Содержание
Полиэтилен высокого давления (ПВД, ПЭВД, ПЭНП, LDPE, полиэтилен низкой плотности, low density polyethylene) – это термопластичный материал, состоящий из длинных цепочек молекул этилена – газообразного природного углеводородного соединения с химической формулой (C2H4). Он имеет высокую степень разветвления, что обеспечивает его уникальные физико-химические свойства и низкую плотность. Полиэтилен высокого давления считается одним из самых распространенных полимеров в мире, он подходит для производства широкого спектра продукции бытового и технического назначения.
У массового распространения ПНД есть и недостаток – негативное влияние на экологию из-за длительности процесса биологического разложения. Потому возникает необходимости рециклинга – переработки вышедших из употребления изделий с получением гранулированного материала, пригодного для использования в новых технологических циклах.
Что такое первичная гранула ПВД
Первичная гранула ПВД представляет собой небольшой кубический или сферический элемент, получаемый из этилена C2H4 в условиях повышенного давления путем полимеризации в химических реакторах. Значение давления находится в диапазоне 1000-3000 атмосфер, температуры – до 2000С В процессе первичной полимеризации этилена под действием радикальных катализаторов двойная связь разрывается и образуется молекула — СН2—, которая соединяется с соседней молекулой в бесконечную полимерную цепь — (-СН2-СН2-)n.
Полимер в первичном виде представляет собой вязкую массу, которая подается в экструдер, где нагревается и под давлением продавливается через формующую головку с последующей нарезкой на отдельные гранулы равной длины.
Для первичного полиэтилена высокого давления характерны следующие свойства:
Низкая плотность 0,910- 0,935 г/см³.
- Температура плавления. ПВД начинает плавиться при температуре около 105–115°C.
- Термостойкость. ПВД устойчив при температурах от -60°C до +80° в среде эксплуатации, что делает его универсальным материалом для различных сфер применения.
- Пластичность. Материал легко меняет форму под действием высокой температуры.
- Химическая стойкость к множеству веществ, включая кислоты и спирты.
- Высокая ударопрочность. ПВД хорошо выдерживает механические нагрузки.
- Гладкость. Поверхность изделий и ПВД обладает гладкостью и блеском.
- Устойчивость к ультрафиолетовому излучению: Хотя ПВД подвержен старению под воздействием UV-лучей, добавление стабилизаторов и красителей может улучшить его устойчивость к солнечному свету.
- Прозрачность: ПВД может быть как прозрачным, так и непрозрачным, что дает возможность использовать его для изготовления упаковки и технических пленок.
- Низкая теплопроводность. Это делает ПВД популярным для использования в теплоизоляционных материалах.
Первичный материал имеет самые лучшие физико-механические и химические свойства. Из него можно получать любые изделия методом экструзии, литья под давлением, выдувного формования и т.д.
Что такое вторичная гранула ПВД
Вторичный гранулят – это результат переработки уже готовых изделий с получением материала, аналогичного первичке по внешнему виду, свойствам и качеству. Однако, несмотря на многочисленные схожие характеристики, вторичный ПВД уступает синтезированному материалу.
К основным свойствам вторичного полиэтилена высокого давления следует отнести:
- Гибкость и эластичность. Материал легко подвергается растяжению, при этом не разрывается.
- Прозрачность. В отличие от других типов полиэтилена, ПВД может быть полупрозрачным.
- Текстура. Поверхность вторичного ПВД может быть менее гладкой, что связано с примесями и остатками других материалов, присутствующих в исходных отходах.
- Влагостойкость. Полимер не пропускает воду.
- Морозостойкость. Сохраняет свою эластичность при низких температурах.
- Устойчивость к механическим повреждениям. Хорошо противостоит разрывам, ударам и деформациям при растяжении и сжатии.
- Прочность. Вторичный ПВД может иметь более низкую прочность по сравнению с первичным из-за разрыва связей, которые происходят во время переработки, а также из-за наличия примесей.
