„reciclarea polimerilor”. Reciclarea deșeurilor de polimeri: tehnologie, echipamente Reciclarea polimerilor și materialelor polimerice

Pătrunderea materialelor polimerice într-o mare varietate de aplicații, inclusiv în viața noastră de zi cu zi, este acum luată de la sine înțeles în întreaga lume. Și asta în ciuda faptului că marșul lor victorios a început relativ târziu - în anii 1950, când volumele lor de producție erau de numai aproximativ 1 milion de tone pe an. Cu toate acestea, odată cu creșterea producției și consumului de materiale plastice, problemele reciclării produselor din plastic uzate au devenit treptat mai acute și au devenit acum extrem de relevante. Această recenzie discută despre experiența soluționării acestor probleme în Europa, unde Germania este lider în acest sens.

Datorită numeroaselor lor avantaje (în special, rezistență ridicată, rezistență chimică, capacitatea de a forma orice formă și orice culoare, densitate scăzută), au pătruns rapid în toate domeniile de aplicare, inclusiv în construcții, auto, industria aerospațială, industria ambalajului, produse de uz casnic. , jucării , produse medicale și farmaceutice.

Deja în 1989, materialele polimerice au depășit un material atât de tradițional precum oțelul în ceea ce privește volumele de producție (adică volume, nu masă). La acea vreme, producția lor anuală era de aproximativ 100 de milioane de tone. În 2002, producția de materiale polimerice a depășit pragul de 200 de milioane de tone, iar acum aproape 300 de milioane de tone dintre ele sunt produse anual în întreaga lume. Dacă luăm în considerare problema în planul regional, apoi În ultimele decenii, a avut loc o schimbare treptată a producției de materiale polimerice spre Est.

Drept urmare, Asia a devenit acum cea mai puternică regiune, unde sunt concentrate 44% din toate capacitățile mondiale. Poliolefinele, cel mai utilizat grup de materiale plastice, reprezintă 56% din producția totală; Pe al doilea se află clorura de polivinil, urmată de alți polimeri tradiționali, cum ar fi polistirenul și tereftalatul de polietilen (PET). Doar 15% din toți polimerii produși sunt materiale scumpe scop tehnic folosit în zone speciale. Conform previziunilor Asociației Europene a Producătorilor de Polimeri PlasticsEurope (Bruxelles), în viitor, volumul producției de materiale polimerice pe cap de locuitor va continua să crească cu o rată de aproximativ 4% pe an. Concomitent cu un astfel de succes pe piață, au crescut și volumele de materiale și produse polimerice uzate. Dacă în perioada anilor 1960 până în anii 1980. Este posibil ca industria materialelor plastice să nu fi acordat încă prea multă atenție eliminării și reutilizării adecvate a produselor uzate, dar mai târziu (mai ales după intrarea în vigoare a regulamentului german privind ambalajele în 1991) aceste probleme au devenit un subiect important. La acea vreme, Germania și-a asumat rolul de pionier. A devenit prima țară care a dezvoltat și implementat pe piață standarde pentru eliminarea și reciclarea deșeurilor de polimeri. În prezent, multe alte țări europene s-au alăturat soluționării acestei probleme, având dezvoltat concepte de mare succes pentru colectarea și reciclarea polimerilor.

Potrivit Asociației PlasticsEurope, în 2011, aproximativ 27 de milioane de tone de materiale polimerice au fost folosite în 27 de țări UE, precum și în Elveția și Norvegia, dintre care 40% au fost pentru produse pe termen scurt și 60% pentru produse pe termen lung. În același an, au fost colectate aproximativ 25 de milioane de tone de materiale polimerice uzate. Dintre acestea, 40% au fost aruncate, iar 60% au fost trimise spre reciclare. Peste 60% din deșeurile de plastic au provenit din sistemele de colectare a ambalajelor uzate. În cantități mai mici, produsele polimerice uzate au fost obținute din sectoarele construcțiilor, auto și electronice.

Sisteme exemplare de colectare a deșeurilor există în nouă țări europene - Elveția, Germania, Austria, Belgia, Suedia, Danemarca, Norvegia, Olanda și Luxemburg (enumerate în ordine descrescătoare). Ponderea produselor polimerice uzate colectate în aceste țări variază de la 92 la 99%. În plus, șase dintre aceste nouă țări au cel mai ridicat nivel de reciclare a acestor deșeuri din Europa: Norvegia, Suedia, Germania, Olanda, Belgia și Austria sunt cu mult înaintea altor țări în acest indicator (de la 26% la 35% din volum). de deșeuri colectate). Cantitatea rămasă de deșeuri colectate este supusă utilizării energiei.

Nu putem decât să ne bucurăm de faptul că în ultimii cinci ani nu doar cantitatea de deșeuri colectate a crescut semnificativ, ci și ponderea deșeurilor reciclate. Ca urmare, cantitatea de deșeuri eliminate a fost redusă. În ciuda acestui fapt, sectorul de reciclare a polimerilor are încă un potențial uriaș de dezvoltare ulterioară. În mare măsură, acest lucru se aplică țărilor cu un nivel scăzut de utilizare.

În mod critic, experții iau în considerare posibilitățile de reciclare energetică a materialelor polimerice, și anume incinerarea acestora, pe care mulți o consideră o modalitate convenabilă de a le recicla. În Germania, 95% din toate incineratoarele de deșeuri sunt instalații de reciclare a deșeurilor și sunt astfel autorizate pentru reciclarea energiei. Evaluând această situație, Michael Scriba, director comercial al mtm plastics, companie specializată în prelucrarea materialelor plastice din Niedergebra, constată că, din moment ce punct ecologic Din punctul nostru de vedere, reciclarea energetică a deșeurilor este incontestabil mai proastă decât cea materială.

În cadrul industriei materialelor plastice, reciclarea a devenit un sector economic important în ultimii ani. O altă problemă importantă care împiedică dezvoltarea sectorului de reciclare în Europa este exportul de deșeuri de polimeri, în principal în Orientul Îndepărtat. Din acest motiv, rămâne o cantitate relativ mică de deșeuri care pot fi reciclate în mod rezonabil în Europa; aceasta contribuie la o creștere semnificativă a concurenței și la o creștere a costurilor.

Industrie puternică susținută de asociații și companii

Din anii 1990 Mai multe companii și asociații au acționat ca inițiatori ai intensificării reciclării deșeurilor de plastic în Germania, care și-au dedicat activitățile acestor probleme și acum lucrează activ la scară europeană.

În primul rând, vorbim despre compania Der Gruene Punkt - Duales System Deutschland GmbH (DSD) (Köln), care a fost fondată în 1990 ca primul sistem dual și astăzi este lider în oferirea de sisteme pentru returnarea deșeurilor. Acestea includ, pe lângă colectarea și reciclarea ecologică a ambalajelor comerciale, reciclarea ecologică și rentabilă a elementelor din plastic ale echipamentelor electrice și electronice, precum și ambalajele de transport, eliminarea deșeurilor de la întreprinderi și organizații și curățarea containerelor uzate. .

În 1992, RIGK GmbH a fost fondată în Wiesbaden, care, în calitate de furnizor de servicii specializat certificat pentru proprietarii de mărci (imbuteliare, distribuție, distribuție și importatori), preia ambalajele uzate și goale de la partenerii săi germani și trimite aceste pachete spre reciclare.

Un jucător important de pe piață este și BKV, care a fost înființată în 1993 cu scopul de a asigura reciclarea garantată a ambalajelor din plastic colectate prin sisteme duale. În prezent, BKV servește ca un fel de platformă de bază pentru reciclarea materialelor polimerice, tratând cele mai importante și urgente probleme din acest domeniu.

O altă asociație importantă a fost fondată în 1993, Bundesverband Sekundäerrohstoffe und Entsorgung e. V. (bvse) (Bonn), a cărui origine este asociată cu asocierea Altpapierverband e. V. În sectorul materialelor plastice, oferă companiilor germane asistență profesională și hotărâtă la nivel local în colectarea și reciclarea deșeurilor de plastic. Alături de BKV, care face parte din GKV Gesamtverband Kunststoffverarbeitende Industrie e.V. (Bad Homburg), există și alte asociații și organizații implicate în reciclarea materialelor polimerice. Printre acestea se numără, printre altele, tecpol Technologieentwicklungs GmbH, care este specializată în reciclarea eficientă din punct de vedere ecologic a deșeurilor de plastic, și grupul de specialiști în combinare și reciclare de la TecPart e. V., care este asociația de bază a asociației GKV. În 2002, principalii producători germani de profile din plastic au fuzionat în grupul de inițiativă Rewindo Fenster-RecyclingService GmbH (Bonn). Scopul principal a fost creșterea ponderii ferestrelor, ușilor și rulourilor din plastic reciclat demontat (vezi fotografia de la titlul articolului), ceea ce ar contribui la creșterea stabilității și a unui grad de responsabilitate în activitățile de afaceri.

Este de la sine înțeles că marile asociații din industria materialelor plastice cu propriile grupuri de lucru pentru reciclarea materialelor plastice, care au avut succes în practică de zeci de ani, precum PlasticsEurope și IK Industrieverband Kunststoffverpackungen e, s-au implicat în rezolvarea problemelor. V. (Frankfurt).

Tehnologii de reciclare dovedite de succes

Informații exacte despre reciclarea materialelor plastice în Germania sunt furnizate de rezultatele analizei, care este publicată o dată la doi ani la instrucțiunile companiilor și asociațiilor care fac parte din VDMA - BKV, PlasticsEurope Deutschland e. V., bvse, Fachverband Kunststoff und Gummimaschinen, precum și asociația IK. Conform acestor date, aproximativ 5 milioane de tone de deșeuri de plastic au fost generate în Germania în 2011, cea mai mare parte(82%) dintre care sunt deșeuri de consum. Din restul de 18%, care sunt deșeuri industriale, ponderea materialelor reciclabile poate ajunge la 90%. După cum sa dovedit deja în practică, deșeurile industriale sortate pot fi supuse cu succes reciclării în fabrică direct la întreprinderile în care au fost generate (foto 1).

În cazul deșeurilor de consum, ponderea reutilizarii materialelor (adică fără incinerare și eliminare) este de doar 30-35%. În acest domeniu sunt deja implementate și metode de reciclare a deșeurilor sortate. Exemplele includ experiența în prelucrarea clorurii de polivinil (PVC) și PET. Ca urmare a celor 10 ani de activitate, Rewindo, folosind propria tehnologie pentru reciclarea ferestrelor și ușilor din PVC scoase din uz, a câștigat o poziție puternică pe piață.

În ultimii ani, volumul de PVC reciclat produs din produsele uzate colectate de Toensmeier Kunststoffe GmbH & Co. KG (Hechter) și Veka Umwelttechnik GmbH (Herselberg-Heinich) s-au menținut la aproximativ 22 de mii de tone cu o tendință ascendentă.

Sticlele PET sunt, de asemenea, colectate și reciclate după o sortare adecvată. Gama de produse noi realizate din materialele reciclate rezultate variază de la fibre și filme până la sticle noi. Diverse companii precum firmele austriece Erema GmbH (Ansfelden), Starlinger & Co. GmbH (Viena) și NGR GmbH (Feldkirchen) au înființat linii speciale de producție pentru reciclarea PET. Recent, Autoritatea Europeană pentru Siguranța Alimentară EFSA a emis un aviz pozitiv cu privire la tehnologia recoSTAR PET iV+ pentru producerea de PET reciclat adecvat pentru ambalarea alimentelor (dezvoltată de Starlinger).

Avizul EFSA servește drept bază pentru certificarea unor astfel de tehnologii de către Comisia Europeană și statele membre ale UE.

Pentru a obține un astfel de rezultat, compania interesată trebuie să demonstreze că tehnologia și echipamentele dezvoltate de aceasta pentru prelucrarea deșeurilor de polimeri reduc gradul de poluare a PM corespunzător la un nivel care este sigur pentru sănătatea umană.

Scenariul standard al așa-numitelor teste „provocatoare” (test-provocare) pentru eficiența curățării PET-ului reciclat, obținut de obicei din deșeuri sub formă de sticle uzate, presupune utilizarea a cinci substanțe „poluante” de control - toluen, cloroform , fenilciclohexan, benzofenonă și lindan, care diferă prin compoziția chimică, greutatea moleculară și, în consecință, capacitatea de migrare. Testele în sine sunt efectuate în mai multe etape.

În primul rând, fulgii de PET reciclați sunt spălați, după care sunt „contaminați” cu o substanță de control cu ​​o concentrație dată (3 ppm) și spălați din nou. Apoi, acești fulgi de PET refăcuți sunt prelucrați conform tehnologiei testate în regranulat de PET și se determină concentrația reziduală a mediului „poluant”, în funcție de care se calculează gradul de purificare a PET-ului secundar. În concluzie, ambii indicatori sunt comparați cu valorile maxime admise pentru ei și se trag concluzii despre eficiența curățării.

În plus față de testarea standard, Starlinger a decis în mod independent să-și întărească scenariul, rulându-le în așa-numitele condiții „cel mai rău caz”, care a procesat fulgi PET care nu au fost spălați după ce au fost contaminați cu medii model. Înainte de fiecare tip de testare, pentru a asigura puritatea experimentului și condiții stabile pentru implementarea acestuia, 80–100 kg de PET primar transparent au fost prelucrate la instalația recoSTAR PET 165 iV+ (foto 2) în vederea curățării părților de lucru ale planta din resturile lotului precedent de material. Fulgii de PET testați au fost vopsiți în albastru; prin urmare, producția de regranulat de PET albastru din aceeași fabrică a indicat că în timpul procesării nu a fost amestecat cu PET pur și a fost respectat principiul FIFO (primul intrat, primul ieșit). Rezultatele testelor din scenariul standard arată că procesul recoSTAR PET iV asigură o purificare atât de eficientă a PET-ului reciclat încât performanța acestuia este mult peste nivelul pragului EFSA (a se vedea tabelul). Chiar și în cazul lindanului (o substanță nevolatilă nepolară), gradul de purificare a fost de peste 99,9%, deși valoarea pragului este de 89,67%. Practic aceleași rezultate au fost demonstrate de testele efectuate conform scenariului „mai dur”, cu excepția benzofenonei și lindanului. Dar chiar și în aceste cazuri, gradul de purificare a PET a îndeplinit cerințele EFSA. Numele prescurtat al companiei NGR reprezintă destul de ambițios - ca „The Next Generation of Recycling Machines” (Next Generation Recyclingmaschinen). Și devenind proprietar 100% al BRITAS Recycling Anlagen GmbH (Hanau, Germania) în luna mai a acestui an, NGR și-a consolidat semnificativ poziția pe piețele europene și pe alte piețe regionale ale lumii. Cert este că BRITAS este cunoscută ca dezvoltator și producător de sisteme de filtrare pentru topituri de materiale polimerice foarte contaminate, inclusiv deșeurile de ambalaje pentru consumatori (foto 3).

La rândul său, NGR dezvoltă și produce echipamente pentru reciclarea deșeurilor polimerice atât industriale, cât și de consum, având o piață extinsă pentru produsele sale.

Ambele companii de inginerie au încredere în efectul de sinergie pozitiv al fuziunii. Gneuss Kunststofftechnik GmbH (Bad Oeynhausen) a obținut un mare succes pe piață cu extruderul său de tip MRS (foto 4), care este chiar aprobat de FDA (Food and Drug Administration) al Departamentului de Comerț al SUA pentru Controlul Calității Alimentelor, medicamentelor și cosmeticelor. În plus, constructorii de mașini oferă diverse sisteme pentru uscare, precum tubul rotativ cu infraroșu de la Kreyenborg Plant Technology GmbH (Senden), precum și sisteme speciale de filtrare pentru procesarea PET sau tehnologiile de cristalizare, precum procesul Crystall-Cut de la Automatik Plastics Machinery (Grosostheim). Sistemele cu ciclu închis, cum ar fi sistemul PETcycle, au fost folosite cu succes pentru a face sticle noi din sticle uzate.

