Технология переработки бутылок пэт: Переработка пластиковых бутылок, все о технологии утилизации вторичного ПЭТ

Содержание

что делают и как утилизируют

В пластиковые бутылки разливаются напитки, моющие средства, шампуни, технические жидкости. Растущее количество этих отходов вредит окружающей среде. Срок их разложения в природе составляет от 200 до 1000 лет. Поэтому переработка пэт бутылок – актуальная задача для всех стран.

При их изготовлении используются разные полимеры: полиэтилен, полиэтилентерефталат (пэт), поливинилхлорид, полипропилен, полистирол. В основном, для разработки используется пэт.

Класс опасности ПЭТ-бутылок, их вред для окружающей среды

Сами по себе бутылки из пластика являются не опасными отходами. Они относятся к 5-ми классу опасности по ФККО. Но из-за долгого периода разложения они образуют массовые скопления, которые часто видны даже из космоса. Кроме того, под действием прямых солнечных лучей происходит выделение ядовитого фильтрата. Который, попадая в подземные воды, отравляет экосистему.

Бесконтрольный выброс в воду или на пляже приводит к мусоровороту пластиковой тары в

океане. Она привлекает морских обитателей, которые отщипывают кусочки. К тому же, разлагаясь в морской воде, частицы пластика оседают на дне. В результате, высокое содержание пластика уже обнаружено в морской соли.

Ученые по всему миру пытаются придумать способ эффективного избавления от пластиковых

ёмкостей, замены их другими материалами. Самым распространённым способом уничтожения

пока является сжигание.

Есть разные мнения об экологической составляющей данного процесса. Например, профессор КФУ А.Гусев считает, что при горении пластмассы выбрасываются тяжелые металлы. В то же время представители научно-производственной корпорации «Механобртехника» уверяют, что

диоксины, получающиеся в результате горения ПЭТ, не приносят вреда.

Этапы переработки бутылок из пластика

Переработка ПЭТ является безотходным производством. Цикл переработки проходит в шесть

основных этапов.

Сбор

На первом этапе осуществляется сбор пластиковой тары. На придомовых территориях устанавливаются контейнеры. В крупных городах работают экоактивисты, проводя соответствующие акции сбора мусора. Действуют пункты приёма. Некоторые компании

принимают оборотную тару – сдав старую ёмкость, человек получает продукт за минусом её

стоимости.

Сортировка

Сортировка происходит в приемном пункте или мусоросортировочном предприятии. Она

включает в себя разделение бутылок на бесцветные, зеленые, голубые и коричневые. В процессе нее отбираются бутылки красного цвета, из под масла, молока и бытовой химии. Последние не участвуют в переработке, а сжигаются.

Прессование

После сбора и сортировки наступает время перевозки в переработку. Чтобы сократить затрат на

данном этапе осуществляется прессование собранных отходов. Это необходимо для снижения

объёма – увеличения плотности (плотность ТКО), что повысит эффективность

перевозки.

Измельчение

Измельчение или дробление – четвертый этап переработки пластиковых бутылок. Для этого

используется специальное измельчающее оборудование.

Собранное вторсырьё помещается в дробилки, шредеры, другие измельчители. В итоге получаются мелкие фрагменты пластика – хлопья от 0,8 мм. Дальше масса тщательно

промывается каустической содой и водой. Затем сушится. В конце расфасовывается.

Гранулирование

Гранулирование или агломерация – технология переработки хлопьев пластиковых изделий, в

результате которой дробленый пластик подвергается термическому воздействию. Под воздействием температуры хлопья спекаются, образуя комочки.

Далее идёт процесс непосредственного гранулирования, когда получившейся массе придают

правильную форму. Получаются гранулы одинакового размера и веса.

Производство новых изделий

Затем гранулы отправляют в производство. Из них делают плотную пленку, обвязочный шпагат,

полиэстер для текстиля, черепицу, добавляют в тротуарную плитку, абразивные круги, асфальтобетон, комплектующие для автомобилей.

Что делают из переработанных пластиковых бутылок

Из переработанных пластмассовых бутылок пэтф делают мебельную ткань для диванов, текстиль, парусину, спальные мешки, зимние куртки, автомобильные чехлы, ковровое покрытие, геосетки.

Также вторсырьё используется для изготовления пищевой пленки, ёмкостей для шампуней,

различных моющих средств. Синтепон, который используется как наполнитель детских игрушек, курток, а также рыболовные сети тоже производят из вторсырья от б/у ПЭТ бутылок.

Из использованных бутылок очень часто делают различные поделки для сада, мобильные

умывальники, мебель и даже дома, хотя это скорее хижина. Огородники выращивают в них

рассаду. Многие дизайнеры создают из бутылок декоративные светильники и панно. Некоторые из них делают арт-объекты.

Из дробленого пластика можно создать объемные панно, шторы, клумбы. Нередко его даже

применяют при строительстве забора или небольшого садового ограждения.

Оборудование, которое используют для переработки на заводах

На перерабатывающих заводах используются сортировочные линии, конвейеры, дробильные

установки, ванные для замачивания флекса, агломератор, линии грануляции.

Куда можно сдать пластиковые бутылки

Пластиковые бутылки и ПЭТ-тару из дома можно утилизировать в пункты приема и переработки, которые есть во многих городах. Стоит отметить, что в каждом пункте приема бутылок предъявляются свои требования.

Обратите внимание! На переработку принимаются бесцветные, зеленые, голубые и коричневые изделия. В некоторых пунктах не принимаются окрашенные и светящиеся домашние бутылки.

Ну а самым распространённым методом является выброс их в специализированные баки,

установленные на контейнерных площадках.

видео, технология, оборудование для утилизации, применение вторичного ПЭТ сырья

Фото 2

Пластиковые бутылки — это не просто тара для упаковки напитков и жидкостей.

Бутыли из ПЭТ — это уникальный материал, который даже после использования может иметь массу ценных применений.

Ежедневно они выбрасываются сотнями тысяч единиц. Люди и не догадываются, что это не просто мусор, а ценный сырьевой ресурс.

Из них  можно изготовить множество полезных вещей и даже организовать мини-производство по переработке пластиковых бутылок в домашних условиях.

Особенности и преимущества рециклинга

Подавляющее большинство тары, которую мы используем для напитков и прочих жидкостей, изготовлено из полиэтилентерефталата (ПЭТ).

Фото 3Этот материал легко узнаваем, он имеет следующие отличительные характеристики:

  1. Идеальная прозрачность. Упаковка из полиэфира отличается отличным светопропусканием.
  2. Жесткость. Несмотря на очень малую толщину стенки, материал не деформируется.
  3. Легкость. Изделия имеют малый вес по сравнению с объемом.
  4. Цвет. Классические цвета: светло-голубой, коричневый, зеленый, прозрачный.

Обратите внимание, что крышки и укупорочные кольца выполнены из другого пластика — полиэтилена или полипропилена.

В промышленности отходы ПЭТ идут на вторичную переработку. Технология рециклинга полиэфира достаточно проста.

Главное преимущество состоит в том, что полиэтилентерефталат имеет очень короткую зону плавления.

То есть для того, чтобы его расплавить, необходимо приложить минимальные усилия и небольшое время нагревания. Он плавится быстро и не выделяет вредных и токсичных веществ.

Кроме того, ПЭТ быстро застывает в обычной воде, то есть для его охлаждения не требуется специального оборудования. А самое главное преимущество — он практически не теряет своих полезных качеств.

Применение вторично переработанного ПЭТ:

  • щетки и другие ворсистые изделия;
  • нити для 3D-принтеров и ручек;
  • волокна, веревки и нити;
  • связующее для абразивов и т.д.

Этот очень небольшой список, куда можно применить переработанный ПЭТ из бутылок.

Адаптация переработки к домашним условиям

Фото 4В переработке отходов тары ПЭТ нет каких-то трудностей.

Но зато есть очень важные ключевые этапы, которые следует неукоснительно соблюдать:

  1. Сортировка — самый важный момент. Пластик необходимо отсортировать по цветам, так качество вторичного материала будет намного выше. Крышки, кольца и этикетки нужно полностью удалить.
  2. Предварительная мойка. Если это тара из-под воды, то эту стадию можно пропустить. Упаковку из-под молочной продукции и напитков желательно промыть изнутри. Это можно сделать проточной водой.
  3. Измельчение бутылок. Идеально подходят роторные дробилки с длинными острыми ножами. Промышленное оборудование очень дорогостоящее, поэтому для дома подойдут самодельные устройства. Варианты конструкций описаны ниже.
  4. Мойка. Для отмывки бутылок подойдут обычные тарные емкости (тазы, ведра, баки). Для не сильно загрязненных бутылок достаточно мойки в обычной теплой воде. Для удаления остатков пищи можно использовать трехстадийную мойку: замачивание в содовом растворе, мойку с применением средств для мытья посуды, ополаскивание в проточной воде.
  5. Сушка. Можно использовать духовой шкаф. Температура сушки 100-120°С, время 2 часа. Дробленые куски желательно периодически переворачивать.
  6. Экструзия. Поскольку предполагается использование исключительно самодельного устройства (описание ниже), то возможны варианты изготовления либо гранулы, либо жгута или нити.

Оборудование для утилизации своими руками

В домашних условиях можно обойтись без некоторых единиц оборудования и максимально упростить технологию. Но все же без дробилки и экструдера (гранулятора) работа будет невозможна.

Фото 5

В интернете можно найти массу советов по сборке и необходимым материалам. Рассмотрим наиболее подходящие и универсальные схемы.

Дробилка

На сайте есть статья с подробным описанием проекта «Дробилка для пластика своими руками«.

Для измельчения ПЭТ лучше подобрать комплект ножей с разными формами зубчиков. Это позволит повысить качество дробленого материала.

Экструдер

Поскольку полиэтилентерефталат быстро переходит в состояние расплава, то стоит рассматривать простейшие схемы агрегата. Потребуются следующие расходные материалы:

  1. Металлическое сверло для дрели самого большого диаметра. Это будет импровизированный шнек. Он будет толкать материал к выходу, попутно помогая пластику быстрее расплавиться.
  2. Обрезок металлической водопроводной трубы. По длине он должен соответствовать сверлу. Диаметр трубы следует выбирать с небольшим зазором.
  3. Мотор-редуктор. Это самая затратная часть. Если не удается найти б/у вариант, то стоит выбрать новый с частотой вращения от 10 до 100 оборотов в минуту.
  4. Нагревательный элемент. Для обмотки металлической части можно использовать нагреватель в форме прутка.
  5. Теплоизоляционный материал — стальной лист для изготовления бункера загрузки.
  6. В качестве формующей части (фильеры) изготавливается металлическая заглушка с отверстием в центре.

Фото 8

Для подключения нагревателя и элемента управления вращением электродвигателя лучше воспользоваться услугами опытного электронщика.

В управлении экструдер  достаточно прост. Температуру лучше подбирать опытным путем, ориентируясь на начальный диапазон от 180°С.

Для охлаждения жгута расплавленного материала чаще всего достаточно воздуха, но иногда может потребоваться дополнительное остывание в воде.

Для этого жгут помещают в ванну прямоугольной формы с охлаждающей водой, которую в процессе можно менять по мере нагревания.

Готовый жгут можно наматывать либо в ручную, либо приспособить для этого тянущие ролики (например, от старой стиральной машины).

Применение вторичного ПЭТ

Очень интересным  и экономически оправданным является изготовление нитей для 3D-печати. Особенно это актуально для тех, кто постоянно пользуется этими материалами в работе.

ПЭТ — это материал, из которого изготовлено большинство продаваемых сейчас нитей для трехмерной печати. Можно самостоятельно добавлять красители

для придания  желаемого оттенка изделию.

