Bearbetning av polymerer vad. "polymeråtervinning". Hur polymerer bearbetas

Polymermaterials penetration i en mängd olika tillämpningar, inklusive våra dagliga liv, tas nu för givet runt om i världen. Och detta trots att deras segermarsch inleddes relativt sent - på 1950-talet, då deras produktionsvolymer bara var cirka 1 miljon ton per år. Men med den ökade produktionen och konsumtionen av plast har problemen med återvinning av använda plastprodukter gradvis blivit mer akuta och har nu blivit extremt aktuella. Denna recension diskuterar erfarenheterna av att lösa dessa problem i Europa, där Tyskland är ledande i detta avseende.

På grund av deras många fördelar (särskilt hög hållfasthet, kemisk beständighet, förmågan att göra vilken form och vilken färg som helst, låg densitet) trängde de snabbt in i alla användningsområden, inklusive konstruktion, fordon, flyg, förpackningsindustrier, hushållsprodukter , leksaker, medicinska och farmaceutiska produkter.

Redan 1989 gick polymera material om ett så traditionellt material som stål när det gäller produktionsvolymer (vilket betyder volymer, inte massa). Vid den tiden var deras årliga produktion cirka 100 miljoner ton. År 2002 övervann produktionen av polymera material ribban på 200 miljoner ton, och nu produceras nästan 300 miljoner ton av dem årligen runt om i världen. Om vi ​​betraktar frågan i regionplanen, sedan Under de senaste decennierna har det skett en gradvis förskjutning i produktionen av polymera material mot öster.

Som ett resultat har Asien nu blivit den mäktigaste regionen, där 44 % av all världens kapacitet är koncentrerad. Polyolefiner, den mest använda gruppen av plaster, står för 56 % av den totala produktionen; polyvinylklorid kommer på andra plats, följt av andra traditionella polymerer som polystyren och polyetylentereftalat (PET). Endast 15 % av alla producerade polymerer är dyra tekniska material som används inom specialområden. Enligt prognoserna från European Association of Polymer Producers PlasticsEurope (Bryssel) kommer volymen av produktionen av polymera material per capita att fortsätta att öka med cirka 4 % per år i framtiden. Samtidigt med en sådan framgång på marknaden ökade också volymerna av använda polymera material och produkter. Om under perioden från 1960-talet till 1980-talet. Plastindustrin kanske ännu inte har ägnat så mycket uppmärksamhet åt korrekt bortskaffande och återanvändning av använda produkter, men senare (särskilt efter att den tyska förpackningsförordningen trädde i kraft 1991) blev dessa problem ett viktigt ämne. Vid den tiden tog Tyskland på sig rollen som pionjär. Det blev det första landet att utveckla och implementera på marknaden standarder för kassering och återvinning av polymeravfall. För närvarande har många andra europeiska länder anslutit sig till lösningen av detta problem, efter att ha utvecklat mycket framgångsrika koncept för insamling och återvinning av polymerer.

Enligt PlasticsEurope Association användes 2011 cirka 27 miljoner ton polymermaterial i 27 EU-länder, samt i Schweiz och Norge, varav 40 % var för korttidsprodukter och 60 % för långtidsprodukter. Samma år samlades cirka 25 miljoner ton använt polymermaterial in. Av dessa kasserades 40 % och 60 % skickades till återvinning. Mer än 60 % av plastavfallet kom från insamlingssystemen för använda förpackningar. I mindre kvantiteter kom använda polymerprodukter från bygg-, fordons- och elektroniksektorerna.

Exemplariska avfallsinsamlingssystem finns i nio europeiska länder - Schweiz, Tyskland, Österrike, Belgien, Sverige, Danmark, Norge, Holland och Luxemburg (listade i fallande ordning). Andelen insamlade använda polymerprodukter i dessa länder varierar från 92 till 99 %. Dessutom har sex av dessa nio länder den högsta nivån av återvinning av detta avfall i Europa: Norge, Sverige, Tyskland, Holland, Belgien och Österrike ligger långt före andra länder i denna indikator (från 26 % till 35 % av volymen av insamlat avfall). Resterande mängd insamlat avfall utsätts för energianvändning.

Man kan inte annat än glädjas åt att under de senaste fem åren har inte bara mängden insamlat avfall ökat markant, utan även andelen återvunnet avfall. Det har lett till att mängden avfall som slängs har minskat. Trots detta har polymeråtervinningssektorn fortfarande en enorm potential för vidareutveckling. Till stor del gäller detta länder med lågt utnyttjande.

Kritiskt överväger experter möjligheterna med energiåtervinning av polymera material, nämligen deras förbränning, vilket många anser är ett ändamålsenligt sätt att återvinna dem. I Tyskland är 95 % av alla avfallsförbränningsanläggningar avfallsåtervinningsanläggningar och är därmed licensierade för energiåtervinning. Michael Scriba, kommersiell direktör för mtm plastics, ett företag som specialiserat sig på bearbetning av polymera material (Niedergebra), bedömer denna situation, att ur miljösynpunkt är energiåtervinningen av avfall utan tvekan värre än materialåtervinningen.

Inom plastindustrin har återvinning blivit en viktig ekonomisk sektor de senaste åren. Ett annat viktigt problem som hindrar utvecklingen av återvinningssektorn i Europa är exporten av polymeravfall, främst till Fjärran Östern. Av denna anledning finns det fortfarande en relativt liten mängd avfall som rimligen kan återvinnas i Europa; detta bidrar till en betydande ökad konkurrens och ökade kostnader.

Kraftfull industri med stöd av föreningar och företag

Sedan 1990-talet Flera företag och föreningar har agerat initiativtagare till intensifieringen av återvinningen av plastavfall i Tyskland, som har ägnat sin verksamhet åt dessa problem och nu aktivt arbetar i europeisk skala.

Först och främst talar vi om företaget Der Gruene Punkt - Duales System Deutschland GmbH (DSD) (Köln), som grundades 1990 som det första dubbla systemet och idag är ledande inom att erbjuda system för retur av avfall. Dessa inkluderar, förutom hushållsvänlig insamling och återvinning av kommersiella förpackningar, miljövänlig och kostnadseffektiv återvinning av plastelement av elektrisk och elektronisk utrustning, samt transportförpackningar, avfallshantering från företag och organisationer samt rengöring av använda behållare .

1992 grundades RIGK GmbH i Wiesbaden, som som certifierad specialisttjänsteleverantör för varumärkesägare (tappning, distribution, distribution och importörer) tar tillbaka använda och tomma förpackningar från sina tyska partners och skickar dessa förpackningar till återvinning.

En viktig marknadsaktör är också BKV, som grundades 1993 med syfte att säkerställa en garanterad återvinning av plastförpackningar som samlas in i dubbla system. För närvarande fungerar BKV som en slags basplattform för återvinning av polymera material, och hanterar de mest betydande och akuta problemen inom detta område.

En annan viktig förening grundades 1993, Bundesverband Sekundäerrohstoffe und Entsorgung e. V. (bvse) (Bonn), vars ursprung är förknippat med sammanslutningen av Altpapierverband e. V. Inom plastsektorn ger den tyska företag professionell och lokalt beslutsam hjälp vid insamling och återvinning av plastavfall. Tillsammans med BKV, som ingår i GKV Gesamtverband Kunststoffverarbeitende Industrie e.V. (Bad Homburg), det finns andra föreningar och organisationer som är involverade i återvinning av polymera material. Dessa inkluderar bland annat tecpol Technologieentwicklungs GmbH, som är specialiserat på miljöeffektiv återvinning av plastavfall, och specialistgruppen för sammansättning och återvinning på TecPart e. V., som är GKV-föreningens basförening. 2002 gick de ledande tyska tillverkarna av plastprofiler samman i initiativgruppen Rewindo Fenster-RecyclingService GmbH (Bonn). Huvudmålet var att öka andelen återvunna nedmonterade plastfönster, dörrar och jalusier (se bilden i rubriken på artikeln), vilket skulle bidra till ökad stabilitet och ett visst ansvarstagande i affärsverksamheten.

Det säger sig självt att stora plastindustriföreningar med egna arbetsgrupper för plaståtervinning, som varit framgångsrika i praktiken i decennier, som PlasticsEurope och IK Industrieverband Kunststoffverpackungen e, har engagerat sig för att lösa problemen. V. (Frankfurt).

Framgångsrik beprövad återvinningsteknik

Exakt information om återvinning av plast i Tyskland tillhandahålls av resultaten av analysen, som publiceras vartannat år på instruktioner från företag och föreningar som ingår i VDMA - BKV, PlasticsEurope Deutschland e. V., bvse, Fachverband Kunststoff und Gummimaschinen, samt IK-föreningen. Enligt dessa uppgifter genererades cirka 5 miljoner ton plastavfall i Tyskland 2011, varav den största delen (82 %) är konsumentavfall. Av de återstående 18 %, som är industriavfall, kan andelen återvinningsbart material nå 90 %. Som redan har bevisats i praktiken kan sorterat industriavfall framgångsrikt utsättas för återvinning i anläggningen direkt på de företag där det genererades (foto 1).

