+7 (342) 299 99 69

пн-пт с 900 до 1800

logotype
ГлавнаяО ТБОЛитератураПереработка промышленных отходовОсобенности переработки отходов некоторых термопластов

Особенности переработки отходов некоторых термопластов

Переработка отходов полиолефинов. Полиолефины — самый многотоннажный вид термопластов, которые находят широкое применение в различных отраслях промышленности, транспорта и в сельском хозяйстве. К ним относятся полиэтилен высокой и низкой плотности, полипропилен. Наиболее эффективным спо­собом утилизации отходов полиолефинов является их повторная переработка. Ресурсы вторичных полиолефинов велики: только отходы потребления полиэтилена низкой плотности в 1995 г. достигли 2,0 млн. т.

Способы переработки отходов полиолефинов зависят от марки полимера и их происхождения. Наиболее просто перерабатываются технологические отходы, т. е. отходы производства, которые не подверглись интенсивному свето-тепловому воздействию в процессе эксплуатации. Не требуют сложных методов подготовки и отходы потребления из полиэтилена высокой плотности и полипропилена, так как, с одной стороны, изделия, изготав­ливаемые из этих полимеров также не претерпевают значительных воздействий вследствие своей конструкции и назначения (толстостенные детали, тара, фурнитура и т. д.), а с другой стороны, исходные полимеры более устойчивы к воздействию атмосферных факторов, чем полиэтилен низкой плотности. Такие отходы перед повторным использованием нуждаются только в измельчении и гранулировании.

К основным особенностям полиэтиленовых отходов пот­ребления относятся низкая насыпная плотность, пониженные прочностные свойства и высокая вязкость расплава. Изменение физико-механических свойств вторичного полиэтилена, по­лученного из отходов потребления, является следствием тер­моокислительного и механохимического воздействия, оказывае­мого на полимер при переработке и особенно при эксплуатации. Наибольшее изменение свойств происходит именно вследствие протекания фотохимических процессов.

Вторичный полиэтилен низкой плотности, полученный из отработанной сельскохозяйственной пленки, сильно отличается от первичного материала. В табл. 9.3 приведены свойства исходного полиэтилена и этого же материала после повторной переработки и после трехмесячной эксплуатации пленочного материала из него в районе с субтропическим климатом.

Таблица 9.3 Изменение свойств полиэтилена низкой плотности при повторной переработке и при старении

Наименование показателя

ПЭ

исходный

вторичный

вторичный после эксплуатации

Содержание низкомолекулярной

0,1

6,2

6,2

фракции, % Содержание геля, %

0

20,0

20,0

Прочность при растяжении, МПа

15,5

10,0

11,4

Относительное удлинение, %

490,0

125,0

17,0

Стойкость к растрескиванию, ч

8,0

1,0

Светостойкость, сут.

90,0

50,0

Для вторичного полиэтилена низкой плотности, полученном) из отходов потребления, характерна низкая текучесть расплава при малых напряжениях сдвига. Однако ее можно регулирован., изменяя температуру и напряжение сдвига.

Снижение текучести расплава может служить критерием дли ориентировочной оценки свойств отходов и их пригодности дли повторного использования совместно с исходным материалом.

Для улучшения свойств вторичного полиолефина в ком­позицию на его основе добавляют минеральные и органические наполнители, поверхностно-активные вещества и другие добавки. Так, введение наполнителя в количестве до 30 % (объемн.) позволяет получать из вторичного полиэтилена напорные трубы, упаковочные пленки, многооборотную тару и другую продукцию. В качестве наполнителя могут быть использованы дисперсные частицы любой природы, в том числе из отходов других материалов, например древесная мука, резиновая крошка или измельченные отходы реактопластов.

Подготовка отходов полиолефинов к повторному исполь­зованию включает следующие операции:

  • сортировку;
  • иденти­фикацию (для смешанных отходов);
  • измельчение;
  • разделение смешанных отходов;
  • мойку;
  • сушку;
  • агломерацию;
  • грануляцию.

Первичная сортировка заключается в разделении отходов по цвету, габариту, форме и при возможности по видам пластмасс. Она проводится вручную на сортировочных столах.

