A Study of The Properties of Forming Mixtures Containing Polystyrene Wastes
DOI:
https://doi.org/10.7494/jcme.2021.5.2.14Abstract
Expanded polystyrene is widely used as a material for packaging, in modern construction as a heat and sound insulation layer, in thermal insulation systems for buildings, as well as tanks and pipelines. It is additionally used in foundry engineering for the production of models which are gasified during the production of castings from ferrous and non-ferrous alloys under the contact with liquid metal. The use of expanded polystyrene products is associated with waste generation, both in production and in consumption. About 40–50 kg/person of polystyrene waste is generated per year. The peculiarity of polymeric wastes is their resistance to aggressive environments. They do not rot and the destruction processes in natural conditions proceed rather slowly, with the formation of harmful substances that poison the environment. Therefore, the problem of the processing of waste from polymeric materials is of great importance, not only from the standpoint of environmental protection, but also due to the fact that in conditions of a shortage of polymer raw materials, this waste becomes a powerful raw material resource. This article describes the prospects for recycling expanded polystyrene wastes in foundry engineering. In this work, the properties of molding and core sands containing a combined binder, consisting of a solution of expanded polystyrene wastes in turpentine and clay were investigated, and their main characteristics (weight during stretching and crumbling) were determined. Molding and core mixtures, which contain only a binder in the form of a solution of expanded polystyrene in turpentine, have a crude strength of not more than 0.01 MPa. The introduction of a mixture of clay in the amount of 2–3% allows a crude strength of the mixture of up to 0.05 MPa to be obtained. After drying, the investigated mixtures containing a solution of expanded polystyrene wastes and clay have a tensile strength of up to 2.1 MPa. Mixtures into which a solution of polystyrene wastes and clay was introduced have an insignificant gas capacity and satisfactory gas permeability.
Downloads
References
Uttaravalli A.N., Dinda S. & Gidla B.R. (2020). Scientific and Engineering Aspects of Recycling and Reuse of Expanded Polystyrene Waste for Various Potential Applications: A Review. Process Safety and Environmental Protection, 137, 140–148. Doi: https://doi.org.10.1016/j.psep.2020.02.023.
Ramli Sulong N.H., Mustapa S.A.S. & Abdul Rashid M.K. (2019). Application of expanded polystyrene (EPS) in buildings and constructions: A review. Journal of Applied Polymer Science, 136, 47529. Doi: https://doi.org.10.1002/app.47529.
Khlyestova O.A. & Dubovkina M.Yu. (2016). Enerhoefektyvnist’ vykorystannya teploizolyatsiynykh materialiv dlya uteplennya zhytlovykh budynkiv. Marketynhovi komunikatsiyi ta lohistyka u sferi tekhnolohiy enerhozberezhennya v Ukrayini ta sviti: Mizhnar. naukovo-prakt. konf.: 9.11.2016. Dnipro, Dnipro: Dnipropetrov. nats. un-t im. O. Honchara, 20–23. [Хлєстова О.А., Дубовкіна М.Ю. (2016). Енергоефективність використання теплоізоляційних матеріалів для утеплення житлових будинків. Маркетингові комунікації та логістика у сфері технологій енергозбереження в Україні та світі: Міжнар. науково-практ. конф.: 9.11.2016. Дніпро Дніпро: Дніпропетров. нац. ун-т ім. О. Гончара, 20–23].
Savkin Yu.V. (2012). Rossiyskiy rynok penopolistirola: zadachi, dostizheniya, perspektivy. Stroitel'nyye materialy, 1, 1–3 [Савкин Ю.В. (2012). Российский рынок пенополистирола: задачи, достижения, перспективы. Строительные материалы, 1, 1–3].
Shulyak V.S., Rybakov S.A. & Grigoryan K.A. (2001). Proizvodstvo otlivok po gazifitsiruyemym modelyam. Moskva: MGIU [Шуляк В.С., Рыбаков С.А., Григорян К.А. (2001). Производство отливок по газифицируемым моделям. Москва: МГИУ].
Ozerov V.A., Shulyak V.S. & Plotnikov G.A. (1970). Lit'ye po modelyam iz penopolistirola. Moskva: Mashinostroyeniye [Озеров В.А., Шуляк В.С., Плотников Г.А. (1970). Литье по моделям из пенополистирола. Москва: Машиностроение].
Stepanov Yu.A. & Grishin D.S. (1976). Lite po gazifitsiruemyim modelyam. Moscow: Mashinostroenie [Степанов Ю.А., Гришин Д.С. (1976). Литье по газифицируемым моделям. Москва: Машиностроение].
