Переработка отходов полимерных пленок

Объемы производства и потребления полимерных пленок увеличиваются год от года. В настоящее время их производство - одна из наиболее динамично развивающихся отраслей промышленности стран СНГ. Ежегодный рост их производства составляет около 10%, а объемы для стран содружества исчисляются сотнями тысяч тонн в год. Обладая превосходными потребительскими свойствами, малым весом и низкой стоимостью, эти современные материалы находят все более широкое применение в качестве упаковки и для других назначений.

Однако, после их использования, полимерные пленки становятся настоящей проблемой, поскольку их утилизация чрезвычайно затруднена. Полимеры, из которых производятся пленки, способны не разлагаться многие десятилетия, стоимость их захоронения на свалках очень высока, по причине большого отношения их объема к массе, сжигать их нельзя, так как они выделяют токсичные вещества, загрязняющие атмосферу. Как демонстрирует опыт развитых стран, наиболее эффективным решением этой проблемы является вторичная переработка полимерных пленок. На Западе за последние полтора десятилетия сформировалась целая отрасль промышленности, занимающаяся переработкой полимерных отходов, в том числе и пленочных материалов, которая не только эффективно решает задачи защиты окружающей среды от загрязнения, но и приносит весьма существенные прибыли, так объемы инвестиций во вторичную переработку полимеров только в США составили около 2 миллиардов долларов.

Для стран СНГ - это практически неосвоенная ниша, которая имеет огромные перспективы благодаря дешевому сырью, довольно незначительным начальным инвестициям, а также содействию и налоговым льготам со стороны муниципальных властей, часто оказываемым предприятиям, занимающимся вторичной переработкой полимеров.

Полимерные пленки, виды

Большая часть полимерных пленок изготавливается из полиэтилена низкой плотности (ПЭНП) или линейного полиэтилена низкой плотности (ЛПЭНП), эти пленки составляют примерно 68 процентов от общего производства полимерных пленок. Помимо ПЭНП и ЛПЭНП, для производства полимерных пленок широко используется и полиэтилен высокой плотности. Среди пленок из неполиэтиленового сырья наиболее широко используются полипропиленовые, поливинилхлоридные и нейлоновые пленки, в последнее время все более широкое применение находят многослойные пленки, сочетающие два или более материала, для отечественного рынка это, как правило, сочетание ПЭНП и ПЭВП.

Следует отметить, что не все полимерные пленки одинаково легко могут быть переработаны. Наиболее подходящими пленками для этих целей являются пленки из ЛПЭНП, ПЭНП и ПЭВП, немного сложнее перерабатывать полипропиленовые пленки. Переработка ПВХ-пленок, хотя и возможна, но из-за проблем его разложения требует применения специализированного дорогостоящего оборудования и экономически невыгодна.

Таблица 1. Ориентировочное количество полимерных пленок, потребляемых в России*

	Потребление, тыс. тонн	Доля, %
ПЭНП			30.5%
Упаковочные пленки
Пищевая упаковка	16.3	10.2
Непищевая упаковка	11.8	7.4
Термоусадочные и стретч-пленки	4.8	3.0
Неупаковочные пленки	15.8	9.9
ЛПЭНП			37.6%
Упаковочные пленки
Пищевая упаковка	5.8	3.6
Непищевая упаковка	13.0	8.1
Термоусадочные и стретч-пленки	14.1	8.8
Неупаковочные пленки	27.2	17.0
ПЭВП			16.7%
Пищевая упаковка	2.4	1.5
Другая	24.3	15.2
Полипропилен	17.0	10.6
ПВХ	5.6	3.5
нейлон	1.7	1.1
	160	100	100%

*) приведенные данные - ориентировочная оценка ежегодного потребления полимерных пленок российским рынком.

Отходы полимерных пленок

Отходы полимерных пленок могут образовываться на различных этапах процесса их получения и эксплуатационного цикла. В общем случае их можно разделить на две большие группы - производственные отходы и использованная полимерная пленка.

Производственные отходы полимерных пленок

Производственные отходы полимерных пленок могут генерироваться как во время процесса их получения на экструзионном оборудовании (обрезки кромок, готовые пленки, не удовлетворяющие требованиям качества), так и при процессах конвертирования пленок в другие продукты, такие как мешки, пакеты. К этой же группе относятся и неиспользованные остатки рулонов полимерных пленок, а также производственный брак (пленки с некачественной печатью и т.п.)