Фото 9Кроме этого, можно изготовить:

  • волокна и прутки для кустарного производства щеток и метелок;
  • абразивные материалы — для этого абразив замешивается вместе с дробленым материалом и подается в экструдер;
  • шпагат или упаковочная лента — изменив отверстие в фильере, можно придать любую форму готовому изделию.

Альтернативное использование пластиковых бутылок

Бутылки ПЭТ — отличный материал для изготовления садовых скульптур. Он не разлагается на солнечном свете и может прослужить долгое время. Дизайн конструкции можно выбрать на свой вкус, все ограничивается лишь полетом фантазии.

Фото 10

Более интересны схемы практического использования пластиковых бутылок.

Из прозрачной тары можно построить теплицу. Для этого используют чистые неокрашенные бутыли с крышками. Ведь воздух — это самый лучший теплоизоляционный материал. Пустые емкости отлично подойдут и для утепления фундамента тепличной конструкции.

Фото 13

Очень эффективной схемой может оказаться отопление такой теплицы пиролизными газами, получаемыми при сжигании этих же бутылок. Схема перспективная, поскольку затраты на теплоноситель будут минимальные. Сырье для отопления в буквальном смысле добывается из мусора.

Вопросу изготовления различных поделок и вещей из бутылок посвящена отдельная статья. Также читайте, что можно сделать из крышек.

Видео по теме

Из данного видео вы сможете узнать, как выглядит и как работает самодельный экструдер для утилизации пластиковых бутылок:

Итоги

Пластиковые бутылки в наше время не стоит рассматривать только как отходы. Данная статья убедительно доказывает, что даже при минимальных вложениях можно получать экономически интересные продукты.

Сырье — это мусор, который буквально лежит под ногами. Пустая пластиковая бутылка может быть переработана в полезную вещь, которая обретет вторую жизнь.

Вконтакте

Facebook

Twitter

Одноклассники

Мой мир

как можно организовать утилизацию и вторичное производство

Способы переработки пластиковых бутылокЕжедневно люди выбрасывают десятки тонн использованной пластиковой тары. А ведь синтетические материалы разлагаются десятки лет и основательно ухудшают и без того неблагоприятную экологическую обстановку. Решить проблему поможет переработка пластиковых бутылок. Этот бизнес в России еще только зарождается, но имеет значительные перспективы.

Сферы применения флекса

Использованные бутылки из пластика имеют такое же значение, как и макулатура. В процессе переработки этого сырья можно получить флекс — прозрачные или разноцветные пластиковые хлопья. Из них можно изготавливать химическое волокно. В свою очередь, из такого волокна можно изготавливать:

  1. Этапы переработки пластиковых бутылокНовые ПЭТ-бутылки.
  2. Тротуарную плитку.
  3. Черепицу для крыш.
  4. Пленку для промышленных или хозяйственных нужд.
  5. Пластиковую бытовую мелочь — совки, щетки, ведра и прочее.
  6. Трубы для канализации.
  7. Сетку или брикеты.
  8. Оболочки для проводов.
  9. Ленту для упаковки товаров.

Условия организации бизнеса

Как перерабатывают пластиковые бутылкиДля организации собственного бизнеса по переработке ПЭТ-тары можно открыть мини-завод, позволяющий утилизировать пластиковое сырье. Такое предприятие будет иметь высокую рентабельность, но на начальных этапах потребует значительных вложений средств и сил.

Во многих городах можно найти пустующие площади закрывшихся заводов, ангаров или складов. Обычно это значительные территории на окраине населенного пункта. Если готового строения в наличии не окажется, можно возвести его на свободном земельном участке. Площадь такого завода должна быть не менее 3000 кв. м. В обязательном порядке должны быть подведены коммуникации.

Можно приобрести полноценную линию по переработке сырья и установить ее на имеющихся площадях. Альтернативный вариант — мини-завод, который перерабатывает пластиковые бутылки. Он представляет собой контейнер длиной не более 6 метров, который можно запускать вообще без цеха. Однако такой мини-завод окажется дороже на 25−50%.

Источники получения сырья

Тем предпринимателям, кто решил развивать бизнес в области переработки бутылок, важно выяснить, откуда взять достаточное количество сырья. При грамотном подходе этот вопрос не создаст больших затруднений. Вот лишь несколько источников получения сырья:

  1. Вторичная переработка пластиковых бутылокЗаключение договора о поставках с городской свалкой.
  2. Организация пунктов приема тары у населения за минимальную плату.
  3. Заключение договоров с уже открывшимися пунктами приема.
  4. Организация по городу урн или ящиков для сбора пластикового мусора.

Однако, несмотря на кажущуюся простоту, в этом вопросе возможны некоторые «подводные камни». На свалках уже могут оказаться другие претенденты на собранное сырье и поделить все между собой. Несколько проще организовать пункты приема тары напрямую от населения. Однако в этом случае придется вложить деньги в рекламу и оплату с сданных бутылок населению.

Можно получать тару бесплатно, расставив по населенному пункту ящики и урны. В этом случае потребуется разрешение администрации города.

Организовать прием тары можно также на условиях франчайзинга. В этом случае устанавливаются автоматы, которые принимают сырье, определяют его массу и материал, а затем выдают оплату.

Каналы сбыта продукции

Чтобы бизнес приносил стабильную прибыль, очень важно наладить постоянные каналы сбыта готовой продукции. Существует несколько вариантов решения этой задачи:

  1. Сортировка для переработки бутылок из пластикаНебольшое предприятие может поставлять продукцию более крупным заводам, имеющим полный рабочий цикл. Конечно, стоимость продаж в этом случае будет ниже, но зато гарантирован постоянный покупатель флекса.
  2. Можно заключить договор с крупным предприятием, которое занимается изготовлением изделий из химического волокна. Таких предприятий в России немного, однако у них большие объемы производства.
  3. ПЭТ-хлопья весьма востребованы в качестве товара на экспорт.

Продукция для переработки

Чтобы найти покупателя, рекомендуется размещать свою рекламу на различных площадках.

Преимущества и риски

Подобно любому бизнесу, переработка пластиковой тары имеет свои преимущества и некоторые риски. Организовать производство можно разными способами. К преимуществам можно отнести:

  1. Оборудование для переработки пластикаЭкологичность производства.
  2. Государственная юридическая и финансовая поддержка.
  3. Возможность работать без получения лицензии.
  4. Наличие больших объемов сырья.
  5. При правильной организации производства — высокая рентабельность.

Наряду с достоинствами производства, начинающему предпринимателю следует помнить о некоторых рисках. К их числу относятся следующие факторы:

  1. Отсутствие законодательной базы по этому вопросу.
  2. Сложности с подготовкой пакета разрешительных документов.
  3. Возможные затруднения с налаживанием поставок сырья.
  4. Большое количество ручной работы в производственном процессе.

Технология переработки отходов

Полимерный материал ПЭТ, из которого изготовлена пластиковая тара, плавится при температуре 250 градусов. Это вещество не растворяется в воде и бензине, устойчиво к воздействию слабых кислот и щелочей. Все эти свойства учитываются в процессе его вторичной обработки.

Полный цикл переработки пластиковой посуды можно разделить на несколько основных этапов:

  1. Как организовать переработку пластиковых бутылокСортировка собранного материала.
  2. Измельчение сырья.
  3. Мойка.
  4. Отделение от крышек или этикеток.
  5. Повторная очистка и сушка.
  6. Грануляция.

Сортировка материала

Посуда может быть изготовлена из разных материалов, поэтому прежде всего собранное сырье нуждается в сортировке. Бутылки разбираются по цветам: зеленые, коричневые, голубые или бесцветные. Этот этап очень важен, поскольку пластиковое сырье разной окраски имеет разную стоимость:

  1. Хлопья коричневого цвета отличаются самым высоким качеством, однако при этом они наиболее дешевые. Причина заключается в невозможности изменить их цвет в процессе переработки.
  2. На втором месте стоит флекс голубого или зеленого цвета.
  3. Самые дорогие хлопья — бесцветные.

Отдельно откладывается посуда из-под масла, молока, моющих средств и бутылки красного цвета. Их переработать гораздо сложнее. Исключаются также изделия, которые изготовлены из пластика других видов — не ПЭТ.

Организация пластиковых бутылок

На этом этапе переработки ПЭТ бутылок чаще используется ручной труд, хотя на крупном предприятии можно установить специальное оборудование, которое осуществляет автоматическую сортировку.

Очистка и дробление

Сортировка и утилизация пластиковых бутылокСледующим этапом производства является очистка бутылок от содержимого, этикеток, крышек, налета пыли и грязи. Мыть бутылки нужно горячей водой с добавлением каустической соды. Чтобы как можно лучше промыть внутренние поверхности, бутылки нужно измельчить. После промывки сырье тщательно высушивается в специальном сушильном аппарате.

После того как ПЭТ-тара будет тщательно отмыта и очищена, ее измельчают в специальных дробилках. Получая разноцветные хлопья размером 1−2 см.

Некоторые линии утилизации пластиковых бутылок осуществляют одновременно мытье и измельчение. В итоге качество продукта на выходе бывает более высоким. Из бункера сушильной камеры чистое и сухое сырье фасуется в мешки по 30 кг.

Хотя флекс — это промежуточный продукт, который может перерабатываться дальше, многие предприниматели вполне успешно реализуют его в качестве готового продукта. Если продолжить вторичную переработку пластиковых бутылок, можно получить гранулированный продукт, который является более дорогим товаром.

Агломерация и грануляция

Утилизация пластиковых бутылокАгломерация — это процесс спекания пластмассовых хлопьев. Для этого используются вращающиеся ножи, разогретые до температуры 100 градусов. В результате получаются небольшие комочки пластика, которые направляются на грануляцию.

Комочки делаются одного размера и цвета. Далее их нагревают до 280 градусов, вытягивают в длинные волокна и нарезают на одинаковые гранулы небольшого размера. Полученные гранулы охлаждают в воде.

Из такого гранулированного пластика уже можно производить любую продукцию для промышленных или потребительских целей.

Переработка пластика дома: оборудование для утилизации

Когда речь заходит о переработке пластиковых бутылок на дому, сразу возникают ассоциации, связанные с поделками. Кроме того, дома можно делать сырьё для повторного производства и сдавать его в приёмные пункты.

Оборудование

Для переработки пластмассы на дому не потребуется специальное оборудование. Делать это можно с помощью подручных средств:

  1. Плита подойдёт для переплавки горлышек и днищ ПЭТ-бутылок. Только обязательно используйте вытяжку!
  2. Духовой шкаф – неплохое место для запекания… пластика HDPE.
  3. Самостоятельно можно изготовить устройство для разрезания ПЭТ-бутылок на нити. Оно позволяет за короткое время нарезать ленту большого метража. Круг её применения очень широк, поскольку она прочная, долговечная и обладает термоусадочными свойствами.
  4. Для обустройства дорожек на участке перед домом, нужны формы. Их можно сделать своими руками или приобрести готовые в строительном магазине.

Требование к помещению

При нарезании и измельчении пластика дома нет особых требований к помещению. Однако если планируется переплавка, то потребуется хорошая вентиляция. В квартире заниматься этим не рекомендуется, поскольку кухонная вытяжка обычно выходит в общую вентиляционную систему. Для таких работ более подходящим будет гараж или сарай.

Подготовка пластика к утилизации

Процесс переработки пластмассы начинается с ее тщательной промывки и сушки. Для этого можно использовать ведро, таз или сделать это в ванне. Мыть можно тёплой водой, но рекомендуется использовать мыльный раствор.

Важно! Если пластик плохо помыть, при плавлении может быть сильное задымление.