Идентификация видов пластмасс необходима для отделения друг от друга отходов изделий, изготовленных из различных полимеров, поскольку их смешивание приводит не только к ухудшению внешнего вида будущих изделий, но и очень часто к снижению технологических свойств смеси и физико-механических свойств изделий.

Мойка осуществляется с целью очистки отходов от за­грязнений с помощью специальных моющих агрегатов, состоящих из ленточного транспортера, бункера, транс­портирующего шнека и моющей камеры. Для мойки используют моду и синтетические моющие средства.

Вымытые отходы подвергают сушке с целью удаления остат­ков воды. Для этого применяют сушилки различных конструкций: молочные, ленточные, с “кипящим” слоем, вихревые и т. д.

Заключительной стадией подготовки отходов полиэтилена к повторной переработке в изделия является агломерация из­мельченных отходов и их грануляция.

Особенно важна стадия агломерации для отходов с низкой насыпной плотностью (например, пленочных материалов из полиэтилена низкой плотности). В процессе агломерации про­исходит усреднение отходов и их уплотнение, что облегчает их дальнейшую переработку.

Многократная переработка другого полимера из класса полиолефинов — полипропилена приводит обычно к увеличению ПТР, хотя при этом прочностные характеристики материала не претерпевают значительных изменений. Поэтому отходы, образующиеся при изготовлении деталей из полипропилена, а также сами детали по окончании срока эксплуатации могут быть повторно использованы в смеси с исходным материалом для получения новых деталей. В табл. 9.4 приведено изменение свойств полипропилена в процессе многократной переработки.

Таблица 9.4 Влияние многократной переработки методом литья под давлением на свойства полипропилена

Наименование показателя

Кратность переработки

1

2

3

4

5

Прочность при статическом изгибе, МПа

42,3

37,2

30,8

32,9

34,2

Удельная ударная вязкость, кДж/м2

1300

1 250

1100

1050

990

Прочность при растяжении, МПа

35,6

34,1

35,2

34,6

33,5

Относительное удлинение, %

52

55

59

61

98

Рассмотренные технологические операции по подготовке к повторному использованию отходов полимерных материалов могут быть реализованы на непрерывной линии, которая включает в себя все необходимые агрегаты для их выполнения.

Так, линия немецкой фирмы “Райфенхаузер” для гранули­рования загрязненной полиэтиленовой пленки включает: ножевой измельчитель; ванну для мойки; вихревой водоотделитель; фильтр; червячный пресс; ванну с охлаждающей водой; гранулятор; транс­портирующие устройства; вспомогательное оборудование.

Процесс получения гранул на этой линии состоит из следующих стадий: измельчения, смешения, усреднения, отмывки, сушки, уплотнения, пластикации, фильтрации расплава, фор­мования жгутов, охлаждения жгутов, гранулирования, контроля качества гранулята и его затаривания.

Производительность такой линии составляет 300 кг/ч, установленная мощность 326 кВт, расход охлаждающей воды 2,5 м3/т, расход воды для отмывки пленки 5,5 м3/т, размеры гранул 4x4 мм.

Отечественная линия ЛПВ-2000 (рис. 9.10), выпускаемая в г. Пензе на заводе “Кузполимермаш”, предназначена для комп­лексной подготовки к переработке кусковых и пленочных отходов полиэтилена. Производительность линии составляет 2000 т/год. Измельчение отходов производится в роторных измельчителях (ИПР-300 — для кусковых отходов, ИРНП-300-600 — для пленоч­ных отходов). Измельченные отходы в виде пульпы поступают в шнековый промыватель, откуда отмытые отходы поступают Ь отжимное устройство и далее в вихревую сушилку, а затем в шнековый экструдер на грануляцию. Размер гранул, получаемых на этой линии, 2—5 мм.

