автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.08, диссертация на тему:Разработка методов улучшения качества вторичного полиэтилена для производства товаров народного потребления

Московский ордена Трудового Красного Знамени институт народного хозяйства им.Г.В.Плеханова

УДК 678.742.2:046:023:3:046.3

На правах рукописи

'ПЕСКОВА ОЛЬГА МИХАЙЛОЕЧА

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА ВТОРИЧНОГО ПОЛИЭТИЛЕНА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ТОВАРОВ НАРОДНОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ

Специальность: 05,19.03 - Товароведение промьйленню

товаров и сырья легкой промышленности

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1990

У <?/#

Работа выполнена в Нау^г.о-яде.: о;; о ¿¡а та;; ь с ко и и конструкторе ко -технологшгэохом институте местной промышленности РСФСР (РОСН-ЖШЕСГПРОУ)

Научный руководитель кандидат химических ьаук,

доцент ПРОТАСОВ В.Г.

Официальны® ог.понекты: доктор технических наук.

профессор ИЛЬИН С.Н.

кандидат химических наук доцент ПОЛУНИНА Л.М.

Вэдущая организация: Производственное объединение "Хим-

продукт , г.Аксай, Ростовской обл.

Защите состоимся О-П1900 года цщ заседании

спсцизлизяроюкиого Соведаз Д063.62.07 при Московском институте шродаого хозяйстьа км. Г.В.Плеханов®, по адресу П3054г Москва, Стрэшжшй дор., дом 28.

С диссертацией кожна ознакомиться в библиотека Московского института народного хозяйства да, Г.В.Плеханова.

Автореферат р&зоелдн ' * *ЛЛйН-тм1990 года.

Ученый секретарь специализированного совета, доцент, кандидат технических наук

Рясик и*и'

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1 "А^-лдцп уальность проблемы. Постановление ЦК 1СПСС и Совета Ми--гртацт- -с—:-

нисгров СССР "О мерах по дальнейшему развигни местной промышленности в 1936-1330 годах и на период до 2000 года" предусматривает широкое использование вторичного сырья, отходов промышленности и сельского хозяйства для увеличения выпуска товаров народного потребления (ТНП).

Проблема вовлечения вторичного полимерного сырья (ВПС) в производство способствует не только увеличен™ сырьевой базы, но и приобретает актуальное значение с позиции решения экологических задач. Поскольку полимеры, в основном, не разлагаются при захоронения, а при сжигании ввделгаот токсичные газообразные продукты, то уничтожение гас этими методами экологически не-зриемлемо. Экономически и экологически целесообразнее их повторное использование.

Наибольший интерес из общего вторичного полимерного сырья :редставляют отходы потребления (ОП), так как переработка I использование технологических отходов в значительной мере должна быть решена на предприятиях. Низкий уровень использова-шя ОП в СССР и за рубежом (4-5%) связан с трудностями их сбо-сортировки, а также с отсутствием специальны* методов пера-¡аботки, позволяющих получать вторичные полимерные материалы : заданными свойствами. Потенциально доступными для предприятий [инместпрома РСФСР ка сегодняшний день являются ресурсы вторич-[ого полиэтилена (ВШ), состоящего в основном из отходов поли-тиленовой пленки, приценявшейся в сельском хозяйстве для крытия теплиц, парников, рассады, сенажа. Сбор такого ШЭ рганизован Госснабом СССР.

Структурно-химические изменен;:*»» происходящие в процессе эксплуатации полиэтиленовой лленк1?г затрудняют переработку ВИЗ, приводят к преждевременному выхода из строя технологического оборудования, снижают тезснодогическлэ, эксплуатационные характеристики полудеемкое материалов м потребительские свойства нз-готавливаемых изделий.

Существующие методы модификации и переработки ВПЭ позволяют получать материалы, пригодные для изготовления технических изделий неответственного,назначения.

В связи с Еыиоиздокашцл»: представляэт интерес разработка яатодов улучшения качества ВПЭ» создания на его основа ком-поэкционнкк материалов, пригодных для производства ТИП, и исследование их свойств.

Наиболее простим и экономически целесообразным с точки зрения доступность модификаторов, оборудования и технологической реализации представляется способ модифицирования ЕЮ путем заедания мшэральних наполнителей.

Исследование изменения физико-механических: и технологичэс-ких свойств ВЯЗ в зависимости от способа введения, вида и количестве наполнителя» о также изменение свойств ТНЛ, полу-ченнъх ко этих материалов, имеет теоретический интерес и большое практическое значение.

Работа виюлнялась в соответствии с Государственным планом развития неуки и техники на 31-» и 12-ю пятилетки по проблеме '"Расширение использования отходов производства и местных ецрьовых ресурсов я производстве ТИП" и Республиканской прогрппюй кз 1986-1990 годи по ресурсосбережении "Экономия", утверкдеииой Постановлением Госплана РСФСР от 12.06.8? № У4.

Цель работы. Исследовать и разработать методы улучшения чества ВГ1Э, композиционные материалы на его основа и показать зможность юс применения для производства товаров народного требления.

