Reciklirana plastika sada je česta tema u pakiranju. Ljudi žele smanjiti otpad. Zakon nalaže tvrtkama da preuzmu staru ambalažu. Marka obećava da će koristiti više recikliranih materijala. Stoga proizvođači testiraju koliko plastike koja se može reciklirati mogu staviti u strojeve. To uključuje strojeve za plastične vrećice. Odgovor je jednostavan: prije više od desetljeća. Ali to je još uvijek daleko od mnogih ciljeva.
Jaz između velikih obećanja i onoga što strojevi mogu učiniti zaslužuje pažljivo proučavanje. Reciklirana plastika uzrokuje mnogo problema. Oni brže troše stroj. Oni smanjuju kvalitetu ispisa. Oni mijenjaju stabilnost procesa. Narušavaju konzistentnost proizvoda. Razumijevanje ovih ograničenja ne znači da ne bismo trebali koristiti reciklirane materijale. To znači da ih trebamo koristiti na pametan način.
1. Problem kontaminacije uzvodno od stroja
Svi polimeri se prikupljaju, sortiraju, čiste i granuliraju prije ulaska u strojeve za plastične vrećice. Svaki korak dodaje razliku koja se ne nalazi u novoj smoli.
Post-reciklirani polietilen (PCR-PE) ključni je sastojak recikliranih vrećica za kupnju. Ali rijetko je čist tip. Miješa LDPE film, boce od -polietilena visoke gustoće (HDPE), polipropilenske čepove, papirnate naljepnice, ljepilo i male grudice hrane. Čak i nakon čišćenja i razvrstavanja, mehaničko recikliranje ne čini ga čistim kao nove materijale.
Stoga, u praksi, regenerirane čestice imaju različite stupnjeve:
- Vlaga: Ako se prikupljene čestice ne osuše dobro, na puhanom filmu mogu se stvoriti mjehurići, linije i površinske greške. Kada novi LDPE uđe u ekstruder, obično sadrži manje od 200 ppm vode. Međutim, više OZO će se reciklirati nakon potrošnje ako se ne osuši pravilno.
- Ne-PE predmeti: Polipropilen i drugi različiti polimeri mogu stvoriti slabu točku u filmu. Čak i ako su manje od 1% ukupne težine, mogu dovesti do lokalnih slabosti. Ove točke smanjuju utjecaj pada strijele.
- Ostaci boje i tinte: Ostaci boje i tinte iz starog pakiranja čine završni film manje ujednačenom bojom. Prirodne ili svijetle-boje vrećica posebno je teško očistiti kada se koriste velike količine recikliranih materijala.
2. Reološka varijabilnost i što ona utječe na stabilnost ekstruzije
Svaki stroj za plastične vrećice za kupovinu koji koristi puhani film zahtijeva stalan protok taline iz polimera u ekstruder. Indeks tečenja taline (MFI) mjera je koliko lako polimeri teče pod određenom težinom. To je najvažnija postavka za održavanje stabilnosti mjehurića i ravnomjerne debljine filma.
Novi LDPE obično se proizvodi u uskom rasponu MFI, obično 0,3-2,0 g/10min ovisno o upotrebi. Međutim, MFI promjene recikliranog polietilena nakon upotrebe obično su ± 30 – 50% čak i nakon jednokratne uporabe. To je zato što je reciklirani materijal napravljen od mješavine smola različitih proizvođača s različitim stupnjevima.
Kada se MFI mijenja tijekom rada, potrebno je održavati istu promjenu izlazne brzine kao i brzinu puža. Pritisak u rasporu matrice se mijenja. frost line height visina visine promjene. Sve ove promjene utječu na debljinu filma. Širina može ostati ± 3 – 5% na stabilnoj liniji sirove smole. Sadržaj vode u materijalima za recikliranje je ± ± 10 – 15% sa slabom konzistencijom materijala. To izravno utječe na čvrstoću i kvalitetu brtvljenja platnene vrećice.
Operatori pokušavaju riješiti ovaj problem povećanjem povratnog tlaka vijka ili promjenom temperature kalupa. Međutim, postoji ograničenje koliko se mogu prilagoditi kada se hrana za hranu značajno mijenja od jedne serije do druge.
