"Muovien kierrätys Euroopassa: uusia ja hyväksi havaittuja ratkaisuja". Laitteet polymeerien käsittelyyn Mikä on polymeerijätteen käsittelyn pääongelma

JOHDANTO

Polymeerimolekyylit edustavat laajaa luokkaa yhdisteitä, joiden tärkeimmät erottavat ominaisuudet ovat korkea molekyylipaino ja ketjun suuri konformaatiojoustavuus. Voidaan varmuudella sanoa, että kaikki tällaisten molekyylien tunnusomaiset ominaisuudet sekä näihin ominaisuuksiin liittyvät niiden käyttömahdollisuudet johtuvat edellä mainituista ominaisuuksista.

Kaupungistuneessa nopeasti kasvavassa maailmassamme polymeerimateriaalien kysyntä on lisääntynyt dramaattisesti. On vaikea kuvitella tehtaiden, voimalaitosten, kattilatalojen, oppilaitosten, kodin sähkölaitteiden, joka ympäröi meitä kotona ja työssä, nykyaikaisten tietokoneiden, autojen ja paljon muuta täysimittaista työtä ilman näiden materiaalien käyttöä. Halusimmepa tehdä lelun tai avaruusaluksen, molemmissa tapauksissa polymeerit ovat välttämättömiä. Mutta kuinka voit antaa polymeerille halutun muodon ja ulkonäön? Vastataksemme tähän kysymykseen tarkastelkaamme toista polymeeriteknologian näkökohtaa, nimittäin niiden käsittelyä, joka on tämän työn aiheena.

Laajassa mielessä polymeerin prosessointia voidaan pitää teknisenä erikoisuutena, joka koskee polymeerisyötteiden muuntamista halutuiksi lopputuotteiksi. Suurin osa polymeerinkäsittelytekniikassa tällä hetkellä käytetyistä menetelmistä on muunneltuja analogeja keramiikka- ja metalliteollisuudessa käytettävistä menetelmistä. Meidän on todellakin ymmärrettävä kaikki polymeerin prosessoinnin monimutkaisuudet korvataksemme tavanomaiset perinteiset materiaalit muilla materiaaleilla, joilla on paremmat ominaisuudet ja ulkonäkö.

Noin 50 vuotta sitten oli olemassa hyvin rajallinen määrä prosesseja polymeerien jalostamiseksi lopputuotteiksi. Tällä hetkellä on olemassa monia prosesseja ja menetelmiä, joista tärkeimmät ovat kalanterointi, valu, puristusmuovaus, ruiskuvalu, ekstruusio, puhallusmuovaus, kylmämuovaus, lämpömuovaus, vaahdotus, lujittaminen, sulamuovaus, kuiva- ja märkämuovaus. Kolmella viimeisellä menetelmällä valmistetaan kuituja kuidunmuodostusmateriaaleista, kun taas lopuilla prosessoidaan muovi- ja elastomeerisia materiaaleja teollisuustuotteiksi. Seuraavissa osioissa olen yrittänyt tehdä yhteenvedon näistä tärkeistä prosesseista. Lisätietoja näistä ja muista prosesseista, kuten kastopinnoituksesta, leijukerrospyörrepinnoituksesta, elektronisesta ja lämpösaumauksesta ja hitsauksesta, on erityisissä polymeerinkäsittelyn oppikirjoissa. Tämän tiivistelmän ulkopuolelle jäävät myös pinnoitteisiin ja liimoihin liittyvät asiat.

Ennen kuin siirrytään suoraan polymeerien jalostusmenetelmien ja -menetelmien tarkasteluun lopputuotteiksi, on tiedettävä: mitä polymeerit ovat, mitä ne ovat ja missä niitä voidaan käyttää, ts. mitä lopputuotteita polymeereistä voidaan saada? Polymeerien rooli on erittäin tärkeä ja meidän on ymmärrettävä niiden käsittelyn tarve.

1. POLYMEERIT JA POLYMEERIMATERIAALT

1.1 YLEINEN KUVAUS JA LUOKITUS

Polymeeri on orgaaninen aine, jonka pitkät molekyylit rakentuvat samoista toistuvista yksiköistä - monomeereistä. Alkuperän mukaan polymeerit jaetaan kolmeen ryhmään.

Luonnollinen muodostuvat kasvien ja eläinten elintärkeän toiminnan seurauksena ja niitä löytyy puusta, villasta, nahasta. Näitä ovat proteiini, selluloosa, tärkkelys, sellakka, ligniini, lateksi.

Tyypillisesti luonnonpolymeereille tehdään eristys-, puhdistus- ja modifiointitoimenpiteitä, joissa pääketjujen rakenne pysyy muuttumattomana. Tällaisen käsittelyn tuote on keinotekoinen polymeerit. Esimerkkejä ovat luonnonkumi, joka on valmistettu lateksista, selluloosasta, joka on nitroselluloosaa, joka on pehmitetty kamferilla elastisuuden lisäämiseksi.

Luonnonmukaisilla ja keinotekoisilla polymeereillä on ollut tärkeä rooli nykyteknologiassa, ja ne ovat joillakin alueilla edelleen välttämättömiä, esimerkiksi massa- ja paperiteollisuudessa. Orgaanisten materiaalien tuotannon ja kulutuksen voimakas kasvu johtui kuitenkin synteettinen polymeerit - materiaalit, jotka on saatu synteesillä pienimolekyylipainoisista aineista ja joilla ei ole luonnossa analogeja. Makromolekyylisten aineiden kemiallisen teknologian kehittäminen on olennainen ja olennainen osa nykyaikaista tiedettä ja teknologiaa . Yksikään tekniikan haara, saati sitten uusi, ei tule toimeen ilman polymeerejä. Kemiallisen rakenteensa mukaan polymeerit jaetaan lineaarisiin, haarautuneisiin, retikulaarisiin ja spatiaalisiin.

Molekyylit lineaarinen polymeerit ovat kemiallisesti inerttejä toistensa suhteen ja ne kytkeytyvät toisiinsa vain van der Waalsin voimien avulla. Kuumennettaessa tällaisten polymeerien viskositeetti laskee ja ne pystyvät muuttumaan palautuvasti ensin erittäin elastiseen ja sitten viskoosin virtaavaan tilaan (kuva 1).

Kuva 1. Kaaviokaavio termoplastisten polymeerien viskositeetista riippuen lämpötilasta: T 1 on siirtymälämpötila lasimaisesta tilasta erittäin elastiseen tilaan, T 2 on siirtymälämpötila erittäin elastisesta tilasta viskoosiseen virtaavaan tilaan.

Koska lämmityksen ainoa vaikutus on plastisuuden muutos, kutsutaan lineaarisia polymeerejä termoplastinen... Ei pidä ajatella, että termi "lineaarinen" tarkoittaa suoraviivaista, päinvastoin, ne ovat tyypillisempiä sahalaitaiselle tai spiraalimaiselle konfiguraatiolle, mikä antaa sellaisille polymeereille mekaanisen lujuuden.

Termoplastiset polymeerit eivät vain sula, vaan myös liukenevat, koska Van der Waalsin sidokset katkeavat helposti reagenssien vaikutuksesta.

Ramified(oksastetut) polymeerit ovat kestävämpiä kuin lineaariset polymeerit. Hallittu ketjun haarautuminen on yksi tärkeimmistä teollisista menetelmistä termoplastisten polymeerien ominaisuuksien muokkaamiseksi.

Verkkorakenne ominaista se, että ketjut ovat yhteydessä toisiinsa, mikä rajoittaa suuresti liikettä ja johtaa muutokseen sekä mekaanisissa että kemiallisissa ominaisuuksissa. Tavallinen kumi on pehmeää, mutta kun se vulkanoidaan rikillä, muodostuu S-0-tyypin kovalenttisia sidoksia ja lujuus kasvaa. Polymeeri voi saada verkostorakenteen ja spontaanisti, esimerkiksi valon ja hapen vaikutuksesta, tapahtuu ikääntymistä ja joustavuuden ja suorituskyvyn menetystä. Lopuksi, jos polymeerimolekyylit sisältävät reaktiivisia ryhmiä, niin ne kuumennettaessa yhdistyvät monilla vahvoilla ristisidoksilla, polymeeri silloittuu, eli saa tilarakenne... Siten kuumennus aiheuttaa reaktioita, jotka muuttavat äkillisesti ja peruuttamattomasti materiaalin ominaisuuksia, ja materiaali saa lujuuden ja korkean viskositeetin, muuttuu liukenemattomaksi ja sulamattomaksi. Molekyylien korkean reaktiivisuuden vuoksi, joka ilmenee lämpötilan noustessa, tällaisia ​​polymeerejä kutsutaan lämpökovettuva.

Reaktiolla saadaan termoplastisia polymeerejä polymerointi, virtaa kaavion mukaan pmm p(Kuva 2), missä M - monomeerimolekyyli, M p- makromolekyyli, joka koostuu monomeeriyksiköistä, P - polymeroitumisaste.

Ketjupolymeroinnin aikana molekyylipaino kasvaa lähes välittömästi, välituotteet ovat epävakaita, reaktio on herkkä epäpuhtauksien läsnäololle ja vaatii yleensä korkeita paineita. Ei ole yllättävää, että tällainen prosessi on mahdoton luonnollisissa olosuhteissa, ja kaikki luonnolliset polymeerit muodostuivat eri tavalla. Nykyaikainen kemia on luonut uuden työkalun - polymerointireaktion ja sen ansiosta suuren luokan termoplastisia polymeerejä. Polymerointireaktio toteutetaan vain erikoistuneiden teollisuudenalojen monimutkaisissa laitteissa, ja kuluttaja saa termoplastiset polymeerit valmiina.

Lämpökovettuvien polymeerien reaktiivisia molekyylejä voidaan muodostaa yksinkertaisemmalla ja luonnollisella tavalla - asteittain monomeerista dimeeriksi, sitten trimeeriksi, tetrameeriksi jne. Tällaista monomeerien yhdistelmää, niiden "kondensaatiota", kutsutaan reaktioksi polykondensaatio; se ei vaadi suurta puhtautta tai painetta, mutta siihen liittyy muutos kemiallisessa koostumuksessa ja usein sivutuotteiden (yleensä vesihöyryn) vapautuminen (kuva 2). Tämä reaktio toteutuu luonnossa; se voidaan tehdä helposti pienellä lämmöllä yksinkertaisimmissa olosuhteissa, jopa kotona. Tällainen korkea lämpökovettuvien polymeerien valmistettavuus tarjoaa runsaasti mahdollisuuksia valmistaa erilaisia ​​tuotteita ei-kemian yrityksissä, mukaan lukien radiotehtaissa.

Riippumatta lähtöaineiden tyypistä ja koostumuksesta ja valmistusmenetelmistä polymeereihin perustuvat materiaalit voidaan luokitella seuraavasti: muovit, kuituvahvistetut muovit, laminoidut muovit, kalvot, pinnoitteet, liimat. En keskity kaikkiin näihin tuotteisiin, vaan puhun vain eniten käytetyistä. On tarpeen osoittaa, kuinka suuri kysyntä polymeerimateriaaleille on meidän aikanamme, ja näin ollen niiden käsittelyn merkitys. Muuten ongelma olisi yksinkertaisesti perusteeton.

1.2 MUOVIA

Sana "muovi" tulee kreikan kielestä ja viittaa materiaaliin, joka voidaan puristaa tai muovata mihin tahansa muotoon. Tämän etymologian mukaan jopa savea voitaisiin kutsua muoviksi, mutta todellisuudessa vain synteettisistä materiaaleista valmistettuja tuotteita kutsutaan muoviksi. American Society for Testing and Materials määrittelee muovin seuraavasti: "Se edustaa mitä tahansa monenlaisia ​​materiaaleja, koostumukseltaan täysin tai osittain orgaanisia, jotka voidaan muotoilla haluttuun muotoon altistuessaan lämpötilalle ja/tai paineelle."

Muoveja tunnetaan satoja. Pöytä 1 esittää niiden päätyypit ja kunkin lajin yksittäiset edustajat. On huomattava, että tällä hetkellä ei ole yhtä tapaa kuvata koko muovivalikoimaa niiden runsauden vuoksi.

Pöytä 1. Tärkeimmät muovityypit

Tyyppi	Tyypillisiä edustajia	Tyyppi	Tyypillisiä edustajia
Akryylimuovit Aminomuovit	Polymetyylimetakrylaatti (PMMA) Polyakrylonitriili (PAN) Urea-formaldehydihartsi Melamiini-formaldehydihartsi	Polyesterit	Tyydyttymättömät polyesterihartsit Polyetyylistereftalaatti (PET) Polyetyylisadipaatti
Selluloosa	Etyyliselluloosa Selluloosa-asetaatti Selluloosa nitraatti	Polyolefiinit Styreeni muovit	Polyeteeni (PE) Polypropeeni (PP) Polystyreeni (PS)
Epoksimuovit	Epoksihartsit	Styreenin ja akryylinitriilin kopolymeeri
Fluoroplastit	Polytetrafluorieteeni (PTFE) Polyvinylideenifluoridi	Akryylinitriilin kopolymeeri styreenin ja butadieenin kanssa (ABS)
Fenoplastit	Fenoli-formaldehydihartsi Fenoli-furfuraalihartsi	Vinyylimuovia	Polyvinyylikloridi (PVC) Polyvinyylibutyraali
Polyamidimuovit (nailonit)	Polykaprolaktaami (PA-6) Polyheksaami metyleeniadipamidi (PA-6.6)	Vinyylikloridi-vinyyliasetaattikopolymeeri

Ensimmäinen kestomuovi, joka löysi laajan käytön, oli selluloidi - keinotekoinen polymeeri, joka saatiin käsittelemällä luonnollista selluloosaa. Hänellä oli tärkeä rooli tekniikassa, erityisesti elokuvassa, mutta poikkeuksellisen palovaaran vuoksi (koostumukseltaan selluloosa on hyvin lähellä savutonta jauhetta) jo 1900-luvun puolivälissä. sen tuotanto putosi lähes nollaan.

Elektroniikan, puhelinliikenteen ja radion kehittyminen edellytti pikaisesti uusien sähköeristysmateriaalien luomista, joilla on hyvät rakenteelliset ja tekniset ominaisuudet. Näin syntyivät saman selluloosan pohjalta tehdyt keinotekoiset polymeerit, jotka on nimetty käyttöalueensa etroliksi alkukirjaimista. Tällä hetkellä vain 2...3 % maailman polymeerituotannosta on selluloosamuoveja, kun taas noin 75 % on synteettisiä kestomuoveja, ja 90 % niistä koostuu vain kolmesta: polystyreeni, polyeteeni ja polyvinyylikloridi.

Esimerkiksi paisuvaa polystyreeniä käytetään laajasti lämpö- ja äänieristeenä rakennusmateriaalina. Elektroniikassa se löytää sovelluksen tiivistystuotteille, kun on tarpeen varmistaa minimaaliset mekaaniset rasitukset, luoda tilapäinen eristys muiden elementtien lämmön vaikutuksilta tai alhaisista lämpötiloista ja eliminoida niiden vaikutus sähköisiin ominaisuuksiin, siksi laivan UHF:ssä. - laitteet.

1.3 ELASTOMEERIT

Elastomeereja kutsutaan yleisesti kumeiksi. Ilmapallot, saappaiden pohjat, lastat, kirurgiset käsineet, puutarhaletkut ovat tyypillisiä esimerkkejä elastomeerituotteista. Luonnonkumi on klassinen esimerkki elastomeereistä.

Kumimakromolekyylillä on kierteinen rakenne, jonka identiteettijakso on 0,913 nm, ja se sisältää yli 1000 isopreenitähdettä. Kumin makromolekyylin rakenne varmistaa sen korkean elastisuuden - tärkeimmän teknisen ominaisuuden. Kumilla on hämmästyttävä kyky venyttää palautuvasti jopa 900 % alkuperäisestä pituudestaan.

Eräs kumityyppi on vähemmän elastinen guttaperkka tai balata, joka on joidenkin Intiassa ja Malaijin niemimaalla kasvavien kumimaisten kasvien mehu. Toisin kuin kumi, guttaperkka-molekyyli on lyhyempi ja siinä on trans-1,4-rakenne, jonka identiteettijakso on 0,504 nm.

Luonnonkumin erinomainen tekninen arvo, sen taloudellisesti kannattavien lähteiden puuttuminen useista maista, mukaan lukien Neuvostoliitto, halu saada materiaaleja, jotka ovat monin ominaisuuksiltaan (öljy, pakkaskestävyys, kulutuskestävyys) parempia kuin luonnonkumi, kannusti tutkimusta synteettisen kumin tuotannosta ...

Tällä hetkellä käytössä on useita synteettisiä elastomeerejä. Näitä ovat polybutadieenit, styreeni-butadieenikopolymeerit, akryylinitriili-butadieeni (nitriilikumi), polyisopreeni, polykloropreeni (neopreeni), eteeni-propeenikopolymeeri, isopreeni-isobuteenikopolymeeri (polyuretaanibutyylipolyuretaani ja kumi) Etyylialkoholi on raaka-aine synteettisen kumin valmistukseen Lebedev-menetelmällä. Nyt se on kehitetty butadieenin saamiseksi butaanista jälkimmäisen katalyyttisen dehydrauksen avulla.

