Plasticul reciclat este acum un subiect comun în ambalaje. Oamenii vor să reducă deșeurile. Legea impune companiilor să recupereze ambalajele vechi. Brandul promite să folosească mai multe materiale reciclate. Deci, producătorii testează cât plastic reciclabil pot pune în mașini. Aceasta include mașinile pentru pungi de plastic. Răspunsul este simplu: acum mai bine de un deceniu. Dar asta este încă departe de multe dintre obiective.
Diferența dintre promisiunea mare și ceea ce pot face mașinile merită un studiu atent. Plasticul reciclat provoacă o mulțime de probleme. Ei uzează mașina mai repede. Acestea reduc calitatea ieșirii. Ele modifică stabilitatea procesului. Ele subminează consistența produsului. Înțelegerea acestor restricții nu înseamnă că nu ar trebui să folosim materiale reciclate. Asta înseamnă că trebuie să le folosim într-un mod inteligent.
1. Problema de contaminare în amonte de mașină
Orice polimeri sunt colectați, sortați, curățați și granulați înainte de a intra în mașinile de pungi de plastic. Fiecare pas adaugă o diferență care nu se găsește în rășina nouă.
Polietilena reciclată post-consumator (PCR-PE) este un ingredient cheie în pungile de cumpărături reciclate. Dar rareori este un tip curat. Acesta amestecă folie LDPE, sticle de-polietilenă de înaltă densitate (HDPE), capace din polipropilenă, etichete de hârtie, lipici și bulgări mici de alimente. Chiar și după curățare și sortare, reciclarea mecanică nu o face la fel de pură ca materialele noi.
Astfel, în practică, particulele regenerate au grade diferite de:
- Umiditate: Dacă particulele recuperate nu se usucă bine, pe filmul suflat se pot forma bule, linii și defecte de suprafață. Când LDPE nou intră în extruder, acesta conține de obicei mai puțin de 200 ppm de apă. Cu toate acestea, mai multe PPE vor fi reciclate după consum dacă nu sunt uscate corespunzător.
- Articole fără-PE: polipropilena și alți polimeri diferiți pot crea un punct slab în film. Chiar dacă reprezintă mai puțin de 1% din greutatea totală, pot duce la slăbiciuni locale. Aceste pete reduc impactul căderii săgeții.
- Culoare și cerneală rămase: resturile de vopsea și cerneală de la ambalajele vechi fac ca filmul final să fie mai puțin uniform la culoare. Pungile naturale sau-de culoare deschisă sunt deosebit de dificil de curățat atunci când se folosesc cantități mari de materiale reciclate.
2. Variabilitatea reologică și ceea ce are asupra stabilității extrudarii
Fiecare mașină de pungi de plastic care utilizează film suflat necesită un flux constant de topitură din polimer în extruder. Indexul fluxului de topire (MFI) este o măsură a cât de ușor curg polimerii sub o anumită greutate. Este cea mai importantă setare pentru a menține bulele stabile și grosimea filmului uniformă.
Noile LDPE sunt fabricate de obicei într-un interval restrâns de MFI, de obicei 0,3-2,0 g/10 min, în funcție de utilizare. Cu toate acestea, modificările IMF ale polietilenei reciclate post-consum este de obicei de ± 30 – 50% chiar și după o singură utilizare. Acest lucru se datorează faptului că materialul reciclat este realizat dintr-un amestec de rășini de la diferiți producători cu diferite grade.
Când MFI se modifică în timpul funcționării, este necesar să se mențină aceeași modificare a ratei de ieșire ca și viteza șurubului. Presiunea din spațiul matriței se modifică. înălțimea liniei de îngheț se modifică. Toate aceste modificări afectează grosimea filmului. Lățimea poate rămâne ± 3 – 5% pe linia stabilă de rășină brută. Conținutul de apă al materialelor reciclabile este de ± ± 10 – 15% cu consistență slabă a materialului. Acest lucru afectează în mod direct rezistența și calitatea etanșării pungii de pânză.
Operatorii încearcă să rezolve această problemă prin creșterea presiunii înapoi a șuruburilor sau prin modificarea temperaturii matriței. Cu toate acestea, există o limită la cât de mult se pot ajusta atunci când hrana se schimbă semnificativ de la un lot la altul.
