Τα ανακυκλωμένα πλαστικά είναι πλέον ένα κοινό θέμα στις συσκευασίες. Οι άνθρωποι θέλουν να μειώσουν τα απόβλητα. Ο νόμος απαιτεί από τις εταιρείες να πάρουν πίσω τις παλιές συσκευασίες. Η μάρκα υπόσχεται να χρησιμοποιεί περισσότερα ανακυκλωμένα υλικά. Έτσι, οι κατασκευαστές δοκιμάζουν πόσο ανακυκλώσιμο πλαστικό μπορούν να βάλουν σε μηχανές. Αυτό περιλαμβάνει μηχανές πλαστικών σακουλών. Η απάντηση είναι απλή: πριν από περισσότερο από μια δεκαετία. Αλλά αυτό απέχει πολύ από πολλούς από τους στόχους.
Το χάσμα μεταξύ της μεγάλης υπόσχεσης και του τι μπορούν να κάνουν οι μηχανές αξίζει προσεκτικής μελέτης. Τα ανακυκλωμένα πλαστικά προκαλούν πολλά προβλήματα. Φθείρουν το μηχάνημα πιο γρήγορα. Μειώνουν την ποιότητα παραγωγής. Αλλάζουν τη σταθερότητα της διαδικασίας. Υπονομεύουν τη συνοχή του προϊόντος. Η κατανόηση αυτών των περιορισμών δεν σημαίνει ότι δεν πρέπει να χρησιμοποιούμε ανακυκλωμένα υλικά. Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να τα χρησιμοποιούμε με έξυπνο τρόπο.
1. Το πρόβλημα μόλυνσης ανάντη του μηχανήματος
Οποιαδήποτε πολυμερή συλλέγονται, ταξινομούνται, καθαρίζονται και κοκκοποιούνται πριν εισέλθουν στις μηχανές πλαστικών σακουλών αγορών. Κάθε βήμα προσθέτει μια διαφορά που δεν βρέθηκε σε νέα ρητίνη.
Το ανακυκλωμένο πολυαιθυλένιο (PCR{1}}PE) είναι βασικό συστατικό στις ανακυκλωμένες σακούλες για ψώνια. Σπάνια όμως είναι καθαρός τύπος. Αναμιγνύει φιλμ LDPE, μπουκάλια από πολυαιθυλένιο υψηλής πυκνότητας (HDPE), καπάκια πολυπροπυλενίου, χάρτινες ετικέτες, κόλλα και μικρούς σβώλους τροφίμων. Ακόμη και μετά τον καθαρισμό και τη διαλογή, η μηχανική ανακύκλωση δεν το κάνει τόσο καθαρό όσο τα νέα υλικά.
Έτσι, στην πράξη, τα αναγεννημένα σωματίδια έχουν διάφορους βαθμούς:
- Υγρασία: Εάν τα ανακτημένα σωματίδια δεν στεγνώσουν καλά, μπορεί να σχηματιστούν φυσαλίδες, γραμμές και επιφανειακά ελαττώματα στο φυσητό φιλμ. Όταν το New LDPE εισέρχεται στον εξωθητή, συνήθως περιέχει λιγότερο από 200 ppm νερού. Ωστόσο, περισσότερα ΜΑΠ θα ανακυκλωθούν μετά την κατανάλωση εάν δεν στεγνώσουν σωστά.
- Μη-Στοιχεία PE: Το πολυπροπυλένιο και άλλα διαφορετικά πολυμερή μπορούν να δημιουργήσουν ένα αδύναμο σημείο στο φιλμ. Ακόμα κι αν είναι λιγότερο από το 1% του συνολικού βάρους, μπορεί να οδηγήσουν σε τοπικές αδυναμίες. Αυτά τα σημεία μειώνουν την πρόσκρουση της πτώσης βελών.
- Υπόλοιπο χρώμα και μελάνι: Τα υπολείμματα χρώματος και μελανιού από παλιά συσκευασία κάνουν το τελικό φιλμ λιγότερο ομοιόμορφο στο χρώμα. Οι φυσικές ή ανοιχτόχρωμες σακούλες{1}}είναι ιδιαίτερα δύσκολο να καθαριστούν όταν χρησιμοποιούνται μεγάλες ποσότητες ανακυκλωμένων υλικών.