Затем необходимо провести сортировку. Для плавления дома без вреда здоровью лучше всего использовать только пластик с маркировкой «2», «02» в треугольнике или просто надпись HDPE.

Перед измельчением необходимо снять крышку и защитное колечко, закрепленное на горлышке. Они состоят из другого типа пластика и перерабатываются отдельно.

Процесс переработки пластиковых отходов дома

Измельчение ПЭТ- бутылок или другого пластикового мусора

Более сложным является следующий этап – измельчение. Мелкую пластмассу можно сдать на переплавку в специализированные компании или переплавить самому.

Измельчать бутылки можно с помощью соковыжималки, но это приведёт к её быстрому износу. Кроме того, слишком мелкая фракция не всегда удобна в переработке. Оптимальным будет «роспуска» бутылок на нитки и нарезка из них хлопьев ножницами.

Плавление пластика и литье сырья в специальные формы.

Пластик HDPE становится пластичным уже при температуре 180С. Поэтому для его переплавки подойдет обычная духовка, как электрическая, так и газовая. В зависимости от объема материала, время «выпекания» составляет от 15 мин до часа. Кусочки измельченного пластика распределяют на противне поверх обычной пергаментной бумаги.

Формовку можно проводить не спеша, разогретый материал долго остывает и сохраняет тягучую форму. При остывании стоит учесть, что произойдёт незначительная усадка. Для изготовления плитки можно подготовить форму из дерева, а можно просто обрезать края остывшего «блина».

ПЭТ-бутылки плавить гораздо сложнее. Если не соблюсти температурный режим, пластик не сохранит свои физические свойства. Он перестанет быть пластичным, масса станет мутной, а после остывания начнёт крошиться в руках.

Для переплавки пластиковых бутылок нужна ёмкость. Обычно используют консервную банку или старую, ненужную кастрюлю. Для уменьшения вредных испарений в процессе плавления, можно добавить немного растительного масла. Но даже в этом случае без респиратора и хорошей вентиляции не обойтись.

Важно! Использование ёмкостей для приготовления пищи после плавления в ней пластика категорически запрещено!

Температура плавления Пэт-пластика выше, чем у HDPE. Он становится мягким при 240С, а при250С уже плавится. Держать в расплавленном состоянии больше двух минут его не рекомендуют, а при вытаскивании из печи есть только 15-20 секунд, чтобы перелить жидкий пластик в форму.

При плавлении его на огне, сложность заключается в разности температур верхнего и нижнего слоя. Для того чтобы как-то сравнять перепад – используют строительный фен.

Изделия из переплавленного ПЭТ-пластика получаются приятными на ощупь. Из него можно выплавлять различные сувениры. Перегретый матовый пластик напоминает структурой природный камень оникс.

Техника безопасности

При организации переработки пластика своими руками стоит придерживаться определённых мер безопасности:

  • пользуйтесь перчатками при подготовке к переработке. При мытье можно поранить руки о неровные края поврежденной тары;
  • при измельчении пластика стоит использовать защитные очки, поскольку могут отскакивать кусочки пластмассы;
  • переплавляя пластик применяйте огнеупорные перчатки или прихватки, что бы обезопасить себя от ожогов.

Небутылочный PET: перерабатывать нельзя отказаться

PET - один из наиболее популярных пластиков, используемых для упаковки товаров. Из него делают не только пластиковые бутылки для питьевых жидкостей, но и контейнеры для различных продуктов питания, емкости для бытовой химии и косметики, пленку и многое другое. Именно со второй группой небутылочных упаковок возникает проблема - ни один рециклер не берет их на переработку. 

Почему бутылки с маркировкой 01 PET пользуются спросом у всех переработчиков, а остальная упаковка из такого же пластика отправляется на полигоны или сжигание? Есть ли технологии для рециклинга небутылочного PET или нам стоит отказаться от него на законодательном уровне? На эти и другие вопросы эксперты отрасли постарались ответить на конференции компании «ЭкоЛайн», посвященной теме обращения с отходами.

Две стороны одного PET

Прежде чем углубляться в тонкости надо понять, что вообще из себя представляет PET и почему вокруг него ведутся такие оживленные дискуссии.

Сырьем для производства PET служат продукты нефтехимии: диметиловый эфир терефталевой кислоты и этиленгликоль. После синтеза этих веществ получается пластичный полимер - полиэтилентерефталат (он же ПЭТ, ПЭТФ, 01, PET, PETE). Этот вид пластика считается наиболее безопасным для человека, активно применяется в пищевой индустрии и востребован в медицине.

Из-за высокой жесткости его удобно использовать для транспортировки и хранения продуктов, что только увеличивает популярность PET-упаковки во всем мире.

Это единственный полимер, который можно перерабатывать бесконечно и получать чистое вторичное сырье, пригодное для производства товаров с повышенными санитарными требованиями (из упаковки для еды можно снова получить упаковку для еды). Для сравнения: полипропилен (5, РР), который тоже используется в качестве тары для продуктов питания, после переработки может превратиться только в технические изделия. 

Из первичных PET-гранул изготавливают бутылочную и небутылочную продукцию. Бутылочной считается тара от питьевых жидкостей - воды, соков, молока и йогуртов. Такие бутылки выдуваются из преформ, имеют характерную точку на дне и примерно одинаковы по форме и толщине. 

Небутылочные виды - лотки для продуктов, емкости от лекарств и бытовой химии, коррексы (подложки от конфет), упаковочная пленка, волокна, нити и веревки - получают с помощью технологического процесса формования. 

По сравнению с бутылками эти типы PET имеют меньшую толщину и очень разнообразны по формам и размерам. Есть еще и третий вид - выдувная тара похожая на бутылки, но считающаяся небутылочной. Это флаконы от шампуней, гелей для душа и других косметических средств, которые проблематично переработать из-за содержания агрессивных красителей.

Но если сам по себе PET так хорош, то почему бы не следовать идеологии вечной переработки? И зачем в таком случае отделять один вид от другого? 

Невязкий полимер

Основная проблема заключается в чувствительности PET к деструкции. При любом способе рециклинга он теряет вязкость – свойство сопротивляться изменению формы.  

Если у первичного полимера показатель вязкости примерно равен 0.82 дл/г (децилитров на грамм), то у переработанного бутылочного – 0.72-0.8 дл/г, а у переработанного небутылочного – 0.62-0.65 дл/г. Поскольку вязкость бутылочного PET после рециклинга падает незначительно - его любят и активно применяют не только для производства новой упаковки, но и для изготовления текстильного волокна. 

Смешивая оба типа PET в нынешнем оборудовании для переработки, конечные гранулы будут иметь нестабильные показатели вязкости (намного ниже требуемых). Работать с невязким полимером сложно – для изготовления привычных вещей он не годится, а придумывать ему новое применение тяжело и невыгодно. 

Поэтому для того, чтобы в дальнейшем использовать вторичный небутылочный PET в качестве листа, ленты, волокна или для изготовления пищевой тары, нужно увеличивать вязкость. Как? Этот вопрос упирается в технологии - сейчас в России не существует необходимых мощностей для проведения таких работ. Но неужели в наш инновационный век нет технических решений этой проблемы? Оказывается, есть. 

Новые технологии и проект в Перми

Пермская компания-производитель одноразовой пластиковой посуды «Упакс-Юнити» прямо сейчас завершает монтажные работы и вот-вот введет в эксплуатацию самый современный в России, а может быть и во всем мире завод по переработке отходов полиэтилентерефталата в жесткую упаковку. 

Проект реализуется совместно с австрийской компанией Next Generation Recyclingmaschinen (NGR), поставляющей оборудование для рециклинга PET. 

По словам Михаила Циркулева, генерального директора компании ООО «МС-Техник», ведущего руководителя проекта пермского завода, новое предприятие сможет перерабатывать до 900 тонн в месяц изделий из полиэтилентерефталата. 

По примерным оценкам присутствующих на конференции экспертов – в России образуется около 150 тысяч тонн небутылочного PET в год. Если новая производственная линия будет перерабатывать только небутылочный пластик, то она сможет дать вторую жизнь всего 7% образующейся в стране упаковки подобного типа. На первый взгляд 7% кажутся небольшой цифрой, но, с другой стороны, до пермского завода в стране никто не работал с небутылочным PET, а 7 явно больше, чем 0.

Традиционно для переработки полиэтилентерефталата применяется твердофазная поликонденсация - гранулы кристаллического PET нагреваются до 200-240°С и выдерживаются при этой температуре нескольких часов. Это приводит к увеличению вязкости на 0.01-0.02 дл/г в час. 

Компания NGR разработала процесс жидкофазной поликонденсации - LSP (Liquid State Polycondensation), при которой материал нагревается сильнее (до 270-280°С), что увеличивает скорость реакции и повышает вязкость на 0,01-0,02 дл/г всего за несколько минут. Чем дольше полимер будет находиться в реакторе, тем более высокое значение вязкости можно получить.

Весь процесс рециклинга PET-изделий (бутылочных, небутылочных, хлопьев, лент, пленки, нитей) будет выглядеть так: измельченный, рассортированный по цветам и предварительно очищенный пластик подается в экструдер. Здесь происходит расплавление и удаление вредных химических соединений. 

После материал направляется в реактор – ключевой узел для технологии LSP. Именно в нем происходит увеличение вязкости за счет использования более высокой температуры и низких значений вакуума. Вакуум необходим для повышения отношения площади распла­ва PET к его объему. Это обеспечивает не только быстрый рост вязкости, но и эффективное удаление загрязнений.  

«Даже если положить PET в мусорный контейнер и достать оттуда, после очистки и переработки он все равно сможет стать упаковкой для еды, в отличии от других пластиков. У него есть способность восстанавливаться, и технология жидкофазной поликонденсации разработана с целью улучшения свойств полиэтилентерефталата», - объясняет Михаил.

Материал на выходе из реактора находится в жидком состоянии, что позволяет либо производить гранулы, из которых потом можно сделать новую пищевую тару, либо сразу направить расплав на формирование пленки или упаковочной ленты.

Казалось бы - технологии появляются. Какие еще могут быть проблемы? Но не менее важен сбор небутылочного PET у потребителей, ведь рециклерам его надо откуда-то брать. 

Сортировка и отбор сырья

По примерным оценкам группы компаний «ЭкоТехнологии», куда входит одно из крупнейших предприятий-переработчиков России – Тверской завод вторичных полимеров, из всего существующего в стране PET - 70% бутылочного типа и только 30% – небутылочного.

Помимо того, что этого «проблемного» пластика не так много, он весь неоднороден. У небутылочного PET нет стандартных форм и размеров. Внешне упаковку из полиэтилентерефталата легко спутать с полипропиленом или полистиролом. Соответственно на линиях сортировки, где оптический сепаратор «отстреливает» автоматически только PET-бутылку, а остальные пластики досортировывают по типам вручную, встает большая проблема выделить в отдельную группу именно небутылочный PET.

Работники оценивают внешний вид упаковки, им некогда рассматривать маркировку, поэтому в отбираемом вручную сырье есть некоторый процент засора. Если к рециклерам попадет сильно неоднородный PET, смешанный с токсичным поливинилхлоридом или полистиролом, новое сырье не будет таким чистым и качественным, как если бы перерабатывали только PET. 

«Тем, кто стоит за конвейером, требуются месяцы, а то и годы, чтобы быстро отличать упаковку “на глаз”. С сортировкой отдельных видов пластиков нам могут помочь системы оптической сепарации, но они дорого стоят. Пока в совокупности технико-экономических факторов нам выгодно загружать имеющийся сепаратор только на выделение PET-бутылки», - рассказывает Дмитрий Герасименко, директор по развитию ГК «ЭкоЛайн».

