabilitāte.

Daudzsološs virziens otrreizēji pārstrādāta PCA izstrādājumu fizikālo, mehānisko un ekspluatācijas īpašību uzlabošanai ir formēto detaļu fiziska pārveidošana ar tilpuma virsmas apstrādi. Paraugu tilpuma-virsmas apstrāde no pārstrādāta PCA, kas pildīta ar kaolīnu un plastificēta ar slānekļa mīkstinātāju sakarsētā glicerīnā, palielina triecienizturību par 18%, pārrāvuma spriegumu liecē par 42,5%, kas izskaidrojams ar vairāk perfekta materiāla struktūra un atlikušo spriegumu noņemšana.

2.5.2. PA atkritumu pārstrādes procesi

Galvenie procesi, ko izmanto pārstrādātu polimēru izejvielu reģenerācijai no PA atkritumiem, ir:

1. PA reģenerācija, ekstrudējot nolietotos neilona sieta materiālus un tehnoloģiskos atkritumus, lai iegūtu granulētus produktus, kas piemēroti pārstrādei izstrādājumos ar iesmidzināšanas formēšanu;
2. PA reģenerācija no nolietotiem produktiem un neilona tehnoloģiskajiem atkritumiem, kas satur šķiedru piemaisījumus (ne poliamīdus), izšķīdinot, filtrējot šķīdumu un sekojošu PA nogulsnēšanu pulverveida produkta veidā.

Nolietotu izstrādājumu pārstrādes tehnoloģiskie procesi atšķiras no tehnoloģisko atkritumu pārstrādes ar iepriekšēju sagatavošanas posmu, ieskaitot izejvielu demontāžu, to mazgāšanu, mazgāšanu, spiešanu un otrreizējo izejvielu žāvēšanu. Iepriekš sagatavotie nolietotie izstrādājumi un tehnoloģiskie atkritumi tiek nosūtīti slīpēšanai, pēc tam tie tiek nosūtīti uz ekstruderi granulēšanai.

Sekundāro šķiedru poliamīda izejvielas, kas satur nepoliamīda materiālus, apstrādā reaktorā istabas temperatūrā ar sālsskābes ūdens šķīdumu, filtrē, lai noņemtu nepoliamīda ieslēgumus. Pulverveida poliamīds tiek izgulsnēts ar metanola ūdens šķīdumu. Izgulsnēto produktu sasmalcina un iegūto pulveri izkliedē.

Šobrīd mūsu valstī neilona šķiedras ražošanā radušos tehnoloģiskos atkritumus diezgan efektīvi izmanto neausto materiālu, grīdas segumu un granulu ražošanai liešanai un ekstrūzijai. Galvenais iemesls neveiksmīgu PA produktu nepietiekamai izmantošanai no kompaktiem avotiem ir ļoti efektīva aprīkojuma trūkums to primārajai apstrādei un apstrādei.

Procesu izstrāde un rūpnieciska realizācija nolietotu izstrādājumu no neilona šķiedras (zeķes, tīklojumu materiāli u.c.) pārstrādei otrreizējos materiālos ļaus ietaupīt ievērojamu daudzumu izejvielu un novirzīt to uz efektīvākajām pielietojuma jomām.

2.6. POLIETILĒNTEREFTALĀTA ATKRITUMU PĀRSTRĀDE

Lavsāna šķiedru un izlietoto PET izstrādājumu pārstrāde ir līdzīga poliamīda atkritumu pārstrādei, tāpēc šajā sadaļā aplūkosim PET pudeļu pārstrādi.

Vairāk nekā 10 gadus, kad Krievijā masveidā tiek patērēti dzērieni PET iepakojumā, saskaņā ar dažām aplēsēm poligonos ir uzkrājušies vairāk nekā 2 miljoni tonnu izlietotu plastmasas taru, kas ir vērtīgas ķīmiskās izejvielas.

Eksplozīvā pudeļu sagatavju ražošanas izaugsme, naftas un attiecīgi arī primārā PET cenu pieaugums pasaulē ietekmēja aktīvo lietoto PET pudeļu pārstrādes tirgus veidošanos Krievijā 2000. gadā.

Izlietoto pudeļu pārstrādei ir vairākas metodes. Viena no interesantām metodēm ir pārstrādāta PET dziļa ķīmiskā apstrāde ar dimetiltereftalāta ražošanu metanolīzes procesā vai tereftalskābi un etilēnglikolu vairākos hidrolītiskos procesos. Tomēr šādām apstrādes metodēm ir būtisks trūkums - depolimerizācijas procesa augstās izmaksas. Tāpēc šobrīd biežāk tiek izmantotas diezgan pazīstamas un plaši izplatītas mehāniskās ķīmiskās apstrādes metodes, kuru laikā no polimēra kausējuma tiek veidoti gala produkti. Izstrādāts ievērojams produktu sortiments, kas iegūts no otrreizēji pārstrādāta pudelēs pildīta polietilēntereftalāta. Galvenā liela mēroga ražošana ir lavsāna šķiedru (galvenokārt štāpeļšķiedru) ražošana, sintētisko ziemotāju un neausto materiālu ražošana. Lielu tirgus segmentu aizņem lokšņu ekstrūzija termoformēšanai uz ekstrūderiem ar lokšņu galviņām, un, visbeidzot, visdaudzsološākā apstrādes metode ir vispāratzīta kā granulu iegūšana, kas piemērotas saskarei ar pārtiku, t.i. materiāla iegūšana sagatavju pārliešanai.

Pudeļu starpproduktu var izmantot tehniskām vajadzībām: pārstrādes procesā produkcijā neapstrādātajam materiālam var pievienot pārstrādātu PET; sajaukšana - pārstrādātu PET var sakausēt ar citām plastmasām (piemēram, polikarbonātu, WPE) un piepildīt ar šķiedrām, lai ražotu tehniskās daļas; krāsvielu (superkoncentrātu) iegūšana krāsainu plastmasas izstrādājumu ražošanai.

Arī attīrītas PET pārslas var tieši izmantot plaša klāsta produktu ražošanai: tekstilšķiedras; pildījums un štāpeļšķiedras - sintētiskais ziemotājs (izolācija ziemas jakām, guļammaisiem utt.); jumta materiāli; plēves un loksnes (krāsotas, metalizētas); iepakojums (olu un augļu kastes, rotaļlietu iepakojums, sporta preces utt.); formēti strukturālie izstrādājumi automobiļu rūpniecībai; apgaismojuma un sadzīves tehnikas daļas u.c.

Jebkurā gadījumā izejviela depolimerizācijai vai pārstrādei produktos nav pudeļu atkritumi, kas kādu laiku varētu atrasties poligonā un ir bezveidīgi, stipri piesārņoti priekšmeti, bet gan tīras PET pārslas.

Apsveriet pudeļu pārstrādes procesu tīrās plastmasas pārslās.

Ja iespējams, pudeles jau jāsavāc šķirotā veidā, nesajaucoties ar citām plastmasām un piesārņojošiem priekšmetiem. Optimālais otrreizējās pārstrādes objekts ir saspiesta bezkrāsainu PET pudeļu ķīpa (krāsainās pudeles ir jāšķiro un jāpārstrādā atsevišķi). Pudeles jāuzglabā sausā vietā. Plastmasas maisiņi ar PET pudelēm bez taras tiek iztukšoti iekraušanas tvertnē. Tālāk pudeles nonāk piltuvē-padevējā. Ķīpu padevējs tiek izmantots gan kā uzglabāšanas piltuve ar vienotu padeves sistēmu, gan kā ķīpu lauzējs. Konveijers, kas atrodas uz tvertnes grīdas, pārvieto ķīpu uz trim rotējošiem gliemežvākiem, kas sadala aglomerātus atsevišķās pudelēs un padod tos izvadkonveijeram. Šeit nepieciešams atdalīt pudeles no krāsaina un nekrāsota PET, kā arī noņemt svešķermeņus, piemēram, gumiju, stiklu, papīru, metālu un cita veida plastmasu.

Viena rotora drupinātājā, kas aprīkots ar hidraulisko stūmēju, tiek sasmalcinātas PET pudeles, veidojot lielas, līdz 40 mm lielas frakcijas.

Sasmalcinātais materiāls iet caur gaisa vertikālo klasifikatoru. Smagās daļiņas (PET) pret gaisa plūsmu nokrīt uz vibrējošā separatora sieta. Vieglās daļiņas (etiķetes, plēve, putekļi u.c.) tiek uzpūstas ar gaisa plūsmu un tiek savāktas īpašā putekļu savācējā zem ciklona. Uz separatora vibrējošā sieta daļiņas tiek sadalītas divās frakcijās: lielas PET daļiņas "plūst" caur sietu, un mazās daļiņas (galvenokārt smagās piesārņotāju frakcijas) nonāk sieta iekšpusē un tiek savāktas konteineros zem separatora.

