Вторичная механическая переработка ПЭТ

перерработка пластиковых бутылок

В результате вторичной переработки полиэтилентерефталата механическим способом получают  ПЭТ — хлопья (флексы). Требования к флексам определяются потребителем и формируются в зависимости от производимого из них продукта – волокна, пленки или преформ. Как правило, нормируются:

  • влажность,
  • насыпная плотность,
  • характеристическая влажность.

Полимерные отходы должны быть рассортированы на четыре цветовые группы: темные цвета (черный, коричневый, темно-коричневый); сине-зеленые цвета (синий, зеленый, голубой, серый, фиолетовый); белый (неокрашенный); другие цвета (красный, оранжевый, желтый, кремовый).

Полимерное сырье не должно содержать посторонних примесей в виде макулатуры, тряпья, металла, дерева, резины, стекла. А оборудование для ПЭТ должно обеспечивать качественную мойку и дробление с минимальным содержанием пыли.

Основы технологии переработки ПЭТ-бутылок

Переработку пластиковых бутылок можно разделить на два этапа:

  •  подготовка ПЭТ —  бутылок;
  •  производство хлопьев.

Очистка отходов от загрязнений может быть осуществлена различными способами: путем обработки материалов в воде или водных растворах моющих средств, а также в неводных растворах, гравитационным разделением. Наиболее простым и экономичным является отмывка отходов ПЭТ в водных и неводных средах на аппаратах непрерывного или периодического действия. Обычно,  очистка  ПЭТ-отходов производится в две-три ступени,  затем очищенный материал измельчается и сушится. 

Еще недавно считалось, что чем больше воды используется в процессе очистки вторичного ПЭТ, тем лучше отмывается материал. Поэтому широкое распространение получили «мокрые» дробилки (материал  попадает  в  воду уже  на  этапе  предварительного  дробления),  пропитывающие  шнеки (транспортируют  предварительно  замоченный  в  воде  материал),  многоэтапные  моечные  комплексы  периодического  действия.  В  итоге требуемая  чистота  материала  достигалась  беспрецедентно  большим потреблением воды, а следовательно и использованием сложнейшей системы водоочистки.

Компания В+В Anlagenbau GmbH недавно предложила оригинальную  «сухую»  технологию  очистки  ПЭТ-отходов.  Разработанное компанией  устройство  очищает  материал  на  96  %  уже  на  сухом  этапе переработки,  что  позволяет  снизить  потребление  воды,  как  минимум,  в  три раза (как следствие, снижаются и расходы на водоочистку). Высокая степень очистки  достигается  за  счет  использования  повышенного  трения предварительно  измельченных  ПЭТ-отходов  (хлопьев),  что  приводит  косыпанию  и  дальнейшему  извлечению  основной  массы    поверхностных загрязнений (песок, пыль, бумага, часть клея и т.п.).

Сбор отходов и их сортировка

ПЭТ-бутылки обычно сортируются по цвету. Все этикетки, крышки, кольца необходимо по возможности убрать на этом этапе.

Избавлять бутылки от ненужного можно вручную, можно механизировать процесс – дробленое сырье пропускают через агрегат флотации.

Оптимальным объектом для переработки является спрессованная кипа (пресс-пакет) из бесцветных ПЭТФ бутылок (окрашенные бутылки должны быть отсортированы и переработаны отдельно).

Особенно тщательно необходимо удалять бутылки из поливинилхлорида (ПВХ), т.к. даже незначительные количества ПВХ могут  вызвать материальную деградацию и даже повредить оборудование в процессе переработки. Приемлемое содержание ПВХ в перерабатываемом ПЭТ — 0,25 %. В настоящее время автоматизированное сортирующее оборудование позволяет отделять ПЭТ от других пластмасс.

Производителями оборудования предлагаются стандартные установки по обнаружению и извлечению ПВХ и других нецелевых полимеров, линии автоматической сортировки ПЭТ-бутылок и полимеров,  пакетировочные прессы, динамические сепараторы.

Прессование отходов

Необходимость прессовать возникает при удаленности места переработки от места сбора и хранения. Перевозить воздух невыгодно – а непрессованные ПЭТ-бутылки именно воздухом и являются. Поэтому перед перевозкой бутылки следует пропустить через пакетировочный пресс. Рекомендуется перед прессованием откручивать колпачки: в этом случае потребуется меньшее усилие.

