Рециклираната пластмаса вече е често срещана тема в опаковките. Хората искат да намалят отпадъците. Законът изисква компаниите да приемат обратно старите опаковки. Марката обещава да използва повече рециклирани материали. Затова производителите тестват колко рециклируема пластмаса могат да поставят в машините. Това включва машини за пластмасови торбички. Отговорът е прост: преди повече от десетилетие. Но това все още е далеч от много от целите.
Разликата между големите обещания и това, което машините могат да направят, заслужава внимателно проучване. Рециклираната пластмаса създава много проблеми. Те износват машината по-бързо. Те намаляват качеството на продукцията. Те променят стабилността на процеса. Те подкопават консистенцията на продукта. Разбирането на тези ограничения не означава, че не трябва да използваме рециклирани материали. Това означава, че трябва да ги използваме по интелигентен начин.
1. Проблемът със замърсяването преди машината
Всички полимери се събират, сортират, почистват и гранулират преди да влязат в машините за пластмасови пазарски чанти. Всяка стъпка добавя разлика, която не се среща в новата смола.
Потребителският рециклиран полиетилен (PCR-PE) е ключова съставка в рециклираните пазарски чанти. Но рядко е чист тип. Той смесва LDPE фолио, бутилки от -полиетилен с висока плътност (HDPE), полипропиленови капачки, хартиени етикети, лепило и малки хранителни бучки. Дори след почистване и сортиране, механичното рециклиране не го прави толкова чист, колкото новите материали.
Така на практика регенерираните частици имат различна степен на:
- Влага: Ако събраните частици не изсъхнат добре, върху издухания филм могат да се образуват мехурчета, линии и повърхностни дефекти. Когато новият LDPE влезе в екструдера, той обикновено съдържа по-малко от 200 ppm вода. Въпреки това, повече ЛПС ще бъдат рециклирани след консумация, ако не са изсушени правилно.
- Не-PE елементи: Полипропиленът и други различни полимери могат да създадат слабо място във филма. Дори да са по-малко от 1% от общото тегло, те могат да доведат до локални слабости. Тези петна намаляват въздействието на падането на стреличката.
- Остатъчен цвят и мастило: Остатъците от боя и мастило от стари опаковки правят окончателния филм по-малко еднороден на цвят. Чантите с естествен или светъл-цвет са особено трудни за почистване, когато се използват големи количества рециклирани материали.
2. Реологична променливост и какво прави тя за стабилността при екструдиране
Всяка машина за пластмасови пазарски чанти, която използва издухано фолио, изисква постоянен поток от стопилка от полимера към екструдера. Индексът на течливост на стопилка (MFI) е мярка за това колко лесно полимерите текат под определено тегло. Това е най-важната настройка за поддържане на стабилни мехурчета и равномерна дебелина на филма.
Новият LDPE обикновено се произвежда в тесен диапазон на MFI, обикновено 0,3-2,0 g/10min в зависимост от употребата. Въпреки това, промените в MFI на рециклиран полиетилен след употреба обикновено са ± 30 – 50% дори след еднократна употреба. Това е така, защото рециклираният материал е направен от смес от смола от различни производители с различни степени.
Когато MFI се промени по време на работа, е необходимо да се поддържа същата промяна на изходната скорост като скоростта на винта. Налягането в междината на матрицата се променя. промяна на височината на линията на замръзване. Всички тези промени засягат дебелината на филма. Ширината може да остане ± 3 – 5% върху стабилна линия от сурова смола. Съдържанието на вода в рециклируемите материали е ± ± 10 – 15% с лоша консистенция на материала. Това пряко влияе върху здравината и качеството на уплътнението на торбата от плат.
Операторите се опитват да разрешат този проблем чрез увеличаване на обратното налягане на винта или промяна на температурата на формата. Въпреки това има ограничение за това колко могат да се коригират, когато фуражът се променя значително от една партида към друга.
