Способ утилизации отходов из полиэтиленовой пленки. Вторичный ПВД. Технология производства. Средняя стоимость отходов ПВД

Для уменьшения себестоимости и снижения затрат на производство продукции из полимеров товаропроизводители все чаще практикуют использование вторичного полиэтилена высокого давления (гранул ПВД ). Из переработанного полиэтиленового вторсырья выходит первосортный и весьма выгодный гранулированный материал, который по качественным характеристикам не уступает сырью из первичного полиэтилена. Каждая гранула вторичного ПВД имеет низкую плотность и обладает такой же разветвленной структурой молекул, что и до обработки.

На сегодняшний момент получение вторичных гранул из отходов ПВД, помогает решать целый комплекс экологических проблем по утилизации полимеров, а также позволяет существенно снизить затраты на производство продукции из полимеров ВД.

Технологические циклы переработки. Применяемое оборудование.

Гранулы ПВД получают путем полимеризации этилена под воздействием высокого давления (150-300 мПА). В основе разнообразных способов переработки отходов ПВД лежат химические механизмы согласования и взаимодействия вторичного полиэтилена с добавляемыми модифицирующими добавками. Технологически методика состоит из таких стадий как:

• Сбор сырья и его сортировка. Вторичка распределяется по маркам, отделяется от песка, грязи, металла, скотча, других посторонних включений и мусора.
• Мойка и сушка отходов в моечно-сушильных комплексах. При мытье вторичного ПВД в агрегат предварительной отмывки могут добавляться специальные реагенты и химикаты для удаления с сырья сложных загрязнений (нефтепродукты, жир, масло). Могут выполнятся операции мини-флотации и металлосепарации. Перед отправкой в сушильную камеру, для отделения лишней влаги и оставшихся твердых фракций, сырье направляется в центрифугу. Чтобы не было образования разного рода дефектов (вздутий, раковин, пор) на этой стадии обработки, процесс сушки полимера выполнятся при высокой влажности;
• Измельчение и дробление. Для пластичных материалов используют методы срезывания и истирания, хрупкий вторичный полиэтилен предварительно дробят срезом либо ударом, раздавливают. Для выполнения этих техпроцессов используют ножевые дробилки (дайсеры), молотковые и роторные типы измельчителей, струйные мельницы;
• Непосредственно переработка подготовленного ПВД, получение агломерата. В агломераторе, в результате теплового воздействия (трения о корпус), вторичный полиэтилен нагревается до температуры пластификации и спекается, после чего резко охлаждается и разделяется на отдельные шарики (окатыши). Агломераторы могут выполнять как отдельные этапы переработки вторичного ПВД, так и полный цикл регенерации полимеров, включающий все вышеупомянутые этапы. Полученный агломерат может употребляться для производства готовых изделий;
• Гранулирование полимеров и композитов. На этом этапе используют специальные грануляторы, в которых расплавленный термопластичный полимер поступает через экструдер. После того, как полученный материал остывает в воде или на воздухе, продавленный в виде нитей или жгутов полиэтилен высокого давления разрезается на гранулы. Во время процесса, вторичка может быть соединена с красителями, пластификаторами, антиоксидантами, бактерицидными материалами, из нее удаляются летучие примеси и вода. Вторичная гранула ПВД может производиться в окрашенном и неокрашенном видах.

В процессе производства вторичного полиэтилена высокого давления, следует обращать внимание на плотность материала, от нее существенно зависят потребительские характеристики готовых изделий. Увеличение ее показателей приводит не только к повышению твердости и прочности материала, стойкости к агрессивным средам, но и одновременно делает его менее ударопрочным и легко проницаемым для газов.

Особые характеристики гранул и агломерата

Получаемый вторичный ПВД характеризуется:

• совершенными диэлектрическими способностями;
• отсутствием абсорбции влаги, пара и сохранением постоянной массы гранул;
• стойкостью к воздействию самых различных химических веществ, как следствие, хранение и процесс транспортировки не требует создания особенных условий;
• отсутствием запаха и полной инертностью. Изготовленная продукция из вторичных гранул ПВД, отличается практически полным отсутствием химического запаха пластмассы;
• высокой насыпной плотностью;
• устойчивость к сверхнизким температурам.