Для достижения поставленной цели были решены следующие дачи:

- произведена оценка качества ВПЭ;

- исследовано влияние наполнителей на переработку и свойст-ВПЭ;

- разработаны рецептуры и технологии получения композиционен материалов с улучшенными свойствами для изготовления ТИП;

- исследована зависимость качества ТИП от состава компоэи-юнных материалов и технологических параметров их переработки;

- разработан ассортимент ТИП, нормативно-техническая до-'кентация на их получение, осуществлено промышленное внедрение.

Научная новизна. В работе показана и экспериментально основана возможность улучшения качества ВПЭ путем введения шдиционньк и нетрадиционных наполнителей. ■ Б диссертационной работе получены следующие научнмэ данные:

- исследованы основные закономерности наполнения ЕГХЭ, по-зана взаимосвязь состава и свойств композиционных материалов I основа ВПЭ с наполнителями;

- впервые установлена возможность применения в качестве етибкого наполнителя полимеров и ВПЗ пьян газоочисток мартенов-сих печей (ПГЮ, дащей высокий модифицирующий аффект;

- показано, что ЛГМ является более эффективным наполнители для ВПЭ, чем традиционнее мел и тальк, способствующим по-.тпению элвстичности и окрашивании композиционного материала;

tí

- определено, что модифицирующий эффект ПГМ обусловлен ее химической природой и сферической формой частиц;

- разработан способ эффективного смешения ВПЭ с наполните лями и добавками, исключающий плавление полиэтилена, что способствует сохранения качества перерабатываемых материалов за счет снижения термовоэдействия на них;

- определены основные требования к композиционным материя лам на основе ВЛЭ для производства ТНП;

- сделана сравнительная оценка химической стойкости ВЮ и композиционных материалов на его основе, установлена возможность юс применения б производстве потребительской тары для товаров бытовой химии.

Практическая значимость работы. На основании проведенных экспериментальных исследований разработаны рецептуры и технологии получения композиционных материалов на основе ВПЭ с улучшен.: № и технологическими, физико-механическими и потребительский свойствами. Разработаны товароведные требования к качеству композиционных материалов и разработаны технические условия на них (ТУ 205 РСФСР 11.548*83, ТУ 205 РСФСР II.813-83). Разработаны ассортимент ТНП и технологии их получения из предложенных композиционных материалов. Разработаны технические условия на потребительскую тару из ВПЭ и композиций на его основе для упаковывания товаров бытовой химии. (ТУ 205 РСФСР 11.693-86, ТУ 205 РСШСР 11.717-86).

ОсЕоено производство композиционные материалов и ТНП на Брянском п/о пластмассовых изделий "Пластик", Барнаульском заводе "Капролит", Ярославском химзаводе "Луч".

По результатам внедрения получен годовой экономический оф$екг 335 тыс.руб.

Апробация. Результаты исследований были доложены на рес-,ублпканеких совещаниях по эффективному использованию пластмасс. I производстве товаров народного потребления предприятиями [инчестпрома РСФСР (г.Новочзркасск - 1983 г., г.Брянск - 1984, •.Новочеркасск - 1385 г., г.Горький - 1988 г., г.Грозный - 1989); ¡а I Всесоюзной научной конференции по повышения эффективности [спользования вторичных полимерных ресурсов (г.Кишинев,1985); ¡а X Юбилейном Всесоюзном симпозиуме по механоэмиссии и ыехано-:имии твердых тел (г.Ростов-на-Дону, 1986 г.); на втором выезд-юм заседании комиссии по использованию вторичного полимерного • :ырья в народном хозяйстве (г.Калуга, I9S7 г.); на третьей >сесоюзной научно-технической конференции "Kot/noзиционнъгз поли-1ернке материалы - свойства, производство и применение"

Москва, 1987), на секции межреспубликанского Координационного Совета по использованию отходов пластмасс и резины (г.Таш-сент, 1987 г., г.Фрунзе - 1969 г.); на П Всесоюзной научной сонференции по повышению эффективности использования вторичных юлимерных ресурсов (г.Кишинев, 1989 г.); на советско-итальян-:ком конгрессе "Окружающая среда, как средство существования: технологический ответ" (г.Москва, 1989 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 20 работ, юлучено 3 авторских свидетельства СССР на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит « введения, шести разделов, выводов и списка литературы, зключаюцего 135 наименований, приложения. Материалы диссертации изложены на 164 машинописные страницах, включая 27 рисунков и 24 таблицы.

Объекты и методы исследования. В качестве основного обьек та исследования был взят ВПЭ ТУ 63.178-74-87, полученный из вторичного полиэтиленового сырья ТУ 63-032-1-89 массового сбор из разных регионов страны. Для'улучшения физико-механических и технологических свойств ШЭ в процессе его переработки вводи^ ли различные добавки: мел марки ШО ГОСТ 12065-88, тальк марки ТРШ1 ГОСТ 19729-74, ПГЫ ТУ 14-Ю2-Ы-81, бутил каучук марки БК1530С ТУ 38.003169-79.

При исследовании свойств ВЛЭ и композиций использовали известные физико-химические методы исследования полимеров: 11К - спектроскопию (прибор ИКС-22), дифференциально-термически? анализ (ДГА) (дериватограф 0Д-Ю2 системы Паулик-Паулик-Эрдеи) гель-золь анализ.