Flotācijas tvertni izmanto, lai atdalītu materiālus ar dažādu relatīvo blīvumu. PET daļiņas nokrīt uz slīpā dibena, un svārpsts nepārtraukti izkrauj PET uz ūdens atdalīšanas sieta.

Siets kalpo gan kopā ar PET sūknētā ūdens atdalīšanai no flotatora, gan sīku piesārņotāju frakciju atdalīšanai.

Iepriekš sasmalcinātais materiāls tiek efektīvi mazgāts slīpā divpakāpju rotējošā cilindrā ar perforētām sienām.

Pārslu žāvēšana notiek rotējošā mucā, kas izgatavota no perforētas loksnes. Materiāls tiek apgriezts karstā gaisa plūsmās. Gaisu silda elektriskie sildītāji.

Tālāk pārslas nonāk otrajā drupinātājā. Šajā posmā lielas PET daļiņas tiek samaltas pārslās, kuru izmērs ir aptuveni 10 mm. Jāatzīmē, ka apstrādes ideja ir tāda, ka materiāls netiek sasmalcināts tirgojama produkta pārslās pirmajā slīpēšanas posmā. Šis process novērš materiālu zudumus sistēmā, nodrošina optimālu etiķešu atdalīšanu, uzlabo tīrīšanas veiktspēju un samazina naža nodilumu otrajā drupinātājā, jo stikls, smiltis un citi abrazīvie materiāli tiek noņemti pirms sekundārās slīpēšanas stadijas.

Pēdējais process ir līdzīgs primārajam gaisa klasifikācijas procesam. Etiķešu atlikumi un PET putekļi tiek noņemti ar gaisa plūsmu. Galaproduktu – tīras PET pārslas – lej mucās.

Tādējādi ar preces saņemšanu ir iespējams atrisināt nopietno jautājumu par otrreizējās pārstrādes plastmasas taras pārstrādi.

Daudzsološs PET pārstrādes veids ir pudeļu ražošana no pudelēm.

Klasiskā pārstrādes procesa galvenie posmi shēmas "no pudeles līdz pudelei" īstenošanai ir: otrreizējo izejvielu savākšana un šķirošana; otrreizējo izejvielu iepakošana; slīpēšana un mazgāšana; šķembu atdalīšana; ekstrūzija, lai iegūtu granulas; granulu apstrāde skrūvējamā aparātā, lai palielinātu produkta viskozitāti un nodrošinātu produkta sterilizāciju tiešai saskarei ar pārtiku. Bet šī procesa īstenošanai ir nepieciešami nopietni kapitālieguldījumi, jo šo procesu nav iespējams veikt ar standarta aprīkojumu.

2.7 DEGŠANA

Siltumenerģijas iegūšanai vēlams dedzināt tikai noteikta veida plastmasu, kas zaudējušas īpašības. Piemēram, termoelektrostacija Volvergemtonā (Lielbritānija) pirmo reizi pasaulē darbojas nevis ar gāzi vai mazutu, bet gan uz vecām automašīnu riepām. Lielbritānijas Nefosilā kurināmā pārstrādes birojs palīdzēja īstenot šo unikālo projektu, kas nodrošinās ar elektrību 25 000 dzīvojamo ēku.

Dažu polimēru veidu sadegšanu pavada toksisku gāzu veidošanās : hlorūdeņradis, slāpekļa oksīdi, amonjaks, cianīda savienojumi utt., kas liek veikt pasākumus atmosfēras gaisa aizsardzībai. Turklāt šī procesa ekonomiskā efektivitāte ir viszemākā salīdzinājumā ar citiem plastmasas atkritumu pārstrādes procesiem. Tomēr sadedzināšanas organizācijas salīdzinošā vienkāršība nosaka tās diezgan plašo izmantošanu praksē.

2.8 RTI ATKRITUMU PĀRSTRĀDE

Saskaņā ar jaunāko statistiku Rietumeiropā ik gadu tiek saražots aptuveni 2 miljoni tonnu lietotu riepu, Krievijā - aptuveni 1 miljons tonnu riepu un tikpat daudz vecās gumijas tiek saražoti tehniskie gumijas izstrādājumi (RTI). Riepu un gumijas preču ražotnēs rodas daudz atkritumu, no kuriem liela daļa netiek izmantota atkārtoti, piemēram, izlietotās riepu rūpnīcu butila diafragmas, etilēna propilēna atkritumi utt.

Lielā vecās gumijas daudzuma dēļ sadedzināšana joprojām ieņem dominējošo pozīciju otrreizējā pārstrādē, savukārt materiālu pārstrāde joprojām veido nelielu daļu, neskatoties uz šīs pārstrādes nozīmi vides uzlabošanā un izejvielu saudzēšanā. Materiālu otrreizējā pārstrāde nav tikusi plaši izmantota lielā enerģijas patēriņa un smalku gumijas pulveru un reģenerētu materiālu iegūšanas augsto izmaksu dēļ.

Bez valsts ekonomiskā regulējuma riepu pārstrāde joprojām ir nerentabla. Krievijas Federācijā nav nolietoto riepu un gumijas preču savākšanas, noglabāšanas un pārstrādes sistēmas. Nav izstrādātas šīs problēmas risināšanas tiesiskā un ekonomiskā regulējuma un stimulēšanas metodes. Lielākoties nolietotās riepas krājas autostāvvietās vai tiek vestas uz mežiem un karjeros. Šobrīd ik gadu saražots ievērojams daudzums nolietoto riepu ir liela vides problēma visos valsts reģionos.

Kā liecina prakse, šo problēmu ir ļoti grūti atrisināt reģionālā līmenī. Krievijā būtu jāizstrādā un jāīsteno federālā programma riepu un gumijas izstrādājumu utilizācijai. Programmā būtu jānosaka juridiskie un ekonomiskie mehānismi, kas nodrošina nolietotu riepu kustību saskaņā ar piedāvāto shēmu.

Kā ekonomisks mehānisms riepu pārstrādes sistēmas darbībai mūsu valstī tiek apspriestas divas fundamentālas pieejas:

1. riepu pārstrādi apmaksā tieši to īpašnieks – "piesārņotājs maksā";
2. riepu ražotājs vai importētājs maksā par riepu pārstrādi - "maksā ražotājs".

Princips "piesārņotājs maksā" daļēji tiek ieviests tādos reģionos kā Tatarstāna, Maskava, Sanktpēterburga u.c. Reāli vērtējot mūsu līdzpilsoņu vides un ekonomiskā nihilisma līmeni, var uzskatīt par veiksmīgu principa "piesārņotājs maksā" izmantošanu. neperspektīvs.

Mūsu valstij vislabāk būtu ieviest principu "ražotājs maksā". Šis princips veiksmīgi darbojas Skandināvijas valstīs. Piemēram, tā izmantošana Somijā ļauj pārstrādāt vairāk nekā 90% riepu.

2.8.1. Nolietotu riepu un kameru saspiešana

Sākotnējais posms reģenerāta iegūšanai ar esošajām rūpnieciskajām metodēm no nolietotiem gumijas izstrādājumiem (riepas, kameras utt.) ir to slīpēšana.

Riepu gumijas slīpēšana ir saistīta ar zināmu gumijas vulkanizācijas tīkla iznīcināšanu, kura vērtība, kas aprēķināta pēc līdzsvara pietūkuma pakāpes izmaiņām, ceteris paribus, ir lielāka, jo mazāks ir iegūtās gumijas drupatas daļiņu izmērs. Gumijas hloroforma ekstrakts šajā gadījumā mainās ļoti maz. Tajā pašā laikā notiek arī oglekļa struktūru iznīcināšana. Aktīvo oglekli saturošu gumiju sasmalcināšana notiek kopā ar ķēžu struktūru iznīcināšanu gar oglekļa-oglekļa saitēm; zemas aktivitātes ogļu (termiskā) gadījumā kontaktu skaits starp oglekļa daļiņām nedaudz palielinās. Kopumā izmaiņām gumiju vulkanizācijas tīklā un oglekļa struktūrās drupināšanas laikā, tāpat kā jebkuram mehāniski ķīmiskam procesam, vajadzētu būt atkarīgām no polimēra veida, gumijā esošās pildvielas veida un daudzuma, šķērssaišu rakstura. un vulkanizācijas tīkla blīvums, procesa temperatūra, kā arī slīpēšanas pakāpe, gumija un izmantotā aprīkojuma veids. Iegūtās gumijas drupatas daļiņu izmēru nosaka gumijas devulkanizācijas metode, smalcinātās gumijas veids un kvalitātes prasības gala produktam - reģenerētam produktam.