Помимо дополнительных затрат на оборудование для сортировки и отсутствие налаженной системы сбора, есть еще одна проблема - спрос.

«Мы бы рады прийти в ЭкоЛайн и попросить их собирать для нас такой PET, может быть они даже стали бы его выделять, но сегодня из-за проблем с технологиями у рециклеров на переработанный небутылочный PET нет спроса», - говорит Константин Рзаев, председатель Совета директоров ГК «ЭкоТехнологии».

«Мы в Твери готовы открыть линию переработки для небутылочного PET, но пока есть две проблемы: маленькие объемы и схожесть с другими пластиками. Если на перерабатывающие заводы будут поступать большие объемы отсортированной одноразовой упаковки, установка оптической сепарации будет выгодна, и переработка небутылочного PET станет реальностью», – добавляет он.  

Быть может отказаться?

Основной плюс полиэтилентерефталата – возможность восстанавливаться и перерабатываться бесконечно при наличии соответствующего оборудования. Эти свойства перекрывают все существующие сейчас технологические недостатки, поэтому Константин Рзаев предложил единственно верный, по его мнению, вариант развития событий, который поддержали большинство участников конференции: 

  • Дать покупателям возможность выбора: экологоответственные граждане должны иметь возможность покупать продукты без упаковки, а тем, кому все равно – приобретать товары в PET. 
  • Оптические сепараторы дороги, но необходимы. Они позволят мусоросортировочным комплексам раскидать всю упаковку на PET и PP (PS скоро и вовсе будет выведен из оборота). Чем меньше будет PP, тем меньше проблем. Тогда таким компаниями как «ЭкоЛайн» будет выгодно выделять и небутылочный PET тоже. 
  • Со временем будут появляться технологии, такие как в Перми, позволяющие поднимать вязкость. Из них мы будем делать гранулы, пригодные для изготовления новой упаковки.
  • Поскольку этот рынок сейчас находится на очень низкой стадии развития, его надо направить в правильную сторону, отказавшись от других пластиков и перейдя на PET. Причина такого перехода - несравнимые преимущества полиэтилентерефталата перед другими полимерами. 

Ответ российского ритейла

Магазины любят использовать PET, особенно в качестве контейнеров для еды навынос. В таком пластике хорошо видно товар, он достаточно прочен для транспортировки и безвреден для здоровья. Правда «живет» такая упаковка в руках потребителя недолго – содержимое съедается и вскоре тара отправляется в мусорные контейнеры.

Но недавно сознательные граждане забили тревогу – поскольку небутылочный PET отказываются принимать все экоцентры, люди стали писать гневные письма в адреса ритейлеров с просьбой заменить упаковку на перерабатываемую. 

«ВкусВилл» отреагировал на просьбу и, проведя работу с поставщиками, заменил практически всю упаковку своей готовой продукции на полипропилен. Кроме того, в нескольких магазинах сети открылись уголки с продуктами на развес. 

По словам специалиста по экологическим проектам «ВкусВилл» Вардана Варданяна, основным драйвером для покупки товаров на развес стала меньшая стоимость продукции и возможность взять необходимый объем. При этом всего 30% покупателей используют для покупки свою тару.

«Мы дали людям выбор и подали эту инициативу именно как отдел без упаковки, но большинство все равно пользуется полиэтиленовыми пакетами», - рассказывает о проведенных исследованиях Вардан.  

«Часто задают вопрос, почему “ВкусВилл” не сделает витрину с готовой продукцией, чтобы покупатели могли брать ее в свою тару. Но формат нашего магазина - “у дома”. Люди быстро заходят, берут и уходят. Витрины создали бы очереди, увеличилась бы скорость обслуживания, пришлось бы нанимать отдельного сотрудника и тогда стоимость наших продуктов наоборот бы увеличилась», – поясняет он.

Другая розничная сеть – «Азбука Вкуса» – тоже активно поддерживает экологические инициативы. Недавно ритейл запустил проект, в рамках которого покупатели могут беспрепятственно брать продукты в свою тару. А за отказ от пакета на кассе люди получают бонусы магазина, как комплимент за ответственное потребление.  

«Два года назад мы отказались от бесплатных пакетов. Сложно сосчитать какое количество негативных отзывов мы получили. Многие это восприняли как желание побольше заработать. После того, как пакеты стали платными, мы сократили использование пластика на 2 тонны в месяц. И это при том, что наша сеть не самая крупная в стране. Проект с возможностью взять еду в свою тару - огромный шаг для нас. По сути, мы нарушаем требования СанПина, но понимаем, что мир задыхается от пластика. Мы не закрываемся от проблемы, активно работаем с поставщиками и просим их рассмотреть альтернативные варианты упаковки. В первую очередь, спрос рождают сами потребители, поэтому просвещение на бытовом уровне не менее важно», - делится Андрей Чурсин, директор по взаимодействию с органами государственной власти «Азбука Вкуса».

Что делать с небутылочным PET

Не стоит забывать, что каждый из нас, приходя в магазин, голосует рублем за ту модель потребления, которая есть сейчас. Изобилие пластиковой упаковки в магазинах - не мировой заговор. Ее так много потому, что нам это удобно.  

Но что же делать всем неравнодушным гражданам сейчас, пока технологии окончательно не внедрены, а замена всех других пластиков на PET кажется фантастической? 

  1. Сократить потребление одноразового пластика там, где это возможно. 

  2. Не пренебрегать инициативами магазинов, брать продукты в свою тару, пользоваться отделами без упаковки.

  3. Пока выбирать такую одноразовую упаковку, которую можно сдать на переработку.

  4. Не выбрасывать накопившийся небутылочный PET.

По словам Константина Рзаева, тверской завод вторичных полимеров сейчас накапливает объемы небутылочного полиэтилентерефталата: «Карма не позволяет его выбросить. Сейчас у нас такого PET накопилось порядка 360 тонн. Верим, что если не в этом году, то в следующем проблема решится, и мы сможем его переработать одной большой партией». 

Свой небутылочный PET можно отнести партнерам ГК «ЭкоТехнологии». В Москве в тестовом режиме его принимает «Сфера Экологии». 

Переработка ПЭТ-бутылок - Линия мойки ПЭТ-бутылок

pet-bottle-recycling

Для большинства людей переработка ПЭТ-бутылок означает помещение пластиковых бутылок, таких как обычная бутылка для воды, бутылка из-под газировки, бутылки с маслом и другие подобные продукты, в синий контейнер для вторичной переработки. Для некоторых это означает отнести бутылки в ближайший к вам центр переработки. Хотя этот простой жест «рециркуляция ПЭТ-бутылок» в некоторой степени точен, требуется еще много шагов, прежде чем ПЭТ-бутылки могут быть действительно переработаны, переработаны в новый продукт, такой как полиэфирное волокно, листы / плиты ПЭТ, или обратно в ПЭТ-бутылку. ,

Сбор бутылок из ПЭТ

Первый шаг в переработке ПЭТ - это сбор бутылок. Как упоминалось выше, большая часть сбора осуществляется путем рециркуляции «на обочине» (когда грузовики приезжают за синей корзиной для мусора) и путем сдачи в центры переработки. Для вторичной переработки, часто называемой «однопоточной переработкой», все типы вторсырья помещаются в один бункер и доставляются грузовиком на MRF (объект по утилизации материалов) для сортировки. Перерабатываемые материалы могут включать стекло, алюминиевые банки, пластиковые бутылки и бумагу / картон.Этот смешанный поток вторсырья частично сортируется вручную, а частично с помощью оборудования для вторичной переработки, такого как барабанная дробилка, вихретоковый сепаратор и др.

После сбора и сортировки на MRF пластиковые бутылки упаковываются в большие уплотненные пачки (на фото выше) и отправляются на завод по мойке ПЭТ-бутылок на месте или за границу для переработки в «горячие» хлопья ПЭТ. Стекло, металлы, бумага / картон упаковываются и отправляются на соответствующие предприятия по переработке для дальнейшей обработки.

Завод по мойке / переработке ПЭТ-бутылок

В этом разделе мы сосредоточимся на процессе очистки ПЭТ-бутылок и переработке их в переработанный ПЭТ-пластик, или сокращенно RPET.

pet-bottle-flakes Когда пластиковые бутылки поступают на завод по переработке / мойке ПЭТ, они обычно находятся в больших тюках, уже разделенных по цвету. Целью установки для мойки ПЭТ-бутылок является сбор этих грязных пластиковых бутылок и их тщательная очистка, чтобы их можно было использовать повторно. В то же время необходимо отделить различные загрязнения, такие как пластиковые этикетки, обернутые вокруг каждой бутылки, и крышки для бутылок, которые сделаны не из пластика ПЭТ.

Для очистки ПЭТ-бутылок необходимо использовать оборудование для переработки. Эту серию оборудования, полностью или частично автоматизированную, часто называют линией мойки ПЭТ-бутылок или линией переработки. Бутылки проходят три этапа: сортировку, мытье и сушку.

Для стандартной полностью автоматизированной линии мойки ПЭТ первым элементом оборудования является «машина для снятия балансов», которая берет большие уплотненные тюки ПЭТ-бутылок и разбивает их, чтобы бутылки свободно стекали на ленточный конвейер, что приводит к большому валку. разделительная машина.

Троммель, большой вращающийся туннель с отверстиями меньше, чем в стандартной ПЭТ-бутылке, представляет собой прочное оборудование для удаления мелких загрязнений из потока материала. Поскольку большинство пластиковых бутылок поступает из упомянутых выше MRF, вполне вероятно, что тюки содержат различные мелкие загрязнители, такие как битое стекло, металлы, камни, бумага / картон и т. Д., Которые остались после сортировки материалов «однократной рециркуляции». Эти мелкие загрязнения падают через отверстия на барабане, в то время как бутылки из ПЭТ непрерывно движутся по линии промывки.

Точный способ удаления загрязняющих веществ из потока материала - ручная сортировка. Например, бутылка для молока емкостью 1 галлон (она сделана из полиэтилена высокой плотности) прошла бы процесс троммеля, однако это считается загрязняющим веществом, поскольку она изготовлена ​​не из пластика ПЭТ. Теперь поток материала попадает в длинные ряды ленточных конвейеров, где обслуживающий персонал, стоящий по обеим сторонам конвейера, вручную вычищает загрязнения, прежде чем бутылки будут разрезаны на мелкие части.

Гранулятор используется для резки ПЭТ-бутылок на мелкие кусочки пластиковой крошки, часто называемые «ПЭТ-хлопьями», размером 12-18 мм.Поскольку в этом процессе часто используются мокрые грануляторы, когда струя воды разбрызгивается на бутылки во время резки, мокрый гранулятор действует как первая стадия в процессе мойки.

ПЭТ-хлопья в настоящее время по-прежнему требуют большой работы, прежде чем их можно будет переработать в новый продукт. Чтобы продолжить процесс сортировки, хлопья подвергаются воздушному классификатору, где более легкие материалы удаляются из более тяжелых. Это достигается продувкой потока материала колонной сжатого воздуха.При переработке ПЭТ использование воздушного классификатора эффективно сдувает этикетки из пластиковой пленки с более тяжелого ПЭТ-пластика.

Теперь, когда этикетки с бутылок сняты, пора снять крышки с бутылок, которые сделаны из ПП / ПЭ пластика (полипропилена и полиэтилена). На самом деле это простой процесс, при котором поток материала подвергается воздействию большого резервуара с водой, в линии промывки ПЭТ этот резервуар часто называют резервуаром для разделения поплавка / опускания. Хлопья ПЭТ имеют плотность больше воды и опускаются на дно, а пластик ПП / ПЭ будет плавать.Разделительный резервуар имеет винтовые конвейеры на дне резервуара, по которым хлопья ПЭТ передаются к следующему элементу оборудования.