Применение вторичных гранул

• Для литья: тонкостенных и крупногабаритных изделий, фитингов, автодеталей, бутылок, потребительских емкостей для не пищевых продуктов.
• Для производства: ирригационных, капельного орошения, напорных и полиэтиленовых труб, гофрированных шлангов, геомембран, вспененных изделий, нетканых материалов и нитей, кабельной изоляции низкокачественных пленок.
• Для изготовления: рубероида, полимерпесчанной черепицы, термоусадочной, парниковой, укрывной, изолирующей пленок, предметов хозяйственного назначения, корпусов и комплектующих деталей электроприборов и холодильников, строительных материалов, контейнеров для жидких и сыпучих химикатов, мебельного пластика.

Совершенствование методик переработки отходов ПВД приводят к созданию совершенно новых, универсальных материалов. Сегодня пользуется спросом и весьма востребован сшитый полиэтилен. Он имеет улучшенные физические свойства и обширную сферу применения.

Благодаря современным технологиям, производимый из отходов полиэтилена качественный вторичный ПВД , по своим физико-механическим свойствам и чистоте приближается к первичному продукту. Важным является и то, что с точки зрения экологической безвредности и экономической целесообразности вторичный полиэтилен весьма выгоден, как недорогой и доступный материал для промышленного производства.

tagPlaceholder Tags: статья , ПВД

Уже невозможно представить современный мир без изделий из пластика. Около трети всей пластиковой продукции сегодня делается из полиэтилена. Вместе с очевидными выгодами его использования, актуальной проблемой остается поиск эффективных способов переработки и утилизации данного полимера.

Полиэтилен (принятые сокращения – ПЭТ, ПЭ) – термопластичный полимер, широко использующийся для создания огромного количества товаров. Его применение началось еще в 20 веке: с 30-х годов он стал использоваться в производстве телефонного кабеля, начиная с 50-х – как упаковка в пищевой промышленности.

Сегодня список продукции из ПЭТ огромен:

• упаковочная пленка, пакеты, мешки для мусора;
• скотч;
• всевозможная тара: бутылки, банки, ящики, канистры, контейнеры, горшки для цветов и т.п.;
• трубы для канализации и газоснабжения;
• электроизоляция, теплоизоляция;
• накопители, емкости для жидких и твердых химических веществ;
• различные виды ограждения и т.д.

В зависимости от технологий, в современной промышленности получают и используют полиэтилен разных видов и эксплуатационных свойств, например:

• высокого давления или низкой плотности (сокр. — , ПЭВД, LDPE – более пластичный вид полиэтилена, используется для производства пленки, кабеля);
• низкого давления или высокой плотности (сокр. — , ПЭНД, HDPE – имеет более жесткую и прочную структуру);
• полиэтилентерефталат (сокр. – ПЭТ, ПЭТФ, PETE – используется только для производства товаров одноразового применения) и т.п.

Что такое полиэтилен разной плотности, и какие виды упаковки из него изготавливают

Процесс изготовления полиэтиленовых пакетов

Основные виды отходов полиэтилена и откуда они берутся

Популярность и массовое потребление ПЭ приводят к тому, что ежедневно огромное количество использованных предметов из него попадает в категорию отработанных:

1. Полиэтиленовая продукция бытового назначения. Сюда можно отнести упаковочную пленку, пакеты, бутылки, флаконы и канистры из-под бытовой химии, отходы блистеров из-под лекарственных средств и иные предметы, используемые человеком в повседневной жизни. Все это каждый день выбрасывается в обычные мусорные контейнеры для ТБО (твердых бытовых отходов). По разным оценкам, доля полиэтилена в ТБО составляет около десяти процентов от всего объема.
2. ПЭ отходы промышленного потребления. Это, опять же, упаковочная пленка, всевозможные пакеты, отходы полиэтиленовой тары из магазинов (например, ящики для продуктов), трубы, изношенные оплетки от кабеля и т.д.
3. Технологический брак на предприятиях по производству ПЭ изделий. Его объем может достигать до десяти процентов от всего производимого сырья.

Полиэтиленовая продукция дешева и удобна. Самый существенный «недостаток» любых видов пластика – длительный срок естественного разложения отходов.

По предварительным оценкам экологов, срок распада в живой природе полиэтиленовой пленки или бутылки составляет от ста до двухсот лет. Это делает весьма реальной угрозу гибели всего живого под тоннами пластикового мусора уже в ближайшем будущем.

Куда сдать ПЭТ отходы?

Основная масса бытовых отходов полиэтилена попадает в обычный мусор – контейнеры для ТБО, расположенные во дворах жилых домов. Существенным недостатком такого способа утилизации является сильное загрязнение ПЭТ остатками пищи, химикатов, грязью, жидкостями и т.д. В дальнейшем общую массу мусора будет необходимо сортировать, а сам пластик будет требовать дополнительной очистки.

