Сделать из вторичной гранулы первичную невозможно. И работать с отходами столь же эффективно, как с первичным сырьем, также не получится. Однако можно максимально оптимизировать процесс переработки и в результате настолько приблизить качество изделий из вторичной гранулы к уровню первичной, что покупатель будет готов проголосовать за такой товар своим рублем.
Одним из наиболее действенных решений в данной сфере является применение специальных добавок, позволяющих повысить качество вторичной гранулы и изделий из нее. Группа таких добавок обычно называется «рециклизаторами», и мы представляем вниманию читателей концентраты, входящие в данную группу.
Антиоксидант (термостабилизатор)
Процесс окисления, происходящий при деструкции полимера в процессе его переработки, необратим. Происходящая в полипропилене или полиэтилене при вторичной переработке термоокислительная деструкция неоднородна, поскольку полимер состоит из аморфных и кристаллических областей, а растворение кислорода – основного окислителя – в полимере происходит в основном в аморфных областях. Нетрудно обнаружить, что вторично переработанный полимер более аморфен по сравнению с первичным. Соответственно, деструкция полимера приводит к ускорению окисления, а окисление еще сильнее снижает прочностные характеристики.
Один из действенных вариантов решения проблемы – использование антиоксидантов или, как их еще называют, термостабилизаторов, например – A-Len Tech XE10TY (для полиэтилена) или A-Len Tech XP10TY (для полипропилена). Данные суперконцентраты имеют в качестве активного агента сложно замещенные фенолы в качестве первичных антиоксидантов, действующих в композиции с вторичными антиоксидантами – фосфитными стабилизаторами и тиоэфирами. Первичный антиоксидант выступает донором водорода: замещает в СН-группе атом водорода, который при деструкции захватывается свободным радикалом. Это прерывает цепную реакцию, в которой участвуют пероксидные радикалы. В результате образуются стабильные продукты, и цепная реакция обрывается. Вторичный антиоксидант целенаправленно разрушает гидроперекисные соединения, не давая им распадаться с образованием новых активных радикалов и тем самым обеспечивая длительную защиту вторично переработанного полимера от распада.
Антиоксидант представляет собой мастербатч в форме полупрозрачных гранул с желтоватым отливом. Вводится в загрузочное отверстие через бункер, загрузчик или систему дозирования. Норма ввода – 0,5–2,0 % от объема основного материала в зависимости от решаемых задач и степени серьезности проблем. Причем антиоксидант может успешно применяться и при производстве самой вторичной гранулы из отходов. В таком случае его применение позволяет с большой точностью регулировать и стабилизировать показатель текучести расплава вторичной гранулы, что, как известно, является основным показателем качества любого полимерного сырья.
Нейтрализатор запаха
Окислительные реакции при деструкции образуют летучие альдегиды, в частности формальдегид и ацетальдегид, а также оксид и диоксид углерода. Они обладают запахами, практически все из которых не являются естественными для человека, а потому неприятны, даже в случае их безвредности для жизни и здоровья. Другим источником неприятных запахов являются остатки различных веществ, которые были упакованы в перерабатываемый полимер.
Существуют достаточно действенное и при этом экономичное решение для контроля запаха – нейтрализатор запаха в форме мастербатча, например A-Len Tech SN00TZ.
Принцип работы данного суперконцентрата основан на так называемом «молекулярном сите» – материале с развитой высокопористой кристаллической структурой со строго упорядоченной трехмерной сетью пор и каналов однородного размера. Данный параметр и определяет селективность: поры достаточно велики, чтобы пропускать небольшие молекулы, но при этом задерживают более крупные молекулы ароматических веществ. На адсорбцию влияет не только размер, но и полярность молекул. После этого вступает в действие принцип растворимости таких веществ в жидкостях и газах. Нейтрализатор запаха содержит в себе как соединения жирных кислот, так и полярные молекулы. За счет поглощения молекулярным ситом молекул воды из окружающей среды в его структуре образуются мельчайшие капли размером в несколько молекул. Жирные кислоты создают на их поверхности мономолекулярную пленку с электростатическим зарядом, который способствует притяжению полярных «хвостов» ароматических молекул на поверхность капли. После этого вступает в силу известный механизм абсорбции газов жидкостями за счет нескомпенсированности сил межмолекулярного взаимодействия на разделе фаз.
Применение добавки для нейтрализации запаха возможно с полипропиленом, всеми видами полиэтилена и их сополимерами, этиленвинилацетатом, полистиролом и стирольными сополимерами. При этом особых изменений в температурах переработки не требуется. Добавка наиболее эффективна непосредственно при переработке отходов во вторичную гранулу, но также может «спасти» производство готового изделия, если вы приобрели рециклят с неприятным запахом, а возврат его поставщику столкнулся с известными затруднениями.
Нейтрализатор запаха представляет собой мастербатч в форме гранул серого цвета. Вводится в загрузочное отверстие гранулятора через бункер. Норма ввода – 1–5 % от объема основного материала в зависимости от интенсивности исходного запаха и параметров Вашего оборудования.