Производственные отходы полимерных пленок являются наиболее пригодными к переработке, поскольку, как правило, они не были в контакте с другими материалами и являются наиболее чистыми из всех отходов полимерных пленок.

Использованные полимерные пленки

Использованные полимерные пленки - те пленки, которые отслужили свою службу и были выброшены предприятиями или частными лицами.

Наибольшим потенциалом для переработки обладают использованные полимерные пленки, генерируемые промышленными предприятиями и торговыми предприятиями, которыми могут быть:

• отделы отправки и получения грузов коммерческих предприятий;
• склады, центры распределения продукции;
• оптовые рынки, крупные магазины.

Отходы этой группы - как правило, различная упаковка, содержащая незначительные загрязнения, такие как бумажные этикетки, ленты и образуются в довольно большом количестве.

При этом, отдельно можно выделить отходы стретч-пленки, все более широко используемой в качестве транспортной упаковки. Пленка является чрезвычайно удобной для переработки, поскольку, как правило, собирается в больших количествах, практически чистой, является прозрачной (не используются красители) и не содержит флексографической и других видов печати.

Бытовые отходы полимерных пленок, как правило, являются наиболе загрязненными и собираются в незначительных количествах, что делает их переработку наиболее трудной и дорогостоящей.

Организация безотходного производства полимерных пленок

В процессе производства полимерных пленок на различных стадиях образуются возвратные и безвозвратные отходы. Их величина в значительной мере зависит от вида производимой продукции и режимов работы экструзионной линии. Такими отходами являются материалы, получаемые в процессе запуска и остановки линии, обрезаемые кромки, произведенная пленка не соответствующая предъявляемым к ней требованиям качества. Средний показатель отходов составляет 2-4%, однако, в ряде случаев, при производстве тонких пленок, частой смене продукции эта величина может быть значительно выше. Эти отходы не только в значительной мере уменьшает величину получаемой прибыли (к примеру, увеличение количества отходов с 2% до 4% без их возвращения в производство, может привести к снижению на 30% получаемой прибыли, а срок окупаемости экструзионной линии может увеличиться в полтора раза и более, при величине отходов более 10%, в большинстве случаев производство становится нерентабельным).

Естественно, что наиболее эффективным решением вопроса обращения с этими пленочными отходами было бы повторное их использование для производства пленки. Как правило, предприятия, производящие полимерную пленку, имеют участок переработки технологических отходов, на котором эти пленки перерабатываются и затем добавляются к исходному сырью. Однако добавление такого вторичного сырья приводит к снижению качества получаемой пленки и имеет весьма ограниченное применение - его нельзя использовать при производстве тонких пленок, пленок контактирующих с пищевыми продуктами и т. д.

Принципиальным решением этой проблемы является выпуск трехслойных пленок, наружный и внутренний слой которой формируются из первичного сырья, а в состав среднего слоя входит как первичное, так и вторичное сырье. В зависимости от его качества и назначения получаемой пленки, средний слой может содержать до 50% вторичного сырья. Такая трехслойная структура пленки не только обеспечивает снижение ее себестоимости (ее цена может быть меньше на 20-40%), но и не приводит к ощутимому снижению качества получаемой пленки. Более того, свойства такой пленки, как правило, намного лучше по сравнению с однослойной пленкой из первичного сырья.

Рис. 1. Структура трехслойной пленки, используемая при безотходной организации производства.

Оборудование для организации безотходного производства

Отходы полимерных пленок, используемые для формирования центрального слоя трехслойной пленки, по мере их накопления, могут перерабатываться на традиционном оборудовании (измельчители, агломераторы) и затем смешиваться с первичным сырьем перед его подачей в бункер центрального экструдера.

Вместе с тем, предприятие «Пластмодерн-маш» может комплектовать производимые им линии автоматическими системами отбора обрезанных кромок, их переработки и возврата в процесс производства.

Рис. 2. Система переработки и возврата обрезанных кромок с применением импортных комплектующих.

Данные системы предназначены для полностью автоматического процесса переработки пленочных кромок. Система включает узел отбора кромок, измельчитель и систему подачи измельченных хлопьев в бункер экструдера.

