Reciklirana plastika je sada uobičajena tema u ambalaži. Ljudi žele smanjiti otpad. Zakon nalaže kompanijama da vrate staru ambalažu. Brend obećava da će koristiti više recikliranih materijala. Stoga proizvođači testiraju koliko plastike koja se može reciklirati mogu staviti u mašine. Ovo uključuje mašine za plastične kese. Odgovor je jednostavan: prije više od jedne decenije. Ali to je još uvijek daleko od mnogih ciljeva.
Jaz između velikog obećanja i onoga što mašine mogu da urade zaslužuje pažljivo proučavanje. Reciklirana plastika stvara mnogo problema. Brže troše mašinu. Oni smanjuju kvalitetu izlaza. Oni mijenjaju stabilnost procesa. Oni potkopavaju konzistentnost proizvoda. Razumijevanje ovih ograničenja ne znači da ne trebamo koristiti reciklirane materijale. To znači da ih moramo koristiti na pametan način.
1. Problem kontaminacije uzvodno od mašine
Svi polimeri se sakupljaju, sortiraju, čiste i granuliraju prije ulaska u mašine za plastične vrećice. Svaki korak dodaje razliku koja nije pronađena u novoj smoli.
Reciklirani polietilen (PCR-PE) je ključni sastojak recikliranih vrećica za kupovinu. Ali rijetko je čist tip. Miješa LDPE film, boce od polietilena visoke gustine (HDPE), polipropilenske čepove, papirne etikete, ljepilo i male grudvice hrane. Čak i nakon čišćenja i sortiranja, mehanička reciklaža ga ne čini čistim kao novi materijali.
Dakle, u praksi, regenerisane čestice imaju različite stepene:
- Vlaga: Ako se obnovljene čestice ne osuše dobro, na ispuhanom filmu mogu se formirati mjehurići, linije i površinski nedostaci. Kada novi LDPE uđe u ekstruder, obično sadrži manje od 200 ppm vode. Međutim, više OZO će se reciklirati nakon konzumiranja ako se ne osuši pravilno.
- Predmeti koji nisu-PE: Polipropilen i drugi različiti polimeri mogu stvoriti slabu tačku u filmu. Čak i ako su manje od 1% ukupne težine, mogu dovesti do lokalnih slabosti. Ove tačke smanjuju uticaj pada strelice.
- Ostatak boje i mastila: Ostaci boje i mastila iz stare ambalaže čine konačni film manje ujednačenom u boji. Vrećice prirodnih ili svijetlih{1}}boja posebno je teško očistiti kada se koriste velike količine recikliranih materijala.
2. Reološka varijabilnost i što ona čini stabilnosti ekstruzije
Svaka mašina za plastičnu vreću za kupovinu koja koristi puhani film zahtijeva stalan protok taline iz polimera u ekstruder. Indeks protoka taline (MFI) je mjera koliko lako polimeri teku pod određenom težinom. To je najvažnija postavka da mjehurići budu stabilni i debljina filma ujednačena.
Novi LDPE se obično proizvodi u uskom rasponu MFI, obično 0,3-2,0 g/10min u zavisnosti od upotrebe. Međutim, promjene MFI recikliranog polietilena nakon upotrebe obično su ± 30 – 50% čak i nakon jednokratne upotrebe. To je zato što je reciklirani materijal napravljen od mješavine smole različitih proizvođača različitih kvaliteta.
Kada se MFI promijeni tokom rada, potrebno je održavati istu promjenu izlazne brzine kao i brzina zavrtnja. Pritisak u zazoru se mijenja. promjene visine linije mraza. Sve ove promjene utiču na debljinu filma. Širina može ostati ± 3 – 5% na stabilnoj liniji sirove smole. Sadržaj vode u reciklažima je ± ± 10 – 15% sa lošom konzistencijom materijala. To direktno utječe na čvrstoću i kvalitetu brtvljenja platnene vrećice.
Operateri pokušavaju riješiti ovaj problem povećanjem povratnog pritiska vijka ili promjenom temperature kalupa. Međutim, postoji ograničenje koliko se mogu prilagoditi kada se hrana značajno promijeni iz jedne serije u drugu.
3. Termička degradacija i smanjenje molekularne težine
Polietilen se razgrađuje od toplote i kiseonika svaki put kada se obrađuje. Prilikom prvog formiranja membrane, polimer se jednom zagrijava. Tokom mehaničkog oporavka, oni se ponovo zagrijavaju tokom granulacije. Reciklirane čestice se zagrijavaju tri puta dok ulaze u mašinu za plastičnu vrećicu.
