7.3 Процесс литья ж.-д. шпал под давлением SPS Inc. Tilsonburg, штат Онтарио разработали новую систему литья, спроектированную специально для производства крупногабаритной продукции из пластиковой древесины. В данном отчете представлено описание процесса с приблизительными капитальными и эксплуатационными затратами, поскольку данная технология предлагает возможность перерабатывать пластик из уличного мусора, целые ковровые покрытия, а также смешанный или загрязненный жесткий пластик. Рынок данного пластика крайне ограничен на сегодняшний день. Если предложенная новая версия процесса литья под давлением окажется удачной, в дальнейшем это сможет быстро увеличить уровень рециклинга смешанных ли загрязненных видов пластика.Данная схема производственного процесса типична для однократного действия, необходимого для производства ж.-д. шпал или ряда продуктов большого диаметра из пластиковой древесины для нужд ландшафтной архитектуры или судопроизводства. В процессе литья используется ряд исходных сырьевых материалов, включая брикетированный полиэтилен, кинопленку, извлеченную из уличного мусора, смесь пластиковых бутылок, литой высококачественный жесткий пластик и ковровые покрытия (включая клееный подкладочный материал).Схема технологического процесса включает линию переработки пленочного пластика и/или ковровых покрытий вместе с отдельной линией для жесткого пластика. Линия, предназначенная для полиэтиленовой кинопленки/ковровых покрытий, начинается с конвейера подачи брикетированного материала на кипоразбиватель. Затем следует одновальный измельчитель, который дробит материал до нужного размера и консистенции, а также способствует отделению всех примесей и загрязняющих составляющих. Осадочная пыль, ворс собираются в системе хранения, откуда материал подается дозами на модификатор для пресс-гранулирования. Уже гранулированный материал направляется в бункер для хранения (силос), откуда осуществляется подача каждого из компонентов исходного сырья на профилирование. Вторая линия принимает брикетированные бутылки или литой высококачественный пластик на конвейер, который подает материал на кипоразбиватель. Материал в безнапорном движении проходит через процесс предварительного измельчения.Рис. 7.6Рис. 7.7Рис.7.8Диаграмма процесса литья Данный материал крупной фракции проводится через систему магнитного сепаратора, а затем гранулятор, который измельчает жесткий пластик до хлопьевидного состояния. Полученный материал затем направляется в бункер хранения.Процесс литья начинается с предварительной гомогенизации смеси уплотненной пластиковой кинопленки или коврового ворса, который был гранулирован с пластиковой кинопленкой, хлопьевидным измельченным жестким пластиком, пенообразующими агентами, добавками и (возможно) резиновой мукой. Система позволяет использование смесей, адаптированных к требованиям заказчика, с широким спектром материалов для разных продуктов и спецификаций. Изготовление ж.-д. шпал может производиться с применением запатентованной смеси материалов (которая включает резину и пластиковую кинопленку или другие материалы, соответствующие техническим характеристикам, предъявляемым на ж.-д.). Для продукции с менее жесткими техническими характеристиками, как, например, лесоматериалы для ландшафтной архитектуры, смесь будет подбираться, исходя из факторов стоимости и эстетического вида.Предварительно подготовленная смесь подается на экструзионный смеситель, который питает станцию непрерывного наполнения форм. Смеситель отрегулирован на постоянную скорость, а полимерная смесь подается путем вливания в большую одиночную форму через станцию питания. Данная станция имеет автоматический клапан-переключатель, который регулирует поток полимерной смеси от наполненной формы к ожидающей. Данная процедура выполняется без изменения скорости и как следствие перепада давления в смесителе. Формы оснащены системой компрессии, которая сохраняет размер готового изделия без ??? (массового внутреннего пропуска???). После наполнения автоматическая система транспортировки отсоединяет формы и последовательно проводит их через водоохладительную ванную, размер которой позволяет производить одновременное охлаждение большого количества форм и тем самым сэкономить часть времени на кристаллизацию/ затвердение, которая может занимать больше часа. Автоматизированная система наполнения форм и их транспортировки позволит производить ж.-д. шпалы со скоростью одна шпала в минуту. В конце охладительного цикла, готовые шпалы извлекаются из форм, которые затем снова направляются на автоматизированную станцию наполнения. Затем изделия подвергаются воздушному охлаждению и ротации с целью предотвращения деформации формы.По данным ниже предложенных таблиц полностью автоматизированная линия производства ж.-д. шпал или других тяжелых композитных пластиково - древесных материалов мощностью 15,000 тонн в год требует капитальных затрат в размере 5,000,000 $. Операционные затраты составляют чуть больше 23 центов на кг. Настоящая рыночная цена ж.-д. шпал позволяет предположить, что данное предприятие будет рентабельным. Следует также отметить, что операционные затраты на данное готовое изделие приблизительно те же, что и на широкомасштабный процесс мытья полиэтилена, ранее описанный в данном докладе (с операционными затратами в 22 цента на кг чистой пластиковой кинопленки для использования в деревянных композитах).^ Таблица 7.12Капитальные затраты процесса литья под давлением(для производства ж.-д. шпал и других тяжелых изделий из пластиковой древесины)(производительность 2500 кг/ч или 15,000 т/г)^ Исходное сырье Оборудование Цена (кан. долл.)