Jo mazāks ir drupatas daļiņu izmērs, jo ātrāk un vienmērīgāk noārdās materiāls, samazinās nepietiekami devulkanizēto gumijas daļiņu (“putraimu”) saturs devulkanizātā un rezultātā iegūst vienmērīgāku kvalitātes reģenerātu, samazinot. rafinēšanas atkritumu daudzumu un rafinēšanas iekārtu produktivitātes paaugstināšanu. Tomēr, samazinoties gumijas drupatas daļiņu izmēram, palielinās tās ražošanas izmaksas.

Šajā sakarā, izmantojot pašlaik esošās gumijas drupatas ražošanas metodes, riepu gumijas drupatas, kuru daļiņu izmērs ir 0,5 mm vai mazākas, reģenerētas gumijas iegūšanai parasti nav ekonomiski izdevīga. Tā kā nolietotās riepas kopā ar gumiju satur citus materiālus - tekstilizstrādājumus un metālu, tad, riepas sasmalcinot, šie materiāli vienlaikus tiek attīrīti no gumijas. Ja metāla klātbūtne gumijas drumslās ir nepieņemama, tad iespējamais tekstila atlieku saturs tajā ir atkarīgs no turpmākās devulkanizācijas metodes gumijas drupatas un tekstila veida.

Nolietotu gumijas izstrādājumu smalcināšanai visplašāk izmanto veltņus (Krievijas Federācijā, Polijā, Anglijā, ASV) un disku dzirnavas (Vācijā, Ungārijā, Čehijā). Tie izmanto arī trieciena (āmuru) drupinātājus, rotācijas dzirnaviņas, piemēram, Novorotor iekārtas. Gumija tiek sasmalcināta arī ar ekstrūzijas metodi, kuras pamatā ir gumijas iznīcināšana vispusīgas saspiešanas un bīdes apstākļos.

Tiek piedāvāts aparāts, kurā slīpējamais materiāls iet starp rotoru un korpusa sienu. Slīpēšanas efektu pastiprina, mainot spraugas izmēru un formu starp rotoru un korpusa sienu rotora griešanās laikā. Salīdzinot vairākas esošās shēmas nolietotu riepu drupināšanai, tika konstatēts, ka iekārtu produktivitātes, enerģijas un procesa darbietilpības ziņā shēmai, kuras pamatā ir veltņu izmantošana, ir labākie rādītāji nekā diskdzirnavu vai rotācijas dzirnavu izmantošanai. mašīna.

Sadzīves reģenerācijas rūpnīcās esošā nolietoto riepu slīpēšanas tehnoloģija ļauj iegūt gumijas drupatas no riepām ar tekstila auklu.

Fragmenti no apmācības

"Polimēru materiālu izmantošana un pārstrāde"

Kļinkovs A.S., Beļajevs P.S., Sokolovs M.V.

Polimēru pārstrāde Krievijā kļūst arvien daudzsološāka. Pieaug projektu skaits atkritumu dalītai savākšanai, un no šādiem materiāliem izgatavotie produkti tiek plaši izmantoti dažādās nozarēs. Tomēr tirgus attīstību joprojām kavē vairāki faktori.

16. februārī Maskavā notika ceturtā starptautiskā konference "Polymer Recycling 2018". Partneri ir Viscotec un KRONES, galvenais mediju partneris ir žurnāls Polymer Materials. Pasākumu atbalstīja INTRATOOL, EREMA un PETplanet.

INVENTRA ģenerāldirektors Rafaels Grigorjans, sveicot dalībniekus, atzīmēja, ka nākotnē reģionālie operatori var kļūt par lielākajiem spēlētājiem polimēru pārstrādes segmentā. Viņu galvenais ienākumu avots šodien ir iedzīvotāju maksātais atkritumu apsaimniekošanas tarifs, taču ienākošo līdzekļu apjoms var nepietikt peļņas gūšanai. Šajā sakarā reģionālie operatori ar plašu resursu bāzi ir ieinteresēti šķirot, pārstrādāt un ražot preces no otrreizējās pārstrādes materiāliem, lai iegūtu maksimālu labumu.

Diskusija par situāciju segmentā sākās ar uzņēmumu grupas Clean City direktoru padomes priekšsēdētājas Polinas Vergunas runu, kura sacīja, ka atkritumu apsaimniekošanas joma Krievijā ir šāda: 5 % tiek nosūtīti pārstrādei, 10% nonāk poligonos, kas atbilst vides prasībām, un 85% nonāk objektos, kas nenodrošina vides drošību.

Starp galvenajām nozares problēmām M. Vergun izcēla atkritumu izvietošanu neatļautos poligonos un pietiekama atkritumu apsaimniekošanas objektu skaita trūkumu. Un galvenās grūtības pārstrādes segmentā ir šķirošanas un pārstrādes jaudu trūkums, tirgus sadrumstalotība un dalītās vākšanas sistēmas nepietiekama attīstība.

Risinājums minētajām problēmām, pēc runātāja teiktā, jau ir rasts: reģionālā operatora institūta ieviešana atkritumu apsaimniekošanas jomā, atsevišķu komponentu utilizācijas aizliegums un likmju un standartu paaugstināšana. vides nodeva. Eksperte arī atzīmēja, ka svarīga ir mazo komersantu līdzdalība atkritumu apsaimniekošanas pasākumu organizēšanā.

“Ņemot vērā notiekošo atkritumu apsaimniekošanas reformu, ir svarīgi uzsākt federālo ekotehnoparku būvniecību, kas pārstrādā otrreizējās izejvielas, kuras tiks ņemtas no šodien ekspluatācijā nodotajiem reģionālajiem tehnoparkiem, jo ar esošajām pārstrādes jaudām nepietiks otrreizējo izejvielu apjomiem jaunajā sistēmā, - turpināja Vergunas kundze, - tās ietvaros notiek mijiedarbība reģionālo un federālo ekotehnoparku līmenī, otrreizējo izejvielu pārstrādes virzieni tiek noteikts importa aizstāšanas mērķis un izstrādāti kopīgi risinājumi normatīvā regulējuma uzlabošanai, tostarp standartu un otrreizējās pārstrādes rādītāju paaugstināšanas pamatojumam.
Turklāt runātājs norādīja, ka tuvāko gadu laikā plastmasas atkritumu savākšana ievērojami pieaugs un nav līdz galam skaidrs, vai šobrīd Krievijā ir pietiekams apjoms no pārstrādātiem polimēriem ražotas produkcijas. "Mēs esam gatavi dot zināmas jaudas mūsu teritorijā trešo personu uzņēmumu attīstībai, ja tas ir lietderīgi un izdevīgi abām pusēm," secināja Vergunas kundze.

Ekotehnoloģiju direktoru padomes priekšsēdētājs Konstantīns Rzajevs stāstīja par savu redzējumu par situāciju un atgādināja, ka Krievija kopumā patērē 5 miljonus tonnu polimēru izejvielu, no kurām iespaidīga daļa tiek izmantota gadu desmitiem (logu rāmji, caurules , ģeomateriāli), un “atkritumos” pirmām kārtām nonāk polimēru iepakojums.

Pēc runātāja teiktā, ņemot vērā sagaidāmo kraso plastmasas atkritumu savākšanas pieaugumu šķirošanā ar reģionālo operatoru pūlēm, šogad var sagaidīt papildu 100-150 tūkstošus tonnu PET un vairākus simtus tūkstošus tonnu cita polimēra iepakojuma. nākamajos gados.

Sarunu turpināja Rzajeva kungs un atzīmēja, ka iepriekšējie divi trīs gadi plastmasas atkritumu pārstrādes jomā noteica zināmas tendences, bija faktori, kas noveda pie nozares izaugsmes un jaunām iespējām. Starp tiem runātājs atzīmēja likumu 458 un 503 F3 pieņemšanu, paplašinātas ražotāja atbildības ieviešanu, arvien lielāka atkritumu šķirošanas kompleksu skaita ieviešanu, kā arī atkritumu apglabāšanas aizlieguma ieviešanu, kas ietver noderīgas sastāvdaļas, kas sākās 2018. Teritoriālās shēmas ir izstrādātas gandrīz visos reģionos, aptuveni trešdaļa no tiem izvēlējušies MSW pārstrādes operatorus, arvien vairāk organizāciju uzzina par paplašināto ražotāju atbildību un vides nodevām.

Protams, videi draudzīgums kļūst par tendenci. Taču segmentam joprojām ir problēmas: zemā frakciju vākšana pārstrādei, lielais spēlētāju īpatsvars, kas paliek "ēnā", nestrukturētā nozare - vai tas mainīsies nākamajā gadā? Jautājums paliek atklāts.

