Полиэтилентерефталат
ҚЫСҚАРТУЛАР ТІЗІМІ
КІРІСПЕ
1 ӘДЕБИ ШОЛУ
1.1 Полиэтилентерефталат және оны сипаттамасы
1.1.1 ПЭТ қалдықтарының пайда болу қайнары
1.2Екіншілік ПЭТ.тің өңделуінің негізгі бағыттары
1.2.1 Қалдықтарды өңдеуге дайындау және жинау ұйымдары
1.2.2 Екіншілік ПЭТ.тің қолдану бағыттары
1.2.3 ПЭТ рециклингінің даму бағыттары
1.3Экструзия
2 ӘДІСТЕМЕЛІК БӨЛІМ
3 ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ БӨЛІМ
3.1 Негізгі шикізат сипаттамасы
3.2 Дайын өнім сипаттамасы
3.3 Өндірістің технологиялық схемасын таңдау және суреттеу
3.4 Өндірістің материалдық балансы
3.5Қондырғыны таңдау және есептеу
3.6Өндірістің жылу балансы
4 ЭКОНОМИКАЛЫҚ НЕГІЗДЕУ
5 ҚАУІПСІЗДІК ЕРЕЖЕСІ ЖӘНЕ
ҚОРШАҒАН ОРТАНЫ ҚОРҒАУ
5.1 Жалпы талаптар
5.2 Жылу
5.3 Вентиляция
5.4 Жарықтандыру құрылғылары
5.5 Өрттен қорғау іс.шаралары
ҚОРЫТЫНДЫ
ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
КІРІСПЕ
1 ӘДЕБИ ШОЛУ
1.1 Полиэтилентерефталат және оны сипаттамасы
1.1.1 ПЭТ қалдықтарының пайда болу қайнары
1.2Екіншілік ПЭТ.тің өңделуінің негізгі бағыттары
1.2.1 Қалдықтарды өңдеуге дайындау және жинау ұйымдары
1.2.2 Екіншілік ПЭТ.тің қолдану бағыттары
1.2.3 ПЭТ рециклингінің даму бағыттары
1.3Экструзия
2 ӘДІСТЕМЕЛІК БӨЛІМ
3 ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ БӨЛІМ
3.1 Негізгі шикізат сипаттамасы
3.2 Дайын өнім сипаттамасы
3.3 Өндірістің технологиялық схемасын таңдау және суреттеу
3.4 Өндірістің материалдық балансы
3.5Қондырғыны таңдау және есептеу
3.6Өндірістің жылу балансы
4 ЭКОНОМИКАЛЫҚ НЕГІЗДЕУ
5 ҚАУІПСІЗДІК ЕРЕЖЕСІ ЖӘНЕ
ҚОРШАҒАН ОРТАНЫ ҚОРҒАУ
5.1 Жалпы талаптар
5.2 Жылу
5.3 Вентиляция
5.4 Жарықтандыру құрылғылары
5.5 Өрттен қорғау іс.шаралары
ҚОРЫТЫНДЫ
ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
Пайдаланған пластмассаларды екіншілік өңдеу (рециклинг) және қалдықтардың қоршаған ортаға және экологияға әсеріне байланысты пластикалық материалдарды қайта қалпына келтіру, полимерлік өндірістің ең маңызды проблемаларының бірі болып саналады.Қоршаған ортаның әсеріне жоғары беріктілік қасиет көрсетуіне байланысты бұл материалдар қалыпты жағдайда ұзақ уақыт сақталады. Бірақ полимерлік қалдықтарды пайдаланудың қоршаған ортаға әсері маңызды экономикалық фактор ретінде қарастыруға болады. Сондықтан энергия мен материалдар қайта қолданысқа түседі. Бұл табиғат қорын пайдалануды қысқартуға, қоршаған ортаның ластануын төмендетуге, энергияны пайдалануды азайтуға және экономикалық жағынан пайда әкелуге мүмкіндік береді. Әлемде екіншілік өңдеудің алуан түрлі стратегиялары ұсынылуда. Қазіргі кезде механикалық және химиялық өңдеуде және энергияны қайта қалпына келтіруде даму жүруде. Арнайы қондырғылардың көмегімен орындалатын механикалық өңдеу материалдардың екіншілік қолдануын қамтамассыз етеді. Материалдарды қайта қалпына келтіру үшін химиялық өңдеу арқылы мономер түрінде өнім аламыз, содан жаңа полимерлі шикізат және химиялық заттар мен отын алынады, бірақ бұл әдіс арнайы қондырғылар мен ресурстарды талап етеді.
Полимерлік материал қалдықтарын қоқыс сақтау орындарында жер астына көміп тастау уақыт өте келе өз әйгілігін жоғалтуда. Бұл факторлар, және де экологиялық сауаттылықтың өсуі полимерлік материалдарды жаңа өңдеу бағдарламаларының пайда болуына жол ашуда. Қазіргі кезде пластмассалық материалдар қалдықтарын өңдеудің бірнеше жолдары ұсынылған, олардың ішінде биоыдырайтын полимерлерді өңдеу, термоөңдеу, химиялық өңдеу және полимерлік материалдарды екіншілік қолдану. Пайдаланған пластмассаларды екіншілік қолдану үшін стимул жеткілікті: экологиялық аспект, тұтынушының сұранысы, заң талаптары және төменгі баға.
Полимерлік материал қалдықтарын қоқыс сақтау орындарында жер астына көміп тастау уақыт өте келе өз әйгілігін жоғалтуда. Бұл факторлар, және де экологиялық сауаттылықтың өсуі полимерлік материалдарды жаңа өңдеу бағдарламаларының пайда болуына жол ашуда. Қазіргі кезде пластмассалық материалдар қалдықтарын өңдеудің бірнеше жолдары ұсынылған, олардың ішінде биоыдырайтын полимерлерді өңдеу, термоөңдеу, химиялық өңдеу және полимерлік материалдарды екіншілік қолдану. Пайдаланған пластмассаларды екіншілік қолдану үшін стимул жеткілікті: экологиялық аспект, тұтынушының сұранысы, заң талаптары және төменгі баға.
1. Митрофанов Р.Ю., Чистякова Ю.С., Севодин В.П. / Переработка отходов полиэтилентерефталата//Твердые бытовые отходы. №6. 2006. С. 54
2. Джайлз Д., Брукс Д., Сабсай О.Ю. Производство упаковки из ПЭТ.N-Y.2006г.C. 368.
3. British Patent 578.079 (1941).
4. Brunnschweiler. D. Polyester: 50 Years of Achievement, Brunnschweiler. D. Hearle. J. The Textile Institute, Manchester. UK. 1993. P. 34-37
5. Whinfield. J.R. Nature. 23. (1953)P. 290
6. СтрельцовЕ. Войнамироввупаковке//Полимеры-деньги. №1. 2003г.
7. ЧубыкинА. РоссийскийрынокПЭТ-пленок //ФлексоПлюс №5. 2004г.
8. http://e-plastic.ru/main/articles/r11/pr02
9. http://www.ekoresurs.ru/
10. Популярная механика / ноябрь 2005г.
11. Plastics.ru, 08/08/2006
12. Масленников А. Вторая жизньДеловой журнал упаковочной индустрии //PakkoGraff.№8. 2004. (http://www.pakkograff.ru/)
13. http://www.petupack.ru
14. Все о полиэтилентерефталате. www.retal.ru
15. Plastics.ru. 20/07/2005
16. Деловой экологический журнал. №2 2003.
17. Сурус. О.В. Прессование ПЭТФ-тары.Твердые бытовые отходы. №2. 2007. C36-38.
18. Деловой журнал упаковочной индустрии(http://www.pakkograff.ru/)
19. http://www.rusnauka.com/PRNIT_2006/Chimia/17152.doc.htm
20. http://galpet.com.ua/
21. Заявка ЕВП №678552, МКИ С 08 К 5/421994.
22. Пат. США № 5688808, МПК С 09 G 63/02, 1997.
23. Лучинский Г.П. Химия титана // Химия. 1971.C. 471.
24. Технология катализаторов.под ред. И.П.МухленоваХимия. 1989.
25. Пат. США №4251652. 1981. РЖ «Химия». 1981.19 С730.
26.StanV. e.a. IUPACMACRO 33 Bucharest.5-9 Sept. 1983.Abstl.s.a.P.512-515
27.Хрусталева Е.А. Кочнева М.А. Фридман Л.И. и др. Пластические массы. 1984. №10.C. 6-8.
28. А.с. СССР №681859. Серенков В.И. Файдель Г.И. опубл. Вби. 1982.№24.
29. Пат. США №4433135. 1984.
30. Айзенштейн Э.М. Мировой рынок полиэфирных волокон и нитей // Хим. волокна.- 2002.-№1.-С.1-7
31. Все о полиэтилентерефталате http://www.retal.ru/
32. Симагина В.И. Комова О.В. Химия и рынок – №2-3 (21-22), 2002.
33. http://www.dontrade.donbass.com/razr_pet.shtml
34. Производство упаковки из ПЭТ. Д.Брукс, Дж. Джайлз, пер. с англ. Под ред. О.Ю.Сабсая – СПб. Профессия, 2006. C.368.
35. Рынок вторичного полиэтилентерефталата (ПЭТФ)
36. http://www.nestor.minsk.by/sn/2006/21/sn62114.html
37. http://www.tarleplast.uz/
38. А.И. Аид, А.Ю. Беданоков. О.Б.Леднев. Способы рециклинга полиэтилентерефталата // Малый полимерный конгресс. Москва, 2005. C.57.
39. А.К.Mikitaev.A.Y.Bedanokov.O.B.Lednev.M.A.MikitaevPolymer/silicatenanocompositesbasedonorganomodifiedclays // Polymers,PolymerBlends, PolymerCompositesandFilledPolymers. Synthesis, Properties, Application //NovaSciencePublishers. NewYork 2006.
40.В.А.Кондратьев.Н.А.Твердовская / Особенностиочисткиотходовизпластика.№9. 2006.C.24-25
41. Сборник сиаией «Вторичное использование полимерных материалов».под ред. Любешкиной Е.Г. Химия. 1985.C.192.
42. http://www.upakovano.ru/pictures/article_imgs/old_2004/pet/diagr_1.jpg
43. Снежков В. Новые технологии и оборудование для переработки вторичных полимеров, www.larta.com
44. Масленников А. Вторичное использование полиэтилентерефталата Твердые бытовые отходы. №5. 2005.
45. К.Мюллер. Ф.Велле. Бутылка из бутылки/Твердые бытовые отходы. 2006. №8
46. http://www.mirexpo.ru/technologies/pet/pet.shtml
2. Джайлз Д., Брукс Д., Сабсай О.Ю. Производство упаковки из ПЭТ.N-Y.2006г.C. 368.
3. British Patent 578.079 (1941).
4. Brunnschweiler. D. Polyester: 50 Years of Achievement, Brunnschweiler. D. Hearle. J. The Textile Institute, Manchester. UK. 1993. P. 34-37
5. Whinfield. J.R. Nature. 23. (1953)P. 290
6. СтрельцовЕ. Войнамироввупаковке//Полимеры-деньги. №1. 2003г.
7. ЧубыкинА. РоссийскийрынокПЭТ-пленок //ФлексоПлюс №5. 2004г.
8. http://e-plastic.ru/main/articles/r11/pr02
9. http://www.ekoresurs.ru/
10. Популярная механика / ноябрь 2005г.
11. Plastics.ru, 08/08/2006
12. Масленников А. Вторая жизньДеловой журнал упаковочной индустрии //PakkoGraff.№8. 2004. (http://www.pakkograff.ru/)
13. http://www.petupack.ru
14. Все о полиэтилентерефталате. www.retal.ru
15. Plastics.ru. 20/07/2005
16. Деловой экологический журнал. №2 2003.
17. Сурус. О.В. Прессование ПЭТФ-тары.Твердые бытовые отходы. №2. 2007. C36-38.
18. Деловой журнал упаковочной индустрии(http://www.pakkograff.ru/)
19. http://www.rusnauka.com/PRNIT_2006/Chimia/17152.doc.htm
20. http://galpet.com.ua/
21. Заявка ЕВП №678552, МКИ С 08 К 5/421994.
22. Пат. США № 5688808, МПК С 09 G 63/02, 1997.
23. Лучинский Г.П. Химия титана // Химия. 1971.C. 471.
24. Технология катализаторов.под ред. И.П.МухленоваХимия. 1989.
25. Пат. США №4251652. 1981. РЖ «Химия». 1981.19 С730.
26.StanV. e.a. IUPACMACRO 33 Bucharest.5-9 Sept. 1983.Abstl.s.a.P.512-515
27.Хрусталева Е.А. Кочнева М.А. Фридман Л.И. и др. Пластические массы. 1984. №10.C. 6-8.
28. А.с. СССР №681859. Серенков В.И. Файдель Г.И. опубл. Вби. 1982.№24.
29. Пат. США №4433135. 1984.
30. Айзенштейн Э.М. Мировой рынок полиэфирных волокон и нитей // Хим. волокна.- 2002.-№1.-С.1-7
31. Все о полиэтилентерефталате http://www.retal.ru/
32. Симагина В.И. Комова О.В. Химия и рынок – №2-3 (21-22), 2002.
33. http://www.dontrade.donbass.com/razr_pet.shtml
34. Производство упаковки из ПЭТ. Д.Брукс, Дж. Джайлз, пер. с англ. Под ред. О.Ю.Сабсая – СПб. Профессия, 2006. C.368.
35. Рынок вторичного полиэтилентерефталата (ПЭТФ)
36. http://www.nestor.minsk.by/sn/2006/21/sn62114.html
37. http://www.tarleplast.uz/
38. А.И. Аид, А.Ю. Беданоков. О.Б.Леднев. Способы рециклинга полиэтилентерефталата // Малый полимерный конгресс. Москва, 2005. C.57.
39. А.К.Mikitaev.A.Y.Bedanokov.O.B.Lednev.M.A.MikitaevPolymer/silicatenanocompositesbasedonorganomodifiedclays // Polymers,PolymerBlends, PolymerCompositesandFilledPolymers. Synthesis, Properties, Application //NovaSciencePublishers. NewYork 2006.
40.В.А.Кондратьев.Н.А.Твердовская / Особенностиочисткиотходовизпластика.№9. 2006.C.24-25
41. Сборник сиаией «Вторичное использование полимерных материалов».под ред. Любешкиной Е.Г. Химия. 1985.C.192.
42. http://www.upakovano.ru/pictures/article_imgs/old_2004/pet/diagr_1.jpg
43. Снежков В. Новые технологии и оборудование для переработки вторичных полимеров, www.larta.com
44. Масленников А. Вторичное использование полиэтилентерефталата Твердые бытовые отходы. №5. 2005.
45. К.Мюллер. Ф.Велле. Бутылка из бутылки/Твердые бытовые отходы. 2006. №8
46. http://www.mirexpo.ru/technologies/pet/pet.shtml
РЕФЕРАТ
Бітіру жұмысы беттен 47беттен12 суреттен және 9 кестеден46 әдебиеттен тұрады.
Түйінді сөздер: пластмассалар,полиэтилентерефталат (ПЭТ), флекс, экструдер, полиэфирлі талшық.
Жұмыстың мақсаты:полиэтилентерефталаттан жасалған бөтелкелерді екіншілік өңдеу арқылы талшық алу цехының жобасыұсынылды (380кгсағ өнімділікпен). Бұл үшін келесі міндеттер қойылған: материалды іріктеу, сапасына байланысты барлық талаптарға сай; өндіріс технологиясын суреттеу; қондырғыны таңдау; материалдық және жылу балансын есептеу; өндірісті технико-экономикалық негіздеу; қауіпсіздік ережелері мен қоршаған ортаны қорғауды суреттеу.
Жұмыстың нәтижесінде полиэтилентерефталаттан жасалған бөтелкелерді өңдеу арқылы полиэфирлі талшық алу жобасы ұсынылды.