Svaki korak zagrijavanja uzrokuje pucanje lanca. To znači da se dugi polimerni lanci mogu raspasti na kraće komade. Ovo smanjuje molekularnu težinu. Ovo će smanjiti zateznu čvrstoću i izduženje tokom loma. Svaka kap je bila drugačija. Mnogo ovisi o stabilizatorima u originalnoj smoli. Ali ukupni efekat je mjerljiv.
Istraživanja mehanički recikliranog LDPE-a pokazuju da se vlačna čvrstoća smanjuje za 15-30% u odnosu na nove materijale nakon dva ili tri ciklusa ponovne obrade. U mnogim slučajevima, izduženje prijeloma se smanjuje brže od vlačne čvrstoće.
Dodavanje antioksidativnih stabilizatora spoju može pomoći u smanjenju ovog razlaganja. Ali troše više. Potrebni su im tačni iznosi. U procesu je dodana još jedna stvar za kontrolu.
4. Učestalost habanja i održavanja mašina
Kontaminirani reciklirani materijali brže troše dijelove ekstrudera od novih materijala. To se ogleda u sljedećem:
Abrazivno trošenje odvijača i cijevi pištolja: kalcijev karbonat na pijesku, fragmenti stakla i papirne etikete je poput brusnog papira na odvijačima i cijevima pištolja. Na novoj liniji smole, klinovi mogu raditi neprekidno nekoliko godina. Sa prljavim materijalima koji se mogu reciklirati, vrijeme će biti kraće. Zavisi koliko su prljavštine i koliko su čvrsti šrafovi i bačve.
Korozijsko trošenje halogeniranih zagađivača: Ako PVC uđe (kada je odvajanje nepotpuno), oslobađa hlorovodoničnu kiselinu na temperaturama obrade. Hlorovodonik napada čelik cijevi i površine kalupa. Čak i samo 0,1–0,5% PVC-a.
Nakupljanje usana (Mold Lip Slobber): Mali slomljeni molekuli i ostaci u materijalu koji se može reciklirati koji se akumuliraju na Mould Lip. To znači više zaustavljanja čišćenja. Na novoj liniji smole, standardne vreće se proizvode i čiste svake smjene. Na linijama s puno recikliranih materijala i lošim stabilizatorima, potrebno ih je čistiti svakih sat vremena ili više. Ovo direktno smanjuje vrijeme rada mašine.
Ovi problemi održavanja povećavaju cijenu po kilogramu proizvodnje. Kada se uzme u obzir ukupni trošak korištenja recikliranog sadržaja, ovaj trošak je često nedovoljan.
5. Optički i mehanički pragovi kvaliteta filma
Mašine za plastičnu vrećicu mogu se napraviti od mješavine novih i recikliranih materijala. Ali kako se količina recikliranog materijala povećava, kvalitet je sve niži. Iz iskustva u industriji, praktična granica standardne maloprodajne vrećice je 30–50% PCR. Osim toga, kvalitet je počeo značajno da opada, sve dok je reciklirani materijal čist i ima stabilan MFI.
Osim toga, nekoliko pokazatelja kvaliteta se pogoršava:
- Snaga udara strelice (ASTM D1709): Ovo je ključna snaga sigurnosne vrećice za testiranje. Zbog gela i niže molekularne težine, smanjuje se s više PCR-a. Kese se mogu pokvariti ako se koriste ispod ograničenja. To može dovesti do pritužbi kupaca i mogućih pravnih problema.
- Zamućenost i bistrina: Reciklirani PE je gotovo uvijek zamućeniji od novog. Za vrećice koje je potrebno ukloniti-kao što su torbe za proizvode, vreće za odjeću ili vreće za odlaganje-visoki PCR ne zadovoljava potražnju za proizvodima.
- Konzistentnost čvrstoće zaptivanja: Šavovi će biti tanji zbog prljavštine u području zaptivanja. Sa povećanjem PCR-a, temperaturni raspon termalnog zaptivača postaje sve uži. To znači da je potrebna stroža kontrola temperature. Mnogi stari proizvođači torbi to ne mogu.
