Описание и классификация материала

Полиэтиле́нтерефтала́т (ПЭТФ, англ. PET) — термопластик, наиболее распространённый представитель класса полиэфиров, известен под разными фирменными названиями. Продукт поликонденсации этиленгликоля с терефталевой кислотой (или её диметиловым эфиром); твёрдое, бесцветное, прозрачное вещество в аморфном состоянии и белое, непрозрачное в кристаллическом состоянии. Переходит в прозрачное состояние при нагреве до температуры стеклования и остаётся в нём при резком охлаждении и быстром проходе через т. н. «зону кристаллизации». Одним из важных параметров ПЭТ является характеристическая вязкость определяемая длиной молекулы полимера. С увеличением присущей вязкости скорость кристаллизации снижается. Прочен, износостоек, хороший диэлектрик.

В России полиэтилентерефталат используют главным образом для изготовления заготовок (преформ) различного вида, из которых затем изготавливаются (выдуваются после нагрева) пластиковые контейнеры различного вида и назначения (в первую очередь, пластиковые бутылки). В меньшей степени применяется для переработки в волокна, плёнки, а также литьём в различные изделия. В мире ситуация обратная: большая часть ПЭТФ идет на производство нитей и волокон. Многообразно применение заготовок из полиэтилентерефталата в машиностроении, химической промышленности, пищевом оборудовании, транспортных и конвейерных технологиях, медицинской промышленности, приборостроении и бытовой технике. Для обеспечения лучших механических, физических, электрических свойств РЕТ наполняется различными добавками (стекловолокно, дисульфид молибдена, фторопласт).

Полиэтилентерефталат относится к группе алифатически-ароматических полиэфиров, которые используются для производства волокон, пищевых плёнок и пластиков, представляющих одно из важнейших направлений в полимерной индустрии и смежных отраслях. Область применения полиэфиров:

· самое массовое из всех видов химических волокон для бытовых целей (одежда) и техники;

· ёмкости для жидких продуктов питания, особенно ёмкости (бутылки) для различных напитков;

· основной материал для армирования автомобильных шин, транспортерных лент, шлангов высокого давления и других резинотехнических изделий;

· чрезвычайно важный современный материал для носителей информации — основа всех современных фото-, кино- и рентгеновских плёнок; основа носителей информации в компьютерной технике (гибкие диски — дискеты, или «флоппи-диски»), основа магнитных лент для аудио-, видео- и другой записывающей техники;

· пластик для ответственных видов изделий в различных отраслях машиностроения, электро- и радиотехнике;

· листовой материал, прозрачный для солнечных лучей (в том числе и УФ) и устойчивый к воздействиям окружающей среды, используемый в сельском хозяйстве и строительстве.

Во всем мире постоянно идёт увеличение производства и потребления пластмасс, что приводит к складированию неразлагающегося мусора. При этом ПЭТФ образует основной вес в общем количестве полимерных отходов. Также он является ценным вторичным сырьем в производстве упаковочной тары, текстильной промышленности, изготовлении строительных и декоративных материалов. В России вторичная переработка находится на начальной стадии развития, в то время, как во многих странах мира является прибыльным бизнесом. В результате переработки ПЭТ-бутылок образуются хлопья, которые являются сырьём в некоторых отраслях по производству полиэфира. Сырьем для современных экологически безопасных утеплителей является ПЭТ тара. Производство материалов из вторичного полиэтилентерефталата – производство двойного назначения. Во-первых, происходит очистка окружающей среды от пластиковой тары, которая в природе практически не разлагается. Во-вторых, производятся экологически безвредные строительные утеплительные и шумоизоляционные материалы.

Загрязненные отходы, содержащие, как правило, ПЭТ-бутылки, собираются, сортируются вручную или автоматически и поступают на участок дробления. Загрязненная ПЭТ-дробленка проходит несколько контуров мойки, зону отделения примесей и сушку и поступает в зону растарки. Затем полученные ПЭТ-хлопья (флексы) можно гранулировать, либо перерабатывать в негранулированном виде. Вторичный ПЭТ хорошего качества можно использовать без органичений, в том числе для упаковки продуктов. Многие производители ПЭТ-преформ с успехом используют вторсырье в своем производстве.