Технологические, физико-механические и другие свойства ВПЭ и композиционных материалов на его основе определяли по действующим стандартным методикам.

Испытания ТНП проводили в соответствии с требованиями действующей нормативно-технической документацией на изделия и методикам, разработанным РОСШШМЕСГПРОМоы и В1ШЭКИТУ.

Стандартные методики предусматривают ошибку измерения^ превышащую ±5$,

РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

I. Товароведная оценка качества вторичного полиэтилена

Структура и свойства ВПЭ существенно отличаются от свойств первичного полиэтилена (ПЭ). ИК - спектроскопический анализ показал, что в ВПЭ значительно выше концентрация кислородосодержащих групп. Данные гель-золь анализа свидетельст-

зуют об образовании сшитой структуры в ВПЭ. Не менее значительнее изменения обнаружены при определении показателей реслоги-4еских и физико-механических свойств.

Результаты исследований свойств ВПЭ представлены в табл.1

Таблица I

Показатели свойств ВПЭ

Материал Содер- Содер- Показа- Предел Проч- Относи-

жание кание тель те- теку- ность тельное

-С = О геля, кучести чести при раз- удлинение, грулп, % расплава при рас- рыве %

М ■ №ГР)? тя^ении ((~ , ( ,г >

г/Юшн т1

ПЭ 0,2 0 2 9,5 12,Ь 550

ВПЭ 2,3 39 0,85 9,0 10,2 127

Как видно из таблицы,в ПЭ при старении,наряду с окислением, особенно сильно изыеняются(в 4-6 раз_)показатель текучести расплава и относительное удлинение. Все структурно-химические изменения, происшедшие в ПЭ при старении являются результатов процессов деструкции и структурирования, а также окисления под действием атмосферных факторов (света, тепла, влаги).

Появление кислородосодержацих групп в ВПЭ оказывает влияние на температуру начала окисления полимера, что имеет существенное значение при его переработке. ДГА-анализом установлено, что температура начала окисления ВПЭ в сравнении с ПЭ снижается с 320°С до 21Ь°С, т.е. значительно приближается к температуре переработки.

Высокая степень структурирования, и, как следствие, низкий показатель текучести ВПЭ также создают затруднения при переработке его методами литья под давлением, экструзией и экструзией с раздувом.

Снижение показателей физико-механических свойств ВИЗ существенно отражается на потребительских свойствах изделий из него, поскольку снимается прочность, надежность и долговечность изделий. Это обстоятельство приводит к значительному сужению области применения ВПЭ и ассортимента изделий из него.

Таким образом, результаты исследования структуры и свойств ВПЭ подтверждают необходимость его модифицирования для улучшения технологических и физико-механических свойств с целью расширения областей применения ВПЭ и повышения качества изделий из него.

2. Разработка и исследование композиционных материалов на ос.нове ВПЭ

В основу разрабатываемых способов улучшения качества ВПЭ был положен метод наполнения термопластов, который, как известно, технологичен и позволяет достаточно широко изменять свойства и экономить полимерные материалы, Однако, в отличие от первичных полимеров,при наполнении ВПЭ возникают затруднения с введением наполнителей и получений однородных смесей. Поэтому при наполнении ВПЭ важное значение имеет выбор оборудования. Для этой цели нами был использован дисковый экструдер, обладающий высокой гомогенизирующей способностью, а также разработан метод смещения полимера с наполнителем в агломераторе. Для получения композиций ВПЭ, содержащих мел и бутилкаучук, были использованы обогреваемые вальцы.

Исследован характер изменения свойств ВПЭ от условий смешения, количества введенного наполнителя и его природы.

200

<00

К

«

I- 1ч н

11

6>, НЛО

- О»

50

х_I

-

«5 Н

т

40

0>, Н^С

/

I. I I

М 443 100 ио гно 1*С 120 *чо но 7, • С

РиоЛ.Зависимость (5р (-) Ер (- -) композиций от температура смешения в дисковом экструдере:

I - Ш1Э тальк, 2 - ВПЭ+ПГМ

Рис,2 Зависимость (Эр (-) и Ер (—) от темпера туры вальцевания композиции:

1 - В113 +■ мел,

2 - ЕГО+мел + бутилкаучук

м

г

150 50

<1

■чХ и

ю

б? НЛз

**о I

<.......I___

_1_^_1_1_I-

9 а 45 10 1С 10 55 ад »Ъ сО 5э 60 г

пин

Рис.3. Влияние врэуени вальцевания композиций на (эр (-} и Ер {—) :

I - ВЛЭ + мел, 2 - ВПЭ + над + бугилкаучук

На рис Л показано влияние температуры смешения компонентов в дисковом экструдере на показатели физико-механических свойств композиций. Установлено, что в интервале температур 200-220°С прочностные характеристики композиции достигают максимального значения. Снижение дс 190°С или увеличение до 240°С температуры смещения приводит к снижению указанных показателей на 10-2СЙ от максимальных значений.

