Проблеми утилізації різних відходів, як харчових і побутових так і військових, екологічної безпеки виробництв та економія матеріальних ресурсів в наш військовий час дуже гостро відчувається. Однією з таких проблем є переробка відходів пластику, який широко використовується в світі, це пінополістирол, який широко використовується в якості харчової, побутової, технічної тари, матеріалів для будівництва, утеплення та інших цілей, велике використання в якості упаковочного матеріала завдяки своїм ізоляційним та захисним властивостям. Також пінополістирол широко використовується в ливарному виробництві в процесі точного лиття за моделями, що газифікуються.

Після використання нажаль ці відходи не можливо використовувати, тому вони прогресивно накопичуються в великих розмірах на смітниках, що займає значне місце, тому що неможливо використати ні один з загальних методів утилізації. Відходи полістиролу не взаємодіють з водою, не підлягають біологічному розкладанню, їх не можна спалювати в зв’язку з тим, що в процесі термодеструкції полістиролу в великих об’ємах виділяються токсичні гази. Тому пошук раціональних способів переробки полімерних відходів дуже важлива в наш час у всьому світі, як і інші екологічні проблеми підчас війни.

Дослідили, що найбільш раціональним та перспективним методом переробки відходів пінополістиролу є розчинення цих відходів в органічних вуглеводневих розчинниках з метою подальшого використання отриманих зв’язуючих в ливарних сумішах.

Відомо [1, 2], що пінополістирол добре розчиняється в багатьох розчинниках – органічних низькомолекулярних вуглеводнях. Однак ці розчинники мають дуже низьку межу допустимої концентрації в атмосфері робочих приміщень. Ці розчинники характеризуються високою токсичністю (наприклад, бензол має гранично допустиму концентрацію всього 5 мг/м³, толуол, ксилол, сольвент – по 50 мг/м³) та високою летючістю, що значно ускладнює їх використання у виробництві. Існує ще одна група розчинників з більш високим ГДК, що досягає 100-200 мг/м³ (ацетон, етилацетат, бутилацетат, метилетилкетон, тетралін і ін).

В результаті дослідження розчинності пінополістирола в різних органічних розчинниках, згідно з виданим патентом України № 9003 [3], встановлено що пінополістирол дуже гарно розчиняється в живичному скипідарі (ГОСТ 1571-82), це прозора безбарвна або злегка підфарбована рідина з щільністю 0,855-0,863 г/см³ та який має найнижчу летючість та ГДК рівну 300 мг/м³, що в 50-60 разів менше багатьох відомих розчинників (толуол, бензол, ксилол) та на на рівні широко відомих і найбільш застосовуваних в побуті розчинників – ацетону, бензину, керосину.

Розроблена технологія переробки відходів пінополістиролу дозволяє виготовити розчин (патент України № 7738С2 від 11.15.06) [4], а потім виготовляти сучасні низькотоксичні матеріали в якості зв'язуючого для виробництва піщаних та стрижневих сумішей, що дозволяє вдосконалити та розвивати нові більш ефективні та економічні процеси. Встановлено [4], що є можливість отримувати полістирольні розчини майже будь-якої концентрації, аж до 50 %.

При досліджені технічних особливостей отриманої формувальної полістирольної суміші встановлено [4], що оптимальне використання розчину полістиролу в живичному скипидарі з 30-40 % концентрацією, що забезпечує можливість рівномірного розподілу його в об’ємі ливарної суміші. Застосування розчинів з меншою концентрацією збільшує тривалість процесу теплової обробки, а розчини з концентрацією більш 40 % мають високу в’язкість, яка ускладнює якісне приготування суміші.

Крім того, використання полістирольних відходів має важливе значення для навколишнього середовища, оскільки зменшення кількості полістирольних відходів покращує екологію, що оточує людину.

В процесі досліджень також було визначено, що недоліком використання одного розчинника є повільне та не дуже активне розчинення живичним скипидаром відходів пінополістиролу, що уповільнює процес утилізації цих відходів.

Тому в процесі дослідження також були випробувані інші розчинники нашої промисловості, які теж мають властивість розчиняти пінополістирол. Вибір зупинився на складовому розчиннику, який є сумішшю летючих органічних рідин, який окремо був введений в живильний скипидар в експериментально встановленій пропорції для утворення суміші двох розчинників, які утворили один загальний розчинник для відходів пінополістиролу. Завдяки змішуванню двох розчинників зростає швидкість розчинення в них відходів пінополістиролу та міцність без деформації суміші при нагріві до температури 200 ^оС.

Проведені дослідження по виготовленню зв’язуючих для ливарного виробництва – суміші розчинників, які були дослідженні в різних концентраціях та виготовлені та досліджені фізико-механічні властивості зразків виготовлених з сумішей в яких використовується полістирольне зв’язуюче. Найкращі результати показали зразки в якості зв’язуючого в яких використовується 40 % розчин з відходів полістиролу в суміші розчинників.

Фізико-механічних властивостей формувальних стрижневих сумішей на основі полістирольних зв’язуючих [5] перевершують або дорівнюють аналогічним характеристикам сумішей з холодно-твердіючих сумішей з рідким склом, фенол-формальдегідних, карбомідо-фуранових смол. Це дозволило рекомендувати полістирольні зв'яжуючі, які отримані з відходів пінополістиролу, для заміни вищезазначених зв’язуючих і, зокрема, дорогих смол (вартістю на порядок вищих за зв’язуючих з відходів пінополістиролу), у виробничому процесі лиття виготовлення з чорних та кольорових сплавів.

Використання полістирольних зв’язуючих отриманих з відходів пінополістиролу дозволяє удосконалювати якість лиття і тим часом направлено на зменшення кількості відходів пінополістиролу, отже і на покращення економічної обстановки в цілому.

Література

1. Дринберг С.А., Ицко Э.Ф. Растворители для лакокрасочных материалов. Справочное пособие. – Л.: «Химия», 1986. – 208 с.
2. Стекольщиков М.Н. Углеводородные растворители. Свойства, применение, производство / Справочное изд. – М.: «Химия», 1986. – 120 с.
3. Деклараційний патент України на корисну модель № 9003 U, Бюл. № 9, 15.09.2005. «Застосування живичного скипидару як розчинника для відходів пінополістиролу». Автори:  Шинський О.Й., Терліковський Є.В., Стрюченко А.О., Шинський І.О., Ладарєва Ю.Ю.
4. Патент України на винахід № 77338 С2, Бюл. № 11, 15.11.2006. «Полістирольне зв’язуюче для виготовлення ливарних форм та стержнів”. Автори: Шинський О.І., Найдек В.Л., Стрюченко А.О., Шинський І.О., Ладарєва Ю.Ю., Маірко Т.О.
5. Патент України на винахід № 77105 C2, Бюл. №10, 16.10.2006. «Суміш для ливарних форм та стержнів». Автори: Шинський О.І., Найдек В.Л., Стрюченко А.А., Шинський І.О., Маірко Т.О.