Тестирование вторичного пластика и изделий

Тестирование вторичного пластика и изделий

Введение
Использование вторичных пластиков (рециклатов) – ключевой элемент стратегии устойчивого развития и циркулярной экономики. Однако их свойства могут значительно отличаться от свойств первичных материалов из-за предыдущей эксплуатации, особенностей сбора, сортировки и переработки. Поэтому комплексная система испытаний вторичного пластика и изделий из него критически важна для обеспечения безопасности, качества, надежности и соответствия требованиям нормативной базы. Данная статья освещает основные аспекты тестирования в этой области.

1. Объекты испытаний

Объектами испытаний в сфере вторичных пластиков являются разнообразные материалы и продукты:

• Гранулят рециклата: Основная форма поставки вторичного пластика для последующего производства. Тестируется на соответствие требованиям переработчиков и производителей конечных изделий.
• Дробленка / Флекс: Измельченные пластиковые отходы (например, ПЭТ-флекс), прошедшие базовую очистку. Часто тестируется перед дальнейшей переработкой в гранулу.
• Промежуточные продукты: Пленки, листы, профили, полученные из рециклата на этапе экструзии или других формующих процессов.
• Готовые изделия из вторичного пластика:
  • Упаковка (бутылки, контейнеры, пленка).
  • Строительные материалы (трубы, профили, плитка).
  • Товары народного потребления (игрушки, садовые принадлежности, мебель, текстиль).
  • Автокомпоненты (бамперы, элементы салона).
  • Применения в электронике (корпуса устройств).
• Композиционные материалы: Смеси первичного и вторичного пластика, материалы с добавками (наполнители, модификаторы, красители).

2. Область испытаний

Тестирование охватывает широкий спектр характеристик, критичных для разных стадий жизненного цикла:

• Идентификация и состав:
  • Определение типа полимера (ПЭТ, ПЭ, ПП, ПВХ, ПС и др.).
  • Определение содержания вторичного материала в изделии.
  • Анализ примесей (другие полимеры, металлы, органика).
• Физико-механические свойства:
  • Механическая прочность (растяжение, сжатие, изгиб, ударная вязкость).
  • Твердость.
  • Плотность.
  • Термостабильность (температура размягчения, деформация под нагрузкой при повышенных температурах).
  • Усадка.
• Репрологические свойства (для гранул и расплавов):
  • Индекс расплава (MFR/MVR).
  • Вязкость расплава.
• Тепловые свойства:
  • Температура стеклования (Tg).
  • Температура плавления (Tm).
  • Термическая стабильность (ТГА).
  • Теплоемкость.
• Оптические свойства (для прозрачных/цветных материалов):
  • Степень помутнения (haze).
  • Светопропускание.
  • Цвет (координаты цвета, белизна, пожелтение).
• Химическая стойкость: Устойчивость к воздействию растворителей, масел, кислот, щелочей.
• Барьерные свойства (для упаковки): Проницаемость для газов (О2, СО2) и паров воды.
• Специфические для вторичного сырья:
  • Остаточные запахи: Определение и идентификация нежелательных запахов.
  • Миграция веществ: Анализ потенциального выделения вредных или нежелательных веществ (мономеры, олигомеры, добавки, продукты деградации, загрязнители) в моделируемые среды (пищевые симулянты, вода, воздух) – критично для упаковки пищевых продуктов, игрушек, товаров личной гигиены.
  • Стабильность при переработке: Оценка деградации свойств при многократных циклах переработки (термоокислительная деструкция).
  • Стабильность при эксплуатации: Оценка сохранения свойств под воздействием УФ-излучения, тепла, влаги (ускоренное старение).
• Технологические свойства: Склонность к переработке (экструзия, литье под давлением), оценка качества поверхности изделий.