Влияние температуры на качество композиций связано с тем, что ВПЭ при 190°С и ниже не полностью переходит в расплавленное состояние, . частицы наполнителя плохо смачиваются полимером, вследствие чего образуются, в основном, рыхлые структуры полимер-наполнитель, которые снижают прочностные свойства композиции. При температуре 200-220°С полиэтилен переходит в расплав и образует с наполнителем прочные структуры, которые способствуют повышению прочностных характеристик композиций. Дальнейшее повышение температуры до 240°С, вероятно, способствует частичной деструкции Ш1Э, снижающей прочностные показатели.

При исследовании композиционных материалов, полученных на вальцах, наблюдается та же закономерность изменения прочностных свойств от температуры смешения, что и для композиций, полученных в дисковом экструдере (рис.2).

Изменение свойств композиционных материалов от времени вальцевания согласуется с характером структурно-химических превращений и механодеструкции ВПЭ (рис.3). Вальцевание в течение 15-20 мин;, очевидно, достаточно для гомогенизации смеси. Дальнейшее увеличение продолжительности вальцевания, как известно, может привести к деструктивным процессам в ШЭ со всеми его последствиями, в том числа и дополнительному структурированию. Увеличение степени структурирования ВПЭ ухудшает реологические характеристики, композиций, затрудняет переработку и

фиводит к изменению физико-механических свойств.

Исследованы композиции ВДЭ с мелом, тальком, ПГМ. Эти на-

юлнителк имеют различные форму частиц и удельную поверхность.

Установлено, что свойства композиционных материалов зависят,

сак от содержания наполнителя, таи и от его природы. Так, на-

юлнитель - мел, имеющий блочную структуру и небольшую удель-2

1уи поверхность (0,3 м/г) снижает ИГР в 1,1-2 раза при содер-

сянии наполнителя во ВГ1Э соответственно 10 и ЗОН, масс (сы.

о

рис.4). Высокая удельная поверхность талька (8 м /г) и ИГЦ 2

(18 и /г), а также чешуйчатая у талька и сферическая у ПГМ £юрма частиц способствуют увеличении ПНР композиционных материалов до 0,97 г/10 мин. и 1,8 г/10 мин. соответственно при содержании 15% талька и 25$ пасс. ПГМ. ч), Г/о пин

О -!0 <5 20 ¿5 ЛО

ссдгржии® МПОЛНШПвАЗ) 7« кекс

Рис.4. Зависимость ИГР наполненных композиций от содержания

и вида наполнителя: I - мел, 2 - тальк, 3 - ПГМ. ПГР ВПЭ - 0,85 г/10 мин.

При дальнейшем увеличении содержания талька и ПГМ до ЗОЙ масс, наблюдается снижение ПТР соответственно до 0,88 г/10ми> и 1,75 г/Ю мин. Вероятно, это связано с достижением оптимума концентрации наполнителя и нарушением однородности сетчатой структуры полимер-наполнитель, увеличением ее гетерогенности.

Характер изменения прочностньк свойств композиционных материалов в зависимости от содержания и вида наполнителя можно видеть из экспериментальных данных табл.2.

Таблица 2

Показатели физико-механических свойств наполненных композиций

Наполнитель Предел Проч- Относи- Твердость Тепло-

наименование Содержание, % масс текучести при растяжении (е тР), МПа ность при разрыве ^ МПа ? тельное удлинение Чр)' (Т), усл.ед. стойкость ! по Вика (Тс), Оп V/

0 9,5 10,2 127 85 87 , '

Мел 10 10,2 10,6 115 90 90

То se 15 10,5 10,8 106 91 92

И 20 10,9 11,2 92 92 94

М 25 10,8 11,0 79 93 95

»1 30 10,0 10,5 64 94 95

Тьдьк 10 11,5 12,0 122 93 92

То Ж8 15 11,8 12,2 120 94 93

« 20 12,2 12,9 114 94 95

ÍI 25 12,7 13,4 101 95 96

Í1 30 11,8 12,9 90 97 96

пш 10 12,3 14,0 195 94 55

То же 15 13,9 14,7 253 95 99

п 20 15,3 16,1 310 97 102

t» 25 15,7 16,8 3Q7 97 105

t? 30 14,9 16,0 2ÖS 99 106

Из таблицы видно, что введение ZOfo мела или талька в ВПЗ овышают значения 6" тр, 6"р, Т, Тс в 1,1-1,3 раза, .величина р при этом снижается в 1,1-1,4 раза.

При содержании в ШЭ 25% ПГМ прочностные и эластические войства материала повышаются в 1,5-2,5 раза. Такое различие в спаивающем действии ПГМ от мела обусловлено, очевидно, специфи-еской структурой и свойствами ПГМ. Сферическая форма частиц ГМ способствует более равномерному распределению наполнителя в ПЭ, и в сочетании с активированной поверхностью (наличие окис-ив металлов) обеспечивает формирование прочных связей наполни-ел я с ШЭ. Следствием этого является повышение показателей рочности и эластичности.

Химическая стойкость композиционных материалов проверилась о юс отношению к следующим реагентам: уайт-спириту толуолу кдустриальному маслу, моющем/средству "Триалон". Была установ-ена зависимость изменения свойств композиции бт ее состава я имической средн.

