Taaskasutatud plast on nüüd pakendite puhul levinud teema. Inimesed tahavad jäätmeid vähendada. Seadus kohustab ettevõtteid vanad pakendid tagasi võtma. Bränd lubab kasutada rohkem taaskasutatud materjale. Seega katsetavad tootjad, kui palju ringlussevõetavat plasti nad saavad masinatesse panna. See hõlmab kilekoti masinaid. Vastus on lihtne: rohkem kui kümme aastat tagasi. Kuid paljudest eesmärkidest jääb see siiski palju puudu.
Lõhe suurte lubaduste ja masinate võime vahel väärib hoolikat uurimist. Taaskasutatud plastid põhjustavad palju probleeme. Nad kulutavad masina kiiremini alla. Need vähendavad väljundi kvaliteeti. Need muudavad protsessi stabiilsust. Need kahjustavad toote konsistentsi. Nende piirangute mõistmine ei tähenda, et me ei peaks kasutama ringlussevõetud materjale. See tähendab, et peame neid nutikalt kasutama.
1. Saastumise probleem masinast ülesvoolu
Kõik polümeerid kogutakse, sorteeritakse, puhastatakse ja granuleeritakse enne plastikust ostukottide masinatesse sisenemist. Iga samm lisab erinevust, mida uues vaigus ei leidu.
Tarbijajärgselt-kasutatud ringlussevõetud polüetüleen (PCR-PE) on taaskasutatud ostukottide põhikoostisosa. Kuid see on harva puhas tüüp. See segab LDPE-kilet, suure-tihedusega polüetüleenist (HDPE) pudeleid, polüpropüleenist korke, pabersilte, liimi ja väikseid toidutükke. Isegi pärast puhastamist ja sorteerimist ei muuda mehaaniline ringlussevõtt seda nii puhtaks kui uued materjalid.
Seega on praktikas regenereeritud osakestel erineval määral:
- Niiskus: Kui kogutud osakesed ei kuiva hästi, võivad puhutud kilele tekkida mullid, jooned ja pinnavead. Kui uus LDPE siseneb ekstruuderisse, sisaldab see tavaliselt vähem kui 200 ppm vett. Siiski läheb pärast tarbimist taaskasutusse rohkem isikukaitsevahendeid, kui neid ei kuivatata korralikult.
- Mitte{0}}PE esemed: polüpropüleen ja muud erinevad polümeerid võivad tekitada kilesse nõrga koha. Isegi kui need moodustavad alla 1% kogukaalust, võivad need põhjustada kohalikke nõrkusi. Need laigud vähendavad nooleviske mõju.
- Jääkvärv ja tint: Vanast pakendist pärit värvi- ja tindijäänused muudavad lõpliku kile vähem ühtlaseks. Naturaalset või heledat{1}}värvi kotte on eriti raske puhastada, kui kasutatakse suures koguses taaskasutatud materjale.
2. Reoloogiline varieeruvus ja selle mõju ekstrusiooni stabiilsusele
Iga puhutud kilet kasutav plastikust ostukoti masin nõuab polümeerist ekstruuderisse pidevat sulamivoolu. Sulavooluindeks (MFI) näitab, kui kergesti polümeerid teatud kaalu all voolavad. See on kõige olulisem seadistus, et hoida mullid stabiilsena ja kile paksus ühtlasena.
Uusi LDPE-d toodetakse tavaliselt kitsas MFI vahemikus, tavaliselt 0,3-2,0 g/10 min, olenevalt kasutusest. Tarbimisjärgse ringlussevõetud polüetüleeni rahaloomeasutuste muutused on aga tavaliselt ± 30–50% isegi pärast ühekordset kasutamist. Seda seetõttu, et ringlussevõetud materjal on valmistatud erinevate tootjate erineva kvaliteediga vaigu segust.
Kui MFI töö ajal muutub, on vaja säilitada sama väljundkiiruse muutus kui kruvi kiirus. Rõhk stantsivahes muutub. külmajoone kõrguse kõrguse muutused. Kõik need muutused mõjutavad kile paksust. Stabiilsel toorvaiguliinil võib laius jääda ± 3–5%. Taaskasutatavate materjalide veesisaldus on halva materjali konsistentsiga ± ± 10 – 15%. See mõjutab otseselt riidest koti tugevust ja tihenduskvaliteeti.
Operaatorid püüavad seda probleemi lahendada kruvide vasturõhku suurendades või vormi temperatuuri muutes. Siiski on piirang, kui palju nad saavad kohandada, kui sööt muutub oluliselt ühest partiist teise.