PET-Bottle-Hot-Washing-Machine-Hot-Washer В это время этот относительно чистый поток хлопьев ПЭТ поступит в его первое официальное моечное оборудование, моечную машину горячего котла / пароварки, в которой используется горячая вода с добавлением щелочного или аналогичного раствора для удаления клея (для приклеивания этикеток). , жир, масла и оставшиеся жидкости / продукты, прилипшие к бутылкам. Поскольку эти загрязнения разрушаются в горячей промывной машине, для дополнительной очистки хлопьев ПЭТ используется вторичная промывочная машина холодным трением.С помощью этих двух моечных машин ПЭТ-хлопья теперь идеально очищены и готовы к сушке.

Чтобы повторно использовать хлопья ПЭТ, они должны быть сухими, поскольку плавление хлопьев ПЭТ с водой внутри приведет к образованию пузырьков воздуха в конечном продукте (нежелательно). Следовательно, необходимо реализовать сложную систему сушки, чтобы эффективно избавиться от всей воды. Первым шагом является использование машины для обезвоживания, которая использует центробежную силу для отжима большой части воды. Дальнейшая сушка осуществляется путем обезвоживания, при котором термические нагреватели используются для обжига хлопьев ПЭТ до уровня влажности ниже 1 процента.

В конце линии по переработке ПЭТ-бутылок находятся чистые, не содержащие загрязняющих веществ хлопья ПЭТ, готовые для использования в производстве различных переработанных продуктов.

Продукты RPET

Теперь, когда у нас есть чистые ПЭТ-хлопья, для чего их можно использовать? Первое и, вероятно, самое большое использование хлопьев ПЭТ - это производство полиэфирных штапельных волокон, из которых, в свою очередь, можно ткать одежду или различные изделия, такие как ковры, сумки и т. Д.

RPET также может использоваться в производстве листов / картонов из ПЭТ, обвязки из ПЭТ, термоформования, таких как совки для стирки, инженерных приложений, таких как усиленные компоненты для автомобилей, а также обратно в ПЭТ-бутылки для упаковки.В этом сценарии хлопья ПЭТ сначала должны пройти процесс экструзии, часто называемый «гранулирование», когда хлопья ПЭТ плавятся и формуются в гранулы. После изготовления гранул ПЭТ из них можно производить различные продукты с помощью литья под давлением или других процессов.

Сопутствующее оборудование

,

Переработка ПЭТ-бутылок для экологически чистых текстильных изделий

1. Введение

Экономический рост, рост населения и индустриализация в мире вместе вызывают увеличение количества отходов. Вследствие всего этого, хотя более интенсивное использование природных ресурсов неизбежно, отходы, образовавшиеся в результате постоянно растущей тенденции потребления, достигли огромных объемов, которые угрожают окружающей среде и здоровью человека из-за своего количества и вредного содержания. Для этой цели следует разработать политику в области обращения с отходами, а также провести исследования по управлению отходами, особенно в области рециркуляции этих отходов, из-за длительного времени разложения этих отходов в окружающей среде, вызывающего проблемы захоронения отходов [1, 2].

Система управления отходами обеспечивает сбор, категоризацию, сокращение, переработку и повторное использование отходов. В настоящее время впечатляют интенсивные усилия стран по управлению отходами. Управление отходами, которое занимает важное место в политике защиты окружающей среды, должно предотвращать быстрое истощение природных ресурсов и минимизировать потенциальные риски, связанные с отходами для окружающей среды и здоровья человека [3].

Полиэтилентерефталат (ПЭТ) является универсальным материалом и имеет широкий спектр применения, например, одежду, акустические панели, спортивную одежду, сельскохозяйственные сети, нетканые материалы, листы и пленки, ремни, технические смолы, бутылки для продуктов питания и напитков, бутылки, упаковочные материалы. , армирование в строительстве и др.Среди этих продуктов ПЭТ бутылок обычно используется для упаковки воды и напитков из-за его легкого веса, недорогой цены, устойчивости к микроорганизмам и света [4, 5, 6]. Бутылки с водой, безалкогольными напитками и другими напитками составляют 83–84% мировой потребности в смоле ПЭТ [7]. Кроме того, прогнозируемый спрос на упаковочные материалы из ПЭТ к 2019 году достигнет 20 миллионов тонн с ежегодным ростом на 4,6% [8].

С повсеместным применением ПЭТ неизбежно образовывались большие количества отходов ПЭТ.ПЭТ не оказывает побочного действия на организм человека и не представляет прямой угрозы окружающей среде. С другой стороны, он считается вредным материалом из-за его высокой объемной доли в потоке отходов и высокой устойчивости к атмосферным и биологическим агентам [9].

Из-за плохого биологического разложения ПЭТ удалить отходы трудно. Можно предложить два приемлемых решения; сжигание и переработка. Возникает метод сжигания с выбросом в атмосферу токсичных паров, вызывающих загрязнение окружающей среды и опасность для здоровья [4, 10].В качестве приемлемого решения переработка бутылок из ПЭТ позволяет сберечь природные источники, такие как ископаемое топливо и энергию, решить проблему захоронения отходов, сократить выбросы парниковых газов, снизить углеродный след, создать новые возможности для бизнеса, а также внести вклад в национальную экономику [ 7, 11, 12, 13, 14]. Кроме того, процессы рециркуляции - лучший способ экономически сократить количество отходов ПЭТ [15]. Благодаря снижению затрат на энергию и сырье, переработка волокна превратилась в форму производства со значительным экономическим преимуществом [16].Можно выделить две формы переработки ПЭТ-бутылок: замкнутый и открытый. Рециркуляция замкнутого цикла или от бутылки к бутылке относится к системе продуктов, которая перерабатывает отходы после потребления в рамках той же системы. Рециркуляция открытого цикла означает использование переработанного материала в другой системе продукта, такой как переработка бутылки в волокно [16, 17, 18]. На рис. 1 показан процесс переработки бутылки в волокно.

Рис. 1.

Переработка бутылок в волокна.

ПЭТ-хлопья получают из отходов ПЭТ-бутылок после ряда процедур, таких как сортировка, промывка, измельчение, сушка и т. Д.[19]. Большинство переработанных хлопьев ПЭТ, производимых во всем мире, используются для производства штапельного волокна в текстильном секторе (рис. 2) [8, 20, 21]. Изначально по экологическим причинам переработка бутылок из ПЭТ в текстильные волокна теперь стала коммерчески привлекательной [22]. Кроме того, по мере роста цен на нефть переработка ПЭТ становится более целесообразной с финансовой точки зрения, чем первичный ПЭТ. Ожидается, что переработка ПЭТ-бутылок будет оцениваться до 13 миллионов тонн в год в 2018 году и до 15 миллионов тонн в 2020 году [21].

Рисунок 2.

Мировой годовой объем рынка ПЭТФ по конечным потребителям в 2016 году [23].

Волокно, полученное из хлопьев ПЭТ, преобладает среди конечных потребителей, составляя 44% от общей доли рынка в 2016 году. Эти волокнистые материалы обычно называют переработанным ПЭТ (р-ПЭТ) и особенно используются в коврах, одеялах, одежде и т. Д. текстильные аппликации [12, 14, 23]. Однако правильная сортировка отходов ПЭТ-бутылок и тщательное удаление примесей необходимы для получения вторичного волокна такого же качества, как и первичное [24].Кроме того, существуют значительные ограничения в использовании r-PET для производства частично ориентированной пряжи (POY), вытянутой текстурированной пряжи (DTY) и полностью вытянутой пряжи (FDY) текстильной пряжи, микрофиламентов, шинного корда или высококачественных двухосных пленок. [21].

Преобразование хлопьев ПЭТ в волокна ПЭТ может осуществляться двумя основными процессами, такими как химическая переработка и механическая переработка. Метод химической переработки позволяет получать продукты с добавленной стоимостью из отходов бутылок из ПЭТ, а деполимеризация ПЭТ путем гидролиза, метанолиза и гликолиза используется для повторного использования регенерированного сырья в качестве мономеров для новых процессов полимеризации [10, 12, 16, 25, 26 , 27].Метод химической переработки позволяет получать материалы высшего качества, но этот метод требует больших затрат труда и энергии, поэтому требует больших затрат на переработку [4, 12, 15, 21]. Метод механической переработки включает сортировку и разделение отходов, промывку для удаления от грязи и загрязнений, измельчение с целью получения хлопьев, очистка, разделение, обезвоживание, сушка и переплавление [10, 16, 21, 25, 27]. Механическая переработка предпочтительна из-за значительного снижения затрат на переработку, потенциала глобального потепления, использования невозобновляемых источников энергии, абиотического истощения, подкисления, эвтрофикации, токсичности для человека и токсичности воды [4].

Таким образом, исследования по использованию штапельного волокна r-PET в области текстильных приложений привлекли внимание исследователей. Yüksekkaya et al. исследовал свойства пряжи и трикотажных полотен, произведенных из первичного ПЭТ и р-ПЭТ, и хлопковых волокон как первичных и переработанных. Пряжа производилась в соотношении 100% первичная, 100% вторичная и 50% / 50% первичная / вторичная пряжа с использованием пневмомеханической прядильной машины. Они заявили, что пряжа, произведенная из переработанных волокон, имеет лучшую неровность пряжи, меньшее количество дефектов пряжи и лучшее значение индекса качества пряжи.Кроме того, было обнаружено, что прочность на разрыв и прочность на разрыв трикотажного полотна у переработанных нитей и тканей ниже, чем у первичных [28].

Еще одно исследование было проведено Мари и Синдзи по изучению характеристик и долговечности тканых материалов, изготовленных из р-ПЭТ с различными соотношениями. Были отобраны коммерчески доступные образцы полотняного и саржевого переплетения и классифицированы в соответствии с содержанием вторичного сырья. Они заметили, что после стирки ткани, в том числе р-ПЭТ, сильнее утомлялись, чем чистый ПЭТ.Было обнаружено, что ткани с r-PET проявляют более высокую жесткость с увеличением содержания r-PET [29]. Раджаманикам и Васудеван изучали антибактериальную активность кольцевой пряжи 19,7 текс, включая лиоцелл и р-ПЭТ, при различных соотношениях смешивания (100% р-ПЭТ, 70% / 30%, 50% / 50% лиоцелл / р-ПЭТ и 100% р-ПЭТ). % лиоцелла). Перед антибактериальными мероприятиями пряжа обрабатывалась хитозановой отделкой. В этом исследовании было высказано предположение, что пряжу можно использовать в качестве медицинского текстиля, а образцы смешанной пряжи показали лучшую антимикробную активность.Кроме того, «смеси нитей лиоцелл и р-ПЭТ» оказались подходящими в области медицинского текстиля из-за более высокой прочности на разрыв и свойства удлинения [30].

Телли и Ёздил изучали характеристики смесовой пряжи r-PET и v-PET с хлопком при различных соотношениях смеси (100%, 70% / 30%, 50% / 50% и 30% / 70%). В этом отношении образцы пряжи 30 текс были изготовлены с помощью системы кольцевого прядения и были определены свойства растяжения, неровность, индекс несовершенства (IPI) и ворсистость этих пряжи.В этом исследовании предлагается стимулировать потребление более дешевых волокон из р-ПЭТ, соответствующих текущим стандартам качества в этой области [31]. Другое исследование авторов связано с характеристиками трикотажного полотна, изготовленного из этих нитей. Было обнаружено, что трикотажные полотна, включающие чистый ПЭТ, имеют лучшие рабочие характеристики, чем р-ПЭТ. Согласно результатам испытаний, они предложили использовать смеси волокон р-ПЭТ в подходящих пропорциях в соответствии с областью использования, чтобы предотвратить ухудшение характеристик ткани вместо использования первичного волокна ПЭТ [19].

