Как правильно перерабатывать бутылки из ПЭТ

Привет! Нет, название статьи не кликбейт. Мы сегодня действительно убедимся в том, что переработка ПЭТ бутылок и изготовление из них филамента (путем измельчения и экструдирования), это не просто сложно, а очень сложно. Вы думаете, что я сейчас скажу, что это долго, неудобно, купите филамент у меня в магазине. Не без этого! Но будет еще много интересной информации, от которой голова просто может пойти кругом! Так что готовьтесь!

Я не хочу никого обижать. Когда вижу, что люди пытаются что-то сделать, не понимая физики и химии процесса, получается не очень хорошо. Поэтому считаю, что нужно объяснить и рассказать о процессе. Меня тоже посещали мысли о собственном производстве филамента, но, зная насколько это трудно, я отказался от этой мысли. DIY наше все, суть его в том, что если мало денег, но много времени, то ты конвертируешь время в деньги. Но нельзя вытащить часть технологического процесса из целого, иначе это сделали бы до нас. Начнем.

На всякий случай скажу, что я по образованию ихтиолог, а правильно это звучит – Аквакультура и биоресурсы. С химией дружен. И о гомогенизации расплава понятие имею и в обморок не падаю.

Любит наш народ, используя буквально мусор под ногами, экономить тысячи рублей на филаменте и печатать в свое удовольствие. И тут мастера из Youtube подсуетились, делают разные предложения под разными предлогами. Кто-то под предлогом спасения планеты от мусора, кто-то ради экономии, а кто-то просто ради хайпа. Они начали собирать свой эксрудер, начали резать бутылки или собирать измельчители бутылок. Спустя много времени и сил у них из эксрудера вываливается что-то непонятное по консистенции.

Повторяют это не один раз в надежде получить другой результат. Иногда блогеры пытаются внять советам из интернета, но, не понимая процессов физики, а главное химии, это – блуждания вслепую.

Мы вкратце рассмотрели суть того, как получить филамент из бутылок. Причина того, что получается плохо, не только в материале и АБСОЛЮТНО неправильной системе переработки, но и в самих экструдерах ютуберов. Но про экструдеры мы поговорим в самом конце. А сейчас мы поговорим как ПРАВИЛЬНО перерабатывать бутылку в филамент! 

Вот она – бутылка из пэт! Что нам нужно знать о ней?

Перед тем как ее перерабатывать ее нужно разобрать. Крышка – ее перерабатывают отдельно. Этикетка – ее тоже перерабатывают отдельно, но чаще выкидывают или сжигают, так как на ней много клея, который надо смывать. А учитывая вес этой пленки отмывать ее не выгодно. Если этикетка бумажная, то проблем еще больше! А еще, если после этикетки остается клей на бутылке, то его надо отмыть!  Чувствуете сколько геморроя, но мы продолжим, мы ребята целеустремленные!

Теперь нам надо отмыть бутылку внутри. Отмыли – супер! Но так происходит только дома. На производстве бутылки измельчаются вместе с крышками, а потом эту, так называемую дробленку, моют в нескольких ваннах. И в одной из них, в специальном растворе. Крышка, так как она тяжелее, тонет, а ПЭТ плавает на поверхности.

В общем, дома моются бутылки, на производствах – крошка.

А теперь разделяем бутылки по цвету. Дело в том, что в представлении обывателя, ПЭТ – он и в Африке ПЭТ, но нет. Он разный! В основном сортируют по цветам и сферам применения. Если что ссылка на очень крутой ролик по сортировке бутылок пета будет в конце статьи. Никогда не думал, что смогу 40 минут смотреть как сортируется ПЭТ и чем отличаются бутылочки. 

Отмыли. Дальше начинаем измельчать все в крошку или дробленку, как вам удобно, так и называйте. Не забывайте, что дробленка различается по размеру фракции. И вот тут-то все и начинается!

Постараюсь кратко объяснить про дробленку и вторсырье. Первое! Дробленка – это еще не вторсырье, и засыпать ее в экструдер не имеет никакого смысла. ПЭТ бывает в двух состояниях (так называемых “Фазах”) – аморфный и кристаллический.

Как их отличить. Если ПЭТ прозрачный, гибкий и не трескается – это аморфный.

А если он мутный и хрупкий – кристаллическая фаза.

