Требования к качеству ПЭТ-хлопьев: влажность, ПВХ, этикетки, клей и мелкая пыль

01Начинайте с конечного применения, а не с моечной машины

Прежде чем обсуждать моечное оборудование, определите, для чего будут использоваться хлопья. Линию мойки ПЭТ-бутылок нужно проектировать «от обратного» — от требуемого качества на выходе.

Производитель волокна может допускать загрязнения, неприемлемые для прозрачного листа или качественных гранул. Процесс bottle-to-bottle может требовать очень низкого содержания ПВХ, полиолефинов, металлов и других посторонних полимеров ещё до того, как хлопья попадут на валидированную стадию деконтаминации.

Поэтому коммерческое предложение, обещающее лишь «ПЭТ-хлопья влажностью ниже 1%», неполно. Влажность важна, но ничего не говорит о ПВХ, остатках клея, фрагментах этикеток, цветных включениях или мелких частицах.

Единого стандарта на ПЭТ-хлопья не существует. Покупатель и поставщик согласуют спецификацию продукта, а дорогие направления переработки задают гораздо более жёсткие нормы, чем менее ценные применения.

02Немытые, холодномытые и горячемытые ПЭТ-хлопья

ПЭТ-хлопья продаются под тремя основными «технологическими» названиями. Немытые хлопья — это просто дроблёные бутылки, на которых остались этикетки, крышки, грязь и остатки напитков; перед использованием их нужно полностью отмыть. Холодномытые хлопья прошли флотационное разделение и фрикционную мойку в воде комнатной температуры: это убирает рыхлую грязь и большую часть крышек, но оставляет значительную часть клея и масляных остатков. Горячемытые ПЭТ-хлопья дополнительно прошли горячую, обычно щелочную, мойку с последующим ополаскиванием — это обычная отправная точка для листа, упаковочной ленты, грануляции и bottle-to-bottle.

Эти названия описывают процесс, а не результат. Две партии горячемытых хлопьев всё равно могут сильно различаться по ПВХ, клею или пыли, поэтому приведённые ниже показатели важнее названия. Сравнение двух процессов мойки — в статье горячая и холодная мойка в линии мойки ПЭТ.

03Влажность: почему несколько процентов так важны

Влажность — один из самых понятных показателей ПЭТ-хлопьев и один из самых недооценённых. Мытые хлопья выходят из мокрой зоны с поверхностной водой и водой, застрявшей между хлопьями, в складках и неровностях.

Типичная линия мойки ПЭТ удаляет эту воду поэтапно. Механическое обезвоживание сначала снимает основную часть свободной воды, центробежная сушка — дополнительную поверхностную влагу, а термическую сушку горячим воздухом добавляют, когда нужна более низкая конечная влажность или последующий процесс чувствителен к влажному сырью.

В коммерческих и регламентированных процессах влажность мытых ПЭТ-хлопьев перед дальнейшей переработкой часто задают на уровне около или ниже 1%. Некоторые опубликованные спецификации допускают чуть более высокие значения, другие покупатели требуют ниже. Поставщик линии и покупатель хлопьев должны согласовать метод испытания и максимальное значение, а не полагаться на визуальную оценку.

Влажность хлопьев после мойки — не то же самое, что влажность, необходимая непосредственно перед плавлением. ПЭТ гигроскопичен, поэтому для грануляции или экструзии листа обычно нужна дополнительная контролируемая сушка. Если в экструдер попадает влажный ПЭТ, гидролиз снижает характеристическую вязкость и механические свойства — см. как сохранить ХВ при грануляции ПЭТ.

04Что вызывает высокую конечную влажность?

Если готовые ПЭТ-хлопья остаются слишком влажными, проблему не всегда решает более мощная сушилка горячим воздухом. Причина может быть раньше по линии:

• Производительность центробежной сушилки мала для фактического потока.
• Хлопья слишком крупные или неправильной формы и удерживают больше воды.
• Сита или дренажные зоны забиты этикетками и пылью.
• Ротор или лопасти сушилки изношены и уже не создают достаточного усилия обезвоживания.
• Слишком высокая загрузка материала сокращает время пребывания.
• Недостаточна температура или расход горячего воздуха.
• Влажные хлопья слишком долго хранятся в плохо вентилируемых бункерах и снова набирают влагу.

Поэтому систему сушки нужно выбирать вместе с размером сита дробилки, производительностью мойки и системой хранения готовой продукции.

