ВЪЗМОЖНО Е РЕЦИКЛИРАНЕ НА ПОЛИСТИРОЛНА ПЯНА
Някои източници на информация подчертават опитите за повторна употреба на експандиран полистирол под формата на гранули, които се получават след раздробяване на опаковката, но тази употреба е много ограничена.
В същото време експандираният полистирол може да се използва рентабилно за производството на свързващи вещества и лепила за широк спектър от цели, включително подготовката на смеси от пясък за формоване и сърцевина, покрития на леярски форми за производство на отливки от черни и цветни сплави. Важно е, че тези свързващи вещества могат да се втвърдяват при стайна температура, както и при сушене при температура не по-висока от 180-200 ° C. Това е показано от описаните по-долу разработки от Физико-технологичния институт за метали и сплави на Националната академия на науките на Украйна (Киев), в резултат на което са създадени тези свързващи вещества - разтвори на полистирол (първоначално експандиран полистирол) в органичен разтворител. Изследването се състоеше в разумен избор на разтворител, оптимизиране на съставите, експлоатационни свойства на свързващи вещества и пясъчни смеси.
Известно е, че пенополистиролът е лесно разтворим в много разтворители, по-специално в бензен, толуен, ксилол, разтворител, но те имат много ниска граница на допустимите концентрации (максимална граница на концентрация, mg / m3) в атмосферата на работните помещения (цехове, обекти), което рязко влошава условията на труд при използването им. По този начин MPC за бензен е само 5 mg / m3, за толуен, ксилен, разтворител - 50 mg / m3 всеки. Високата летливост на тези разтворители също усложнява използването им в производството.
Има и друга група разтворители с по-висока ПДК, която достига 100-200 mg/m3. Това са ацетон, етилацетат, бутилацетат, метилетилкетон, тетралин и др. Те обаче, с изключение на скъпия и дефицитен тетралин, имат много висока летливост. И така, летливостта на ацетона по отношение на серен етер е само 2,1,летливостта на етилацетата е 2,9. Използването на тези разтворители за приготвяне на разтвори от експандиран полистирол с цел използването им в открита атмосфера на работни помещения, от гледна точка на влошаване на условията на труд, е много проблематично и не се използва на практика. Очевидно е, че за да се получат разтвори от отпадъци от експандиран полистирол, включително формоване на свързващ пясък и сърцевини за леярско производство, са необходими разтворители с по-висок MPC и ниска летливост като предпоставка за създаване на нискотоксични смеси.
Задачата беше решена от нас чрез установяване на факта, че смолистият терпентин може да бъде разтворител за отпадъци от експандиран полистирол, за което Институтът получи патент на Украйна. Терпентинът е въглеводород от растителен произход (GOST 1571-82). Получава се от смола (от разфасовки в борова кора), която се дестилира с пара и се разделя на летлива фракция - терпентин и нелетлива утайка - колофон. Терпентинът съдържа главно бицикличен монотерпеноид пинен. Терпентинът е прозрачна безцветна или слабо оцветена течност с плътност 0,855 - 0,863 g/cm3. Преди появата на белия спирт терпентинът беше основният разтворител за лакове и бои, използва се и във фармакологията, тъй като има бактерицидни свойства. Годишното производство на гумен терпентин в света е около 300 000 тона.
Гуменият терпентин има MPC, равен на 300 mg/m3, т.е. много по-висок от споменатата група разтворители с MPC не повече от 200 mg/m3. Той разтваря добре отпадъците от стиропор и има ниска летливост. Ако вземем скоростта на изпаряване на смола терпентин като единица, тогава ацетонът се изпарява 15,1 пъти по-бързо, бензинът Калоша 9,87 пъти, етилацетатът 7,66 пъти, белият спирт 2,28 пъти.
Изследвайки способността за разтваряне на гума терпентин по отношение на отпадъци от експандиран полистирол, нашият институт разработи технология за получаване на разтвори от експандиран полистирол отпадъци в гума терпентин с почти всяка концентрация до 50%. В лабораторията са получени разтвори с концентрация 25%, 30%, 40% и 50%.