Для того, чтобы способствовать использованию штапельного волокна r-PET в текстильном секторе, следует поощрять производителей и принимать некоторые законы. Поскольку переработка ПЭТ-бутылок является важным сектором с добавленной стоимостью; он предотвращает потребление ограниченного источника топлива и энергии, поэтому помогает защитить окружающую среду от загрязнения и уменьшает проблему захоронения отходов. Крупные текстильные бренды предпринимают различные попытки использовать волокна р-ПЭТ в своей продукции, такие как Zara, H&M, Nike, Adidas, Lewis ® и т. Д.выполнять свои социальные обязательства перед природой. В этом исследовании мы стремились определить характеристики пряжи, содержащей р-ПЭТ, произведенной с помощью различных систем прядения при одних и тех же производственных условиях. Для этой цели использовались волокна р-ПЭТ, полученные из хлопьев ПЭТ методом механической переработки, которые были смешаны с хлопковым волокном в различных соотношениях. Образцы пряжи с тем же соотношением компонентов были изготовлены из волокна V-PET вместо R-PET, чтобы сравнить характеристики вторичного и первичного волокна.Были выбраны две прядильные системы: кольцевая и компактная, которые коммерчески используются в промышленности. Определяли и сравнивали эластичность, неровность, IPI, ворсистость этих нитей. Программа статистического пакета IBM ® SPSS ® 20 использовалась для определения статистической значимости влияния сырья, системы прядения и соотношения смеси на рабочие характеристики пряжи.

3. Результаты экспериментов

3.1. Неравномерность

CVm% определяется как неравномерность образцов пряжи и показана на рисунке 3.Когда рассматривается сырье, более низкие значения CVm% наблюдаются для образцов пряжи из чистого V-ПЭТ для обоих типов пряжи.

Рисунок 3.

CVm% образцов пряжи.

С другой стороны, максимальное значение CVm% было зарегистрировано для кольцевой пряжи из 100% Co. Наблюдается тенденция к увеличению неравномерности от 100% чистой синтетической пряжи до 100% Co. Вероятно, что включение синтетических волокон, имеющих более однородную структуру волокон, чем волокна Со, в поперечное сечение пряжи, уменьшило неравномерность.По сравнению между кольцевым и компактным типами пряжи кольцевидная пряжа для всех образцов имеет более высокую неравномерность из-за большего количества выступающих концов волокон из тела пряжи. Если проанализировать результаты в целом, сырье r-ПЭТ вызывает более высокую неровность пряжи, чем v-ПЭТ. Следует также отметить, что более высокая неровность пряжи приведет к снижению прочности на разрыв и более высокому IPI. Следовательно, предпочтительно использовать соотношение смешивания 70% / 30% и систему компактного прядения для улучшения неровности пряжи с использованием исходного материала r-PET.

3.2. IPI

Дефекты - это часто встречающиеся дефекты пряжи в процентах. Индекс несовершенства пряжи относится к общему количеству тонких мест (-50%), толстых мест (+ 50%) и непов (+ 200%) пряжи в километре. Значения IPI образцов пряжи приведены на рисунке 4.

Рисунок 4.

IPI образцов пряжи.

Согласно значениям IPI видно, что пряжа из смеси v-PET имеет более низкие значения, чем пряжа r-PET. С другой стороны, для всех смешанных образцов видно, что увеличение содержания ПЭТ приводит к снижению значений IPI.Кроме того, образцы пряжи из 100% -ного ПЭТ показывают аналогичные значения IPI с образцами из 100% -ного ПЭТ. Технология компактного прядения снижает IPI для всех образцов. Следовательно, можно сделать вывод, что более высокие значения IPI пряжи из смеси р-ПЭТ могут быть результатом низкой совместимости волокон р-ПЭТ с волокном кобальта. Более высокие значения IPI для пряжи из смеси р-ПЭТ следует компенсировать за счет использования более высокого отношения ПЭТ и предпочтения технологии компактного прядения.

3.3. Волосатость

Из рисунка 5 очевидны более низкие значения ворсистости компактных образцов пряжи, чем кольцевых.Поскольку в системе компактного прядения она направлена ​​на получение менее ворсистой пряжи за счет включения выступающих концов волокон в тело пряжи посредством преобразования треугольника прядения. С другой стороны, видно, что образцы р-ПЭТ имеют несколько более высокие значения ворсистости, чем образцы из п-ПЭТ для кольцевой пряжи, тогда как между р-ПЭТ и v-ПЭТ для компактной пряжи почти нет разницы. Очевидно, что среди образцов смешанной пряжи из волокон р-ПЭТ и ф-ПЭТ наименьшая ворсистость пряжи достигается при соотношении смеси 50% / 50%.

Рисунок 5.

Волосатость образцов пряжи.

3.4. Свойства при растяжении

На рис. 6 показаны значения прочности на разрыв кольцевой и компактной пряжи r-PET / Co и v-PET / Co при различных соотношениях смеси. Очевидно, что пряжа, содержащая v-ПЭТ, имеет более высокий предел прочности на разрыв, чем пряжа из r-ПЭТ, а компактная пряжа из 100% v-ПЭТ имеет самую высокую прочность. Это ожидаемая ситуация из-за того, что волокно r-PET имеет более низкую прочность волокна из-за вторичной переработки. С другой стороны, для пряжи кольцевого прядения пряжа из 100% -ного ПЭТФ имеет более высокое значение прочности, чем пряжа из 100% -ного ПЭТФ, примерно на 28% при тех же производственных параметрах.Компактная пряжа из 100% -ного ПЭТФ имеет более высокий предел прочности на разрыв и составляет 39%, чем компактная пряжа из 100% -ного ПЭТФ. Это очевидное положительное влияние системы компактного прядения на прочность пряжи. Но также следует учитывать, что величина этого эффекта меньше для волокон ПЭТ, чем для v-ПЭТ.

Рисунок 6.

Предел прочности образцов пряжи.

Повышенная прочность на разрыв является важной проблемой как для производственных процессов, так и для характеристик ткани в течение всего срока службы.Таким образом, соотношение смешивания 70% / 30% и технология компактного прядения должны быть предпочтительными для более высокой прочности пряжи. Если принять во внимание тип пряжи, ожидается, что в результате прочность на разрыв компактной пряжи будет выше, чем у обычной кольцевой пряжи [36, 37, 38, 39, 40, 41]. Поскольку технология компактного прядения способствует равномерности пряжи за счет увеличения количества выступающих концов волокон в корпусе пряжи. Это преобразование основы пряжи также способствует увеличению прочности пряжи за счет увеличения количества волокон в поперечном сечении пряжи, которые выдерживают силу растяжения.С другой стороны, также ясно видно, что присутствие r-PET и v-PET способствует прочности пряжи на разрыв по отношению к содержанию Co. Гистограммы удлинения образцов пряжи показаны на рисунке 7.

Рисунок 7.

Удлинение образцов пряжи.

Кольцевая пряжа из чистого п-ПЭТ и компактная пряжа демонстрируют более высокое удлинение при разрыве, чем кольцо из чистого п-ПЭТ и компактная пряжа, вероятно, это связано с тем, что более высокое удлинение волокна из п-ПЭТ, чем у волокна из п-ПЭТ. ,Установлено, что удлинение как компактной, так и кольцевой пряжи при разрыве уменьшается с увеличением доли Co волокон.

3.5. Статистический анализ

Анализ MANOVA был проведен для определения значимости влияния сырья, типа пряжи и соотношения смеси на свойства растяжения, неровность, дефекты и ворсистость образцов пряжи (Таблица 2). Результаты показывают, что тип пряжи, сырье и соотношение смеси оказывают значительное влияние на все переменные отклика при 0.05, за исключением незначительного влияния сырья на удлинение пряжи. Кроме того, нет статистически значимой разницы между исходными материалами в удлинении кольцевой пряжи, содержащей r-PET или v-PET, и компактной пряжи. Значение R 2 определяется как величина влияния независимых переменных на переменные отклика в процентах. Сила взаимосвязи между независимыми переменными и переменными ответа объясняется в диапазоне от 0 до 100%. Чем выше R 2 , тем лучше модель соответствует вашим данным.

1957112 Предел прочности на разрыв 0,00127 0,00127 797
Источник Зависимая переменная Сумма квадратов df Средний квадрат F Sig.
Скорректированная модель Предел прочности на растяжение 2904,574 (a) 19 152,872 75,864 0,000128 9012 9012 9012 26.287 57.934 0,000 *
CVm 344.032 (в) 19 18.107 63.940 19 1861247.831 50,887 0,000 *
Волосатость 87.003 (e) 19 4.579 0,000 *
Intercept Прочность на растяжение 27369.271 1 27369.271 13582.28507 13039.899 0,000 *
CVm 22291.832 1 22291.832 78717.571 0.000 *
IPI 50949906.153 1 50949906.153 1392.992 0.000 *
Тип пряжи (A) Прочность на разрыв 347,403 1 347,403 172,402 0,000 *
Удлинение 90.884 1 9.884 21.784 0,000 *
CVm 72.048 1 72.048 254.418 1781597.278 48.710 0,000 *
Волосатость 46.772 1 46.772 1691.195 0.000 *
Сырье (B) Предел прочности на разрыв 777,442 1 777.442 385.814 0,000 *
0,065 0,799
CVm 9,099 1 9,099 32,131 0,000 *
IPI 5533278 1 553363.278 15,129 0,000 *
Волосатость 2,915 1 2,915 105,389 105,389 105,389 1347,936 4 336,984 167,232 0,000 *
Удлинение 434,549 4 108.637 239.423 0,000 *
CVm 240.446 4 60.111 212.267 0.000 * 0,000 *
Волосатость 30,965 4 7,741 279,912 0,000 *
прочность082 1 13,082 6,492 0,013 *
Удлинение 0,964 1 0,964 2,124 0,150 CV 1,287 0,261
IPI 1432.278 1 1432.278 0,039 0,844
Волосатость 1.821 1 1,821 65,846 0,000 *
A * C Прочность на растяжение 20,552 4 5,1128 1,206 4 0,301 .664 0,619
CVm 14,704 4 3,676 12,981000 *
IPI 2797362.394 4 699340.598 19,120 0,000 *
B * C Предел прочности на разрыв 367,084 4 91.771 45,542 0,000 *
Удлинение 49.650 4 12,413 27,356 0,000 *
CVm 6,047 4 1,512 5,339 5,339 139465.661 3,813 0,008 *
Волосатость 0,959 4 0,240 8,669 0.000 *
A * B * C Предел прочности при растяжении 31,075 4 7,769 3,855 0,007 *
1,749 0,151
CVm 1,323 4 0,331 1,168 0,334
IPI 82357.706 4 4427 .563 0,690
Волосатость 0,484 4 0,121 4,374 0,004 *
Ошибка
Удлинение 27,225 60 0,454
CVm 16,991 60 0.283
IPI 2194552.313 60 36575.872
Волосатость 1.659 0,028
Удлинение 6443.482 80
CVm 22652.855 80
IPI 88508167.250 80
Волосность всего 2901.498 80
Удлинение 526,682 79
CVm 361.023 79
IPI 37558261.097 79
Волосность 88.662 79102 88.662 7 MANOVA) результаты статистического анализа.

*

Средняя разница значима на уровне 0,05.


(a) рэндов 2 = 96 (скорректировано рэндов 2 = 94.7), (б) рэндов 2 = 94,8 (скорректировано 2 рэндов = 93,2), (в) рэндов 2 = 95,3 (скорректировано 2 рэндов = 93,8), (г) рэндов 2 = 94,2 (Скорректировано 2 = 92,3), и (e) 2 = 98,1 (Скорректировано 2 = 97,5).

