Испытание регенерата и изделий

Испытание регенерата и изделий: Обеспечение качества вторичных материалов

Введение
Переработка отходов и использование вторичного сырья (регенерата) становятся неотъемлемой частью современного производства, способствуя ресурсосбережению и снижению экологической нагрузки. Однако для гарантии надежности и безопасности продукции, изготовленной с применением регенерата, а также для оценки качества самого переработанного материала, необходима комплексная система испытаний. Испытания регенерата и изделий из него позволяют определить соответствие материалов и продуктов установленным требованиям стандартов и техническим условиям.

1. Объекты испытаний

Объектами испытаний в данном контексте являются:

1. Регенерат (вторичное сырье):

   • Полимерные материалы (гранулы, хлопья, порошки): ПЭТ, ПЭВД, ПЭНД, ПП, ПС, ПВХ и их смеси.
   • Металлический лом и разделка: Черные металлы (сталь, чугун), цветные металлы (алюминий, медь, латунь) в различной форме (стружка, слитки, куски).
   • Макулатура и картон: Различные сорта бумаги и картона для последующей переработки в новую бумажную продукцию.
   • Стеклобой: Бесцветный и цветной бой стекла, сортированный по видам и цветам.
   • Текстильные отходы: Хлопковые, синтетические, шерстяные волокна и ткани.
   • Регенерат резины (крошка, пудра): Изношенные шины и резинотехнические изделия.

2. Изделия с использованием регенерата:

   • Готовая продукция, полностью или частично изготовленная из вторичного сырья (упаковка, стройматериалы, текстиль, автокомпоненты, товары народного потребления и т. д.).
   • Промежуточные продукты и полуфабрикаты, полученные с применением регенерата.

2. Область испытаний

Испытания охватывают широкий спектр свойств материалов и изделий, ключевыми направлениями являются:

1. Физико-механические свойства:

   • Прочность на разрыв, сжатие, изгиб.
   • Ударная вязкость.
   • Твердость.
   • Эластичность, удлинение при разрыве.
   • Плотность.
   • Абразивная стойкость (для резины, покрытий).

2. Термические свойства:

   • Температура плавления, размягчения, стеклования.
   • Теплостойкость, морозостойкость.
   • Коэффициент линейного теплового расширения (КЛТР).
   • Термостабильность (изменение свойств при нагреве).
   • Горючесть.

3. Химические свойства и стойкость:

   • Химический состав (элементный, фазовый).
   • Степень чистоты, наличие примесей.
   • Стойкость к воздействию кислот, щелочей, растворителей, масел, топлива.
   • Коррозионная стойкость (для металлов).
   • Гигроскопичность.

4. Специфические свойства (в зависимости от материала):

   • Для полимеров: Молекулярно-массовое распределение, степень деструкции (снижение молекулярной массы), текучесть расплава (MFR/MVR), цветность, миграция компонентов.
   • Для металлов: Электропроводность, магнитные свойства.
   • Для бумаги/картона: Белизна, непрозрачность, сопротивление разрыву, продавливанию, сжатию.
   • Для стекла: Коэффициент светопропускания, термическая стойкость.
   • Для резины: Эластичность, сопротивление старению, остаточная деформация.

5. Эксплуатационные характеристики изделий:

   • Герметичность упаковки.
   • Износостойкость деталей.
   • Сохранность внешнего вида.
   • Удобство использования.

3. Методы испытаний

Методы испытаний строго регламентируются национальными (ГОСТ, ДСТУ) и международными (ISO, ASTM, EN) стандартами. Основные группы методов:

1. Механические испытания:

   • Статические: Испытания на растяжение, сжатие, изгиб на универсальных испытательных машинах.
   • Динамические: Определение ударной вязкости по Шарпи или Изоду.
   • Твердость: Методы Бринелля, Роквелла, Виккерса (для металлов), Шора (для полимеров, резины).

