Каков эффективный процесс переработки АБС для обработки пластиковых отходов?

Сбор и предварительная сортировка: обеспечение высокочистого сырья на основе АБС

Первым шагом к достижению положительных результатов при переработке АБС-пластика является способность перерабатывающего предприятия собирать, сортировать и закупать идентифицированные пластмассы, отходы, постпотребительские отходы из корпусов электронных устройств, модульных автомобильных компонентов и компонентов долговечных бытовых изделий, достигших конца срока службы. Каждое сортировочное предприятие оснащено рабочими, использующими ИК-сортировщики, установки для очистки и флотационной сортировки, а также многофункциональные сборщики материалов для отделения металлизированных изделий, ПВХ и загрязнённых смешанных пластмасс. Достижение чистоты исходного сырья на перерабатывающем предприятии на уровне 95 % по АБС является обязательным условием, поскольку другие материалы, оставшиеся в сырьевой смеси, выделят загрязняющие вещества и приведут к деградации полимерных расплавов в ходе процесса, что ослабит конечный продукт — полимерные расплавы. Производители отмечают, что материалы, отсортированные перерабатывающим предприятием, на 30 % более пригодны к использованию и позволяют экономить энергию в процессе плавления полимеров.

Как удаляются загрязняющие вещества при переработке АБС

Предварительная очистка, измельчение и сушка вторичного пластика ABS для переработки начинается с удаления загрязнений. Первый этап — это очистка. Основными загрязнителями являются клеи, чернила и пластиковая пыль. Комбинация мощной мойки и специально разработанных моющих средств удаляет эти загрязнители без повреждения полимера. Очищенный пластик ABS затем измельчается на однородные куски размером от 5 до 10 мм. Эти размеры критически важны для обеспечения равномерного плавления кусочков ABS. В завершение проводится центрифугирование для сушки. На этом этапе содержание воды в материале снижается до менее чем 0,5 %. При экструзии вода образует паровые пузырьки и вызывает нестабильность вязкости расплава, что приведёт к порче ABS. Чем ниже содержание влаги, тем выше качество конечного продукта.

Экструзия включает плавление, фильтрацию и гомогенизацию вторичного ABS для достижения однородности.

После измельчения и сушки материалы на основе АБС поступают в двухчервячные экструдеры, где пластик расплавляется при температуре от 200 до 230 °C. Затем расплавленный пластик проходит через несколько ступеней фильтрации. Размеры пор фильтровых слоёв варьируются от 20 до 150 мкм. Эти слои удаляют мелкие частицы, которые могут загрязнить готовые гранулы. Процесс экструзии также включает смешивание, и для этого этапа особенно важно обеспечить равномерное распределение полимерных цепей. При неравномерном распределении полимерных цепей материал будет обладать пониженными эксплуатационными характеристиками в плане прочности на растяжение и ударной вязкости. Исследования, проведённые с пластиковыми материалами, показали, что даже незначительные колебания температуры в ходе переработки могут снизить ударную вязкость почти на 40 %. Высокая ударная вязкость характерна для материалов, перерабатываемых при стабильном поддержании заданного температурного режима на протяжении всего процесса экструзии. Именно поэтому постоянство температуры является обязательным условием экструзии при производстве долговечных материалов.

Гранулирование и проверка качества: этапы надежной переработки АБС

Гранулирование начинается с синхронизированных шнурковых грануляторов, которые нарезают экструдированные шнуры на однородные гранулы диаметром 2–5 мм. Далее следует автоматическая проверка, включающая

Испытание на индекс расплава (MFI) для оценки стабильности течения

Фурье-преобразование ИК-спектроскопии (FTIR) для выявления загрязняющих веществ, влияющих на течение

Испытание на плотность для проверки однородности гранул

Только партии, соответствующие стандарту ASTM D5205, допускаются к коммерческому повторному использованию и обеспечивают соответствие переработанного АБС требованиям к размерам, реологическим и композиционным характеристикам при применении в автомобильных интерьерах и корпусах электроники.