Rezumând toate cele de mai sus, putem afirma că sistemul de reciclare PET cu un volum anual de aproximativ 1 milion de tone este implementat cu succes în Europa. O situație similară se observă în domeniul prelucrării deșeurilor de poliolefine sortate, a căror sortare se realizează fără complicații speciale folosind tehnologii adecvate pentru separarea acestora. Numai în Germania, există zece producători mari și mulți mici, specializați în producția de granulat secundar modelabil prin injecție din deșeuri municipale și industriale de poliolefine. Acest granulat poate fi folosit în continuare pentru producția de paleți, căzi, găleți, țevi și alte tipuri de produse (foto 5).

Dificultăți de reciclare

Provocări suplimentare pentru reciclare sunt produsele din plastic fabricate din mai multe materiale diferite care nu pot fi separate în mod rezonabil unele de altele, precum și ambalajele din plastic care nu pot fi golite complet. Deșeurile sub formă de folie de consum uzate sunt, de asemenea, problematice pentru reciclare din cauza contaminării semnificative a suprafeței, care necesită costuri semnificative de procesare.

Potrivit lui Scribe, deși există experți cu experiență în reciclare în acest domeniu, nu există piețe reale. semnificație europeană. Complicații suplimentare apar și la manipularea sticlelor PET produse într-o varietate mare, nedestinate băuturilor; acest lucru limitează semnificativ volumul reciclării acestora. Până acum, deșeurile din sectoarele auto și electronice au fost greu de reciclat.

În astfel de cazuri problematice, procesoarele și constructorii de mașini necesită soluții tehnice speciale (foto 6). În special, o astfel de soluție în ceea ce privește reciclarea deșeurilor de pelicule de consum furnizate de DSD a fost oferită recent de Herbold Meckesheim GmbH (Meckesheim) companiei de gestionare a deșeurilor WRZ-Hörger GmbH & Co. KG (Sontheim). Uzina de producție la cheie, constând dintr-un sistem de separare a materiilor străine, o etapă de măcinare umedă și un dispozitiv de compactare, permite prelucrarea a 7 mii de tone de deșeuri anual într-un aglomerat cu curgere liberă cu o densitate în vrac mare, potrivit pentru fabricarea produselor prin injecție. tehnologie de turnare (foto 7).

În general, programul de aprovizionare al Herbold Meckesheim, care este cunoscut și pe piața rusă, include o varietate de echipamente pentru procesarea atât a deșeurilor foarte contaminate, cât și a deșeurilor mixte, atât deșeuri solide, cât și greu de reciclat din plastic moale - instalații de spălat și uscătoare, tocatoare, aglomeratoare, mori pentru măcinare fină.

Principalele prioritati declarate in dezvoltarea echipamentelor sunt compactitatea, performanta sporita si eficienta energetica. La expoziția K-2013, compania va prezenta o serie de produse noi, inclusiv:

Uscător mecanic nou model HVT cu rotor vertical, economisește suprafața de producție, ușor de întreținut și consumând semnificativ mai puțină energie la uscarea fulgilor PET (foto 8);
tocător model SML SB cu alimentare forțată cu melc a deșeurilor în unitatea de tăiere, ceea ce face posibilă compactarea materialului de alimentare și, prin urmare, creșterea productivității prelucrării (Fig. 1);
o mașină pentru măcinarea deșeurilor solide voluminoase sub formă, de exemplu, de plăci sau țevi, care sunt considerate cel mai dificil obiect de prelucrare. În special pentru prelucrarea fracțiilor mixte, Erema împreună cu Coperion GmbH & Co. KG (Stuttgart) a dezvoltat o fabrică combinată Corema pentru reciclarea și combinarea deșeurilor (foto 9). O trăsătură caracteristică a acestei plante este adecvarea ei pentru prelucrarea unei game largi de materiale. Potrivit lui Manfred Hackl, director comercial al Erema, Manfred Hackl, aceasta este soluția optimă pentru prelucrarea deșeurilor mixte produse economic, în special pentru producerea unui compus care conține 20% talc din deșeuri nețesute din polipropilenă sau pentru prelucrare. deșeurilor sub formă de amestec de PE și PET cu aditivi. Un alt exemplu de succes al mai multor parteneri care își unesc forțele pentru a rezolva problemele de reciclare este linia de producție pentru reciclarea foliilor agricole uzate, a cărei reciclare este dificilă și costisitoare din cauza subțirii, moliciunii și contaminării lor. Problema a fost rezolvată prin combinarea într-o singură linie a unui tocător special optimizat model Power Universo 2800 (producător - Lindner reSource) și a unei instalații de extrudare pentru reciclarea materialelor polimerice model 1716 TVEplus (producător - Erema), care a făcut posibilă obținerea de un regranulat de calitate.

Echipamentele care sunt universale în ceea ce privește forma deșeurilor procesate în regranulat (filme, fibre, fulgi de sticle PET, deșeuri de materiale polimerice spumate) sunt oferite de compania austriacă ARTEC Machinery. Impulsul pentru dezvoltarea în continuare și extinderea capacităților de producție a fost intrarea sa 100% în 2010 în grupul „de familie” GAW Technology, din care face parte și ECON, suplimentând programul de aprovizionare cu linii de extrudare adecvate pentru procesarea deșeurilor mărunțite în granulat. Datorită proiectării și modernizării tehnologice a echipamentelor fabricate de-a lungul anilor, a fost posibilă creșterea productivității acestuia în medie cu 25%. Principiul modular la care ARTEC aderă atunci când își proiectează instalațiile permite, ca din cuburi, să se monteze și să monteze echipamente pentru o aplicație specifică, care se produce în prezent cu o capacitate de 150 până la 1600 kg pe oră (Fig. 2).

O instalație specifică de extrudare cu extruder de tip MRS (vezi foto 4), concepută pentru procesarea deșeurilor mărunțite din poliamidă PA11, a fost furnizată și de către Gneuss companiei britanice K2 Polymer.

Materialul sursă este obținut din măcinarea conductelor petroliere de adâncime, care devin redundante după ce sursa de petrol se usucă și trebuie aduse la uscat.

Extruderul MRS (Multi Rotation System) permite, fără utilizarea curățării chimice, curățarea și prelucrarea într-o singură etapă a acestor deșeuri de polimeri de înaltă calitate, dar puternic contaminate pe parcursul multor ani de contact cu uleiul. Această listă ar putea fi completată cu multe alte exemple. În concluzie, trebuie menționat că sectorul reciclării a devenit un domeniu important de activitate economică în ultimii ani. Deși multe tehnologii au fost deja testate cu succes în practică, rămâne un potențial mare de dezvoltare ulterioară în domeniul reciclării. Rezolvarea problemelor existente ar trebui să înceapă cu dezvoltarea și fabricarea de produse polimerice cât mai reciclabile posibil.

Mai rămâne un loc de avansare și în dezvoltarea de soluții tehnologice optimizate și crearea de echipamente adecvate pentru procesarea deșeurilor complexe.

Într-o oarecare măsură, progresul în acest domeniu poate fi facilitat și de măsurile de politică, care ar trebui să asigure în fiecare țară o implementare mai largă a conceptelor optime pentru colectarea și reciclarea deșeurilor.

Soluții noi și dovedite în domeniul reciclării polimerilor vor fi prezentate pe scară largă în perioada 16-23 octombrie 2013 la Târgul Internațional K de la Düsseldorf.

Întocmit de Ph.D. V. N. Mymrin
folosind materiale de presă ale companiei expoziționale Messe Duesseldorf
Reciclarea materialelor plastice în Europa:
Soluții noi și dovedite Pătrunderea materialelor plastice într-o varietate de
aplicațiile, inclusiv viețile noastre cotidiene, sunt acum văzute în întreaga lume ca un lucru firesc. Și asta
în ciuda faptului că seria lor de victorii a început relativ târziu – acum 60 de ani, când producția lor
a reprezentat doar aproximativ 1 milion de tone pe an.

Cu toate acestea, odată cu creșterea producției și a consumului de materiale plastice s-au accentuat treptat
și acum a devenit o problemă critică la eliminarea produselor din plastic uzate. Deși mulți
procesele s-au stabilit din ce în ce mai mult, reciclarea are încă o mulțime de potențial
îmbunătăţire. Un prim pas ar putea fi proiectarea reciclabile a articolelor din plastic care ar trebui examinate
îndeaproape, în vederea recuperării ulterioare. Procese de reciclare adecvate și soluții de mașini pentru
procesarea deșeurilor problematice oferă o mare posibilitate de dezvoltare ulterioară. Acest
Review discută experiența de rezolvare a acestor probleme în Europa, unde lider în acest sens
respectul este Germania.

Utilizarea materiilor prime secundare ca o nouă bază de resurse este una dintre domeniile cele mai dinamice în curs de dezvoltare ale prelucrării materialelor polimerice din lume. Pentru Rusia este nou. Cu toate acestea, interesul pentru obținerea de resurse ieftine, care sunt polimeri secundari, este foarte tangibil, așa că experiența mondială în reciclarea acestora ar trebui să fie la cerere.

În țările în care protecția mediului este de mare importanță, volumul de reciclare a polimerilor reciclați este în continuă creștere. Legislația obligă persoanele juridice și persoanele fizice să arunce deșeurile din plastic (ambalaje flexibile, sticle, pahare etc.) în recipiente speciale pentru eliminarea ulterioară a acestora. Astăzi, agenda nu este doar sarcina reciclării materialelor polimerice reziduale, ci și refacerea bazei de resurse. Cu toate acestea, posibilitatea utilizării deșeurilor de polimeri pentru reproducere este limitată de proprietățile lor mecanice instabile și mai proaste în comparație cu polimerii originali. Produsele finite cu utilizarea lor nu îndeplinesc adesea criteriile estetice. Pentru unele tipuri de produse, utilizarea materiilor prime secundare este in general interzisa de standardele sanitare sau de certificare actuale. De exemplu, unele țări au interzis utilizarea anumitor polimeri reciclați în ambalajele alimentare.

Procesul de obținere a produselor finite din materiale plastice reciclate este asociat cu o serie de dificultăți. Reutilizarea materialelor reciclate necesită o reconfigurare specială a parametrilor procesului datorită faptului că materialul reciclat își modifică vâscozitatea și poate conține și incluziuni nepolimerice. În unele cazuri, produsului finit sunt impuse cerințe mecanice speciale, care pur și simplu nu pot fi îndeplinite atunci când se utilizează polimeri reciclați. Prin urmare, pentru utilizarea polimerilor reciclați, este necesar să se realizeze un echilibru între proprietățile dorite ale produsului final și caracteristicile medii ale materialului reciclat. Baza unor astfel de evoluții ar trebui să fie ideea creării de noi produse din materiale plastice reciclate, precum și înlocuirea parțială a materialelor primare cu materiale secundare în produsele tradiționale. Recent, procesul de înlocuire a polimerilor primari în producție s-a intensificat atât de mult încât doar în SUA sunt produse peste 1.400 de articole din materiale plastice reciclate, care anterior erau produse numai folosind materii prime primare.

În acest fel, produsele din plastic reciclat pot fi folosite pentru a produce produse care anterior erau fabricate din materiale virgine. De exemplu, este posibil să se producă sticle de plastic din deșeuri, adică reciclarea într-un ciclu închis. De asemenea, polimerii reciclați sunt potriviți pentru fabricarea de obiecte ale căror proprietăți pot fi mai slabe decât cele ale analogilor fabricați folosind materii prime primare. Ultima soluție se numește procesarea deșeurilor „în cascadă”. Este folosit cu succes, de exemplu, de FIAT auto, care reciclează barele de protecție ale mașinilor scoase din uz în țevi și covorașe pentru mașini noi.

Vom lua în considerare problemele și perspectivele de reutilizare a materialelor plastice folosind exemplul de tereftalat de polietilenă (PET), polietilenă, polipropilenă și polistiren.

PAT

PET are proprietăți mecanice destul de stabile. Prin urmare, materialul secundar bazat pe acesta este destul de ușor de prelucrat. Principala materie primă pentru reciclare sunt sticlele de plastic obișnuite din băuturi. Important este că PET-ul reciclat se omogenizează mai ușor decât alte materiale plastice reciclate. În țările dezvoltate, colectarea deșeurilor PET este suficient stabilită, precum și tehnologia de prelucrare a acestora. Volumul global de reciclare de PET reciclat ajunge la 1 milion de tone anual.

Procesul de reciclare a deșeurilor PET nu necesită plastificarea acestora. Acestea sunt sortate din alte tipuri de recipiente polimerice (pe baza de PVC sau PE), apoi zdrobite, spalate si curatate de etichete, adezivi, reziduuri de compusi ambalati si alti contaminanti, iar apoi aglomerate sau granulate. Polimerii PET reciclați au aceleași probleme de procesare ca și substraturile PET virgine: un prag scăzut pentru comportamentul non-newtonian (când viteza de forfecare afectează modificarea vâscozității polimerului), sensibilitatea la căldură și, în final, nevoia de uscare. Mai mult, în procesul de uscare și prelucrare, materialul reciclat suferă o oarecare pierdere de vâscozitate, care este cauzată nu numai de efectele de temperatură și deformare în timpul plastificării polimerului, ci și de prezența contaminanților (umiditate, lipici, coloranți, etc.). Acești factori conduc la o scădere a greutății moleculare a polimerului. Tabelul 1 prezintă valorile rezistenței (σ) și alungirii relative (ε) la rupere a mostrelor de film din PET virgin și a probelor de extrudare de PET reciclat cu pre-uscare și fără uscare. Uscarea insuficientă a substratului reciclat poate afecta semnificativ proprietățile materialului reciclat.

tabelul 1

Zona de aplicare ulterioară a deșeurilor PET reciclabile este determinată de greutatea moleculară a acestora. Greutatea moleculară a PET este calculată din vâscozitatea sa intrinsecă. Tabelul 2 prezintă intervalul valorilor sale pentru diferite aplicații PET.

Tabelul 2. Vâscozitatea intrinsecă a PET-ului în funcție de aplicație

Evident, polimerii secundari care stau la baza diferite feluri produse și, în consecință, având greutăți moleculare diferite (vâscozitate intrinsecă), necesită tehnologii de reciclare complet diferite. PET-ul reciclat nu poate servi întotdeauna ca bază pentru reproducerea produselor originale.

O altă problemă a procesării deșeurilor PET este legată de posibila prezență a PVC-ului în acestea. Chiar și cu o sortare atentă a sticlelor PET, există șansa ca impuritățile din PVC și PE să intre în compoziția materialului reciclat. La temperatura de procesare a PET, PVC-ul se descompune, eliberând acid clorhidric, care determină degradarea intensă a polimerului. Prin urmare, este necesar să se minimizeze prezența PVC-ului în compoziția deșeurilor PET. Conținutul admis de PVC nu depășește 50 ppm.

Cel mai adesea, deșeurile PET sunt refolosite pentru producerea de sticle de plastic, filme și fibre. Proprietățile reologice și mecanice ale PET-ului reciclat îl fac potrivit pentru utilizarea la fabricarea recipientelor de detergent, făcându-l o alternativă bună la PVC și HDPE. PET-ul reciclat este adesea folosit ca strat intermediar în producția de peliculă amorfa cu trei straturi și pentru turnarea prin suflare a sticlelor laminate cu trei straturi cu straturi exterioare de polimer virgin. Utilizarea co-extrudării amestecurilor de PET reciclat și virgin poate îmbunătăți proprietățile reologice ale polimerului reciclat, făcându-l mai potrivit pentru suflare.

Un domeniu la fel de important de aplicare pentru PET reciclat este producția de fibre. Procesul de filare a fibrei necesită ca polimerul secundar plastifiabil să aibă aceleași proprietăți reologice (gradient de debit și întindere neizotermă) ca și polimerul virgin. De regulă, fibra PET formată dintr-o bază secundară are proprietăți mecanice care satisfac condițiile pentru producerea unei game largi de produse.

Fibra reciclată este procesată în materiale textile sau baze țesute pentru producția de îmbrăcăminte și covoare. Aceste aplicații pot folosi până la 100% polimer reciclat. Cel mai adesea, fibra PET este folosită ca izolație sintetică pentru hainele de iarnă sau ca textură de pluș gata făcută pentru coaserea hainelor.