Измельчение

Измельчители пластмасс превращают бывшие бутылки в полупродукт. Разного цвета бутылки и обрабатывать нужно по отдельности, конечный продукт будет сдаваться также по цвету. Самые дорогие – прозрачные флексы, дешевле – синие, еще дешевле – зеленые, самые дешевые – коричневые.

переработка пэтДля измельчения бутылок используется измельчитель роторного типа. Измельчитель оснащен высоконапорным вентилятором для удаления измельченного продукта из зоны резания и транспортировки его в приемное устройство, или в моечную машину. Размер полученных на измельчителе хлопьев определяется классификационной решеткой (от 3 до 25 мм). Физико-химические свойства исходного ПЭТФ при таком измельчения практически не изменяются.

Отходы загружаются в измельчитель одновременно с водой. В результате интенсивного ударного воздействия происходит отделение загрязнений с поверхности изделий и их перевод в моющую среду. Соотношение подаваемых отходов и воды составляет 1:10–1:15. Как правило, вода для промывки подается в аппараты противотоком.

Мойка хлопьев

ПЭТ-хлопья нужно очистить от загрязнений. Флексы загружают в специальный моечно-сушильный комплекс, предназначенный для полимеров, в котором происходит отделение хлопьев от посторонних примесей.

Частицы пробок, колечек на моечном оборудовании отделяются практически на 100 %, поэтому их можно предварительно не разделять.

 

В качестве моющей жидкости для мойки ПЭТФ-крошки используются 0,02 % раствор каустической соды.

 

С использованием грузоподъемных механизмов дробленые ПЭТ хлопья загружаются в ванну замачивания. В этой ванне происходит процесс замачивания ПЭТ хлопьев. Данная ванна используется как флотационная емкость для сепарации материалов с разными относительными плотностями, как например, РР и РЕ колпачки, этикетка и отрывные кольца. Данные материалы удаляются с поверхности воды, в то время как обработанный материал тонет и передается со дна ванны посредством внешнего наклонного шнека в динамическую центрифугу.

Динамическая центрифуга

Мойка-очиститель – динамическая центрифуга, оснащена специальными ситами и лопатками, которые обеспечивают жесткую мойку хлопьев. Она используется для удаления этикеточной бумаги, которая превращается в очень маленькие кусочки, которые с помощью комбинации эффекта использования воды и механических лопастей выдавливаются через сито, а так же для удаления липких загрязнений, таких как клей, сок или остатки сахара. По центрифуге хлопья подаются вверх и пневмотранспортом транспортируются в циклон, из которого попадают в ванну горячей мойки.

Ванна горячей мойки

Вода, нагретая в ванне встроенными электрическими тэнами до 60-ти градусов цельсия, а также система барботажа и встроенные лопатки, т.е. совместное воздействие горячей воды с использованием тринатрий фосфата и трения, а также взаимодействие частиц между собой при вращении обеспечивают хорошую отмывку от загрязнения. Так же данная ванна как и предыдущая используется как флотационная емкость. Затем обработанный материал передается со дна ванны посредством внешнего наклонного шнека в динамическую центрифугу, а оттуда посредством пневмотранспорта транспортируется в циклон из которого попадают в ванну холодной мойки.

Ванна холодной мойки

На этой стадии в ванне холодной мойки происходит окончательная мойка. Из ванны холодной мойки внешним наклонным шнеком продукт подается в динамическую центрифугу.

Динамическая центрифуга

Основная функция заключается в центробежном отжиме от воды из ПЭТ хлопьев и подготовке их к стадии сушки. Из центрифуги продукт подается системой пневмотранспорта в циклон накопитель.

Загрязнения, отмытые с ПЭТ-флексов (хлопьев) оседают на дне и сетках центрифуг. Образовавшийся осадок удаляется из всех ванн и центрифуг периодически при полном их осушении. Частота осушения и чистки ванн и центрифуг зависит от степени загрязнения перерабатываемого сырья. При переработке относительно чистых бутылок операции по осушению и чистке должны производиться после 4-6 смен, а при переработке сильно загрязненного материала — в конце каждой смены. Поступление свежей воды составляет приблизительно 2-4 литра в минуту.

Промывную воду обычно фильтруют и снова вводят в цикл.

 

Экспресс-проверка качества промывки (удаление клея)

Отсутствие серо-коричневого налета на поверхности хлопьев после термообработки при t = 180 С в течение 60 мин. в термошкафе. Налет могут давать как остатки клея, так и наличие ПВХ.

