(на примерах переработки PET Bottle Flakes) 
Существует определённая группа продуктов, при производстве которых замена нового сырья на продукт регенерации, так называемых PET Bottle Flakes" экономически и технологически рациональна, как, например, при изготовлении штапельного волокна, поливочной плёнки, продуктов глубокой вытяжки, упаковочной ленты, и бутылочной тары. Данные процессы производства из вновь использованного ПЭТФ по свойствам и качеству отвечают требованиям аналогичным при получении продукции из новых материалов. Наивысшее качество продукции при процессе рециклинга обеспечивает так называемое сырье "бутылка к бутылке". В данном случае метод только тогда реален и экономически рационален, когда отходы происходят из определённого контролируемого источника, как например, возвратная залоговая бутылочная тара. В таре, собранной из мусорных домашних контейнеров, существует опасность наличия неизвестных загрязнений. Кроме того, при этом необходимы дорогостоящие сортировочные и моющие установки, которые вызывают повышение дополнительных затрат на обработку PET Bottle Flakes. При переработке PET бутылок могут возникать всевозможные трудности, причиной которых являются разнообразные загрязнения, которые зависят от качества собранных использованных бутылок.
Влияние этих загрязнений на качество конечного продукта, получаемого в ходе процесса переработки, также соответственно многообразно.
Факторы, нарушающие процесс переработки PET – бутылок
а) влажность Это наиболее часто встречающийся, но не всегда признаваемый фактор, нарушающий процесс переработки отходов бутылок. Влажность является переменной величиной и зависит от типа сбора и поставки отходов. В основном её показатель составляет 0,3 - 0,5 %. При сушке хлопьев различают поверхностную и внутренюю влажность. Поверхностная влажность уменьшается и относительно быстро устраняется, причём объем и скорость воздуха находятся в зависимости от температуры. В основном устранение поверхностной влажности осуществляется при кристаллизации материала при температуре 170°С. Внутреняя же влажность, напротив, требует много времени, в этом случае устранение влажности невозможно осуществить ускоренным способом. Усложняется процесс тем, что время или скорость сушки уменьшается из-за увеличения плотности хлопьев и размеров кристаллов. Финансовые затраты, а также затраты времени при устранении остаточной внутренней влажности значительно возрастают. Поэтому выбор по выпуску вида конечного продукта должен быть всесторонне обдуман.
Одним из путей устранения влажности является вакуумирование расплавленного PET. Про использовании одношнекового экструдера результат незначителен. При двухшнековом, напротив, этот метод очень эффективен. Это различие получается благодаря значительно большим поверхностям расплава в вакуумной зоне, при этом имеют также значение и особенности экструдера. Дополнительно существенную роль играет уровень вакуума. Чем выше вакуум, тем быстрее устраняется влажность, тем ниже затраты на производство. Например, чтобы снизить влажность до 0,005 % необходим вакуум в 2 mbar. В этом случае затраты весьма высоки. Для снижение влажности до 0,03 % достаточен вакуум в 20-50 mbar. Затраты и издержки производства - существенно ниже. В данном случае возникает вопрос: при какой остаточной влажности будет изготовлен качественный продукт? При этом имеются следующие соображения: • При производстве штапельного волокна допустимо содержание остаточной влажности в количестве 0,03 % , тогда как для получения нитей достаточно показателя -IV от 0,6 до 0,63. Гидролитическое уменьшение вязкости расплава желательно и рационально. Это приемлемо, естественно и при производстве нетканых материалов и ваты.
• При производстве гранулята для последующего выпуска бутылок для напитков, напротив, гидролитическое уменьшение расплава нежелательно, т.к. для получения качественного конечного продукта необходима высокая вязкость расплава полимера. Избежание дорогостоящей сушки и получение соответствующего вакуума возможно вследствие специального приёма , благодаря которому время прохождения расплава уменьшается до < 40 секунд, что минимизирует гидролитическое разложение. При грануляции это в принципе возможно, т.к. процесс сам по себе короток и обозрим. Процесс производства возможно провести без проблем, достижение успеха очевидно.