Pārstrādātā PET (PET pārslu veidā) patēriņu 2017. gadam eksperts novērtēja 151 tūkst.t apmērā, no kuriem vietējā produkcija ir 136 tūkst.t, importēti ap 16 tūkst.t, eksportēti 877. Gandrīz 100% no importa. - PET pārslas poliestera šķiedras ražošanai. Starp lielākajām piegādātājvalstīm: Ukraina, Baltkrievija-Kazahstāna-Kirgizstāna, Lietuva, Azerbaidžāna un Apvienotā Karaliste.

Pārstrādātā PET patēriņa struktūra mūsdienās ir šāda: 65,4% ir poliestera šķiedra, aptuveni 18% - sagataves, 12,7% - lentes, auklas, plēves un loksnes - 2,7%, un mazāk nekā 1% - citi segmenti (sveķi u.c.). .) Lielākie pārstrādātāji - poliestera šķiedras ražotāji (Comitex, RB-Group, Technoplast, Politex, Nomatex, Selena, Vtorkom), Specta (līderis Krievijas iepakojuma lentes tirgū), kā arī vienīgais pārtikas ražotājs kvalitātes PET granulas, Plarus rūpnīca.

Pārstrādātā polietilēna piegāžu apjoms uz Krieviju salīdzinājumam 2014.gadā bija 1,9 tūkstoši tonnu, līdz 2016.gadam tas pieauga līdz 3,3 tūkstošiem tonnu, bet 2017.gadā atkal kritās un veidoja aptuveni 3,1 tūkstošus tonnu.Starp lielākajiem piegādātājiem pēc dati par pēdējo gadu - Polija (2,2 tūkst.t) un Bulgārija (777 tonnas).

Eiropā vidēji gadā uz vienu cilvēku tiek saražoti 492 kg atkritumu, no kuriem mazāka daļa - 42% tiek pārstrādāti, bet atlikušie 58% tiek aprakti vai sadedzināti, ziņojumā norāda PET Baltija izpilddirektors Kaspars Fogelmanis. par plastmasas pārstrādi Eiropā.

Šobrīd gandrīz 50% no visas ES savāktās un pārstrādātās plastmasas nāk no Francijas, Vācijas un Itālijas. Šīm valstīm pievienojas Spānija un Apvienotā Karaliste, veidojot piecus labākos dalībniekus un savācot aptuveni 71% no kopējā atkritumu apjoma ES. Eiropas Komisija ir ierosinājusi līdz 2025. gadam palielināt pārstrādes procentuālo daļu no visas plastmasas atkritumu plūsmas ES līdz 55%.

PET atkritumu imports uz Ķīnu 2017. gada 3. ceturksnī samazinājies par 177,6 tūkstošiem tonnu jeb 26%, salīdzinot ar 2016. gada rādītājiem, kas sastādīja 517 tūkstošus tonnu. Līdz 2017. gada beigām Ķīnas varas iestādes aizliedza ievest 24 veidu atkritumus. materiāli, tostarp papīrs un plastmasa. Turpmāk viņi pieņems tikai pārstrādājamus materiālus, kuru piesārņojuma līmenis nepārsniedz 0,3%, informē valsts valdība.

Skaidrs, ka Ķīnas noteiktais aizliegums ietekmē otrreizējo pārstrādi visā pasaulē: tas attiecas arī uz ES-27 valstīm, kur 87% no savāktās pārstrādātās plastmasas tiek tieši vai netieši nosūtīti caur Honkongu uz Ķīnu. Japāna un ASV arī izmanto priekšrocības, ko Ķīna uzpērk to pārstrādāto plastmasu. Pērn Amerika eksportēja 1,42 miljonus tonnu plastmasas atkritumu, kas, pēc Fogelmaņa kunga teiktā, Ķīnai atnesa gandrīz 500 miljonus dolāru.

Ļubova Meļaņevska, RusPEC izpilddirektore, sniedza ziņojumu par ražotāja paplašinātās atbildības ieviešanas mehānismiem (kas ir paredzēti divos veidos: neatkarīgi vai ar vides nodevas samaksu).

“Saskaņā ar plānu valstij 2017. gadā bija paredzēts iekasēt 6,5 miljardus rubļu. kā vides nodeva, bet faktiski iekasēja 1,3 miljardus rubļu. Kas nepieciešams, lai ROP darbotos? Skaidri spēles noteikumi, līdzvērtīgs biznesa, valsts un iedzīvotāju ieguldījums, kā arī atbalsts “pirmajām bezdelīgām” patstāvīgā ROP īstenošanā,” pārdomās dalījās Meļaņevska.

Panākumus pašreizējā situācijā, pēc runātāja domām, var panākt, sinhroni pieņemot tiesību aktus, uzliekot iestādēm pienākumus ieviest dalīto atkritumu savākšanu un atbildību par LSO noteikto mērķu nesasniegšanu, kā arī ieviešot infrastruktūru RSO. 2017. gada beigās pieņemtais Ziemeļosetijas likums iezīmēja pārmaiņu sākumu. Vai būs vēl kādi uzlabojumi? Laiks rādīs.

Projekta TechnoNIKOL vadītāja Anna Dautova uzskata, ka Krievijā joprojām trūkst kultūras un plaši izplatītas polistirola atkritumu savākšanas un pārstrādes prakses, taču šo procesu var vadīt viņu uzņēmums, un tad tiks atrisināta valsts mērogā svarīga vides problēma.

Polistirola atkritumu pārstrādei nepieciešami mazāk nekā 10% no kopējiem resursiem, kas iztērēti neapstrādātu polimēru ražošanai. Tajā pašā laikā vairāku produktu ražošanai lielos apjomos var izmantot sekundāros. Runājot par pasaules pieredzi, runātājs atzīmēja, ka Torox un Ursa ir galvenie spēlētāji Eiropas polistirola pārstrādes tirgū. Pēc runātāja sniegtajiem datiem, Eiropā ik gadu tiek pārstrādāti 50 tūkstoši tonnu putupolistirola, savukārt Japānā ar primārā putupolistirola tirgus jaudu 132 tūkstoši tonnu tiek savākti un atkārtoti izmantoti 125 tūkstoši tonnu.

Jeremas meitasuzņēmuma ģenerāldirektors Kalojans Iļjevs iepazīstināja ar informāciju par pirmsvakuuma apstrādi paaugstinātā temperatūrā pirms ekstrūzijas, kuras dēļ stabilā tehnoloģiskā vidē no materiāla tiek noņemts mitrums un migrējošās vielas jau pirms ekstrūzijas. Šī apstrāde un īsā ekstrūzijas skrūve nodrošina nepārtrauktu pārtikas kvalitātes apstiprinātu PET granulu ražošanu ar augstu un stabilu viskozitāti un labām krāsas vērtībām.

Atkritumu savākšanas rādītāji pasaulē pieaug, un Āzija ir vadošā loma. Likumdošana kļūst stingrāka: tiek veicināta materiālu pārstrāde un vienlaikus tiek ieviesti ierobežojumi atkritumu izvešanai un enerģijas izmantošanai, kam, protams, vajadzētu pozitīvi ietekmēt globālo vidi, sacīja Krones pārdošanas vadītājs Pīters Hartels. , un stāstīja par plastmasas pārstrādes uzņēmuma lēmumiem. Krones moduļu sistēmas ir pilnībā pielāgojamas un var tikt piegādātas kā atsevišķas mašīnas vai kā pabeigtas rūpnīcas. MetaPure apstrādes tehnoloģija ražo dažādas kvalitātes pārslas vai granulas līdz pat pārtikas kvalitātes PET saskaņā ar FDA un citām sertifikācijas sistēmām.

Noslēgumā saruna izvērtās par PET iepakojumu. Pēc Starlinger Viscotec pārstāvja Gerharda Ossbergera teiktā, veiksmīgam PET iepakojumam ir trīs nosacījumi: optiskais izskats (spilgta krāsa, pilnīga caurspīdīgums un bez defektiem), pārtikas nekaitīgums (100% drošs iepakojums cilvēka veselībai), mehāniskās īpašības (maksimāla sakraujamība un uzglabāšana noliktavā), spēks). DeCON žāvētājs un viscoSHEET ekstrūzijas līnija noņem putekļus, lai samazinātu vizuālos defektus, izžāvē izejmateriālus, lai nodrošinātu maksimālu viskozitāti, tomēr maksimālu izturību, un attīra ienākošos pārstrādātos materiālus, lai nodrošinātu 100% pārtikas drošību. Tādā veidā Viscotec rada precēm kvalitatīvu "aizsardzību".

No polimēriem izgatavotie izstrādājumi mūsdienās ir neatņemama mūsu ikdienas sastāvdaļa, tomēr līdz ar šādu produktu ražošanas pieaugumu ir tikai likumsakarīgi, ka pieaug arī cieto atkritumu daudzums.

