12. ANYAGKIVÁLASZTÁS
9.2 ábra: Fémek újrahasznosítása
9.2 Nemfémes anyagok
Műanyag
A műanyagok polimer vegyületek, azaz hosszú, szénalapú molekulaláncok halmazából állnak. Melegen könnyen formázhatók, kihűlve megszilárdulnak. Idővel azonban a molekulaláncokat egyben tartó kötések felbomlanak.
Öregedésnek nevezzük azokat a változásokat, amelyek adott idő alatt nem teher jellegű hatások eredményeként jönnek létre.
Az öregedés során megindul a polimerek bomlása, megváltozik a kémiai szerkezete, tulajdonságai. A tönkremeneteli folyamat során megkülönböztetünk:
− depolimerizációt: a polimer monomerekre bomlik.
− degradálást: csökken a polimerizáció foka, de nem bomlik monomerekre a polimer.
− eliminációs bomlás: a polimerről kis moltömegű anyag hasad le.
A degradáció fajtái: termikus, kémiai, biológiai, mechanikai, fotodegradáció.
Termikus degradáció (hőöregedés): a műanyagok oxidatív lebomlása megy végbe, mely elsőként az anyag külső megjelenésén észlelhető. Repedések, elszíneződések, főként sárgulások formájában jelentkezik.
Kémiai degradáció: savak, bázisok, oldószerek, aktív gázok hatására a polimerek szétszakadnak. Például víz hatására is játszódnak le kémiai folyamatok. Egyes műanyagok, például az üvegszállal erősített műgyanták képesek a vízfelvételre. Ezen műanyagok tönkremenetelének mértéke a vízfelvételtől függ. Erősen megváltoztatja a szilárdsági tulajdonságait.
Biológiai degradáció: keményítő alapú, oxodegradációs és mikrobilológiai úton lebomló műanyagokra jellemző.
Keményítő alapú műanyagok: különböző élelmiszer-alapanyagokból előállított komposztálható műanyagok, amelyek magas hőmérsékleten 4 hónap alatt tökéletesen lebomlanak a kereskedelmi komposztálótelepeken. A PLA (polilaktid) a legismertebb komposztálható műanyag, mely degradáció útján bomlik le.
Oxidatív biológiai bomlás: olyan adalékanyagot használ, ami csak oxigén, hő- és nedvességhatás következtében kezdi meg a műanyaglánc lebontását.
Mikrobiológiai technológia folyamán: adalékanyagot adnak a polimerekhez. Szerves vegyületeket használnak a polimerláncok felbontására. Elősegítik a mikrobák megtelepedését a műanyagon. A polimerlánc nyitott, ezért a mikroorganizmusok a szénláncot tudják tápanyag- és energiaforrásként használni.
Fotodegradáció: fény hatására fellépő öregedés. Külső jele a műanyag elszíneződése. A gyanták esetében például úgy jelentkezik, hogy a színtelen gyanták besárgulnak, a színesek kifakulnak. A színváltozást elsősorban az ultraibolya sugárzás hozza létre. A sárgulási folyamatokban az ultraibolya sugárzáson kívül a nedvességnek és a hőhatásnak is fontos szerepe van.
A műanyagok újrahasznosítása
A műanyagok hasznosítása komplex feladat, mert ennek az anyagtípusnak számos különböző típusa létezik és van forgalomban. Gyakran ugyanannak a műanyagnak sem azonos az összetétele, mert a gyártás során különböző adalékanyagokat, például erősítőanyagokat, töltőanyagokat, színezőanyagokat, stb. kevernek az alapanyagba.
Újrahasznosítás lépései:
− műanyagok begyűjtése,
− fajtánként szétválogatás,
− tömörítéssel bálázzák,
− ezeket aprítják,
− az aprítékot vegyszerek felhasználásával megtisztítják a szennyeződésektől,
− a megtisztított műanyag darabokat granulálják,
− a granulátumokból készítik a félkész termékeket.
Üveg
Gyártása igen energiaigényes, mivel az adalékanyagok hozzáadása után 1300–1500 °C válik folyékonnyá. Fúvással, sajtolással, húzással munkálják meg.