Өндірістің технологиялық схемасы келесі сатылардан тұрады:
1. Шикізатты дайындау: ПЭТ бөтелкелерін арнайы жинау орындарында, қоқыс орындарында жинаужәне түсіне сай сорттау.
2. ПЭТ бөтелкелерін біріншілік өңдеу арқылы өнім алу (флекс).
3. ПЭТ бөтелкелерін біріншілік өңдеу арқылы алынған өнімді экструзия әдісі арқылы полиэфирлі талшық алу.
РЕФЕРАТ
Дипломная работа изложена на 47 страницах, содержит 12 рисунков, 9 таблиц, 46 литературный источник.
Ключевые слова:пластмассы, полиэтилентерефталат (ПЭТ), флекс, экструдер, полиэфирное волокно.
Цель работы: представлен проект цеха по вторичной переработке бутылок из ПЭТ и получению из них полиэфирного волокна методом экструзии, производительностью 380кгчас. Для выполнения данной цели поставлены следующие задачи: подбор материала, отвечающего всем требованиям по качеству; описание технологии производства; выбор экструдера для производства; расчет материального и теплового балансов; описание техники безопасности и охраны окружающей среды; технико-экономическое обоснование производства и расчет его рентабельности.
Результаты работы: представлен проект цеха по получению волокна из ПЭТ бутылок методом вторичной переработки, производительностью 380кгчас.
Технологическая схема производства полиэфирного волокна включает следующие стадии:
1. Подготовка сырья: Сбор ПЭТ бутылок в специально предназначенных местах и сортировка их по цвету.
2. Получение флекс-хлопьев по линии измелчения и мойки ПЭТ бутылок.
3. Получение полиэфирных волокон методом экструзии.
МАЗМҰНЫ
ҚЫСҚАРТУЛАР ТІЗІМІ
КІРІСПЕ
1 ӘДЕБИ ШОЛУ
1.1 Полиэтилентерефталат және оны сипаттамасы
1.1.1 ПЭТ қалдықтарының пайда болу қайнары
1.2Екіншілік ПЭТ-тің өңделуінің негізгі бағыттары
1.2.1 Қалдықтарды өңдеуге дайындау және жинау ұйымдары
1.2.2 Екіншілік ПЭТ-тің қолдану бағыттары
1.2.3 ПЭТ рециклингінің даму бағыттары
1.3Экструзия
2 ӘДІСТЕМЕЛІК БӨЛІМ
3 ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ БӨЛІМ
3.1 Негізгі шикізат сипаттамасы
3.2 Дайын өнім сипаттамасы
3.3 Өндірістің технологиялық схемасын таңдау және суреттеу
3.4 Өндірістің материалдық балансы
3.5Қондырғыны таңдау және есептеу
3.6Өндірістің жылу балансы
4 ЭКОНОМИКАЛЫҚ НЕГІЗДЕУ
5 ҚАУІПСІЗДІК ЕРЕЖЕСІ ЖӘНЕ
ҚОРШАҒАН ОРТАНЫ ҚОРҒАУ
5.1 Жалпы талаптар
5.2 Жылу
5.3 Вентиляция
5.4 Жарықтандыру құрылғылары
5.5 Өрттен қорғау іс-шаралары
ҚОРЫТЫНДЫ
ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
ҚЫСҚАРТУЛАР ТІЗІМІ
ПЭТ - полиэтилентерефталат
ПВХ - поливинилхлорид
ПЭЖТ - жоғарғы тығыздықтағы полиэтилен
БАП - балқыманың аққыштық параметрі
КІРІСПЕ
Өзектілік. Пайдаланған пластмассаларды екіншілік өңдеу (рециклинг) және қалдықтардың қоршаған ортаға және экологияға әсеріне байланысты пластикалық материалдарды қайта қалпына келтіру, полимерлік өндірістің ең маңызды проблемаларының бірі болып саналады.Қоршаған ортаның әсеріне жоғары беріктілік қасиет көрсетуіне байланысты бұл материалдар қалыпты жағдайда ұзақ уақыт сақталады. Бірақ полимерлік қалдықтарды пайдаланудың қоршаған ортаға әсері маңызды экономикалық фактор ретінде қарастыруға болады. Сондықтан энергия мен материалдар қайта қолданысқа түседі. Бұл табиғат қорын пайдалануды қысқартуға, қоршаған ортаның ластануын төмендетуге, энергияны пайдалануды азайтуға және экономикалық жағынан пайда әкелуге мүмкіндік береді. Әлемде екіншілік өңдеудің алуан түрлі стратегиялары ұсынылуда. Қазіргі кезде механикалық және химиялық өңдеуде және энергияны қайта қалпына келтіруде даму жүруде. Арнайы қондырғылардың көмегімен орындалатын механикалық өңдеу материалдардың екіншілік қолдануын қамтамассыз етеді. Материалдарды қайта қалпына келтіру үшін химиялық өңдеу арқылы мономер түрінде өнім аламыз, содан жаңа полимерлі шикізат және химиялық заттар мен отын алынады, бірақ бұл әдіс арнайы қондырғылар мен ресурстарды талап етеді.
Полимерлік материал қалдықтарын қоқыс сақтау орындарында жер астына көміп тастау уақыт өте келе өз әйгілігін жоғалтуда. Бұл факторлар, және де экологиялық сауаттылықтың өсуі полимерлік материалдарды жаңа өңдеу бағдарламаларының пайда болуына жол ашуда. Қазіргі кезде пластмассалық материалдар қалдықтарын өңдеудің бірнеше жолдары ұсынылған, олардың ішінде биоыдырайтын полимерлерді өңдеу, термоөңдеу, химиялық өңдеу және полимерлік материалдарды екіншілік қолдану. Пайдаланған пластмассаларды екіншілік қолдану үшін стимул жеткілікті: экологиялық аспект, тұтынушының сұранысы, заң талаптары және төменгі баға.
Қазіргі кезде кең көлемде сұранысқа ие болып жүрген полимерлердің бірі болып полиэтилентерефталат (ПЭТ) саналады. Бұл материал әр түрлі бұйымдар өндірісінде(геоматериал, талшық, синтепон, киім, тамақ өнеркәсібінде қолданылатын үлдір, бөтелке, және т.б)қолданылады.
Пластмассаны екіншілік өңдеудің бірнеше түрі бар. Қалдықтарды өңдеу зауыттарында біріншілік өңдеу төменгі сортты материалдарды қайта пайдалануға мүмкіншілік береді.Бұл термопластты полимерлі материалдарға байланысты, себебі термопластты полимерлі материалдар ластанудың төменгі дәрежесін көрсетеді.Екіншілік өңдеу бөлуден, тазалаудан және негізгі өнімдерді таза полимер ретінде немесе қоспа ретінде қайта қолданудан тұрады. Үшіншілік өңдеу үшін полимерлік кесінділер субстанция алу үшін химиялық өңдеуге ұшырайды, мономер, химикат немесеотын. Полимерлі қалдықтарды энергияны бұрынғы қалпына келтіру үшін өртеуге болады.Полимердің құрылысы және оны қолдану аясына байланысты, жасалатын бұйымдарға байланысты өңдеу түрі таңдалады. Полимер композициясы құрамының ластануына байланысты кейбір полимерлердің қасиеттері нашарланады, сондықтан да басқа полимерлерден толықтай бөлінуі қажет. Көптеген полимерлі материалдар балқымайды және оларды мына жолмен өңдеуге болмайды; ал басқалары қыздыру арқылы бастапқы мономерге дейін жайылады. Қазіргі кезде полимерлерлік материалдарды өңдеуге аса көп көніл бөлінуде әсіресе дамып келе жатқан бұл полиэтилентерефталат қалдықтарын өңдеу және әр турлі салаларда пайдалану болып табылады. Әлемде пластмасса өндірісі күннен күнге артуда және дамуда, ал Қазақстанда бұл өндіріс түрі енді қолға алына бастауда, сондықтан қай жағынан да алып қарамасақ полимерлі материалдарды өңдеу мен одан бұйымдар жасау пайдалы және қолайлы болып табылады.
Аталған жұмыс пластмассаларды өңдеуге арналған Дорпласт инвеств кәсіпорынында орындалды.
Жұмыстың мақсаты полиэтилентерефталаттан жасалған бөтелкелерді екіншілік өңдеу процесі арқылы полиэфирлі талшық алу цехының жобасын жасау(380кгсағ өнімділікпен). Бұл үшін келесі міндеттер қойылған: материалды іріктеу, сапасына байланысты барлық талаптарға сай; өндіріс технологиясын суреттеу; қондырғыны таңдау; материалды және жылу балансын есептеу; өндірісті технико-экономикалық негіздеу; қауіпсіздік ережелері мен қоршаған ортаны қорғауды суреттеу.
Жаңалығы және нәтижелердің маңыздылығы. Қазақстанда алғаш рет полиэтилентерефталаттан жасалған бөтелкелерден полэфирлі талшық алуға арналған зауыт іске қосылуда. Осы өндірістің іске қосылуы нәтижесінде Алматы қаласы мен Алматы облысында пластикалық бөтелкелерді утилизациялау проблеммасы біртіндеп шешілуде және полиэфирлі талшық өндірісі басталуда.Ол синтепон, геоматериал, жалпы және арнайы бағыттағы киімдер және т.б. өндірісте қолданылады.
Жұмыс құрылымы.Бітіру жұмысы 48 беттен 11 суреттен және 9 кестеден 46 әдебиеттен тұрады.
1 ӘДЕБИ ШОЛУ
1.1 Полиэтилентерефталат және оның сипаттамасы
Дүниежүзілік пластмасса өңдірісі жыл сайын 5-6%-ға өсіп жатыр және болжаммен 2020 ж. 250млн тоннаға жетеді.[1]. Және де қазіргі кезде қарқынмен дамып келе жатқан нарық - полиэтилентерефталат (ПЭТ) нарығы болып саналады.
Полиэтилентерефталат әлемде орама өндірісінде революция жасады, және әлемдік нарықта осы сфера саласында жағдайды өзгертті. Соңғы 10 жылда әлемде ПЭТ өндірушілердің саны екі есеге көбейді. XX ғ. 90 ж. басынан қазіргі уақытқа дейін әлемде ПЭТ өндірісінің интенсивті дамуы байқалуда. 1990-1995 жылдар аралығында әлемде ПЭТ сұранысы орташа есеппен жылына 15% құрады, ал 1995-2000 жылдар аралығында бұл көрсеткіш жылына 20% құрады.[2]. Соңғы жылдары әлемдік ПЭТ нарығының өсуі орташа есеппен алғанда жылына 10% құрайды.
ПЭТ-тен жасалған материалдар 1940 ж. бастап жасала бастады.[3-5].Сол кезден бері ПЭТ материалдарының адам өмірінде, жеңіл тамақ өнеркәсібінде, медицинада және фармацевтикада универсиалды кең ауқымды қолданыуы басталды.[6].
Полиэтилентерефталат әр түрлі пленка, орама және сыйымдылықтар жасауда жақсы колданылады.[7]. ПЭТ-тен жасалған ыдыстардың жоғары тұтынушылық қасиетіне байланысты бұл материалға сусын және тамақ өнімінде кең қолданыс тапты.[6]. Қазіргі кезде ПЭТ-тара сапасы жағынан жоғары болуына байланысты дәстүрлі шикізат түрі картон мен шыныны белсеңді ығыстырып жатыр.
Полиэтилентерефталаттың маңызды ерекшелігінің бірі одан жасалған екіншілік материал өңделуге жеңіл беріледі. Және де маңызды қасиеті басқа екіншілік пластмассаларға қарағанда екіншілік ПЭТ жеңіл гомогенденеді. [8].Екіншілік полиэтиленетерефталаттың осы ерекшеліктеріне байланысты қазіргі таңда әлемдегі ең көп өңделетін және алуан түрлі қолданатын пластик болды, гранул, орамаға арналған пленкадан бастап, киім,кілем, жүк және офистік жиһаз, аудио-видео пленкалар өндірісінде кеңінен қолданады. Көбінесе полиэтилентерефталат қалдықтарын қайта пластикалық бутылка, пленка және талшық өндірісінде қолданады. Америка Құрама Штаттарында екіншілік полиэтилентерефталаттан полиэфирлі талшықтардың жартысы дерлік өндіріледі.
Сонымен, әлемде соңғы жүз жылдықта екіншілік полиэтилентерефталат нарығы құрылуы байқалады,бұл экологиялық және экономикалық аспектілермен тікелей байланысты. Бүкіләлемдік полиэтилентерефталат өндірісі көлемі бүгінгі кезде жылына 1 млн. тоннаны құрайды. [8].
1.1.1ПЭТ қалдықтарының пайда болу қайнары
Полиэтилентерефталатқа деген сұраныс өсуіне байланысты, қалдықтардың саны да өседі.Қазіргі кезде ПЭТ қалдықтары барлық пластмасса
қалдықтарының 30% құрайды, соның 80% өңделуде.[11].
ПЭТ қалдықтары барлық бұйымдар шикізаттарын өңдеу процесс стадияларында пайда болады( экструзия, құю, пресстеу, вакуумды қалыптасу, дайын үрлеу).[12]. Мысалы, листты материалдардың вакуумды қалыптасу процесі экструдердің толық өндірісінен 15-35% ПЭТ қалдықтарының қалыптасуымен болады.Және де, құю бұйымдарының өлшемдері азайған сайын калдықтардың пайда болу салыстырмалы көрсеткіштері жоғарылайды. Шикізат пен қолданылатын технологияғабайланысты преформа жасауда ПЭТ қалдықтарының көлемі 0,6-0,9% құрайды, ал преформадан жасалатын сыйымдылықтар жасауда орташа есеппен полиэтилентерефталат көлемі 0,3% құрайды.[13].
Бірақ, ПЭТ қалдықтарының негізгі үлесін сусындардың пластикалық бөтелкелері құрайды. Әсіресе Ресейде 90% полиэтилентерефталат гранулы ПЭТ-преформа жасауға қолданылады (1-сурет), осылардан алдағыда бөтелке үріледі.
Талшықты 6% 1%Үлдірлі
93%Бөтелкелі
1-cурет. Ресейдегі ПЭТ гранулятының тұтыну құрылымы (2004ж.)[14].
Қазіргі таңда Ресейде ПЭТ-тің жарты миллион тоннасы ПЭТ-бөтелкегеөңделуде, және сәйкесінше сонша кең спектрлі қолданатын жоғары сапалы полимер қалдықтары пайда болады.[15]. Және де, тек қана Мәскеу қаласының өзінен жыл сайын 60 мың тонна полиэтилентерефталат қалдықтары жиналады.[16,17].
1.2 Екіншілік ПЭТ-тің өңделуінің негізгі бағыттары
Екіншілік полиэтилентерефталатты [21-32].өңдеудің бірнеше негізгі бағыттарын алсақ, бұларды шартты түрде үш негізгі топқа бөліп қарастыруға болады: механикалық, химиялық және термиялық (1-кесте).Кестеде екіншілік полиэтилентерефталлатты өңдеудің негізгі әдістері көрсетілген. Кестеде қалдықтардың өңдеу дәрежесі, жалпы қолданылуы т.б. бейнеленген.
1-кесте. Екіншілік полиэтилентерефталатты өңдеудің негізгі әдістері[33].
ПЭТ қалдықтарын өңдеу әдістері
Қалдықтардың ластану мүмкіндік дәрежесі
Өңделетін қалдықтардың жалпы көлеміндегі өңдеу тәсіл үлесі, %
Өңдеу нәтижесінде алынған заттардың қолдану облысы
Механикалық
Төмен және орташа
70-75
Орама үшін, талшық өндіру (жабынды, жасанды жүн, спорттық кйімдер), конструкциялық пластик автомобиль жасау үшін
Химиялық
Орташа
5
Клей өндірісі үшін полиэфир алуда, жабынды және ПЭТ-ті қайта синтездеу үшін негізгі шикізат ретінде
Термиялық
Қатты
20-21
Жылу энергиясын алу үшін өртеу немесе сұйық және газ тәрізді отын алу үшін пиролиздеу
Полиэтилентерефталат рециклингтеу және утилизациялау нұсқаларын толық қарастырсақ, келесі әдістерді ерекше атап кетуге болады:
Көміп тастау. Ең перспиктивасы жоқ варианттың бірі, себебі бағалы полимерлі шикізат көміледі, ал көптеген жерлер ауыл шаруашылығында пайдалануға жарамсыз болып қалады.