Результаты множественных сравнений позволяют анализировать различия между двумя образцами иначе, чем MANOVA, позволяя увидеть только наличие статистически значимой разницы между группами образцов. Результаты в таблице 3 включают образцы r-PET и v-PET, чтобы сосредоточить внимание на влиянии соотношения компонентов смеси для всех образцов.По результатам множественных сравнительных тестов видно, что различия между группами выборок в целом важны (α на уровне значимости 0,05). Что касается предела прочности на разрыв, видно, что образцы пряжи 70% / 30% и 50% / 50% дают статистически схожие результаты. Другими словами, эти два образца составляют группу по прочности на разрыв. Кроме того, остальные образцы имеют статистически разные результаты по прочности друг от друга. С другой стороны, все образцы имеют статистически разные значения удлинения пряжи, CVm% и IPI друг от друга.Что касается ворсистости пряжи, образцы 30% / 70% и образцы 100% имеют статистически схожие значения, а с другой стороны, образцы 50% / 50% имеют аналогичные значения с образцами 70% / 30%.

CVm (%) / 50 / 30
Зависимая переменная
p Значение
Соотношение компонентов Соотношение компонентов Предел прочности при растяжении (cN10108 текс) IPI (%) Волосатость (Uster ® H)
0 100 0.000 * 0,000 * 0,000 * 0,000 * 0,000 *
30/70 0,000 * 0,000 * 0,000 * 0,000122 0,000122 / 50 0,000 * 0,000 * 0,000 * 0,000 * 0,000 *
70/30 0,000 * 0,000 * 0,000 * 0,000 * 0,000 *
100 0 0.000 * 0,000 * 0,000 * 0,000 * 0,000 *
30/70 0,000 * 0,000 * 0,000 * 0,000 * 0,000 * 50 0,000 * 0,000 * 0,000 * 0,000 * 0,004 *
70/30 0,000 * 0,000 * 0,000 * 0,000
30/70 0 0.000 * 0,000 * 0,000 * 0,000 * 0,000 *
100 0,000 * 0,000 * 0,000 * 0,000 * 0,930 0,593 0,000 * 0,000 * 0,041 * 0,041 *
70/30 0,000 * 0,000 * 0,000 * 0,00010 * 0,00010 * 0 0.000 * 0,000 * 0,000 * 0,000 * 0,000 *
100 0,000 * 0,000 * 0,000 * 0,000 * 0,00128 0,593 0,000 * 0,000 * 0,041 * 0,041 *
70/30 0,000 * 0,000 * 0,008 * 0,013 * 0,008 * 0,013 * 0 0.000 * 0,000 * 0,000 * 0,000 * 0,000 *
100 0,000 * 0,000 * 0,000 * 0,000 * 0,000 0,000 * 0,000 * 0,000 * 0,000 * 0,001 *
50/50 0,000 * 0,000 * 0,008 * 0,013 * 0,008 * 0,013 *

Таблица 3.

Результаты множественных сравнительных испытаний свойств пряжи по соотношению компонентов смеси.

*

Средняя разница значима на уровне 0,05.


.

Барьерные ПЭТ-бутылки: Технология пластмасс

Более трезвая оценка ближайших перспектив ориентированных барьерных бутылок из ПЭТ появилась в прошлом году среди производителей выдувного формования и компаний по упаковке пищевых продуктов в Северной Америке. В то же время достижения в области технологий многослойного покрытия и покрытия поверхностей уменьшают ценовое преимущество стеклянных бутылок и металлических банок для пива, газированных безалкогольных напитков (CSD), чувствительных к кислороду соков и горячих продуктов.

Три года назад надежды на пивные бутылки из барьерного ПЭТ были высоки, но добиться успеха оказалось труднее, чем предполагалось. Фактически, менее 0,1% из 250 миллиардов пивных контейнеров, использовавшихся во всем мире в 2002 году, были из ПЭТ. Экономика, а не производительность, были самым большим дефицитом ПЭТ.

В ответ производители выдувного формования направили свои усилия на разработку бутылок из барьерного ПЭТ для менее требовательных применений в соках, CSD и продуктах горячего розлива - от солений до детского питания.Основное внимание уделяется размерам от 8 до 32 унций, где наблюдается стремительный рост (см. Таблицу 1).

Источники в отрасли предсказывают, что разнообразие постоянно развивающихся технологий - новые барьерные смолы и поглотители кислорода, более дешевые покрытия поверхностей и системы формования многослойных ПЭТ-преформ с более высокой производительностью - будут способствовать расширению этого все еще небольшого, но многообещающего рынка.

Горькие уроки пива

Всего несколько лет назад выдувные машины раздули слухи о том, что пиво быстро вытеснит 2-литровую бутылку из-под газировки, создав золотое дно для выдувных машин из ПЭТ.Сегодня эта мечта не сбылась.

Преобразование пива из стекла в полиэтилентерефталат - сложная задача, требующая создания барьера против выхода углекислого газа и проникновения кислорода при сохранении прозрачности и прочности. Камнем преткновения является удельная стоимость пивных бутылок из барьерного ПЭТ на 100% выше, чем у стеклянных. До сих пор внедрение ПЭТ в основном ограничивалось небольшими пивоваренными заводами и специальными объектами, такими как спортивные арены.

Существенный переход к пивным бутылкам из барьерного ПЭТ потребует от пивоваров и выдувных машин значительных вложений в разгар снижения затрат.Например, пивовары не могут беспрепятственно сбрасывать пивные бутылки из ПЭТ в линии по наполнению, укупорке и этикетированию 75 000 бутылок в час.

Еще одним препятствием является то, что 80% мирового пива разливается с использованием туннельной пастеризации. Это помещает пиво в бутылку при температуре, которая подвергает его термическому напряжению и давлению, что обычно приводит к выходу из строя ПЭТ.

Представление о том, что пластиковые пивные бутылки могут нарушить существующий поток переработки ПЭТ-бутылок, стало фактором прекращения некоторых пивных программ.Фактически, выдувные машины утверждают, что исследования показывают, что многослойные пивные бутылки, даже тонированные, можно утилизировать и использовать повторно. Сторонники барьерных покрытий утверждают, что тонкость этих покрытий и их легкость удаления в обычных системах мойки хлопьев для бутылок также не представляют угрозы для вторичной переработки.

Столкнувшись с этими сложностями, крупные пивовары США занимают выжидательную позицию. Тем не менее, пивные бутылки как из многослойного, так и из полиэтилентерефталата с покрытием используются в ограниченных количествах, и производители выдува по-прежнему уверены, что пиво снова станет плодотворной целью - возможно, через пять лет.

Между тем, ухудшившиеся перспективы пива более чем компенсируются проникновением в продукты, чувствительные к кислороду. Действие происходит в небольших размерах, где большая площадь поверхности по отношению к объему требует относительно скромного улучшения барьера O2, на 200-500% больше, чем у стандартного ПЭТ.

Роберт Миллер из Business Development Associates в Бетесде, штат Мэриленд, оценивает текущий спрос на бутылки из барьерного ПЭТ в Северной Америке и Европе примерно в 3,5 миллиарда единиц в год. Наибольшее распространение получили соки и чаи, которые составляют 52% от текущего потребления.Миллер ожидает значительного роста в будущем таких приложений, а также пищевых и ароматизированных алкогольных напитков (FAB), а также небольших бутылок для напитков и газированной воды. Еще один быстрорастущий сектор - фрукты, джемы, соусы, приправы, маринады и детские смеси с горячей начинкой. Ожидается также рост использования ароматизированных молочных и кофейных напитков.

Множество вариантов барьеров

Один из трех основных способов создания барьера для CO2 и O2 в ПЭТ-бутылках - это создание многослойной структуры, в которой структурные слои ПЭТ расположены вокруг внутреннего слоя или слоев, содержащих более дорогие барьерные материалы.Этот подход может извлечь выгоду из новых многообещающих барьерных материалов, таких как нанокомпозиты на основе нейлона и «пассивно-активные» барьерные системы. Последние представляют собой составы двойного действия, состоящие из пассивного барьерного материала и активного поглотителя кислорода, который блокирует проникновение O2, а также поглощает O2 из верхнего пространства и содержимого.

Технологии поверхностного покрытия создают сверхтонкий барьер на одной поверхности однослойной ПЭТ-бутылки. Оборудование для нанесения покрытий адаптируется к конкретным барьерным требованиям, производительность стремительно растет, а новые конструкции машин облегчают интеграцию в существующие высокоскоростные линии розлива.

«Идеальный» путь к бутылке из барьерного ПЭТ - это однослойная полиэфирная структура. Этот подход потребует смешивания барьерной смолы или поглотителя O2 - или того и другого - с ПЭТ. Не потребуется многослойное оборудование или оборудование для нанесения покрытий, и свобода дизайна бутылок останется неограниченной. Однако источники признают, что на горизонте еще мало практических «однослойных решений», главным образом из-за высокой стоимости подходящих материалов.

Около 70% барьерных ПЭТ-бутылок сегодня представляют собой многослойные конструкции, и эта технология за десять лет зарекомендовала себя в производстве ПЭТ-бутылок для кетчупа.«Многослойная пищевая бутылка из ПЭТ - оптимальное решение с точки зрения барьерных характеристик, функциональности и стоимости», - утверждает Джон Кермет, вице-президент по маркетингу и продажам. в Kortec Inc., поставщике систем совместного впрыска для формования многослойных преформ. Компания переезжает на более крупную производственную площадку, чтобы удовлетворить растущий мировой спрос на системы многослойных преформ на рынках пива, чая, сока и других продуктов питания.

Для повышения производительности в настоящее время предпочтение отдается многослойным контейнерам из ПЭТ вместо покрытий. Kortec только что представила систему коинжекции преформ на 72 гнезда, которая работает с тем же 300-тонным прессом, который ранее использовался для 48 гнезд (см. Историю на стр.19). Без ущерба для продолжительности цикла, результат - на 50% больше продукции при 25% дополнительных капитальных затратах. Первоначально используется бутылка CSD на 16 унций с удвоенным сроком хранения CO2, типичным для однослойного ПЭТ.

Многослойные контейнеры могут быть спроектированы так, чтобы выдерживать пастеризацию, добавляет Кермет. Технология Kortec используется в одной пастеризуемой пивной бутылке из ПЭТ, производимой компанией Zhong Fu в Китае. Это возможно благодаря новым конструктивным особенностям бутылок, технологиям обработки и модификациям материалов.

DevTech Labs, компания по производству бутылок из ПЭТ, разрабатывает гибридную систему, сочетающую циклы совместного впрыска и последовательного формования, чтобы сделать барьерный ПЭТФ с 6-9 слоями.Структура улучшает точность толщины слоя и ориентирует слои для оптимизации барьерных свойств.

Оуэнс-Иллинойс в Чикаго использует пятислойную совместную инжекцию с запатентованными пассивно-активными барьерными материалами в пищевых продуктах, от кетчупа до пива. Его барьер SurShield включает нейлон MXD6 и поглотитель кислорода в двух сверхтонких слоях, вклиниваемых между внешними слоями ПЭТ и внутренним слоем, содержащим до 35% рециклата. Считается, что барьер CO2 повышен на 40%.

Компания Constar International из Филадельфии использует трехслойную структуру с барьерным слоем из нейлона MXD6 и поглотителя O2.Эта пассивно-активная барьерная система Oxbar предназначена для соков, FAB, продуктов с горячей начинкой и пива. Компания Constar разрабатывает бутылки, которые выдерживают туннельную пастеризацию, используя удлиненные горлышки, которые расширяются для снижения давления, и конструкции основания, сохраняющие форму и прочность.