Схема производства вторичной полиэтиленовой пленки
Рис. 9.10. Схема производства вторичной полиэтиленовой пленки

1 — узел сортировки отходов; 2 — дробилка; 3 — моечная машина; 4 — центрифуга; 5 — сушилка; 6 — питатель; 7 — экструзионные прессы; 8 — гранулятор; 9 — смеситель; 10 — пленочный агрегат

Переработка отходов поливинилхлорида. Поливинилхлорид и его сополимеры широко применяют в производстве покрытий для полов, стен, мебели, различных обивочных искусственных кож, пленок, литьевых изделий и т. д. Значительные количества отходов этого полимера образуются как при изготовлении этих материалов, так и при их использовании в промышленности, в частности при раскрое рулонных материалов.

Можно выделить три основных направления в использовании отходов ПВХ:

  • переработка отходов в линолеум, искусственные кожи и пленочные материалы;
  • химическое восстановление ПВХ-композиций с регене­рированием, как правило, пластификаторов и ПВХ-порошка;
  • использование отходов в различных полимерных ком­позициях.

Поскольку ПВХ широко применяют при изготовлении рулонных материалов на текстильной основе, ниже мы рассмот­рим особенности переработки отходов именно таких текстильно­полимерных материалов, которые образуются в значительных количествах и при изготовлении, и при их применении.

Только на автомобильных заводах России при вырубке дета­лей обивки и облицовки салонов автомобилей ежегодно образу­ется до 1500 т отходов искусственных кож и пленочных материалов на основе ПВХ. Такие отходы могут быть использованы для получения вторичных материальных ресурсов и для последующего изготовления из них линолеума, упаковочных пленочных материалов и другой продукции.

При сборе отходов нельзя допускать перемешивания обрез­ков искусственной кожи различных цветов.

В общем виде схема регенерации отходов искусственной ко­жи и пленочных материалов представлена на рис. 9.11. По такой схеме можно изготавливать различные покрытия для полов (линолеум, линолеумную плитку), искусственные кожи техни­ческого назначения и другие материалы.

Схема регенерации отходов искусственной кожи и пленочных материалов
Рис. 9.11. Схема регенерации отходов искусственной кожи и пленоч­ных материалов

Отходы искусственных кож сначала поступают на измельче­ние в дробилку.

Из дробилки получившаяся крошка через пропускное от­верстие выталкивается в накопительную емкость.

При переработке отходов сильно загрязненных ПВХ-пленок основным процессом подготовки является их очистка и промыв­ка, которые осуществляются в промывочном устройстве, включающем горизонтально расположенную мешалку с вертикальны­ми лопастями. Мешалка расположена таким образом, что весь внутренний объем промывочного устройства делится на две зоны: зону турбулентного потока, который образуется ниже лопастей мешалки, и зону ламинарного потока над ними.

Через дозирующее устройство крошка непрерывно поступает в промывочное устройство сначала в турбулентную зону, а затем в зону ламинарного потока. Отходы всплывают на поверхность промывного раствора, плотность которого больше плотности крошки, и отбираются с помощью специального подъемного устройства.

Улавливающие воронки, расположенные в днище промы­вочного устройства ниже зоны турбулентности, создаваемой мешалкой, собирают включения, отделенные от крошки, и выводят их через трубопровод. Крошку, поднятую вертикальным транспортером, разгружают на желоб, по которому она стекает во входное отверстие, питающее воздуходувку, и из нее выдувается на вихревое сито. Подсушенная крошка падает вниз и захватывается поперечным потоком подогретого воздуха, создаваемым подъемной воздуходувкой. Высушенная крошка по трубопроводу через цик­лоны направляется на гомогенизацию на рифайнер-вальцы.

Время обработки на вальцах составляет 1—5 мин, что вполне достаточно для разрушения текстильной основы и гомогенизации смеси. Полученная гомогенная смесь поступает на экструдер- гранулятор, а оттуда в виде гранул подается в накопительный бункер.

