Научная статья на тему 'Новый подход к рециклингу термопластов'

Новый подход к рециклингу термопластов Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
90
12
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ТЕРМОПЛАСТИЧНЫЕ ПОЛИМЕРЫ / ВТОРИЧНАЯ ПЕРЕРАБОТКА / ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА / НАНОСЕКУНДНЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ИМПУЛЬСЫ / ПРОЧНОСТЬ

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Еренков Олег Юрьевич, Петрова Светлана Ивановна

В статье приведены результаты экспериментальных исследований по влиянию электрофизической обработки термопластичных материалов на их механические свойства. Представлено описание нового способа вторичной переработки отходов из термопластов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Еренков Олег Юрьевич, Петрова Светлана Ивановна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Новый подход к рециклингу термопластов»

по уплате процентов по ссуде, сборе (комиссии) за рассмотрение заявки по ссуде, комиссии за выдачу и сопровождение ссуды, комиссии за открытие, ведение ссудного и (или) текущего счетов, комиссии за расчетное и операционное обслуживание, и т.д.

Список литературы

1. http://www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/486910/

2. Миньков С.Л., Миньков Л.Л. Основы численных методов: Учебное пособие. -Томск: Изд-во НТЛ, 2006.- 260с.

Gubin Evgeni Ivanovich, Ph. D., associate Professor (e-mail: g_ei@mail.ru)

Tomsk University of Control Systems and Radioelectronics, Tomsk, Russia

THE USE OF NEWTON'S METHOD FOR THE CALCULATION OF THE EFFECTIVE INTEREST RATE

Abstract. In this article we propose a numerical Newton's method for the calculation of the effective interest rate IRR and examples of use for real calculations, Bank loan payments. Keywords: Newton's method, numerical method, the effective interest rate

НОВЫЙ ПОДХОД К РЕЦИКЛИНГУ ТЕРМОПЛАСТОВ Еренков Олег Юрьевич, профессор, д.т.н. (e-mail: erenkov@list.ru) Петрова Светлана Ивановна, доцент, к.т.н. (e-mail: erenkov@list.ru) Тихоокеанский государственный университет, г.Хабаровск, Россия

В статье приведены результаты экспериментальных исследований по влиянию электрофизической обработки термопластичных материалов на их механические свойства. Представлено описание нового способа вторичной переработки отходов из термопластов.

Ключевые слова: термопластичные полимеры, вторичная переработка, электрофизическая обработка, наносекундные электромагнитные импульсы, прочность

В связи с непрерывным возрастанием объема производства и потребления термопластичных полимеров увеличивается и количество их отходов. При этом весьма важным становится вопрос повторной переработки отходов или использования их в различных композициях. Одним из подходов к повышению эффективности вторичной переработки отходов термопластов для производства высококачественной продукции является реализация электрофизической обработки перерабатываемых отходов.

Цель данной работы - исследование влияния электрофизической обработки термопластичных материалов на их прочность и разработка на этой основе новых технических решений по вторичной переработке отходов термопластов. В качестве электрофизической обработки применялись на-

носекундные электромагнитные импульсы [1,2,3].

Экспериментальные исследования

Проводились экспериментальные исследования прочности термопластичных полимерных материалов в зависимости от параметров обработки образцов наносекундными электромагнитными импульсами (НЭМИ). В качестве материала экспериментальных образцов выбран наиболее распространенный в различных отраслях промышленности поливинилхлорид ПВХ-С-7059-М (ГОСТ 14332-78) и полиэтилен низкого давления 21008075 (ГОСТ 16338-85).

В качестве источника НЭМИ применялся специальный генератор ГНИ-01-1-6, изготовленный Южно-Уральским государственным университетом [4]. На первом этапе образцы поливинилхлорида и полиэтилена, изготовленные в виде двусторонних «лопаток» с прямоугольным сечением в рабочей зоне размером 3 х 2 мм, подвергались воздействию НЭМИ в течении определенного промежутка времени от 1 до 20 минут. Затем образцы подвергались одноосному растяжению при помощи нагружающего устройства универсальной машины.

На рис. 1 и 2 представлены экспериментальные данные по исследованию прочности поливинилхлорида и полиэтилена соответственно, в зависимости от времени воздействия НЭМИ. Анализ представленных данных показывает, что облучение исследуемого термопласта НЭМИ в течении 5, 10 и 20 минут приводит к снижению прочности образцов.