När det gäller konsumentavfall är andelen material (det vill säga utan förbränning och bortskaffande) återanvändning endast 30-35%. Inom detta område finns även redan implementerade metoder för återvinning av sorterat avfall. Som exempel kan nämnas erfarenhet av bearbetning av polyvinylklorid (PVC) och PET. Som ett resultat av sin 10-åriga verksamhet har Rewindo, som använder sin egen teknik för återvinning av uttjänta PVC-fönster och dörrar, fått en stark position på marknaden.

Under de senaste åren har volymen återvunnen PVC som producerats från insamlade begagnade produkter av Toensmeier Kunststoffe GmbH & Co. KG (Hechter) och Veka Umwelttechnik GmbH (Herselberg-Heinich) bibehölls på cirka 22 tusen ton med en uppåtgående trend.

PET-flaskor samlas också in och återvinns efter korrekt sortering. Utbudet av nya produkter gjorda av de resulterande återvunna materialen sträcker sig från fibrer och filmer till nya flaskor. Olika företag som de österrikiska företagen Erema GmbH (Ansfelden), Starlinger & Co. GmbH (Wien) och NGR GmbH (Feldkirchen) har satt upp speciella produktionslinjer för PET-återvinning. Nyligen avgav Europeiska myndigheten för livsmedelssäkerhet EFSA ett positivt yttrande om teknologin recoSTAR PET iV+ för tillverkning av återvunnen PET lämplig för livsmedelsförpackningar (utvecklad av Starlinger).

EFSA:s yttrande ligger till grund för certifieringen av sådan teknik av Europeiska kommissionen och EU:s medlemsländer.

För att uppnå ett sådant resultat måste det intresserade företaget bevisa att den teknik och utrustning som utvecklats av det för bearbetning av polymeravfall minskar graden av förorening av motsvarande PM till en nivå som är säker för människors hälsa.

Standardscenariot för de så kallade "provokativa" testerna (utmaningstestet) för rengöringseffektiviteten av återvunnen PET, vanligtvis erhållen från avfall i form av använda flaskor, involverar användningen av fem "förorenande" kontrollämnen - toluen, kloroform , fenylcyklohexan, bensofenon och lindan, som skiljer sig åt i kemisk sammansättning, molekylvikt och följaktligen migrationsförmåga. Själva testerna genomförs i flera steg.

Först tvättas återvunna PET-flingor, varefter de ”kontamineras” med ett kontrollämne med en given koncentration (3 ppm) och tvättas igen. Därefter bearbetas dessa omtvättade PET-flingor enligt den testade tekniken till PET-regranulat och restkoncentrationen av det "förorenande" mediet bestäms, enligt vilken reningsgraden av sekundär PET beräknas. Sammanfattningsvis jämförs båda indikatorerna med de högsta tillåtna värdena för dem och slutsatser dras om rengöringseffektiviteten.

Utöver standardtestningen beslutade Starlinger självständigt att skärpa upp sitt scenario genom att köra dem under så kallade "worst-case-szenario"-förhållanden, som behandlade PET-flingor som inte hade tvättats efter att ha förorenats med modellmedia. Före varje typ av test, för att säkerställa experimentets renhet och stabila förhållanden för dess genomförande, bearbetades 80–100 kg transparent primär PET vid recoSTAR PET 165 iV+-anläggningen (foto 2) för att rengöra de fungerande delarna av växten från resterna av föregående materialsats. De testade PET-flingorna färgades blå; därför indikerade produktionen av endast blått PET-regranulat från samma anläggning att det inte blandades med ren PET under bearbetningen och att FIFO-principen (först in, först ut) iakttogs. Testresultat från standardscenariot visar att recoSTAR PET iV-processen ger så effektiv rening av återvunnet PET att dess prestanda ligger långt över EFSA-tröskelnivån (se tabell). Även i fallet med lindan (ett icke-flyktigt icke-polärt ämne) var reningsgraden över 99,9 %, även om tröskelvärdet är 89,67 %. Praktiskt taget samma resultat visades av tester utförda enligt det "tuffare" scenariot, med undantag för bensofenon och lindan. Men även i dessa fall uppfyllde reningsgraden av PET EFSA:s krav. Det förkortade namnet på företaget NGR står för ganska ambitiöst - som "The Next Generation of Recycling Machines" (Next Generation Recyclingmaschinen). Och efter att ha blivit 100 % ägare av BRITAS Recycling Anlagen GmbH (Hanau, Tyskland) i maj i år, har NGR stärkt sin position avsevärt på de europeiska och andra regionala marknaderna i världen. Faktum är att BRITAS är känt som utvecklare och tillverkare av filtersystem för smältor av starkt förorenade polymera material, inklusive konsumentförpackningsavfall (foto 3).

NGR utvecklar och tillverkar i sin tur utrustning för återvinning av både industri- och konsumentavfall av polymert avfall, med en omfattande marknad för sina produkter.

Båda verkstadsbolagen är säkra på den positiva synergieffekten från sammanslagningen. Gneuss Kunststofftechnik GmbH (Bad Oeynhausen) har nått stora marknadsframgångar med sin extruder av MRS-typ (foto 4), som till och med är godkänd av FDA (Food and Drug Administration) vid det amerikanska handelsdepartementet för livsmedelskvalitetskontroll, läkemedel och kosmetika. Dessutom erbjuder maskinbyggare olika torksystem såsom det infraröda roterande röret från Kreyenborg Plant Technology GmbH (Senden), såväl som speciella filtreringssystem för PET-bearbetning eller kristalliseringsteknologier såsom Crystall-Cut-processen från Automatik Plastics Machinery (t. Grosostheim). Slutna kretsloppssystem som PETcycle-systemet har framgångsrikt använts för att göra nya flaskor från använda flaskor.

Sammanfattningsvis kan vi konstatera att PET-återvinningssystemet med en årlig volym på cirka 1 miljon ton är framgångsrikt implementerat i Europa. En liknande situation observeras inom området för bearbetning av sorterat polyolefinavfall, vars sortering realiseras utan några speciella komplikationer med hjälp av lämplig teknik för deras separation. Bara i Tyskland finns tio stora och många små tillverkare som är specialiserade på tillverkning av formsprutbart sekundärgranulat från kommunalt och industriellt polyolefinavfall. Detta granulat kan vidare användas för tillverkning av pallar, baljor, hinkar, rör och andra typer av produkter (foto 5).

Svårigheter med återvinning

Ytterligare utmaningar för återvinning är plastprodukter tillverkade av flera olika material som inte rimligtvis kan separeras från varandra, samt plastförpackningar som inte kan tömmas helt. Avfall i form av använd konsumentfilm är också problematiskt för återvinning på grund av betydande ytföroreningar, vilket kräver betydande bearbetningskostnader.

Enligt Scribe, även om det finns erfarna återvinningsexperter inom detta område, finns det inga verkliga marknader av europeisk betydelse. Ytterligare komplikationer uppstår också vid hantering av PET-flaskor tillverkade i ett stort antal, inte avsedda för drycker; detta begränsar avsevärt volymen av deras återvinning. Hittills har avfall från fordons- och elektroniksektorn varit svårt att återvinna.

I sådana problematiska fall kräver processorer och maskinbyggare speciella tekniska lösningar (foto 6). I synnerhet en sådan lösning för återvinning av konsumentfilmavfall från DSD tillhandahölls nyligen av Herbold Meckesheim GmbH (Meckesheim) till avfallshanteringsföretaget WRZ-Hörger GmbH & Co. KG (Sontheim). Den nyckelfärdiga produktionsanläggningen, som består av ett separationssystem för främmande ämnen, ett våtslipningssteg och en komprimeringsanordning, möjliggör bearbetning av 7 tusen ton avfall årligen till ett friflytande agglomerat med hög bulkdensitet, lämpligt för tillverkning av produkter med hjälp av injektion formningsteknik (foto 7 ).

Generellt sett omfattar Herbold Meckesheims försörjningsprogram, som även är känt på den ryska marknaden, en mängd olika utrustningar för att bearbeta både starkt förorenat och blandat avfall, både fast och svåråtervinningsbart mjukt plastavfall - tvättanläggningar och torktumlare, dokumentförstörare, agglomeratorer, kvarnar för finmalning.