Принцип работы:

Обрезаемые кромки отбираются с помощью конических патрубков и пневмотранспортом подаются в дробилку, в ней они измельчаются до мелких хлопьев, и с помощью вентилятора подаются в циклон, установленный на бункере-дозаторе, в бункере они объединяются с гранулированным сырьем и подаются на вход экструдера с помощью шнека-питателя.

Преимущества таких систем:

• работа в автоматическом режиме - обрезанные кромки постоянно возвращаются в процессе производства без дополнительного персонала;
• отсутствие риска загрязнения материала или его смешения с другими материалами в процессе его хранения;
• минимальное тепловое воздействие на перерабатываемый материал;
• нет необходимости в дополнительном персонале и отдельном оборудовании для переработки пленочных отходов;
• измельчитель, входящий в состав системы, может комплектоваться устройством для подачи рулонных отходов, что позволяет перерабатывать не только обрезанные кромки, но и некондиционную пленку.

Недостатком такой системы является ее высокая стоимость (по причине использования дорогостоящих импортных узлов), кроме того относительно большая производительность подобных систем делает оправданным их применение только на мощных, высокопроизводительных линиях.

Оборудование для переработки отходов полимерных пленок

Предприятием «Пластмодерн- маш» освоено производство всего спектра оборудования, используемого для переработки пленок, это измельчители и агломераторы, которые могут поставляться и использоваться как отдельно, так и в составе комплектных линий для гранулирования отходов и собственно сами линии гранулирования отходов полимеров, отличающиеся по производительности, комплектации, типу охлаждения и т. п.

Широкий ассортимент производимого предприятием оборудования обеспечивает возможность выбора оптимального варианта переработки отходов полимерных пленок для каждого конкретного случая.

Агломератор

Назначение:

Агломератор предназначен для формования из отходов полимерных пленок оплавленных частиц неправильной формы размером от 2 до 8 мм, обладающих по сравнению с исходным сырьем повышенным насыпным весом и сыпучестью, обеспечивающей улучшенные условия загрузки и переработки пленочных отходов в экструдерах и литьевых машинах. Машина позволяет перерабатывать различные полимерные пленки, изготовленные из различных материалов: пленки из ПЭНП и ПЭВП, полипропиленовые пленки, стретч-пленки (ЛПЭНП). На нем можно перерабатывать как сухие так и влажные, чистые и загрязненные полимерные пленки.

Рис. 3. Агломератор. Состав: станина, корпус, ротор, окно выгрузочное, электродвигатель, циклон, шкаф управления

Агломератор может быть использован как самостоятельно, так и в составе комплексов по переработке пленочных отходов.

Принцип работы:

Принцип действия агломератора основан на совмещении в одном агрегате измельчения и оплавления полимерной пленки под действием теплоты трения.

Предварительно измельченные отходы полимерной пленки загружаются в верхний люк цилиндричной камеры при включенном механизме измельчения. Вращающиеся лезвия измельчают материал и, за счет выделяемого при механическом трении тепла, нагревают его до точки плавления, когда материал оплавляется и частично спекается, в камеру подается вода для разбивки густой массы на мелкие частицы, образующийся при этом пар отводится с помощью вентилятора. Выгрузка агломерата происходит через окно в стенке камеры, закрываемое крышкой.

Агломератор - машина периодического действия, время одного цикла зависит от типа перерабатываемой пленки. Обычно для пленок из ПЭНП это время составляет от 5 до 15 минут, для стретч- пленки время цикла может составлять до 30 минут. Получаемый агломерат может быть реализован как конечный товар или использован в качестве сырья для получения регранулята с дальнейшей переработкой в изделия (пленка, листы, трубы, литьевые изделия).

Техническая характеристика:

Производительность: 40-80 кг/час
Объем загрузки: 160 дм³
Установленная мощность: 31,1 кВт
Габариты (ДхШхВ): 1.9х1.1х1.5м
Масса: 890 кг

Преимущества:

• низкая стоимость;
• простота конструкции, легкость управления;
• позволяет перерабатывать влажную и загрязненную пленку, получаемый агломерат - полностью сухой;
• гибкость машины - может быть приспособлена к большому количеству материалов.

