V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

Разработка новой технологии и оборудование по утилизации отходов порошка (тонера), образовавшегося в результате деятельности работы копировальной техники, и получение нового материала на её основе позволяет добиться гарантии по нейтрализации отходов и производству нового вида материала “ВАТОН”.

Следует отметить, что на данный момент подобной технологии по утилизации отходов порошка (тонера) не существует на территории Краснодарского Края.

Обоснование актуальности проекта

• Решение экологической проблемы. Уменьшить влияние человеческой деятельности на загрязнение окружающей среды.

• Актуальность данной проблемы определена обьемами эксплуатации офисного оборудования в Краснодарском крае

• Отходы от тонера пока не оценены как товар. Он утилизируется в виде вывоза на городскую свалку, поэтому его себистоимость низкая, и определяется только транспортными расходами.

• Ватин –продукт отечественного производства, в основе которого 100% хлопок.

Цели проекта и основные задачи, решаемые в его рамках

1. Разработать новую технологию по утилизации отходов порошка

(тонера), образовавшегося в результате деятельности работы офисной техники.

2. Получение нового вида материала “ВАТТОН” и разработка новых видов продукции.

Основное содержание

Рисунок 1 Условная схема получения материала

Научная новизна

Получение нового вида материала “ВАТТОН” путем объединения двух компонентов.

Первый компонент: нано материал – тонер.

Второй компонент: хлопковое волокно в составе материала ватин.

Инновационность идеи

1. Объединение двух компонентов тонера и материала ватин методом пылепоглощения в пылевой камере.

2. Применение тепловой обработки для получения окончательного вида нового материала.

3. Разработка новых видов продукции с использованием нового материала “ВАТТОН” и область применения их в народном хозяйстве

Узлы оборудования и их технологическое назначение.

1. Пылевая камера - это герметическая емкость, в которой происходит пылепоглощение отработанного порошка (тонер) материалом ватин.

Траектория движения материала ватин внутри пылевой ванны определяет глубину проникновения порошка (тонера) в структуру хлопкового волокна, для этого будет использоваться петля Мёбиуса.

2. Блок фиксации - это термоблок в котором происходит закрепление содержимого порошка (тонера) в структуре хлопковолокна с помощью воздействия температуры.

Термовалики обеспечивают прессование транспортируемого материала ватин и его фиксацию до образования твердой структуры .

Анализ рынка

Анализ рынка по первому компоненту: порошок (тонер)

Анализ расчета произведен на примере компании ООО Эдем Г Краснодар

1 Товарооборот компании составляет 5 млн руб в год

2 0,9 млн руб компания расходует на закупку порошка (тонер)

3 Стоимость 1 кг тонера составляет 300 руб

4 Общий обьем порошка (тонера) в год составляет 3000 кг

5 На 100 грамм порошка , отходы составляют 15-20 процентов

6 Количество отходов которые необходимо утилизировать от 3 тон составляет 600 кг

7 В г Краснодар функционируют 10 основных поставщиков порошка (тонера) для экономической деятельности Краснодарского Края

8 Количество отходов с учетом мелких поставщиков по Краснодарскому Краю составляет 10-15 тон

Анализ рынка по второму компоненту ; материал ватин на основе хлопковолокна.

Материал отечественного производства выпускается Ивановским хлопчатобумажным комбинатом по ГОСТ 42-731-84.

В основе материала ватин используется хлопковолокно, прошитое синтетическими нитками для придания полотну прочности на разрыв.

Ватин выпускается в рулонах шириной 0,5- 0,8 метра и длиной 20 метров.

Ожидаемый экономический результат:

Стоимость 1м^2 рубероида РКП-350 составляет =40руб

Стоимость 1м^2 нашего продукта "ВАТТОН" составляет=30руб,что на 25% дешевле близкого ему по свойствам материала.

Ожидаемый социальный результат:

Разработка и введение нормативной документации по утилизации отходов от офисного оборудования на территории Краснодарского Края .

Открытие могильников, специальной тары и центра для утилизации хранения и перевозки отработанного порошка (тонера).

Ожидаемый глобальный результат:

Решение экологической проблемы.

Уменьшение влияние человеческой деятельности на загрязнение окружающей среды

Календарно-сетевой график

№ этапа	Наименование работ по основным этапам договора
1	Лабораторные исследования свойств материала, применяемого при создании новой продукции и разработка технологического процесса
2	Разработка модели конструкций и построение пылевой камеры как первой части технологического процесса
3	Разработка модели конструкции термоузла и построение термоблока как вторая часть технологического процесса
4	Разработка и дизайн новой продукции на базе полученного материала Исследование химических и физических свойств новой продукции Определение области применения

Рисунок 2 Новый материал ВАТТОН и его производные

Рисунок 3 Испытание на механическую нагрузку

Рисунок 4 “ВАТТОН”

Рисунок 5 Процесс определения теплоемкости

Ожидаемые результаты

• Нейтрализация отходов, и использование их в качестве сырья при производстве нового материала

• Применение новой технологии утилизации

• Получение нового материала ВАТТОН, обладающего специфическими свойствами (водостойкость, теплоемкость)

• Изготовление новой продукции на базе нового материала и определение спектра его применения в народном хозяйстве.

Рынок

• В результате проведенного анализа рынка, ниша по утилизации отходов порошка (тонера), образовавшегося в результате деятельности работы копировальной техники, практически не представлена.

• Следовательно, возникает практическая необходимость реализация НИОКР в виде разработки технологии и технологического оборудования.

• В период поддержки поставленной цели НИОКР планируется провести тестовые испытания, по результатам которых определяется период и время основных этапов НИОКР.

Перспективы развития проекта

• На протяжении всех этапов проводятся контрольные мероприятия по сбору и корректировки информации о технологическом процессе, а также проводится сбор документации для подачи заявки на получение патента по методу утилизации отходов порошка (тонера), образовавшегося в результате деятельности работы копировальной техники.

• После утверждения готового вида материала “ВАТОН” планируется сертификация данного вида материала Федеральной Службой по Техническому и Экспортному Контролю.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

СЕРТИФИКАТ БЕЗОПАСНОСТИ

1. Наименование производителя и его адресООО «Булат 2»Московская обл., г.Наро-Фоминск2-ой Володарский пер., д.4тел./факс 8(096-34) 3-98-302. Наименование продукта, область примененияТонер электрографический черный ТУ 2332-002-43308228-03.Применяется для заправки картриджей копировальных аппаратов и принтеров, использующих для получения изображения электрографический процесс. 3. Химический состав и внешний вид.Тонкодисперсный порошок черного цвета с размером частиц 5-10мкм.В составе:

Наименование	процентное содержание
Стирол-акриловый сополимер	40-50
Магнетит	45-55
Полиолефины	1-5
Металлоорганические комплексные соли	1-3
Двуокись кремния	1-2

Тонер является композиционным материалом, химической формулы не имеет. Материалы, входящие в состав тонеров должны соответствовать ГОСТ или ТУ на данный вид продукции, что подтверждается наличием паспорта, акта технической приемки, сертификата качества и гигиенического сертификата. 4. Физические и химические свойства

4.1 Температура начала плавления	>100° С
4.2 Удельный вес	1,1
4.3 Растворимость в воде	Н/Р
4.4 Температура начала деструкции	>300° С

5. Требования безопасности5.1 По степени воздействия на организм тонеры относятся к 4 классу опасности по ГОСТ 12.1.007 – 76. Тонеры не обладают раздражающим действием на кожу и слизистую оболучку, а также алергенными свойствами. 5.2 Концентрация вредных веществ в воздухе производственных помещений определяется согласно сборнику МУК №5809-5871, утвержденных в 1991г. 5.3 Токсичность тонеров может быть обусловлена токсичностью входящих в него сополимеров стирола. Предельно допустимая концентрация (ПДК) в воздухе рабочей зоны помещений равна 10мг/м . 5.4 Пылевоздушная смесь тонеров может создавать пожаро – и взрывоопасные концентрации. Нижний предел воспламенения аэровзвеси порошка тонера соответствует концентрации 21г/м . 5.5 Помещения, предназначенные для работы с тонером, должны быть оборудованы приточно-вытяжной вентиляцией, обеспечивающей чистоту воздуха рабочей зоны, в которой вредные вещества не должны превышать установленные ПДК. 5.6 Уборка помещений, где проводятся работы с тонером, должна производиться пылесосами в защищенном исполнении. 5.7 Оборудование, установленное в помещениях для производства, контроля и применения тонеров должно быть заземлено. 5.8 Рабочий персонал, занятый на работах с тонером должен быть обеспечен спецодеждой

• халатами рабочими ГОСТ 12.4.101-93;

• перчатками трикотажными ГОСТ 5007-87;

• перчатками резиновыми ГОСТ 20010-93;

• очками защитными ГОСТ Р 12.4.013-97;

• респираторами противопылевыми ГОСТ 12.4.041-89.

5.9 Каждый сотрудник перед допуском к работе с тонером должен быть обучен правилам техники безопасности и методам безопасной работы при обслуживании оборудования, аппаратуры и стендов, мерам по ликвидации аварий, предусмотренных соответствующими инструкциями. 5.10 Средства тушения пожара: песок, кошма, воздушно-механическая пена, огнетушители порошковые или углекислотные.

6. Меры первой помощи.6.1 При попадании тонера на кожу промыть загрязнненые места теплой водой с мылом. Мыть руки с мылом необходимо перед едой и по окончании работы с тонером. 6.2 При попадании тонера в глаза промыть большим объемом воды и обратиться за медицинской помощью. 6.3 При попадании тонерной пыли в дыхательные пути необходимо выйти на свежий воздух. Специальной медицинской помощи не требуется. Помещение, где произошел выброс пыли нужно тщательно проветрить.

7. Охрана окружающей среды.7.1 В процессе применения тонеров в электрографических аппаратах образуется пылевоздушная смесь тонеров. 7.2 ПДК в воздухе рабочей зоны по пыли сополимеров стирола 10 мг/м . 7.3 С целью избежания попадания вредных веществ в атмосферу вытяжная вентиляция должна быть оснащена фильтрами тонкой очистки воздуха и циклонами для сбора пыли. 7.4 Выброс воздуха из производственных помещений в атмосферу без очистки не допускается. 7.5 Необходимо проводить периодический контроль воздуха выбрасываемого в атмосферу на наличие вредных веществ. 7.6 Сточные воды при работе с тонером не образуются. 7.7 Отходы тонера и пыли, образующейся при работе необходимо сдавать на утилизацию в организации, имеющие лицензию на переработку отходов 1-4 классов опасности.

8. Транспортировка и хранение.8.1 Транспортировка тонера в упакованном виде допускается любым видом транспорта, защищающем от попадания прямых солнечных лучей и влаги при температуре от –60° С до +50° С. 8.2 Хранить тонер рекомендуется в отапливаемых складских помещениях с постоянной влажностью при температуре от 0° С до +30° С. 8.3 Использование тонера после транспортировки и хранения допускается только после выдержки его в течение 24часов в условиях помещения, где будут проводиться работы с тонером.

9. Прочее.Данная информация основана на сведениях, известных к настоящему моменту времени и не является гарантией от возникновения специфических ситуаций и особенностей применения тонеров потребителями.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Описание хлопковолокна ХПП (Ватин).

Полотно холстопрошивное (межпроклада) с составом 100 % хлопок используется в швейной промышленности в качестве прокладочного и теплоизолирующего материала, в быту могут используется для мытья пола, посуды, стекол, чистки кафеля, вытирания пыли, протирки и полировки мебели и других поверхностей. Основными потребителями данных материалов являются домохозяйства, гостиницы, рестораны и другие предприятия сферы обслуживания.Нетканые протирочные материалы промышленного назначения могут использоваться для протирки оборудования, деталей, инструмента на производствах, в мастерских, лабораториях, автосервисах и др. Полотно холстопрошивное обладает следующими качествами:хорошая впитывающая способность различных жидкостей,хорошее пылепоглащение,многократное использование,подходят для влажной и сухой уборки.Ролики по 50 метров, шириной 80 см. и 160 см. Также в ассортименте Салфетки технические из ХПП 80х100

Getting compositional material "VATTON", based on technogenic materials, obtained from copiers

Shorstky I.A., Koshevoi E.P.

Kuban State Technological University

Krasnodar, Russia

Problem description

Development of new technology and equipment for waste disposal powder (toner), formed as a result of the work of copying equipment, and getting the new material based on it allows for safeguards to neutralize waste and producing a new kind of material "VATTON."

It should be noted that at the moment this technology for waste powder (toner) in the world does not exist.

Justification of the project's relevance

• Addressing environmental issues. Reduce the impact of human activity on the environment pollution.

• The urgency of the problem defined volumes of the operation of office equipment in the Russian Federation and worldwide.

• Waste from the toner is not evaluated as a commodity. It is utilized in the form of removal to a landfill, so it’s cost is low, and depends only on transport costs.

• Vatin -product of Russian Federation, consisting of 100% cotton.

Project objectives

1. Develop new technology for recycling of powder (toner), formed as a result of the activities of the office equipment.

2. Getting a new kind of material "VATTON" and develop new products.

Solution

The main contents

Figure 1: Conditional scheme of obtaining material

Scientific innovation

Getting a new kind of material "VATTON" by combining the two components.

The first component: nanomaterial - toner.

The second component: cotton in the batting material.

Innovative ideas

1. Combining the two components: toner material and batting, by absorption method in a dust chamber.

2. Use heat treatment as a final form in obtaining new material.

3. Development new kinds of products with material "VATTON" and definition its application in national economy.

Proposed methods and tools for implementation

Equipment units and their technological applications.

1. Dust chamber - is airtight container, in which powder (toner) is absorbing by batting matterial.

The trajectory of the batting material inside the dust container determines the depth penetration of the powder (toner) in the structure of cotton fiber. The best option is Möbius loop.

2. Fixation block - is fuser, in which the consolidation content of powder (toner) in the structure of cotton fiber applying by a temperature.

Two thermal shaft provide compression of the transported material batting and its fixation to a solid form.

Market analysis

Analysis of the market for the first component: powder (toner)

Calculation analysis made on the example of the company “ООО Edem” Krasnodar.

1. Commodity turnover is 5 million rubles/ year.

2. About 0.9 million rubles company spends for powder (toner).

3. Cost of 1 kg of the toner is 300 rubles.

4. The total volume of powder (toner) is about 3000 kg per year.

5. For 100 grams of powder, waste consist about 15-20 grams (10-15 persent).

6. The amount of waste that must be disposed of 3 tons is 600 kg

7. There are about 10 main suppliers of powder (toner) in Krasnodar

8. Quantity of waste, including small suppliers in Krasnodar region consist about 10-15 tons

Market analysis for second component: cotton batting.

Material produced by Ivanovo cotton mill. All-union state standard 42-731-84.

Basis of batting material is stitched by synthetic thread cotton, which gives high tensile strength for material.

Batting produced in rolls with width of 0.5 - 0.8 meters and a length of 20 meters.

Expected Results

• Neutralization of waste and their use as feedstock in the production of new material.

• Application of new utilization technology.

• Production new material VATTON with specific properties (water resistance, low heat capacity)

• Production of new products based on new material and determination spectrum of its application in national economy.

Expected economic results:

Cost of 1 m ^ 2 roofing RKP-350 is = 40 rubles.

Cost of 1 m ^ 2 of our product "VATTON" is = 30 rubles, which is on 25% less them RKP-350..

Expected social results:

Development and introduction regulatory documents of disposal waste from office equipment in the Krasnodar region.

Opening collection points, special packaging and recycling center for storage and transportation of spent powder (toner).

Expected global results:

1. Solution of the environmental problems.

2. Reduce the impact of human activity on the environment pollution.

Plans and deadlines

Network Schedules

1. Laboratory studies properties of the material, using in creation of new products and process design.

2. Develop model design of the dust chamber and its construction as the first part of technological process.

3. Develop model design of the fuser and its construction as the second part of the process

4. Design and development of new products based on material obtained.

Study chemical and physical properties of new products.

Definition of the scope.

Prospects for the development of the project

• During all phases of monitoring activities conducted to collect and update information on the process, as well as being collected documentation to apply for a patent on the method of disposal of waste powder (toner), formed as a result of the activities of the copier.

• After approval of the final form of the material "VATON" planned certification of this type of material by the Federal Service for Technical and Export Control.

Figure 2: New material VATTON and its derivatives

Figure 3: Test of mechanical load

Figure 4 "VATTON"

Figure 5: The process of determining the specific heat

APPLICATION 1

SAFETY

1. Manufacturer's name and address

Ltd. "Bulat 2"

Moscow reg., Naro-Fominsk

Second Volodarsky per., 4

tel. / fax: 8 (096-34) 3-98-30

2. Product name, scope

Black toner electrophotographic TU 2332-002-43308228-03.

It is used for refilling cartridges copiers and printers, are used to produce an image electrophotographic process.

3. The chemical composition and appearance.

A fine black powder with a particle size of 5-10mkm.

Name and the percentage

Styrene-acrylic copolymer 40-50

Magnetite 45-55

Polyolefins 1-5

Organometallic complex salts 1-3

Silica 1-2

Toner is a composite material, the chemical formula does not.

The materials that make up the toner must comply with GOST or TU for this product, which is confirmed by the passport act technical acceptance, certificate of quality and hygiene certificate.

4. Physical and chemical properties

4.1 Temperature at which point> 100 ° C

4.2 Specific gravity 1.1

4.3 Solubility in Water N / R

4.4 Temperature at which decomposition> 300 ° C

5. Safety requirements

5.1 In terms of effects on the body toners refer to hazard class 4 according to GOST 12.1.007 - 76. Toner is not an irritant to the skin and mucous oboluchku and allergens properties.

5.2 The concentration of harmful substances in the air of industrial premises is determined according to the collection of MUK № 5809-5871, approved in 1991.

5.3 Toxicity toners can be caused toxicity of its member styrene. The maximum permissible concentration (MPC) in the working area of ​​premises is 10 mg / m.

5.4 Dusty mix toner can create fire - and explosive concentrations. Lower flammable limit in Air toner corresponds to a concentration 21g / m.

5.5 rooms, designed to work with toner, must be equipped with a forced ventilation system, providing clean air working area in which hazardous substances must not exceed the MCL.

5.6 Cleaning, where the works with toner dust collection should be done in a secure execution.

5.7 The equipment installed in the premises for the production, control and application of toners must be grounded.

5.8 The operating personnel employed at the toner should be provided with overalls

• bathrobes guest workers 12.4.101-93;

• gloves knitted GOST 5007-87;

• Gloves GOST 20010-93;

• protective goggles GOST 12.4.013-97;

• GOST 12.4.041-89 dust respirators.

5.9 Each employee prior to admission to the work of the toner should be trained in safety rules and safe work practices for maintenance of equipment, instruments and stands, emergency response measures under the relevant regulations.

10.5 Extinguishing media: sand, felt mat, air-mechanical foam, powder or carbon dioxide extinguishers.

6. First-aid measures.

6.1 When you get toner on your skin wash zagryaznnenye place with warm water and soap. Wash your hands with soap before eating and to the end of the cartridge. 6.2 When toner gets in eyes, rinse with plenty of water and seek medical advice. 6.3 If you get toner dust into the airway to go outside. Special care is required. Room, where there was an emission of dust must be thoroughly ventilated.

7. Environmental protection.

7.1 In the process of applying toners in electrophotographic apparatus form Dusty mix toners.

7.2 the exposure zone styrene dust 10 mg / m.

7.3 In order to avoid contact with harmful substances into the air exhaust ventilation should be provided with a fine air filters and cyclones to gather dust.

7.4 Release of air from the production areas to the atmosphere without treatment is not allowed.

7.5 A periodic monitoring of air released into the atmosphere in the presence of contaminants.

7.6 Wastewater working with toner are formed.

7.7 Waste toner dust generated during operation must be treated for disposal to organizations licensed to recycle waste of 1-4 classes of danger.

8. Transportation and storage.

8.1 Transportation toner packed allowed any kind of transport, protect from direct sunlight and moisture at a temperature of -60 ° C to +50 ° C.

8.2 Store toner recommended in heated warehouse with constant humidity at a temperature of 0 ° C to +30 ° C.

8.3 Using toner after transportation and storage shall be permitted only after keeping it within 24 hours in the room where they will be working with toner.

9. More.

This information is based on information known to date, the time and is not a guarantee of origin of specific situations and characteristics of toners consumers.

APPLICATION 2

Description cotton HSP (batting).

Cloth holstoproshivnoe (mezhproklada) with the composition of 100% cotton is used in the garment industry as cushioning and insulating material in the home can be used for cleaning the floor, dishes, glass, tile cleaning, dusting, cleaning and polishing furniture and other surfaces. The main consumers of these materials are households, hotels, restaurants and other service businesses.

Nonwoven wipes for industrial use can be used to clean the equipment, parts, tools in factories, workshops, laboratories, repair shops, etc.

Cloth holstoproshivnoe has the following qualities:

good absorbency of various liquids

pylepoglaschenie good,

reuse,

suitable for wet and dry cleaning.

Jokes by 50 meters, a width of 80 cm and 160 cm are also in the range of technical Napkins HSP 80x100

Код для цитирования: Скопировать