Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Утилизация упаковки. Учебно-методическое пособие
.pdf
71
Рис. 7.1. Схема изготовления стеклянной тары из вторичного сырья
В партии стеклобоя допускается содержание стекла:
– марок ЗС и КС в марках БС, ПСТ, ПСЛ для 1-го сорта стекло-
боя – не более 0,5 %, для 2-го сорта – не более 4 %;
– марок БС, ПСТ и ПСЛ в марках ЗС и КС для 1-го сорта стек-
лобоя – не более 10 %, 2-го сорта – не более 20 %;
– марки КС в марке ЗС и марки ЗС в марке КС для 1-го сорта
стеклобоя – не более 7 %, для 2-го сорта – не более 15 %.
Размеры кусков стеклобоя 1-го сорта должны быть от 10 до 50 мм.
Допускается содержание в партии стеклобоя кусков размером более 50 мм
72
не более 5 %, размером менее 10 мм – не более 1 %. Размер кусков стеклобоя второго сорта не нормируют, масса кусков – не более 2 кг. В стеклобое
нормируются также примеси триплекса, стекла, армированного металлической сеткой, металлические предметы, пробки, тугоплавкие стекла,
зеркала, керамика, фарфор, шлак, уголь, кирпич, камень, щебень, бетон,
асфальт, песок, глина и другие органические примеси в пределах от 0,2
до 5 % для каждого компонента.
Подготовка вторичного сырья представляет собой очистку исходных компонентов от нежелательных примесей, дальнейшее измельчение и просеивание материалов. Методом отсасывания из потока выделяются легкие материалы, такие как бумага и пластмасса, а при помощи магнитного сепаратора производится удаление черных металлов.
После измельчения оставшийся материал просеивается, на выходе получается разноцветная стеклянная крошка, очищенная от загрязнений.
Автоматическая оптическая сортировка стекла по цвету может проводиться с применением технологии инфракрасного излучения.
Бой добавляется в исходное сырье. После составления шихты
(подбора компонентов в определенных пропорциях и их перемешивания с целью получения однородной массы) происходит стекловарение
в печах или ваннах. Под воздействием высокой температуры шихта
превращается в жидкую стекломассу. Вторичное стекло плавится при
более низкой температуре, чем новое сырье, используемое для производства стекла. Использование стеклобоя дает большую экономию
энергии при изготовлении стеклянной тары. В процессе формования
расплавленная стекломасса превращается в готовое изделие. Процесс
отжига применяют после изготовления изделия для того, чтобы в стекле
не оставалось внутренних напряжений, которые возникают в процессе
варки.
Использование стеклобоя в процессе изготовления стеклянной
тары является выгодным в силу:
снижения энергетических затрат стеклотарной промышленности (потребление энергоносителей снижается приблизительно на 2–3 %
на каждые 10 % стеклобоя, используемого в производственном процессе, по сравнению с использованием исходного сырья);
экономии природного сырья (каждая тонна переработанного
стекла экономит более тонны природного сырья, в том числе около
650 кг песка, 186 кг соды и около 200 кг известняка);
73
уменьшения неблагоприятного воздействия от деятельности
человека на окружающую среду, связанного с карьерными разработками;
экономии места на санитарных полигонах для захоронения отходов;
снижения текущих расходов на транспортировку, хранение и
захоронение отходов стекла в силу уменьшения их количества;
обеспечения занятости населения.
Отходы стекла (стеклобой) являются дешевым сырьем не
только для стекольной промышленности, но и для ряда других производств.
7.3. Использование в качестве одного из компонентовнаполнителей в различных производствах
Стеклобой может использоваться в строительном производ-
стве для изготовления изделий.
В дорожном строительстве измельченный стеклобой исполь-
зуется для изготовления асфальтовых смесей. Для изготовления материала глассфальт используется 60 % молотого стекла, 5 % асфальта,
35 % каменной муки и других наполнителей.
Пеностекло представляет собой теплоизоляционный материал с
высокими теплотехническими и эксплуатационными характеристиками: негорючестью, нетоксичностью, низкой теплопроводностью,
долговечностью и относительной дешевизной. Пеностекло получают
по традиционной технологии путем термообработки смеси порошков
стекла и пенообразователя в специальных формах. Используется бой
стекла различных видов.
Теплоизоляционные материалы на основе вспененной стекломассы имеют широкую область применения: для изоляции стен, перекрытий кровли, трубопроводов. Эти материалы являются альтернативой материалам на основе фенольных связующих. Для получения пеностеклокерамических материалов используются отходы стекла с высо-
ким содержанием SiO2 и Al2O3.
Стеклобой поступает со склада сырья вместе с дополнительными химическими компонентами на размол в шаровую мельницу,
в которой происходит их смешение и измельчение до частиц размером
менее 30 мкм. Из полученного порошка формуются блоки заготовки,
которые помещаются в формы и отправляются в туннельную печь на
74
термообработку. При температуре 700–850 °C происходят вспенивание
полученной массы за счет выделяющихся газов и частичная кристаллизация материала. После охлаждения заготовки проходят механическую
обработку и упаковываются для отправки потребителю. Полученный
материал обладает отличными теплоизоляционными свойствами.
