Несмотря на то, что первые системы искусственных газонов появились на американских бейсбольных стадионах еще в конце 1960-х годов, они стали общепринятой альтернативой настоящей траве, требующей интенсивного ухода, только на рубеже веков. В настоящее время, например, в Германии искусственный газон на около 5 тыс. спортивных площадках, находящихся в эксплуатации уже 12-15 лет, требует замены. Однако это и вопрос оптимальной утилизации данного типа полимерных изделий. Ответом на него может быть только вторичная переработка. Австрийское предприятие MAS, производящее оборудование для экструзии и вторичной переработки, предлагает инновационные производственные линии, позволяющие эффективно и с минимальными затратами перерабатывать искусственные газоны в высококачественный полимерный гранулят.
 |
Австрийское машиностроительное предприятие MAS Maschinen- und Anlagenbau Schulz GmbH специализируется на производстве оборудования для экструзии и вторичной переработки. Его ключевой компетенцией является производство оборудования для вторичной переработки пластмасс, в частности сухих очистителей DRD (систем Double Rotor Disc) для отделения грубодисперсных примесей от полимерных хлопьев без применения воды. Однако главную позицию в ассортименте продукции занимают двухшнековые конические экструдеры с однонаправленно вращающимися шнеками, обеспечивающие однородную и щадящую пластикацию. Кроме того, предложение MAS включает высокоэффективные дисковые фильтры для непрерывной фильтрации расплава. Этот спектр установок является основой для создания интегрированных рециклинговых линий, которые могут использоваться, например, для вторичной переработки искусственных газонов.
Четыре поколения полимерных газонов
Если спортивные площадки эксплуатируются круглогодично и при этом должны обеспечивать стабильные эксплуатационные свойства и иметь привлекательный внешний вид, то без искусственного газона не обойтись. Особенно в тех случаях, когда к высокой интенсивности использования естественных газонов добавляются чрезвычайные климатические условия, например продолжительные засушливые периоды или сезоны дождей. Искусственный газон впервые появился в 1966 году на игровом поле «Астродом» в Хьюстоне (США). Это похожее на ковер покрытие было изготовлено из полиамидных нитей и укладывалось без амортизирующей подложки или без наполнителя, вследствие чего вело к повышенному травматизму спортсменов. В 1980-х годах в качестве материала для травинок стали использоваться ленточки из полипропилена, и газоны начали укладывать на песчаную засыпку. Это уменьшило риск травматизма, однако амортизирующие свойства по-прежнему оставались невысокими. На следующем этапе развития в 1990-х годах маты с искусственной травой из ПП и ПЭВП использовались в сочетании с засыпкой песком и резиновым гранулятом, что обеспечило необходимые амортизирующие свойства и позволило получить одобрение UEFA и FIFA на применение на футбольных стадионах. К началу 2000-х годов на рынке появились искусственные газоны четвертого поколения. Их отличительной чертой является сочетание жестких, стоящих вертикально, и мягких волнистых стеблей из ПЭ на каркасной ткани из ПП. Стебли и каркасная ткань соединяются на так называемой тафтинговой машине. В ней стебли подаются из рулона в виде нити, входят в каркасную ткань и затем обрезаются, обычно на длину 42 мм. Долговременную фиксацию стеблей обеспечивает латексный/полиуретановый клей, нанесенный на обратную сторону ткани. После укладки искусственный газон засыпается песком и амортизирующим резиновым гранулятом на высоту 30 мм. Такое сочетание очень похоже на естественный газон, при этом искусственный газон невосприимчив к механическому или климатическому воздействию.
Рециклинг искусственных газонов
Как показывает опыт, искусственный газон может интенсивно использоваться 12-15 лет, прежде чем потребуется его замена. Затем возникает вопрос об утилизации. Захоронение или термическая утилизация при сжигании мусора больше не являются приемлемым решением из-за сильно увеличившеося количества отходов. Поэтому альтернативы вторичной переработке больше нет, тем более что постоянно появляются все более эффективные и экономичные способы переработки, позволяющие повторно использовать почти 100% пластмасс. Чтобы дополнительно повысить привлекательность вторичной переработки искусственных газонов, в настоящее время ведутся работы по повышению пригодности к рециклингу путем разработки мономатериальных систем. Цель состоит в том, чтобы изготавливать стебли и каркасную ткань из одного материала (полиэтилена) и больше не фиксировать стебли на основе с помощью клея, а закреплять их с помощью термофиксации. Это существенно снизит необходимые технические затраты на вторичную переработку, хотя и не раньше чем через 12-15 лет, когда истечет срок службы уже уложенных систем. Однако и до того времени старые искусственные газоны могут перерабатываться в ценное вторичное сырье.
Варианты вторичной переработки от MAS
Замена газона начинается с демонтажа изношенных дорожек. Однако перед тем, как демонтировать их и свернуть в рулон, необходимо удалить наполнитель (резиновый гранулят и песок) с помощью пылесоса. Чем тщательнее будут удалены примеси, тем лучше для последующей переработки старого газона.
