Комплексная утилизация отходов многослойных упаковочных материалов

• Автор: Гонопольский, Александр Адамович
• Шифр специальности: 03.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 122 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Аналитический обзор проблем переработки многослойных

упаковочных материалов
; 1.1. Российский и европейский опыт обращения с упаковочными отходами

1.2. Обзор технологий и оборудования для переработки многослойных
] бумажно-полимерных упаковочных отходов
1.3. Обзор технологий и оборудования для переработки многослойных алюминированных упаковочных отходов
1.4. Анализ физико-механических свойств вторичных полимернаполненных
1 композиционных материалов (ВПНКМ)

; Глава 2. Результаты экспериментальных исследований технологических
процессов и аппаратов для переработки многослойных алюминированных
•' упаковочных материалов

2.1. Результаты экспериментальных исследовании технологического процесса

* разделения слоев алюминиевой фольги и полиэтиленовой пленки
многослойных алюминированных упаковочных материалов
; 2.2 Результаты экспериментальных и теоретических исследований
технологического процесса переработки бумажно-полимерной многослойной упаковки во вторичный полимернаполненный композиционный материал
(ВПНКМ)
Глава 3. Расчетно-теоретический анализ стадий технологического | процесса рециклинга многослойных алюминированных упаковочных
материалов
Г 3.1. Инженерная методика расчета шнековой мешалки-реактора для разделения

; слоев полиэтилена и алюминиевой фольги многослойной
упаковки

. 3.2. Анализ прочности вторичных полимернаполненных композиционных
материалов

Глава 4. Результаты апробации комплексной технологии рециклинга
многослойных упаковочных материалов
4.1 .Предпроектный анализ требований к технологическим линиям для безотходного рециклинга многослойных упаковочных материалов
4.2.Технологическая схема линии для разделения слоев алюминиевой фольги и полимерной пленки многослойной упаковки
4.3. Технологическая схема линии для производства вторичного
полимернаполненного композиционного материала
ВЫВОДЫ
Список использованной литературы
Приложение
Условные обозначения
ВПНКМ - вторичные полимернаполненные композиционные материалы, ПЭ-полиэтилен, ТП- материал типа «тетра пак» Е = Ар - V - полная
потенциальная энергия системы, равная разности работы внешних сил Ар и потенциальной энергии деформации V, Ь — длина трещин, Т - энергия, высвобождающаяся при единичном приращении длины трещин у1 и Ъ ~ значение энергии, необходимые для образования единичных поверхностей несимметричной трещины в расчёте на единицу длины для границы двух

разнородных материалов, г- коэффициент Пуассона, /и = — - половина модуля
сдвига материала, а, и а2 коэффициенты термического расширения частицы и ее окружения, Ттп — температура горения бумажного слоя в многослойной упаковке «тетра пак», Тпэ-температура плавления полиэтилена. стр-нормальное напряжение, е - относительное удлинение, Е- модудь Юнга.

ВВЕДЕНИЕ
Одна из причин увеличения объемов полигонного захоронения твердых бытовых отходов, как в мире, так и в России состоит, с одной стороны, в расширении выпуска композиционных упаковочных материалов, а с другой - в практическом отсутствии технологий их рециклинга. В настоящее время наиболее часто применяются барьерные многослойные материалы с использованием полимеров. В том случае, когда многослойный материал содержит металлическую фольгу (сигаретная, кондитерская, бакалейная упаковки из материалов типа «тетра пак», теплоизоляционные материалы), прочность рециклата по отношению к малоцикловой нагрузке, т.е. гибкость вторичного материала, не может быть обеспечена из-за большой разницы относительных удлинений полимерной матрицы и металла.
Приведенный пример показывает, что рециклинг многослойных материалов требует, как разработки процессов и аппаратуры для разделения слоев с целью выделения наиболее ценного компонента, так и разработки технологических процессов утилизации малоценных компонентов.
По этим причинам целью настоящей диссертационной работы является Снижение экологической нагрузки на муниципальные объекты системы санитарной очистки территорий от отходов производства и потребления упаковочных материалов, расширение сырьевой базы предприятий.
При достижении поставленной цели были решены следующие задачи:
1. Реализация и исследование, в целях дальнейшего рециклинга, процесса химического разделения вторичных многослойных алюминированных упаковочных материалов в растворе ледяной уксусной кислоты.
2. Реализация и исследование методом горячего валкового прессования безотходного процесса получения вторичных полимернаполненных композиционных материалов из бумажно-полимерных слоев многослойных алюминированных упаковочных материалов и вторичного полиэтилена.

материала. При нагружении таких образцов поле напряжений в окрестности дефекта возмущается и именно эти возмущения приводят к зарождению процесса разрушения. Рассматривая разрез, как вырожденную элиптическую плоскость, можно использовать формулы для поля напряжений полученные Инглисом [47], для вычисления вклада в энергию системы упругой энергии в
зависимости от длины трещины. Это вклад (на единицу толщины листа) в
условиях плоского напряженного состояния дается выражением:
Ди=-ла2с2/Е (1)
Здесь а - приложенное на границе напряжение, с - половина длины трещины, Е — модуль Юнга.
Далее Гриффитс связал характерную удельную энергию у со свободной поверхностью трещины. Таким образом, вклад трещины (на единицу толщины листа) в поверхностную энергию системы равен:
Д8= 4ус (2)
Следовательно, общее приращение энергии системы, даваемое трещиной,
есть:
Д'У=4ус-тш2с2/Е (3)
Было предположено, что система становится неустойчивой и трещина начинает расти, если общая энергия системы уменьшается с ростом трещины. Этот критерий непосредственно ведет к выражению для критического напряжения Т, определяющего границу самопроизвольного растрескивания ВПНКМ:
Т=(2Еу/ кс)1/2 (4)
Полученная формула дает соотношение между прочностью при растяжении образца и размером дефекта, который по предположению в нем содержится. Этот результат особенно важен при анализе полимернаполненных композиционных материалов. Границы наполнителя в данном случае играют роль дефекта, а его размер и определяет прочность при растяжении образца.