Tiedemiehet ovat onnistuneet ja nykyään yli kolmasosa maailmassa tuotetusta kumista on valmistettu synteettisestä kumista. Kumi ja kumi antavat valtavan panoksen viime vuosisadan teknologiseen kehitykseen. Muistetaanpa ainakin kumisaappaat ja erilaiset eristemateriaalit, niin kumin rooli talouden tärkeimmillä sektoreilla tulee meille selväksi. Yli puolet maailman elastomeerituotannosta käytetään renkaisiin. Pienauton renkaiden valmistukseen tarvitaan noin 20 kg kumia ja eri laatuisia ja merkkisiä ja kippiautoon lähes 1900 kg. Pienempi osa menee muuntyyppisiin kumituotteisiin. Kumi tekee elämästämme mukavampaa.

1.4 KUITU

Me kaikki tunnemme luonnonkuidut, kuten puuvilla, villa, pellava ja silkki. Tunnemme myös synteettiset kuidut nailonista, polyesteristä, polypropeenista ja akryylistä. Kuitujen tärkein erottuva piirre on, että niiden pituus on satoja kertoja niiden halkaisija. Jos luonnonkuidut (paitsi silkki) ovat katkokuituja, synteettisiä kuituja voidaan saada sekä jatkuvien lankojen että katkokuitujen muodossa.

Kuluttajan näkökulmasta kuituja voi olla kolmenlaisia; päivittäinen kysyntä, turvallinen ja teollinen.

Päivittäisen kysynnän kuidut ovat kuituja, joita käytetään alus- ja päällysvaatteiden valmistukseen. Tähän ryhmään kuuluvat kuidut liinavaatteiden, sukkien, paitojen, pukujen jne. valmistukseen. Näiden kuitujen tulee olla riittävän lujia ja venyviä, pehmeitä, syttymättömiä, imevät kosteutta ja hyvin värillisiä. Tyypillisiä esimerkkejä tästä kuituryhmästä ovat puuvilla, silkki, villa, nailon, polyesterit ja akrylaatit.

Turvakuituja käytetään mattojen, verhojen, tuolien päällisten, verhoilujen jne. valmistukseen. Näiden kuitujen tulee olla sitkeitä, vahvoja, kestäviä ja kulutusta kestäviä. Näille kuiduille asetetaan turvallisuusnäkökulmasta seuraavat vaatimukset: niiden tulee olla huonosti syttyviä, ne eivät levitä liekkejä ja palaessaan erittävät mahdollisimman vähän lämpöä, savua ja myrkyllisiä kaasuja. Lisäämällä arkikuituihin pieniä määriä atomeja, kuten B, N, Si, P, C1, Br tai Sb sisältäviä aineita, on mahdollista tehdä niistä tulenkestäviä ja siten muuttaa ne turvallisiksi kuiduiksi. Modifioivien lisäaineiden lisääminen kuituihin vähentää niiden palavuutta, vähentää liekin leviämistä, mutta ei johda myrkyllisten kaasujen ja savun vapautumisen vähenemiseen palamisen aikana. Tutkimukset ovat osoittaneet, että aromaattisia polyamideja, polyimidejä, polybentsimidatsoleja ja polyoksidiatsoleja voidaan käyttää turvallisina kuituina, mutta näiden kuitujen palaminen tuottaa myrkyllisiä kaasuja, koska niiden molekyylit sisältävät typpiatomeja.Aromaattisissa polyestereissä tätä haittaa ei ole.

Teollisuuskuituja käytetään komposiiteissa lujitemateriaaleina. Näitä kuituja kutsutaan myös rakennekuiduiksi, koska niillä on korkea moduuli, lujuus, lämmönkestävyys, jäykkyys ja kestävyys. Rakennekuituja käytetään vahvistamaan tuotteita, kuten jäykkiä ja taipuisia putkia, putkia ja letkuja, sekä komposiittirakenteissa, joita kutsutaan fibrilleiksi, joita käytetään laivoissa, autoissa, lentokoneissa ja jopa rakennuksissa. Tähän kuituluokkaan kuuluvat aromaattisten polyamidien ja polyestereiden yksiakselisesti orientoidut kuidut, hiili- ja piikuidut.

2. POLYMEERIEN KÄSITTELY

2.1 SEKOITUS

Puhtaita polymeerejä, jotka on saatu teollisuuslaitoksista eristämisen ja puhdistuksen jälkeen, kutsutaan "primäärisiksi" polymeereiksi tai "primäärisiksi" hartseiksi. Joitakin polymeerejä, kuten polystyreeniä, polyeteeniä, polypropeenia, lukuun ottamatta neitseelliset polymeerit eivät yleensä sovellu suoraan prosessointiin. Esimerkiksi primääri-PVC on sarvimainen materiaali, eikä sitä voi muovata ilman, että se on ensin pehmennetty lisäämällä pehmitintä. Samoin luonnonkumin muovaus vaatii vulkanointiaineen lisäämistä siihen. Useimmat polymeerit suojataan lämpö-, oksidatiiviselta ja valohajoamiselta lisäämällä niihin sopivia stabilointiaineita. Väriaineiden ja pigmenttien lisääminen polymeeriin ennen muovausta mahdollistaa useiden eri väristen tuotteiden saannin. Kitkan vähentämiseksi ja polymeerin virtauksen parantamiseksi prosessointilaitteiden sisällä useimpiin polymeereihin on lisätty voiteluaineita ja prosessiaineita. Täyteaineita lisätään yleensä polymeeriin erityisominaisuuksien antamiseksi ja lopputuotteen kustannusten alentamiseksi.

Prosessia, jossa ainesosia, kuten pehmittimiä, vulkanointiaineita, kovettimia, stabilointiaineita, täyteaineita, väriaineita, palonestoaineita ja voiteluaineita sisällytetään primääriseen polymeeriin, kutsutaan "sekoittamiseksi", ja polymeerien seoksia näiden lisäaineiden kanssa kutsutaan "yhdisteiksi".

Primäärimuovipolymeerejä, kuten polystyreeniä, polyeteeniä, polymetyylimetakrylaattia ja polyvinyylikloridia, löytyy yleensä vapaasti virtaavista hienojakoisista jauheista. Hienojakoiset jauheet tai nestemäiset ainesosat sekoitetaan ensisijaiseen polymeerijauheeseen käyttämällä planeettasekoittimia, V-sekoittimia, nauhasekoittimia, Z-sekoittimia tai kippiä. Siirto voidaan suorittaa joko huoneenlämpötilassa tai korotetussa lämpötilassa, jonka on kuitenkin oltava selvästi polymeerin pehmenemislämpötilan alapuolella. Nestemäiset esipolymeerit sekoitetaan yksinkertaisilla suurnopeuksilla sekoittimilla.

Primääriset elastomeeriset polymeerit, kuten luonnonkumi, styreenibutadieenikumi tai nitriilikumi, valmistetaan muruina, jotka puristetaan paksuiksi levyiksi, joita kutsutaan "paaleiksi". Ne sekoitetaan yleensä kovetusaineiden, katalyyttien, täyteaineiden, antioksidanttien ja voiteluaineiden kanssa. Koska elastomeerit eivät ole vapaasti valuvia jauheita, kuten primäärimuoveja, niitä ei voida sekoittaa edellä mainittujen aineosien kanssa samoilla menetelmillä kuin primäärimuoveja. Primääristen muovipolymeerien sekoittaminen yhdisteen muihin komponentteihin saadaan aikaan sekoittamalla, kun taas primääristen elastomeerien yhdisteen valmistuksessa lastut valssataan muovilevyiksi ja sitten tarvittavat aineosat lisätään polymeeriin. Elastomeerien sekoitus suoritetaan joko kaksitelaisella kumimyllyllä tai sisäisesti sekoitetulla Banbury-sekoittimella. Lateksin tai matalan molekyylipainon nestemäisten hartsien muodossa olevia elastomeerejä voidaan sekoittaa yksinkertaisella sekoittamalla nopealla sekoittimella. Kuituja muodostavien polymeerien tapauksessa seosta ei suoriteta. Komponentit, kuten voiteluaineet, stabilointiaineet ja täyteaineet, lisätään yleensä suoraan polymeerisulatteeseen tai -liuokseen juuri ennen langan kehräystä.

2.2 KÄSITTELYTEKNOLOGIA

Se tosiasia, että polymeerimateriaaleja käytetään monissa eri muodoissa, kuten tankoina, putkina, levyinä, vaahtoina, pinnoitteina tai liimoina sekä suulakepuristetuina esineinä, viittaa siihen, että on monia tapoja prosessoida polymeeriyhdisteitä lopputuotteiksi. Useimmat hartsituotteet saadaan joko muovaamalla, prosessoimalla tai valamalla nestemäisiä fornolymeerejä muottiin, minkä jälkeen kovetetaan tai silloitetaan. Kuidut tuotetaan kehruuprosessissa.

Muovausprosessia voidaan verrata esimerkiksi hahmon veistoon savesta, ja käsittelyprosessi on kuin saman hahmon leikkaaminen saippuapalasta. Muovausprosessin aikana yhdiste jauheena, hiutaleina tai rakeina asetetaan muottiin ja altistetaan lämpötilalle ja paineelle lopullisen tuotteen muodostamiseksi. Prosessissa tuotteet saadaan yksinkertaisten muotojen, kuten levyjen, tankojen tai putkien muodossa pilkkomalla, leimaamalla, liimaamalla ja hitsaamalla.

Ennen kuin siirrymme keskusteluun erilaisista polymeerin prosessointimenetelmistä, muistetaan, että polymeerimateriaalit voivat olla kestomuovia tai lämpökovettuvia (termoskovettuvia). Kun termoplastiset materiaalit on muodostettu lämpötilan ja paineen alaisena, ne on jäähdytettävä polymeerin pehmenemispisteen alapuolelle ennen muotista vapauttamista, muuten ne menettävät muotonsa. Lämpökovettuvien materiaalien tapauksessa tämä ei ole välttämätöntä, koska yhden yhdistetyn lämpötila- ja painealtistuksen jälkeen tuote säilyttää muotonsa, vaikka se irrotetaan muotista korkeassa lämpötilassa.

2.3 KALANTOI

Kalanterointiprosessia käytetään yleisesti jatkuvatoimisten kalvojen ja arkkien valmistukseen. Kalanterointilaitteen (kuva 1) pääosa on sarja tasaisesti kiillotettuja metalliteloja, jotka pyörivät vastakkaisiin suuntiin, ja laite niiden välisen raon tarkkaan säätöön. Telaväli määrää kalanteroidun levyn paksuuden. Polymeeriseos syötetään kuumille teloille ja näiltä teloilta tuleva levy jäähdytetään kulkiessaan kylmien telojen läpi. Viimeisessä vaiheessa arkit kääritään rulliksi kuvan 1 mukaisesti. Kuitenkin, jos ohuita polymeerikalvoja vaaditaan arkkien sijasta, käytetään sarjaa rullia, joissa on vähitellen pieneneviä napoja. Tyypillisesti arkkeihin kalanteroidaan polymeerejä, kuten polyvinyylikloridi, polyeteeni, kumi ja butadieenin, styreenin ja akryylinitriilin kopolymeeri.

Riisi. yksi. Kaavio kalanterointikoneesta

/ - polymeeriyhdiste; 2 - kalanterointirullat: kuumat (3) ja kylmä (4); 5 - kalanteroitu arkki; b - ohjausrullat; 7 - kelauslaite

Käyttämällä profiloituja teloja kalanterointikoneessa voidaan saada erilaisia ​​kohokuvioituja levyjä. Erilaisia ​​koristeellisia tehosteita, kuten marmoroitua ilmettä, voidaan saavuttaa lisäämällä kalanteriin erivärisiä yhdisteitä. Marmorin käsittelytekniikkaa käytetään yleisesti PVC-lattialaattojen valmistuksessa.

2.4 VALU

VALUMINEN MUOTOON. Tämä on suhteellisen halpa prosessi, joka koostuu nestemäisen esipolymeerin muuntamisesta halutun muotoisiksi kiinteiksi tuotteiksi. Tätä menetelmää voidaan käyttää levyjen, putkien, tankojen jne. rajoitetun pituiset tuotteet. Muottivaluprosessi on esitetty kaavamaisesti kuvassa 2. Tässä tapauksessa esipolymeeri, sekoitettuna sopivissa suhteissa kovettimen ja muiden aineosien kanssa, kaadetaan petrimaljaan, joka toimii muotina. Sen jälkeen petrimalja asetetaan useiksi tunteiksi uuniin, joka on kuumennettu vaadittuun lämpötilaan, kunnes jähmettymisreaktio on päättynyt. Huoneenlämpötilaan jäähdyttämisen jälkeen kiinteä aine poistetaan muotista. Tällä tavalla kiinteä valettu muoto on petrimaljan sisäisen kohokuvion muotoinen.

Riisi. 2. Yksinkertaisin esitys ruiskuvaluprosessista

b - petrimaljan täyttäminen esipolymeerillä ja kovettimella; b - lämmitys uunissa; b - jäähdytetyn tuotteen poistaminen muotista

Jos käytät petrimaljan sijaan lieriömäistä lasiputkea, joka on suljettu toisesta päästä, voit saada tuotteen lieriömäisen sauvan muodossa. Lisäksi muotissa olevan esipolymeerin ja kovetusaineen sijasta voidaan kaataa monomeerin, katalyytin ja muiden aineosien seos, joka on kuumennettu polymerointilämpötilaan. Polymerointi etenee tässä tapauksessa muotin sisällä, kunnes muodostuu kiinteä tuote. Ruiskuvaluun soveltuvat akryylit, epoksit, polyesterit, fenolit ja uretaanit.

Valumuotit valmistetaan alabasterista, lyijystä tai lasista. Kovettumisprosessissa polymeerilohko kutistuu, mikä helpottaa sen irtoamista muotista.

PYÖRIVÄ VALU... Onttoja esineitä, kuten palloja ja nukkeja, valmistetaan prosessissa, jota kutsutaan "kiertovaluksi". Tässä prosessissa käytetty laite on esitetty kuvassa 3.

Termoplastisen materiaalin seos hienon jauheen muodossa asetetaan onttoon muottiin. Käytetyssä laitteessa on erityinen laite muotin samanaikaiseen pyörittämiseen ensisijaisen ja toissijaisen akselin ympäri. Muotti suljetaan, kuumennetaan ja pyöritetään. Tämä johtaa sulan muovin tasaiseen jakautumiseen onton muotin koko sisäpinnalle. Pyörivä muotti jäähdytetään sitten kylmällä vedellä. Jäähtyessään sula muovimateriaali, joka on tasaisesti jakautunut muotin sisäpinnalle, jähmettyy. Muotti voidaan nyt avata ja valmis tuote irrottaa.

Muottiin voidaan ladata myös nestemäistä lämpökovettuvan esipolymeerin ja kovettimen seosta. Tässä tapauksessa kovettumista tapahtuu pyörimisen aikana kohonneen lämpötilan vaikutuksesta.

Pyörivää valua käytetään PVC-tuotteiden, kuten kalossien, onttojen pallojen tai nukenpäiden, valmistukseen. Polyvinyylikloridin kovetus suoritetaan fysikaalisella geelityksellä polyvinyylikloridin ja nestemäisen pehmittimen välillä 150-200 °C:n lämpötiloissa. Pienet polyvinyylikloridihiukkaset dispergoituvat tasaisesti nestemäiseen pehmittimeen yhdessä stabilointiaineiden ja väriaineiden kanssa muodostaen siten aineen, jonka viskositeetti on suhteellisen alhainen. Tämä tahnamainen materiaali, jota kutsutaan "plastisoliksi", ladataan muottiin ja ilma poistetaan siitä. Sitten muotti alkaa pyöriä ja lämmetä vaadittuun lämpötilaan, mikä johtaa polyvinyylikloridin geeliytymiseen. Saadun tuotteen seinämän paksuus määräytyy geeliytymisajan mukaan.

Kuva 3. Pyörivävaluprosessissa polymeerimateriaalilla täytettyjä onttoja muotteja pyöritetään samanaikaisesti ensisijaisen ja toissijaisen akselin ympäri

1 - ensisijainen akseli; 2 - toissijainen akseli; 3 - irrotettava osa; 4 - multaa onkalot; 5 - vaihde kotelo; b-moottoriin

Kun vaadittu seinämän paksuus on saavutettu, ylimääräinen plastisoli poistetaan toistuvaa sykliä varten. Polyvinyylikloridihiukkasten ja pehmittimen seoksen lopullista homogenointia varten muotin sisällä oleva geelimäinen tuote kuumennetaan. Lopullinen tuote poistetaan muotista sen jälkeen, kun se on jäähdytetty vesivirralla. Pyörivä valumenetelmä, jossa käytetään nestemäistä materiaalia, tunnetaan nimellä "valu ja pyörivät ontot kappaleet" -menetelmänä.

