Тестирование вторичного пластика ПП
Тестирование вторичного пластика ПП: Обеспечение качества и безопасности
Введение
Вторичный полипропилен (ПП), полученный в результате переработки отходов, играет все более важную роль в экономике замкнутого цикла. Однако его свойства могут значительно отличаться от свойств первичного ПП из-за предыдущего использования, загрязнений и воздействия процессов переработки. Поэтому систематическое тестирование вторичного ПП является критически важным этапом для гарантии его пригодности к последующему использованию. Данная статья освещает ключевые аспекты испытаний вторичного ПП.
1. Объекты испытаний
Объектами испытаний вторичного полипропилена выступают образцы материала на разных стадиях его жизненного цикла после переработки:
- Гранулированный рециклат: Это основной товарный вид вторичного ПП. Испытаниям подвергаются образцы, отобранные из партии гранул. Цель – определить базовые физико-химические и технологические свойства перед продажей или дальнейшим производством.
- Полуфабрикаты: Образцы, полученные путем литья под давлением, экструзии или другого метода переработки гранул рециклата в лабораторных или промышленных условиях. Тестирование позволяет оценить технологичность материала и свойства до изготовления конечного изделия.
- Готовые изделия: Изделия, полностью изготовленные из вторичного ПП или с его добавлением. Тестирование готовой продукции направлено на подтверждение соответствия эксплуатационным требованиям и стандартам безопасности для конкретного применения (например, упаковка, детали автомобиля, товары народного потребления).
2. Область испытаний
Тестирование вторичного ПП охватывает широкий спектр характеристик, которые можно разделить на несколько ключевых областей:
- Физико-механические свойства:
- Прочность на разрыв, относительное удлинение при разрыве.
- Модуль упругости (жесткость).
- Ударная вязкость (с надрезом и без).
- Твердость (по Шору, Роквеллу).
- Плотность.
- Температура тепловой деформации (HDT).
- Температура хрупкости.
- Усадка при формовании.
- Термические свойства:
- Температура плавления (Tm), степень кристалличности (DSC).
- Температура начала разложения (TGA).
- Окислительная стабильность (OIT).
- Реологические свойства:
- Индекс расплава (MFI/MFR) – ключевой показатель текучести расплава и косвенный индикатор молекулярной массы и деградации.
- Вязкость расплава (капиллярная реометрия).
- Химические свойства и чистота:
- Идентификация типа полимера (ИК-спектроскопия).
- Определение содержания летучих веществ.
- Анализ на наличие и концентрацию опасных веществ (тяжелые металлы, галогены, токсичные органические соединения – GC-MS, ICP-MS).
- Оценка миграции веществ (для контакта с пищевыми продуктами или кожей).
- Определение содержания золы (минеральные наполнители, загрязнения).
- Анализ на наличие посторонних включений (визуальный, микроскопия).
- Цвет (колориметрия).
- Содержание влаги.
- Стабильность и старение:
- Ускоренное тепловое старение.
- Устойчивость к УФ-излучению (ксенотест).
- Стойкость к химическим реагентам.
- Эксплуатационное старение в реальных условиях.
3. Методы испытаний
Испытания вторичного ПП проводятся с использованием стандартизированных методов, обеспечивающих воспроизводимость и сопоставимость результатов. Основные стандарты включают:
- Международные: ISO (Международная организация по стандартизации), ASTM (Американское общество по испытаниям и материалам).
- Национальные: ГОСТ (государственные стандарты), DIN (Немецкий институт стандартизации) и другие.
- Отраслевые: Стандарты для конкретных отраслей (автомобилестроение, электроника, пищевая упаковка).
Типичные стандарты для ключевых испытаний:
- MFI/MFR: ISO 1133, ASTM D1238.
- Механические свойства (растяжение, изгиб, удар): ISO 527, ISO 178, ISO 179, ASTM D638, ASTM D790, ASTM D256.
- Твердость: ISO 868 (Шор А/D), ISO 2039 (Роквелл).
- Плотность: ISO 1183, ASTM D792.
- HDT: ISO 75, ASTM D648.
- DSC: ISO 11357, ASTM D3418.
- TGA: ISO 11358, ASTM E1131.
- OIT: ISO 11357, ASTM D3895.
- ИК-спектроскопия: ISO 1043 (идентификация), общие методы ИК.
- Анализ на тяжелые металлы/галогены: ISO 17052 (миграция галогенов), EN 14582 (содержание галогенов), EN 71-3 (тяжелые металлы в игрушках), общие методы ICP-OES/MS, ионная хроматография.
- Миграция: EU 10/2011 (пищевой контакт), общие методы имитации миграции и анализа.
4. Испытательное оборудование
Для проведения комплексного тестирования вторичного ПП используется специализированное оборудование:
- Универсальные испытательные машины: Оснащенные динамометрами, термокамерами и различными захватами (для испытаний на растяжение, сжатие, изгиб, сдвиг).
- Приборы для измерения ударной вязкости: Маятниковые копры (Шарпи, Изод).
- Твердомеры: Приборы Шора (типа А и D), Роквелла.
- Пластометры (реометры): Приборы для измерения индекса расплава (MFI/MFR), капиллярные реометры для измерения вязкости расплава при разных скоростях сдвига.
- Анализ плотности: Весы гидростатические, плотномеры.
- Термоаналитическое оборудование:
- Дифференциальные сканирующие калориметры (DSC) для анализа температур плавления, кристалличности, окислительной стабильности (OIT).
- Термогравиметрические анализаторы (TGA) для определения термостабильности, содержания наполнителей, летучих.
- Оборудование для анализа цвета: Спектрофотометры, колориметры.
- Аналитическое оборудование:
- Инфракрасные (ИК) Фурье-спектрометры для идентификации полимера и анализа химического состава.
- Газовые хроматографы с масс-спектрометрией (ГХ-МС) для анализа летучих органических соединений и примесей.
- Спектрометры атомной эмиссии с индуктивно-связанной плазмой (ICP-OES) и масс-спектрометры (ICP-MS) для определения тяжелых металлов.
- Ионные хроматографы для определения галогенидов и других анионов.
- Камеры старения и климатические камеры: Для проведения испытаний на термостабильность, УФ-стабильность, влагостойкость.
- Микроскопы: Оптические и стереоскопические микроскопы для визуального контроля чистоты гранул/изделий, выявления включений, дефектов.
- Оборудование для пробоподготовки: Прессы для литья образцов под давлением, прессы для горячего прессования плит, мельницы для измельчения, сушильные шкафы.
Заключение
Тестирование вторичного полипропилена – это сложный, но необходимый процесс, обеспечивающий его качество, безопасность и соответствие требованиям конечного применения. Тщательный отбор объектов испытаний, выбор соответствующих областей контроля, применение стандартизированных методов и использование точного испытательного оборудования являются залогом получения достоверных данных о свойствах рециклата. Понимание специфики вторичного ПП и его потенциальных "слабых мест" (загрязнения, деградация) позволяет разрабатывать адекватные программы испытаний, минимизирующие риски при его использовании и способствующие развитию устойчивой циркулярной экономики.