Важно! Отличным решением на сегодняшний день является сортировка бытового мусора уже в момент его выбрасывания, когда предметы из пластика складываются в специально отведенные для этого накопители.

К сожалению, пока этот способ, весьма популярный в европейских странах, в России приживается с трудом:

1. подобные контейнеры пока есть далеко не в каждом дворе и даже не в каждом населенном пункте;
2. отсутствует работающая штрафная система за нарушение правил сортировки, и в итоге, даже при наличии таких «распределителей», в баке для пластика часто оказываются и другие виды мусора.

Сдать ПЭТ отходы вы можете:

1. На предприятия, занимающиеся непосредственно переработкой ПЭТ отходов, если они принимают их самостоятельно.
2. В пункты приема вторсырья, функционирующие в каждом городе – они осуществляют прием макулатуры, металлолома, пластика и т.д. Оплата за сдачу пластика будет копеечная, зато таким образом вы внесете свой посильный вклад в дело сохранения окружающей среды.

Какую продукцию делают из вторичного полиэтилена?

Полученное в результате вторпереработки пластмасс сырье – дешевый и качественный материал для изготовления огромного количества новых полезных товаров:

• отходы с небольшим сроком использования – бутылки, одноразовую тару и упаковку – с успехом перерабатывают в аналогичные изделия;
• гранулы вторичного сырья служат добавкой к первичному полиэтилену, например, при производстве напорных труб или емкостей большого объема;
• выдувные флаконы, канистры из-под пищевых продуктов и бытовой химии используют для последующего производства дренажных труб, древесно-полимерных композитов (из них изготавливают штакетник, террасную доску, садовый паркет и т.п.);
• отходы пленки из бытового мусора, а также отработанную пленку сельскохозяйственного назначения обычно перерабатывают в гранулы для будущей литьевой продукции;
• многослойные пленки, а также отходы кабелей могут быть переработаны только как добавки для других гранул и т.д.

В зависимости от вида ПЭ изделия, а также сферы, где оно использовалось, будут существенно различаться методы и оборудование, используемые для его вторичной переработки.

Переработка ПЭТ изделий

Из чего состоит производство переработки полиэтиленовых отходов? Полный цикл будет включать в себя несколько основных этапов:

Переработка полиэтилена в домашних условиях

Сегодня возможность утилизации полиэтилена в домашних условиях занимает многие пытливые умы. Например, уже существуют разработанные методы самостоятельного безопасного сжигания ПЭТ тары, предлагаемые научными сотрудниками, работающими в сфере экологии.

Но есть и альтернативный взгляд: при сжигании или даже плавлении пластика происходит выброс в атмосферу вредных для человека и природы веществ. Поэтому самостоятельное сжигание или переработка отходов полиэтилена запрещена, подобные работы могут проводить только специальные предприятия с соответствующей лицензией.

Утилизация ПЭТ

Говоря об утилизации, сегодня часто подразумевают процессы переработки пластика, когда вторсырье получает «новую жизнь» и используется для повторного изготовления продукции.

Иногда под утилизацией имеют в виду альтернативу вторичной переработки – физическое уничтожение отходов пластмассы или их складирование на свалках и полигонах. Так как сжигание пластика запрещено, для его уничтожения применяются другие, более экологичные, методы.

С точки зрения сохранения окружающей среды высоко эффективен, например, – термическое разложение пластмасс при высоких температурах в бескислородной среде.

Однако огромное количество пластикового мусора по-прежнему оказывается просто на городских свалках.

Переработка отходов ПЭТ – перспективное направление в экономике, которое поддерживают и экологи. С развитием технологий вторпереработка пластикового мусора становится более дешевой для производителя, позволяя в то же время избавить планету от излишков пластика, который с трудом разлагается в естественных условиях. Экологические риски, возникающие в процессе переработки, не идут ни в какое сравнение с теми проблемами, которые возникнут у человечества в ближайшем будущем, поскольку мусорных свалок с каждым годом становится все больше.

Производство гранул из отходов полиэтилена — это один из самых выгодных с точки рентабельности и экологии бизнес. Вторичные гранулы ПВД или ПНД позволяют удешевить производство новых товаров, не ухудшая их качество. Многие изделия, изготовленные из вторичного сырья, ничем не уступают по качеству товарам, изготовленным из сырья первичного.

Вторичная гранула ПВД

Что из себя представляет вторичная гранула полиэтилена

Гранулы ПВД — это мелкозернистый сыпучий материал, состоящий из сферических либо цилиндрических зерен диаметром от 0,2 до 0,5 мм. Его производят из полиэтилена высокого давления (ПВД). Встречаются также гранулы полиэтилена низкого давления - ПНД, и некоторых других реже используемых видов этого полимерного материала.