2. Ρεολογική μεταβλητότητα και τι κάνει στη σταθερότητα της εξώθησης
Κάθε μηχανή πλαστικής σακούλας αγορών που χρησιμοποιεί φυσητό φιλμ απαιτεί μια σταθερή ροή τήγματος από το πολυμερές στον εξωθητήρα. Ο Δείκτης ροής τήξης (MFI) είναι ένα μέτρο του πόσο εύκολα ρέουν τα πολυμερή κάτω από ένα συγκεκριμένο βάρος. Είναι η πιο σημαντική ρύθμιση για να διατηρείτε τις φυσαλίδες σταθερές και το πάχος του φιλμ ομοιόμορφο.
Τα νέα LDPE κατασκευάζονται συνήθως σε ένα στενό εύρος MFI, συνήθως 0,3-2,0 g/10 λεπτά ανάλογα με τη χρήση. Ωστόσο, οι αλλαγές MFI του ανακυκλωμένου πολυαιθυλενίου μετά την κατανάλωση είναι συνήθως ± 30 – 50% ακόμη και μετά από μία χρήση. Αυτό συμβαίνει επειδή το ανακυκλωμένο υλικό είναι κατασκευασμένο από μείγμα ρητίνης διαφορετικών κατασκευαστών με διαφορετικές ποιότητες.
Όταν το MFI αλλάζει κατά τη λειτουργία, είναι απαραίτητο να διατηρείται η ίδια αλλαγή ρυθμού εξόδου με την ταχύτητα της βίδας. Η πίεση στο διάκενο μήτρας αλλάζει. Αλλαγές ύψους της γραμμής παγετού. Όλες αυτές οι αλλαγές επηρεάζουν το πάχος του φιλμ. Το πλάτος μπορεί να παραμείνει ± 3 – 5% σε σταθερή γραμμή ακατέργαστης ρητίνης. Η περιεκτικότητα σε νερό των ανακυκλώσιμων είναι ± ± 10 – 15% με κακή συνοχή υλικού. Αυτό επηρεάζει άμεσα την αντοχή και την ποιότητα στεγανοποίησης της υφασμάτινης σακούλας.
Οι χειριστές προσπαθούν να λύσουν αυτό το πρόβλημα αυξάνοντας την αντίθλιψη της βίδας ή αλλάζοντας τη θερμοκρασία του καλουπιού. Ωστόσο, υπάρχει ένα όριο στο πόσο μπορούν να προσαρμόσουν όταν η τροφοδοσία αλλάζει σημαντικά από τη μία παρτίδα στην άλλη.
3. Θερμική αποδόμηση και μείωση μοριακού βάρους
Το πολυαιθυλένιο αποσυντίθεται από τη θερμότητα και το οξυγόνο κάθε φορά που υποβάλλεται σε επεξεργασία. Κατά τον πρώτο σχηματισμό μεμβράνης, το πολυμερές θερμαίνεται μία φορά. Κατά τη μηχανική ανάκτηση, επαναθερμαίνονται κατά την κοκκοποίηση. Τα ανακυκλωμένα σωματίδια θερμαίνονται τρεις φορές καθώς εισέρχονται στο μηχάνημα της πλαστικής σακούλας.
Κάθε βήμα θέρμανσης προκαλεί σπάσιμο της αλυσίδας. Αυτό σημαίνει ότι οι μακριές αλυσίδες πολυμερούς μπορούν να σπάσουν σε μικρότερα κομμάτια. Αυτό μειώνει το μοριακό βάρος. Αυτό θα μειώσει την αντοχή σε εφελκυσμό και την επιμήκυνση κατά τη διάρκεια της θραύσης. Κάθε σταγόνα ήταν διαφορετική. Πολλά εξαρτώνται από τους σταθεροποιητές στην αρχική ρητίνη. Αλλά το συνολικό αποτέλεσμα είναι μετρήσιμο.
Μελέτες μηχανικά ανακυκλωμένου LDPE δείχνουν ότι η αντοχή σε εφελκυσμό μειώνεται κατά 15–30% σε σύγκριση με τα νέα υλικά μετά από δύο ή τρεις κύκλους επανεπεξεργασίας. Σε πολλές περιπτώσεις, η επιμήκυνση θραύσης μειώνεται ταχύτερα από την αντοχή σε εφελκυσμό.