Az üveg is bomlik, csak általában hamarabb eltörik, minthogy korrodálódhatna. A régészeti leleteknél látszik, hogy az üveg irizál, és nagyon vékony. Felülete lekopott.
Ugyanúgy, mint a fémeknél a korrózió oka a víz. Az üvegkorrózió jelentkezik a kerámiák mázain is, nem csak az üvegtárgyakon.
Az üvegkorróziónak több formája van:
1. Az enyhe üvegkorrózió során egyre több, vékony hártya válik le az üveg felületéről. Az üveg anyaga egyre vékonyabbá válik.
2. Kráteres üvegkorrózió esetén kb. 1 mm-es kis kráterek jelennek meg az üveg felületén. Jellemző, hogy a kráterek sorokat alkotnak. A kráteres üvegkorrózió keverhető össze a tűszúrásosság nevű mázhibával.
3. Elüvegtelenedés során az üveg amorf szerkezete visszaalakul kristályossá, mert az amorf szerkezetet stabilizáló alkáliák már kioldódtak. Az üvegkorrózió nagyon előrehaladott formája, amikor az üveg átlátszatlan lesz és barnás színű. Megjelenésében az üveg műanyagra emlékeztet. Ebben az állapotában könnyen szétesik apró, szögletes darabokra.
Az üvegkorrózió ismertető jelei: a kráterek kb. azonos méretűek. Gyakran vannak egymás mellett, egymáshoz érnek, vagy ,,összenőnek”. Gyakori, hogy vonalba rendeződnek (ott, ahol egy karcolás volt). A kráterek oldalfala és a máz (üveg) felülete éles határral elválik egymástól. Gyakran jóval több kráter van a felületen, mint amennyi egy tűszúrásos kerámián szokott lenni.
A tűszúrásosság: mázhiba. A jelenségnek több oka lehetséges. Általában a mázban valamilyen anyag elbomlik, és közben gázt fejleszt. (Például mészkő vagy
dolomitszemcse van a mázban, és égetés közben szén-dioxid gáz fejlődik.) A keletkező gáz buborék formájában távozik mázból. Ha a máz viszkozitása elég alacsony, akkor a máz felülete ezután elsimul. Ha nem simul el a máz, akkor tűszúrásos lesz. Ennek oka;
hogy nagyon vastag réteget alkot a kerámia felületén, vagy alacsony az égetés hőmérséklete (a máz még sűrű, és ezért nem simul el a máz).
A tűszúrások a mázas kerámián többé-kevésbé egyenletesen oszlanak el, és szinte soha nem rendeződnek vonalba. Ha mégis, akkor a kerámia keresztülrepedt még égetés előtt.
Az üveg újrahasznosítása
Az üveg szinte 100%-ban hasznosítható, és az újraolvasztás az elsődleges alapanyagok felhasználásához képest kiemelkedő energiamegtakarítással jár.
Feltételei:
− azonos kémiai összetételűnek kell lenniük,
− azonos színűeknek kell lenniük.
Újrahasznosítás lépései:
− a használt üvegek begyűjtése egy közös vagy két külön konténerbe (fehér és színes),
− üveg tisztítása, üvegpalack kiöblítése,
− darabokra zúzás,
− válogatóba kerül és mágnesezéssel eltávolítják belőle a fémdarabkákat és más módon az egyéb szennyező anyagokat,
− az üvegtörmeléket méret szerint osztályozzák,
− a vegyesen gyűjtött üveget szín szerint szétválasztják, ezzel a másodlagos nyersanyaghoz jutnak,
− a másodlagos nyersanyagot az elsődleges nyersanyagból előállított olvasztott masszához adagolják,
− formázógépek segítségével nyeri el a folyékony üveg végleges alakját.
A csomagolóüveg-hulladék csaknem felét kitevő színes üvegcserepet hazai hasznosítási kapacitás híján külföldre szállítják.
Kerámia [5]
A kerámia ma már gyűjtőfogalom, minden, ember által készített szervetlen anyag, amely nemesfémesen viselkedik kerámia.
Felhasználás
A kerámiákat korunkban a műszaki ipar majd minden részén használják. Néhány jellegzetes felhasználási terület: forgácsolószerszámok, csapágyanyagok, hőcserélők, dízel-motor, turbina, villamos szigetelők, félvezetők, elektrokémiai ipar, űrtechnika.