- Контаминация. Возможность наличия остатков от других материалов (например, красителей, клеев или остатков пищи), что может повлиять на свойства.
- Химическая устойчивость. Сохраняет структуру и внешний вид под действием кислот, щелочей, оснований и растворителей, что делает его подходящим для хранения и упаковки химикатов.
- Плотность вторичного ПВД 0,91-0,925 г/см³.
- Показатель текучести расплава более 2 г/10 мин.
- Зольность более 15%.
- Относительное удлинение при разрыве 100-300%.
- Насыпная плотность более 0,5 г/см³.
- Влажность вторичного продукта не более 1-3%.
- Температура плавления. Вторичный ПВД плавится при аналогичных температурах 105-115°C, но его термостойкость может варьироваться в зависимости от качества переработки.
Качество регранулята напрямую зависит от соблюдения технологии рециклинга, степени очистки сырья и наличия в полимерной массе инородных примесей.
Этапы рециклинга ПВД
Рецикл ПВД включает несколько ключевых этапов. Важно точно соблюдать режим температуры и давления для получения прогнозируемого результата.
Сбор отходов
От того, каким путем получено сырье для переработки, зависит и используемое в дальнейшем оборудование, и качество готового вторичного гранулята. Если речь идет о производственном браке или отходах пуско-наладочного процесса, то можно говорит о высоком качестве и чистоте исходного сырья. В большинстве случаев такие производственные отходы не нуждаются в многократной мойке. Если же в качестве исходного сырья используется полигонный пластик, то степень загрязнения может варьироваться от низкой до очень высокой. В обязательном порядке добавляется процесс сортировки и многократной мойки. Средней степенью загрязнения отличаются изделия ПВД, собранные через специализированные контейнеры и пункты утилизации.
Сортировка
Исключить этот этап можно только при переработке производственного брака и отходов пуско-наладки. В остальных линиях рециклинга должен присутствовать узел сортировки. Собранные пластиковые отходы разделяются по типу и цвету. Это важно, поскольку разные типы пластиков имеют отличающиеся физические и химические свойства. Неправильная сортировка может негативно повлиять на качество вторичного материала. Узел сортировки позволяет не только разобрать отходы по видам (не для всех изделий возможно), но и удалить инородные включения, например, стекло, древесину, картон, металл, глину.
Мойка
Самый важный этап подготовки – это мойка исходного сырья. Для промышленных отходов достаточно одного цикла мойки. Полигонные отходы очищают с использованием мойки под давлением, нагрева или с применением дополнительных химических растворов. После интенсивной мойки материал подают в ванны флотации, которые последовательно установлены в линии рециклинга. Дополнительно в ваннах флотации осуществляется естественная сортировка материалов на гигроскопичные и негигроскопичные.
Измельчение
Чистые отходы подвергают фрагментации для дальнейшей переработки. Возможно предварительное измельчение крупногабаритных изделия, например, труб до мойки. Для этого используют гильотины или шредеры. В остальных случаях измельчение до требуемой фракции выполняется в специальном оборудовании – дробилке. В зависимости от типа измельчаемого сырья можно получить дробленку (тонкостенный пластик), пушенку (пленочные отходы).
Агломерация
Не во всех технологических циклах предусмотрен процесс агломерации. Например, дробленку можно сразу отправлять в экструдер, поскольку она имеет достаточный объемный вес и в большей степени заполняет загрузочный бункер. Для пушенки агломерация необходима, она позволяет добиться оптимального объемного веса и увеличить эффективность работы гранулятора.
Экструзия и грануляция
Подготовленный материал подают в загрузочный бункер экструдера, где полимер плавится, проходит узел дегазации, смешивается с другими компонентами (пластификаторы, красители, иные добавки) и перемещается к формующей головке. Температура экструзии выдерживается в пределах 180–220°C. Эта температура необходима для плавления. Давление в экструдере может варьироваться от 50 до 100 в зависимости от конфигурации машины и типа материала. ПВД требует создания определенного давления для обеспечения равномерного расплавления и подачи материала.