RUiskupuristus. Kätevin prosessi tuotteiden valmistamiseksi termoplastisista polymeereistä on ruiskuvaluprosessi. Huolimatta siitä, että laitteiden kustannukset tässä prosessissa ovat melko korkeat, sen kiistaton etu on sen korkea suorituskyky. Tässä prosessissa mitattu määrä sulaa termoplastista polymeeriä ruiskutetaan paineen alaisena suhteellisen kylmään muottiin, jossa se jähmettyy lopputuotteen muotoon.

Ruiskuvalukone on esitetty kuvassa 6. Prosessi koostuu sekoitetun muovimateriaalin syöttämisestä rakeiden, tablettien tai jauheen muodossa syöttösuppilosta säännöllisin väliajoin lämmitettyyn vaakasuoraan sylinteriin, jossa se pehmenee. Hydraulinen mäntä tuottaa paineen, joka tarvitaan sulan materiaalin työntämiseen sylinterin läpi sen päässä olevaan muottiin. Kun polymeerimassa liikkuu pitkin sylinterin kuumaa vyöhykettä, "torpedoksi" kutsuttu laite myötävaikuttaa muovimateriaalin tasaiseen jakautumiseen kuuman sylinterin sisäseiniä pitkin, mikä varmistaa tasaisen lämmön jakautumisen koko tilavuudessa. Sula muovimateriaali ruiskutetaan sitten ruiskutusreiän kautta muotin onteloon.

Yksinkertaisimmassa muodossaan muotti on järjestelmä, jossa on kaksi osaa: toinen osa liikkuu, toinen on paikallaan (ks. kuva 6). Muotin kiinteä osa kiinnitetään sylinterin päähän ja liikkuva osa poistetaan ja laitetaan sen päälle.

Erityisen mekaanisen laitteen avulla muotti suljetaan tiiviisti, ja tällä hetkellä sulaa muovimateriaalia ruiskutetaan 1500 kg / cm paineen alaisena. Sulkumekaaninen laite on suunniteltava kestämään suuria käyttöpaineita. Sulan materiaalin tasainen virtaus muotin sisäalueilla varmistetaan sen esilämmityksellä tiettyyn lämpötilaan. Tyypillisesti tämä lämpötila on hieman alle puristettavan muovimateriaalin pehmenemislämpötilan. Kun muotti on täytetty sulalla polymeerillä, se jäähdytetään kiertävällä kylmällä vedellä ja avataan sitten valmiin tuotteen poistamiseksi. Tämä koko sykli voidaan toistaa useita kertoja sekä manuaalisessa että automaattisessa tilassa.

ELOKUVIEN VALINTA. Valumenetelmää käytetään myös polymeerikalvojen valmistukseen. Tällöin vastaavan konsentraation omaava polymeeriliuos kaadetaan vähitellen vakionopeudella liikkuvalle metallihihnalle (kuva 4), jonka pinnalle muodostuu jatkuva kerros polymeeriliuosta.

Kuva 4. Kalvon valuprosessikaavio

/ - polymeeriliuos; 2 - ohjausventtiili; 3 - polymeeriliuos leviää muodostaen kalvon; 4 - liuotin haihtuu; 5 - loputon metallivyö; 6 - jatkuva polymeerikalvo; 7 - kela kela

Kun liuotin haihtuu hallitusti, metallihihnan pinnalle muodostuu ohut polymeerikalvo. Sen jälkeen kalvo irrotetaan yksinkertaisella kuorimalla. Useimmat kaupalliset sellofaanilevyt ja valokuvafilmit valmistetaan tällä tavalla.

2.5 SUORA PAINE

Suorapuristusmenetelmää käytetään laajalti tuotteiden valmistuksessa lämpökovettuvista materiaaleista. Kuva 5 esittää tyypillistä puristusmuottia, jota käytetään suoraan puristamiseen. Muotti koostuu kahdesta osasta - ylä- ja alaosasta tai lävistimestä (positiivinen muoto) ja matriisista (negatiivinen muoto). Muotin alaosassa on lovi ja yläreunassa reunus. Yläosan ulkoneman ja alaosan syvennyksen välinen rako suljetussa muotissa määrää puristetun tuotteen lopullisen ulkonäön.

Suorapuristusprosessissa lämpökovettuva materiaali altistetaan yhdellä lämpötilan ja paineen vaikutuksella. Lämmitetyillä levyillä varustetun hydraulipuristimen käyttö mahdollistaa halutun tuloksen.

Kuva 5. Kaavamainen esitys suorassa muovausprosessissa käytetystä muotista

1 - lämpökovettuvalla materiaalilla täytetty muottipesä; 2 - ohjaustapit; 3 - hurina; 4 - muotoiltu tuote

Lämpötila ja paine puristuksen aikana voivat saavuttaa 200 °C ja 70 kg / cm 2, vastaavasti. Käyttölämpötilan ja paineen määräävät puristettavan muovimateriaalin reologiset, termiset ja muut ominaisuudet. Muotin onkalo on täysin täytetty polymeeriyhdisteellä. Kun muotti suljetaan paineen alaisena, sen sisällä oleva materiaali puristetaan ja puristetaan haluttuun muotoon. Ylimääräinen materiaali pakotetaan ulos muotista ohuena kalvona, jota kutsutaan "purseeksi". Lämpötilan vaikutuksesta puristettu massa kovettuu. Lopputuotteen vapauttamiseksi muotista ei tarvita jäähdytystä.

Kuva..6. Kaavamainen esitys ruiskuvaluprosessista

1 - sekoitettu muovimateriaali; 2 - lataussuppilo; 3 - mäntä; 4 - sähköinen lämmityselementti; 5 - lomakkeen kiinteä osa;

6 - muotin liikkuva osa; 7 - pääsylinteri; 8 - torpedo; 9 - pehmennetty muovimateriaali; 10 - muotti; 11 - tuote, ruiskupuristettu

2.6 MUODOSTAMINEN

PNEUMOMUOTOINTI. Pneumaattisella muovauksella valmistetaan suuri määrä onttoja muovituotteita: kanistereita, pehmeitä juomapulloja jne. Seuraavat termoplastiset materiaalit voidaan muovata pneumaattisesti: polyeteeni, polykarbonaatti, polyvinyylikloridi, polystyreeni, nailon, polypropeeni, akryylit, akryylinitriili, akryylinitriili butadienitriili Kuitenkin polymeerinen vuotuisen kulutuksen suhteen, ensimmäisellä sijalla on korkeatiheyksinen polyeteeni.

Puhallusmuovaus on saanut alkunsa lasinpuhallusteollisuudesta. Kaavio tästä prosessista on esitetty kuvassa 7.

Kuuma, pehmennetty termoplastinen putki, jota kutsutaan "aihioksi", asetetaan kaksiosaisen onton muotin sisään. Kun muotti on suljettu, molemmat muotin puolikkaat kiinnittävät aihion toista päätä ja ilman ruiskutusneula putken toiseen päähän.

Kuva 7. Kaaviokaavio, joka selittää puhallusmuovausprosessin vaiheet

a - avoimeen muottiin asetettu työkappale; b - suljettu multaa;

c - puhaltaa ilmaa muottiin; d - muotin avaaminen. 1- tyhjä;

2 - ilman neula; 3 - Paina lomake; 4 - ilmaa; 5 - puhallusmuovattu tuote

Kompressorista neulan kautta syötetyn paineen vaikutuksesta kuuma työkappale puhalletaan pallon tavoin, kunnes se on läheisessä kosketuksessa muotin suhteellisen kylmän sisäpinnan kanssa. Sitten muotti jäähdytetään, avataan ja valmis kiinteä termoplastinen tuote otetaan pois.

Puhallusmuovausaihio voidaan saada ruiskupuristamalla tai suulakepuristamalla, ja tästä riippuen menetelmää kutsutaan ruiskupuhallusmuovaukseksi tai vastaavasti puhallusmuovaukseksi.

TERMOPLASTIEN MUOTOLEVIT. Termoplastisten levyjen muovaus on erittäin tärkeä prosessi kolmiulotteisten muovituotteiden valmistuksessa. Tällä menetelmällä valmistetaan jopa suuria tuotteita, kuten sukellusveneen runkojailevyistä.

Tämän prosessin kaavio on seuraava. Kestomuovilevy kuumennetaan pehmenemislämpötilaansa. Lävistin painaa sitten kuuman taipuisan levyn metallimuotin suulakkeeseen (kuva 9), jolloin levy saa tietyn muodon. Jäähtyessään valettu tuote jähmettyy ja poistetaan muotista.

Modifioidussa menetelmässä kuuma levy imeytyy tyhjiön vaikutuksesta matriisin onteloon ja saa halutun muodon (kuva 10). Tätä menetelmää kutsutaan tyhjiömuovausmenetelmäksi.

2.7 EKRUSUIO

Ekstruusio on yksi halvimmista tuotantomenetelmistä laajalle levinneille muovituotteille, kuten kalvoille, kuiduille, putkille, levyille, tankoille, letkuille ja hihnoille, ja näiden tuotteiden profiili määräytyy suuttimen ulostulon muodon mukaan. Sula muovi puristetaan ulos muotin ulostulon kautta tietyissä olosuhteissa halutun profiilin saamiseksi ekstrudaatille. Yksinkertaisimman ekstruusiokoneen kaavio on esitetty kuvassa 8.

Kuva 8. Kaavioesitys yksinkertaisimmasta ekstruusiokoneesta

1 - lataussuppilo; 2 - kaira; 3 - tärkein sylinteri; 4 - lämmityselementit; 5 - suulakepuristimen pään ulostulo, a - Loading Zone; b - puristusalue; ~ homogenointivyöhyke

Tässä koneessa yhdistetyn muovimateriaalin jauhe tai rakeet ladataan suppilosta sähköisesti lämmitettävään sylinteriin polymeerin pehmentämiseksi. Spiraalimainen pyörivä kaira varmistaa kuuman muovimassan liikkumisen sylinterin läpi. Koska polymeerimassan liikkuessa pyörivän ruuvin ja sylinterin välillä syntyy kitkaa, tämä johtaa lämmön vapautumiseen ja siten prosessoidun polymeerin lämpötilan nousuun. Tämän liikkeen aikana suppilosta suulakepuristimen pään ulostuloaukkoon muovimassa kulkee kolme selvästi jaettua vyöhykettä: latausvyöhyke (a), puristusvyöhyke (b) ja homogenointivyöhyke. (v)(katso kuva 9).

Jokainen näistä vyöhykkeistä osallistuu ekstruusioprosessiin. Latausvyöhyke esimerkiksi vastaanottaa polymeerimassan suppilosta ja ohjaa sen puristusvyöhykkeelle, tämä toiminta tapahtuu ilman lämmitystä.

Riisi. 9. Kaavio termoplastisen levyn muovausprosessista

1 - arkki termoplastisesta materiaalista; 2 - puristin; 3 - booli; 4 - kuumentamalla pehmennetty levy; 5 - matriisi; 6 - tuote, joka on saatu valamalla lämpötyynylevyjä

Kuva 10. Kaavio termoplastisesta tyhjiömuovausprosessista

1 - puristin; 2 - kestomuovi levyt; 3 - Paina lomake; 4 - termoplastinen tyhjiötuote

Puristusvyöhykkeellä lämmityselementit varmistavat jauhemaisen panoksen sulamisen ja pyörivä ruuvi puristaa sen. Sitten tahnamainen sula muovimateriaali menee homogenointivyöhykkeelle, jossa se saa tasaisen virtausnopeuden ruuvin kierteityksen ansiosta.

Suulakepuristimen tässä osassa muodostuvan paineen vaikutuksesta polymeerisula syötetään halutun profiilin mukaiseen suuttimen poistoaukkoon ja sieltä ulos. Joidenkin polymeerien korkeasta viskositeetista johtuen joskus tarvitaan toinen vyöhyke, nimeltään työskentelyalue, jossa polymeeriin kohdistuu suuria leikkauskuormia sekoitustehokkuuden parantamiseksi. Halutun profiilin ekstrudoitu materiaali jättää ekstruuderin erittäin kuumenneeseen tilaan (sen lämpötila on 125 - 350 °C), ja se tarvitsee nopean jäähdytyksen säilyttääkseen muotonsa. Ekstrudaatti menee kuljetinhihnalle, joka kulkee kylmän vesisäiliön läpi ja jähmettyy. Suulakepuristeen jäähdyttämiseen käytetään myös puhallusta kylmällä ilmalla ja ruiskutusta kylmällä vedellä. Muodostunut tuote joko leikataan tai kelataan keloiksi.

Suulakepuristusprosessia käytetään myös johtojen ja kaapeleiden päällystämiseen PVC:llä tai kumilla ja sauvamaisten metallitankojen pinnoittamiseen sopivilla kestomuovimateriaaleilla.

2.8 VAHDOTTAMINEN

Vaahdotus on yksinkertainen menetelmä vaahdon ja sienimäisten materiaalien valmistamiseksi. Tämän luokan materiaalien erityisominaisuudet - iskunvaimennuskyky, keveys, alhainen lämmönjohtavuus - tekevät niistä erittäin houkuttelevia käytettäväksi eri tarkoituksiin. Yleisiä vaahtoutuvia polymeerejä ovat polyuretaanit, polystyreeni, polyeteeni, polypropeeni, silikonit, epoksit, PVC jne. Vaahtorakenne koostuu eristetyistä (suljetuista) tai läpitunkeutuvista (avoimista) onteloista. Ensimmäisessä tapauksessa, kun tyhjöt ovat suljettuina, ne voivat sisältää kaasuja. Molemmat rakenteet on esitetty kaavamaisesti kuvassa 11.

Kuva 11. Kaavioesitys vaahdotuksen aikana muodostuneista avoimista ja suljetuista solurakenteista

1- erilliset (suljetut) solut; 2 - läpitunkeutuvat (avoimet) solut;

3 - soluseinät

Vaahto- tai solumuovin valmistukseen on olemassa useita menetelmiä. Yksi niistä on, että ilmaa tai typpeä puhalletaan sulan yhdisteen läpi, kunnes se täysin vaahtoaa. Vaahdotusprosessia helpottaa lisäämällä pinta-aktiivisia aineita. Kun vaadittu vaahdotusaste on saavutettu, matriisi jäähdytetään huoneenlämpötilaan. Tässä tapauksessa termoplastinen materiaali jähmettyy vaahdotetussa tilassa. Lämpökovettuvat nestemäiset esipolymeerit voidaan kylmävaahdottaa ja sitten kuumentaa, kunnes ne ovat täysin kovettuneet. Vaahdotus saadaan yleensä aikaan lisäämällä polymeerimassaan vaahdotus- tai vaahdotusaineita. Tällaisia ​​aineita ovat alhaisen molekyylipainon omaavat liuottimet tai tietyt kemialliset yhdisteet. Liuottimien, kuten n-pentaanin ja n-heksaanin, kiehumisprosessiin polymeerimateriaalien kovettumislämpötiloissa liittyy intensiivinen höyrystymisprosessi. Toisaalta jotkut kemialliset yhdisteet voivat näissä lämpötiloissa hajota inerttien kaasujen vapautuessa. Siten atso-bis-isobutyronitriili hajoaa termisesti vapauttaen suuren määrän typpeä, joka vapautuu polymeerimatriisiin isosyanaatin ja veden välisen reaktion seurauksena, ja sitä käytetään myös vaahdotettujen materiaalien, esimerkiksi polyuretaanivaahdon, valmistukseen:

Koska polyuretaaneja syntyy polyolin reaktiolla di-isosyanaatin kanssa, on lisättävä pieniä määriä di-isosyanaattia ja vettä reaktiotuotteen vaahdottamiseksi.

Niinpä suuri määrä vaahdotus- ja vaahdotusaineiden vapauttamia höyryjä tai kaasuja johtaa polymeerimatriisin vaahtoamiseen. Vaahdotettu polymeerimatriisi jäähdytetään polymeerin pehmenemislämpötilan alapuolelle (termoplastisten materiaalien tapauksessa) tai altistetaan kovettumis- tai silloitusreaktiolle (kertomuovimateriaalien tapauksessa), jonka seurauksena matriisi saavuttaa vaahtorakenteen ylläpitämiseksi tarvittavan jäykkyyden. Tätä prosessia kutsutaan "vaahdon stabilointiprosessiksi". Jos matriisia ei jäähdytetä pehmenemispisteen alapuolelle tai silloitettu, sen täyttävät kaasut poistuvat huokosjärjestelmästä ja vaahto romahtaa.

Vaahtoja voidaan valmistaa joustavina, jäykkäinä ja puolijäykinä muodoissa. Vaahtotuotteiden saamiseksi suoraan vaahdotus tulisi suorittaa suoraan muotin sisällä. Vaahtomuovilevyjä ja -tankoja voidaan käyttää myös erilaisten tuotteiden valmistukseen. Polymeerin laadusta ja vaahdotusasteesta riippuen vaahtojen tiheys voi olla 20 - 1000 kg / cm3. Vaahtojen käyttö on hyvin monipuolista. Esimerkiksi autoteollisuus käyttää verhoilussa suuria määriä PVC- ja PU-vaahtoja. Näillä materiaaleilla on myös tärkeä rooli huonekalujen valmistuksessa. Jäykkiä polystyreenivaahtoja käytetään laajalti pakkauksiin ja rakennusten eristämiseen. Vaahtoja ja polyuretaanivaahtoja käytetään patjojen täyttöön jne. Jäykkiä polyuretaanivaahtoja käytetään myös rakennusten lämmöneristykseen ja proteesien valmistukseen.