Стекловата является высококачественным теплоизоляционным и звукоизоляционным материалом. Основными компонентами
стекловаты являются стеклобой (содержание в составе шихты превышает 50 %), а также песок, сода и известняк. В процессе изготовления
плавление стеклообразующей смеси сырья происходит в печи при температуре 1400 °С. Расплавленное стекло подается в центробежный волокнообразователь. В нем стекло распускается на волокна средней толщиной 6 мкм. Связывание волокон производится с помощью связующего вещества, подмешиваемого в виде аэрозоля к волокнам в процессе
волокнообразования. Полученная волокнистая масса, пропитанная полимерной смолой, подается между двумя конвейерными ремнями в вулканизатор, нагретый до температуры 250 °С. Это придает готовому теплоизоляционному материалу необходимую жесткость, а также присущий ему теплый желтый цвет. Продукт легко облицовывается различными материалами – алюминием, стеклотканью и т. п.
При изготовлении облицовочных и тротуарных плит используется стеклобой. В основе технологии производства лежит процесс спекания стеклобоя с различными наполнителями. Плиты предназначаются для внутренней облицовки культурно-спортивных и промышленных сооружений.
После удаления нежелательных примесей стекло дробится на
кусочки, измельчается в пыль и затем смешивается с глиной. Под высоким давлением смеси придается форма плитки. Обжиг плитки происходит при 1000 °С. Использование стекольных отходов при производстве
стекловолокна позволяет снизить его себестоимость на 30 %.
К другим областям применения измельченных отходов стекла
можно отнести их использование при производстве абразивных мате-
риалов (кругов и шлифовальных шкурок) и в качестве флюсов в кирпичном производстве.
75
8. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
Лабораторная работа 1
Деформационно-прочностные свойства полимеров
Цель работы: сравнить прочностные характеристики свежего и
вторичного полимера.
Образцы для испытания: пленки полимеров и полимерных композиционных материалов, полученные из свежего и вторичного полимера (полиэтилена, полипропилена, полистирола – по заданию преподавателя).
Приборы и оборудование: разрывная машина 2001Р-0,5, вырубной нож, толщиномер.
Методика работы: из полимерной пленки с помощью специ-
ального ножа вырубают пять образцов типа лопаток (рис. 8.1). Перед
испытанием при помощи толщиномера измеряют толщину h и ширину
рабочей части лопаток и вычисляют площадь их поперечного сече-
ния S.
Рис. 8.1. Образец для определения деформационно-прочностных
свойств полимерных материалов
Описание оборудования: разрывная машина 2001Р-0,5 (рис. 8.2)
состоит из станины 1, двух захватов (подвижного 2 и неподвижного 3),
механизма перемещения подвижного захвата 4, панели приборов 5 и
линейки для измерения деформации 6. Переключением тумблеров и ручек на панели приборов можно задавать вид деформации (разрыв, сжатие), режимы работы (ручной, автоматический), диапазон измерения и
скорость перемещения подвижного захвата.
76
Включают разрывную машину путем переключения ручки
«Сеть», расположенной на панели приборов 5 в положение «Вкл». Про-
гревают прибор в течение 10–15 мин и выставляют стрелку силометра
на нулевое значение поворотом ручек «Установка нуля» и «Установка
нуля точно». Затем образец закрепляют в зажимах разрывной машины,
ставят ручку «Арретир» 8 в положение «Открыто», включают электродвигатель кнопкой «Пуск» и нажатием кнопки «Вниз» и приступают к
испытаниям.
Рис. 8.2. Разрывная машина 2001Р-0,5
В процессе растяжения непрерывно замеряют нагрузку F по
шкале 7 и удлинение образца, а также отмечают нагрузку, при которой
происходит образование «шейки» F
тек
, и нагрузку, при которой проис-
ходит разрушение образца Fр. Затем кнопкой «Вверх» возвращают за-
77
жимы разрывной машины в исходное положение и выключают двигатель машины кнопкой «Стоп». Результаты измерения заносят в таблицу.
Деформационно-прочностные свойства полимеров
материал
образца
h,
см
,
см
S,
см2
F
тек
,
кгс
Fр,
кгс
тек
,
кгс/см2
р
,
кгс/см2
,
%
Обработка результатов:
Поперечное сечение рабочей части лопатки S (см2) вычисляют по
формуле
, (8.1)
где h – толщина, см; – ширина рабочей части лопаток, см.
Значения относительного удлинения при разрыве (%) вычисляют
по формуле
, (8.2)
где l0 – начальная длина рабочей части образца, см; l – прирост длины
рабочей части образца, см.
Предел текучести
тек
(кгс/см2) вычисляют по формуле
, (8.3)
где F
тек
нагрузка, при которой происходит образование «шейки», кгс;
S – поперечное сечение рабочей части лопатки, см2.
