Меловая добавка во взаимодействии с вторично переработанными полиолефинами

Применение вторичной гранулы в условиях роста цен на ПВД и ПНД, который мы наблюдаем, является мощным инструментом экономии переработчика и, в конечном счете, его выживания. Столь же мощным инструментом экономии является и применение меловой добавки. При том, что это вещи во многом очевидные, время от времени приходится слышать от покупателей: зачем нам меловая добавка, если мы используем дешевую вторичку? То есть некоторые переработчики представляют себе вторичку и добавку как некие противоположности: или я применяю вторичку, или меловую добавку. Особенно, если вторичка обходится дешевле – она своя или просто очень дешевая. Я хотел бы сейчас доказать, что меловая добавка не мешает вторичке снижать себестоимость, а помогает. Больше того, это необходимое средство, если Вы хотите снизить себестоимость своих изделий и минимизировать как издержки, так и технические проблемы.

Исходим из аксиомы, что вторичка снижает себестоимость производства изделий из полимеров, поскольку это просто самоочевидно. Что произойдет при введении в нее меловой добавки?

Один из важнейших плюсов применения меловой добавки при работе на вторичных полимерах проистекает из более высокой теплопроводности карбоната кальция по сравнению с полиолефином. Мел сам по себе в 3-4,5 раза более теплопроводный материал, чем полиэтилен или полипропилен. Так, если теплоемкость полиэтилена в зависимости от вида составляет 0,2-0,3 Вт, то карбоната кальция – 0,9 Вт. При этом теплоемкость карбоната кальция в разы ниже: 0,88 кДж против 2-3 кДж у полиэтиленов . Соответственно, смесь мела с полимером нагревается и остывает быстрее.

Первое следствие из этого: меловая добавка снижает температуру переработки сырья. Поскольку вторичка уже прошла двойную экструзию (первый раз когда еще была первичкой, а второй раз в процессе регрануляции), велика вероятность ее термодеструкции. Применение мела снижает вероятность термодеструкции: ПТР смеси остается тем же или даже снизился , а температура переработки снижается – по опыту наших покупателей и нашего собственного производства ПЭ пленок на 5-10°С.

Второе следствие: при применении со вторичкой добавка улучшает гомогенизацию и смешивание. Во-первых, гомогенизация расплава начинается при более низких температурах. Во-вторых, расплав прогревается быстрее и равномернее. Соответственно, улучшается и смешивание компонентов. 

Общеизвестно, что работа на чистой вторичке даже самого высокого качества, не говоря уже о дешевой,  приводит к более быстрому появлению нагара на экструзионной головке опять-таки по причине более быстрой деструкции ресайкла по сравнению с первичным сырьем. Мел, с одной стороны, снижает эффект термодеструкции. Выше мы уже разобрали, почему. С другой стороны, мел является неабразивным, мягким очистителем фильер от нагара. Твердость меловой добавки не превышает 3 по Моосу для необработанного мела. А для обработанного стеаратами, как в добавках A-Len, этот показатель еще ниже – в пределах 2 . Это сравнимо с твердостью самого пластика и в 4 раза ниже твердости азотированной стали, из которой изготавливаются наши шнеки. Тем самым меловая добавка неабразивно, подобно мягкой тряпке, убирает нагар с частей головки. Поэтому при применении меловой добавки экструдер приходится останавливать для очистки головки в 4-5 раз реже, чем при работе без мела.

Далее, даже если для переработки в рисайкл использовались чистые и рассортированные отходы, в них присутствуют остаточные примеси – так называемые «активные группы», свободные радикалы. Они возникают потому, что в ходе переработки первичного полимера в его цепочках происходят необратимые изменения как химического и механического, так и термоокислительного и фотоокислительного характера. Эти активные группы при вторичной переработке инициируют реакции окисления в полимере. С другой стороны, фрагменты низкомолекулярных цепочек способны рекомбинировать, что приводит в ряде случаев к возникновению сшитых полимерных цепочек. Наконец, возрастает кристалличность полимера, что приводит к падению эластичности и, соответственно, радикальному снижению прочности изделия на разрыв.   

Эластичность может быть повышена применением меловых добавок A-Len с эластомером марок V2PP-280E, X1PP-278, T1PE-078, а также модификатора эластичности X1EM-275.

Часто вторично переработанные полимеры используются и при литье под давлением. В этом случае теплопроводность мела также помогает решить ряд задач, стоящих перед технологом. Прежде всего, за счет более быстрого и равномерного нагрева и остывания расплава в форме происходит снижение усадки, исключение коробления, искривления длинномерных или тонкостенных изделий, образования заусенец и каверн. 

Кроме того, в связи с тем, что структура вторично переработанных полимеров менее однородна по сравнению с первичными, а межмолекулярные связи частично нарушены, может существенно страдать прочность изделий, выполненных из вторички, особенно под нагрузкой. Кроме того, неоднородность структуры, особенно в изделиях сложной формы, приводит к возникновению повышенных сдвиговых деформаций, отчего стойкость изделия к растрескиванию существенно снижается. Решение проблемы – в гомогенизации плотности материала изделия . Как мы уже рассмотрели, хорошим решением для этого является ввод карбоната кальция как прекрасного гомогенизатора.

Наконец, свойство добавки окрашивать материал в матовый белый цвет позволяет полноценно закрасить сероватый оттенок, который очень часто присущ даже самой дорогой вторичке. 

Следует особо отметить, что меловые добавки некоторых популярных производителей, созданные на основе вторичного ПВД/ЛПВД могут при применении с вторичкой иметь обратный эффект. Прежде всего, может иметь место большой разброс в значениях ПТР между вторичкой, которую применяете Вы, и вторичкой, которая входит в состав меловой добавки, особенно с учетом того, что сама вторичка, если ее происхождение доподлинно неизвестно, может быть нестабильной по ПТР.

Меловые добавки A-Len производятся только из первичных полимеров, поэтому наши покупатели успешно применяют их, даже работая на полностью вторичном сырье. И не удорожают свои изделия, а наоборот, удешевляют за счет ускорения процесса переработки, снижения доли брака и повышения потребительских качеств готового изделия. 

ВЫВОДЫ:

1. Меловая добавка – не конкурент вторичке, а необходимое дополнение, инструмент для снижения себестоимости, и работают лучше всего они именно вместе.

2. Применение меловой добавки, даже если она обходится дороже, чем вторичка, снижает долю брака, увеличивает производительность и в ряде случаев улучшает однородность структуры, прочность и эластичность готового изделия.

3. В экономическом плане это ведет к снижению издержек в связи с уменьшением энергопотребления и размера накладных затрат на единицу продукции, а также возможности продать готовое изделие по более высокой цене в связи с улучшением его внешнего вида и потребительских качеств.