Первичный полиэтилен производят из нефти, запасы которой не бесконечны. Поэтому производство вторичной гранулы ПВД и ПНД с каждым годом приобретает все большее экономическое значение.

Цвет гранул зависит от цвета исходного сырья. В основном они беловато-полупрозрачные. На перерабатывающем заводе сортируют вторсырье по цвету, поэтому зеленые бутылки и пакеты, к примеру, перерабатываются отдельно от прозрачных.

Откуда берется вторичный полиэтилен

Производители гранул ПНД и ПВД пополняют запасы сырья, скупая использованную пластиковую тару - бутыли любых цветов и объемов, стрейч-пленку и т. д. На предприятии производится сортировка сырья по цвету.

Вторичный полиэтилен низкого давления получают в первую очередь благодаря переработке пластиковых бутылек. Объемы их ежедневного выброса на свалку в крупных городах огромны, они исчисляются десятками тонн, несмотря на легкость сырья. Также используется переработка пластиковых ящиков, труб и других подобных отходов. Перерабатываются отходы нетканого укрывного материала, термоусадочная пленка, некоторые виды строительных отходов, и т.п.

Для «вторичного» производства гранул ПВД используют также отходы первичного, синтезированного полиэтилена высокого давления. При этом необходимо только следить за тем, чтобы не допустить третьего цикла ресайклинга. Перерабатывать полимеры в третий раз нельзя - качество товара резко ухудшается.

Технология переработки

Полиэтиленовые гранулы получают из агломерата ПВД - полиэтиленовой крошки. Процесс переработки состоит из следующих этапов:

1. Сортировка. Производится на мусорной свалке либо напрямую на перерабатывающем предприятии. Сырье сортируют по виду - бутылки, пакеты, изоляция проводов, и т.п, по размерам, по степени загрязненности. Слишком грязное сырье не используется, либо подвергается тщательной промывке.
2. Измельчение сырья до таких размеров, которые способны перерабатывать станки предприятия - в среднем от 0,5 до 15 мм.
3. Промывка в специальных моечных камерах. Необходима, т. к. грязное сырье даст мутный, низкокачественный гранулированный полиэтилен. Качество получаемого продукта напрямую зависит от качества и чистоты сырья.
4. Продувка в центрифугах, чтобы удалить излишки влаги.
5. Предварительная сушка.
6. Агломерация - частичный расплав промытой и высушенной крошки с последующим спеканием. Производится под давлением. Предварительная стадия перед получением полиэтиленового гранулята.
7. Гранулирование — переработка полиэтилена в гранулы. На современных предприятиях производится одновременно с агломерацией в установках-пласткомпакторах. На оборудовании предыдущего поколения представляло из себя отдельную стадию процесса.

Гранулятор ПВД представляет из себя аппарат, нагревающий полиэтиленовую массу одновременно с ее последней, финальной фильтрацией от возможных вкраплений металлов и других посторонних примесей. После расплавления (полиэтиленовая масса нагревая до температуры в 200 градусов Цельсия) она подается под давлением на фильеру - мелкоячеистую рамку. Проходя через нее, полужидкий расплав приобретает вид тонких колбасок, которые в доли секунды нарезаются шнековыми ножами. Далее получившиеся гранулы полиэтилена отправляются на охлаждение и фасовку.

На этом этапе производство гранул полиэтилена заканчивается.

Что делают из вторичной гранулы?

Вторичную полиэтиленовую гранула нашла применение в изготовлении:

• упаковки (вторичной стрейч-пленки, технической пленки, полиэтиленовых пакетов);
• бутылей для безалкогольных или слабоалкогольных жидкостей;
• одноразовой посуды;
• предметов декора;
• материалов для гидро- и теплоизоляции;
• водопроводных труб (применяемых в системах низкого давления);
• полимерной плитки;
• пластиковой садовой мебели;
• любых других изделий, которые в процессе работы не должны выдерживать значительные физические и электрические нагрузки. Этоозначает, что изоляцию для электрических кабелей, к примеру, из чистой «вторички» ПНД уже не делают. Но она в некоторых случаях применяется в виде добавок - до 50% от массы, в целях удешевления производства.