Разрушающее напряжение при растяжении
р
(кгс/см2) вычис-
ляют по формуле
, (8.4)
где Fр ‒ нагрузка, при которой происходит разрушение образца, кгс;
S – поперечное сечение рабочей части лопатки, см2.
78
Значения ,
тек
и
р
вычисляют как среднее арифметическое по
пяти параллельным опытам.
Задания:
1. Сделать вывод о влиянии вторичной переработки полимеров на
их деформационно-прочностные свойства.
Лабораторная работа 2
Определение показателя текучести расплава полимеров
Цель работы: определить показатель текучести расплава полимера
свежего и вторичного полимера.
Приборы и оборудование: ИИРТ со штоком, набором грузов и стан-
дартным капилляром диаметром 2,095 мм, секундомер, аналитические
весы.
Образцы для испытаний: свежий и вторичный полимеры в гранулах (полиэтилен, полипропилен, полистирол – по заданию преподавателя).
Описание оборудования: прибор ИИРТ (рис. 8.3), конструктивно
выполненный в виде грузового капиллярного вискозиметра, состоит из измерительной головки 1, внутрь которой запрессован цилиндр, в который
вставляется стандартный капилляр и загружается исследуемый полимер.
Капилляр закрепляется снизу затвором с помощью рукоятки 2. Температура прибора регулируется задатчиком 3, а контролируется ртутным термо-
метром 4. Выдавливание полимера производится с помощью штока 5 и
набора грузов 6. В исходном положении шток фиксируется в зажимной
втулке 7. Подъем и опускание штока производят винтом 8, вращая штурвал
9, закрепленный в кронштейне 10. Все узлы прибора смонтированы на
стойке 11 и плите 12. Наблюдение за вытекающим расплавом полимера
производится с помощью зеркала 13.
Методика работы: включают прибор в электрическую сеть, установив на задатчике температуры 3 необходимое значение. После прогрева
прибора производят корректировку температуры измерительной камеры до
заданной величины с точностью до 0,5 С. Полимер или полимерную
композицию загружают в измерительную камеру 1 на 3/4 ее глубины небольшими порциями, уплотняя их специальным штоком. С помощью
штурвала 9 опускают шток 5 без груза в камеру и выдерживают в течение
5 мин для прогрева композиции. Затем на шток помещают необходимый
груз. После выдавливания полимера в течение 1–3 мин срезают выдавленный жгутик полимера, включают секундомер 14 и через определенные
79
промежутки времени острым ножом производят периодическое последовательное срезание жгутиков длиной 40–60 мм. Выдавливаются не
менее пяти образцов, которые затем взвешивают на аналитических весах с точностью до 0,1 мг.
При окончании испытаний сопло вынимают из цилиндра, прочищают и вытирают тканью. Рабочий цилиндр и шток специальными стержнями протираются до блеска. После очистки прибор отключают от электросети. Результаты измерения заносят в таблицу.
Рис. 8.3. Прибор ИИРТ
Технические данные прибора ИИРТ:
Рабочая температура
100 – 300 С
Диаметр испытательного цилиндра
9,54 мм
Диаметр штока (поршня)
9,48 мм
Диаметр сопла (капилляра)
2,095 мм
Длина сопла
8 мм
Вес поршня с держателем
735 г
Вес грузов
450; 960; 1200;
1640; 9100 и 11750 г
Обработка результатов: показатель текучести расплава (ПТР)
рассчитывается как среднее арифметическое результатов взвешивания всех
жгутиков по формуле
80
, (8.5)
где g – вес выдавленного жгутика полимера, г; t – промежуток времени вы-
текания одного образца, с.
Реологические свойства полимеров и полимерных композиций
Полимер
Температура
измерения, С
Вес
груза,
г
Вес
жгутика,
г
Время
выдавливания,
с
ПТР,
г/10 мин
Задания:
1. Сделать вывод о влиянии вторичной переработки полимера на
ПТР его расплава.
Лабораторная работа 3
Определение биоразлагаемости полимерных
композиционных материалов
Цель работы: определить способность к биоразложению поли-
мерных композиционных материалов.
Приборы и материалы: пленки полимеров и полимерных композиционных материалов с крахмалом (по заданию преподавателя),
аналитические весы, стеклянная тара, чашки Петри, питательная модельная среда Сабуро, дистиллированная вода, микроскоп, предметное
стекло.
Описание оборудования: микроскоп (рис. 8.4) состоит из таких
основных узлов, как оптическая головка микроскопа 1, окулярная
насадка 2, стол микроскопа 3 и осветитель 4.
Порядок проведения работы: полимерные и композиционные
материалы разрезаются на образцы площадью 1 см2, взвешиваются на
аналитических весах и рассматриваются в микроскоп. Для этого предметное стекло с образцом помещают на столик микроскопа и рассматривают при увеличении 70 или 120 (по заданию преподавателя).
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]