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.
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. Либо поставить перфоратор ПЭТ- бутылки производимый нашей компанией.
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.
Для 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 10 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.
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 или высокоскоростной моющий шнек.
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.
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!
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
Наша компания производит весь спектр оборудования для переработки ПЭТ-бутылки , так же наши специалисты произведут пуска наладку оборудования, обучат персонал , предоставят технологический регламент и технологические карты ведения процесса .