Из вторичного ПВД изготавливают фитинги и трубы, детали автомобилей, шланги, нетканый материал, кабельную изоляцию, рубероид и полимерную черепицу, корпуса для различных машин и механизмов,

Почему выгодна вторичная переработка ПНД и ПВД

Вторичная переработка полиэтилена- один из самых выгодных видов современного экологического бизнеса:

• Скупка ПНД в гранулах значительно выгоднее, чем использование первичного полиэтилена. Для его синтеза необходима нефть, процесс синтеза технологически сложен. Вторичный полиэтилен произвести легче, поэтому он стоит в несколько раз дешевле первичного.
• Вторичный полиэтилен в гранулах, расфасованный в любую тару (обычно используют мешки — «биг-беги»), может храниться на складе несколько лет. Ему не страшна ни повышенная влажность, ни другие неблагоприятные условия.
• Предприятия, занимающиеся переработкой вторичного полиэтилена, имеют высокий процент рентабельности, т. к. их затраты на сырье минимальны, технологический процесс не отличается сложностью и не требует дорогостоящего оборудования, а спрос на конечную продукцию высок и постоянен.
• При активно используемой вторичной переработке пластиковых бутылок, пакетов и других упаковочных материалов можно значительно сократить площади, выделяемые под полигоны для захоронения использованной упаковки, и улучшить экологическую обстановку в городе, стране и мире. Разлагаясь (срок разложения составляет около 300 лет), полиэтилен выделяет в атмосферу вредные вещества. Учитывая объемы его производства, в будущем это может стать серьезной проблемой.

Вторичная переработка полиэтилена- это выгодный и полезный для экологии бизнес. Он позволяет использовать для производства имеющиеся ресурсы, что значительно экономит запасы полезных ископаемых на планете и удешевляет стоимость получаемой полимерной продукции.

В жизни современного человека полиэтилен используется повсеместно. Практически в каждом доме есть разнообразие пакетов. Чем лучше сырье, тем сложнее его утилизировать и тем длительнее срок его разложения. перерабатывают, получая новые изделия. Об этом и рассказано в статье.

Утилизация

Широкое применение полиэтилена стало причиной экологической проблемы - накопления отходов на свалках. По оценкам, на долю этих изделий уходит 8-10 %. Материал не гниет, он прочный к воздействию кислот и щелочей, почти не растворяется, на его разложение уходит много лет, при этом выделяются опасные вещества, которые загрязняют почву и водоемы.

Со полиэтилена сгорают не полностью, образуя токсичные диоксины, которые вредны для всего живого: яды скапливаются в организме, что становится причиной дерматитов, язв, мутаций. Пиролиз из этого сырья широкого использования не получил - он экономически выгоден при большом количестве сырья (свыше 20 тыс. т в год).

Лучший вариант - сдать полиэтилен. Переработка отходов позволяет использовать Это возможность ресурсосбережения, удешевления продукции, уменьшения затрат.

Виды отходов

Отходы полиэтилена отличаются формой, составом, местом нахождения, загрязненностью, уровнем подготовки для вторичного применения. Они делятся на несколько групп:

1. Технологический брак (2-10 %) - практически не имеет отличий от кондиционных изделий. Применяется в качестве возвратного сырья или низкосортной товарной продукции.
2. Отходы промышленного использования - пленки, тара, емкости, трубопроводы, оплетки кабелей, нерабочие изделия.
3. Часть отходов на свалках - пленки, пакеты, бутылки, изделия обихода.
4. По уровню сохранности: незначительная деструкция и частичная утрата нужных характеристик.

Отходы полиэтилена перемешаны с остальными отходами. Существует 2 направления по рециклингу полиэтилена - выделение однородных изделий и переработка в смеси отходов.

Переработка

Прием отходов полиэтилена осуществляется специализированными компаниями. От вида продукции определяют, какой будет технологический цикл переработки. Обычно в него входит сортировка, очистка, фракционирование, измельчение, дробление, агломерация, гранулирование и формирование изделий.

Большие обломки режут с помощью циркулярных пил или лентопильных станков. Для небольших изделий подходят щековые или роторные дробильные агрегаты, гидроизмельчители, устройства, охлаждаемые благодаря сжиженному углекислому газу.

Очистка от загрязнений осуществляется в местах отмывки и на моющих линиях с функцией регенерации растворителей. Из термопластов полиэтилен извлекается с помощью метода грохочения с сепарацией или флотацией. Для снижения объема, дегазации, очистки продукцию спекают. Агломерат применяется как товарная продукция или используется для гранулирования, чтобы создать вторичные гранулы высшего качества.

Полиэтилен повторного применения имеет высокую вязкость расплава. Его гранулирование осуществляется с высокими температурами в аппаратах, в которых присутствуют роторно-ножевые измельчительные дробилки, насосы для расплава. Эти грануляторы нужны для переработки, дегазирования и модифицирования отходов.