Такой факт можно объяснить следующим образом. Как известно, полимерные материалы имеют тенденцию к изменению физико-механических свойств за счет электронного возбуждения полимерной структуры после электрофизического воздействия [5]. Если происходит электронное возбуждение полимерных цепей, то оно вызывает уменьшение энергий её связи.

1

=¡4

3

_2_

40

Рис.1. Прочность поливинилхлорида в зависимости от продолжительности обработки НЭМИ: 1 - без облучения; 2 - время облучения 5 минут; 3 - время облучения 10 минут; 4 - время облучения 20 минут

60

0 10 20 30

Время деформирования, с

125

Я 100

Ф

Ф *

&

С (О

75

50

25

10

20

30

у / — '2

// ,3

¿г

м/

г

40

Время деформирования, с

Рис.2. Прочность полиэтилена в зависимости от времени облучения НЭМИ: 1- без облучения; 2- время облучения 5 минут; 3- время облучения 10 минут; 4 - время облучения 20 минут.

Данный эффект приводит к уменьшению механической стабильности нагруженной полимерной сетки и таким образом способствует, разрыву цепи, возникновению разрушения или распространению микротрещин, увеличению дефектных мест, т.е. разрыхлению и охрупчиванию и, следовательно, снижению механической прочности материала.

Новый способ переработки вторичных полимеров На основании представленных экспериментальных данных (рис.1 и 2) разработан способ переработки отходов полиэтиленовой пленки, сущность которого защищена положительным решением о выдаче патента на изобретение [6]. Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение производительности процесса переработки отходов и получение высококачественных вторичных полимеров в виде гранул для дальнейшего их использования при производстве изделий.

Указанная задача решается тем, что в способе, включающем загрузку отходов в агломератор, измельчение отходов, охлаждение измельченной до тестообразного состояния массы, сушку и выгрузку высушенной массы, согласно изобретения, одновременно с измельчением производят процесс облучения отходов наносекундными электромагнитными импульсами, при этом в качестве электродов для облучения наносекундными электромагнитными импульсами используют пластины - электроды, смонтированные на внутренней поверхности корпуса агломератора, контактирующие с перемещаемыми отходами и изолированные от корпуса.

На рисунке 3 приведена схема установки для вторичной переработки от-

0

0

ходов из термопластов. Для реализации способа применяется агломерат 1 с загрузочным люком 2. Внутри корпуса 3 агломерата 1 размещены электродвигатели 4 с роторными ножами 5. На внутренней стенке корпуса 3 укреплены пластины-электроды 6 и изолирующие элементы 7. Пластины-электроды 6 соединены известным образом с генератором 8 наносекунд-ных электромагнитных импульсов. Агломератор 1 с помощью гибких трубопроводов 9 соединен с воздуходувкой 10 и циклоном 11. На внешней стенке корпуса 3 закреплены пневмоцилиндр 12 и заслонка 13.

Пример реализации способа. В корпус 3 агломератора 1 через загрузочный люк 2 при включенных электродвигателях 4 загружаются отходы термопластов. Измельчение отходов на мелкие частицы осуществляется роторными ножами 5 и вся измельченная масса отходов в результате трения о стенки корпуса 3 нагревается, происходит переход механической энергии в тепловую. Одновременно производится обработка отходов наносе-кундными электромагнитными импульсами, которые вырабатываются генератором 8 и воздействуют на отходы через пластины - электроды 6. Обработка измельчаемых отходов наносекундными электромагнитными импульсами способствует возбуждению полимерных цепей, что вызывает уменьшение энергии её связи. Данный эффект приводит к уменьшению механической стабильности нагруженной полимерной сетки и таким образом способствует разрыву цепи, возникновению и распространению микротрещин в структуре материала отходов, увеличению дефектных тест, т.е. его разрыхлению и охрупчиванию и, следовательно, к снижению механической прочности материала.

Это позволяет снизить тепловую нагрузку операции измельчения отходов и обеспечить температуру нагрева материала ниже температуры плавления, и таким образом гарантировано избежать явления термодеструкции материала.