De främsta deklarerade prioriteringarna i utvecklingen av utrustning är dess kompakthet, ökade produktivitet och energieffektivitet. På K-2013-utställningen kommer företaget att visa upp ett antal nya produkter, inklusive:

Ny mekanisk torktumlare modell HVT med vertikal rotor, sparar produktionsyta, lätt att underhålla och förbrukar betydligt mindre energi vid torkning av PET-flingor (foto 8);
shredder modell SML SB med tvångsskruvmatning av avfall i skärenheten, vilket gör det möjligt att komprimera fodermaterialet och därigenom öka produktiviteten vid bearbetningen (fig. 1);
en maskin för att mala skrymmande fast avfall i form av till exempel plattor eller rör, som anses vara det svåraste föremålet för bearbetning. Speciellt för bearbetning av blandade fraktioner har Erema tillsammans med Coperion GmbH & Co. KG (Stuttgart) har utvecklat en kombinerad Corema-anläggning för avfallsåtervinning och blandning (foto 9). En karakteristisk egenskap hos denna anläggning är dess lämplighet för bearbetning av ett brett utbud av material. Enligt Manfred Hackl, kommersiell direktör för Erema, Manfred Hackl, är detta den optimala lösningen för bearbetning av ekonomiskt producerat blandat avfall, i synnerhet för framställning av en förening som innehåller 20 % talk från avfall av polypropenfiberduk, eller för bearbetning av avfall till i form av en blandning av PE och PET med tillsatser. Ett annat framgångsrikt exempel på att flera partners går samman för att lösa återvinningsproblem är produktionslinjen för återvinning av begagnade jordbruksfilmer, vars återvinning är svår och kostsam på grund av deras tunnhet, mjukhet och kontaminering. Problemet löstes genom att i en linje kombinera en speciellt optimerad dokumentförstörare modell Power Universo 2800 (tillverkare - Lindner reSource) och en extruderingsanläggning för återvinning av polymera material modell 1716 TVEplus (tillverkare - Erema), vilket gjorde det möjligt att erhålla hög- kvalitetsgranulera.

Utrustning som är universell i form av avfall som bearbetas till regranulat (filmer, fibrer, PET-flaskflingor, avfall av skummade polymermaterial) erbjuds av det österrikiska företaget ARTEC Machinery. Drivkraften för ytterligare utveckling och expansion av produktionskapaciteten var dess 100 %-iga inträde 2010 i "familjegruppen" GAW Technology, där ECON också är medlem, som kompletterar leveransprogrammet med lämpliga extruderingslinjer för att bearbeta rivet avfall till regranulat. På grund av designen och den tekniska moderniseringen av den tillverkade utrustningen under åren var det möjligt att öka dess produktivitet med i genomsnitt 25%. Den modulära principen som ARTEC följer vid utformningen av sina anläggningar tillåter, från och med kuber, att montera och montera utrustning för en specifik tillämpning, som för närvarande produceras med en kapacitet på 150 till 1600 kg per timme (Fig. 2).

En specifik extruderingsanläggning med en extruder av MRS-typ (se bild 4), designad för bearbetning av rivet avfall från polyamid PA11, levererades också av Gneuss till det brittiska företaget K2 Polymer.

Råvaran erhålls från krossning av djuphavsoljeledningar, som blir överflödiga när oljekällan torkar upp och måste föras till land.

MRS-extrudern (Multi Rotation System) tillåter, utan användning av kemisk rengöring, enstegsrengöring och bearbetning av dessa högkvalitativa, men kraftigt förorenade polymeravfall under många års kontakt med olja. Denna lista skulle kunna kompletteras med många andra exempel. Sammanfattningsvis bör det noteras att återvinningssektorn har blivit ett viktigt område för ekonomisk verksamhet de senaste åren. Även om många tekniker redan har testats framgångsrikt i praktiken, finns det fortfarande stor potential för vidareutveckling inom återvinningsområdet. Att lösa befintliga problem bör börja med utveckling och tillverkning av polymerprodukter som är så återvinningsbara som möjligt.

Ett visst utrymme för framsteg finns också kvar i utvecklingen av optimerade tekniska lösningar och skapandet av lämplig utrustning för bearbetning av komplext avfall.

Till viss del kan framsteg på detta område också underlättas av politiska åtgärder, som i varje land bör säkerställa ett bredare genomförande av optimala koncept för insamling och återvinning av avfall.

Nya och beprövade lösningar inom polymeråtervinning kommer att presenteras brett från 16 till 23 oktober 2013 på K International Fair i Düsseldorf.

Utarbetad av Ph.D. V. N. Mymrin
med hjälp av pressmaterial från utställningsföretaget Messe Duesseldorf
Återvinning av plast i Europa:
Nya och beprövade lösningar Inträngningen av plast i en mängd olika
applikationer, inklusive våra dagliga liv, ses nu över hela världen som en självklarhet. Och detta
trots att deras vinstsvit började relativt sent – ​​för 60 år sedan, när deras produktion
stod för endast cirka 1 miljon ton per år.

Men med tillväxten i produktionen och konsumtionen av plast skärptes gradvis
och har nu blivit ett kritiskt problem med att göra sig av med använda plastprodukter. Även om många
processer har redan etablerat sig, återvinning har fortfarande stor potential för
förbättring. Ett första steg kan vara återvinningsbar design av plastföremål som bör undersökas
nära med sikte på senare återhämtning. Lämpliga återvinningsprocesser och maskinlösningar för
bearbetning av problematiskt avfall ger ett stort utrymme för vidareutveckling. Detta
granskning diskuterar erfarenheterna av att lösa dessa problem i Europa, där den är ledande i detta
respekt är Tyskland.

Utrustning för bearbetning av plast (polymerer) - dessa är speciella maskiner och extra anordningar kombinerade till en produktionslinje, som används för att bearbeta eller bearbeta polymerer (plaster) till användbara och värdefulla material för vidare användning i konstruktionen, textil, kemisk, olja och andra industrier.

Klassificering av plaståtervinningsutrustning

Beroende på funktionella egenskaper och syfte är all utrustning för plastbearbetning uppdelad i:

1. Utrustning för lagring och dosering av material/råvaror. I regel är det kärl med anordningar för sortering (filtrering) och lossning av material/råvaror.
2. Apparat för transport. De är vakuum eller pneumatiska.
3. Slip- och brytmaskiner - krossar, löpare, rivare, pulpers, kavitatorer och andra.
4. Kranar. De används för mekanisk separation av ämnen med hjälp av ömsesidig rörelse av partiklar.
5. Rullmaskiner. Nödvändigt för bildandet (skapandet) av en fraktur och krossning av polymerkompositioner.
6. extruderingsutrustning. Med dess hjälp bearbetas polymera material till vissa produkter genom att kontinuerligt tvinga det smälta råmaterialet genom ett formningshuvud, vars geometriska form bestämmer profilen för slutprodukten.
7. Gjutmaskiner. Detta är en polymerbearbetningsutrustning som används för att tillverka plastkompositioner av pulverformiga eller granulerade råmaterial, som flyttas eller pressas i formhålan, där det stelnar och, efter kylning, avlägsnas.
8. Maskiner för extrudering formblåsning. De, enligt metoden för att bilda en produkt från ett ämne, är uppdelade i uppblåsbara, extruderings- och injektionsmekanismer.
9. Vulkaniseringsmaskiner och pressar. Det finns kontinuerliga eller periodiska åtgärder och används för att skapa produkter från pulverformiga eller granulära råvaror.
10. Beläggnings- och impregneringsmaskiner. Appliceras för att rita polymerbeläggningar på ett speciellt substrat.
11. Tvättkomplex. Nödvändigt för preliminär rening av polymeren efter granulering eller malning, men före dess bearbetning.

Maskiner för plaståtervinning

Huvudmaskinerna från ett stort antal varianter av specialutrustning för polymerbearbetning är följande enheter:

• krossar - enheten fungerar på principen om en mixer, skär hela produkter i små bitar;
• agglomeratorer - i dem utsätts små bitar av polymer för ännu större krossning och sintrar sedan till små klumpar;
• granulatorer - med deras hjälp värms blandningen som erhålls från agglomeratorn och skärs i granuler.

Mindre viktig, men ändå nödvändig, övervägs följande plaståtervinningsutrustning:

• tvättlinjeenheter;
• transportnoder;
• olika typer av separatorer;
• torktumlare.

Utrustning för att starta en minifabrik

För att driva en liten plaståtervinningsanläggning krävs följande polymerbearbetningsutrustning.

1. Grundläggande utrustning:
   • kross eller rivare;
   • agglomerator;
   • vid behov en granulator.
2. Valfri utrustning:
   • varmt tvättbad;
   • 1-2 centrifuger;
   • extruders för återvinning;
   • siktersättning;
   • blandare och dispensrar;
   • flotationstvätt;
   • anslutande enheter (pneumatisk eller vakuumtransport).
   • kontrollmodul.

Stora tillverkare av ballast för polymerbearbetning

De mest efterfrågade tillverkarna av plaståtervinningsutrustning är följande företag:

Europeiska.

1. HGMA Wulf GmbH är en tysk tillverkare med ett utmärkt rykte, som tillverkar inte bara utrustning för primär och sekundär bearbetning av polymerer, utan även schakt- och anläggningsutrustning.
2. Global Tech är ett polskt företag som tillverkar snabba och pålitliga stationära och mobila krossar.
3. Herbold Meckesheim är en utmärkt tysk tillverkare av ballast för hela plastbearbetnings- och återvinningscykeln.

kinesiska.

