Смеси из полиэтилена и вторичного полиэтилентерефталата были в центре внимания ежегодной Международной конференции по экологии переработки пластмасс, организованной Обществом инженеров по переработке пластмасс в феврале в Детройте. За прошедшие 18 месяцев три перерабатывающих компании вывели на рынок продукты, изготовленные из этих инновационных сплавов. Это первый пример их коммерческого использования, хотя в технической литературе опыты с полиэтиленом и полиэтилентерефталатом описываются уже на протяжении нескольких десятилетий. Исследования показали, что данные сплавы обладают высокой прочностью и упругостью, легко перерабатываются и по себестоимости достаточно приемлемы. Впервые они были представлены на Международной конференции по экологии переработки пластмасс в 2004 году североамериканским подразделением компании Erema, которая сотрудничает с тремя вышеназванными европейскими переработчиками пластмассы. Последние приобретают у Eremа барабаны Vacurema для нагрева и сушки полиэтилентерефталата в абсолютном вакууме и восстановления его приведенной вязкости.
Одна из этих трех компаний - испанское предприятие, занимающееся литьем пластмасс под давлением. Оно использует отходы от пяти- и семислойной защитной упаковочной пленки, содержащей полиэтилентерефталат, сополимер этилена и винилацетата и полиэтилен низкой плотности, и отходы от ПЭТФ – бутылок в экструзии моноволокна для щетины щеток. Вторая компания – бельгийский формовщик транспортировочных поддонов, производящих поддоны с небольшим добавлением полиэтилена высокой плотности. Третья – британский производитель дренажных трубок из полиэтилена высокой плотности – недавно представила двустенная гофрированную трубу для дренажной системы дорог, сделанную из сходной смеси. Как ожидается, труба поступит в производство в течение года. 
Рисунок 1. Кристаллизующая сушилка и барабан для непрерывного затвердевания, произведенный компанией Erema, помогли изготовить первый сплав из вторичного ПЭ и ПЭТФ для коммерческого применения. Производство смеси из полиэтилентерефталата и полиэтилена не является рентабельным, если обрабатывать еще неиспользованный полиэтилентерефталат, однако окупается в случае недорогой переработки отходов окрашенного полиэтилентерефталата или защитной полиэтиленовой пленки, которые обычно находят очень узкое применение или не используются совсем.
Смешивание ПЭТ и ПЭТФ ведет к появлению у материалов необычных свойств. Эти сплавы более прочны, чем чистый полиэтилентерефталат и не нуждаются в сушке до обработки. Они обладают большей упругостью, лучшей текучестью, охлаждаются быстрее, чем ПЭВП, таким образом циклы их формования более коротки, а объемы конечного продукта – выше. Их толщина также может быть уменьшена, как и у чистого ПЭВП.
Для производства этих смесей может использоваться, кроме затвердительного барабана Erema, и другое оборудование, как, например, кристиллизующий сушильный аппарат, сопровождаемый экструдером с зоной отсоса с большим относительным удлинением.. Основная проблема – в том, как много свойств исходного полиэтилентерефталата должны быть сохранены в целевом конечном продукте. Трубы, щетина и поддоны требуют высокой прочности и износостойкости.
Erema утверждает, что не стремится получить патент на процесс смешивания ПЭ и ПЭТФ, поскольку слишком много было известно об этом процессе из технических публикаций прошлых лет. Однако это не исключает возможности получения патента на применение технологии. К примеру, вышеупомянутая бельгийская компания подала заявку на получение патента на использование технологии в производстве поддонов.
Первопроходцы
Компания Spalex S.A.,занимающаяся литьем пластмассы под давлением, объединившись с испанской Berner Plastic Group SL, использует отходы пяти- и семислойных защитных пленок от перегоревших проявочных машин и смешивает материалы в экструдере с обрезками бутылки из полиэтилентерефталата, зачем формует смесь в моноволокно для щеточной щетины. Считается, что щетина по своим свойствам может сравниться с нейлоном, но производство ее обходится дешевле.
Отходы коэкструдированной пленки содержат достаточно толстый связывающий слой этиленвинилацетата, чтобы совместить полиэтилентерефталат и полиэтилен низкой прочности. Spalex начала производить моноволокно и щетки для формования три года назад, используя одну линию непрерывного затвердевания и экструзии Vacurema. C того времени была добавлена еще одна линия Erema.