Өртеу. Бұл әдіс белсенді қолданылады, мысалы, АҚШ-та, ал бұл әдіс арқылы алынған энергия халық мұқтаждарына[23]. пайдаланылады. Әдіс экологиялық жағынан қауіпсіз емес. Сонымен қатар, өртеу экономикалық мақсаттарға лайықты емес болып келеді.[31].
Радиодеструкция. Әдіс нейтрондар көмегімен полимерлер макромолекуласының химиялық байланысын үзілуін көрсетеді, бета-бөліктерін, гамма сәулелендіру, бұл фото және термототығу деструкция процесіне жағдай жасайды, және төменгі молекулалық өнімнің пайда болуына алып келеді, бұлар биоциклдық процесстерде қолданылуы мүмкін. Ресейде бұл әдіс практикалық қолданылмайды.[32].
Термиялық ыдырау. Термиялық ыдырау-екіншілік полимерлік шикізатты утилизациялау әдісі, осы әдісте ол төменгі молекулалық қосылыстарға дейін ыдырайды. Бұған: пиролиз және каталитикалық термолиз жатады. Дәл осылай, АҚШ-та полиэтилентерефталаттан пластикалық ыдыстарды өңдеу кезінде мономерлер алады-диметилтерефталат және этиленгликоль, бұлар өз кезегінде қайтадан ПЭТ алуда қолданылады.[23,31].
Химиялық рециклинг ПЭТ-сольволиз. Сольволиз кезінде ПЭТ химиялық заттармен өзара әрекеттесуі арқылы деполимеризацияға ұшырайды, мысалы, метанол (метанолиз диметилтерефталат мономерінің алынуымен); этиленгликоль (гликоз бисгидроэтилентерефталат мономері алынуымен); қышқылдар (гидролиз терефталь қышқылының алынуымен) немесе сілтілер (сабындану).[34]. Сольволиз әдісі жеткілікті энергосыйымды, жоғары технологиялық қондырғыларды талап етеді және сондықтан өте қымбат болып келеді. Бірақ бұл әдістер төменгі сапалы шикізатты қолдануға мүмкіндік береді, себебі химияялық процесстер қосымша тазалаудан өтеді.
Бұл бағыт болжам, мысалы, нейтральды гидролиз арқылы терефталь қышқылы мен этиленгликольға дейінгі ПЭТ қалдықтарының деполимеризация процесінің өткізілуі, бұл қайтадан ПЭТ синтезіне кетеді. Процесс үздіксіз болып келеді. Бұл ПЭТ қалдықтарын өңдеудің ең көп тараған, экономикалық және қоршаған ортаға қауіпсіз әдіс болып табылады.[12].
Полиэтилентерефталат қалдықтарын химиялық өңдеудің ең кең таралған әдісі гликоз және екіншілік ПЭТ конденсациясы салыстырмалы арзан полиэфирлі смола алу мақсатымен көпнегізді қышқыл немесе оның ангидридтерін қосу арқылы жүреді.
Деполимеризация процесі екіншілік ПЭТ өндірісінің салыстырмалы қымбат әдіс болып табылады, себебі энергетикалық шығындардың көп болу және қымбат химиялық өнімдердің қолданылуына байланысты.
ПЭТ деструкция өнімдері ескірген қалдықтардан кеңінен қайтадан ПЭТ синтезінде қолданылады, пластификатор, лак, жабынды және т.б. материалдар алуда пайдаланылады.
Грануляция. ПЭТ қалдықтарын өңдеу үшін уатқыштар (дробилка), диірмендер (мелница), ұсатқыштар (гранулятор) қолданады. Механикалық және жылу әсерінен қалдықтар смоло тәрізді жағдайға көшеді. Содан кейін ұсатқыштан шығуда балқыма калибрлік тесіктер арқылы басылып шығады және ұсақталып кесіледі де салқындатылады. [35].Кейде бұл процессті алуан түрлі стабилизаторлар, модификаторлар, бояуыштар және де гранулят сапасын көтеру үшін басқа да қосымша қоспалар пайдалану арқылы өткізіледі.
Екіншілік полиэтилентерефталат басқа полимердің физико-механикалық немесе электромеханикалық қасиеттерін жақсарту мақсатында қосымша қоспа ретінде де қолданылуы мүмкін.[12].
Агломерация. Пленкалы қалдықтар өңдейтін қондырғыға жиналып жуылғаннан соң, кейін агломерациядан өтеді. Агломерация кезінде пленкадан үйілу тығыздығы жоғары және жақсы ұнтақталатын (компактные зерна) құйындылар алынады.[36].
Грануляцияға қарағанда агломерация энергосыйымдылығы кемірек, өнімділігі көбірек, сондықтан материалды алдағы кездегі өңдеуге дайындауға кететін шығындарды төмендетуге мүмкіндік береді. Сонымен қатар, агломеризация кезінде материалдың молекулалық массасы өзгеріссіз қалыпты болады және де агломеризация процесінде полимерге бояғыштар, стабилизаторлар, толтырғыштар[36]. қосуға болады. Ең нәтижелі үздіксіз қозғалыстағы дискты агломераторлар болып саналады. ПЭТФ қалдықтары ұсақталғаннан кейін (флекс өлшеміне дейін 5-10мм), үздіксіз агломеризация зонасына беріледі.[12].
Экструзия. Полиэтилентерефталаттың ұнтақталған қалдықтарын өңдеудің кең тараған әдісі болып табылады және бір шнекті немесе екі шнекті экструдерлер қолданылуымен өтетін процесс.
ПЭТ қысым астында құю (литье под давлением) термопласттарды өңдеуге арналған барлық құю машиналарында өңделеді.[12,13].
Өңделген екіншілік және бірінші ПЭТ-тің қоспаларының соэкструзиясын пайдалану екіншілік полимердің реологиялық қасиеттерінің жақсаруына алып келеді және оны үрлеуге жарамды қылады.
Мүмкін варианттардың бірі, құю (литье) үшін ПЭТ-ті жоғары қысымдағы полиэтиленмен және модификаторлармен композиция алынғанға дейін араластырады. Қасиеттеріне қарай лавсан құюлуына жақын болып келеді, балқу температурасы-250-260◦С.[13]. Толық аморфты құрылым форма температурасы 50◦С болған кезде болады. Аморфты бұйымдар екпінді тиеулерге қарсы жақсы беріктілік қасиет көрсетеді де, бірақ эксплуатация температурасы төмен болып келеді.[12,35].
Бөтелкеге-бөтелке өңдеу әдісі (bottle-to-bottle). Бұл әдіс өнім алу әдістерінің барлық жиынтығы болып табылады, және де оны қайтадан тамақ орамасы және сусындар үшін бутылка ретінде қолдануға болады. Европа мемлекеттерінде бөтелкеге-бөтелке рециркуляциясы салыстырмалы түрде жақын арада меңгеріле бастағанына қарамастан (екіншілік шикізаттан жасалған орама, ЕС заңдарына байланысты азық - -түлікпен байланысқа рұқсат етілмеген), 2004 жылдың өзінде пайдаланған ПЭТ-бутылкаларын өңдеу 500 мың тоннаға жеткен, бұл олардың пайдалануының 20%-қа өскенін көрсетеді.[37]. АҚШ-та аталған өңдеу әдісі Европаға қарағанда әлде-қашан көптеген жылдар бойы даму үстінде.[12,13].
Бөтелкеге-бөтелке принципі бойынша өңдеу кезінде екіншілік полиэтилентерефталат екі біріншілік полимер қабаты арасында қалып қойған жағдайда көпқабатты технология деп аталатын аталмыш технология қолданылуы мүмкін. Көпқабатты бөтелкелердің құрамында 50%-ға дейін екіншілік ПЭТ болады, және де бөлек сыйымдылықтарда екіншілік материалдың одан да коп саны болуы мүмкін. Бұл технология қазіргі таңда көптеген мемлекеттерде қолданылады, мысалы айтып кетсек: Швейцария, Швеция және АҚШ.[13].
Екіншілік полиэтилентерефталатты өңдеу әдістері кеңейтіліп және жетілдіріліп жатыр. ПЭТ рециклингінің қызықты бағыты болып оның негізінде әр түрлі нанотолтырғыштар (органомодифицирлік алюмосиликаттар, нанотрубкалар, фуллерендер, және т.б.) қолдануымен нанокомпозитті материалдар жасау немесе төменгі балқығыш сополиэфир алу мақсатында екіншілік ПЭТ-ті ди- және триэтиленгликольмен переэтерификация әдісі арқылы өңдеу.[38,39].
Екіншілік полиэтилентерефталатты өңдеу кезінде ПЭТ қалдықтарын тазалау мен жууға көп назар бөледі, себебі осы арқылы алынатын бұйымдардың сапасының жоғарлатуға мүмкіндік береді. Сондықтан да бұл процесс технологиялары әрдайым жетілу үстінде болады. Тазалаудың ең қарапайым және экономикалық әдісі ПЭТ қалдықтарын сулы және сусыз ортада үздіксіз немесе периодты әрекет ететін аппараттарда жуу болып саналады. Негізінде, ПЭТ қалдықтарын тазалау екі-үш сатыда жүреді, содан кейін тазаланған материал ұнтақталады да ылғалдылығы 0,5% болғанға дейін кептіріледі.[13].
Екіншілік ПЭТ-ті тазалау процесіне көп көлемде су қолданған сайын материал жақсы жуылады деген пікір қалыптасып келді. Сондықтан кең көлемде ылғалды ұсатқыштар (дробилка) (бастапқы ұсату кезеңінде материал суға түседі), сіңіруші шнектар (бастапқы суға малынған материалды транспортировкалайды), периодты әрекет ететін көп кезеңді жуу комплекстері көп қолданысқа йе болды. Жиынында материалдың қажетті тазалығы теңдессіз суды көп тұтынумен болды, демек, су тазартудың күрделі жүйесі қолданылады. B+B Anlagenbau GmbH компаниясы ПЭТ қалдықтарын өзіндік құрғақ тазалау технологиясын ұсынған. Компаниямен ұсынылған қондырғы материалды өңдеудің құрғақ кезеңінде 96%-ға дейін тазартады, бұл суды қолдануды төмендетеді, шамамен кем дегенде үш есеге дейін (суды тазалауға кететін шығындарды да азайтады). Тазалаудың жоғары дәрежеде өтуі бастапқы ұнтақталған ПЭТ қалдықтарының (флекс) қажалуында, бұл төгілуге және одан әрі ластанудың (топырақ, шаң, қағаз, клей бөлігі және т.б.) негізгі массасын шығаруға әкеледі.[40].
Осылай бұрын қолданыста болған пластмассалық бұйымдарды екіншілік қолдануға болады. Көптеген мемлекеттерде ПЭТ рециклингіне байланысты проблемаларды шешу жөнінде программалар қабылдануда. АҚШ-та полиэтилентерефталат ыдыстарын өңдеудің ұлттық программасы бар. Ал Батыс Европада әрбір үшінші полиэтиленетерефталаттан жасалған бутылка екіншілік материалдан жасалады.
1.2.1Қалдықтарды өңдеуге дайындау және жинау ұйымдары
Полиэтилентерефталат қалдықтарын өңдеуге дайындау және жинау ұйымдары екіншілік полиэтиленетерефталат нарығының құрылуының ең маңызды экономикалық факторы болып саналады. Екіншілік шикізат ретінде пайдаланатын ластанған және араласқан қалдықтарды өңдеуге дайындауға кететін шығын біріншілік шикізат құнынан басым болып келуі мүмкін. Полиэтилентерефталат қалдықтарын жинау және өңдеу кезіндегі шығындардың көбеюі қалдықтарды жинауда және сорттауда жұмыстың қолмен жасалуы, көптеген жағдайда импортты аса қымбат қондырғыларды қолдану, соңғы жылдардағы энергоресурс шығындарының тұрақты өсуі, салық салудың жоғары дәрежесі. [18].Қазіргі заманға сай жаңа технологиялар бойынша екіншілік ПЭТ-ті жинауға кететін шығынды аралық өнімнің (әр түрлі тазалық дәрежесіндегі, өлшемі 5-10мм болатын флекс-хлопья) өзіндік құнынан 50%-ға дейін төмендетуге болады.[19].
Екіншілік полиэтилентерефталат бөліктеп жиналып, өндірістік кәсіпорындарында дайындалады және осы жерде шикізатты бұйымға өңдеу процесі кезінде өндірістік қалдықтар да пайда болады. Бірақ қалдықтарды жинау көлемінің ең негізгі бөлігін пайдаланылған ПЭТ бутылкалар құрайды.
ПЭТ бутылкаларын біріншілік сорттау арнайы қабылдау пункттары мен қоқс сорттайтын заводтарда жүргізіледі, сонымен қатар қоқс тастайтын жерлерде де жинайды, ең маңызды назар бөлінетін жері бутылкаларды түсіне қарап жинау. Бөтелкелерді идентификациялау қйынға соқпайды, себебі барлық сусындар жасауға кететін бөтелкелер полиэтилентерефталаттан жасалады, ал басқа да сұйықтықтардан жасалатын бөтелкелерде рецеклинг белгісі 1 саны таңбаланып жазылады.Негізінен жиналған бөтелкелер байламдарға пресстелінеді, және өңделуге жіберіледі.[20].
1.2.2Екіншілік ПЭТ-тің қолдану бағыттары
Өңделген ПЭТ қалдықтарының қолдану аймағы оның молекулалық массасымен анықталады, ол тұтқырлық сипаттамаларына байланысты есептеледі. Кестеде ПЭТ-тің әр-түрлі қолдану аймағына байланысты мәндер диапазоны көрсетілген.[12].
2-кесте. Қолдану аймағына байланысты ПЭТ-тің
тұтқырлық сипаттамасы[12].
Қолдану аймағы
Тұтқырлығы
Орам (талшық)
0,6-0,65
Үрлеу (бутылка)
0,75-0,80
Орам (шиналық корд)
0,35
Melt-blown
0,35-0,8
Экструзия (пленка)
0,5-0,8
Екіншілік полиэтилентерефталаттың негізгі қолдану аймақтары суретте көрсетілген.(2-сурет)
Талшық
Үлдір
Орама
Орауматериалы
Орама
2-сурет. Екіншілік ПЭТ-тің қолдану аймағы.[42]. Суретте көрініп тұрғандай екіншілік ПЭТ-тің маңызды қолдану аймағы талшық өндірісі болып саналады. Мысалы, АҚШ пен Батыс Европада ПЭТ-бутылкаларының негізгі массасы талшық пен тоқыма материалдарын алуға жұмсалады. Себебі екіншілік өңдеу процесінде ПЭТ-бутылка маркаларының тұтқырлығы әсіресе материалды жеткіліксіз кептірген кезде кемиді (0,8-ден 0,4-0,6-ға дейін).[43]. Әйткенмен, екіншілік негізден қалыптасатын ПЭТ-талшық, кең гаммалы өнімдерді өндіру шарттарына сай қанағаттандыратын механикалық қасиеттері бар. Мысалы: текстил, тұрғын және офистік бөлмелерге арналған тоқыма негізіндегі клемдер, машиналарға арналған орамалар және т.б.[12]. Талшықтың қалыптасу процесі пластификацияланатын екіншілік полимерден біріншілік полимердегідей реологиялық (ағын жылдамдығының градиенті) қасиеттерді талап етеді. Екіншілік полиэтилентерефталаттан алынған талшықты материалдар сорбент сипатында АЗСғимараттарында жылытқыш немесе толтырғыш ретінде қолданылады.[44]. Melt-brown технологиясы арқылы дайындалған талшықты ПЭТ маталары шумоизоляциялық материал, геотекстиль, фильтрлік және абсорберлік элемент, синтепон өндірісінде қолданылады.[12].