3. Termiline lagunemine ja molekulmassi vähendamine
Polüetüleen laguneb kuumusest ja hapnikust iga kord, kui seda töödeldakse. Esimese membraani moodustamise ajal kuumutatakse polümeeri üks kord. Mehaanilise taastamise ajal soojendatakse neid granuleerimise ajal uuesti. Taaskasutatud osakesi kuumutatakse kolm korda, kui need sisenevad kilekoti masinasse.
Iga kuumutamise samm põhjustab ahela katkemise. See tähendab, et pikad polümeerahelad võivad puruneda lühemateks tükkideks. See vähendab molekulmassi. See vähendab tõmbetugevust ja pikenemist murdumise ajal. Iga piisk oli erinev. Palju oleneb originaalvaigus olevatest stabilisaatoritest. Kuid üldmõju on mõõdetav.
Mehhaaniliselt taaskasutatud LDPE uuringud näitavad, et tõmbetugevus väheneb kahe-kolme ümbertöötlemistsükli järel võrreldes uute materjalidega 15–30%. Paljudel juhtudel väheneb murdumise pikenemine kiiremini kui tõmbetugevus.
Antioksüdantide stabilisaatorite lisamine ühendile võib aidata seda lagunemist vähendada. Kuid nad kulutavad rohkem. Nad vajavad täpseid summasid. Selle käigus lisati veel üks asi, mida kontrollida.
4. Masina kulumine ja hoolduse sagedus
Saastunud ringlussevõetud materjalid kuluvad ekstruuderi osi kiiremini kui uued materjalid. See kajastub järgmises:
Kruvikeerajate ja relvatorude abrasiivne kulumine: kaltsiumkarbonaat liival, klaasikillud ja paberisildid on nagu liivapaber kruvikeerajatel ja relvatorudel. Uuel vaiguliinil võivad naastud töötada pidevalt mitu aastat. Määrdunud taaskasutatavate materjalidega on aeg lühem. See sõltub sellest, kui palju mustust ja kui kõvad on kruvid ja tünnid.
Halogeenitud saasteainete korrosioonikulu: kui PVC siseneb (kui eraldumine ei ole täielik), eraldab see töötlemistemperatuuridel vesinikkloriidhapet. Vesinikkloriid ründab tünni terast ja hallituse pindu. Isegi ainult 0,1–0,5% PVC-d.
huulte kogunemine (Mond Lip Slobber): väikesed katkised molekulid ja jäägid taaskasutatavas materjalis, mis kogunevad hallituse huulele. See tähendab rohkem koristuspeatusi. Uuel vaiguliinil toodetakse standardseid kotte ja neid puhastatakse igas vahetuses. Liinidel, kus on palju ringlussevõetud materjale ja kehvad stabilisaatorid, tuleb neid puhastada iga tunni järel või rohkem. See vähendab otseselt masina tööaega.
Need hooldusprobleemid suurendavad toodangu kilogrammi maksumust. Kui võtta arvesse ringlussevõetud sisu kasutamise kogumaksumust, on see kulu sageli ebapiisav.
5. Kile optilised ja mehaanilised kvaliteediläved
Kilekotimasinaid saab valmistada uute ja taaskasutatud materjalide segust. Kuid kui ringlussevõetud materjali hulk suureneb, läheb kvaliteet aina madalamaks. Tööstuskogemuse põhjal on standardse jaemüügikoti praktiline piirmäär 30–50% PCR. Lisaks hakkas kvaliteet märgatavalt langema seni, kuni ringlussevõetud materjalid on puhtad ja neil on püsiv MFI.
Peale selle halvenevad mitmed kvaliteedinäitajad:
- Nooleviske kukkumise löögitugevus (ASTM D1709): see on ohutuse katsekoti tugevus. Geeli ja väiksema molekulmassi tõttu väheneb see suurema PCR-iga. Kotid võivad puruneda, kui neid kasutatakse alla limiidi. See võib kaasa tuua klientide kaebusi ja võimalikke juriidilisi probleeme.
- Hägusus ja selgus: taaskasutatud PE on peaaegu alati porisem kui uus. Kottide puhul, mis tuleb eemaldada-nagu tootekotid, rõivakotid või teisaldatavad poekotid-ei vasta kõrge PCR tootenõudlusele.
- Tihendustugevuse järjepidevus: Õmblused on tihenduspiirkonna mustuse tõttu õhemad. PCR suurenemisega muutub termotihendi temperatuurivahemik üha kitsamaks. See tähendab, et on vaja rangemat temperatuuri kontrolli. Paljud vanad kotitootjad ei saa sellega hakkama.
