Utrustning för sekundär bearbetning av polymerer. Polymerbearbetningsteknik. Tekniska processer för återvinning av PA-avfall

INTRODUKTION

Polymermolekyler är en bred klass av föreningar vars huvudsakliga utmärkande egenskaper är hög molekylvikt och hög konformationsflexibilitet hos kedjan. Det kan sägas med tillförsikt att alla de karakteristiska egenskaperna hos sådana molekyler, såväl som möjligheterna för deras tillämpning i samband med dessa egenskaper, beror på ovanstående egenskaper.

I vår urbaniserade värld i snabb utveckling har efterfrågan på polymera material ökat dramatiskt. Det är svårt att föreställa sig den fullfjädrade driften av fabriker, kraftverk, pannhus, utbildningsinstitutioner, elektriska hushållsapparater som omger oss hemma och på jobbet, moderna datorer, bilar och mycket mer utan användning av dessa material. Oavsett om vi vill göra en leksak eller skapa ett rymdskepp - i båda fallen är polymerer oumbärliga. Men hur kan polymeren ges önskad form och utseende? För att svara på denna fråga, låt oss överväga en annan aspekt av polymerteknologi, nämligen deras bearbetning, som är föremål för detta arbete.

I bred bemärkelse kan polymerbearbetning ses som en sorts ingenjörsspecialitet involverad i omvandlingen av råpolymermaterial till de slutprodukter som krävs. De flesta av de metoder som för närvarande används inom polymerbearbetningsteknologi är modifierade analoger av metoder som används inom keramik- och metallbearbetningsindustrin. Faktum är att vi måste förstå alla detaljer i polymerbearbetning för att ersätta vanliga traditionella material med andra material med förbättrade egenskaper och utseende.

För cirka 50 år sedan fanns det ett mycket begränsat antal processer för att bearbeta polymerer till slutprodukter. För närvarande finns det många processer och metoder, de viktigaste är kalandrering, gjutning, direkt kompression, formsprutning, extrudering, formblåsning, kallformning, termoformning, skumning, förstärkning, smältformning, torr- och våtformning. De tre sista metoderna används för att framställa fibrer av fiberbildande material, och resten används för att bearbeta plast och elastomermaterial till industriprodukter. I de följande avsnitten har jag försökt ge en allmän översikt över dessa viktiga processer. För en mer detaljerad introduktion till dessa och andra processer såsom doppbeläggning, virvelbäddsbeläggning, elektronisk och termisk tätning och svetsning, se specifika läroböcker om polymerbearbetning. Också utanför ramen för detta sammandrag ligger frågor relaterade till beläggningar och lim.

Innan man går direkt vidare till övervägandet av metoder och metoder för att bearbeta polymerer till slutprodukter är det nödvändigt att ta reda på: vad är polymerer, vad är de och var kan de användas, d.v.s. vilka slutprodukter kan erhållas från polymerer? Polymerernas roll är mycket stor och vi måste förstå behovet av deras bearbetning.

1. POLYMERER OCH POLYMERMATERIAL

1.1 ALLMÄNNA EGENSKAPER OCH KLASSIFICERING

En polymer är ett organiskt ämne vars långa molekyler är byggda av samma upprepade upprepade enheter - monomerer. Efter ursprung delas polymerer in i tre grupper.

Naturlig 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. Produkterna från denna bearbetning är artificiell 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 produktion och konsumtion av organiskt material skedde dock pga syntetisk polymerer - material erhållna genom syntes från ämnen med låg molekylvikt och har inga analoger i naturen. Utvecklingen av kemisk teknik för makromolekylära ämnen är en integrerad och väsentlig del av den moderna vetenskapliga och tekniska revolutionen . Inte en enda gren av teknik, särskilt ny, klarar sig utan polymerer. Enligt den kemiska strukturen delas polymerer in i linjära, grenade, nätverk och rumsliga.

molekyler linjär polymerer är kemiskt inerta med avseende på varandra och är sammankopplade endast av van der Waals-krafter. Vid upphettning minskar viskositeten hos sådana polymerer och de kan reversibelt omvandlas först till ett mycket elastiskt och sedan till ett visköst flödestillstånd (Fig. 1).

Figur 1. Schematiskt diagram av viskositeten hos termoplastiska polymerer beroende på temperatur: T 1 - övergångstemperaturen från det glasartade till det högelastiska tillståndet, T 2 - övergångstemperaturen från det högelastiska till det viskösa tillståndet.

Eftersom den enda effekten av uppvärmning är en förändring i plasticitet, kallas linjära polymerer termoplast. Man bör inte tro att termen "linjär" betyder rak, tvärtom, de är mer karakteristiska för en tandad eller spiralformad konfiguration, vilket ger sådana polymerer mekanisk styrka.

Termoplastiska polymerer kan inte bara smältas utan också lösas upp, eftersom van der Waals-bindningar lätt slits av under inverkan av reagens.

grenad(ympade) polymerer är starkare än linjära. Kontrollerad kedjeförgrening är en av de viktigaste industriella metoderna för att modifiera egenskaperna hos termoplastiska polymerer.

nätstruktur kännetecknas av att kedjorna är förbundna med varandra, och detta begränsar rörelsen kraftigt och leder till en förändring av både mekaniska och kemiska egenskaper. Vanligt gummi är mjukt, men vid vulkanisering med svavel bildas kovalenta bindningar av S-0-typ och hållfastheten ökar. Polymeren kan få en nätverksstruktur och spontant, till exempel, under inverkan av ljus och syre, inträffar åldrande med förlust av elasticitet och prestanda. Slutligen, om polymermolekylerna innehåller reaktiva grupper, är de vid upphettning förbundna med många starka tvärbindningar, polymeren visar sig vara tvärbunden, d.v.s. rumslig struktur. Således orsakar uppvärmning reaktioner som dramatiskt och irreversibelt förändrar egenskaperna hos materialet, som får styrka och hög viskositet, blir olösligt och osmältbart. På grund av den höga reaktiviteten hos molekyler, som manifesterar sig med ökande temperatur, kallas sådana polymerer värmehärdande.

Termoplastiska polymerer erhålls genom reaktionen polymerisation, flyter enligt schemat pmm sid(Fig. 2), där M - monomer molekyl, M sid- en makromolekyl som består av monomerenheter, P - grad av polymerisation.

Under kedjepolymerisation ökar molekylvikten nästan omedelbart, mellanprodukterna är instabila, reaktionen är känslig för närvaron av föroreningar och kräver som regel höga tryck. Det är inte förvånande att en sådan process är omöjlig under naturliga förhållanden, och alla naturliga polymerer bildades på ett annat sätt. Modern kemi har skapat ett nytt verktyg - polymerisationsreaktionen, och tack vare den en stor klass av termoplastiska polymerer. Polymerisationsreaktionen realiseras endast i komplex utrustning från specialiserade industrier, och konsumenten får termoplastiska polymerer i färdig form.

Reaktiva molekyler av värmehärdande polymerer kan bildas på ett enklare och mer naturligt sätt - gradvis från monomer till dimer, sedan till trimer, tetramer, etc. En sådan kombination av monomerer, deras "kondensering", kallas reaktionen polykondensation; det kräver inte hög renhet eller högt tryck, utan åtföljs av en förändring i den kemiska sammansättningen, och ofta av frigörande av biprodukter (vanligtvis vattenånga) (Fig. 2). Det är denna reaktion som sker i naturen; det kan enkelt utföras med bara lite uppvärmning under de enklaste förhållanden, även hemma. En sådan hög tillverkningsbarhet av värmehärdande polymerer ger stora möjligheter att tillverka olika produkter på icke-kemiska företag, inklusive radioanläggningar.

Oavsett typ och sammansättning av utgångsmaterial och tillverkningsmetoder kan material baserade på polymerer klassificeras enligt följande: plast, fiberarmerad plast, laminat, filmer, beläggningar, lim. Jag kommer inte att fokusera särskilt på alla dessa produkter, jag kommer bara att prata om de mest använda. Det är nödvändigt att visa hur stort behovet av polymera material är i vår tid, och följaktligen vikten av deras bearbetning. Annars skulle problemet helt enkelt vara ogrundat.

1.2 PLAST

Ordet "plast" kommer från det grekiska språket och syftar på ett material som kan pressas eller gjutas till vilken form du väljer. Enligt denna etymologi skulle till och med lera kunna kallas plast, men i verkligheten kallas bara produkter gjorda av syntetiska material för plast. American Society for Testing and Materials definierar vad plast är enligt följande: "är vilken som helst medlem av en mängd olika material, helt eller delvis organiska till sin sammansättning, som kan formas till önskad form genom applicering av temperatur och/eller tryck."

Hundratals plaster är kända. I tabell. 1 visar deras huvudtyper och visar individuella representanter för var och en av arterna. Det bör noteras att det för närvarande inte finns något enskilt sätt att beskriva hela mängden plaster på grund av deras stora antal.

Bord 1. Huvudtyper av plast

Typ	Typiska representanter	Typ	Typiska representanter
Akrylplaster Aminoplaster	Polymetylmetakrylat (PMMA) Polyakrylnitril (PAN) Urea-formaldehydharts Melamin-formaldehydharts	Polyestrar	Omättade polyesterhartser Polyetyltereftalat (PET) Polyetylsnadipat
Cellulosa	Etylcellulosa Cellulosaacetat Cellulosanitrat	Polyolefiner Styrenplaster	Polyeten (PE) Polypropen (PP) Polystyren (PS)
Epoxihartser	Epoxihartser	Sampolymer av styren med akrylnitril
Fluoroplaster	Polytetrafluoreten (PTFE) Polyvinylidenfluorid	Sampolymer av akrylnitril med styren och butadien (ABS)
Fenoplaster	Fenol-formaldehydharts Fenol-furfuralharts	Vinylplast	Polyvinylklorid (PVC) Polyvinylbutyral
Polyamidplast (nylon)	Polykaprolaktam (PA-6) Polyhexam etylenadipamid (PA-6,6)	Vinylklorid-vinylacetatsampolymer

Den första termoplasten som fick bred användning var celluloid, en konstgjord polymer som erhålls genom att bearbeta naturlig cellulosa. Han spelade en stor roll inom tekniken, framför allt på film, men på grund av den exceptionella brandfaran (kompositmässigt är cellulosa mycket nära rökfritt pulver) redan i mitten av 1900-talet. dess produktion har sjunkit till nästan noll.

Utvecklingen av elektronik, telefonkommunikation, radio krävde brådskande skapandet av nya elektriska isoleringsmaterial med goda strukturella och tekniska egenskaper. Så här uppträdde konstgjorda polymerer, tillverkade på basis av samma cellulosa, uppkallade efter de första bokstäverna i användningsområdena, etroler. För närvarande är endast 2 ... 3 % av världsproduktionen av polymerer cellulosaplaster, medan cirka 75 % är syntetiska termoplaster, med 90 % av dem som endast utgörs av tre: polystyren, polyeten, polyvinylklorid.

Expanderbar polystyren är till exempel mycket använd som värme- och ljudisolerande byggmaterial. Inom radioelektronik används den för att täta produkter när det är nödvändigt att säkerställa minimal mekanisk påfrestning, skapa tillfällig isolering från effekterna av värme som avges av andra element eller låga temperaturer och eliminera deras effekt på elektriska egenskaper, därför i ombord och mikrovågsugn - Utrustning.

1.3 ELASTOMER

Elastomerer kallas vanligtvis gummin. Ballonger, skosulor, däck, operationshandskar, trädgårdsslangar är typiska exempel på elastomerprodukter. Det klassiska exemplet på elastomerer är naturgummi.

Gummimakromolekylen har en spiralformad struktur med en identitetsperiod på 0,913 nm och innehåller mer än 1000 isoprenrester. Strukturen hos gummimakromolekylen ger dess höga elasticitet - den viktigaste tekniska egenskapen. Gummi har den fantastiska förmågan att sträcka sig reversibelt till 900 % av sin ursprungliga längd.

En mängd gummi är mindre elastisk guttaperka, eller balata, saften från vissa gummiväxter som växer i Indien och den malaysiska halvön. Till skillnad från gummi är guttaperka-molekylen kortare och har en trans-1,4-struktur med en identitetsperiod på 0,504 nm.

Den enastående tekniska betydelsen av naturgummi, dess frånvaro i ett antal länder, inklusive Sovjetunionen, av ekonomiskt lönsamma källor, önskan att ha material som är överlägsna i ett antal egenskaper (oljebeständighet, frostbeständighet, nötningsbeständighet) till naturgummi, stimulerade forskning om produktion av syntetiskt gummi. .

Flera syntetiska elastomerer används för närvarande. Dessa inkluderar polybutadiener, styren-butadien, akrylnitril-butadien (nitrilgummi), polyisopren, polykloropren (neopren), eten-propen, isopren-isobutylen (butylgummi), polyfluorkolväte, polyuretan och silikongummin. Råvaran för att tillverka syntetiskt gummi enligt Lebedev-metoden är etylalkohol. Nu har produktionen av butadien från butan genom katalytisk dehydrering av den senare utvecklats.

Forskare har varit framgångsrika och idag är mer än en tredjedel av det gummi som produceras i världen tillverkat av syntetiskt gummi. Gummi och gummi ger ett enormt bidrag till förra seklets tekniska framsteg. Låt oss komma ihåg till exempel gummistövlar och olika isoleringsmaterial, och gummits roll i de viktigaste grenarna av ekonomin kommer att bli tydlig för oss. Mer än hälften av världens produktion av elastomer går till däckproduktion. Tillverkningen av däck till en liten bil kräver cirka 20 kg gummi, av olika kvaliteter och märken, och för en dumper nästan 1900 kg. En mindre del går till andra typer av gummiprodukter. Gummi gör vårt liv bekvämare.

1,4 FIBER

Vi är alla bekanta med naturliga fibrer som bomull, ull, linne och siden. Vi känner också syntetfibrer från nylon, polyestrar, polypropen och akryl. Den huvudsakliga utmärkande egenskapen hos fibrer är att deras längd är hundratals gånger större än deras diameter. Om naturliga fibrer (förutom siden) är stapelfibrer, kan syntetiska erhållas både i form av kontinuerliga trådar och i form av stapelfibrer.

Ur konsumentens synvinkel kan fibrer vara av tre typer; vardagsefterfrågan, säker och industriell.

Vardagsfibrer kallas fibrer som används för tillverkning av underkläder och ytterkläder. Denna grupp inkluderar fibrer för tillverkning av underkläder, strumpor, skjortor, kostymer etc. Dessa fibrer måste ha lämplig styrka och töjbarhet, mjukhet, icke brännbarhet, absorbera fukt och vara välfärgade. Typiska representanter för denna klass av fibrer är bomull, siden, ull, nylon, polyestrar och akrylater.

Säkra fibrer är fibrer som används för tillverkning av mattor, gardiner, stolsöverdrag, draperier etc. Sådana fibrer måste vara sega, starka, hållbara och slitstarka. Ur säkerhetssynpunkt ställs följande krav på dessa fibrer: de måste antändas dåligt, inte sprida låga och avge en minimal mängd värme, rök och giftiga gaser under förbränning. Genom att tillsätta små mängder ämnen som innehåller atomer som B, N, Si, P, C1, Br eller Sb till vardagsfibrer är det möjligt att göra dem brandsäkra och på så sätt omvandla dem till säkra fibrer. Införandet av modifierande tillsatser i fibrerna minskar deras brännbarhet, minskar spridningen av lågor, men leder inte till en minskning av utsläppet av giftiga gaser och rök under förbränning. Studier har visat att aromatiska polyamider, polyimider, polybensimidazoler och polyoxidiazoler kan användas som säkra fibrer, men vid förbränning av dessa fibrer frigörs giftiga gaser, eftersom deras molekyler innehåller kväveatomer. Aromatiska polyestrar har inte denna nackdel.

Industrifibrer används som förstärkningsmaterial i kompositer. Dessa fibrer kallas även strukturella fibrer eftersom de har hög modul, styrka, värmebeständighet, styvhet, hållbarhet. Strukturella fibrer används för att stärka produkter som stela och flexibla rör, rör och slangar, samt i kompositstrukturer som kallas fibermaterial och används vid konstruktion av fartyg, bilar, flygplan och till och med byggnader. Denna klass av fibrer inkluderar uniaxiellt orienterade fibrer av aromatiska polyamider och polyestrar, kol- och kiselfibrer.

2. POLYMERÅTERVINNING

2.1 SAMMANSÄTTNING

Polymerer i sin rena form, erhållna från industrianläggningar efter deras isolering och rening, kallas "primära" polymerer eller "primära" hartser. Med undantag för vissa polymerer såsom polystyren, polyeten, polypropen, är jungfrupolymerer i allmänhet inte lämpliga för direkt bearbetning. Virgin PVC, till exempel, är ett hornliknande material och kan inte formas utan att först mjukas upp genom tillsats av ett mjukgörare. På liknande sätt kräver naturgummi tillsats av ett vulkaniseringsmedel för att bilda naturgummi. De flesta polymerer är skyddade från termisk, oxidativ och fotonedbrytning genom att inkorporera lämpliga stabilisatorer i dem. Tillsatsen av färgämnen och pigment till polymeren före formning gör det möjligt att erhålla produkter i en mängd olika färger. För att minska friktionen och förbättra polymerflödet i processutrustning tillsätts smörjmedel och processhjälpmedel till de flesta polymerer. Fyllmedel tillsätts vanligtvis polymeren för att ge dem speciella egenskaper och minska kostnaden för slutprodukten.

Processen som involverar inkorporering av ingredienser såsom mjukgörare, härdare, härdare, stabiliseringsmedel, fyllmedel, färgämnen, flamskyddsmedel och smörjmedel i en primär polymer kallas "kompoundering", och blandningar av polymerer med dessa tillsatser kallas "föreningar".

Primära plastpolymerer som polystyren, polyeten, polymetylmetakrylat och polyvinylklorid är vanligtvis i form av friflytande fina pulver. De fina pulvret eller flytande ingredienserna blandas med den pulveriserade jungfrupolymeren med hjälp av planetblandare, V-blandare, bandspiralblandare, Z-blandare eller tippar. Förskjutningen kan utföras antingen vid rumstemperatur eller vid förhöjd temperatur, som dock bör ligga långt under polymerens mjukningstemperatur. Flytande prepolymerer blandas med enkla höghastighetsomrörare.

Primära elastomera polymerer, såsom naturgummi, styren-butadiengummi eller nitrilgummi, produceras i form av smulor som pressas till tjocka plattor som kallas "balar". De blandas vanligtvis med vulkaniseringsmedel, katalysatorer, fyllmedel, antioxidanter och smörjmedel. Eftersom elastomerer inte är fritt flytande pulver som jungfrulig plast, kan de inte blandas med ingredienserna som anges ovan med metoder som används för jungfrulig plast. Blandning av primära plastpolymerer med andra komponenter i föreningen uppnås genom blandning, medan erhållande av en förening av primära elastomerer innebär att smulor rullas till plastark och sedan införa de nödvändiga ingredienserna i polymeren. Sammansättning av elastomerer utförs antingen i en tvåvals gummikvarn eller i en Banbury-blandare med intern blandning. Elastomerer i form av latex eller flytande hartser med låg molekylvikt kan blandas genom enkel blandning med användning av höghastighetsomrörare. När det gäller fiberbildande polymerer utförs inte kompoundering. Komponenter som smörjmedel, stabilisatorer och fyllmedel tillsätts vanligtvis direkt till polymersmältan eller lösningen precis innan garnet spinnes.

2.2 BEHANDLINGSTEKNIK

Det faktum att polymera material används i en mängd olika former, såsom stavar, rör, ark, skum, beläggningar eller lim, såväl som gjutna artiklar, innebär att det finns en mängd olika sätt att bearbeta polymerföreningar till slutprodukter. De flesta polymerprodukter erhålls antingen genom formning eller bearbetning, eller genom att gjuta flytande prepolymerer i en form, följt av härdning eller tvärbindning. Fibrerna erhålls under spinningsprocessen.

