Контроль переработанного пластика и продукции

Контроль переработанного пластика и продукции: Обеспечение качества и безопасности

Введение
Использование переработанного пластика (рециклата) – неотъемлемая часть стратегии устойчивого развития и циркулярной экономики. Однако специфика происхождения и обработки вторичного сырья требует особого внимания к контролю его качества и безопасности, а также продукции, изготовленной с его применением. Надежная система испытаний является ключевым звеном в обеспечении доверия к рециклату и конечным изделиям. Данная статья рассматривает основные аспекты контроля переработанного пластика и продукции.

1. Объекты испытаний

Контролю подлежат различные материальные потоки на протяжении всей цепочки создания стоимости:

1. Входное вторичное сырье:

   • Флексы (хлопья): Основная форма переработанного пластика после дробления и отмывки (например, ПЭТ-флекс, ПП-флекс, ПЭ-флекс). Контроль на этом этапе критичен для предсказуемости качества конечного продукта.
   • Гранулят рециклата: Переработанный пластик в гранулированной форме, готовый к дальнейшей переработке (экструзия, литье под давлением). Может быть получен как из предварительно очищенных флексов, так и напрямую из отходов.
   • Агломерат: Сплавленные частицы пластика, промежуточная форма перед грануляцией или иногда используемая непосредственно.
   • Технические регрануляты: Специализированные гранулы, полученные из конкретных видов отходов (например, из отходов производства или пост-потребительских отходов определенного типа).

2. Промежуточные продукты:

   • Композиционные материалы: Смеси первичного и вторичного пластика, добавок, наполнителей.
   • Полуфабрикаты: Пленки, листы, волокна, изготовленные с использованием рециклата.

3. Конечная продукция:

   • Упаковка: Бутылки, контейнеры, пленки, лотки (особенно критичны для пищевой и медицинской упаковки).
   • Товары народного потребления: Игрушки, предметы домашнего обихода, садовый инвентарь, текстиль.
   • Строительные материалы: Трубы, профили, изоляционные материалы.
   • Автокомпоненты: Детали интерьера и экстерьера.
   • Прочая продукция: Любые изделия, содержащие переработанный пластик.

2. Область испытаний

Цели испытаний охватывают широкий спектр требований:

• Идентификация материала: Подтверждение типа полимера (ПЭТ, ПЭ, ПП, ПВХ и т.д.) и его чистоты (отсутствие значительных примесей других пластиков).
• Физико-механические свойства:
  • Прочность на разрыв, удлинение при разрыве, модуль упругости.
  • Ударная вязкость.
  • Твердость.
  • Плотность.
• Термические свойства:
  • Температура плавления, кристалличность.
  • Температура тепловой деформации (HDT).
  • Термостабильность (ОИТ - Окислительно-Индукционный период).
• Реологические свойства: Текучесть расплава (MFI/MFR) – важна для прогнозирования поведения материала при переработке.
• Внешний вид и морфология:
  • Цвет, наличие видимых включений.
  • Однородность структуры.
• Химический состав и чистота:
  • Содержание летучих органических соединений (ЛОС), запах.
  • Содержание золы (минеральных наполнителей).
  • Содержание влаги.
  • Остаточное содержание моющих средств или других химикатов процесса переработки.
• Безопасность и гигиенические требования (особенно для пищевой упаковки и игрушек):
  • Миграция потенциально опасных веществ (тяжелые металлы, первичные ароматические амины, формальдегид и др.).
  • Тесты на сенсорное воздействие (вкус, запах).
  • Тесты на выживаемость микроорганизмов (для требовательных применений).
• Экологическая безопасность: Отсутствие опасных веществ, регулируемых директивами (например, RoHS, REACH).
• Содержание рециклата: Количественное определение доли вторичного материала в конечном продукте (часто требуется для подтверждения заявлений об экологичности).