При выходе из фильеры через каналы определенного диаметра расплав формирует стренги – бесконечно длинные прутки, сохраняющие форму при охлаждении. Прутки нарезаются системой ножей сразу на выходе из формующей головки. Температура охлаждения находится в пределах 60–80°C. Шаг нарезки определяет длину гранулы, которая варьируется от 2 до 10 мм.
Сушка
Для удаления остаточной влаги вторичный гранулят ПВД подвергается дополнительной сушке. С этой целью используются специализированные сушильные шкафы или иное оборудование. Важно понимать, что недопустимо превышение максимального процента содержания влаги в сырье, поскольку чрезмерная влажность отразиться на качестве готовой продукции. В отдельных случаях сушка производится перед непосредственным использованием сырья в новых производственных циклах.
Контроль качества вторичного гранулята
На каждом этапе переработки проводятся тесты и контроль качества, чтобы гарантировать соответствие физико-химическим требованиям и отсутствие загрязняющих веществ.
Сложности при рециклинге ПВД
Несмотря на энергоэффективность технологии и экологическую рентабельность рециклинга, существует ряд сложностей, с которыми приходится сталкиваться в процессе переработки изделий из ПВД:
- Загрязненное исходное сырье. Наличие других пластиковых материалов значительно осложняет процесс переработки, поскольку температуры деструкции полимеров могут не совпадать.
- Технические проблемы. Необходимо осуществлять частую замену фильтров и другой аппаратуры из-за накопления осадочных загрязнений – частиц металла, глины, песка, дерева.
- Потеря свойств при повторяющейся переработке. Многократный рециклинг приводит к необратимым потерям прочности, эластичности, прозрачности и иных свойств материала.
Особенности применения вторичного ПВД
Первичный ПВД применяется в высококачественных продуктах, таких как медицинские изделия и упаковка для пищевых продуктов. Вторичный ПВД добавляют в основное сырье при производстве изделий более низкого класса, в отношении которых не предъявляются высокие требования к чистоте материала.
- Упаковка. Регранулят используется для производства пленок и пакетов, например, стрейч-пленки для непродовольственных товаров. Из него же изготавливаются контейнеры и упаковка для различных товаров, включая косметику и химикаты, бытовую химию.
- Трубы. Большинство труб для холодного водоснабжения и канализации изготавливают из вторичного полиэтилена высокого давления.
- Кабели и изоляционная продукция. Производство данного вида из ПВД возможно благодаря его диэлектрическим свойствам.
Вторичный ПВД является универсальным и доступным материалом, который широко применяется в различных отраслях. Регранулят имеет некоторые ограничения по сравнению с первичным, но его доступная стоимость и аналогичные физико-механические свойства делают ПВД популярным во многих сферах.
Стоимость регранулята ПВД
Цены на вторичный ПВД могут колебаться в зависимости от различных факторов, таких как:
- Состояние рынков. Условия и потребности рынка постоянно меняются, потому цены колеблются в широком диапазоне.
- Качество и сортировка вторичного материала. Стоимость вторичной гранулы из производственного брака выше, чем у сырья, полученного из полигонного пластика. Производитель обязан указывать, что послужило сырьем для производства регранулята.
- Экономическая ситуация. Влияние инфляции, курсов валют и других макроэкономических факторов отражается и на стоимости вторичной гранулы.
- Законодательство и экологические инициативы. Введение новых регуляций в области утилизации и переработки пластиковых отходов стимулирует рынок вторичного ПВД, что рождает больший спрос и корректирует стоимость ПВД за тонну.
- Конкуренция: Количество перерабатывающих предприятий и уровень конкуренции на рынке также играют значительную роль в формировании цен.
На сегодняшний день конкуренция на рынке вторичного сырья все еще остается невысокой. Но разрабатываются новые программы поощрения и послабления для перерабатывающих предприятий. Потому бизнес в данном направлении будет иметь высокую рентабельность.
Автор статьи:
