Termin „PVC” lub polichlorek winylu (kod identyfikacyjny tworzywa sztucznego #3) budzi strach w dziedzinie recyklingu PET. Wynika to z faktu, że nawet niewielkie ilości zanieczyszczeń PVC mogą powodować znaczne zakłócenia podczas przetwarzania lub ponownego wytwarzania żywicy PET pochodzącej od konsumentów w nowe produkty. Aby zapewnić pewną perspektywę, negatywne skutki zanieczyszczenia PVC mogą wystąpić przy stężeniach tak niskich jak 50 części na milion (ppm). Zaledwie 50 ppm odpowiada zaledwie 0,05 kg plastiku PVC na 1000 kg płatków PET, co w ujęciu procentowym stanowi zaledwie 0,005%. Pomimo tej pozornie nieznacznej ilości, PVC może wytwarzać kwasy, które degradują żywicę PET zarówno fizycznie, jak i chemicznie, powodując, że PET staje się kruchy i nabiera żółtawego odcienia — dwie krytyczne cechy, które obniżają jakość PET, szczególnie pod względem przejrzystości i odporności na uderzenia. Ponadto mogą być emitowane opary chloru, co stanowi dodatkowe zagrożenie podczas recyklingu PVC.
Źródła zanieczyszczeń PVC w recyklingu PET
W większości zakładów recyklingu mycia PET kontrola stężenia PVC w przetworzonych płatkach PET jest kluczowa. Poziom dopuszczalnego stężenia PVC jest ostatecznie określany przez zamierzone zastosowanie produktu końcowego. Podczas gdy niektóre zastosowania mogą tolerować wyższe stężenia PVC, zastosowania premium, takie jak produkcja włókien poliestrowych najwyższej klasy, wymagają poziomów PVC znacznie poniżej 50 ppm. Aby sprostać tym rygorystycznym wymaganiom i uzyskać wyższe ceny rynkowe, recyklerzy PET muszą dołożyć dodatkowych starań, aby usunąć PVC z płatków PET, które wytwarzają. Proces ten rozpoczyna się od zidentyfikowania, w jaki sposób PVC przenika do strumienia recyklingu PET.
W procesie recyklingu PET można wyróżnić cztery główne źródła zanieczyszczeń PVC:
- Butelki z PVC, które imitują butelki z PET, pozostawiając biały ślad „zagięcia” po spłaszczeniu. Mogą być one zidentyfikowane i usunięte przez przeszkolonych sorterów.
- Plomby zabezpieczające z tworzywa PVC na butelkach PET, takie jak te stosowane na opakowaniach płynów do płukania jamy ustnej, które należy usunąć przed granulacją.
- Wkładki z PVC w kapslach i zamknięciach butelek. Chociaż praktyka ta nie jest już powszechna w Stanach Zjednoczonych, butelki wyłożone PVC nadal okazjonalnie się pojawiają.
- Etykiety PVC owinięte wokół butelek PET.
Usuwanie PVC w recyklingu PET
Podczas gdy maszyny odgrywają kluczową rolę w filtrowaniu PVC ze strumieni PET, ręczne sortowanie pozostaje jedną z najskuteczniejszych metod usuwania PVC. Jak wspomniano wcześniej, doświadczeni sorterzy potrafią wizualnie identyfikować butelki PVC. Jednak postęp technologiczny zwiększył wydajność ręcznego sortowania.
Na przykład, dodanie oświetlenia UV do strumienia butelek PET zostało przetestowane, aby znacznie poprawić dokładność sortowania, a przeszkoleni specjaliści osiągnęli wydajność do 99%. Kiedy butelki PET przechodzą przez światło UV, pochłaniają promienie i emitują w zamian niebieską fluorescencyjną poświatę. Natomiast, chociaż samo PVC nie fluoryzuje, dodatki w PVC często powodują, że butelki PVC emitują zieloną lub żółtą fluorescencję. To rozróżnienie pozwala sorterom łatwo identyfikować butelki PVC i je usuwać. Aby złagodzić szkodliwe skutki długotrwałego narażenia na promieniowanie UV, sorterzy powinni pracować w zmianach nie dłuższych niż dwie godziny.
