ОПЫТНЫЙ ОБРАЗЕЦ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ В ПОЛИМЕРНУЮ НИТЬ

АННОТАЦИЯ

В статье показан пример установки по переработке полиэтиленовых бутылок. Приводится 3D модель редуктора и работающий образец установки, детали которого напечатаны на 3D принтере.

Ключевые слова: редуктор, 3D принтер, переработка пластиковых отходов.

Производство товаров во всем мире увеличивается колоссальными темпами. Так, например, за последние 40 лет ежегодный мировой объем выпуска полимеров увеличился восьмикратно. Производство базовых материалов, таких как металлы, стекло, бетон растет в 2-4 раза. Соответственно, растет и объем отходов – как от упаковки товаров, так и от их первичного производства. Из обычного бытового мусора, который мы производим изо дня в день, можно получать большое количество сырья. Именно так дело обстоит, например, с пластиком. В Росси обсуждается вопрос запрета использования пластиковых пакетов, сокращение планируется поэтапно. Этой и многими другими подобными инициативами Минприроды рассчитывает существенно снизить негативное влияние на окружающую среду от всё возрастающего объема бытовых и других видов отходов. [2]

Проблема утилизации бытовых отходов имеет важное значение. Изделия из пластика не разлагаются в природных условиях, микрочастицы пластика попадают в почву, в воду и это пагубно влияет на живые организмы (Рис. 1). С одной стороны, строят заводы по переработке мусора, а с другой стороны видны попытки по сортировке мусора. (Рис 2.)

                  Рисунок 1. Бытовые отходы                             Рисунок 2. Сортировка мусора

Основное внимание при сортировке мусора уделяется полиэтиленовым бутылкам и изделиям из пластика, поскольку из этих продуктов можно изготавливать сырьё для дальнейшей переработки.

В домашних условиях самостоятельно можно изготовить устройство для разрезания ПЭТ-бутылок на ленты, шириной 3-5 мм. Круг применения полученной ленты достаточно широк, поскольку она прочная, долговечная и обладает термоусадочными свойствами.

ПЭТ-бутылки плавить гораздо сложнее. Если не соблюсти температурный режим, пластик не сохранит свои физические свойства. Он перестанет быть пластичным, масса станет мутной, а после остывания начнёт крошиться в руках. Для переплавки пластиковых бутылок нужна ёмкость. Обычно используют консервную банку или старую, ненужную кастрюлю. Для уменьшения вредных испарений в процессе плавления, можно добавить немного растительного масла. Но даже в этом случае без респиратора и хорошей вентиляции не обойтись. [3] Температура плавления ПЭТ-пластика выше, чем у HDPE. Он становится мягким при 240°С, а при 250°С уже плавится. Держать в расплавленном состоянии больше двух минут его не рекомендуют, а при вытаскивании из печи есть только 15-20 секунд, чтобы перелить жидкий пластик в форму. [2]

Для переработки пластиковых бутылок в полимерную нить была изготовлена установка на базе редуктора и нагревательного элемента. За основу взята идеи редуктора с нагревательным соплом [1]. Полученную нить можно использовать в качестве сырья для 3D печати. В основу данного комплекта входит: редуктор, блок управления, нагревательный блок, шаговый двигатель, блок питания. (Рис.3, 4, 5).

Передача вращательного момента от двигателя осуществляется через зубчатый редуктор на барабан, на который наматывается получаемая полимерная нить. Полимерная нить образуется путем вытягивания полиэтиленовой ленты через нагревательный блок. Блок управления регулирует температуру нагревательного блока и скорость вращения двигателя.  Полиэтилен плавится при темп 260 °С, используя датчик температуры, плавка полиэтилена происходит в сопле, при входном напряжении 12 В.

Рисунок 3. Чертеж зубчатого колеса                   Рисунок 4. 3D модель редуктора

Рисунок 5. Фото установки

Детали редуктора были изготовлены на 3D принтере, благодаря чему можно осуществлять быструю замену поломавшихся деталей. За счет простоты конструкции и дешевизны сырья, используемого для изготовления деталей редуктора, возможно снижение себестоимости получаемого продукта (полимерная нить). В качестве сырья могут быть использованы полиэтиленовые бутылки (из категории бытовых отходов).

Вывод: разработанная установка имеет следующие положительные моменты:

• стоимость изготовления шестерен значительно меньше по сравнению с аналогичными редукторами;
• в любой момент можно внести корректировки в конструкцию, в зависимости от требований технологического процесса;
• легкий способ получения материала для 3d печати
• легкий ремонт данного механизма.

Из минусов следует отметить:

• маленькая производительность данной установки: 2.5 мм/с;
• большое количество элементов в сборке.

Область практического применения: машиностроение, станкостроение, роботостроение, переработка мусора.

Список литературы:

1. Идея редуктора с нагревательным соплом. [Электронный ресурс] – Режим доступа – URL: https://youtube.com/shorts/4e4wjW8ZwI4?feature=share
2. Ноль отходов: как сделать производство в России «чистым» [Электронный ресурс] – Режим доступа – URL: https://www.gazeta.ru/business/2019/11/25/12830390.shtml
3. Процесс переработки ПЭТ-бутылок и других пластиков в домашних условиях [Электронный ресурс] – Режим доступа – URL: https://promusor.info/pererabotka/pet-butylok-doma/