Formningsprocessen kan till exempel jämföras med att skulptera en figur av lera, och bearbetningsprocessen med att rista samma figur från en tvål. I formningsprocessen placeras en förening i form av ett pulver, flingor eller granulat i en form och utsätts för temperatur och tryck, vilket resulterar i bildandet av slutprodukten. Bearbetningsprocessen producerar produkter i enkla former som plåt, stänger eller rör med häftning, stämpling, limning och svetsning.

Innan vi går vidare till en diskussion om olika metoder för att bearbeta polymerer, minns vi 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.

2.3 KALANDERING

Kalandreringsprocessen används vanligtvis för att producera kontinuerliga filmer och ark. Huvuddelen av apparaten (fig. 1) för kalandrering är en uppsättning smidigt polerade metallrullar som roterar i motsatta riktningar och en anordning för finjustering av gapet mellan dem. Gapet mellan rullarna bestämmer tjockleken på det kalandrerade arket. Polymerföreningen matas till de varma valsarna och plåten som kommer från dessa valsar kyls när den passerar genom de kalla valsarna. I det sista steget lindas arken till rullar, som visas i fig. 1. Men om det istället för ark krävs att erhålla tunna polymerfilmer, används en serie rullar med ett gradvis minskande gap mellan dem. Typiskt kalandreras polymerer såsom polyvinylklorid, polyeten, gummi och butadien-styren-akrylnitril till ark.

Ris. ett. Schema för apparaten för kalandrering

/ - polymerförening; 2 - kalanderrullar: varma (3) och kall (4); 5 - kalandrerat ark; b - styrrullar; 7 - upprullare

Vid användning av profilerade rullar i kalandreringsmaskinen kan präglade ark med olika mönster erhållas. Olika dekorativa effekter, såsom imiterad marmorering, kan uppnås genom att införa blandningar av föreningar av olika färger i kalendern. Marmoreringsteknik används ofta vid tillverkning av PVC-golvplattor.

2.4 GJUTNING

GJUTNING AV FORM. Detta är en relativt billig process som består av att omvandla en flytande prepolymer till fasta produkter med önskad form. Plåtar, rör, stavar etc. kan erhållas med denna metod. produkter av begränsad längd. Schematiskt visas formgjutningsprocessen i fig. 2. I detta fall hälls prepolymeren, blandad i lämpliga proportioner med härdaren och andra ingredienser, i en petriskål, som fungerar som en form. Därefter placeras petriskålen i flera timmar i en ugn uppvärmd till önskad temperatur tills härdningsreaktionen är avslutad. Efter kylning till rumstemperatur avlägsnas den fasta produkten från formen. En solid kropp gjuten på detta sätt kommer att ha formen av den inre reliefen av en petriskål.

Ris. 2. Den enklaste bilden av formgjutningsprocessen

b - fylla petriskålen med prepolymer och härdare; b - uppvärmning i ugnen; b - extraktion från formen av den kylda produkten

Om man istället för en petriskål använder ett cylindriskt glasrör stängt i ena änden kan en produkt i form av en cylindrisk stav erhållas. Dessutom, istället för prepolymeren och härdaren, kan en blandning av monomer, katalysator och andra ingredienser uppvärmda till polymerisationstemperaturen hällas i formen. Polymerisationen i detta fall kommer att fortsätta inuti formen tills en fast produkt bildas. Akryl, epoxi, polyestrar, fenoler och uretaner är lämpliga för formsprutning.

Gjutformar är gjorda av alabaster, bly eller glas. Under härdningen krymper polymerblocket, vilket gör det lättare att släppa från formen.

ROTATIONELL GJUTNING. Ihåliga produkter som bollar och dockor tillverkas i en process som kallas "rotationsgjutning". Apparaten som används i denna process visas i figur 3.

En blandning av termoplastiskt material i form av ett fint pulver placeras i en ihålig form. Den använda apparaten har en speciell anordning för samtidig rotation av formen runt primär- och sekundäraxlarna. Formen stängs, värms och roteras. Detta resulterar i en jämn fördelning av den smälta plasten över hela insidan av den ihåliga formen. Den roterande formen kyls sedan med kallt vatten. Vid kylning stelnar det smälta plastmaterialet, jämnt fördelat över formens inre yta. Nu kan formen öppnas och slutprodukten tas bort.

En flytande blandning av en värmehärdande prepolymer med en härdare kan också laddas i formen. Härdning i detta fall kommer att ske under rotation under påverkan av förhöjd temperatur.

Rotationsgjutning producerar produkter av PVC, såsom galoscher, ihåliga kulor eller huvuden för dockor. Härdning av PVC utförs genom fysisk gelning mellan PVC och flytande mjukgörare vid temperaturer på 150-200°C. Fina PVC-partiklar är likformigt dispergerade i det flytande mjukningsmedlet tillsammans med stabilisatorer och färgämnen, vilket bildar en substans med relativt låg viskositet. Detta degiga material, som kallas "plastisol", laddas i en form och luften evakueras från den. Formen roteras sedan och värms till önskad temperatur, vilket får polyvinylkloriden att gela. Väggtjockleken hos den resulterande produkten bestäms av gelningstiden.

Fig.3. I rotationsgjutningsprocessen roteras ihåliga formar fyllda med polymermaterial samtidigt runt den primära och sekundära axeln.

1 - primär axel; 2 - sekundär axel; 3 - löstagbar formdetalj; 4 - formhåligheter; 5 - växelhus; b-till motorn

Efter att ha uppnått den erforderliga väggtjockleken avlägsnas överskottet av plastisol för en andra cykel. För den slutliga homogeniseringen av blandningen av PVC-partiklar med ett mjukgörare värms den gelliknande produkten inuti formen. Slutprodukten tas ut ur formen efter att den har kylts ned med en vattenstråle. Den rotationsgjutningsmetoden som använder ett flytande material är känd som metoden "ihålig formning genom att hälla och rotera en form".

FORMSPRUTNING. Den mest bekväma processen för produktion av produkter från termoplastiska polymerer är formsprutningsprocessen. Trots det faktum att kostnaden för utrustning i denna process är ganska hög, är dess otvivelaktiga fördel hög produktivitet. I denna process injiceras en uppmätt mängd smält termoplastisk polymer under tryck i en relativt kall form, där den stelnar till slutprodukten.

Formsprutningsapparaten visas i fig. 6. Processen består i att tillföra ett sammansatt plastmaterial i form av granulat, tabletter eller pulver från en behållare med vissa intervall till en uppvärmd horisontell cylinder, där det mjuknar. En hydraulisk kolv ger det tryck som behövs för att trycka det smälta materialet genom cylindern in i formen vid cylinderns ände. När polymermassan rör sig längs cylinderns heta zon, främjar en anordning som kallas "torped" en enhetlig fördelning av plastmaterialet över den varma cylinderns innerväggar, vilket säkerställer enhetlig värmefördelning i hela volymen. Det smälta plastmaterialet injiceras sedan genom injektionshålet in i formhåligheten.

I sin enklaste form är formen ett system av två delar: en av delarna rör sig, den andra är stationär (se fig. 6). Den stationära delen av formen är fixerad i änden av cylindern, och den rörliga delen tas bort och sätts på den.

Med hjälp av en speciell mekanisk anordning stängs formen tätt, och vid denna tidpunkt injiceras det smälta plastmaterialet under ett tryck på 1500 kg/cm. Den mekaniska stängningsanordningen måste vara konstruerad för att klara höga driftstryck. Det likformiga flödet av det smälta materialet i formens inre områden säkerställs genom att förvärma det till en viss temperatur. Typiskt är denna temperatur något lägre än mjukningstemperaturen för det formade plastmaterialet. Efter fyllning av formen med smält polymer kyls den genom att cirkulera kallt vatten och öppnas sedan för att avlägsna den färdiga produkten. Hela denna cykel kan upprepas många gånger både manuellt och automatiskt.

CASTING FILM. Gjutmetoden används även för framställning av polymerfilmer. I detta fall hälls polymerlösningen med lämplig koncentration gradvis på ett metallband som rör sig med konstant hastighet (fig. 4), på vars yta ett kontinuerligt skikt av polymerlösningen bildas.

Fig.4. Schema för filmgjutningsprocessen

/ - polymerlösning; 2 - fördelningsventil; 3 - polymerlösningen sprider sig för att bilda en film; 4 - lösningsmedlet avdunstar; 5 - ändlöst metallbälte; 6 - kontinuerlig polymerfilm; 7 - rulle

När lösningsmedlet avdunstar i ett kontrollerat läge, bildas en tunn polymerfilm på ytan av metallbandet. Därefter tas filmen bort genom enkel peeling. De flesta industriella cellofanark och fotografiska filmer produceras på detta sätt.

2.5 DIREKTPRESSNING

Direktpressningsmetoden används i stor utsträckning för produktion av produkter från värmehärdande material. Figur 5 visar en typisk form som används för direkt komprimering. Formen består av två delar - övre och nedre eller från en stans (positiv form) och en matris (negativ form). Det finns en skåra i botten av formen och en avsats upptill. Gapet mellan den övre delens utsprång och den nedre delens urtag i en sluten form bestämmer det slutliga utseendet på den pressade produkten.

I den direkta kompressionsprocessen utsätts det härdbara materialet för en enda temperatur- och tryckapplicering. Användningen av en hydraulisk press med uppvärmda plattor gör att du kan få önskat resultat.

Fig. 5. Schematisk representation av en form som används i direktformningsprocessen

1 - en formhålighet fylld med ett värmehärdande material; 2 - styrspikar; 3 - skorra; 4 - gjuten produkt

Temperaturen och trycket under pressningen kan nå 200 °C respektive 70 kg/cm2. Driftstemperaturen och trycket bestäms av de reologiska, termiska och andra egenskaperna hos det pressade plastmaterialet. Formurtaget är helt fyllt med polymerblandning. När formen stängs under tryck, komprimeras materialet inuti den och pressas till önskad form. Överskottsmaterial tvingas ut ur formen i form av en tunn film som kallas "burr". Under påverkan av temperaturen härdar den pressade massan. Kylning krävs inte för att frigöra slutprodukten från formen.

Fig..6. Schematisk representation av formsprutningsprocessen

1 - sammansatt plastmaterial; 2 - laddningstratt; 3 - kolv; 4 - elektriskt värmeelement; 5 - stationär del av formen;

6 - rörlig del av formuläret; 7 - huvudcylinder; 8 - torped; 9 - mjukgjort plastmaterial; 10 - mögel; 11 - produkt gjuten genom formsprutning

2.6 FORMNING

PNEUMOFORMNING. Ett stort antal ihåliga plastprodukter tillverkas genom formblåsning: burkar, läskflaskor etc. Följande termoplastmaterial kan formblåsas: polyeten, polykarbonat, polyvinylklorid, polystyren, nylon, polypropen, akryl, akrylnitril, akrylnitrilbutadienstyren polymer, men när det gäller den årliga förbrukningen intar högdensitetspolyeten första platsen.

Formblåsning har sitt ursprung i glasindustrin. Schemat för denna process ges i fig. 7.

Ett varmt uppmjukat termoplaströr, kallat "blank", placeras inuti en tvådelad ihålig form. När formen är stängd, klämmer båda halvorna av den ena änden av arbetsstycket och lufttillförselnålen placerad i den andra änden av röret.

Fig. 7. Schematiskt diagram som förklarar stadierna i formblåsningsprocessen

en - ett arbetsstycke placerat i en öppen form; b - stängd form;

c - blåsa luft i formen; d - öppna formen. 1 - blank;

2 - nål för lufttillförsel; 3 - Pressformulär; 4 - luft; 5 - luftgjuten produkt

Under verkan av tryck som tillförs från kompressorn genom nålen, blåses den heta ämnet upp som en boll tills den kommer i tät kontakt med den relativt kalla inre ytan av formen. Därefter kyls formen, öppnas och den färdiga fasta termoplastprodukten tas bort.

Förformen för formblåsning kan erhållas genom formsprutning eller extrudering och beroende på detta kallas metoden för formblåsning respektive extruderingsblåsning.

FORMA PLANTERMOPLASTIK. Formning av termoplastskivor är en extremt viktig process för framställning av tredimensionella plastprodukter. Med denna metod erhålls även så stora produkter som ubåtsskrov från ark av akrylnitrilbutadienstyren.

Schemat för denna process är som följer. Termoplastskivan värms till sin mjukningstemperatur. Sedan pressar stansen en varm flexibel plåt in i en metallformmatris (fig. 9), medan plåten tar en viss form. När den svalnat stelnar den formade produkten och avlägsnas från formen.

I den modifierade metoden, under inverkan av vakuum, sugs det heta arket in i formens hålrum och tar den erforderliga formen (fig. 10). Denna metod kallas vakuumformningsmetoden.

2.7 EXTRUSION

Extrudering är en av de billigaste metoderna för att tillverka allmänt använda plastprodukter såsom filmer, fibrer, rör, plåtar, stänger, slangar och remmar, profilen på dessa produkter bestäms av formen på extruderhuvudets utlopp. Smält plast, under vissa förhållanden, extruderas genom extruderhuvudets utlopp, vilket ger den önskade profilen till extrudatet. Diagrammet för den enklaste extruderingsmaskinen visas i fig. 8.

Fig 8. Schematisk representation av den enklaste extruderingsmaskinen

1 - laddningstratt; 2 - skruv; 3 - huvudcylinder; 4 - värmeelement; 5 - utlopp från extruderhuvudet, en - Lastningszon; b - kompressionszon; i ~ homogeniseringszon

I denna maskin laddas pulvret eller granulerna av det sammansatta plastmaterialet från en behållare i en elektriskt uppvärmd cylinder för att mjuka upp polymeren. En spiralformad roterande skruv säkerställer rörelsen av het plastmassa längs cylindern. Eftersom friktion uppstår mellan den roterande skruven och cylindern under polymermassans rörelse leder detta till frigöring av värme och följaktligen till en ökning av temperaturen hos den bearbetade polymeren. I processen för denna rörelse från magasinet till utloppet av extruderhuvudet, passerar plastmassan genom tre klart åtskilda zoner: laddningszonen (a), kompressionszonen (b) och homogeniseringszonen (i)(Se figur 9).

Var och en av dessa zoner bidrar till extruderingsprocessen. Laddningszonen, till exempel, tar polymermassan från tratten och skickar den till kompressionszonen, denna operation sker utan uppvärmning.

Ris. nio. Schema för formningsprocessen för arktermoplaster

1 - ark av termoplastmaterial; 2 - klämma; 3 - stansa; 4 - värmemjukat ark; 5 - matris; 6 - produkt erhållen genom formning av termoplaster

Fig. 10. Diagram över vakuumformningsprocessen för termoplaster

1 - klämma; 2 - termoplastisk skiva; 3 - Pressformulär; 4 - produkt erhållen genom vakuumformning av termoplaster

I kompressionszonen säkerställer värmeelementen smältningen av den pulveriserade laddningen, och den roterande skruven komprimerar den. Sedan går det pastaformiga smälta plastmaterialet in i homogeniseringszonen, där det får en konstant flödeshastighet på grund av skruvens gänga.

Under verkan av trycket som skapas i denna del av extrudern matas polymersmältan till utloppet av extruderhuvudet och går ut med den önskade profilen. På grund av den höga viskositeten hos vissa polymerer är det ibland nödvändigt att ha en annan zon, kallad en arbetszon, där polymeren utsätts för höga skjuvbelastningar för att förbättra blandningseffektiviteten. Det extruderade materialet med den önskade profilen lämnar extrudern i ett mycket varmt tillstånd (dess temperatur är från 125 till 350°C), och snabb kylning krävs för att bibehålla dess form. Extrudatet kommer in i ett transportband som passerar genom ett kärl med kallt vatten och stelnar. Kallluftsblåsning och kallvattensprutning används också för att kyla extrudatet. Den formade produkten skärs eller lindas vidare till spolar.

Extruderingsprocessen används också för att täcka trådar och kablar med polyvinylklorid eller gummi, och stavliknande metallstänger med lämpliga termoplastiska material.

2.8 SKUMNING

Skumning är en enkel metod för att få fram skum och svampliknande material. De speciella egenskaperna hos denna klass av material - stötdämpande förmåga, låg vikt, låg värmeledningsförmåga - gör dem mycket attraktiva för användning i olika ändamål. Vanliga skummande polymerer är polyuretaner, polystyren, polyeten, polypropen, silikoner, epoxi, PVC, etc. Skumstrukturen består av isolerade (stängda) eller interpenetrerande (öppna) hålrum. I det första fallet, när hålrummen är stängda, kan de innehålla gaser. Båda typerna av strukturer visas schematiskt i fig. 11.

Fig. 11. Schematisk representation av öppna och slutna cellstrukturer som bildas under skumningsprocessen

1- diskreta (slutna) celler; 2 - interpenetrerande (öppna) celler;

3 - cellväggar

Det finns flera metoder för att tillverka skumplast eller cellplast. En av dem är att luft eller kväve blåses genom den smälta föreningen tills den är helt skummad. Skumningsprocessen underlättas genom tillsats av ytaktiva ämnen. När den önskade graden av skumning har uppnåtts, kyls matrisen till rumstemperatur. I detta fall stelnar det termoplastiska materialet i skummat tillstånd. Termohärdande flytande prepolymerer kan kallskummas och sedan värmas tills de är helt härdade. Skumning uppnås vanligtvis genom att tillsätta skum eller jäsmedel till polymermassan. Sådana medel är lågmolekylära lösningsmedel eller vissa kemiska föreningar. Processen för kokning av sådana lösningsmedel som n-pentan och n-hexan vid härdningstemperaturerna av polymermaterial åtföljs av en intensiv förångningsprocess. Å andra sidan kan vissa kemiska föreningar vid dessa temperaturer sönderdelas med frigörande av inerta gaser. Så azo-bis-isobutyronitril sönderdelas termiskt, samtidigt som en stor mängd kväve frigörs i polymermatrisen som ett resultat av reaktionen mellan isocyanat och vatten, och används också för att producera skummade material, såsom polyuretanskum:

Eftersom polyuretaner erhålls genom reaktion av en polyol med ett diisocyanat, måste ytterligare små mängder diisocyanat och vatten tillsättas för att skumma reaktionsprodukten.

Så en stor mängd ångor eller gaser som avges av skum och gasbildare leder till skumning av polymermatrisen. Polymermatrisen i det skummade tillståndet kyls till temperaturer under polymerens mjukningstemperatur (i fallet med termoplastiska material) eller utsätts för en härdnings- eller tvärbindningsreaktion (i fallet med härdade material), som ett resultat av att matrisen förvärvar den styvhet som krävs för att bibehålla skumstrukturen. Denna process kallas "skumstabiliseringsprocessen". Om matrisen inte kyls under mjukningstemperaturen eller tvärbinds lämnar gaserna som fyller den porsystemet och skummet kollapsar.

Skum kan erhållas i flexibla, styva och halvstyva former. För att få skumprodukter direkt bör skumning utföras direkt inuti formen. Frigolitskivor och stavar kan också användas för att tillverka olika produkter. Beroende på beskaffenheten av polymeren och graden av skumning kan skummas densitet variera från 20 till 1000 kg/cm3. Användningen av skum är mycket varierande. Till exempel använder bilindustrin stora mängder PVC och polyuretanskum för klädsel. Dessa material spelar en viktig roll vid tillverkning av möbler. Styva polystyrenskum används ofta för förpackning och värmeisolering av byggnader. Skumgummi och polyuretanskum används för att fylla madrasser etc. Styva polyuretanskum används även för värmeisolering av byggnader och för tillverkning av proteser.

2.9 FÖRSTÄRKNING

Genom att förstärka plastmatrisen med höghållfast fiber erhålls system som kallas "fiberförstärkt plast" (FRP). WUA har mycket värdefulla egenskaper: de kännetecknas av ett högt förhållande mellan styrka och vikt, betydande korrosionsbeständighet och enkel tillverkning. Metoden för fiberförstärkning gör det möjligt att få ett brett utbud av produkter. Till exempel, när man skapar konstgjorda satelliter i AUA, lockas designers och skapare av rymdfarkoster främst av det otroligt höga förhållandet mellan styrka och vikt. Vackert utseende, låg vikt och korrosionsbeständighet gör det möjligt att använda WUA för fartygsplätering. Dessutom används WUA till och med som material för tankar där syror lagras.

