VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Детали из пластмасс обширно применяются в современном автомобиле, этому также способствует развитие 3D печати из различных полимеров. Из пластика изготавливают как крупногабаритные изделия большой массы (бамперы, панель приборов, каркасы облицовки крыши и дверей кузова, сиденья, бензобак), так и много­численные сравнительно небольшие детали автомобиля (расход­ные бачки рабочих жидкостей, ручки, декоративные накладки, детали электронного оборудования и многое другое).

Около 10% (100 кг) от общей массы автомобиля приходится на пластик, который имеет высокий определенный потенциал для последующей переработки и получения прибыли переработчику (таблица 1). Однако чтобы максимально использовать возможности по переработке этого материала, необходимо решить целый комплексный ряд возникающих проблем. В конструкции обычного автомобиля используется порядка 25 видов пластика, каждый из которых предназначен для соответствия конкретным строгим эксплуатационным требованиям. Даже один и тот же вид пластика может иметь несколько разновидностей в зависимости от содержания наполнителя, добавок и красителей.

Таблица 1 – Содержание различных материалов в автомобиле в % от веса

Материал	Типовойамериканскийавтомобиль	Типовой японский автомобиль	Типовой европейский автомобиль компакт-класса
Сталь и железо	67	72.2	65
Пластики	8	10.1	12
Стекло	2.8	2.8	2.5
Резина	6	3.4	6
Жидкости и масла	6	3.4	2.5
Цветные металлы	8	6.2	8
Другие материалы (краска, изоляция, электропроводка)	4	2.2	4
Общий вес (кг)	1438	1270	1210

Большинство этих пластиков нельзя смешивать в процессе переработки – следовательно, возникает вопрос о правильной сортировке. Кроме того, большое количество подлежащего переработке пластика засорено побочными продуктами, что должны быть удалены перед переработкой. Европейские и американские компании, занимающиеся утилизацией и переработкой пластиков, успешно работает над поиском путей получения добавленной стоимости за счет повышения качества перерабатываемого материала. На основании результатов этой работы уже определено, какие материалы должны перерабатываться в силу их широкого присутствия в автомобилях, в силу потенциального рыночного спроса на них, а также в силу возможности осуществлять их гарантированное отделение от других материалов, а какие нет [2].

К перерабатываемым материалам были отнесены:

- полиэстер – материал, из которого изготавливаются ремни безопасности

- АБС (акрилонитрил-бутадиен-стирол) – твердый пластик, обычно используемый для внутренней облицовки салона, в кожухах рулевых колонок и приборных досок.

- полипропилен – Более мягкий пластик, применяемый в бамперах, корпусах аккумуляторов, некоторых деталях двигателя и молдингах в салоне.

Однако следует учитывать, что одна тонна пластиковых деталей занимает довольно большой объем (приблизительно 20 м³, имея в составе 2000 предметов, исключая бамперы). Также возникает другая большая проблема – высокая себестоимость транспортировки объемных легких материалов к месту их переработки, – которую приходится решать переработчикам.

Отметим, что ситуация со сбором, сортировкой и переработкой пластика от автомобиля значительно улучшилась в последнее время в связи с принятием Евросоюзом и рядом индустриально развитых стран законов, обязывающих автопроизводителей маркировать пластиковые детали на выпускаемых ими автомобилях. Кроме того, значительные усилия применяются к уменьшению видов используемого в автомобилестроении пластика и его унификации среди производителей. Область применения вторичного пластика постоянно расширяется. Так как на сегодняшний день пластик представляет собой наиболее проблемный и сложный, с точки зрения сбора и сортировки, поток отходов, образующихся при переработке автомобилей, в индустриально передовых странах вкладываются крупные инвестиции в научные исследования в области создания современных технологий его переработки и использования. Ниже приведен ряд областей использования вторичного пластика:

- производство автокомплектующих как полностью из вторичного пластика, так и в комбинации с новым; - получение горючих газов и дизельного топлива из отходов автомобильного пластика;

- использование вторичного пластика в качестве источника углерода в некоторых; технологических процессах в черной металлургии;

- использование вторичного пластика в производстве тары и строительных материалов.

Составной частью процесса переработки отходов из различных видов пластмасс является измельчение до размеров, пригодных к дальнейшей транспортировке, измерению, дозировании и подаче в производственной цепочке. В ряде случаев измельчение необходимо для уменьшения объемной плотности перерабатываемого материала или детали в ряде случаев, и для и сокращения транспортных расходов, если предприятие-заказчик сырья наводятся на удалении от линии переработки. В других случаях, например при переработке полимерной пленки, необходимо измельчить отходы определенным образом, чтобы полученный материал мог легко и бесперебойно подаваться в экструдер для последующей переработки. Измельчение осуществляется не только с целью дальнейшей переработки, но также и как необходимый этап процесса сжигания отходов, поскольку отходы требуют однородности фракционного состава для равномерной подачи и дозирования в процессе переработки и утилизации.

Рассмотрим типовые технологии измельчения пластика. Они включают в себя шредирование, дробление, уплотнение, компактирование, агломерацию и пульверизацию (микронизацию – превращение в порошок). Тип измельчительного оборудования определяется перерабатываемым материалом и характеристиками получаемого на выходе продукта. Очень часто в процессе измельчения используется комбинация разных типов оборудования или поточных линий. Например, при переработке крупногабаритных толстостенных отходов материал поступает сначала в шредер, затем в дробилку, а затем уже в микронайзер, если требуется пылевидная фракция. Процесс измельчения зачастую используется тогда, когда необходимо разделить композитный или многослойный материал на составляющие, например различные покрытия, ламинированные материалы. Измельчение в комбинации с воздушным классификатором позволяет сортировать и сепарировать многокомпонентные пластмассы, например усиленные текстильным волокном шланги, барьерная пленка и т. п. Главное, чтобы процесс измельчения композитных материалов привел к тому, чтобы нарушить физическую связь большинства разнородных частиц между собой. Тогда полученный измельченный композитный материал может быть разделен с помощью воздушных потоков или воздушных столов, основываясь на разных плотностях и геометрии входящих в него исходных материалов. На таких столах легкие частицы поднимаются воздухом вверх, в то время как тяжелые падают вниз вод действием силы тяжести. Такие методы используются для сепарации резины от твердых термопластов и алюминия от термопластов [1].

Утилизация отходов из пластмасс ввиду быстрого роста объемом их применения приобретает значительное экономическое и экологическое значение. Использование отходов полимерных материалов от автомобильного транспорта помогает решить сырьевые проблемы, позволяя сократить потребление первичных материальных ресурсов. Вторичные полимерные материалы должны играть в про­мышленности по переработке пластмасс такую же роль, какую играет металлолом от автотранспорта в металлургии. Захоронение отходов из пластмассы ведет к загрязнению окружающей среды и нерациональному использованию ресурсов. Сжигание также наносит ущерб природе и экологии, загрязняя воздух.

Список литературы

1) Шайерс Дж. Рециклинг пластмасс: наука, технология, практика./Пер. с англ.–СПб.: Научные основы и технологии, 2012. – 640 стр., ил.

2) Бобович Б. Б. Утилизация автомобилей и автокомпонентов / МГИУ, 2010. – 175 стр.

Код для цитирования: Скопировать