Следующим этапом вторичной переработки является измельчение до частиц длиной 10-40 мм (рис. 3). Их насыпная плотность в неуплотненном состоянии составляет 50-100 г/л. Частицы имеют следующий состав: около 40% — ПЭ (собственно волокна газона), около 20% — ПП (каркасная ткань), около 40% — латекс/натуральный каучук/ПУ (изнаночная сторона каркасной ткани). При этом в них содержится до 15% объемных примесей: до 8% грубодисперсных частиц (пыль, песок, почва); до 1% резины (гранулят из старых автомобильных покрышек) или ЭПДМ в виде пыли (продукт истирания) размером около 2 мм; а также до 3-5% влаги.
Испытания материала показали, что оборудование MAS способно перерабатывать смесь волокон ПЭ/ПП в высококачественный полимерный гранулят. Основным компонентом такого оборудования является сухой очиститель DRD (Double Rotary Disc).
Первый этап: сухая очистка
Измельченный материал подается в сухой очиститель MAS DRD (Double Rotary Disc). Очиститель эффективно отделяет большую часть всех грубодисперсных примесей и влагу, содержащуюся в волокнистом материале. Главным узлом сухого очистителя является система с двойным ротором, заключенная в корпус центрифуги. «Двойным» потому, что диск ротора имеет лопасти разной формы на верхней и нижней сторонах (двухроторная дисковая система Double Rotor Disc запатентована). Установка работает периодически. Нижняя сторона ротора засасывает измельченный материал из накопительного бункера и транспортирует его в рабочую камеру. За счет действия силы тяжести крупные и тяжелые примеси — металлы, камни и прочее — отделяются в гравитационном сепараторе и не попадают в рабочую камеру (рис. 4). Одновременно с этим предварительно очищенный материал приводится ротором в турбулентное круговое движение в потоке горячего воздуха. Горячий воздух удаляет влагу и отводит ее в атмосферу. Он создается центральным регистром нагревательных элементов. Снижение содержания влаги и трение между пластиковыми частицами, вызванное турбулентностью, дополнительно способствуют отделению налипших остатков грязи, которые удаляются в тангенциальном направлении под действием центробежной силы через боковые сетки (рис. 5). Затем порция очищенного полимера через регулярные промежутки времени выгружается под действием центробежной силы после открытия пневматической заслонки и направляется в силос для хранения материала.
Второй этап: пластикация, фильтрация и дегазация
Полимерная фракция, подаваемая из сухого очистителя DRD в экструдер через промежуточный силос, состоит из вышеуказанных компонентов: ПЭ (стебли), ПП (каркасная ткань) и латекс/ПУ (слой клея), а также незначительного числа остатков резинового гранулята. Для дальнейшей переработки входящего материала используется экструзионный каскад, состоящий из экструдера MAS, соединенного с ним фильтром расплава непрерывного действия, одношнекового экструдера и узла гранулирования.
Преимущество конического экструдера MAS заключается в большом поперечном сечении загрузочного отверстия. Поэтому он идеально подходит для материалов с низкой насыпной плотностью, таких как хлопья волокон искусственного газона. Двухшнековые экструдеры с однонаправленно вращающимися шнеками MAS отличаются высокой равномерностью транспортировки потока материала и пластикацией при срав- нительно низком среднем уровне давления и сдвига и, как следствие, максимально щадящей обработкой материала и хорошей гомогенизацией. Последнее имеет большое значение для рециклинга, поскольку является необходимым условием для перевода нежелательных полимерных фракций в газообразное состояние и последующего их удаления в процессе дегазации. Из двухшнекового экструдера MAS расплав полимера подается в фильтр расплава CDF (Continuous Disc Filter), разработанный и запатентованный фирмой MAS специально для систем вто- ричной переработки. Ключевым компонентом всех фильтров CDF является фильтрующий диск, вращающийся во входящем потоке расплава. Диск задерживает примеси (в данном случае это оставшиеся частицы резины или нерасплавившиеся полимерные частицы). Фильтрующие диски изготовлены из закаленной стали и в зависимости от условий применения могут иметь тонкость фильтрации от 90 до 1000 мкм. Примеси отделяются от вращающегося фильтра неподвижным скребком, встроенным в корпус фильтра, и вместе с минимальным количеством пластмассы подаются на транспортирующий шнек, который отводит их наружу. Характеристики фильтров расплава согласованы с экструдерами MAS производительностью до 2 т/ч.
Из фильтра CDF расплав проходит через специальный распределительный блок на стороне расположенного далее одношнекового экструдера. Запатентованный блок распределения расплава — это технологическое новшество. Он разделяет поток расплава на несколько потоков. Разделение способствует последующей эффективной дегазации предварительно очищенной полимерной смеси за счет увеличения площади поверхности расплава.
Из одношнекового экструдера расплав подается на узел гранулирования или в линию для последующей переработки в изделия. Как показала серия испытаний, конечным продуктом являются гранулы, пригодные для производства разнообразной высококачественной продукции, например пленок. Это дает изношенным искусственным газонам возможность однократного или многократного второго рождения в различных областях применения при изготовлении полезных изделий.