Låt oss nu uppehålla oss mer i detalj vid den kemiska sammansättningen och den fysiska naturen hos dessa ovanliga material. Som nämnts ovan är de ett polymermaterial, vars speciella egenskaper beror på införandet av förstärkningsfibrer i det. De huvudsakliga materialen som förstärkningsfibrer tillverkas av (både finhackade och långa) är glas, grafit, aluminium, kol, bor och beryllium. Den senaste utvecklingen inom detta område är användningen av helt aromatisk polyamid som förstärkningsfibrer, vilket ger mer än 50 % viktminskning jämfört med traditionell fiberarmerad plast. Naturfibrer används också för armering, såsom sisal, asbest etc. Valet av armeringsfiber bestäms i första hand av kraven på slutprodukten. Glasfibrer används fortfarande i stor utsträckning än i dag och utgör fortfarande det huvudsakliga bidraget till den industriella produktionen av WUA. De mest attraktiva egenskaperna hos glasfibrer är låg värmeutvidgningskoefficient, hög dimensionsstabilitet, låg produktionskostnad, hög draghållfasthet, låg dielektricitetskonstant, obrännbarhet och kemisk beständighet. Andra förstärkningsfibrer används främst i de fall där vissa ytterligare egenskaper krävs för driften av ARP under specifika förhållanden, trots deras högre kostnad jämfört med glasfibrer.

HDPE framställs genom att binda fibrer till en polymermatris och sedan härda under tryck och temperatur. Förstärkande tillsatser kan vara i form av finhackade fibrer, långa trådar och tyger. De huvudsakliga polymermatriserna som används i ARP är polyestrar, epoxider, fenoler, silikoner, melamin, vinylderivat och polyamider. De flesta WUA tillverkas på basis av polyesterpolymerer, vars största fördel är deras låga kostnad. Fenolpolymerer används i de fall där hög temperaturbeständighet krävs. Extremt höga mekaniska egenskaper hos AVP uppnås när epoxihartser används som polymermatris. Användningen av silikonpolymerer ger WUAs utmärkta elektriska och termiska egenskaper.

För närvarande finns det flera metoder för plastförstärkning. De vanligaste av dessa är: 1) handlamineringsmetod, 2) fiberlindningsmetod och 3) sprayimpregneringsmetod.

METOD ATT LAGA ARKEN MANUELLT. Det är troligt att detta är den enklaste metoden för att förstärka plast. I det här fallet bestäms kvaliteten på slutprodukten till stor del av operatörens skicklighet och skicklighet. Hela processen består av följande steg. Först täcks formen med ett tunt lager av vidhäftande smörjmedel baserat på polyvinylalkohol, silikonolja eller paraffin. Detta görs för att förhindra att slutprodukten fastnar i formen. Sedan täcks formen med ett lager av polymer, ovanpå vilket en glasfiber eller matta placeras. Denna glasfiber är i sin tur belagd med ytterligare ett lager polymer.

Fig. 12. Schematisk representation av den manuella skiktningsmetoden

1 - alternerande lager av polymer och glasfiber; 2 - Pressformulär; 3 - rullande rulle

Allt detta rullas tätt med rullar för att likformigt pressa glasfibern mot polymeren och avlägsna luftbubblor. Antalet alternerande lager av polymer och glasfiber bestämmer tjockleken på provet (fig. 12).

Sedan, vid rumstemperatur eller förhöjd temperatur, härdar systemet. Efter härdning tas den förstärkta plasten bort från formen och skalas och färdigställs. Denna metod producerar plåtar, karossdelar, fartygsskrov, rör och till och med byggnadsfragment.

VINDNINGSMETOD AV FIBER. Denna metod är mycket använd för tillverkning av armerade plastprodukter såsom högtryckscylindrar, kemiska lagringstankar och raketmotorhöljen. Den består i det faktum att ett kontinuerligt monofilament, fiber, fiberknippe eller vävd tejp förs genom ett bad av harts och härdare. När fibern lämnar badet, pressas överskottet av hartset ut. De hartsimpregnerade fibrerna eller tejpen lindas sedan på en kärna av önskad form och härdas under inverkan av temperaturen.

Fig. 13. Schematisk representation av fiberlindningsmetoden

1- matningsspole; 2 - kontinuerlig tråd; 3 - enhet för fiberimpregnering och hartspressning; 4 - kärna; 5 - hartsimpregnerade fibrer lindade på en kärna

Lindningsmaskinen (Fig. 13) är utformad så att fibrerna kan lindas runt kärnan på ett visst sätt. Fiberns spänning och metoden för att linda den är mycket viktiga ur synvinkeln av den färdiga produktens slutliga deformationsegenskaper.

SPRUTNINGSMETOD. I denna metod används en sprutpistol med ett flersträngat huvud. Strålar av harts, härdare och hackad fiber matas samtidigt från sprutpistolen till ytan av formen (fig. 14), där de bildar ett lager av en viss tjocklek. Hackad fiber av en viss längd erhålls genom kontinuerlig tillförsel av fibrer till apparatens sliphuvud. Efter att ha uppnått den erforderliga tjockleken härdas polymermassan genom upphettning. Sprayning är en expressmetod för att täcka stora ytor. Många moderna plastprodukter, såsom lastplattformar, lagringstankar, lastbilskarosser och fartygsskrov, tillverkas med denna metod.

Fig. 14. Schematisk representation av sprutmetoden

1 - form; 2 - sprutad blandning av hackad fiber och harts; 3 - en stråle av hackad fiber; 4 - kontinuerlig fiber; 5- harts; 6- härdare; 7 - nod för skärning av fiber och sprutning; 8 - hartsstråle

ANDRA METODER. Utöver de ovan beskrivna metoderna är andra kända vid tillverkning av armerad plast, som var och en har sitt eget specifika syfte. Metoden för tillverkning av kontinuerliga laminat används således för framställning av kontinuerliga ark av förstärkta laminat av olika tjocklekar. I denna process impregneras varje enskilt lager av vävd tejp som kommer från rullar med harts och härdare och pressas sedan samman genom ett varmvalssystem. Efter härdning under inverkan av temperatur erhålls ett laminat I med den erforderliga tjockleken (fig. 15). Materialets tjocklek kan varieras genom att ändra antalet lager.

Fig. 15. Schematisk representation av tillverkningsmetoden för kontinuerliga laminerade material

1- matarspolar; 2 - kontinuerliga ark av glasfiber; 3 - bad för impregnering i en blandning av harts och härdare; 4 - kontinuerligt laminat; 5 - laminerad plast, skär i bitar av önskad storlek

En annan metod, känd som plywoodmetoden, gör det möjligt att tillverka produkter som ihåliga spön eller fiskespön av kontinuerliga buntar av fibrer. Denna process är relativt enkel. En kontinuerlig bunt av fibrer, som tidigare behandlats med harts och härdare, dras genom en form av motsvarande profil (fig. 16), uppvärmd till en viss temperatur. Vid utgången från formen fortsätter den profilerade produkten att värmas upp. Den härdade profilen dras ut ur formen av ett system av roterande rullar. Denna process liknar i viss mån extrudering, med den enda skillnaden att vid extrudering trycks polymermaterialet genom formen från insidan med hjälp av en roterande skruv, medan i den beskrivna metoden materialet dras genom formens utlopp från utsidan .

Fig. 16. Schematisk representation av metoden för att erhålla pultruderad fiberplast

1 - ett kontinuerligt knippe av fibrer impregnerade med harts och härdare; 2 - värmeelement; 3 - dö; 4 - roterande dragrullar; 5 - färdig produkt, skuren i bitar; 6 - färdig produktprofil

Dessutom kan blandningen innehållande skurna fibrer, harts och härdare bildas genom vilken annan lämplig metod som helst, såsom direkt kompression. Termoplastiska material fyllda med skurna fibrer kan formas genom direkt kompression, formsprutning eller extrudering för att producera slutprodukter med förbättrade mekaniska egenskaper.

2.10 SPINNANDE FIBROR

Polymerfibrer erhålls i en process som kallas spinning. Det finns tre principiellt olika spinningsmetoder: smältspinning, torrspinning och våtspinning. I smältspinningsprocessen är polymeren i smält tillstånd och i andra fall i form av lösningar. Men i alla dessa fall strömmar polymeren, i smält eller löst tillstånd, genom ett flerkanaligt munstycke, vilket är en platta med mycket små hål för utsläpp av fibrer.

SPINTAR FRÅN SMELTAN. I sin enklaste form kan spunsmältprocessen representeras enligt följande. Till en början smälts polymerflingorna på ett uppvärmt galler, vilket gör polymeren till en trögflytande rörlig vätska. Ibland, under uppvärmningsprocessen, bildas klumpar på grund av processerna för tvärbindning eller termisk förstörelse. Dessa klumpar kan lätt avlägsnas från den heta polymersmältan genom att passera genom ett blockfiltersystem. Dessutom, för att förhindra oxidativ nedbrytning, bör smältan skyddas från atmosfäriskt syre. Detta uppnås främst genom att skapa en inert atmosfär av kväve, CO2 och vattenånga runt polymersmältan. Doseringspumpen levererar polymersmältan med konstant hastighet till flerkanalsmunstycket. Polymersmältan passerar genom ett system av fina hål i munstycket och utgår därifrån i form av kontinuerliga och mycket tunna monofilament. Vid kontakt med kall luft stelnar fibrerna som kommer ut från spinndysorna omedelbart. Kylnings- och härdningsprocesser kan påskyndas kraftigt genom att blåsa kall luft. De fasta monofilamenten som kommer ut från spinndysorna lindas på spolar.

En viktig egenskap att beakta i smältspinningsprocessen är att monofilamentets diameter är starkt beroende av hastigheten med vilken den smälta polymeren passerar genom spinndysan och hastigheten med vilken monofilamentet dras från spinndysan och lindas upp på spolar.

Fig. 17. Schematisk representation av torrspinningsprocesser (a) och smältspinning (b)

1 - ficka; 2 - polymerflingor; 3 - uppvärmt galler; 4 - varm polymer; 5 - doseringspump; b - smälta; 7-flerkanaligt munstycke, 8 - nyspunnen fiber; 9 - spole; 10 - polymerlösning; 11 - filtrera;

12 - doseringspump; 13 - flerkanaligt munstycke; 14 - nyspunnen fiber; 15 - på spolen

TORRSPINNING. Ett stort antal traditionella polymerer som PVC eller polyakrylnitril bearbetas till fibrer i stor skala i torrspinningsprocessen. Kärnan i denna process visas i Fig. 17. Polymeren löses i ett lämpligt lösningsmedel för att bilda en högkoncentrerad lösning. Lösningens viskositet justeras genom att öka temperaturen. Den varma, trögflytande polymerlösningen tvingas genom spinndysorna, vilket ger tunna kontinuerliga strömmar. Fibern från dessa strömmar bildas genom enkel avdunstning av lösningsmedlet. Avdunstning av lösningsmedlet kan påskyndas genom att blåsa med ett motflöde av torrt kväve. Fibrerna som bildas av polymerlösningen lindas slutligen på spolar. Fiberspinningshastigheten kan nå 1000m/min. Industriella cellulosaacetatfibrer erhållna från en 35 % polymerlösning i aceton vid 40°C är ett typiskt exempel på fiberframställning genom torrspinning.

VÅT SNURNING. Vid våtspinning, som vid torrspinning, används högkoncentrerade polymerlösningar, vars höga viskositet kan reduceras genom att höja spinningstemperaturen. Detaljer om våtspinningsprocessen visas i figur 18. I våtspinningsprocessen bearbetas en viskös polymerlösning till tunna strängar när den passeras genom spinndysor. Sedan kommer dessa polymerstrålar in i koaguleringsbadet med ett utfällningsmedel, där polymeren fälls ut från lösningen i form av tunna filament, som efter tvättning, torkning etc. samlas på rullar. Ibland, under våtspinningsprocessen, bildas klumpar istället för kontinuerliga filament, vilket uppstår som ett resultat av brottet i strömmen som strömmar från spinndysan under inverkan av ytspänningskrafter.

Fig. 18. Schematisk representation av våtspinningsprocessen

1 - polymerlösning; 2 - filtrera; 3 - doseringspump; 4 - flerkanaligt munstycke; 5 - utfällningsmedel; 6 - nyspunnen fiber; 7 - bad för koagulering och sedimentering; 8 - tvättbad; 9 - torkning; 10 - på spolen

Detta kan undvikas genom att öka polymerlösningens viskositet. Koagulering, som är det begränsande steget för våtspinning, är en ganska långsam process, vilket förklarar den låga lösningsspinningshastigheten på 50 m/min jämfört med andra. Inom industrin används våtspinningsprocessen för att framställa fibrer av polyakrylnitril, cellulosa, viskosfiber etc.

ENAXEL ORIENTERING. I processen att spinna fibrer från en polymersmälta eller -lösning är makromolekylerna i fibern inte orienterade och därför är deras kristallinitetsgrad relativt låg, vilket oönskat påverkar fiberns fysikaliska egenskaper. För att förbättra de fysikaliska egenskaperna hos fibrerna utsätts de för en operation som kallas enaxlig dragning med någon typ av sträckningsapparat.

Huvudfunktionen hos enheten är närvaron av ett system med två rullar MEN och PÅ(Fig. 19), roterande med olika hastigheter. Videoklipp PÅ roterar 4-5 gånger snabbare än rullen MEN. Det spunna garnet förs successivt genom en vals MEN, drag hårnål 3 och rulle PÅ. Sedan rullen PÅ roterar med en hastighet som är högre än rullen MEN, fibern dras ut under den belastning som stiftet ger 3. Fibern dras i zonen 2. Efter att ha gått igenom rullen PÅ långsträckt polymertråd lindas på en metallrulle. Trots det faktum att trådens diameter minskar under dragningen, förbättras dess hållfasthetsegenskaper avsevärt på grund av orienteringen av makromolekylerna parallellt med fiberaxeln.

Fig. 19. Schematisk representation av enheten för enaxlig orientering

1 - osträckt tråd; 2 - avgaszon; 3 - sträckstift; 4- dragen fiber

EFTERFÖLJANDE BEHANDLING AV FIBER. För att förbättra fibrernas användbara egenskaper utsätts de ofta för ytterligare speciell bearbetning: rengöring, smörjning, limning, färgning etc.

Tvål och andra syntetiska rengöringsmedel används för rengöring. Rengöring är inget annat än att ta bort smuts och andra föroreningar från fiberns yta. Smörjning består i att bearbeta fibrerna för att skydda

dem från friktion med närliggande fibrer och grova metallytor under bearbetning. Naturliga oljor används främst som smörjmedel. Smörjning minskar också mängden statisk elektricitet som byggs upp på fibrerna.

Dimensionering hänvisar till processen för skyddande beläggning av fibrer. Polyvinylalkohol eller gelatin används som limningsmaterial för de flesta fibrer. Dimensioneringen håller fibrerna i en kompakt bunt och säkerställer därmed enhetlig vävning. Innan du färgar tyget ska limningen avlägsnas genom att skölja i vatten.

För färgning placeras fibrerna i en färglösning, vars molekyler vanligtvis bara tränger in i fiberns amorfa områden.

Fibrer baserade på cellulosa eller proteiner adsorberar snabbt sura färgämnen, som lätt binder till amino- eller hydroxylgrupperna i polymererna. Färgningsprocessen för syntetiska fibrer som polyestrar, polyamider eller akryl är mycket långsammare. I detta fall kan färgningshastigheten ökas genom att öka temperaturen. Färgning av fibrer baserade på polyvinylklorid, polyeten, etc. är praktiskt taget omöjligt utan införandet av aktiva absorptionscentra i dem under sampolymerisation och kemisk oxidation.

SLUTSATS

Som tidigare noterats inkluderar polymerer ett flertal naturliga föreningar: proteiner, nukleinsyror, cellulosa, stärkelse, gummi och andra organiska ämnen. Ett stort antal polymerer erhålls syntetiskt baserade på de enklaste föreningarna av element av naturligt ursprung genom polymerisation, polykondensation och kemiska omvandlingar.

I början av 1960-talet ansågs polymerer endast vara billiga substitut för knappa naturliga råvaror - bomull, siden och ull. Men snart kom förståelsen att polymerer, fibrer och andra material baserade på dem ibland är bättre än traditionellt använda naturmaterial - de är lättare, starkare, mer värmebeständiga, kan arbeta i aggressiva miljöer. Därför riktade kemister och teknologer alla sina ansträngningar på att skapa nya polymerer med högpresterande egenskaper och metoder för deras bearbetning. Och de uppnådde resultat i denna verksamhet, ibland överträffade resultaten av liknande aktiviteter av välkända utländska företag.

Polymerer används i stor utsträckning inom många områden av mänsklig aktivitet och tillfredsställer behoven hos olika industrier, jordbruk, medicin, kultur och vardagsliv. Samtidigt är det lämpligt att notera att de senaste åren har funktionen hos polymera material i alla branscher och metoderna för deras produktion förändrats något. Fler och fler ansvarsfulla uppgifter började anförtros till polymerer. Fler och fler relativt små, men strukturellt komplexa och kritiska delar av maskiner och mekanismer började tillverkas av polymerer, och samtidigt började polymerer användas allt oftare vid tillverkning av stora kroppsdelar av maskiner och mekanismer som bära betydande belastningar.

Gränsen för hållfasthetsegenskaperna hos polymera material övervanns genom övergången till kompositmaterial, främst glas och kolfiber. Så nu låter uttrycket "plast är starkare än stål" ganska rimligt. Samtidigt behöll polymerer sina positioner i massproduktionen av ett stort antal av de delar som inte kräver särskilt hög hållfasthet: pluggar, beslag, mössor, handtag, skalor och mätinstrumentfodral. Ett annat område som är specifikt för polymerer, där deras fördelar gentemot andra material tydligast manifesteras, är området för interiör och exteriör dekoration.

Förresten, samma fördelar stimulerar den utbredda användningen av polymera material inom flygindustrin. Till exempel, genom att ersätta en aluminiumlegering med grafitplast vid tillverkningen av en flygplansvinglist gör det möjligt att minska antalet delar från 47 till 14, fästelement från 1464 till 8 bultar, minska vikten med 22 % och kostnaden med 25 % . Samtidigt är produktens säkerhetsmarginal 178%. Helikopterblad, jetmotorfläktblad rekommenderas att vara gjorda av polykondensationshartser fyllda med aluminiumsilikatfibrer, vilket gör det möjligt att minska flygplanets vikt samtidigt som styrkan och tillförlitligheten bibehålls.

Alla dessa exempel visar polymerernas enorma roll i vårt liv. Det är svårt att föreställa sig vilka material baserade på dem som fortfarande kommer att erhållas. Men det är säkert att säga att polymerer kommer att ta, om inte den första, så åtminstone en av de första platserna i produktionen. Det är ganska uppenbart att kvaliteten, egenskaperna och egenskaperna hos slutprodukterna direkt beror på polymerbearbetningstekniken. Vikten av denna aspekt tvingar oss att leta efter fler och fler nya sätt att bearbeta för att erhålla material med förbättrad prestanda. I denna uppsats övervägdes endast de viktigaste metoderna. Deras totala antal är inte begränsat till detta.

BIBLIOGRAFI

1. Pasynkov V.V., Sorokin V.S., Materials of electronic technology, - M .: Higher School, 1986.

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

3. Tretyakov Yu.D., Kemi: Referensmaterial. – M.: Upplysningen, 1984.

4. Materialvetenskap / Ed. B.N. Arzamasov. - M .: Mashinostroenie, 1986.

5. Dontsov A. A., Dogadkin B. A., Shershnev V. A., Chemistry of elastomers, - M .: Chemistry, 1981.

1. INTRODUKTION

Ett av de mest påtagliga resultaten av antropogen aktivitet är genereringen av avfall, bland vilka plastavfall intar en speciell plats på grund av sina unika egenskaper.