Более высокая химическая стойкость наблюдается у композите иного материала с ПГМ. Изменение массы и прочностных,

»

войств такого материала в 1,5-2 раза меньше, чем у ВЛЭ и ком-оэиции с мелом. Химическая стойкость композиционного материала тальком близка к стойкости композиции с ПГМ.

Исследование свойств композиционных материалов на основе ПЭ с мелом и бутилкаучуком показало, что при введении 10£ масс, утилкаучука в композицию, содержащую ЗСЙ масс, мела, улучшатся ее эластические свойства. Так, относительное удлинение величивается в 2 раза, ударная вязкость по Шарли - в 5 раз,

Причины повышения эластичности композиций на основе ВПЭ. зполненных мелом в сочетании с бутил каучуке».^ заключаются в

том, что частицы мела лучше смачиваются каучуком и вследствие этого равномерно распределяются в полимерной матрице. Кроме того бутилкаучук б ВЛЭ выполняет роль высокомолекулярного пластификатора.

Выполненный комплекс исследований свойств композиционных материалов позволил определить требования к ним и разработать республиканские технические условия "Композиции полиэтилена вторичного с наполнителями" (ТУ 205 РСФСР П.54Ь-ЬЗ, ТУ 205 РСФСР П.ЫЗ-Ш).

3. Разработка технологии получения композиционных материалов в промышленных условиях

При разработке промышленной технологии получения композиционных материалов было необходимо ориентироваться на использование отечественного оборудования, имеющегося на предприятиях Минместпрома РСФСР. Осноеным аппаратом для получения композиционных материалов был роторный агломератор, предназначенный для уплотнения и агломерирования очищенных измельченных отходов полиэтиленовой пленки. Наряду с традиционным назначением „ агломератор использовали для смешения ВПЭ с наполнителями и добавками. Такое использование агломератора исключает необходимость введения дополнительного смесительного оборудования. Для пластикации и гомогенизации наполненной смеси использовали одношнековый экструдер.

Были проведены исследования влияния на качество получаемых композиционных материалов технологических параметров переработки» Бшо изучено- влияние продолжительности смешения ВПЭ с наполнителями и добавками в агломераторе и температурных режимов гомогенизации в окструдере на качество смешения.

Экспериментально установлено, что наиболее высокая степень эмогениэации композиционных материалов может бьтть достигнута ри следующих технологических параметрах:

продолжительность смешения в роторном агломераторе ВПЭ наполнителем и добавками 20-30 мин.;

температурный режим пластикации и гомогенизации смеси экструдере по зонам: I зона - П0-120°С, Л зона - 130-140°С, зона - 140-150°С, головка - 130-140°С.

Эти данные были заложены в основу разработанной технологии роизводства композиционного материала мощностью 500 т/год, оторая внедрена на Брянском п/о пластмассовых изделий "Пластик" '

4. Разработка технологических процессов производства ТНП

Поскольку основной целью создания композиционных материа-ов является их использование в производстве ТНП, был разработан ссортимент ТНП для освоения предприятиями Минместпрома РСФСР, ри разработке ассортимента изделий исходили из потребностей шка^ свойств композиционных материалов, назначения изделий, также учитывали технические возможности предприятий.

До своим физико-механическим, химическим, а также техноло-ическим свойствам разработанные композиционные материалы >твечают требованиям, предъявляемым к материалам, предназначен- , 1ым для изготовления ряда товаров хозяйственного назначения: ¡азличные виды декоративного кашпо, канистры различной вмести-юсти, воронка хозяйственная, различные виды потребительской "ары. Отработку технологических параметров изготовления ТНП [роводили на предприятиях Минмзстпрома РСФСР. Исследовано влия-шэ технологических параметров литья под давлением (температурой режимы, давление, длительность цикла литья) и экструзии

с раздувом (температурные режимы, частота вращения шнека, длительность цикла) на качество изделий.

Установлено, что качество ТНЛ, изготавливаемых из композиционных материалов^находится также в зависимости от указанных параметров. Отклонения их от оптимальных значений приводит к образованию дефектов в ТНЛ: вздутия, раковины, разводы, разная толщина стенок, недолив. Установленные параметры использовали при разработке технологических процессов производства ТКЛ.

В табл.3 приведены основные технологические режимы изготов-лани:; ТНП из композиционных материалов, используемые методы и оборудование. По данным технологическим режимам были изготовлош опытно-промышленные партии ТШ. Результаты испытаний ТНП показали соответствие их качества требованиям действующей нормативно-технической документации. Все изделия рекомендованы к серийному выпуску. Освоение этих видов ТНД только на двух предприятиях Ыинместпроыа РСФСР позволило получить годовой экономический эффект з суше 70 тис .рублей.

Учитывая большую потребность в потребительской таре для товаров бытовой химии, а также химическую стойкость разработанных композиционных материалов к растворителям, техническим маслам и'моющим средствам была исследована возмолность их применения для производства тары. Исследовано влияние препаратов бытовой химии и лакокрасочных материалов на банки вместимостью 0,5 л и 2,0 л.е изготовленный из композиционных материалов на основе-ВПЗ с мелом,' талькой и ПГИ. Оценена стойкость тары в условиях хранения к химическому воздействии следующих ярепаратоЕ композиционная краска* иоюцая паста "Триалон", чист/щая паста "Сакита" и клей битовой. Испытания проводились при температуре 20~25°С в течение 12 месяцев, что соответствует гарантийному сроку хранения указанных препаратов.