3. Toplinska degradacija i smanjenje molekularne težine
Polietilen se prilikom svake obrade razgrađuje od topline i kisika. Tijekom prve tvorbe membrane polimer se jednom zagrijava. Tijekom mehaničke oporabe, ponovno se zagrijavaju tijekom granulacije. Reciklirane čestice se zagrijavaju tri puta dok ulaze u stroj za plastične vrećice.
Svaki korak zagrijavanja uzrokuje prekid lanca. To znači da se dugi polimerni lanci mogu razbiti u kraće dijelove. Time se smanjuje molekularna težina. To će smanjiti vlačnu čvrstoću i istezanje tijekom loma. Svaka kap je bila drugačija. Mnogo ovisi o stabilizatorima u originalnoj smoli. Ali ukupni učinak je mjerljiv.
Studije mehanički recikliranog LDPE-a pokazuju da se vlačna čvrstoća smanjuje za 15-30% u usporedbi s novim materijalima nakon dva ili tri ciklusa ponovne obrade. U mnogim slučajevima rastezanje prijeloma opada brže od vlačne čvrstoće.
Dodavanje antioksidativnih stabilizatora spoju može pomoći u smanjenju ove razgradnje. Ali troše više. Trebaju točne količine. U procesu je dodana još jedna stvar za kontrolu.
4. Trošenje stroja i učestalost održavanja
Onečišćeni reciklirani materijali troše dijelove ekstrudera brže od novih materijala. To se ogleda u sljedećem:
Abrazivno trošenje na odvijačima i cijevima oružja: kalcijev karbonat na pijesku, komadićima stakla i papirnatim naljepnicama je poput brusnog papira na odvijačima i cijevima oružja. Na novoj liniji smole klinovi mogu raditi neprekidno nekoliko godina. S prljavim materijalima koji se mogu reciklirati, vrijeme će biti kraće. Ovisi o tome koliko su prljavštine i koliko su tvrdi vijci i bačve.
Korozivno trošenje halogeniranih kontaminanata: Ako PVC uđe (kada je odvajanje nepotpuno), oslobađa klorovodičnu kiselinu na temperaturama obrade. Klorovodik napada čelične cijevi i površine kalupa. Čak i samo 0,1–0,5% PVC-a.
naslage na usnama (Mold Lip Slobber): male slomljene molekule i ostaci u materijalu koji se može reciklirati koji se nakupljaju na usnama od plijesni. To znači više zaustavljanja čišćenja. Na novoj liniji smole proizvode se standardne vreće i čiste svake smjene. Na prugama s puno recikliranih materijala i lošim stabilizatorima potrebno ih je čistiti svakih sat vremena ili više. Time se izravno smanjuje vrijeme rada stroja.
Ovi problemi održavanja povećavaju cijenu po kilogramu proizvoda. Kada se uzme u obzir ukupni trošak korištenja recikliranog sadržaja, taj je trošak često nedovoljan.
5. Pragovi optičke i mehaničke kvalitete filma
Strojevi za plastične vrećice mogu se izraditi od mješavine novih i recikliranih materijala. Ali kako se količina recikliranog materijala povećava, kvaliteta je sve niža. Iz iskustva u industriji, praktična granica standardne maloprodajne vrećice je 30-50% PCR. Osim toga, kvaliteta je počela značajno opadati, sve dok su reciklirani materijali čisti i imaju stabilan MFI.
Osim toga, nekoliko pokazatelja kvalitete se pogoršava:
- Otpornost na udar strijele (ASTM D1709): Ovo je ključna sigurnosna ispitna čvrstoća vrećice. Zbog gela i manje molekularne težine, smanjuje se s više PCR-a. Vrećice se mogu slomiti ako se koriste ispod granice. To može dovesti do pritužbi kupaca i mogućih pravnih problema.
- Zamagljenost i prozirnost: Reciklirani PE je gotovo uvijek blatniji od novog. Za vrećice koje je potrebno ukloniti-kao što su vrećice za proizvode, vrećice za odjeću ili vrećice za selidbu-visoki PCR ne zadovoljava potražnju proizvoda.
- Konzistencija čvrstoće brtvljenja: Šavovi će biti tanji zbog prljavštine u području brtvljenja. S povećanjem PCR-a, temperaturni raspon toplinskog brtvljenja postaje sve uži. To znači da je potrebna stroža kontrola temperature. Mnogi proizvođači starih torbi to ne mogu.