Mūsdienās polimēru atkritumi veido aptuveni divpadsmit procentus no visiem sadzīves atkritumiem, un to skaits nepārtraukti pieaug. Un ir dabiski, ka polimēru pārstrāde mūsdienās ir viena no aktuālākajām problēmām, jo ​​bez tās cilvēce var burtiski noslīkt atkritumu kalnos.

Polimēru pārstrāde mūsdienās ir ne tikai problēma, bet arī ļoti daudzsološs biznesa virziens, jo no šķietami atkritumiem - sadzīves atkritumiem ir iespējams iegūt daudzas derīgas vielas. Turklāt šī atkritumu pārstrādes tehnoloģija (MSW) ir daudz drošāka polimēru atkritumu pārstrādes metode nekā tradicionālā sadedzināšana, kas rada būtisku kaitējumu videi.

Polimēru apstrādes tehnoloģija

Tātad, kas ir polimēru pārstrāde?

Lai polimēru atkritumus pārvērstu izejvielās, kas piemērotas tālākai pārstrādei produktos, ir nepieciešama to iepriekšēja apstrāde. Priekšapstrādes metodes izvēle galvenokārt ir atkarīga no atkritumu piesārņojuma pakāpes un to veidošanās avota. Tātad viendabīgos ražošanas atkritumus parasti pārstrādā tieši to veidošanās vietā, jo šajā gadījumā nepieciešama neliela priekšapstrāde – tikai malšana un granulēšana.

Taču atkritumi novecojušu produktu veidā prasa daudz rūpīgāku sagatavošanu. Tātad polimēru atkritumu pirmapstrāde parasti ietver šādas darbības:

1. Jaukto atkritumu rupja šķirošana un identifikācija.
2. Atkritumu sasmalcināšana.
3. Jaukto atkritumu šķirošana.
4. Atkritumu mazgāšana.
5. Žāvēšana.
6. Granulēšana.

Iepriekšējā šķirošana nodrošina polimēru atkritumu rupju atdalīšanu pēc dažādiem kritērijiem: plastmasas veida, krāsas, formas un izmēriem. Iepriekšēja šķirošana parasti tiek veikta manuāli uz konveijera lentēm vai galdiem. Arī polimēru apstrādes tehnoloģija paredz, ka šķirošanas laikā no atkritumiem tiek noņemti dažādi svešķermeņi.

Novecojušie un atkritumu pārstrādes rūpnīcā nonākušie polimēru atkritumi, kuros svešzemju piemaisījumu saturs nepārsniedz 5%, tiek nosūtīti uz šķirošanas bloku, kur no tiem izņem nejaušus svešķermeņu ieslēgumus. Sašķirotos atkritumus sasmalcina naža drupinātājos, līdz iegūst irdenu masu, kuras daļiņu izmērs ir 2…9 mm.

Slīpēšana ir viens no svarīgākajiem posmiem atkritumu sagatavošanā pārstrādei, jo slīpēšanas pakāpe nosaka iegūtā produkta plūstamību, daļiņu izmēru un tilpuma blīvumu. Un slīpēšanas pakāpes regulēšana ļauj uzlabot materiāla kvalitāti, ņemot vērā tā tehnoloģisko īpašību vidējo vērtību. Tas arī vienkāršo polimēru apstrādi.

Ļoti daudzsološa polimēru atkritumu slīpēšanas metode ir kriogēna, pateicoties kurai no polimēru atkritumiem ir iespējams iegūt pulverus ar dispersijas pakāpi no 0,5 līdz 2 mm. Šīs tehnoloģijas izmantošanai ir vairākas priekšrocības salīdzinājumā ar tradicionālo mehānisko slīpēšanu, jo tā ļauj samazināt sajaukšanas laiku un labāk sadalīt komponentus maisījumā.

Jaukto plastmasas atkritumu šķirošana pēc veida tiek veikta šādos veidos:

1. Flotācija.
2. Atdalīšana smagajos medijos.
3. Aeroseparācija.
4. Elektroseparācija.
5. Ķīmiskās metodes.
6. Dziļās dzesēšanas metodes.

Mūsdienās visizplatītākā no tām ir flotācijas metode, kurā plastmasu atdalīšana tiek veikta, pievienojot ūdenim dažādas virsmaktīvās vielas, kuru dēļ selektīvi tiek mainītas polimēru hidrofilās īpašības.

Dažos gadījumos diezgan efektīvs veids polimēru atdalīšanai ir to izšķīdināšana kopējā šķīdinātājā. Apstrādājot iegūto šķīdumu ar tvaiku, tiek izolēts PVC, poliolefīnu maisījums un PS, un produktu tīrība nav mazāka par 96%.

Tieši šīs divas metodes ir ekonomiski izdevīgākas no visām iepriekš minētajām metodēm.

Pēc tam sasmalcinātie polimēru atkritumi tiek ievadīti veļas mašīnā tīrīšanai. Mazgāšana tiek veikta vairākos posmos, izmantojot īpašus mazgāšanas līdzekļu maisījumus. Centrifūgā izspiestā polimēru masa ar mitruma saturu no 10 līdz 15% tiek padota galīgai dehidratācijai uz kaltes iekārtu, kur to izžāvē līdz mitruma saturam 0,2%.

Pēc tam masa nonāk granulatorā, kur materiāls tiek sablīvēts, tādējādi atvieglojot tā tālāku apstrādi un vidējo otrreizējo izejvielu īpašības. Granulēšanas galarezultāts ir materiāls, ko var apstrādāt ar standarta polimēru apstrādes iekārtām.

Tātad ir skaidrs, ka polimēru atkritumu apstrāde ir diezgan sarežģīts uzdevums un prasa noteiktu aprīkojumu. Kāda veida polimēru pārstrādes iekārtas tiek izmantotas mūsdienās?

• Mazgāšanas līnijas polimēru atkritumiem.
• Polimēru drupinātāji.
• Pārstrādes ekstrūderi.
• Lentes konveijeri.
• Smalcinātāji.
• Aglomeratori.
• Granulēšanas līnijas, granulatori.
• Sietu aizstājēji.
• Maisītāji un dozatori.

Ja jums ir visas polimēru apstrādei nepieciešamās iekārtas, varat ķerties pie lietas un no savas pieredzes pārliecināties, ka mūsdienās atkritumu pārstrāde (MSW) ir ne tikai rūpes par planētas ekoloģiju, bet arī lielisks ieguldījums, jo šī biznesa rentabilitāte ir ļoti augsta.

Polimēru materiālu iekļūšana visdažādākajos lietojumos, tostarp mūsu ikdienas dzīvē, tagad tiek uzskatīta par pašsaprotamu visā pasaulē. Un tas neskatoties uz to, ka viņu uzvaras gājiens sākās salīdzinoši vēlu – pagājušā gadsimta piecdesmitajos gados, kad viņu ražošanas apjomi bija tikai aptuveni 1 miljons tonnu gadā. Tomēr, pieaugot plastmasas ražošanai un patēriņam, izlietoto plastmasas izstrādājumu pārstrādes problēmas pamazām ir kļuvušas arvien aktuālākas un šobrīd kļuvušas ārkārtīgi aktuālas. Šajā apskatā aplūkota šo problēmu risināšanas pieredze Eiropā, kur Vācija šajā ziņā ir vadošā.

Pateicoties daudzajām priekšrocībām (jo īpaši augsta izturība, ķīmiskā izturība, spēja veidot jebkuru formu un jebkuru krāsu, zems blīvums), tie ātri iekļuva visās pielietojuma jomās, tostarp celtniecībā, automobiļu rūpniecībā, aviācijā, iepakošanas nozarē, mājsaimniecības izstrādājumos. , rotaļlietas, medicīnas un farmācijas preces.

Jau 1989. gadā polimērmateriāli ražošanas apjomos (tas nozīmē apjomi, nevis masa) apsteidza tādu tradicionālu materiālu kā tērauds. Tolaik to gada izlaide bija ap 100 miljoniem tonnu.2002.gadā polimēru materiālu ražošana pārvarēja 200 miljonu tonnu latiņu, un šobrīd visā pasaulē tiek saražoti gandrīz 300 miljoni tonnu no tiem gadā.Ja ņemam vērā jautājumu reģionālais plāns, tad Pēdējo desmitgažu laikā ir notikusi pakāpeniska polimērmateriālu ražošanas pāreja uz austrumiem.