Наиболее целесообразно было бы при использовании отходов искусственных кож предварительно производить отделение пленочного полимерного покрытия от текстильной основы. Такие способы существуют, но, как правило, в связи с большой тру­доемкостью, применяются редко. Один из способов состоит в пропитке отходов искусственных кож водой, что позволяет снизить прочность связи пленочного покрытия с текстильной основой, после чего их измельчают. При измельчении обработанных водой отходов происходит отделение пленки от основы. Затем смесь разделяют, частицы пленочного покрытия обрабатывают 20 %-ным раствором серной кислоты для удаления остатков волокон основы, обрабатывают щелочным раствором для нейтрализации кислоты и сушат. В результате получают практически исходную поли­винилхлоридную композицию, которая пригодна для изготов­ления лицевого слоя искусственной кожи.

Обычно рулонные материалы с использованием отходов искусственной кожи изготавливают многослойными: лицевой слой делают из композиции, содержащей первичное сырье, а нижний слой — из 30 % первичного сырья и 70 % отходов. Содержание отходов в нижнем слое зависит от количества текстильных волокон в них. Если отходы изготовлены из материалов, не содержащих текстильную основу (пленок, листовых материалов, безосновного линолеума), то в этом случае их содержание в нижнем слое может достигать 95—100 %. При переработке отходов ПВХ необходимо помнить о его недостаточной термостабильности. Поэтому в состав полимерной композиции дополнительно вводят стабилизаторы, а также пластификаторы, которые позволят избежать механодеструкционных процессов.

Установлено, что при использовании соответствующих стабилизаторов возможна 6-кратная повторная переработка отходов ПВХ практически без изменения его физико-меха­нических свойств.

Искусственная кожа, изготовленная с применением в нижнем слое полимерного покрытия отходов, по свойствам практически не отличается от исходного материала (табл. 9.5).

Таблица 9.5 Свойства искусственной кожи на тканевой основе с монолитным покрытием

Наименование

показателя

Единица

измерения

Свойства материала

с использованием отходов

без

отходов

Масса 1 м2

кг

0,70

0,71

Разрывная нагрузка полоски 50x100 мм

Н

820

830

Относительное удлинение при разрыве

%

28

30

Сопротивление раздиру

Н

32

31

Жесткость

Н

0,28

0,26

Хорошими свойствами обладает трехслойный линолеум, из­готовленный с применением гранулята, полученного из отходов искусственной кожи. Содержание регенерированной ПВХ-смеси в таком линолеуме составляет 76—85 %, волокна — 24—15 %. Нижний слой линолеума изготавливается полностью из вторичного материала, средний слой содержит 75 % отходов, а тонкий лицевой слой изготавливают из первичного сырья.

Технологический процесс изготовления линолеума из отходов искусственной кожи осуществляется по схеме, изображенной на рис. 9.12.

Процесс осуществляется с использованием технологического оборудования, используемого в производстве линолеума и искусственной кожи.

При химическом восстановлении отходов ПВХ-материалов с последующим разделением на полимер и пластификаторы можно утилизировать любой тип отходов, в том числе различные пленки, листовые материалы, обивочные, галантерейные, обувные и другие искусственные кожи.

Схема процесса производства трехслойного линолеума с применением отходов искусственной кожи
Рис. 9.12. Схема процесса производства трехслойного линолеума с применением отходов искусственной кожи

Способ состоит из следующих стадий:

  1. измельчения отходов, обработки их в полярном раст­ворителе в течение времени, достаточного для полного раст­ворения полимера;
  2. фильтрации полученной смеси и отделения фильтрата, со­держащего полимер, от твердого осадка, содержащего нераствори­мые компоненты отходов;
  3. осаждения полимера из раствора добавлением воды, насыщенного углеводорода, имеющего более низкую температуру кипения, чем использованный растворитель, или смеси указанного углеводорода и алифатического спирта с С1 — С4;
  4. восстановления осажденного полимера или сополимера.

Схема химической переработки отходов искусственных кож с ПВХ покрытием представлена на рис. 9.13.

Схема химической переработки отходов искусственных кож с ПВХ покрытием
Рис. 9.13. Схема химической переработки отходов искусственных кож с ПВХ покрытием

Разрезанные отходы измельчают на мелкие кусочки размером около 3 мм. Затем 40 массовых частей отходов обрабатывают в 100 массовых частях растворителя или смеси растворителей при температуре 50 °С. Применяемые растворители должны в неограниченном объеме смешиваться с водой. Для этого могут быть использованы: формамид, диметилформамид, ацетамид, гексаметилтриамид фосфора, диметилсульфоксид.

