Возможности вторичной переработки полистирольных отходов очень скромны. Это объясняется меньшей разницей в цене между исходным и вторичным сырьем. Кроме того, изделия из полистирола в процессе производства часто претерпевают значительную объемную вытяжку, что усложняет вторичную переработку и сказывается на общей себестоимости утилизации.
Очень небольшая часть полистиролов, бывших в употреблении, перерабатывается в исходные продукты. Примерами повторного использования полистирольных отходов являются изоляционные панели, упаковочные материалы, утепляющая обшивка труб и другие изделия, в которых оптимальным образом могут быть использованы хорошие термоизоляционные, шумопоглощающие и ударопрочные свойства вторичного полистирола. В ряде случаев структура перерабатываемого полистирола уплотняется за счет использования специальных переходных технологий, и полученный таким образом материал используется в областях применения кристаллического полистирола. Наиболее интересное применение такого материала – производство профилей, ранее изготавливавшихся только из дерева (оконных рам, полов и т.д.). В этом случае свойства переработанного полистирола ничем не уступают свойствам дерева, а по показателям длительности жизненного цикла в естественных условиях даже превосходят его.
1.5 Оборудование
В рассматриваемом технологическом процессе основным видом оборудования является машина для литья под давлением.
1.5.1 Техническая характеристика оборудования
Техническая характеристика применяемого оборудования приводится в таблице 11.
Таблица 11. Техническая характеристика оборудования
| Наименование и марка оборудования | Технологическая характеристика оборудования | |
| Показатель | Норма | |
| 1 | 2 | 3 |
| Литьевая машинаERGOtech 25–100 | Объем впрыска, см^3 | 63 |
| Давление впрыска, бар | 2020 | |
| Скорость впрыска, г/сек | 140 | |
| Скорость пластификации, г/сек | 22 | |
| Усилие прижима сопла, мПа | 20–60 | |
| Диаметр червяка, мм | 35 | |
| Ход шнека, мм | 175 | |
| Рабочий объем цилиндра, см^3 | 168,3 | |
| Общая мощность, кВт | 30,8 | |
| Объем гидравлического бака, л | 250 | |
| Габариты, м | 4,2x1,4x1,9 | |
| Вес, кг | 3650 | |
| Дробилка GP 7025 | Потребление по холоду, кВт | 12 |
| Шлифовально-обрезочная машина | Мощность мотора, кВтГабариты, мм | 0,51000x600x800 |
1.5.2 Описание единицы основного оборудования
Основной единицей оборудования для изготовлении фужера емкостью 150 мл является литьевая машина. Ее техническая характеристика приведена ранее, в таблице 8.
На рисунке 3 приводится чертеж литьевой машины с электродвигателем.
Литьевая машина состоит из четырех основных узлов: прессового узла смыкания формы, инжекционного узла (узла подготовки и впрыска расплавленной массы), привода, системы управления. В конструкции узел смыкания состоит из двух плит, соединенных болтами, силового гидроцилиндра смыкания, поршня, подвижной плиты с полуформой. Вторая, неподвижная полуформа, установлена на неподвижной плите. Узел впрыска состоит из материального цилиндра с системой терморегулирования, загрузочного устройства, плунжера, силового гидроцилиндра.
Узлы впрыска (инжекционный узел) бывают трех типов. Наиболее простой – плунжерный, здесь дозатор материала и сам материал должен быть в виде гранул, но он плохо пластицируется перед впрыском. Наиболее часто используют узел впрыска шнекплунжерного типа, когда предварительная пластикация материала и набор дозы проводится шнеком (червяком), а сам впрыск – плунжером, при этом поршень цилиндра перемещает червяк вместе с материалом в сторону сомкнутой пресс-формы, и подготовленная доза материала впрыскивается в пресс-форму. При этом материал может быть в виде гранул или ленты, и его пластикация проходит хорошо.
Для литьевых машин с большим объемом впрыска используют шнек – плунжерные машины, у которых материальный цилиндр для пластикации материала с помощью шнека располагается под углом к материальному цилиндру с плунжером, в котором происходит накопление дозы материала. При этом во время набора дозы материала плунжер вытесняется материалом. При отходе плунжера на нужное расстояние (определяется упорами, действующими на концевой выключатель, который останавливает червяк пластикатора) прекращается подача материала в накопитель, и плунжер производит впрыск. Есть конструкции узлов впрыска интрузионного типа, где подача материала в пресс-форму производится только за счет вращения червяка в материальном цилиндре, однако, из-за низкой скорости заполнения шнека, такая конструкция используется редко.