3. Термично разграждане и намаляване на молекулното тегло
Полиетиленът се разлага от топлина и кислород всеки път, когато се обработва. По време на образуването на първата мембрана полимерът се нагрява веднъж. По време на механично възстановяване те се нагряват отново по време на гранулирането. Рециклираните частици се нагряват три пъти, докато влизат в машината за пластмасови торбички.
Всяка стъпка на нагряване води до прекъсване на веригата. Това означава, че дългите полимерни вериги могат да се разпаднат на по-къси парчета. Това намалява молекулното тегло. Това ще намали якостта на опън и удължението по време на счупване. Всяка капка беше различна. Много зависи от стабилизаторите в оригиналната смола. Но общият ефект е измерим.
Изследвания на механично рециклиран LDPE показват, че якостта на опън намалява с 15–30% в сравнение с новите материали след два или три цикъла на преработка. В много случаи удължението при счупване намалява по-бързо от якостта на опън.
Добавянето на антиоксидантни стабилизатори към съединението може да помогне за намаляване на това разграждане. Но харчат повече. Те се нуждаят от точни количества. В процеса беше добавено още нещо за контрол.
4. Износване на машината и честота на поддръжка
Замърсените рециклирани материали износват частите на екструдера по-бързо от новите материали. Това се отразява в следното:
Абразивно износване на отвертки и дула на пистолети: калциевият карбонат върху пясък, стъклени фрагменти и хартиени етикети е като шкурка върху отвертки и дула на пистолети. На нова линия за смола шпилките могат да работят непрекъснато няколко години. При мръсни рециклируеми материали времето ще бъде по-кратко. Зависи колко мръсотия и колко твърди са винтовете и цевите.
Корозионно износване на халогенирани замърсители: Ако навлезе PVC (когато отделянето е непълно), той освобождава солна киселина при температурите на обработка. Хлороводородът атакува стоманените бъчви и повърхностите на матрицата. Дори само 0,1–0,5% PVC.
натрупване на устни (слуз от мухъл): Малки счупени молекули и остатъци в рециклируем материал, които се натрупват върху устни от плесен. Това означава повече спирания на почистването. На нова линия за смоли се произвеждат и почистват стандартни торби всяка смяна. На линии с много рециклирани материали и лоши стабилизатори те трябва да се почистват на всеки час или повече. Това директно намалява времето за работа на машината.
Тези проблеми с поддръжката увеличават цената на килограм продукция. Когато се вземат предвид общите разходи за използване на рециклирано съдържание, тези разходи често са недостатъчни.
5. Прагове за оптично и механично качество на филма
Машините за пластмасови торбички могат да бъдат направени от комбинация от нови и рециклирани материали. Но с нарастването на количеството рециклиран материал качеството става все по-ниско. От индустриалния опит практическата граница на стандартна торба за продажба на дребно е 30–50% PCR. В допълнение, качеството започна значително да намалява, стига рециклираните материали да са чисти и да имат постоянен MFI.
Освен това няколко индикатора за качество се влошават:
- Устойчивост на удар при падане на стреличка (ASTM D1709): Това е ключова якост на тестовата чанта за безопасност. Поради гела и по-ниското молекулно тегло, той намалява с повече PCR. Чантите могат да се счупят, ако се използват под лимита. Това може да доведе до оплаквания от клиенти и възможни правни проблеми.
- Мътност и яснота: Рециклираният PE почти винаги е по-мътен от новия. За торбички, които трябва да бъдат премахнати-като например торбички за продукти, торбички за дрехи или торбички за изваждане от магазина-високият PCR не отговаря на търсенето на продукта.
- Постоянна сила на запечатване: Шевовете ще бъдат по-тънки поради мръсотия в областта на уплътнението. С увеличаването на PCR, температурният диапазон на термозапечатването става все по-тесен. Това означава, че е необходим по-строг контрол на температурата. Много производители на стари чанти не могат да направят това.