Готовый раствор фильтруется на центрифуге, осадок, ос­тавшийся на фильтре, высушивается и сепарируется.

Фильтрат, содержащий все растворенные ингредиенты, при быстром перемешивании обрабатывается водой. Осажденные ингредиенты, в том числе ПВХ, проходят обжимные валки, обработка на которых повторяется несколько раз, после чего получают продукт, содержащий 95 % твердых веществ и 5 % воды и растворителя. Его сушат под вакуумом при температуре 50 °С и получают ПВХ композицию, включающую первоначальные ингредиенты и сохранившую свойства исходного материала. Все промывные воды восстанавливают в единой емкости, а по­лярный растворитель дистилляцией отделяют от воды. Описанный способ дает возможность получать ПВХ композицию, близкую по свойствам к исходной.

При модификации способа вместо воды для осаждения ПВХ используют органические жидкости — ненасыщенные углево­дороды (например, гексан, октан, нонан, керосин) или циклические углеводороды как сами по себе, так и смешанные с алифатическими спиртами (метиловым, этиловым). При этой обработке отделяются пластификаторы и антиоксиданты. По­лученный осадок содержит в основном ПВХ, термостабилизатор, смазки и пигменты. Пластификатор, термостабилизатор и антиоксидант остаются в растворе. Органическая жидкость отгоняется на последней стадии-путем дистилляции, после которой остается смесь пластификатора и растворителя. Смесь разделяют перегон­кой. Для экстрагирования пластификаторов применяют: метанол, этанол, циклогексанол, циклопентан, гексан, гептан, октан, авиаци­онный бензин, низкокипящий керосин.

Вторичная переработка промышленных отходов ПВХ мате­риалов методами химической регенерации приобретает особое значение в современных условиях, так как позволяет получить значительную экономию энергии (до 80 %) и ценного химического сырья.

Возможно использование отходов ПВХ в смеси с другими термопластами для получения формованных изделий с хорошими физико-механическими показателями и низкой себестоимостью.

При совместной переработке отходов ПВХ и ПЭНП для улучшения технологической совместимости можно использовать сополимер этилена с винилацетатом, который улучшает реологические характеристики смеси, снижает энергозатраты при переработке и способствует получению эластичного изделия с высокой ударной прочностью.

В автомобилестроении целесообразно использовать виб­ропоглощающие листовые материалы для кузова, а также раз­личные отделочные материалы (коврики пола, обивку багажника и др.), изготовленные из отходов ПВХ в сочетании с отходами других термопластичных материалов, например, полиэтилена, а также с наполнителями (порошками металлов, опилками, мелом и др.).

Переработка отходов полиуретана. В переработке полиурета­новых (ПУ) отходов можно выделить следующие основные направления:

  • переработку, связанную с предварительным растворением и выделением полиола или диизоцианата;
  • гидролиз полиуретановых отходов;
  • использование полиуретановых отходов в качестве напол­нителей.

По первому направлению измельченные отходы эластичного пенополиуретана (ППУ) на основе простых полиэфиров при температуре 180—200 °С при непрерывном перемешивании обрабатывают низкомолекулярным растворителем до получения гомогенного раствора. Полученный раствор смешивают с исходным полиэфиром, или изоцианатом, или форполимером. Из полученной смеси растворитель может быть удален при повышенной температуре под вакуумом.

Растворы, приготовленные из отходов ПУ, являются дополни­тельным сырьем для композиций, использование которых позволяет получить изделия с меньшей стоимостью и обеспечить экономию дорогостоящего сырья. Содержание отходов в конечном продукте может достигать 20 %.

В табл. 9.6 приведены физико-механические показатели изделий, изготовленных с использованием заливочных отходов ПУ.

