СБОРНИК СТАТЕЙ И ИНФОРМАЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПО ТЕХНОЛОГИЯМ ПЕРЕРАБОТКИ МУНИЦИПАЛЬНЫХ ОТХОДОВ
Перекуем ценные свойства полимеров в ценные бумаги!
Полимеры - практически единственный рукотворный материал, созданный специально для удовлетворения массовых запросов промышленности и населения.
Даже самые ранние и несовершенные полимерные материалы (далее также - ПМ), к которым можно отнести резину, целлулоид и плексиглас, обеспечили существенное, а иногда и принципиальное, улучшение потребительских качеств широкого спектра изделий. В середине прошлого века в индустриально развитых странах произошла настоящая "пластико-виниловая" революция. Получение некоторых типов нужных и привычных изделий немыслимо сегодня без применения ПМ
Буквально в последние десять лет новые виды полимерных материалов создали основу для технологического прорыва в ряде областей. Сюда можно отнести термоусадочные и стрейч-пленки, широко ныне применяемые в упаковке и при пакетировании грузов. В мелиорации и сельском хозяйстве наиболее развитых стран начали широко применяться геомембраны и биоразлагаемые пленки. Многослойные пленки с регулируемым набором свойств произвели революцию в упаковке. Дышащие пленки способны придать новые свойства зданиям и существенно снизить затраты на строительство. Металлизированные пленки и изделия используют в декоративных целях, для снижения теплопотерь и нагрева, а также для изготовления рефлекторов фар, зеркал и т. п. Теплоустойчивые полимеры, а также полимеры с повышенной прочностью и жесткостью все более широко используются в производстве спортивных товаров, товаров широкого потребления и в машиностроении для замены дерева, стекла и металла, а также для изготовления деталей конструкции автомобилей и летательных аппаратов. Так называемые "ориентированные" пленки с повышенной прочностью на разрыв применяются для изготовления сверхтонкой упаковки, плетеных мешков. Особый класс новых материалов представляют собой пространственные георешетки и геотекстиль, за счет применения которых можно в несколько раз снизить расходы в строительстве и эксплуатации зданий и дорог. Нетканые материалы, вспененные и пузырчатые листы и пленки меняют привычные сегодня представления о теплоизоляции, конструкционных и упаковочных материалах.
Еще более впечатляющие перспективы открываются при широком освоении новых композиционных материалов, полученных на основе полимеров. Полимербетон, стеклонаполненные пластики, волокнистые и объемно-фибриллированные пластмассы, твердофазное формообразование, ламинаты и сверхпрочные многослойные материалы пока только выходят из экспериментальной в опытно-промышленную фазу.
Полимеры делятся на два класса. К классу термопластов относятся полимеры, которые переходят в пластическое состояния при повышении температуры. Все остальные называются реактопластами. К термопластам относятся, к примеру, широко известные полиэтилен (ПЭ), полипропилен (ПП), поливинилхлорид, он же винил (ПВХ), полистирол (ПС). Реактопласты несколько менее распространены. К этому классу относятся полимерные смолы (к примеру, эпоксидные) и композиции на их основе (текстолит, стеклопластик), а также полиуретан, резины, фторопласт. Обычное дерево, кстати, можно отнести к природному полимеру класса реактопластов.
Во всех рассматриваемых ниже проектах ПМ производятся из термопластов. Промышленное производство ПМ начала в середине 30-х годов Германия, а затем и другие страны. На начало 60х годов приходится начало бума ПМ, продолжавшийся в развитых странах до середины 90-х годов. Глобальный рост производства ПМ в этот период составлял в среднем 8% в год, что не имеет прецедентов в любой другой отрасли мировой экономики как в отношении темпов, так и в отношении стабильности. Подъем производства ПМ продолжается до сих пор, хотя в развитых странах имеются признаки стабилизации рынка и перехода к производству нового поколения ПМ. Стабильный рост вызван незаменимыми потребительскими качествами пластмасс. Многие свойства ПМ получить при использовании других материалов невозможно. При этом ПМ обычно имеют невысокую цену, утилизуются просто и экологически безопасно (за некоторыми исключениями).