Особенности работы

Во время переработки пакетов осуществляется несколько этапов. Первый цикл практически не влияет на снижение потребительских характеристик новой продукции. Но с каждым этапом сырье обретает негативные характеристики, из-за чего оно может использоваться для особых материалов. Отходы используются для получения новой продукции. Технология переработки заключается в следующем:

1. Происходит сбор сырья: пленки, бутылок, мусора. Сортировка выполняется ручным или механическим трудом. Если отходы разделяют на макулатуру, стекло, бумагу, ПЭТ, то получится уменьшить количество мусора для утилизации.
2. Сырье переходит в промывочные устройства. Этап требуется для устранения грязи, посторонних предметов. Если продукция сдается в пункты приема, то проверяется качество, чтобы назначить стоимость.
3. Сырье измельчают дробильными аппаратами.
4. Если в нем есть влага или примеси, то переработка выполняется в центрифуге.
5. Материал отправляют в сушильную камеру для термической обработки.
6. Работа окончена, и материал может использоваться повторно. Из них делают универсальные изделия - полиэтиленовые пленки, пакеты, упаковочные тары, трубы.

Что получается из отходов?

Сбор отходов полиэтилена позволяет получать различную продукцию. Смеси с большим количеством инородных включений перерабатывают с помощью литья или интрузии при небольшом давлении. Этот малозатратный вариант позволяет получать слабонагруженные изделия для декоративного уличного ограждения.

Прием отходов полиэтилена с недлительным периодом использования (тара, пленки, бутылки для одноразового применения) осуществляется для переработки в изделия подобного типа. Если материалы имеют измельченную структуру, то из них получают крупные изделия с невысокой прочностью.

Сейчас развита сфера по изготовлению композитов из вторичных полимеров и наполнителей: резиновой крошки. Их используют в производстве емкостей, отделочной плитки, мебели, декоративных элементов для машин.

Вторичная гранула применяется в качестве добавки к полиэтилену в изготовлении типовых изделия или как связующая часть в композитах для получения напорных труб, больших емкостей. Из этого сырья создают тары и упаковку для непродовольственных товаров, строительных пленок, трубопроводов. Это направление хоть и сложное, но активно развивается.

Итог

Благодаря переработке получится уменьшить количество мусора на городских свалках. Полиэтилен и пластин практически не разлагаются. А ведь на их основе получаются новые изделия, которые пригождаются в различных сферах жизни человека.

Ежегодное потребление полиэтилена в России составляет около 1,7 млн. тонн.

Значительная доля полимера идет на изготовление товаров с ограниченным сроком службы , то есть являющихся источниками отходов.

Следовательно, из года в год вопрос утилизации данного сырья становится все острее.

Полиэтилен представляет большой интерес для бизнеса по переработке по нескольким причинам:

• эта ниша относительно свободна;
• большое количество отходов – это доступное сырье и масштабируемость производства;
• низкая себестоимость обеспечит спрос на вторичные продукты.

Полиэтилен представляет собой продукт полимеризации этилена (C 2 H 4) – непредельного газообразного углеводорода, первого в олефиновом ряду.

В природе соединение практически не встречается , а в промышленности его получают методами крекинга высокомолекулярных составляющих нефти, дегидрирования этана, а также дегидратации этилового спирта.

Процесс полимеризации представляет собой разрушение одной из связей в молекуле H 2 C=CH 2 и соединение мономера -H 2 C-CH 2 — в нециклическую цепочку. На протекание процесса оказывают влияние температура, давление и вид используемого катализатора.

В промышленных масштабах синтезируют четыре вида полиэтилена, различающихся структурой и свойствами:

1. ПВД (полиэтилен высокого давления) – прозрачный и эластичный материал с низким пределом прочности. Молекула вещества имеет большое количество боковых ответвлений, не позволяющих создавать кристаллическую структуру. При температуре 103 – 110 °C полимер переходит в жидкое состояние и имеет высокую текучесть. ПВД применяется для производства упаковочных материалов: пленки, контейнеров и пакетов.
2. ПНД (полиэтилен низкого давления) – более прочный и жесткий в сравнении с ПВД. Полимерные нити имеют линейную структуру с небольшим количеством ответвлений, благодаря чему при комнатной температуре около 80 % вещества находится в кристаллическом состоянии. Температура плавления составляет 125 – 132 °C. ПНД устойчив к воздействию большинства химикатов. Из него делают мусорные пакеты, емкости для масел, кислот, растворителей, безнапорные трубы.
3. ПСД (полиэтилен среднего давления) – смесь ПНД и ПСД. Материал сочетает преимущества обоих видов полимеров и используется в производстве пленок, мешков, выдувной толстостенной тары.
4. ЛПВД (линейный полиэтилен высокого давления) – эластичный и мягкий материал с высокой сопротивляемостью разрывам, проколам и другим видам разрушения. Благодаря способности к окрашиванию, большая часть таких полимеров используется для производства стретч-пленки, многослойных материалов и ламинатов.