Переработка кинопленки/коврового покрытия: 800,000 $(включая конвейер подачи брикетированного сырья,кипоразбиватель, одновальный измельчитель, пылехранитель, модификатор для пресс-гранулирования и силос (бункер))^ Переработка бутылок/ высококачественного литого пластика: 700,000 $(включая конвейер подачи брикетированного сырья,кипоразбиватель, аппарат предварительного дробления, магнитный сепаратор, гранулятор и силос (бункер))^ Автоматизированное оборудование литья: 2,000,000 $(включая систему питания от бункеров, систему многокомпонентного дозирования для полимеров и вспомогательных веществ, экструзионный смеситель,система непрерывного наполнения форм под давлением,автоматизированная система передвижения форм,охлаждающая ванная, система извлечения образца из формы и возврат формы, послеформовое охлаждение и ротация)^ Установка, Обслуживание и Введение в эксплуатацию 1,000,000 $Общий капитал 5,000,000 $Таблица 7.13Эксплуатационные затраты процесса литья под давлением(производительность 15,000 т/г)Общий персонал 20Оплат труда (при 35000$ каждый) 0,47Затраты на электричество (при 0,06 $ кВт/ч) 0,05Стоимость мусора 0,013Обслуживание 0,02Строительство (при 5 $ /фут) 0,01Снижение стоимости (более 10 лет) 0,033Сырье (при 50 $/т и 80 % выработки) 0,06Эксплуатационные затраты ($/кг) 0,233Ж.-д. шпалы (при 110-120 кг) 26.00-28.00 $Примечание: настоящая закупочная стоимость деревяных ж.-д. шпал составляет 55.00-70.00$ кан.; цена продажи пластиковых композитных шпал составляет 110.0 – 150.0 $ кан.; срок службы пластиковых шпал почти вдвое превосходит деревянные; затраты на монтаж при замене шпалы – 150.00 $кан.^ 7.4 Сравнительный анализ затрат По данным таблицы 7.14, представленной ниже, видно, что производство пластиковой древесины или композитов из данного материала требует больших капиталовложений. Также очевидно, что процесс изготовления пластиковой композитной продукции, как ж.-д. шпалы путем литья под давлением рентабелен. Основная экономия капитальных и эксплуатационных затрат происходит благодаря тому, что процесс допускает использование продуктов повышенной загрязненности без влияния на качества и свойства продукта. Таким образом, при подготовке первичного сырья требуется меньше вложений в систему очистки и рециклинга.Таблица 7.14Сравнительные затраты по производству пластиковой древесины из рециклинга и пластиковых композитов (возможно перевела неверно, но включать сюда дословный перевод древесного волокна не получается – так как это скорее всего свойство пластика, думаю можно его опустить, ведь указание на то, что материал композитный уже предполагает наличие некоторый примесей, а следовательно и новых качеств пластика. Если неправа – поправьте)))))может это просто композит из пластиковой древесины?(канн.долл)Процесс Производительность Капитальные Эксплуатац. (кг/ч) затраты затраты ($/кг)Промывка ПЭ пленки 900 9,525,000 0.36 3000 15,128,000 0.22Промывка ПЭНД 1000 1,104,000 0.18 Пластиковый композит 1540 19,925,000 0.83 (единая технология) 6000 56,728,000 0.76Пластиковая древесина из 1000 3,204,000 0.75ПЭНД(единая технология)Ж.-д. шпалы, произведенные 2500 5,000,000 0.23путем литьяПримечание: данные оценки приблизительны и сделаны только с целью сравнения; данные показатели могут значительно изменяться в зависимости от выбора оборудования и специальных требований, зависящих от местных условий; единая технология оценивает также эксплуатационные затраты, включая закупочную цену сырья.8.0 ВыводыПроизводство пластиковой древесины из рециклинга и пластиковых композитов в 90-е годы значительно возросло и затем успешно захватило 12 % северо-американского рынка по древесному настилу. Данные материалы легки в обслуживании, не требуют окраски или защитной отделки, влагонепроницаемы и устойчивы к древесным вредителям, что и делает их привлекательными для потребителей.Усиленный рост данного производства продолжится и как следствие ожидается увеличение рынка вдвое к 2005 г, в частности это вызвано исключением из производства мышьяк содержащих добавок к древесине, подвергаемой обработке под давлением.Разработка лабораторией ASTM стандартов для продукции из пластиковой древесины поддержит ее использование потребителями. Данная промышленность работает в настоящий момент над улучшением проектных и строительных норм для того, чтобы позволить использование пластиковой древесины в кодовых проектах?? За последние два года в Канаде в ход были запущены несколько предприятий по производству пластиковых композитов. В то время они были основаны на использовании чистых полимеров (как полипропилен, полистирол, и ПЭНД), для изготовления одного из продуктов используется переработанный ПЭНД. Несколько крупных производителей пластиковой древесины в США являются на сегодняшний момент главными потребителями полиэтиленовой кинопленки и другого рециклингового сырья, собранного в Канаде.Высокий рост продаж пластиковой древесины стимулировал начало исследовательской деятельности в области новых технологий и техник производства, новых добавок, для расширения технических возможностей продукта, а также новых продуктов.Композит, созданный на основе пропиленово-древесного волокна, разработанный в Канаде, продемонстрировал прочность на изгиб, превышающий показатели дерева в сравнительном модуле. Данный новый продукт может открыть ряд возможностей для его применения.Новый процесс по производству продукции широкого сечения из пластиковой и композитной пластиковой древесины путем литья под давлением, который был разработан в Канаде может использовать в качестве сырья полиэтиленовую кинопленку, собранную из уличного мусора, смешанный пластик и отходы коврового покрытия. Процесс (и производимые продукты) допускает более высокий уровень содержания загрязняющих примесей, чем другие виды его применения, и может обеспечить тем самым широкий и конкурентоспособный рынок для данного вида материалов.