Fibra PET are o serie de avantaje față de alte fibre sintetice. De exemplu, covoarele din fibra PET nu se estompeaza si nu necesita tratamentul chimic special necesar pentru covoarele din fibra de nailon. Fibrele PET și vopseaua mai ușor decât nailonul. Pânzele din fibre PET realizate folosind tehnologia melt-blown sunt utilizate pentru producerea de materiale fonoizolante, geotextile, elemente filtrante și absorbante, iernizator sintetic. În cele din urmă, o cantitate mică de PET reciclat este utilizată pentru fabricarea componentelor auto, a produselor electrice și a diferitelor fitinguri prin turnare prin injecție.

Polietilenă

Polietilena de joasă densitate (LDPE) și polietilena liniară (LLDPE) sunt folosite pentru a produce filme pentru ambalajele de uz casnic (inclusiv pungi de plastic, saci și saci) și pentru ambalaje industriale (de exemplu, saci pentru îngrășăminte agricole), care sunt materii prime pentru reciclare ulterioară. În primul caz, reciclarea este destul de simplă, deoarece calitatea materialului secundar este foarte apropiată de calitatea polimerului primar datorită ciclului scurt de viață al produsului. Polimerul este expus factori externi pentru o perioadă scurtă de timp și suferă doar o ușoară degradare a structurii. Într-o măsură mai mare, structura materialului suferă în procesul de regenerare a acestuia prin plasticizare. O altă sursă de proprietăți nesatisfăcătoare ale materialului reciclat poate fi utilizarea deșeurilor cu structuri moleculare diferite (de exemplu, atât LDPE, cât și LLDPE), ceea ce duce inevitabil la o scădere a proprietăților mecanice ale materialului rezultat.

La reutilizarea ambalajelor industriale, situația este ceva mai complicată. De regulă, filmul industrial are un ciclu de viață mai lung decât filmul de uz casnic. Expunerea la lumina soarelui, fluctuațiile de temperatură etc. are, de asemenea, un efect dăunător asupra structurii polimerului. În plus, foliile industriale de polietilenă uzate pot conține o contaminare semnificativă sub formă de praf și componente fine, care sunt aproape imposibil de îndepărtat chiar și cu cea mai minuțioasă spălare. Desigur, acest lucru afectează negativ proprietățile materialelor secundare.

Utilizarea tuturor materialelor plastice reciclate este calculată pe baza proprietăților lor medii. În cazul LDPE și LLDPE, se poate afirma cu diferite grade de certitudine că materiile prime polimerice ale acestor tipuri de filme reciclate pot fi prelucrate în aceleași condiții (și cu aproximativ aceleași proprietăți finale) ca și materialele plastice virgine. Exemple de reciclare LDPE includ remanufacturarea foliei pentru ambalaje casnice și comerciale, pungi pentru deșeuri non-vrac și folie de mulci de grădină. Proprietățile materialului produsului finit sunt foarte apropiate de cele ale bazei polimerice primare, cu toate acestea, numărul de cicluri de reciclare „produs la produs” este limitat datorită deteriorării proprietăților polimerului în timpul procesului repetitiv de topire a materialului. . În ultimul ciclu, folia reciclabilă este potrivită numai pentru producția de peliculă de mulci de grădină, care necesită proprietăți mecanice destul de modeste (deseori se adaugă funingine obișnuită).

Filmele extensibile au aditivi polimerici care acționează ca contaminanți, necesitând un adaos semnificativ de materii prime primare: filmul extensibil reciclat este amestecat într-o proporție scăzută (15-25%) cu polimer virgin. În timpul reciclării filmelor agroindustriale, apar o serie de dificultăți, cauzate nu numai de deteriorarea proprietăților mecanice ale bazei polimerice și a incluziunilor străine, ci și de procese foto-oxidative care reduc proprietățile optice ale materialului. Filmul rezultat capătă din nou o nuanță galbenă.

În prezent, direcția cea mai promițătoare pentru reciclarea deșeurilor din LDPE și LLDPE (și din orice alți polimeri) este considerată a fi crearea de materiale intermediare care să înlocuiască materialele lemnoase tradiționale. Principalul avantaj al materialelor reciclate cu polimeri față de lemn este stabilitatea sa biologică: polimerii nu sunt distruși de microorganisme și pot fi în apă mult timp fără a pune în pericol structura. Pentru a îmbunătăți proprietățile mecanice, în compoziția polimerilor sunt introduși diverși aditivi inerți, de exemplu, așchii sau fibre de lemn sub formă de pulbere. Piața pentru astfel de produse este uriașă. US Plastic Lumber Corp. o estimează la 10 miliarde de dolari.

Polietilena de înaltă densitate este utilizată pentru a face, de exemplu, recipiente pentru produse lichide. Procesul de procesare a deșeurilor HDPE necesită un tratament special al produselor secundare (de exemplu, containere pentru combustibil și lubrifianți). În plus, există adesea probleme asociate cu distrugerea HDPE în timpul procesului de plastificare din cauza forțelor mecanice mari care însoțesc procesul. Domeniul de aplicare al HDPE reciclat este foarte larg și se distinge printr-o varietate de procese tehnologice. Este adesea folosit pentru producerea de folie, recipiente de diferite dimensiuni, conducte de irigare, diverse semifabricate etc. HDPE reciclat a găsit cea mai mare utilizare în producția de recipiente (canistre) prin suflare. Proprietățile reologice ale polimerilor reciclați de înaltă densitate nu permit suflarea recipientelor mari, astfel încât volumul acestor recipiente este limitat. O zonă tipică de utilizare a recipientelor pe bază de deșeuri HDPE este ambalarea combustibililor și lubrifianților și detergenților.

Cutiile pot fi produse fie complet pe baza deșeurilor de polimer, fie prin extrudare cu granulat primar. În ultimul caz, stratul de polimer sec formează un miez între cele două straturi de polimer primar. Canistrele astfel obtinute sunt folosite pentru umplerea detergentilor de catre o serie de companii (Procter & Gamble, Unilever etc.).

Un alt exemplu de producție în masă din HDPE reciclat sunt conductele de irigare. De regulă, ele sunt fabricate dintr-un amestec de polimeri secundari și primari în diferite rapoarte. Având în vedere că țevile de irigare nu sunt concepute pentru a fi utilizate sub presiune, proprietățile mecanice ale HDPE reciclat sunt bine potrivite pentru producerea lor. Vâscozitatea ridicată a recipientului și a filmului HDPE reciclat poate fi adesea compensată de vâscozitatea scăzută a polimerului virgin, prin care rezistența la impact poate fi îmbunătățită. Nici producția de țevi de diametru mare din HDPE reciclat nu este nicio problemă: țevile de irigare și drenaj au diametrul de până la 630 mm.

Când se utilizează tehnologia de turnare prin injecție, procentul de plastic reciclat este mai mic. Această tehnologie se aplică la producția de panouri de placare, containere de deșeuri municipale etc. Piața panourilor de placare este foarte atractivă datorită capacității mari. Se estimează că doar piața din SUA consumă 2 miliarde de unități de panouri și plăci de acoperire, care sunt încă cheresteaua tradițională.

În ceea ce privește producția de peliculă cu rezistență îmbunătățită la impact și rezistență ridicată la rupere, în acest caz HDPE reciclat poate fi utilizat numai cu aditivi LDPE și LLDPE.

Polipropilenă

Principala sursă de polipropilenă reciclată sunt cutiile de plastic, carcasele bateriilor, barele de protecție și alte piese din plastic pentru mașini. Într-o măsură mai mică, produsele de ambalare realizate din acest material sunt reciclate. Calitatea PP secundar depinde de condițiile în care produsul a fost amplasat în timpul funcționării. Cu cât a suferit mai puțin de influențe externe, cu atât proprietățile materialului secundar sunt mai apropiate de proprietățile primarului. Cu toate acestea, condițiile de funcționare sunt rareori atât de favorabile. Doar în cazuri rare, componentele din plastic ale autovehiculelor pot fi reciclate într-o buclă închisă: de exemplu, Megane de la Renault folosește bare de protecție din PP reciclat pentru a face altele noi. De regulă, PP reciclat este utilizat pentru producția de alte piese auto care sunt supuse unor cerințe mai puțin stricte - țevi de aerisire, etanșări, covorașe etc. Acest exemplu se încadrează în schema clasică de reciclare în cascadă.

PP reciclat este folosit și în diverse amestecuri cu PP virgin sau alte poliolefine în turnare prin injecție (cutii, cutii) sau extrudare (diverse profile și semifabricate).

Polistiren

Posibilitățile de reciclare a deșeurilor din polistiren sunt mult mai modeste. Acest lucru se datorează difuziei mai reduse în comparație cu alte materiale plastice și, cel mai important, unei diferențe de preț mai mici între materiile prime și cele reciclate. În plus, produsele din polistiren suferă adesea o întindere volumetrică semnificativă în timpul producției, ceea ce complică reciclarea și afectează costul total de eliminare. O proporție foarte mică de polistiren post-consum este reciclat în materii prime. Exemple de polistiren reciclat sunt panourile izolante, materialele de ambalare, izolațiile pentru țevi și alte produse care pot utiliza în mod optim proprietățile bune de izolare termică, amortizare a zgomotului și rezistență la impact ale polistirenului reciclat. În unele cazuri, structura polistirenului reciclat este compactată prin utilizarea unor tehnologii speciale de tranziție, iar materialul astfel obținut este utilizat în aplicații de polistiren cristalin. Cel mai aplicație interesantă un astfel de material este producerea de profile care anterior erau realizate numai din lemn (cadre de ferestre, pardoseli etc.). În acest caz, proprietățile polistirenului reciclat nu sunt în niciun caz inferioare proprietăților lemnului și, în ceea ce privește durata ciclului de viață în condiții naturale, chiar o depășesc.

Amestecuri de plastic

Eliminarea produselor constând dintr-o combinație de diferiți polimeri este atât o sarcină consumatoare de timp, cât și promițătoare. Pe de o parte, atunci când se creează materiale secundare cu proprietăți mecanice acceptabile din amestecuri de plastic, nu este nevoie de sortarea primară (la nivel municipal) și secundar (la nivelul producției de reciclare) a deșeurilor menajere și industriale, care ar trebui să afecteze pozitiv costul procesării. Pe de altă parte, proprietățile materialelor rezultate nu sunt foarte bune, deoarece polimerii care formează baza lor (în principal PE, PP, PET, PS și PVC) sunt incompatibili între ei și formează un sistem multicomponent cu interacțiune interfacială scăzută. . Mai mult, prezența contaminanților - particule de hârtie, metal, coloranți - duce la o deteriorare suplimentară a proprietăților fizice și mecanice.

În aproape toate cazurile, proprietățile amestecului sunt mult mai rele decât proprietățile fiecărei componente separat. Pentru a obține un succes vizibil în eliminarea deșeurilor multicomponente, este necesar să se efectueze procesarea cu cel mai scurt ciclu posibil. Provocarea este, pe de o parte, de a evita inutilul costuri materiale, iar pe de altă parte, să reducă timpul de prelucrare, prevenind ca polimerii care alcătuiesc materialul să înceapă să se descompună. Din acest motiv, este necesar să se păstreze Temperatura de Operare scăzut chiar dacă anumite componente (de exemplu PET) vor rămâne solide și se vor comporta ca materiale de umplutură inerte. De asemenea, este necesar să alegeți aplicații care nu necesită proprietăți mecanice ridicate și nu au dimensiuni semnificative. Acesta este singurul mod de a evita un impact grav al costului de procesare asupra costul final produse, precum și să niveleze proprietățile mecanice scăzute ale polimerului multicomponent prin dimensiunea redusă a produselor formate din acesta.

Echipamente

În toate țările industriale dezvoltate sunt produse diferite tipuri de echipamente pentru prelucrarea deșeurilor de polimeri. Există producători de anumite tipuri de echipamente pentru „reciclare” în CSI - de exemplu, JSC „Kuzpolimermash” (Rusia), Uzina de mașini-unelte Baranovichi (Belarus).

Cu toate acestea, companii europene cunoscute precum Erema GmbH, Artoc Maschinenbau GesmbH, NGR GmbH, General Plastics GmbH (Austria), Gamma Meccanica, Tria S.p.A. nu au egal în soluții complexe. (Italia), Erlenbach GmbH, Sikoplast Maschinenbau, Heinrich Koch GmbH (Germania), ORVAK (Suedia). Astăzi, aceste companii intră activ pe piața rusă.

11.08.2015 16:09

Clasificarea deșeurilor

Deșeurile sunt generate în timpul prelucrării polimerilor și al fabricării produselor din aceștia - acesta este deșeu tehnologic, parțial returnat procesului. Ceea ce ramane dupa folosirea produselor din plastic – diverse folii (sere, constructii etc.), containere, ambalaje menajere si la scara larga – sunt deseurile menajere si industriale.

Deșeurile tehnologice sunt supuse acțiunii termice în topitură, iar apoi, în timpul zdrobirii și aglomerării, și la solicitări mecanice intense. În masa polimerului, procesele de distrugere termică și mecanică se desfășoară intens cu pierderea unui număr de proprietăți fizice și mecanice și, cu procesări repetate, pot afecta negativ proprietățile produsului. Deci, la revenirea la procesul principal, ca de obicei, 10-30 la sută din deșeurile secundare, o cantitate semnificativă de material trece prin până la 5 cicluri de extrudare și zdrobire.

Deșeurile menajere și industriale nu sunt doar reciclate de mai multe ori la temperaturi ridicate, ci și expuse la expunerea pe termen lung la lumina directă a soarelui, oxigenul și umezeala din aer. Filmele de seră pot intra în contact și cu pesticidele, pesticidele, ionii de fier, care contribuie la degradarea polimerului. Ca rezultat, o cantitate mare de compuși activi se acumulează în masa polimerului, accelerând descompunerea lanțurilor polimerice. Abordarea reciclării unor astfel de deșeuri diferite ar trebui, în consecință, să fie diferită, ținând cont de istoria polimerului. Dar mai întâi, să ne uităm la modalități de reducere a cantității de deșeuri generate.

Reducerea cantității de deșeuri de proces

Cantitatea de deșeuri tehnologice, în primul rând deșeuri de pornire, poate fi redusă prin utilizarea stabilizatorilor termici înainte de oprirea extruderului sau a unității de turnare prin injecție, sub forma unui așa-numit concentrat de oprire, pe care mulți oameni îl uită sau neglijează. Când echipamentul se oprește pentru un material simplu în butoiul extruderului sau în mașina de turnat prin injecție, acesta este sub influența temperaturii ridicate pentru o perioadă destul de lungă când se răcește și apoi se încălzește cilindrul. În acest timp, procesele de reticulare, descompunere și ardere a polimerului au loc activ în cilindru, se acumulează produse care, după pornire, ies mult timp sub formă de geluri și incluziuni colorate (arsuri) . Stabilizatorii termici previn aceste procese, facand curatarea mai usoara si mai rapida a echipamentului dupa pornire. Pentru a face acest lucru, înainte de oprire, 1-2% din concentratul de oprire este introdus în cilindrul mașinii timp de 15-45 de minute. la o oprire la viteza de deplasare a 5-7 volume de cilindri.

