Переработка полиэтилена высокого давления: технология и результаты

Полиэтилен – один из самых популярных термопластичных материалов. Он доступен в различных кристаллических структурах, в том числе, и в форме полиэтилена высокого давления (ПВД). Объём ежегодно производимой из ПВД продукции огромен: это контейнеры и пакеты, бутылки и детские игрушки. Соответственно возрастает и количество отходов, которые нуждаются в качественной утилизации.

Виды и свойства ПВД

Изготовление полиэтилена производится способом полимеризации исходного мономера, в качестве которого принимается этилен. Особенность ПВД в том, что получаемый пластик имеет низкую плотность, а потому непригоден для изготовления продукции, которая по условиям применения будет испытывать заметные эксплуатационные нагрузки.

Разновидности

Производство ПВД ведётся в двух формах – обычной и линейной. Различие между ними показано в таблице:

Наименование показателя/виды ПВД	Обычный	Линейный
Структура	Высокая степень разветвления короткой цепи + разветвление длинной цепи	Высокая степень разветвления более короткой цепи
Тип катализатора и процесс получения	Использование радикальной полимеризации трубчатым или автоклавным методом	Применение катализатора Циглера-Натта или металлоценового катализатора
Плотность конечного продукта, г/см³	0,910…0,925	0,91…0,94
Кристалличность	Низкокристаллический и высокоаморфный (кристалличность – менее 50…60%)	Полукристаллический (кристалличность –35…60%)
Характеристики	Гибкость и хорошая прозрачность, хорошие влагозащитные свойства, высокие показатели ударной вязкости при низкой температуре, отличная стойкость к кислотам, основаниям и растительным маслам	Более высокая прочность на растяжение, повышенная ударопрочность и устойчивость к проколам

Обе разновидности обладают общим кодом утилизации.

Свойства

ПВД является полимерным материалом, который характеризуется низкой степенью кристалличности. Особенность данного пластика – достаточно высокая концентрация боковых цепей разной длины, которые включают от 4000 до 40000 атомов углерода, в свою очередь, эти цепи имеют более короткие ответвления.
Решающим условием для производства полимера является высокое давление исходных компонентов, которое принимается от 1 до 3 кбар. Устойчивая реакция полимеризации проходит в температурном диапазоне от 80 до 300°C.
На практике для производства полиэтилена низкой плотности (и. соответственно, высокого давления) применяются два основных процесса: автоклавный (с мешалкой) или трубчатый. Последний используется чаще, поскольку характеризуется более высокими значениями скоростей преобразования исходного этилена.

Рассматриваемый полимер имеет достаточно высокую стойкость ко многим органическим и неорганическим растворителям – спиртам, неконцентрированным щелочам и кислотам. Одновременно стойкость ПВД в среде алифатических и ароматических углеводородов, минеральных масел, окислителей и галогенированных углеводородов снижается.

Физические свойства:

Температура плавления – в пределах 105…115⁰С.
Термостойкость – до 80°C (непрерывно) и до 95°C (кратковременно).
Стойкость в воздушной атмосфере – хорошая.
Поглощение воды и неагрессивных водных растворов – низкое.
Свойства от воздействия электрического тока– высокие.

Помимо этого, полимер характеризуется низкой ценой и хорошей технологичностью обработки. Часто производится в виде тонкой прозрачной плёнки.

Переработка ПВД

Всем известно об опасности пластика для окружающей среды. К счастью, полиэтилен низкой плотности является отличным материалом, пригодным к переработке. Процесс утилизации представлен такими этапами:

Сортировки сырья по принципу наличия или отсутствия поверхностного принта/рисунка. Неотсортированный продукт может сильно повлиять на стоимость изделий, которые будут произведены из переработанного пластика. Цветная или печатная пленка и прозрачная пленка поступают в разные потоки обработки, чтобы избежать загрязнения потоков, значительно снижающих качество утилизации. В ходе разделения исходного сырья производится также сортировка плёнки ПВД с этикетками и без них.
После разделения пленка ПВД измельчается на отдельные хлопья.
После образования чешуек полуфабрикат очищается от загрязняющих веществ и мусора.
Очищенные хлопья сушат, расплавляют и превращают в гранулы для удобства последующего обращения.

Гранулированный продукт можно комбинировать с первичным материалом или использовать отдельно для создания новых изделий.

Что изготавливают из рециклированного ПВД

Переработанный полимер используется для производства труб, листов, плёнок, мешков для мусора композитных пиломатериалов и других продуктов. На стоимость переработанного пластика могут влиять различные факторы, обуславливает разное качество вторичной плёнки:

ПВД премиум-класса получают из 100% чистого, сухого, прозрачного сырья;
Плёнка класса А на 95% чистая, прозрачная, сухая и натуральная, с очень небольшим загрязнением таких источниками, как этикетки и красители;
Плёнка класса B прозрачна на 80%;
Переработанная плёнка самого низкого качества состоит только из 50% прозрачной, (допускается на 50 % цветной), сухой пленки.

После переработки пленки её можно безопасно использовать для создания различных пластиковых изделий:

Композитных пиломатериалов;
Мешков и контейнеров для мусора;
Отделочных панелей;
Транспортировочных конвертов;
Компонентов мебели.

Помимо создания лучшей экологической обстановки, переработка ПВД-плёнки сокращает объём отходов и снижает потребность в энергии, поскольку для производства пластика необходим природный газ. Снижаются также затраты на сбор отходов. Компании, использующие в своих технологиях рециклированный ПВД, получают немалые репутационные преимущества.

Состояние переработки ПВД на российских предприятиях

При переработке промышленных и бытовых отходов ПВД предприятия должны руководствоваться положениями ГОСТ 16338-85. Образование отходов полиэтилена низкой плотности в стране постоянно увеличивается. При этом около 80% отходов не утилизируются, а отправляются на свалки. Однако ПВД разлагается в течение сотен лет, поэтому за этот период мельчайшие части пластика попадают в водоёмы и желудки животных, которые используются в качестве источника пищи, что негативно сказывается на здоровье людей.

По состоянию на 2021 год на территории России функционировало около 28 тысяч свалок, которые занимали суммарную площадь более 4 миллионов га (это примерно соответствует размерам таких стран как Нидерланды или Швейцария). Если объёмы отходов ПВД будут увеличиваться такими же темпами, то уже на протяжении ближайших 3 лет мест под полигоны для сохранения таких отходов уже не останется.

Доходность бизнеса по утилизации отходов ПВД высока и достигает 25 %. Тем не менее производства по рециклингу пластика действуют только в крупных городах, поэтому логистика перевозок – это дополнительная проблема, сдерживающая получение вторичного пластика. Ключ к успеху – совершенствование системы раздельной сборки и сортировки пластиковых отходов на приёмных пунктах вторичного сырья и внедрение передовых процессов переработки.