Līdz ar to Āzija šobrīd ir kļuvusi par spēcīgāko reģionu, kurā ir koncentrēti 44% no visām pasaules jaudām. Poliolefīni, visplašāk izmantotā plastmasu grupa, veido 56% no kopējās produkcijas; Otrajā vietā ir polivinilhlorīds, kam seko citi tradicionālie polimēri, piemēram, polistirols un polietilēntereftalāts (PET). Tikai 15% no visiem saražotajiem polimēriem ir dārgi tehniskie materiāli, ko izmanto īpašās jomās. Saskaņā ar Eiropas Polimēru ražotāju asociācijas PlasticsEurope (Brisele) prognozēm, nākotnē polimērmateriālu izlaides apjoms uz vienu iedzīvotāju turpinās pieaugt ar ātrumu aptuveni 4% gadā. Vienlaikus ar šādiem panākumiem tirgū pieauga arī izmantoto polimērmateriālu un izstrādājumu apjomi. Ja laika posmā no 20. gadsimta 60. līdz 80. gadiem. Plastmasas industrija, iespējams, vēl nav pievērsusi lielu uzmanību izlietoto produktu atbilstošai utilizācijai un atkārtotai izmantošanai, taču vēlāk (īpaši pēc Vācijas iepakojuma regulas stāšanās spēkā 1991. gadā) šīs problēmas kļuva par svarīgu tēmu. Toreiz Vācija uzņēmās pioniera lomu. Tā kļuva par pirmo valsti, kas izstrādāja un ieviesa tirgū polimēru atkritumu apglabāšanas un pārstrādes standartus. Šobrīd šīs problēmas risinājumam ir pievienojušās daudzas citas Eiropas valstis, kas izstrādājušas ļoti veiksmīgas polimēru savākšanas un pārstrādes koncepcijas.

Pēc PlasticsEurope asociācijas datiem, 2011.gadā 27 ES valstīs, kā arī Šveicē un Norvēģijā tika izmantoti aptuveni 27 miljoni tonnu polimērmateriālu, no kuriem 40% bija īstermiņa un 60% ilgtermiņa produktiem. Tajā pašā gadā tika savākti aptuveni 25 miljoni tonnu izlietoto polimērmateriālu. No tiem 40% tika utilizēti, bet 60% tika nosūtīti otrreizējai pārstrādei. Vairāk nekā 60% plastmasas atkritumu nākuši no izlietotā iepakojuma savākšanas sistēmām. Mazākos daudzumos izlietotie polimēru izstrādājumi tika iegūti būvniecības, autobūves un elektronikas nozarēs.

Priekšzīmīgas atkritumu savākšanas sistēmas pastāv deviņās Eiropas valstīs – Šveicē, Vācijā, Austrijā, Beļģijā, Zviedrijā, Dānijā, Norvēģijā, Holandē un Luksemburgā (norādītas dilstošā secībā). Savākto izlietoto polimēru izstrādājumu īpatsvars šajās valstīs svārstās no 92 līdz 99%. Turklāt sešās no šīm deviņām valstīm ir augstākais šo atkritumu pārstrādes līmenis Eiropā: Norvēģija, Zviedrija, Vācija, Holande, Beļģija un Austrija šajā rādītājā (no 26% līdz 35% no apjoma) apsteidz citas valstis. no savāktajiem atkritumiem). Atlikušais savākto atkritumu daudzums tiek pakļauts enerģijas izmantošanai.

Nevar vien priecāties par to, ka pēdējo piecu gadu laikā būtiski pieaudzis ne tikai savākto atkritumu apjoms, bet arī pārstrādāto atkritumu īpatsvars. Līdz ar to ir samazināts apglabājamo atkritumu daudzums. Neskatoties uz to, polimēru pārstrādes nozarei joprojām ir milzīgs turpmākās attīstības potenciāls. Lielā mērā tas attiecas uz valstīm ar zemu to izmantošanas līmeni.

Kritiski eksperti apsver polimēru materiālu enerģētiskās pārstrādes iespējas, proti, to sadedzināšanu, ko daudzi uzskata par lietderīgu to pārstrādes veidu. Vācijā 95% no visām atkritumu sadedzināšanas iekārtām ir atkritumu pārstrādes iekārtas, un tādējādi tām ir licence enerģijas pārstrādei. Vērtējot šo situāciju, polimēru materiālu apstrādē (Niedergebra) specializētā uzņēmuma mtm plastics komercdirektors Maikls Skriba atzīmē, ka no vides aizsardzības viedokļa atkritumu enerģētiskā pārstrāde neapšaubāmi ir sliktāka nekā materiālā.

Plastmasas rūpniecībā otrreizējā pārstrāde pēdējos gados ir kļuvusi par nozīmīgu ekonomikas nozari. Vēl viena būtiska problēma, kas kavē pārstrādes nozares attīstību Eiropā, ir polimēru atkritumu eksports, galvenokārt uz Tālajiem Austrumiem. Šī iemesla dēļ Eiropā joprojām ir salīdzinoši neliels atkritumu daudzums, ko var saprātīgi pārstrādāt; tas veicina būtisku konkurences pieaugumu un izmaksu pieaugumu.

Spēcīga nozare, ko atbalsta asociācijas un uzņēmumi

Kopš 1990. gadiem Kā iniciatori plastmasas atkritumu pārstrādes intensifikācijai Vācijā ir bijuši vairāki uzņēmumi un asociācijas, kas savu darbību veltījuši šīm problēmām un šobrīd aktīvi strādā Eiropas mērogā.

Pirmkārt, runa ir par uzņēmumu Der Gruene Punkt - Duales System Deutschland GmbH (DSD) (Ķelne), kas tika dibināta 1990. gadā kā pirmā duālā sistēma un šodien ir līderis atkritumu atgriešanas sistēmu piedāvāšanā. Tie ietver ne tikai mājsaimniecībām draudzīgu komerciālā iepakojuma savākšanu un pārstrādi, bet arī videi draudzīgu un ekonomisku elektrisko un elektronisko iekārtu plastmasas elementu pārstrādi, kā arī transporta iepakojumu, atkritumu izvešanu no uzņēmumiem un organizācijām un izlietoto konteineru tīrīšanu. .

1992. gadā Vīsbādenē tika dibināta RIGK GmbH, kas kā sertificēts speciālistu pakalpojumu sniedzējs zīmolu īpašniekiem (pudeļu pildīšana, izplatīšana, izplatīšana un importētāji) no saviem Vācijas partneriem pieņem izlietoto un tukšo iepakojumu un nosūta šos iepakojumus otrreizējai pārstrādei.

Nozīmīgs tirgus spēlētājs ir arī BKV, kas dibināta 1993.gadā ar mērķi nodrošināt garantētu dubultsistēmu savāktā plastmasas iepakojuma pārstrādi. Šobrīd BKV kalpo kā sava veida bāzes platforma polimēru materiālu pārstrādei, risinot būtiskākās un aktuālākās problēmas šajā jomā.

Vēl viena nozīmīga asociācija tika dibināta 1993. gadā – Bundesverband Sekundäerrohstoffe und Entsorgung e. V. (bvse) (Bonna), kuras izcelsme ir saistīta ar apvienību Altpapierverband e. V. Plastmasas nozarē tas sniedz Vācijas uzņēmumiem profesionālu un uz vietas noteiktu palīdzību plastmasas atkritumu savākšanā un pārstrādē. Kopā ar BKV, kas ir daļa no GKV Gesamtverband Kunststoffverarbeitende Industrie e.V. (Bad Homburg), ir arī citas asociācijas un organizācijas, kas nodarbojas ar polimēru materiālu pārstrādi. To skaitā, cita starpā, tecpol Technologieentwicklungs GmbH, kas specializējas videi draudzīgā plastmasas atkritumu pārstrādē, un maisīšanas un pārstrādes speciālistu grupa TecPart e. V., kas ir GKV asociācijas bāzes asociācija. 2002. gadā Vācijas vadošie plastmasas profilu ražotāji apvienojās iniciatīvas grupā Rewindo Fenster-RecyclingService GmbH (Bonna). Galvenais mērķis bija palielināt otrreizēji pārstrādāto demontēto plastmasas logu, durvju un rullo slēģu īpatsvaru (skat. foto pie raksta virsraksta), kas veicinātu stabilitātes palielināšanos un zināmu atbildības pakāpi uzņēmējdarbībā.

Pats par sevi saprotams, ka problēmu risināšanā iesaistījušās lielas plastmasas nozares asociācijas ar savām plastmasas pārstrādes darba grupām, kas praksē guvušas panākumus jau gadu desmitiem, piemēram, PlasticsEurope un IK Industrieverband Kunststoffverpackungen e. V. (Frankfurte).

Veiksmīgi pārbaudītas pārstrādes tehnoloģijas

Precīzu informāciju par plastmasas pārstrādi Vācijā sniedz analīzes rezultāti, kas tiek publicēti reizi divos gados pēc to uzņēmumu un asociāciju norādījumiem, kas ietilpst VDMA - BKV, PlasticsEurope Deutschland e. V., bvse, Fachverband Kunststoff und Gummimaschinen, kā arī biedrība IK. Saskaņā ar šiem datiem 2011.gadā Vācijā radušies aptuveni 5 miljoni tonnu plastmasas atkritumu, no kuriem lielākā daļa (82%) ir patēriņa atkritumi. No atlikušajiem 18%, kas ir rūpnieciskie atkritumi, pārstrādājamo materiālu īpatsvars var sasniegt 90%. Kā jau praksē pierādīts, šķirotos rūpnieciskos atkritumus var veiksmīgi nodot otrreizējai pārstrādei ražotnē tieši tajos uzņēmumos, kur tie radušies (1. foto).