3. Методы испытаний

Для проведения испытаний применяются стандартизированные методы, разработанные международными и национальными организациями по стандартизации:

• Международные стандарты (ISO): Основной источник методологий (например, ISO 527 - растяжение, ISO 178 - изгиб, ISO 180 - ударная вязкость по Шарпи/Азоду, ISO 306 - Vicat, ISO 1133 - MFR/MVR, ISO 62 - водопоглощение, ISO 1183 - плотность, ISO 4892 - УФ-старение, ISO 172 - миграция в пищевые симулянты).
• Региональные стандарты (ASTM, EN, DIN, ГОСТ): Широко используются методы ASTM (например, D638 - растяжение, D790 - изгиб, D256 - ударная вязкость, D1238 - MFR, D1003 - светопропускание и мутность, D4329 - УФ-старение) и европейские нормы EN (особенно для пищевой упаковки и миграции - EN 1186, EN 13130).
• Специализированные методы:
  • Спектроскопия: FTIR (ИК-Фурье спектроскопия) - идентификация полимеров, анализ старения; УФ-видимая спектроскопия - цвет, пожелтение.
  • Хроматография: ГХ-МС (газовая хроматография с масс-спектрометрией) - идентификация летучих органических соединений (ЛОС), остаточных мономеров, растворителей, запахов; ВЭЖХ (высокоэффективная жидкостная хроматография) - анализ нелетучих веществ, добавок, продуктов деградации.
  • Термический анализ: ДСК (дифференциальная сканирующая калориметрия) - Tg, Tm, кристалличность; ТГА (термогравиметрический анализ) - термическая стабильность, содержание наполнителей; ДМТА (динамический механический термический анализ) - реологические свойства расплава и твердого тела.
  • Физико-механические тесты: Проводятся на универсальных испытательных машинах по стандартным протоколам.
  • Анализ миграции: Экстракция образца в модельные среды (вода, спирты, уксусная кислота, оливковое масло и др.) с последующим анализом экстракта хроматографическими или спектроскопическими методами.
  • Ольфактометрия: Органолептическая оценка запаха обученными экспертами или инструментальными методами ("электронный нос").

4. Испытательное оборудование

Для реализации указанных методов используется широкий спектр специализированного оборудования:

• Универсальные испытательные машины: Для механических испытаний на растяжение, сжатие, изгиб, сдвиг. Оснащаются термокамерами для испытаний при различных температурах.
• Приборы для определения ударной вязкости: Маятниковые копры (Шарпи, Азод).
• Дурометры: Для измерения твердости по Шору (A, D).
• Приборы для реометрии: Капиллярные реометры (для измерения MFR/MVR и вязкости расплава), ротационные реометры (для детального изучения реологии расплава).
• Термоанализаторы: ДСК, ТГА, ДМТА аппараты.
• Приборы для определения плотности: Весы гидростатического взвешивания, плотномеры с использованием принципа вытеснения жидкости или газа.
• Спектрофотометры: Для измерения цвета, степени пожелтения, светопропускания и мутности.
• Приборы для анализа барьерных свойств: Анализаторы газопроницаемости (O2, CO2), анализаторы проницаемости для паров воды (WVTR).
• Камеры искусственного старения: Ксеноновые и УФ-камеры для моделирования воздействия солнечного света и атмосферных условий; термокамеры.
• Хроматографы: Газовые хроматографы (ГХ), жидкостные хроматографы (ВЭЖХ), часто в комбинации с масс-спектрометрами (МС) для высокой чувствительности и селективности.
• ИК-Фурье спектрометры (FTIR): Для идентификации полимеров и химического анализа.
• Микроскопы: Оптические и электронные (СЭМ) для изучения морфологии, дефектов, распределения наполнителей.
• Оборудование для экстракции и пробоподготовки: Сокслеты, ультразвуковые бани, шейкеры, центрифуги, установки для экстракции в режиме ускоренного растворителя (ASE).
• Ольфактометры: Специализированные камеры для органолептической оценки запаха.

Заключение
Тестирование вторичных пластиков и изделий из них – сложный и многогранный процесс, требующий комплексного подхода. От выбора правильных объектов испытаний и релевантных областей проверки до применения адекватных стандартизированных методов и точного оборудования зависит конечный результат: гарантия качества, безопасности и функциональности продукции из рециклата. Постоянное развитие нормативной базы и методов анализа, особенно в области оценки миграции веществ и специфических загрязнителей, является необходимым условием для увеличения доверия к вторичным пластикам и расширения сфер их ответственного применения. Надежная система испытаний – фундамент устойчивого будущего индустрии пластиков.