Барлық европалық ПЭТ-тің шамамен 70%-дай көлемі талшық өндірісіне кетеді. Үлкен диаметрлі талшықтарды спорттық және қысқы киімдерде жылытқыш ретінде, ұйықтайтын қаптарда, ойыншықтар ішіндегі толтырғыш ретінде қолданады.
Қытайда, текстил индустриясының орталығында да екіншілік ПЭТ-ті талшыққа өңдеу технологиялары белсеңді дамуда. Мысалы, қытайлық компания Jiangyin Changlong Chemical Fiber Co., Ltd. ПЭТ қалдықтарынан полиэфирлі талшық өңдеу технологияларын ішкі және ресей нарығында дамытуда. Кқмпания жетекшілерінің пікірлерінше бұл бизнес экономикалық және социальдық жағынан қолайлы болып келеді.[11].
Реологиялық және физико-механикалық қасиеттеріне байланысты екіншілік ПЭТ-ті жуу құралдары үшін сыйымдылықтар дайындауда қолданады, және де поливинилхлорид (ПВХ) және жоғары тығыздықтағы полиэтиленге (ПЭЖТ) жақсы альтернатива болады.[12].
Екіншілік ПЭТ негізінде тамақ өнімдері мен сусындар сақтауға арналмаған, ол орама дайындауда қолданады. Бірақ кейбір компаниялар екіншілік ПЭТ-ті өңдеудің супертаза технологияларын (Super-Clean-Recycling) ойлап тапты, және де осы технологияны сусындарға арналған бөтелке өнеркәсіптік өндірісінде қолдануда.[45].
Сонымен қатар, екіншілік ПЭТ-ті клей, эмаль өндірісі кезінде шикізат ретінде пайдалануға болады.[37]. Және де құрылыс үшін конструкционды материалдар, машина құрылысы және т.б. өнеркәсібі үшін композиционды материалдар өндірісінде кеңінен қолданылады.
Әр-түрлі толтырғыштары (ағаш үгінділері, қйыршықты өндіріс елеулері және т.б.) бар екіншілік полиэтилентерефталат негізінде әр түрлі композиционды материалдар алудың ресейде өндірістік технологиясы ойлап табылған және патентелінген. Осындай композиттердің (3-кесте)эксплуатациялық қасиеттеріне сай кровельді черепица, тротуарды плитка, листты материалдар және т.б. бұйымдарды жасауға мүмкіндік береді.[46].
3-кесте. Толтырғыш материалдарына байланысты ПЭТ негізіндегі құрылыс материалдарының жалпы физико-механикалық және функциональды қасиеттері[12].
Серпімділік модулі (қысуға байқау)
350-1000 МПа
Қысуға беріктік шегі
50-75 МПа
Қаттылығы (HRB)
60-80
Тығыздығы
1,2-1,8 гкуб.см
Жылу өткізгіштігі
0,13-0,21 ВтК
Су жұтылуы
0,6%кем емес
Суыққа төзімділігі
200 циклдан кем емес
Сонымен қатар, ПЭТ қалдықтарынан және минеральды толтырғыштардан полимербетон алады. Полимербетон-берік және ұзақ қолданысты материал және де әр-түрлі салаларда қолданыс тапқан. Толтырғыш пен шайырдың үйлесімді арақатынасы 9:1.[12].
Жоғары жылудың әсерінен екіншілік ПЭТ өндірістік қондырғылар үшін қатты отын ретінде қолданылуы да мүмкін.[37].
Екіншілік ПЭТ аздаған көлемін автомобиль компоненттерін, электротехникалық бұйымдар, әр-түрлі фурнитура жасауда қысым астында құю (литье под давлением) әдісі арқылы қолданады.
Екіншілік ПЭТ-тен алынатын классикалық өнімдері: лист (пластмассалық коробка және контейнер өндірісі үшін) және бандажды лента (өнеркәсіптік мақсаттар үшін). Шамамен екіншілік ПЭТ-тің жалпы қолданыс көлемінің 9%-ы пластмассалық коробкалар (жұмыртқа үшін, жидектер үшін және т.б.) мен әр-түрлі контейнерлер ие.[44].
1.2.3ПЭТ рециклингінің даму бағыттары
Полиэтилентерефталат рециклингі мақсаттарын орындау үшін модифиикация аймағында әр-түрлі зерттеулер жүргізілуде және келесі әдістер қолдануда:
1) Аздаған көлемде (0,5-тен 3%-ға дейін) енгізілген тізбек ұзартқышын қолдану, бұл бастапқы молекулалық массасын қайта қалпына келтіруге мүмкіндік береді.
Екіншілік полиэтилентерефталат рециклингінің мүмкін әдістерінің бірі болып оның тізбек ұзартқышын өңдеу процесі барысында (әр-түрлі модификаторлар) ПЭТ полимер матрицасына енгізу арқылы өтетін химиялық модификациясы.
Мұндай модификаторлар бифункциональды органикалық қосылыстар болып табылады, себебі бензол сақинасы жазықтығында орналасқан екі белсенді тобы бар.Өңдеу кезінде гетероциклдың жалпақ қеңдік орналасуы және олардың кернеулік күй-жағдайы полимерлердің құрылымына модификаторларды енгізуге жағдай жасап жатыр.
Сондай модификаторлардың стабилизациялық әсері термиялы, термоқышқылды, термогидролитті термопласттар деструкциясы гетеротізбекті полимерлердің соңғы функционалды топтарымен әрекеттесуіне негізделген, сондықтан полиэтилентерефталатты модификатор қосу арқылы екіншілік өңдеу тізбектің ұзартылуына, молекулярлық массасыныңүлкеюіне, өңдеу кезінде жоғары температура әсеріне және ылғалдылыққа сезімталдылықты төмендетуге мүмкіндік береді.
Негізгі және екіншілік полимерлердің химиялық модификациясын статикалық жағдайда өткізуге болады, бұл түрін және модификатор концентрациясын таңдауды анықтауға мүмкіндік береді. Динамикалық жағдайларда таңдалған модификаторлардың орташа тұтқырлық молекулярлық массасының есептік мағыналарына қарай эффективтілігін бағалауға болады.
Алдын ала зерттеулер көрсеткендей, екіншілік ПЭТ-ке енгізілетін модификаторлардың (тізбек ұзартқышы) оптималды саны 1,5-2% масс.
Модификацияланған полимерлердің реологиялық қасиеттерін зерттеу кезінде екіншілік полиэтилентерефталаттың молекулалық массасы 30-40%-ға (сурет-1) артқаны байқалған, бұл модификаторлардың активті гетероциклдарының (тізбек ұзартқышы) модификацияланатын термопласттардың соңғы тобымен өзара әрекеттесімен түсіндіріледі.
Екіншілік ПЭТ-тің молекулалық массасының артуы, өңдеу шарттарында (экструзия, литье под давлением, пресстеу) термиялық әрекеттесу кезінде модификатордың активті циклының ашылуымен, содан кейін полимердің соңғы гидроксилді тобымен әрекеттесуімен негізделген.
Екіншілік полиэтилентерефталат құрамына арнайы таңдалған тізбек ұзартқыштарын енгізу температураның жоғарылауына термоқышқылды деструкцияның басталуына әкеледі. Тотығу кезеңі басталғаннан төменгі жылдамдықпениндукция периодын өткеннен кейін оттегі жұтылуы басталады.Тотығу реакциясы ағынының ұзақтығының артуы және оның терең сатылардағы төменгі жылдамдығы (индукция периоды біткеннен кейін), полимер құрамына реакцияға қабілетті химиялық модификаторларды енгізуі, бұл полимерлердің термоқышқылды деструкцияға тұрақтылығының жоғарылауына әкеледі. Термоқышқылды деструкцияға сәйкес ТГ және ДТА қисықтарының жоғарғы нүктесі жоғары температуралық аймаққа қарай жылжыйды және полимердің пиролиттік ыдырау максимумына қарай толық салынады. Модификацияланған екіншілік полиэтилентерефталаттың автоқышқылдау жылдамдығының төмендеуі олардың реакцияға активті радикалдар түзбей және тотығу тізбектерінің тармақтану басымдылығымен негізделген.
2)Түйіршіктелген (гранулированных) екіншілік полиэтилентерефталаттың қаттыфазалық поликонденсация әдісі.
Қолданатын реагенттердің және процесс температурасының табиғатының тәуелділігіне байланысты келесі қаттыфазалық поликонденсацияның түрлерін ерекшелеуге болады:
- қаттыфазадағы поликонденсация, яғнимономер және де полимер сияқты балқу температурасынан төмен температура кезіндегі поликонденсация. Бұл жағдайда барлық процесс бойы сезінуші молекулардың қозғалуы шектеулі болады;
- олигомерлердің қатты фазадағы поликонденсациясы, яғни мономерлердің балқу температурасынан жоғары және полимер жұмсару температурасынан төмен температура кезіндегіполиконденсация. Бұл жағдайда поликонденсацияның бастапқы сатысы балқымада болады, ал екіншілік сатысы-олигомер поликонденсациясы қатты фазада жүреді;
- үш өлшемді поликонденсация, ерекшелігі терең стадиясында, және де реакцияға қабілетті макромолекула соңы көп қозғалмайтын болғандықтан және қатты үш өлшемді полимер сеткасында бекітілу себебінен қатты фазадағы поликонденсацияның бір түрі болып келеді;
- реакционды қалыптасу - алдағыда болашақ бұйым пішіні берілген қатты қоспаларда болатын поликонденсация (немесе қаттылай дерлік).
Cуретте (3-сурет) қатты фазалық поликонденсацияға арналған қондырғы бейнеленген.
Вакуумды насосқа қарай
3-сурет. Қатты фазада поликонденсацияға арналған қондырғы.
1 - қыздыру элементі; 2 - майлы монша; 3 - реакционды колба; 4 - түйіскен термометр; 5 - холодильник; 6 - қабылдағыш.
Олигомерлерді поликонденсациялау кезінде процесс екі стадиядан өтеді. Поликонденсация басында балқымада немесе ертіндіде салыстырмалы төмен молекулалы полимер-олигомерлер (преполимеры, форполимеры) алынады. Алдағыда олардың поликонденсациясын қатты фазаданың өзінде өткізеді. Содан поликонденсация бұл жағдайда полимердің балқу температурасынан төмен және мономердің балқу температурасынан жоғары температура кезіндегі жағдайда өтеді. Мономер құрылысымен байланысқан қатты фазалық поликонденсация кезінде құрылымдық фактор рөлі ойнамайды; олигомердің молекула құрылымы, полимер тізбегінің конформационды құрылымының ерекшелігі және молекула үсті құрылымы үлкен мағынаға ие болып жатыр.
Полиэтилентерефталат олигомерлерінің поликонденсациясы мысалынан анықталғандай, олигомерлерден тізбек өсу процесіне маңызды әсер етуі олардың бөлшектерінің дисперстілік қасиет көрсетуінде. Қатты олигомер бөлшектерінің мөлшері азаюымен пайда болатын полиэтилентерефталаттың молекулалық массасы да өседі.
Қатты фазада поликонденсация кезінде өзіне тән қарама-қайшылық туындайды: процесті жылдамдату үшін синтез температурасын жоғарылату қажет, бірақ температураны көтеру ұнтақтардың жабысуына әкеледі. Сондықтан предполимер ұнтақтары бөлшектерінің жабысуын тоқтату шаралары алдын ала ескерілген: полиэтилентерефталат бөлшектерін органикалық сұйықтықтармен өңдеу кристализацияға әкеледі, осыдан кейін бөлшектер жабыспайды; бастапқы сатыларда жабысудан сақтау үшін интенсивті вибрация; инертті ұсақ дисперсті ұнтақты қоспаларды қолдану (полимер массасынан 0,1%-тен 10%-ке дейін).
ТФПК алдында алынған форполимерді ұсақтайды және инертті газ токта немесе вакуумда форполимердің балқу температурасынан төмен арнайы температурада бастапқы термиялық өңделеді. Термиялық өңдеуді кристалдық қасиетін жоғарылату және қатты фазалық поликонденсацияны өткізу уақытын қысқарту үшін өткізіледі.
Форполимердің алыну реакциясын эффективті өткізу үшін катализатор қолдану қажет. Катализатор ретінде әр түрлі титан қосындылары, цинк оксиді, цинк ацетаты және марганец ацетаты қолданылады. Көбінесе эффективті титанның органикалық қосындылары қолданылады: тетрабутилтитан, тетрапропилтитан, тетраэтилтитан, тетраметилтитан және төртхлорлы титан. Катализатор полимер 10-100ч-ден 1000ч-ға қатынасындай енгізіледі, абзалдырақ 30-300 ч. Қосымша катализатор реакция кезінде енгізілуі мүмкін. Катализатор қосылған кезде термоөңдеу міндетті емес.
3) Органомодифицирлі алюмосиликат қолдануымен нанокомпозитті материалдар негізінде ПЭТ рециклигі.
Қабатты силикатты нанокомпозиттің құрылу процесі аралық сатылар қатары арқылы өтеді )4-сурет). Бірінші сатысында тактойдтың қабатты силикаттың органомомодифицирлік агломератын қоршайтын полимер) түзілуі жүреді. Екінші сатысында қабатты силикаттың қабат аралық кеңістігіне полимер енгізіледі, нәтижесінде силикат қабаттарының қозғалуына әкеледі. Алдағыда қабат аралық арақашықты үлкейткен сайын (үшінші стадия) силикатты қабаттардың бөліктеп қабаттануына және бағытсыздануына әкеледі. Соңғы стадиясында эксфолиация болады.
тактоид
интеркалирленген құрылым
эксфолиирленген құрылым
дезориентация қабаттануы
саз
полимер
4-сурет. Полимерлі нанокомпозиттің құрылу схемасы
Құрылымының басымды бөлігі тактоидтардан тұратын композит түзілген жағдайда, оның негізгі мінездемелері әдеттегі микрокомпозиттікіндей сол диапазонда жатады. Осы жағдайдан басқа тағы композиттің екі құрылым үлгісін атап кетуге болады. Біріншісі (4-сурет, II) полимер тізбегі қабат аралық қабатты силикат кеңістігіне интеркалирленген құрылымға ие, және де реттелген көп қабатты алмасушы полимерлік және силикат қабаттарынан жиналған жүйе қалыптасады. Екінші үлгідегі құрылымды композиттерде (4-сурет, IV), силикат қабаты толық және біркелкі полимерлі матрицаға диспергирленген, эксфолиирлі құрылым қалыптасады.
Қабатты силикатты нанокомпозиттер құрылымын рентгеноқұрылымды анализ әдісімен анықтайды. Жылжу қабатты силикат құзы кіші бұрыш облысына мінездемелі, интеркалирлі нанокомпозит түзілуін растайды, және де қайталанатын көп қабатты құрылым жақсы сақталады. Көп қабатты силикат құзына тән мінездеменің жоқтығы - қабаттар аралық арақашықтықтың көптігі немесе силикатты пластинкалардың реттелмегендігі, эксолиирлі нанокомпозиттің қалыптасуын білдіреді.
Рентгеноқұрылымды анализ арқылы алынған мәліметтерді растау үшін растрлық және трансмиссиялық микроскопияны қолданады. Шынында, қабатты силикат нанокомпозиттерінде бір уақытта барлық аталған құрылымдар қатар бола алады. Бұл полимерлі матрицада қабатты силикаттың таралу дәрежесіне байланысты болып келеді.
Алдын ала зерттеулер көрсеткендей, екіншілік ПЭТ негізіндегі нанокомпозиттік материалдар және қабатты алюмосиликаттар комплексті эксплуатационды мінездемеге ие, бұл өндірістің алуан түрлі салаларында қолдануға мүмкіндік береді.Осындай нанокомпозиттердің ерекшелігі жоғарғы өртке төзімділігі және таза ПЭТ-пен салыстырғанда оттегіге және көмірқышқыл газына қатысты жоғарғы тосқауылды қасиет көрсетуі.