Технологические параметры получения изделий из композиционных материалов

Состав композиции

Наименование изделия

Оборудование

ВГ;3-ССй масс. »"альк-20,Хмасс,

или

<к'М-2(Й масс. То же

Канистра вместимостью 2,0 л и 2,5 л

Банка вместимостью 0,5 л

Банка вместимостью 2,0 л

Декоратив- Червячный ное кашпо пресс

ЧПЭОхЗО

Кашпо с ор~ Червячный наментом пресс

ЧП 125x15

Червячный

пресс

411125x15

Червячный

пресс

ЧП32х20

Червячный

пресс

41190x20

Метод из- Температура по зонам, С готовления 2 П Ш 1У

Цавле-

■¿астота

Воронка хозяйственная

Термопласт-

автомат

ДБЗЗЕо

Экструзия с раздувом

То не

Литье под давлением

130

130

120150

НО

120

170180

Дли-

тель- ние, вращения

кгс/см^ шека> об/мин.

цикла с

140 120

140 150

120 150

120

210

2^0

140- 130170 150

130 150

130 120 -

210 2^0

60

50

60

50-60

50

45

60

20

60

20

50

20

И

Определены потеря массы препаратов и изменение показателей прочности тары. Установлено, что тара из композиционных: материа лов оказалась более стойкой к препаратам бытовой химии и лакокрасочным материалам, чем тара- из ВИЗ. Изменение прочностных свойств исследуемой тары и потеря массы препарата в ней незначИ' тельны. Введение в ВИЗ 2Qfo масс. ИГМ или талька повышает прочность, химическую стойкость тары в 1,5 раза и снижает в 1,3 раза ее проницаемость. Определено, что тара из композиционных материалов может быть применена для упаковывания, хранения и транспортирования товаров бытовой химии.

На основании экспериментальных исследований разработаны и утверздены:

республиканские технические условия на тару потребительску« для товаров бытовой химии (ТУ 205 РСФСР 11.693-86), предусматривающие изготовление 27 видов банок и 9 видов флаконов различной конструкции и вместимости;

республиканские технические условия на полимерные банки для лакокрасочных материалов (ТУ 205 РС<£СР II.717-86), предусматривающие выпуск 14 видов банок различной конструкции и вместимости.

Производство тары для товаров бытовой химии и лакокрасочных материалов освоено на 6-ти предприятиях Минместпрома РСФСР. Годовой экономический эффект по 4-м предприятиям составил 135 тыс.рублей.

В целом экономический эффект от внедрения результатов исследований на предприятиях Минместпрома РСФСР составил 335 тыс.рублей.

ВЫВОДЫ

1. Проведен комплекс исследований, включающий разработку композиционных материалов на основе вторичного полиэтилена и методов их получения, исследование взаимосвязи состава, структуры и свойств, разработку ассортимента товаров народногс потребления и технологии их получения из композиционных материалов.

2. Исследованы' свойства вторичного полиэтилена, полученного из вьпедшей из употребления пленки, применявшейся э сельском хозяйстве (ТУ 63-032-1-в9 "Сырье полимерное вторичное необработанное").

Установлено, что структурно-химические превращения и снижение показателей физико-механических свойств у вторичного полиэтилена являются следствием фотоокислительных процессов при эксплуатации полиэтиленовой пленки. Концентрация кислородсодержащих групп возрастает в 10-30 раз. Структурирование, характеризуемое содержанием гель-фракции, достигает 39$. Показатели прочности снижаются на 15-20$, относительное удлинение - в 4,5 раза, а показатель текучести расплава - в 2,5 раза,

3. Экспериментально показана возможность существенного улучшения технологических, химических и физико-механических свойств ВПЭ путем введения в него наполнителей, имеющих различную природу и свойства: мел, тальк, пыль газоочисток мартеновских печей (ПГМ).

4. Впервые определена возможность использования в качестве активного наполнителя вторичного полиэтилена пыли газоочисток мартеновских печей.

Проведено сравнительное исследование влияния наполнителей на свойства композиционных материалов на основе вторичного полиэтилена.

Установлено, что по своей эффективности наполнители расго-

лагаются- в ряд: ПГМ > тальк > мая, Показано, что введение пилы газоочисток улучаает не только прочностные, но и эластические, ■и реологические свойства вторичного полиэтилена в 2-2,5 раза. Данный эффект обусловлен химической природой и сферической формой частиц наполнителя» Композиционный материал по своим свойствам пригоден для изготовления изделий хозяйственного назначения и галантерейных изделий. Композиция защищена авторским свидетельством.

5. Показана возможность направленного изменения эластических свойств вторичного полиэтилена путем его модификации мелом в сочетании с бутилкаучуком„ Введение во вторичный полиэтилен 30% масс, мела и 10% масс» каучука ловыпают его ударную вязкость в 4-5 раз, а относительное удлинение в 2 раза. Данный материал может быть использован для изготовления товаров, к которым предъявляются повышенные требования эластичности. Способ получения композиции защищен авторским свидетельством СССР.

