Из отходов — в дело: как вторичная плёнка переворачивает рынок!

Содержание

1. Что такое вторичная пленка
2. Сырье для производства вторичной пленки
3. Этапы рециклинга
4. Оборудование для производства пленки
5. Технология производства вторичной пленки
6. Свойства вторичной пленки, отличие от первичной
7. Область применения

Вторичная (техническая, второсортная) пленка – это материал, который получают из бывшей в употреблении пленки путем рециклинга. Вторичное сырье после переработки сохраняет большую часть своих свойств, но имеет некоторые отличия от первичных гранул. Использование вторичных гранул решает проблему переработки неразлагаемых отходов и их негативного воздействия на окружающую среду.

Вторичная пленка является отличной альтернативой первичным материалам в бытовой, сельскохозяйственной, строительной, логистической сфере, где требуется использовать укрывные и упаковочные материалы. Ограничением является невозможность контакта пленки с пищевыми продуктами. Рассмотрим подробно каждый этап производства второсортной пленки, ее особенности и сферу применения.

Сырье для производства вторичной пленки

Основой для производства технических пленочных изделий служит вторичный гранулят. Полимер не синтезируют, как первичное сырье, а получают из уже использованных пластиковых изделий (пленка, пакеты, укрывной материал, отходы технологического процесса производства первички в виде брака и обрези). Данный процесс называется рециклингом.

Самые распространенные полимеры, используемые в пленочном производстве:

• Полиэтилен. Востребован полиэтилен низкой плотности, средней и высокой плотности или линейный ПЭНП. Это самый распространенный тип пленок. После рециклинга возможно использование регранулята для второсортных изделий.
• Полипропилен. Из ПП производят литую, биаксиально ориентированную или одноосно ориентированную плёнку. Можно подвергать переработке и использовать регранулят в смеси с первичным полипропиленом.
• Поливинилхлорид. ПВХ служит основой для производства прозрачных жестких пленок бытового назначения. Такие изделия производят только из первичного сырья, однако изделия из ПВХ могут подвергаться переработке. Регранулят из ПВХ можно использовать в новых циклах производства (до 30% от общего объема сырья).

Плёнку изготавливают из различных материалов в зависимости от её вида и назначения. Но не все они могут быть отправлены на переработку с последующим изготовлением пленки второго сорта.

Этапы рециклинга

Рассмотрим процесс рециклинга и производства вторичной пленки из полиэтилена по причине его наибольшего распространения. Основная часть отходов поступает с полигонов и имеет высокую степень загрязнения. Менее загрязненной считается пленка, поступающая со складов и из сельскохозяйственной отрасли. Самым чистым сырьем считается брак и иные производственные отходы.

1️⃣На первом этапе переработки пленочные отходы сортируют по типу и степени загрязнения, удаляют инородные включения. Чем тщательнее производится первичная сортировка, тем меньше циклов мойки потребуется.

2️⃣ Второй этап рециклинга – мойка. В зависимости от степени загрязнения отходы подвергают нескольким циклам влажной очистки в ваннах флотации. Ванны устанавливают последовательно и передают сырье из одной емкости в другую, поэтапно удаляя загрязнения и инородные включения. Более сильные загрязнения устраняют во фрикционной мойке, которая используется перед флотационными ваннами и является дополнительным, но не основным моечным оборудованием. При необходимости удалить мазутные и бытовые органические отходы, следы жиров проводится мойка в горячей воде и/или с добавлением моющих средств. В результате многократной промывки получают чистое сырье, готовое к дальнейшим стадиям переработки.

3️⃣ Третий этап – измельчение. Промытые отходы отправляют в дробилку для получения из цельных изделий и их фрагментов пушонки единой фракции. Оборудование для измельчения - роторная дробилка ИПР. Стандартный цикл рециклинга предполагает измельчение предварительно очищенных отходов. Возможно предварительное измельчение пленки до мойки или последовательное повторение дробления и очистки до получения сырья нужной фракции  и степени чистоты.

4️⃣ Четвертый этап – сушка. Важно довести полимерное сырье до того состояния, когда становится возможной грануляция без потери качества материала. Полиэтилен – негигроскопичный материал, влага не проникает внутрь структуры полимера, а абсорбируется на поверхности. При высоком содержании остаточной влаги могут образовываться поры и раковины в готовой грануле. Это, в свою очередь, отражается на качестве готовой продукции. Оптимально использовать сушку потоком горячего воздуха. Если для грануляции используется экструдер, работающий с влажным материалом, стадию сушки можно пропустить.

5️⃣ Пятый этап – агломерация. Пушонка обладает небольшой объемной массой. Потому ее переработка менее эффективна. Для увеличения объемной массы (соотношения веса материала к единице объема) проводят агломерацию в специальном оборудовании – агломераторе. Очищенную и просушенную пушонку загружают в бункер и нагревают до температуры ниже температуры деструкции. В определенный момент цикла расплавленную вязкотекучую массу подвергают шоковому охлаждению (вводят в расплав ледяную воду), в результате чего элементы пленки спекаются в более крупные и тяжелые агломераты, устраняются пустоты в сырье. Агломерат приобретает большую плотность в сравнении с первоначальным состоянием пушонки. Его уже можно использовать как сырье для производства технической пленки в экструзионной линии. Но чаще агломерат перерабатывают в регранулят.

