Recyklované plasty jsou dnes běžným tématem obalů. Lidé chtějí snížit množství odpadu. Zákon ukládá firmám zpětný odběr starých obalů. Značka slibuje použití více recyklovaných materiálů. Výrobci tedy testují, jaké množství recyklovatelného plastu mohou dát do strojů. Patří sem stroje na plastové sáčky. Odpověď je jednoduchá: před více než deseti lety. To je ale k mnoha cílům stále daleko.
Rozdíl mezi velkým příslibem a tím, co stroje dokážou, si zaslouží pečlivé prostudování. Recyklované plasty způsobují spoustu problémů. Rychleji opotřebovávají stroj. Snižují kvalitu výstupu. Mění stabilitu procesu. Narušují konzistenci produktu. Pochopení těchto omezení neznamená, že bychom neměli používat recyklované materiály. To znamená, že je musíme používat chytře.
1. Problém kontaminace Před strojem
Všechny polymery se shromažďují, třídí, čistí a granulují před vstupem do strojů na plastové nákupní tašky. Každý krok přidává rozdíl, který se u nové pryskyřice nenachází.
Spotřebitelský{0}}recyklovaný polyetylen (PCR-PE) je klíčovou složkou recyklovaných nákupních tašek. Ale málokdy jde o čistý typ. Míchá LDPE fólii, láhve z polyetylenu s vysokou{4}}hustotou (HDPE), polypropylenové uzávěry, papírové etikety, lepidlo a malé kousky potravin. Ani po vyčištění a vytřídění není mechanická recyklace tak čistá jako nové materiály.
V praxi tedy regenerované částice mají různé stupně:
- Vlhkost: Pokud získané částice dobře nezaschnou, mohou se na vyfukované fólii tvořit bubliny, čáry a povrchové vady. Když nový LDPE vstupuje do extrudéru, obvykle obsahuje méně než 200 ppm vody. Pokud však nejsou OOP řádně vysušeny, bude po spotřebě recyklováno více.
- Položky, které nejsou -PE: Polypropylen a další různé polymery mohou ve filmu vytvořit slabé místo. I když tvoří méně než 1 % celkové hmotnosti, mohou vést k místním slabostem. Tato místa snižují dopad dopadu šipky.
- Zbytková barva a inkoust: Zbytky barvy a inkoustu ze starých obalů způsobují, že výsledný film je méně barevný. Tašky v přírodních nebo světlých barvách-jsou obzvláště obtížně čistitelné při použití velkého množství recyklovaných materiálů.
2. Reologická variabilita a její vliv na stabilitu vytlačování
Každý stroj na výrobu plastových nákupních tašek, který používá vyfukovanou fólii, vyžaduje stálý tok taveniny z polymeru do extrudéru. Index toku taveniny (MFI) je měřítkem toho, jak snadno polymery tečou pod určitou hmotností. Je to nejdůležitější nastavení pro udržení stabilních bublin a jednotné tloušťky filmu.
Nové LDPE se obvykle vyrábějí v úzkém rozmezí MFI, obvykle 0,3-2,0 g/10min v závislosti na použití. Změny MFI spotřebitelského recyklovaného polyethylenu jsou však obvykle ± 30 – 50 % i po jednorázovém použití. Důvodem je to, že recyklovaný materiál je vyroben ze směsi pryskyřic od různých výrobců s různými kvalitami.
Při změně MFI během provozu je nutné udržovat stejnou změnu výstupní rychlosti jako rychlost šneku. Tlak v mezeře matrice se mění. výška čáry mrazu se mění výška. Všechny tyto změny ovlivňují tloušťku filmu. Šířka může zůstat ± 3 – 5 % na stabilní lince surové pryskyřice. Obsah vody v recyklovatelných materiálech je ± ± 10 – 15 % při špatné konzistenci materiálu. To přímo ovlivňuje pevnost a kvalitu utěsnění látkového sáčku.
Operátoři se snaží tento problém vyřešit zvýšením protitlaku šroubu nebo změnou teploty formy. Existuje však omezení toho, jak moc se mohou upravit, když se krmivo výrazně mění z jedné dávky na druhou.