1. China IS-MAC Machinery är Kinas största tillverkare av extruderingsutrustning för bearbetning av plastflaskor och annan plast.
2. LISHENG INDUSTRIAL är en tillverkare av tvättmaskiner, krossar, tryckmaskiner och annan utrustning.
3. Blue Ocean - tillverkar extruderingsmaskiner och formsprutningsanläggningar.

ryska.

1. GK Polymer System Group (Novosibirsk) - producerar allt som behövs för bearbetning av polymerer.
2. ENGEL Austria GmbH (Moskva) - tillverkar formsprutningsmaskiner för formsprutning av plast, bearbetningsenheter för gummi/silikon, etc.
3. StankoPet (Moskva) - producerar nästan hela sortimentet av utrustning för plastbearbetning.

Lönsamhet för polymerbearbetningsutrustning

En grov uppskattning för att färdigställa en liten polymerbearbetningsanläggning kommer att inkludera kostnaden för:

• köp av en utrustningslinje för bearbetning av plastflaskor - cirka 10 000 $;
• transport och installation av utrustning - upp till 15% av kostnaden för utrustning ($1 500);
• löner till anställda - cirka 7 000 $;
• hyra (+ reparation) av lokalen - $ 10 000;
• andra evenemang - $5 000.

Samtidigt kostar ett ton återvunnen plast cirka 750 dollar, medan inköp av råvaror kommer att kosta 100 dollar per ton.
Den angivna investeringsnivån beräknas för en minifabrik med inköp av utrustning för bearbetning av plastflaskor och liknande polymerprodukter med en kapacitet på 1 ton per dag, d.v.s. med en inkomst på 7 000 till 9 000 dollar i månaden. Med en sådan återbetalning kommer anläggningen att börja generera nettovinst under det andra året av sin verksamhet (om 15-20 månader).

Det bör förtydligas att återbetalningstiden, såväl som kostnaden för att öppna en anläggning, kan vara mindre om:

• preferenser kommer att tas emot från staten;
• anläggningen kommer att öppnas nära platsen där plasten sorteras för vidare bearbetning;
• Anläggningen kommer att få vederlagda investeringar från internationella fonder för skydd av naturen.

Mottagande av råvaror och marknadsföring av dessa

Beroende på produktionslinjen och ägarens önskemål kan plastbearbetningsanläggningen producera granulära eller pulveriserade polymerråvaror. Marknadsföringen av sådana produkter är som regel inte något svårt, eftersom de är i stor och konstant efterfrågan inom följande områden:

• produktion av ovävda material;
• produktion av byggmaterial;
• produktion av polymerprodukter för nationellt bruk;
• produktion av kemiska fibrer;
• som tillsats till primära råvaror (sänker kostnaden).

Fabriker med lämpliga produktionslinjer är brett representerade i alla regioner och är i stort behov av billiga råvaror.

Dessutom kan polymerbearbetningslinjen utökas med ytterligare utrustning och redan självständigt producera vissa typer av plastprodukter. Till exempel:

• packningsnät för grönsaker och frukter;
• soppåsar;
• paket;
• möbelbeslag;
• polymerplattor;
• olika rör, formar, delar för VVS eller avlopp;
• tillbehör eller tekniska detaljer för bilar;
• vätskeförvaringsbehållare;
• andra små polymerprodukter.

Termoplaster är plaster som, när de väl är gjutna, är återvinningsbara. De kan upprepade gånger mjukna när de värms upp och hårdna när de kyls utan att förlora sina egenskaper. Detta är anledningen till det enorma intresset för återvinning av termoplastavfall – både hushålls- och industri.

Sammansättningen av kommunalt fast avfall (MSW) i huvudstaden skiljer sig markant från genomsnittet för Ryssland. Cirka 110 000 ton kommunalt fast avfall genereras årligen i Moskva. Av dessa utgör polymerer 8-10%, och i kommersiellt avfall från stora företag når denna siffra 25%.

Separat bör plastflaskor särskiljas i strukturen för MSW. Omkring 50 000 ton av dem slängs varje år bara i Moskva. Enligt resultaten från den internationella vetenskapliga och praktiska konferensen "Packaging and the Environment" är 30 % av allt polymeravfall flaskor gjorda av polyeten och polyvinylklorid. Men för närvarande, enligt State Unitary Enterprise "Promothody", bearbetas inte mer än 9 tusen ton polymeravfall isolerat från fast avfall årligen i Moskva och regionen. Och hälften av dem - på Moskva-regionens territorium. Vilka är orsakerna till så obetydlig återvinning av termoplastavfall?

Organisation av samlingen

Hittills finns det flera kanaler för insamling av plastavfall.

Den första och viktigaste är insamling och bortskaffande av avfall från stora köpcentra. Denna råvara är övervägande använda förpackningar och anses vara den mest "rena" och bäst lämpad för vidare användning.

Det andra sättet är selektiv sophämtning. I sydvästra Moskva genomför stadsförvaltningen tillsammans med State Unitary Enterprise Promothody ett sådant experiment. Särskilda tyska eurocontainrar har installerats på gårdarna till flera bostadshus. Lock för behållare med hål: runda - för PET-flaskor, en stor skåra - för papper. Containers är låsta och ständigt övervakade. På två år samlades 12 ton plastflaskor in. Idag omfattar projektet endast 19 bostadshus. Enligt experter, när man täcker ett territorium med en befolkning på mer än 1 miljon invånare, blir fördelarna med ett sådant system uppenbara.

Det tredje alternativet är sortering av fast avfall vid specialiserade företag (Kotlyakovo pilotavfallssorteringscenter, det privata företaget MSK-1 och andra avfallssorteringskomplex). Det är fortfarande ganska svårt att exakt bestämma volymen sorterat avfall, men andelen av denna källa av sekundära råvaror är redan märkbar. Vissa kommersiella organisationer, under kontroll av kommunala myndigheter, organiserar sina egna insamlingsställen för sekundära råvaror (inklusive polymeravfall) från befolkningen. Där sker vanligtvis primärsortering och pressning. Det finns dock väldigt få sådana platser i staden.

En betydande del av det återvunna materialet som går till bearbetning samlas olagligt in på deponier. Detta görs av privata företag, och ibland av förvaltningen av deponierna själva. Det insamlade och sorterade materialet säljs till återförsäljare eller direkt till tillverkare.

Vid bearbetning av termoplaster är likformigheten hos de använda polymererna, graden av kontaminering, färg och typ (film, flaskor, skrot), formen på det tillförda avfallet (komprimering, förpackning etc.) mycket viktiga. Beroende på dessa och ett antal andra parametrar kan en viss sats lämplighet för vidare bearbetning (och därmed dess marknadsvärde) fluktuera markant. Avfallspapper kostar mest.

Sortering, krossning och pressning kan utföras av många mellanhänder, avfallssorteringskomplex, processorer själva, strukturer för State Unitary Enterprise "Promotkhody".

I de flesta fall används manuell sortering, eftersom lämplig utrustning är dyr och inte alltid effektiv.

Polymeråtervinning

Det insamlade och sorterade avfallet kan återvinnas till sekundärt granulat eller omedelbart gå till produktion av nya produkter (shoppingkassar och påsar, engångsservis, videokassettfodral, lantmöbler, polymerrör, trä-polymerskivor, etc.).

Behandlingen av polymert hushållsavfall i industriell skala i Moskva utförs endast av OAO NII PM (produktion av produkter för den kommunala ekonomins behov som en del av programmet för separat avfallsinsamling i den sydvästra autonoma regionen och efter beställning av huvudstadens borgmästarkontor). State Unitary Enterprise "Promotkhody" utför krossning, tvättning och torkning, sedan transporteras flingorna till ett pris av $ 400 per ton för vidare bearbetning till PM:s forskningsinstitut.

Andra förädlare av sekundära råvaror är antingen för små (kapacitet upp till 20 ton per månad), eller under täckmantel av bearbetning är de engagerade i krossning och vidareförsäljning, i bästa fall lägger de till krossade råvaror till sina produkter. Nästan ingen är engagerad i storskalig produktion av sekundärt granulat och agglomerat i Moskva.

Enligt andra källor (N.M. Chalaya, NPO Plastic) är många små företag engagerade i bearbetning av polymerer som finns i Moskvas avfall, för vilka denna verksamhet inte är den huvudsakliga. De försöker att inte marknadsföra det, eftersom det allmänt anses att användningen av återvunnet material i produktionen av produkter försämrar dess kvalitet.

