НП АРПЕТ
УДК 678.01:53; 677.494; 678.674
Керницький В.І., Жир Н.А.
У статті аналізуються різні варіанти підготовки та переробки відходів поліетилентерефталату (ПЕТ), що дозволяють (залежно від їхньої якості) реалізувати найбільш ефективні технології для отримання на їх основі високоліквідних матеріалів та виробів.
У 2016 році випуск ПЕТ для пляшок у світі досягне 21,5 млн. т. (кількість пляшок близько 550 млрд. шт.) [1-2]; виробництво поліефірних: штапельних волокон 16 млн. т., ниток 34 млн. т. [3-4]. При всій досконалості сучасних технологій утворюється велика кількість ПЕТ відходів з різними властивостями та ступенем забрудненості. Збір ПЕТ пляшок у світі перевищив 10 млн т. Текстильні відходи ПЕТ волокон і ниток за найскромнішими розрахунками становлять близько 2,5 млн т. Класифікація ПЕТ відходів та деякі процеси для їхньої раціональної переробки описувалися раніше [4-7]. Враховуючи постійне зростання абсолютної кількості ПЕТ відходів, удосконалення існуючих та поява нових технологій переробки, посилення вимог до економії енергії та органічної сировини, а також проблеми екології, питання їх оптимальної переробки потребують найсучасніших рішень.
Для України ця тема стала ще більш актуальною у зв'язку із запровадженням нового Федерального закону № 458-ФЗ, відповідно до якого виробники та імпортери зобов'язані, починаючи з 2016 року, самостійно забезпечувати утилізацію відходів товарів та їх упакування, або сплачувати екологічний збір до бюджету України. 8]. Для ПЕТ тари норматив екологічного збору встановлено сумі 3691 крб./т. Закон покликаний прискорити впровадження роздільного збору сміття, яке дозволить збільшити обсяги ПЕТ тари, що збирається, мінімум до 30-40%. Споживання ПЕТ тари в Україні становило 2015 року 533 тис.т., азбирання її відходів 115 тис. т. У найближчі 4 роки збір перевищить 250 тис. т. ПЕТ пляшок на рік. Існуючі (переважно примітивні), переробні ПЕТ відходи в грубе штапельне волокно і неткані матеріали підприємства є оптимальним рішенням використання цього цінного полімерної сировини.
Мал. 1 Отримання ПЕТ волокон та ниток з пляшкових відходів
Принципова схема таких процесів представлена рис.1. Вона має деякі особливості та відмінності для волокон та ниток. Так при виробництві волокон деякі фірми не використовують сушіння флексів, оскільки застосовують мультишнекові екструдери, що забезпечують високу поверхню розділу фаз та ефективну дегазацію, що мінімізує гідроліз розплаву. При виробництві ниток сушіння необхідне. З'явилися технології, що допускають під час виробництва штапельного волокна, крім флексів (IV 0,75-0,84) введення до 20% агломерованих волокнистих відходів (IV 0,6 -0,64). Такий «мікст» (80% флексів +20% агломерату) з використанням агломерату, підготовленого за технологією фірми Herbold (ФРН), був (у рамках опрацювання проекту Іванівського поліефірного комплексу) успішно перероблений на штапельному агрегаті фірми Truetschzler (ФРН) у волокно. з показниками, що практично не відрізняються від таких для волокна з первинних ПЕТ гранул. Незначне погіршення показника кольоровості волокна може бути компенсовано введенням оптичних відбілювачів, а ниток - введенням полімерного концентрату барвника (майстер бетч). Екструзія (переважно мультишнекові або двошнекові екструдери) із зоною дегазації та подальша фільтрація (частіше двостадійна до 20μ) забезпечують видалення летких та твердих забруднень та максимальну гомогенізацію розплаву. При введенні агломерованих волокнистих відходів однієї знайважливіших завдань є відгін під вакуумом (до 0, 001мбар) прядильної препарації, що міститься в них, наявність якої в розплаві робить формування волокна неможливим. Як добавки можуть вводитися: майстер бетч, TiO2, антипірени. Як останні все частіше використовуються поліфосфонати, що не вивільняються з полімерної матриці, не токсичні і забезпечують час згасання полум'я в деяких поліефірних тканинах менше 1с. [9]. Фільтрація розплаву ПЕТ від сторонніх домішок дозволяє виділити всі тверді включення та забезпечити високу (для такого специфічного полімеру) тривалість роботи фільєрних комплектів. Досить часто для цієї мети використовується каскад двох фільтрів (40 μ і 20 μ) зі зворотним промиванням фільтруючих поверхонь розплавом. Система дегазації повинна забезпечувати постійну працездатність та безпечне видалення з процесу уловлюваних летких компонентів. Основними параметрами, що впливають на ефективність переробки відходів за наведеною вище схемою та стабільність властивостей (і насамперед в'язкості) розплаву полімеру, що подається на формування, є: температура, глибина вакууму та подача флексів на вході, що регулюються за допомогою вбудованого віскозиметра розплаву. Одним із лідерів у створенні таких установок із повною комплектацією є фірма Gneuβ (ФРН). Комплектні установкиVarioFil® R+для отримання поліефірних POY ниток із флексів, розроблені фірмами ВBEngineering та Oerlicon Barmag (ФРН) мають продуктивність до 11т./добу. і дозволяють отримати нитки із досить високими фізико-механічними показниками. Нитки формуються з класичними швидкостями намотування (2500-3400м/хв) з використанням бічного обдування на 4 поз формування (10 ниток на поз.). Незалежні дослідження у ВНДІСВ (м.Твер) POY ниток таотриманих з них текстурованих (DTY) ниток з установкиVarioFil® R+показали, що їх властивості мало відрізняються від подібних ниток, виготовлених з первинного полімеру. Наприклад, DTY нитка 16,9 текс мала розривне навантаження 0,72 кгс, питоме розривне навантаження 42г/текс, подовження при розриві 14,6% при низьких коефіцієнтах варіації цих показників.
Таблиця 1. Рекомендовані характеристики флексів виробництва харчових пляшок, ниток і волокон.