Таблица 9.6 Физико-механические показатели изделий, изготовленных с использованием отходов ПУ

Наименование

показателей

Значение показателя при содержании отходов ПУ (массовые части) на 100 массовых частей форполимера

10

15

20

Вязкость раствора при 20 °С, Па·с

9600

9600

9600

Прочность на разрыв, МПа

40,9

37,2

30,3

Относительное удлинение, %

407

445

419

Модуль (300 %), МПа

22,4

17,1

15,0

Сопротивление раздиру, Н/мм

96

82

78

Твердость по Шору, усл. ед.

94

93,5

92

Гидролизная технология заключается в обработке отходов ПУ водяным паром при давлении 0,05—0,15 МПа и температуре не ниже 185 °С в присутствии аммиака, способствующего увеличению скорости процесса. В результате гидролиза получают циамины и жидкие полимерные продукты.

Измельченные ПУ отходы в виде порошка можно добавлять в термопластичный ПУ, в резиновые смеси на основе нитрильных, хлоропреновых и других полярных эластомеров в качестве усиливающих наполнителей до 50 % (по массе).

Например, для изготовления различных упругих деталей используют композицию, состоящую из 6—25 % уретанового форполимера, 4—5 % полистирола и 60—90 % измельченных отходов ПУ.

Возможно также изготовление формованных деталей из отходов пористых или непористых полиуретановых эластомеров. Для этого их измельчают, пластицируют в экструдере с одновременным отводом газообразных продуктов, причем термо­обработку ведут с регулированием температуры по зонам: 130-170 °С в первой зоне и 160—190 °С во второй. Переработанные таким образом ПУ отходы и полученные компаунды представляют собой эластичные термопластичные материалы, которые обладают хорошими физико-механическими свойствами и применяются при изготовлении формованных деталей методом литья под давлением.

В табл. 9.7 представлены физико-механические показатели таких деталей.

Таблица 9.7 Физико-механические показатели формованных деталей

Наименование показателей

Значение показателей

Прочность при растяжении, МПа

50

Относительное удлинение, %

300

Плотность, г/см3

1,15

Твердость по Шору, усл. ед.

60

Переработка отходов полиамида. Известные способы пере­работки полиамидных отходов могут быть разделены на две основ­ные группы: физические к химические.

Физические способы используют для переработки отходов во­локна и изделий из него.

Из химических способов переработки полиамидных отходов наиболее часто используют следующие:

  • деполимеризацию отходов с целью получения мономеров для последующего производства полимеров;
  • расплавление отходов с целью получения гранул полимеров;
  • переосаждение из растворов;
  • введение измельченных волокон в качестве наполнителя в пластмассы;
  • модификацию композиций с целью получения полимерных материалов с новыми свойствами.

Для переработки технологических отходов полиамида в промышленности химических волокон широко применяется способ деполимеризации. К преимуществам метода относится возможность использования регенерированного капролактама. Получаемый капролактам обладает высокими свойствами и может быть ис­пользован для производства волокон технического назначения.

Основным критерием, определяющим возможность прак­тического использования методов деполимеризации, является чистота отходов. Характер и степень загрязненности отходов не только определяют метод переработки отходов, но существенно влияют на свойства получаемого изделия из вторичного мате­риала, а следовательно, и области применения вторичного сырья.

При сильной загрязненности отходы приходится подвергай, сложной очистке, что повышает стоимость регенерированного волокна.

Для очистки загрязненных отходов применяют следующие способы: сухое удаление пыли, стирку (полимерных текстильных материалов), мойку в воде или органических растворителях, растворение с последующей фильтрацией раствора и высадкой растворенного полимера. При стирке и мойке используют слабые (0,5—1 %) растворы моющих веществ.

После очистки, стирки и промывки отходов вода отжи­мается на центрифуге и отходы сушатся при 70—80 °С. Более высокая температура может привести к оплавлению и агло­мерации отходов.

Значительным по объему источником отходов полиамида являются текстильные материалы, состоящие из смесей волоком (трикотажные, чулочно-носочные изделия и др.). Такие сме­шанные отходы можно использовать для изготовления теп­лоизоляционных рулонных нетканых материалов. Последние широко применяют в качестве основы при производстве утепленного линолеума, а также шумопоглощающих материалов для авто­мобильной промышленности.