05Загрязнение ПВХ — одна из самых критичных примесей во вторичном ПЭТ

ПВХ особенно вреден при переработке ПЭТ, потому что ПЭТ и ПВХ перерабатываются при очень разных температурах. Даже небольшое количество ПВХ может разлагаться при переработке ПЭТ и давать тёмные точки, изменение цвета, запах и кислые продукты разложения.

Поэтому в спецификациях качественных ПЭТ-хлопьев ПВХ держат на уровне десятков ppm, а не в процентах. В некоторых опубликованных требованиях к входному сырью для пищевой переработки ПВХ ограничен значением ниже 50 мг/кг, некоторые коммерческие спецификации прозрачных хлопьев ещё жёстче, а менее требовательные рынки допускают больше.

Правильную норму задаёт конечный потребитель. Поставщику моечных линий не стоит обещать конкретную цифру по ПВХ, не зная происхождения бутылок, системы сортировки и конечного применения.

06Откуда ПВХ попадает в поток ПЭТ-бутылок?

ПВХ может попасть с целыми ПВХ-ёмкостями в кипе, термоусадочными ПВХ-этикетками, фрагментами ПВХ-этикеток, уплотнениями и другими элементами упаковки.

Плотность ПВХ близка к плотности воды или выше её, поэтому флотация не может надёжно удалить его после дробления. Когда ПВХ превращён в хлопья и смешан с ПЭТ, отделить его гораздо труднее.

Поэтому контроль ПВХ должен начинаться до дробления. Ручная сортировка, NIR-сортировка бутылок, эффективное удаление этикеток и отбор не-ПЭТ упаковки дают больше, чем попытки исправить проблему, когда материал уже превращён в мелкие хлопья. Сортировка хлопьев затем служит вторым уровнем контроля, особенно для дорогих применений.

07Как измерять содержание ПВХ?

ПВХ не всегда можно надёжно определить на глаз. План контроля качества должен задавать воспроизводимый метод испытаний и представительный отбор проб.

В отрасли применяют визуальный анализ или анализ с оптической сортировкой, термический тест в печи, основанный на разном поведении ПВХ и ПЭТ при нагреве, и специализированные сканеры хлопьев. Например, стандарт ASTM D5991 описывает процедуры отделения и идентификации ПВХ в ПЭТ-хлопьях.

Норма вида «ПВХ ниже 50 ppm» имеет смысл, только если обе стороны знают, как отбирается проба и как измеряется результат.

08Этикетки — это не одно загрязнение

Под «загрязнением этикетками» обычно смешивают несколько проблем: фрагменты бумаги, плёнку ПП/ПЭ-этикеток, термоусадочные этикетки из PETG или ПВХ, типографскую краску, клей и хлопья, на поверхности которых остался клей.

Эти загрязнения ведут себя в линии мойки по-разному. Фрагменты полиолефиновых этикеток могут всплывать во флотационной ванне. Бумага распадается на тонкие волокна и уходит с грязной технологической водой. Термоусадочные этикетки могут требовать сортировки бутылок или оборудования для удаления этикеток. Клей может оставаться на поверхности ПЭТ и требовать горячей мойки.

Поэтому удалитель этикеток перед дробилкой сильно влияет на нагрузку на мойку. Чем больше этикеток снято, пока бутылка целая, тем меньше фрагментов попадает в дробилку, горячую мойку и систему воды для ополаскивания.

09Остатки клея могут быть важнее видимых кусочков этикеток

ПЭТ-хлопья могут не содержать видимой плёнки этикеток и всё же нести остатки клея, особенно от самоклеящихся этикеток и некоторых термоклеев.

Остатки клея могут темнеть или окисляться при экструзии, давать чёрные точки, запах и нагружать фильтр расплава. Поэтому некоторые спецификации качественных хлопьев учитывают хлопья с остатками клея отдельно от видимых фрагментов этикеток.

Основные средства снижения остатков клея — горячая мойка, обработка моющим средством или каустической содой, контролируемая температура, достаточное время пребывания и интенсивное фрикционное ополаскивание после горячей мойки. Оптимальные режимы зависят от реальной химии этикеток и клея.

10Мелкая пыль — загрязнение, которое часто недооценивают

Мелкая пыль — это очень мелкие частицы ПЭТ, а также бумажные волокна, грязь и другие твёрдые частицы, образующиеся при дроблении и мойке. Даже если материал остаётся ПЭТ, избыток мелочи создаёт проблемы в работе.

У мелких частиц намного больше поверхность относительно массы. Они удерживают больше влаги, несут загрязнения, пылят при перегрузке и по-другому ведут себя при сушке и транспортировке.