Ett typiskt företag för denna marknad är produktionskooperativet Vtorpolimer, som arbetar direkt med stadens deponi. Hemlösa som bor på soptippen samlar in allt plast där: flaskor, leksaker, trasiga hinkar, film etc. Mot en avgift överlämnas "varorna" till mellanhänder och de levererar till Vtorpolymer. Här tvättas saker som tjänat sin tid och skickas till återvinning. De sorteras efter färg, krossas och läggs till plast, som används för att tillverka installationsrör (de används i byggandet av nya hus för att isolera elektriska ledningar). Inköpspriset för smutsigt plastskrot är 1 tusen rubel. per ton, ren - 1,5 tusen. Mindre partier accepteras till ett pris av 1 och 1,5 rubel. per kg respektive.

Sortering av polymeravfall sker manuellt. Det huvudsakliga urvalskriteriet är produktens utseende eller motsvarande märkning. Utan märkning kan förpackningar gjorda av polystyren, polyvinylklorid eller polypropen inte visuellt urskiljas. Flaskor anses oftast vara PET, film - polyeten (den specifika typen av PE bestäms vanligtvis inte), även om det mycket väl kan vara PP eller PVC. Linoleum - främst PVC, expanderad polystyren (polystyren) är lätt att identifiera visuellt, nylonfibrer och tekniska produkter (spolar, bussningar) är vanligtvis gjorda av polyamid. Sannolikheten för sammanträffanden med denna sortering är cirka 80 %.

En analys av verksamheten hos företag som verkar på den sekundära materialmarknaden gör att vi kan dra följande slutsatser:

1) Priserna på sekundära material på marknaden bestäms av graden av deras förberedelse för bearbetning. Om vi ​​tar kostnaden för jungfruligt lågdensitetspolyetengranulat som 100%, är priset på ren strimlad polyetenfilm förberedd för bearbetning från 8 till 13% av kostnaden för jungfrulig polymer. Priset på polyetenagglomerat är från 20 till 30% av kostnaden för den primära polymeren;

2) priset på de flesta granulära sekundära polymerer, i genomsnitt efter sammansättning, varierar från 45 till 70 % av priset på primära polymerer;

3) Priset på sekundära polymerer beror starkt på deras färg, det vill säga på kvaliteten på den preliminära sorteringen av polymeravfall efter färg. Skillnaden i priset på återvunna polymerer av rena och blandade färger kan nå 10-20%;

4) Priserna för produkter erhållna från primära och sekundära polymerer är som regel nästan desamma, vilket gör användningen av sekundära polymerer i produktionen extremt lönsam.

I genomsnitt varierar priset på polymeravfall isolerat från MSW, beroende på graden av beredning, sats och typ, från 1 till 8 rubel / kg. Inköpspriser från processorer, beroende på batch och nivån av kontaminering, visas i tabell 1.

Priset på rent maskinavfall är vanligtvis lika med priset på industri- och handelsavfall.

Marknadspriset för inköp av polymeravfall från MSW av en förädlare består av priset för inköp av en mellanhand från befolkningen (cirka 25% av kostnaden), avgiften för bildande av stora mängder avfall, sortering, pressning och jämn tvättning för de dyraste (rena) råvarorna.

Priserna för produkter som agglomerat och granulat är i genomsnitt 12-24 rubel/kg (polyamid är dyrare än de andra - 35-50 rubel/kg, PET - från 20 rubel/kg). Vidareförädling ökar mervärdet beroende på produkttyp med 30-200 %.

Attraktionskraft för investeringar

Enligt de flesta experter är det lönsamt att investera i bearbetning av polymeravfall, men bara när man förlitar sig på statligt stöd och en rättslig ram inriktad på processorer av sekundära råvaror.

Idag består Moskva-marknaden av 20-30 små företag som är involverade i bearbetning av polymeravfall, främst av industriellt ursprung. Marknaden som helhet kännetecknas av informella relationer mellan processorer och leverantörer, en stor andel företag för vilka denna verksamhet är en sidoaffär, samt låga bearbetningsvolymer (12-17 tusen ton per år). Det kan antas att om det finns en stabil efterfrågan från förädlare på sådant avfall kommer volymen erbjudanden att växa.

Det bör noteras att mängden polymeravfall som faktiskt återvinns idag är en mycket liten del av stadsavfall. Och detta trots att efterfrågan på polymerer och produkter från dem ständigt ökar, och problemet med avfallshantering oroar stadens myndigheter alltmer.

Den begränsande faktorn vid byggandet av nya bearbetningsanläggningar är underutvecklingen av avfallsinsamlingssystemet och bristen på seriösa leverantörer. Sammanträffandet av intressen hos privata företag och staten på detta område bör oundvikligen leda till att lagar antas som tillgodoser återvinningsföretagens intressen.

Nutid och framtid

1. Den årliga volymen av PET-bearbetning i huvudstaden är 4-5 tusen ton per år. Moskvamyndigheternas planer inkluderar att senast 2003 organisera ett system för selektiv insamling av PET-behållare och att skapa två produktionskomplex för dess bearbetning med en kapacitet på 3 000 ton per år. För närvarande slutförs bygget av två privata PET-bearbetningsanläggningar med en total kapacitet på 6 000 ton årligen.

Under de kommande månaderna bör Moskva-regeringen anta bestämmelser som reglerar verksamheten hos polymerbearbetare (deras exakta innehåll är ännu inte känt). De befintliga och under uppförande anläggningarna är tillräckliga för att möta marknadens behov. Möjligheten till statligt stöd för projekten för det statliga enhetsföretaget "Promotkhody" och företaget "Inteko" (potentiell bearbetningskapacitet - 7-8 tusen ton per år) övervägs.

2. Volymen av PP-bearbetning i Moskva är 4-5 tusen ton per år, även om cirka 50-60 tusen ton slängs årligen i staden - främst film och storsäckar. Efter bearbetning tillsätts PP i form av granulat till de primära råvarorna eller används helt för tillverkning av plastredskap, shoppingkassar etc.).

Bristen på storskaliga återvinningsprojekt för denna polymer (som är fallet med PET) öppnar upp för stora investeringsmöjligheter. Det mest lönsamma i detta skede är bearbetningen av återvinningsbart material till granulat, eftersom konkurrensen är mycket hårdare inom konsumtionsvaruproduktion.

3. Volymen av PE-bearbetning är också 4-5 tusen ton per år. Den huvudsakliga typen av råmaterial är film, inklusive jordbruksfilm. Totalt slängs cirka 60-70 tusen ton polyetenavfall i staden varje år. I regel hanterar företag som är involverade i bearbetningen av PE också PP. Ett av de stora företagen som cirka 2,5 tusen ton per år passerar är Plastpoliten.

PE är mycket resistent mot föroreningar. Det befintliga förbudet mot användning av återvunna polymerråvaror vid tillverkning av livsmedelsförpackningar begränsar dock möjligheten till marknadsföring.

Det mest rationella för idag verkar alltså vara konstruktionen av ett industrikomplex för bearbetning av polyeten-, polypropen- och PET-avfall till granulat.

Denna produktion måste innehålla:

a) sortering (kräver särskild utbildning av personal för att minska andelen av en annan typ av polymer, vilket är mycket viktigt för produktkvaliteten);

b) tvättning (de största potentiella volymerna av råvaror sorteras vanligtvis inte och tvättas inte);

c) torkning, krossning, agglomerering.

Det är ekonomiskt mest lönsamt att placera detta komplex i närheten av Moskva-regionen, eftersom priserna på el, vatten, hyra av mark och industriutrymme är betydligt lägre där än i huvudstaden (se tabell 2).

Statens stöd är nödvändigt för en effektiv drift av sådan produktion. Kanske är det vettigt att delvis revidera de befintliga sanitära standarderna för bearbetning av fast avfall, samt att tvinga tillverkare av polymerprodukter att göra avdrag för bearbetning av polymeravfall. Dessutom bör omfattande åtgärder vidtas på nivån av Moskva-regeringen och individuella bostäder och kommunala tjänster som syftar till att utveckla ett system för selektiv insamling och skapa ett nätverk av återvinningspunkter.

Statens ökade intresse för avfallshantering återspeglas redan i budgeten: från 2002 till 2010. det är planerat att spendera 519,2 miljoner rubel för dessa ändamål. från den federala budgeten. Budgetarna för förbundets ämnen förväntas fördelas fram till 2010. 11,4 miljarder rubel för genomförandet av uttagsprogrammet.

2001 spenderade Moskva 3,1 miljarder rubel på miljöskydd. Hittills är kostnaden för redan genomförda projekt för bearbetning av hushållsavfall 115,5 miljoner rubel.

Andrey Goliney,

Användningen av sekundära råvaror som en ny resursbas är ett av de mest dynamiskt utvecklande områdena för bearbetning av polymermaterial i världen. För Ryssland är det nytt. Intresset för att få billiga resurser, som är sekundära polymerer, är dock mycket påtagligt, så världserfarenhet av deras återvinning borde vara efterfrågad.