Plast är kemiska produkter som består av långkedjiga polymerer med hög molekylvikt. Produktionen av plast i det nuvarande utvecklingsstadiet ökar med i genomsnitt 5...6 % årligen och kommer enligt prognoser att nå 250 miljoner ton år 2010. Deras konsumtion per capita i industriländerna har fördubblats under det senaste 20 år och nådde 85...90 kg, I slutet av decenniet tros denna siffra öka med 45 ... 50%.

DET FINNS CIRKA 150 TYPER AV PLAST, 30 % AV DEM ÄR BLANDNINGAR AV OLIKA POLYMERER. FÖR ATT UPPNÅ VISSA EGENSKAPER OCH BÄTTRE BEARBETSNING INTRODUCERAS OLIKA KEMISKA TILLSATSNINGAR I POLYMERER, SOM REDAN ÄR FLER ÄN 20, OCH EN REK AV DEM ÄR RELATERADE TILL GIFTIGA MATERIAL. UTGÅNGEN AV TILLBEHÖR ÖKAR KONTINUERLIGT. OM 1980 4000 T AV DEM PRODUCERADES, SÅ ÄR 2000 REDAN UTGÅNGSVOLYM ÖKAT TILL 7500 T, OCH ALLA KOMMER DEM ATT INTRODUCERAS I PLAST. OCH MED TIDEN GÅR FÖRBRUKT PLAST OUNDKOMLIGT TILL AVFALL.

EN AV DE SNABBVÄXANDE ANVISNINGAR FÖR ANVÄNDNING AV PLAST ÄR FÖRPACKNINGAR.

Av all plast som produceras används 41 % i förpackningar, varav 47 % går till livsmedelsförpackningar. Bekvämlighet och säkerhet, lågt pris och hög estetik är de avgörande förutsättningarna för den accelererade tillväxten av plastanvändningen vid tillverkning av förpackningar.

En sådan hög popularitet av plast förklaras av deras lätthet, kostnadseffektivitet och en uppsättning värdefulla serviceegenskaper. Plast är allvarliga konkurrenter till metall, glas och keramik. Till exempel kräver glasflaskor 21 % mer energi att tillverka än plastflaskor.

Men tillsammans med detta finns det ett problem med bortskaffandet av avfall, varav det finns över 400 olika typer som uppstår som ett resultat av användningen av polymerindustriprodukter.

Idag, mer än någonsin tidigare, tänker människorna på vår planet på den enorma föroreningen av jorden genom det ständigt ökande slöseriet med plast. I detta avseende fyller läroboken på kunskap inom området återvinning och återvinning av plast för att återföra dem till produktion och förbättra miljön i Ryska federationen och i världen.

2 ANALYS AV TILLSTÅND FÖR ÅTERVINNING OCH ANVÄNDNING AV POLYMERMATERIAL

2.1 ANALYS AV TILLSTÅND FÖR ÅTERVINNING AV POLYMERMATERIAL

Av all plast som produceras används 41 % i förpackningar, varav 47 % går till livsmedelsförpackningar. Bekvämlighet och säkerhet, lågt pris och hög estetik är de avgörande förutsättningarna för den accelererade tillväxten av plastanvändningen vid tillverkning av förpackningar. Förpackningar gjorda av syntetiska polymerer, som utgör 40% av hushållsavfallet, är praktiskt taget "evigt" - det sönderdelas inte. Därför är användningen av plastförpackningar förknippad med generering av avfall i mängden 40...50 kg/år per person.

I Ryssland, förmodligen 2010, kommer polymeravfall att uppgå till mer än en miljon ton, och andelen av deras användning är fortfarande liten. Med hänsyn till de specifika egenskaperna hos polymermaterial - de genomgår inte förfall, korrosion, problemet med deras bortskaffande är först och främst av miljömässig natur. Den totala volymen kommunalt fast avfallshantering enbart i Moskva är cirka 4 miljoner ton per år. Av den totala mängden avfall återvinns endast 5 ... 7 % av deras massa. Enligt uppgifter från 1998, i den genomsnittliga sammansättningen av kommunalt fast avfall som levereras för bortskaffande, är 8% plast, vilket är 320 tusen ton per år.

Men för närvarande blir problemet med att bearbeta avfallspolymermaterial relevant, inte bara ur miljöskyddssynpunkt, utan också på grund av det faktum att plastavfall blir ett kraftfullt råmaterial under förhållanden med brist på polymerråvaror. energiresurs.

Samtidigt kräver lösningen av frågor som rör miljöskydd betydande kapitalinvesteringar. Kostnaden för att bearbeta och förstöra plastavfall är cirka 8 gånger högre än kostnaden för att behandla det mesta industriavfallet och nästan tre gånger kostnaden för att destruera hushållsavfall. Detta beror på de specifika egenskaperna hos plast, som avsevärt komplicerar eller gör kända metoder olämpliga för destruktion av fast avfall.

Användningen av avfallspolymerer kan avsevärt spara primära råvaror (främst olja) och elektricitet.

Det finns många problem förknippade med bortskaffande av polymeravfall. De har sina egna detaljer, men de kan inte anses olösliga. Lösningen är dock omöjlig utan att organisera insamling, sortering och primär bearbetning av avskrivna material och produkter; utan att utveckla ett prissystem för sekundära råvaror, vilket stimulerar företag att bearbeta dem; utan att skapa effektiva metoder för att bearbeta sekundära polymera råvaror, såväl som metoder för att modifiera det för att förbättra kvaliteten; utan att skapa speciell utrustning för dess bearbetning; utan att utveckla en rad produkter tillverkade av återvunna polymerråvaror.

Plastavfall kan delas in i tre grupper:

a) tekniskt produktionsavfall som uppstår under syntes och bearbetning av termoplaster. De är uppdelade i icke-borttagbart och engångstekniskt avfall. Dödlig - det här är kanter, skärsår, trimningar, sprue, blixt, blixt, etc. I industrier som är involverade i produktion och bearbetning av plast genereras sådant avfall från 5 till 35 %. Ej borttagbart avfall, som i huvudsak representerar ett högkvalitativt råmaterial, skiljer sig inte i egenskaper från den ursprungliga primära polymeren. Dess bearbetning till produkter kräver ingen speciell utrustning och utförs på samma företag. Engångsavfall från teknologisk produktion bildas vid bristande iakttagande av tekniska regimer i syntes- och bearbetningsprocessen, d.v.s. detta är ett tekniskt äktenskap som kan minimeras eller helt elimineras. Teknologiskt produktionsavfall bearbetas till olika produkter, som används som tillsats till de ursprungliga råvarorna etc.;

b) Industriellt konsumtionsavfall - ackumulerat som ett resultat av fel på produkter tillverkade av polymera material som används i olika sektorer av den nationella ekonomin (dämpade däck, behållare och förpackningar, maskindelar, jordbruksfilmavfall, gödningspåsar, etc.). Detta avfall är det mest homogena, minst förorenade och är därför av största intresse när det gäller återvinning.

c) offentligt konsumtionsavfall som samlas i våra hem, cateringanläggningar etc. och sedan hamnar på soptippar i staden; så småningom går de in i en ny kategori av avfall - blandat avfall.

De största svårigheterna är förknippade med bearbetning och användning av blandat avfall. Anledningen till detta är inkompatibiliteten hos termoplaster som ingår i hushållsavfallet, vilket kräver steg-för-steg-isolering. Dessutom är insamlingen av utslitna polymerprodukter från befolkningen en extremt komplex händelse ur organisatorisk synvinkel och har ännu inte etablerats i vårt land.

Den största mängden avfall förstörs - nedgrävning i jorden eller förbränning. Destruktion av avfall är dock ekonomiskt olönsamt och tekniskt svårt. Dessutom leder nedgrävning, översvämning och förbränning av polymeravfall till miljöföroreningar, till minskning av mark (organisation av deponier) etc.

Både deponi och förbränning fortsätter dock att vara ganska vanliga sätt att förstöra plastavfall. Oftast används värmen som frigörs vid förbränning för att generera ånga och elektricitet. Men kaloriinnehållet i de förbrända råvarorna är lågt, så förbränningsanläggningar är vanligtvis ekonomiskt ineffektiva. Dessutom, under förbränning, bildas sot från ofullständig förbränning av polymerprodukter, giftiga gaser frigörs och följaktligen återförorening av luft- och vattenbassängerna och snabbt slitage av ugnar på grund av allvarlig korrosion.

I början av 1970-talet under förra seklet började arbetet att utvecklas intensivt med att skapa bio-, foto- och vattennedbrytbara polymerer. Att få nedbrytbara polymerer väckte en sensation, och detta sätt att förstöra misslyckade plastprodukter sågs som idealiskt. Efterföljande arbete i denna riktning visade dock att det är svårt att kombinera höga fysiska och mekaniska egenskaper, vackert utseende, förmågan att snabbt förstöra och låg kostnad i produkter.

Under de senaste åren har forskningen om självnedbrytande polymerer minskat avsevärt, främst på grund av att produktionskostnaderna för att tillverka sådana polymerer i allmänhet är mycket högre än för konventionella plaster, och denna destruktionsmetod är inte ekonomiskt lönsam.

Det huvudsakliga sättet att använda plastavfall är deras återvinning, d.v.s. återanvändning. Det visas att kapital- och driftskostnaderna för de viktigaste metoderna för avfallshantering inte överstiger, och i vissa fall till och med lägre än kostnaderna för deras förstörelse. Den positiva sidan med återvinning är också det faktum att en extra mängd användbara produkter erhålls för olika sektorer av den nationella ekonomin och att det inte sker någon återförorening av miljön. Av dessa skäl är återvinning inte bara en ekonomiskt lönsam, utan också en miljömässigt föredragen lösning på problemet med att använda plastavfall. Det uppskattas att endast en liten del (endast ett fåtal procent) av det årligen genererade polymeravfallet i form av avskrivna produkter återvinns. Anledningen till detta är de svårigheter som är förknippade med den preliminära beredningen (insamling, sortering, sortering, rengöring etc.) av avfall, bristen på specialutrustning för bearbetning etc.

De viktigaste sätten att återvinna plastavfall inkluderar:

1. termisk sönderdelning genom pyrolys;
2. sönderdelning för att erhålla initiala lågmolekylära produkter (monomerer, oligomerer);
3. återvinning.

Pyrolys är termisk nedbrytning av organiska produkter med eller utan syre. Pyrolys av polymeravfall gör det möjligt att erhålla bränsle med högt kaloriinnehåll, råvaror och halvfabrikat som används i olika tekniska processer, såväl som monomerer som används för polymersyntes.

De gasformiga produkterna från termisk nedbrytning av plast kan användas som bränsle för att producera arbetsånga. Flytande produkter används för att erhålla värmeöverföringsvätskor. Användningsområdet för fasta (vaxartade) produkter av plastavfallspyrolys är ganska brett (komponenter av olika typer av skyddande föreningar, smörjmedel, emulsioner, impregneringsmaterial, etc.)

Katalytiska hydrokrackningsprocesser har också utvecklats för att omvandla avfallspolymerer till bensin och eldningsoljor.

Många polymerer, som ett resultat av reversibiliteten av bildningsreaktionen, kan återigen sönderdelas till utgångsämnena. För praktisk användning är metoderna för att klyva PET, polyamider (PA) och skummade polyuretaner viktiga. Klyvningsprodukterna används igen som råmaterial för polykondensationsprocessen eller som tillsatser till jungfrumaterialet. De föroreningar som finns i dessa produkter gör det dock ofta inte möjligt att erhålla polymerprodukter av hög kvalitet, såsom fibrer, men deras renhet är tillräcklig för tillverkning av gjutmassor, smältbara och lösliga lim.

Hydrolys är den omvända reaktionen av polykondensation. Med dess hjälp, med den riktade verkan av vatten vid komponenternas korsningar, förstörs polykondensat till de ursprungliga föreningarna. Hydrolys sker under extrema temperaturer och tryck. Reaktionsdjupet beror på mediets pH och de använda katalysatorerna.

Denna metod att använda avfall är mer energimässigt fördelaktig än pyrolys, eftersom kemiska produkter av hög kvalitet återgår till cirkulationen.

Jämfört med hydrolys är en annan metod, glykolys, mer ekonomisk för att bryta ner PET-avfall. Destruktion sker vid höga temperaturer och tryck i närvaro av etylenglykol och med deltagande av katalysatorer för att erhålla rent diglykoltereftalat. Det är även möjligt att transesterifiera karbamatgrupper i polyuretan enligt denna princip.

Ändå är den vanligaste termiska metoden för bearbetning av PET-avfall deras klyvning med metanol - metanolys. Processen fortskrider vid en temperatur över 150°C och ett tryck av 1,5 MPa, accelererad av interförestringskatalysatorer. Denna metod är mycket ekonomisk. I praktiken används också en kombination av glykolys- och metanolysmetoder.

För närvarande är det mest acceptabla för Ryssland återvinningen av avfallspolymermaterial mekanisk återvinning, eftersom denna metod för bearbetning inte kräver dyr specialutrustning och kan implementeras på vilken plats som helst för avfallsackumulering.

2.2 AVFALLSHANTERING AV POLYOLEFIN AVFALL

Polyolefiner är den mest multitonnage typen av termoplaster. De används i stor utsträckning inom olika industrier, transporter och jordbruk. Polyolefiner inkluderar hög- och lågdensitetspolyeten (HDPE och LDPE), PP. Det mest effektiva sättet att göra sig av med mjukvaruavfall är att återanvända det. Resurserna för sekundär PO är stora: enbart 1995 nådde LDPE-förbrukningsavfallet 2 miljoner ton. Användningen av sekundära termoplaster i allmänhet, och PO i synnerhet, gör det möjligt att öka graden av tillfredsställelse i dem med 15 ... 20%.

Metoder för återvinning av mjukvaruavfall beror på polymerens märke och deras ursprung. Processavfall återvinns lättast, d.v.s. produktionsavfall som inte har utsatts för intensiv ljusexponering under drift. Kräv inte komplicerade metoder för beredning och konsumentavfall från HDPE och PP, eftersom å ena sidan produkter tillverkade av dessa polymerer inte heller genomgår betydande påverkan på grund av sin design och syfte (tjockväggiga delar, behållare, tillbehör, etc. .), och å andra sidan är jungfruliga polymerer mer väderbeständiga än LDPE. Sådant avfall före återanvändning behöver bara malas och granuleras.

2.2.1 Strukturella och kemiska egenskaper hos återvunnen polyeten

Valet av tekniska parametrar för bearbetning av mjukvaruavfall och användningsområdena för produkterna som erhålls från dem beror på deras fysikalisk-kemiska, mekaniska och tekniska egenskaper, som i stor utsträckning skiljer sig från samma egenskaper hos den primära polymeren. Huvuddragen hos återvunnen LDPE (VLDPE), som bestämmer detaljerna för dess bearbetning, inkluderar: låg bulkdensitet; egenskaper hos smältans reologiska beteende, på grund av det höga innehållet av gel; ökad kemisk aktivitet på grund av strukturella förändringar som sker under bearbetningen av den primära polymeren och driften av produkter erhållna från den.

I processen för bearbetning och drift utsätts materialet för mekanokemisk påverkan, termisk, termisk och fotooxidativ nedbrytning, vilket leder till uppkomsten av aktiva grupper, som under efterföljande bearbetning kan initiera oxidationsreaktioner.

Förändringen i den kemiska strukturen börjar redan under den primära bearbetningen av PO, i synnerhet under extrudering, när polymeren utsätts för betydande termisk-oxidativa och mekanokemiska effekter. Det största bidraget till de förändringar som sker under drift görs av fotokemiska processer. Dessa förändringar är oåterkalleliga, medan de fysiska och mekaniska egenskaperna, till exempel, hos en polyetenfilm som har tjänat i en eller två säsonger för att täcka växthus, nästan helt återställs efter överpressning och extrudering.

Bildandet av ett betydande antal karbonylgrupper i PE-filmen under dess drift leder till en ökad förmåga hos VLDPE att absorbera syre, vilket resulterar i bildandet av vinyl- och vinylidengrupper i de sekundära råvarorna, vilket avsevärt minskar den termisk-oxidativa stabiliteten. av polymeren under efterföljande bearbetning, initiera processen för fotoåldring av sådana material och produkter från dem minskar deras livslängd.

Närvaron av karbonylgrupper bestämmer varken de mekaniska egenskaperna (deras införande av upp till 9 % i den initiala makromolekylen har ingen signifikant effekt på materialets mekaniska egenskaper), eller överföringen av solljus genom filmen (absorptionen) av ljus av karbonylgrupper ligger i våglängdsområdet mindre än 280 nm, och ljus av en sådan sammansättning praktiskt taget frånvarande från solspektrumet). Det är dock förekomsten av karbonylgrupper i PE som bestämmer dess mycket viktiga egenskap - motståndskraft mot ljus.

Initiativtagaren till fotoåldring av PE är hydroperoxider, som bildas under bearbetningen av det primära materialet i processen för mekanokemisk destruktion. Deras initierande verkan är särskilt effektiv i de tidiga stadierna av åldrandet, medan karbonylgrupper har en betydande effekt i de senare stadierna.

Som bekant inträffar konkurrerande reaktioner av förstörelse och strukturering under åldrandet. Konsekvensen av den första är bildningen av produkter med låg molekylvikt, den andra är bildningen av en olöslig gelfraktion. Bildningshastigheten för produkter med låg molekylvikt är maximal i början av åldrandet. Denna period kännetecknas av en låg gelhalt och en minskning av fysiska och mekaniska egenskaper.

Vidare minskar bildningshastigheten för produkter med låg molekylvikt, en kraftig ökning av innehållet i gelén och en minskning av den relativa förlängningen observeras, vilket indikerar förloppet av struktureringsprocessen. Sedan (efter att ha nått maximum) minskar gelinnehållet i VPE under dess fotoåldring, vilket sammanfaller med den fullständiga förbrukningen av vinylidengrupper i polymeren och uppnåendet av de maximalt tillåtna värdena för relativ förlängning. Denna effekt förklaras av involveringen av de resulterande rumsliga strukturerna i förstörelseprocessen, såväl som sprickbildning längs gränsen för morfologiska formationer, vilket leder till en minskning av fysiska och mekaniska egenskaper och en försämring av optiska egenskaper.

Förändringshastigheten i de fysiska och mekaniska egenskaperna hos WPE är praktiskt taget oberoende av innehållet i gelfraktionen i den. Gelhalten måste dock alltid beaktas som en strukturell faktor vid val av återvinningsmetod, modifiering och vid bestämning av polymerapplikationer.

I tabell. 1 visar egenskaperna hos LDPE före och efter åldring under tre månader och HLDPE erhållet genom extrudering från åldrad film.

1 Karakteristika för LDPE-egenskaper före och efter åldring

Egenskaper		original-	Efter operation	extrudering
Dragspänning, MPa
Förlängning vid brott, %
Sprickmotstånd, h
Ljusfasthet, dagar

Naturen av förändringen i de fysiska och mekaniska egenskaperna för LDPE och VLDPE är inte densamma: den primära polymeren uppvisar en monoton minskning av både styrka och relativ töjning, som är 30 respektive 70 % efter åldring i 5 månader. För återvunnen LDPE är förändringen i dessa indikatorer något annorlunda: brottspänningen förändras praktiskt taget inte, och den relativa töjningen minskar med 90 %. Anledningen till detta kan vara närvaron av en gelfraktion i HLDPE, som fungerar som ett aktivt fyllmedel i polymermatrisen. Närvaron av ett sådant "fyllmedel" är orsaken till uppkomsten av betydande spänningar, vilket resulterar i en ökning av materialets sprödhet, en kraftig minskning av relativ förlängning (upp till 10% av värdena för primär PE), sprickhållfasthet, draghållfasthet (10 ... 15 MPa), elasticitet, ökad styvhet.

I PE, under åldring, sker inte bara ackumulering av syrehaltiga grupper, inklusive keton, och lågmolekylära produkter, utan också en signifikant minskning av fysiska och mekaniska egenskaper, som inte återställs efter återvinning av den åldrade polyolefinfilmen. Strukturella-kemiska omvandlingar i HLDPE sker huvudsakligen i den amorfa fasen. Detta leder till en försvagning av gränsytan i polymeren, som ett resultat av vilket materialet förlorar sin styrka, blir skört, sprött och utsätts för ytterligare åldring både under upparbetning till produkter och under driften av sådana produkter, som är kännetecknas av låga fysiska och mekaniska egenskaper och livslängd.

