Переработанный пластик полистирол (PS) проверка

Переработанный пластик полистирол (PS): Проверка качества и характеристик

Введение
Полистирол (PS), особенно в виде вспененного материала (EPS), широко используется в упаковке, строительстве и производстве товаров народного потребления. Переработка этого материала является критически важной задачей для снижения экологической нагрузки и перехода к экономике замкнутого цикла. Однако качество вторичного полистирола (rPS) может значительно варьироваться в зависимости от происхождения сырья и технологии переработки. Для обеспечения его пригодности в последующих производственных циклах и соответствия требованиям безопасности и качества необходима комплексная система испытаний. Данная статья описывает ключевые аспекты проверки переработанного полистирола.

1. Объекты испытаний
Объектами испытаний являются различные формы и стадии переработанного полистирола:

• Рециклат в виде хлопьев/дробленки: Полученный после механического измельчения и очистки исходных отходов PS (упаковка, лотки, технические изделия).
• Рециклат в виде гранул: Хлопья, прошедшие процесс экструзии (плавление, фильтрация, гомогенизация) и гранулирования. Это основная товарная форма rPS.
• Образцы готовой продукции: Изделия, изготовленные из переработанного полистирола (упаковка, строительные плиты, элементы декора, товары непищевого назначения и т.д.) для проверки их эксплуатационных характеристик.
• Сырье для анализа: Пробы материала, отобранные для проведения химического анализа на содержание примесей, летучих веществ, остаточных мономеров и добавок.

Ключевые параметры объектов:

• Происхождение и тип исходного сырья (потребительские отходы, промышленные отходы).
• Степень очистки (содержание нежелательных материалов, этикеток, клеев, других полимеров).
• Цвет (прозрачный, белый, окрашенный).
• Форма и размер частиц (для хлопьев/гранул).

2. Область испытаний
Испытания переработанного PS охватывают широкий спектр свойств, необходимых для:

• Контроля качества входящего сырья: Оценка пригодности рециклата для дальнейшей переработки или использования.
• Производственного контроля: Мониторинг стабильности процесса гранулирования и свойств получаемого рециклата.
• Приемки готовой продукции: Подтверждение соответствия изделий из rPS заявленным техническим характеристикам и требованиям безопасности.
• Определения области применения: Установление пригодности rPS для конкретных конечных применений (например, контакт с пищевыми продуктами требует особо строгого контроля).
• Соответствия нормам: Обеспечение выполнения экологических стандартов, технических регламентов и отраслевых спецификаций.

Основные группы проверяемых характеристик:

• Физико-механические свойства (прочность, жесткость, ударная вязкость).
• Термические свойства (температура размягчения, плавления, текучести).
• Реологические свойства (текучесть расплава).
• Химический состав и чистота.
• Внешний вид (цвет, блеск, наличие включений).
• Экологические аспекты (содержание тяжелых металлов, бромированных антипиренов и т.д.).

3. Методы испытаний
Проверка переработанного полистирола основывается на стандартизированных методах испытаний, обеспечивающих воспроизводимость и сопоставимость результатов:

• Подготовка образцов:

  • Сушка (при необходимости, для удаления влаги).
  • Прессование образцов (плитки, стержни) для механических испытаний по стандартным методикам.
  • Литье под давлением стандартных образцов (типа "собачка", стержни) для механических и термических испытаний.

• Физико-механические испытания:

  • Прочность при растяжении, Модуль упругости: Испытания на разрывной машине (ISO 527, ASTM D638).
  • Ударная вязкость (по Шарпи/Изоду): Определение сопротивления ударной нагрузке (ISO 179, ASTM D256).
  • Твердость: Метод вдавливания шарика (по Шору, Роквеллу) (ISO 868, ASTM D785).
  • Плотность: Пикнометрический метод или метод погружения (ISO 1183, ASTM D792).