Η προσθήκη αντιοξειδωτικών σταθεροποιητών στην ένωση μπορεί να βοηθήσει στη μείωση αυτής της διάσπασης. Αλλά ξοδεύουν περισσότερα. Χρειάζονται ακριβή ποσά. Στην πορεία, προστέθηκε ένα άλλο πράγμα προς έλεγχο.
4. Φθορά μηχανήματος και συχνότητα συντήρησης
Τα μολυσμένα ανακυκλωμένα υλικά φθείρονται πιο γρήγορα τα εξαρτήματα του εξωθητήρα από τα νέα υλικά. Αυτό αντικατοπτρίζεται στα ακόλουθα:
Λειαντική φθορά σε κατσαβίδια και κάννες πιστολιών: το ανθρακικό ασβέστιο στην άμμο, τα θραύσματα γυαλιού και τις χάρτινες ετικέτες είναι σαν το γυαλόχαρτο σε κατσαβίδια και κάννες πιστολιού. Σε μια νέα γραμμή ρητίνης, τα καρφιά μπορεί να λειτουργούν συνεχώς για αρκετά χρόνια. Με βρώμικα ανακυκλώσιμα υλικά, ο χρόνος θα είναι μικρότερος. Εξαρτάται από το πόση βρωμιά και πόσο σκληρές είναι οι βίδες και οι κάννες.
Φθορά από διάβρωση αλογονωμένων ρύπων: Εάν εισέλθει PVC (όταν ο διαχωρισμός είναι ατελής), απελευθερώνει υδροχλωρικό οξύ στις θερμοκρασίες επεξεργασίας. Το υδροχλώριο προσβάλλει τις επιφάνειες του χάλυβα και των καλουπιών της κάννης. Ακόμη και μόνο 0,1–0,5% PVC.
συσσώρευση χειλιών (Mold Lip Slobber): Μικρά σπασμένα μόρια και υπολείμματα σε ανακυκλώσιμο υλικό που συσσωρεύονται σε ένα Mold Lip. Αυτό σημαίνει ότι περισσότερες στάσεις καθαρισμού. Σε μια νέα σειρά ρητίνης, παράγονται τυπικές σακούλες και καθαρίζονται κάθε βάρδια. Σε γραμμές με πολλά ανακυκλωμένα υλικά και κακούς σταθεροποιητές, πρέπει να καθαρίζονται κάθε ώρα ή περισσότερο. Αυτό μειώνει άμεσα τον χρόνο λειτουργίας του μηχανήματος.
Αυτά τα προβλήματα συντήρησης αυξάνουν το κόστος ανά κιλό παραγωγής. Όταν εξετάζεται το συνολικό κόστος χρήσης ανακυκλωμένου περιεχομένου, αυτό το κόστος είναι συχνά ανεπαρκές.
5. Οπτικά και μηχανικά κατώφλια ποιότητας φιλμ
Οι μηχανές πλαστικών σακουλών μπορούν να κατασκευαστούν από ένα μείγμα νέων και ανακυκλωμένων υλικών. Αλλά όσο αυξάνεται η ποσότητα του ανακυκλωμένου υλικού, η ποιότητα πέφτει όλο και χαμηλότερη. Από την εμπειρία του κλάδου, το πρακτικό όριο μιας τυπικής σακούλας λιανικής είναι 30–50% PCR. Επιπλέον, η ποιότητα άρχισε να μειώνεται αισθητά, εφόσον τα ανακυκλωμένα υλικά είναι καθαρά και έχουν σταθερά MFI.
Από εκεί και πέρα, αρκετοί δείκτες ποιότητας χειροτερεύουν:
- Αντοχή κρούσης πτώσης βελών (ASTM D1709): Αυτή είναι μια βασική αντοχή του δοκιμαστικού σάκου ασφαλείας. Λόγω της γέλης και του χαμηλότερου μοριακού βάρους, μειώνεται με περισσότερη PCR. Οι σακούλες μπορεί να σπάσουν εάν χρησιμοποιηθούν κάτω από το όριο. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε παράπονα πελατών και πιθανά νομικά προβλήματα.
- Θολότητα και διαύγεια: Το ανακυκλωμένο πολυαιθυλένιο είναι σχεδόν πάντα πιο λασπωμένο από το νέο. Για τσάντες που πρέπει να αφαιρεθούν-όπως τσάντες προϊόντων, τσάντες ενδυμάτων ή τσάντες καταστήματος αφαίρεσης-το υψηλό PCR δεν ανταποκρίνεται στη ζήτηση προϊόντος.