I länder där miljöskydd är av stor betydelse ökar volymen av återvinning av återvunna polymerer ständigt. Lagstiftningen ålägger juridiska personer och individer att slänga plastavfall (flexibla förpackningar, flaskor, muggar etc.) i speciella behållare för efterföljande kassering. Idag är agendan inte bara uppgiften att återvinna polymeravfall, utan också återställandet av resursbasen. Möjligheten att använda polymeravfall för reproduktion begränsas dock av deras instabila och sämre mekaniska egenskaper jämfört med de ursprungliga polymererna. Slutprodukterna med deras användning uppfyller ofta inte estetiska kriterier. För vissa typer av produkter är användningen av sekundära råvaror i allmänhet förbjuden enligt gällande sanitära eller certifieringsstandarder. Till exempel har vissa länder förbjudit användningen av vissa återvunna polymerer i livsmedelsförpackningar.

Processen att erhålla färdiga produkter från återvunnen plast är förknippad med ett antal svårigheter. Återanvändningen av återvunnet material kräver en speciell omkonfigurering av processparametrarna på grund av att det återvunna materialet ändrar sin viskositet och även kan innehålla icke-polymerinneslutningar. I vissa fall ställs särskilda mekaniska krav på den färdiga produkten, som helt enkelt inte kan uppfyllas när man använder återvunna polymerer. Därför, för användning av återvunna polymerer, är det nödvändigt att uppnå en balans mellan de önskade egenskaperna hos slutprodukten och de genomsnittliga egenskaperna hos det återvunna materialet. Grunden för en sådan utveckling bör vara idén om att skapa nya produkter från återvunnen plast, samt delvis ersättning av primära material med sekundära i traditionella produkter. På senare tid har processen att ersätta primära polymerer i produktionen intensifierats så mycket att mer än 1 400 produkter från återvunnen plast produceras bara i USA, som tidigare endast tillverkades med primära råvaror.

Således kan återvunna plastprodukter användas för att producera produkter som tidigare tillverkades av jungfruliga material. Det är till exempel möjligt att tillverka plastflaskor av avfall, det vill säga återvinning i ett slutet kretslopp. Sekundära polymerer är också lämpliga för tillverkning av föremål vars egenskaper kan vara sämre än för analoger gjorda med primära råvaror. Den senare lösningen kallas "kaskad" avfallshantering. Den används framgångsrikt, till exempel av FIAT auto, som återvinner stötfångarna på uttjänta bilar till rör och golvmattor för nya bilar.

Vi kommer att överväga problemen och utsikterna för återanvändning av plast med exemplet polyetentereftalat (PET), polyeten, polypropen och polystyren.

KLAPPA

PET har ganska stabila mekaniska egenskaper. Därför är sekundärt material baserat på det ganska lätt att bearbeta. Den huvudsakliga råvaran för återvinning är sådana vanliga plastflaskor från drycker. Det är också viktigt att återvunnen PET homogeniseras lättare än annan återvunnen plast. I utvecklade länder är insamlingen av PET-avfall tillräckligt etablerad, liksom tekniken för deras bearbetning. Den globala återvinningsvolymen av återvunnen PET når 1 miljon ton årligen.

Processen för återvinning av PET-avfall kräver inte plastisering. De sorteras från andra typer av polymerbehållare (baserade på PVC eller PE), krossas sedan, tvättas och rengörs från etiketter, klister, rester av förpackade föreningar och andra föroreningar, och sedan agglomereras eller granuleras. Återvunna PET-polymerer har samma bearbetningsproblem som jungfruliga PET-substrat: en låg tröskel för icke-newtonskt beteende (när skjuvhastigheten påverkar förändringen i polymerens viskositet), värmekänslighet och, slutligen, behovet av att torka. Dessutom, i processen för torkning och bearbetning, genomgår det återvunna materialet en viss förlust av viskositet, vilket inte bara orsakas av temperatur- och deformationseffekter under plastiseringen av polymeren, utan också av närvaron av föroreningar (fukt, lim, färgämnen, etc.). Dessa faktorer leder till en minskning av polymerens molekylvikt. Tabell 1 visar värdena för hållfasthet (σ) och relativ töjning (ε) vid brott för filmprover från ny PET och prover av återvunnen PET-strängsprutning med förtorkning och utan torkning. Otillräcklig torkning av det återvunna substratet kan avsevärt försämra det återvunna materialets egenskaper.

bord 1

Området för deras vidare användning av återvinningsbart PET-avfall bestäms av deras molekylvikt. Molekylvikten för PET beräknas från dess gränsviskositet. Tabell 2 visar intervallet för dess värden för olika PET-applikationer.

Tabell 2. Inneviskositet för PET beroende på applikation

Uppenbarligen kräver de sekundära polymerer som ligger bakom olika typer av produkter och som följaktligen har olika molekylvikter (inneboende viskositet), helt andra återvinningstekniker. Återvunnen PET kan inte alltid fungera som grund för reproduktion av originalprodukter.

Ett annat problem med bearbetning av PET-avfall är relaterat till eventuell förekomst av PVC i dem. Även vid noggrann sortering av PET-flaskor finns det en chans att PVC- och PE-föroreningar kommer in i det återvunna materialets sammansättning. Vid bearbetningstemperaturen för PET sönderdelas PVC och frigör saltsyra, vilket orsakar en intensiv nedbrytning av polymeren. Därför är det nödvändigt att minimera förekomsten av PVC i sammansättningen av PET-avfall. Tillåtet PVC-innehåll överstiger inte 50 ppm.

Oftast återanvänds PET-avfall för tillverkning av plastflaskor, filmer och fibrer. De reologiska och mekaniska egenskaperna hos återvunnen PET gör den lämplig för tillverkning av tvättmedelsbehållare, vilket gör den till ett bra alternativ till PVC och HDPE. Återvunnen PET används också ofta som ett mellanlager vid framställning av trelagers amorf film och formblåsning av trelagers laminerade flaskor med yttre lager av ny polymer. Användningen av samextrudering av blandningar av återvunnen och ny PET kan förbättra den återvunna polymerens reologiska egenskaper, vilket gör den mer lämplig för blåsning.

Ett lika viktigt användningsområde för återvunnen PET är tillverkning av fibrer. Fiberspinningsprocessen kräver att den mjukgörbara sekundära polymeren har samma reologiska egenskaper (flödesgradient och icke-isotermisk sträckning) som den nya polymeren. Som regel har PET-fiber bildad från en sekundär bas mekaniska egenskaper som uppfyller villkoren för produktion av ett brett utbud av produkter.

Återvunnen fiber bearbetas till textilier eller vävda baser för tillverkning av kläder och mattor. Dessa applikationer kan använda upp till 100 % återvunnen polymer. Oftast används PET-fiber som syntetisk isolering för vinterkläder eller som en färdig plyschstruktur för att sy kläder.

PET-fiber har ett antal fördelar jämfört med andra syntetfibrer. Till exempel bleknar inte PET-fibermattor och kräver inte den speciella kemiska behandling som krävs för nylonfibermattor. PET-fibrer och färgas lättare än nylon. PET-fiberbanor gjorda med smältblåst teknik används för produktion av ljudisolerande material, geotextilier, filtrerande och absorberande element, syntetisk vinterskydd. Slutligen används en liten mängd återvunnen PET för tillverkning av fordonskomponenter, elektriska produkter och olika beslag genom formsprutning.

Polyeten

Lågdensitetspolyeten (LDPE) och linjär polyeten (LLDPE) används för att tillverka filmer för hushållsförpackningar (inklusive plastpåsar, påsar och säckar) och industriförpackningar (till exempel påsar för jordbruksgödsel), som är råmaterial för vidare återvinning . I det första fallet är återvinningen ganska enkel, eftersom kvaliteten på det sekundära materialet ligger mycket nära kvaliteten på den primära polymeren på grund av produktens korta livscykel. Polymeren utsätts för yttre faktorer under en kort tid och genomgår endast en liten nedbrytning av strukturen. I större utsträckning lider materialets struktur i processen för dess regenerering genom plasticering. En annan källa till otillfredsställande egenskaper hos återvunnet material kan vara användningen av avfall med olika molekylära strukturer (till exempel både LDPE och LLDPE), vilket oundvikligen leder till en minskning av de mekaniska egenskaperna hos det resulterande materialet.

Vid återanvändning av industriförpackningar är situationen något mer komplicerad. Industrifilm har som regel en längre livscykel än hushållsfilm. Exponering för solljus, temperaturfluktuationer etc. har också en skadlig effekt på polymerstrukturen. Dessutom kan använda industriella polyetenfilmer innehålla betydande föroreningar i form av damm och fina komponenter, som är nästan omöjliga att ta bort även med den mest noggranna tvätten. Naturligtvis påverkar detta negativt egenskaperna hos sekundära material.