2. Термические испытания:

   • Дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК): Определение температур фазовых переходов (плавление, кристаллизация, стеклование), степени кристалличности, теплоты реакций.
   • Термогравиметрический анализ (ТГА): Исследование изменения массы образца в зависимости от температуры (оценка термостабильности, содержания влаги, наполнителей).
   • Определение температуры размягчения по Вика/Мартенсу: Для термопластов.
   • Термомеханический анализ (ТМА): Измерение деформации образца под нагрузкой при нагреве (КЛТР).
   • Испытания на горючесть: Вертикальные и горизонтальные методы (UL 94, ГОСТ Р 53325).

3. Химические и физико-химические методы:

   • ИК-спектроскопия (FTIR): Идентификация материала, определение типа полимера, выявление деградации и примесей.
   • Газовая хроматография (ГХ) / Газовая хроматография-масс-спектрометрия (ГХ-МС): Анализ летучих органических соединений (ЛОС), остаточных мономеров, растворителей, продуктов разложения.
   • Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ): Анализ нелетучих веществ, антиоксидантов, пластификаторов.
   • Элементный анализ: Определение содержания углерода, водорода, азота, серы (CHNS-анализ), тяжелых металлов (с помощью ААС или ИСП-МС).
   • Тесты на химическую стойкость: Выдержка образцов в агрессивных средах с последующей оценкой изменений массы, размеров и механических свойств.

4. Другие методы:

   • Оптические методы: Измерение цвета, прозрачности/мутности.
   • Определение текучести расплава полимеров (MFR/MVR).
   • Определение плотности (ареометром, пикнометром).
   • Испытания на старение: Ускоренное старение под воздействием УФ-излучения, тепла и влаги (климатические камеры).
   • Микроскопия: Оценка морфологии поверхности, распределения наполнителей, наличия дефектов.

4. Испытательное оборудование

Для проведения испытаний используется специализированное оборудование:

1. Универсальные испытательные машины: Для механических испытаний (растяжение, сжатие, изгиб) с компьютерным управлением и системами измерения усилия и деформации.
2. Приборы для измерения ударной вязкости (копры): По Шарпи и Изоду.
3. Твердомеры: Различных типов (Бринелль, Роквелл, Виккерс, Шор А/D).
4. Приборы для термического анализа:
   • Дифференциальные сканирующие калориметры (ДСК).
   • Термогравиметрические анализаторы (ТГА).
   • Приборы для определения температуры размягчения (Вика/Мартенса).
   • Дилатометры / Термомеханические анализаторы (ТМА).
5. Приборы для анализа химического состава:
   • Инфракрасные Фурье-спектрометры (FTIR).
   • Газовые хроматографы (ГХ) и хромато-масс-спектрометры (ГХ-МС).
   • Высокоэффективные жидкостные хроматографы (ВЭЖХ).
   • Атомно-абсорбционные спектрометры (ААС), спектрометры с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-АЭС, ИСП-МС).
   • Элементные анализаторы (CHNS/O).
6. Реометры (пластометры): Для определения текучести расплава полимеров (MFR/MVR).
7. Приборы для определения плотности: Ареометры, пикнометры, весы с плотномерной приставкой.
8. Камеры климатических испытаний: Для моделирования воздействия температуры, влажности, УФ-излучения.
9. Оборудование для испытаний на горючесть.
10. Спектрофотометры/колориметры: Для измерения цвета.
11. Оптические и электронные микроскопы.

Заключение
Система испытаний регенерата и изделий из него является критически важным звеном в обеспечении замкнутости производственных циклов и повышении экологической устойчивости. Стандартизированные методы и современное оборудование позволяют всесторонне оценить качество вторичного сырья, его пригодность для производства и соответствие готовой продукции требуемым эксплуатационным характеристикам и нормам безопасности. Регулярный и корректно проведенный контроль на всех стадиях – от поступления регенерата до выхода готового изделия – гарантирует доверие потребителей к продукции на основе вторичных ресурсов и способствует развитию циркулярной экономики.