Patērētāju atkritumu gadījumā materiāla (tas ir, bez sadedzināšanas un iznīcināšanas) atkārtotas izmantošanas daļa ir tikai 30-35%. Šajā jomā jau ir ieviestas arī šķiroto atkritumu pārstrādes metodes. Kā piemērus var minēt pieredzi polivinilhlorīda (PVC) un PET apstrādē. Savas 10 gadu darbības rezultātā Rewindo, izmantojot savu tehnoloģiju nolietoto PVC logu un durvju pārstrādei, ir ieguvis spēcīgas pozīcijas tirgū.

Pēdējos gados pārstrādātā PVC apjoms, kas ražots no savāktajiem lietotajiem produktiem, Toensmeier Kunststoffe GmbH & Co. KG (Hechter) un Veka Umwelttechnik GmbH (Herselberg-Heinich) tika saglabāti aptuveni 22 tūkstošu tonnu apjomā ar augšupejošu tendenci.

Arī PET pudeles pēc pareizas šķirošanas tiek savāktas un pārstrādātas. Jauno produktu klāsts, kas izgatavots no iegūtajiem otrreizējās pārstrādes materiāliem, ir no šķiedrām un plēvēm līdz jaunām pudelēm. Dažādi uzņēmumi, piemēram, Austrijas firmas Erema GmbH (Ansfelden), Starlinger & Co. GmbH (Vīne) un NGR GmbH (Feldkirhene) ir izveidojušas īpašas ražošanas līnijas PET pārstrādei. Nesen Eiropas Pārtikas nekaitīguma iestāde EFSA izdeva pozitīvu atzinumu par recoSTAR PET iV+ tehnoloģiju pārtikas iepakojumam piemērota pārstrādāta PET ražošanai (izstrādājusi Starlinger).

EFSA atzinums kalpo par pamatu šādu tehnoloģiju sertifikācijai Eiropas Komisijā un ES dalībvalstīs.

Lai sasniegtu šādu rezultātu, ieinteresētajam uzņēmumam jāpierāda, ka tā izstrādātā tehnoloģija un iekārtas polimēru atkritumu pārstrādei samazina atbilstošo PM piesārņojuma pakāpi līdz cilvēka veselībai drošam līmenim.

Tā saukto provokatīvo testu (izaicinājuma testu) standarta scenārijs otrreizējās pārstrādes PET tīrīšanas efektivitātei, ko parasti iegūst no atkritumiem izlietotu pudeļu veidā, ietver piecu kontroles "piesārņojošo" vielu - toluola, hloroforma - izmantošanu. , fenilcikloheksāns, benzofenons un lindāns, kas atšķiras pēc ķīmiskā sastāva , molekulmasas un līdz ar to arī migrācijas spējām. Pašas pārbaudes tiek veiktas vairākos posmos.

Pirmkārt, pārstrādātās PET pārslas tiek mazgātas, pēc tam tās “piesārņotas” ar kontroles vielu ar noteiktu koncentrāciju (3 ppm) un vēlreiz mazgātas. Pēc tam šīs atkārtoti mazgātās PET pārslas pēc pārbaudītas tehnoloģijas pārstrādā PET regranulātā un nosaka “piesārņojošās” vides atlikuma koncentrāciju, pēc kuras aprēķina sekundārā PET attīrīšanas pakāpi. Noslēgumā abi rādītāji tiek salīdzināti ar tiem maksimāli pieļaujamajām vērtībām un izdarīti secinājumi par tīrīšanas efektivitāti.

Papildus standarta testēšanai Starlinger neatkarīgi nolēma padarīt savu scenāriju stingrāku, palaižot tos tā sauktajos “sliktākā gadījuma scenārija” apstākļos, kas apstrādāja PET pārslas, kas nebija mazgātas pēc piesārņojuma ar parauga materiālu. Pirms katra testa veida, lai nodrošinātu eksperimenta tīrību un stabilus apstākļus tā īstenošanai, rūpnīcā recoSTAR PET 165 iV+ (2. foto) tika apstrādāti 80–100 kg caurspīdīga primārā PET, lai notīrītu tvertņu darba daļas. augu no iepriekšējās materiāla partijas paliekām. Pārbaudītās PET pārslas tika krāsotas zilā krāsā; tāpēc tikai zilā PET regranulāta izlaide no tās pašas rūpnīcas liecināja, ka pārstrādes laikā tas netika sajaukts ar tīru PET un tika ievērots FIFO (first-in, first-out) princips. Standarta scenārija testa rezultāti liecina, ka process recoSTAR PET iV nodrošina tik efektīvu pārstrādātā PET attīrīšanu, ka tā veiktspēja krietni pārsniedz EFSA sliekšņa līmeni (skatīt tabulu). Pat lindāna (negaistošas ​​nepolāras vielas) gadījumā attīrīšanas pakāpe bija virs 99,9%, lai gan sliekšņa vērtība ir 89,67%. Praktiski tādus pašus rezultātus uzrādīja testi, kas veikti pēc "stingrāka" scenārija, izņemot benzofenonu un lindānu. Bet pat šajos gadījumos PET attīrīšanas pakāpe atbilda EFSA prasībām. Uzņēmuma saīsinātais nosaukums NGR nozīmē diezgan ambiciozi - kā "Nākamās pārstrādes mašīnu paaudzes" (Next Generation Recyclingmaschinen). Un šī gada maijā kļūstot par 100% BRITAS Recycling Anlagen GmbH (Hanau, Vācija) īpašnieku, NGR ir būtiski nostiprinājis savas pozīcijas Eiropas un citos pasaules reģionālajos tirgos. Fakts ir tāds, ka BRITAS ir pazīstams kā ļoti piesārņotu polimēru materiālu, tostarp patērētāju iepakojuma atkritumu, filtru sistēmu izstrādātājs un ražotājs (foto 3).

Savukārt NGR izstrādā un ražo iekārtas gan rūpniecisko, gan patēriņa polimēru atkritumu pārstrādei, kam ir plašs savas produkcijas tirgus.

Abi mašīnbūves uzņēmumi ir pārliecināti par apvienošanās radīto pozitīvo sinerģijas efektu. Gneuss Kunststofftechnik GmbH (Bad Oeynhausen) ir guvis lielus panākumus tirgū ar savu MRS tipa ekstrūderi (foto 4), ko pat ir apstiprinājusi ASV Tirdzniecības departamenta Pārtikas kvalitātes kontroles, medikamentu un kosmētikas departamenta FDA (Food and Drug Administration). Turklāt mašīnu ražotāji piedāvā dažādas žāvēšanas sistēmas, piemēram, infrasarkano rotējošo cauruli no Kreyenborg Plant Technology GmbH (Senden), kā arī īpašas filtrēšanas sistēmas PET apstrādei vai kristalizācijas tehnoloģijām, piemēram, Crystal-Cut procesu no Automatik Plastics Machinery (g . Grosostheim). ). Slēgtā cikla sistēmas, piemēram, PETcycle sistēma, ir veiksmīgi izmantotas jaunu pudeļu izgatavošanai no lietotām pudelēm.

Apkopojot visu iepriekš minēto, varam konstatēt, ka Eiropā veiksmīgi tiek ieviesta PET pārstrādes sistēma ar gada apjomu aptuveni 1 miljons tonnu. Līdzīga situācija vērojama arī šķiroto poliolefīna atkritumu pārstrādes jomā, kuru šķirošana tiek realizēta bez īpašiem sarežģījumiem, izmantojot atbilstošas ​​tehnoloģijas to atdalīšanai. Vācijā vien ir desmit lieli un daudzi mazi ražotāji, kas specializējas injekcijas formējamu sekundāro granulātu ražošanā no sadzīves un rūpnieciskajiem poliolefīna atkritumiem. Šo granulu var tālāk izmantot palešu, vannu, kausu, cauruļu un cita veida izstrādājumu ražošanai (foto 5).

Pārstrādes grūtības

Papildu izaicinājumi otrreizējai pārstrādei ir plastmasas izstrādājumi, kas izgatavoti no vairākiem dažādiem materiāliem, kurus nevar saprātīgi atdalīt vienu no otra, kā arī plastmasas iepakojumi, kurus nevar pilnībā iztukšot. Atkritumi lietotas patēriņa plēves veidā ir problemātiski arī pārstrādei ievērojama virsmas piesārņojuma dēļ, kas prasa ievērojamas apstrādes izmaksas.