Aditivii de prelucrare (extrudare) care măresc fabricabilitatea procesului fac, de asemenea, posibilă reducerea cantității de deșeuri. Prin natura lor, acești aditivi, de exemplu, Dynamar de la Dyneon, Viton de la DuPont, sunt derivați ai cauciucurilor fluorurate. Sunt slab compatibili cu polimerii de bază și, în locurile cu forțe de forfecare cele mai mari (filiere, sprue etc.), sunt precipitate din topitură pe suprafața metalică, creând pe aceasta un strat lubrifiant aproape de perete, de-a lungul căruia topitura alunecă în timpul turnare. Utilizarea unui aditiv de prelucrare în cele mai mici cantități (400-600 ppm) permite rezolvarea a numeroase probleme tehnologice - reducerea cuplului și a presiunii asupra capului extruderului, creșterea productivității în același timp cu reducerea costurilor energetice, eliminarea defectelor de aspect și reducerea temperaturii de extrudare a polimerilor și compoziții sensibile la temperaturi ridicate, măresc netezimea produsului, produc pelicule mai subțiri. La fabricarea produselor turnate de dimensiuni mari sau cu pereți subțiri de formă complexă, utilizarea unui aditiv poate îmbunătăți scurgerea, înlătura defectele de suprafață, liniile de lipit și poate îmbunătăți aspectul produsului. Toate acestea în sine reduc proporția căsătoriei, adică. cantitatea de deșeuri. În plus, aditivul de prelucrare reduce lipirea depunerilor de carbon pe matriță, murdărirea canalelor și are un efect de spălare, de ex. reduce numărul de opriri pentru curățarea echipamentelor și, prin urmare, cantitatea de deșeuri la pornire.

Un efect suplimentar este utilizarea concentratelor de curățare. Se folosesc la curățarea echipamentelor de turnare și film pentru o trecere rapidă de la culoare la culoare fără oprire, cel mai adesea într-un raport de 1:1-1:3 cu polimer. Acest lucru reduce cantitatea de deșeuri și timpul petrecut cu schimbările de culoare. Compoziția concentratelor de curățare produse de mulți producători autohtoni (inclusiv Klinol, Klinstyr de la NPF Bars-2, Lastik de la Stalker LLC) și străini (de exemplu, Shulman - Poliklin ), de regulă, umpluturi minerale moi și detergent de suprafață activ aditivii sunt incluși.

Reducerea cantității de deșeuri menajere și industriale.

Există diverse modalități de reducere a cantității de deșeuri prin creșterea duratei de viață a produselor, în principal a foliilor, prin utilizarea aditivilor de stabilizare termică și de lumină. La prelungirea duratei de viață a foliei de seră de la 1 la 3 sezoane, cantitatea de deșeuri care trebuie eliminată scade în mod corespunzător. Pentru a face acest lucru, este suficient să introduceți cantități mici de stabilizatori de lumină în film, nu mai mult de jumătate de procent. Costurile de stabilizare sunt mici, iar efectul reciclării filmului este semnificativ.

Calea de întoarcere este accelerarea degradarii polimerilor prin crearea de materiale foto și biodegradabile care se degradează rapid după utilizare sub acțiunea luminii solare și a microorganismelor. Pentru a obține filme fotodegradabile, în lanțul polimeric sunt introduși comonomeri cu grupe funcționale care favorizează fotodegradarea (vinil cetone, monoxid de carbon), sau fotocatalizatori sunt introduși în polimer ca umpluturi active care favorizează ruperea lanțului polimeric sub acțiunea luminii solare. Ca catalizatori se folosesc ditiocarbamații, peroxizii sau oxizii metalelor de tranziție (fier, nichel, cobalt, cupru). Institutul de Chimie a Apei al Academiei Naționale de Științe a Ucrainei (V.N. Mishchenko) a dezvoltat metode experimentale pentru formarea structurilor de cluster nanodimensionate care conțin particule de metal și oxid pe suprafața particulelor de dioxid de titan. Viteza de descompunere a filmelor crește de 10 ori - de la 100 la 8-10 ore.

Principalele direcții pentru obținerea polimerilor biodegradabili:

sinteza poliesterilor pe baza de acizi hidroxicarboxilici (lactic, butiric) sau dicarboxilic, cu toate acestea, pana acum sunt mult mai scumpi decat plasticele traditionale;

materiale plastice pe bază de polimeri naturali reproductibili (amidon, celuloză, chitosan, proteine), se poate spune că baza de materie primă a unor astfel de polimeri este nelimitată, dar tehnologia și proprietățile polimerilor rezultați nu ating încă nivelul principalului multi- tonaj polimeri;

făcând polimerii industriali (poliolefine în primul rând, precum și PET) biodegradabili prin amestecare.

Primele două direcții necesită cheltuieli de capital mari pentru crearea de noi industrii; prelucrarea unor astfel de polimeri va necesita, de asemenea, schimbări semnificative în tehnologie. Cea mai ușoară cale este compunerea. Polimerii biodegradabili sunt obținuți prin introducerea de umpluturi biologic active (amidon, celuloză, făină de lemn) în matrice. Așadar, în anii 80, V.I. Skripachev și V.I. Kuznetsov de la ONPO Plastpolimer au dezvoltat filme umplute cu amidon cu o perioadă de îmbătrânire accelerată. Din păcate, relevanța unui astfel de material atunci era pur teoretică și nici acum nu a primit o răspândire largă.

Reciclarea deșeurilor

Puteți oferi polimerului o a doua viață cu ajutorul unor concentrate complexe speciale - reciclatori. Deoarece polimerul suferă degradare termică în fiecare etapă a prelucrării, degradare foto-oxidativă în timpul funcționării produsului, degradare mecanică în timpul măcinarii și aglomerării deșeurilor, produsele de degradare se acumulează în masa materialului și o cantitate mare de radicali activi, sunt conținuți peroxid și compuși carbonilici, care contribuie la descompunerea și reticulare în continuare a lanțurilor polimerice. Prin urmare, compoziția unor astfel de concentrate include antioxidanți primari și secundari, stabilizatori termici și de lumină de tip fenolic și amine, precum și fosfiți sau fosfoniți, care neutralizează radicalii activi acumulați în polimer și descompun compușii peroxidici, precum și plastifianți și combinarea. aditivi care îmbunătățesc proprietățile fizice și mecanice.proprietățile materialului reciclat și le trag mai mult sau mai puțin aproape de nivelul polimerului virgin.

Aditivi complexi ai companiei Siba. Ciba, Elveția, oferă o familie de stabilizatori complecși pentru prelucrarea diferiților polimeri - polietilenă de înaltă densitate, HDPE, PP: Recyclostab / Recyclostab și Recyclosorb / Recyclossorb. Sunt amestecuri de tablete de diverși stabilizatori foto și termici cu o gamă largă de temperaturi de topire (50-180°C), potrivite pentru introducerea în echipamentele de procesare. Natura aditivilor din compoziția Recyclostab este comună pentru prelucrarea polimerilor - stabilizatori fenolici, fosfiți și stabilizatori de prelucrare. Diferența constă în raportul dintre componente și în selectarea compoziției optime în conformitate cu o sarcină specifică. „Recyclossorb” este folosit atunci când stabilizarea luminii joacă un rol important, adică. produsele rezultate sunt operate în aer liber. În acest caz, proporția de stabilizatori de lumină este crescută. Nivelurile de intrare recomandate de firmă sunt 0,2-0,4 la sută.

„Recyclostab 421” este special conceput pentru prelucrarea și stabilizarea termică a peliculelor reziduale din LDPE și a amestecurilor cu un conținut ridicat de acesta.

„Recyclostab 451” este conceput pentru prelucrarea și stabilizarea termică a deșeurilor PP și a amestecurilor cu un conținut ridicat de acesta.

Recyclostab 811 și Recyclossorb 550 sunt folosite pentru a prelungi durata de viață a produselor reciclate utilizate în lumina soarelui, astfel încât acestea conțin mai mulți stabilizatori de lumină.

Stabilizatorii sunt utilizați în producția de produse turnate sau filmate din polimeri secundari: cutii, paleți, containere, țevi, filme necritice. Sunt produse sub formă granulată, fără praf, fără bază polimerică, granule presate cu un interval de topire de 50-180°C.

Concentrate complexe ale companiei Bars-2. Pentru prelucrarea polimerilor secundari, SPF Bars-2 produce concentrate complexe pe baza de polimeri care contin, pe langa stabilizatori, si aditivi combinatori si plastifianti. Concentratele complexe "Revtol" - pentru poliolefine sau "Revten" - pentru polistiren de mare impact, sunt introduse în cantitate de 2-3% în timpul prelucrării materialelor plastice secundare și, datorită unui complex de aditivi speciali, previn îmbătrânirea termo-oxidativă. a polimerilor secundari. Concentratele facilitează prelucrarea lor datorită îmbunătățirii caracteristicilor reologice ale topiturii (creșterea MFR), măresc caracteristicile de rezistență ale produselor finite (ductilitatea lor și rezistența la fisurare) în comparație cu produsele realizate fără utilizarea lor, facilitează prelucrarea acestora ca urmare a o creștere a capacității de fabricație a materialului (cuplu redus și sarcină de antrenare). La prelucrarea unui amestec de polimeri secundari „Revtol” sau „Revten” îmbunătățesc compatibilitatea acestora, astfel încât proprietățile fizice și mecanice ale produselor rezultate cresc și ele. Utilizarea „Revten” vă permite să creșteți proprietățile UPM secundar la nivelul de 80-90 la sută din proprietățile polistirenului original, prevenind apariția defectelor.

Acum este foarte relevantă dezvoltarea unui concentrat complex pentru procesarea PET-ului reciclat. Principalul flagel aici este îngălbenirea materialului, acumularea de acetaldehidă și scăderea vâscozității topiturii. Aditivi cunoscuți de la companiile occidentale - „Siba”, „Clarianta”, care permit depășirea îngălbenirii și îmbunătățirea procesabilității polimerului. Cu toate acestea, în Occident și avem o abordare diferită a utilizării PET-ului secundar. În timp ce 90 la sută din el este folosit pentru a face fibre de poliester sau produse tehnice, iar aditivii în acest scop sunt bine dezvoltați, procesatorii noștri sunt dornici să aducă PET-ul reciclat înapoi în curentul principal - preforme și sticle pentru matriță și suflare, sau filme plate și cearșafuri. În acest caz, proprietățile țintă ale polimerului care trebuie să fie afectate sunt oarecum diferite - fabricabilitatea, formabilitatea, transparența și formularea de aditivi complecși trebuie să îndeplinească obiectivul.

INTRODUCERE

Moleculele de polimer sunt o clasă largă de compuși ale căror principale caracteristici distinctive sunt greutatea moleculară mare și flexibilitatea conformațională ridicată a lanțului. Se poate spune cu încredere că toate proprietățile caracteristice ale unor astfel de molecule, precum și posibilitățile de aplicare a acestora asociate cu aceste proprietăți, se datorează caracteristicilor de mai sus.

În lumea noastră urbanizată, în curs de dezvoltare rapidă, cererea de materiale polimerice a crescut dramatic. Este greu de imaginat funcționarea cu drepturi depline a fabricilor, centralelor electrice, centralelor termice, a instituțiilor de învățământ, a aparatelor electrocasnice care ne înconjoară acasă și la locul de muncă, a calculatoarelor moderne, a mașinilor și multe altele fără utilizarea acestor materiale. Fie că vrem să facem o jucărie sau să creăm o navă spațială - în ambele cazuri, polimerii sunt indispensabili. Dar cum se poate da polimerului forma și aspectul dorit? Pentru a răspunde la această întrebare, să luăm în considerare un alt aspect al tehnologiei polimerilor, și anume prelucrarea acestora, care face obiectul acestei lucrări.

Într-un sens larg, prelucrarea polimerilor poate fi privită ca un fel de specialitate inginerească implicată în transformarea materiilor prime polimerice în produsele finale necesare. Majoritatea metodelor utilizate în prezent în tehnologia de prelucrare a polimerilor sunt analogi modificați ai metodelor utilizate în industriile de prelucrare a ceramicii și a metalelor. Într-adevăr, trebuie să înțelegem toate dezavantajele prelucrării polimerilor pentru a înlocui materialele tradiționale obișnuite cu alte materiale cu proprietăți și aspect îmbunătățit.

Cu aproximativ 50 de ani în urmă, exista un număr foarte limitat de procese de procesare a polimerilor în produse finite. În prezent, există multe procedee și metode, principalele sunt calandrarea, turnarea, compresia directă, turnarea prin injecție, extrudarea, suflarea, formarea la rece, termoformarea, spumarea, armarea, formarea în topitură, formarea uscată și umedă. Ultimele trei metode sunt folosite pentru a produce fibre din materiale care formează fibre, iar restul sunt folosite pentru a procesa materiale plastice și elastomerice în produse industriale. În secțiunile următoare, am încercat să ofer o privire de ansamblu asupra acestor procese importante. Pentru o introducere mai detaliată a acestor și a altor procese, cum ar fi acoperirea prin scufundare, acoperirea cu pat fluidizat rotativ, etanșarea electronică și termică și sudarea, consultați manualele specifice despre prelucrarea polimerilor. De asemenea, în afara domeniului de aplicare al acestui rezumat sunt probleme legate de acoperiri și adezivi.

Înainte de a trece direct la examinarea metodelor și metodelor de prelucrare a polimerilor în produse finite, este necesar să se afle: ce sunt polimerii, ce sunt aceștia și unde pot fi utilizați, de exemplu. ce produse finite pot fi obținute din polimeri? Rolul polimerilor este foarte mare și trebuie să înțelegem necesitatea prelucrării lor.

1. POLIMERI ȘI MATERIALE POLIMERE

1.1 CARACTERISTICI GENERALE ȘI CLASIFICARE

Un polimer este o substanță organică ale cărei molecule lungi sunt construite din aceleași unități care se repetă în mod repetat - monomeri. După origine, polimerii sunt împărțiți în trei grupe.

Natural se formează ca urmare a activității vitale a plantelor și animalelor și se găsesc în lemn, lână și piele. Acestea sunt proteine, celuloză, amidon, șelac, lignină, latex.

De obicei, polimerii naturali sunt supuși izolării, purificării, modificării, în care structura catenelor principale rămâne neschimbată. Produsele acestei prelucrări sunt artificial polimeri. Exemple sunt cauciucul natural, din latex, celuloid, care este nitroceluloză plastifiată cu camfor pentru a crește elasticitatea.

Polimerii naturali și artificiali au jucat un rol important în tehnologia modernă, iar în unele domenii rămân indispensabili până în prezent, de exemplu, în industria celulozei și hârtiei. Cu toate acestea, o creștere bruscă a producției și consumului de materiale organice a avut loc datorită sintetic polimeri - materiale obținute prin sinteză din substanțe cu greutate moleculară mică și nu au analogi în natură. Dezvoltarea tehnologiei chimice a substanțelor macromoleculare este o parte integrantă și esențială a revoluției științifice și tehnologice moderne. . Nici o singură ramură a tehnologiei, în special cele noi, nu se poate descurca fără polimeri. În funcție de structura chimică, polimerii sunt împărțiți în liniari, ramificați, de rețea și spațiali.

molecule liniar polimerii sunt inerți chimic unul față de celălalt și sunt interconectați numai de forțele van der Waals. Când sunt încălziți, vâscozitatea unor astfel de polimeri scade și ei sunt capabili să treacă mai întâi într-o stare de curgere foarte elastică și apoi într-o stare de curgere vâscoasă (Fig. 1).

Fig.1. Schema schematică a vâscozității polimerilor termoplastici în funcție de temperatură: T 1 - temperatura de tranziție de la starea sticloasă la cea foarte elastică, T 2 - temperatura de tranziție de la starea foarte elastică la starea vâscoasă.

Deoarece singurul efect al încălzirii este o modificare a plasticității, se numesc polimeri liniari termoplastic. Nu trebuie gândit că termenul „liniar” înseamnă drept, dimpotrivă, ele sunt mai caracteristice unei configurații zimțate sau elicoidale, ceea ce conferă acestor polimeri rezistență mecanică.

