К.т.н. Хорошилова Т.И., Гапоненко Т.Н.

Мелитопольский государственный педагогический университет имени Богдана Хмельницкого, Украина.

Витражи из отходов полиэтилентерефталата.

Проблему утилизации отходов на Украине пытаются решать уже более двенадцати лет (если вести отсчет с ноября 1997 года, когда Верховной Радой был рассмотрен и одобрен в первом чтении проект Закона Украины «об отходах»). Однако до сих пор не найдены механизмы реализации этого закона.

Сегодня в Украине более 80 % пластиковой тары для жидких продуктов составляют бутыли из полиэтилентерефталата (ПЭТФ). Объемы утилизации образующихся отходов ПЭТФ - тары, с учетом повторного использования бутылей в домашних условиях, не превышают 3 %. Также не используются отходы ПЭТФ в виде повторного использования бутылей в домашних условиях не превышала 3% – пленки, отходы волокна в виде непрерывных нитей, так и в виде штапеля.

Целью нашей работы является выбор рационального изделия и разработка технологии его изготовления из отходов ПЭТФ, что будет способствовать расширению областей и объемов использования отходов ПЭТФ и защите окружающей среды от загрязнения.

Выбор наш – витражи - не случаен; витражи в архитектуре использовались, начиная с первых столетий средневекового периода, они устанавливались в окнах христианских храмов. В начале XX века витражное искусство сделало новый виток. Оно становилось все более светским, совершенствовалась техникой изготовления витражей. Сегодня витражи снова востребованы: растет потребность в декоре строений индивидуальных застройщиков, увеличивается количество христианских храмов.

Существуют такие виды витражей: классический витраж, витраж Тиффани, фъюзинг. Технология изготовления всех названых видов витражей сложная, трудоемкая, требует больших затрат времени зачастую вредная для здоровья.

Классический витраж изготавливается из кусочков цветных стекол, вырезаемых по трафарету, затем стекла вставляются в металлическую оправу, она бывает свинцовая, медная, алюминиевая или латунная. Металлическую оправу патируют под золото, серебро или старую бронзу. Классический витраж хрупкий, рисунок всегда ограничен и не может иметь, мелких и четко очерченных деталей. Классический витраж очень дорогой и требует значительного времени на изготовление.

Техника изготовления витража Тиффани одна из самых дорогостоящих: из листов стекла по предварительно подготовленной схеме вырезаются кусочки необходимой формы и размера; каждый кусочек обрабатывается на шлифовальном станке и оборачивается медной фольгой; все кусочки спаиваются между собой. Места спайки патируются для придания им красивого медного цвета.

Одной из новейших технологий является фьюзинг (спекание) стекла при t=750-850˚C в специальных печах.

В XX столетии для изготовления витражей начали использовать полистирол, полиметилметакрилат (склеивание дихлорэтаном), полиэфирные стеклопластики [1,2,4]. Однако и эта техника довольно сложная и требует применения растворителей (дихлорэтан, стирол).

Разработанная нами технология изготовления витражей [3] позволяет исключить использование металлической фольги или профиля для крепления стекол между собой, не требует применения высоких температур и специального оборудования, не длительна по времени и исключает применение химических растворителей.

Роль цветных стекол в нашем витраже выполняют отходы ПЭТФ: – цветные пленки, волокна, фрагменты ПЭТ- бутылок, а скрепляют между собой кусочки отходов ПЭТФ с помощью полиэтилена.