6. Regulatorna ograničenja i ograničenja označavanja
Osim fizičkih ograničenja, proizvođači koji koriste mašine za plastične vrećice za kupovinu za recikliranje materijala morat će se suočiti s promjenom pravila. Ova pravila utiču na to kako razmišljaju o konačnom proizvodu.
U Sjedinjenim Državama, FTC-ovi Zeleni vodiči (16 CFR, dio 260) postavljaju pravila za ekološke tvrdnje, uključujući oznake "sadržaja recikliranja". Tvrdnje moraju biti potkrijepljene dokumentiranim dokazom o pravom procentu PCR-a. Niti se mogu zalagati za veće koristi za životnu sredinu od onih koje se mogu dokazati.
U Evropskoj uniji se očekuje da će Evropska direktiva o zelenim zahtjevima (uvedena 2023. i još uvijek je u razvoju) uvesti stroža pravila certifikacije za tvrdnje o recikliranju sadržaja. Ovo uključuje inspekcije-treće strane. Proizvođači hibridnih recikliranih materijala morat će dokumentirati i pratiti cijeli proces do postrojenja za reciklažu.
Ovo dodaje dodatni kancelarijski posao. Manji proizvođači torbi-koji čine veliki dio svjetskih proizvođača torbi-mogu smatrati da je teret prevelik u poređenju s malom količinom recikliranog sadržaja koji zapravo imaju na raspolaganju.
7. Šta značajan napredak zapravo zahtijeva
Moguće je pokrenuti više recikliranih materijala kroz mašine za plastične vreće za kupovinu. Ali za to je potreban novac i rad u nekoliko dijelova sistema, a ne samo u samoj mašini.
Kontrola kvaliteta sirovine: Uspostavite jasna pravila za hranu (opseg MFI, granice vlage i pragovi prljavštine) i testirajte svaku seriju prije upotrebe. Bez toga, popravke mašina su reakcija, a ne planirani sistem.
Kompatibilizatori i paketi stabilizatora: Specijalni regeneratori mogu pomoći u smanjenju gubitka čvrstoće i smanjenju toplotnog oštećenja od recikliranih materijala. Prodaju ih dobavljači, ali zahtijevaju tehničku opremu i skuplji su.
Nadogradnja mašina: Vijci za materijale koji mijenjaju debljinu, poboljšavaju kontrolu temperature i poboljšavaju oblik kalupa mogu povećati stvarnu PCR granicu. Starim mašinama će možda biti potrebni novi dijelovi da bi radili na nivoima koji su znatno veći od 30% recikliranih.
Zaključak
Ograničenja za mašine za plastične kese koje koriste reciklirane materijale su stvarna i jasna: nedosledne sirovine, neujednačeni tokovi taline, brže habanje mašina, uži raspon kvaliteta i nova pravila. Ništa od ovoga ne znači da trebamo prestati koristiti materijale koji se mogu reciklirati. Ono što oni misle je da tome trebamo pristupiti s tehničkim oprezom, umjesto da samo tretiramo procentualne ciljeve kao marketinške kutije za provjeru.
Proizvođači koji ostvaruju pravi napredak su oni koji reciklirani sadržaj vide kao stvar inženjerstva materijala, a ne samo kao pitanje kupovine i zamjene. To znači ulaganje u pravila o materijalima, praćenje procesa i nadogradnju mašina po potrebi. PCR od 20% do 50% nije prava linija. Ali to se može uraditi uz odgovarajuću tehničku osnovu.
Reference:
- Fondacija Ellen MacArthur. Nova ekonomija plastike: ponovno razmišljanje o budućnosti plastike. 2016.
- Giles, Harold F., Wagner, John R., Mount, Eldridge M. Extrusion: The Definitive Processing Guide and Handbook. William Andrew Publishing, 2005.
- Hopevel, Džeferson, Dvorak, Robert, Kosior, Edvard. "Reciklaža plastike: Izazovi i mogućnosti." Filozofske transakcije Kraljevskog društva B, Vol. 364, 2009.
- White, James L., Potente, Helmut. Ekstruzija vijaka: nauka i tehnologija. Hanser Gardner Publications, 2003.
- ASTM International. ASTM D1709: Standardne metode ispitivanja otpornosti plastične folije na udar metodom slobodnog pada{2}}. Current edition.
- Američka Federalna trgovinska komisija. Vodiči za korištenje ekoloških marketinških tvrdnji (Zeleni vodiči), 16 CFR, dio 260. Revidirano 2012.