Polimerii termoplastici pot fi nu numai topiți, ci și dizolvați, deoarece legăturile van der Waals sunt ușor rupte sub acțiunea reactanților.

ramificat polimerii (grefați) sunt mai puternici decât cei liniari. Ramificarea controlată a lanțului este una dintre principalele metode industriale de modificare a proprietăților polimerilor termoplastici.

structura de plasă caracterizată prin faptul că lanțurile sunt conectate între ele, iar acest lucru limitează foarte mult mișcarea și duce la o schimbare atât a mecanicii, cât și a proprietăți chimice. Cauciucul obișnuit este moale, dar atunci când este vulcanizat cu sulf, se formează legături covalente de tip S-0, iar rezistența crește. Polimerul poate dobândi o structură de rețea și spontan, de exemplu, sub acțiunea luminii și a oxigenului, se produce îmbătrânirea cu o pierdere a elasticității și a performanței. În cele din urmă, dacă moleculele de polimer conțin grupări reactive, atunci când sunt încălzite, acestea sunt conectate prin multe legături încrucișate puternice, polimerul se dovedește a fi reticulat, adică dobândește structura spatiala. Astfel, încălzirea provoacă reacții care modifică dramatic și ireversibil proprietățile materialului, care capătă rezistență și vâscozitate ridicată, devine insolubil și infuzibil. Datorită reactivității ridicate a moleculelor, care se manifestă odată cu creșterea temperaturii, se numesc astfel de polimeri termorigide.

Prin reacție se obțin polimeri termoplastici polimerizare, curgând conform schemei pmm p(Fig. 2), unde M - moleculă de monomer, M p- o macromoleculă constând din unități monomerice, P - gradul de polimerizare.

În timpul polimerizării în lanț, greutatea moleculară crește aproape instantaneu, produsele intermediare sunt instabile, reacția este sensibilă la prezența impurităților și, de regulă, necesită presiuni mari. Nu este surprinzător că un astfel de proces este imposibil în condiții naturale și toți polimerii naturali au fost formați într-un mod diferit. Chimia modernă a creat un nou instrument - reacția de polimerizare și datorită lui o clasă mare de polimeri termoplastici. Reacția de polimerizare se realizează numai în echipamente complexe ale industriilor specializate, iar consumatorul primește polimeri termoplastici în formă finită.

Moleculele reactive ale polimerilor termorigide pot fi formate mai simplu și natural- treptat de la monomer la dimer, apoi la trimer, tetramer etc. O astfel de combinație de monomeri, „condensarea” lor, se numește reacție policondensare; nu necesită puritate sau presiuni mari, dar este însoțită de o modificare a compoziției chimice și adesea de eliberarea de subproduse (de obicei vapori de apă) (Fig. 2). Este această reacție care are loc în natură; poate fi realizat cu ușurință doar printr-o ușoară încălzire în cea mai mare parte conditii simple până acasă. O astfel de mare capacitate de fabricație a polimerilor termorigizi oferă oportunități ample de fabricare a diferitelor produse la întreprinderi non-chimice, inclusiv fabrici de radio.

Indiferent de tipul și compoziția materiilor prime și a metodelor de producție, materialele pe bază de polimeri pot fi clasificate astfel: materiale plastice, materiale plastice armate cu fibre, laminate, folii, acoperiri, adezivi. Nu mă voi concentra în mod deosebit pe toate aceste produse, voi vorbi doar despre cele mai utilizate. Este necesar să arătăm cât de mare este nevoia de materiale polimerice în timpul nostru și, în consecință, importanța prelucrării acestora. Altfel problema ar fi pur și simplu nefondată.

1.2 PLASTICE

Cuvântul „plastic” provine de la greacăși denotă un material care poate fi presat sau turnat în orice formă la alegere. Potrivit acestei etimologii, chiar și argila ar putea fi numită plastic, dar în realitate doar produsele realizate din materiale sintetice se numesc plastice. Societatea Americană pentru Testare și Materiale definește ce este plasticul după cum urmează: „este orice membru al unei game largi de materiale, în totalitate sau parțial organice în compoziție, care poate fi modelat în forma dorită prin aplicarea temperaturii și/sau presiunii”.

Sunt cunoscute sute de materiale plastice. În tabel. 1 prezintă principalele lor tipuri și prezintă reprezentanții individuali ai fiecărei specii. Trebuie remarcat faptul că în prezent nu există o modalitate unică de a descrie întreaga varietate de materiale plastice datorită numărului lor mare.

Tabelul 1. Principalele tipuri de materiale plastice

Primul termoplastic care a găsit o aplicare largă a fost celuloidul, un polimer artificial obținut prin prelucrarea celulozei naturale. A jucat un rol important în tehnologie, în special în cinema, dar din cauza pericolului excepțional de incendiu (din punct de vedere al compoziției, celuloza este foarte aproape de pulberea fără fum) deja la mijlocul secolului al XX-lea. producția sa a scăzut aproape la zero.

Dezvoltarea electronicii, comunicatiilor telefonice, radioului a necesitat urgent crearea de noi materiale electroizolante cu proprietati structurale si tehnologice bune. Așa au apărut polimerii artificiali, realizati pe baza aceleiași celuloze, denumiți după primele litere ale domeniilor de aplicare, ettrols. În prezent, doar 2 ... 3% din producția mondială de polimeri sunt materiale plastice celulozice, în timp ce aproximativ 75% sunt termoplastice sintetice, 90% dintre acestea fiind reprezentate de doar trei: polistiren, polietilenă, clorură de polivinil.

Polistirenul expandabil, de exemplu, este utilizat pe scară largă ca material de construcție izolator termic și fonic. În electronica radio, este utilizat pentru etanșarea produselor atunci când este necesar să se asigure o solicitare mecanică minimă, să se creeze izolație temporară de efectele căldurii emise de alte elemente sau ale temperaturilor scăzute și să se elimine efectul acestora asupra proprietăților electrice, prin urmare, la bord și cuptor cu microunde - echipamente.

1.3 ELASTOMERI

Elastomerii sunt denumiți în mod obișnuit cauciucuri. baloane, tălpile de pantofi, anvelopele, mănușile chirurgicale, furtunurile de grădină sunt exemple tipice de produse din elastomeri. Exemplul clasic de elastomeri este cauciucul natural.

Macromolecula de cauciuc are o structură elicoidală cu o perioadă de identitate de 0,913 nm și conține mai mult de 1000 de reziduuri de izopren. Structura macromoleculei de cauciuc asigură elasticitatea sa ridicată - cea mai importantă proprietate tehnică. Cauciucul are capacitatea uimitoare de a se întinde reversibil până la 900% din lungimea sa inițială.

O varietate de cauciuc este gutaperca mai puțin elastică, sau balata, sucul unor plante de cauciuc care cresc în India și Peninsula Malaeză. Spre deosebire de cauciuc, molecula de gutapercă este mai scurtă și are o structură trans-1,4 cu o perioadă de identitate de 0,504 nm.

Semnificația tehnică remarcabilă a cauciucului natural, absența acestuia într-un număr de țări, inclusiv în Uniunea Sovietică, a surselor viabile din punct de vedere economic, dorința de a avea materiale superioare într-o serie de proprietăți (rezistență la ulei, rezistență la îngheț, rezistență la abraziune) cauciuc natural, a stimulat cercetarea în producția de cauciuc sintetic. .

În prezent sunt utilizați mai mulți elastomeri sintetici. Acestea includ polibutadiene, stiren-butadienă, acrilonitril-butadienă (cauciuc nitrilic), poliizopren, policloropren (neopren), etilenă-propilenă, izopren-izobutilenă (cauciuc butilic), polifluorocarbon, poliuretan și cauciucuri siliconice. Materia prima pentru producerea cauciucului sintetic conform metodei Lebedev este etanol. Acum, a fost dezvoltată producția de butadienă din butan prin dehidrogenarea catalitică a acestuia din urmă.

Oamenii de știință au avut succes și astăzi mai mult de o treime din cauciucul produs în lume este fabricat din cauciuc sintetic. Cauciucul și cauciucul au o contribuție uriașă la progresul tehnologic al secolului trecut. Să ne amintim, de exemplu, cizme de cauciuc și diverse materiale izolante, iar rolul cauciucului în cele mai importante ramuri ale economiei ne va deveni clar. Mai mult de jumătate din producția mondială de elastomeri este cheltuită pentru producția de anvelope. Fabricarea anvelopelor pentru o mașină mică necesită aproximativ 20 kg de cauciuc, de diferite grade și mărci, iar pentru un autobasculant aproape 1900 kg. O parte mai mică merge la alte tipuri de produse din cauciuc. Cauciucul ne face viața mai confortabilă.

1.4 FIBRA

Cu toții suntem familiarizați cu fibrele naturale precum bumbacul, lâna, inul și mătasea. Cunoaștem și fibre sintetice din nailon, poliesteri, polipropilenă și acrilice. De bază semn distinctiv fibrelor este că lungimea lor este de sute de ori mai mare decât diametrul lor. Daca fibrele naturale (cu exceptia matasei) sunt fibre discontinue, atunci cele sintetice pot fi obtinute atat sub forma de fire continue cat si sub forma de fibre discontinue.

Din punctul de vedere al consumatorului, fibrele pot fi de trei tipuri; cerere zilnică, sigură și industrială.

Fibrele de zi cu zi sunt numite fibre folosite pentru fabricarea lenjeriei de corp și a îmbrăcămintei exterioare. Această grupă include fibre pentru fabricarea de lenjerie intimă, șosete, cămăși, costume etc. Aceste fibre trebuie să aibă rezistență și extensibilitate corespunzătoare, moliciune, neinflamabilitate, să absoarbă umezeala și să fie bine vopsite. Reprezentanții tipici ai acestei clase de fibre sunt bumbacul, mătasea, lâna, nailonul, poliesterii și acrilații.

Fibrele sigure sunt fibre utilizate pentru producerea de covoare, draperii, huse de scaune, draperii etc. Astfel de fibre trebuie să fie dure, puternice, durabile și rezistente la uzură. Din punct de vedere al siguranței, acestor fibre se impun următoarele cerințe: trebuie să se aprindă slab, să nu răspândească flacără și să emită o cantitate minimă de căldură, fum și gaze toxice în timpul arderii. Prin adăugarea unor cantități mici de substanțe care conțin atomi precum B, N, Si, P, C1, Br sau Sb la fibrele de zi cu zi, este posibil să le facem rezistente la foc și astfel să le transformăm în fibre sigure. Introducerea aditivilor modificatori în fibre reduce combustibilitatea acestora, reduce răspândirea flăcării, dar nu duce la scăderea eliberării gazelor toxice și a fumului în timpul arderii. Studiile au aratat ca poliamidele aromatice, poliimidele, polibenzimidazolii si polioxidiazolii pot fi folosite ca fibre sigure.Cu toate acestea, in timpul arderii acestor fibre se elibereaza gaze toxice, deoarece moleculele lor contin atomi de azot.Polesterii aromatici nu prezinta acest dezavantaj.

Fibrele industriale sunt folosite ca materiale de armare în compozite. Aceste fibre sunt numite și fibre structurale deoarece au modul mare, rezistență, rezistență la căldură, rigiditate, durabilitate. Fibrele structurale sunt folosite pentru a întări produse precum țevi, tuburi și furtunuri rigide și flexibile, precum și în structuri compozite numite materiale fibroase și sunt folosite la construcția de nave, mașini, avioane și chiar clădiri. Această clasă de fibre include fibre orientate uniaxial din poliamide aromatice și poliesteri, fibre de carbon și siliciu.

2. RECICLARE POLIMERI

2.1 COMPUNERE

Polimerii în forma lor pură, obținuți din instalații industriale după izolarea și purificarea lor, se numesc polimeri „primari” sau rășini „primare”. Cu excepția unor polimeri, cum ar fi polistirenul, polietilena, polipropilena, polimerii virgini nu sunt în general potriviți pentru prelucrarea directă. PVC virgin, de exemplu, este un material asemănător cornului și nu poate fi turnat fără a fi mai întâi înmuiat prin adăugarea unui plastifiant. În mod similar, cauciucul natural necesită adăugarea unui agent de vulcanizare pentru a forma cauciucul natural. Majoritatea polimerilor sunt protejați împotriva degradării termice, oxidative și fotodegradării prin încorporarea unor stabilizatori adecvați în ei. Adăugarea de coloranți și pigmenți la polimer înainte de turnare face posibilă obținerea de produse de o mare varietate de culori. Pentru a reduce frecarea și a îmbunătăți fluxul de polimeri în cadrul echipamentelor de procesare, la majoritatea polimerilor se adaugă lubrifianți și auxiliari de procesare. Materialele de umplutură sunt de obicei adăugate la polimer pentru a le conferi proprietăți speciale și pentru a reduce costul produsului final.

Procesul care implică încorporarea de ingrediente cum ar fi plastifianți, agenți de întărire, întăritori, stabilizatori, umpluturi, coloranți, retardanți de flacără și lubrifianți într-un polimer primar este denumit „compunere”, iar amestecurile de polimeri cu acești aditivi sunt denumite „compuși”.

Polimerii primari din plastic, cum ar fi polistirenul, polietilena, metacrilatul de polimetil și clorura de polivinil sunt de obicei sub formă de pulberi fine cu curgere liberă. Pulberea fină sau ingredientele lichide sunt amestecate cu polimerul virgin sub formă de pulbere folosind mixere planetare, mixere V, mixere elicoidale cu bandă, mixere Z sau basculant. Deplasarea poate fi efectuată fie la temperatura camerei, fie la temperatură ridicată, care, totuși, ar trebui să fie mult sub temperatura de înmuiere a polimerului. Prepolimerii lichizi sunt amestecați folosind agitatoare simple de mare viteză.

Polimerii elastomeri primari, cum ar fi cauciucul natural, cauciucul stiren-butadien sau cauciucul nitrilic, sunt produși sub formă de firimituri presate în plăci groase numite „baloți”. Acestea sunt de obicei amestecate cu agenți de vulcanizare, catalizatori, materiale de umplutură, antioxidanți și lubrifianți. Deoarece elastomerii nu sunt pulberi cu curgere liberă precum materialele plastice virgine, ei nu pot fi amestecați cu ingredientele enumerate mai sus folosind metodele utilizate pentru materialele plastice virgine. Amestecarea polimerilor primari din plastic cu alte componente ale compusului se realizează prin amestecare, în timp ce obținerea unui compus de elastomeri primari implică rularea firimiturii în foi de plastic și apoi introducerea ingredientelor necesare în polimer. Compunerea elastomerilor se realizează fie într-o moară de cauciuc cu două role, fie într-un malaxor Banbury cu amestecare internă. Elastomerii sub formă de latex sau rășini lichide cu greutate moleculară mică pot fi amestecați prin amestecare simplă folosind agitatoare de mare viteză. În cazul polimerilor care formează fibre, amestecarea nu se efectuează. Componentele precum lubrifianții, stabilizatorii și materialele de umplutură sunt de obicei adăugate direct în topitura sau soluția de polimer chiar înainte ca firul să fie filat.

2.2 TEHNOLOGIA DE PRELUCRARE

Faptul că materialele polimerice sunt utilizate într-o mare varietate de forme, cum ar fi tije, țevi, foi, spume, acoperiri sau adezivi, precum și articole turnate, implică o varietate de moduri de a procesa compușii polimerici în produse finite. Majoritatea produselor polimerice sunt obținute fie prin turnare, fie prin prelucrare, fie prin turnarea prepolimerilor lichizi într-o matriță, urmată de întărire sau reticulare. Fibrele sunt obținute în timpul procesului de filare.

Procesul de modelare poate fi comparat, de exemplu, cu sculptarea unei figuri din lut, iar procesul de prelucrare cu sculptarea aceleiași figuri dintr-un săpun. În procesul de turnare, un compus sub formă de pulbere, fulgi sau granule este plasat într-o matriță și supus temperaturii și presiunii, rezultând formarea produsului final. Procesul de prelucrare produce produse în forme simple, cum ar fi foi, tije sau țevi folosind capsare, ștanțare, lipire și sudură.

Înainte de a trece la o discuție a diferitelor metode de prelucrare a polimerilor, reamintim că materialele polimerice pot fi termoplastice sau termosetate (termosetate). Odată ce materialele termoplastice au fost turnate sub căldură și presiune, acestea trebuie să fie răcite sub temperatura de înmuiere a polimerului înainte de a fi eliberate din matriță, altfel își vor pierde forma. În cazul materialelor termorigide, acest lucru nu este necesar, deoarece după o singură expunere combinată la temperatură și presiune, produsul își păstrează forma dobândită chiar și atunci când este eliberat din matriță la temperatură ridicată.