Рисунок витража составляют из отдельных элементов - отходов ПЭТФ на отдельном базовом листе (или пленке) полиэтилена, накладывая на него разноцветные составляющие рисунка: волокна, пленку, фрагменты ПЭТ- бутылок, иногда - краску. Составленная композиция сверху накрывается таким же листом ПЭ (или пленкой ПЭ); и полученная таким образом заготовка помещается на полку гидравлического пресса (ПГ-150) при t = 130±5˚С,; удельное давление прессования - 0,1 до 0,15 кг/см². Выдержка в прессе составляет 20 мин. на мм толщины. Интенсифицировать процесс можно путем применения многоэтажных прессов типа десятиполочного пресса «Шуберт». Размер витража определяется размером плит пресса и находится в пределах 2,4 × 1,5 м. Толщина листа или пленки полиэтилена варьируется в широких пределах (от 20 до 50 мм и выше) в зависимости от назначения и условий эксплуатации готового изделия (витража, панно).

Условия применения витражей предъявляют определенные требования к свойствам материала витража, а именно: высокую водостойкость, жёсткость, прочность, светостойкость. Структура нашего витража ПЭ:ПЭТФ:ПЭ отвечает этим требованиям. Дело в том, что ПЭТФ, как любой полиэфир, подвержен воздействию атмосферных факторов, недостаточно водостоек [4]. Однако в структуре витража ПЭТФ защищен от окружающей среды полиэтиленовой «рубашкой», поэтому витраж имеет высокую водостойкость, соответствующую полиэтилену. С другой стороны ПЭТФ придает ПЭ жесткость и прочность. Однако основное, что определило структуру витража - это возможность изготавливать витраж при t на 120-145˚С ниже температуры плавления ПЭТФ, что упрощает требование к оборудованию и экономит электроэнергию.

Свойства предлагаемого витража представлены в таблице 1.

Таблица 1

Свойства витража на основе отходов ПЭТФ

Наименование свойств	Единицы измерения	Величина показателя	Примечание
Плотность	кт/м³	1250-1400	В зависимости от соотношения ПЭ : ПЭТФ
Водопоглощение	%	0,01
Разрушающее напряжение при растяжении	МПа	59,1-65,8	В зависимости от соотношения ПЭ :ПЭТФ
Разрушающее напряжение при изгибе	МПА	121,7-129,4
Светостойкость по 8-балльной шкале синих эталонов	балл	8 (с)

Примечание: испытаниям подвергали образцы толщиной 3-5 мм; соотношение ПЭ:ПЭТФ (по массе) = 2:1-3:1

Как видно из таблицы, материал витража отличается легкостью, достаточной прочностью и жесткостью, отличной водостойкостью и светостойкостью.

Максимально возможный балл светостойкости объясняется тем, что для окрашивания ПЭТФ применяются светостойкие виды красящих веществ: фталоцианиновые, антрахиноновые, хинакридоновые.

Разработанная нами технология не требует дорогостоящего оборудования, проста в исполнении, экономична, а поэтому доступна как средним, так и мелким предпринимателям, а изделие - витраж отличается высоким качеством.

Таким образом, в результате этой разработки выявлена еще одна область применения отходов ПЭТФ, а именно: для художественного оформления, как интерьера, так и экстерьера зданий и сооружений. Широкое внедрение данной технологии в практику художников-декораторов будет также способствовать охране окружающей среды от загрязнения полимерными отходами.

Литература:

1. А.С. СССР №224053, 1968.- Способ изготовления стеклопластиков. /Заславский Н.Н., Халабузарь В.Г., Хорошилова Т.И., Шварц С.А. Кл. 39 в, 22/10; Заявка 10.05.66. № 1074985(23-5). – Бюл. Изобр. 1968.- № 25.

2. Яскраві вітражі // Вечірній Київ, 1966.- №293 (6851).

3. Хорошилова Т.И., Никонорова А.Н., Поспелова Ю.А., Леушина Ю.А. Отходы полиэтилентерефталата для армирования и декорирования полиэтилена // Збірник матеріалів IV Міжнародної наукової Інтернет- конференції «Нові виміри сучасного світу» Мелітополь. – 2008.-с.52-54.

4. Николаев А.Ф. Синтетические полимеры и пластические массы на их основе, Москва – Ленинград : Химия.- 1964.-784с.