В опубликованных спецификациях качественных хлопьев обычно задают границу мелкой фракции, например менее 0,5 мм, а затем ограничивают её количество. В одних спецификациях процессов переработки используют значения около 500 ppm, в других отраслевых — процентные пределы. Поскольку понятие «пыль» трактуется по-разному, размер сита и метод испытаний должны быть прописаны в спецификации.

11Откуда берётся избыток мелкой пыли?

• Ячейка сита дробилки без необходимости мала.
• Ножи дробилки затуплены и вместо чистого реза многократно бьют и перетирают материал.
• Материал слишком долго находится в камере дробилки.
• На некоторых потоках бутылок сухое дробление даёт больше мелочи, чем хорошо отлаженное мокрое дробление.
• Бумажные этикетки распадаются при мойке и плохо удаляются.
• Транспортировка, сушка или жёсткое механическое воздействие вызывают дополнительное разрушение хлопьев.

Поэтому снижение пыли начинается с дробилки для пластика. Острые ножи, правильное сито и стабильная подача дают более чистые и однородные хлопья ещё до мойки — см. обслуживание ножей дробилки.

12Полиолефины: крышки, кольца и этикетки

ПП и ПЭ — частые загрязнения в потоке ПЭТ-бутылок, потому что крышки, контрольные кольца и многие этикетки сделаны из полиолефинов.

Их плотность меньше плотности воды, а ПЭТ тонет, поэтому правильно спроектированная флотационная ванна удаляет большую часть ПП и ПЭ после дробления.

Разделение по плотности работает, только если хлопья отделены друг от друга, а в ванне достаточно времени пребывания и движения воды. Фрагменты этикеток, приклеенные к ПЭТ, могут тонуть вместе с ним, а очень мелкие частицы полиолефинов могут уноситься с ПЭТ-фракцией. Поэтому качественные линии сочетают удаление этикеток, флотацию, фрикционную мойку и при необходимости сортировку хлопьев, а не полагаются на одну ванну.

13Металлы: низкая концентрация, высокий риск

Металл может попасть из проволоки кип, алюминиевых крышек, посторонней упаковки, износа оборудования или лома, смешанного с бутылками.

Даже небольшой кусок металла может повредить ножи дробилки, насосы или экструзионное оборудование, а металлические частицы вызывают дефекты в листе, гранулах и готовых изделиях.

Контроль металлов обычно начинается до дробилки — с сортировки и магнитной сепарации. В зависимости от загрязнения и требуемого качества добавляют вихретоковую сепарацию, металлодетекторы или оптический контроль. В ряде спецификаций качественных ПЭТ-хлопьев металлы ограничены десятками ppm; как и для ПВХ, допустимое значение согласуют с конечным потребителем.

14Размер хлопьев — показатель качества, а не только настройка дробилки

Размер хлопьев влияет на мойку, разделение, сушку, транспортировку и экструзию. Очень крупные хлопья удерживают этикетки и воду и могут отмываться неравномерно; слишком мелкие увеличивают долю пыли и могут теряться с технологической водой.

В коммерческих спецификациях мытых ПЭТ-хлопьев обычно задают контролируемый диапазон — например, примерно 3–12 мм или около 8–12 мм, в зависимости от рынка и оборудования. Наши линии мойки ПЭТ обычно комплектуются ситами 12 мм или 14 мм либо ситом под заказ в соответствии с последующим процессом.

Сито дробилки не даёт одинаковых хлопьев. Толщина стенки бутылки, состояние ножей, скорость ротора и время пребывания также влияют на распределение по размерам.

15Насыпная плотность говорит больше, чем кажется

Насыпная плотность — это масса свободно насыпанных ПЭТ-хлопьев в единице объёма. Она влияет на объём бункеров, поведение при транспортировке, загрузку сушилки и питание экструдера.

Для мытых ПЭТ-хлопьев часто указывают примерно 250–500 кг/м³ в зависимости от размера хлопьев, толщины стенки, состава по цвету и уплотнения. Нестабильная насыпная плотность может указывать на нестабильный размер хлопьев или состав сырья, поэтому она полезна и для подбора оборудования, и для контроля однородности партий.

16Цвет: прозрачные, голубые и зелёные ПЭТ-хлопья

Прозрачные, голубые, зелёные и другие цветные ПЭТ-хлопья химически одинаковы, но имеют разную коммерческую ценность. Для прозрачного листа и бутылок требуется гораздо более строгая цветовая сортировка, чем для многих волоконных применений, а зелёные ПЭТ-хлопья обычно продаются на отдельных, менее дорогих рынках.