2.9 VAHVISTUS

Kun muovimatriisi vahvistetaan erittäin lujilla kuiduilla, saadaan järjestelmiä, joita kutsutaan "kuituvahvistetuiksi muoveiksi" (WRP). WUA:lla on erittäin arvokkaita ominaisuuksia: niille on tunnusomaista korkea lujuus-painosuhde, merkittävä korroosionkestävyys ja helppo valmistus. Kuituvahvistusmenetelmä mahdollistaa laajan valikoiman tuotteita. Esimerkiksi suunnittelijoita, avaruusalusten luojia, kun he luovat keinotekoisia satelliitteja WUA:ssa, houkuttelevat ensisijaisesti hämmästyttävän korkea lujuus-painosuhde. Kaunis ulkonäkö, kevyt paino ja korroosionkestävyys mahdollistavat WUA:n käytön merialusten verhoiluun. Lisäksi WUA:ta käytetään jopa materiaalina säiliöissä, joissa happoja varastoidaan.

Tarkastellaanpa nyt tarkemmin näiden epätavallisten materiaalien kemiallista koostumusta ja fysikaalista luonnetta. Kuten edellä todettiin, ne ovat polymeerimateriaalia, jonka erityisominaisuudet johtuvat lujitekuitujen lisäämisestä siihen. Päämateriaalit, joista vahvikekuituja valmistetaan (sekä hienoksi leikatut että pitkät), ovat lasi, grafiitti, alumiini, hiili, boori ja beryllium. Viimeisimmät edistysaskeleet tällä alalla liittyvät täysin aromaattisen polyamidin käyttöön lujitekuituina, mikä antaa yli 50 % painonsäästön verrattuna perinteisiin kuituihin perustuviin lujitettuihin muoveihin. Lujituksissa käytetään myös luonnonkuituja, kuten sisalia, asbestia jne. Lujitekuidun valinta määräytyy ensisijaisesti lopputuotteen vaatimusten mukaan. Lasikuituja käytetään kuitenkin laajalti tähän päivään asti, ja ne ovat edelleen merkittävä panos WUA:iden teolliseen tuotantoon. Lasikuitujen houkuttelevimmat ominaisuudet ovat alhainen lämpölaajenemiskerroin, korkea mittapysyvyys, alhaiset valmistuskustannukset, korkea vetolujuus, alhainen dielektrisyysvakio, syttymättömyys ja kemiallinen kestävyys. Muita lujitekuituja käytetään pääasiassa tapauksissa, joissa WUA:n toimiminen tietyissä olosuhteissa vaatii lisäominaisuuksia, vaikka niiden kustannukset ovat korkeammat verrattuna lasikuituihin.

AVP valmistetaan sitomalla kuidut polymeerimatriisiin ja sitten kovettamalla se paineen ja lämpötilan alaisena. Vahvistavat lisäaineet voivat olla hienoksi leikattujen kuitujen, pitkien lankojen ja kankaiden muodossa. Tärkeimmät AVP:ssä käytetyt polymeerimatriisit ovat polyesterit, epoksit, fenolit, silikonit, melamiini, vinyylijohdannaiset ja polyamidit. Useimmat WUA:t valmistetaan polyesteripolymeereista, joiden tärkein etu on niiden alhaiset kustannukset. Fenolipolymeerejä käytetään, kun vaaditaan suurta lämmönkestävyyttä. ESP:n erittäin korkeat mekaaniset ominaisuudet saadaan, kun epoksihartseja käytetään polymeerimatriisina. Silikonipolymeerien käyttö antaa WUA:lle erinomaiset sähkö- ja lämpöominaisuudet.

Tällä hetkellä on olemassa useita muovivahvistusmenetelmiä. Näistä yleisimmin käytetyt ovat: 1) manuaalinen kerrosmenetelmä, 2) kuidun käämitysmenetelmä ja 3) ruiskukyllästysmenetelmä.

MANUAALINEN KERROSTAMINEN. On todennäköistä, että tämä on yksinkertaisin tapa vahvistaa muovia. Tässä tapauksessa lopputuotteen laatu määräytyy suurelta osin operaattorin taitojen ja taitojen mukaan. Koko prosessi koostuu seuraavista vaiheista. Ensin muotti päällystetään ohuella kerroksella polyvinyylialkoholiin, silikoniöljyyn tai parafiiniin perustuvaa liimavoiteluainetta. Tämä tehdään, jotta lopputuote ei tarttuisi muottiin. Sitten muotti peitetään polymeerikerroksella, jonka päälle asetetaan lasikangas tai -matto. Tämä lasikuitu vuorostaan ​​on peitetty toisella polymeerikerroksella.

Kuva 12. Kaavioesitys manuaalisesta kerrosmenetelmästä

1 - vuorottelevat polymeeri- ja lasikuitukerrokset; 2 - Paina lomake; 3 - pyörivä rulla

Kaikki tämä rullataan tiukasti teloilla, jotta lasikuitu puristuu tasaisesti polymeeriin ja ilmakuplat poistetaan. Vuorottelevien polymeeri- ja lasikuitukerrosten lukumäärä määrää näytteen paksuuden (kuva 12).

Sitten huone- tai korotetussa lämpötilassa järjestelmä kovettuu. Kovettumisen jälkeen lujitemuovi poistetaan muotista ja puhdistetaan ja viimeistellään. Tämä menetelmä tuottaa levyjä, auton korin osia, laivojen runkoja, putkia ja jopa rakennusten sirpaleita.

KUITUKELAUSMENETELMÄ. Tätä menetelmää käytetään erittäin laajalti lujitemuovituotteiden, kuten korkeapainesylintereiden, kemikaalien varastosäiliöiden ja rakettimoottorien koteloiden valmistukseen. Se koostuu siitä, että jatkuva monofilamentti, kuitu, kuitukimppu tai kudottu nauha johdetaan hartsilla ja kovettimella varustetun kylvyn läpi. Kuitujen poistuessa kylvystä, ylimääräinen hartsi puristuu ulos. Hartsilla kyllästetty kuitu tai teippi kelataan sitten halutun muotoisen ja lämpötilakovettuvan ytimen päälle.

Kuva 13. Kaavioesitys kuidun käämitysmenetelmästä

1- syöttökela; 2 - jatkuva kierre; 3 - yksikkö kuitujen kyllästämiseen ja hartsin puristamiseen; 4 - ydin; 5 - hartsikyllästetyt kuidut, jotka on kierretty ytimeen

Kelauskone (kuva 13) on suunniteltu siten, että kuidut voidaan kelata sydämen ympärille tietyllä tavalla. Kuidun jännitys ja sen käämitystapa ovat erittäin tärkeitä valmiin tuotteen lopullisten muodonmuutosominaisuuksien kannalta.

RUISKUTUSMENETELMÄ. Tässä menetelmässä käytetään monisiipiistä sumutinta. Hartsin, kovettimen ja katkokuidun suihkut syötetään samanaikaisesti ruiskupistoolista muotin pintaan (kuva 14), jossa ne muodostavat tietyn paksuisen kerroksen. Tietyn pituinen leikattu kuitu saadaan syöttämällä kuituja jatkuvasti laitteen katkaisupäähän. Kun haluttu paksuus on saavutettu, polymeerimassa kovetetaan kuumentamalla. Ruiskutus on nopea menetelmä suurten pintojen peittämiseen. Tällä menetelmällä valmistetaan monia nykyaikaisia ​​muovituotteita, kuten lastauslavat, varastosäiliöt, kuorma-autojen rungot ja laivojen rungot.

Kuva 14. Kaavamainen ruiskutusmenetelmä

1 - muoto; 2 - hienonnetun kuidun ja hartsin jauhettu seos; 3 - virta hienonnettua kuitua; 4 - jatkuva kuitu; 5- hartsi; 6- kovetin; 7 - yksikkö kuitujen leikkaamiseen ja ruiskutukseen; 8 - hartsisuihku

MUUT MENETELMÄT. Edellä kuvattujen menetelmien lisäksi lujitemuovien valmistuksessa tunnetaan muitakin, joista jokaisella on oma erityistarkoituksensa. Siten jatkuvatoimisten laminaattien valmistusmenetelmää käytetään eripaksuisten, jatkuvien lujitettujen laminaattien levyjen valmistamiseen. Tässä prosessissa jokainen teloilta tuleva yksittäinen kudottu teippikerros kyllästetään hartsilla ja kovettimella ja puristetaan sitten yhteen kuumatelajärjestelmän läpi. Lämpötilan vaikutuksesta kovettumisen jälkeen saadaan vaaditun paksuinen laminaatti I (kuva 15). Materiaalin paksuutta voidaan muuttaa muuttamalla kerrosten määrää.

Kuva 15. Kaavioesitys jatkuvasta laminaatin valmistusmenetelmästä

1- syöttökelat; 2 - jatkuvat lasikuitulevyt; 3 - kylpy impregnointia varten hartsin ja kovettimen seoksessa; 4 - jatkuva laminaatti; 5 - laminoitu muovi, leikattu halutun kokoisiksi paloiksi

Toinen tekniikka, joka tunnetaan nimellä yksiakselisesti orientoitu kuitumuovimenetelmä, valmistaa jatkuvista kuitukimppuista tuotteita, kuten onttoja tai onttoja. Prosessi on suhteellisen yksinkertainen. Jatkuva kuitukimppu, joka on esikäsitelty hartsilla ja kovettimella, vedetään vastaavan profiilin muotin läpi (kuva 16), lämmitettynä tiettyyn lämpötilaan. Muotin ulostulossa muotoiltu esine jatkaa kuumennusta. Kiinteä profiili vedetään muotista pyörivien telojen järjestelmällä. Tämä prosessi on jossain määrin samanlainen kuin suulakepuristus sillä ainoalla erolla, että suulakepuristuksen aikana polymeerimateriaali työnnetään suuttimen läpi sisäpuolelta pyörivän ruuvin avulla ja kuvatussa menetelmässä materiaali vedetään suuttimen ulostulon läpi ulkopuolella.

Kuva 16. Kaavioesitys menetelmästä yksiakselisesti orientoidun kuitumuovin saamiseksi

1 - jatkuva kuitukimppu, joka on kyllästetty hartsilla ja kovettimella; 2 - lämmityselementti; 3 - kuolla; 4 - pyörivät vetorullat; 5 - valmis tuote, leikattu paloiksi; 6 - valmiin tuotteen profiili

Lisäksi katkokuituja, hartsia ja kovettajaa sisältävä seos voidaan muodostaa millä tahansa muulla sopivalla menetelmällä, kuten suoraan puristamalla. Leikatut kuitutäyteiset termoplastiset materiaalit voidaan muodostaa suoraan puristamalla, ruiskuvalulla tai suulakepuristamalla lopputuotteen saamiseksi, jolla on paremmat mekaaniset ominaisuudet.

2.10 KUITUKERUUS

Polymeerikuidut valmistetaan prosessissa, jota kutsutaan kehruuksi. Kehruumenetelmiä on kolme pohjimmiltaan erilaista: sulakehruu, kuivakehru ja märkäkehru. Sulakehruuprosessin aikana polymeeri on sulassa tilassa ja muissa tapauksissa liuosten muodossa. Kuitenkin kaikissa näissä tapauksissa polymeeri sulassa tai liuenneessa tilassa virtaa monikanavaisen suuttimen läpi, joka on levy, jossa on erittäin hienot kuidun ulostuloaukot.

PYÖRÄÄ SULASTA. Yksinkertaisimmassa muodossaan sulakehruuprosessi voidaan esittää seuraavasti. Aluksi polymeerihiutaleet sulatetaan kuumennetulla ritilällä, jolloin polymeeri muuttuu viskoosiksi liikkuvaksi nesteeksi. Joskus kuumennusprosessin aikana muodostuu kokkareita silloitus- tai termisen tuhoutumisprosessin seurauksena. Nämä kokkareet voidaan helposti poistaa kuumasta polymeerisulasta kuljettamalla lohkosuodatinjärjestelmän läpi. Lisäksi hapettumisen estämiseksi sulate tulee suojata ilmakehän hapelta. Tämä saavutetaan pääasiassa luomalla inertti typen, SOD:n ja vesihöyryn ilmakehä polymeerisulan ympärille. Annostelupumppu toimittaa polymeerisulan vakionopeudella monikanavaiseen suulakkeeseen. Polymeerisulate kulkee suukappaleen hienojen reikien järjestelmän läpi ja poistuu sieltä jatkuvina ja erittäin ohuina monofilamentteina. Joutuessaan kosketuksiin kylmän ilman kanssa kehruurenkaista lähtevät kuidut jähmettyvät välittömästi. Jäähdytys- ja kovettumisprosesseja voidaan nopeuttaa huomattavasti puhaltamalla kylmällä ilmalla. Kiinteät monofilamentit, jotka tulevat esiin kehruista, kelataan keloille.

Tärkeä ominaisuus, joka on otettava huomioon sulakehruuprosessissa, on se, että monofilamentin halkaisija riippuu suurelta osin nopeudesta, jolla sula polymeeri kulkee muotin läpi, ja nopeudesta, jolla monofilamentti vedetään ulos muotista ja kelataan keloille.

Kuva 17. Kaavioesitys kuivakehruuprosesseista (a) ja kehruu sulasta (b)

1 - suppilo; 2 - polymeerihiutaleet; 3 - lämmitetty arina; 4 - kuuma polymeeri; 5 - annostelu pumppu; b - sulaa; 7- monikanavainen suukappale, 8 - juuri kehrätty kuitu; 9 - kela; 10 - polymeeri liuos; 11 - suodattaa;

12 - annostelupumppu; 13 - monikanavainen suukappale; 14 - juuri kehrätty kuitu; 15 - kelalle

KUIVALINKOUS. Suuri määrä tavanomaisia ​​polymeerejä, kuten PVC:tä tai polyakryylinitriiliä, prosessoidaan suuressa mittakaavassa kuiduiksi kuivakehruuprosessissa. Tämän prosessin olemus on esitetty kuvassa 17. Polymeeri liuotetaan sopivaan liuottimeen erittäin väkevän liuoksen muodostamiseksi. Liuoksen viskositeettia säädetään nostamalla lämpötilaa. Kuuma, viskoosi polymeeriliuos pakotetaan suulakkeiden läpi, jolloin syntyy ohuita jatkuvia virtoja. Kuitu näistä virroista muodostuu yksinkertaisella liuottimen haihduttamisella. Liuottimen haihtumista voidaan nopeuttaa vastavirtaamalla kuivalla typellä. Polymeeriliuoksesta muodostuneet kuidut kääritään lopulta keloille. Kuitujen kehruunopeus voi olla 1000 m/min. Kaupalliset selluloosa-asetaattikuidut, jotka on valmistettu 35-prosenttisesta polymeeriliuoksesta asetonissa 40 °C:ssa, ovat tyypillisiä esimerkkejä kuivista kehruukuiduista.

MÄRKÄLINKOUS. Märkäkehruussa, kuten kuivakehruksessa, käytetään erittäin väkevöityjä polymeeriliuoksia, joiden korkeaa viskositeettia voidaan alentaa nostamalla kehruulämpötilaa. Märkälinkousprosessin yksityiskohdat on esitetty kuvassa 18. Märkäkehräysprosessissa viskoosi polymeeriliuos prosessoidaan ohuiksi nauhoiksi, kun se kuljetetaan kehruurenkaiden läpi. Sitten nämä polymeerivirrat tulevat saostusaineella varustettuun koagulaatiohauteeseen, jossa polymeeri saostetaan liuoksesta ohuina lankoina, jotka pesun, kuivauksen jne. jälkeen kerätään keloille. Joskus märkäkehruuprosessissa jatkuvien filamenttien sijasta muodostuu kokkareita, jotka johtuvat kehruusetistä virtaavan virran katkeamisesta pintajännitysvoimien vaikutuksesta.

Kuva 18. Kaaviomainen esitys märkälinkousprosessista

1 - polymeeriliuos; 2 - suodattaa; 3 - annostelu pumppu; 4 - monikanavainen suukappale; 5 - saostin; 6 - juuri kehrätty kuitu; 7 - kylpy koagulaatiota ja sedimentaatiota varten; 8 - huuhtelu kylpy; 9 - kuivaus; 10 - kelalle

Tämä voidaan välttää lisäämällä polymeeriliuoksen viskositeettia. Koagulaatio, joka on märkälinkouksen rajoittava vaihe, on melko hidas prosessi, mikä selittää liuoksen alhaisen kehruunopeuden muihin verrattuna, 50 m/min. Teollisuudessa märkäkehräysprosessia käytetään kuitujen valmistukseen polyakryylinitriilistä, selluloosasta, viskoosista jne.

YKSI AKSELINEN SUUNTAUS. Kuitujen kehruuprosessissa polymeerisulasta tai liuoksesta kuidun makromolekyylit eivät ole orientoituneita ja siksi niiden kiteisyysaste on suhteellisen alhainen, mikä vaikuttaa ei-toivottavasti kuidun fysikaalisiin ominaisuuksiin. Fysikaalisten ominaisuuksien parantamiseksi kuiduille suoritetaan operaatio, jota kutsutaan yksiakseliseksi vedoksi käyttämällä tietyntyyppistä venytyslaitetta.