 

Сушка и упаковка ПЭТ-хлопьев

Из циклона-накопителя ПЭТ хлопья (флексы) подаются в дозатор, а из него равными порциями (для улучшения качества сушки) в систему трубопроводов общей длинной 6 метров, по которому горячим воздухом в системе пневмотранспорта подаются уже в сухом виде в бункер-накопитель, откуда поступают на фасовку. В секции сушки установлена одна воздуходувка, в которой воздух нагревается 8-ю электрическими нагревателями. Температура воздуха контролируется и регулируется на главной панели управления. Защитные элементы предотвращают перегрев при сбое системы. Влажный воздух выдувается наружу. Излишки тепла выводятся водяным охлаждением и пневмотранспортом.

Сушка измельченных отходов после их отмывки осуществляется в сушилках, работающих по принципу взвешенного слоя, ленточных, полочных и т. д.

Материал сушат до остаточной влажности 0,02-0,5% по ГОСТ 11736. Тщательная сушка принципиальна, поскольку наличие остаточной влажности при последующей переработке при повышенных температурах приводит к частичному гидролизу цепей и необратимому ухудшению физико-химических свойств полимера. В связи с тем, что очистка и отмывка отходов позволяют значительно повысить свойства получаемых из них изделий, постоянно совершенствуются технологии этих процессов. 

Насыпная плотность ПЭТ-хлопьев размером 5–10 мм составляет 200–300 кг/м3. 

Из одной бутылки можно получить от 35 до 40 граммов хлопьев. Коэффициент использования грязной ПЭТ- бутылки – 0,7.

Проблемы при переработке ПЭТ

Вторичным ПЭТ-полимерам при переработке свойственны те же проблемы, что и исходной ПЭТ-основе: низкий порог неньютоновского поведения (когда скорость сдвига сказывается на изменении вязкости полимера), чувствительность к нагреву и, наконец, необходимость просушки.

Более того, в процессе сушки и переработки вторичный материал претерпевает некоторую потерю вязкости, что вызвано не только температурными и деформирующими воздействиями в процессе пластикации полимера, но и присутствием загрязнителей (влаги, клея, красителей и т. д.). Эти факторы приводят к снижению молекулярной массы полимера.

Недостаточная сушка может значительно ухудшить свойства как первичного, так и вторичного материала.

Другая проблема переработки ПЭТ-отходов связана с вероятным присутствием в них ПВХ. Даже при тщательной сортировке ПЭТ-бутылок есть вероятность попадания ПВХ и ПЭ примесей в состав вторичного материала. При температуре переработки ПЭТ ПВХ разлагается, выделяя соляную кислоту, которая вызывает интенсивную деструкцию полимера. Поэтому нужно максимально снизить присутствие ПВХ в составе ПЭТ-отходов. Допустимое содержание ПВХ не превышает 50 промилле.

На что обратить внимание!

1. Цвет. Если зелёные, голубые, коричневые и бесцветные ПЭТ бутылки перерабатывать совместно, конечный продукт будет представлять собой смесь хлопьев различных цветов. Материал остаётся ПЭТ, но становится непригодным для получения прозрачных/ бесцветных продуктов и очень затруднительно поднять характеристическую вязкость.

2. Наличие ПВХ. Иногда бутылки изготавливаются из ПВХ (в основном для растительного масла), и они схожи по внешнему виду с ПЭТ. Кроме того, в крышках изредка используются ПВХ вкладыши. ПВХ чрезвычайно вреден, так как разлагает ПЭТ в процессе дальнейшей термической переработки хлопьев. Хотя доля ПВХ в общем потоке сырья ничтожно мала, для сепарации этого типа пластиков необходимо использовать специальный детектор.

3. Наличие металлов. Вызывают разрушение ножей дробилки, а более крупные куски металла могут даже являться причиной поломки ротора. Металлические частицы, смешанные с ПЭТ хлопьями, являются причиной  поломок экструдеров, стоимость ремонта которых чрезвычайно высока, а иногда и вообще может потребоваться замена основных элементов этих агрегатов.