Användningen av all återvunnen plast beräknas utifrån deras genomsnittliga egenskaper. När det gäller LDPE och LLDPE kan man med varierande grad av säkerhet konstatera att polymerråvarorna i dessa typer av återvunna filmer kan bearbetas under samma förhållanden (och med ungefär samma slutegenskaper) som jungfrulig plast. Exempel på LDPE-återvinning inkluderar återtillverkning av film för hushålls- och kommersiella förpackningar, påsar för icke-bulkavfall och trädgårdskompostfilm. Egenskaperna för materialet i den färdiga produkten ligger mycket nära egenskaperna hos den primära polymerbasen, men antalet "produkt till produkt"-återvinningscykler är begränsat på grund av försämringen av polymeregenskaperna under den repetitiva smältprocessen av materialet . I den sista cykeln är den återvinningsbara filmen endast lämplig för produktion av trädgårdskompostfilm, som kräver ganska blygsamma mekaniska egenskaper (ofta tillsätts vanlig sot).

Stretchfilmer har polymertillsatser som fungerar som föroreningar, vilket kräver en betydande tillsats av primära råmaterial: återvunnen sträckfilm blandas i en låg andel (15-25%) med ny polymer. Under återvinningen av agroindustriella filmer uppstår ett antal svårigheter, orsakade inte bara av försämringen av polymerbasens mekaniska egenskaper och främmande inneslutningar, utan också av fotooxidativa processer som minskar materialets optiska egenskaper. Den resulterande filmen får igen en gul nyans.

För närvarande anses den mest lovande riktningen för återvinning av avfall från LDPE och LLDPE (och från alla andra polymerer) vara skapandet av mellanmaterial för att ersätta traditionella trämaterial. Den största fördelen med återvunna polymermaterial jämfört med trä är dess biologiska stabilitet: polymerer förstörs inte av mikroorganismer och kan vara i vatten under lång tid utan att äventyra strukturen. För att förbättra de mekaniska egenskaperna införs olika inerta tillsatser i polymersammansättningen, till exempel pulverformade träspån eller fibrer. Marknaden för sådana produkter är enorm. US Plastic Lumber Corp. uppskattar den till 10 miljarder dollar.

Högdensitetspolyeten används för att tillverka till exempel kapslar för flytande produkter. Processen för bearbetning av HDPE-avfall kräver särskild behandling av sekundära produkter (till exempel behållare för bränslen och smörjmedel). Dessutom finns det ofta problem förknippade med förstörelsen av HDPE under plasticeringsprocessen på grund av de stora mekaniska krafterna som följer med processen. Omfattningen av återvunnen HDPE är mycket bred och kännetecknas av en mängd olika tekniska processer. Det används ofta för tillverkning av film, behållare av olika storlekar, bevattningsrör, olika halvfabrikat etc. Återvunnen HDPE har fått störst användning vid tillverkning av behållare (kapslar) genom formblåsning. De reologiska egenskaperna hos återvunna polymerer med hög densitet tillåter inte blåsning av stora behållare, så volymen av sådana behållare är begränsad. Ett typiskt användningsområde för kapslar baserade på HDPE-avfall är förpackning av bränslen och smörjmedel och rengöringsmedel.

Burkar kan tillverkas antingen helt på basis av polymeravfall, eller med extrudering med primärgranulat. I det senare fallet bildar det andra polymerskiktet en kärna mellan de två primära polymerskikten. På detta sätt erhållna kapslar används för att fylla tvättmedel av ett antal företag (Procter & Gamble, Unilever, etc.).

Ett annat exempel på massproduktion från återvunnen HDPE är bevattningsrör. Som regel är de gjorda av en blandning av sekundära och primära polymerer i olika förhållanden. Med tanke på att bevattningsrör inte är konstruerade för att användas under tryck, är de mekaniska egenskaperna hos återvunnen HDPE väl lämpade för deras produktion. Den höga viskositeten hos återvunnen HDPE från kapsel och film kan ofta kompenseras av den låga viskositeten hos den nya polymeren, varigenom slaghållfastheten kan förbättras. Tillverkningen av rör med stor diameter av återvunnen HDPE är heller inga problem: bevattnings- och dräneringsrör är upp till 630 mm i diameter.

Vid användning av formsprutningsteknik är andelen återvunnen plast lägre. Denna teknik tillämpas på beklädnadspaneler, kommunala soptunnor etc. Beklädnadspanelmarknaden är mycket attraktiv på grund av sin stora kapacitet. Det uppskattas att den amerikanska marknaden ensam förbrukar 2 miljarder enheter av mantlade paneler och brädor, som fortfarande är traditionellt virke.

När det gäller produktion av film med förbättrad slaghållfasthet och hög rivhållfasthet, kan i detta fall återvunnen HDPE endast användas med LDPE- och LLDPE-tillsatser.

Polypropen

Den huvudsakliga källan till återvunnen polypropen är plastlådor, batteriväskor, stötfångare och andra bildelar av plast. I mindre utsträckning återvinns förpackningsprodukter gjorda av detta material. Kvaliteten på den sekundära PP beror på de förhållanden under vilka produkten befann sig under drift. Ju mindre det har lidit av yttre påverkan, desto närmare egenskaperna hos det sekundära materialet ligger det primära egenskaperna. Driftförhållandena är dock sällan så gynnsamma. Endast i sällsynta fall kan bilkomponenter av plast återvinnas i en sluten slinga: till exempel använder Renaults Megane återvunna PP-stötfångare för att tillverka nya. Som regel används återvunnen PP för tillverkning av andra bildelar som har mindre stränga krav - ventilationsrör, tätningar, golvmattor, etc. Detta exempel passar in i det klassiska kaskadåtervinningsschemat.

Återvunnen PP används också i olika blandningar med ny PP eller andra polyolefiner vid formsprutning (lådor, lådor) eller extrudering (olika profiler och halvfabrikat).

Polystyren

Möjligheterna att återvinna polystyrenavfall är mycket mer blygsamma. Detta beror på mindre spridning jämfört med andra plaster och, viktigast av allt, en mindre prisskillnad mellan råmaterial och återvunnet material. Dessutom genomgår polystyrenprodukter ofta betydande volymetrisk sträckning under produktionen, vilket komplicerar återvinningen och påverkar den totala kostnaden för bortskaffande. En mycket liten andel av post-consumer polystyrener återvinns till råvaror. Exempel på återvunnen polystyren är isoleringspaneler, förpackningsmaterial, rörisolering och andra produkter som optimalt kan utnyttja återvunnen polystyrens goda värmeisolering, ljuddämpning och slagtålighet. I vissa fall komprimeras strukturen hos den återvunna polystyrenen genom användning av speciella övergångsteknologier, och det sålunda erhållna materialet används i kristallin polystyrenapplikationer. Den mest intressanta tillämpningen av detta material är produktionen av profiler som tidigare endast tillverkats av trä (fönsterramar, golv, etc.). I det här fallet är egenskaperna hos återvunnen polystyren inte på något sätt sämre än träets egenskaper, och när det gäller livscykelns varaktighet under naturliga förhållanden överträffar de till och med den.

Plastblandningar

Avyttring av produkter som består av en kombination av olika polymerer är både tidskrävande och lovande. Å ena sidan, när man skapar sekundära material med acceptabla mekaniska egenskaper från plastblandningar, finns det inget behov av primär (på kommunal nivå) och sekundär (på nivån för återvinningsproduktion) sortering av hushålls- och industriavfall, vilket borde påverka positivt. kostnaden för bearbetningen. Å andra sidan är egenskaperna hos de resulterande materialen inte särskilt bra, eftersom polymererna som utgör deras bas (främst PE, PP, PET, PS och PVC) är inkompatibla med varandra och bildar ett flerkomponentsystem med låg interaktion mellan ytor. . Dessutom leder närvaron av föroreningar - partiklar av papper, metall, färgämnen - till en ytterligare försämring av de fysiska och mekaniska egenskaperna.

I nästan alla fall är egenskaperna hos blandningen mycket sämre än egenskaperna för varje komponent separat. För att uppnå synlig framgång vid bortskaffande av flerkomponentsavfall är det nödvändigt att utföra bearbetning med kortast möjliga cykel. Uppgiften är å ena sidan att undvika onödiga materialkostnader, å andra sidan att minska bearbetningstiden och förhindra att polymererna som utgör materialet börjar brytas ner. Av denna anledning är det nödvändigt att hålla driftstemperaturen låg, även om vissa komponenter (t.ex. PET) förblir i fast tillstånd och beter sig som inerta fyllmedel. Det är också nödvändigt att välja applikationer som inte kräver höga mekaniska egenskaper och inte har betydande dimensioner. Detta är det enda sättet att undvika den allvarliga inverkan av kostnaden för bearbetning på den slutliga kostnaden för produkten, samt att jämna ut de låga mekaniska egenskaperna hos flerkomponentpolymeren med de små dimensionerna hos de produkter som bildas av den.

Utrustning

Olika typer av utrustning för bearbetning av polymeravfall produceras i alla utvecklade industriländer. Det finns tillverkare av vissa typer av utrustning för "återvinning" i CIS - till exempel JSC "Kuzpolimermash" (Ryssland), Baranovichi Machine Tool Plant (Vitryssland).

