Главная / Техническая библиотека

Вторичная переработка полимеров

Физическая и химическая переработка, технологии сепарации и контроль качества

Murat DOĞAN
Murat DOĞANПредседатель совета директоров · Эксперт по технологиям полимеров и компаундов · Colorex
4 мин чтения

Возвращение в экономику промышленных производственных остатков, образующихся в процессах литья под давлением, экструзии, выдувного формования и компаундирования пластмасс, а также всех термопластичных и термореактивных полимерных отходов, отслуживших свой экономический срок, имеет сегодня жизненно важное значение как с точки зрения экологической устойчивости, так и с точки зрения оптимизации затрат на сырьё. Ужесточающееся в мировом масштабе природоохранное законодательство, промышленные стандарты и процессы адаптации к «Зелёному курсу» выдвинули на первый план качество и прослеживаемость переработки не только упаковочных отходов, но и всех групп полимеров, применяемых в автомобилестроении, бытовой технике, электротехнике и электронике, а также оборонной промышленности.

Самое большое заблуждение, часто встречающееся на рынке, — считать, что вторичная переработка сводится лишь к дроблению пластиковых отходов и их прямой подаче в производство. Между тем получение высококачественного вторичного гранулята — это высокоуровневая дисциплина компаундирования, требующая химической классификации полимеров, применяемых на мировых предприятиях передовых технологий сепарации и улучшения механических свойств с помощью правильно подобранных пакетов добавок и мастербатчей.

В этом подробном техническом обзоре мы детально рассмотрим весь процесс: от общей классификации видов полимеров до этапов сбора и сортировки, от методов физической и химической переработки до промышленной практики в мире и передовых лабораторных анализов.

Классы полимеров и источники вторичной переработки

Для оптимизации процессов вторичной переработки необходима правильная классификация полимеров по их химической структуре:

Классы полимеров
КлассПримерыМесто во вторичной переработке
Товарные полимерыPE, PP, PS, PVCШироко применяются в упаковке, плёнках, выдувных и повседневных пластмассовых изделиях; составляют наибольшую часть объёма переработки.
Инженерные пластикиPA, PC, POM, ABS, PBTПрименяются в автомобильных, электрических и промышленных деталях, требуют высокой механической и термической стойкости; их переработка даёт высокую добавленную стоимость.
Реактопласты и эластомерыСшитые структурыНе поддаются формованию путём плавления; перерабатываются специальными химическими методами или измельчением.

Этапы процесса вторичной переработки и научная классификация

Основные промышленные этапы, применяемые по мировым стандартам, чтобы смешанные полимерные отходы превратились в качественное сырьё:

  1. Идентификация и сортировкаСмешанные пластиковые отходы тщательно разделяются по видам (PE, PP, PET, PVC, PA и др.). Помимо ручного контроля, используются передовые научные методы идентификации, такие как NIR (ближняя инфракрасная спектроскопия), FTIR, X-Ray, рамановская спектроскопия, MIR, пиролитический анализ и триботехника.
  2. Уменьшение размера (дробление и измельчение)Пластиковые отходы измельчаются в традиционных дробилках. Для инженерных пластиков или производства тонких порошков применяется криогенное измельчение.
  3. Удаление непластиковых материаловБумага, металл, древесина, стекло и другие посторонние примеси, содержащиеся в отходах, удаляются с линии.
  4. Технологии сепарацииОсновной принцип разделения смешанных полимеров — флотационно-седиментационные методы (по плотности) либо не зависящие от плотности оптические и трибоэлектрические системы сепарации.
Вторичные пластиковые хлопья, рассортированные по цвету и виду
Идентификация и сортировка: чем точнее смешанные пластиковые отходы разделены по видам и цветам, тем выше качество получаемого гранулята.

Методы физической переработки и их адаптация ко всем полимерам

Физическая переработка — процесс повторной грануляции отходов физическими методами без химического разрушения (разложения) основной цепи полимера.

Механический процесс (для всех термопластов): собранные отходы на линиях мойки, сушки и экструзии расплавляются при высокой температуре, фильтруются и снова превращаются в гранулы.