4. Остатки клея. Обычные типы водорастворимого клея легко удаляются, однако на рынке присутствует ряд клеёв, которые сложнее отделить от ПЭТ. Горячерасплавные клеи, латексные, некоторые акрилаты имеют повышенную степень адгезии к полимеру, не растворяются в воде и нуждаются в дополнительной обработке. Если на ПЭТ- хлопьях присутствует некоторое количество водонерастворимого клея, это повлияет на цвет полимера при дальнейшей переработке вследствие образования сополимеров. Расплав и гранулы приобретут желтоватый оттенок.

Ирина Файдюк

16 комментариев

  1. flowranc Ответить

    Флекс в чистом виде выглядит как белые или цветные хлопья. Он служит сырьем для изготовления как таких же ПЭТ-бутылок , так и волокна для тканей, упаковки — таким образом, пластиковая бутылка может проходить практически бесконечную цепь переработок и вновь возвращаться к конечному потребителю.

    • Ирина АвторОтветить

      Ключевая ошибка в этом гуляющем по интернету утверждении — «практически бесконечную цепь переработок». На самом деле 5-6, потому что в итоге полимерные цепочки загрязняются встраиваем молекул из клея, вкладышей и уже не поддаются очищению. В итоге только реактор для переплава.

  2. сэсэг Ответить

    Доброго дня. Посоветуйте пож-та, можно ли из пэт флекса изготовить какой-нибудь менее затратный продукт, так как грузоперевозка очень затратная. И хотелось бы узнать можно ли из пластика, на  месте изготавливать, ну например стрейчпленку или еще что нибудь

    • Ирина АвторОтветить

      Да многие изготавливают волокно, и перевозить компактно, и спрос огромный. Знаю, что гонят на Китай. Стрейчпленку можно изготавливать только из полиэтиленовой гранулы. 

  3. Владимир Маркович Ответить

    Можно продлить использование ПЭТ, если поменять технологию мойки. Сортировка ПЭТ по цвету — это не проблема, да и выявление ПХВ бутылок из потока ПЭТ тоже. Всё решаемо, не элеметарно конечно, но довольно, с точки зрения физика, не сложно.

    • Ирина АвторОтветить

      Да, на таком принципе построено большинство фотометрических сортировочных машин — сравнение с эталонными цветами.

  4. олег Ответить

    ну а поповоду пэт пленки, как возможно ее переработать и как в дальнейшем использовать?

    • Ирина АвторОтветить

      Переработать в хлопья и отгружать в Китай. Они охотно покупают флекс для переработки в волокно.

  5. Григорий Ответить

    Добрый день! Подскажите, можно ли заменить каустическую соду при мойке ПЭТ крошки? Если да, то чем?

    • Ирина АвторОтветить

      Это делать не стоит. Каустическая сода — это недорогой, универсальный реагент, еще и доступный.

  6. Али Ответить

    Добрый день подскажите пожалуйста после полной промывки и сушки на вид Флекс чистый но немного жёлтый  почему ? И на 2,5 куба воды сколько соды надо ложит и сколько тонны можно промыт ? 

    • Ирина АвторОтветить

      У нас это есть в тексте, на что обратить внимание. Желтоватый оттенок дают остатки клея, похоже, что флекс плохо промыт. Промывают 0,02 % раствором каустической соды, вот и считайте расход на 2, 5 куба.

      «Экспресс-проверка качества промывки (удаление клея)

      Отсутствие серо-коричневого налета на поверхности хлопьев после термообработки при t = 180 С в течение 60 мин. в термошкафе. Налет могут давать как остатки клея, так и наличие ПВХ.» Можно проверить в бытовой духовке, если нет термошкафа.

    • Ирина АвторОтветить

      Большинство клеев отмывает. Но сейчас все чаще попадаются этикетки, приклеенных на маленьких предприятиях, которые используютися в нарушение нормативных документов и не входят в перечни разрешенных и не сертифицированных. Вот в данном случае используются спецсредства

  7. Сергей Ответить

    Добрый день . Поставил дробилку для пет бутылки . Принмать начал пивныё канистры пластиковые .Кажется еденичка . Отправил на экспертизу там дали ответ что в нём добавлено сырьё из материала плёнки чтоли . Китайцы добовляют при изготовлении   в материал в ящики и пивные канистры; плёнку . А на канистры и ящиках маркировка 1и 4 ? А приёмка по пет-флексу отказываються брать Как избежать этого

    • Ирина АвторОтветить

      Здравствуйте! А можете сбросить на почту результаты экспертизы поподробнее? Чтобы понять, что нужно отсеивать.  

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.