Men sådana välkända europeiska företag som Erema GmbH, Artoc Maschinenbau GesmbH, NGR GmbH, General Plastics GmbH (Österrike), Gamma Meccanica, Tria S.p.A. har ingen motsvarighet i komplexa lösningar. (Italien), Erlenbach GmbH, Sikoplast Maschinenbau, Heinrich Koch GmbH (Tyskland), ORVAK (Sverige). Idag går dessa företag aktivt in på den ryska marknaden.

Utbildningsministeriet i Republiken Vitryssland

läroanstalt

"Grodno State University uppkallad efter Yanka Kupala"

Fakulteten för konstruktion och transport

Testa

inom disciplinen "Materialteknik"

Bearbetning av polymerer och polymera material

En polymer är ett organiskt ämne vars långa molekyler är byggda av samma upprepade upprepade enheter - monomerer.

Ris. 1. Schema över polymermakromolekylens struktur:

a) - kedjeliknande molekyler; b) - laterala anslutningar

Med förmågan att under vissa förhållanden sekventiellt ansluta med varandra, bildar monomererna långa kedjor (Fig. 1) med linjära, grenade och nätverksbindningsstrukturer, vilket resulterar i polymera makromolekyler.

Efter ursprung delas polymerer in i tre grupper:

Naturliga bildas som ett resultat av den vitala aktiviteten hos växter och djur och finns i trä, ull och läder. Dessa är protein, cellulosa, stärkelse, schellack, lignin, latex. Normalt utsätts naturliga polymerer för isolering, rening, modifiering, där strukturen hos huvudkedjorna förblir oförändrad. Produkten av sådan bearbetning är konstgjorda polymerer. Exempel är naturgummi, tillverkat av latex, celluloid, som är nitrocellulosa mjukat med kamfer för att öka elasticiteten.

Naturliga och konstgjorda polymerer har spelat en viktig roll i modern teknik, och på vissa områden är de fortfarande oumbärliga än i dag, till exempel inom massa- och pappersindustrin. En kraftig ökning av produktionen och konsumtionen av organiska material inträffade dock på grund av syntetiska polymerer - material som erhålls genom syntes från ämnen med låg molekylvikt och som inte har några analoger i naturen. Syntetiska polymerer erhålls vid bearbetning av kol, natur- och industrigas, olja och andra råvaror. Enligt den kemiska strukturen delas polymerer in i linjära, grenade, nätverk och rumsliga.

Beroende på förändringar i egenskaper under uppvärmning delas polymerer in i två huvudgrupper: termoplast och värmehärdande. Den första av dem bildas på basis av novolackhartser, och den andra - på basis av resolhartser.

1. Termoplastiska polymerer (termoplaster) mjuknar när de värms upp och förvandlas först till ett mycket elastiskt och sedan till ett viskös-flytande tillstånd; när de svalnat stelnar de. Denna process är reversibel, det vill säga den kan upprepas många gånger. Termoplaster inkluderar polymerer med en linjär och grenad bindningsstruktur; deras monomerer är kopplade till varandra i endast en riktning. Vid återupphettning förstörs inte sådana kemiska bindningar; monomermolekyler får flexibilitet och rörlighet. Produkter tillverkas av termoplast genom pressning, formsprutning, kontinuerlig extrudering (extrudering) och andra metoder. De vanligaste termoplasterna är polymerisationsmaterial (polyeten, polypropen, polyvinylklorid, polystyren, fluorplaster och andra) och polykondensation (polyamid, polyuretan, anilino-formaldehyd, fenol-formaldehydharts, etc.), som produceras i form av pulver, smulor , plåtar, stavar, rör etc.

2. Termohärdande polymerer (härdplaster) när de värms upp, mjukna först om de var fasta och förvandlas sedan till ett fast tillstånd. Denna process är irreversibel, dvs när de återupphettas mjuknar inte sådana polymerer. Termoplaster inkluderar polymerer med ett nätverk eller tvärbunden bindningsstruktur. Sådana polymerer bildar två- eller tredimensionella bindningar i jättelika makromolekyler; deras monomerer eller linjära molekyler är styvt kopplade till varandra och kan inte röra sig inbördes. De vanligaste termoplasterna är polykondensationsmaterial - fenolplaster erhållna på basis av fenol-formaldehyd, polyester, epoxi och ureaharts. Delar och produkter tillverkade av termoplast erhålls genom varmpressning, formsprutning och bearbetning.

För närvarande tillverkas plastprodukter med en mängd olika metoder. Samtidigt bestäms valet av en metod för att tillverka produkter av typen av polymer, dess initiala tillstånd samt produktens konfiguration och dimensioner.

Huvuduppgiften vid bearbetning av polymermaterial är att bromsa negativa processer och skapa den nödvändiga strukturen av materialet. De enklaste metoderna för att uppnå detta mål är reglering av materialets temperatur, tryck, uppvärmnings- och kylhastigheter. Dessutom används stabilisatorer som ökar materialets motståndskraft mot åldring, mjukgörare som minskar materialets viskositet och ökar flexibiliteten hos molekylkedjor samt olika fyllmedel.

Innan jag går vidare till en diskussion om olika metoder för att bearbeta polymerer, låt mig påminna dig om att polymermaterial kan vara termoplastiska eller härdplast (termohärdande). När termoplastiska material har formgjutits under värme och tryck måste de kylas under polymerens mjukningstemperatur innan de släpps ur formen, annars kommer de att förlora sin form. När det gäller värmehärdande material är detta inte nödvändigt, eftersom produkten efter en enda kombinerad exponering för temperatur och tryck behåller sin förvärvade form även när den frigörs från formen vid hög temperatur.

När de bearbetas till produkter utsätts termoplaster för värme, mekaniskt tryck, atmosfäriskt syre och ljus. Ju högre temperatur, desto mer plastigt är materialet och desto lättare är det att bearbeta. Men under inverkan av höga temperaturer och faktorerna som nämnts ovan bryts kemiska bindningar i polymerer, oxidation, bildandet av nya oönskade strukturer, rörelsen av enskilda sektioner av makromolekyler och makromolekyler i förhållande till varandra, orienteringen av makromolekyler i olika riktningar , och hållfastheten hos materialet i orienteringsriktningen ökar och i tvärriktningen minskar. När man skaffar filmer och tunnväggiga produkter spelar detta fenomen en positiv roll, i alla andra fall orsakar det strukturell inhomogenitet och orsakar kvarvarande spänningar.

Det speciella med bearbetningen av härdplast till produkter är kombinationen av formningsprocesser med härdning, det vill säga med kemiska reaktioner för bildandet av en tvärbunden struktur av makromolekyler. Ofullständig härdning försämrar materialegenskaperna. Att uppnå den erforderliga fullständigheten av härdning även i närvaro av katalysatorer och vid förhöjda temperaturer kräver en betydande tid, vilket ökar komplexiteten i tillverkningen av delen. Den slutliga härdningen av materialet kan ske utanför formningsverktyget, eftersom produkten får en stabil form innan denna process är avslutad.

Vid bearbetning av kompositmaterial är bindemedlets vidhäftning (vidhäftning) med fyllmedlet av stor betydelse. Vidhäftningsvärdet kan ökas genom att rengöra ytan på fyllmedlet och göra det reaktivt. Vid dålig vidhäftning av bindemedlet till fyllmedlet uppstår mikroporer i materialet, vilket avsevärt minskar materialets hållfasthet.

Skillnaden i produktens tvärsnitt i kylningshastigheter, i graden av kristallisation, fullständigheten av relaxationsprocesserna för termoplaster och graden av härdning för termoplaster leder också till strukturell heterogenitet och uppkomsten av ytterligare restspänningar i produkter. För att minska kvarvarande spänningar används värmebehandling av produkter, strukturbildning under bearbetning och andra tekniska metoder.

Den ständigt ökande volymen av produktion av plast kräver ytterligare förbättringar av befintliga och utveckling av nya högpresterande tekniska processer för bearbetning av polymerer. Ytterligare framsteg inom plastbearbetning är förknippade med en kraftig ökning av produktiviteten hos bearbetningsutrustning, en minskning av arbetsintensiteten i produktionen av produkter och en ökning av deras kvalitet. Lösningen av de uppsatta uppgifterna är omöjlig utan användning av nya progressiva bearbetningsmetoder, som inkluderar olika typer av bearbetning av polymerer genom tryck i ett fast aggregationstillstånd.

Alla processer för bearbetning av polymerer i fast tillstånd är baserade på plastisk (tvingad elastisk) deformation, som är reversibel. Forcerade elastiska deformationer i polymerer utvecklas under inverkan av höga mekaniska påfrestningar. Efter upphörandet av deformeringskraften, vid temperaturer under mjukningstemperaturen, fixeras den forcerade elastiska deformationen som ett resultat av glasövergång eller kristallisation av materialet, och den deformerade polymerkroppen återställer inte sin ursprungliga form.