1.3 Экструзия
Экстру́зия (лат. extrusio -- итеріп шығару, итеру) -- материал балқымасын арнайы формадағы тесіктер көмегімен итеру арқылы бұйымдарды алу технологиясы. Экструзия әдісі арқылы жабысқақ материалдардан бұйымдар алу ежелгі Қытай кезеңінен ұлттық тағамдарды (вермишель, ұн) дайындауда қолданыла бастаған. Кейін бұл процесс түсті металдардан (көбінесе қорғасыннан), құрылыс материалдарынан (кірпішке арналған сазбалшық) бұйымдар және сабын дайындауға қолданылған. Осы мақсаттар үшін адамның бұлшық ет күшін қолдану арқылы поршенді үлгідегі престі пайдаланған. Осы әдісте материалдың кейбір бөлігі машина цилиндріне бекітілген, содан поршен (плунжер)көмегімен аспап арқылы итеріледі.
XIX ғ. ортасында Англия мен Германияда престердің қолдық келтірулерінің орнына механикалық және гидравликалық престерді қолдана бастаған. Және де бұл престер гуттаперчей (вулканизациондық емес резина қоспасы) сымдарының және теңіз кабельдерін жабуға арналған. Поршнді престің қозғалысы периодты болғандықтан, көптеген қйындықтар туындатты. Сондықтан поршнді престі шнек құрылғысымен алмастырылды, осының нәтижесінде гуттаперчалық массалы кабельдерді үздіксіз престеу мүмкіндігі пайда болды. Осы кезден бастап шнекті престер резина қоспаларын өңдеуде кеңінен қолданыла бастады.
Алғашқы кезде полимерлерді өңдеуде резина қоспаларын өңдеуге арналған, тек шнек диаметрі үлкен болатын шнекті машиналарқолданыла бастады. Бірақ полимерлердің спецификалық қасиеттеріне байланысты (тұтқыр аққыштық, эластикалық, тұтқыр серпімді, тұтқырлықтың температура және қозғалу жылдамдығымен байланысы) арнайы шнекті машиналардың пайда болуына әкелді. Бұл машиналар полимерлерді өңдеуге арналған экструдерлер деп аталды.
Әдетте полимерлік (резиналық қоспалар, пластмасса, құрамында крахмал және ақуыз бар қоспалар), ферриттік бұйымдар (өзекшелер) өндірісінде, және де тамақ өнеркәсібінде (макарон, сорпа және т.б.)материал балқымасын арнайы формадағы экструдер тесіктері көмегімен итеру арқылы қолданылады.
Экструзия бұл жоғарғы тұтқырлықты сұйық күйдегі материалдарды арнайы формадағы инструментпен (экструзионды головка, фильер) итеру арқылы, көлденең қималы қажет формадағы бұйымдар алу мақсатымен жүргізілетін үздіксіз технологиялық процесс болғандықтан,полимерді өңдеу өндірісінде экструзия әдісімен әртүрлі погонажды бұйымдар, құбырлар, листтар, үлдірлер, кабель қабықтары, оптикалық жүйелердің элементтері шырақтар және т.б.секілді бұйымдар дайындалады. Полимерлерді экструзия әдісімен өңдеу үшін қолданылатын негізгі қондырғылар бір червякты, екі червякты, поршнды және дисктты экструдерлер болып табылады.
Экструдер - пластикалық материалдарды форма беру арқылы профильді құрылғымен (экструзионды головка) экструзия процесіне әкелетін, қалыптастыруға арналған машина.5, 6-суреттерде тамақ және пластикалық плинтус өнеркәсібінде қолданылатын экструдерлер бейнеленген.
5-сурет.Тамақ өнеркәсібінде қолданатын экструдер
6-сурет. Пластикалық плинтус жасауда қолданылатын экструдер
Экструдер қыздыру элементтерінен құралған корпустан, корпуста орналасқан жұмыс органдарынан (шнек (Архимед бұрандасы), диск, поршн), өңделетін материалдың тиеу түйінінен, күш беруші приводттан, тапсырма жүйесінен және бақылау, есептеу, реттеу құрылғыларының температуралық режимін сақтаудан құралған. Экструдер негізгі жұмыс органына түріне қарайбір шнекті, екі немесе көп шнекті (червякты), дискті, поршенді (плунжерлі) және т.б болып бөлінеді. Екі шнекті экструдерлер шнек конфигурациясына байланысты параллельді немесе конустық болып келеді. Ал айналу бағытына байланысты екі шнекті экструдерлер шнек айналымына бағытталған немесе қарама-қарсы бағытталған болып бөлінеді.
7-сурет. Бір шнекті экструдер құрылысы
1-шнек; 2-материалды цилиндр; 3-тиейтін бункер; 4-салқындатушы каналдар; 5-айналма зоналық жылытқыштар; 6-термобулар; 7-пішіндейтін головка; 8-экструдер корпусы; 9-механикалық передача; 10-салқындатушы суға патрубок; 11-подшипникті түйін; 12-электроқозғалтқыш.
1.3.1 Экструзия түрлері
Салқын көк экструзия -- материалдың қысым астында баяу қозғалуына және осы өнімнің берілген пішіндеріне сай қалыптасуына байланысты тек қана механикалық өзгерістер болады.
Жылы экструзия -- шикізаттың құрғақ компоненттерін белгілі бір мөлшерде сумен араластырады да экструдерге жіберіледі. Мұнда ол тек механикалық емес, сонымен қатар жылу әсеріне де ұшырайды. Өнім сырттан қыздырылады. Алынған экструдат аз ғана тығыздықпен, көлемінің кішкене артуымен, пластикалығымен және де ұялық құрылысымен ерекшеленеді. Экструдатқа кейде кептіру қажет болады.
Ыстық экструзия -- процесс жоғары жылдамдықта және қысымда өтеді, механикалық энергия жылу энергиясына маңызды ауысады. Осының себебінен материал сапасының тереңдікке сай әр түрлі өзгерістерге алып келеді. Сонымен қоса реттелетін жылуды жеткізіп салу өнімге тікелей де, бұдан басқа экструдердің сыртқы қабырғалары арқылы да болу мүмкін. Ыстық экструзия кезінде шикізаттың ылғалдылық салмақ үлесі 10-20 %, ал температурасы 120 °C асады.
1.3.2Экструзия процесі кезіндегі негізгі параметрлер. Процестің технологиялық параметрлеріне полимерді өңдеу температурасы, балқыма тығыздығы, головка аймағындағы температура және қалыптасқан экструдант салқындату температуралық режимі жатады.Балқыманың тұтқырлығы жоғары болған жағдайда, экструзия әдісімен бұйымдар алу балқыма ағынының кедергісінің жоғары болуынан және қозғалыс режимінің пайда болу себебінен қиын. Осының бәрі бұйымдардың ақаулығына алып келеді. Өңдеу температурасын жоғарылату балқыманың термодеструкциясына алып келуі мүмкін, ал тығыздығын, келтіру қуаттылығын төмен температураларда жоғарылату - механодеструкцияға алып келеді, яғни балқыма экструзиясына тар интервалды жабысқақтық тербелістілік қасиет бар полимерлер қолданылу тиіс. Бір шнекті экструдердің негізгі технологиялық сипаттамалары болып L, D, LD, шнектің айналу жылдамдылығы n, шнектің геометриялық профилі (8-ші суретке қарасақ) жәнеқысылу дәрежесі ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Бітіру жұмысы беттен 47беттен12 суреттен және 9 кестеден46 әдебиеттен тұрады.
Түйінді сөздер: пластмассалар,полиэтилентерефталат (ПЭТ), флекс, экструдер, полиэфирлі талшық.
Жұмыстың мақсаты:полиэтилентерефталаттан жасалған бөтелкелерді екіншілік өңдеу арқылы талшық алу цехының жобасыұсынылды (380кгсағ өнімділікпен). Бұл үшін келесі міндеттер қойылған: материалды іріктеу, сапасына байланысты барлық талаптарға сай; өндіріс технологиясын суреттеу; қондырғыны таңдау; материалдық және жылу балансын есептеу; өндірісті технико-экономикалық негіздеу; қауіпсіздік ережелері мен қоршаған ортаны қорғауды суреттеу.
Жұмыстың нәтижесінде полиэтилентерефталаттан жасалған бөтелкелерді өңдеу арқылы полиэфирлі талшық алу жобасы ұсынылды.
Өндірістің технологиялық схемасы келесі сатылардан тұрады:
1. Шикізатты дайындау: ПЭТ бөтелкелерін арнайы жинау орындарында, қоқыс орындарында жинаужәне түсіне сай сорттау.
2. ПЭТ бөтелкелерін біріншілік өңдеу арқылы өнім алу (флекс).
3. ПЭТ бөтелкелерін біріншілік өңдеу арқылы алынған өнімді экструзия әдісі арқылы полиэфирлі талшық алу.
РЕФЕРАТ
Дипломная работа изложена на 47 страницах, содержит 12 рисунков, 9 таблиц, 46 литературный источник.
Ключевые слова:пластмассы, полиэтилентерефталат (ПЭТ), флекс, экструдер, полиэфирное волокно.
Цель работы: представлен проект цеха по вторичной переработке бутылок из ПЭТ и получению из них полиэфирного волокна методом экструзии, производительностью 380кгчас. Для выполнения данной цели поставлены следующие задачи: подбор материала, отвечающего всем требованиям по качеству; описание технологии производства; выбор экструдера для производства; расчет материального и теплового балансов; описание техники безопасности и охраны окружающей среды; технико-экономическое обоснование производства и расчет его рентабельности.
Результаты работы: представлен проект цеха по получению волокна из ПЭТ бутылок методом вторичной переработки, производительностью 380кгчас.
Технологическая схема производства полиэфирного волокна включает следующие стадии:
1. Подготовка сырья: Сбор ПЭТ бутылок в специально предназначенных местах и сортировка их по цвету.
2. Получение флекс-хлопьев по линии измелчения и мойки ПЭТ бутылок.
3. Получение полиэфирных волокон методом экструзии.
МАЗМҰНЫ
ҚЫСҚАРТУЛАР ТІЗІМІ
КІРІСПЕ
1 ӘДЕБИ ШОЛУ
1.1 Полиэтилентерефталат және оны сипаттамасы
1.1.1 ПЭТ қалдықтарының пайда болу қайнары
1.2Екіншілік ПЭТ-тің өңделуінің негізгі бағыттары
1.2.1 Қалдықтарды өңдеуге дайындау және жинау ұйымдары
1.2.2 Екіншілік ПЭТ-тің қолдану бағыттары
1.2.3 ПЭТ рециклингінің даму бағыттары
1.3Экструзия
2 ӘДІСТЕМЕЛІК БӨЛІМ
3 ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ БӨЛІМ
3.1 Негізгі шикізат сипаттамасы
3.2 Дайын өнім сипаттамасы
3.3 Өндірістің технологиялық схемасын таңдау және суреттеу
3.4 Өндірістің материалдық балансы
3.5Қондырғыны таңдау және есептеу
3.6Өндірістің жылу балансы
4 ЭКОНОМИКАЛЫҚ НЕГІЗДЕУ
5 ҚАУІПСІЗДІК ЕРЕЖЕСІ ЖӘНЕ
ҚОРШАҒАН ОРТАНЫ ҚОРҒАУ
5.1 Жалпы талаптар
5.2 Жылу
5.3 Вентиляция
5.4 Жарықтандыру құрылғылары
5.5 Өрттен қорғау іс-шаралары
ҚОРЫТЫНДЫ
ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
ҚЫСҚАРТУЛАР ТІЗІМІ
ПЭТ - полиэтилентерефталат
ПВХ - поливинилхлорид
ПЭЖТ - жоғарғы тығыздықтағы полиэтилен
БАП - балқыманың аққыштық параметрі
КІРІСПЕ
Өзектілік. Пайдаланған пластмассаларды екіншілік өңдеу (рециклинг) және қалдықтардың қоршаған ортаға және экологияға әсеріне байланысты пластикалық материалдарды қайта қалпына келтіру, полимерлік өндірістің ең маңызды проблемаларының бірі болып саналады.Қоршаған ортаның әсеріне жоғары беріктілік қасиет көрсетуіне байланысты бұл материалдар қалыпты жағдайда ұзақ уақыт сақталады. Бірақ полимерлік қалдықтарды пайдаланудың қоршаған ортаға әсері маңызды экономикалық фактор ретінде қарастыруға болады. Сондықтан энергия мен материалдар қайта қолданысқа түседі. Бұл табиғат қорын пайдалануды қысқартуға, қоршаған ортаның ластануын төмендетуге, энергияны пайдалануды азайтуға және экономикалық жағынан пайда әкелуге мүмкіндік береді. Әлемде екіншілік өңдеудің алуан түрлі стратегиялары ұсынылуда. Қазіргі кезде механикалық және химиялық өңдеуде және энергияны қайта қалпына келтіруде даму жүруде. Арнайы қондырғылардың көмегімен орындалатын механикалық өңдеу материалдардың екіншілік қолдануын қамтамассыз етеді. Материалдарды қайта қалпына келтіру үшін химиялық өңдеу арқылы мономер түрінде өнім аламыз, содан жаңа полимерлі шикізат және химиялық заттар мен отын алынады, бірақ бұл әдіс арнайы қондырғылар мен ресурстарды талап етеді.
Полимерлік материал қалдықтарын қоқыс сақтау орындарында жер астына көміп тастау уақыт өте келе өз әйгілігін жоғалтуда. Бұл факторлар, және де экологиялық сауаттылықтың өсуі полимерлік материалдарды жаңа өңдеу бағдарламаларының пайда болуына жол ашуда. Қазіргі кезде пластмассалық материалдар қалдықтарын өңдеудің бірнеше жолдары ұсынылған, олардың ішінде биоыдырайтын полимерлерді өңдеу, термоөңдеу, химиялық өңдеу және полимерлік материалдарды екіншілік қолдану. Пайдаланған пластмассаларды екіншілік қолдану үшін стимул жеткілікті: экологиялық аспект, тұтынушының сұранысы, заң талаптары және төменгі баға.
Қазіргі кезде кең көлемде сұранысқа ие болып жүрген полимерлердің бірі болып полиэтилентерефталат (ПЭТ) саналады. Бұл материал әр түрлі бұйымдар өндірісінде(геоматериал, талшық, синтепон, киім, тамақ өнеркәсібінде қолданылатын үлдір, бөтелке, және т.б)қолданылады.
Пластмассаны екіншілік өңдеудің бірнеше түрі бар. Қалдықтарды өңдеу зауыттарында біріншілік өңдеу төменгі сортты материалдарды қайта пайдалануға мүмкіншілік береді.Бұл термопластты полимерлі материалдарға байланысты, себебі термопластты полимерлі материалдар ластанудың төменгі дәрежесін көрсетеді.Екіншілік өңдеу бөлуден, тазалаудан және негізгі өнімдерді таза полимер ретінде немесе қоспа ретінде қайта қолданудан тұрады. Үшіншілік өңдеу үшін полимерлік кесінділер субстанция алу үшін химиялық өңдеуге ұшырайды, мономер, химикат немесеотын. Полимерлі қалдықтарды энергияны бұрынғы қалпына келтіру үшін өртеуге болады.Полимердің құрылысы және оны қолдану аясына байланысты, жасалатын бұйымдарға байланысты өңдеу түрі таңдалады. Полимер композициясы құрамының ластануына байланысты кейбір полимерлердің қасиеттері нашарланады, сондықтан да басқа полимерлерден толықтай бөлінуі қажет. Көптеген полимерлі материалдар балқымайды және оларды мына жолмен өңдеуге болмайды; ал басқалары қыздыру арқылы бастапқы мономерге дейін жайылады. Қазіргі кезде полимерлерлік материалдарды өңдеуге аса көп көніл бөлінуде әсіресе дамып келе жатқан бұл полиэтилентерефталат қалдықтарын өңдеу және әр турлі салаларда пайдалану болып табылады. Әлемде пластмасса өндірісі күннен күнге артуда және дамуда, ал Қазақстанда бұл өндіріс түрі енді қолға алына бастауда, сондықтан қай жағынан да алып қарамасақ полимерлі материалдарды өңдеу мен одан бұйымдар жасау пайдалы және қолайлы болып табылады.