В настоящее время имеется огромное множество видов полимеров, пригодных для получения ПМ и изделий из полимеров. Однако две трети
Всего производства полимеров составляют так называемые крупнотоннажные полимеры: полиэтилен, полипропилен и
Поливинилхлорид. Доля последнего постепенно снижается. В России в период с 1991 по 1997 год потребление полимеров упало на 50%. В 1998 году, несмотря на экономический кризис, рост производства упаковки превысил 30%, а за 1999 год потребление выросло на 36% и впервые превысило уровень сравнительно благополучного 1990 года. При этом производство полиэтилена в России составило 803 тысячи тонн, причем 17% этого полимера было использовано для изготовления пленок.
Основной потребитель пленок и листа - до 80% всего объема производства - составляет упаковочный сектор экономики. С середины 90-х годов в России наблюдается настоящий «упаковочный бум». Оживление отечественных производителей легкой и пищевой промышленности вызвало лавинообразный спрос на полимерную упаковку различного назначения и применения. Данная тенденция совпадает с общемировой практикой. Потери пищевой продукции на пути к потребителю только из-за некачественной упаковки в начале 90-х в России годов оценивались в размере 40%, что соответствует, например, одному миллиону тонн молока в год. Сейчас по уровню сохранности продукции Россия стремительно приближаемся к уровню ведущих стран мира, у которых потери составляют всего 2-3%.
В 1996 году по уровню потребления упаковки на человека, составлявшему в сумме примерно 30 долларов США в год, Россия отставала от сравнительно слаборазвитого Пакистана, где уровень потребления упаковки составлял 70 долларов на человека. К 2000 году уровень потребления упаковки достиг в России 50 долларов США в год. Однако по этому показателю нам еще далеко до развитых стран. Так в Великобритании в год на человека потребляется упаковки на 700, в Японии и Франции - на 1250, а в США - на 1550 долларов США.
Мировой оборот в упаковочной индустрии в целом достиг в прошлом году уровня в 600 миллиардов долларов США, при этом упаковкой занимаются около 20 миллионов человек. Предприятия, представляющие упаковочный сектор отечественной экономики, стремительно догоняют развитые страны. Высокие, порядка 16% в год, темпы роста упаковочного сектора экономики сохранялись и в 2000-2001гг. На первое десятилетие нового века прогнозируется рост упаковочного сектора российской экономики в среднем на уровне не менее 10% в год. Быстрому росту производства полимерной упаковки способствуют весомые технологические и экономические аргументы в ее пользу. Так, для упаковки одного и того же количества товара требуется (по весу) в 4,2 раз больше картона или 54 раза больше стекла, чем при упаковке в пленку. При этом цена упаковки больше, соответственно, в 7 и 10 раз. Для перевозки одного и того же количества бумажной упаковки требуется в семь раз больше транспортных затрат, чем для перевозки упаковки из пластиковой пленки.
При производстве и, особенно, утилизации ПМ затрачивается значительно меньше энергии и выделяется значительно меньше вредных веществ, чем при производстве и утилизации любого другого вида упаковки. Производство полиэтилена, к примеру, идет с выделением тепла. При сжигании полиэтилена на современных мусоросжигательных заводах не только не выделяется вредных веществ, но и производиться тепла больше, чем при сгорании других углеводородных топлив, применяемых в энергетике! Таким образом, по показателю экологичности ПМ существенно опережают другие традиционные виды упаковки, в том числе даже считающиеся "чистыми" картон и бумагу.
В России сегодня потребляется около 150 тысяч тонн полимерной пленки и до ЮОтысяч тонн полимерного листа, что меньше уровня потребления пленок в Европе в 8-9 раз. Парадоксально, но уровень потребления ПМ почти не зависит от уровня доходов населения. Например, семья из трех человек потребляет в Ирландии полиэтиленовых пакетов и сумочек на 30 долларов США в год, в России - на 3,5 доллара Годовой бюджет средней российской семьи составляет сегодня около 1400 долларов США, в Ирландии - в десятки раз больше, так что в обоих рассматриваемых случаях стоимость пленки составляет исчезающе малую долю семейного бюджета. Следует также отметить тот факт, что заметная часть стоимости полимерной упаковки покрывается за счет предприятий, экономически заинтересованных в ее применении - магазинов, рекламодателей, производителей.
