Отходы > > >

Сведения об авторах

Получение связующих и клеев из отходов пенополистирола для использования в литейном производстве и строительстве

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

Пенополистирол был получен в 1951 г. и сразу нашел широкое применение как материал для упаковки продуктов питания и бытовой электронной техники, теплоизоляции зданий, сооружений, емкостей и трубопроводов, получения моделей в литейном производстве и т. д.

Отходы пенополистирола практически не используют в качестве вторичного сырья. Он не взаимодействует с водой, биологически не разлагается, его сжигание сопровождается образованием токсичных соединений. Поэтому отходы пенополистирола в большом количестве накапливаются в окружающей среде.

Исследования, проведенные в Физико-технологическом институте металлов и сплавов, показали, что пенополистирол можно применять для получения связующих и клеев широкого назначения, в том числе для приготовления формовочных и стержневых песчаных смесей, покрытий литейных форм для производства отливок из черных и цветных сплавов. Эти связующие представляют собой растворы полистирола в органическом растворителе, которые могут отверждаться при комнатной температуре, а также при температуре подсушки не выше 180-200 °С. Проведены исследования по выбору растворителя, оптимизации составов, эксплуатационных свойств связующих и песчаных смесей.

Пенополистирол легко растворяется во многих жидкостях. Одна группа растворителей имеет очень низкие ПДК в воздухе рабочей зоны: бензол — 5 мг/м3; толуол, ксилол, сольвент — 50 мг/м3. ПДК другой группы — ацетона, этилацетата, бутилацетата, метилэтилкетона, тетралина — 100-200 мг/м3. Однако, за исключением дорогого и дефицитного тетралина, они имеют очень высокую летучесть.

В качестве растворителя отходов пенополистирола авторы предлагают использовать угле­водород растительного происхождения — живичный скипидар (ГОСТ 1571-82). Делая надрезы коры сосны, получают живицу, которую перегоняют с паром и разделяют на летучую фракцию (скипидар) и нелетучий осадок (канифоль). Скипидар содержит в основном бициклический монотерпен пинен и представляет собой прозрачную бесцветную или чуть окрашенную жидкость с плотностью 0,855—0,863 г/см3. До появления уайт-спирита скипидар был основным растворителем лаков и красок. Благодаря бактерицидным свойствам он также находит применение в фармакологии. Мировой объем производства живичного скипидара около 300 тыс. т в год.

ПДК скипидара в воздухе рабочей зоны 300 мг/м3. Он хорошо растворяет пенополистирол и имеет низкую летучесть. Если принять скорость испарения живичного скипидара за единицу, то в тех же условиях ацетон испаряется в 15,1 раза быстрее, бензин «Калоша» — в 9,87 раз, этилацетат — в 7,66 раз, уайт-спирит — в 2,28 раз.

Разработана технология получения растворов пенополистирола в живичном скипидаре с концентрацией до 50 %. Объем раствора в десятки раз меньше объема растворившегося пенополистирола, что позволяет компактировать отходы, которые, вследствие низкой плотности (около 25 кг/м3), занимают огромные объемы в окружающей среде. Из полученного раствора можно изготовить современные малотоксичные связующие материалы для производства песчаных формовочных и стержневых смесей, а также покрытий литейных форм (рисунок).

Стержни, изготовленные из смеси с полистирольным связующим

Наиболее технологичные составы песчаных литейных смесей на 40%-м растворе содержат 2 % полистирола в сухом остатке. Эти смеси прекрасно формуются и отверждаются кратковременной сушкой при температуре до 200 °С. Состав этих смесей запатентован в Украине В настоящее время патентуется состав, отверждаемый при комнатной температуре.

Предложена технологическая схема отытно-промьппленного процесса, включающая реактор в виде герметично закрываемого сосуда с мешалкой для ускорения растворения пенополистирола и получения однородного по концентрации раствора. Мелкие примеси осаждают отстаиванием и удаляют.

По физико-механическим свойствам формовочные стержневые смеси на основе полистирольных связующих не уступают холодно-твердеющим смесям на основе жидкого стекла, фенолформальдегидных, карбамидофурановых смол. Это позволяет заменить дорогостоящие связующие, применяемые в настоящее время в производственном процессе литья заготовок из черных и цветных сплавов, связующими, разработанными в Физико-технологическом институт металлов и сплавов.

В институте разрабатываются также технологии использования растворенного полистирола для получения твердых пластмасс и изделий, недорогих высокопрочных клеев и лаков, строительных и теплоизолирующих пен. Наличие бактерицидных свойств живичного скипидара расширяет возможности использования растворов и в других областях.

Институт ищет партнеров для внедрения в производство своих разработок.

Production of Binding Agents and Glues Made of Expanded Polystyrene Waste Designed to Use in Foundry and Construction Industry

Doroshenko V. S., Stryuchenko A. A., Physico-Technological Institute of Metals and Alloys, National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine

The technology of new binding agents production and implementation for molding and sandy mixtures is developed. The binding agents are waste solutions of expanded polystyrene wastes in turpentine oil. It was ascertained that the optimal content of polystyrene in a sandy molding mixture must make 2—3 %. The received binding agents can successfully replace liquid glass, expensive and scarce phenol-formaldehyde and furan resins.



Сведения об авторах

Дорошенко Владимир Степанович, канд. техн. наук, ст. науч. сотр., Физико-технологический институт металлов и сплавов НАНУ, б-р Академика Вернадского, 34/1, Киев, 03680, Украина. Тел./факс (044) 424-84-88. E-mail
Стрюченко Андриан Александрович, канд. техн. наук, ст. науч. сотр., Физико-технологический институт металлов и сплавов НАНУ, б-р Академика Вернадского, 34/1, Киев, 03680, Украина




© Последние изменения внесены 05.10.09



© EcoInform