• При производстве плёнки это выглядит схоже, только уменьшение времени прохождения расплава до <40 секунд недостижимо. Необходимо при этом учесть, что при последовательном уменьшении времени прохождения расплава возможно успешное изготовление продукции только с соответствующими компромиссами при сушке хлопьев. Так возможно, например, получение плёнки превосходного качества на двухшнековом экструдере с вакуумом приблизительно в 20 mbar при хорошем снижении поверхностной влажности. В данном случае имеется много успешных и одновременно многообещающих решений проблемы: 1) твёрдые частицы Твердые частицы, как например, песок, стекло, металл, продукты крекинга и др. устранимы из расплава с помощью встроенной фильтрационной установки. При этом очень важно, чтобы обеспечивалась фильтрация под постоянным давлением и при стабильном процессе производства с короткой продолжительностью прохождения расплава. Размер фильтрации при этом должен быть соответственно тонким. Ниже приведены ориентировочные показатели размера фильтрации при производстве некоторых видов материалов. При переработке хлопьев, как правило, всегда встраивается насос расплава, с целью защиты которого неизбежна фильтрация перед насосом минимум в 300-500р. Отчасти большая разница предложенных размеров фильтрации основывается на различии многобразных конечных продуктов, к которым в зависимости от области применения предъявляются различные требования к качеству исполнения. 2) мягкие частицы Мягкие частицы при использовании оптимального средства фильтрации также фильтруемы. Однако целесообразно на предварительном этапе эти частицы обнаружить и устранить. Возможно их устранение дорогостоящим путём, как использование специфицированных экструдеров со специальной зоной расплавления, где они расщепляются или растворяются. Но имеется другое решение проблемы: после оптимальной фильтрации не будут образовываться гелевые частицы из-за отсутствия мертвых зон в насосе, статическом миксере или фильере. 3) чужеродные полимеры Чужеродные полимеры, такие как полиэтилен, полипропилен, поликарбонат и другие устраняются в ходе процесса мойки и разделения, однако остаточные составные части при PET Bottle Flakes, как правило, существуют. Но это принципиально не так трагично, это содержание не влияет существенно на процесс производства качественной продукции, если в процессе экструзии расплав хорошо и однородно перемешан. Фильтрация в данном случае исключена. Проблемы могут возникнуть только в том случае, если осуществлены недостаточные смешивание и гомогенизация расплава. Это типично при одношнековом экструдере и проявляется в конечном продукте в виде слизи, а в случае волокна – в виде разрыва нити, 4) наличие ПВХ Отделить ПВХ от Bottle Flakes существенно сложнее вследствие достаточно одинакового специфичного веса с PET. Очень часто чёрные вкрапления и точки интерпретируется в качестве PVC и объясняют это отсутствием тщательной предварительной обработки и экструзии. Но это ошибочно, т.к. PVC расплавляется в полиэстре также хорошо, как и другие полимеры. Но при этом появляется дополнительно побочный эффект, как желто-коричневый цвет. Эти цветовые изменения заметны существенно и могут быть представлены как недоброкачественные критерии продукции 5) клеи Большинство типов клея смешиваются очень хорошо с полиэстром, но про этом смешивание и гомонизация зависят от уровня процесса экструзии. Однако некоторые типы клея при недостаточном смешивании могут способствовать усиленному образованию слизи, а также гелей. В данном случае двухшнековая экструзия зарекомендовала себя, как разрешение проблем. 6) включения древесины Твёрдые остатки древесины отфильтровываются достаточно легко. Однако в данном случае необходимо обратить внимание на то, что при высокой температуре дерево сгорает и при этом образуются многочисленные обугленные частицы, которые оказывают негативное влияние на конечный продукт. Чем длительнее процесс сгорания, тем больше пострадает его качество. Однако это устраняется легко, если обеспечить достаточно высокую разницу давления Ар в загрязнениях (больше, чем 20-30 bar), при этом обтекаемый поток расплава интенсивно разогревает деревянные частицы, способствуя ускоренному их сгоранию. В этом случае особенно хорошо зарекомендовал себя фильтр RSF genius, работающий при постоянном давлении. Беспроблемное отделение дерева от PET в предварительной стадии первичной обработки хлопьев объясняется также его более низкой плотностью. 7) резина Резина в предыдущие годы была редко встречающейся составной частью PET Bottle Flakes, но в последнее время появляется всё чаще в составе хлопьев. Благодаря сравнительно тяжёлому специфичному весу против полиэстра резина отделяется от хлопьев. Принципиально это возможно благодаря оптимальной фильтрации. Однако, чем меньше частицы резины, тем сложнее, в данном случае требуется применение специальных сеток и последующая очистка фильтр -элементов с целью повторного использования едва возможна. Помимо этого здесь большое значение имеет постоянство давления, не очень болшая разница давления Δр в лепёшках загрязнений (< 20-30 bar Δр при любых размерах резины) очень способствует отделению резины от PET. 8) колебания и изменения в процессе экструзии Колебания в объёме и допусках конечного продукта, изменения предела прочности и блеска материала имеют причины, лежащие в самом процессе переработки. Общий процесс переработки осуществляется с помощью различных составных частей установки, которые оказывают отрицательное воздействие при нестабильной и ошибочной работе. Приведём некоторые примеры: • колебания во влажности материала при двушнековой экструзии приводит также к изменениям вязкости расплава, что в свою очередь вызывает отрицательные свойства и характеристики
• Изменения в состоянии вакуума при двухшнековой экструзии вызывают перемены в вязкости, вызывая тем самым нежелательный блеск в финальном продукте.
• Фильтрация расплава: При этом большие колебания давления также приводят к изменениям вязкости продукта. Мёртвые углы и длительная продолжительность прохождения расплава способствуют образованию продуктов крекинга, гелей и термически нарушенного расплава, кроме того, почти все обычные фильтры не обеспечивают стабильности в пропускной способности и расходе материала, что вызывает негативные воздействия и различные факторы, ухудшающие качество конечного продукта
• Перекачка расплава, мертвые углы, недостаточная смазка подшипников вызывают "рыбьи глазки", образование продуктов крекинга и прочие нарушения. Продолжительное время прохождения расплава, которое приводит к выемке материала, так называемым "карманчикам", приводит к отрицательному качеству расплава. |