3. Degradarea termică și reducerea greutății moleculare
Polietilena se descompune din căldură și oxigen de fiecare dată când este procesată. În timpul formării primei membrane, polimerul este încălzit o dată. În timpul recuperării mecanice, acestea sunt reîncălzite în timpul granulării. Particulele reciclate sunt încălzite de trei ori când intră în mașina de pungi de plastic.
Fiecare pas de încălzire face ca lanțul să se rupă. Aceasta înseamnă că lanțurile lungi de polimer se pot rupe în bucăți mai scurte. Acest lucru scade greutatea moleculară. Acest lucru va reduce rezistența la tracțiune și alungirea în timpul ruperii. Fiecare picătură era diferită. Depinde mult de stabilizatorii din rășina originală. Dar efectul general este măsurabil.
Studiile pe LDPE reciclat mecanic arată că rezistența la tracțiune scade cu 15-30% în comparație cu materialele noi după două sau trei cicluri de reprocesare. În multe cazuri, alungirea la rupere scade mai repede decât rezistența la tracțiune.
Adăugarea de stabilizatori antioxidanți la compus poate ajuta la reducerea acestei defalcări. Dar ei cheltuiesc mai mult. Au nevoie de sume precise. În acest proces, a fost adăugat un alt lucru de controlat.
4. Uzura mașinii și frecvența întreținerii
Materialele reciclate contaminate uzează piesele extruderului mai repede decât materialele noi. Acest lucru se reflectă în următoarele:
Uzura abrazivă a șurubelnițelor și țevilor de pistol: carbonatul de calciu pe nisip, fragmente de sticlă și etichete de hârtie este ca șmirghel pe șurubelnițe și țevi de pistol. Pe o linie nouă de rășină, știfturile pot funcționa continuu timp de câțiva ani. Cu materiale reciclabile murdare, timpul va fi mai scurt. Depinde de cât de multă murdărie și cât de tari sunt șuruburile și butoaiele.
Uzura prin coroziune a contaminanților halogenați: Dacă intră PVC (când separarea este incompletă), eliberează acid clorhidric la temperaturile de procesare. Clorura de hidrogen atacă oțelul butoiului și suprafețele mucegaiului. Chiar și doar 0,1–0,5% PVC.
acumularea buzelor (Mold Lip Slobber): molecule mici rupte și reziduuri din material reciclabil care se acumulează pe un Mold Lip. Asta înseamnă mai multe opriri de curățare. Pe o linie nouă de rășină, pungi standard sunt produse și curățate în fiecare schimb. Pe liniile cu multe materiale reciclate și stabilizatori slabi, acestea trebuie curățate la fiecare oră sau mai mult. Acest lucru reduce direct timpul de funcționare al mașinii.
Aceste probleme de întreținere cresc costul pe kilogram de producție. Când luăm în considerare costul total al utilizării conținutului reciclat, acest cost este adesea insuficient.
5. Praguri de calitate optică și mecanică a filmului
Mașinile pentru pungi de plastic pot fi fabricate dintr-un amestec de materiale noi și reciclate. Dar, pe măsură ce cantitatea de material reciclat crește, calitatea devine din ce în ce mai scăzută. Din experiența din industrie, limita practică a unui sac standard de vânzare cu amănuntul este de 30–50% PCR. În plus, calitatea a început să scadă semnificativ, atâta timp cât materialele reciclate sunt curate și au IMF constant.
Dincolo de asta, câțiva indicatori de calitate se înrăutățesc:
- Rezistența la impact al căderii săgeților (ASTM D1709): Aceasta este o rezistență cheie a pungii de testare a siguranței. Din cauza gelului și a greutății moleculare mai mici, aceasta scade cu mai multă PCR. Pungile se pot rupe dacă sunt folosite sub limita. Acest lucru poate duce la plângeri ale clienților și posibile probleme juridice.
- Ceață și claritate: PE reciclat este aproape întotdeauna mai noroios decât nou. Pentru pungile care trebuie îndepărtate-cum ar fi saci de produse, pungi de îmbrăcăminte sau pungi de depozitare pentru îndepărtare-PCR ridicat nu satisface cererea de produse.
- Consistența rezistenței de etanșare: Cusăturile vor fi mai subțiri din cauza murdăriei din zona de etanșare. Odată cu creșterea PCR, intervalul de temperatură al etanșării termice devine din ce în ce mai îngust. Aceasta înseamnă că este nevoie de un control mai strict al temperaturii. Mulți producători vechi de genți nu pot face asta.