Физическая переработка по группам полимеров
Группа полимеровПрименение
PE и PP (полиолефины)При переработке плёночных и упаковочных отходов соблюдается баланс запаха и текучести (MFI).
PETОтходы бутылок с помощью мойки, сушки и твердофазной (solid-state) полимеризации доводятся до уровня волокна или упаковки для контакта с пищевыми продуктами.
Инженерные пластики (PA, PC, ABS)Из-за высокой термочувствительности процессы сушки контролируются особенно тщательно.

Трудности и инженерные решения: во вторичных полимерах могут наблюдаться разрывы молекулярных цепей вследствие термического старения, запах, влага и пониженная механическая прочность. Здесь благодаря вводимым в рецептуру специальным антиоксидантам, мастербатчам-нейтрализаторам запаха, удлинителям цепи и компатибилизаторам (compatibilizers) качество материала приближается к уровню первичного сырья.

Методы химической переработки и передовые технологии

Для многослойных, окрашенных или загрязнённых полимерных отходов, которые невозможно экономически выгодно переработать физическими методами, применяются методы химической переработки. При этом полимеры расщепляются до мономеров или химических исходных веществ:

Методы химической переработки
МетодЧто делает?
Гликолиз и гидролизОбеспечивает очистку за счёт химического расщепления связей, особенно в PET и поликонденсационных полимерах.
Пиролиз (термическое разложение)Под действием высокой температуры в бескислородной среде превращает пластмассы на основе полиолефинов в жидкие и газообразные углеводороды.
Аминолиз, гидрирование и омылениеАльтернативные химические процессы, расщепляющие различные полимерные структуры и превращающие их в промышленные химикаты.
Деполимеризация и экстракцияРасщепляет полимер до исходных мономерных звеньев и даёт сырьё высокой чистоты.

Примеры из мировой практики и подходы мировой промышленности

Крупнейшие мировые производители полимеров и химической продукции лидируют в отрасли благодаря системам переработки с замкнутым циклом (closed-loop):

Мировые примеры
ПримерПодход
Европа: проекты LyondellBasell / BorealisПерерабатывают постпотребительские пластиковые отходы (PCR — Post-Consumer Recycled) на предприятиях механической и передовой химической переработки и поставляют сертифицированные высококачественные компаунды (compounds) для автомобильной и упаковочной отраслей.
SABIC (программа Trucircle)Методом пиролиза превращает океанические отходы и трудноперерабатываемые пластмассы в полимерное сырьё исходного первичного (virgin) качества и поставляет его мировым брендам.
Eastman Chemical (США)Расщепляя полиэфирные и смешанные пластиковые отходы на молекулярном уровне (технология метанолиза), производит для упаковочной и текстильной отраслей сырьё, пригодное для бесконечной повторной переработки.
Выход вторичных пластиковых гранул из экструдера
Механическая переработка: вымытые и высушенные отходы расплавляются и фильтруются на экструзионной линии и снова превращаются в гранулы.

Стратегическое значение в процессах контроля качества и НИОКР

Чтобы вторичные полимеры можно было уверенно применять в промышленности и на линиях серийного производства, лабораторные испытания обязательны:

Лабораторный контроль вторичного полимера
КонтрольНазначение
MFI и реологическая совместимостьОпределение соответствия показателя текучести (MFI/MFR) производственной линии
Зольность и испытания на чистотуТочное определение количества минерального наполнителя и доли примесей посторонних полимеров
Спектрофотометрический контроль цветаУправление стабильностью цвета между партиями с помощью оптических приборов с нанометровой точностью
Механические и термические испытанияПодтверждение эксплуатационных пределов прочности испытаниями на растяжение, удар, HDT и Вика

Заключение и инженерная рекомендация

Процессы вторичной переработки, охватывающие все группы полимеров, — это не просто обычное обращение с отходами, а стратегическая инженерная область, которая в сочетании с правильными технологиями компаундирования, передовыми технологиями добавок и бескомпромиссным лабораторным контролем даёт предприятиям как экономическое преимущество по затратам, так и гарантию экологического соответствия.

Murat DOĞAN
АвторMurat DOĞANПредседатель совета директоров · Эксперт по технологиям полимеров и компаундовColorex

Давайте вместе найдём правильное решение для вашего производства

Оцените свою потребность в цифрах с помощью нашего калькулятора или запросите образец в нашей лаборатории.

Воспользуйтесь калькулятором дозировки и затратЗапросить образец

Найдём правильное решение для вашего проекта

Свяжитесь с нашей командой для запроса образцов, подбора цвета или технической консультации.