Пластиковое загрязнение становится экологической проблемой глобального масштаба. Немаловажное значение в этом негативном явлении играет образовательный процесс с огромным количеством отходов в виде отработавших свой срок эксплуатации пишущих принадлежностей и канцелярских товаров. Упомянутые виды отходов практически не принимаются на утилизацию, поскольку считают смешанными отходами. Дальневосточный регион с большим количеством образовательных учреждений не перерабатывает маркеры для доски, ручки и прочие пластиковые учебные принадлежности, в связи с этим становится очень актуальной утилизация данных отходов в пределах самого учебного заведения. Переработанные маркеры могут стать источником ценных материалов, необходимых в образовательном процессе.

Ключевые слова: экструдер, 3D печать, переработки пластиковых корпусов от маркеров.

Загрязнение биосферы пластиковыми отходами достигло колоссальных масштабов. По оценкам Программы ООН по окружающей среде, ежегодно в мире производится примерно 10 000 млн т пластиковых отходов, немалая часть из которых приходится на долю образовательного процесса, а именно пишущих принадлежностей. Пластик для изготовления маркеров, ручек, текстовыделителей – это неотъемлемая часть студенческой жизни, но только не с экологической точки зрения, поскольку данный материал имеет длительный срок разложения.

Ни один образовательный процесс не обходится без использования пишущих принадлежностей, срок службы которых является очень минимальным. Отслуживший своё, маркер для доски отправляется на свалку, ведь пункты по переработки пластика не принимают такой тип отходов. На фоне глобального загрязнения окружающей среды оптимальным будет переработка пластиковых отходов в пределах одной образовательной организации.

Цель исследовательского проекта: изготовление материалов для 3D печати путем переработки маркеров для доски

Задачи: рассмотреть негативное воздействие пластика на природные экосистемы; проанализировать количество выбрасываемых маркеров для доски преподавателями Хабаровского автомеханического колледжа; сконструировать и апробировать экструдер по изготовлению нитей для 3D печати путем переработки пластиковых корпусов от маркеров.

Существует множество способов переработки пластиковых отходов и соответствующего оборудования для каждого из них. Выделяют три основных способа переработки пластика: механический, химический и термический.

Механическая переработка – способ, при котором пластик сортируют, моют, дробят и делают гранулу. При механическом методе полимерную цепочку пластика не разрушают, а очищают, измельчают и пластифицируют подготовленный материал. Химический способ основывается на распаде молекул пластика до составляющих частей. С точки зрения идеи – этот способ выглядит эффективнее. Полимер раскладывают на молекулы и создают новое «первичное» сырье. Однако существующие технологии не носят всеобъемлющего промышленного характера. Сейчас переработка химическим способом проигрывает, с экономической точки зрения.

Мы решили сделать свой способ переработки пластиковых отходов – путем экструзии. В настоящее время с помощью экструзии изготавливают различные изделия – от пластиковых труб до окон и дверей, но для этого используют специальные пластиковые гранулы и дорогостоящее оборудование. Наш же способ позволит избавиться от выработавших свой ресурс маркеров для белой доски, и доступен каждому желающему за счёт небольшой стоимости установки, которую мы собрали самостоятельно.

Для сборки экструдера (рис. 1) нам потребовались такие основные детали как: электромотор; шнек; электронагреватель; терморегулятор; твердотельное реле.

Рис. 1. Устройство экструдера, изготовленного автором

Суммарная стоимость установки – 5 тысяч рублей, что в сравнении с профессиональным оборудованием стоимостью 400 тысяч рублей, очень доступно. К тому же установка достаточно просто устроена, что позволяет без труда начать её использование.

Методика получения нити для 3Д печати из маркеров.

Этап 1. Измельчение пластикового корпуса от маркера на гранулы механическим способом. Опытным путем был установлен размер гранул 5-7мм. Связано это с тем, что если гранулы будут больше по размеру, то они не будут успевать плавиться полностью и нить будет неравномерной по толщине, а наоборот более мелкие гранулы дают тонкую и непрочную нить, за счёт быстрого плавления и более жидкого состояния.

Этап 2. Изготовление нити в экструдере. В течении 20 с экструдер прогревается при температуре 1900 С (температура может варьировать в зависимости от вида пластика), затем включаем электромотор, обеспечивающий вращение шнека и подающий пластик через формующую головку. Далее в установку загружаются подготовленные гранулы, шнек продвигает их по прогретому соплу. Начинают формироваться нити толщиной 1,5-1,7мм что удовлетворяет требованиям устройств для 3Д печати.

Процесс производства 5-метровой нити занимает 4 минут и требует объема гранул из 6 маркеров. Так как для изготовления нити использовались не только корпуса от маркеров, но и колпачки, то полученная нить имела однородный тёмный цвет. Сортировкой гранул по цвету, можно добиться производства нитей необходимого цвета.

Полученный продукт обладает всеми необходимыми характеристиками для использования в печати на 3D ручке и принтере. Благодаря переработке маркеров таким способом можно снизить затраты на покупку специализированной нити, стоимость которой варьируется в пределах от 3 до 30 тысяч рублей за катушку весом 1 кг и длиной нити 350 м.

Пластиковое загрязнение – процесс накопления продуктов из пластмасс в окружающей среде, отрицательно сказывающийся на дикой природе, среде обитания диких животных и людей. Данная проблема в настоящее время рассматривается на международном уровне – необходимо очистить мировой океан и всю биосферу в целом. Анализ количества выбрасываемых и не перерабатываемых отходов образовательными учреждениями заставляет искать новые способы организации учебного процесса и способов ликвидации пластиковых отходов. В данной работе мы подобрали оптимальное решения, создав экструдер по переработке пластиковых корпусов от канцелярских товаров в нити для 3D печати. Полученный продукт обладает всеми необходимыми характеристиками для использования в печати на 3D ручки и принтере.

Таким образом, нам удалось достигнуть поставленной цели и доказать возможность переработки отслуживших маркеров в пределах одного образовательного учреждения и минимизировать негативное воздействие на окружающую среду.

Литература:

1. Составляющие маркера. – Текст: электронный // Маркеры для профессионалов MarkerPro: [сайт]. – URL: https://markerpro.ru/about/sostavlyayushhie-markera/
2. Переработка пластика – виды отходов и особенности утилизации. – Текст: электронный // РЕЦИКЛИНГ ПРОМ: [сайт]. – URL: https://recyclingprom.ru/info/utilizatsiya-i-pererabotka-plastikovyh-othodov/
3. Пластики для 3D печати, всё что нужно знать о материалах. – Текст: электронный // 3DIY: [сайт]. – URL: https://3d-diy.ru/blog/raznovidnosti-plastikov-3D-pechati/?srsltid=AfmBOoox0zcEibgoaKrmWw8vB50qpFk0Z6lO32LhOrJn3Qc-CknEIfcX
4. Как вредит пластик окружающей среде и экологии в целом. Прямой и косвенный вред. – Текст: электронный // БИЗНЕС Альянс: [сайт]. – URL: https://makulatur.ru/stati/kak-vredit-plastik-okruzhayushhej-srede-i-ekologii-v-czelom
5. Пластиковый атлас: цифры и факты о мире синтетических полимеров. – Москва, 2020. – 52 с.