Но не все так просто. Например, если вы вскипятите бутылку, то станут мутными, скорее всего, только горлышко и дно бутылки. Основная часть останется прозрачной. Происходит это из-за того, что молекулы в горлышке и дне скрутились, свернулись, а в основном теле бутылки из-за растянутости молекул – нет. Бутылка изготавливается выдуванием, молекулы растянуты в основном теле и не могут полностью перейти в кристаллическую фазу из-за своего расположения относительно друг друга. Они физически не могут кристаллизоваться. Кристаллизовались только верх и дно бутылки, а основное тело из-за своих свойств не может кристаллизоваться полностью. То есть, ПЭТ уже перешел в кристаллическую фазу, но без видимых последствий – не помутнел. Поэтому нельзя бездумно запихивать дробленку в духовку и ждать пока все помутнеет. Вы рискуете сломать полимер, совсем.

У нас на руках измельченная в дробленку бутылка, что дальше делать? Дальше необходимо из этой массы пластика сделать вторсырье.

Для этого нам нужен гранулятор. Звучит эпично, и выглядит тоже. Гранулятор – это мини завод, который состоит из нескольких станков. 

Первым делом нужно высушить нашу дробленку, так как пластики впитывают воду из окружающего воздуха (это называется гигроскопичностью). И мало того, что полимеры ее впитывают, так влага для них еще и вредна. Под действием молекул воды, молекулы полимера разрушаются, это называется гидролитической деструкцией. Я уже делал ролик про необходимость сушки полимеров перед печатью.

Напомню, что одним из самых влагопоглощающих полимеров, из доступных инженерных, являются полиамиды, то есть нейлоны. Но дело в том, ПЭТ поглощает влагу в несколько раз больше. И ладно бы, если бы он поддавался сушке, но нет. Вы помните, что ПЭТ бывает в двух фазах? Так вот, в аморфном (когда он прозрачный), он практически не отдает влагу и его перед сушкой надо кристаллизовать, перевести его из одной фазы в другую. Кристаллизоваться он начинает при 90 градусах, а максимальная скорость кристаллизации достигается при температуре 196 градусов. Но не все так просто! Уже при температуре 60-80 градусов, это точка липкости, хлопья могут слипаться, поэтому их нужно постоянно перемешивать. Влажность пластика может достигать максимум 0,01 процента. Достичь ее можно только при кристаллизации ПЭТа, время кристаллизации может достигать 4 часов. После того как мы кристаллизовали и высушили пластик не забываем, что он еще в виде кусочков бутылок. Продолжаем.

После этого закидываем все это кристаллизовавшееся добро в экструдер, нет не в ваш, а в экструдер гранулята. Он отличается от вашего тем, что вместо одной нити на выходе имеет их очень много.

И еще он имеет вставку – дегазатор, это когда дробленка продвигается по шнеку, то в специальном отделе его, убирается весь воздух.

Далее эти нити тянутся к нарезчику, где эти множество нитей нарезаются. Вот это и называется вторичной гранулой.

Если вы думаете, что наконец-то можно засыпать теперь все в экструдер и изготавливать свой пруток, то зря. Какие вы наивные, мне нравится ваш оптимизм! Еще раз напомню, что ПЭТ бывает в двух фазах. Помните? Кристаллическая и аморфная. Ирония в том, что нет плохой фазы, они нужны обе. Одновременно. И перед тем как попасть в экструдер, где вы будете получать из вторсырья нить, вы должны иметь свой кристаллизатор. При правильном подходе, вы сможете точно подогнать по времени и температуре процент кристаллизации ПЭТа. Разница в соотношениях между аморфной и кристаллической структурой позволяет регулировать вязкость расплава, ударную вязкость и множество других параметров готового изделия.

И вот вы засыпаете готовую вторичную гранулу, чтобы получить свой пруток, а оттуда выходит субстанция, которая никак не хочет собраться в полноценный пруток.

Дело все в том, что PET у нас вторичный. После всех этих экзекуций с измельчениями молекулярная масса расплава снизилась, и снизилась сильно. А это значит, что наш ПЭТ стал очень мягким. И как бы ты не понижал температуру, он будет мягким.

Чтобы расплав стал жестким (густым) надо добавить в гранулят так называемый УЦ (это удлинитель цепи), у каждого класса полимеров он свой. Это химическое вещество, которое помогает восстановить молекулярную массу и приблизить вторичное сырье, по своим характеристикам, к первичке – к бутылке.

