Утилизация и вторичная переработка пластмасс
Получение изделий из отходов ПЭТФ
Можно выделить следующие направления переработки вторичного полиэтилентерефталата: агломерат, гранулы, композиционные материалы, волокна, листы и пленки, преформы и изготовление тары, вспененный вторичный ПЭТФ.
Получение агломерата. Агломерат производят из пленки, флексов, волокна. Он представляет собой гранулы неоднородной формы с размером 5-10 мм. Агломерат ПЭТФ можно использовать для получения изделий методом литья под давлением и экструзии.
Получение гранул. Гранулы вторичного ПЭТФ из дробленки (флексы) можно получать на одно - и двухшнековых экструдерах. Флексы перед экструзией необходимо сушить при температуре 120-140°С и под вакуумом до влажности не более 0,02-0,05 %. Ведущие фирмы-производители экструзионного оборудования предлагают специальные установки для переработки ПЭТФ-флексов в гранулят, напр. одношнековые установки, оснащенные сушилкой-кристаллизатором непрерывного действия, системой дегазации расплава с высоким вакуумом, самоочищающимся фильтром расплава, шестеренчатым насосом для продавливания расплава ПЭТФ через головку, охладительной ванной стренгов и гранулятором. Ряд производителей оборудования из Италии и Германии предлагает двушнековое экструзионное оборудование для переработки флексов ПЭТФ в гранулы без предварительной сушки и кристаллизации с сохранением молекулярной массы, однако исходная влажность ПЭТФ-флексов не должна превышать 0,2 %. Дистилляция происходит в течение процесса экструзии при помощи экструдера с двумя шнеками, вращающимися в одном направлении со специальными устройствами дегазации. Преимуществом экструдера с дегазацией расплава является удаление из расплава летучих компонентов и захваченного воздуха. Для удерживания наибольшего процента загрязнения используются тонкие сети.
Получение композиционных материалов. Композиционные материалы из вторичного ПЭТФ получают на двушнековых экструдерах с вращением шнеков в одну сторону. Так могут использоваться экструзионные линии получения композиционных материалов без предварительной сушки флексов, на двушнековых экструдерах с отношением длины шнека к диаметру 32-36, причем шнеки и элементы корпуса выполнены из специальных износостойких сталей. Линии имеют дозирующую систему, специальные элементы корпуса для ввода стекловолокна, систему дегазации глубокого вакуума, стренговую головку, охладительную ванну, систему подсушки стренгов, гранулятор. Композиционные материалы из отходов ПЭТФ содержат красители, или другие наполнители (мел, тальк), которые сами могут играть роль модифицирующих систем.
Получение волокон. Получение волокна из вторичного ПЭТФ сейчас — наиболее распространенный способ его переработки и получения изделий. Получают волокно как на установках для получения волокна из первичного ПЭТФ, так и для получения волокна из ПЭТФ-флексов. В первом случае вторичный ПЭТФ используют как добавку к первичному сырью в количестве 10-30 %. Флексы предварительно агломерируют или гранулируют. Получение волокна требует высокой степени очистки ПЭТФ от неорганических загрязнений. Фирма FARE/«Фаре» предлагает вариант комплектации линии двушнековым экструдером с системой дегазации глубокого вакуума, при этом исключается одношнековый экструдер и система сушки и кристаллизации.
Получение листов и пленок. Неориентированные листы и пленка из вторичного полиэтилентерефталата широко используются для упаковки непищевых продуктов. Для контакта с пищевыми продуктами получают трехслойную пленку. Далее лист формуют в изделие, например упаковку для тортов. Из однослойных листов формуют лотки для упаковки гвоздей, инструмента и т. д. Толщина листа для вакуум-формования в зависимости от вида упаковки может составлять от 0,2 до 1,5 мм. Получение листов осуществляют подачей расплава экструдата на поверхность охлаждающего барабана. Основой схемы является экструзионная машина, оснащенная плоскощелевой головкой и валковым агрегатом типа каландра (трех - или четырехвалкового). Экструзионная заготовка-полуфабрикат, проходя через фиксированный зазор, калибруется по толщине и полируется по двум поверхностям валками каландра. У листа обрезаются кромки по длине двумя ножами. Далее лист поступает на рольганг. Движение листа после каландра осуществляется тянущим устройством: а) после которого он обрубается по ширине ножом типа гильотины, и листы нужной длины складываются на транспортную тележку; б) лист поступает на намотку в рулон.
Применение вторичного ПЭТ для упаковки пищевых продуктов ограничено требованиями органов санитарии и гигиены, поэтому производители оборудования предлагают линии производства многослойных пленок или листов типа «сэндвич», в которых один из слоев производится из вторичного ПЭТФ, а другой (или два) из первичного ПЭТФ пищевых марок. Содержание вторичного материала в таких пленках может достигать 80 %.
Литье преформ и изготовление тары. Вязкость флексов позволяет производить из них преформы и получать раздувом тару достаточно высокого качества. Однако органы санитарии и гигиены категорически запрещают использование вторичных полимерных материалов и особенно ПЭТФ для производства тары, контактирующей с продуктами питания. Но имеются разработки, позволяющие использовать вторичный ПЭТФ для литья преформ и изготовления тары пищевого назначения. Способ вторичной переработки использованных бутылок по принципу «бутылка в бутылку» (bottle-to-bottle) объединяет различные методы, позволяющие получать продукт, который можно снова использовать для производства пищевой упаковки и бутылок для напитков. Иногда при переработке по принципу «бутылка в бутылку» вторичный ПЭТФ «зажимается» между двумя слоями первичного полимера. Этот способ получил название «многослойной технологии». Многослойные бутылки могут содержать до 50 % вторичного ПЭТФ, причем отдельные емкости могут включать и большие количества вторичного материала. Технология «бутылка в бутылку», внедренная на предприятиях Германии, включает экструзию ПЭТФ под вакуумом, сопровождаемым поликонденсацией в твердом состоянии, что приводит к увеличению вязкости расплава. Данная технология позволяет получить регранулят ПЭТФ, полностью пригодный для производства пищевой упаковки. Фирма Bekum / «Бекум» предлагает соэкструзионный процесс и оборудование для производства многослойных преформ, содержащих от трех до шести слоев различных материалов. При этом наиболее толстый (массивный) срединный слой может быть изготовлен из вторичного ПЭТФ. Оборудование для соэкструзии предполагает оснащение литьевых машин специальными соэкструзионными литьевыми головками и дополнительными экструдерами. Процесс раздува многослойных преформ практически не отличается от раздува однослойной преформы и может быть реализован на том же оборудовании. Фирма «Демаг» предлагает комплектную установку литья преформ и раздува технической тары, состоящую из двух литьевых машин, специализированных на литье преформ из флексов ПЭТФ, автоматизированной системы сушки и подачи флексов в специальные (обогреваемые) загрузочные бункера, системы введения специальных добавок (пигментов, красителей), холодильных машин для охлаждения литьевых форм.