6. Regulatorna ograničenja i ograničenja označavanja
Osim fizičkih ograničenja, proizvođači koji koriste strojeve za plastične vrećice za recikliranje materijala morat će se nositi s promjenom pravila. Ta pravila utječu na to kako razmišljaju o konačnom proizvodu.
U Sjedinjenim Državama FTC-ov Green Guides (16 CFR Part 260) postavlja pravila za ekološke tvrdnje, uključujući oznake "sadržaj recikliranja". Zahtjevi moraju biti potkrijepljeni dokumentiranim dokazima o pravom PCR postotku. Niti se mogu zalagati za veće koristi za okoliš nego što se mogu dokazati.
Očekuje se da će u Europskoj uniji Europska direktiva o zelenim tvrdnjama (uvedena 2023. i još uvijek je u razvoju) uvesti stroža pravila certifikacije za tvrdnje o sadržaju recikliranja. To uključuje-inspekcije treće strane. Proizvođači hibridnih recikliranih materijala morat će dokumentirati i pratiti cijeli proces do pogona za recikliranje.
Ovo dodaje dodatni uredski posao. Manji proizvođači torbi-koji čine veliki udio svjetskih proizvođača torbi-možda će smatrati da je teret prevelik u usporedbi s malom količinom recikliranog sadržaja koji zapravo imaju na raspolaganju.
7. Što je zapravo potrebno za značajan napredak
Moguće je pokrenuti više recikliranih materijala kroz strojeve za plastične vrećice. Ali potreban je novac i rad u nekoliko dijelova sustava, a ne samo u samom stroju.
Kontrola kvalitete sirovine: Uspostavite jasna pravila za stočnu hranu (raspon MFI, granice vlage i pragovi prljavštine) i testirajte svaku seriju prije upotrebe. Bez toga, popravci stroja su reakcija, a ne planirani sustav.
Kompatibilizatori i paketi stabilizatora: Posebni regeneratori mogu pomoći u smanjenju gubitka čvrstoće i oštećenja topline od recikliranih materijala. Prodaju ih dobavljači, ali zahtijevaju tehničku opremu i skuplji su.
Nadogradnje stroja: Vijci za materijale koji mijenjaju debljinu, poboljšavaju kontrolu temperature i poboljšavaju oblik kalupa mogu povećati stvarnu granicu PCR-a. Starim strojevima možda će trebati novi dijelovi za rad na razinama znatno iznad 30% recikliranih.
Zaključak
Ograničenja za strojeve za plastične vrećice koji koriste reciklirane materijale su stvarna i jasna: nedosljedne sirovine, neujednačeni tokovi taline, brže trošenje strojeva, uži rasponi kvalitete i nova pravila. Ništa od ovoga ne znači da bismo trebali prestati koristiti materijale koji se mogu reciklirati. Ono što oni misle jest da tome trebamo pristupiti s tehničkim oprezom, umjesto da ciljane postotke tretiramo samo kao marketinške okvire koje treba provjeriti.
Proizvođači koji stvarno napreduju su oni koji vide reciklirani sadržaj kao stvar inženjeringa materijala, a ne samo kao stvar kupnje i zamjene. To znači ulaganje u pravila o materijalima, praćenje procesa i nadogradnju strojeva prema potrebi. PCR od 20% do 50% nije ravna linija. Ali to se može učiniti uz odgovarajuću tehničku osnovu.
Reference:
- Zaklada Ellen MacArthur. Nova ekonomija plastike: ponovno promišljanje budućnosti plastike. 2016.
- Giles, Harold F., Wagner, John R., Mount, Eldridge M. Ekstruzija: Konačni vodič i priručnik za obradu. William Andrew Publishing, 2005.
- Hopewell, Jefferson, Dvorak, Robert, Kosior, Edward. "Recikliranje plastike: izazovi i prilike." Philosophical Transactions of the Royal Society B, Vol. 364, 2009.
- White, James L., Potente, Helmut. Vijčana ekstruzija: znanost i tehnologija. Hanser Gardner Publications, 2003.
- ASTM International. ASTM D1709: Standardne metode ispitivanja otpornosti plastične folije na udarce metodom slobodno-padajuće strijele. Trenutno izdanje.
- Savezna trgovinska komisija SAD-a. Vodiči za korištenje ekoloških marketinških tvrdnji (zeleni vodiči), 16 CFR, dio 260. Revidirano 2012.