Аталған жұмыс пластмассаларды өңдеуге арналған Дорпласт инвеств кәсіпорынында орындалды.
Жұмыстың мақсаты полиэтилентерефталаттан жасалған бөтелкелерді екіншілік өңдеу процесі арқылы полиэфирлі талшық алу цехының жобасын жасау(380кгсағ өнімділікпен). Бұл үшін келесі міндеттер қойылған: материалды іріктеу, сапасына байланысты барлық талаптарға сай; өндіріс технологиясын суреттеу; қондырғыны таңдау; материалды және жылу балансын есептеу; өндірісті технико-экономикалық негіздеу; қауіпсіздік ережелері мен қоршаған ортаны қорғауды суреттеу.
Жаңалығы және нәтижелердің маңыздылығы. Қазақстанда алғаш рет полиэтилентерефталаттан жасалған бөтелкелерден полэфирлі талшық алуға арналған зауыт іске қосылуда. Осы өндірістің іске қосылуы нәтижесінде Алматы қаласы мен Алматы облысында пластикалық бөтелкелерді утилизациялау проблеммасы біртіндеп шешілуде және полиэфирлі талшық өндірісі басталуда.Ол синтепон, геоматериал, жалпы және арнайы бағыттағы киімдер және т.б. өндірісте қолданылады.
Жұмыс құрылымы.Бітіру жұмысы 48 беттен 11 суреттен және 9 кестеден 46 әдебиеттен тұрады.
1 ӘДЕБИ ШОЛУ
1.1 Полиэтилентерефталат және оның сипаттамасы
Дүниежүзілік пластмасса өңдірісі жыл сайын 5-6%-ға өсіп жатыр және болжаммен 2020 ж. 250млн тоннаға жетеді.[1]. Және де қазіргі кезде қарқынмен дамып келе жатқан нарық - полиэтилентерефталат (ПЭТ) нарығы болып саналады.
Полиэтилентерефталат әлемде орама өндірісінде революция жасады, және әлемдік нарықта осы сфера саласында жағдайды өзгертті. Соңғы 10 жылда әлемде ПЭТ өндірушілердің саны екі есеге көбейді. XX ғ. 90 ж. басынан қазіргі уақытқа дейін әлемде ПЭТ өндірісінің интенсивті дамуы байқалуда. 1990-1995 жылдар аралығында әлемде ПЭТ сұранысы орташа есеппен жылына 15% құрады, ал 1995-2000 жылдар аралығында бұл көрсеткіш жылына 20% құрады.[2]. Соңғы жылдары әлемдік ПЭТ нарығының өсуі орташа есеппен алғанда жылына 10% құрайды.
ПЭТ-тен жасалған материалдар 1940 ж. бастап жасала бастады.[3-5].Сол кезден бері ПЭТ материалдарының адам өмірінде, жеңіл тамақ өнеркәсібінде, медицинада және фармацевтикада универсиалды кең ауқымды қолданыуы басталды.[6].
Полиэтилентерефталат әр түрлі пленка, орама және сыйымдылықтар жасауда жақсы колданылады.[7]. ПЭТ-тен жасалған ыдыстардың жоғары тұтынушылық қасиетіне байланысты бұл материалға сусын және тамақ өнімінде кең қолданыс тапты.[6]. Қазіргі кезде ПЭТ-тара сапасы жағынан жоғары болуына байланысты дәстүрлі шикізат түрі картон мен шыныны белсеңді ығыстырып жатыр.
Полиэтилентерефталаттың маңызды ерекшелігінің бірі одан жасалған екіншілік материал өңделуге жеңіл беріледі. Және де маңызды қасиеті басқа екіншілік пластмассаларға қарағанда екіншілік ПЭТ жеңіл гомогенденеді. [8].Екіншілік полиэтиленетерефталаттың осы ерекшеліктеріне байланысты қазіргі таңда әлемдегі ең көп өңделетін және алуан түрлі қолданатын пластик болды, гранул, орамаға арналған пленкадан бастап, киім,кілем, жүк және офистік жиһаз, аудио-видео пленкалар өндірісінде кеңінен қолданады. Көбінесе полиэтилентерефталат қалдықтарын қайта пластикалық бутылка, пленка және талшық өндірісінде қолданады. Америка Құрама Штаттарында екіншілік полиэтилентерефталаттан полиэфирлі талшықтардың жартысы дерлік өндіріледі.
Сонымен, әлемде соңғы жүз жылдықта екіншілік полиэтилентерефталат нарығы құрылуы байқалады,бұл экологиялық және экономикалық аспектілермен тікелей байланысты. Бүкіләлемдік полиэтилентерефталат өндірісі көлемі бүгінгі кезде жылына 1 млн. тоннаны құрайды. [8].
1.1.1ПЭТ қалдықтарының пайда болу қайнары
Полиэтилентерефталатқа деген сұраныс өсуіне байланысты, қалдықтардың саны да өседі.Қазіргі кезде ПЭТ қалдықтары барлық пластмасса
қалдықтарының 30% құрайды, соның 80% өңделуде.[11].
ПЭТ қалдықтары барлық бұйымдар шикізаттарын өңдеу процесс стадияларында пайда болады( экструзия, құю, пресстеу, вакуумды қалыптасу, дайын үрлеу).[12]. Мысалы, листты материалдардың вакуумды қалыптасу процесі экструдердің толық өндірісінен 15-35% ПЭТ қалдықтарының қалыптасуымен болады.Және де, құю бұйымдарының өлшемдері азайған сайын калдықтардың пайда болу салыстырмалы көрсеткіштері жоғарылайды. Шикізат пен қолданылатын технологияғабайланысты преформа жасауда ПЭТ қалдықтарының көлемі 0,6-0,9% құрайды, ал преформадан жасалатын сыйымдылықтар жасауда орташа есеппен полиэтилентерефталат көлемі 0,3% құрайды.[13].
Бірақ, ПЭТ қалдықтарының негізгі үлесін сусындардың пластикалық бөтелкелері құрайды. Әсіресе Ресейде 90% полиэтилентерефталат гранулы ПЭТ-преформа жасауға қолданылады (1-сурет), осылардан алдағыда бөтелке үріледі.
Талшықты 6% 1%Үлдірлі
93%Бөтелкелі
1-cурет. Ресейдегі ПЭТ гранулятының тұтыну құрылымы (2004ж.)[14].
Қазіргі таңда Ресейде ПЭТ-тің жарты миллион тоннасы ПЭТ-бөтелкегеөңделуде, және сәйкесінше сонша кең спектрлі қолданатын жоғары сапалы полимер қалдықтары пайда болады.[15]. Және де, тек қана Мәскеу қаласының өзінен жыл сайын 60 мың тонна полиэтилентерефталат қалдықтары жиналады.[16,17].
1.2 Екіншілік ПЭТ-тің өңделуінің негізгі бағыттары
Екіншілік полиэтилентерефталатты [21-32].өңдеудің бірнеше негізгі бағыттарын алсақ, бұларды шартты түрде үш негізгі топқа бөліп қарастыруға болады: механикалық, химиялық және термиялық (1-кесте).Кестеде екіншілік полиэтилентерефталлатты өңдеудің негізгі әдістері көрсетілген. Кестеде қалдықтардың өңдеу дәрежесі, жалпы қолданылуы т.б. бейнеленген.
1-кесте. Екіншілік полиэтилентерефталатты өңдеудің негізгі әдістері[33].
ПЭТ қалдықтарын өңдеу әдістері
Қалдықтардың ластану мүмкіндік дәрежесі
Өңделетін қалдықтардың жалпы көлеміндегі өңдеу тәсіл үлесі, %
Өңдеу нәтижесінде алынған заттардың қолдану облысы
Механикалық
Төмен және орташа
70-75
Орама үшін, талшық өндіру (жабынды, жасанды жүн, спорттық кйімдер), конструкциялық пластик автомобиль жасау үшін
Химиялық
Орташа
5
Клей өндірісі үшін полиэфир алуда, жабынды және ПЭТ-ті қайта синтездеу үшін негізгі шикізат ретінде
Термиялық
Қатты
20-21
Жылу энергиясын алу үшін өртеу немесе сұйық және газ тәрізді отын алу үшін пиролиздеу
Полиэтилентерефталат рециклингтеу және утилизациялау нұсқаларын толық қарастырсақ, келесі әдістерді ерекше атап кетуге болады:
Көміп тастау. Ең перспиктивасы жоқ варианттың бірі, себебі бағалы полимерлі шикізат көміледі, ал көптеген жерлер ауыл шаруашылығында пайдалануға жарамсыз болып қалады.
Өртеу. Бұл әдіс белсенді қолданылады, мысалы, АҚШ-та, ал бұл әдіс арқылы алынған энергия халық мұқтаждарына[23]. пайдаланылады. Әдіс экологиялық жағынан қауіпсіз емес. Сонымен қатар, өртеу экономикалық мақсаттарға лайықты емес болып келеді.[31].
Радиодеструкция. Әдіс нейтрондар көмегімен полимерлер макромолекуласының химиялық байланысын үзілуін көрсетеді, бета-бөліктерін, гамма сәулелендіру, бұл фото және термототығу деструкция процесіне жағдай жасайды, және төменгі молекулалық өнімнің пайда болуына алып келеді, бұлар биоциклдық процесстерде қолданылуы мүмкін. Ресейде бұл әдіс практикалық қолданылмайды.[32].
Термиялық ыдырау. Термиялық ыдырау-екіншілік полимерлік шикізатты утилизациялау әдісі, осы әдісте ол төменгі молекулалық қосылыстарға дейін ыдырайды. Бұған: пиролиз және каталитикалық термолиз жатады. Дәл осылай, АҚШ-та полиэтилентерефталаттан пластикалық ыдыстарды өңдеу кезінде мономерлер алады-диметилтерефталат және этиленгликоль, бұлар өз кезегінде қайтадан ПЭТ алуда қолданылады.[23,31].
Химиялық рециклинг ПЭТ-сольволиз. Сольволиз кезінде ПЭТ химиялық заттармен өзара әрекеттесуі арқылы деполимеризацияға ұшырайды, мысалы, метанол (метанолиз диметилтерефталат мономерінің алынуымен); этиленгликоль (гликоз бисгидроэтилентерефталат мономері алынуымен); қышқылдар (гидролиз терефталь қышқылының алынуымен) немесе сілтілер (сабындану).[34]. Сольволиз әдісі жеткілікті энергосыйымды, жоғары технологиялық қондырғыларды талап етеді және сондықтан өте қымбат болып келеді. Бірақ бұл әдістер төменгі сапалы шикізатты қолдануға мүмкіндік береді, себебі химияялық процесстер қосымша тазалаудан өтеді.
Бұл бағыт болжам, мысалы, нейтральды гидролиз арқылы терефталь қышқылы мен этиленгликольға дейінгі ПЭТ қалдықтарының деполимеризация процесінің өткізілуі, бұл қайтадан ПЭТ синтезіне кетеді. Процесс үздіксіз болып келеді. Бұл ПЭТ қалдықтарын өңдеудің ең көп тараған, экономикалық және қоршаған ортаға қауіпсіз әдіс болып табылады.[12].
Полиэтилентерефталат қалдықтарын химиялық өңдеудің ең кең таралған әдісі гликоз және екіншілік ПЭТ конденсациясы салыстырмалы арзан полиэфирлі смола алу мақсатымен көпнегізді қышқыл немесе оның ангидридтерін қосу арқылы жүреді.
Деполимеризация процесі екіншілік ПЭТ өндірісінің салыстырмалы қымбат әдіс болып табылады, себебі энергетикалық шығындардың көп болу және қымбат химиялық өнімдердің қолданылуына байланысты.
ПЭТ деструкция өнімдері ескірген қалдықтардан кеңінен қайтадан ПЭТ синтезінде қолданылады, пластификатор, лак, жабынды және т.б. материалдар алуда пайдаланылады.
Грануляция. ПЭТ қалдықтарын өңдеу үшін уатқыштар (дробилка), диірмендер (мелница), ұсатқыштар (гранулятор) қолданады. Механикалық және жылу әсерінен қалдықтар смоло тәрізді жағдайға көшеді. Содан кейін ұсатқыштан шығуда балқыма калибрлік тесіктер арқылы басылып шығады және ұсақталып кесіледі де салқындатылады. [35].Кейде бұл процессті алуан түрлі стабилизаторлар, модификаторлар, бояуыштар және де гранулят сапасын көтеру үшін басқа да қосымша қоспалар пайдалану арқылы өткізіледі.
Екіншілік полиэтилентерефталат басқа полимердің физико-механикалық немесе электромеханикалық қасиеттерін жақсарту мақсатында қосымша қоспа ретінде де қолданылуы мүмкін.[12].
Агломерация. Пленкалы қалдықтар өңдейтін қондырғыға жиналып жуылғаннан соң, кейін агломерациядан өтеді. Агломерация кезінде пленкадан үйілу тығыздығы жоғары және жақсы ұнтақталатын (компактные зерна) құйындылар алынады.[36].
Грануляцияға қарағанда агломерация энергосыйымдылығы кемірек, өнімділігі көбірек, сондықтан материалды алдағы кездегі өңдеуге дайындауға кететін шығындарды төмендетуге мүмкіндік береді. Сонымен қатар, агломеризация кезінде материалдың молекулалық массасы өзгеріссіз қалыпты болады және де агломеризация процесінде полимерге бояғыштар, стабилизаторлар, толтырғыштар[36]. қосуға болады. Ең нәтижелі үздіксіз қозғалыстағы дискты агломераторлар болып саналады. ПЭТФ қалдықтары ұсақталғаннан кейін (флекс өлшеміне дейін 5-10мм), үздіксіз агломеризация зонасына беріледі.[12].
Экструзия. Полиэтилентерефталаттың ұнтақталған қалдықтарын өңдеудің кең тараған әдісі болып табылады және бір шнекті немесе екі шнекті экструдерлер қолданылуымен өтетін процесс.
ПЭТ қысым астында құю (литье под давлением) термопласттарды өңдеуге арналған барлық құю машиналарында өңделеді.[12,13].
Өңделген екіншілік және бірінші ПЭТ-тің қоспаларының соэкструзиясын пайдалану екіншілік полимердің реологиялық қасиеттерінің жақсаруына алып келеді және оны үрлеуге жарамды қылады.
Мүмкін варианттардың бірі, құю (литье) үшін ПЭТ-ті жоғары қысымдағы полиэтиленмен және модификаторлармен композиция алынғанға дейін араластырады. Қасиеттеріне қарай лавсан құюлуына жақын болып келеді, балқу температурасы-250-260◦С.[13]. Толық аморфты құрылым форма температурасы 50◦С болған кезде болады. Аморфты бұйымдар екпінді тиеулерге қарсы жақсы беріктілік қасиет көрсетеді де, бірақ эксплуатация температурасы төмен болып келеді.[12,35].
Бөтелкеге-бөтелке өңдеу әдісі (bottle-to-bottle). Бұл әдіс өнім алу әдістерінің барлық жиынтығы болып табылады, және де оны қайтадан тамақ орамасы және сусындар үшін бутылка ретінде қолдануға болады. Европа мемлекеттерінде бөтелкеге-бөтелке рециркуляциясы салыстырмалы түрде жақын арада меңгеріле бастағанына қарамастан (екіншілік шикізаттан жасалған орама, ЕС заңдарына байланысты азық - -түлікпен байланысқа рұқсат етілмеген), 2004 жылдың өзінде пайдаланған ПЭТ-бутылкаларын өңдеу 500 мың тоннаға жеткен, бұл олардың пайдалануының 20%-қа өскенін көрсетеді.[37]. АҚШ-та аталған өңдеу әдісі Европаға қарағанда әлде-қашан көптеген жылдар бойы даму үстінде.[12,13].