För att bedöma de optimala metoderna för bearbetning av sekundära polyetenråmaterial är dess reologiska egenskaper av stor betydelse. HLDPE kännetecknas av låg fluiditet vid låga skjuvspänningar, som ökar med ökande spänning, och ökningen av fluiditet för HPE är större än för primär. Anledningen till detta är närvaron av en gel i HLDPE, vilket avsevärt ökar aktiveringsenergin för det viskösa flödet av polymeren. Fluiditeten kan styras genom att även ändra temperaturen under bearbetningen - med en ökning av temperaturen ökar smältans fluiditet.

Så ett material kommer för återvinning, vars bakgrund har en mycket betydande inverkan på dess fysiska, mekaniska och tekniska egenskaper. I återvinningsprocessen utsätts polymeren för ytterligare mekanokemiska och termiskt oxidativa effekter, och förändringen i dess egenskaper beror på bearbetningsfrekvensen.

När man studerade påverkan av bearbetningsfrekvensen på egenskaperna hos de erhållna produkterna visade det sig att 3-5 gånger bearbetning har en obetydlig effekt (mycket mindre än den primära). En märkbar minskning av styrkan börjar vid 5 - 10 gångers bearbetning. I processen med upprepad bearbetning av HLDPE rekommenderas att öka gjuttemperaturen med 3...5% eller antalet varv av skruven under extrudering med 4...6% för att förstöra den resulterande gelen. Det bör noteras att i processen med upprepad bearbetning, särskilt när de utsätts för atmosfäriskt syre, sker en minskning av molekylvikten hos polyolefiner, vilket leder till en kraftig ökning av materialets bräcklighet. Upprepad bearbetning av en annan polymer från klassen av polyolefiner - PP leder vanligtvis till en ökning av smältflödesindex (MFR), även om materialets hållfasthetsegenskaper inte genomgår betydande förändringar. Därför kan avfallet som genereras vid tillverkningen av delar från PP, liksom själva delarna vid slutet av deras livslängd, återanvändas i en blandning med utgångsmaterialet för att få nya delar.

Av allt ovanstående följer att sekundära mjukvaruråvaror bör modifieras för att förbättra kvaliteten och öka livslängden för produkter tillverkade av dem.

2.2.2 Teknik för att bearbeta återvunna polyolefinråvaror till granulat

För att omvandla termoplastavfall till råvaror som är lämpliga för vidarebearbetning till produkter är dess förbehandling nödvändig. Valet av förbehandlingsmetod beror främst på källan till avfallsgenereringen och graden av förorening. Således behandlas homogent avfall från produktion och bearbetning av LDPE vanligtvis på platsen för deras generering, vilket kräver liten förbehandling - främst malning och granulering.

Avfall i form av föråldrade produkter kräver noggrannare förberedelser. Förbehandling av PE-filmavfall från jordbruket, gödselpåsar, avfall från andra kompakta källor och blandat avfall innefattar följande steg: sortering (grov) och identifiering (för blandat avfall), rivning, separering av blandat avfall, tvättning, torkning. Därefter utsätts materialet för granulering.

Försortering ger en grov separering av avfall enligt olika egenskaper: färg, dimensioner, form och, om nödvändigt och möjligt, efter plasttyper. Försortering sker vanligtvis för hand på bord eller på transportband; vid sortering avlägsnas samtidigt olika främmande föremål och inneslutningar från avfallet.

Separeringen av blandat (hushålls-) avfallstermoplast per typ utförs med följande huvudmetoder: flotation, separering i tunga medier, flygseparering, elektrisk separering, kemiska metoder och djupkylningsmetoder. Den mest använda metoden är flotationsmetoden, som möjliggör separering av blandningar av industriella termoplaster som PE, PP, PS och PVC. Separering av plaster utförs genom att tillsätta ytaktiva ämnen till vatten, som selektivt ändrar sina hydrofila egenskaper.

I vissa fall kan ett effektivt sätt att separera polymerer vara att lösa dem i ett vanligt lösningsmedel eller i en blandning av lösningsmedel. Genom att behandla lösningen med ånga, isoleras PVC, PS och en blandning av polyolefiner; produkters renhet - inte mindre än 96%.

Flotation och separationsmetoder i tunga medier är de mest effektiva och kostnadseffektiva av alla de som listas ovan.

Avfall som har blivit föråldrat och innehåller högst 5 % av föroreningar från råvarulagret skickas till sopsorteringsenheten 1 , under vilken slumpmässiga främmande inneslutningar avlägsnas från dem och kraftigt förorenade bitar kasseras. Avfall som sorterats krossas i knivkrossar 2 våt- eller torrmalning för att få en lös massa med en partikelstorlek på 2 ... 9 mm.

En slipanordnings prestanda bestäms inte bara av dess design, antalet och längden på knivar, rotorhastigheten, utan också av typen av avfall. Således är den lägsta produktiviteten vid bearbetning av skumplastavfall, som tar upp en mycket stor volym och är svårt att kompakt lasta. Högre produktivitet uppnås vid bearbetning av avfallsfilmer, fibrer, blåsta produkter.

För alla knivkrossar är ett karakteristiskt drag ökat ljud, vilket är förknippat med detaljerna i processen för att slipa sekundära polymermaterial. För att minska ljudnivån är kvarnen, tillsammans med motor och fläkt, innesluten i ett ljudskyddande hölje, som kan vara löstagbart och har speciella fönster med luckor för lastning av det krossade materialet.

Malning är ett mycket viktigt steg i beredningen av avfall för bearbetning, eftersom malningsgraden bestämmer bulkdensiteten, flytbarheten och partikelstorleken hos den resulterande produkten. Styrning av malningsgraden gör det möjligt att mekanisera bearbetningsprocessen, förbättra materialets kvalitet genom att beräkna dess tekniska egenskaper i genomsnitt, minska varaktigheten av andra tekniska operationer och förenkla utformningen av bearbetningsutrustning.

En mycket lovande metod för slipning är kryogen, vilket gör det möjligt att få pulver från avfall med en spridningsgrad på 0,5 ... 2 mm. Användningen av pulverteknik har ett antal fördelar: minskad blandningstid; minskning av energiförbrukning och arbetstimmar för rutinunderhåll av blandare; bättre fördelning av komponenterna i blandningen; minskning av förstörelse av makromolekyler, etc.

Av de kända metoderna för att erhålla pulveriserade polymera material som används inom kemisk teknologi är den mest acceptabla metoden för malning av termoplastiskt avfall mekanisk malning. Mekanisk malning kan utföras på två sätt: kryogent (malning i flytande kväve eller andra kylmedelsmedium och vid normala temperaturer i miljön av deagglomererande ingredienser, som är mindre energikrävande.

Därefter matas det krossade avfallet in i tvättmaskinen för tvätt. 3 . Tvättning utförs i flera steg med speciella tvättmedelsblandningar. urvriden i en centrifug 4 en massa med en fukthalt på 10 ... 15 % matas till den slutliga uttorkningen i en torkanläggning 5 tills den kvarvarande fukthalten är 0,2 %, och sedan in i granulatorn 6 (fig. 1.1).

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

Ris. 1.1 Schema för återvinning av polyolefiner till granulat:

1 - avfallssorteringsenhet; 2 - kross; 3 - tvättmaskin; 4 - centrifug; 5 - torkanläggning; 6 - granulator

Olika typer av torktumlare används för torkning av avfall: hylla, bälte, slev, fluidiserad bädd, virvel, etc.

Växter produceras utomlands, där det finns enheter för både tvätt och torkning med en kapacitet på upp till 350 ... 500 kg / h. I en sådan installation laddas det krossade avfallet i ett bad, som är fyllt med en tvättlösning. Filmen blandas med en paddelblandare medan smutsen lägger sig i botten och den tvättade filmen flyter. Dehydrering och torkning av filmen utförs på en vibrerande skärm och i en virvelseparator. Den resterande fuktigheten är mindre än 0,1 %.

Granulering är det sista steget i beredningen av sekundära råvaror för vidareförädling till produkter. Detta steg är särskilt viktigt för HLDPE på grund av dess låga bulkdensitet och svårigheten att transportera. Under granuleringsprocessen komprimeras materialet, dess vidare bearbetning underlättas, egenskaperna hos sekundära råvaror medelvärdes, vilket resulterar i ett material som kan bearbetas på standardutrustning.

För mjukgöring av krossat och renat mjukvaruavfall används enskruvsextrudrar med en längd på (25 ... 30) mest. D utrustad med ett kontinuerligt filter och har en avgasningszon. På sådana extrudrar bearbetas nästan alla typer av sekundära termoplaster ganska effektivt med en bulkdensitet av det krossade materialet i intervallet 50 ... 300 kg / m3. För bearbetning av förorenat och blandat avfall krävs dock maskpressar av speciell design, med korta flertrådiga maskar (längd (3,5 ... 5) D) med ett cylindriskt munstycke i extruderingszonen.

Huvudenheten i detta system är en extruder med en driveffekt på 90 kW, en skruvdiameter på 253 mm och ett förhållande L/D= 3,75. Vid utgången av extrudern designades ett korrugerat munstycke med en diameter på 420 mm. På grund av värmen som genereras av friktions- och skjuvningseffekter på polymermaterialet, smälter det på kort tid, och snabb homogenisering säkerställs.

smälta. Genom att ändra gapet mellan konmunstycket och höljet är det möjligt att justera skjuvkraften och friktionskraften samtidigt som bearbetningsläget ändras. Eftersom smältning sker mycket snabbt, observeras ingen termisk nedbrytning av polymeren. Systemet är utrustat med en avgasningsenhet, vilket är en förutsättning för bearbetning av sekundära polymerråvaror.

Sekundära granulära material erhålls beroende på sekvensen av skärnings- och kylprocesser på två sätt: granulering på huvudet och undervattensgranulering. Valet av granuleringsmetod beror på egenskaperna hos den termoplast som bearbetas, och speciellt på dess smältviskositet och vidhäftning till metallen.

Vid granulering på huvudet pressas polymersmältan ut genom hålet i form av cylindriska buntar, som skärs av av knivar som glider längs spinndysplattan. De resulterande granulerna kasseras med en kniv från huvudet och kyls. Skärning och kylning kan utföras i luft, i vatten eller genom skärning i luft och kylning i vatten. För mjukvara som har hög vidhäftning till metall och en ökad benägenhet att klibba ihop används vatten som kylmedium.

Vid användning av utrustning med stor enhetskapacitet används så kallad undervattensgranulering. Med denna metod pressas polymersmältan ut i form av strängar genom hålen på spinndysplattan på huvudet omedelbart i vattnet och skärs till granulat med roterande knivar. Temperaturen på kylvattnet hålls inom intervallet 50...70 °C, vilket bidrar till en mer intensiv avdunstning av fuktrester från granulernas yta; vattenmängden är 20…40 m3 per 1 ton granulat.

Oftast bildas strängar eller band i granulatorhuvudet, som granuleras efter kylning i ett vattenbad. Diametern på de erhållna granulerna är 2…5 mm.

Kylning bör utföras med en optimal hastighet så att granulatet inte deformeras, inte klibbar ihop och för att säkerställa att kvarvarande fukt avlägsnas.

Huvudtemperaturen har en betydande effekt på storleksfördelningen av granulerna. Galler placeras mellan extrudern och munstycksutloppen för att säkerställa en enhetlig smälttemperatur. Antalet utloppshål i huvudet är 20…300.

Granuleringsprocessens prestanda beror på typen av sekundär termoplast och dess reologiska egenskaper.

Studier av HPE-granulat indikerar att dess viskösa egenskaper praktiskt taget inte skiljer sig från egenskaperna hos primär PE, dvs. den kan bearbetas under samma extrudering och formsprutning som ny PE. De resulterande produkterna kännetecknas dock av låg kvalitet och hållbarhet.

Granulat används för att tillverka förpackningar för hushållskemikalier, galgar, konstruktionsdelar, jordbruksredskap, lastpallar för godstransport, avgasrör, foder av dräneringskanaler, tryckfria rör för melioration och andra produkter. Dessa produkter erhålls från "rena" sekundära råvaror. Men mer lovande är tillsatsen av sekundära råvaror till den primära i mängden 20 ... 30%. Införandet av mjukgörare, stabilisatorer och fyllmedel i polymerkompositionen gör det möjligt att öka denna siffra till 40–50%. Detta förbättrar de fysiska och mekaniska egenskaperna hos produkter, men deras hållbarhet (när de används i tuffa klimatförhållanden) är bara 0,6 ... 0,75 av hållbarheten för produkter gjorda av ny polymer. Ett mer effektivt sätt är modifiering av sekundära polymerer, såväl som skapandet av högfyllda sekundära polymermaterial.

2.2.3 Metoder för att modifiera återvunna polyolefiner

Resultaten av studien av mekanismen för processer som inträffar under drift och bearbetning av programvara och deras kvantitativa beskrivning gör det möjligt för oss att dra slutsatsen att mellanprodukter erhållna från sekundära råvaror inte bör innehålla mer än 0,1 ... 0,5 mol oxiderade aktiva grupper och ha optimal molekylvikt och MWD , samt att ha reproducerbara fysiska, mekaniska och tekniska indikatorer. Endast i detta fall kan halvfabrikatet användas för produktion av produkter med en garanterad livslängd för att ersätta de knappa primära råvarorna. Det för närvarande producerade granulatet uppfyller dock inte dessa krav.

Ett tillförlitligt sätt att lösa problemet med att skapa högkvalitativa polymera material och produkter från sekundär programvara är modifiering av granulat, vars syfte är att skydda funktionella grupper och aktiva centra med kemiska eller fysikaliskkemiska metoder och skapa ett material som är homogent i struktur med reproducerbara egenskaper.

Metoder för att modifiera den sekundära PO av råvaror kan delas in i kemisk (tvärbindning, införande av olika tillsatser, huvudsakligen av organiskt ursprung, bearbetning med kiselorganiska vätskor, etc.) och fysiska och mekaniska (fyllning med mineraliska och organiska fyllmedel).

Till exempel uppnås det maximala innehållet i gelfraktionen (upp till 80 %) och de högsta fysikaliska och mekaniska egenskaperna hos tvärbunden VLDPE med införandet av 2–2,5 % dikumylperoxid på rullar vid 130°C under 10 minuter. Den relativa brottöjningen för sådant material är 210 %, smältflödesindex är 0,1...0,3 g/10 min. Graden av tvärbindning minskar med en ökning av temperaturen och en ökning av valsningens varaktighet som ett resultat av en konkurrerande nedbrytningsprocess. Detta gör att du kan justera graden av tvärbindning, fysiska, mekaniska och tekniska egenskaper hos det modifierade materialet.

En metod har utvecklats för att forma produkter från HLDPE genom att introducera dikumylperoxid direkt i processen för bearbetning, och prototyper av rör och gjutna produkter innehållande 70 ... 80 % av gelfraktionen har erhållits.

Införandet av vax och elastomer (upp till 5 massdelar) förbättrar avsevärt bearbetbarheten av VPE, ökar de fysiska och mekaniska egenskaperna (särskilt brottförlängning och sprickbeständighet - med 10% respektive från 1 till 320 timmar) och minskar deras spridning, vilket indikerar en ökning av materialets homogenitet.

Modifiering av HLDPE med maleinsyraanhydrid i en skivextruder leder också till en ökning av dess styrka, värmebeständighet, vidhäftningsförmåga och motståndskraft mot fotoåldring. I detta fall uppnås den modifierande effekten vid en lägre koncentration av modifieringsmedlet och en kortare varaktighet av processen än med införandet av elastomer.

Ett lovande sätt att förbättra kvaliteten på polymera material från sekundär PO är termomekanisk behandling med kiselorganiska föreningar. Denna metod gör det möjligt att erhålla produkter från återvunnet material med ökad styrka, elasticitet och motståndskraft mot åldrande. Modifieringsmekanismen består i bildandet av kemiska bindningar mellan siloxangrupperna i den organiska kiselvätskan och omättade bindningar och syrehaltiga grupper av sekundära PO:er.

Den tekniska processen för att erhålla ett modifierat material inkluderar följande steg: sortering, krossning och tvätt av avfall; behandling av avfall med organisk kiselvätska vid 90 ± 10 °С i 4…6 timmar; torkning av modifierat avfall genom centrifugering; omgranulering av modifierat avfall.

Utöver fastfasmodifieringsmetoden föreslås en metod för att modifiera VPE i lösning, som gör det möjligt att erhålla ett VLDPE-pulver med en partikelstorlek på högst 20 μm. Detta pulver kan användas för bearbetning till produkter genom rotationsgjutning och för beläggning genom elektrostatisk sprutning.

Av stort vetenskapligt och praktiskt intresse är skapandet av fyllda polymera material baserade på återvunna polyetenråvaror. Användningen av polymera material från återvunnet material som innehåller upp till 30% fyllmedel kommer att göra det möjligt att frigöra upp till 40% av primära råvaror och skicka det till produktion av produkter som inte kan erhållas från sekundära råvaror (tryckrör, förpackningsfilmer) , transport av återanvändbara behållare etc.). Detta kommer att avsevärt minska bristen på primära polymerråvaror.

För att erhålla fyllda polymermaterial från återvunnet material är det möjligt att använda dispergerade och förstärkande fyllmedel av mineraliskt och organiskt ursprung, samt fyllmedel som kan erhållas från polymeravfall (krossat härdplastavfall och gummismulor). Nästan allt termoplastavfall kan fyllas, liksom blandavfall, vilket även för detta ändamål är att föredra ur ekonomisk synpunkt.

Till exempel är ändamålsenligheten med att använda lignin förknippad med närvaron av fenoliska föreningar i det, vilket bidrar till stabiliseringen av VPEN under drift; glimmer - med produktion av produkter med låg krypning, ökad värme- och väderbeständighet, och kännetecknas också av lågt slitage på bearbetningsutrustning och låg kostnad. Kaolin, skalberg, skifferaska, kolsfärer och järn används som billiga inerta fyllmedel.

Med införandet av fint dispergerat fosfogips granulerat i polyetenvax i WPE erhölls kompositioner med ökad brottöjning. Denna effekt kan förklaras av den mjukgörande effekten av polyetenvax. Sålunda är draghållfastheten för VPE fylld med fosfogips 25 % högre än den för VPE, och dragmodulen är 250 % högre.

Den förstärkande effekten när glimmer införs i HPE är förknippad med egenskaperna hos fyllmedlets kristallina struktur, ett högt karakteristiskt förhållande (förhållandet mellan flingdiametern och tjockleken) och användningen av krossad, pulverformig HPE gjorde det möjligt för att bevara flingornas struktur med minimal förstörelse.

Kompositioner som innehåller lignin, skiffer, kaolin, sfärer, sapropellavfall har relativt låga fysiska och mekaniska egenskaper, men de är billigast och kan användas vid tillverkning av byggprodukter.

2.3 ÅTERVINNING AV POLYVINYLKLORID

Under bearbetningen utsätts polymerer för höga temperaturer, skjuvspänningar och oxidation, vilket leder till en förändring av materialets struktur, dess tekniska och operativa egenskaper. Förändringen i materialets struktur påverkas avgörande av termiska och termiskt-oxidativa processer.

PVC är en av de minst stabila industriella kolkedjepolymererna. PVC-nedbrytningsreaktion - dehydrokloreringen börjar redan vid temperaturer över 100 °C, och vid 160 °C fortskrider reaktionen mycket snabbt. Som ett resultat av termisk oxidation av PVC uppstår aggregerande och disaggregativa processer - tvärbindning och destruktion.

Förstörelsen av PVC åtföljs av en förändring i polymerens initiala färg på grund av bildandet av kromoforgrupper och en betydande försämring av fysiska, mekaniska, dielektriska och andra prestandaegenskaper. Tvärbindning resulterar i omvandlingen av linjära makromolekyler till grenade och, slutligen, till tvärbundna tredimensionella strukturer; samtidigt försämras polymerens löslighet och dess förmåga att bearbetas avsevärt. I fallet med mjukgjord PVC minskar tvärbindningen mjukningsmedlets kompatibilitet med polymeren, ökar migrationen av mjukningsmedlet och försämrar irreversibelt materialens prestandaegenskaper.