6. Constrângeri de reglementare și etichetare
Pe lângă restricțiile fizice, producătorii care folosesc mașini de pungi de plastic pentru a recicla materialele vor trebui să facă față regulilor în schimbare. Aceste reguli influențează modul în care se gândesc la produsul final.
În Statele Unite, Ghidurile Verzi ale FTC (16 CFR Part 260) stabilesc reguli pentru declarațiile de mediu, inclusiv etichetele „conținut de reciclare”. Afirmațiile trebuie să fie susținute de dovezi documentare ale procentului real PCR. Nici nu pot argumenta pentru beneficii de mediu mai mari decât se poate dovedi.
În Uniunea Europeană, Directiva europeană privind declarațiile ecologice (introdusă în 2023 și încă în curs de dezvoltare) este de așteptat să introducă reguli de certificare mai stricte pentru declarațiile privind conținutul de reciclare. Aceasta include inspecțiile-terților. Producătorii de materiale hibride reciclate vor trebui să documenteze și să urmărească întregul proces până la instalația de reciclare.
Acest lucru adaugă muncă suplimentară de birou. Producătorii de genți mai mici-care reprezintă o mare parte dintre producătorii de genți din lume-s-ar putea să găsească povara prea mare în comparație cu cantitatea mică de conținut reciclat pe care o au efectiv disponibil.
7. Ce progrese semnificative necesită de fapt
Este posibil să rulați mai multe materiale reciclate prin intermediul mașinilor de pungi de plastic. Dar este nevoie de bani și de lucru în mai multe părți ale sistemului, nu doar în mașină în sine.
Controlul calității materiilor prime: stabiliți reguli clare pentru furaje (gama MFI, limitele de umiditate și pragurile de murdărie) și testați fiecare lot înainte de utilizare. Fără asta, remedierea mașinii este o reacție, nu un sistem planificat.
Compatibilizanți și pachete de stabilizatori: Balsamurile speciale pot ajuta la reducerea pierderii de rezistență și la reducerea daunelor cauzate de căldură din materialele reciclate. Acestea sunt vândute de furnizori, dar necesită echipament tehnic și sunt mai scumpe.
Actualizări ale mașinii: șuruburile pentru materiale care modifică grosimea, îmbunătățesc controlul temperaturii și îmbunătățesc forma matriței pot crește limita PCR reală. Mașinile vechi pot avea nevoie de piese noi pentru a funcționa la niveluri mult mai mari de 30% reciclate.
Concluzie
Restricțiile impuse mașinilor pentru pungi de plastic care utilizează materiale reciclate sunt reale și clare: materii prime inconsistente, fluxuri neuniforme de topire, uzură mai rapidă a mașinii, game de calitate mai înguste și noi reglementări. Nimic din toate acestea nu înseamnă că ar trebui să încetăm să mai folosim materiale reciclabile. Ceea ce înseamnă ei este că trebuie să o abordăm cu prudență tehnică, mai degrabă decât să tratăm obiectivele procentuale ca niște casete de marketing de bifat.
Producătorii care fac progrese reale sunt cei care văd conținutul reciclat ca o chestiune de inginerie a materialelor, nu doar o chestiune de cumpărare și schimb. Asta înseamnă să investești în reguli de materiale, procese de urmărire și modernizarea mașinilor după cum este necesar. PCR de la 20% la 50% nu este o linie dreaptă. Dar se poate face cu baza tehnică potrivită.
Referinte:
- Fundația Ellen MacArthur. Noua economie a materialelor plastice: regândirea viitorului materialelor plastice. 2016.
- Giles, Harold F., Wagner, John R., Mount, Eldridge M. Extrusion: The Definitive Processing Guide and Handbook. Editura William Andrew, 2005.
- Hopewell, Jefferson, Dvorak, Robert, Kosior, Edward. „Reciclarea materialelor plastice: provocări și oportunități”. Tranzacții filozofice ale Societății Regale B, Vol. 364, 2009.
- White, James L., Potente, Helmut. Extrudarea cu șurub: știință și tehnologie. Publicațiile Hanser Gardner, 2003.
- ASTM International. ASTM D1709: Metode standard de testare pentru rezistența la impact a foliei de plastic prin metoda -Darțului în cădere liberă. Ediția actuală.
- Comisia Federală pentru Comerț din SUA. Ghiduri pentru utilizarea declarațiilor de marketing de mediu (Ghiduri verzi), 16 CFR Part 260. Revizuit 2012.