Есть у агломератора и недостатки, прежде всего - это периодичность его работы, что требует наличия оператора, работающего при некомфортных условиях (повышенная температура, пыль), относительно большое количество потребляемой энергии а также его невозможность перерабатывать в конечный продукт пленки с печатью и загрязненные пищевыми продуктами.

Агломератор, в силу своей простоты и широких технологических возможностей, позволяющих перерабатывать различные материалы, является превосходной машиной для предприятий любого размера, занимающихся переработкой пленки. Для тех же предприятий и даже предпринимателей, желающих только войти, в становящийся все более популярным бизнес вторичной переработки полимеров, он является идеальным выбором. Низкая цена агломератора, простота его обслуживания, минимальная площадь под производство и доступность сырья делают возможным начать этот вид деятельности при самых минимальных капиталовложениях.

Однако, стоит повториться, агломератор имеет ограниченное применение по чистоте перерабатываемых пленок - агломерат, полученный из загрязненных пленок и пленок с печатью не может использоваться для производства изделий экструзионным методом. Качественный гранулят, в этом случае можно получить только на комплектной линии переработки полимерных пленок, имеющей в своем составе экструдер с зоной дегазации, при этом, агломератор, как правило, является составной частью такой линии.

Измельчитель

Назначение:

Измельчитель предназначен для измельчения (дробления) полимерных отходов. В отличие от агломератора, позволяющего перерабатывать только пленочные материалы, на измельчителях можно перерабатывать и твердые полимерные отходы, такие как одноразовая посуда, ПЭТ-бутылки, бытовые полимерные изделия, полимерные трубы, листы, медицинские одноразовые полимерные изделия и др.

Принцип работы:

Полимерные отходы загружаются в бункер измельчителя, где они измельчаются вращающимся ротором до крошки (дробленки) размерами 4-10 мм. По трубопроводам с помощью вентилятора дробленка подается в циклон, откуда выгружается в мешки или другую тару.Получаемая дробленка может быть реализована как конечный товар или использован в качестве сырья для получения агломерата или регранулята с дальнейшей переработкой в изделия (пленка, листы, трубы, литьевые изделия).

Техническая характеристика:

Производительность: 80-100 кг/час
Установленная мощность: 26,5 кВт
Габариты(ДхШхВ): 3.2х2.0х2.5м
Масса: 1400 кг

Преимущества:

• возможность использования для переработки различные полимерные отходы, как пленочные, так и кусковые;
• возможность работы в непрерывном режиме;
• большая производительность и меньшее потребление энергии по сравнению с агломератором.

Измельчитель является незаменимым оборудованием для переработки полимерных отходов. Основное их достоинство - универсальность, на них можно перерабатывать практически любые виды полимерных отходов. Особенностью измельчителей, производимых предприятием «Пластмодерн-маш» является их прочная конструкция, повышенная надежность и невысокая стоимость. Кроме того, предприятие готово предложить различное исполнение и комплектацию агрегатов на основе измельчителей в зависимости от условий их применения.

Рис. 4. Измельчитель ИРН 300x600. Состав: 1 - измельчитель ИРН 300х600; 2-вентилятор ВКЦ-500; 3- циклон; 4 - трубопроводы; 5 - шкаф управления.

Линии переработки отходов пленок

Назначение:

Линии для переработки отходов полимерных пленок гранулированием применяются в случае необходимости глубокой переработки исходного сырья (пленка с печатью, загрязненная пленка). Это наиболее совершенный вид оборудования, позволяющий получать продукцию - гранулят наиболее высокого качества.

Принцип работы:

Полимерные отходы измельчаются и пневмотраспортом упаковываются в мешки. Измельченные пленочные отходы, при толщине пленки менее 0,04 мм, подвергаются агломерированию, при этом достигается цель не только получения материала с большим насыпным весом но и подсушки материала после мойки (на схеме не показана) или от влаги накопившейся при хранении отходов. В баке-усреднителе неагломерированные пленочные отходы смешиваются с агломератом или дробленым кусковыми отходами и пневмотранспортом подаются в бункер- питатель, который осуществляет дозированную запитку шнека экструдера. По мере продвижения по шнеку материал уплотняется и расплавляется. Далее материал попадает в зону дегазации, где из него выходят газообразные продукты разложения, захватывается оставшимися напорными витками шнека, проходит через фильтр и выдавливается из формующих отверстий головки стренговой. Вращающиеся ножи головки ножевой рубят стренги на гранулы, которые попадают в кольцевой водяной поток, образующийся в камере головки ножевой. Поток воды с гранулами попадает во влагоотделитель откуда наклонным винтовым траспортером загружаются в пневмотранспорт и поступают в бункер накопитель. Отработанная вода насосом подается снова в камеру ножевой головки, а охлаждение ее производится путем частичного сброса горячей воды и добавлением холодной.