А почему это вещество не добавляют на этапе грануляции вторичного сырья? Все очень просто! Рынок. Десятки производителей и каждому нужна своя вторичка, со своими свойствами, со своим соотношением аморфной и кристаллической структуры и соотношением УЦ. УЦ добавляется от 1 до 3 процентов веса в шаг, в 1 десятую процента, то есть “1 и 1”, “1 и 2” и так далее, до 3 процентов. Представьте, какая номенклатура должна быть на заводе. А так, вот вам аморфная гранула и делай что хочешь, хоть всю кристаллизуй и добавляй УЦ сколько влезет.

Вы думаете, что на этом наши мучения заканчиваются? Что достаточно купить вторичное сырье и это УЦ? И вот тут мы с вами упираемся в ограничение вашего экструдера.  Даже если вы каким-то чудом найдете вторичную гранулу, найдете УЦ, которое вам продадут мешок, а не тонну, все добавите и высушите, то длина вашего экструдера и давление в нем, а точнее его отсутствие, не позволит УЦ смешаться со вторичной гранулой. И вы получите что-то непонятное на выходе!

Вы законно спросите: “Анатолий, а что собственно это такое?” Такой огромный ворох проблем! Почему этот материал так популярен? Ответ прост – Цена! PETG, настоящий PETG, лишен таких недостатков, но и стоит 6-9 долларов за килограмм. И при этом мы только выбрались из дешевого сегмента, и это все против 2-3 долларов уже, в принципе, качественного ПЭТа. В объемах производства все это огромное оборудование способно окупится уже через несколько лет.  Поэтому ПЭТ очень популярен!

Единственный вариант хоть что-то получить. похожее на пруток, это лента из бутылки. Но не стоит рано радоваться. Это касается только печати сразу лентой. Если вы хотите делать пруток, то, во-первых, начинается кристаллизация, во-вторых нагретый ПЕТ – очень гигроскопичный. 

Что я могу посоветовать?  Наверное, переходить на другие виды пластиков, например, АБС, переработка ПЛА пластика (неудавшиеся распечатки). Только учтите, что АБС пластик выделяет вредные вещества (нужна хорошая вентиляция).

Когда я вижу, как люди в закрытом гараже дробят непонятный абс (из какой-то запчасти), а потом это все экструдируют, то у меня ужас читается на лице. И тут вы попробуете обвинить меня в лицемерии, ведь я говорил по поводу АБС, что он не такой вредный. Да! Но, во-первых, мы говорили о 3D печати, а экструдирование – это уже другой разговор и другие объемы переработки, соответственно другой выброс вредных веществ.

На этом все. Надеюсь информация вам будет полезна. Удачи!

Источники и ссылки на ролики используемые в статье.

Книги: Клинков А.С. Утилизация и вторичная переработка полимеров В.М. Сутягин, А.А. Ляпков Общая химическая технология полимеров

Сайты: краткая статья про ПЭТ – https://rsbor-msk.ru/plastik-01/

Статья про ПЭТ на вики https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%…

Документация по переработке ПЭТ в изделия – http://www.polymerbranch.com/55d99a37…

Видео и ссылки на каналы: Михаил Лапшин – https://www.youtube.com/channel/UC4e7… (Самодельный экструдер и переработка пэт)

Мировое Оборудование – https://www.youtube.com/watch?v=_UdnX… (Линия грануляции)

В маске – https://www.youtube.com/watch?v=CbhN8… (Неправильная переработка ПЭт где показывают хрупкость материала)

ЗТМ ЕнергоБіоРесурс – https://www.youtube.com/watch?v=prAnv… (Линия переработки бутылок в дробленку)

Brother – https://www.youtube.com/channel/UCRF0… (Парень перерабатывает все что найдет)

Быстроф Приемка https://www.youtube.com/watch?v=rkGbo… (Видео про переработку и сортировку бутылок Пэт)

Infinity Plastic – https://www.youtube.com/channel/UCIIj… (Ребята перерабатывают пластик у себя Гараже)

vink ru – https://www.youtube.com/watch?v=Vm4zO… (Хорошее видео про АПЭТ и PETG)

plastic recycling – https://www.youtube.com/watch?v=BhZBZ… Канал по переработке полимеров

Добавить комментарий