Tillsammans med att ta hänsyn till påverkan av driftsförhållanden och frekvensen av bearbetning av sekundära polymermaterial, är det nödvändigt att utvärdera det rationella förhållandet mellan avfall och färska råvaror i kompositionen avsedd för bearbetning.

Vid extrudering av produkter från blandade råvaror finns risk för rejekt på grund av olika smältviskositeter, därför föreslås extrudering av ny och återvunnen PVC på olika maskiner, dock kan pulvriserad PVC nästan alltid blandas med återvunnen polymer.

En viktig egenskap som bestämmer den grundläggande möjligheten att återvinna PVC-avfall (tillåten handläggningstid, livslängd för det återvunna materialet eller produkten), samt behovet av ytterligare förstärkning av den stabiliserande gruppen, är den termiska stabilitetstiden.

2.3.1 Metoder för behandling av PVC-avfall

Homogent industriavfall återvinns som regel och i de fall endast tunna lager av material utsätts för djup åldring.

I vissa fall rekommenderas det att använda ett slipverktyg för att ta bort det nedbrutna skiktet med efterföljande bearbetning av materialet till produkter som inte har sämre egenskaper än produkter erhållna från originalmaterialen.

För att separera polymeren från metallen (trådar, kablar) används en pneumatisk metod. Typiskt kan isolerad mjukgjord PVC användas som lågspänningstrådisolering eller formsprutade produkter. För att ta bort metall- och mineralinneslutningar, kan malningsindustrins erfarenhet baserat på användningen av induktionsmetoden, metoden för separation med magnetiska egenskaper användas. För att skilja aluminiumfolie från termoplast används uppvärmning i vatten vid 95–100 °C.

Det föreslås att sänka ned oanvändbara behållare med etiketter i flytande kväve eller syre med en temperatur som inte är högre än -50 ° C för att göra etiketterna eller klistret spröda, vilket sedan gör att de lätt kan krossas och separera ett homogent material, såsom papper .

En energibesparande metod för torrberedning av plastavfall med hjälp av en komprimator. Metoden rekommenderas för bearbetning av konstläder (IR) avfall, PVC-linoleum och inkluderar ett antal tekniska operationer: slipning, separation av textilfibrer, plasticering, homogenisering, kompaktering och granulering; tillsatser kan också tillsättas. Foderfibrerna separeras tre gånger - efter första knivkrossning, efter packning och sekundär knivkrossning. En formmassa erhålls som kan bearbetas genom formsprutning, som fortfarande innehåller fibrösa komponenter som inte stör bearbetningen utan fungerar som ett fyllmedel som förstärker materialet.

2.3.2 Metoder för återvinning av PVC-plastavfall

Formsprutning

De huvudsakliga typerna av avfall baserade på ofylld PVC är ogelatinerad plastisol, tekniskt avfall och defekta produkter. Vid företag inom lätt industri i Ryssland används följande teknik för bearbetning av plastisolavfall genom formsprutningsmetoder.

Det har konstaterats att produkter från återvunnet PVC-material av tillfredsställande kvalitet kan erhållas med plastisolteknik. Processen innefattar att strimla avfallsfilmer och -ark, förbereda PVC-pasta i en mjukgörare, gjuta en ny produkt genom gjutning.

Ogelatinerad plastisol samlades i behållare under rengöring av dispensern, mixern, utsattes för gelatinering, blandades sedan med processavfall och defekta produkter på rullar, de resulterande arken bearbetades på roterande kvarnar. Den sålunda erhållna plastisolsmulan bearbetades genom formsprutning. Plastisolsmula i mängden 10 ... 50 vikt. h kan användas i en komposition med gummi för att erhålla gummiblandningar, och detta gör det möjligt att utesluta mjukgörare från formuleringarna.

För avfallsbearbetning genom formsprutning används som regel maskiner av intrångstyp, med en konstant roterande skruv, vars design säkerställer spontan uppfångning och homogenisering av avfall.

En av de lovande metoderna för att använda PVC-avfall är flerkomponentsgjutning. Med denna metod för bearbetning har produkten yttre och inre lager av olika material. Det yttre skiktet är som regel kommersiell plast av hög kvalitet, stabiliserad, färgad, med ett bra utseende. Det inre lagret är återvunnet polyvinylkloridråmaterial. Bearbetningen av termoplaster med denna metod gör det möjligt att avsevärt spara knappa primära råvaror, vilket minskar förbrukningen med mer än två gånger.

Extrudering

För närvarande är en av de mest effektiva metoderna för att bearbeta avfall av PVC-baserade polymera material i syfte att avyttra dem metoden för dispergering av elastisk töjning, baserad på fenomenet multipel destruktion under förhållanden med kombinerad exponering för högt tryck och skjuvning deformation vid förhöjd temperatur.

Elastisk deformationsspridning av preliminärt grovkrossade material med en partikelstorlek på 103 μm utförs i en enskruvs roterande dispergerare. Användt avfall, mjukgjorda duplicerade filmmaterial på annan basis (linoleum på basis av polyesterväv, skum på pappersbasis, konstläder på basis av bomullstyg) bearbetas till ett dispergerat homogent sekundärt material, som är en blandning av PVC-plast med en krossad bas med den mest sannolika partikelstorleken 320…615 µm, övervägande asymmetrisk, med en hög specifik yta (2,8…4,1 m2/g). De optimala dispersionsförhållandena under vilka den mest dispergerade produkten bildas är temperaturen i dispergeringsmedelszonerna 130 ... 150 ... 70 °C; belastningsgrad inte mer än 60%; minsta skruvhastighet 35 rpm. En ökning av bearbetningstemperaturen för PVC-material leder till en oönskad intensifiering av nedbrytningsprocesser i polymeren, vilket uttrycks i att produkten mörknar. Att öka belastningsgraden och skruvens rotationshastighet förvärrar materialets spridning.

Återvinning av avfall av grundlöst mjukgjort PVC-material (jordbruksfilm, isoleringsfilm, PVC-slangar) genom elastisk deformationsdispergering för att erhålla högkvalitativt högdispergerat sekundärt material kan utföras utan tekniska svårigheter med en större variation i spridningssätt. En mer finfördelad produkt bildas med en partikelstorlek av 240 ... 335 mikron, övervägande sfärisk till formen.

Den elastiska deformationspåverkan under spridningen av styva PVC-material (slagtåligt material för flaskor för mineralvatten, sanitära PVC-rör etc.) måste utföras vid högre temperaturer (170 ... 180 ... minsta skruvhastighet 35 rpm. Vid avvikelse från de specificerade spridningslägena observeras tekniska svårigheter och försämring av kvaliteten på den resulterande sekundära produkten när det gäller spridning.

Vid bearbetning av PVC-avfallsmaterial, samtidigt med dispersion, är det möjligt att utföra modifieringen av polymermaterialet genom att införa 1 ... 3 viktprocent. h metallhaltiga värmestabilisatorer och 10 ... 30 vikt. h mjukgörare. Detta leder till en ökning av den termiska stabilitetsmarginalen vid användning av metallstearater med 15...50 min och en förbättring av smältflödeshastigheten för materialet som bearbetas tillsammans med estermjukgörare med 20...35%, samt en förbättring i dispergeringsprocessens tillverkningsbarhet.

De resulterande sekundära PVC-materialen, på grund av den höga dispersionen och den utvecklade ytan av partiklarna, har ytaktivitet. Denna egenskap hos de resulterande pulvren förutbestämde deras mycket goda kompatibilitet med andra material, vilket gör det möjligt att använda dem för att ersätta (upp till 45 vikt-%) det ursprungliga råmaterialet vid framställning av samma eller nya polymermaterial.

Dubbelskruvextruder kan också användas för att bearbeta PVC-avfall. De uppnår utmärkt homogenisering av blandningen, och plasticeringsprocessen utförs under mildare förhållanden. Eftersom dubbelskruvextrudrar arbetar enligt principen om förskjutning, är uppehållstiden för polymeren i dem vid mjukningstemperaturen klart definierad och dess kvarhållning i högtemperaturzonen är utesluten. Detta förhindrar överhettning och termisk nedbrytning av materialet. Enhetligheten i passagen av polymeren genom cylindern ger goda förhållanden för avgasning i lågtryckszonen, vilket gör det möjligt att avlägsna fukt, nedbrytnings- och oxidationsprodukter och andra flyktiga ämnen som vanligtvis finns i avfallet.

För bearbetning av polymerkompositmaterial, inklusive IR, kabelisoleringsavfall, pappersbaserade termoplastbeläggningar och andra, kan metoder baserade på en kombination av extruderingsförberedelse och formpressning användas. För att implementera denna metod föreslås en enhet, bestående av två maskiner, vars insprutning är 10 kg. Andelen icke-polymera material som är speciellt införda i avfallet kan vara upp till 25%, och även kopparhalten kan nå 10%.

Metoden för samextrudering av den färska termoplasten som bildar väggskikten och avfallspolymeren som utgör det inre skiktet används också, som ett resultat kan en treskiktsprodukt (till exempel en film) erhållas. En annan metod - formblåsning föreslås i. I den utvecklade konstruktionen av blåsextruderingsanläggningen tillhandahålls en skruvdriven extruder med blåsdrivning som smältgenerator. Formblåsning av en blandning av ny och återvunnen PVC används för att tillverka flaskor, behållare och andra ihåliga produkter.

Kalandrering

Ett exempel på avfallsåtervinning genom kalandrering är den så kallade Regal-processen, som går ut på att kalandrera materialet och få fram skivor och plåtar som används för tillverkning av containrar och möbler. Bekvämligheten med ett sådant förfarande för bearbetning av avfall av olika sammansättning ligger i att det är lätt att justera det genom att ändra gapet mellan kalandervalsarna för att uppnå en god skjuvning och dispersiv effekt på materialet. God plasticering och homogenisering av materialet under bearbetning säkerställer produktion av produkter med tillräckligt höga hållfasthetsegenskaper. Metoden är ekonomiskt fördelaktig för termoplaster mjukade vid relativt låga temperaturer, främst mjuk PVC.

För beredning av IC- och lenoleumavfall har en enhet utvecklats, bestående av en knivkross, en blandningstrumma och trevals malvalsar. Som ett resultat av hög friktion, högt presstryck och blandning mellan roterande ytor krossas, mjukgörs och homogeniseras blandningens komponenter ytterligare. Redan i en passage genom maskinen får materialet en ganska bra kvalitet.

Brådskande

En av de traditionella metoderna för att bearbeta avfallspolymermaterial är pressning, i synnerhet kan Regal-Converter-metoden kallas den vanligaste. Malningsavfall av enhetlig tjocklek på ett transportband matas in i ugnen och smälts. Massan som mjukgjorts på detta sätt pressas sedan. Den föreslagna metoden bearbetar blandningar av plast med en halt av främmande ämnen på mer än 50 %.

Det finns ett kontinuerligt sätt att återvinna syntetiska mattor och IR. Dess väsen är som följer: det malda avfallet matas in i blandaren, där 10% av bindemedlet, pigment, fyllmedel (för förstärkning) tillsätts. Plattor pressas från denna blandning i en tvåbandspress. Plattorna har en tjocklek på 8…50 mm med en densitet på ca 650 kg/m3. På grund av plåtens porositet har de värme- och ljudisolerande egenskaper. De används inom maskinteknik och i bilindustrin som strukturella element. Med en- eller tvåsidig laminering kan dessa plattor användas inom möbelindustrin. I USA används pressningsprocessen för att göra tunga plåtar.

En annan teknisk metod används också, baserad på skumning i formen. De utvecklade alternativen skiljer sig åt i metoderna för att introducera porbildare i sekundära råvaror och tillförsel av värme. Jäsmedlen kan införas i en intern bländare eller extruder. Metoden för formad skumning är dock mer produktiv när porbildningsprocessen utförs i en press.

En betydande nackdel med metoden för pressintring av polymeravfall är den svaga blandningen av komponenterna i blandningen, vilket leder till en minskning av de mekaniska egenskaperna hos de resulterande materialen.

Problemet med att återvinna PVC-plastavfall utvecklas för närvarande intensivt, men det finns många svårigheter förknippade främst med närvaron av ett fyllmedel. Vissa utvecklare har tagit vägen att isolera polymeren från kompositen med dess efterföljande användning. Dessa tekniska alternativ är dock ofta oekonomiska, tidskrävande och lämpliga för ett snävt materialutbud.

Kända metoder för direkt termoformning kräver antingen höga extra kostnader (förberedande operationer, tillsats av primär polymer, mjukgörare, användning av specialutrustning) eller tillåter inte bearbetning av högfyllt avfall, i synnerhet PVC-plast.

2.4 AVFALLSHANTERING AV POLYSTYRENPLASTAVFALL

Polystyrenavfall ackumuleras i form av föråldrade produkter gjorda av PS och dess sampolymerer (brödlådor, vaser, syrniki, olika rätter, grillar, burkar, galgar, täckplåtar, delar av kommersiell och laboratorieutrustning, etc.), samt i form av industriellt (teknologiskt) avfall av PS för allmänt bruk, slagtålig PS (HIPS) och dess sampolymerer.

Återvinning av polystyrenplast kan gå till på följande sätt:

1. bortskaffande av starkt förorenat industriavfall;
2. utnyttjande av tekniskt avfall av HIPS- och ABS-plast genom formsprutning, extrudering och pressning;
3. bortskaffande av utslitna produkter;
4. återvinning av expanderad polystyren (EPS) avfall;
5. bortskaffande av blandat avfall.

Starkt förorenat industriavfall genereras vid tillverkning av PS och polystyrenplaster vid rengöring av reaktorer, extrudrar och produktionslinjer i form av bitar av olika storlekar och former. På grund av föroreningar, heterogenitet och låg kvalitet förstörs detta avfall huvudsakligen genom förbränning. Det är möjligt att använda dem genom att förstöra, genom att använda de resulterande flytande produkterna som bränsle.

Möjligheten att fästa jonogena grupper till bensenringen av polystyren gör det möjligt att erhålla jonbytare på dess basis. Lösligheten av polymeren under bearbetning och drift förändras inte heller. För att erhålla mekaniskt starka jonbytare är det därför möjligt att använda tekniskt avfall och utslitna polystyrenprodukter, vars molekylvikt justeras genom termisk destruktion till de värden som krävs av villkoren för syntes av jonbytare (40 ... 50 tusen). Efterföljande klormetylering av de erhållna produkterna leder till bildning av föreningar lösliga i vatten, vilket indikerar möjligheten att använda sekundära polystyrenråmaterial för att erhålla lösliga polyelektrolyter.

Tekniska restprodukter från PS (liksom mjukvara) skiljer sig inte från primära råvaror i sina fysiska, mekaniska och tekniska egenskaper. Detta avfall är återvinningsbart och för det mesta

används i de företag där de bildas. De kan läggas till den primära PS eller användas som oberoende råvaror i produktionen av olika produkter.

En betydande mängd tekniskt avfall (upp till 50%) genereras under bearbetningen av polystyrenplaster genom formsprutning, extrudering och vakuumformning, vars återgång till de tekniska bearbetningsprocesserna avsevärt kan öka effektiviteten i användningen av polymera material och skapa avfallsfri produktion inom plastbearbetningsindustrin.

ABS-plaster används i stor utsträckning inom bilindustrin för tillverkning av stora bildelar, vid tillverkning av sanitetsutrustning, rör, konsumtionsvaror etc.

I samband med den ökade konsumtionen av styrenplaster ökar också mängden avfall, vars användning är ekonomiskt och miljömässigt genomförbar, med hänsyn tagen till ökade kostnader för råvaror och minskning av deras resurser. I många fall kan återvunnet material användas för att ersätta jungfruliga material.

Det har fastställts att under upprepad bearbetning av ABS-polymeren sker två konkurrerande processer i den: å ena sidan partiell förstörelse av makromolekyler, å andra sidan partiell intermolekylär tvärbindning, som ökar med ökningen av antalet bearbetningscykler. .

När man valde en metod för bearbetning av extruderad ABS, bevisades den grundläggande möjligheten att gjuta produkter genom direkt pressning, extrudering och formsprutning.

Ett effektivt tekniskt stadium av ABS-avfallsbearbetning är polymertorkning, vilket gör det möjligt att få fukthalten i den till en nivå som inte överstiger 0,1%. I det här fallet elimineras bildandet av sådana defekter i materialet som härrör från överskott av fukt som en fjällande yta, silverfärgning, delaminering av produkter i tjocklek; Förtorkning förbättrar materialegenskaperna med 20…40 %.

Den direkta kompressionsmetoden visar sig emellertid vara ineffektiv, och extrudering av polymeren är svår på grund av dess höga viskositet.

Bearbetningen av tekniskt avfall av ABS-polymer genom formsprutning verkar lovande. I detta fall, för att förbättra polymerens fluiditet, är det nödvändigt att introducera tekniska tillsatser. Tillsatsen till polymeren underlättar bearbetningen av ABS-polymeren, eftersom den leder till en ökning av makromolekylernas rörlighet, polymerens flexibilitet och en minskning av dess viskositet.

Produkterna som erhålls med denna metod är inte sämre än produkter från den primära polymeren när det gäller deras prestandaindikatorer, och ibland till och med överträffa dem.

Defekta och slitna produkter kan kasseras genom malning, följt av bildandet av den resulterande smulan i en blandning med primärmaterial eller som ett oberoende råmaterial.

En mycket svårare situation observeras inom området för återvinning av utslitna PS-produkter, inklusive skumplast. Utomlands är de huvudsakliga sätten att deponera dem pyrolys, förbränning, foto- eller biologisk nedbrytning och nedgrävning. Avskrivna produkter för kulturella och samhälleliga ändamål, såväl som industrin för polymer, konstruktion, värmeisolerande material och annat, kan återvinnas till produkter. Det gäller främst produkter tillverkade av slagtålig PS.

Block PS måste kombineras med högpåverkande PS (förhållande 70:30), modifieras på annat sätt eller återvinnas med dess sampolymer med akrylnitril, metylmetakrylat (MS) eller terpolymerer med MS och akrylnitril (MSN) före upparbetning. MC- och MCH-sampolymerer kännetecknas av en högre motståndskraft mot atmosfärisk åldring (jämfört med slagtåliga kompositioner), vilket är av stor betydelse vid efterföljande bearbetning. Sekundär PS kan läggas till PE.

För att omvandla avfallspolystyrenfilmer till sekundära polymerråmaterial, utsätts de för agglomerering i roterande agglomeratorer. Den låga slaghållfastheten hos PS resulterar i snabb slipning (jämfört med andra termoplaster). Den höga vidhäftningsförmågan hos PS leder dock dels till att materialpartiklar klistras ihop och att det bildas stora aggregat innan (80°C) materialet blir plastiskt (130°C), och för det andra till att materialet fastnar på bearbetningsutrustningen. Detta gör PS mycket svårare att agglomerera än PE, PP och PVC.

Avfall PPS kan lösas i styren och sedan polymeriseras i en blandning som innehåller krossat gummi och andra tillsatser. De på detta sätt erhållna sampolymererna kännetecknas av tillräckligt hög slaghållfasthet.

Återvinningsindustrin står för närvarande inför utmaningen att återvinna blandat plastavfall. Teknik för bearbetning av blandat avfall inkluderar sortering, malning, tvättning, torkning och homogenisering. Återvunnet PS erhållet från blandat avfall har höga fysikaliska och mekaniska egenskaper, det kan tillsättas asfalt och bitumen i smält tillstånd. Samtidigt minskar deras kostnad, och hållfasthetsegenskaperna ökar med cirka 20%.

För att förbättra kvaliteten på återvunna polystyrenråvaror är den modifierad. För detta är det nödvändigt att studera dess egenskaper i processen för termisk åldring och drift. Åldrandet av PS-plaster har sina egna särdrag, vilket tydligt visar sig särskilt för slagtåliga material, som förutom PS innehåller gummi.