Учитывая цикличность действия агломератора и меньшую, по отношению к процессу грануляции, его производительность, при переработке исключительно пленочных отходов рекомендуется комплектовать линию несколькими агломераторами.

Рис. 5. Линия переработки отходов термопластов ЛПОТ-1. Состав: 1 - измельчитель ИРН 300x600; 2 - вентилятор (3 шт.) ; 3 - циклон (3 шт.) ; 4 - агломератор; 5 - бак-усреднитель; 6 - бункер-питатель; 7 - экструдер с зоной дегазации Э-80/100Д; 8 - фильтр шиберный; 9 - головка стренговая кольцевая; 10 - головка ножевая; 11 - влагоотделитель; 12- бункер-накопитель.

Техническая характеристика:

ЛПОТ-3

Производительность: 60 кг/час
Установленная мощность: 110 кВт
Габариты(ДхШхВ): 8х2.5х4м
Масса: 5400 кг

ЛПОТ-1

Производительность: 100-150 кг/час
Установленная мощность: 220 кВт
Габариты (ДхШхВ): 12.5х7х4м
Масса: 10500 кг

Преимущества:

Комплектные линии переработки полимерных отходов являются наиболее совершенным оборудованием, позволяющим перерабатывать полимерные пленки во вторичное сырье наивысшего качества, при этом линии позволяют перерабатывать и загрязненные пленки и пленки с печатью. Особенностью линий гранулирования «Пластмодерн-маш» является уникальная конструкция зоны дегазации, защищенная патентом Украины, и обладающая рядом преимуществ по сравнению с традиционными конструкциями.

Как свидетельствует опыт эксплуатации этих линий, подобная зона позволяет осуществлять эффективную переработку полиэтиленовых пленок с флексопечатью и остатками пищевых продуктов (после мойки).

Экономические показатели переработки полимерных пленок

Поскольку любой вид бизнеса, прежде всего, должен приносить прибыль, очень важно проанализировать все экономические вопросы, связанные с вовлечением в этот специфический вид деятельности. Задача значительно упрощается в том случае, если вы организовываете переработку пленочных отходов, полученных на собственном производстве. В этом случае вы точно знаете среднее количество образующихся отходов, их качество и вид загрязнений, более того, поскольку в большинстве случаев, материал возвращается для производства "родной" продукции, то вам известно и качество, необходимое для повторного использования материала. Все что вам необходимо - это подобрать оптимально подходящее для вас оборудование для их переработки, и, возможно, рассмотреть вопрос о приобретении линий для производства трехслойных пленок или листов, производимых предприятием "Пластмодерн-маш", что позволит вам практически полностью закрыть вопрос пленочных отходов без ощутимой потери качества выпускаемой продукции. Возможна ситуация, когда в силу незначительного количества образуемых отходов на вашем предприятии, мощности по их переработке оказываются недостаточно загруженными, в этом случае, целесообразно рассмотреть возможность переработки отходов пленки, получаемых со стороны или же по заказам сторонних организаций.

Если же переработка полимерных отходов для вас является самостоятельным бизнесом, и вы не используете полученный гранулят (агломерат) в собственном производстве, а продаете его как конечный продукт, то вопросами первоочередной важности для вас будут поставка отходов и сбыт продукции.

В настоящее время, отходы полимерных пленок, в большинстве своем, можно получить даром. Их владельцы (ими могут быть склады, центры отправки и получения грузов, оптовые рынки, промышленные предприятия и др.) с готовностью отдадут их вам, если вы сможете наладить их регулярный вывоз. Они в этом случае избавятся от расходов по их утилизации, а вы будете оплачивать только транспортные расходы по доставке сырья. Платить за отходы стоит в том случае, если они правильно подготовлены, упакованы и собраны в количестве необходимом для погрузки на транспорт. Цена за тонну отходов в этом случае может составлять 15-40$.

