Nadiya Sova

The presence of polymeric impurities in recycled polyethylene terephthalate (PET) streams, particularly amorphous copolyesters such as polyethylene terephthalate glycol-modified (PETG) and polycyclohexylenedimethylene terephthalate glycol-modified (PCTG), as well as polycarbonate (PC), represents a critical challenge for high-performance applications involving orientation drawing. In this study, the influence of such components on the orientation behavior and resulting mechanical properties of PET-based blends was systematically investigated. Model blends were prepared using virgin materials and processed into monofilaments via inline melt spinning followed by controlled orientation drawing with draw ratios up to 6.5. The evolution of tensile strength, modulus, elongation at break, density, and thermal shrinkage was analyzed as a function of draw ratio. The results demonstrate that PET-rich systems exhibit superior mechanical performance, which is consistent with the development of strain-induced crystallization during orientation drawing, reflected in increased density and reduced thermal shrinkage at higher draw ratios. In contrast, amorphous copolyesters (PETG, PCTG) suppress crystallization, resulting in limited structural development, lower modulus, and significantly higher thermal shrinkage. Blends containing polycarbonate showed reduced maximum draw ratios and tensile strength, indicating restricted orientation capability, but exhibited comparatively low shrinkage at moderate draw levels. The study establishes clear structure–property relationships linking molecular orientation, crystallization behavior, and macroscopic performance in PET-based blends. The findings highlight that even minor amounts (~10 wt%) of amorphous polyester impurities can significantly alter orientation efficiency and end-use properties, emphasizing the importance of feedstock control in recycling processes targeting high-performance-oriented products such as strapping tapes and monofilaments.

У роботі досліджено вплив складу полімерного композиту та параметрів його адитивного виробництва, на значення його теплопровідності. У якості полімерної матриці для досліджень було використано типовий для адитивного виробництва, екологічний та доступний полімерний матеріал - полілактид. До складу композиту вводили, різні за природою, теплопровідні наповнювачі — порошкоподібну мідь і графіт, у різних масових співвідношеннях, з метою підвищення теплопровідності та забезпечення можливості керування тепловими характеристиками матеріалу. Композитні матеріали було створені шляхом змішування складових у розплаві на двошнековому екструдері. Адитивне виробництво дослідних зразків здійснювалось за технологією виробництва наплавленням філаменту. Матеріал для адитивного виробництва у вигляді філаменту отримували з композитного матеріалу шляхом екструзії. Зразки друкували з орієнтацією шарів паралельно та перпендикулярно до напрямку теплового потоку, що дозволило оцінити вплив просторового розташування струменів матеріалу на анізотропію теплопровідності. Композитні матеріали на основі полілактиду, отримані класичним методом лиття під тиском та методом адитивного виробництва, показали близькі значення теплопровідності. Використання мідних і графітових наповнювачів дозволило суттєво підвищити теплопровідність матеріалу—у понад два рази. Орієнтація шарів та розташування струменів матеріалу щодо напрямку теплового потоку має значний вплив на його теплопровідність. Встановлено, що графітовий наповнювач є більш ефективним у порівнянні з мідним, оскільки забезпечує більш значний приріст теплопровідності навіть за меншого масового вмісту. Крім того, вплив орієнтації шарів і наповнювача більш виражений для графітових наповнювачів. Такий підхід може дозволити розробляти легкі, ефективні з точки зору тепловідведення полімерні елементи корпусів для електроніки, які мають як функціональне, так і конструкційне значення. Анізотропія теплопровідності, контрольована за допомогою параметрів друку, відкриває нові можливості для інженерного проектування складних виробів з оптимізованими теплофізичними характеристиками.