Under värmebehandling av PS-material (vid 100–200 °C) fortsätter dess oxidation genom bildning av hydroperoxidgrupper, vars koncentration snabbt ökar i det initiala oxidationsskedet, följt av bildandet av karbonyl- och hydroxylgrupper.

Hydroperoxidgrupper initierar fotooxidationsprocesser som uppstår under driften av produkter tillverkade av PS under påverkan av solstrålning. Fotonedbrytning initieras också av omättade grupper som finns i gummi. En följd av den kombinerade effekten av hydroperoxid och omättade grupper i tidiga stadier av oxidation och karbonylgrupper vid senare stadier är den lägre motståndskraften mot fotooxidativ nedbrytning av PS-produkter jämfört med PO. Närvaron av omättade bindningar i gummikomponenten i HIPS under dess uppvärmning leder till autoacceleration av nedbrytningsprocessen.

Under fotoåldring av PS modifierat med gummi råder kedjebrott framför bildandet av tvärbindningar, speciellt vid hög halt av dubbelbindningar, vilket har en betydande effekt på polymerens morfologi, dess fysikalisk-mekaniska och reologiska egenskaper.

Alla dessa faktorer måste beaktas vid återvinning av PS- och HIPS-produkter.

2.5 ÅTERVINNING AV POLYAMIDAVFALL

En betydande plats bland fast polymeravfall upptas av polyamidavfall, som huvudsakligen bildas under produktion och bearbetning av fibrer (nylon och anid) till produkter, såväl som föråldrade produkter. Mängden avfall vid produktion och bearbetning av fiber når 15% (varav i produktion - 11 ... 13%). Eftersom PA är ett dyrt material med ett antal värdefulla kemiska och fysikalisk-mekaniska egenskaper, är den rationella användningen av dess avfall av särskild vikt.

Mångfalden av typer av sekundär PA kräver skapandet av speciella bearbetningsmetoder och öppnar samtidigt stora möjligheter för deras val.

PA-6.6-avfall har de mest stabila indikatorerna, vilket är en förutsättning för att skapa universella metoder för deras bearbetning. Ett antal avfall (gummitråd, beslag, slitna strumpor) innehåller icke-polyamidkomponenter och kräver en speciell metod för bearbetning. Slitna produkter är förorenade, och mängden och sammansättningen av föroreningar bestäms av produkternas driftförhållanden, organisationen av deras insamling, lagring och transport.

Huvudområdena för bearbetning och användning av PA-avfall kan kallas malning, termoformning från smältan, depolymerisation, återutfällning från lösning, olika modifieringsmetoder och textilbearbetning för att erhålla material med en fibrös struktur. Möjligheten, ändamålsenligheten och effektiviteten av användningen av visst avfall bestäms först och främst av deras fysikaliska och kemiska egenskaper.

Av stor betydelse är avfallets molekylvikt, vilket påverkar styrkan hos återvunna material och produkter, samt de tekniska egenskaperna hos återvunnen PA. Innehållet av lågmolekylära föreningar i PA-6 har en betydande effekt på styrka, termisk stabilitet och bearbetningsförhållanden. Den mest termiskt stabila under bearbetningsförhållanden är PA-6.6.

För att välja metoder och metoder för bearbetning, såväl som anvisningar för användning av avfall, är det viktigt att studera det termiska beteendet hos sekundär PA. I detta fall kan de strukturella och kemiska egenskaperna hos materialet och dess förhistoria spela en betydande roll.

2.5.1 PA avfallsbehandlingsmetoder

De befintliga metoderna för bearbetning av PA-avfall kan delas in i två huvudgrupper: mekaniska, inte associerade med kemiska omvandlingar, och fysikalisk-kemiska. Mekaniska metoder inkluderar slipning och olika tekniker och metoder som används inom textilindustrin för att få fram produkter med en fibrös struktur.

Tackor, tejp, gjutavfall, delvis dragna och odragna fibrer kan utsättas för mekanisk bearbetning.

Slipning är inte bara en operation som följer med de flesta tekniska processer, utan också en oberoende metod för avfallshantering. Slipning gör att du kan få pulverformiga material och chips för formsprutning från tackor, remsor, borst. Karakteristiskt är att de fysikalisk-kemiska egenskaperna hos råvaran praktiskt taget inte förändras under malning. För att erhålla pulverprodukter används framför allt kryogena malningsprocesser.

Avfallsfibrer och borst används för tillverkning av fiskelinor, tvättlappar, handväskor etc., men detta kräver betydande manuellt arbete.

Av de mekaniska metoderna för avfallsbearbetning är de mest lovande och mest använda produktionen av non-woven material, golvbeläggningar och stapeltyger. Av särskilt värde för dessa ändamål är avfallspolyamidfibrer, som lätt kan bearbetas och färgas.

Fysikalisk-kemiska metoder för bearbetning av PA-avfall kan klassificeras enligt följande:

1. avfallsdepolymerisation för att erhålla monomerer som är lämpliga för framställning av fibrer och oligomerer med deras efterföljande användning vid framställning av lim, fernissor och andra produkter;
2. omsmältning av avfall för att erhålla granulat, agglomerat och produkter genom extrudering och formsprutning;
3. återutfällning från lösningar för att erhålla pulver för beläggning;
4. erhållande av kompositmaterial;
5. kemisk modifiering för framställning av material med nya egenskaper (att erhålla lacker, lim, etc.).

Depolymerisation används ofta inom industrin för att erhålla högkvalitativa monomerer från oförorenat processavfall.

Depolymerisationen utförs i närvaro av katalysatorer, som kan vara neutrala, basiska eller sura föreningar.

Metoden med upprepad smältning av PA-avfall, som huvudsakligen utförs i vertikala apparater under 2–3 timmar och i extruderingsanläggningar, har blivit utbredd i vårt land och utomlands. Vid långvarig termisk exponering minskar den specifika viskositeten för en PA-6-lösning i svavelsyra med 0,4 ... 0,7 %, och innehållet av föreningar med låg molekylvikt ökar från 1,5 till 5–6 %. Smältning i överhettad ånga, befuktning och smältning i vakuum förbättrar egenskaperna hos den regenererade polymeren, men löser inte problemet med att erhålla produkter med tillräckligt hög molekylvikt.

I processen för bearbetning genom extrudering oxideras PA mycket mindre än under långvarig smältning, vilket bidrar till bevarandet av materialets höga fysikaliska och mekaniska egenskaper. Att öka fukthalten i råvaran (för att minska graden av oxidation) leder till viss förstörelse av PA.

Att erhålla pulver från PA-avfall genom återutfällning från lösningar är en metod för att rena polymerer, erhålla dem i en form som är lämplig för vidare bearbetning. Pulver kan användas till exempel för att diska, som en komponent i kosmetika, etc.

En allmänt använd metod för att reglera de mekaniska egenskaperna hos PA är att fylla dem med fibrösa material (glasfiber, asbestfiber, etc.).

Ett exempel på den mycket effektiva användningen av PA-avfall är skapandet av ATM-2-materialet baserat på det, som har hög hållfasthet, slitstyrka och dimensionsstabilitet.

En lovande riktning för att förbättra de fysiska, mekaniska och operativa egenskaperna hos produkter från återvunnen PCA är den fysiska modifieringen av gjutna delar genom volymetrisk ytbehandling. Volym-ytbehandling av prover från återvunnen PCA fyllda med kaolin och mjukgjorda med skiffermjukmedel i uppvärmd glycerin leder till en ökning av slaghållfastheten med 18 %, brottspänningen vid böjning med 42,5 %, vilket kan förklaras av bildandet av en mer perfekt struktur av materialet och avlägsnande av restspänningar.

2.5.2 Återvinningsprocesser för PA-avfall

De huvudsakliga processerna som används för återvinning av återvunna polymerråvaror från PA-avfall är:

1. regenerering av PA genom extrudering av utslitna nylonnätmaterial och teknologiskt avfall för att erhålla granulära produkter som är lämpliga för bearbetning till produkter genom formsprutning;
2. regenerering av PA från utslitna produkter och tekniskt avfall av nylon som innehåller fibrösa föroreningar (ej polyamider) genom upplösning, filtrering av lösningen och efterföljande utfällning av PA i form av en pulverprodukt.

Teknologiska processer för bearbetning av slitna produkter skiljer sig från bearbetning av tekniskt avfall genom närvaron av ett preliminärt beredningssteg, inklusive demontering av råvaror, tvättning, tvättning, klämning och torkning av sekundära råvaror. Förberedda slitna produkter och tekniskt avfall skickas för malning, varefter de skickas till extrudern för granulering.

Sekundära fibrösa polyamidråmaterial som innehåller icke-polyamidmaterial behandlas i en reaktor vid rumstemperatur med en vattenlösning av saltsyra, filtrerad för att avlägsna icke-polyamidinneslutningar. Pulverformad polyamid fälls ut med en vattenlösning av metanol. Den utfällda produkten krossas och det resulterande pulvret dispergeras.

För närvarande, i vårt land, används tekniskt avfall som genereras vid produktion av nylonfiber ganska effektivt för produktion av icke-vävda material, golvbeläggningar och granulat för gjutning och extrudering. Den främsta orsaken till den otillräckliga användningen av misslyckade PA-produkter från kompakta källor är bristen på högeffektiv utrustning för deras primära bearbetning och bearbetning.

Utvecklingen och den industriella implementeringen av processer för att bearbeta uttjänta produkter från nylonfiber (strumptyg, nätmaterial, etc.) till sekundära material kommer att göra det möjligt att spara en betydande mängd råmaterial och styra dem till de mest effektiva användningsområdena.

2.6 ÅTERVINNING AV POLYETYLENTEREFTALATAVFALL

Återvinningen av lavsanfibrer och använda PET-produkter liknar återvinningen av polyamidavfall, så i det här avsnittet kommer vi att överväga återvinningen av PET-flaskor.

Under mer än 10 år av masskonsumtion i Ryssland av drycker i PET-förpackningar, enligt vissa uppskattningar, har mer än 2 miljoner ton använda plastbehållare, som är värdefulla kemiska råvaror, samlats på deponier.

Den explosiva tillväxten i produktionen av flaskförformar, ökningen av världspriserna på olja och följaktligen för primär PET, påverkade den aktiva bildningen i Ryssland år 2000 av marknaden för bearbetning av använda PET-flaskor.

Det finns flera metoder för att återvinna använda flaskor. En av de intressanta metoderna är den djupa kemiska bearbetningen av återvunnen PET med framställning av dimetyltereftalat i processen för metanolys eller tereftalsyra och etylenglykol i ett antal hydrolytiska processer. Sådana bearbetningsmetoder har emellertid en betydande nackdel - den höga kostnaden för depolymerisationsprocessen. Därför används för närvarande ganska välkända och utbredda mekanokemiska bearbetningsmetoder oftare, under vilka slutprodukterna bildas av en polymersmälta. Ett betydande sortiment av produkter erhållna från återvunnen polyetentereftalat på flaska har utvecklats. Den huvudsakliga storskaliga produktionen är produktion av lavsanfibrer (främst stapelvaror), produktion av syntetiska winterizers och non-woven material. Ett stort segment av marknaden är ockuperat av extrudering av ark för termoformning på extruders med arkhuvuden, och slutligen är den mest lovande bearbetningsmetoden allmänt erkänd som att erhålla granulat lämpliga för kontakt med livsmedel, d.v.s. erhålla material för omgjutning av förformar.

Flaskans intermediär kan användas för tekniska ändamål: i processen för bearbetning till produkter kan återvunnen PET tillsättas till det jungfruliga materialet; blandning - återvunnen PET kan smältas samman med andra plaster (t.ex. polykarbonat, WPE) och fyllas med fibrer för att producera tekniska delar; erhållande av färgämnen (superkoncentrat) för framställning av färgade plastprodukter.

Även renade PET-flingor kan användas direkt för tillverkning av ett brett utbud av produkter: textilfibrer; stoppning och stapelfibrer - syntetisk winterizer (isolering för vinterjackor, sovsäckar, etc.); takmaterial; filmer och ark (målade, metalliserade); förpackningar (lådor för ägg och frukt, förpackningar för leksaker, sportartiklar, etc.); gjutna strukturella produkter för bilindustrin; delar av belysning och hushållsapparater m.m.

Råvaran för depolymerisation eller bearbetning till produkter är i alla fall inte flaskavfall, som kan ligga en längre tid på en deponi, och som är formlösa, kraftigt förorenade föremål, utan rena PET-flingor.

Överväg processen att återvinna flaskor till rena plastflingor.

Om möjligt bör flaskorna redan samlas in i sorterad form, utan att blandas med annan plast och förorenande föremål. Det optimala föremålet för återvinning är en pressad bal med färglösa PET-flaskor (färgade flaskor måste sorteras och återvinnas separat). Flaskorna måste förvaras på en torr plats. Plastpåsar med PET-flaskor i lösvikt töms i lastbehållaren. Därefter kommer flaskorna in i magasinmataren. Balmataren används både som förvaringstratt med enhetligt matningssystem och som balbrytare. En transportör placerad på botten av tratten flyttar balen till tre roterande skruvar som bryter agglomeraten till individuella flaskor och matar dem till utmatningstransportören. Här är det nödvändigt att separera flaskor gjorda av färgat och ofärgat PET, samt ta bort främmande föremål som gummi, glas, papper, metall och andra typer av plaster.

I en enrotorskross utrustad med en hydraulisk påskjutare krossas PET-flaskor och bildar stora fraktioner upp till 40 mm i storlek.

Det krossade materialet passerar genom en vertikal luftklassificerare. Tunga partiklar (PET) faller mot luftflödet på den vibrerande separatorskärmen. Lätta partiklar (etiketter, film, damm etc.) blåses upp av luftströmmen och samlas upp i en speciell dammuppsamlare under cyklonen. På separatorns vibrerande skärm separeras partiklar i två fraktioner: stora PET-partiklar "strömmar" genom skärmen, och små partiklar (främst tunga fraktioner av föroreningar) passerar inuti skärmen och samlas upp i behållare under separatorn.

Flotationstanken används för att separera material med olika relativa densiteter. PET-partiklarna faller ner på den sluttande botten och skruven lossar kontinuerligt PET på den vattenavskiljande skärmen.

Skärmen tjänar både till att separera vattnet som pumpas tillsammans med PET från flottören och för att separera de fina fraktionerna av föroreningar.

Det förkrossade materialet tvättas effektivt i en lutande tvåstegs roterande trumma med perforerade väggar.

Torkning av flingor sker i en roterande trumma av perforerad plåt. Materialet vänds i hetluftsströmmar. Luften värms upp av elektriska värmare.

Därefter kommer flingorna in i den andra krossen. I detta skede mals stora PET-partiklar till flingor, som är cirka 10 mm stora. Det bör noteras att idén med bearbetning är att materialet inte krossas till flingor av en säljbar produkt i det första steget av malningen. Denna process undviker materialförluster i systemet, uppnår optimal etikettseparation, förbättrar rengöringsprestanda och minskar knivslitage i den andra krossen, eftersom glas, sand och andra slipande material tas bort innan det sekundära slipsteget.

Den slutliga processen liknar den primära luftklassificeringsprocessen. Etikettrester och PET-damm avlägsnas med luftflödet. Slutprodukten - rena PET-flingor - hälls i fat.

Således är det möjligt att lösa den allvarliga frågan om återvinning av återvunna plastbehållare med mottagandet av produkten.

Ett lovande sätt att återvinna PET är tillverkning av flaskor från flaskor.

Huvudstadierna i den klassiska återvinningsprocessen för genomförandet av systemet "flaska till flaska" är: insamling och sortering av sekundära råvaror; förpackning av sekundära råvaror; slipning och tvättning; separation av krossad sten; extrudering för att erhålla granuler; bearbetning av granulat i en skruvapparat för att öka produktens viskositet och säkerställa sterilisering av produkten för direkt kontakt med livsmedel. Men för genomförandet av denna process krävs allvarliga kapitalinvesteringar, eftersom det är omöjligt att utföra denna process på standardutrustning.

2.7 BRÄNNANDE

Det är tillrådligt att endast bränna vissa typer av plaster som har förlorat sina egenskaper för att få värmeenergi. Till exempel fungerar värmekraftverket i Wolvergemton (Storbritannien) för första gången i världen inte på gas eller eldningsolja, utan på gamla bildäck. British Office for the Recycling of Non-Fossil Fuels hjälpte till att genomföra detta unika projekt, som kommer att förse 25 000 bostadshus med el.

Förbränningen av vissa typer av polymerer åtföljs av bildandet av giftiga gaser : klorväte, kväveoxider, ammoniak, cyanidföreningar etc, vilket gör det nödvändigt att vidta åtgärder för att skydda atmosfärsluften. Dessutom är den ekonomiska effektiviteten för denna process den lägsta jämfört med andra processer för återvinning av plastavfall. Ändå bestämmer den jämförande enkelheten i organisationen av förbränning dess ganska utbredda användning i praktiken.

2.8 RTI AVFALLSÅTERVINNING

Enligt den senaste statistiken i Västeuropa produceras cirka 2 miljoner ton begagnade däck årligen, i Ryssland - cirka 1 miljon ton däck och samma mängd gammalt gummi produceras av tekniska gummiprodukter (RTI). Däck- och gummivarufabriker genererar mycket avfall, varav en stor del inte återanvänds, såsom använda butylmembran från däckfabriker, etylenpropenavfall m.m.

På grund av den stora mängden gammalt gummi intar förbränning fortfarande en dominerande ställning inom återvinning, medan materialåtervinning fortfarande utgör en liten andel, trots att just denna återvinning är relevant för att förbättra miljön och bevara råvaror. Materialåtervinning har inte använts i stor utsträckning på grund av hög energiförbrukning och de höga kostnaderna för att erhålla fina gummipulver och återvinningar.

Utan ekonomisk reglering från staten förblir däckåtervinning olönsam. Ryska federationen har inget system för att samla in, deponera och återvinna använda däck och gummivaror. Metoder för juridisk och ekonomisk reglering och stimulans för att lösa detta problem har inte utvecklats. För det mesta samlas slitna däck på parkeringar eller förs till skogar och stenbrott. För närvarande är betydande mängder använda däck som produceras årligen ett stort miljöproblem för alla regioner i landet.

Som praxis visar är det mycket svårt att lösa detta problem på regional nivå. I Ryssland bör ett federalt program för bortskaffande av däck och gummivaror utvecklas och implementeras. Programmet bör fastställa de rättsliga och ekonomiska mekanismer som säkerställer förflyttning av slitna däck enligt det föreslagna systemet.

Som en ekonomisk mekanism för driften av däckåtervinningssystemet i vårt land diskuteras två grundläggande tillvägagångssätt:

1. däckåtervinning betalas direkt av ägaren – "förorenaren betalar";
2. tillverkaren eller importören av däcken betalar för återvinningen av däck - "tillverkaren betalar".

Principen "förorenaren betalar" är delvis implementerad i sådana regioner som Tatarstan, Moskva, St. Petersburg, etc. Genom att realistiskt bedöma nivån av miljömässig och ekonomisk nihilism hos våra medborgare kan en framgångsrik användning av principen "förorenaren betalar" övervägas. föga lovande.

Det bästa för vårt land vore att införa principen "producenten betalar". Denna princip fungerar framgångsrikt i de skandinaviska länderna. Till exempel gör användningen i Finland det möjligt att återvinna mer än 90 % av däcken.

2.8.1 Krossning av slitna däck och slangar

Det första steget för att erhålla regenerering med befintliga industriella metoder från utslitna gummiprodukter (däck, kammare, etc.) är deras slipning.