Возможно также растворение полиамида в разбавленной соляной кислоте и высадка его из раствора. Основными про­дуктами, получаемыми из растворенных и осажденных отходов полиамида, являются клеи различного назначения, пленкооб­разующие композиции и порошкообразные материалы.

Порошкообразные материалы на основе регенерированного полиамида используются для нанесения покрытий различного назначения, формования пленок, листов, а также формованных изделий путем центробежного нанесения и спекания. Полиа­мидные порошки применяются для изготовления специальных текстильных материалов (подворотничковой ткани, нетканых материалов) в качестве присадок к лакокрасочным материалам и для других целей.

Вторичный полиамид для литья под давлением получают путем переплава отходов и гранулирования расплава на экструзионных установках.

Полиамид может повторно перерабатываться до четырех и более раз. Четырехкратная переработка полиамидных отходов практически не изменяет его важнейших свойств, в том числе такого показателя, как диэлектрическая проницаемость.

Некоторое снижение физико-механических свойств полиамида после более чем четырехкратной переработки методом расплавления и литья под давлением устраняется добавлением в композицию наполнителей, в частности мелкодисперсного стекловолокна. Это становится возможным, так как в процессе многократной переработки происходит не только изменение физико-механических свойств, но вследствие деструктивных процессов уменьшается вязкость полимера. Стеклонаполненный вторичный полиамид не только не уступает первичному полиамиду, но по некоторым показателям (прочностные, фрик­ционные свойства) превосходит его.

Области применения стеклонаполненного вторичного полиамида определяются его высокой механической прочностью, сравнимой с прочностью легких металлов, что позволяет использовать его для изготовления различных деталей машин, в том числе вентиляторных колес, шестерен, шкивов и других деталей, а также деталей электрооборудования.

Регулирование свойств вторичного полиамида возможно также смешением его на стадии расплава с другими термопластами, например с полиэтиленом. Такая композиция обладает повы­шенной износостойкостью, сопротивлением старению, хими­ческой стойкостью и меньшим водопоглощением по сравнению с исходным полиамидом.

Переработка полистирольных пластиков. Полистирольные пластики широко применяются в различных отраслях промышленности и в быту. Так, в автомобильной промышленности используются изделия из ударопрочного полистирола, из акрилонитрилбутадиенстирола (АБС). Это детали облицовки интерьера, различные крупногабаритные детали, получаемые термофор­мованием из листовых материалов. Из полистирольных пластиков методом литья под давлением изготавливают различные фор­мованные изделия бытового назначения, детали радиоприемников, телевизоров и т. п. Вспененный полистирол используется как упаковочный и теплошумоизоляционный материал.

Объем отходов материалов на основе этого полимера достигает 50 тыс. т в год.

Различают следующие отходы полистирола:

  • техно­логические промышленные;
  • сильно загрязненные;
  • амортизованные изделия;
  • отходы пенополистирола;
  • смешанные.

Сильно загрязненные отходы к использованию в качестве вторичных материальных ресурсов непригодны вследствие неоднородности и низкого качества. Их можно использовать дли получения жидких продуктов методом деструкции, а также и качестве топлива.

Технологические отходы по физико-механическим и технологическим свойствам не отличаются от первичного сырья. Эта отходы являются возвратными и используются на месте образования. Наиболее распространенным методом переработки технологических отходов полистирола является литье пол давлением. В табл. 9.8 приведены данные об изменении свойств полистирола в процессе многократной переработки.

Таблица 9.8 Влияние многократной переработки на свойства ударопрочного поли­стирола

Наименование

показателя

Кратность переработки

1

2

3

4

5

Удельная ударная вязкость, кДж/м2

3350

3510

3580

3300

3400

Прочность при растяжении, МПа

35,4

34,2

34,5

33,7

33,7

Относительное удлинение, %

21,1

20,3

12,2

9,6

11,1

Молекулярная масса х 10-3

193,6

171,8

160,3

149,6

137,7

Текучесть расплава, г/10 мин.