• Термические испытания:

  • Температура размягчения по Вика (VST): Определение температуры, при которой игла проникает в материал под нагрузкой (ISO 306, ASTM D1525).
  • Температура теплодеформации (HDT): Определение температуры, при которой образец деформируется под нагрузкой (ISO 75, ASTM D648).
  • Дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК): Анализ температур стеклования (Tg), плавления (Tm), кристалличности, степени деградации (ISO 11357).
  • Термогравиметрический анализ (ТГА): Определение термостабильности, содержания наполнителей, летучих веществ (ISO 11358).

• Реологические испытания:

  • Индекс текучести расплава (MFR/MFI): Измерение массы полимера, выдавливаемого через капилляр за 10 минут под нагрузкой при заданной температуре (ISO 1133, ASTM D1238). Ключевой показатель для переработки.

• Химический анализ:

  • Инфракрасная спектроскопия (ИК-Фурье): Идентификация полимера, обнаружение основных загрязнителей (других полимеров), контроль степени деградации.
  • Газовая хроматография-масс-спектрометрия (ГХ-МС): Определение содержания остаточного стирола, летучих органических соединений (ЛОС), растворителей, продуктов деградации, мигрирующих веществ.
  • Экстракция и анализ миграции: Оценка безопасности для потенциальных применений (например, имитация контакта с пищевыми продуктами или водой по соответствующим нормам).
  • Определение содержания золы: Оценка количества минеральных примесей (ISO 3451, ASTM D5630).
  • Определение содержания влаги: Карл-Фишер титрование или гравиметрический метод (ISO 15512).

• Анализ чистоты/загрязнений:

  • Визуальный осмотр (цвет, включения).
  • Пламенные тесты на идентификацию других полимеров.
  • Определение содержания нерастворимых частиц (методом фильтрации расплава).

4. Испытательное оборудование
Для проведения указанных методов испытаний используется специализированное оборудование:

• Разрывная машина (Универсальная испытательная машина): Оборудована термостатированными камерами (для испытаний при заданных температурах) и датчиками нагрузки/деформации. Используется для растяжения, сжатия, изгиба.
• Приборы для испытания ударной вязкости: Маятниковые копры (Шарпи, Изод).
• Твердомеры: Шора (типа А, D), Роквелла.
• Пикнометры / Весы для плотности: С набором погружных жидкостей.
• Приборы для определения температуры размягчения (Вика/HDT): Автоматические или полуавтоматические установки с термостатом, индикатором проникновения/прогиба.
• Дифференциальный сканирующий калориметр (ДСК): Для измерения тепловых потоков.
• Термовесы (ТГА): Для измерения изменения массы образца при нагреве в контролируемой атмосфере.
• Прибор для определения индекса текучести расплава (MFR/MFI): С таймером, экструзионным устройством и набором стандартных гирь.
• Фурье-инфракрасный спектрометр (ИК-Фурье): С приставками для анализа в проходящем свете, ослабленного полного отражения (ATR).
• Газовый хроматограф с масс-спектрометрическим детектором (ГХ-МС): Для разделения и идентификации летучих компонентов.
• Системы для анализа миграции: Термостаты, ячейки для миграции, оборудование для моделирования контакта.
• Муфельная печь: Для озоления образцов.
• Титровальная установка Карла Фишера: Для точного определения влаги.
• Фильтрующие устройства для расплава (тест на загрязнения): Фильтр-прессы для экструдеров с точными фильтрами.

Заключение
Комплексная проверка переработанного полистирола является неотъемлемой частью технологического процесса и гарантией качества конечной продукции. Система испытаний, охватывающая анализ физико-механических, термических, реологических свойств, химического состава и чистоты материала с использованием стандартизированных методов и специализированного оборудования, позволяет объективно оценить пригодность rPS для различных сфер применения. Тщательный контроль на всех этапах – от входящего сырья до готового изделия – способствует развитию устойчивой и экономически эффективной переработки полистирола, минимизируя риски для окружающей среды и потребителей.