Recyklované plasty sú dnes bežnou témou v obaloch. Ľudia chcú znížiť množstvo odpadu. Zákon ukladá firmám spätný odber starých obalov. Značka sľubuje použitie viac recyklovaných materiálov. Výrobcovia teda testujú, koľko recyklovateľného plastu môžu dať do strojov. Patria sem stroje na výrobu plastových tašiek. Odpoveď je jednoduchá: pred viac ako desiatimi rokmi. To je však stále ďaleko od mnohých cieľov.
Priepasť medzi veľkým prísľubom a tým, čo dokážu stroje, si zaslúži starostlivé preštudovanie. Recyklované plasty spôsobujú veľa problémov. Opotrebujú stroj rýchlejšie. Znižujú kvalitu výstupu. Menia stabilitu procesu. Podkopávajú konzistenciu produktu. Pochopenie týchto obmedzení neznamená, že by sme nemali používať recyklované materiály. To znamená, že ich musíme používať rozumným spôsobom.
1. Problém kontaminácie Pred strojom
Všetky polyméry sa zbierajú, triedia, čistia a granulujú pred vstupom do strojov na nákup plastových tašiek. Každý krok pridáva rozdiel, ktorý sa v novej živici nenachádza.
Spotrebiteľský{0}}recyklovaný polyetylén (PCR-PE) je kľúčovou zložkou recyklovaných nákupných tašiek. Ale málokedy ide o čistý typ. Mieša LDPE fóliu, -hustotné polyetylénové (HDPE) fľaše, polypropylénové uzávery, papierové etikety, lepidlo a malé kúsky jedla. Ani po vyčistení a vytriedení nie je mechanická recyklácia taká čistá ako nové materiály.
V praxi teda majú regenerované častice rôzne stupne:
- Vlhkosť: Ak získané častice dobre nevyschnú, na vyfukovanej fólii sa môžu vytvárať bubliny, čiary a povrchové kazy. Keď nový LDPE vstupuje do extrudéra, zvyčajne obsahuje menej ako 200 ppm vody. Ak sa však OOP riadne nevysuší, po spotrebe sa zrecykluje viac.
- Položky, ktoré nie sú -PE: Polypropylén a iné rôzne polyméry môžu vo fólii vytvoriť slabé miesto. Aj keď sú menšie ako 1% z celkovej hmotnosti, môžu viesť k lokálnym slabostiam. Tieto miesta znižujú dopad pádu šípky.
- Zvyšná farba a atrament: Zvyšky farby a atramentu zo starých obalov spôsobujú, že výsledný film je menej jednotný vo farbe. Prirodzené alebo svetlé-tašky sa obzvlášť ťažko čistia pri použití veľkého množstva recyklovaných materiálov.
2. Reologická variabilita a jej vplyv na stabilitu vytláčania
Každý stroj na nákup plastových tašiek, ktorý používa vyfukovanú fóliu, vyžaduje stály tok taveniny z polyméru do extrudéra. Index toku taveniny (MFI) je mierou toho, ako ľahko polyméry tečú pri určitej hmotnosti. Je to najdôležitejšie nastavenie na udržanie stabilných bublín a rovnomernej hrúbky filmu.
Nové LDPE sa zvyčajne vyrábajú v úzkom rozsahu MFI, zvyčajne 0,3-2,0 g/10 min v závislosti od použitia. Avšak zmeny MFI recyklovaného polyetylénu sú zvyčajne ± 30 – 50 % aj po jednorazovom použití. Je to preto, že recyklovaný materiál je vyrobený zo zmesi živice od rôznych výrobcov rôznych tried.
Keď sa MFI zmení počas prevádzky, je potrebné zachovať rovnakú zmenu výstupnej rýchlosti ako rýchlosť skrutky. Tlak v medzere matrice sa mení. výška čiary mrazu sa mení výška. Všetky tieto zmeny ovplyvňujú hrúbku filmu. Šírka môže zostať ± 3 – 5 % na stabilnej línii surovej živice. Obsah vody v recyklovateľných materiáloch je ± ± 10 – 15 % pri zlej konzistencii materiálu. To priamo ovplyvňuje pevnosť a kvalitu utesnenia látkového vrecka.
Operátori sa snažia tento problém vyriešiť zvýšením protitlaku skrutky alebo zmenou teploty formy. Existuje však limit, do akej miery sa môžu prispôsobiť, keď sa krmivo výrazne mení z jednej dávky na druhú.