4,44

5,35

5,75

5,86

5,%

Несмотря на значительные деструктивные процессы, протекающие при многократной переработке полистирола, о чем свидетельствует уменьшение молекулярной массы, его основные физико-механические свойства изменяются незначительно.

Многократная (до 5 раз) экструзия полистирола (см. табл. 9.8) приводит к незначительному увеличению показателя текучести расплава (ПТР) и небольшому уменьшению прочностных свойств. В то же время относительное удлинение уменьшается почти в 2 раза.

Бракованные и амортизованные изделия из полистирола перерабатывают после измельчения, как правило, в смеси с первичным продуктом. Измельчение проводится на роторных измельчителях, а полученная крошка вследствие однородности по гранулометрическому составу не требует дополнительной грануляции через расплав. Размер крошки зависит от зазора между ножами измельчителя. Для последующей переработки литьем под давлением целесообразно использовать крошку размером около 5 мм, для чего следует использовать калибровочную решетку с диаметром отверстий 8 мм и устанавливать зазор между ножами 11е более 0,1 мм. Получаемую крошку можно добавлять в первичное сырье в любых количествах без ухудшения качества выпускаемой продукции.

Амортизованные изделия из ударопрочного полистирола после измельчения также можно повторно использовать, добавляя полученную крошку в первичное сырье или смешивая с гранулами полиэтилена. Соотношение компонентов (ПС:ПЭ) следует регулировать с учетом конструкции и назначения будущего изделия из этой смеси.

Для повторной переработки блочного полистирола его не­обходимо совмещать с ударопрочным полистиролом в соот­ношении 70:30 или модифицировать другими способами, так как »тот полимер чрезвычайно хрупок, а также склонен к деструкции под воздействием механических нагрузок.

При переработке отходов полистирольной пленки их под­вергают агломерации в роторных агломераторах. Отличительной особенностью полистирола является его хрупкость при комнатной температуре и высокая липкость даже при сравнительно небольшом нагревании. Уже при 80 °С, т. е. не достигая плавления, частицы полистирола слипаются между собой и налипают на детали оборудования. Образующиеся крупные агломераты мешают процессу, поэтому при переработке полистирольной пленки необходимо особо тщательно следить за температурой.

Переработка отходов пенополистирола требует особого подхода. Этот материал применяется для упаковки радиоприборов, аудиотехники, посуды, холодильников и т. д. Отходы пенополистирола сначала нагревают в течение 7 мин до 110 °С, т.е. выше температуры стеклования, которая составляет 105 °С. Объем вспе­ненного полимера уменьшается на 40 %. Полученную смесь вакуумируют при давлении 1,3 кПа, после этого ее объем уменьшается еще на 30 %. В итоге объем материала уменьшается до 6,5 % от исходного. После этого отходы измельчают на роторных дробилках и используют для производства слегка вспененных изделий, так как полностью ликвидировать его ячеистую структуру даже после описанных операций не удается.

К полистирольным пластикам относится и такой важный конструкционный материал, как АБС-пластик (акрилонит рилбутадиенстирол). Он широко используется в автомобилестроении, радиотехнической промышленности и других отраслях. Детали из него изготавливают как литьем под давлением из гранул, так и термоформованием из листа. В последнем случае количество образующихся при штамповке отходов достигает и отдельных случаях 40 %.

Наиболее простым и эффективным способом утилизации отходов АБС-пленки также является их дробление и использование полученной крошки в качестве добавок к исходному материалу. При содержании в композиции до 20 % (по массе) вторичного пластика эксплуатационные и технологические характеристики материала практически не отличаются от первичного полимера Некондиционные пленочные материалы можно также использовать для получения методом прессования многослойных вырубных плит с регулируемой послойно твердостью.

Оптимальная температура нагрева экструдера по зонам при переработке отходов АБС-пластика при его гранулировании должна составлять 140, 190 и 190 °С. При температуре выше 200 °С происходит интенсивная термодеструкция АБС-пластика, что приводит к значительному уменьшению его прочностных свойств и ухудшению других характеристик.

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 4.88 (4 Голосов)
  • Комментарии к статье
  • Вконтакте
  • Facebook

Содержимое второго блока