Мета дослідження. Метою даної статті є техніко-економічна оцінка впливу використання карбонату кальцію в якості наповнювача у поліетиленових плівках. Методи дослідження. Густину плівкових зразків визначали за ISO 1183 методом гідростатичного зважування. Об’ємну та масову собівартість плівкової композиції визначали за розрахунковими формулами. Міцність та відносне видовження при розриві для досліджуваних зразків визначали за ISO 527. Результати. Проаналізовано способи модифікації полімерних матеріалів шляхом введення в них різних добавок, що здатні регулювати властивості кінцевих виробів. Розглянуто можливості застосування карбонату кальцію як модифікатора властивостей поліетиленових плівок, зокрема регулювання густин кінцевих виробів та зниження собівартості. Отримано плівки з поліетилену низької густини марки Sabic LDPE HP2023J з різним вмістом наповнювача карбонату кальцію з використанням концентрату марки Omyalene 2021 виробництва Omya AG, що містить 70% наповнювача. Коефіцієнт роздуву плівки складав 2,5, а коефіцієнтом повздовжнього витягування – 4,5. Визначено густину отриманих плівок розрахунковим способом за методом адитивності та методом вимірювання. Встановлено, що введення карбонату кальцію до 16% зумовлює зниження густини плівки на 8,6%, що ймовірно зумовлено кавітаційним ефектом. Об’ємна собівартість композиції, що містить 40% наповнювача на 2,5% нижче за вартість вихідного поліетилену низької густини, що дозволяє ефективно застосовувати карбонат кальцію як наповнювач для здешевлення плівкових композицій. Введення до 30% наповнювача дозволяє зберегти рівень механічних властивостей, придатний для застосування поліетиленових плівок, хоча густина плівки зростає при цьому. Наукова новизна. Встановлено вплив наповнювача на основі карбонату кальцію на механічні властивості плівки з поліетилену низької густини. Практична значимість. Встановлено межі раціонального вмісту наповнювача при застосуванні розрахунку вартості до одиниці об’єму готової продукції.

Мета. Визначення сучасного стану переробки ПВХ відходів та пошук напрямків адаптації технологій переробки ПВХ до сучасних вимог циклічної економіки. Методика. Використано методи літературно-системного аналізу наукових публікацій за тематикою дослідження та узагальнення отриманих результатів дослідження. Результати. Розглянуто стан питання застосування полімерних матеріалів та переробки полімерних відходів у світі. Проведено аналіз існуючих способів отримання полівінілхлориду та наведено можливі сфери застосування кожного способу. Розглянуто основні рецептурні склади ПВХ композицій для виготовлення жорстких та м’яких виробів. Описано вплив різних типів добавок на експлуатаційні властивості виробів з ПВХ. Проаналізовано існуючі способи переробки ПВХ композицій в готові вироби. Наведено статистичні дані щодо сфер застосування виробів з ПВХ в різних країнах. Проведено детальний аналіз щодо джерел утворення відходів полівінілхлориду та наведено їх основні характеристики. Систематизовано існуючі способи переробки різних видів відходів ПВХ. Проаналізовано переваги та недоліки існуючих технологій. Запропоновано сучасні підходи до організації процесів переробки відходів полівінілхлориду. Наукова новизна. Запропоновано принципи переробки відходів полівінілхлориду, засновані на їх фізичній модифікації, які задовольняють потреби циклічної економіки. Практична значимість. Систематизовано дані щодо джерел утворення відходів полівінілхлориду, наведено можливі способи їх переробки. Проаналізовано переваги та недоліки існуючих технологій та способів переробки відходів ПВХ. Запропоновано впровадження циклічного спосібу переробки відходів ПВХ, шляхом розробки нових та коректування існуючих рецепту ПВХ композицій щодо збільшення вмісту термостабілізуючих добавок та застосування добавок з пролонгованим впливом.