Laitteen pääominaisuus on kahden rullan järjestelmän läsnäolo A ja V(kuva 19) pyörivät eri nopeuksilla. Videoleike V pyörii 4-5 kertaa nopeammin kuin rulla A. Kehrätty lanka johdetaan peräkkäin telan läpi A, venytysneula 3 ja rulla V. Videosta lähtien V pyörii rullaa suuremmalla nopeudella A, kuitu venyy hiusneulan aiheuttaman kuormituksen alla 3. Alueella tehdään kuidunpoistoa 2. Rullan läpi kulkemisen jälkeen V venytetty polymeerilanka kierretään metallipuolalle. Huolimatta siitä, että kierteen halkaisija pienenee vedon aikana, sen lujuusominaisuudet paranevat merkittävästi johtuen makromolekyylien suuntautumisesta samansuuntaisesti kuidun akselin kanssa.

Kuva 19. Kaaviomainen esitys laitteesta yksiakselista suuntausta varten

1- venyttämätön lanka; 2 - pakokaasualue; 3 - venytys pin; 4- venytetty kuitu

MYÖHEMPI KUITUJÄSITTELY. Kuitujen hyödyllisten ominaisuuksien parantamiseksi niille tehdään usein lisäkäsittely: puhdistus, voitelu, liimaus, värjäys jne.

Käytä puhdistukseen saippuoita ja muita synteettisiä pesuaineita. Puhdistus ei ole muuta kuin lian ja muiden epäpuhtauksien poistamista kuidun pinnalta. Voitelu koostuu kuitujen käsittelystä suojaamiseksi

ne kitkasta vierekkäisten kuitujen ja karkeiden metallipintojen kanssa käsittelyn aikana. Luonnollisia öljyjä käytetään pääasiassa voiteluaineina. Voitelu vähentää myös staattisen sähkön kertymistä kuituihin.

Liimaus on kuitujen suojapinnoitusprosessi. Useimpien kuitujen liimausmateriaalit ovat polyvinyylialkoholia tai gelatiinia. Mitoituksen avulla voit pitää kuidut kompaktissa nipussa ja varmistaa siten tasaisen kudoksen. Ennen kankaan värjäystä liima tulee poistaa huuhtelemalla vedellä.

Värjäämistä varten kuidut asetetaan väriaineliuokseen, jonka molekyylit tunkeutuvat yleensä vain kuidun amorfisille alueille.

Selluloosa- tai proteiinipohjaiset kuidut imevät nopeasti happamia väriaineita, jotka sitoutuvat helposti polymeerien amino- tai hydroksyyliryhmiin. Synteettisten kuitujen, kuten polyesterien, polyamidien tai akryylien, värjäysprosessi on paljon hitaampi. Tässä tapauksessa värjäysnopeutta voidaan lisätä nostamalla lämpötilaa. Polyvinyylikloridiin, polyeteeniin jne. perustuvien kuitujen värjäys on käytännössä mahdotonta ilman aktiivisten absorptiokeskittymien tuomista niihin kopolymeroinnin ja kemiallisen hapetuksen aikana.

PÄÄTELMÄ

Kuten aiemmin todettiin, polymeereihin kuuluu lukuisia luonnollisia yhdisteitä: proteiineja, nukleiinihappoja, selluloosaa, tärkkelystä, kumia ja muita orgaanisia aineita. Suuri määrä polymeerejä saadaan synteettisesti luonnollista alkuperää olevien alkuaineiden yksinkertaisimpien yhdisteiden perusteella polymeroinnin, polykondensoinnin ja kemiallisten muunnosten avulla.

60-luvun alussa polymeerejä pidettiin vain halvina korvikkeena niukalle luonnon raaka-aineelle - puuvillalle, silkille, villalle. Mutta pian tuli ymmärrys, että polymeerit, kuidut ja muut niihin perustuvat materiaalit ovat joskus parempia kuin perinteisesti käytetyt luonnonmateriaalit - ne ovat kevyempiä, vahvempia, lämmönkestävämpiä, pystyvät toimimaan aggressiivisissa ympäristöissä. Siksi kemistit ja teknikot ovat kohdistaneet kaikki ponnistelunsa uusien polymeerien luomiseen, joilla on korkeat suorituskykyominaisuudet ja niiden käsittelymenetelmät. Ja he saavuttivat tuloksia tässä liiketoiminnassa, joskus ylittäen tunnettujen ulkomaisten yritysten vastaavien toimintojen tulokset.

Polymeereja käytetään laajasti monilla ihmisen toiminnan alueilla, ja ne täyttävät eri teollisuuden, maatalouden, lääketieteen, kulttuurin ja jokapäiväisen elämän tarpeet. Samalla on aiheellista huomata, että viime vuosina polymeerimateriaalien toiminta millä tahansa toimialalla ja niiden valmistustavat ovat muuttuneet jonkin verran. Yhä tärkeämpiä tehtäviä alettiin uskoa polymeereille. Yhä enemmän suhteellisen pieniä, mutta rakenteellisesti monimutkaisia ​​ja kriittisiä koneiden ja mekanismien osia alettiin valmistaa polymeereistä, ja samalla polymeerejä alettiin käyttää yhä useammin koneiden ja koneiden suurikokoisten runko-osien valmistuksessa. mekanismeja, jotka kantavat merkittäviä kuormia.

Polymeerimateriaalien lujuusominaisuuksien raja ylitettiin siirtymällä komposiittimateriaaleihin, pääasiassa lasi- ja hiilikuituvahvisteisiin muoveihin. Joten nyt ilmaus "muovi on vahvempaa kuin teräs" kuulostaa melko järkevältä. Samaan aikaan polymeerit ovat säilyttäneet asemansa valtavan määrän osien massatuotannossa, joista ei vaadita erityisen suurta lujuutta: tulpat, liittimet, korkit, kahvat, vaa'at ja mittauslaitteiden kotelot. Toinen polymeereille ominainen alue, jossa niiden edut muihin materiaaleihin nähden näkyvät selkeimmin, on sisä- ja ulkosisustus.

Muuten, samat edut edistävät polymeerimateriaalien laajaa käyttöä ilmailuteollisuudessa. Esimerkiksi alumiiniseoksen korvaaminen grafiittimuovilla lentokoneen siipien säleen valmistuksessa mahdollistaa osien lukumäärän vähentämisen 47:stä 14:ään, kiinnikkeiden lukumäärän 1464:stä 8 pulttiin, painon alenemisen 22 % ja kustannusten pienentämisen. 25 %. Tässä tapauksessa tuotteen turvamarginaali on 178 %. Helikopterin siivet ja suihkumoottorien tuulettimen siivet on suositeltavaa valmistaa polykondensaatiohartseista, jotka on täytetty alumiinisilikaattikuiduilla, mikä mahdollistaa lentokoneen painon pienentämisen lujuuden ja luotettavuuden säilyttäen.

Kaikki nämä esimerkit osoittavat polymeerien valtavan roolin elämässämme. On vaikea kuvitella, mitä materiaaleja niiden perusteella vielä saadaan. Mutta voimme sanoa luottavaisin mielin, että polymeerit vievät, jos ei ensimmäisen, niin ainakin yhden ensimmäisistä paikoista tuotannossa. On aivan selvää, että lopputuotteiden laatu, ominaisuudet ja ominaisuudet riippuvat suoraan polymeerin käsittelytekniikasta. Tämän näkökohdan merkitys saa meidät etsimään yhä enemmän uusia prosessointitapoja saadaksemme materiaaleja, joilla on parempi suorituskyky. Tässä esseessä on tarkasteltu vain perusmenetelmiä. Niiden kokonaismäärä ei rajoitu tähän.

BIBLIOGRAFIA

1.Pasynkov V.V., Sorokin V.S., Elektroniikkatekniikan materiaalit, - M .: Korkeakoulu, 1986.

2.A. A. Tager, Physicochemistry of Polymers, M., Chemistry, 1978.

3. Tretyakov Yu.D., Kemia: vertailumateriaalit. - M .: Koulutus, 1984.

4. Materiaalitiede / Toim. B.N. Arzamasov. - M .: Konetekniikka, 1986.

5. Dontsov A.A., Dogadkin B.A., Shershnev V.A., Elastomeerien kemia, - M.: Chemistry, 1981.

Polymeerien kierrätys on maassamme erittäin heikosti kehittynyt toimiala. Venäjän perinteinen ja yleisin tapa hävittää polymeerijätteitä on sen hautaaminen ja varastointi kaatopaikoille. Jalostuslaitokset ovat täydessä vauhdissa kehittyneissä maissa, mutta me hukkumme omaan jätteemme.

Polymeerijätteet ovat erilaisia ​​käytettyjä tuotteita ja synteettisistä polymeereistä valmistettuja materiaaleja. Jälkimmäisten valmistus tapahtuu teollisuusyrityksissä, kun taas yksinkertaisista aineista (monomeereistä) saadaan erilaisia ​​polymeerituotteita (korkeamolekyylisiä) polymerointi- ja polykondensaatioreaktioiden avulla.

Tietenkin polymeerituotteilla on paljon etuja, jotka liittyvät materiaalin ominaisuuksiin ja sen käytön taloudelliseen kannattavuuteen. Synteettiset suurimolekyyliset yhdisteet ovat kuitenkin erittäin vaikeasti hajottavia, mikä vaikuttaa negatiivisesti ympäristöön.

Polymeerijätettä syntyy valtavia määriä muovien ja niistä valmistettujen tuotteiden valmistuksessa. Teollisuuden muovijätteitä ovat esimerkiksi muoviputkien osat, muovisten (PVC) ikkunoiden valmistuksen jäännökset jne.

Suuri osa on kotitalouksien polymeerijätettä. Tämä laaja ryhmä koostuu:

• muovipulloja;
• polyeteeni paketit;
• polymeeri elokuva;
• erityyppisten laitteiden rakennukset (kotitalo, puutarha jne.);
• muovista ja muista muovisäiliöistä tehdyt laatikot;
• ikkunaprofiilit jne.

Kotitalouspolymeerijätteen osuus tämän tyyppisen jätteen kokonaismäärästä on yli 60 %.

Hävittäminen

Polymeerien kierrätykseen sisältyy erilaisia ​​menetelmiä, jotka eroavat paitsi teknologisen prosessin, myös ympäristön turvallisuuden ja kannattavuuden asteelta. Listataan tärkeimmät menetelmät.

Hautaaminen. Tähän asti tämä jätteenkäsittelymenetelmä on suosituin. Se edellyttää suurten maa-alueiden käyttöä. Muovijäte ei sovellu biologiseen hajoamiseen, minkä vuoksi hautaamista varten tarvitaan yhä enemmän alueita. Tämän menetelmän toteuttaminen vaikuttaa erittäin kielteisesti ympäristön tilaan.

Palaa. Ei vaadi raaka-aineiden lajittelua eikä koske laajoja alueita. Polymeerien palamisen aikana ilmakehään vapautuu kuitenkin myrkyllisiä kaasuja, joilla on merkittävä "osuus" kasvihuoneilmiön ja otsoniaukojen muodostumiseen. Tällaisten ilmiöiden minimoimiseksi voidaan ottaa käyttöön kalliita laitteita palamistuotteiden puhdistamiseen, mutta tässä tapauksessa hävittäminen polttamalla on todennäköisimmin kannattamatonta.

Pyrolyysi. Polymeeriyhdisteiden hajoaminen tapahtuu korkean lämpötilan ja hapen puutteen olosuhteissa. Muovin pyrolyysi tuottaa kaasumaisia, nestemäisiä ja kiinteitä tuotteita. Ensimmäisiä käytetään esimerkiksi lämmitykseen. Syntyviä nestemäisiä komponentteja voidaan käyttää lämmönsiirtonesteiden saamiseksi, kun taas kiinteitä komponentteja voidaan käyttää yrityksissä, jotka valmistavat suojaavia voiteluaineita, emulsioita, kyllästysyhdisteitä jne.

Polymeerimateriaalien pyrolyysi tuottaa polttoainetta ja raaka-aineita eri tuotantoalueille. Jos haluat lisätietoja, suosittelemme lukemaan yksityiskohtaisen artikkelin aiheesta.

Polymeerien pilkkominen alhaisemman molekyylipainon tuotteiden valmistamiseksi. Polymeerimolekyylien hajoaminen tapahtuu korkeissa lämpötiloissa ja paineissa sekä erilaisten yhdisteiden läsnä ollessa: vesi ja katalyyttejä (hydrolyysi), glykolit, metyylialkoholi (metanolyysi) jne.

Polymeerien kierrätys. Nykyaikaisin ja järkevin menetelmä, joka on otettu käyttöön useissa kehittyneissä maissa. Polymeerijätteen teknologiassa ja käsittelyssä käytetään erilaisia ​​menetelmiä.

Mielenkiintoinen fakta! Muovijätteen kierrätyksen edut ovat selvät. Esimerkki: 1 tonnin puristettujen PET-pullojen hinta on 100 dollaria, kuoritut ja silputut - 300 dollaria, muovirakeet - 1000 dollaria, tekstiiliteollisuuden käyttämät langat - 2500 dollaria / t.

Käsittely

Useimmat muovin kierrätyslaitokset toimivat samalla periaatteella. Tarkastellaan prosessin vaiheita yksityiskohtaisemmin.

Merkintä! Kaikki polymeerityypit eivät sovellu. Yritykset käsittelevät termoplastisia synteettisiä materiaaleja, joista yleisimpiä ovat polyeteeni, PP, PVC, PS ja ABS-muovi.

Käsittelytekniikka

Saadakseen raaka-aineita polymeerijätteestä eri tuotantoalueille he suorittavat:

1. Alustava. Polymeerit luokitellaan karkeasti muovityypin, sen värin, muodon ja koon mukaan. Tyypillisesti tämä käsittelyvaihe tehdään manuaalisesti. Vieraat komponentit poistetaan polymeerimassasta.
2. Silppuaminen. Erittäin tärkeä vaihe. Saadun tuotteen ominaisuudet määräytyvät jauhatusasteen mukaan. Veitsimurskaimet murskaavat polymeerit irtonaiseksi massaksi, jonka hiukkaskoko on 0,2-0,9 cm Kryogeeninen murskausmenetelmä on innovatiivinen menetelmä, jolla varmistetaan vain 0,05-0,2 cm halkaisijaltaan olevien polymeerilastujen valmistus.
3. Polymeeriseoksen erottaminen. Täällä käytetään erilaisia ​​menetelmiä, joista suosituin on vaahdotus: pinta-aktiiviset aineet lisätään veteen muoviseoksella, mikä saa aikaan muutoksen polymeerimateriaalien hydrofiilisissä ominaisuuksissa.
4. Pesu ja kuivaus. Murskattu massa pestään erikoispesuaineilla teollisissa pesukoneissa. Sentrifugin avulla suoritetaan raaka-aineiden ensikuivaus, jolloin sen kosteuspitoisuus on 10-15%. Lopullinen kuivaus (kosteus 0,2 % asti) suoritetaan kuivausyksikössä.
5. Rakeistus. Valmistetut raaka-aineet tiivistetään granulaattorissa, mikä helpottaa materiaalin myöhempää käsittelyä ja varmistaa sen ominaisuuksien homogenisoitumisen. Lopputuote on uusien tuotteiden ja materiaalien valmistukseen soveltuvia rakeita.

Laitteet

Laitteistokokonaisuus polymeerien prosessoimiseksi (rakeiksi) koostuu:

• pesu linjat;
• murskaimet;
• suulakepuristimet;
• hihnakuljettimet;
• silppurit;
• agglomeraattorit ja rakeistajat;
• sekoittimet ja annostelijat.

Kaikki nämä laitteet voidaan ostaa erikseen. On myös mahdollista ostaa täydellinen linja polymeerijätteen käsittelyä varten rakeiksi.

Lisäinformaatio! Tatarstanin tasavallassa on nykyään Zelenodolskin tehdas - ERA, joka jalostaa polymeerejä materiaaleiksi lelujen ja huonekalujen valmistukseen.

Minne luovuttaa käsittelyyn

Polymeerien vastaanotto suoritetaan erityispisteissä, jotka ovat kaikissa suurimmissa kaupungeissa. Muovijätteen luovuttamista varten voit myös ottaa suoraan yhteyttä erikoistuneisiin yrityksiin (niiden osoitteet löytyvät helposti Internetistä). Polymeerien "toimittajat" voivat olla sekä yksityishenkilöitä että organisaatioita, ja kierrätysmateriaalien toimituksesta on mahdollista saada hyvä summa. Maassamme aletaan muun muassa harjoittaa erillistä jätteenkeräystä, mikä tarkoittaa, että muovituotteet tulee heittää erikoiskonttiin, jossa on vastaava merkintä.

Tässä videossa kuvataan, kuinka muovijätteen rakeiden hankintaprosessi suoritetaan yhdessä yrityksistä ja polymeerimateriaalien käsittelyn tärkeys.

