Отходы поливинилхлорида: особенности переработки в России

Поливинилхлорид обладает хорошими эксплуатационными свойствами: высокие прочностные характеристики изделий, высокая стойкость к атмосферным воздействиям и к агрессивным средам, плохая растворимость в воде. Кроме того, не склонен к набуханию.

ПВХ является относительно недорогим материалом, что позволяет наладить крупнотоннажное производство и обеспечить стабильные поставки на рынки сбыта. В общем производстве крупнотоннажных полимеров ПВХ занимает 17% от общей доли материалов по состоянию на 2020 год. При этом основные направления использования ПВХ — строительные материалы (оконный профиль и профильно-погонажные изделия, трубопроводы и кабельная изоляция.

Уровень переработки ПВХ в разных странах существенно различается. Например, в Германии максимальный процент замещения первичного сырья в производстве оконного ПВХ профиля в качестве внутреннего слоя достигает 60-70%.

Европейская торговая ассоциация поставщиков оконных профилей из ПВХ (англ. EPPA) разработала руководство по проектированию оконных профилей из вторичного ПВХ с соблюдением принципов замкнутого цикла, то есть внедрение переработки «оконный профиль — в оконный профиль». При реализации такой технологии предъявляются высокие требования к вторичному сырью.

Чаще всего ПВХ применяют для производства строительных изделий, которые можно отнести с долгоживущим эксплуатационным элементам: оконный профиль, трубы, фитинги, профильно-погонажные изделия (профнастил, панели, молдинги), отдельные виды тары, гибкая пленка, кабели, напольные покрытия, подошвы, искусственная кожа.

Переработка ПВХ профиля является сложным технологическим процессом, так как поток оконного профиля имеет крупногабаритные размеры с наличием посторонних включений. Это стеклопакеты, уплотнительные резинки, армирующие элементы, деревянные элементы и т. д. Кроме того, при термической обработке происходит выделение хлористого водорода, поэтому требуется соблюдать определенные условия рециклинга для обеспечения условий работы персонала и получения высокого качества ПВХ регранулята.

Рециклинг ПВХ включает в себя этапы предварительной обработки, измельчения, основной сортировки и фракционирования, мойки, экструзии с фильтрацией расплава.

Как ранее было упомянуто, чаще всего ПВХ применяют для производства изделий, рассчитанных на продолжительный срок эксплуатации. В связи с этим в состав ПВХ добавляют различные компоненты для увеличения срока службы изделий в условиях климатического воздействия. При этом добавки могут по-разному вести себя при переработке. Например, при уменьшении ресурса стабилизатора возникает разрыв цепи полимера, провоцирующий процесс дегидрохлорирования с последующей деградацией всех свойств материала. Кроме этого, учитывая ухудшение свойств материала при длительной эксплуатации и последующей переработке, уровень рециклинга ограничивается не потерями материала, а допустимой долей вторичного сырья при производстве изделия. Также на сложности и ограничения переработки влияют различные загрязнения и посторонние примеси.

Проведенные исследования показали, что ухудшение таких свойств ПВХ, как термостабильность, прочность при растяжении и цвет, позволяет достигать до пяти циклов переработки, а требования к процентному содержанию вторичного сырья в готовом изделии и вовсе ограничивают переработку ПВХ до четырех циклов.

Для обеспечения многократного рециклинга ПВХ должны быть обеспечены оптимальные условия производства, использования и переработки, позволяющие обеспечить максимальное сохранение качества.

Предотвращение загрязнения материалов на этапах сбора и выделения за счет минимизации контактов с другими видами материалов и отходов благодаря внедрению раздельного сбора, в том числе при сносе и ремонте зданий и сооружений с предварительной сортировкой по видам на месте.

Этап предварительной обработки

Необходимо обеспечить:

• отделение частей из сторонних материалов (стеклопакетов, уплотнительных резинок, деревянного профиля и т. п.) и контроль уровня загрязнения;
• отбраковку сильно пожелтевшего и темного оконного профиля.

Этап измельчения

Необходимо обеспечить:

• многоэтапное измельчение и подачу потока крупногабаритной фракции на повторное измельчение до достижения предпочтительных размеров для основной сортировки и фракционирования;
• подачу воды для минимизации пыления;
• применение мойки для удаления загрязнений на поверхности ПВХ материала.

Этап основной сортировки

Необходимо обеспечить:

• отделение прочих материалов (черных и цветных металлов, резины, дерева, стекла и т.п.);
• отделение мелкой фракции (имеющей более высокий уровень загрязнения, например стеклом);
• выделение в отдельный поток сильно пожелтевшего и темного ПВХ, цветного ПВХ;
• сортировку с использованием оптических машин, грохота и воздушной сепарации.

Этап экструзии

Необходимо обеспечить:

• максимальное удаление влаги из ПВХ дробленки перед экструзией;
• фильтрацию расплава с целью предотвращения сгорания мелких частиц и удаления посторонних примесей;
• использование экструдера с дегазацией для отвода хлористого водорода.

Выполнение указанных условий позволит значительно повысить качество получаемого вторичного сырья и его безопасность для потребителя, расширить возможности его повторного использования и продлить жизнь материала за счет многократной переработки

Применение вторичного сырья, получаемого из ПВХ в новых оконных профилях или аналогичных продуктах сравнимого качества в строительном секторе («замкнутые циклы») должно быть предпочтительнее иных направлений использования. Однако это не всегда возможно, поэтому следует учитывать приоритетность методов переработки с точки зрения сохранения качества и функциональности материала.

К вторичному ПВХ предъявляются высокие требования по прочностным характеристикам, термостабильности и цветовым характеристикам. Для решения проблемы потемнения оконные рамы из ПВХ, предусматривающие в своей конструкции вторичное сырье, обычно имеют внутренний слой, изготовленный из вторичного ПВХ, и внешний слой из первичной смолы

Важными условиями при получении данной продукции является высокое значение цветовых характеристик при более мягких требованиях по прочностным характеристикам

Требования, близкие к конструкционным элементам, но не такие строгие, даже по изменению цвета. Цвет материала можно изменить с помощью нужного красителя

К декоративным элементам не предъявляются строгие требования по прочностным и цветовым характеристикам. Цвет материала можно изменить с помощью нужного красителя

Вторичный ПВХ может быть основой для производства ПВХ плит со спектром новых свойств, однако повторная переработка таких материалов может быть затруднена

Определенный интерес представляет термический способ переработки отходов ПВХ с восстановлением соляной кислоты, который находится в разработке. Потенциально он может применяться для утилизации трудно перерабатываемой продукции ПВХ