6️⃣ Шестой этап – регрануляция. На завершающей стадии агломерат отправляют в гранулятор для плавления и формования гранулята. В некоторых случаях используют пушонку, пропуская этап агломерации. В этом случае оборудование будет работать с низкой эффективностью. Объем загрузочной камеры заполнится пушонкой полностью, но при плавлении из нее получится небольшое количество расплава. При переработке агломерата, заполняющего тот же объем камеры, эффективность процесса увеличится на 30%.

Цикл регрануляции включает плавление сырья и добавок с одновременным перемешиванием до гомогенного состояния и транспортировкой к зоне впрыска. Гомогенный расплав под давлением продавливается через фильеру и формуется в прутки. Далее они охлаждаются и нарезаются на гранулы одного размера. Длина гранулы зависит от шага нарезки.

Оборудование для производства пленки

При производстве вторичной пленки используются те же единицы оборудования, что и при изготовлении пленочных изделий первого сорта:

• Одношнековый экструдер. Экструдер должен обеспечивать равномерное плавление регранулята и подачу расплава к зоне формования. В процессе выбора экструдера решающее значение имеет соотношение длины шнека к его диаметру. При недостаточных параметрах сокращается время пребывания расплава в канале шнека. В результате не будет достигнута оптимальная вязкость сырья и давление впрыска. Для исправления дефекта потребуется увеличить количество нагревателей, что отразится на себестоимости процесса. При повышении соотношения L/D снижаются энергозатраты, обеспечивается более тщательное плавление и гомогенизация, увеличивается давление впрыска. Но такое решение приводит к удорожанию первичной стоимости оборудования.
• Плоскощелевая головка. Это самый важный и дорогостоящий элемент оборудования. Именно она отвечает за формование готового пленочного полотна из полимерного сырья. Раздув для пленки второго сорта менее популярен, поскольку она обладает небольшой эластичностью. Исключение – производство изделий из высококачественного вторичного сырья без непроплавов и инородных включений с введением добавок, повышающих эластичность. При выдуве пленки вместо плоскощелевой головки применяется кольцевая фильера. В результате на выходе после охлаждения получается полноценная рукавная пленка.
• Охлаждающий барабан. Это металлический барабан, обеспечивающий непрерывное охлаждение пленочного  полотна. По мере остывания пленка твердеет и приобретает прочность.
• Намоточное устройство. Это система роликов, вращающихся с заданной скоростью и обеспечивающих намотку полотна или рукава на втулку.

В зависимости от особенностей цикла могут использоваться дополнительные устройства. Линию экструзии можно дополнять модулями уже после ввода в эксплуатацию.

Технология производства вторичной пленки

Стандартный технологический процесс производства пленки второго сорта состоит из нескольких этапов:

• В бункер загружают сырье – регранулят. Оно подается в зону питания экструдера, где начинается процесс нагрева. Сырьем может служить как чистый полимер, так композит с различными добавками. Например, для светостабилизации могут вводиться компоненты типа HAS, сажи, уф-абсорберов до 0,2% для увеличения срока эксплуатации на солнце без потери прочности с 57 дней до 117. Для увеличения прочности можно вводить в ПВД небольшое количество (до 30%) ПНД.
• При вращении шнека полимерная композиция передвигается в сторону экструзионной головки. В процессе перемещения происходит полное плавление сырья до состояния, когда расплав приобретает текучесть при нагреве, но не переходит в термодеструкцию. Одновременно с плавлением протекает гомогенизация многокомпонентной смеси.
• Достигнув предельной точки перемещения, расплав под давлением продавливается через плоскощелевую головку, в результате чего формируется однослойное полотно. При необходимости изготовить многослойное пленочное изделие используется соэкструдер. Для выдува рукава примеряется кольцевая головка и система воздушного охлаждения.
• На выходе из фильеры пленочное полотно еще горячая и достаточно пластичная, потому нуждается в охлаждении и натяжении. Необходимо осуществить контролируемое снижение температуры до уровня, обеспечивающего возможность дальнейшей обработки без повреждений и деформации. Полотно попадает на охлаждающий барабан (валы) и охлаждается. Скорость охлаждения должна быть подобрана таким образом, чтобы обеспечить кристаллизацию полимера без риска возникновения внутренних напряжений и снижения прочности.
• Далее осуществляется натяжение пленки системой валков. При изменении скорости вращения валков и зазора между ними можно регулировать уровень натяжения.  При натяжении происходит переориентация молекул полимера, увеличивается прочность и жесткость материала в продольном направлении. Натяжение пленки позволяет отрегулировать  ее толщину, стабилизировать полотно, предотвратить образование складок и деформаций, улучшить оптические свойства, насколько это возможно для изделий из регранулята.
• Обработка и намотка – финишный этап производства пленки. При необходимости выполняется раскрой полотна, его сварка, перфорирование или нанесение информации. После обработки намоточные машины наматывают пленку на картонные или пластиковые втулки с заданной плотностью рулона.