Purpose. This article aims to study and compare the physical and mechanical properties of nonwoven materials made of polylactic acid and polypropylene. Methodology. Non-woven polymer materials made of polypropylene and polylactic acid were obtained by the method of aerodynamic spraying of melt on a receiving drum (melt-blown) on a laboratory installation. Physico-mechanical properties such as strength and elongation at break were evaluated using a P-5 tensile machine (according to ISO 5725-1). The rheological characteristics of the studied polymers were evaluated by measuring the melt flow index according to ISO 1133. Findings. The possibility of manufacturing non-woven material from polylactic acid on equipment suitable for polypropylene processing has been experimentally confirmed. The parameters of fiber structure, elongation, and breaking strength were investigated. Polylactic acid non-woven material was found to have 7–30 times higher tensile strength and 7–10 times less elongation at break compared to polypropylene non-woven material in the investigated range of median fiber diameters. Originality. The dependence of the physical and mechanical properties of non-woven materials on the average diameter of elementary fibers was established. Practical value. The technological possibilities of using polylactic acid as a material for the production of non-woven filter materials have been established. Мета дослідження. Метою даної статті є дослідження та порівняння фізичних та механічних властивостей нетканих матеріалів, виготовлених з полілактиду та поліпропілену. Методи дослідження. Неткані полімерні матеріали з поліпропілену та полілактиду отримували методом аеродинамічного розпилення розплаву на приймальний барабан (melt-blown) на лабораторній установці. Фізико-механічні характеристики, такі як міцність та видовження на розрив оцінювали за допомогою розривної машини P-5 (згідно з ISO 5725-1). Реологічні характеристики досліджених полімерів було оцінено шляхом вимірювання показника течії розплаву згідно з ІSО 1133. Результати. Дослідним шляхом підтверджено можливість виготовлення нетканого матеріалу з полілактиду на устаткуванні, придатному для переробки поліпропілену. Досліджені параметри структури волокон, видовження та міцність при розриві. Встановлено, що нетканий матеріал з полілактиду має у 7–30 разів вищу міцність при розриві та у 7–10 разів менше видовження при розриві порівняно з нетканим матеріалом з поліпропілену у дослідженому інтервалі медіанних діаметрів волокон. Наукова новизна. Встановлено залежність фізико-механічних властивостей нетканих матеріалі від середнього діаметру елементарних волокон. Практична значимість. Встановлено технологічні можливості застосування полілактиду в якості матеріалу для виготовлення нетканих фільтрувальних матеріалів.

Мета дослідження. Метою даної статті є дослідження впливу програмованої просторової структури розподілу матеріалів, отриманих методом адитивного виробництва на їх діелектричні властивості. Методи дослідження. Дослідження діелектричних характеристик дослідних зразків здійснювалось шляхом вимірювання їх ємності та тангенса кута діелектричних втрат з використанням пристрою RLC-метр DER EE LCR METER DE-5000 за 4-х електродною схемою з додатковим контактним пристроєм TL-21. Вимірювання проводились із застосуванням змінного струму та вимірювальних частот 100 Гц, 1-10-100 кГц. Результати. Відносна діелектрична проникність з високою достовірністю лінійно залежить від питомої густини та ступеня об’ємного заповнення та в незначній мірі змінюється в залежності від частоти вимірювання. Підвищення температури здатне змінювати значення відносної діелектричної проникності тільки у випадку монолітних зразків на 2,5% при температурі 50℃. Значення відносної діелектричної проникності, розраховані за теоретичними моделями, збігаються з виміряними для всіх значень об’ємного заповнення. Застосування програмного заповнення дозволяє ефективно варіювати відносну діелектричну проникність матеріалів. Наукова новизна. Встановлено, що відносна діелектрична проникність дослідних зразків полілактиду має лінійний характер залежності від ступеня об’ємного заповнення. Практична значимість. Встановлено, що використання програмного заповнення дослідних зразків підчас адитивного виробництва дозволяє створювати матеріали з регульованими значеннями відносної діелектричної проникності при створенні виробів радічостотного призначення.

Purpose. Study of the properties of PET copolymer during close loop recycling by the additive manufacturing. Methodology. The main physical and mechanical properties of the test samples were determined – strength and relative elongation at break according to ISO 527-2:2012, modulus of elasticity during bending – BS EN ISO 178:2003, density according to ISO 1183-1:2019. The determination of the melt flow index of the composites was carried out in accordance with ISO 1133-1:2011 on a capillary viscometer of constant pressure at a temperature of (250±0.5)°C and a cargo weight of 2.16 kg. Findings. Polyethylene terephthalate copolymer waste produced during additive manufacturing is characterized by high uniformity and does not contain impurities of other materials, which positively affects the mechanical properties of secondary raw materials. The choice of extrusion temperature during the setting of additive manufacturing parameters is determined by the value of the melt flow rate of the polymer material. Preliminary drying of the polymer monofilament provides a more monolithic product under the condition of increased extrusion temperature, compared to the conditioned monofilament. The type of filling during additive manufacturing significantly affects the final mechanical properties of the finished product. Filling 90º allows you to obtain products with the highest mechanical characteristics, which is due to the realization of the effect of orientational stretching of the polymer melt and ordering of its supramolecular structure. Originality. It was established that the maximum values of mechanical characteristics in the test sample with PET-G are achieved with the type of filling of 90º during the preliminary drying of the monofilament, which is due to the effect of orientational drawing during the additive production of the sample. Practical value. The possibility of reprocessing waste from the additive production of polyethylene terephthalate copolymer into finished products without a significant decrease in their mechanical characteristics has been established.