Технологические, конструкторские и логистические факторы, влияющие на эффективность переработки АБС

Переработка с учётом конструкции: объединение проектирования и идентификации материалов повышает эффективность переработки АБС

Возможность переработки продукта начинается задолго до того, как он достигнет стадии окончания срока службы, и берёт начало уже на этапе проектирования изделия. Когда на изделиях в рамках их конструкции наносятся обозначения пластмасс (например, ABS или SPI-код 7), это повышает их перерабатываемость. Фактически, благодаря таким обозначениям сортировочные машины способны обрабатывать маркированные детали примерно на 65 % эффективнее по сравнению с немаркированными. Кроме того, модульная конструкция способствует ручной разборке, а модульная конструкция способствует ручной разборке. К таким конструктивным особенностям, обеспечивающим лёгкую ручную разборку, относятся, например, электронные корпуса или решётки, собираемые без применения инструментов за счёт защёлкивания, что упрощает их демонтаж. Производители, проектирующие изделия с учётом последующей переработки, получают существенные преимущества. Такие конструкции позволяют переработчикам извлекать приблизительно на 40 % больше материала ABS из каждой тонны перерабатываемого лома, что сокращает время переработки отходов и обеспечивает более чистое сырьё для процесса переработки.

Системы замкнутого цикла сбора: расширение коммерческого вторичного использования АБС за счёт программ возврата

Внедрение программ возврата означает, что компании создают надёжные цепочки поставок для вторичного использования АБС после потребления. Компании, применяющие структурированные системы возврата, сообщают об усреднённом показателе восстановления 78 % изделий, содержащих АБС. Создание пунктов сбора в пределах одного региона выгодно по вышеуказанным причинам, а также способствует снижению транспортных выбросов на 30 %. Такая стабильность стимулирует инвестиции производителей в технологии сортировки и экструзии. Эти инвестиции будут постепенно сокращать ценовую разницу между переработанным АБС и первичной смолой и в конечном итоге сделают устойчиво добываемые материалы предпочтительным выбором.

Технологические вызовы переработки АБС

Существует три основные технические проблемы переработки АБС-пластика: деградация полимера, трудности, связанные с переработкой полимера АБС, и нестабильность используемых исходных материалов. Полимерные цепи разрушаются ультрафиолетовым (УФ) излучением и многократными циклами нагрева. Именно эти цепи являются основной структурой, обеспечивающей полимеру ударную и растяжимую прочность. Такая деградация ослабляет полимер и делает его непригодным для конструкций, требующих целостности. Аналогичные проблемы возникают на стадии экструзии, когда показатели скорости течения расплава нестабильны, а также при использовании фильтров для определения скорости течения расплава (MFR) и плавкого выдува (MB), которые недостаточно эффективны для получения гранул стабильного качества. Участники отрасли всё чаще обращаются к различным функциональным добавкам для решения этой проблемы. В частности, для «восстановления» утраченной молекулярной массы при переработке полимера применяются удлинители цепей. Новые УФ- и термостабилизаторы позволяют сохранять целостность полимерных цепей на таком уровне, что примерно 90 % ударной прочности «первичного» АБС-пластика остаётся неизменным. В сочетании с улучшенной фильтрацией, обеспечивающей содержание загрязнений ниже 0,5 %, а также стратегиями проектирования, предполагающими использование однородных материалов и гомогенизацию марок полимеров, затраты, связанные с повторной переработкой, снижаются на 15–30 %.

Мы использовали переработанный АБС, соответствующий самым строгим стандартам нескольких производителей оригинального оборудования (OEM) для автомобильной и потребительской электроники. Это подтверждает пригодность данного переработанного материала для применения в масштабных системах циркулярной экономики.

Часто задаваемые вопросы

Что такое АБС-пластик?

АБС (акрилонитрил-бутадиен-стирол) — прочный термопласт, широко применяемый в различных областях благодаря своей прочности, жёсткости и химической стойкости.

Почему сортировка по типу, цвету и уровню загрязнения важна при переработке АБС?

Сортировка направлена на обработку одного типа пластика с минимальным количеством добавленных загрязняющих примесей, что позволяет оптимизировать процесс переработки и повысить качество переработанного материала.

С какой целью выполняется стадия промывки в процессе переработки АБС?

Промывка сохраняет целостность полимерной цепи за счёт удаления загрязняющих веществ, которые в противном случае затруднили бы плавление полимера и ухудшили бы процесс переработки.