Бөтелкеге-бөтелке принципі бойынша өңдеу кезінде екіншілік полиэтилентерефталат екі біріншілік полимер қабаты арасында қалып қойған жағдайда көпқабатты технология деп аталатын аталмыш технология қолданылуы мүмкін. Көпқабатты бөтелкелердің құрамында 50%-ға дейін екіншілік ПЭТ болады, және де бөлек сыйымдылықтарда екіншілік материалдың одан да коп саны болуы мүмкін. Бұл технология қазіргі таңда көптеген мемлекеттерде қолданылады, мысалы айтып кетсек: Швейцария, Швеция және АҚШ.[13].
Екіншілік полиэтилентерефталатты өңдеу әдістері кеңейтіліп және жетілдіріліп жатыр. ПЭТ рециклингінің қызықты бағыты болып оның негізінде әр түрлі нанотолтырғыштар (органомодифицирлік алюмосиликаттар, нанотрубкалар, фуллерендер, және т.б.) қолдануымен нанокомпозитті материалдар жасау немесе төменгі балқығыш сополиэфир алу мақсатында екіншілік ПЭТ-ті ди- және триэтиленгликольмен переэтерификация әдісі арқылы өңдеу.[38,39].
Екіншілік полиэтилентерефталатты өңдеу кезінде ПЭТ қалдықтарын тазалау мен жууға көп назар бөледі, себебі осы арқылы алынатын бұйымдардың сапасының жоғарлатуға мүмкіндік береді. Сондықтан да бұл процесс технологиялары әрдайым жетілу үстінде болады. Тазалаудың ең қарапайым және экономикалық әдісі ПЭТ қалдықтарын сулы және сусыз ортада үздіксіз немесе периодты әрекет ететін аппараттарда жуу болып саналады. Негізінде, ПЭТ қалдықтарын тазалау екі-үш сатыда жүреді, содан кейін тазаланған материал ұнтақталады да ылғалдылығы 0,5% болғанға дейін кептіріледі.[13].
Екіншілік ПЭТ-ті тазалау процесіне көп көлемде су қолданған сайын материал жақсы жуылады деген пікір қалыптасып келді. Сондықтан кең көлемде ылғалды ұсатқыштар (дробилка) (бастапқы ұсату кезеңінде материал суға түседі), сіңіруші шнектар (бастапқы суға малынған материалды транспортировкалайды), периодты әрекет ететін көп кезеңді жуу комплекстері көп қолданысқа йе болды. Жиынында материалдың қажетті тазалығы теңдессіз суды көп тұтынумен болды, демек, су тазартудың күрделі жүйесі қолданылады. B+B Anlagenbau GmbH компаниясы ПЭТ қалдықтарын өзіндік құрғақ тазалау технологиясын ұсынған. Компаниямен ұсынылған қондырғы материалды өңдеудің құрғақ кезеңінде 96%-ға дейін тазартады, бұл суды қолдануды төмендетеді, шамамен кем дегенде үш есеге дейін (суды тазалауға кететін шығындарды да азайтады). Тазалаудың жоғары дәрежеде өтуі бастапқы ұнтақталған ПЭТ қалдықтарының (флекс) қажалуында, бұл төгілуге және одан әрі ластанудың (топырақ, шаң, қағаз, клей бөлігі және т.б.) негізгі массасын шығаруға әкеледі.[40].
Осылай бұрын қолданыста болған пластмассалық бұйымдарды екіншілік қолдануға болады. Көптеген мемлекеттерде ПЭТ рециклингіне байланысты проблемаларды шешу жөнінде программалар қабылдануда. АҚШ-та полиэтилентерефталат ыдыстарын өңдеудің ұлттық программасы бар. Ал Батыс Европада әрбір үшінші полиэтиленетерефталаттан жасалған бутылка екіншілік материалдан жасалады.
1.2.1Қалдықтарды өңдеуге дайындау және жинау ұйымдары
Полиэтилентерефталат қалдықтарын өңдеуге дайындау және жинау ұйымдары екіншілік полиэтиленетерефталат нарығының құрылуының ең маңызды экономикалық факторы болып саналады. Екіншілік шикізат ретінде пайдаланатын ластанған және араласқан қалдықтарды өңдеуге дайындауға кететін шығын біріншілік шикізат құнынан басым болып келуі мүмкін. Полиэтилентерефталат қалдықтарын жинау және өңдеу кезіндегі шығындардың көбеюі қалдықтарды жинауда және сорттауда жұмыстың қолмен жасалуы, көптеген жағдайда импортты аса қымбат қондырғыларды қолдану, соңғы жылдардағы энергоресурс шығындарының тұрақты өсуі, салық салудың жоғары дәрежесі. [18].Қазіргі заманға сай жаңа технологиялар бойынша екіншілік ПЭТ-ті жинауға кететін шығынды аралық өнімнің (әр түрлі тазалық дәрежесіндегі, өлшемі 5-10мм болатын флекс-хлопья) өзіндік құнынан 50%-ға дейін төмендетуге болады.[19].
Екіншілік полиэтилентерефталат бөліктеп жиналып, өндірістік кәсіпорындарында дайындалады және осы жерде шикізатты бұйымға өңдеу процесі кезінде өндірістік қалдықтар да пайда болады. Бірақ қалдықтарды жинау көлемінің ең негізгі бөлігін пайдаланылған ПЭТ бутылкалар құрайды.
ПЭТ бутылкаларын біріншілік сорттау арнайы қабылдау пункттары мен қоқс сорттайтын заводтарда жүргізіледі, сонымен қатар қоқс тастайтын жерлерде де жинайды, ең маңызды назар бөлінетін жері бутылкаларды түсіне қарап жинау. Бөтелкелерді идентификациялау қйынға соқпайды, себебі барлық сусындар жасауға кететін бөтелкелер полиэтилентерефталаттан жасалады, ал басқа да сұйықтықтардан жасалатын бөтелкелерде рецеклинг белгісі 1 саны таңбаланып жазылады.Негізінен жиналған бөтелкелер байламдарға пресстелінеді, және өңделуге жіберіледі.[20].
1.2.2Екіншілік ПЭТ-тің қолдану бағыттары
Өңделген ПЭТ қалдықтарының қолдану аймағы оның молекулалық массасымен анықталады, ол тұтқырлық сипаттамаларына байланысты есептеледі. Кестеде ПЭТ-тің әр-түрлі қолдану аймағына байланысты мәндер диапазоны көрсетілген.[12].
2-кесте. Қолдану аймағына байланысты ПЭТ-тің
тұтқырлық сипаттамасы[12].
Қолдану аймағы
Тұтқырлығы
Орам (талшық)
0,6-0,65
Үрлеу (бутылка)
0,75-0,80
Орам (шиналық корд)
0,35
Melt-blown
0,35-0,8
Экструзия (пленка)
0,5-0,8
Екіншілік полиэтилентерефталаттың негізгі қолдану аймақтары суретте көрсетілген.(2-сурет)
Талшық
Үлдір
Орама
Орауматериалы
Орама
2-сурет. Екіншілік ПЭТ-тің қолдану аймағы.[42]. Суретте көрініп тұрғандай екіншілік ПЭТ-тің маңызды қолдану аймағы талшық өндірісі болып саналады. Мысалы, АҚШ пен Батыс Европада ПЭТ-бутылкаларының негізгі массасы талшық пен тоқыма материалдарын алуға жұмсалады. Себебі екіншілік өңдеу процесінде ПЭТ-бутылка маркаларының тұтқырлығы әсіресе материалды жеткіліксіз кептірген кезде кемиді (0,8-ден 0,4-0,6-ға дейін).[43]. Әйткенмен, екіншілік негізден қалыптасатын ПЭТ-талшық, кең гаммалы өнімдерді өндіру шарттарына сай қанағаттандыратын механикалық қасиеттері бар. Мысалы: текстил, тұрғын және офистік бөлмелерге арналған тоқыма негізіндегі клемдер, машиналарға арналған орамалар және т.б.[12]. Талшықтың қалыптасу процесі пластификацияланатын екіншілік полимерден біріншілік полимердегідей реологиялық (ағын жылдамдығының градиенті) қасиеттерді талап етеді. Екіншілік полиэтилентерефталаттан алынған талшықты материалдар сорбент сипатында АЗСғимараттарында жылытқыш немесе толтырғыш ретінде қолданылады.[44]. Melt-brown технологиясы арқылы дайындалған талшықты ПЭТ маталары шумоизоляциялық материал, геотекстиль, фильтрлік және абсорберлік элемент, синтепон өндірісінде қолданылады.[12].
Барлық европалық ПЭТ-тің шамамен 70%-дай көлемі талшық өндірісіне кетеді. Үлкен диаметрлі талшықтарды спорттық және қысқы киімдерде жылытқыш ретінде, ұйықтайтын қаптарда, ойыншықтар ішіндегі толтырғыш ретінде қолданады.
Қытайда, текстил индустриясының орталығында да екіншілік ПЭТ-ті талшыққа өңдеу технологиялары белсеңді дамуда. Мысалы, қытайлық компания Jiangyin Changlong Chemical Fiber Co., Ltd. ПЭТ қалдықтарынан полиэфирлі талшық өңдеу технологияларын ішкі және ресей нарығында дамытуда. Кқмпания жетекшілерінің пікірлерінше бұл бизнес экономикалық және социальдық жағынан қолайлы болып келеді.[11].
Реологиялық және физико-механикалық қасиеттеріне байланысты екіншілік ПЭТ-ті жуу құралдары үшін сыйымдылықтар дайындауда қолданады, және де поливинилхлорид (ПВХ) және жоғары тығыздықтағы полиэтиленге (ПЭЖТ) жақсы альтернатива болады.[12].
Екіншілік ПЭТ негізінде тамақ өнімдері мен сусындар сақтауға арналмаған, ол орама дайындауда қолданады. Бірақ кейбір компаниялар екіншілік ПЭТ-ті өңдеудің супертаза технологияларын (Super-Clean-Recycling) ойлап тапты, және де осы технологияны сусындарға арналған бөтелке өнеркәсіптік өндірісінде қолдануда.[45].
Сонымен қатар, екіншілік ПЭТ-ті клей, эмаль өндірісі кезінде шикізат ретінде пайдалануға болады.[37]. Және де құрылыс үшін конструкционды материалдар, машина құрылысы және т.б. өнеркәсібі үшін композиционды материалдар өндірісінде кеңінен қолданылады.
Әр-түрлі толтырғыштары (ағаш үгінділері, қйыршықты өндіріс елеулері және т.б.) бар екіншілік полиэтилентерефталат негізінде әр түрлі композиционды материалдар алудың ресейде өндірістік технологиясы ойлап табылған және патентелінген. Осындай композиттердің (3-кесте)эксплуатациялық қасиеттеріне сай кровельді черепица, тротуарды плитка, листты материалдар және т.б. бұйымдарды жасауға мүмкіндік береді.[46].
3-кесте. Толтырғыш материалдарына байланысты ПЭТ негізіндегі құрылыс материалдарының жалпы физико-механикалық және функциональды қасиеттері[12].
Серпімділік модулі (қысуға байқау)
350-1000 МПа
Қысуға беріктік шегі
50-75 МПа
Қаттылығы (HRB)
60-80
Тығыздығы
1,2-1,8 гкуб.см
Жылу өткізгіштігі
0,13-0,21 ВтК
Су жұтылуы
0,6%кем емес
Суыққа төзімділігі
200 циклдан кем емес
Сонымен қатар, ПЭТ қалдықтарынан және минеральды толтырғыштардан полимербетон алады. Полимербетон-берік және ұзақ қолданысты материал және де әр-түрлі салаларда қолданыс тапқан. Толтырғыш пен шайырдың үйлесімді арақатынасы 9:1.[12].
Жоғары жылудың әсерінен екіншілік ПЭТ өндірістік қондырғылар үшін қатты отын ретінде қолданылуы да мүмкін.[37].
Екіншілік ПЭТ аздаған көлемін автомобиль компоненттерін, электротехникалық бұйымдар, әр-түрлі фурнитура жасауда қысым астында құю (литье под давлением) әдісі арқылы қолданады.
Екіншілік ПЭТ-тен алынатын классикалық өнімдері: лист (пластмассалық коробка және контейнер өндірісі үшін) және бандажды лента (өнеркәсіптік мақсаттар үшін). Шамамен екіншілік ПЭТ-тің жалпы қолданыс көлемінің 9%-ы пластмассалық коробкалар (жұмыртқа үшін, жидектер үшін және т.б.) мен әр-түрлі контейнерлер ие.[44].
1.2.3ПЭТ рециклингінің даму бағыттары
Полиэтилентерефталат рециклингі мақсаттарын орындау үшін модифиикация аймағында әр-түрлі зерттеулер жүргізілуде және келесі әдістер қолдануда:
1) Аздаған көлемде (0,5-тен 3%-ға дейін) енгізілген тізбек ұзартқышын қолдану, бұл бастапқы молекулалық массасын қайта қалпына келтіруге мүмкіндік береді.
Екіншілік полиэтилентерефталат рециклингінің мүмкін әдістерінің бірі болып оның тізбек ұзартқышын өңдеу процесі барысында (әр-түрлі модификаторлар) ПЭТ полимер матрицасына енгізу арқылы өтетін химиялық модификациясы.
Мұндай модификаторлар бифункциональды органикалық қосылыстар болып табылады, себебі бензол сақинасы жазықтығында орналасқан екі белсенді тобы бар.Өңдеу кезінде гетероциклдың жалпақ қеңдік орналасуы және олардың кернеулік күй-жағдайы полимерлердің құрылымына модификаторларды енгізуге жағдай жасап жатыр.
Сондай модификаторлардың стабилизациялық әсері термиялы, термоқышқылды, термогидролитті термопласттар деструкциясы гетеротізбекті полимерлердің соңғы функционалды топтарымен әрекеттесуіне негізделген, сондықтан полиэтилентерефталатты модификатор қосу арқылы екіншілік өңдеу тізбектің ұзартылуына, молекулярлық массасыныңүлкеюіне, өңдеу кезінде жоғары температура әсеріне және ылғалдылыққа сезімталдылықты төмендетуге мүмкіндік береді.
Негізгі және екіншілік полимерлердің химиялық модификациясын статикалық жағдайда өткізуге болады, бұл түрін және модификатор концентрациясын таңдауды анықтауға мүмкіндік береді. Динамикалық жағдайларда таңдалған модификаторлардың орташа тұтқырлық молекулярлық массасының есептік мағыналарына қарай эффективтілігін бағалауға болады.
Алдын ала зерттеулер көрсеткендей, екіншілік ПЭТ-ке енгізілетін модификаторлардың (тізбек ұзартқышы) оптималды саны 1,5-2% масс.
Модификацияланған полимерлердің реологиялық қасиеттерін зерттеу кезінде екіншілік полиэтилентерефталаттың молекулалық массасы 30-40%-ға (сурет-1) артқаны байқалған, бұл модификаторлардың активті гетероциклдарының (тізбек ұзартқышы) модификацияланатын термопласттардың соңғы тобымен өзара әрекеттесімен түсіндіріледі.
Екіншілік ПЭТ-тің молекулалық массасының артуы, өңдеу шарттарында (экструзия, литье под давлением, пресстеу) термиялық әрекеттесу кезінде модификатордың активті циклының ашылуымен, содан кейін полимердің соңғы гидроксилді тобымен әрекеттесуімен негізделген.