Узел смыкания. Он обеспечивает быстрое и плотное смыкание пресс-формы, противодействует ее раскрытию под давлением материала, находящегося в пресс-форме. Для смыкания пресс-форм применяют гидравлические устройства. Смыкание проводят силовые рычаги, перемещающие подвижную плиту с установленной на ней полуформой. Силовые рычаги передвигаются поршнем силового цилиндра через шток. В силовой контур входит основание силового цилиндра, силовые рычаги, неподвижная плита, соединяющая колонны. Узел быстроходен, выдерживает большие усилия.
Пластикатор. Он по конструкции не отличается от материального цилиндра ЧМХП. Но перемещение червяка при впрыске по оси обеспечивается силовым гидроцилиндром, укрепленным на специальной раме. Терморегулирование по зонам идет за счет теплоносителя, проходящего по каналам в толще стенки цилиндра, там же есть углубление для термопар. В головной части цилиндра стоит сопло, через которое материал подается в форму. В сопле имеется запорное устройство, предотвращающее вытекание материала из пресс-формы. Используются запорные устройства плунжерного типа, с плунжерным открывателем и др. В запорном устройстве плунжерного типа при упоре в пресс-форму наконечник сжимает пружину, смещается, шарик иглы входит в расширение в конце канала и открывает проход материала в пресс-форму. При отходе сопла от пресс-формы пружина смещает наконечник, шарик иглы перемещается в самое узкое сечение и перекрывает канал.
Система терморегулирования литьевой машины. Она состоит из каналов для теплоносителя и термопары, расположенных в теле цилиндра, сопла, пластикатора, пресс-формы. Сигналы термопар воспринимают потенциономеры, включающие через реле систему терморегулирования во всех зонах. Используют жидкий теплоноситель и электронагреватель.
Привод литьевой машины. Используется только индивидуальный привод, состоящий из насосов высокого и низкого давления, запорной и регулирующей аппаратуры, гидравлическая жидкость – масло.
Конструкция пресс-формы. Пресс-форма изготовлена из прочной стальной ковки, т. к. материал внутри пресс-формы находится под давлением до 200 мПа, создавая усилия, стремящиеся раскрыть пресс-форму. Стенки пресс-формы толстые, выдерживают большое давление без деформации. Внутренняя оформляющая полость пресс-формы изготовлена по высокому классу точности, отполированная, подвижные детали, подогнанные и пришлифованные друг к другу, что предотвращает выход материала при заполнении пресс-формы. Для создания стабильного температурного поля пресс-форма имеет теплоноситель горячего и холодного типа. Пресс-форма снабжена выталкивателями для создания автоматического режима работы. Пресс-форма состоит из двух частей. Левая крепится к неподвижной плите литьевой машины, правая – к подвижной. Теплоносители размещены в просверленных каналах. В левой части пресс-формы установлена литниковая втулка, к ней прижимается сопло литьевой машины, и материал, разогретый до вязкотекучего состояния, проходит по литниковому каналу, попадая в оформляющую полость пресс-формы. Литниковая втулка имеет конический канал, обращенный основанием конуса внутрь пресс-формы, поэтому литник легко выходит из канала и всегда остается на изделии; литниковый канал располагается в центре пресс-формы, чтобы она равномерно заполнялась. Пресс-форма отделена от плиты теплоизолирующей прокладкой.
Литьевая машина оснащена контрольно-измерительными приборами (КИП), показывающими и регулирующими, системой автоматического управления с разветвленной сетью блокирующих устройств. Контроль температуры по зонам цилиндра идет автоматически по заданному режиму. Давление в гидросистеме контролируется и регулируется манометрами и специальными устройствами. Продолжительность операции контролируется командным прибором, может меняться в широких пределах. Объем впрыска регулируется по обратному ходу плунжера материального цилиндра. Литьевая машина имеет сложные контролирующие и регулирующие системы, позволяющие им работать в автоматическом режиме.
Литьевая машина ERGOtech 25–100 имеет следующий принцип действия: полистирол в виде гранул подается в загрузочную воронку, и захватывается шнеком за счет рифленой поверхности его вращающихся частей. Затем предварительно разогретая, смазанная, заранее замкнутая пресс-форма подводится к материальному цилиндру. Разогретый до вязко-текучего состояния полистирол впрыскивается через сопло литникового канал в полость пресс формы. Выдерживается под высоким давлением. Затем пресс-форма охлаждается холодной водой по расположенным в ее толщеканалам, затем она раскрывается, и из нее выпадает готовое изделие в подставленную тару. Литник отделяется от изделия, и поступает на участок переработки отходов.
Опасными узлами оборудования является узел смыкания пресс-формы, узел впрыска, электродвигатель, редуктор. Если не соблюдать меры по технике безопасности, то можно получить следующие виды травм: удар электрическим током, ожоги, металлизация кожи, переломы костных тканей и т.д.