В последние годы в России широко применяется еще один вид полиэтилена – PEX , или сшитый полиэтилен. Его получают из ПНД.

Под воздействием реагентов или ионизирующего излучения происходит отщепление атомов водорода от полимерных цепей , а свободные связи в углероде тут же взаимодействуют между собой.

В результате получается трехмерная сеть с ярко выраженной кристаллической структурой.

Материал отличается высокой температурой плавления и имеет «память формы».

Из него делают:

• водопроводные трубы;
• кабельную изоляцию;
• термоусадочные материалы.

Технологии рециклинга

В России наиболее широкое распространение получили две технологии переработки полиэтилена: производство вторичной гранулы и пиролиз.

Первая предполагает возврат полимера в производство, а вторая – получение энергетически ценных газов и жидкостей, которые могут быть использованы в качестве печного топлива, а также в производстве других видов органических соединений.

Термомеханическая — производство гранул

Термомеханический рециклинг — производство гранул из отходов полиэтилена. Технология не позволяет преобразовывать ПНД в ПВД и наоборот .

Структура и молекулярная масса полимера задаются при его синтезе и остаются неизменными.

Однако для придания вторичному материалу требуемых технологических свойств – жесткости, пластичности или текучести при нагреве – в ПНД добавляют ПВД и наоборот.

Производство гранул из отходов полиэтилена производится по следующему алгоритму:

1. Сбор и сортировка . Степень готовности к переработке зависит от размеров, состава, степени сохранности и загрязненности сырья. Отходы сортируют механическим способом и вручную.
2. Измельчение . На высокопроизводительных линиях дробление до нужной фракции выполняется в две стадии: при помощи шредеров и дробилок. Между ними устанавливают гидроциклон или флотационную ванну для отделения твердых и тяжелых частиц.
3. Промывка . Как правило, промышленное и коммерческие отходы более чистые, чем бытовые, и в некоторых случаях их не промывают. Тара из-под молока, наоборот, может потребовать двойной промывки.
4. Сушка . Измельченное и промытое сырье поступает в центрифугу, где из него удаляются лишняя влага, а затем в камеру термической сушки.
5. Агломерация . Процесс протекает под давлением и при повышенной температуре, представляет собой частичное расплавление и спекание полиэтилена в катышки.
6. Гранулирование . В грануляторе полимер подвергается нагреву до температуры плавления, очистке от твердых и жидких примесей, дегазации. Также происходит перемешивание смеси и усреднение ее состава. Масса под давлением проходит через отверстия – формовочные фильеры. Струйки расплава охлаждаются водой и сжатым воздухом, после чего режутся на готовую гранулу.

В современных линиях по переработке ПВД и ПНД вместо агломераторов используют пласткомпакторы.

В устройствах сырье продавливается роликами через матрицы с отверстиями заданных диаметров, а разогрев происходит за счет действия сил трения.

Пласткомпакторы работают с влажным сырьем. Это позволяет отказаться от второй стадии осушки. При правильно настроенном технологическом процессе сырье не подвергается полному расплавлению , что положительно сказывается на качестве вторичной гранулы.

Переработка полиэтилена сопровождается частичным разрушением полимерных цепочек.

Под действием температуры связи в них ослабевают и могут разрываться при активном перемешивании.

Кроме того, происходит окисление полимера атмосферным кислородом.

В результате цепочки укорачиваются и снижаются механические свойства гранулята.

Для снижения деструкции специалисты рекомендуют настраивать процесс переработки так, чтобы сырье подвергалось минимальным тепловым и механическим нагрузкам . Замедлить разрушение полимера можно также при помощи специальных добавок-стабилизаторов, связывающих свободные радикалы.

Термохимическая — пиролиз

Многослойные пленки, в том числе с металлизацией, сшитый полиэтилен и отходы с сильной степенью деградации переработать во вторичную гранулу на коммерческих установках оказывается затруднительно. Их подвергают термическому разложению в пиролизных установках.

Продукты пиролиза полиэтилена отличаются высоким качеством и экологической безопасностью, поскольку сырье не содержит соединений серы, фосфора, азота.