Tulajdonságok
Felhasználásuk igen széles körű. Szerkezetük és a kötéstípusok által meghatározott különleges tulajdonságok jellemzik:
− nagy olvadáspont,
− nagy rugalmassági határ,
− nagy keménység,
− nagy kopásállóság,
− nagy nyomószilárdság,
− nagyfokú kémiai stabilitás,
− nagy melegszilárdság,
− nagy villamos ellenállás,
− jól polarizálhatók,
− ridegség, törékenység,
− mikrorepedések jelenléte,
− kis hősokkállóság,
− nehéz gyárthatóság, viszonylag magas ár.
Tönkremenetel
A kerámiák alkatrészként történő felhasználása a gépiparban jó eredményekkel járt. A kevés mechanikai hatásnak kitett alkatrészek nem rozsdásodnak, mint fém elődeik, s jobban ellenállnak a különböző kémiai hatásoknak. Tönkremenetelük szűk keresztmetszete a ridegségük, törékenységük. Nagyobb mechanikai erőbehatások következtében könnyen eltörnének, megrepednének, éppen ezért nem is alkalmazzák ezen alkatrészek gyártásában.
Károsodásuk leginkább az építőiparban figyelhető meg. A különböző, kerámiából készült burkolatok, amennyiben megfelelően vannak lerakva, több éven, esetenként évszázadon át ellátják feladatukat.
A különböző járólapoknál, használatából adódóan, kopás figyelhető meg a felsőbb részein, mely önmagában még csak esztétikai károsodásnak tekinthető. Ellenben, ha külső máz vagy burkolat híján víz kerül a belső anyagszerkezetbe (csapadék, pára), akkor a mikrorepedésekbe bejutva idővel meggyengítik a kerámiát, felpuhítják az anyagát, ami idővel berepedezik és lepereg. Ugyanez a helyzet a fagyással. Nem megfelelő minőségű burkolat esetén, esetleg a szakszerűtlen fugázás következtében a víz bejut a burkolat lapjai közé, majd megfagyva szétrepeszti azokat.
Ha a különböző hidegburkolatokat nem megfelelően eloszlatott ragasztóágyba fektetik le, a lapok alatt légbuborékok, zárványok alakulhatnak ki. A nem megfelelő alátámasztás miatt ezeken a helyeken nagyobb erő hatására betörik a kerámia.
A kerámia újrahasznosítás
Önmagában nem lehet hasznosítani a kerámia hulladékot, építési hulladékként, más anyagokkal vegyítve viszont igen. A hulladékhasznosító telephelyen kiválogatják az azonnal hasznosítható részeket, például a bontott téglát külön szedik, értékesítik. A többi anyagot a darabok mérete és anyaga szerint válogatják, kisebb, nagyobb részekre különítve. Ezt követi a letörés, darálás. A beton és más darabok egy törőgép segítségével körülbelül azonos szemcseméretű, homogénebb halmazba kerülnek. Ekkorra a hulladék
körülbelül úgy néz ki, mint a frissen bányászott sóder. Ez persze a hasznosítási cél által meghatározott, előállítani kívánt szemcsemérettől is függ. Ezután a hulladékot
„építőanyagként alkalmas” minősítéssel kell ellátni.
10. FÉMES ANYAGOK KÖTÉSI TECHNIKÁI
A kötő gépelemeket két vagy több szerkezeti elem összekötésére használjuk, mely lehet oldható és nem oldható kötés. Az oldható kötések fő jellemzői biztosítják az összekötendő szerkezeti elemek utólagos szétválasztását, vagyis szét- és összeszerelhetőségét. Ebbe a csoportba tartoznak a csavarkötések (kötő- és mozgató- csavarok, ék- és reteszkötések, csapszeges kötések, súrlódásos kötések, önzáró kúpkötések), oldható zsugorkötések. A nem oldható kötések az alkatrész sérülése nélkül nem szüntethetők meg. Ebbe a csoportba sorolható a szegecskötés, hegesztett kötés, forrasztott kötés, ragasztott kötés és a zsugorkötés. A 10.1 ábra a kötési módokat szemlélteti [1].
10.1 ábra: Kötési módok