6. Разработан способ эффективного смешения вторичного полиэтилена о наполнителями к добавками, основанный на совмещении наполнителя с полимером за счет оплавления частиц последнего в процессе агломерацииг что снижает термовоздействие на полимер и способствует сохранению его свойств. Способ защищен авторским свидетельством СССР.

1„ Исследовано влияние технологических параметров на качество композиционных; материалов» Оптимизирована продолжительность смешения вторичного полиэтилена с наполнителями в роторном агломера-•горе 20-30 мин. Установлены температурные, режимы пластикации и гомогенизации смесей в одночервячном экструдере: |1 зона - Ц0-120°С, П зона - 130-140°С, Ш зона - 140-150°С, головка - ,1В0-140°С.: Разработана промшщенная технология производства композиционных материалов мощностью 500 т/год.

8. Выполнен комплекс исследований свойств композиционных материалов на основе вторичного-полиэтилена. Определены требования

ним применительно к тотзарам народного потребления. Разработаны 1 утверждены республиканские технические условия "Композиции на эснове вторичного полиэтилена с наполнителями" [ТУ 205 РСФСР 11.548-83, ТУ 205 РСФСР 11.813-88).

9. Установлено влияние на качество товаров народного потреб-1ения режимов переработки композиционных материалов. Определены эптимальные параметры их изготовлелия методамч л!1тья под давлением 1 экструзией с раздувом, на основе которых разработаны технологи--13 с кие процессы производства б видов товаров народного потреблении.,

10. Исследовано влияние лакокрасочных материалов и товаров 5отовой химии при хранении на тару, изготовленную из разработанных композиционных материалов. Определено, что введение 20% массс галькл или пыли газоочисток мартеновских печей во вторичный полиэтилен повышает в 1,5 раза прочность, химстойкость тары и сникает а .1,3 раза ее проницаемости Установлено, что тара из композиционных материалов может быть применена для упаковывания,, хранения и транспортирования лакокрасочных материалов и чисгпщих, клеящих, могацих средств.

11. По результатам экспериментальных исследований разработаны и утверждены:.

- республиканские технические условия ТУ 205 РСФСР 11.693-86 "Тара потребительская из полиэтилена вторичного и композиций на эго основе для товаров битовой химии", предусматривающие изготовление банок 27 видов и флаконов 9 видов различной конструкции ш вместимости.

- республиканские технические условия ТУ 205 РСФСР 11.717-86 "Банта полимерные для лакокрасочных материалов", предусматривающие изготовление банок 14 видов различной конструкции и вместимости.

Экономический эффект от внедрения результатов исслирований составил более 335 тыс.руб. в год.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

Л« А.с. * 1035039 СССР, МКИ СОВ/ 3/22: С08 23/06. Способ получения наполненной полимерной композиции /Пескова О.М. Кудрина E.H., Беспалов Е.И. и др./. ЗаяЕЛ. 21.01.82; опубл. I0.Cd.b3. Бюл, № 30.

2. A.c. № I24077I СССР, МКИ C0BL 23/30, С Oö К 3/10. Полимерная композиция /Пескова.О.М., Кудрина E.H., Шурганов И.В и др./. Заявл. 03.08.84; опубл. 30.06.86. Бюл. № 24.

3. A.c. If I4234C6 СССР, МКИ В 29 В 9/08. Способ получения наполненной композиции на основа полиэтилена /Пескова О.М., Протасов В.Г., Загурская В.В. и др./ Заявл. 27,05.06, опубл. I5.05.bb« Бюл. № 34.

4. Использование шама Волгоградского металлургического производства в качестве наполнителя: О.И. /Пескова О.М., Лучина Н.З. - М.: ЦБНТИ Минместпрома РСССР, 1979 - 6с. (Производство товаров ботовой химии и изделий из пластмасс, сер.8, вып.9).

5. Использование отходов и местного сырья в производстве товаров бытовой химии и изделий из пластмасс: О.И. /Пескова О.М, Лукоянонэ Т.Н., Миронова Т.Л. и др. . - М.: ЦБНТИ Минместпрома РСФСР, 1979. - Ibc (Производство товаров бытовой химии и изделий из пластмасс, сер. 8. вып.2).

6. Перспективы использования наполненного полиэтилена в производстве4товаров народного потребления: Э.И. /Пескова О.М, Беспалов Е.И. - U.ЦБНТИ Минместпрома РСФСР, 1984 - 18с. (Производство товаров бытовой химии и изделий из пластмасс, сер.8 . вып.4).

7. Производство товаров народного потребления из наполненных и вторичных полимерных материалов: U.U. /Пескова О.Ы., Беспалов ü.H. - М»: 1[£НТИ Минместпрома РС4СР, 19S5* - 33с. (Ироизвод-

:во товаров битсгой хигаи и изделий из пластмасс. сер.Ь, вып.1).

