CC BY
7
По оставшимся показателям значения в сравниваемых материалах отличаются незначительно, что позволяет сделать вывод о возможном использовании композиционного материала из отходов искусственных кож в качестве подошвенного материала а также дгя ремонта низа обуви.
Список использоваиных источников
1. Буркин А.H Матвеев КС., Смелков В К., Солтовец Г (- Обувные материалы из отходов пенополиуретанов. Витебск: УО «ВГТУ», 2001. - 173с.
2. Композиционные материалы: Справочник / В.В. Васильев В.Д. Протасов, В.В. Болотин и до Под общ. ред. R В Васильева Ю. М. Тарнопольского. -М. Машиностроение 1990. - 512с
3. Зыбин Ю.П. Конструирование изделий из кожи. - М: Изд-во «Легкая индустрия», 1966. - 319с.
SUMMARY
This article deals with probiems of processing of thermoplastic waste materials formed at the footwear enterprises. According to the developed technological scheme the composition material was produced and the investigations of the indices of physical mechanical properties held.
УДК o85.34.036
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ДИСПЕРГИРОВАНИЯ ОТХОДОВ ИСКУССТВЕННЫХ КОЖ В ПРОЦЕССЕ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОГО РЕЦИКЛИНГА
А.Н, Буркин, Г.Н. Солтовец, К.С. Матвеев, Е А. Егорова
В настоящее время на предприятиях обувной промышленности существует высокая зависимость от импорта сырья, что отражается на себестоимости продукции. Поэтому главным направлением обеспечения конкуоентоспособности продукции на внешних рынках является оптимизация ресурсопотребления ресурсосбережения использование собственных ресурсов, развитие местной сырьевой базы и вторичных ресурсов
Ужесточение условий хранения и утилизации отходов содержащих полимерные материалы, ставят предприятия легкой промышленности, и особенно обувные, б сложные условия. С одной стороны, для производства конкурентоспособной продукции необходимо расширять ассортимент изделий, имеющих в своем составе синтетические материалы. С другой стороны, эти материалы практически никто не принимает в переработку, а из-за неразлагающихся компонентов их недопустимо подвергать традиционному захоронению под землей на полигонах твердых бытовых отходов (ТБО). Дгя оешения данной проблемы необходимо не только уменьшать количестве выбрасываемых отходов, но также разрабатывать и изучать процессы их вторичного использования.
Особую проблему с экологической точки зрения представляют отходы искусственных кож, большие объемы которых образуются на предприятиях обувной и галантерейной промышленности. Существующие на сегодняшний день способы переработки данных видов отходов не позволяют использовать их на предприятиях-потребителях искусственной кожи из-за сложного аппаратурного оформления и использования химических оеактивов.
таким образом разработка малотоннажной технологии переработки отходов искусственных кож позволит с одной стороны решить экологическую проблему с друой - обеспечить экономические выгоды за счет увеличения масштабов производства при неизменном размере сырьевой базы.
Вестник У О ВГТУ
19
За основу в разработке технологической схемы переработки отходов искусственных кож был использован теомомеханический метод рециклинга термопластичных отходов [1]. С этой целью на первом этапе отходы искусственных кож с ПВХ покрытием подвергали измельчению на дробилках роторно-ножевсго типа. После этого, измельченные отходы засыпали в бункер шнекового экструдера, откуда они попадают в витки шнека, при перемещении по которому осуществляется переход полимерного покрытия в термопластичное состояние. Кроме того, происходит дополнительная диспергация основы искусственной кожи, ее разволокнение, смешивание с полимерным покрытием гомогенизация смеси и ее экструзия через формообразующую фипьер> Материал экструдируется в вице полосы, которая, выходя из фильеры находится в вязко-текучем состоянии, и, в последующем, попадает в межвалковый зазор прокатно-прессующего узла где ему придается окончательная форма. Далее полученные пластины вылеживаются в течение определенного промежутка времени для стабилизации физико-механических паоаметоов [2].
В результате проведения исследований было установлено что на свойства получаемых материалов влияют следующие факторы: температура экструзии степень диспергирования армирующего волокна на этапах измельчения и экструзии.
Температура экструзии отходов искусственных кож с ПВХ покрытием по разработанной технологии составляет 115-120 Г Данная темпеоатуоа не достигает температуры плавления поливинилхлорида (150-220 С) и температуры деструкции (130-170 С) и обеспечивает перевод измельченных обходов в вязко-текучее состояние, необходимое для дальнейшей переработки. Таким образом, температурный фактор не оказывает решающего воздействия на свойства получаемых материалов.
С целью изучения влияния степени диспергиоования часть отходов подвергали дроблению на ротооно-ножевой дробилке с получаемым размером частиц 1-3 мм, а другую - резанию с размером частиц 20-30 мм. В результате проведения исследований по определению показателей физико-механических свойств материалов установлено, что более высокими прочностными характеристиками обладают материалы, подвергшиеся резке с последующей экструзией.
Получаемые материалы представляют собой композиционный армированный материал, в котором функцию армированной матрицы несет основа искусственной кожи, а полимерная матрица представляющая собой поливинилхлоридное покрытие заполняет пространство между волокнами В таких материалах волокна воспринимают основные напряжения, возникающие в композиции при действии внешних нагрузок, и обеспечивают жесткость и прочность композиции в направлении ориентации волокон [3].
Иа рис. 1 приведены зависимости условной прочности при растяжении от кратности переработки материалов с разной степенью диспергирования.
20
Вестник УС ВГТУ
I
14,0
6,0 I- ч •
0123456789
кратность переработки ♦Резаные (/Дроблены.
