В статье авторы рассматривают методы переработки полимерных отходов.
Ключевые слова: полимеры, отходы, переработка.
Полимеры могут быть природного происхождения, такие как целлюлоза в качестве основных субъединиц, которые составляют клеточные стенки растений и помогают клеткам адаптировать свои функции [1, 2]. Первый синтетический полимер был обнаружен в 1869 году Джоном Уэсли Хаяттом [3]. Благодаря своим замечательным физическим и химическим характеристикам полимеры стали основным товаром во всем мире и имеют несколько применений в коммерческих и промышленных продуктах. Однако их использование сопряжено со многими вредными воздействиями на окружающую среду, связанными с их производством и плохими методами обработки отходов. Около 9 % произведенных отходов были переработаны, что было очень незначительным количеством по сравнению с общим объемом производства. Около 80 % образующихся отходов накапливаются на свалках или в естественной среде [4].
Различные вещества добавляются в полимер для повышения его гибкости для дальнейшего получения полезного ПВХ. ПВХ обычно используется в контейнерах для чистящих растворов, водопроводных и канализационных трубах, одежде, бутылках с водой, медицинских контейнерах, вывесках, мебели, трубопроводах, напольных покрытиях, электрических проводниках, и другие полезные кабели, облицовка, виниловые пластинки [5].
Существует несколько методов переработки полимера в высококачественные пластмассы; эти методы классифицируются на три основные категории, например, (I) методы первичной обработки, которые представляют собой трансферное формование, прессование, экструзию и литье под давлением, экструзионно-раздувное прессование и трансферное формование; (II) вторичные методы обработки, такие как каландрирование и изготовление, ротационное покрытие, термоформование, покрытие и литье; (III) методы третичной обработки, т. е. сварка, сверление, гибка и резка.
Термореактивные или термопластичные материалы производятся при контролируемой температуре внутри шнекового насоса (бочка и комбинация шнека) после сжатия через сопло в направляющие, полости пресс-форм, затворов и литника под контролируемым давлением [6]. Продукты, обработанные методом впрыска, включают автомобильные детали, ведра, зажимы для драгоценных камней, крышки для бутылок, катушки, ящики, крышки для бутылок. Выдувное формование является еще одним методом первичной обработки, который включает использование ленточных нагревателей и электричество для нагрева до максимума для плавления пластика, чтобы обеспечить деформацию сырья, используемого в этом процессе, известного как пластиковые гранулы. Продукты, произведенные путем обработки выдувного формования, включают воздуховоды, подлокотники, газовые баллоны, панели, резервуары, переносные туалеты и некоторые бутылки для питья. Экструзионная обработка, смолы или сырые термопластичные материалы помещаются в верхнюю часть установленного бункера и попадают в ствол экструдера под действием силы гравитационного притяжения. Для завершения переработки экструзионных пластмасс используются такие добавки, как ингибиторы ультрафиолетового излучения, красители, либо в гранулах, либо в жидкой форме, добавляются, а также могут быть введены в смолу до прибытия в бункер. Материалы, обрабатываемые экструзией, включают трубы, многослойные пленки, обвязку и листы. Компрессионное формование является еще одним методом обработки пластмасс, в котором участвует температура. Во время обработки пластмассового материала предварительно нагретый полимер помещается в горячую полость формы. Пресс-форму полностью закрывают или закрывают пробкой, а затем сжимают, чтобы материал занимал всю поверхность полости. Эта обработка компрессионного формования позволяет удобно изготавливать материал с различными сложностями, толщинами и длинами. Продукты, изготовленные в рамках этого процесса, демонстрируют высокую прочность, твердость и долговечность, что делает эти продукты привлекательными для клиентов из разных отраслей промышленности и частных лиц [7]. Благодаря компрессионной и формовочной обработке производимые продукты включают розетки, цистерны, вилки, ручки двигателя и переключатели корпуса двигателя. Трансферное формование также является методом первичной обработки пластмасс, который имеет несколько способов, используемых различными инженерами для изготовления различных резиновых деталей. На протяжении всей обработки количество формования должно быть измерено, помещено и вставлено в горшок; затем вставленный материал подвергается воздействию тепла и давления, которые заставляют материал перемещаться в полость формы.
Ротационное формование относится к методу литья пластмасс, который идеально подходит для производства полых изделий. Во время этого метода давление не требуется, как используется в других методах. Применяются методы литья, и это преимущество делает его менее дорогостоящим, быстрым для окончательной обработки, и, следовательно, он имеет короткий производственный процесс, который экономически выгоден. Термоформование относится к обработке пластиковых форм, которая может быть применена для производства различных очень полезных пластиковых инструментов. Тепло наносится на небольшие пластиковые листы путем обработки, чтобы обеспечить легкий процесс манипулирования. После нагрева листов при податливой температуре для получения желаемых продуктов конечный продукт охлаждается для дальнейшего использования. Каландрирование также является одним из методов вторичной обработки, используемых для производства различных высококачественных пластиковых пленок и листов, больших объемов пластмасс. Он также в основном применяется в производстве ПВА и другие модифицированные пластмассы. Давление и тепло прикладываются к расплавленному полимеру в экструдере и модифицируются в листы с помощью каландрирующих валков [8].
Литье — еще один интересный и полезный метод обработки пластмасс, при котором материал в жидком состоянии заливается в форму, имеющую в целом форму, аналогичную форме желаемых готовых изделий, а затем после затвердевания заливаемая жидкость находится в форме пластика, аналогичного объекту, необходимому для производства. Затвердевшая часть также известна как сломанная или удаленная отливка из формы для завершения обработки.
Утилизация и вторичное применение полимерных материалов является проблемой, не решенной по сей день. В промышленности только 30 % полимерных отходов перерабатывается в качестве потенциальных источников химических веществ и энергии. Ежегодно в России потребляется около 700 тысяч тонн этого полимера. Большая часть которого производится внутри страны и еще около 100 тысяч импортируется. Крайне важно обеспечить безопасность окружающей среды, ведь это всем поможет провести безопасную и здоровую жизнь. Переработка пластиковых отходов также поможет улучшить и экономику за счет снижения себестоимости производства.
Литература:
1. S. A. Qamar, M. Ashiq, M. Jahangeer, A. Riasat, M. Bilal Chitosan-based hybrid materials as adsorbents for textile dyes–A review Case Studies in Chemical and Environmental Engineering, 2 (2020).
2. M. Asgher, M. Afzal, S. A. Qamar, N. Khalid Optimization of biosurfactant production from chemically mutated strain of Bacillus subtilis using waste automobile oil as low-cost substrate Environmental Sustainability, 3 (4) (2020), pp. 405–413.
3. A. K. Van der Vegt From Polymers to Plastics VSSD, Delft (2006), pp. 255–263.
4. G. Gourmelon Global plastic production rises, recycling lags Vital Signs, 22 (2015), pp. 91–95.
5. Close F. Wang, S. Pan, P. Zhang, H. Fan, Y. Chen, J. Yan Synthesis and application of phosphorus-containing flame retardant plasticizer for polyvinyl chloride Fibers Polym., 19 (5) (2018), pp. 1057 -1063.
6. D. V. Rosato, M. G. Rosato Injection Molding Handbook Springer Science & Business Media (2012).
7. G. A. Mendible, J. A. Rulander, S. P. Johnston Comparative study of rapid and conventional tooling for plastics injection molding Rapid Prototyp. J., 23 (2017), pp. 344–352.
8. E. Mitsoulis Numerical simulation of calendering viscoplastic fluids J. Non-Newtonian Fluid Mech., 154 (2–3) (2008), pp. 77–88.