Екіншілік полиэтилентерефталат құрамына арнайы таңдалған тізбек ұзартқыштарын енгізу температураның жоғарылауына термоқышқылды деструкцияның басталуына әкеледі. Тотығу кезеңі басталғаннан төменгі жылдамдықпениндукция периодын өткеннен кейін оттегі жұтылуы басталады.Тотығу реакциясы ағынының ұзақтығының артуы және оның терең сатылардағы төменгі жылдамдығы (индукция периоды біткеннен кейін), полимер құрамына реакцияға қабілетті химиялық модификаторларды енгізуі, бұл полимерлердің термоқышқылды деструкцияға тұрақтылығының жоғарылауына әкеледі. Термоқышқылды деструкцияға сәйкес ТГ және ДТА қисықтарының жоғарғы нүктесі жоғары температуралық аймаққа қарай жылжыйды және полимердің пиролиттік ыдырау максимумына қарай толық салынады. Модификацияланған екіншілік полиэтилентерефталаттың автоқышқылдау жылдамдығының төмендеуі олардың реакцияға активті радикалдар түзбей және тотығу тізбектерінің тармақтану басымдылығымен негізделген.
2)Түйіршіктелген (гранулированных) екіншілік полиэтилентерефталаттың қаттыфазалық поликонденсация әдісі.
Қолданатын реагенттердің және процесс температурасының табиғатының тәуелділігіне байланысты келесі қаттыфазалық поликонденсацияның түрлерін ерекшелеуге болады:
- қаттыфазадағы поликонденсация, яғнимономер және де полимер сияқты балқу температурасынан төмен температура кезіндегі поликонденсация. Бұл жағдайда барлық процесс бойы сезінуші молекулардың қозғалуы шектеулі болады;
- олигомерлердің қатты фазадағы поликонденсациясы, яғни мономерлердің балқу температурасынан жоғары және полимер жұмсару температурасынан төмен температура кезіндегіполиконденсация. Бұл жағдайда поликонденсацияның бастапқы сатысы балқымада болады, ал екіншілік сатысы-олигомер поликонденсациясы қатты фазада жүреді;
- үш өлшемді поликонденсация, ерекшелігі терең стадиясында, және де реакцияға қабілетті макромолекула соңы көп қозғалмайтын болғандықтан және қатты үш өлшемді полимер сеткасында бекітілу себебінен қатты фазадағы поликонденсацияның бір түрі болып келеді;
- реакционды қалыптасу - алдағыда болашақ бұйым пішіні берілген қатты қоспаларда болатын поликонденсация (немесе қаттылай дерлік).
Cуретте (3-сурет) қатты фазалық поликонденсацияға арналған қондырғы бейнеленген.
Вакуумды насосқа қарай
3-сурет. Қатты фазада поликонденсацияға арналған қондырғы.
1 - қыздыру элементі; 2 - майлы монша; 3 - реакционды колба; 4 - түйіскен термометр; 5 - холодильник; 6 - қабылдағыш.
Олигомерлерді поликонденсациялау кезінде процесс екі стадиядан өтеді. Поликонденсация басында балқымада немесе ертіндіде салыстырмалы төмен молекулалы полимер-олигомерлер (преполимеры, форполимеры) алынады. Алдағыда олардың поликонденсациясын қатты фазаданың өзінде өткізеді. Содан поликонденсация бұл жағдайда полимердің балқу температурасынан төмен және мономердің балқу температурасынан жоғары температура кезіндегі жағдайда өтеді. Мономер құрылысымен байланысқан қатты фазалық поликонденсация кезінде құрылымдық фактор рөлі ойнамайды; олигомердің молекула құрылымы, полимер тізбегінің конформационды құрылымының ерекшелігі және молекула үсті құрылымы үлкен мағынаға ие болып жатыр.
Полиэтилентерефталат олигомерлерінің поликонденсациясы мысалынан анықталғандай, олигомерлерден тізбек өсу процесіне маңызды әсер етуі олардың бөлшектерінің дисперстілік қасиет көрсетуінде. Қатты олигомер бөлшектерінің мөлшері азаюымен пайда болатын полиэтилентерефталаттың молекулалық массасы да өседі.
Қатты фазада поликонденсация кезінде өзіне тән қарама-қайшылық туындайды: процесті жылдамдату үшін синтез температурасын жоғарылату қажет, бірақ температураны көтеру ұнтақтардың жабысуына әкеледі. Сондықтан предполимер ұнтақтары бөлшектерінің жабысуын тоқтату шаралары алдын ала ескерілген: полиэтилентерефталат бөлшектерін органикалық сұйықтықтармен өңдеу кристализацияға әкеледі, осыдан кейін бөлшектер жабыспайды; бастапқы сатыларда жабысудан сақтау үшін интенсивті вибрация; инертті ұсақ дисперсті ұнтақты қоспаларды қолдану (полимер массасынан 0,1%-тен 10%-ке дейін).
ТФПК алдында алынған форполимерді ұсақтайды және инертті газ токта немесе вакуумда форполимердің балқу температурасынан төмен арнайы температурада бастапқы термиялық өңделеді. Термиялық өңдеуді кристалдық қасиетін жоғарылату және қатты фазалық поликонденсацияны өткізу уақытын қысқарту үшін өткізіледі.
Форполимердің алыну реакциясын эффективті өткізу үшін катализатор қолдану қажет. Катализатор ретінде әр түрлі титан қосындылары, цинк оксиді, цинк ацетаты және марганец ацетаты қолданылады. Көбінесе эффективті титанның органикалық қосындылары қолданылады: тетрабутилтитан, тетрапропилтитан, тетраэтилтитан, тетраметилтитан және төртхлорлы титан. Катализатор полимер 10-100ч-ден 1000ч-ға қатынасындай енгізіледі, абзалдырақ 30-300 ч. Қосымша катализатор реакция кезінде енгізілуі мүмкін. Катализатор қосылған кезде термоөңдеу міндетті емес.
3) Органомодифицирлі алюмосиликат қолдануымен нанокомпозитті материалдар негізінде ПЭТ рециклигі.
Қабатты силикатты нанокомпозиттің құрылу процесі аралық сатылар қатары арқылы өтеді )4-сурет). Бірінші сатысында тактойдтың қабатты силикаттың органомомодифицирлік агломератын қоршайтын полимер) түзілуі жүреді. Екінші сатысында қабатты силикаттың қабат аралық кеңістігіне полимер енгізіледі, нәтижесінде силикат қабаттарының қозғалуына әкеледі. Алдағыда қабат аралық арақашықты үлкейткен сайын (үшінші стадия) силикатты қабаттардың бөліктеп қабаттануына және бағытсыздануына әкеледі. Соңғы стадиясында эксфолиация болады.
тактоид
интеркалирленген құрылым
эксфолиирленген құрылым
дезориентация қабаттануы
саз
полимер
4-сурет. Полимерлі нанокомпозиттің құрылу схемасы
Құрылымының басымды бөлігі тактоидтардан тұратын композит түзілген жағдайда, оның негізгі мінездемелері әдеттегі микрокомпозиттікіндей сол диапазонда жатады. Осы жағдайдан басқа тағы композиттің екі құрылым үлгісін атап кетуге болады. Біріншісі (4-сурет, II) полимер тізбегі қабат аралық қабатты силикат кеңістігіне интеркалирленген құрылымға ие, және де реттелген көп қабатты алмасушы полимерлік және силикат қабаттарынан жиналған жүйе қалыптасады. Екінші үлгідегі құрылымды композиттерде (4-сурет, IV), силикат қабаты толық және біркелкі полимерлі матрицаға диспергирленген, эксфолиирлі құрылым қалыптасады.
Қабатты силикатты нанокомпозиттер құрылымын рентгеноқұрылымды анализ әдісімен анықтайды. Жылжу қабатты силикат құзы кіші бұрыш облысына мінездемелі, интеркалирлі нанокомпозит түзілуін растайды, және де қайталанатын көп қабатты құрылым жақсы сақталады. Көп қабатты силикат құзына тән мінездеменің жоқтығы - қабаттар аралық арақашықтықтың көптігі немесе силикатты пластинкалардың реттелмегендігі, эксолиирлі нанокомпозиттің қалыптасуын білдіреді.
Рентгеноқұрылымды анализ арқылы алынған мәліметтерді растау үшін растрлық және трансмиссиялық микроскопияны қолданады. Шынында, қабатты силикат нанокомпозиттерінде бір уақытта барлық аталған құрылымдар қатар бола алады. Бұл полимерлі матрицада қабатты силикаттың таралу дәрежесіне байланысты болып келеді.
Алдын ала зерттеулер көрсеткендей, екіншілік ПЭТ негізіндегі нанокомпозиттік материалдар және қабатты алюмосиликаттар комплексті эксплуатационды мінездемеге ие, бұл өндірістің алуан түрлі салаларында қолдануға мүмкіндік береді.Осындай нанокомпозиттердің ерекшелігі жоғарғы өртке төзімділігі және таза ПЭТ-пен салыстырғанда оттегіге және көмірқышқыл газына қатысты жоғарғы тосқауылды қасиет көрсетуі.
1.3 Экструзия
Экстру́зия (лат. extrusio -- итеріп шығару, итеру) -- материал балқымасын арнайы формадағы тесіктер көмегімен итеру арқылы бұйымдарды алу технологиясы. Экструзия әдісі арқылы жабысқақ материалдардан бұйымдар алу ежелгі Қытай кезеңінен ұлттық тағамдарды (вермишель, ұн) дайындауда қолданыла бастаған. Кейін бұл процесс түсті металдардан (көбінесе қорғасыннан), құрылыс материалдарынан (кірпішке арналған сазбалшық) бұйымдар және сабын дайындауға қолданылған. Осы мақсаттар үшін адамның бұлшық ет күшін қолдану арқылы поршенді үлгідегі престі пайдаланған. Осы әдісте материалдың кейбір бөлігі машина цилиндріне бекітілген, содан поршен (плунжер)көмегімен аспап арқылы итеріледі.
XIX ғ. ортасында Англия мен Германияда престердің қолдық келтірулерінің орнына механикалық және гидравликалық престерді қолдана бастаған. Және де бұл престер гуттаперчей (вулканизациондық емес резина қоспасы) сымдарының және теңіз кабельдерін жабуға арналған. Поршнді престің қозғалысы периодты болғандықтан, көптеген қйындықтар туындатты. Сондықтан поршнді престі шнек құрылғысымен алмастырылды, осының нәтижесінде гуттаперчалық массалы кабельдерді үздіксіз престеу мүмкіндігі пайда болды. Осы кезден бастап шнекті престер резина қоспаларын өңдеуде кеңінен қолданыла бастады.
Алғашқы кезде полимерлерді өңдеуде резина қоспаларын өңдеуге арналған, тек шнек диаметрі үлкен болатын шнекті машиналарқолданыла бастады. Бірақ полимерлердің спецификалық қасиеттеріне байланысты (тұтқыр аққыштық, эластикалық, тұтқыр серпімді, тұтқырлықтың температура және қозғалу жылдамдығымен байланысы) арнайы шнекті машиналардың пайда болуына әкелді. Бұл машиналар полимерлерді өңдеуге арналған экструдерлер деп аталды.
Әдетте полимерлік (резиналық қоспалар, пластмасса, құрамында крахмал және ақуыз бар қоспалар), ферриттік бұйымдар (өзекшелер) өндірісінде, және де тамақ өнеркәсібінде (макарон, сорпа және т.б.)материал балқымасын арнайы формадағы экструдер тесіктері көмегімен итеру арқылы қолданылады.
Экструзия бұл жоғарғы тұтқырлықты сұйық күйдегі материалдарды арнайы формадағы инструментпен (экструзионды головка, фильер) итеру арқылы, көлденең қималы қажет формадағы бұйымдар алу мақсатымен жүргізілетін үздіксіз технологиялық процесс болғандықтан,полимерді өңдеу өндірісінде экструзия әдісімен әртүрлі погонажды бұйымдар, құбырлар, листтар, үлдірлер, кабель қабықтары, оптикалық жүйелердің элементтері шырақтар және т.б.секілді бұйымдар дайындалады. Полимерлерді экструзия әдісімен өңдеу үшін қолданылатын негізгі қондырғылар бір червякты, екі червякты, поршнды және дисктты экструдерлер болып табылады.
Экструдер - пластикалық материалдарды форма беру арқылы профильді құрылғымен (экструзионды головка) экструзия процесіне әкелетін, қалыптастыруға арналған машина.5, 6-суреттерде тамақ және пластикалық плинтус өнеркәсібінде қолданылатын экструдерлер бейнеленген.
5-сурет.Тамақ өнеркәсібінде қолданатын экструдер
6-сурет. Пластикалық плинтус жасауда қолданылатын экструдер
Экструдер қыздыру элементтерінен құралған корпустан, корпуста орналасқан жұмыс органдарынан (шнек (Архимед бұрандасы), диск, поршн), өңделетін материалдың тиеу түйінінен, күш беруші приводттан, тапсырма жүйесінен және бақылау, есептеу, реттеу құрылғыларының температуралық режимін сақтаудан құралған. Экструдер негізгі жұмыс органына түріне қарайбір шнекті, екі немесе көп шнекті (червякты), дискті, поршенді (плунжерлі) және т.б болып бөлінеді. Екі шнекті экструдерлер шнек конфигурациясына байланысты параллельді немесе конустық болып келеді. Ал айналу бағытына байланысты екі шнекті экструдерлер шнек айналымына бағытталған немесе қарама-қарсы бағытталған болып бөлінеді.
7-сурет. Бір шнекті экструдер құрылысы
1-шнек; 2-материалды цилиндр; 3-тиейтін бункер; 4-салқындатушы каналдар; 5-айналма зоналық жылытқыштар; 6-термобулар; 7-пішіндейтін головка; 8-экструдер корпусы; 9-механикалық передача; 10-салқындатушы суға патрубок; 11-подшипникті түйін; 12-электроқозғалтқыш.
1.3.1 Экструзия түрлері
Салқын көк экструзия -- материалдың қысым астында баяу қозғалуына және осы өнімнің берілген пішіндеріне сай қалыптасуына байланысты тек қана механикалық өзгерістер болады.
Жылы экструзия -- шикізаттың құрғақ компоненттерін белгілі бір мөлшерде сумен араластырады да экструдерге жіберіледі. Мұнда ол тек механикалық емес, сонымен қатар жылу әсеріне де ұшырайды. Өнім сырттан қыздырылады. Алынған экструдат аз ғана тығыздықпен, көлемінің кішкене артуымен, пластикалығымен және де ұялық құрылысымен ерекшеленеді. Экструдатқа кейде кептіру қажет болады.
Ыстық экструзия -- процесс жоғары жылдамдықта және қысымда өтеді, механикалық энергия жылу энергиясына маңызды ауысады. Осының себебінен материал сапасының тереңдікке сай әр түрлі өзгерістерге алып келеді. Сонымен қоса реттелетін жылуды жеткізіп салу өнімге тікелей де, бұдан басқа экструдердің сыртқы қабырғалары арқылы да болу мүмкін. Ыстық экструзия кезінде шикізаттың ылғалдылық салмақ үлесі 10-20 %, ал температурасы 120 °C асады.
1.3.2Экструзия процесі кезіндегі негізгі параметрлер. Процестің технологиялық параметрлеріне полимерді өңдеу температурасы, балқыма тығыздығы, головка аймағындағы температура және қалыптасқан экструдант салқындату температуралық режимі жатады.Балқыманың тұтқырлығы жоғары болған жағдайда, экструзия әдісімен бұйымдар алу балқыма ағынының кедергісінің жоғары болуынан және қозғалыс режимінің пайда болу себебінен қиын. Осының бәрі бұйымдардың ақаулығына алып келеді. Өңдеу температурасын жоғарылату балқыманың термодеструкциясына алып келуі мүмкін, ал тығыздығын, келтіру қуаттылығын төмен температураларда жоғарылату - механодеструкцияға алып келеді, яғни балқыма экструзиясына тар интервалды жабысқақтық тербелістілік қасиет бар полимерлер қолданылу тиіс. Бір шнекті экструдердің негізгі технологиялық сипаттамалары болып L, D, LD, шнектің айналу жылдамдылығы n, шнектің геометриялық профилі (8-ші суретке қарасақ) жәнеқысылу дәрежесі ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz