Главная страница
Сведения об авторах

Термокомпактирование отходов пенополистирола

Шинский О. И., Тихонова О. А., Стрюченко А. А., Дорошенко В. С., Физико-технологический институт металлов и сплавов Национальной академии наук Украины, Киев, Украина

Рециклинг полимеров — одна из актуальных экологических проблем. В списке наиболее широко распространенных синтетических полимеров полистирол занимает четвертое место после полиэтилена, поливинилхлорида и полипропилена. Несколько лет назад мировой рынок полистирола оценивался в 14 млн т в год. В больших объемах применяют вспененный полистирол (пенополистирол). В 2005 г. мировой спрос на него превысил 3 млн т и с тех пор ежегодно возрастает примерно на 6 %. Трудность утилизации отходов этого материала обусловлена свойствами полистирола, который не взаимодействует с водой, не подвержен биологическому разложению, а при сжигании выделяет очень токсичные газы.

В настоящем исследовании предлагается технология утилизации отходов пенополистирола в термопластичном состоянии как связующего в композиции фракционированный зернистый минеральный материал — полимер полистирол. Из нее можно изготовить прочные и не взаимодействующие с водой изделия разного назначения.

Поскольку плотность полимера полистирола в среднем в 50 раз выше, чем пенополистирола, возникает необходимость термокомпактирования его отходов. Получаемый материал должен быть пригоден для применения в качестве связующего без предварительной подготовки (дробления, помола).

В экспериментах использовали отходы пенополистирола со средней плотностью 0,02 г/см³ размерами 10х10х10, 20х20х20 и 30х30х30 мм. Для повышения точности измерения проводили на 3—5 образцах. Интервал температур составлял 100—164 °С, поскольку изменение объема пенополистирола более выражено при 100 °С и выше, а температура его плавления — 164 °С.

При нагревании в течение 15 мин при 100 °С объем образцов уменьшается на 30—50 %, а при 120 °С — почти на 90 %. При 120 °С плотность термокомпактированного пенополистирола, полученного из образцов размерами10х10х10, 20х20х20 и 30х30х30 мм, увеличилась соответственно на 990, 925 и 1 098,9 %.

Размер частиц термокомпактированного материала определяется величиной обрабатываемых кусков, которые, по нашему мнению, не должны превышать 220х20х20 мм. Таблица иллюстрирует влияние температуры нагрева таких образцов на изменение их объема и массы.

Как видно из полученных данных, в интервале температур 100—164 °С масса образцов с ростом температуры не уменьшается, что позволяет обеспечить условия труда, отвечающие санитарно-гигиеническим требованиям.

Таким образом, определена оптимальная для термокомпактирования величина кусков отходов пенополистирола. Установлено, что при 120—130 °С первоначальный объем материала уменьшается на 90—95 %. Время нагрева следует ограничить десятью минутами.

В производственных условиях предложенная технология реализуется путем использования конвейера-транспортера и проходной печи с заданной температурой нагрева. При этом время нагрева играет важную роль.

Термокомпактирование отходов пенополистирола можно выделить в отдельное производство.