2.3 CALENDARĂ

Procesul de calandrare este utilizat în mod obișnuit pentru a produce filme și foi continue. Partea principală a aparatului (Fig. 1) pentru calandrare este un set de role de metal lustruit fin care se rotesc în direcții opuse și un dispozitiv pentru reglarea fină a spațiului dintre ele. Intervalul dintre role determină grosimea foii calandrate. Compusul polimeric este alimentat pe rolele fierbinți, iar foaia care provine din aceste role este răcită pe măsură ce trece prin rolele reci. În ultima etapă, foile sunt înfășurate în role, așa cum se arată în Fig. 1. Totuși, dacă în loc de foi este necesară obținerea unor filme subțiri de polimer, se folosește o serie de role cu un spațiu între ele care scade treptat. De obicei, polimerii cum ar fi clorura de polivinil, polietilena, cauciucul și butadienă-stiren-acrilonitril sunt calandrați în foi.

Orez. unu. Schema aparatului pentru calandrare

/ - compus polimeric; 2 - rulouri calandre: fierbinte (3) si rece (4); 5 - foaie calandrata; b - role de ghidare; 7 - bobinator

Când se utilizează role profilate în mașina de calandrare, se pot obține foi gofrate de diferite modele. Diferite efecte decorative, cum ar fi imitația de marmorare, pot fi obținute prin introducerea amestecurilor de compuși de diferite culori în calandră. Tehnologia de marmorare este utilizată în mod obișnuit în producția de plăci de podea din PVC.

2.4 TURNAREA

TURNAREA MATRICE. Acesta este un procedeu relativ ieftin care constă în transformarea unui prepolimer lichid în produse solide de forma dorită. Prin aceasta metoda se pot obtine table, tevi, tije etc. produse de lungime limitată. Schematic, procesul de turnare a matriței este prezentat în Fig.2. În acest caz, prepolimerul, amestecat în proporții adecvate cu agentul de întărire și alte ingrediente, este turnat într-o cutie Petri, care servește drept matriță. Apoi vasul Petri este plasat timp de câteva ore într-un cuptor încălzit la temperatura necesară până la finalizarea reacției de întărire. După răcire la temperatura camerei, produsul solid este îndepărtat din matriță. Un corp solid turnat în acest fel va avea forma reliefului intern al unei plăci Petri.

Orez. 2. Cea mai simplă imagine a procesului de turnare a matriței

b - umplerea vasei Petri cu prepolimer și întăritor; b - încălzire în cuptor; b - extragerea din matrita a produsului racit

Dacă în locul unei plăci Petri se folosește un tub de sticlă cilindric închis la un capăt, se poate obține un produs sub forma unei tije cilindrice. În plus, în loc de prepolimer și întăritor, în matriță poate fi turnat un amestec de monomer, catalizator și alte ingrediente încălzite la temperatura de polimerizare. Polimerizarea în acest caz va avea loc în interiorul matriței până când se formează un produs solid. Materialele acrilice, epoxidice, poliesterii, fenolii și uretanii sunt potrivite pentru turnarea prin injecție.

Formele de turnare sunt realizate din alabastru, plumb sau sticlă. În timpul întăririi, blocul de polimer se micșorează, facilitând eliberarea din matriță.

TURNARE ROTATIONAL. Produsele goale, cum ar fi bile și păpuși, sunt produse într-un proces numit „turnare rotativă”. Aparatul utilizat în acest proces este prezentat în Figura 3.

Un compus din material termoplastic sub formă de pulbere fină este plasat într-o matriță goală. Aparatul folosit are un dispozitiv special pentru rotirea simultană a matriței în jurul axelor primare și secundare. Forma este închisă, încălzită și rotită. Aceasta are ca rezultat o distribuție uniformă a plasticului topit pe întreaga suprafață interioară a matriței goale. Apoi matrița rotativă este răcită apă rece. La răcire, materialul plastic topit, distribuit uniform pe suprafața interioară a matriței, se solidifică. Acum matrița poate fi deschisă și produsul final îndepărtat.

Un amestec lichid dintr-un prepolimer termorigid cu un întăritor poate fi de asemenea încărcat în matriță. Întărirea în acest caz va avea loc în timpul rotației sub influența temperaturii ridicate.

Turnarea rotativă produce produse din PVC, cum ar fi galoșuri, bile goale sau capete pentru păpuși. Întărirea PVC-ului se realizează prin gelificare fizică între PVC și plastifiant lichid la temperaturi de 150-200°C. Particulele fine de PVC sunt dispersate uniform în plastifiantul lichid împreună cu stabilizatorii și coloranții, formând astfel o substanță cu vâscozitate relativ scăzută. Acest material pastos, numit „plastisol”, este încărcat într-o matriță și aerul este evacuat din acesta. Forma este apoi rotită și încălzită la temperatura necesară, ceea ce face ca clorura de polivinil să se geleze. Grosimea peretelui produsului rezultat este determinată de timpul de gelificare.

Fig.3.În procesul de turnare prin rotație, matrițele goale umplute cu material polimeric sunt rotite simultan în jurul axelor primare și secundare.

1 - axa primara; 2 - axa secundară; 3 - detaliu de formă detașabilă; 4 - cavități de mucegai; 5 - carcasa angrenajului; b-la motor

După atingerea grosimii necesare a peretelui, excesul de plastizol este îndepărtat pentru un al doilea ciclu. Pentru omogenizarea finală a amestecului de particule de PVC cu un plastifiant, produsul sub formă de gel din interiorul matriței este încălzit. Produsul final este scos din matriță după ce a fost răcit cu un jet de apă. Metoda de turnare prin rotație folosind un material lichid este cunoscută sub denumirea de metoda „turnare în gol prin turnare și rotire a unei matrițe”.

TURNARE PRIN INJECȚIE. Cel mai convenabil proces pentru producerea de produse din polimeri termoplastici este procesul de turnare prin injecție. În ciuda faptului că costul echipamentului în acest proces este destul de mare, avantajul său neîndoielnic este productivitatea ridicată. În acest proces, o cantitate măsurată de polimer termoplastic topit este injectată sub presiune într-o matriță relativ rece, unde se solidifică în produsul final.

Aparatul de turnare prin injecție este prezentat în Fig.6. Procesul constă în furnizarea unui material plastic compus sub formă de granule, tablete sau pulbere dintr-un buncăr la anumite intervale într-un cilindru orizontal încălzit, unde se înmoaie. Un piston hidraulic asigură presiunea necesară pentru a împinge materialul topit prin cilindru în matrița de la capătul cilindrului. Când masa polimerului se deplasează de-a lungul zonei fierbinți a cilindrului, un dispozitiv numit „torpilă” promovează o distribuție uniformă a materialului plastic peste pereții interiori ai cilindrului fierbinte, asigurând astfel o distribuție uniformă a căldurii în întreg volumul. Materialul plastic topit este apoi injectat prin orificiul de injecție în cavitatea matriței.

În forma sa cea mai simplă, matrița este un sistem din două părți: una dintre părți este în mișcare, cealaltă este staționară (vezi Fig. 6). Partea staționară a matriței este fixată la capătul cilindrului, iar partea mobilă este îndepărtată și pusă pe ea.

Cu ajutorul unui dispozitiv mecanic special, matrița este închisă etanș, iar în acest moment, materialul plastic topit este injectat sub o presiune de 1500 kg/cm. Închidere dispozitiv mecanic trebuie realizată astfel încât să reziste la presiuni mari de operare. Curgerea uniformă a materialului topit în zonele interne ale matriței este asigurată prin preîncălzirea acestuia la o anumită temperatură. De obicei, această temperatură este oarecum mai mică decât temperatura de înmuiere a materialului plastic turnat. După umplerea matriței cu polimer topit, se răcește prin circularea apei rece și apoi se deschide pentru a îndepărta produsul finit. Acest întreg ciclu poate fi repetat de multe ori atât manual, cât și automat.

FILME DE CASTING. Metoda de turnare este folosită și pentru producția de filme polimerice. În acest caz, soluția de polimer cu concentrația corespunzătoare este turnată treptat pe o bandă metalică care se mișcă cu viteză constantă (Fig. 4), pe suprafața căreia se formează un strat continuu de soluție de polimer.

Fig.4. Schema procesului de turnare a filmului

/ - soluție de polimer; 2 - robinet de distributie; 3 - soluția de polimer se întinde pentru a forma un film; 4 - solventul se evaporă; 5 - centură metalică fără sfârșit; 6 - film polimeric continuu; 7 - tambur

Când solventul se evaporă într-un mod controlat, pe suprafața curelei metalice se formează o peliculă subțire de polimer. După aceea, pelicula este îndepărtată printr-o simplă decojire. Cele mai multe foi de celofan industrial și filme fotografice sunt produse în acest fel.

2.5 PRESARE DIRECTĂ

Metoda de presare directă este utilizată pe scară largă pentru producerea de produse din materiale termorigide. Figura 5 prezintă o matriță tipică utilizată pentru compresia directă. Forma este formată din două părți - superioară și inferioară sau dintr-un poanson (forma pozitivă) și o matrice (forma negativă). Există o crestătură în partea de jos a matriței și o margine în partea de sus. Intervalul dintre proeminența părții superioare și adâncitura părții inferioare într-o matriță închisă determină aspectul final al produsului presat.

În procesul de comprimare directă, materialul termorigid este supus unei singure aplicări de temperatură și presiune. Utilizarea unei prese hidraulice cu plăci încălzite vă permite să obțineți rezultatul dorit.

Fig.5. Reprezentarea schematică a unei matrițe utilizate în procesul de turnare directă

1 - o cavitate de matriță umplută cu un material termorigid; 2 - tepi de ghidare; 3 - bavuri; 4 - produs turnat

Temperatura și presiunea în timpul presării pot ajunge la 200 °C și, respectiv, 70 kg/cm2. Temperatura și presiunea de funcționare sunt determinate de proprietățile reologice, termice și de altă natură ale materialului plastic presat. Grosul matriței este complet umplut cu compus polimeric. Când matrița este închisă sub presiune, materialul din interiorul ei este comprimat și presat în forma dorită. Excesul de material este forțat să iasă din matriță sub forma unei pelicule subțiri numită „bavură”. Sub influența temperaturii, masa presată se întărește. Răcirea nu este necesară pentru a elibera produsul final din matriță.

Fig..6. Reprezentarea schematică a procesului de turnare prin injecție

1 - material plastic compus; 2 - pâlnie de încărcare; 3 - piston; 4 - element de încălzire electric; 5 - partea staționară a formularului;

6 - partea mobilă a formularului; 7 - cilindru principal; 8 - torpilă; 9 - material plastic înmuiat; 10 - mucegai; 11 - produs turnat prin turnare prin injecție

2.6 FORMARE

PNEUMOFORMAREA. Prin suflare sunt produse un număr mare de produse din plastic goale: canistre, sticle de băuturi răcoritoare etc. Pot fi suflate următoarele materiale termoplastice: polietilenă, policarbonat, clorură de polivinil, polistiren, nailon, polipropilenă, acrilice, acrilonitril, acrilonitril butadien stiren. polimer, însă în ceea ce privește consumul anual, polietilena de înaltă densitate ocupă primul loc.

Suflarea își are originile în industria sticlei. Schema acestui proces este dată în Fig.7.

Un tub termoplastic înmuiat la cald, numit „blank”, este plasat într-o matriță goală din două părți. Când formularul este închis, ambele jumătăți ale acestuia prind un capăt al piesei de prelucrat și acul de alimentare cu aer situat la celălalt capăt al tubului.

Fig.7. Schema schematică care explică etapele procesului de suflare

A - o piesă de prelucrat plasată într-o matriță deschisă; b - matriță închisă;

c - suflarea aerului în matriță; d - deschiderea matriței. 1 - gol;

2 - ac pentru alimentarea cu aer; 3 - Formular de presa; 4 - aer; 5 - produs turnat cu aer

Sub acțiunea presiunii furnizate de compresor prin ac, țagla fierbinte este umflată ca o minge până când vine în contact strâns cu suprafața interioară relativ rece a matriței. Apoi matrița este răcită, deschisă și produsul termoplastic solid finit este îndepărtat.

Preforma pentru suflare poate fi obținută prin turnare prin injecție sau prin extrudare, iar în funcție de aceasta, metoda se numește turnare prin injecție sau, respectiv, prin extrudare.

TERMOPLASTICE DE FOLI DE FORMARARE. Turnarea foilor termoplastice este un proces extrem de important pentru producerea de produse plastice tridimensionale. Cu această metodă, chiar și produse atât de mari, cum ar fi corpurile de submarine, sunt obținute din foi de acrilonitril butadien stiren.

Schema acestui proces este următoarea. Foaia termoplastică este încălzită la temperatura de înmuiere. Apoi poansonul presează o foaie flexibilă fierbinte într-o matrice de matriță metalică (Fig. 9), în timp ce foaia ia o anumită formă. Când este răcit, produsul turnat se solidifică și este îndepărtat din matriță.

În metoda modificată, sub acțiunea vidului, foaia fierbinte este aspirată în cavitatea matriței și ia forma necesară (Fig. 10). Această metodă se numește metoda de formare în vid.

2.7 EXTRUDERE

Extrudarea este una dintre cele mai ieftine metode de producere a produselor plastice utilizate pe scară largă precum pelicule, fibre, țevi, foi, tije, furtunuri și curele, profilul acestor produse fiind determinat de forma ieșirii capului extruderului. Plasticul topit, în anumite condiții, este extrudat prin ieșirea capului extruderului, ceea ce conferă extrudatului profilul dorit. Diagrama celei mai simple mașini de extrudare este prezentată în Fig. 8.

Fig 8. Reprezentarea schematică a celei mai simple mașini de extrudare

1 - pâlnie de încărcare; 2 - melc; 3 - cilindru principal; 4 - elemente de incalzire; 5 - ieșire din capul extruderului, A - Zonă încărcare; b - zona de compresie; în ~ zona de omogenizare

În această mașină, pulberea sau granulele de material plastic compus sunt încărcate dintr-un buncăr într-un cilindru încălzit electric pentru a înmuia polimerul. Un șurub rotativ în formă de spirală asigură deplasarea masei de plastic fierbinte de-a lungul cilindrului. Deoarece frecarea are loc între șurubul rotativ și cilindru în timpul mișcării masei polimerului, aceasta duce la eliberarea de căldură și, în consecință, la o creștere a temperaturii polimerului prelucrat. În timpul acestei mișcări de la buncăr la ieșirea capului extruderului, masa plastică trece prin trei zone clar separate: zona de încărcare (a), zona de compresie (b) și zona de omogenizare. (în)(A se vedea figura 9).

Fiecare dintre aceste zone contribuie la procesul de extrudare. Zona de încărcare, de exemplu, preia masa polimerului din buncăr și o trimite în zona de compresie, această operație are loc fără încălzire.

Orez. 9. Schema procesului de turnare a tablelor termoplastice

1 - foaie din material termoplastic; 2 - clema; 3 - lovi cu pumnul; 4 - foaie înmuiată termic; 5 - matrice; 6 - produs obţinut prin turnarea tablelor termoplastice

Fig.10. Diagrama procesului de formare în vid a materialelor termoplastice

1 - clema; 2 - tabla termoplastica; 3 - Formular de presa; 4 - produs obţinut prin formarea în vid a materialelor termoplastice

În zona de compresie, elementele de încălzire asigură topirea încărcăturii pulverulente, iar șurubul rotativ o comprimă. Apoi, materialul plastic topit sub formă de pastă intră în zona de omogenizare, unde capătă un debit constant datorită filetului șurubului.

Sub acțiunea presiunii create în această parte a extruderului, topitura de polimer este alimentată la ieșirea capului extruderului și iese cu profilul dorit. Datorită vâscozității ridicate a unor polimeri, uneori este necesar să existe o altă zonă, numită zonă de lucru, în care polimerul este supus la sarcini mari de forfecare pentru a îmbunătăți eficiența amestecării. Materialul extrudat al profilului dorit lasă extruderul într-o stare foarte fierbinte (temperatura acestuia este de la 125 la 350°C) și este necesară o răcire rapidă pentru a-și menține forma. Extrudatul intră într-o bandă transportoare care trece printr-o cuvă cu apă rece și se solidifică. Suflarea cu aer rece și pulverizarea cu apă rece sunt, de asemenea, folosite pentru a răci extrudatul. Produsul modelat este fie tăiat, fie înfășurat în bobine.