Оптические сортировщики бутылок и хлопьев отделяют цветной ПЭТ, непрозрачный ПЭТ и посторонние полимеры. Для дорогих прозрачных хлопьев цвет должен быть частью письменной спецификации, а не оцениваться по фотографии.

17Практическая таблица качества ПЭТ-хлопьев

Таблица ниже — не универсальный стандарт. Она показывает, как покупатель может построить спецификацию, и приводит примеры более жёстких диапазонов из опубликованных требований к качественному вторичному сырью и коммерческих спецификаций хлопьев.

Для ориентира: наши стандартные конфигурации линии мойки ПЭТ-бутылок для постпотребительских бутылок мы предлагаем под такие целевые показатели на выходе: влажность <0,9%, ПВХ <50 ppm, ПП/ПЭ <20 ppm, этикетки <20 ppm, клей <10 ppm, металл <20 ppm, общие примеси <100 ppm, размер хлопьев 12 мм, 14 мм или по заказу. Фактические результаты зависят от поступающих бутылок и установленного сортировочного оборудования и подтверждаются испытанием материала.

18Почему важен метод отбора проб

Лабораторный результат хорош настолько, насколько хороша проба. Горсть, взятая сверху биг-бэга, может не представлять производственную партию.

ПЭТ-хлопья расслаиваются при транспортировке и хранении. Мелочь может скапливаться в одном месте, а более тяжёлые загрязнения или цветные хлопья — распределяться неравномерно. Пробы нужно отбирать в нескольких точках или по согласованной методике и объединять перед испытанием.

Поставщик и покупатель должны согласовать не только предельное значение, но и метод испытаний, единицы измерения и частоту отбора проб. «ПВХ ≤50 ppm» и «пыль ≤500 ppm» — неполные требования, если стороны используют разные методы испытаний или разные определения размера частиц.

19TDS и COA — не одно и то же

Техническая спецификация (TDS) описывает целевые показатели для сорта ПЭТ-хлопьев. Сертификат анализа (COA) содержит измеренные результаты для конкретной партии.

При регулярных закупках COA полезнее для контроля стабильности. В нём могут быть влажность, ПВХ, полиолефины, этикетки, металлы, размер хлопьев, насыпная плотность, цвет и другие согласованные показатели.

Если поставщик заявляет хлопья высокой чистоты, уточните, какие значения гарантируются, какие являются типичными, как часто проводятся испытания и предоставляется ли COA на каждую партию.

20Какой участок линии проверять, если качество не соответствует спецификации?

21Какие требования к качеству должен указать покупатель линии мойки?

Запрашивая линию мойки ПЭТ, указывайте не только производительность и тип бутылок. По возможности задайте и ожидаемое качество на выходе:

• Конечное применение: волокно, упаковочная лента, лист, грануляция или подготовка bottle-to-bottle.
• Требуемый предел влажности после мойки и сушки.
• Максимальное содержание ПВХ.
• Максимальное содержание полиолефинов.
• Максимальное содержание этикеток, бумаги или видимых загрязнений.
• Контролируются ли остатки клея отдельно.
• Максимальное содержание металлов.
• Диапазон размера хлопьев и предел мелкой фракции.
• Требуемый состав по цвету: прозрачный, голубой, зелёный или смешанный.
• Требуемая насыпная плотность, если от неё зависит последующая транспортировка.
• Метод испытаний или спецификация покупателя для каждого критичного показателя.

Если окончательной спецификации ещё нет, поставщик должен сначала выяснить конечный рынок, а затем предложить реалистичные целевые показатели исходя из сырья и выбранного сортировочного и моечного оборудования. Вы можете прислать нам данные о происхождении бутылок и конечном применении и получить предложение.

22Итог: качество создаётся всей линией

Качество ПЭТ-хлопьев не создаётся одной горячей мойкой, одним сепаратором или одним оптическим сортировщиком. Это результат всего процесса.

Контроль ПВХ начинается с сортировки бутылок и удаления этикеток. Удаление полиолефинов зависит от флотационного разделения. Удаление клея — от горячей мойки и интенсивного ополаскивания. Мелкая пыль зависит от состояния дробилки и контроля гранулометрии. Влажность — от механической и термической сушки. Металлы нужно удалить до того, как они повредят оборудование или попадут в готовую продукцию.

Поэтому профессиональная спецификация линии мойки ПЭТ связывает каждый показатель качества с оборудованием, которое за него отвечает. Полезный вопрос — не «Может ли ваша линия делать чистые ПЭТ-хлопья?», а «Какие уровни влажности, ПВХ, этикеток, клея, пыли и других загрязнений эта линия реально обеспечит на моём сырье и как эти значения будут проверяться?».

Частые вопросы