Измельченные отходы расплавляют до образования тестообразной массы. Затем в агломератор 1 подают воду и одновременно включают воздуходувку 10 для отсоса паров воды. Вода охлаждает тестообразную массу, при этом образовавшиеся пары воды отсасываются из агломератора 1 через гибкие трубопроводы 9 воздуходувкой 10 из агломерата 1 вместе с парами воды, которые конденсируют в циклоне 11, а тестообразная масса благодаря гидродеструкции разделяется на мелкие гранулы. После отсоса паров воды из агломерата воздуходувка отключается и включается электроклапан пневматического цилиндра 12, открывается заслонка 13 и происходит выгрузка продукта из агломерата. После выгрузки включается автоматически электроклапан пневматического цилиндра 12 и заслонка 13 закрывается.

Рис.3. Схема установки для вторичной переработки отходов из

Термопластов

Таким образом, электрофизическая обработка термопластичных полимерных материалов посредством наносекундных электромагнитных импульсов приводит к снижению их физико-механических свойств, о чем свидетельствуют значения прочности на растяжение и твердости, при этом установлено, что оптимальное время электрофизической обработки составляет 10 минут.

2. Разработан новый способ вторичной переработки отходов из термопластов, в схеме которого реализуется электрофизическая обработка перерабатываемых отходов термопластов посредством наносекундных электромагнитных импульсов, что позволит обеспечить повышение производительности процесса переработки и получение изделий со свойствами максимально приближенными к первичному материалу.

Список литературы

1.Еренков О.Ю., Никишечкин В.Л. Разработка и исследование нового способа модификации полимерного связующего путем электрофизического воздействия// Пластические массы.-2011.- №11. - С. 61 - 64.

2. Еренков О.Ю., Дмитриев Э.А., Моисеев А.В. Производство деталей и изделий повышенной прочности из стеклопластика//Пластические массы. 2014. № 5-6. С. 47-49.

3.Erenkov O.Yu., Ivakhnenko A. G., Radchenko M. V. Method for molding fiberglass objects based on polymer binder electrophysical treatment//Chemical and Petroleum Engineering. 2013. - Volume 49, Issue 5.- рр. 346-350.

4. Белкин В.С. Наносекундные электромагнитные импульсы и их применение / В.С. Белкин, В.А. Бухарин, В.К. Дубровин и др. / Под ред В.В. Крымского. - Челябинск: Изд-во Южно-Уральского гос. ун-та. 2001. - 110 с.

5. Карташов Э.М. Структурно - статистическая кинетика разрушения полимеров. / Э.М. Карташов, Б. Цой, В В. Шевелев. - М.: Химия. 2002. - 736 с.

6. Патент №2575726 Российская федерация, (51) МПК В 29 С 43/02. Способ переработки отходов полиэтиленовой пленки / О.Ю. Еренков, М.Ю. Сарилов, Г.В.Коннова. - № 2014141856/05; заявл. 16.10.2014; Опубл. 20.02.2016, Бюл. № 5.

IMPROVING THE EFFICIENCY OF RECYCLING OF THERMOPLASTIC POLYMERS

Erenkov Oleg Jurevich, Doctor of Technical Science, Professor

(e-mail: erenkov@list.ru)

Pacific National University, Khabarovsk, Russia

Petrova Svetlana Ivanovna, Candidate of Technical Science, Docent

(e-mail: erenkov@list.ru)

Pacific National University, Khabarovsk, Russia

Abstract. The results of experimental studies on the effect of electro physical processing of thermoplastic materials to their mechanical properties are discussed in the paper. The paper describes a new method of thermoplastics recycling.

Keywords: thermoplastic polymers, recycling, electro physical processing nanosecond electromagnetic pulses, strength

ОСОБЕННОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ ФОРВАКУУМНЫХ ПЛАЗМЕННЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭЛЕКТРОНОВ Зенин Алексей Александрович, к.т.н., доцент (e-mail: zenin1988@gmail.com) Андрейчик Анна Павловна, студентка (e-mail: andreichik94@mail.ru) Климов Александр Сергеевич, к.т.н., доцент (e-mail: klimov680@gmail.ru) Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, г. Томск, Россия

В статье представлены результаты электронно-лучевой пайки керамики с металлом с применением форвакуумных плазменных источников электронов. Показана принципиальная возможность осуществления процесса пайки, также продемонстрированы полученные образцы и их характеристики.

Ключевые слова: плазменный источник электронов, форвакуумный диа-

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.