Chudnovskiy A.R. (1970). Lit'ye po modelyam iz penoplasta. Moskva: Khimiya [Чудновский А.Р. (1970). Литье по моделям из пенопласта. Москва: Химия].
Kirpichenkov V.P. (1971). Tekhnologicheskiy protsess lit'ya po gazifitsiruyemym modelyam. Moskva: NIIMASH [Кирпиченков В.П. (1971). Технологический процесс литья по газифицируемым моделям. Москва: НИИМАШ].
Dan L.A., Trofimova L.A. & Velichko A.A. (2009). Analiz vozmozhnosti primeneniya termoplottera dlya izgotovleniya gazifitsiruyemykh liteynykh modeley. Vestnik Priazovskogo Gosudarstvennogo Tekhnicheskogo Universiteta, 19, 84–86 [Дан Л.А., Трофимова Л.А., Величко А.А. (2009). Анализ возможности применения термоплоттера для изготовления газифицируемых литейных моделей. Вестник Приазовского Государственного Технического Университета, 19, 84–86].
Penopolistirol i yestestvennaya sreda. Fakty. [Пенополистирол и естественная среда. Факты]. Retrieved from http://stroika.biz.ua/articles/350/ (3.05.2021).
Rajaeifar M.A., Abdi R. & Tabatabaei M. (2017). Expanded polystyrene waste application for improving biodiesel environmental performance parameters from life cycle assessment point of view. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 74, 278–298. Doi: https://doi.org.10.1016/j.rser.2017.02.032.
Ponomareva V.T., Likhacheva N.N. & Tkachik Z.A. (2002). Ispol'zovaniye plastmassovykh otkhodov za rubezhom. Plasticheskiye massy, 5, 44–48 [Пономарева В.Т., Лихачева Н.Н., Ткачик З.А. (2002). Использование пластмассовых отходов за рубежом. Пластические массы, 5, 44–48].
Shtarke L. (1987). Ispol'zovaniye promyshlennykh ibytovykh otkhodov plastmass. Leningrad: Khimiya [Штарке Л. (1987). Использование промышленных и бытовых отходов пластмасс. Ленинград: Химия].
Pirs D. & Uolter I. (1981). Ispol'zovaniye vtorichnykh resursov: ekonomicheskiye aspekty. Moskva: Ekonomika [Пирс Д., Уолтер И. (1981). Использование вторичных ресурсов: экономические аспекты. Москва: Экономика].
Hocking M.B. (1991). Paper Versus Polystyrene: A Complex Choice. Science. 251, 504–505. Doi: https://doi.org.10.1126/science.251.4993.504.
Dan L.A., Oleynik I.M. & Trofimova L.A. (2013). Svoystva zashchitnykh pokrytiy na osnove otkhodov penopolistirola. Vestnik Priazovskogo Gosudarstvennogo Tekhnicheskogo Universiteta, 27, 110–115 [Дан Л.А., Олейник И.М., Трофимова Л.А. (2013). Свойства защитных покрытий на основе отходов пенополистирола. Вестник Приазовского Государственного Технического Университета, 27, 110–115].
Doroshenko V.S. (2014). Novyye napravleniya pererabotki otkhodov penopolistirola. Ekologiya predpriyatiya, 1, 68–78 [Дорошенко В.С. (2014). Новые направления переработки отходов пенополистирола. Экология предприятия, 1, 68–78].
Shinskiy O.I., Doroshenko V.S. & Stryuchenko A.A. (2008). Polucheniye svyazuyushchikh materialov dlya formovochnykh i sterzhnevykh peschanykh smesey iz otkhodov penopolistirola. Metall i lit'ye Ukrainy, 3–4, 57–61 [Шинский О.И., Дорошенко В.С., Стрюченко А.А. (2008). Получение связующих материалов для формовочных и стержневых песчаных смесей из отходов пенополистирола. Металл и литье Украины, 3–4, 57–61].
Shinskiy O.I., Ladareva Yu.Yu. & Mairko T.A. (2007). Novyy svyazuyushchiy material na osnove otkhodov penopolistirola. Protsessy lit'ya, 4, 58–60 [Шинский О.И., Ладарева Ю.Ю., Маирко Т.А. (2007). Новый связующий материал на основе отходов пенополистирола. Процессы литья, 4, 58–60].
Stryuchenko A.A., Ladareva Yu.Yu. & Mairko T.A. (2005). Novyye metody utilizatsii bytovykh i promyshlennykh otkhodov penopolistirola. Tezisy dokladov mezhdunarodnogo nauchno-tekhnicheskogo kongressa: Ekonomicheskiy put' k vysokokachestvennomu lit'yu: 2005. Kiyev [Стрюченко А.А., Ладарева Ю.Ю., Маирко А.А. (2005). Новые методы утилизации бытовых и промышленных отходов пенополистирола. Тезисы докладов международного научно-технического конгресса: Экономический путь к высококачественному литью: 2005. Киев].