Что же сдерживает уровень в России потребления ПМ? Думается, что главная причина - отсутствие инвестиций в российскую экономику. Помимо этого, отечественного оборудования производиться недостаточно, а импортное оборудование для производства ПМ и упаковки очень дорогое и для большинства предприятий недоступно по цене. Есть также проблемы с кадрами, с потребительскими предпочтениями и привычками, с отсутствием инфраструктуры по сбору и утилизации ПМ, а также со все еще распространенным мнением о вредности полимеров.
Отдельно хотелось бы упомянуть недостаточную информированность предпринимателей о потребительских свойствах и преимуществах различных видов полимерной упаковки. Выбор упаковки часто делается в пользу более дешевого материала. Однако, к примеру, применение более современных многослойных пленок может дать ощутимую экономию за счет лучшей сохранности товара и снижения массы упаковки по сравнению с более традиционными однослойными пленками, не говоря уже о картонной упаковке типа ТЕТРАПАК, от которой на Западе уже отказываются, переходя на пятислойную упаковку. До начала 90-х годов большую часть оборудования поставляли отечественные производители. Советское полимерное машиностроение в 80-е годы стабильно развивалось. Были созданы и успешно работали перспективные опытно-промышленные установки. К-сожалению, в начале 90-х работы были свернуты. Нужно отметить, что, поскольку задачи массового производства полимерной упаковки в советское время перед отечественной промышленностью не ставились, то и оборудование для выпуска качественных ПМ, пригодных для этих целей, существовало лишь в виде опытных и опытно-промышленных установок. Для производства упаковки также производились централизованные закупки европейского оборудования. В 80-е годы началось широкое использование "шуршащих" упаковочных пленок из ПЭНД. В середине 90-х годов произошел заметный рост спроса на оборудование для производства ПЭНД-пленки и пакетов из нее, который удовлетворялся, в основном, за счет поставок наиболее дешевых моделей из Турции, Индии и Южной Кореи. На оборудовании этих стран удавалось получать продукцию приемлемого качества, а относительная недолговечность оборудования компенсировалась высокой рентабельностью производства упаковки из ПЭНД в конце 90-х годов.
Износ фондов упаковочных производств в России (по данным U. S. & FOREIGN COMMERCIAL SERVICE AND U. S. DEPARTMENT OF STATE, 1997) характеризуется следующими цифрами: 1980 - 43,6%; 1983 - 45,2%; 1985 - 47,5%; 1996 - 87,2%.
Анализ динамики производства и прогресса в улучшении потребительских свойств ПМ и изделий из них, невольно позволяет сделать вывод, что эпоха полимеров по-настоящему только начинается. Буквально в последние десять лет новые виды ПМ создали основу для технологического прорыва в ряде областей. Сюда можно отнести термоусадочные и стрейч - пленки, ныне широко применяемые в упаковке и при пакетировании грузов. В мелиорации и сельском хозяйстве наиболее развитых стран начали широко применяться геомембраны и биоразлагаемые пленки. Многослойные пленки с регулируемым набором свойств произвели революцию в упаковке. Дышащие пленки способны придать новые свойства зданиям и существенно снизить затраты на строительство. Металлизированные ПМ и изделия используют в декоративных целях, для снижения теплопотерь и защиты от нагрева, а также для изготовления рефлекторов фар, зеркал и т. п. Теплоустойчивые ПМ, а также ПМ с повышенной прочностью и жесткостью все более широко используются в производстве спортивных товаров, товаров широкого потребления и в машиностроении для замены металла, стекла и дерева, а также для изготовления деталей конструкции автомобилей и летательных аппаратов. Так называемые "ориентированные" пленки с повышенной прочностью на разрыв применяются для изготовления сверхтонкой упаковки, плетеных мешков. Особый класс новых материалов представляют собой пространственные георешетки и геотекстиль, за счет применения которых можно в несколько раз снизить расходы на строительство и эксплуатацию дорог, зданий и сооружений. Нетканые материалы, вспененные и пузырчатые листы и пленки меняют традиционные представления о теплоизоляционных, конструкционных и упаковочных материалах. Еще более впечатляющие перспективы ожидаются при широком освоении новых композиционных материалов, полученных на основе ПМ: полимербетон, стеклонаполненные пластики, волокнистые и объемно-фибриллированные пластмассы. Твердофазное формообразование, ламинаты и сверхпрочные многослойные материалы пока только выходят из экспериментальной в опытно-промышленную сферу.