Polymeerien käsittely ei ole maassamme "hakkeroitu aihe". Tämä on ilmainen liiketoiminta-alue, jonka avaaminen ei ainoastaan ​​​​vaikuta positiivisesti ympäristön tilaan, vaan tuo myös voittoa liikemiehelle. Muovien kierrätystä pidetään kustannustehokkaana liiketoimintana, mutta sen onnistumiseen tarvitaan valtion tukea.

Nykymaailmassa polymeerijätteen kierrätysongelmaa pidetään varsin tärkeänä. Kaatopaikoille kerätään vuosittain miljoonia tonneja tämäntyyppisiä tuotteita. Ja vain pieni osa polymeereistä kierrätetään. Sen toteutuksen tuloksena saadaan korkealaatuisia raaka-aineita, jotka soveltuvat uusien tuotteiden tuotantoon.

Mitä ovat polymeerituotteet?

Joka vuosi polymeerimateriaalien tuotantomäärä kasvaa noin 5 %. Tämä suosio johtuu niiden monista myönteisistä ominaisuuksista.

Näitä tuotteita käytetään pääasiassa kontteina. Se pidentää pakkauksen sisällä olevien tuotteiden käyttöikää. Lisäksi polymeereillä on erinomainen ulkonäkö ja pitkä käyttöikä.

Nykyaikainen teollisuus tuottaa seuraavan tyyppisiä tämän tyyppisiä tuotteita:

• polyeteeni ja sen perusteella valmistetut materiaalit - 34%;
• PET - 20 %;
• laminoitu paperi - 17%;
• PVC - 14%;
• polypropeeni - 7%;
• polystyreeni - 8%.

Mitkä tuotteet ovat kierrätettäviä?

Kaikkia polymeerejä ei kierrätetä.

Kierrätykseen käytetään useimmiten termoplastisia synteettisiä materiaaleja, jotka voivat muuttaa muotoaan joutuessaan alttiiksi korkeille lämpötiloille.

Siksi tätä tarkoitusta varten seuraavan tyyppiset jätteet kerätään ja valmistetaan erityisellä tavalla:

• materiaalit, jotka jäävät muovin valmistusprosessiin. Useimmiten nämä ovat kaikenlaisia ​​​​segmenttejä. Tämän tyyppiset tuotteet ovat korkealaatuisia, koska niiden koostumuksessa ei ole epäpuhtauksia. Ne saapuvat käsittelylaitoksiin jo lajiteltuina, mikä yksinkertaistaa huomattavasti työn valmisteluvaihetta. Jopa 90 % kaikesta teollisuusjätteestä kierrätetään yleensä;
• kulutuksen jälkeiset polymeerit. Niitä kutsutaan myös kotitalousjätteeksi. Näitä ovat kassit, kertakäyttöastiat, muovipullot, ikkunaprofiilit ja monet muut tuotteet. Näiden materiaalien ominaisuus on niiden saastuminen. Tällaisten polymeerien käsittelemiseksi sinun on käytettävä paljon vaivaa ja resursseja jätteiden lajitteluun ja puhdistamiseen.

Mikä on suurin ongelma polymeerijätteen kierrätyksessä?

Tällä hetkellä vain pieni osa kaikesta olemassa olevasta jätteestä kierrätetään. Tämän alueen kehitys on hidasta huolimatta sen merkityksellisyydestä. Tämä johtuu seuraavista:

• valtio ei tarjoa kaikkia tarvittavia sääntely- ja teknisiä standardeja, jotka voisivat varmistaa kierrätettävien materiaalien korkean laadun. Tästä syystä ei ole olemassa tehokkaita tehtaita, jotka toimittaisivat markkinoille optimaalisilla ominaisuuksilla varustettua kierrätysjätettä.
• koska nykyaikaista teknologiaa ei käytetä käsittelyprosessin suorittamiseen, sen ylläpitäminen vaatii valtavia taloudellisia resursseja;
• valtion tuen puutteesta johtuen väestön ja pienyritysten jätteenkeräysaste on alhainen;
• vastaanotetut kierrätettävät materiaalit eivät ole riittävän kilpailukykyisiä;
• Väestön keskuudessa ei ole kiihotusta, joka kannustaisi heitä lajittelemaan jätehuoltoa. Useimmat ihmiset eivät ymmärrä, että kierrätettävien materiaalien käyttö mahdollistaa muiden resurssien - öljyn, kaasun - kulutuksen rajoittamisen.

Miten kierrätettävät materiaalit kerätään kierrätystä varten?

Polymeerien kierrätys tapahtuu sen jälkeen, kun kaikki raaka-aineen valmisteluvaiheet on ohitettu:

1. Avataan erikoispisteitä, jotka hoitavat vastaanotettujen tuotteiden keräyksen ja ensilajittelun. He tekevät yhteistyötä sekä väestön että erilaisten teollisuusyritysten kanssa.
2. Polymeerien keräys kaatopaikoilla kotitalousjätteen varastointia varten. Tämän tekevät yleensä erikoisyritykset.
3. Raaka-aineet siirtyvät jälkimarkkinoille esilajittelun jälkeen erikoisjätteenkäsittelylaitoksissa.
4. Kierrätysyritykset ostavat kierrätettäviä materiaaleja suurilta teollisuuskomplekseilta. Tällaiset materiaalit ovat vähemmän saastuneita, eikä niitä valmisteta huolellisesti kierrätystä varten.
5. Pieni osa kierrätyskelpoisista materiaaleista kerätään myös erillisen jätteenkeräyksen ansiosta.

Miten polymeerin käsittely suoritetaan?

Keräyksen ja ensilajittelun jälkeen polymeerijätteen käsittely tapahtuu seuraavasti:

1. Raaka-aineiden jauhaminen. Se on yksi tärkeimmistä vaiheista polymeerien valmistuksessa jatkokäsittelyä varten. Materiaalien jauhatusaste määrää tulevaisuudessa valmistettavien tuotteiden laatuominaisuudet. Tämän työvaiheen suorittamiseksi nykyaikaiset kasvit käyttävät kryogeenistä käsittelymenetelmää. Sen avulla on mahdollista saada polymeerituotteista jauhetta, jonka dispersioaste on 0,5 - 2 mm.
2. Muovien erottelu tyypin mukaan. Tämän toimenpiteen suorittamiseen käytetään useimmiten vaahdotusmenetelmää. Se sisältää erityisten pinta-aktiivisten aineiden lisäämisen veteen, jotka voivat vaikuttaa tietyntyyppisiin polymeereihin ja muuttaa niiden hydrofiilisiä ominaisuuksia. Myös raaka-aineiden liuotus erikoisaineilla on erittäin tehokasta. Myöhemmin se käsitellään höyryllä, jonka avulla voit eristää tarvittavat tuotteet. Polymeerien erottamiseen on muitakin menetelmiä (aero- ja sähköerotus, kemiallinen menetelmä, syväjäädytys), mutta ne ovat vähemmän suosittuja.
3. Pesu. Tuloksena saadut raaka-aineet pestään useissa vaiheissa erityisillä keinoilla.
4. Kuivaus. Materiaalit hävitetään alustavasti vedestä sentrifugeissa. Lopullinen kuivaus tapahtuu erikoiskoneissa. Tuloksena on tuote, jonka kosteuspitoisuus on 0,2 %.
5. Rakeistus. Valmistettu materiaali menee erityiseen asennukseen, jossa se tiivistetään mahdollisimman paljon. Tuloksena saadaan tuote, joka soveltuu kaikentyyppisten polymeerituotteiden valmistukseen.

Muovipullojen kierrätys

Jätteenkäsittelylaitoksen vakiovarusteluettelo

Jätepolymeerien kierrätys suoritetaan seuraavilla laitteilla:

• pesulinja, jossa raaka-aineet puhdistetaan minimaalisilla työvoimakustannuksilla;
• ekstruuderi - käytetään antamaan muovimassa haluttuun muotoon puristamalla;
• hihnakuljettimet - siirtää raaka-aineita oikeaan suuntaan;
• silppurit - suunniteltu materiaalien ensisijaiseen murskaukseen. He pystyvät työskentelemään lähes minkä tahansa raaka-aineen kanssa;
• murskaimet - käytetään aktiivisesti raaka-aineiden perusteellisempaan murskaukseen silppurin käytön jälkeen;
• sekoittimet ja annostelijat;
• agglomeraattorit - välttämätön ohuiden polymeerikalvojen käsittelyyn;
• granulaattorit - käytetään prosessoitujen raaka-aineiden tiivistämiseen;
• kuivaimet;
• jääkaapit;
• pesualtaat;
• lehdistö ja muut.

Mikä on jätteen arvo relevanteilla markkinoilla?

Markkinoiden hintoja analysoimalla on selvää, että kaatopaikalle varastoitavan jätteen hinta on 3-6 kertaa alhaisempi kuin kierrätysmateriaalien hinta (perusraaka-aineisiin verrattuna 7-10 kertaa). Jos analysoit hinnoittelua muovikääreen esimerkin avulla, voit ymmärtää seuraavan:

• välittäjäyritysten polygonimateriaalin hinta on 5 ruplaa / kg;
• pesun ja lajittelun jälkeen kalvon hinta nousee 12 ruplaan / kg;
• agglomeraattien tai rakeiden muodossa olevilla raaka-aineilla on vielä korkeammat kustannukset - 25-35 ruplaa / kg;
• primaarisen polyeteenin hinta vaihtelee 37-49 ruplaa / kg.

Kaikilla tuotteilla ei ole niin suurta hintaeroa. Esimerkiksi PVC:llä, polypropeenilla, polystyreenillä ja ABS-muovilla se on lähes huomaamaton. PET:n tapauksessa kaatopaikkaraaka-aineiden hinta eroaa jälkituotannosta vain 2-3 kertaa. Tämä johtuu sen käsittelyn erityispiirteistä, joiden seurauksena murskauksen seurauksena saadaan hiutaleita.

Missä vastaanotetut kierrätysmateriaalit myydään?

Kierrätysyritykset lähettävät todennäköisimmin tuloksena olevan tuotteen myyntiin. Jos tällaisilla tehtailla on omat laitteet, ne voivat harjoittaa polymeerien tuotantoa saaduista raaka-aineista. Tämä ei vain aina ole taloudellisesti hyödyllistä.

Valmistetut muovituotteet ovat usein samantyyppisiä, mikä vaikeuttaa niiden myyntiä suurissa erissä.

Useimmiten tällaiset yritykset harjoittavat viemäriputkien, rakennusmateriaalien tai joidenkin autonosien tuotantoa. Tämän tyyppisille tuotteille on markkinoilla suuri kysyntä.

Kolmannen osapuolen polymeerityyppisten jätteiden kierrätys on myös erittäin suosittua. Tämä palvelu koostuu siitä, että kiinnostunut yritys luovuttaa jätteensä tehtaalle, joka kierrätyksen jälkeen palauttaa valmiin kierrätyskelpoisen materiaalin sille. Polymeerijätteen omistaja maksaa noin 8-10 ruplaa / kg niiden käsittelystä, jota pidetään erittäin kannattavana kaupana.

Järjestäjänä INVENTRA, joka on CREON Groupin jäsen, järjestänyt tapahtuman, joka kokosi Venäjän pääkaupungin johtavat teollisuuden edustajat 17. helmikuuta.

Polymeerien kierrätys, joka on niin kehittynyt Euroopan maissa, on Venäjällä vielä lapsenkengissään: jätteiden erillistä keräystä ei ole perustettu, ei ole sääntelykehystä, ei ole infrastruktuuria, eikä väestön enemmistön keskuudessa ole tietoisuutta. . Markkinatoimijat ovat kuitenkin optimistisia tulevaisuuden suhteen ja panevat toiveensa muun muassa ympäristövuoteen, joka julistettiin maassa vuonna 2017 presidentin asetuksella.

Kolmas kansainvälinen konferenssi "Polymeerien kierrätys 2017" INVENTRA:n järjestämä kokous pidettiin Moskovassa 17. helmikuuta. Tapahtuman yhteistyökumppaneita olivat Polymetrix, Uhde Inventa-Fischer, Starlinger Viscotec, MAAG Automatik, Erema ja Moretto; tukena Nordson, DAK Americas ja PETplanet. Konferenssin tiedotussponsori on "Polymer Materials" -lehti.

"Nyt tilanne ei ole rohkaiseva, mutta sen paraneminen on ajan kysymys", sanoi CREON Groupin toimitusjohtaja tervetulopuheessaan. Sergei Stolyarov... - Ensisijaisten raaka-aineiden korkeiden hintojen myötä kierrätyspolymeerien ja niistä valmistettujen tuotteiden kysyntä kasvaa. Samalla kotimaisten raaka-aineiden ilmaantuminen siirtää alkukulutuksen rakennetta kohti kuituja ja kalvoja. Tässä suhteessa sekundääristen polymeerien käytöstä on tulossa erityisen lupaavaa."

Vuoden 2016 lopussa kierrätettävän PET:n maailmanlaajuisen keräyksen määrä oli 11,2 miljoonaa tonnia, konsultti PCI Wood Mackenzie sanoi. Helen McGee... Pääosuus putosi Aasian maille - 55%, Länsi-Euroopassa kerättiin 17% maailman volyymista, Yhdysvalloissa - 13%. Asiantuntijan ennusteen mukaan vuoteen 2020 mennessä PET:n kierrätyskeräys ylittää 14 miljoonaa tonnia ja prosentteina keräysaste on 56 % (nyt 53 %). Pääasiallisen kasvun odotetaan tulevan Aasian maista, erityisesti Kiinasta.

Tällä hetkellä korkein keräysaste on Kiinassa, se on 80 %, suunnilleen sama luku on saavutettu muissa Aasian maissa.

McGeen mukaan vuonna 2016 kerätyn PET:n tuotantohävikki (ja tämä muistaakseni 11,2 miljoonaa tonnia) oli 2,1 miljoonaa tonnia, hiutaleita saatiin 9,1 miljoonaa tonnia. Jatkokäsittelyn pääsuunta on kuidut ja langat (66 %).

Vuoteen 2025 mennessä 60 % kotitalousjätteestä kierrätetään Euroopassa, vuonna 2030 luku kasvaa 65 prosenttiin. Tällaisia ​​muutoksia suunnitellaan jätepuitedirektiiviin, sanoi Kaspars Vogelmanis, Nordic Plastin hallituksen puheenjohtaja. Nyt kierrätyksen taso on paljon alhaisempi - esimerkiksi Latviassa se on vain 21%, Euroopassa keskimäärin - 44%.

Samaan aikaan Baltiassa tuotettujen muovipakkausten määrä kasvaa joka vuosi, yleisimmät kierrätettävät polymeerit ovat LDPE-, HDPE- ja PP-kalvot.

Vuonna 2016 sekundäärisen PET:n (rePET) kulutus Venäjällä oli noin 177 tuhatta tonnia, josta kotimaan keräyksen osuus oli 90 %. Kuten raportoitu Konstantin Rzajev, EcoTechnology Groupin hallituksen puheenjohtaja, lähes 100 % tuonnista kohdistui polyesterikuitujen valmistukseen tarkoitettuihin PET-hiutaleisiin. Suurimmat toimittajamaat ovat Ukraina (yli 60 %) sekä Kazakstan, Valko-Venäjä, Azerbaidžan, Liettua ja Tadžikistan.

Konstantin Rzayev totesi, että viime vuonna keräystaso ylitti ensimmäistä kertaa 25 prosenttia, ja tämä antaa meille mahdollisuuden puhua täysimittaisen teollisuuden syntymisestä Venäjälle, joka on jo kiinnostava investointien kannalta. Nykyään suurin kuluttaja (62 % kokonaisvolyymista) ja hintatekijä on edelleen kierrätetyn PET-kuidun segmentti. Mutta muutokset lainsäädännössä ja suuntaus kierrätettyjen materiaalien ensisijaiseen käyttöön ylikansallisten valmistusyritysten (TNP) kestävän kehityksen strategioiden puitteissa tarjoavat hedelmällisen maaperän toisen rePET-kulutuksen keskeisen segmentin - pullosta pulloon - kehitykselle.

Uusia suuria rePET:tä käyttäviä tuotantolaitoksia ei ole ilmestynyt kuluneen vuoden aikana, mutta sen käyttö ”lehti”-segmentissä lisääntyy vähitellen.

Jo vuonna 2017 sen odotetaan kuitenkin avaavan uutta kierrätys-PET-kuidun tuotantoa ja laajentavan olemassa olevia, mikä yhdessä ruplan kurssin kanssa tulee olemaan pääasiallinen markkinatasapainoon ja rePETin hintoihin vaikuttava tekijä.

On kuitenkin monia muita alueita - vielä kehittymättömiä, mutta varsin lupaavia, joilla myös kierrätetylle PET:lle on kysyntää. Kuten ARPETin kunniapuheenjohtaja kertoi Viktor Kernitsky, nämä ovat langat huonekalukankaille, auton verhoilulle ja erilaisille geosynteettisille materiaaleille, vaahtomateriaalit lämmön- ja äänieristykseen, sorptiomateriaalit jäteveden käsittelyyn sekä kuituja vahvistavia bitumia tienrakennukseen.

Asiantuntijan mukaan uusia prosessointiteknologioita ja -sovelluksia on paljon, ja valtion politiikan tavoitteena ei pitäisi olla PET:n käytön rajoittaminen, vaan sen jätteiden kerääminen ja järkeistäminen.