Осушитель
Достаточно часто отходы полимеров требуют мойки перед переработкой во вторичную гранулу с целью удаления загрязнений, поэтому в отмытых отходах достаточно велико содержание влаги. Отличным решением для ее удаления является отжимной пресс, или сквизер, но далеко не все предприятия могут похвастаться таким современным оснащением. Поэтому гранула может иметь высокую остаточную влажность, и при ее переработке в готовое изделие образуются дефекты на поверхности и в структуре данного изделия – каверны, гели, «серебро» или «рыбьи глаза».
Для исключения данной проблемы разработаны добавки-осушители, или дессиканты, такие как, например, A-Len Tech DS75MT, A-Len Tech DS50NT, A-Len Tech DS80NT или A-Len Tech DS95NT.
Любой из данных осушителей представляет собой мастербатч на основе нетоксичных, совместимых с пищевыми продуктами неорганических веществ-абсорбентов без класса опасности, обладающих влагопоглощающей способностью не менее 28,5% мас. Отличительной особенностью таких веществ является то, что они поглощают намного большее количество жидкостей и газов, чем любые другие материалы. Поглощающие вещества получены методом химического осаждения, что гарантирует их чистоту и отличную дисперсность, а это в свою очередь положительно сказывается на частоте замены фильтрующих сеток оборудования. Активное вещество химически связывает воду, предотвращая соединение ее молекул между собой в заметные даже вооруженному глазу объемы, которые мы и воспринимаем как пузырьки, гели, «рыбьи глаза» и т.п. в структуре готового изделия. Последнее выглядит однородным, а следовательно – высококачественным и привлекательным для конечного потребителя.
При этом добавки A-Len Tech работают селективно – только в расплаве полимера, и не поглощают влагу из воздуха. Это значит, что нет необходимости использовать весь мешок осушителя в течение одной рабочей смены – можно оставить вскрытый ранее мешок для дальнейшего применения через несколько часов, хорошо закрыв его на этот период.
Таким образом, добавка-осушитель выступает как химический «поглотитель», который не просто механически связывает влагу, а химически ее нейтрализует, тем самым обеспечивая более высокое качество готовой продукции и бесперебойную работу производства.
Осушитель представляет собой гранулы серовато-белого или светло-серого цвета в зависимости от марки. Вводится непосредственно в загрузочное отверстие или подается дозатором. Объем ввода – 1–4 % в зависимости от степени завоздушенности и влажности гранулы.
Модификатор прочности и эластичности
Как упоминалось выше, изделия из вторичных материалов практически всегда теряют прочность и, особенно, эластичность в связи с тем, что использованное вторичное сырье имеет гораздо более короткие цепочки по сравнению с первичным. Для компенсации понижения эластичности и предотвращения последующего падения прочности применяется модификатор, такой как A-Len Tech SM25TG. Его полимерная основа представляет собой этиленпропилендиеновые каучуки (EPDM), которые совместимы с любыми полиолефиновыми материалами за счет того, что повторяющиеся изотактические пропиленовые группы сочетаются в них с рандомно распределенными этиленовыми, что дает более высокую ударную вязкость, эластичность и теплостойкость.
EPDM – это тройной сополимер, т.е. строится из трех мономеров. Этилен и пропилен соединяются, образуя насыщенную основную полимерную цепь, в которой нет двойных связей. Именно эта насыщенная структура – главный секрет выдающейся атмосферостойкости EPDM. Диеновый мономер (например, этилиденнорборнен (ENB), дициклопентадиен (DCPD) или винилнорборнен (VNB)) вводят в строго контролируемом количестве (обычно 2–12% мас.). Он создает на периферии полимерной цепи участки с ненасыщенными двойными связями, которые расположены не в самой основной цепи, а на ее «хвостах». Благодаря этому основная насыщенная этиленпропиленовая цепь сохраняет прочность.
Встраиваясь в матрицу вторичного полимера, модификатор на основе EPDM существенно увеличивает количество длинных цепочек в данном полимере, за счет чего вырастает относительное удлинение готового изделия при разрыве, создавая задел для повышения его механической прочности по сравнению с немодифицированным материалом.
Модификатор представляет собой гранулы натурального цвета, несколько более мутные, чем первичное полиолефиновое сырье. Ввод – 1-4% от объема основного сырья вместе с сырьем в загрузочный бункер или через дозатор.
Вывод
Таким образом, применение добавок-рециклизаторов помогает не просто дать полимеру «вторую жизнь», но и заработать при этом достаточно хорошие деньги, а в особо удачных кейсах – снизить нагрузку экосбора. Следует при этом отметить, что чудес не бывает. Не существует какой-то «магии», которая способна превратить первичную гранулу во вторичную. Но описанные в статье добавки вполне способны «подтянуть» качество как вторичной гранулы, так и готового изделия из нее, до требуемого потребителем уровня при их правильном использовании в продуманной комбинации.
Masterbatches for Optimizing Polyolefin Recycling
A. N. Kovalenko
The use of recycling additives helps not only to give the polymer a «second life», but also to earn quite good money at the same time, and in particularly successful cases, to reduce the burden of environmental collection. It should be noted that there are no miracles. There is no «magic» that can turn a primary pellet into a secondary one. But the additives described in the article are quite capable of «tightening» the quality of both the secondary pellet and the finished product from it to the level required by the consumer when used correctly in a well-thought-out combination.
Опубликовано в журнале «Полимерные материалы» № 8-9 (327-328) 2026 г., с. 28-30.