Рисунок 1 - График зависимости условной прочности при растяжении от кратности
переработки
Дгя подтверждения влияния дгины волокна на свойства получаемых материалов, была изучена структура композиционных материалов. Вначале подготовленный образец выдерживали в циклогексаноне до полного раствооения поливинилхлорида, представляющего собой покрытие искусственных кож Далее образец, который состоял из хаотично переплетенных волокон синтетической и хлопчатобумажной основы, поомывали в ацетоне для полного удаления растворителя и частиц полимера, выдержизали в течение 24 часов и аккуратно раскладывали на стекла, стараясь не повредить структуру волокон, после чего подвергали сушке до полного испарения растворителя.
Структуру и строение полученных образцов наблюдали пои помощи микроскопа для фиксации объекта наблюдения использовали цифровую камеру, позволяющую добиться необходимой степени увеличения и обработки полученной информации.
Для получения количественных показателей проведена обработка изображений, включающая три стадии.
исходные изображения, представляющие собой растрозую графику подвергали обработке в графическом пакете, при этом на изображениях идентифицировались и оставлялись только изображения, относящиеся к волокнам. Вся остальная информация с изображений удалялась, растровая графика переводилась в векторный формат. Данный этап необходим для автоматизированного подсчета длин волокон на полученных изображениях.
определение количества объектов и их длин на полученных векторных изображениях.
Для получения длин волокон была использована возможность, представляемая большинством поограммных продуктов для векторной гоафики, заключающаяся в том, что каждый из объектов разбивался на определенное количество (в зависимости от заданного шага) соединенных друг с другом п отрезков. Координаты точек конца предыдущего отрезка X/, и начала следующего у-1+\
автоматически выдаются программой в текстовый файл.
Веаник Уи ВПУ
27
Анализируя полученный файл в любом математическом пакете, по координатам точек можно найти длину каждого отрезка и сумму длин отрезков в целом по формулам
'« = (4+1 ;
п
е^жл
/=1
Величиной /. аппроксимируется длина исходной кривой, при этом, в силу очень мелкого разбиения отрезков, погрешность весьма мала (не превышает 0,1...0,2%). Для данного расчета была написана специализированная программа в ТигЬоРаэса!.
Каждому из полученных изображений была сопоставлена совокупность чисел, представляющих собой длину каждого из объектов. Фактически это означает нахождение длин участков полиамидных волокон в условных единицах длины. Результаты эти можно сопоставлять друг с другом, поскольку как масштаб, так и методика обработки каждого из изображений одинаковы.
После статистической обработки была рассчитана средняя длина волокна на каждом из изображений в условных единицах длины и произведено сравнение полученных данных.
3 1----г-- . 2,5 ^ в) V Я о \ 1
1 ! 1 1 !
>« я I -* Л Ц V т . . 1________
о 1 § Ш 1 -Ц, ГХ!
X X _ 5 I
0,5 о 4— --
1 2 3 4 5 6 7 8
кратность переработки --------------------------
а дрсблепые л резаные
Рисунок 2 - Зависимость «средней» длины волокна от кратности переоаботки
Полученные результаты являются подтверждением влияния процесса диспергирования на свойства получаемых материалов. А именно с уменьшением длины волокна происходит снижение прочностных показателей материала.
Учет всех факторов, влияющих на качество получаемых материалов приводит к дополнительному упрощению технологической схемы переработки отходов искусственных кож, которое предполагает устранение отдельного процесса измельчения за счет осуществления резки отходов валковыми ножами в загрузочном бункере экструдера. Это позволяет значительно сократить материальные и энергетические расходы на дополнительное оборудование и трудовые затраты за счет уменьшения количества обслуживающих рабочих
22
вестник У О ВГТУ
/
1 - транспортер, 2 - отходы искусственной кожи, 3 - режущий валок,4 -прижимной валок 5 - загрузочный бункер экструдера 6 - шнековый экструдер, 7,8,9 - прокатные валки
Рисунок 3 - Принципиальная схема шнекового экструдера для сокращенного рециклинга отходов искусственны кож
Основным отличием модернизированной установки является возможность исключения практически всех деструктирующих воздействий, которые могут оказывать влияние на свойства композиционных материалов [4].
Список использованных источников
1. Быстров ГА., Гальцерин В.И., Титов Б П. Обезвоеживание и утилизация отходов в производстве пластмасс. - Ленинград: Химия, 1985. - 295с.
2. Буркин А.Н., Егорова Е.А., Антоненко Е. И.Технологическая схема переработки отходов искусственных кож и получения новых композиционных материалов: Материалы 23 ежегодной Международной конференции и выставки «Композиционные материалы в промышленности»/. Ялта-Киев УИЦ «НАУКА ТЕХНИКА ТЕХНОЛОГИЯ», 2003. - с. 123-124.
3. Композиционные материалы: Справочник/В.В. Васильева, В.Д. Протасов В.В. Болотин и др./ Под общ. ред. В.В.Васильева, Ю.М Тарнопольского. - М Машиностроение, 1990 -512с.
4. Матвеев К.С Егорова Е.А., Габа С.В , Орехова А.Ю., Розов Д.В. Повышение эффективности рециклинга отходов искусственных кож: Материалы 24 ежегодной Международной конференции и выставки «Композиционные материалы в промышленности»/. Ялта-Киев: УИЦ «НАУКА ТЕХНИКА. ТЕХНОЛОГИЯ», 2004. - с. 276-278.
summary
The article deals with the problems of increasing the thermomechanical recycling process efficieneg and with those of studying the influence of dispersion degtee on the properties of composite materials obtained. The methods of determining fibre length are proposed and t is ascertained the process influence on the properties of materials obtained. On the ground of conducted research it is recommended a line diagram of the screw extruder for a shortened recycling of artificial leather waste.
Вестник У О ВГТУ
23