Aihe jatkui Lyubov Melanevskaja, RusPEC-yhdistyksen toiminnanjohtaja, joka puhui laajennetun tuottajavastuun (EPR) käyttöönoton ensimmäisistä tuloksista Venäjällä. Se tuli voimaan vuonna 2016, ja sen tavoitteena on luoda jatkuvaa, maksukykyistä ja kasvavaa kysyntää tuote- ja pakkausjätteiden kierrätykselle. Vuoden kuluttua on jo mahdollista tehdä joitain johtopäätöksiä, joista tärkein on, että on useita ongelmia, joiden vuoksi EPR:n täytäntöönpanomekanismi ei usein yksinkertaisesti toimi. Kuten Melanevskaja sanoi konferenssissa, olemassa olevaa asetusta on muutettava ja täydennettävä. Erityisesti tavaran, mukaan lukien pakkauksen, ilmoittamisessa valmistajat kohtasivat poikkeaman tavaroiden pakkauskoodien ja annetuissa määräyksissä määriteltyjen koodien välillä, minkä seurauksena monet valmistajat ja maahantuojat eivät pystyneet toimittamaan ilmoituksia, koska eivät löytäneet itseään sääntelystä. Ratkaisuna oli koodien hylkääminen ja ehdotus siirtyä pakkausten materiaalitunnistukseen.

Tulevaisuudessa RusPEK uskoo, että EPR:n kaikille elementeille on omaksuttava yhtenäinen päästä päähän -terminologia ja määritellään yksiselitteiset, ymmärrettävät ja läpinäkyvät ehdot sopimusten tekemiselle jätehuoltoalan toimijoiden kanssa. Yleisesti ottaen yhdistys tukee EPR-lakia alan kannalta tarpeellisena ja myönteisenä.

PET-kierrätystä otettaessa käyttöön ja popularisoitaessa maassa nykyaikaisten teknologioiden saatavuus on myös erittäin tärkeä (pääsääntöisesti ulkomaisten yritysten tarjoamia). Näin ollen Polymetrix tarjoaa nykyaikaisia ​​ratkaisuja PET-kierrätykseen, erityisesti SSP-teknologian kierrätykseen elintarvikepulloksi PET:ksi. Nyt maailmassa on 21 tällaista linjoa, hän sanoi Danil Poljakov, aluemyyntipäällikkö. Tekniikka sisältää pullojen jalostuksen pelleteiksi elintarvikepakkauksia varten. Ensimmäinen vaihe on pesu, kun paperikuidut ja pinta-epäpuhtaudet sekä etiketit ja liima poistetaan kokonaan. Pullot murskataan sitten hiutaleiksi, jotka lajitellaan värin mukaan. Sitten poistetaan epäpuhtaudet (puu, metalli, kumi, värilliset hiutaleet) alle 20 ppm:n tasolle.

Mr. Polyakovin mukaan suulakepuristusprosessissa on mahdollista saada erilaisia ​​rakeita: lieriömäisiä tai pallomaisia, amorfisia tai kiteisiä.

Viscotec tarjoaa asiakkailleen teknologiaa, jolla PET-pullot jalostetaan levyiksi, kertoo yhtiön tiedottaja Gerhard Osberger... Siten ViscoSTAR- ja deCON-kiinteäfaasipolykondensaatioreaktorit on suunniteltu puhdistamaan PET-rakeita ja -hiutaleita ja lisäämään niiden viskositeettia. Niitä käytetään pelletointilaitteen jälkeen, ennen tuotannon ekstruusiolaitteistoa tai erillisenä yksikkönä.

ViscoSHEET-linja pystyy tuottamaan teippejä, jotka on valmistettu 100 % rPET:stä ja täysin elintarvikelaatuista.

Ereman edustaja Christophe Voss puhui elintarvikemuovipullojen rivituotannosta PET-hiutaleista. VACUREMA®-inline-järjestelmä mahdollistaa hiutaleiden käsittelyn suoraan valmiiksi lämpömuovauslevyksi, pulloaihioksi, valmiiksi pakkausteipiksi tai monofilamentiksi.

Yhteenvetona konferenssin tuloksista sen osallistujat tunnistivat tärkeimmät tekijät, jotka estävät polymeerien kierrätyksen kehitystä Venäjällä. Pääasiallisimpana he kutsuivat sääntelyasiakirjojen puutetta:

"On kuitenkin vielä yksi tekijä, jota emme voi olla ottamatta huomioon - tämä on julkinen tietoisuus", sanoo konferenssin johtaja. Rafael Grigoryan... – Valitettavasti mentaliteettimme on nykyään sellainen, että erillinen jätteenkeräys nähdään enemmän omahyväisyytenä kuin normina. Ja riippumatta siitä, mitä edistystä muilla alueilla havaitsemme, on ennen kaikkea muutettava kansalaistemme ajattelua. Ilman tätä nykyaikaisinkin infrastruktuuri on hyödytöntä."

Nämä olivat teollisuuden konferenssin "Polymer Recycling 2017" tuloksia. Tarkempi lista löytyy kalenteristamme.

Oletko huomannut virheen? Valitse se ja paina Ctrl + Enter

Polymeerituotteiden käytön aikana syntyy jätettä.

Käytetyt polymeerit lämpötilan, ympäristön, ilmakehän hapen, erilaisen säteilyn, kosteuden vaikutuksesta, riippuen näiden vaikutusten kestosta, muuttavat ominaisuuksiaan. Huomattavat määrät pitkään toiminnassa olleita ja kaatopaikoille joutuvia polymeerimateriaaleja saastuttavat ympäristöä, joten polymeerijätteen kierrätysongelma on erittäin kiireellinen. Samalla nämä jätteet ovat hyviä raaka-aineita, joiden koostumukset on sovitettu asianmukaisesti eri tarkoituksiin tarkoitettujen esineiden valmistukseen.

Käytettyjä polymeerisiä rakennusmateriaaleja ovat kasvihuoneiden peittämiseen, rakennusmateriaalien ja -tuotteiden pakkaamiseen käytettävät polymeerikalvot; navetan lattia: rulla- ja laattapolymeerimateriaalit lattioihin, viimeistelymateriaalit seiniin ja kattoihin; polymeeriset lämpö- ja äänieristysmateriaalit; säiliöt, putket, kaapelit, valetut ja profiilituotteet jne.

Toissijaisten polymeeriraaka-aineiden keräys- ja hävittämisprosessissa käytetään erilaisia ​​polymeerien tunnistamismenetelmiä. Monien menetelmien joukossa seuraavat ovat yleisimpiä:

· IR-spektroskopia (tunnettujen polymeerien spektrien vertailu käytettyihin);

· Ultraääni (USA). Se perustuu ultraäänivaimennukseen. Indeksi määräytyy HL suhteessa ääniaallon vaimenemiseen taajuuteen. Ultraäänilaite on kytketty tietokoneeseen ja asennettu jätehuoltoprosessilinjalle. Esimerkiksi indeksi HL LDPE 2.003 10 6 s poikkeamalla 1,0 % a HL PA-66 - 0,465 10 6 s poikkeamalla ± 1,5 %;

· röntgenkuvat;

· Laserpyrolyysispektroskopia.

Kestomuovien sekajätteen (kotitalous) erottelu tyypin mukaan suoritetaan seuraavilla päämenetelmillä: vaahdotus, erotus nestemäisessä väliaineessa, aeroerotus, sähköerotus, kemialliset menetelmät ja syväjäähdytysmenetelmät. Yleisin menetelmä on vaahdotus, joka mahdollistaa teollisten kestomuovien, kuten PE, PP, PS ja PVC, seosten erottamisen. Muovien erotus suoritetaan lisäämällä veteen pinta-aktiivisia aineita, jotka muuttavat selektiivisesti niiden hydrofiilisiä ominaisuuksia. Joissakin tapauksissa niiden liuottaminen yhteiseen liuottimeen tai liuottimien seokseen voi olla tehokas tapa erottaa polymeerejä. Käsittelemällä liuosta höyryllä PVC, PS ja polyolefiinien seos eristetään; tuotteen puhtaus - vähintään 96%. Raskaiden väliaineiden vaahdotus- ja erotusmenetelmät ovat tehokkaimpia ja kustannustehokkaimpia yllä luetelluista.

Käytettyjen polyolefiinien kierrätys

Maatalouden PE-kalvojätteet, lannoitepussit, eri tarkoituksiin käytettävät putket, käytöstä poistetut, muista lähteistä peräisin olevat jätteet sekä sekajätteet on hävitettävä myöhemmän käytön mukana. Tätä varten niiden käsittelyyn käytetään erityisiä suulakepuristuslaitoksia. Polymeerijätteen käsittelyyn vastaanotettaessa sulavirtausnopeuden on oltava vähintään 0,1 g / 10 min.

Ennen käsittelyn aloittamista jätteet erotetaan karkeasti ottaen huomioon niiden erityispiirteet. Sen jälkeen materiaali alistetaan mekaaniselle jauhamiselle, joka voi olla joko normaalissa (huoneen) lämpötilassa tai kryogeenisellä menetelmällä (kylmäaineympäristössä, esimerkiksi nestemäinen typpi). Murskattu jäte syötetään pesukoneeseen pesua varten, joka suoritetaan useissa vaiheissa erityisillä pesuaineseoksilla. Sentrifugissa puristettu massa, jonka kosteuspitoisuus on 10-15 %, syötetään lopullista dehydraatiota varten kuivausyksikköön, kunnes jäännöskosteus on 0,2 %, ja sitten ekstruuderiin. Polymeerisulate syötetään suulakepuristimen ruuvin avulla suodattimen läpi säikeen suulakkeeseen. Kasetti- tai kelaustyyppistä suodatinta käytetään polymeerisulan puhdistamiseen erilaisista epäpuhtauksista. Puhdistettu sula pakotetaan pään säiereikien läpi, joiden ulostuloaukossa säikeet leikataan veitsillä tietynkokoisiksi rakeiksi, jotka putoavat sitten jäähdytyskammioon. Erikoisasennuksen jälkeen rakeet kuivataan, kuivataan ja pakataan pusseihin. Jos on tarpeen käsitellä ohuita kalvoja, käytetään agglomeraattoria ekstruuderin sijasta.

Jätteiden kuivaus suoritetaan eri menetelmillä käyttämällä hylly-, hihna-, kauha-, leijukerros-, vortex- ja muita kuivaimia, joiden kapasiteetti on jopa 500 kg / h. Pienen tiheyden vuoksi kalvo kelluu ja lika laskeutuu pohjalle.

Kalvon dehydratointi ja kuivaus suoritetaan tärisevällä seulalla ja pyörreerottimessa, sen jäännöskosteus on enintään 0,1%. Kuljetuksen ja myöhemmän tuotteiksi jalostuksen helpottamiseksi kalvo rakeistetaan. Rakeistusprosessissa materiaalia tiivistetään, sen jatkokäsittely helpottuu, uusioraaka-aineiden ominaisuudet lasketaan keskiarvoiksi, jolloin saadaan materiaali, joka voidaan käsitellä vakiolaitteilla.

Yksiruuviisia ekstruudereita, joiden ruuvin pituus (25–33) käytetään silputun ja puhdistetun polyolefiinijätteen plastisoimiseen. D varustettu jatkuvalla suodattimella sulatteen puhdistamiseksi ja kaasunpoistovyöhykkeellä, joka mahdollistaa rakeiden saamiseksi ilman huokosia ja sulkeumia. Saastuneen ja sekajätteen käsittelyssä käytetään erikoisrakenteisia kiekkoekstruudereita, joissa on lyhyitä monisäikeisiä matoja, joiden pituus on (3,5-5) D jossa on sylinterimäinen suutin ekstruusiovyöhykkeellä. Materiaali sulaa lyhyessä ajassa ja sulate homogenoituu nopeasti. Muuttamalla kartiosuuttimen ja kotelon välistä rakoa on mahdollista säätää leikkausvoimaa ja kitkavoimaa samalla kun muutetaan käsittelyn sulatus- ja homogenointitapaa. Ekstruuderi on varustettu kaasunpoistoyksiköllä.

Rakeiden valmistus tapahtuu pääasiassa kahdella tavalla: on-die-rakeistukseen ja vedenalaiseen rakeistamiseen. Rakeistusmenetelmän valinta riippuu käsitellyn kestomuovin ominaisuuksista ja erityisesti sen sulan viskositeetista ja tarttumisesta metalliin. Rakeistuksen aikana suulakkeella polymeerisula puristetaan ulos säikeiden muodossa olevan reiän läpi, jotka leikataan pois muottilevyä pitkin liukuvilla veitsillä. Tuloksena saadut rakeet, joiden koko on 4–5 mm (pituus ja halkaisija), heitetään päästä veitsellä jäähdytyskammioon ja syötetään sitten kosteudenpuristuslaitteeseen.

Käytettäessä laitteita, joilla on suuri yksikkökapasiteetti, käytetään vedenalaista rakeistamista. Tässä menetelmässä polymeerisula ekstrudoidaan säikeiden muodossa päässä olevan suutinlevyn reikien läpi. Veden jäähdytyshauteen läpi kulkemisen jälkeen säikeet menevät leikkauslaitteeseen, jossa ne leikataan rakeiksi pyörivillä leikkurilla.

Kylpyyn tulevan jäähdytysveden lämpötila säikeiden liikkeen vastavirtausta pitkin pidetään välillä 40–60 °C ja veden määrä on 20–40 m 3 1 tonnia rakeita kohden.

Suulakepuristimen standardikoosta (ruuvin halkaisija ja pituus) riippuen tuottavuus vaihtelee riippuen polymeerin reologisista ominaisuuksista. Päässä olevien aukkojen määrä voi olla välillä 20–300.

Rakeista valmistetaan kotitalouskemikaalipakkauksia, ripustimia, rakennusosia, tavaroiden kuljettamiseen tarkoitettuja lavoja, pakoputkia, viemärikanavien vuorauksia, maanparannusputkia ja muita tuotteita, joille on ominaista pienempi kestävyys verrattuna primääripolymeeristä valmistettuihin tuotteisiin. . Polyolefiinien käytön ja käsittelyn aikana tapahtuvien tuhoutumisprosessien mekanismien tutkimukset, niiden määrällinen kuvaus mahdollistavat sen johtopäätöksen, että uusioraaka-aineista saaduilla tuotteilla on oltava toistettavat fysikaaliset, mekaaniset ja tekniset indikaattorit.

Hyväksyttävämpää on sekundääriraaka-aineiden lisääminen primääriseen 20–30%:iin sekä pehmittimien, stabilointiaineiden, täyteaineiden lisääminen 40–50%:iin asti polymeerikoostumukseen. Sekundaaristen polymeerien kemiallinen modifiointi sekä erittäin täyteläisten sekundääristen polymeerimateriaalien luominen mahdollistavat käytettyjen polyolefiinien entistä laajemman käytön.

Sekundaaristen polyolefiinien modifiointi

Sekundaaristen polyolefiiniraaka-aineiden modifiointimenetelmät voidaan jakaa kemiallisiin (silloitus, erilaisten, pääasiassa orgaanista alkuperää olevien lisäaineiden lisääminen, käsittely organopiinesteillä jne.) ja fysikaalis-mekaanisiin (täyttö mineraali- ja orgaanisilla täyteaineilla).

Esimerkiksi geelifraktion maksimipitoisuus (jopa 80 %) ja silloitetun VPENP:n korkeimmat fysikaalis-mekaaniset parametrit saavutetaan lisäämällä 2–2,5 % dikumyyliperoksidia rullille 130 °C:ssa 10 minuutin ajan. Tällaisen materiaalin murtovenymä on 210 %, sulavirta on 0,1–0,3 g / 10 min. Silloitusaste pienenee lämpötilan noustessa ja valssauksen keston kasvaessa kilpailevan hajoamisprosessin seurauksena. Tämän avulla voit säätää muunnetun materiaalin silloitusastetta, fyysisiä, mekaanisia ja teknisiä ominaisuuksia. HDPE:stä valmistettujen tuotteiden muovaamiseen on kehitetty menetelmä lisäämällä dikumyyliperoksidia suoraan prosessoinnin aikana, ja on saatu prototyyppejä 70–80 % geelifraktiota sisältävistä putkista ja muotteista.

Vahan ja elastoplastin lisääminen (jopa 5 paino-osaa) parantaa merkittävästi EPE:n prosessoitavuutta, lisää fysikaalisten ja mekaanisten ominaisuuksien indikaattoreita (erityisesti murtovenymää ja halkeilukestävyyttä - 10% ja 1 - 320 tuntia, vastaavasti) ja vähentää niiden leviämistä, mikä osoittaa materiaalin homogeenisuuden lisääntymistä.

HDPE:n modifiointi maleiinihappoanhydridillä levyekstruuderissa lisää myös sen lujuutta, lämmönkestävyyttä, adheesiota ja valovanhenemiskestävyyttä. Tässä tapauksessa modifioiva vaikutus saavutetaan pienemmällä modifiointiainepitoisuudella ja lyhyemmällä prosessin kestolla kuin käyttämällä elastoplastia. Lupaava tapa parantaa sekundaarisista polyolefiineista peräisin olevien polymeerimateriaalien laatua on termomekaaninen käsittely organopiiyhdisteillä. Tämän menetelmän avulla on mahdollista saada tuotteita uusioraaka-aineista, joilla on lisääntynyt lujuus, elastisuus ja ikääntymisenkestävyys.