Pēc Scribe teiktā, lai gan šajā jomā ir pieredzējuši pārstrādes eksperti, reālu Eiropas nozīmes tirgu nav. Papildu sarežģījumi rodas arī, rīkojoties ar lielā daudzveidībā ražotām PET pudelēm, kas nav paredzētas dzērieniem; tas būtiski ierobežo to pārstrādes apjomu. Līdz šim autobūves un elektronikas nozares atkritumus ir bijis grūti pārstrādāt.

Šādos problemātiskos gadījumos pārstrādātājiem un iekārtu izgatavotājiem ir nepieciešami īpaši tehniskie risinājumi (6. foto). Jo īpaši vienu no šādiem risinājumiem attiecībā uz DSD piegādāto patērētāju plēvju atkritumu pārstrādi nesen nodrošināja Herbold Meckesheim GmbH (Meckesheim) atkritumu apsaimniekošanas uzņēmumam WRZ-Hörger GmbH & Co. KG (Sontheima). Pabeigtā ražotne, kas sastāv no svešķermeņu atdalīšanas sistēmas, slapjās malšanas stadijas un blīvēšanas iekārtas, ļauj ik gadu pārstrādāt 7 tūkstošus tonnu atkritumu brīvi plūstošā aglomerātā ar augstu tilpuma blīvumu, kas piemērots produktu ražošanai, izmantojot injekciju. liešanas tehnoloģija (foto 7).

Kopumā Herbold Meckesheim piegādes programmā, kas ir pazīstama arī Krievijas tirgū, ir iekļautas dažādas iekārtas gan ļoti piesārņotu, gan jauktu atkritumu, gan cieto, gan grūti pārstrādājamo mīksto plastmasas atkritumu pārstrādei – mazgāšanas iekārtas un žāvētāji, smalcinātāji, aglomeratori, dzirnavas smalkai malšanai.

Galvenās deklarētās prioritātes iekārtu attīstībā ir to kompaktums, paaugstināta produktivitāte un energoefektivitāte. Izstādē K-2013 uzņēmums demonstrēs vairākus jaunus produktus, tostarp:

Jauns mehāniskās kaltes modelis HVT ar vertikālu rotoru izvietojumu, kas ietaupa ražošanas vietu, ir viegli kopjams un patērē ievērojami mazāk enerģijas, žāvējot PET pārslas (8. foto);
smalcinātāja modelis SML SB ar piespiedu svārpsta atkritumu padevi griešanas blokā, kas dod iespēju sablīvēt izejmateriālu un līdz ar to palielināt apstrādes produktivitāti (1. att.);
mašīna lielgabarīta cieto atkritumu slīpēšanai, piemēram, plākšņu vai cauruļu veidā, ko uzskata par visgrūtāko apstrādes objektu. Īpaši jauktu frakciju apstrādei Erema kopā ar Coperion GmbH & Co. KG (Štutgarte) ir izstrādājusi kombinētu Corema rūpnīcu atkritumu pārstrādei un sajaukšanai (9. foto). Šī auga raksturīga iezīme ir tā piemērotība visdažādāko materiālu apstrādei. Saskaņā ar Manfred Hackl, Erema komercdirektors Manfred Hackl, tas ir optimāls risinājums ekonomiski ražotu jauktu atkritumu pārstrādei, jo īpaši tāda savienojuma ražošanai, kas satur 20% talka no polipropilēna neausto audumu atkritumiem, vai pārstrādei. atkritumus PE un PET maisījuma veidā ar piedevām. Vēl viens veiksmīgs piemērs tam, ka vairāki partneri apvieno spēkus, lai risinātu pārstrādes problēmas, ir izlietoto lauksaimniecības plēvju pārstrādes ražošanas līnija, kuras pārstrāde ir sarežģīta un dārga to plāna, mīkstuma un piesārņojuma dēļ. Problēma tika atrisināta, vienā līnijā apvienojot īpaši optimizētu smalcinātāju modeli Power Universo 2800 (ražotājs - Lindner ReSource) un polimēru materiālu pārstrādes ekstrūzijas iekārtu modeli 1716 TVEplus (ražotājs - Erema), kas ļāva iegūt augstu kvalitatīvi regranulēt.

Iekārtas, kas ir universālas pēc regranulātā pārstrādāto atkritumu formas (plēves, šķiedras, PET pudeļu pārslas, putupolimēru materiālu atkritumi), piedāvā Austrijas uzņēmums ARTEC Machinery. Stimuls tālākai ražošanas iespēju attīstībai un paplašināšanai bija tās 100% iestāšanās 2010.gadā "ģimenes" grupā GAW Technology, kuras biedrs ir arī ECON, papildinot piegādes programmu ar atbilstošām ekstrūzijas līnijām sasmalcinātu atkritumu pārstrādei regranulātā. Pateicoties saražoto iekārtu dizainam un tehnoloģiskajai modernizācijai gadu gaitā, tās produktivitāti bija iespējams palielināt vidēji par 25%. Moduļu princips, ko ARTEC ievēro, projektējot savas ražotnes, ļauj kā no kubiem salikt un salikt konkrētam pielietojumam paredzētu aprīkojumu, kas šobrīd tiek ražots ar jaudu no 150 līdz 1600 kg stundā (2. att.).

Konkrētu ekstrūzijas iekārtu ar MRS tipa ekstrūderi (skat. 4. foto), kas paredzēta sasmalcinātu atkritumu apstrādei no poliamīda PA11, Gneuss piegādāja arī Lielbritānijas uzņēmumam K2 Polymer.

Izejmateriāls tiek iegūts, slīpējot dziļjūras naftas cauruļvadus, kas pēc naftas avota izžūšanas kļūst lieki un jānogādā uz sauszemes.

MRS (Multi Rotation System) ekstrūderis ļauj, neizmantojot ķīmisko tīrīšanu, vienpakāpju tīrīšanu un šo kvalitatīvo, bet stipri piesārņoto polimēru atkritumu apstrādi daudzu gadu saskarsmē ar eļļu. Šo sarakstu varētu papildināt ar daudziem citiem piemēriem. Noslēgumā jāatzīmē, ka pārstrādes nozare pēdējos gados ir kļuvusi par nozīmīgu saimnieciskās darbības jomu. Lai gan daudzas tehnoloģijas jau ir veiksmīgi pārbaudītas praksē, joprojām ir liels potenciāls tālākai attīstībai pārstrādes jomā. Esošo problēmu risināšana jāsāk ar polimēru izstrādājumu izstrādi un ražošanu, kas ir pēc iespējas vairāk pārstrādājami.

Zināma virzība uz priekšu paliek arī optimizētu tehnoloģisko risinājumu izstrādē un atbilstošu iekārtu izveidē komplekso atkritumu pārstrādei.

Zināmā mērā progresu šajā jomā var veicināt arī politikas pasākumi, kuriem katrā valstī būtu jānodrošina optimālu atkritumu savākšanas un pārstrādes koncepciju plašāka ieviešana.

Jauni un pārbaudīti risinājumi polimēru pārstrādes jomā tiks plaši prezentēti no 2013. gada 16. līdz 23. oktobrim K starptautiskajā izstādē Diseldorfā.

Sagatavoja Ph.D. V. N. Mymrins
izmantojot izstāžu rīkotājsabiedrības Messe Duesseldorf preses materiālus
Plastmasas pārstrāde Eiropā:
Jauni un pārbaudīti risinājumi Plastmasas iespiešanās dažādās jomās
lietojumprogrammas, tostarp mūsu ikdienas dzīve, tagad visā pasaulē tiek uzskatītas par pašsaprotamu lietu. Un šī
neskatoties uz to, ka viņu uzvaru sērija sākās salīdzinoši vēlu – pirms 60 gadiem, kad viņu izlaidums
gadā sastādīja tikai aptuveni 1 miljonu tonnu.

Taču līdz ar plastmasas ražošanas un patēriņa pieaugumu pakāpeniski saasinājās
un tagad tā ir kļuvusi par būtisku problēmu, atbrīvojoties no lietotiem plastmasas izstrādājumiem. Lai gan daudzi
procesi ir nostiprinājušies, pārstrādei joprojām ir daudz potenciālu
uzlabošanu. Pirmais solis varētu būt pārstrādājamu plastmasas priekšmetu dizains, kas būtu jāpārbauda
cieši, lai vēlāk atgūtu. Piemēroti pārstrādes procesi un mašīnu risinājumi
problemātisko atkritumu apstrāde piedāvā daudz iespēju turpmākai attīstībai. Šis
pārskatā tiek apspriesta pieredze šo problēmu risināšanā Eiropā, kur ir vadošais šajā jomā
cieņa ir Vācijai.