Варианты барьерной смолы

Появление ряда новых барьерных материалов способствует распространению многослойных контейнеров из ПЭТ. Сегодняшние компании - это нейлон MXD6 от Mitsubishi Gas Chemical (MGC) и этиленвиниловый спирт (EVOH) от Eval Co.Америки (Evalca), оба по цене от 2,50 до 3,50 долларов за фунт.

Evalca предлагает марку Eval F, которая может похвастаться более высоким барьером CO2, чем MXD6, а также хорошей прозрачностью и отличным сохранением вкуса. Новый продукт, Eval ABP, сочетает в себе матрицу EVOH, имеющую хороший барьер для CO2, с поглотителем кислорода для защиты чувствительных к кислороду продуктов питания и сохранения свежего вкуса пива.

MXD6 - это прозрачная смола с высокими барьерными свойствами, способная выдерживать горячее наполнение. Сэм Сузуки, менеджер по продажам MGC America, говорит, что MXD6 используется в Японии для однослойных одноразовых упаковок зеленого чая.MGC планирует построить в США к 2004 году новое производство MXD6 производительностью 22 миллиона фунтов в год.

Благодаря альянсу с MGC, Nanocor имеет право смешивать свои собственные наноглины с нейлоном MXD6 для использования в бутылках и пленках из барьерного ПЭТ. Некоторые подробности об этом нанокомпозите «M9» были раскрыты в докладе на конференции Nova Pack Americas 2003 в Орландо, штат Флорида, в прошлом месяце, спонсируемой Schotland Business Research, Skillman, штат Нью-Джерси. Данные показывают, что «M9 повышает барьер CO2 и O2 для стандартного MXD6. соответственно, на 50% и 75% », - утверждает Питер Мол, президент Nanocor (см. Таблицу 2).Материал также сохраняет высокую прозрачность и сопротивление расслаиванию, равное стандартному MXD6. Срок годности, установленный для пива в США (110 дней) и Европе (180 дней), может быть достигнут с трехслойной структурой (ПЭТ / М9 / ПЭТ) с использованием более тонкого барьерного слоя, чем при использовании простого MXD6. Мол говорит, что M9 стоит больше, чем MXD6, но процессор все равно принесет большую экономию. M9 будет продаваться MGC как готовые гранулы.

Компания Honeywell расширила сферу применения своего семейства нанокомпозитов Aegis из нейлона 6, чтобы охватить весь спектр высокобарьерных применений для пищевых бутылок и пленок.Джон У. Джонс, специалист по развитию рынка, говорит, что Honeywell планирует сохранить контроль над технологией, несмотря на предстоящую передачу нейлонового бизнеса Honeywell в BASF.

Продукты Aegis - это произведенные в реакторе или приготовленные в расплаве смеси нейлона 6 и низких (2%) уровней пластинок наноглины, которые действуют как барьер для извилистого пути для CO2 и O2. Эдвард Соччи, технологический руководитель Aegis, добавляет, что у Honeywell есть запатентованный поглотитель кислорода, который повышает барьер O2 до уровня стекла. Он говорит, что в нем участвует «полидиеновый элемент», диспергированный в нейлоне 6, который не ухудшает свойства матрицы.

Aegis OX, нанокомпозитный сорт, содержащий поглотитель кислорода, обеспечивает достаточные пассивные и активные барьеры для CO2 и O2 для защиты пива. Aegis OX используется в трехслойной пивной бутылке премиум-класса емкостью 12 унций для пивоварни Anchor Brewing в Сан-Франциско.

Aegis CSD и HFX - сорта, оптимизированные для газированных напитков и продуктов с горячей начинкой, соответственно. Aegis CSD значительно повышает барьер CO2 по сравнению с немодифицированным ПЭТ, подходя для небольших бутылок CSD. При 3,5% веса бутылки Aegis CSD продлевает срок хранения до 0.Бутылки 5 л от 9 до 14 недель (см. График). Новые данные увеличивают срок хранения до 16 недель. Aegis HFX - это пассивно-активная система, которая повышает устойчивость пищевых продуктов к O2. Соци говорит, что оба демонстрируют значительный прогресс в улучшении сопротивления расслоению.

Температурные пределы ПЭТ минимальны для горячего розлива или пастеризации. Поставщик полиэстера Kosa ответил сополимером Polyclear 2201 PET и сополимером Polyclear 2202 PET / PEN. Оба имеют более высокую термостойкость, чем прямой ПЭТ.Марка 2201 выдерживает температуру до 198 F (92 C), что намного выше нормального диапазона горячего розлива. Сообщается, что Polyclear 2202 выдерживает температуру до 203 F (95 C), что достаточно для некоторых пастеризованных бутылок.

PEN, двоюродный брат ПЭТ, обычно обеспечивает пятикратное улучшение барьеров как для CO2, так и для O2 по сравнению с однослойным ПЭТ, наряду с более высокой термостойкостью и хорошей прозрачностью. PEN имеет Tg 122 ° C, что намного выше, чем у ПЭТ, поэтому смеси PEN позволят пастеризовать однослойные бутылки. Высокая цена на смеси ПЭН и ПЭН / ПЭТ в настоящее время препятствует широкому распространению одноразовой тары.Однако источники в компании BP Amoco из Нейпервилля, штат Иллинойс, которая является основным мономером для PEN, говорят, что однослойные бутылки PEN все чаще используются в многоразовых пивных и водяных бутылках в Европе и Бразилии.

Развитие покрытий

Несколько доступных технологий барьерных покрытий различаются по типу материала покрытия, нанесению покрытия (внутреннее или внешнее) и способу нанесения. В системах покрытия используются однослойные бутылки из ПЭТ, что способствует их экономичности.Однако оборудование стоит дорого и требует интеграции в сложные высокоскоростные линии розлива-этикетирования-укупорки. Большинство поставщиков оборудования для нанесения покрытий также являются поставщиками машин для выдувания и розлива.

Технология холодной плазмы Actis

компании Sidel, изначально разработанная для пива, наносит тонкое углеродное покрытие на внутреннюю часть бутылки, повышая барьер CO2 в семь раз и барьер O2 в тридцать раз. Текущая производительность составляет 10 000 бутылок в час, но скоро будет представлена ​​версия с удвоенной производительностью.Новый вариант, Actis Lite, предназначен для менее требовательных приложений сока, CSD и горячего розлива.

Компания Sidel продала около 20 лакировальных машин Actis и Actis Lite по всему миру, в том числе две в США. Среди пользователей - австрийская Alpha-Werke (упаковка пива и сока), французская Kronenbourg (пиво) и японская Hokkai Can (зеленый чай). Plastipak Packaging из Плимута, штат Мичиган, использует систему Sidel для покрытия ПЭТ-бутылок для напитков и непродовольственных товаров (лекарств).

PPG Industries продает покрытия, которые были нанесены на миллиарды бутылок пива, сока и CSD по всему миру.Жидкий эпоксиамин Bairocade компании PPG распыляется на внешнюю поверхность ПЭТ-бутылок, которые затем подвергаются сушке в печи. Сшитое покрытие толщиной от 1 до 6 микрон является глянцевым, обеспечивает превосходный барьер для CO2 и O2 и выдерживает пастеризацию. Смазывающая способность покрытия обеспечивает скорость обработки до 45 000 бутылок в час при непрерывной работе. Покрытие можно удалить водными чистящими средствами, обычно используемыми при мытье переработанных хлопьев для бутылок из ПЭТ. Новая возможность - это возможность окрашивать прозрачное покрытие, например янтарь для пива.

Лицензиатом Bairocade является компания Graham Packaging из Йорка, штат Пенсильвания, которая использует покрытие для бутылок для сока объемом от 12 до 20 унций. В Саудовской Аравии PepsiCo использует Bairocade для покрытия одноразовых бутылок CSD.

Компания Sipa разработала совместно с выдувным оборудованием PPG для использования с Bairocade. В настоящее время Sipa разрабатывает собственную технологию нанесения покрытий на широкий ассортимент ПЭТ-бутылок. Представитель компании намекает, что более подробная информация может быть раскрыта на выставке NPE в июне.

Tetra Pak предлагает по лицензии систему плазменного покрытия диоксидом кремния для внутренней части ПЭТ-бутылок.Джефф Келлар, вице-президент для пластиковой упаковки покрытие Glaskin обеспечивает такие же барьеры для CO2 и O2, как и стекло. Кроме того, эластичность покрытия обеспечивает целостность барьера (сопротивление растрескиванию), несмотря на расширение и сжатие бутылки во время наполнения. Келлар ожидает, что в этом году Tetra Pak вместе с Glaskin добьется коммерческого успеха в США в области производства соков и горячего розлива.

Технология BestPET компании Krones создает барьер из оксида кремния на внешней стороне бутылки. Сообщается, что он сохраняет хорошую прозрачность, но при этом незначительно улучшает барьер для CO2 и кислорода.Расходы до 20 000 бутылок в час. Технология была разработана совместно с Coca-Cola Corp. для бутылок CSD. Выпущена новая версия BestPET Plus для одноразовых контейнеров для CSD, сока, пива и горячего розлива. Защищает внешнее стеклянное покрытие с помощью финишного покрытия.

На конференции Nova-Pack Americas компания Micro-Coating Technologies представила потенциально более дешевую технологию нанесения покрытий под названием химическое осаждение из паровой фазы (CCVD). «Наша открытая атмосфера, основанная на пламени, наносит тонкий слой любого из нескольких органических или неорганических типов на банки, пластиковые бутылки или пленки», - говорит Джон Эдвардс, v.п. продаж и маркетинга. Он утверждает, что технология CCVD проще в эксплуатации, дешевле в расчете на бутылку и более экологична, чем другие покрытия. Считается, что CCVD улучшает барьерные свойства для CO2 и O2 без ухудшения прозрачности.

Технология

CCVD начинается с раствора для покрытия с низким давлением пара, который распыляется в туман, сушится и одновременно отверждается пламенем. Для этого процесса не требуется вакуумная камера, и, как сообщается, он легко подходит для обычных линий розлива.

SIG Corpoplast разработала ротационную машину для нанесения покрытий Plasmax 12D для нанесения покрытия от Schott HiCotec в Майнце, Германия.Он использует холодную плазму для осаждения оксида кремния внутри бутылки. Сообщается, что стоимость лечения ниже, чем при других барьерных подходах.

Таблица I - Спрос на пищевые контейнеры с высокими барьерными свойствами из ПЭТ

ОБЪЕМ ДИАПАЗОН , млн единиц a

КОНЕЧНОЕ ПРИМЕНЕНИЕ

Кетчуп
Чай и сок
Вода
CSD b
FAB c
Пиво
Всего

МНОГОСЛОЙНЫЙ

475-575
1000-1100
75

150-300
250-300
225-320
2275-2670

С ПОВЕРХНОСТНЫМ ПОКРЫТИЕМ

-
700-800
-

250-300
-
15-20
965-1120

ИТОГО

475-575
1700-1900
75

500-600
250-300
240-340
3240-3790

a Северная Америка и Европа на 2002 год. b Газированные безалкогольные напитки. c Алкогольные напитки ароматизированные. Источник: Business Development Associates

Таблица II - Нанокомпозит M9 в многослойных бутылках для домашних животных

Свойства смолы
Пинта плавления, C
Относительное удлинение,%
Мутность,%

Производительность бутылки, недель
O 2 Срок годности, сок
CO 2 Срок годности, пиво
CO 2 Срок годности, CSD b

Наноглина M9 / MXD6 барьер составляет 5% от веса многослойной структуры. b Газированный безалкогольный напиток Источник: Nanocor

,

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о