Цена гранулята, полученного в процессе переработки полимерных отходов, может изменяться в очень широком диапазоне и значительно зависит от его качества и других факторов. Средняя цена для СНГ составляет от 450 до 750$. Цена агломерата, как правило, на 15-30% меньше.

Таблица 2. Экономические показатели переработки отходов пленок*

	Агломерирование	Гранулирование (ЛПОТ-1)
Стоимость оборудования, руб	145000	2800000
Производительность, кг/час	40	120
Потребляемая мощность, кВтч	25	160
Число рабочих в смену, чел	2	2
Средняя заработная плата, руб	3500	3500
Площадь помещения для размещения производства, кв.м	20	160
Арендная плата и стоимость коммунальных услуг в месяц, руб/кв.м	100	100
Годовая норма амортизации, %	10	10
Стоимость сырья, руб/кг	1.4	1.2
Стоимость продукции, руб/кг	10	13
Количество рабочих смен	1	2
Количество рабочих часов в сутки	9	20
Количество рабочих дней в месяц	26	26
Количество часов эксплуатации оборудования в месяц	234	520
Количество производимой продукции в месяц, кг	11700	62400
Стоимость сырья на месячную программу, руб	16380	74880
Затраты на электроэнергию в месяц, руб	6318	89856
Фонд оплаты труда в месяц и отчисления в фонды социального обеспечения, руб	9492	18984
Затраты на коммунальные услуги и арендную платув месяц, руб	2000	16000
Амортизация оборудования в месяц, руб	1208	23333
Накладные расходы, руб	7000	14000
Сумма затрат в месяц, руб	42398	237053
Доход от реализации в месяц, руб	117000	811200
Прибыль от реализации, руб	74602	574146
Чистая прибыль, руб	48491	373195
Себестоимость вторичного сырья, руб/кг	3.62	3.80
Рентабельность производства, %	276	342
Срок окупаемости, мес	3.0	7.5

*) Расчеты приведены в ценах по состоянию на май 2003 г. для центральных регионов России. Стоимость оборудования - ориентировочная, для стандартной комплектации. Режим работы оборудования - типовой. В целях упрощения расчета затраты включают в себя налог на добавленную стоимость. Величина накладных расходов принята равной фонду оплаты труда.

Выше приведены данные технико-экономического расчета эффективности переработки полимерных пленок на оборудовании "Пластмодерн-маш". Рассмотрены два варианта. Первый - с использованием агломератора, второй - с применением линии переработки отходов термопластов ЛПОТ-1. Как видно из таблицы оба варианта позволяют получить превосходные экономические показатели и демонстрируют сопоставимые показатели рентабельности производства и сроков окупаемости. Исходя из чего можно сделать вывод, что переработка отходов полимерных пленок является весьма прибыльной и перспективной деятельностью, а применение оборудования предлагаемого предприятием "Пластмодерн-маш" делает ее доступной как для небольших предприятий, что только собираются начать подобный бизнес с минимальными инвестициями, так и специализированным предприятиям, стремящимся занять лидирующие позиции в этой стремительно развивающейся отрасли, и нуждающихся в высокопроизводительном оборудовании, производящем гранулят наивысшего качества.

С целью помочь нашим Заказчикам определить эффективность планируемого бизнеса по переработке отходов полимерных пленок, специалистами нашего предприятия была разработана простая в использовании компьютерная программа, с помощью которой вы сможете самостоятельно смоделировать деятельность вашего предприятия по переработке полимерных отходов с учетом условий вашего производства. С ее помощью вы сможете определить величины затрат и прибыли, срок окупаемости вложенных средств, потребность в сырье, в случае если у вас есть несколько вариантов переработки полимерных отходов, программа поможет сделать вам лучший выбор, позволит увидеть какой эффект дает внедрение нового оборудования, режима работы и т. п.

Рис. 6. Программа расчета экономической эффективности.

Программа может быть бесплатно загружена с веб-сайта. Помимо этого мы готовы выполнить для вас технико-экономические расчеты, технико-экономическое обоснование производства, а также оказать помощь в составлении бизнес-плана.

"Пластмодерн-Маш"