Slipningen av däckgummi åtföljs av en viss förstörelse av gummivulkaniseringsnätverket, vars värde, uppskattat från förändringen i graden av jämviktssvällning, ceteris paribus, är desto större, ju mindre partikelstorleken är för den resulterande gummismulan. Kloroformextraktet av gummi förändras mycket lite i detta fall. Samtidigt sker också förstörelsen av kolstrukturer. Krossningen av gummin som innehåller aktivt kimrök åtföljs av viss förstörelse av kedjestrukturer längs kol-kolbindningar; vid lågaktivt kolsvart (termiskt) ökar antalet kontakter mellan kolpartiklar något. Generellt sett bör förändringar i vulkaniseringsnätverket och kolstrukturer hos gummin under krossning, som i fallet med alla mekanokemiska processer, bero på typen av polymer, arten och mängden fyllmedel som finns i gummit, arten av tvärbindningar och vulkaniseringsnätverkets densitet, processtemperaturen och även malningsgraden, gummi och vilken typ av utrustning som används. Partikelstorleken för den resulterande gummismulan bestäms av gummiavvulkaniseringsmetoden, typen av krossat gummi och kvalitetskraven för slutprodukten - den återvunna produkten.

Ju mindre partikelstorleken på smulan är, desto snabbare och jämnare nedbryts materialet, minskningen av innehållet av otillräckligt devulkaniserade gummipartiklar ("gryn") i devulkanisatet och, som ett resultat, erhåller ett mer enhetligt regenererat i kvalitet, vilket minskar mängden raffineringsavfall och öka raffineringsutrustningens produktivitet. Men när storleken på gummismulspartiklar minskar, ökar kostnaden för dess tillverkning.

I detta avseende, med de för närvarande existerande metoderna för framställning av gummismulor, är användningen av däckgummi med en partikelstorlek på 0,5 mm eller mindre för att erhålla återvunnet gummi som regel inte ekonomiskt genomförbart. Eftersom slitna däck, tillsammans med gummi, innehåller andra material - textilier och metall, när däck krossas, rengörs dessa material samtidigt från gummi. Om närvaron av metall i smulgummi är oacceptabel, beror det möjliga innehållet av textilrester i det på den efterföljande devulkaniseringsmetoden för smulgummi och typen av textil.

Valsar (i Ryska federationen, Polen, England, USA) och skivkvarnar (i Tyskland, Ungern, Tjeckien) används mest för att krossa slitna gummiprodukter. De använder också slag (hammar) krossar, roterande slipmaskiner, till exempel Novorotor-installationer. Gummi krossas också genom extruderingsmetoden, baserad på förstörelse av gummi under förhållanden med allround kompression och skjuvning.

En anordning föreslås i vilken materialet som ska slipas passerar mellan rotorn och husväggen. Effekten av slipning förstärks genom att storleken och formen på gapet mellan rotorn och husväggen ändras under rotorns rotation. En jämförelse av ett antal befintliga system för krossning av slitna däck visade att när det gäller utrustningens produktivitet, energi och arbetsintensitet i processen, har systemet baserat på användningen av valsar de bästa indikatorerna än på användningen av skivkvarnar eller en roterande maskin.

Tekniken för att slipa utslitna däck som finns på inhemska återvunna anläggningar gör det möjligt att få smulgummi från däck med en textilsnöre.

Utdrag från handledningen

"Användning och återvinning av polymera material"

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

Återvinning av polymerer i Ryssland blir mer och mer lovande. Antalet projekt för separat insamling av avfall ökar och produkter tillverkade av sådana material används i stor utsträckning inom olika industrier. Marknadens utveckling hindras dock fortfarande av ett antal faktorer.

Den 16 februari hölls den fjärde internationella konferensen "Polymer Recycling 2018" i Moskva. Partners är Viscotec och KRONES, den allmänna mediapartnern är tidningen Polymer Materials. Evenemanget stöddes av INTRATOOL, EREMA och PETplanet.

Generaldirektör för INVENTRA Rafael Grigoryan, som välkomnade deltagarna, noterade att regionala operatörer i framtiden kan bli de största aktörerna inom segmentet polymeråtervinning. Deras huvudsakliga inkomstkälla idag är avfallshanteringstaxan som betalas av befolkningen, men volymen av inkommande medel kanske inte räcker till för att göra vinst. I detta avseende är regionala aktörer med en omfattande resursbas intresserade av att sortera, bearbeta och producera varor från återvunnet material för att få maximal nytta.

Diskussionen om tillståndet i segmentet började med ett tal av styrelseordföranden för Clean City Group of Companies, Polina Vergun, som sa att området för avfallshantering i Ryssland är som följer: 5 % skickas till bearbetning, 10 % går till deponier som uppfyller miljökraven och 85 % hamnar på anläggningar som inte ger miljösäkerhet.

Bland branschens huvudproblem pekade Vergun ut: placeringen av avfall på otillåtna deponier och bristen på ett tillräckligt antal avfallshanteringsanläggningar. Och de största svårigheterna inom återvinningssegmentet är bristen på sorterings- och bearbetningskapacitet, fragmenteringen av marknaden och underutvecklingen av systemet för separat insamling.

Lösningen på ovanstående problem, enligt talaren, har redan hittats: införandet av institutet för en regional operatör inom avfallshanteringsområdet, ett förbud mot bortskaffande av enskilda komponenter och en ökning av priserna och standarderna för miljöavgiften. Experten noterade också att småföretagens deltagande i organisationen av avfallshanteringsaktiviteter är viktigt.

"Med tanke på den pågående avfallshanteringsreformen är det viktigt att börja bygga federala ekoteknikparker som bearbetar sekundära råvaror, som kommer att tas från de regionala teknoparker som för närvarande tas i bruk idag, eftersom den befintliga bearbetningskapaciteten kommer inte att räcka till för volymerna av återvinningsbart material i det nya systemet, - fortsättning Ms. Vergun, - inom dess ram sker interaktion på nivån för regionala och federala eko-technoparker, anvisningar för bearbetning av sekundära råvaror för Syftet med importsubstitution bestäms och gemensamma lösningar utvecklas för att förbättra regelverket, inklusive motiveringen för att öka standarderna och återvinningsgraden.
Dessutom noterade talaren att under de närmaste åren kommer insamlingen av plastavfall att öka avsevärt och det är inte helt klart om det finns en tillräcklig mängd konsumtion av produkter tillverkade av återvunna polymerer i Ryssland idag. "Vi är redo att ge viss kapacitet på vårt territorium för utveckling av tredjepartsföretag, om det är ändamålsenligt och fördelaktigt för båda parter", avslutade Ms. Vergun.

Styrelseordföranden för ekoteknik, Konstantin Rzayev, talade om sin vision av situationen och påminde om att Ryssland totalt förbrukar 5 miljoner ton polymerråvaror, varav en imponerande del fortfarande används i årtionden (fönsterramar, rör). , geomaterial), och först och främst hamnar polymerförpackningar i "skräp".

Enligt talaren, med hänsyn till den förväntade kraftiga ökningen av insamlingen av plastavfall vid sortering av regionala aktörers insatser, kan ytterligare 100-150 tusen ton PET och flera hundra tusen ton andra polymerförpackningar förväntas i de närmaste åren.

Mr. Rzayev, som fortsatte samtalet, noterade att de föregående två eller tre åren hade satt några trender inom området för bearbetning av plastavfall, det fanns faktorer som ledde till tillväxten av industrin och nya möjligheter. Bland dessa noterade talaren antagandet av lagarna 458 och 503 F3, införandet av utökat producentansvar, lanseringen av ett ökande antal avfallssorteringskomplex, samt genomförandet av ett förbud mot avfallshantering, som inkluderar användbara komponenter, som började 2018. Territoriella system har utvecklats i nästan alla regioner, ungefär en tredjedel av dem har valt återvinningsföretag för behandling av maskinavfall, fler och fler organisationer lär sig om utökat producentansvar och miljöavgifter.

Naturligtvis håller miljövänlighet på att bli en trend. Men segmentet har fortfarande problem: den låga insamlingen av fraktioner för bearbetning, den höga andelen aktörer som stannar kvar "i skuggorna", den ostrukturerade industrin - kommer detta att förändras under det kommande året? Frågan är fortfarande öppen.

Experten uppskattade förbrukningen av återvunnen PET (i form av PET-flingor) för 2017 till 151 tusen ton, varav inhemsk produktion är 136 tusen ton, cirka 16 tusen ton importerades och 877 ton exporterades. Nästan 100% av importen - PET-flingor för framställning av polyesterfiber. Bland de största leverantörsländerna: Ukraina, Vitryssland-Kazakstan-Kirgizistan, Litauen, Azerbajdzjan och Storbritannien.

Strukturen för konsumtionen av återvunnen PET är idag följande: 65,4% faller på polyesterfiber, cirka 18% - förformar, 12,7% - tejp, garn, film och ark - 2,7% och mindre än 1% - andra segment (hartser, etc.). ) De största förädlarna - tillverkare av polyesterfiber (Comitex, RB-Group, Technoplast, Politex, Nomatex, Selena, Vtorkom), Specta (ledare på den ryska marknaden för förpackningstejp), samt den enda tillverkaren av livsmedel -grade PET-granulat, Plarus-anläggningen.

Volymen av leveranser av återvunnen polyeten till Ryssland var som jämförelse 2014 1,9 tusen ton, 2016 steg den till 3,3 tusen ton, men 2017 sjönk den igen och uppgick till cirka 3,1 tusen ton. Bland de största leverantörerna enligt uppgifter under det senaste året - Polen (2,2 tusen ton) och Bulgarien (777 ton).

I Europa produceras i genomsnitt 492 kg avfall per person och år, varav en mindre del - 42% återvinns, och resterande 58% grävs ned eller förbränns, säger Kaspars Fogelmanis, vd för PET Baltija, i sin rapport om plaståtervinning i Europa.

Idag kommer nästan 50 % av all plast som samlas in och återvinns i EU från Frankrike, Tyskland och Italien. Dessa länder får sällskap av Spanien och Storbritannien, som utgör de fem bästa aktörerna och samlar in cirka 71 % av det totala avfallet i EU. EU-kommissionen har föreslagit att andelen återvinning av hela flödet av plastavfall i EU ska ökas till 55 % till 2025.

Importen av PET-avfall till Kina minskade under 3:e kvartalet 2017 med 177,6 tusen ton, eller 26 % jämfört med siffrorna för 2016, som uppgick till 517 tusen ton. I slutet av 2017 förbjöd de kinesiska myndigheterna importen av 24 typer av material, inklusive papper och plast. Från och med nu kommer de bara att acceptera återvinningsbart material med en föroreningsnivå på högst 0,3 %, enligt landets regering.

Det är uppenbart att förbudet som införts av Kina påverkar återvinningen över hela världen: detta sträcker sig till EU-27-länderna, där 87 % av den insamlade återvunna plasten skickas direkt eller indirekt via Hongkong till Kina. Japan och USA drar också fördel av att Kina köper upp sin återvunna plast. Förra året exporterade Amerika 1,42 miljoner ton plastavfall, vilket enligt Mr. Fogelmanis inbringade Kina nästan 500 miljoner dollar.

Lyubov Melanevskaya, verkställande direktör för RusPEC, gjorde en rapport om mekanismerna för att implementera utökat producentansvar (som tillhandahålls på två sätt: självständigt eller genom betalning av en miljöavgift).

”Enligt planen var det meningen att staten 2017 skulle samla in 6,5 miljarder rubel. som en miljöavgift, men samlade faktiskt in 1,3 miljarder rubel. Vad krävs för att få ROP att fungera? Tydliga spelregler, lika bidrag från näringslivet, staten och befolkningen, samt stöd för de "första svalorna" i det oberoende genomförandet av ROP, delade Melanevskaya.

Framgång i den nuvarande situationen, enligt talaren, kan uppnås genom synkront antagande av lagstiftningsakter, vilket ger myndigheterna skyldigheter att införa separat avfallsinsamling och ansvar för misslyckande med att uppnå mål för RSO, samt införande av infrastruktur för RSO:n. Nordossetienlagen, som antogs i slutet av 2017, markerade början på förändringar. Kommer det att bli ytterligare förbättringar? Tiden får avgöra.

Anna Dautova, chef för TechnoNIKOL-projektet, menar att Ryssland fortfarande saknar en kultur och utbredd praxis för att samla in och bearbeta polystyrenavfall, men denna process kan ledas av deras företag, och då kommer ett viktigt miljöproblem i nationell skala att lösas.

Återvinning av polystyrenavfall kräver mindre än 10 % av de totala resurserna som spenderas på produktion av jungfruliga polymerer. Samtidigt, för produktion av ett antal produkter, kan sekundära sådana användas i stora volymer. På tal om världsupplevelsen noterade talaren att Torox och Ursa är huvudaktörerna på den europeiska polystyrenåtervinningsmarknaden. Enligt uppgifterna från talaren återvinns 50 tusen ton expanderad polystyren årligen i Europa, och i Japan, med en marknadskapacitet för primär skumpolystyren på 132 tusen ton, samlas 125 tusen ton in och återanvänds.

Kaloyan Iliev, generaldirektör för Yeremas dotterbolag, presenterade information om förvakuumbehandling vid förhöjd temperatur före extrudering, på grund av vilket, i en stabil teknisk miljö, fukt och migrerande ämnen avlägsnas från materialet redan före extrudering. Denna bearbetning och den korta extruderingsskruven säkerställer kontinuerlig produktion av livsmedelsgodkända PET-pellets med höga och stabila viskositeter och bra färgvärden.

Den globala avfallsinsamlingen ökar, med Asien i täten. Lagstiftningen blir allt hårdare: materialåtervinning uppmuntras och samtidigt införs restriktioner för avfallshantering och energianvändning, vilket naturligtvis borde ha en positiv inverkan på den globala miljön, säger Peter Hartel, försäljningschef på Krones , och talade om besluten från plaståtervinningsföretaget. Krones modulsystem är helt anpassningsbara och kan levereras som individuella maskiner eller som nyckelfärdiga anläggningar. MetaPures processteknik producerar flingor eller granulat av olika kvaliteter, upp till livsmedelskvalitet PET i enlighet med FDA och andra certifieringssystem.

Avslutningsvis gick samtalet in på PET-förpackningar. Enligt Starlinger Viscotecs representant Gerhard Ossberger finns det tre förutsättningar för framgångsrik PET-förpackning: optiskt utseende (ljus färg, full transparens och inga defekter), livsmedelssäkerhet (100 % säker förpackning för människors hälsa), mekaniska egenskaper (maximal stapelbarhet och lagring, styrka). DeCON torktumlaren och viscoSHEET extruderingslinjen tar bort damm för att minska visuella fläckar, torkar råmaterial för maximal viskositet men ändå maximal styrka och rengör inkommande återvunnet material för 100 % livsmedelssäkerhet. På så sätt skapar Viscotec högkvalitativt "skydd" för varorna.

Produkter gjorda av polymerer är en integrerad del av vårt dagliga liv idag, men tillsammans med tillväxten i produktionen av sådana produkter är det bara naturligt att mängden fast avfall också ökar.

Idag utgör polymeravfall cirka tolv procent av allt hushållsavfall och antalet ökar hela tiden. Och det är naturligt att återvinning av polymerer idag är ett av de mest pressande problemen, för utan det kan mänskligheten bokstavligen drunkna i berg av sopor.

Återvinningen av polymerer idag är inte bara ett problem, utan också en mycket lovande bransch, eftersom det är möjligt att få många användbara ämnen från till synes avfallsråvaror - hushållsavfall. Dessutom är denna avfallsåtervinningsteknik (MSW) en mycket säkrare metod för återvinning av polymeravfall än traditionell förbränning, vilket orsakar betydande miljöskador.

Polymerbearbetningsteknik

Så vad är polymeråtervinning?

För att omvandla polymeravfall till råmaterial som är lämpliga för vidarebearbetning till produkter är det nödvändigt att förbearbeta det. Valet av förbehandlingsmetod beror i första hand på graden av kontaminering av avfallet och källan till deras bildning. Således behandlas homogent produktionsavfall vanligtvis direkt på platsen för deras bildande, eftersom det i detta fall krävs lite förbehandling - bara malning och granulering.

Avfall i form av föråldrade produkter kräver dock mycket noggrannare förberedelser. Så förbehandlingen av polymeravfall inkluderar vanligtvis följande steg:

1. Grovsortering och identifiering för blandat avfall.
2. Avfallsförstöring.
3. Separering av blandat avfall.
4. Avfallstvätt.
5. Torkning.
6. Granulering.

Försortering ger en grov separering av polymeravfall enligt olika kriterier: typ av plast, färg, form och dimensioner. Försortering sker vanligtvis manuellt på transportband eller bord. Tekniken för polymerbearbetning innebär också att olika främmande inneslutningar avlägsnas från avfallet under sorteringen.

Polymera restprodukter som blivit föråldrade och hamnat på avfallsbehandlingsanläggningen, där halten av främmande föroreningar inte överstiger 5 %, skickas till sorteringsenheten där slumpmässiga främmande inneslutningar tas bort från dem. Avfall som sorterats krossas i knivkrossar tills en lös massa erhålls, vars partikelstorlek är 2 ... 9 mm.

Malning är ett av de viktigaste stegen i beredningen av avfall för bearbetning, eftersom malningsgraden bestämmer flytbarheten, partikelstorleken och bulkdensiteten hos den resulterande produkten. Och regleringen av graden av slipning gör att du kan förbättra kvaliteten på materialet på grund av medelvärdet av dess tekniska egenskaper. Detta förenklar också bearbetningen av polymerer.

En mycket lovande metod för att mala polymeravfall är kryogen, tack vare vilken det är möjligt att erhålla pulver från polymeravfall med en spridningsgrad från 0,5 till 2 mm. Användningen av denna teknik har ett antal fördelar jämfört med traditionell mekanisk malning, eftersom den gör det möjligt att uppnå en minskning av blandningstiden och en bättre fördelning av komponenterna i blandningen.

Separeringen av blandat plastavfall efter typ sker på följande sätt:

1. Flotation.
2. Separering i tunga medier.
3. Aeroseparation.
4. Elektroseparation.
5. Kemiska metoder.
6. Djupkylningsmetoder.

Den vanligaste av dessa idag är flotationsmetoden, där separationen av plaster görs genom att tillsätta olika ytaktiva ämnen till vattnet, vilket gör att polymerernas hydrofila egenskaper ändras selektivt.

I vissa fall är ett ganska effektivt sätt att separera polymerer att lösa dem i ett vanligt lösningsmedel. Bearbetning av den resulterande lösningen med ånga, PVC, en blandning av polyolefiner och PS isoleras, och produktens renhet är inte mindre än 96%.

Det är dessa två metoder som är ekonomiskt mer ändamålsenliga av alla de som anges ovan.

Därefter matas de krossade avfallspolymererna in i tvättmaskinen för rengöring. Tvättning utförs i flera steg med hjälp av speciella tvättmedelsblandningar. Polymermassan som pressas ut i en centrifug med en fukthalt på 10 till 15 % matas för slutlig dehydrering till en torkanläggning, där den torkas till en fukthalt av 0,2 %.

Därefter kommer massan in i granulatorn, där materialet komprimeras, vilket underlättar dess vidare bearbetning och medelvärde av egenskaperna hos sekundära råvaror. Slutresultatet av granulering är ett material som kan bearbetas med standardutrustning för polymerbearbetning.

Så det är tydligt att bearbetningen av polymeravfall är en ganska svår uppgift och kräver viss utrustning. Vilken typ av polymeråtervinningsutrustning används idag?

• Tvättlinor för polymeravfall.
• Krossar av polymerer.
• Återvinning extruders.
• Bandtransportörer.
• Förstörare.
• Agglomeratorer.
• Granuleringslinjer, granulatorer.
• Silersättning.
• Blandare och dispensrar.

Om du har all den utrustning som behövs för att bearbeta polymerer, då kan du börja jobba och se till av din egen erfarenhet att avfallsåtervinning (MSW) idag inte bara är ett bekymmer för planetens ekologi, utan också en utmärkt investering, eftersom lönsamheten för denna verksamhet är mycket hög.

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 bortskaffande 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, utan även andelen återvunnet avfall ökat markant. 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 producerats från de insamlade använda produkterna 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 när det gäller 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 polymerer, 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 maskintillverkare olika torksystem såsom det infraröda roterande röret från Kreyenborg Plant Technology GmbH (Senden) samt speciella filtreringssystem för PET-bearbetning eller kristalliseringsteknologier såsom Crystall-Cut-processen från Automatik Plastics Machinery (t.ex. 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.