3. Методы испытаний

Для контроля переработанного пластика и продукции применяется широкий арсенал стандартизированных методов:

• Механические испытания:
  • Испытания на растяжение (ISO 527, ASTM D638).
  • Испытания на изгиб (ISO 178, ASTM D790).
  • Испытания на удар по Шарпи/Изоду (ISO 179, ASTM D256).
  • Измерение твердости (ISO 868, ASTM D2240).
• Термические испытания:
  • Дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК) (ISO 11357, ASTM D3418).
  • Термогравиметрический анализ (ТГА) (ISO 11358).
  • Определение температуры тепловой деформации (HDT) (ISO 75, ASTM D648).
  • Определение индекса текучести расплава (MFR/MFI) (ISO 1133, ASTM D1238).
• Физические методы:
  • Измерение плотности (ISO 1183, ASTM D792).
  • Спектрофотометрия (цвет, мутность) (ISO 7724, ASTM E313).
  • Микроскопия (оптическая, электронная) для анализа морфологии и загрязнений.
• Химические и спектроскопические методы:
  • Инфракрасная спектроскопия (ИК-Фурье) (ATR, трансмиссия) (ISO 1043, ASTM E1252) - идентификация полимера.
  • Качественные и количественные химические тесты на специфические вещества (например, определение хлора для ПВХ).
  • Газовая хроматография (ГХ), газовая хроматография-масс-спектрометрия (ГХ-МС) (EN 13130, EN 14372 и др.) - анализ летучих веществ, мигрантов, остатков.
  • Жидкостная хроматография (ВЭЖХ, ВЭЖХ-МС) - анализ нелетучих мигрантов, добавок.
  • Атомно-абсорбционная спектрометрия (ААС), масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-МС) (EN 71-3, ASTM F963, EUPIA) - определение тяжелых металлов.
• Специфические тесты:
  • Тесты на миграцию (имитация контакта с пищевыми продуктами или слюной) (EU 10/2011, FDA CFR 21, EN 1186 и др.).
  • Сенсорный анализ (органолептика) (DIN 10955, ASTM E1870).
  • Тесты на выживаемость микроорганизмов (ISO 22196, JIS Z 2801).
  • Определение влажности (Карл Фишер, гравиметрические методы) (ISO 15512).

4. Испытательное оборудование

Для проведения перечисленных испытаний используется специализированное оборудование:

• Универсальные испытательные машины: Для механических испытаний на растяжение, сжатие, изгиб, удар.
• Приборы для измерения твердости: Твердомеры (по Шору, Роквеллу, Бринеллю).
• Калориметры: Дифференциальные сканирующие калориметры (ДСК).
• Термогравиметрические анализаторы (ТГА).
• Приборы для определения индекса текучести расплава (MFI/MFR тестеры).
• Приборы для определения температуры тепловой деформации (HDT/Vicat тестеры).
• Пикнометры/весы для измерения плотности.
• Спектрофотометры: Для измерения цвета и мутности.
• Инфракрасные Фурье-спектрометры (ИК-Фурье): С оснасткой для АTR-анализа или трансмиссионных измерений.
• Хроматографы:
  • Газовые хроматографы (ГХ), часто с масс-спектрометрическими детекторами (ГХ-МС).
  • Высокоэффективные жидкостные хроматографы (ВЭЖХ), также часто с масс-спектрометрическими детекторами (ВЭЖХ-МС).
• Спектрометры для элементного анализа: Атомно-абсорбционные спектрометры (ААС), масс-спектрометры с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-МС).
• Системы для тестирования миграции: Инкубаторы, термостаты, системы моделирования миграции.
• Оборудование для сенсорного анализа: Контролируемые кабины, стандартизированные образцы.
• Микроскопы: Оптические, стереоскопические, электронные (СЭМ).
• Оборудование для пробоподготовки: Дробилки, мельницы, прессы для таблетирования образцов, экстракционные аппараты (Сокслет), роторные испарители.

Заключение
Контроль переработанного пластика и продукции – это комплексный и многоуровневый процесс, требующий четкого определения объектов контроля, понимания области применения и связанных с ней требований, выбора адекватных стандартизированных методов испытаний и наличия необходимого высокоточного оборудования. Надежная система контроля гарантирует не только соответствие продукции техническим требованиям и стандартам безопасности (особенно гигиеническим), но и укрепляет доверие потребителей и регулирующих органов к самой идее использования рециклата, способствуя развитию устойчивой циркулярной экономики в сфере полимеров. Постоянное совершенствование методов и стандартов в этой области является важным направлением работы научного и инженерного сообщества.