Большую часть ПМ и изделий получают экструзией, которая обычно заключается в разогреве и смешении при помощи шнекового пресса расплава полимера с последующим формованием и охлаждением полимера. Этот процесс называют экструзией. Пленку получают путем экструзии через кольцевую щель с получением цилиндрической полимерной заготовки в виде бесконечного рукава с последующим раздувом, охлаждением и наматыванием в рулон. Другой метод заключается в экструзии через плоскую щель расплава полимерной ленты, которая попадает на вращающийся барабан или блок барабанов (каландров). Оборудование для производства пленок называют, соответственно, круглощелевыми и плоскощелевыми пленочными экструдерами, а соответствующие технологические процессы именуют раздувом или поливом/каландрированием. Стоимость оборудования колеблется в пределах от десятков до сотен тысяч долларов США и зависит от производительности и технического совершенства. Стоимость поливных/каландровых линий обычно в 2-3 раза выше рукавных за счет более высокой цены формующей оснастки (плоскощелевых головок), поливочных барабанов и каландров. Цена оборудования для ламинирования, может быть еще выше. Для получения многослойных ПМ необходимо более сложное оборудование, цена которого может быть в 2-3 раза выше аналогичного по производительности однослойного оборудования. Качество ПМ определяется ее физико-механическими показателями, такими как прочность, стойкость к воздействию агрессивной среды, к ультрафиолетовому излучению и т. д. Высоко ценятся ПМ с минимальными отклонениями толщины от номинала (разнотолщинностью), а также с высоким качеством намотки. Важны слипаемость, жесткость, свариваемость, а также прозрачность, блеск, декоративные и барьерные свойства. Характеристики пленок и листа, полученных из одного и того же материала могут отличаться в десятки раз за счет применения всевозможных химических и физических методов модификации - металлизации, дополнительного ориентирование (вытяжки), всевозможных добавок. Для получения особых свойств применяются многослойные и композиционные пленки.
Оборудование для получения ПМ с повышенными свойствами производится в США, Японии, Германии, Италии, отчасти - на Тайване. В России подобное оборудование выпускается только в НПО Арсенал Индустрии.
Следует также отметить, что оборудование и услуги западных специалистов примерно в 2-5 раз дороже аналогичного отечественного оборудования и услуг. Учитывая, что значительная - до 90% - часть импортного оборудования и услуг может быть замещена отечественным, использование, где это возможно, российского оборудования сможет заметно сократить и стоимость, и сроки реализации проекта.
Пошлины на импортируемое полимерное оборудование составляют 5-10% от стоимости, плюс сбор за таможенное оформление в размере
0, 15%. Следует также учесть необходимость уплаты НДС на импортируемое оборудование, причем НДС начисляется на всю сумму, в которую включаются указанные выше таможенные платежи и стоимость доставки. Примерно по таким же ставкам облагается и импортируемое сырье.
После становления производства - в период накопления капитала - возможно два основных способа дальнейшего развития: экстенсивный и интенсивный. При развитии по экстенсивному пути производство увеличивается за счет постепенного количественного увеличения производственных мощностей. Ставится еще одна аналогичная линия, а потом еще и еще, с доукомплектованием (по этому же способу) вспомогательного оборудования. Интенсивный способ подразумевает качественный скачок за счет установки оборудования, на порядок превосходящего имеющееся по качеству или производительности (за счет большей ширины, скорости, и т. п.), т. е. фактически новый участок / цех / производство (с соответствующими вспомогательными/обеспечивающими участками). Первый способ позволяет использовать капитал для наращивания производства более плавными темпами, с максимальной унификацией запасных частей, расходных материалов и навыков персонала. Второй способ позволяет резко увеличить выпуск продукции и освоить значительную долю рынка сбыта, но требует и единовременного подключения значительно больших финансовых ресурсов.