1.2.2 Мировой рынок переработки ПЭТ-бутылок

Ежегодно в мире производится более 10 миллионов тонн ПЭТ. Основные регионы производства - КНР, Республика Корея, страны Юго-Восточной Азии, Западная Европа, США, Мексика.

Мировой рынок пивных ПЭТ-бутылок вырастет к 2015 году на 5,3% и достигнет уровня в 7,7 млрд. штук.

Общее потребление пивных ПЭТ-бутылок в 2010 году составило 6 млрд. штук, или 2% от всего мирового объема пивной упаковки (293 млрд. штук)[4].

В Европе вторичная переработка ПЭТ-бутылок поставлена на государственную основу. Для стран СНГ утилизация использованной ПЭТ-тары является экологической проблемой. Хотя ПЭТ-бутылка является экологически чистой, при сжигании полиэтилентерефталат выделяет большое количество канцерогенов. Более безопасным и намного более выгодным выходом является переработка использованной ПЭТ-тары. В Англии на сегодняшний день перерабатывается 70% ПЭТ-бутылок, в Германии - 80-85%, в Швеции - 90-95% (это самый высокий показатель в Европе). Принцип государственного регулирования переработки ПЭТ-тары состоит в том, что ее производители платят специальный налог, в который заложена стоимость будущей переработки. Из этих денег государство финансирует утилизацию. Постройка одного завода по утилизации может обойтись до 50 миллионов. Процесс переработки включает в себя механическую утилизацию (дробление) и химическую утилизацию (размельченные части разлагаются на свои составные части). Каждый из полученных компонентов проходит стадию очистки. Завершает процесс получения вторичного ПЭТа гранулирование. Полученный гранулят имеет более низкую вязкость, чем первичный, то есть качество его уже более низкое. Такой ПЭТ-гранулят находит применение в различных областях - при производстве преформ допускается добавление до 5-10 % вторичного сырья, также из него получается неплохое сырье для текстильной промышленности, изготовления черепицы, европоддонов, ваты. Из вторичного ПЭТа, после добавки в него стекловолокна, производят абразивные круги для шлифования и полировки. Компания «Ford» отливает крышки моторов для грузовых автомобилей, а «Toyota» - панели, бамперы, двери для автомобилей из полимерных композиций, содержащих переработанный ПЭТ.

1.2.3 Основные показатели рынка переработки пластика и ПЭТ тары в РФ

В России в 2010 году суммарный объем образования пластиковых отходов составил порядка 3,3 млн. тонн. В структуре пластиковых отходов преобладают полиэтилен, полиэтилентерефталат (ПЭТФ), ламинированная бумага и поливинилхлорид (ПВХ).

Рисунок 15. Структура пластиковых отходов по материалам, %.

Не более 27% от общего объема образования пластиковых отходов могут подлежать вторичной переработке. Это связано в первую очередь с тем, что в России не развита система раздельного сбора мусора, позволяющая не допустить смешивания и загрязнения вторичных ресурсов.

Почти 90% образуемых в России пластиковых отходов вывозится на свалки или сжигается. Не более 12% в год (около 400 тыс. тонн) перерабатываются[5].

В посткризисный период, по мере восстановления экономики страны, ожидается рост потребления различных видов пластика, а, следовательно, и увеличение количества полимерных отходов. Так, к 2015 году объем образования пластиковых отходов может превысить 6 млн. тонн.

Рисунок 16. Структура пластиковых отходов по материалам, %.[6]

Что касается объемов использования, то в среднесрочной перспективе доля перерабатываемых полимеров в России будет оставаться примерно на одном уровне, не превышающем 12-14% от общего объема образуемых отходов. Изменение ситуации возможно только в случае ужесточения государственной политики в области утилизации отходов, которая будет стимулировать развитие технологий переработки.

Ежегодный объем производства первичной пластиковой бутылки в России, составляет приблизительно 600 тыс. тонн, и ежегодно он увеличивается на 15-20%. Сегодня использованные пластиковые бутылки являются одним из наиболее востребованных ресурсов на рынке вторичного сырья. Цена за тонну прессованных бутылок за последние несколько лет выросла в три раза: с 5 до 15 тыс. рублей.

В России существует несколько предприятий полного цикла по переработке пластиковых бутылок, самое известное из которых – ООО «Завод по переработке пластмасс «Пларус», (Московская обл., г. Солнечногорск) остальные игроки этого рынка ограничиваются прессовкой и измельчением пластиковых бутылок.