Бельгийская Innova Packaging System N.V. (I.P.S.) занимается смешиванием зеленого ПЭТФ и ПЭ на протяжении последних шести месяцев. Она прессует эту смесь для образования поддонов для транспортировки серого и черного цветов. Согласно технологии, обрезки зеленой бутылки из ПЭФТ и вторичного полиэтилена высокой плотности смешиваются в отношении 3:1, и к ним добавляется значительное количество безымянного совместителя. Как отмечается, технология позволяет производителям достичь желанной цели – конкурентноспособности пластмассовых поддонов по сравнению с деревянными. Поддоны компании продаются по 6-8 евро за штуку ($7.50 - $8.50), в то время как цена деревянных составляет 5 евро.
 Рисунок 2. Бельгийская I.P.S. – первая компания по переработке пластмасс, использовавшая сплав ПЭ и ПЭФТ в формовании транспортировочных поддонов, которые могут конкурировать на рынке с деревянными.
Innova Packaging System успела выкупить свою первую линию для сплавления и формования ПЭТФ и ПЭ у Remaplan Anlagenbau из немецкого города Ландау, до того как компания вышла из бизнеса в прошлом году. Процесс сплавления и формования, разработанный Remaplan, начинается с кристаллизующей сушилки, затем продолжается в оборудовании Vacurema и экструдере. При выходе из затвердительного барабана ПЭФТ имеет температуру 392 градуса по Фаренгейту и затем направляется к экструдеру.
Температура поднимается до 450 градусов по Фаренгейту, уровня, необходимого для переработки ПЭТФ. Полиэтилен и совместитель добавляются в экструдер, непрерывно закачивающий расплавленный материал в цилиндр, который в свою очередь передает его в пресс-форму.
Сходное оборудование производится бывшими сотрудниками Remaplan, которые перешли на работу в немецкую MBM Maschinenbau. Эта компания поставляет в Японию линии для формования подобных вышеописанным поддонов. Delleve Plastics в Стрэтфорде на Эйвон три года работала, чтобы получить право на производство двустеночной гофрированной трубы, сделанной из сплава ПЭТФ и ПЭВП, совместителя и эластификатора. Delleve в этом году была куплена JFC Manufacturing, которая собирается производить трубы на новом заводе в Ирландии
Delleve занимается вторичной переработкой полиэтилена высокой плотности на своем заводе в Великобритании. До настоящего момента в производстве гофрированных двустеночных дренажных трубах она использовала полиэтилен, продавая хлопья ПЭТФ другим. Технология сплавления позволит компании использовать весь переработанный материал в собственном производстве.
Сплав ПЭ и ПЭФТ показывает характеристики лучшие, чем указанные в стандарте Британского центра сертификации строительного оборудования для используемых для автомагистралей дренажных труб, более чем успешно проходя Порядок утверждения продукта дорожным управлением. «На самом деле, показатели трубы из ПЭ и ПЭТФ лучше почти в 5 раз показателей сплава ПЭВП и ПВХ», говорит вице-президент по продажам Erema Майкл Хоррокс.
В компании говорят, что одностенная трубка из ПЭ и ПЭТФ диаметром 75 мм характеризуется средней начальной жесткостью в 5, 678 килоньютонов на кв. м. «Это столь же хороший показатель, что и у нашей 100 - миллиметровой трубки и уж точно лучше стандартов в 2 килоньютона, предусмотренных для этой модели трубки», - говорят представители Delleve. Это позволит уменьшать толщину пленки трубки, сохранив при этом необходимые свойства. Сплав обладает столь хорошей текучестью и так быстро охлаждается, что гофроагрегатам не требуется вакуум.
Рисунок 3. Гофрированная труба изготовлена из сплава ПЭТФ и ПЭВП, который обладает в 5 раз большей прочностью, чем ПЭВП, и прессуется намного быстрее. Erema протестировала сплав в Великобритании для литьевого прессования. Как сообщается, исследования показали - сплав формуется без предварительной сушки, что способствует проявлению всех необходимых свойств материала, время циклов при этом в два раза меньше, чем у ПЭВП.
Связующие нити
ПЭ и ПЭВП склеиваются с помощью внешних усилий. Осуществить это помогают разнообразные совместители.
Этиленвинилацетат – типичный связующий слой, соединяющий ПЭТФ и ПЭ в коэкструдированных пленках одинаковой протяженности. Он также используется для сплавления конденсационных полимеров и ПЭ. Он дешевле других совместителей, существующих на рынке, но расход его больше – 5-10% веса материала.
Технологи компании Erema выяснили, что двухступенчатая система Vacurema и вакуум на начальной стадии в сушильной установке позволяют использовать меньше совместителей в сплаве, чем того требует использование только оборудования Vacurema. Двухступенчатая вакуумная система снизила необходимое количество добавки до 0,3 %.
Ян Шут,
Plastics Technology
|