Oprócz ręcznego sortowania, zautomatyzowane systemy stają się coraz bardziej popularne ze względu na rosnące koszty pracy ręcznej. W pełni zautomatyzowane systemy sortowania można podzielić na trzy typy: optyczne systemy sortowania, systemy technologii transmisyjnej i systemy skanowania powierzchni. Każdy system wykorzystuje sygnały detekcyjne do rozróżniania plastikowych butelek na podstawie ich właściwości chemicznych lub fizycznych, a czujniki analizują dane. Następnie stosuje się strumienie powietrza do oddzielania niechcianych butelek od strumienia PET. Spośród tych technologii, wykrywanie promieniami rentgenowskimi okazało się najbardziej niezawodne w identyfikacji obecności chloru w butelkach PVC, ponieważ chlor nie występuje w butelkach PET.
Ponieważ ani ręczne, ani automatyczne systemy sortowania nie są pozbawione wad, w celu zminimalizowania zanieczyszczenia PVC często stosuje się procedurę składającą się z 2–3 przejść.
Inną powszechnie stosowaną metodą usuwania PVC z płatków PET jest separacja termiczna. W temperaturze około 200°C PVC zmiękcza się i staje się lepkie, podczas gdy plastik PET pozostaje nienaruszony w temperaturze 260°C. Ta różnica temperatur umożliwia separację termiczną: mieszanka płatków PET/PVC jest przepuszczana przez obracającą się, podgrzewaną taśmę przenośnika ustawioną na około 180-200°C. Gdy mieszanka plastiku przesuwa się wzdłuż taśmy, PVC przykleja się do niej, podczas gdy plastik PET pozostaje nienaruszony, zsuwając się do pojemnika zbiorczego. Stacjonarne ostrze pod przenośnikiem zdrapuje PVC. Chociaż automatyczny sprzęt sortujący wymaga znacznych inwestycji, separacja termiczna jest stosunkowo niedrogą alternatywą.
Inną opłacalną metodą jest separacja elektrostatyczna. W tym procesie mieszanina tworzyw sztucznych PVC i PET jest wystawiana na działanie komory ładującej, która indukuje ładunek statyczny na powierzchniach tworzyw sztucznych. Ze względu na różne właściwości fizyczne i chemiczne tworzyw sztucznych, PVC zostaje naładowane ujemnie, podczas gdy PET zostaje naładowany dodatnio. Następnie mieszanina jest wystawiana na działanie naładowanych biegunów, które przyciągają przeciwnie naładowane tworzywa sztuczne, rozdzielając je. Sukces w separacji elektrostatycznej zależy od zastosowania odpowiedniej ilości energii, aby naładować tworzywa sztuczne bez powodowania ich przyciągania się do siebie.
Wniosek
Niniejszy artykuł ma na celu zapewnienie głębszego zrozumienia roli PVC w recyklingu PET. Ponieważ nabywcy płatków PET zawsze martwią się o zanieczyszczenie PVC, konieczne jest podjęcie wszelkich środków ostrożności w celu zminimalizowania PVC w produkcie końcowym. Należy przeprowadzić rutynowe testy zawartości PVC, aby upewnić się, że oferowane przez Państwa płatki PET spełniają najwyższe standardy jakości. Nawet niewielkie ilości PVC mogą sprawić, że cała partia płatków PET stanie się bezużyteczna.
Jako ogólną wskazówkę należy dążyć do poziomów PVC poniżej 50 ppm, a najlepiej poniżej 30 ppm. Opisano kilka metod usuwania PVC, ale ostatecznie to operator zakładu mycia PET musi ustalić system, który najlepiej odpowiada rodzajom obsługiwanych przez niego bel butelek PET.