3. Tepelná degradace a snížení molekulové hmotnosti
Polyetylen se při každém zpracování rozkládá teplem a kyslíkem. Během první tvorby membrány se polymer jednou zahřeje. Při mechanické regeneraci se při granulaci znovu zahřívají. Recyklované částice se při vstupu do stroje na plastové sáčky třikrát zahřejí.
Každý krok zahřívání způsobí přetržení řetězu. To znamená, že dlouhé polymerní řetězce se mohou rozpadnout na kratší kusy. To snižuje molekulovou hmotnost. To sníží pevnost v tahu a prodloužení během lomu. Každá kapka byla jiná. Hodně záleží na stabilizátorech v původní pryskyřici. Ale celkový efekt je měřitelný.
Studie mechanicky recyklovaného LDPE ukazují, že pevnost v tahu klesá o 15–30 % ve srovnání s novými materiály po dvou nebo třech cyklech přepracování. V mnoha případech se lomové prodloužení snižuje rychleji než pevnost v tahu.
Přidání antioxidačních stabilizátorů ke sloučenině může pomoci snížit tento rozklad. Ale utrácejí víc. Potřebují přesné částky. V procesu byla přidána další věc k ovládání.
4. Opotřebení stroje a frekvence údržby
Kontaminované recyklované materiály opotřebovávají součásti extrudéru rychleji než nové materiály. To se odráží v následujícím:
Abrazivní opotřebení šroubováků a hlavně zbraní: uhličitan vápenatý na písku, úlomcích skla a papírových štítcích je jako brusný papír na šroubovácích a hlavnich zbraní. Na nové lince pryskyřice mohou svorníky pracovat nepřetržitě několik let. U špinavých recyklovatelných materiálů bude čas kratší. Záleží na množství nečistot a tvrdosti šroubů a hlavně.
Korozní opotřebení halogenovaných nečistot: Pokud PVC vnikne (když separace není úplná), uvolňuje při teplotách zpracování kyselinu chlorovodíkovou. Chlorovodík napadá ocel sudů a povrchy forem. Dokonce jen 0,1–0,5 % PVC.
nahromadění rtu (Mold Lip Slobber): Malé rozbité molekuly a zbytky v recyklovatelném materiálu, které se hromadí na Mold Lip. To znamená více zastávek při čištění. Na nové lince pryskyřice se každou směnu vyrábí a čistí standardní sáčky. Na linkách se spoustou recyklovaných materiálů a špatnými stabilizátory je třeba je čistit každou hodinu nebo více. Tím se přímo zkracuje doba chodu stroje.
Tyto problémy s údržbou zvyšují náklady na kilogram výstupu. Když vezmeme v úvahu celkové náklady na používání recyklovaného obsahu, tyto náklady jsou často nedostatečné.
5. Prahové hodnoty optické a mechanické kvality filmu
Stroje na plastové sáčky mohou být vyrobeny ze směsi nových a recyklovaných materiálů. Ale jak se množství recyklovaného materiálu zvyšuje, kvalita klesá a klesá. Z průmyslové zkušenosti je praktický limit standardního maloobchodního sáčku 30–50 % PCR. Navíc kvalita začala výrazně klesat, pokud jsou recyklované materiály čisté a mají stabilní MFI.
Kromě toho se zhorší několik ukazatelů kvality:
- Pevnost při nárazu při dopadu šipky (ASTM D1709): Toto je klíčová bezpečnostní pevnost testovacího vaku. Kvůli gelu a nižší molekulové hmotnosti se snižuje s více PCR. Při použití pod limitem se mohou sáčky rozbít. To může vést ke stížnostem zákazníků a možným právním problémům.
- Zákal a jasnost: Recyklovaný PE je téměř vždy bahnitější než nový. U sáčků, které je třeba odstranit,-jako jsou tašky na produkty, sáčky na oděvy nebo tašky na stěhování,-vysoká PCR nevyhovuje poptávce po produktu.
- Konzistence pevnosti těsnění: Švy budou tenčí kvůli nečistotám v oblasti těsnění. S nárůstem PCR se teplotní rozsah tepelného těsnění stále více zužuje. To znamená, že je zapotřebí přísnější regulace teploty. To spousta starých brašnářů neumí.