При охлаждении, натяжении, намотке технической пленки значение имеют контролирующие датчики, датчики натяжения и системы автоматического регулирования. Они поддерживают заданные параметры техпроцесса и минимизируют вероятность получения брака, обеспечивают товарный вид изделия.

Свойства вторичной пленки, отличие от первичной

Пленки первого и второго сорта отличаются друг от друга не только сферой использования, но и некоторыми свойствами. Рассмотрим основные технические характеристики и отличия пленок разного сорта.

Характеристики технической пленки

Известный ГОСТ 10454-82 не содержит прямых указаний на техническую пленку, но многие производители, стремящиеся к качеству, ориентируются на его положения при производстве пленочной продукции. В соответствии с данным стандартом продукция делится на высший, первый и второй сорта. Основное различие между ними заключается в степени разнотолщинности пленочного материала. Для высшего сорта этот показатель не должен превышать 20%, для первого сорта допускается до 30%, для второго – до 70%.  

Пленка, произведенная из вторичного сырья, имеет следующие характеристики:

• низкая прозрачность. Цвет может быть приближен к прозрачному, но более мутным или с желтоватым оттенком. Для получения цветной пленки в состав добавляют пигменты, но и в этом случае в техническом полотне второго сорта может наблюдаться неравномерное окрашивание.
• Толщина пленки может варьироваться от 30 до 300 мкм.
• Устойчивость к температурному воздействию, возможна эксплуатация в диапазоне температур от -500С до +600С.

• Водонепроницаемость. Пленка обеспечивает хорошую влаго- и пароизоляцию.
• Высокая устойчивость к проколам и разрывам.
• Устойчивость к загрязнениям.
• Прочность на разрыв и растяжение.
• Неэлектропроводность.

Эти же свойства характеризуют и первичную пленку, но имеется существенная разница во внешнем виде. Пленочные изделия из первичного материала прозрачные, гладкие или имеют однородный цвет. Для вторичной пленки характерно наличие неоднородно окрашенных включений (непроплавленных участков), шероховатость поверхности, разнотолщинность (разница в толщине может достигать 70%). Кроме этого, ощущаться специфический запах от пленки, что не характерно для первичных материалов. Этот запах, а также непрозрачность накладывает определенные ограничения на использование пленки второго сорта: не допускается ее контакт с продуктами питания, фармацевтическими препаратами. По мере эксплуатации запах от пленки выветривается, потому в технических целях она применяется часто.

При определенных нюансах вторичной пленки именно ее чаще всего используют для производства сельскохозяйственных укрывных материалов, мешков для мусора, упаковочных материалов для обмотки паллет, промышленного оборудования, станков. Средняя стоимость вторички на рынке на 30-40% ниже, чем у первички. Еще одно важное преимущество – она является изделием из вторично переработанной гранулы, что благоприятно сказывается на состоянии окружающей среды.

Область применения

Как и первосортный материал, пленку из регранулята  можно использовать во многих сферах:

• Строительство. Материал подходит для паро- и гидроизоляции фундамента, кровли, укрывание стройматериалов в процессе хранения и транспортировки.
• Ремонт. При проведении любых покрасочных или штукатурных работ пленка может использоваться как укрывной материал для пола, мебели, иных готовых конструкций.
• Сельское хозяйство. Мульчирование почвы для борьбы с сорняками и вредителями, пропаривание грунта производится с использованием пленки черного цвета. Пленка применяется также для защиты сена. Но стоит учитывать недолгий срок службы под действием ультрафиолета (низкая светостабилизация).
• Производство. Техническая пленка применяется для защиты простаивающего оборудования и станков, укрывания расходных материалов и запчастей в процессе складского хранения.
• Бытовое назначение. Вторичную пленку используют как основу для мусорных пакетов, технических мешков.
• Упаковка. Несмотря на ограничение на контакт с пищевыми продуктами и лекарственными средствами, пленка подходит для вторичной упаковки непродовольственных товаров. Как первичную упаковку пленку технического назначения редко используют.

В зависимости от назначения и сферы применения, полиэтиленовая пленка имеет различные маркировки:

• "М" – для производства особо прочных транспортных мешков.
• "Т" – для технических изделий, временных построек, защитных укрытий и комбинированных пленок.
• "СТ" – для сельскохозяйственных светопрозрачных покрытий теплиц и парников.
• "СИК" – для теплиц с повышенным тепловым эффектом.
• "СК" – для консервации кормов в сельском хозяйстве.
• "СМ" – для мульчирования почвы в сельском хозяйстве.
• "В" и "В1" – для противофильтрационных экранов в мелиорации и водохозяйственном строительстве.
• "Н" – для товаров народного потребления и упаковки.

Для технической пленки второго сорта также применимы некоторые из перечисленных маркировок. Соответственно, вторичной пленкой успешно заменяют материал первого сорта для сокращения расходов, когда требуется большое количество упаковочных материалов. Ценовая доступность – главное преимущество технической пленки при схожих характеристиках двух видов материалов.