3. Tepelná degradácia a redukcia molekulovej hmotnosti
Polyetylén sa rozkladá pôsobením tepla a kyslíka pri každom spracovaní. Počas prvej tvorby membrány sa polymér raz zahreje. Pri mechanickom zhodnocovaní sa pri granulácii opäť zahrievajú. Recyklované častice sa pri vstupe do stroja na plastové vrecká trikrát zahrievajú.
Každý krok zahrievania spôsobí pretrhnutie reťaze. To znamená, že dlhé polymérne reťazce sa môžu rozpadnúť na kratšie kúsky. To znižuje molekulovú hmotnosť. Tým sa zníži pevnosť v ťahu a predĺženie počas lomu. Každá kvapka bola iná. Veľa závisí od stabilizátorov v pôvodnej živici. Ale celkový efekt je merateľný.
Štúdie mechanicky recyklovaného LDPE ukazujú, že pevnosť v ťahu klesá o 15–30 % v porovnaní s novými materiálmi po dvoch alebo troch cykloch opätovného spracovania. V mnohých prípadoch lomové predĺženie klesá rýchlejšie ako pevnosť v ťahu.
Pridanie antioxidačných stabilizátorov k zlúčenine môže pomôcť znížiť tento rozklad. Ale míňajú viac. Potrebujú presné sumy. V tomto procese bola pridaná ďalšia vec na ovládanie.
4. Opotrebenie stroja a frekvencia údržby
Kontaminované recyklované materiály opotrebúvajú časti extrudéra rýchlejšie ako nové materiály. To sa odráža v nasledujúcom:
Abrazívne opotrebovanie na skrutkovačoch a hlavniach zbraní: uhličitan vápenatý na piesku, úlomkoch skla a papierových štítkoch je ako brúsny papier na skrutkovačoch a hlavniach zbraní. Na novej linke živice môžu kolíky pracovať nepretržite niekoľko rokov. So špinavými recyklovateľnými materiálmi bude čas kratší. Záleží na tom, koľko nečistôt a aké tvrdé sú skrutky a sudy.
Korózne opotrebovanie halogénových kontaminantov: Ak PVC vstúpi (keď separácia nie je úplná), uvoľňuje pri teplotách spracovania kyselinu chlorovodíkovú. Chlorovodík napáda oceľ sudov a povrchy foriem. Dokonca len 0,1 – 0,5 % PVC.
nahromadenie pier (Mold Lip Slobber): Malé rozbité molekuly a zvyšky v recyklovateľnom materiáli, ktoré sa hromadia na Mold Lip. To znamená viac zastávok pri čistení. Na novej linke na živicu sa štandardné vrecká vyrábajú a čistia každú zmenu. Na linkách s množstvom recyklovaných materiálov a slabými stabilizátormi je potrebné ich čistiť každú hodinu alebo viac. To priamo znižuje čas chodu stroja.
Tieto problémy s údržbou zvyšujú náklady na kilogram výstupu. Ak vezmeme do úvahy celkové náklady na používanie recyklovaného obsahu, tieto náklady sú často nedostatočné.
5. Hranice optickej a mechanickej kvality filmu
Stroje na plastové vrecká môžu byť vyrobené zo zmesi nových a recyklovaných materiálov. Ale ako sa množstvo recyklovaného materiálu zvyšuje, kvalita klesá a klesá. Zo skúseností v priemysle vyplýva, že praktický limit štandardnej maloobchodnej tašky je 30 – 50 % PCR. Okrem toho kvalita začala výrazne klesať, pokiaľ sú recyklované materiály čisté a majú stabilný MFI.
Okrem toho sa niekoľko ukazovateľov kvality zhoršuje:
- Pevnosť pri náraze pri páde šípky (ASTM D1709): Toto je kľúčový bezpečnostný test pevnosti vrecka. Kvôli gélu a nižšej molekulovej hmotnosti sa znižuje s väčším počtom PCR. Vrecia sa môžu zlomiť, ak sa použijú pod limit. To môže viesť k sťažnostiam zákazníkov a možným právnym problémom.
- Opar a čistota: Recyklovaný PE je takmer vždy blatistejší ako nový. V prípade tašiek, ktoré je potrebné odstrániť,-ako sú tašky na výrobu, vrecia na odevy alebo tašky na skladovanie odevov-vysoká úroveň PCR nevyhovuje dopytu po produkte.
- Konzistencia pevnosti tesnenia: Švy budú tenšie kvôli nečistotám v oblasti tesnenia. S nárastom PCR sa teplotný rozsah tepelného tesnenia čoraz viac zužuje. To znamená, že je potrebná prísnejšia kontrola teploty. Veľa starých brašnárov to nedokáže.
