ПЕРЕРАБОТКА ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА

Использование отходов реактопластов

При изготовлении изделий из реактопластов образуется значи­тельное количество технологических отходов (до 20%). Рассмот­ренными выше способами переработать такие отходы нельзя, по­скольку отличие реактопластов от термопластов заключается в об­разовании в процессе химической реакции трехмерной структуры, препятствующей переходу полимера в расплав при нагревании (или в раствор при растворении).

Однако реактопласти содержат небольшое количество несшито­го полимера, что позволяет использовать измельченные отходы этих материалов в качестве активного наполнителя, благодаря че­му их можно вводить в качестве добавок к основному сырью и в другие композиции.

Отходы реактопластов перерабатывают только там, где они об­разуются. Их собирают, измельчают и фракционируют.

Вторичное использование термореактивных пластмасс сущест­венно отличается от технологии переработки отходов термопла­стов. Различие начинается уже на стадии измельчения отходов.

Отходы фенольных пресс-материалов с коротковолокнистыми или минеральными дисперсными наполнителями в виде заусенцев отформованных изделий, некондиционных таблеток, бракованных изделий и стружки измельчают на дробилках различного типа. Тип измельчающего оборудования в значительной степени опреде­ляет дисперсность получаемого продукта. Применение вибрацион­ных мельниц позволяет получать частицы размером до 30 - 80 мкм, что дает возможность при изготовлении неответственных деталей доводить содержание вторичных материалов в пресс-по­рошках до 20%.

Измельченные отходы реактопластов нельзя использовать в ка­честве самостоятельного сырья, так как при изготовлении первич­ных деталей при нагревании до 150 - 200 °С связующие, входящие в их состав, переходят в неплавкое и нерастворимое состояние.

Технология переработки отходов реактопластов, например фе­нольных пресс-порошков включает следующие стадии: подготовку и сортировку сырья; дробление и измельчение некондиционных таблеток, заусенцев и бракованных изделий; смешение первичных пресс-порошков с 10-20% измельченных отходов.

Собранные в цехе заусенцы и брак в бумажных крафт-мешках или другой удобной технологической таре направляются в отделе­ние вторичных пресс-порошков, где они сортируются для очистки последних от посторонних примесей.

Малогабаритные изделия легко измельчаются £ стандартных молотковых и зубчатых дробилках. Крупногабаритные изделия предварительно дробят в валковых дробилках. После предвари­тельного дробления отходы измельчают в вибрационных мельни­цах, в загрузочном люке которых вмонтирован сильный магнит для удаления из измельчаемой массы случайно попавших туда ме­таллических предметов. Измельченный материал классифицируют по крупности на ситах или других классификаторах, откуда круп­ная фракция возвращается на доизмельчение, а мелкая поступает в смеситель, где смешивается в заданных пропорциях с первичным пресс-порошком. Из смесителя готовая смесь выгружается в бу­мажные крафт-мешки и подается на переработку. В состав обору­дования, используемого для изготовления вторичных фенольных пресс-порошков, входят: вибромельница с бункером, вентилятор, циклон и смеситель.

Вторичные фенольные пресс-порошки не могут быть использо­ваны для получения тех же изделий, которые изготавливаются из первичных, вследствие снижения физико-механических свойств изделий и ухудшения их внешнего вида.

Особую сложность представляют отходы стеклопластиков, ко­торые состоят из реактопластов и непрерывного стеклянного на­полнителя в виде нитей или текстильной основы. Чрезвычайно прочный стеклянный наполнитель для своего разрушения требует значительных затрат энергии. К тому же его частицы обладают высокой абразивностью, что приводит к быстрому износу ударных органов измельчающего оборудования.

Для измельчения отходов стеклопластиков используются дез­интеграторы специальной конструкции, основным ударным орга­ном которых являются пальцы двух роторов, вращающихся на­встречу друг другу с высокой скоростью (более 120 м/с). За время пребывания в камере дезинтегратора, которое составляет всего 0,25 с, материал разрушается с образованием частиц размером не­сколько микрон, приобретая совершенно новые физико-химические свойства. У частиц такого порошка имеются поверхностные функ­циональные группы, делающие его активным наполнителем. Кроме того, резко возрастает их удельная поверхность. Размер частиц ор­ганической части порошка, т. е. самого реактопласта, составляет 3-20 мкм. Они агрегируются в конгломераты размером до 100 мкм, имеющие сферическую форму. Стеклянные частицы сильно вытянуты, нитеобразны, отношение длины к диаметру та­кой частицы составляет 1,5 - 2,0.

Стеклопластиковые порошки называют органоминеральным на­полнителем (ОМН). Помимо роли наполнителя он выполняет так­же роль модификатора: благодаря наличию функциональных групп на поверхности частиц при нагревании наполнитель участвует в химическом взаимодействии с полимером. За счет этого ускоряется процесс образования трехмерной структуры, а полученные матери­алы приобретают высокие физико-механические свойства. Исполь­зование ОМН в качестве наполнителей в композициях на основе реактопластов снижает время отверждения в 6 - 10 раз, повышает теплостойкость до 200 °С.

Используют ОМН и для изготовления полимерных покрытий, в том числе лакокрасочных. Такие покрытия имеют высокие декора­тивные свойства, повышенные физико-механические характеристи­ки и более высокую эксплуатационную долговечность.

Введение ОМН в клеевые композиции на основе эпоксидных смол позволяет повысить прочность при отрыве в 1,5-2 раза при склеивании титанового сплава и на 10 - 15% при склеивании ста­ли. Время отверждения клеевой композиции снижается с 24 до 4 ч. Предельное содержание порошка стеклопластика в клее не должно превышать 33%.

Такие отходы можно использовать и в других отраслях про­мышленности: в металлургии - для осветления проката, в про­мышленности стройматериалов - для производства изделий из гип­са, в дорожном строительстве - при изготовлении асфальтобитум - ных смесей, полимербетона, для устройства гидроизоляции промышленных сооружений. По сравнению с полимербетоном на основе минеральных наполнителей полимербетоны на основе отхо­дов стеклопластиков имеют повышенную деформативность в хо­лодное время года, а также ускоренно отверждаются. Полимербе - тонные смеси могут быть приготовлены в обычных бетономешал­ках или в специальных смесителях, общий цикл перемешивания не превышает 15 мин. Время твердения смеси при температуре воздуха 18 - 20 °С и влажности воздуха не более 60% составляет 2 - 5 ч. Ниже приведены свойства полимербетона с содержанием 30 массовых частей ОМН на 100 массовых частей композиции:

Прочность при 20 °С, МПа:

При сжатии.............................................................. 20-70

При растяжении....................................................... 7-25

Водонасыщение, % (объемн.).................................. 0,3-0,6

Относительное удлинение при 20 °С, % .... 2,5 - 5,0

Мгновенный модуль упругости

При 20 °С, МПа................................................... 2000 - 7000

Для утилизации крупногабаритных изделий из стеклопласти­ков, а также органо - и углепластиков разработан способ, заключа­ющийся в медленном нагреве изделия до 600 °С со скоростью 2 - 5 °С в 1 мин без доступа воздуха, в результате чего происходит пиролиз органической части, разрушение композиционного мате­риала, отделение металлических деталей. Получаемые активные угли могут быть использованы в различных областях (включая производство на их основе сорбентов для медицины).

Технология очистки выделяющихся газов, которые могут со­держать галогены, оксиды азота и др., состоит из пяти ступеней: каталитического окисления, высокотемпературного сжигания угле­водородов, восстановления оксидов азота аммиаком, адсорбционной очистки и очистки на волокнистом фильтре.