Stryuchenko A.A., Ladareva Yu.Yu. & Mairko T.A. (2005). Formovochnyye i sterzhnevyye smesi na polistirol'nom svyazuyushchem. Tezisy dokladov mezhdunarodnogo nauchno-tekhnicheskogo kongressa: Ekonomicheskiy put' k vysokokachestvennomulit'yu: 2005. Kiyev [Стрюченко А.А., Ладарева Ю.Ю., Маирко А.А. (2005). Формовочные и стержневые смеси на полистирольном связующем. Тезисы докладов международного научно-технического конгресса: Экономический путь к высококачественному литью: 2005. Киев].
Shinskiy O.I., Stryuchenko A.A. & Doroshenko, V.S. (2009). Polucheniye svyazuyushchikh iz otkhodov penopolistirola dlya liteynykh form i strezhney i izucheniye ryada kharakteristik etikh protsessov. Protsessy lit'ya, 1, 48–52 [Шинский О.И., Стрюченко А.А., Дорошенко В.С. (2009). Получение связующих из отходов пенополистирола для литейных форм и стрежней и изучение ряда характеристик этих процессов. Процессы литья, 1, 48–52].
Shinsky O.I., Terlikovsky E.V. & Stryuchenko A.A. (2005). UA Patent No. 9003. Kyiv, Ukrainian Patent Office.
Dan L.O., Trofimova L.A., Shevchenko S.V., Shvarts V.L & Dan O.L. (2013). UA Patent No. 102624. Kyiv, Ukrainian Patent Office.
Dan L.A., Trofimova L.A., Reva I.A. & Dan Ye.L. (2014). Svoystva smesey so svyazuyushchim, soderzhashchim otkhody penopolistirola i glinu. Liteynoye proizvodstvo, 4, 24–26 [Дан Л.А., Трофимова Л.А., Рева И.А., Дан Е.Л. (2014). Свойства смесей со связующим, содержащим отходы пенополистирола и глину. Литейное производство, 4, 24 –26].
Dan L.A. & Trofimova L.A. (2014). Osypayemost' i vybivayemost' peschano-glinistykh smesey soderzhashchikh malyye dobavki rastvora penopolistirola. Universitetskaya nauka – 2014: Mezhdunarodnaya nauchno-tekhn. konf.: 20–22 maya. Mariupol'. Mariupol': PGTU, 130–131 [Дан Л.А., Трофимова Л.А. (2014). Осыпаемость и выбиваемость песчано-глинистых смесей содержащих малые добавки раствора пенополистирола. Университетская наука – 2014: Международная научно - техн. конф.: 20–22 мая. Мариуполь. (сс. 130-131). Мариуполь: ПГТУ].
Dan L.A. & Trofimova L.A. (2014). Vliyanie malyh dobavok rastvora penopolistirola v skipidare na osypaemost' i vybivaemost' peschano-glinistyh smesej. Novі materіali і tekhnologії v mashinobuduvannі: materіali VI Mіzhnar. naukovo-tekhnіch. konf.: May 20 – May 21. Kyiv. (рр. 32-33). Kyiv: National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute” [Дан Л.А., Трофимова Л.А. (2014). Влияние малых добавок раствора пенополистирола в скипидаре на осыпаемость и выбиваемость песчано-глинистых смесей. Нові матеріали і технології в машинобудуванні: матеріали VI Міжнар. науково-техніч. конф.: 20 – 21 мая. Киев. (сс. 32-33). Киев: НТУ КПІ].
Shinskiy O.I., Ladareva Yu.Yu. & Rybitskiy A.I. (2010). Razrabotka svyazuyushchego materiala dlya liteynogo proizvodstva putem pererabotki otkhodov penopolistirola. Protsessy lit'ya, 4, 56–59 [Шинский О.И., Ладарева Ю.Ю., Рыбицкий А.И. (2010). [Разработка связующего материала для литейного производства путем переработки отходов пенополистирола. Процессы литья, 4, 56–59].
Ponomarenko O., Yevtushenko N. & Lysenko, T. (2019). A New Technology for Producing the Polystyrene Foam Molds Including Implants at Foundry Industry. Advances in Design, Simulation and Manufacturing, II, 430–437. doi:10.1007/978-3-030-22365-6_43.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2021 Dr inż. Olena Dan, Dr inż. Larysa Trofimova
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