Ö. Поскова О.М., Беспалов К.И. Об сгитз и перспективах пользования вторичного полиэтилена з т.о'/.эводетпэ товаров народ->го потребления.// Тез.докл. Т Ессесоззной конф. Пути повышения {»{активности использования втора»лык полимерных ресурсов, 4-6 лшбря - Кихинев, - Г.Ч:о, ч.1, с.104-109.

9. Пескова О.М., Загурская В.В., Песпалов У.И. О некоторых войггвах наполненного вторичного полиэтилена. // Тез.докл.

Всесоюзной конф. Пути повышения эффективности использования ■горичнюс полимер«« ресурсов, 4-6 декабря - Кишинев - 1965, .П, с.114.

10.Пескова 0.U,, Кудрина E.H., Беспалов К.И, Технология поучения наполненного вторичного полкэ'п'лсив .//Tez.докл. I Все-овзной конф, Пути повышения зф-^ктивности использования вторич-ш полимерных ресурсов, 4-6 денббрп-Ь'улмнев,-19ВЬ, ч.П, c.IIb.

П.Пескова О.М., Платова ji.il.» Беспалов К.И., Перспективы ^пользования наполненного вторичного гоямтилена.//Тез.докл.

ВсесоязноЛ конф. Пути повышения эффективности использоешиш ?торичных полимерных ресурсов, 4-6 декп6ри-Кишинев-1985,чЛ1,сЛ 16

12.fieскова О.Ц., Беспалов E.H., Спсроз Ю.В. Использование иаолнэнного вторичного полиэтглэ№.//Пластичаские массы. П.:

Сиаия, 1966, с.31-32.

13Л1ескова О,И., йротасоз В.Г. Роль нехакохимичасю<х явле-ю.1 при получении композиционных материалов j«a основе вторичных юл i,}-'?; ро в. //I' е о. до кл. на X Юбщейном Всесоюзном симпозиума пи _ ícxsHrtP'-tccrtH м „..зханохяыли тверд« тол, 2А-Ч.ь сднтября-Ростоп--Дону, - У., Ш36, с.163-164.

14. Пескова ü.M., Споров Ю.В., Загурс-ая В.В. Свойства ком-юз»;цйЯ на основа вторичного полиэтилена,//Тез.докл.I Всес. ¡аучно-тсхнич.юнферзиции. Композиционные материалы -• сьойства, производство, примзноние, 14-16 сентября-M-I907, с.61.

15. Пескова O.iä., Маргулис 11.Ч., Васина 3,А. Лримензнио композиций полиэтилена вторичного с наполнителями.//1еэ.докл.

Ш Всесоюзной научно-технич. ко Франции. Номкопициониые материалы свойства, промзпадство, приседание, 14-16 сентябрн-И.-1337, с.5J- *'7

16. Применение вторичного полиэтиленового сырья в произвол стве тары для товаров бытовой химии: Э.И./Пескова О.М., Васина 3Л. -Ы.: ЦБНТИ Минместпрома Р£$СР,Ч9Ъ7 - 7с (Производство тоьаров бытовой химии и изделий из цяастмасс. сер.Ь. вып.8);

17. Пескова О.М., Васина З.А., Иаргулис Ü.M. Тара из втори кого полиэтилена для товаров бьгговой химки.// Промышленный транспорт. М.: Транспорт, 19ъ8, Н> 9, с.49.

IB. Способы переработки вторичного полимерного сырья.: О.И /Пескова О.М., Споров Ю.В., Беспалов Е.И.. - М.: ЦБНТИ Ыинмест-прома РСФСР, 1986.-44с.(Производство товаров бытовой химии и из

делий из пластмасс, сер.8. вып.1).

29. Пескова О.М., Протасов В.Г. Методы улучшения качзства 1 вторичного полиэтилена в производстве товаров народного потребления, //Гез. докл. ПВсесоозной кокф.Пути повышения эффективности использования вторичных полимерных ресурсов,27-30 коня-Кишинев, 1669. чЛ, с.28-32.

20.Пескова 0,Ы., Протасов В.Г., Споров Ю.В. Способ получения наполненных композиционных материалов на основе вторичного полиэтиленового сырья./Деэ.докл. П Всесоюзной конф.Пути повше-ния эффективности использования вторичных полимерных ресурсов, 27-30 июня-Кишинев-1909. ч.П, C.2S5.

21. Пескова О.М., Васина З.А., Ыорозкина Jl.ll. Упаковка

из вторичного полиэтилена и кошозиций на его основе./Дез.докл. II Всесоюзной нонф. Пути повышения эффективности использования вторичных полимерных ресурсов,27-30 ианя-Киа»шев-19ь9,ч.П,с.373.

22. Пескова О.Ы., Васина З.А., Ыорозкина Л.П. Композиционные прессовые материалы на основе отходов полимеров./Дез.докл. П Всесовзной конф.Пути повышения эффективности использования вго ричньк полимерных ресурсов. 27-30 шоня-Кишинев-19Ь9, ч.П, с.257.

23. Пескова О.М.,Споров D.B. Переработка вторичного полиэтиленового сырья.//Доклад на советско-итальянском конгрессе "Окружающая среда как средство существования: технологический ответ" 19 октября-Москва: фирма ПЛЕС Terenzo (Рагща) Италия,

1959. 4с.