6. Regulatiivsed ja märgistamise piirangud
Lisaks füüsilistele piirangutele peavad tootjad, kes kasutavad materjalide taaskasutamiseks plastikust ostukottide masinaid, tegelema muutuvate reeglitega. Need reeglid mõjutavad seda, kuidas nad lõpptootest arvavad.
Ameerika Ühendriikides on FTC rohelistes juhendites (16 CFR Part 260) sätestatud keskkonnaalaste väidete reeglid, sealhulgas "taaskasutussisu" märgistused. Väited peavad olema tõendatud tõelise PCR-i protsendi tõendavate dokumentidega. Samuti ei saa nad vaielda suurema keskkonnakasu poolt, kui on võimalik tõestada.
Euroopa Liidus loodetakse Euroopa roheliste väidete direktiiviga (kehtestatud 2023. aastal ja alles väljatöötamisel) kasutusele võtta rangemad sertifitseerimisreeglid sisu taaskasutamise väidetele. See hõlmab kolmandate osapoolte{2}}kontrolle. Hübriidsete ringlussevõetud materjalide tootjad peavad dokumenteerima ja jälgima kogu protsessi ringlussevõtu tehasesse.
See lisab täiendavat kontoritööd. Väiksemad kotitootjad,-kes moodustavad suure osa maailma kotitootjatest,-võivad leida, et koorem on liiga suur, võrreldes väikese koguse taaskasutatud sisuga, mis neil tegelikult saadaval on.
7. Mida mõttekas edasiminek tegelikult nõuab
Plastikust poekottimasinate kaudu on võimalik käivitada rohkem taaskasutatud materjale. Kuid see nõuab raha ja tööd mitmes süsteemi osas, mitte ainult masinas endas.
Lähteaine kvaliteedikontroll: kehtestage söödale selged reeglid (MFI vahemik, niiskuse piirid ja mustuse künnised) ja testige iga partii enne kasutamist. Ilma selleta on masinparandused reaktsioon, mitte kavandatud süsteem.
Ühilduvad ained ja stabilisaatoripaketid: spetsiaalsed konditsioneerid võivad aidata vähendada tugevuse kadu ja ringlussevõetud materjalidest põhjustatud kuumakahjustusi. Neid müüvad tarnijad, kuid need nõuavad tehnilist varustust ja on kallimad.
Masina uuendused: kruvid materjalidele, mis muudavad paksust, parandavad temperatuuri kontrolli ja parandavad vormi kuju, võivad suurendada tegelikku PCR-i piiri. Vanad masinad võivad vajada uusi osi, et töötada üle 30% ringlussevõetud osadest.
Järeldus
Piirangud ringlussevõetud materjale kasutavatele kilekotimasinatele on reaalsed ja selged: ebaühtlane tooraine, ebaühtlane sulamisvool, masinate kiirem kulumine, kitsamad kvaliteedivahemikud ja uued reeglid. Ükski neist ei tähenda, et peaksime lõpetama taaskasutatavate materjalide kasutamise. Need tähendavad seda, et me peame lähenema sellele tehnilise ettevaatusega, selle asemel, et käsitleda protsenteesmärke lihtsalt kontrollitavate turunduskastidena.
Tootjad, kes teevad tõelisi edusamme, on need, kes näevad ringlussevõetud sisu materjali kujundamise, mitte ainult ostmise ja vahetamise küsimusena. See tähendab, et investeeritakse materjalireeglitesse, protsesside jälgimisse ja masinate uuendamisse vastavalt vajadusele. PCR 20% kuni 50% ei ole sirgjoon. Kuid seda saab teha õige tehnilise vundamendiga.
Viited:
- Ellen MacArthuri fond. Uus plastimajandus: plastide tuleviku ümbermõtestamine. 2016.
- Giles, Harold F., Wagner, John R., Mount, Eldridge M. Extrusion: The Definitive Processing Guide and Handbook. William Andrew kirjastus, 2005.
- Hopewell, Jefferson, Dvorak, Robert, Kosior, Edward. "Plasti ringlussevõtt: väljakutsed ja võimalused." Philosophical Transactions of the Royal Society B, kd. 364, 2009.
- White, James L., Potente, Helmut. Kruvi ekstrusioon: teadus ja tehnoloogia. Hanser Gardneri väljaanded, 2003.
- ASTM International. ASTM D1709: standardsed plastkile löögikindluse katsemeetodid -vabakukkumise meetodil. Praegune väljaanne.
- USA föderaalne kaubanduskomisjon. Keskkonnaturunduse väidete kasutamise juhendid (rohelised juhendid), 16 CFR Part 260. Muudetud 2012. aastal.