Термическое разложение происходит в три этапа :

1. Отщепление боковых ответвлений.
2. Растрескивание основной углеродной цепи.
3. Разложение углеродистых остатков.

Большинство исследователей считает, что механизм протекания пиролиза – это случайная цепная реакция.

Продукты первых двух стадий – это:

• горючие газы;
• тяжелые воски;
• смолы.

На третьей стадии тяжелые углеводородные фракции разлагаются на более легкие .

Большая доля газообразных продуктов относится к олефиновому ряду (этилен, пропилен и т. д.). Также в составе продуктов встречаются циклические соединения – бензол, толуол.

При некоторых процессах образуются водород и метан. Помимо газообразных продуктов в результате пиролиза полиэтилена получают жидкие и конденсируемые фракции , богатые алифатическими углеводородами.

Процесс разложения и состав его продуктов зависят от степени ветвления полиэтилена, его средней молекулярной массы, температуры и типа реактора, используемого катализатора.

Используемые в промышленной переработке установки дают 40 – 70 % газа и 30 – 60% пиролизных масел.

В лабораторных условиях на реакторе непрерывного действия с алюмосиликатным катализатором было получено 80 % бензиновой фракции (C 5 –C 12). Доля газов в общем случае увеличивается с ростом температуры в реакторе.

Особенности переработки сшитого полиэтилена

Наиболее крупные источники сшитого полиэтилена – отходы кабельной изоляции и сантехнических напорных труб.

Помимо пиролизного разложения, его перерабатывают по следующим технологиям:

1. Размалывание в порошок и использование в качестве наполнителя при производстве гранул из ПВД и ПНД.
2. Горячая резка с частичным окислением. Дробление при повышенных температурах приводит к разрыву углеродных связей между цепями и увеличению текучести материала.
3. Гидролиз и алкоголиз . Вода и спирт способны разрывать сшивку. Получаемый на выходе продукт не отличается от синтезированного полиэтилена.
4. Ультразвуковая обработка . Энергия высокочастотных импульсов позволяет разрушить трехмерную структуру PEX и оставить без изменений главные полимерные цепочки.

Использование отходов переработки сшитого полиэтилена можно встретить в производстве труб для кабельной канализации, низковольтной изоляции и многих бытовых товаров.

Использование вторичной гранулы в производстве готовых изделий

Если соблюдать технологию переработки, использовать качественное оборудование и ответственно подходить к процессу сортировки , вторичная гранула практически не уступает по качеству первичной.

При изготовлении конечной продукции она может частично или полностью заменять синтезированный полиэтилен.

Компоненты

В производстве используется вторичная гранула ПНД, ПВД, ЛПВД, а также смесевые составы.

В качестве добавок могут использоваться:

• порошок PEX;
• полипропилен;
• каучуки и другие эластомеры.

Технологические процессы

Производство включает в себя такие процессы:

1. Экструзия . Технология заключается в продавливании расплава через формующую головку, задающую сечение готовой продукции. Этим методом получают оконные профили, пленки, трубу, другие изделия мерной и немерной длины.
2. Литье под давлением. Технология заключается в заливке расплава в форму с последующим охлаждением и позволяет получать серийную штучную продукцию. Оборудование – термопластавтомат — способно лить полые, вспененные и армированные изделия сложной конфигурации.

Какие изделия можно получить из вторсырья?

В таблице показано, какие изделия и добавки создаются из разных видов вторичного полиэтилена:

Как можно перерабатывать материал в домашних условиях?

К сожалению, переработка полиэтилена в домашних условиях с нулевыми вложениями невозможна.

Однако на рынке есть предложения российских и зарубежных производителей мини-оборудования , которое можно установить в гараже или на даче.

Для начала необязательно организовывать сразу полный цикл переработки. Многие предприятия закупают дробленый полиэтилен различных марок.

Существуют ресурсы, популяризирующие самодельное оборудование для переработки полимеров. Дейв Хаккенс – автор проекта PreciousPlastic – на своем сайте предоставляет чертежи таких устройств и дает видеоуроки. Его технологии и оборудование для рециклинга позволяют создавать готовые изделия в домашних условиях.

Видео по теме

Больше о рециклинге пакетов смотрите в этом видео:

Заключение

Переработка полиэтилена – заманчивая ниша для открытия своего дела. Но стоит учесть, что окупаемость промышленного оборудования, заявленная производителями, составляет 1,5 – 2 года. На практике это возможно только в условиях «идеального» сырья и налаженного сбыта .

Прежде чем решиться на открытие , стоит рассчитать все затраты, исходя из реальных условий.

Вконтакте