Procesul de extrudare este, de asemenea, utilizat pentru a acoperi firele și cablurile cu clorură de polivinil sau cauciuc și tije metalice asemănătoare tijelor cu materiale termoplastice adecvate.

2.8 SPUMARE

Spumarea este o metodă simplă de obținere a spumei și a materialelor asemănătoare bureților. Proprietățile speciale ale acestei clase de materiale - capacitatea de absorbție a șocurilor, greutatea ușoară, conductivitate termică scăzută - le fac foarte atractive pentru utilizare în diverse scopuri. Polimerii spumanti obișnuiți sunt poliuretanii, polistirenul, polietilena, polipropilena, siliconii, epoxicile, PVC-ul etc. Structura spumei constă din goluri izolate (închise) sau întrepătrunse (deschise). În primul caz, când golurile sunt închise, acestea pot conține gaze. Ambele tipuri de structuri sunt prezentate schematic în Fig. 11.

Fig.11. Reprezentare schematică a structurilor celulare deschise și închise formate în timpul procesului de spumare

1- celule discrete (închise); 2 - celule interpenetrante (deschise);

3 - pereții celulari

Există mai multe metode de producere a materialelor plastice spumate sau celulare. Una dintre ele este că aerul sau azotul sunt suflați prin compusul topit până când acesta este complet spumat. Procesul de spumare este facilitat prin adăugarea de agenți activi de suprafață. La atingerea gradului dorit de spumare, matricea este răcită la temperatura camerei. În acest caz, materialul termoplastic se solidifică într-o stare de spumă. Prepolimerii lichizi termorigizi pot fi spumați la rece și apoi încălziți până la întărirea completă. Spumarea se realizează de obicei prin adăugarea de spumă sau agenți de expandare la masa polimerului. Astfel de agenți sunt solvenți cu greutate moleculară mică sau anumiți compuși chimici. Procesul de fierbere a unor solvenți precum n-pentanul și n-hexanul la temperaturile de întărire a materialelor polimerice este însoțit de un proces intens de vaporizare. Pe de altă parte, unii compuși chimici la aceste temperaturi se pot descompune odată cu eliberarea de gaze inerte. Deci, azo-bis-izobutironitrilul se descompune termic, în timp ce eliberează o cantitate mare de azot eliberat în matricea polimerică ca urmare a reacției dintre izocianat și apă și este, de asemenea, utilizat pentru a produce materiale spumante, cum ar fi spuma poliuretanică:

Deoarece poliuretanii sunt obținuți prin reacția unui poliol cu ​​un diizocianat, trebuie adăugate cantități mici suplimentare de diizocianat și apă pentru a spuma produsul de reacție.

Deci, o cantitate mare de vapori sau gaze emise de formatorii de spumă și gaz duce la spumarea matricei polimerice. Matricea polimerică în stare de spumă este răcită la temperaturi sub temperatura de înmuiere a polimerului (în cazul materialelor termoplastice) sau supusă unei reacții de întărire sau reticulare (în cazul materialelor termorigide), ca urmare, matricea capătă rigiditatea necesară pentru menținerea structurii spumei. Acest proces se numește procesul de „stabilizare a spumei”. Dacă matricea nu este răcită sub temperatura de înmuiere sau reticulată, gazele care o umplu părăsesc sistemul de pori și spuma se prăbușește.

Spumele pot fi obținute în forme flexibile, rigide și semirigide. Pentru a obține produse din spumă direct, spumarea trebuie efectuată direct în interiorul matriței. Foile și tijele din polistiren pot fi folosite și pentru a produce diverse produse. În funcţie de natura polimerului şi de gradul de spumare, densitatea spumelor poate varia de la 20 la 1000 kg/cm3. Utilizarea spumei este foarte diversă. De exemplu, industria auto folosește cantități mari de PVC și spumă poliuretanică pentru tapițerie. Aceste materiale joacă un rol important în fabricarea mobilierului. Spumele rigide de polistiren sunt utilizate pe scară largă pentru ambalarea și izolarea termică a clădirilor. Pentru umplerea saltelelor se folosesc cauciucuri spumante si spume poliuretanice etc. Spumele poliuretanice rigide sunt folosite si pentru izolarea termica a cladirilor si pentru fabricarea protezelor.

2.9 ARMATURA

Prin întărirea matricei plastice cu fibre de înaltă rezistență, se obțin sisteme numite „fibre-reinforced plastics” (FRP). WUA-urile au proprietăți foarte valoroase: se disting printr-un raport ridicat rezistență-greutate, rezistență semnificativă la coroziune și ușurință în fabricare. Metoda de armare cu fibre face posibilă obținerea unei game largi de produse. De exemplu, designeri, creatori nave spațiale atunci când se creează sateliți artificiali în WUA, raportul uimitor de mare rezistență-greutate atrage în primul rând. Aspectul frumos, greutatea ușoară și rezistența la coroziune fac posibilă utilizarea WUA pentru placarea navelor. În plus, WUA este folosit chiar și ca material pentru rezervoarele în care sunt depozitați acizi.

Să ne oprim acum mai în detaliu asupra compoziției chimice și a naturii fizice a acestor materiale neobișnuite. După cum sa menționat mai sus, ele sunt un material polimeric, ale cărui proprietăți speciale se datorează introducerii fibrelor de armare în el. Principalele materiale din care sunt realizate fibrele de armare (atât tocate fin, cât și lungi) sunt sticla, grafitul, aluminiul, carbonul, borul și beriliul. Cele mai recente evoluții în acest domeniu sunt utilizarea poliamidei complet aromatice ca fibre de întărire, care asigură o reducere a greutății cu peste 50% în comparație cu materialele plastice tradiționale armate cu fibre. Fibrele naturale sunt, de asemenea, folosite pentru armare, cum ar fi sisal, azbest, etc. Alegerea fibrei de armare este determinată în primul rând de cerințele pentru produsul final. Cu toate acestea, fibrele de sticlă rămân utilizate pe scară largă până în prezent și încă aduc principala contribuție la producția industrială a WUA. Cele mai atractive proprietăți ale fibrelor de sticlă sunt coeficientul de dilatare termică scăzut, stabilitatea dimensională ridicată, costul de producție scăzut, rezistența ridicată la tracțiune, constanta dielectrică scăzută, neinflamabilitatea și rezistența chimică. Alte fibre de armare sunt utilizate în principal în cazurile în care sunt necesare unele proprietăți suplimentare pentru funcționarea ARP în condiții specifice, în ciuda costului lor mai mare în comparație cu fibrele de sticlă.

HDPE este produs prin legarea fibrelor de o matrice polimerică și apoi întărirea acesteia sub presiune și temperatură. Aditivii de întărire pot fi sub formă de fibre tăiate fin, fire lungi și țesături. Principalele matrice polimerice utilizate în ARP sunt poliesteri, epoxizi, fenoli, siliconi, melamină, derivați vinilici și poliamide. Majoritatea WUA-urilor sunt produse pe baza de polimeri de poliester, al căror avantaj principal este costul redus. Polimerii fenolici sunt utilizați în cazurile în care este necesară rezistența la temperaturi ridicate. Proprietățile mecanice extrem de ridicate ale AVP sunt dobândite atunci când rășinile epoxidice sunt utilizate ca matrice polimerică. Utilizarea polimerilor siliconici conferă WUA proprietăți electrice și termice excelente.

În prezent, există mai multe metode de armare plastică. Cele mai frecvent utilizate dintre acestea sunt: ​​1) metoda de laminare manuală, 2) metoda de bobinare a fibrei și 3) metoda de impregnare prin pulverizare.

METODA DE STRATIFICARE MANUALĂ a foilor. Este probabil ca aceasta să fie cea mai simplă metodă de întărire a materialelor plastice. În acest caz, calitatea produsului final este în mare măsură determinată de priceperea și priceperea operatorului. Întregul proces constă din următorii pași. În primul rând, matrița este acoperită cu un strat subțire de lubrifiant adeziv pe bază de alcool polivinilic, ulei de silicon sau parafină. Acest lucru se face pentru a preveni lipirea produsului final de matriță. Apoi forma este acoperită cu un strat de polimer, deasupra căruia se pune o fibră de sticlă sau un covor. Această fibră de sticlă este la rândul său acoperită cu un alt strat de polimer.

Fig.12. Reprezentarea schematică a metodei de stratificare manuală

1 - straturi alternative de polimer și fibră de sticlă; 2 - Formular de presa; 3 - rola de rulare

Toate acestea sunt laminate strâns cu role pentru a apăsa uniform fibra de sticlă pe polimer și pentru a elimina bulele de aer. Numărul de straturi alternante de polimer și fibră de sticlă determină grosimea probei (Fig. 12).

Apoi, la temperatura camerei sau la temperaturi ridicate, sistemul se vindeca. După întărire, plasticul armat este îndepărtat din matriță și decapat și finisat. Această metodă produce foi, piese de caroserie, corpuri de nave, țevi și chiar fragmente de construcție.

METODA DE BINARĂ A FIBREI. Această metodă este utilizată pe scară largă pentru producția de produse din plastic armat, cum ar fi cilindri de înaltă presiune, rezervoare de stocare a substanțelor chimice și carcase pentru motorul rachetei. Constă în faptul că printr-o baie de rășină și întăritor se trece un monofilament continuu, fibră, mănunchi de fibre sau bandă țesută. Pe măsură ce fibra iese din baie, excesul de rășină este stors. Fibrele sau banda impregnate cu rășină sunt apoi înfășurate pe un miez de forma dorită și întărite sub acțiunea temperaturii.

Fig.13. Reprezentarea schematică a metodei de bobinare a fibrei

1- bobina de alimentare; 2 - fir continuu; 3 - unitate pentru impregnare fibre și presare rășini; 4 - miez; 5 - fibre impregnate cu rășină înfășurate pe un miez

Mașina de bobinat (Fig. 13) este proiectată astfel încât fibrele să poată fi înfășurate în jurul miezului într-un anumit mod. Tensiunea fibrei și metoda de înfășurare a acesteia sunt foarte importante din punct de vedere al proprietăților finale de deformare a produsului finit.

METODA DE PULVERIZARE. În această metodă, se folosește un pistol de pulverizare cu un cap cu mai multe fire. Jeturile de rășină, întăritor și fibră mărunțită sunt introduse simultan de la pistolul de pulverizare la suprafața matriței (Fig. 14), unde formează un strat de o anumită grosime. Fibra tocată de o anumită lungime se obține prin alimentarea continuă cu fibre către capul de măcinat al aparatului. După atingerea grosimii necesare, masa polimerică se întărește prin încălzire. Pulverizarea este o metodă expresă de acoperire a suprafețelor mari. Multe produse moderne din plastic, cum ar fi platformele de marfă, rezervoarele de depozitare, corpurile de camioane și corpurile navelor, sunt realizate folosind această metodă.

Fig.14. Reprezentarea schematică a metodei de pulverizare

1 - formă; 2 - amestec pulverizat de fibre tocate si rasina; 3 - un jet de fibre tocate; 4 - fibră continuă; 5- răşină; 6- întăritor; 7 - nod pentru tăierea fibrei și pulverizare; 8 - jet de rășină

ALTE METODE.În plus față de metodele descrise mai sus, sunt cunoscute și altele în producția de materiale plastice armate, fiecare având propriul său scop specific. Astfel, metoda de fabricare a laminatelor continue este utilizată pentru producerea de foi continue de laminate armate de diferite grosimi. În acest proces, fiecare strat individual de bandă țesută care provine din role este impregnat cu rășină și întăritor și apoi presat împreună printr-un sistem de rulare la cald. După întărirea sub influența temperaturii se obține un laminat I de grosimea necesară (Fig. 15). Grosimea materialului poate fi variată prin modificarea numărului de straturi.

Fig.15. Reprezentarea schematică a metodei de producție pentru materiale laminate continue

1- bobine de alimentare; 2 - foi continue din fibra de sticla; 3 - baie pentru impregnare într-un amestec de rășină și întăritor; 4 - laminat continuu; 5 - plastic laminat, tăiat în bucăți de dimensiunea necesară

O altă metodă, cunoscută sub numele de metoda placajului, face posibilă fabricarea de produse precum undițele goale sau undițele de pescuit din mănunchiuri continue de fibre. Acest proces este relativ simplu. Un mănunchi continuu de fibre, tratat în prealabil cu rășină și întăritor, este tras printr-o matriță a profilului corespunzător (Fig. 16), încălzită la o anumită temperatură. La ieșirea din matriță, produsul profilat continuă să fie încălzit. Profilul întărit este scos din matriță printr-un sistem de role rotative. Acest proces este oarecum similar cu extrudarea, singura diferență fiind că în extrudare materialul polimeric este împins prin matriță din interior cu ajutorul unui șurub rotativ, în timp ce în metoda descrisă materialul este tras prin orificiul de ieșire a matriței din exterior. .

Fig.16. Reprezentare schematică a metodei de obținere a materialului plastic din fibre pultruse

1 - un mănunchi continuu de fibre impregnate cu rășină și întăritor; 2 - element de încălzire; 3 - a muri; 4 - role de tragere rotative; 5 - produs finit, tăiat în bucăți; 6 - profilul produsului finit

în plus, amestecul care conţine fibre tăiate, răşină şi întăritor poate fi format prin orice altă metodă adecvată, cum ar fi compresia directă. Materialele termoplastice umplute cu fibre tăiate pot fi turnate prin compresie directă, turnare prin injecție sau extrudare pentru a produce produse finite cu proprietăți mecanice îmbunătățite.

2.10 FIBRE DE FILARE

Fibrele polimerice sunt obținute printr-un proces numit filare. Există trei metode de filare fundamental diferite: filare topită, filare uscată și filare umedă. În procesul de filare în topitură, polimerul este în stare topit, iar în alte cazuri, sub formă de soluții. Totuși, în toate aceste cazuri, polimerul, în stare topit sau dizolvat, curge printr-un muștiuc cu mai multe canale, care este o placă cu orificii foarte mici pentru ieșirea fibrelor.

SPINTING DIN TOPIT.În forma sa cea mai simplă, procesul de centrifugare poate fi reprezentat după cum urmează. Inițial, fulgii de polimer sunt topiți pe o grilă încălzită, transformând polimerul într-un lichid mobil vâscos. Uneori, în timpul procesului de încălzire, se formează bulgări din cauza proceselor de reticulare sau distrugere termică. Aceste bulgări pot fi îndepărtate cu ușurință din topitura fierbinte a polimerului prin trecerea printr-un sistem de filtrare bloc. În plus, pentru a preveni degradarea oxidativă, topitura trebuie protejată de oxigenul atmosferic. Acest lucru se realizează în principal prin crearea unei atmosfere inerte de azot, CO2 și vapori de apă în jurul topiturii polimerului. Pompa de dozare livrează polimerul topit cu o viteză constantă către matrița multicanal. Topitura polimerică trece printr-un sistem de mici orificii în muștiuc și iese de acolo sub formă de monofilamente continue și foarte subțiri. La contactul cu aerul rece, fibrele care ies din filiere se întăresc instantaneu. Procesele de răcire și întărire pot fi foarte accelerate prin suflarea cu aer rece. Monofilamentele solide care ies din filiere sunt înfășurate pe bobine.

O caracteristică importantă de luat în considerare în procesul de filare în topitură este că diametrul monofilamentului este foarte dependent de viteza cu care polimerul topit trece prin filă și de viteza la care monofilamentul este tras din filă și înfășurat pe bobine.