6. Regulačné obmedzenia a obmedzenia označovania
Okrem fyzických obmedzení sa budú musieť výrobcovia používajúci stroje na plastové nákupné tašky na recykláciu materiálov vysporiadať s meniacimi sa pravidlami. Tieto pravidlá ovplyvňujú to, ako uvažujú o konečnom produkte.
V Spojených štátoch amerických Green Guides (16 CFR časť 260) stanovuje pravidlá pre environmentálne tvrdenia vrátane označení „recyklačný obsah“. Nároky musia byť podložené listinným dôkazom o skutočnom percente PCR. Nemôžu argumentovať ani väčšími environmentálnymi výhodami, ako sa dajú dokázať.
V Európskej únii sa očakáva, že európska smernica o ekologických tvrdeniach (zavedená v roku 2023 a stále sa vyvíja) zavedie prísnejšie certifikačné pravidlá pre recykláciu tvrdení o obsahu. To zahŕňa inšpekcie-treťou stranou. Výrobcovia hybridných recyklovaných materiálov budú musieť zdokumentovať a sledovať celý proces až do recyklačného závodu.
To pridáva kancelársku prácu navyše. Menším výrobcom tašiek,-ktorí tvoria veľkú časť svetových výrobcov tašiek-, sa môže zdať záťaž príliš veľká v porovnaní s malým množstvom recyklovaného obsahu, ktorý majú skutočne k dispozícii.
7. Čo si skutočne vyžaduje zmysluplný pokrok
Prostredníctvom strojov na nákup plastových tašiek je možné spustiť viac recyklovaných materiálov. Vyžaduje si to však peniaze a prácu vo viacerých častiach systému, nielen v samotnom stroji.
Kontrola kvality suroviny: Stanovte jasné pravidlá pre krmivo (rozsah MFI, limity vlhkosti a prahy nečistôt) a pred použitím otestujte každú dávku. Bez toho sú opravy strojov reakciou, nie plánovaným systémom.
Kompatibilizátory a balíčky stabilizátorov: Špeciálne kondicionéry môžu pomôcť znížiť stratu pevnosti a znížiť tepelné poškodenie recyklovaných materiálov. Tie predávajú dodávatelia, ale vyžadujú technické vybavenie a sú drahšie.
Vylepšenia stroja: Skrutky pre materiály, ktoré menia hrúbku, zlepšujú kontrolu teploty a zlepšujú tvar formy, môžu zvýšiť skutočný limit PCR. Staré stroje môžu potrebovať nové diely, aby fungovali na úrovniach vysoko nad 30 % recyklácie.
Záver
Obmedzenia týkajúce sa strojov na výrobu plastových tašiek, ktoré používajú recyklované materiály, sú skutočné a jasné: nekonzistentné suroviny, nerovnomerné toky taveniny, rýchlejšie opotrebovanie strojov, užšie rozsahy kvality a nová tvorba pravidiel. Nič z toho neznamená, že by sme mali prestať používať recyklovateľné materiály. Znamená to, že k tomu musíme pristupovať s technickou opatrnosťou, a nie len považovať percentuálne ciele za marketingové políčka na kontrolu.
Výrobcovia, ktorí robia skutočný pokrok, sú tí, ktorí vidia recyklovaný obsah ako záležitosť materiálového inžinierstva, nielen ako záležitosť nákupu a výmeny. To znamená investovanie do pravidiel pre materiály, sledovanie procesov a modernizáciu strojov podľa potreby. PCR od 20 % do 50 % nie je priamka. Ale dá sa to urobiť so správnym technickým základom.
Referencie:
- Nadácia Ellen MacArthurovej. Nová ekonomika plastov: Prehodnotenie budúcnosti plastov. 2016.
- Giles, Harold F., Wagner, John R., Mount, Eldridge M. Extrusion: The Definitive Processing Guide and Handbook. William Andrew Publishing, 2005.
- Hopewell, Jefferson, Dvořák, Robert, Kosior, Edward. "Recyklácia plastov: výzvy a príležitosti." Philosophical Transactions of the Royal Society B, zväzok. 364, 2009.
- White, James L., Potente, Helmut. Skrutkové vytláčanie: Veda a technika. Hanser Gardner Publications, 2003.
- ASTM International. ASTM D1709: Štandardné skúšobné metódy na odolnosť plastovej fólie proti nárazu metódou voľného-padajúceho šípu. Aktuálne vydanie.
- Federálna obchodná komisia USA. Príručky pre používanie environmentálnych marketingových tvrdení (zelené príručky), 16 CFR časť 260. Revidované v roku 2012.
