Полистирол относится к группе полиолефинов.

От привычных полиэтилена (ПЭ) и полипропилена (ПП) его отличает аморфная (менее структурированная и упорядоченная) структура, которая придает ему жесткость и прозрачность.

Для придания ударопрочности полистирол возможно модифицировать каучуками.

В зависимости от химического строения макромолекулы и физических свойств, можно выделить следующие виды ПС:

  • общего назначения (используется в литье и экструзии бытовых изделий);
  • вспененный воздухом (пенопласт);
  • химически вспененный (утеплитель в сэндвич-панелях, одноразовая посуда);
  • модифицированный каучуком (ударопрочный).

Виды отходов

Отходы стирольного пластика очень разнородны по своему внешнему виду.

Например, пластик общего назначения применяется для производства одноразовых стаканчиков и пенопласта.

Материал один, а внешний вид у изделий принципиально разный, что существенно осложняет их переработку.

Фото 4Все виды отходов можно разделить на :

  1. Условно чистые. Это обрезки листов для вакуум-формования, литники, спилы листовых изделий и т.д. Такие материалы обычно дробятся на самом предприятии и повторно перерабатываются разбавлением чистого пластика.
  2. Промышленные сильно загрязнённые. Это материал, идущий на прочистку оборудования. Такие отходы содержат остатки других полимеров, нагар, красители и другие механические примеси.
  3. Полигонные. Как правило, это упаковка от пищевых продуктов и товаров народного потребления.
  4. Пенопласт. Стоит отдельной строкой, создает большие проблемы при утилизации из-за своего большого объема и малого веса. Утилизация на полигонах категорически запрещена.

Обрезки, литники, спилы очень мало отличаются от чистого полистирола по своим техническим свойствам. Поэтому переработчики их просто добавляют в небольшом количестве в основной материал.

Важные аспекты утилизации

Стирольные пластики гораздо меньше, чем ПЭ и ПП подвержены термической деструкции. Но при повторных циклах переработки с ними происходят следующие изменения:

  1. Накапливается исходный мономер — стирол. Это токсичное легколетучее соединение, которое хорошо растворяется во многих жидкостях (ацетон, спирты, органические кислоты). Стирол обладает канцерогенными свойствами, что является главным фактором запрета на повторное использование  регранулята в пищевой упаковке и медицинских товарах.
  2. Полимер желтеет. Главным образом из-за окисления низкомолекулярных примесей, что снижает оптические свойства.
  3. Появляется неприятный запах. При условии тщательной отмывки отходов, его дает мономер.
  4. В ударопрочных марках каучук может сшиваться, серьезно осложнять повторную переработку в изделия.

Исследования ученых подтверждают, что для полистирола возможно применение многократного (до 5 циклов) процесса экструзии без существенной потери физико-механики.

Фото 3

Пять основных правил переработки:

  1. Ограничить воздействие кислорода на материал при плавлении. Эксперименты показали, что самое губительных действие на стирольные звенья макромолекулы оказывает кислород при высоких температурах.
  2. Максимально подсушивать вторичную гранулу полистирола перед работой.
  3. Идеальный температурный режим переработки – это плавный подъем нагрева до 180°С в зоне расплава и сохранение ее до выхода из машины. Сдвиговые усилия при этом должны быть невысокими или средними. Интенсивное вращение шнека приведет к валовому разложению полимера.
  4. Глубокий вакуум при экструзии. Он должен обеспечивать удаление низкомолекулярных продуктов из расплава.
  5. Следует помнить, что при многократном нагреве молекулярная масса неизменно уменьшается, при этом прочность и удлинение остаются на прежнем уровне. Вязкость становится меньше, следовательно увеличивается текучесть. Этот фактор необходимо учитывать при настройках режимов литья и экструзии.

Оборудование для рециклинга

Технологический процесс регрануляции отходов полистирола мало отличается от переработки привычных полипропилена и полиэтилена.

За исключением стадии измельчения пенопласта, дробилка стандартной конструкции для него не подойдет.

Необходима двухстадийный станок с функцией предварительного измельчения и основной стадией дробления.

Бункер загрузки сырья – это большой металлический каркас, покрытый нетканым полотном.

Технологический процесс и оборудование:

  1. Фото 5Сортировка отходов. На этой стадии полистирол разделяют по внешнему виду (прозрачный, вспененный и т.д.).
  2. Измельчение на дробилках роторного типа. Для крупных слитков и изделий может потребоваться шредер.
  3. По необходимости особо загрязнённые полимеры подаются на мойку в моечных комплексах. Как правило, используется двухстадийная очистка сначала в интенсивной, а затем в флотационной ванне. Особенно нужно уделять внимание мойке упаковки и посуды, чтобы удалить остатки пищи и этикеток.
  4. Сушка. Предварительно дробленка полистирола сушиться в центрифуге до остаточной влаги 10-15 %. Далее осушение проводится в сушилках бункерного типа. Некоторые виды АБС (акрилбутадиенстирольных) пластиков очень чувствительны к влаге. Поэтому сырье нужно просушивать до остаточной влажности 0,5 %.
  5. Грануляция. Экструдер для полистирола в идеале одношнековый, в нем можно поддерживать стабильный процесс плавления без существенного перегрева. Более дорогостоящий вариант – гранулятор с коническим шнеком, он обеспечивает более щадящую переработку.

Виды вторичной гранулы

Сортов полистирола достаточно много. От способа получения зависят его свойства. Но при рециклинге разделить отходы по методам синтеза нереально.

Поэтому на рынке в основном представлены два вида вторичной гранулы:

  1. Полистирол общего назначения. Подходит для литья и экструзии. Он достаточно жесткий, но при этом имеет плохую стойкость к удару.
  2. Ударопрочный полистирол. Белый непрозрачный пластик. Отлично подойдет для изделий, где не нужна жесткость. Обладает высокой ударопрочностью, даже при отрицательных температурах.

Применение регранулята

Фото 6Преимуществом вторичного ПС является его устойчивость к солнечному свету.

Поэтому его можно повторно использовать для изготовления изделий, эксплуатирующихся на открытом воздухе.

Из него отливают декоративные столбики и заграждения, небольшие скамеечки.

В сэндвич-панелях средний слой можно изготовить экструзией вторичного полистирола с вспенивающим химическим агентом.

В садоводстве из регранулята изготавливают подпорки для растений, заборчики, садовые фигуры и т.д. Экструзионный лист из вторички отлично подходит для вакуум-формования лотков и кашпо под рассаду.

Мелко измельченный пенопласт можно не подвергать грануляции, а использовать в готовом виде для набивки мебели и игрушек.

Интересно его использование в полимер-бетоне, в качестве наполнителя для амортизации. Так же его используют при заливке фундаментов небольших строений.

Видео по теме

Предлагаем вашему вниманию видео ролик о вторичной переработке полистирола.

Итоги

Прочитав статью, вы узнали:

  • какие виды отходов полистирола существуют;
  • особенности их утилизации;
  • какое оборудование используется для переработки;
  • сферы применения гранул и другого сырья из данного материала.