Приготвянето на разтвори от експандиран полистирол в органични разтворители е придружено от многократно намаляване на първоначалния му обем и увеличаване на обема на разтвора в сравнение с обема на разтворителя. Приготвянето на разтвори от експандиран полистирол е удобен начин за уплътняването му, тези отпадъци заемат значителен обем в околната среда поради ниската си плътност (около 25 kg / m3). Според нашата технология, за да се увеличи обемът на разтвора с една единица, е необходимо да се разтворят много десетки единици обеми експандиран полистирол.
Разработената технология за рециклиране - експандиран полистирол от отпадъците му позволява да се прехвърли в разтвор и след това, например, да се произвеждат съвременни нискотоксични свързващи вещества за производство на пясъчно формоване и сърцевини, както и покрития за форми, което прави възможно подобряването и разработването на нови, по-ефективни и икономични процеси за леене на метали. Освен това използването на отпадъци от експандиран полистирол е от голямо екологично значение, тъй като говорим за намаляване на съдържанието на тези отпадъци в околната среда.
Най-технологично напредналите състави на смеси за пясъчно леене върху 40% разтвор, съдържащ 2% полистирол в сухия остатък. Тези смеси са перфектно оформени и втвърдени чрез кратко сушене при температури до 200 ° C. В момента Институтът патентова състава на сместа, втвърдена при стайна температура.
INВ процеса на разработване на технологията за рециклиране на отпадъци от полистирол чрез получаване на неговите разтвори в гумен терпентин и последваща употреба като свързващо вещество в леярната беше предложена технологична схема на пилотен процес със списък от просто оборудване, включително реактор под формата на херметически затворен съд, оборудван с бъркалка за ускорено разтваряне на полистиролова пяна и получаване на хомогенен разтвор в концентрация.
Както показва експерименталната работа, в разтвори на експандиран полистирол в гумен терпентин, независимо от концентрацията на разтвора, се наблюдава утаяване на малки замърсители, донесени с отпадъците от експандиран полистирол. След приготвяне на разтвор с определена концентрация се извършва утаяване за утаяване на тези замърсители и тяхното последващо отстраняване. При индустриалното рециклиране това може да бъде удобен начин за почистване на разтвора от полистирол.
Данните, получени от изследването на степента на намаляване на насипния обем на отпадъците от експандиран полистирол при разтваряне в гума терпентин, показват много забележителни възможности за неговото уплътняване. В 1 обемна единица от 40% разтвор се поставят 19-20 обемни единици отпадъци от експандиран полистирол, а спрямо първоначалния обем на разтворителя - гумен терпентин - този обем отпадъци е 29-30 пъти по-голям.
Физическите и механичните свойства на смесите за формовъчни сърцевини на базата на полистиролови свързващи вещества са по-добри (или равни) на подобни характеристики на студено втвърдяващите се съединения на базата на течно стъкло, фенол-формал-дехид, карбамид-фуранови смоли. Това обстоятелство даде възможност да се препоръчат полистиренови свързващи вещества с гумен терпентин за замяна на гореспоменатите свързващи вещества и по-специално скъпи смоли (с цена напорядък по-висок от разтвор на полистирол) в производствения процес на леене на заготовки от черни и цветни сплави.
Във Физико-технологичния институт за метали и сплави, освен за създаване на нови свързващи пясъчни смеси, се търсят партньори за участие в програми за разработване на технология за получаване на твърди пластмаси и продукти от разтворен полистирол, както и използването му като суровина за производството на евтини високоякостни лепила и лакове, строителни и топлоизолационни пени. Водоотблъскващите свойства на получените разтвори имат перспектива да се използват за хидроизолационна защита, дренажна хидроизолация и защита от атмосферни влияния на дървени и фасадни повърхности на сгради и съоръжения. Бактерицидните свойства на дъвка терпентин, получена от иглолистна дървесина, заедно с адхезивните свойства на описания разтвор, могат да се използват за производството на самозалепващи ленти, уплътнители, както и в хранителни и медицински предприятия.
Ориз. 1 - Пръчки, изработени от смес със свързващо вещество от полистирол