Fig.17. Reprezentarea schematică a proceselor de filare uscată (A)și topire filatura (b)

1 - buncăr; 2 - fulgi de polimer; 3 - grătar încălzit; 4 - polimer fierbinte; 5 - pompă de dozare; b - topire; 7- muștiuc cu mai multe canale, 8 - fibre proaspăt filate; 9 - bobina; 10 - soluție de polimer; 11 - filtru;

12 - pompă de dozare; 13 - muștiuc multicanal; 14 - fibra proaspat filata; 15 - pe bobină

FILARE USCATĂ. Un număr mare de polimeri tradiționali, cum ar fi PVC sau poliacrilonitril, sunt prelucrați în fibre pe scară largă în procesul de filare uscată. Esența acestui proces este prezentată în Fig.17. Polimerul este dizolvat într-un solvent adecvat pentru a forma o soluție foarte concentrată. Vâscozitatea soluției este ajustată prin creșterea temperaturii. Soluția polimerică fierbinte, vâscoasă, este forțată prin filiere, producând astfel fluxuri continue subțiri. Fibra din aceste curente se formează prin simpla evaporare a solventului. Evaporarea solventului poate fi accelerată prin suflare cu un contracurent de azot uscat. Fibrele formate din soluția de polimer sunt înfășurate în cele din urmă pe bobine. Viteza de filare a fibrei poate atinge 1000 m/min. Fibrele industriale de acetat de celuloză obținute dintr-o soluție de polimer 35% în acetonă la 40°C sunt un exemplu tipic de fibre de filare uscată.

FILARE UMADA.În filarea umedă, ca și în filarea uscată, se folosesc soluții de polimeri foarte concentrate, a căror vâscozitate mare poate fi redusă prin creșterea temperaturii de filare. Detaliile procesului de filare umedă sunt prezentate în Figura 18. În procesul de filare umedă, o soluție de polimer vâscos este procesată în șiruri subțiri atunci când este trecută prin filiere. Apoi aceste jeturi de polimer intră în baia de coagulare cu un precipitant, unde polimerul este precipitat din soluție sub formă de filamente subțiri, care, după spălare, uscare etc., sunt colectate pe bobine. Uneori, în timpul filării umede, în locul filamentelor continue se formează bulgări, ceea ce are loc ca urmare a ruperii unui filtru care curge dintr-o filă sub acțiunea forțelor de tensiune superficială.

Fig.18. Reprezentare schematică a procesului de filare umedă

1 - soluție de polimer; 2 - filtru; 3 - pompă de dozare; 4 - muștiuc multicanal; 5 - precipitant; 6 - fibre proaspăt filate; 7 - baie pentru coagulare și sedimentare; 8 - baie de spălat; 9 - uscare; 10 - pe bobină

Acest lucru poate fi evitat prin creșterea vâscozității soluției de polimer. Coagularea, care este etapa limitativă a filării umede, este un proces destul de lent, ceea ce explică viteza scăzută de filare a soluției de 50 m/min în comparație cu altele. În industrie, procesul de filare umedă este utilizat pentru a produce fibre din poliacrilonitril, celuloză, fibre de viscoză etc.

ORIENTARE CU UN SINGUR AXE. În procesul de filare a fibrelor dintr-o topitură sau soluție de polimer, macromoleculele din fibră nu sunt orientate și, prin urmare, gradul lor de cristalinitate este relativ scăzut, ceea ce afectează în mod nedorit proprietățile fizice ale fibrei. Pentru a îmbunătăți proprietățile fizice ale fibrelor, acestea sunt supuse unei operații numite tragere uniaxială folosind un anumit tip de aparat de întindere.

Caracteristica principală a dispozitivului este prezența unui sistem de două role DARși LA(Fig. 19), rotindu-se cu viteze diferite. Clip video LA se rotește de 4-5 ori mai repede decât rola DAR. Firul filat este trecut succesiv printr-o rolă DAR, ac de păr tensionat 3 și rolă LA. De la rola LA se rotește cu o viteză mai mare decât rola DAR, fibra este scoasă sub sarcina dată de știft 3. Fibra este trasă în zonă 2. După ce a trecut prin rolă LA firul de polimer alungit este înfășurat pe o bobină de metal. În ciuda faptului că diametrul firului scade în timpul tragerii, proprietățile sale de rezistență sunt îmbunătățite semnificativ datorită orientării macromoleculelor paralele cu axa fibrei.

Fig.19. Reprezentare schematică a dispozitivului pentru orientare uniaxială

1 - fir neîntins; 2 - zona de evacuare; 3 - ac de întindere; 4- fibră trasă

PRELUCRAREA ULTERIORĂ A FIBRELOR. Pentru a îmbunătăți proprietățile utile ale fibrelor, acestea sunt adesea supuse unor procesări speciale suplimentare: curățare, lubrifiere, dimensionare, vopsire etc.

Pentru curățare se folosesc săpunuri și alți detergenți sintetici. Curățarea nu este altceva decât îndepărtarea murdăriei și a altor impurități de pe suprafața fibrei. Ungerea constă în prelucrarea fibrelor pentru a proteja

acestea de la frecarea cu fibrele vecine și suprafețele metalice aspre în timpul prelucrării. Uleiurile naturale sunt folosite în principal ca agenți de lubrifiere. Ungerea reduce, de asemenea, cantitatea de electricitate statică care se acumulează pe fibre.

Dimensiunea se referă la procesul de acoperire protectoare a fibrelor. Alcoolul polivinilic sau gelatina sunt folosite ca materiale de dimensionare pentru majoritatea fibrelor. Dimensiunea menține fibrele într-un mănunchi compact și astfel asigură o țesere uniformă. Înainte de vopsirea țesăturii, lipirea trebuie îndepărtată prin clătire cu apă.

Pentru vopsire, fibrele sunt plasate într-o soluție de colorant, ale cărei molecule pătrund de obicei numai în regiunile amorfe ale fibrei.

Fibrele pe bază de celuloză sau proteine ​​adsorb rapid coloranții acizi, care se leagă ușor de grupările amino sau hidroxil ale polimerilor. Procesul de vopsire a fibrelor sintetice precum poliesteri, poliamide sau acrilice este mult mai lent. În acest caz, viteza de vopsire poate fi crescută prin creșterea temperaturii. Vopsirea fibrelor pe bază de clorură de polivinil, polietilenă etc. este practic imposibilă fără introducerea de centre de absorbție active în ele în timpul copolimerizării și oxidării chimice.

CONCLUZIE

După cum sa menționat anterior, polimerii includ numeroși compuși naturali: proteine, acizi nucleici, celuloză, amidon, cauciuc și alte substanțe organice. Un număr mare de polimeri se obțin sintetic pe baza celor mai simpli compuși ai elementelor de origine naturală prin polimerizare, policondensare și transformări chimice.

La începutul anilor 1960, polimerii erau considerați doar înlocuitori ieftini pentru materiile prime naturale rare - bumbac, mătase și lână. Dar curând s-a înțeles că polimerii, fibrele și alte materiale bazate pe acestea sunt uneori mai bune decât cele utilizate în mod tradițional. materiale naturale- sunt mai usoare, mai puternice, mai rezistente la caldura, capabile sa lucreze in medii agresive. Prin urmare, chimiștii și tehnologii și-au îndreptat toate eforturile către crearea de noi polimeri cu caracteristici de înaltă performanță și metode de prelucrare a acestora. Și au obținut rezultate în această afacere, depășind uneori rezultatele unor activități similare ale unor firme străine cunoscute.

Polimerii sunt utilizați pe scară largă în multe domenii ale activității umane, satisfacând nevoile diverselor industrii, agricultură, medicină, cultură și viața de zi cu zi. În același timp, este oportun să rețineți că în ultimii ani, funcția materialelor polimerice în orice industrie și metodele de producere a acestora s-au schimbat oarecum. Din ce în ce mai multe sarcini responsabile au început să fie încredințate polimerilor. Din polimeri au început să fie fabricate din polimeri părți relativ mici, dar complexe din punct de vedere structural și critice ale mașinilor și mecanismelor și, în același timp, polimerii au început să fie utilizați din ce în ce mai des la fabricarea de părți mari ale corpului de mașini și mecanisme care transporta sarcini semnificative.

Limita proprietăților de rezistență a materialelor polimerice a fost depășită prin trecerea la materiale compozite, în principal fibră de sticlă și carbon. Așa că acum expresia „plasticul este mai puternic decât oțelul” sună destul de rezonabil. În același timp, polimerii și-au păstrat pozițiile în producția de masă a unui număr mare de piese care nu necesită o rezistență deosebit de mare: dopuri, fitinguri, capace, mânere, cântare și carcase pentru instrumente de măsură. O altă zonă specifică polimerilor, unde avantajele acestora față de orice alte materiale se manifestă cel mai clar, este zona decorațiunii interioare și exterioare.

Apropo, aceleași avantaje stimulează utilizarea pe scară largă a materialelor polimerice în industria aviației. De exemplu, înlocuirea unui aliaj de aluminiu cu plastic grafit în fabricarea unei șipci de aripă de avion face posibilă reducerea numărului de piese de la 47 la 14, elemente de fixare de la 1464 la 8 șuruburi, reducerea greutății cu 22% și costul cu 25% . În același timp, marja de siguranță a produsului este de 178%. Paletele elicopterului, palele ventilatorului motorului cu reacție sunt recomandate să fie fabricate din rășini de policondens umplute cu fibre de aluminosilicat, ceea ce face posibilă reducerea greutății aeronavei, menținând în același timp rezistența și fiabilitatea.

Toate aceste exemple arată rolul uriaș al polimerilor în viața noastră. Este greu de imaginat ce materiale pe baza lor vor fi încă obținute. Dar este sigur să spunem că polimerii vor ocupa, dacă nu primul, atunci cel puțin unul dintre primele locuri în producție. Este destul de evident că calitatea, caracteristicile și proprietățile produselor finite depind direct de tehnologia de prelucrare a polimerului. Importanța acestui aspect ne obligă să căutăm din ce în ce mai multe modalități noi de prelucrare pentru a obține materiale cu performanțe îmbunătățite. În acest eseu au fost luate în considerare doar principalele metode. Numărul lor total nu se limitează la asta.

BIBLIOGRAFIE

1. Pasynkov V.V., Sorokin V.S., Materiale de tehnologie electronică, - M .: Liceu, 1986.

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

3. Tretyakov Yu.D., Chimie: Materiale de referință. – M.: Iluminismul, 1984.

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

5. Dontsov A. A., Dogadkin B. A., Shershnev V. A., Chimia elastomerilor, - M.: Chimie, 1981.

Produsele realizate din polimeri fac parte integrantă din viața noastră de zi cu zi astăzi, cu toate acestea, odată cu creșterea producției de astfel de produse, este firesc ca și cantitatea de deșeuri solide să crească.

Astăzi, deșeurile de polimeri reprezintă aproximativ douăsprezece la sută din toate deșeurile menajere, iar numărul acestora este în continuă creștere. Și este firesc ca astăzi reciclarea polimerilor să fie una dintre cele mai presante probleme, pentru că fără ea, omenirea se poate îneca literalmente în munți de gunoi.

Reciclarea polimerilor astăzi nu este doar o problemă, ci și o linie de afaceri foarte promițătoare, deoarece este posibil să se obțină multe substanțe utile din materii prime aparent deșeuri - deșeurile menajere. În plus, această tehnologie de reciclare a deșeurilor (MSW) este o metodă mult mai sigură de reciclare a deșeurilor polimerice decât incinerarea tradițională, care provoacă daune semnificative asupra mediului.

Tehnologia de prelucrare a polimerilor

Deci, ce este reciclarea polimerilor?

Pentru a transforma deșeurile de polimeri în materii prime adecvate pentru prelucrarea ulterioară în produse, este necesară preprocesarea acestora. Alegerea metodei de pretratare depinde în primul rând de gradul de contaminare a deșeurilor și de sursa formării acestora. Astfel, deșeurile de producție omogene sunt de obicei procesate chiar la locul formării lor, deoarece în acest caz este necesară o mică pretratare - doar măcinare și granulare.

Cu toate acestea, deșeurile sub formă de produse învechite necesită o pregătire mult mai amănunțită. Deci, pretratarea deșeurilor de polimeri include de obicei următorii pași:

1. Sortare brută și identificare a deșeurilor mixte.
2. Mărunțirea deșeurilor.
3. Separarea deșeurilor mixte.
4. Spălarea deșeurilor.
5. Uscare.
6. Granulare.

Presortarea presupune o separare grosieră a deșeurilor de polimeri conform diverse caracteristici: tip de plastic, culoare, forma si dimensiuni. Presortarea se realizează de obicei manual pe benzi transportoare sau pe mese. De asemenea, tehnologia de prelucrare a polimerului implică eliminarea diferitelor incluziuni străine din deșeuri în timpul sortării.

Deșeurile de polimeri care au devenit învechite și au ajuns la instalația de procesare a deșeurilor, în care conținutul de impurități străine nu depășește 5%, sunt trimise la unitatea de sortare, unde din acestea sunt îndepărtate incluziunile străine aleatorii. Deșeurile care au fost sortate sunt zdrobite în concasoare cu cuțite până se obține o masă liberă, a cărei dimensiune a particulelor este de 2 ... 9 mm.

Măcinarea este una dintre cele mai importante etape în pregătirea deșeurilor pentru prelucrare, deoarece gradul de măcinare determină curgerea, dimensiunea particulelor și densitatea în vrac a produsului rezultat. Iar reglarea gradului de măcinare vă permite să îmbunătățiți calitatea materialului datorită medierii caracteristicilor sale tehnologice. Acest lucru simplifică, de asemenea, prelucrarea polimerilor.

O metodă foarte promițătoare de măcinare a deșeurilor de polimeri este criogenică, datorită căreia se pot obține pulberi din deșeurile de polimeri cu un grad de dispersie de la 0,5 la 2 mm. Utilizarea acestei tehnologii are o serie de avantaje față de măcinarea mecanică tradițională, deoarece permite obținerea unei reduceri a timpului de amestecare și a unei mai bune distribuții a componentelor din amestec.

Separarea deșeurilor plastice amestecate după tip se realizează în următoarele moduri:

1. Flotația.
2. Separarea în medii grele.
3. Aerosepararea.
4. Electrosepararea.
5. Metode chimice.
6. Metode de răcire profundă.

Cea mai comună dintre acestea astăzi este metoda de flotație, în care separarea materialelor plastice se realizează prin adăugarea diverșilor agenți tensioactivi în apă, datorită cărora proprietățile hidrofile ale polimerilor sunt modificate selectiv.

În unele cazuri, o modalitate destul de eficientă de a separa polimerii este dizolvarea acestora într-un solvent comun. Prelucrarea soluției rezultate cu abur, PVC, un amestec de poliolefine și PS sunt izolate, iar puritatea produselor nu este mai mică de 96%.

Aceste două metode sunt cele mai utile din punct de vedere economic față de toate cele enumerate mai sus.

Apoi, polimerii reziduali zdrobiți sunt introduși în mașina de spălat pentru curățare. Spălarea se realizează în mai multe etape folosind amestecuri speciale de detergenți. Masa de polimer stoarsă într-o centrifugă cu un conținut de umiditate de 10 până la 15% este alimentată pentru deshidratarea finală la o instalație de uscare, unde este uscată la un conținut de umiditate de 0,2%.

După aceea, masa intră în granulator, unde materialul este compactat, facilitând astfel prelucrarea sa ulterioară și medierea caracteristicilor materiilor prime secundare. Rezultatul final al granulării este un material care poate fi prelucrat cu echipamente standard de procesare a polimerilor.

Deci, este clar că procesarea deșeurilor de polimeri este o sarcină destul de dificilă și necesită anumite echipamente. Ce fel de echipament de reciclare a polimerilor este folosit astăzi?

• Linii de spălare pentru deșeuri de polimeri.
• Concasoare de polimeri.
• Reciclare extrudere.
• Transportoare cu bandă.
• Tocatoare.
• Aglomeratorii.
• Linii de granulare, granulatoare.
• Înlocuitori de sită.
• Mixere și dozatoare.

Dacă ai toate echipamentele necesare procesării polimerilor, atunci poți să te apuci de treabă și să te asiguri din propria experiență că astăzi reciclarea deșeurilor (MSW) nu este doar o preocupare pentru ecologia planetei, ci și o investiție excelentă, deoarece profitabilitatea acestei afaceri este foarte mare.