Modifikaatiomekanismi koostuu kemiallisten sidosten muodostumisesta organopiin nesteen siloksaaniryhmien ja sekundääristen polyolefiinien tyydyttymättömien sidosten ja happea sisältävien ryhmien välille.

Muokatun materiaalin hankinnan teknologinen prosessi sisältää seuraavat vaiheet: jätteiden lajittelu, murskaus ja pesu; jätteiden käsittely organospiin nesteellä 90 ± 10 °C:ssa 4–6 tunnin ajan; muunnetun jätteen kuivaus sentrifugointimenetelmällä; muunnetun jätteen uudelleen rakeistus.

Kiinteän faasin modifiointimenetelmän lisäksi on ehdotettu menetelmää VPE:n modifioimiseksi liuoksessa, jonka avulla voidaan saada VPENP-jauhe, jonka hiukkaskoko on enintään 20 μm. Tätä jauhetta voidaan käyttää rotaatiomuovaukseen ja sähköstaattiseen ruiskumaalaukseen.

Täytetyt polymeerimateriaalit, jotka perustuvat kierrätettyyn polyeteeniraaka-aineeseen

Kierrätetyistä polyeteenistä valmistettuihin raaka-aineisiin perustuvien täytettyjen polymeerimateriaalien luominen on tieteellisesti ja käytännönläheisesti kiinnostavaa. Jopa 30 % täyteainetta sisältävien uusioraaka-aineiden polymeeristen materiaalien käyttö mahdollistaa jopa 40 % primaariraaka-aineiden vapautumisen ja sen lähettämisen sellaisten tuotteiden tuotantoon, joita ei voida saada toissijaisista raaka-aineista (paineputket, pakkauskalvot, uudelleenkäytettävät kuljetussäiliöt jne.).

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

Esimerkiksi ligniinin käytön tarkoituksenmukaisuus liittyy siinä olevien fenoliyhdisteiden läsnäoloon, jotka edistävät WPE:n stabiloitumista käytön aikana; kiille - sellaisten tuotteiden saamiseksi, joilla on alhainen viruma, lisääntynyt lämmön- ja säänkestävyys, ja joille on ominaista käsittelylaitteiden alhainen kuluminen ja alhaiset kustannukset. Halvina inertteinä täyteaineina käytetään kaoliinia, kalkkikiveä, liusketuhkaa, kivihiilipalloja ja rautaa.

Kun polyeteenivahaan rakeistettua hienojakoista fosfokipsiä viedään HPE:hen, on saatu koostumuksia, joilla on lisääntynyt murtovenymä. Tämä vaikutus voidaan selittää polyeteenivahan pehmentävällä vaikutuksella. Esimerkiksi fosfokipsilla täytetyn HPE:n vetolujuus on 25 % suurempi kuin HPE:n ja vetomoduuli on 250 % suurempi. Vahvistava vaikutus, kun kiille lisätään RPE:hen, liittyy täyteaineen kiderakenteen erityispiirteisiin, korkeaan ominaissuhteeseen (hiutaleen halkaisijan suhde paksuuteen) ja murskatun, jauhemaisen HPE:n käyttöön. mahdollistaa hiutaleiden rakenteen säilymisen minimaalisella tuholla.

Polyolefiineista polyeteenin ohella merkittäviä määriä putoaa polypropeenista (PP) valmistettujen tuotteiden tuotanto. PP:n lisääntyneet lujuusominaisuudet verrattuna polyeteeniin ja sen kestävyys ympäristölle osoittavat sen kierrätyksen merkityksen. Sekundaarinen PP sisältää useita epäpuhtauksia, kuten Ca, Fe, Ti, Zn, jotka edistävät kiteen muodostumista ja kiderakenteen muodostumista, mikä johtaa polymeerin jäykkyyden kasvuun ja korkeisiin arvoihin. alkukimmokerroin ja kvasi-tasapainokerroin. Polymeerien mekaanisen suorituskyvyn arvioimiseksi käytetään relaksaatiojännitysten menetelmää eri lämpötiloissa. Toissijainen piirilevy samoissa olosuhteissa (lämpötila-alueella 293–393 K) kestää paljon suurempia mekaanisia rasituksia tuhoutumatta kuin primäärinen, mikä mahdollistaa sen käytön jäykkien rakenteiden valmistukseen.

Käytetyn polystyreenin kierrätys

Käytettyjä polystyreenimuoveja voidaan käyttää seuraavilla aloilla: iskunkestävän polystyreenin (HPS) ja akryylinitriilibutadieeni-styreenin (ABS) - muovin teknologisen jätteen hyödyntäminen ruiskupuristamalla, suulakepuristamalla ja puristamalla; kuluneiden tuotteiden hävittäminen, vaahtopolystyreeni (EPS) -jätteet, sekajätteet, erittäin saastuneen teollisuusjätteen hävittäminen.

Huomattavia määriä polystyreeniä (PS) on vaahdotettuja materiaaleja ja niistä valmistettuja tuotteita, joiden tiheys on 15-50 kg / m 3. Näistä materiaaleista valmistetaan muottimatriiseja pakkaamiseen, kaapelieristykseen, vihannesten, hedelmien ja kalan pakkauslaatikoihin, jääkaappien eristykseen, jääkaappiin, pikaruokaravintoloiden kuormalavoihin, muotteihin, lämpö- ja äänieristyslevyihin rakennusten ja rakenteiden eristämiseen jne. Lisäksi käytettyjen tällaisten tuotteiden kuljetuksen aikana kuljetuskustannukset pienenevät jyrkästi vaahdotetun PS-jätteen alhaisen bulkkitiheyden vuoksi.

Yksi tärkeimmistä vaahtopolystyreenijätteen kierrätysmenetelmistä on mekaaninen kierrätysmenetelmä. Agglomerointiin käytetään erityisesti suunniteltuja koneita, ja suulakepuristamiseen käytetään kaksoisruuviekstruudereita, joissa on kaasunpoistoalue.

Kuluttajapiste on käytettyjen polystyreenistä valmistettujen jätteiden mekaanisen kierrätyksen laitteiden pääpaikka. Saastunut vaahdotettu PS-jäte tarkastetaan ja lajitellaan. Tämä poistaa epäpuhtaudet paperin, metallin, muiden polymeerien ja erilaisten sulkeumien muodossa. Polymeeri murskataan, pestään ja kuivataan. Polymeerin dehydratointiin käytetään sentrifugointimenetelmää. Lopullinen jauhatus suoritetaan rummussa, ja siitä jäte menee erityiseen suulakepuristimeen, jossa prosessointiin valmistettu polymeeri puristetaan ja sulatetaan noin 205–210 ° C:n lämpötilassa. Polymeerisulan lisäpuhdistusta varten asennetaan suodatin, joka toimii suodatinmateriaalin takaisinkelausperiaatteella tai kasettityyppisenä. Suodatettu polymeerisula tulee kaasunpoistovyöhykkeelle, jossa ruuvilla on syvempi kierre verrattuna puristusvyöhykkeeseen. Sitten polymeerisula tulee säikeen päähän, säikeet jäähdytetään, kuivataan ja rakeistetaan. PS-jätteiden mekaanisessa regeneraatiossa tapahtuu hajoamis- ja strukturoitumisprosesseja, minkä vuoksi on tärkeää, että materiaali altistuu mahdollisimman pienelle leikkausjännitykselle (ruuvigeometrian, kierrosten lukumäärän ja sulaviskositeetin funktio) ja lyhyt viipymäaika termomekaanisen kuormituksen alaisena. Tuhoavien prosessien väheneminen johtuu materiaalin halogenoinnista sekä erilaisten lisäaineiden lisäämisestä polymeeriin.

Paisutetun polystyreenin mekaanista kierrätystä säädetään kierrätyspolymeerin käyttöalueen mukaan esimerkiksi eristeiden, kartongin, verhouksen jne. valmistukseen.

On olemassa menetelmä polystyreenijätteen depolymeroimiseksi. Tätä varten PS tai vaahdotettu PS-jätteet murskataan, ladataan suljettuun astiaan, kuumennetaan hajoamislämpötilaan, ja kehittynyt sekundäärinen styreeni jäähdytetään jääkaapissa ja näin saatu monomeeri kerätään suljettuun astiaan. Menetelmä vaatii prosessin täydellisen sulkemisen ja merkittävän energiankulutuksen.

Käytetyn polyvinyylikloridin (PVC) kierrätys

Kierrätetyn PVC:n kierrätykseen kuuluu käytettyjen kalvojen, liitososien, putkien, profiilien (mukaan lukien ikkunakehykset), säiliöiden, pullojen, levyjen, rullamateriaalien, kaapelieristeiden jne.

Kierrätysmenetelmät voivat olla erilaisia ​​riippuen koostumuksen koostumuksesta, joka voi koostua vinyylimuovista tai muoviseoksesta ja sekundaarisen PVC:n tarkoituksesta.

Toissijaista käyttöä varten PVC-jätteet pestään, kuivataan, murskataan ja erotetaan erilaisista epäpuhtauksista, mm. metallit. Jos tuotteet on valmistettu pehmitetyistä PVC-pohjaisista koostumuksista, käytetään useimmiten kryogeenistä jauhamista. Jos tuotteet on valmistettu jäykästä PVC:stä, käytetään mekaanista murskausta.

Pneumaattista menetelmää käytetään erottamaan polymeeri metallista (langat, kaapelit). Erotettu pehmitetty PVC voidaan käsitellä ekstruusiolla tai ruiskuvalulla. Magneettierotusmenetelmää voidaan käyttää metallien ja mineraalien sulkeutumien poistamiseen. Alumiinifolion erottamiseen kestomuovista käytetään lämpöä vedessä 95–100 °C:ssa.

Etiketit irrotetaan käyttökelvottomista säiliöistä upottamalla ne nestemäiseen typpeen tai happeen noin -50 °C:n lämpötilassa, mikä tekee etiketeistä tai liima-aineesta hauraita ja mahdollistaa sen, että ne on helppo murskata ja erottaa homogeeniseksi materiaaliksi, kuten paperiksi. Keinotekoisen nahan (IC) jätteen, PVC-pohjaisen linoleumin käsittelyyn ehdotetaan menetelmää muovijätteen kuivaamiseksi tiivistimellä. Se sisältää useita teknologisia toimintoja: silppuaminen, tekstiilikuitujen erotus, pehmitys, homogenointi, tiivistys ja rakeistus, joihin voidaan myös lisätä lisäaineita.

PVC-eristetty jätekaapeli menee murskaimeen ja syötetään kuljettimella kryogeenisen kaivoksen lastaussuppiloon, joka on suljettu säiliö erityisellä kuljetusruuvilla. Kaivokselle syötetään nestemäistä typpeä. Jäähtynyt murskattu jäte johdetaan jauhatuskoneeseen, josta se menee metallisulkeumien erotuslaitteeseen, jossa hauras polymeeri saostetaan ja johdetaan erotinrummun sähköstaattisen kruunun läpi ja kupari uutetaan sieltä.

Käytettyjen PVC-pullojen merkittävät määrät vaativat erilaisia ​​hävitysmenetelmiä. Huomionarvoinen on menetelmä PVC:n erottamiseksi erilaisista epäpuhtauksista kylvyssä olevan kalsiumnitraattiliuoksen tiheyden mukaan.

PVC-pullojen mekaaninen kierrätysprosessi tarjoaa sekundääristen kestomuovien jätteiden kierrätysprosessin päävaiheet, mutta joissakin tapauksissa sillä on omat erityispiirteensä.

Erilaisten rakennusten ja rakenteiden käytön aikana muodostuu merkittäviä määriä käytettyihin PVC-koostumuksiin perustuvia metalli-muovi-ikkunoiden karmeja. Kierrätykseen käytetyt PVC-kehykset sisältävät noin 30 painoprosenttia. PVC ja 70 % massasta. lasia, metallia, puuta ja kumia. Keskimäärin yksi ikkunakehys sisältää noin 18 kg PVC:tä. Saapuvat kehykset puretaan 2,5 m leveään ja 6,0 m pitkiin konttiin, puristetaan sitten vaakapuristimella ja muutetaan keskimäärin 1,3–1,5 m pituisiksi osiksi, jonka jälkeen materiaali puristetaan telalla ja syötetään silppuri, jossa roottori pyörii vaihtelevalla nopeudella. PVC:n, metallin, lasin, kumin ja puun karkea seos syötetään kuljettimelle ja sitten magneettierottimelle, jossa metalli erotetaan ja sitten materiaali menee pyörivään metallierotusrumpuun. Tämä seos luokitellaan hiukkaskokojen mukaan<4 мм, 4–15 мм, 15–45 мм, >45 mm.

Ylimitoitettu jakeet (> 45 mm) palautetaan uudelleen murskattavaksi. 15–45 mm:n fraktio lähetetään metallierottimeen ja sitten kumierottimeen, joka on kumieristeinen pyörivä rumpu.

Metallin ja kumin poistamisen jälkeen tämä karkea jae lähetetään takaisin hiontaan koon pienentämiseksi.

Syntynyt 4–15 mm hiukkaskokoinen seos, joka koostuu polyvinyylikloridista, lasista, hienosta jäännöksestä ja siilon puujätteestä, syötetään erottimen kautta rumpuseulalle. Tässä materiaali erotetaan jälleen kahteen fraktioon, joiden hiukkaskoko on 4–8 ja 8–15 mm.

Jokaisella hiukkaskokoalueella käytetään kahta erillistä käsittelylinjaa yhteensä neljälle prosessointilinjalle. Puun ja lasin erottaminen tapahtuu jokaisessa käsittelylinjassa. Puu erotetaan kaltevilla värähtelevillä ilmaseuloilla. Puu, joka on muihin materiaaleihin verrattuna kevyempää, kulkeutuu ilmavirran mukana alaspäin, kun taas raskaammat hiukkaset (PVC, lasi) kulkeutuvat ylöspäin. Lasin erotus tapahtuu samalla tavalla seuraavilla seuloilla, joissa kevyemmät hiukkaset (esim. PVC) kulkeutuvat alaspäin, kun taas raskaat hiukkaset (esim. lasi) kulkeutuvat ylöspäin. Puun ja lasin poistamisen jälkeen kaikkien neljän käsittelylinjan PVC-fraktiot yhdistetään. Metallipartikkelit havaitaan ja poistetaan elektronisesti.

Puhdistettu polyvinyylikloridi tulee konepajaan, jossa se kostutetaan ja rakeistetaan 3–6 mm:n kokoisiksi, minkä jälkeen rakeet kuivataan kuumalla ilmalla tiettyyn kosteuteen. Polyvinyylikloridi erotetaan neljään fraktioon, joiden hiukkaskoot ovat 3, 4, 5 ja 6 mm. Ylisuuret pelletit (eli > 6 mm) palautetaan hiontaalueelle. Kumihiukkaset erotetaan PVC:stä värähtelevillä seuloilla.

Viimeinen vaihe on optoelektroninen värilajitteluprosessi, joka erottaa valkoiset PVC-hiukkaset värillisistä. Tämä tehdään jokaiselle kokofraktiolle. Koska värillisen PVC:n määrä on pieni verrattuna valkoiseen PVC:hen, valkoiset PVC-fraktiot lajitellaan ja varastoidaan erillisiin astioihin, kun taas värilliset PVC-virrat sekoitetaan ja varastoidaan samaan astiaan.

Prosessissa on erityispiirteitä, jotka tekevät toiminnasta ympäristöystävällistä. Ilman pilaantumista ei tapahdu, koska jauhatus ja ilmanerotus on varustettu pölynpoistojärjestelmällä, joka kerää pölyn, paperin ja kalvon ilmavirtaan ja syöttää ne mikrosuodatinloukkuun. Silppuri ja rumpuseula on eristetty melun vähentämiseksi.

Märkähionnan ja polyvinyylikloridin pesun aikana epäpuhtauksista syötetään vettä uudelleenpuhdistusta varten.

Uusien koekstrudoitujen ikkunaprofiilien valmistuksessa käytetään kierrätettyä PVC:tä. Koekstrudoiduilta ikkunoiden karmeilta vaadittavan korkean pinnanlaadun saavuttamiseksi kehysten sisäpinta on valmistettu kierrätetystä PVC:stä ja ulkopinta neitseellistä PVC:tä. Uudet rungot sisältävät 80 painoprosenttia kierrätettyä PVC:tä, ja ne ovat mekaanisilta ja suorituskyvyltään verrattavissa 100-prosenttisesta PVC:stä valmistettuihin kehyksiin.

Pääasiallisia PVC-muovijätteen kierrätysmenetelmiä ovat ruiskuvalu, ekstruusio, kalanterointi ja puristus.

Laitteiden osto- ja myyntiilmoitukset ovat katsottavissa osoitteessa

Voit keskustella polymeerilaatujen eduista ja ominaisuuksista osoitteessa

Rekisteröi yrityksesi Yrityshakemistoon