6. Regulační omezení a omezení
Kromě fyzických omezení se výrobci používající stroje na plastové nákupní tašky k recyklaci materiálů budou muset vypořádat s měnícími se pravidly. Tato pravidla ovlivňují, jak uvažují o konečném produktu.
Ve Spojených státech stanoví pravidla pro ekologická tvrzení FTC's Green Guides (16 CFR Part 260), včetně štítků „recyklace obsahu“. Nároky musí být podloženy listinnými důkazy o skutečném procentuálním podílu PCR. Nemohou ani argumentovat pro větší přínosy pro životní prostředí, než lze prokázat.
V Evropské unii se očekává, že evropská směrnice o ekologických tvrzeních (zavedená v roce 2023 a stále se vyvíjí) zavede přísnější certifikační pravidla pro recyklaci tvrzení o obsahu. To zahrnuje kontroly třetích-stran. Výrobci hybridních recyklovaných materiálů budou muset dokumentovat a sledovat celý proces až do recyklačního závodu.
To přidává kancelářskou práci navíc. Menší výrobci tašek,-kteří představují velký podíl světových výrobců tašek,-mohou považovat zátěž za příliš velkou ve srovnání s malým množstvím recyklovaného obsahu, který mají skutečně k dispozici.
7. Co smysluplný pokrok ve skutečnosti vyžaduje
Prostřednictvím strojů na plastové nákupní tašky je možné propouštět více recyklovaných materiálů. Vyžaduje to však peníze a práci v několika částech systému, nejen v samotném stroji.
Kontrola kvality vstupní suroviny: Stanovte jasná pravidla pro krmiva (rozsah MFI, limity vlhkosti a prahové hodnoty nečistot) a každou dávku před použitím otestujte. Bez toho jsou opravy strojů reakcí, nikoli plánovaným systémem.
Kompatibilizátory a balíčky stabilizátorů: Speciální kondicionéry mohou pomoci snížit ztrátu pevnosti a snížit tepelné poškození recyklovaných materiálů. Ty jsou prodávány dodavateli, ale vyžadují technické vybavení a jsou dražší.
Vylepšení stroje: Šrouby pro materiály, které mění tloušťku, zlepšují kontrolu teploty a zlepšují tvar formy, mohou zvýšit skutečný limit PCR. Staré stroje mohou potřebovat nové díly, aby fungovaly s úrovní recyklace výrazně nad 30 %.
Závěr
Omezení strojů na výrobu plastových sáčků využívajících recyklované materiály jsou skutečná a jasná: nekonzistentní suroviny, nerovnoměrné toky taveniny, rychlejší opotřebení strojů, užší rozsahy kvality a nová tvorba pravidel. Nic z toho neznamená, že bychom měli přestat používat recyklovatelné materiály. Mají na mysli to, že k tomu musíme přistupovat s technickou opatrností, spíše než považovat procentuální cíle pouze za marketingová pole ke kontrole.
Výrobci, kteří dělají skutečný pokrok, jsou ti, kteří vidí recyklovaný obsah jako záležitost materiálového inženýrství, nikoli pouze jako záležitost nákupu a výměny. To znamená investice do pravidel pro materiály, sledování procesů a modernizace strojů podle potřeby. PCR od 20 % do 50 % není přímka. Ale lze to udělat se správným technickým základem.
Reference:
- Nadace Ellen MacArthurové. Nová ekonomika plastů: Přehodnocení budoucnosti plastů. 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. "Recyklace plastů: výzvy a příležitosti." Philosophical Transactions of the Royal Society B, svazek. 364, 2009.
- White, James L., Potente, Helmut. Šnekové vytlačování: Věda a technologie. Hanser Gardner Publications, 2003.
- Mezinárodní ASTM. ASTM D1709: Standardní zkušební metody pro odolnost plastové fólie proti nárazu metodou volného-padajícího šipky. Aktuální vydání.
- Federální obchodní komise USA. Pokyny pro používání environmentálních marketingových tvrzení (zelené pokyny), 16 CFR část 260. Revidováno v roce 2012.