6. Регулаторни ограничения и ограничения при етикетиране
В допълнение към физическите ограничения, производителите, които използват машини за пластмасови пазарски чанти за рециклиране на материали, ще трябва да се справят с променящите се правила. Тези правила влияят върху начина, по който те мислят за крайния продукт.
В Съединените щати Зелените ръководства на Федералната търговска комисия (16 CFR, част 260) определят правила за екологични претенции, включително етикети за „съдържание за рециклиране“. Твърденията трябва да бъдат подкрепени с документално доказателство за истинския процент на PCR. Нито пък могат да спорят за по-големи ползи за околната среда, отколкото могат да бъдат доказани.
В Европейския съюз се очаква Европейската директива за екологични твърдения (въведена през 2023 г. и все още в процес на разработване) да въведе по-строги правила за сертифициране за твърдения за рециклиране на съдържание. Това включва-проверки от трети страни. Производителите на хибридни рециклирани материали ще трябва да документират и проследят целия процес до завода за рециклиране.
Това добавя допълнителна работа в офиса. По-малките производители на чанти-които представляват голяма част от производителите на чанти в света-може да открият тежестта за твърде голяма в сравнение с малкото количество рециклирано съдържание, което действително имат на разположение.
7. Какъв смислен напредък всъщност изисква
Възможно е да се използват повече рециклирани материали чрез машини за пластмасови пазарски чанти. Но това изисква пари и работа в няколко части на системата, не само в самата машина.
Контрол на качеството на суровината: Установете ясни правила за фуража (обхват на MFI, граници на влага и прагове на замърсяване) и тествайте всяка партида преди употреба. Без това машинните корекции са реакция, а не планирана система.
Пакети за съвместимост и стабилизатори: Специалните балсами могат да помогнат за намаляване на загубата на здравина и намаляване на топлинните щети от рециклирани материали. Те се продават от доставчици, но изискват техническо оборудване и са по-скъпи.
Надстройки на машината: Винтове за материали, които променят дебелината, подобряват контрола на температурата и подобряват формата на матрицата, могат да увеличат действителния лимит на PCR. Старите машини може да се нуждаят от нови части, за да работят при нива доста над 30% рециклирани.
Заключение
Ограниченията за машините за пластмасови торбички, използващи рециклирани материали, са реални и ясни: непостоянни суровини, неравномерни потоци на стопилка, по-бързо износване на машината, по-тесни диапазони на качество и създаване на нови правила. Нищо от това не означава, че трябва да спрем да използваме рециклируеми материали. Това, което имат предвид, е, че трябва да подходим с техническа предпазливост, вместо просто да третираме процентните цели като маркетингови полета за проверка.
Производителите, които постигат реален напредък, са тези, които гледат на рециклираното съдържание като на материално инженерство, а не просто на закупуване и размяна. Това означава инвестиране в правила за материали, проследяване на процесите и надграждане на машините, ако е необходимо. PCR от 20% до 50% не е права линия. Но може да се направи с правилната техническа основа.
препратки:
- Фондация Елън Макартър. Новата пластмасова икономика: Преосмисляне на бъдещето на пластмасите. 2016.
- Giles, Harold F., Wagner, John R., Mount, Eldridge M. Extrusion: The Definitive Processing Guide and Handbook. Издателство Уилям Андрю, 2005 г.
- Хоупуел, Джеферсън, Дворак, Робърт, Косиор, Едуард. „Рециклиране на пластмаси: предизвикателства и възможности.“ Философски трудове на Кралското общество B, том . 364, 2009 г.
- Уайт, Джеймс Л., Потенте, Хелмут. Шнекова екструзия: наука и технологии. Hanser Gardner Publications, 2003 г.
- ASTM International. ASTM D1709: Стандартни методи за изпитване на устойчивост на удар на пластмасово фолио по метода на свободно{2}}падаща стрела. Актуално издание.
- Федерална търговска комисия на САЩ. Ръководства за използване на маркетингови твърдения за околната среда (зелени ръководства), 16 CFR, част 260. Ревизиран 2012 г.