Мета дослідження. Встановлення впливу вмісту концентрату наповнювача, його вологості та природи полімерної основи на властивості рукавних плівок на основі різних видів поліетилену. Методи дослідження. Механічні властивості дослідних зразків – межу текучості при розтязі, міцність та відносне видовження при розриві – визначали з використанням лабораторної розривної машини Р5 за ISO 527-2:2012. Густину плівкових зразків визначали методом гідростатичного зважування з використанням аналітичних вагів Radwag АS2. Результати. Проведено дослідження впливу вмісту наповнювача у вигляді концентратів на основі первинного та вторинного поліетилену на фізико-механічні властивості рукавних плівок на основі LDPE та LLDPE. Введення до 20% мас. кондиціонованого концентрату наповнювача на первинному поліетилені зумовлює зниження міцності при розриві на 17% для LDPE та 13% для LLDPE відповідно, а при використанні кондиціонованого концентрату на основі вторинного поліетилену – на 11% та 5% відповідно. У випадку введення 40% мас. кондиціонованого концентрату наповнювача міцність при розриві для LDPE знижується на 30%, а для LLDPE – на 20%. Введення наповнювача, здійснене за допомогою концентрату на первинній та вторинній сировині, не виявило суттєвої відмінності в комплексі механічних характеристик, що дозволяє застосовувати вторинний поліетилен як основу для отримання концентратів наповнювача. Досліджено вплив рівноважної вологості концентрату наповнювача на властивості плівкових матеріалів. При введенні 40% мас. концентрату наповнювача на основі вторинного поліетилену з рівноважною вологістю 0,12% в LDPE, значення відносного видовження знижується на 52%, а у випадку висушеного концентрату з вологістю 0,05% – лише на 22%. Наукова новизна. Встановлено вплив вмісту наповнювача на основі вторинного поліетилену на властивості плівкових матеріалів. Практична значимість. Показано можливість застосування вторинної сировини для створення концентратів наповнювача при виготовленні високонаповнених плівок для пакування.

The mass transfer process of binary esters of acetic acid in polyethylene terephthalate (PET), polyethylene terephthalate with a high degree of glycol modification (PETG), and glycol-modified polycyclohexanedimethylene terephthalate (PCTG) was studied. It was found that the desorption rate of the complex ether at the equilibrium point is significantly lower than the sorption rate. The difference between these rates depends on the type of polyester and temperature and allows the accumulation of ester in the volume of the polyester. For example, the stable content of acetic ester in PETG at 20 °C is 5 wt.%. The remaining ester, which has the properties of a physical blowing agent, was used in the filament extrusion additive manufacturing (AM) process. By varying the technological parameters of the AM process, foams of PETG with densities ranging from 150 to 1000 g/cm³ were produced. Unlike conventional polyester foams, the resulting foams are not brittle.

The article deals with the experimental development of a novel additive manufacturing (AM) process using a liquid consumable based on polyvinyl chloride plastisol. A conventional additive manufacturing system designed for deposition of melt filaments was converted to deposition of liquid material. Additive manufacturing with liquid plastisol enables the production of parts with low Shore A hardness and high ductility, surpassing the performance of the conventional filament process. The novel AM process enables the production of articles with a Shore A hardness of 5 to 60, and the mechanical properties of the additively manufactured articles are similar to those produced in the mold. This was achieved by varying the parameters of the AM process as well as the composition of the plastisol composition, including those filled with an inorganic filler. The application of different material distribution patterns also has a significant effect on the mechanical properties of the samples. A potential application of the investigated AM method was proposed and practically evaluated.