- Συνέπεια της αντοχής στεγανοποίησης: Οι ραφές θα είναι πιο λεπτές λόγω της βρωμιάς στην περιοχή στεγανοποίησης. Με την αύξηση της PCR, το εύρος θερμοκρασίας της θερμικής σφράγισης στενεύει όλο και περισσότερο. Αυτό σημαίνει ότι απαιτείται αυστηρότερος έλεγχος θερμοκρασίας. Πολλοί παλιοί κατασκευαστές τσαντών δεν μπορούν να το κάνουν αυτό.
6. Κανονιστικοί περιορισμοί και περιορισμοί επισήμανσης
Εκτός από τους φυσικούς περιορισμούς, οι κατασκευαστές που χρησιμοποιούν μηχανές πλαστικών σακουλών για την ανακύκλωση υλικών θα πρέπει να αντιμετωπίσουν την αλλαγή κανόνων. Αυτοί οι κανόνες επηρεάζουν τον τρόπο με τον οποίο σκέφτονται για το τελικό προϊόν.
Στις Ηνωμένες Πολιτείες, οι Πράσινοι Οδηγοί της FTC (16 CFR Μέρος 260) ορίζουν κανόνες για περιβαλλοντικούς ισχυρισμούς, συμπεριλαμβανομένων των ετικετών "περιεχόμενο ανακύκλωσης". Οι αξιώσεις πρέπει να υποστηρίζονται από αποδεικτικά έγγραφα του πραγματικού ποσοστού PCR. Ούτε μπορούν να επιχειρηματολογήσουν για μεγαλύτερα περιβαλλοντικά οφέλη από αυτά που μπορούν να αποδειχθούν.
Στην Ευρωπαϊκή Ένωση, η Ευρωπαϊκή Οδηγία για τις Πράσινες Αξιώσεις (που εισήχθη το 2023 και βρίσκεται ακόμη υπό ανάπτυξη) αναμένεται να εισαγάγει αυστηρότερους κανόνες πιστοποίησης για τις αξιώσεις περιεχομένου ανακύκλωσης. Αυτό περιλαμβάνει επιθεωρήσεις τρίτων-. Οι κατασκευαστές υβριδικών ανακυκλωμένων υλικών θα πρέπει να τεκμηριώσουν και να παρακολουθήσουν ολόκληρη τη διαδικασία στο εργοστάσιο ανακύκλωσης.
Αυτό προσθέτει επιπλέον εργασία γραφείου. Οι μικρότεροι κατασκευαστές τσαντών-που αντιπροσωπεύουν ένα μεγάλο ποσοστό των κατασκευαστών τσαντών στον κόσμο-μπορεί να θεωρήσουν ότι το βάρος είναι πολύ μεγάλο σε σύγκριση με τη μικρή ποσότητα ανακυκλωμένου περιεχομένου που έχουν πραγματικά διαθέσιμο.
7. Τι ουσιαστική πρόοδο απαιτεί πραγματικά
Είναι δυνατό να κυκλοφορούν περισσότερα ανακυκλωμένα υλικά μέσω μηχανημάτων πλαστικών σακουλών αγορών. Αλλά χρειάζονται χρήματα και δουλειά σε πολλά μέρη του συστήματος, όχι μόνο στο ίδιο το μηχάνημα.
Έλεγχος ποιότητας πρώτης ύλης: Καθιερώστε σαφείς κανόνες για τις ζωοτροφές (εύρος MFI, όρια υγρασίας και όρια βρωμιάς) και δοκιμάστε κάθε παρτίδα πριν από τη χρήση. Χωρίς αυτό, οι επιδιορθώσεις μηχανών είναι μια αντίδραση, όχι ένα προγραμματισμένο σύστημα.
Συσκευασίες συμβατοποιητών και σταθεροποιητών: Τα ειδικά μαλακτικά μπορούν να βοηθήσουν στη μείωση της απώλειας αντοχής και στη μείωση της ζημιάς λόγω θερμότητας από ανακυκλωμένα υλικά. Αυτά πωλούνται από προμηθευτές αλλά απαιτούν τεχνικό εξοπλισμό και είναι πιο ακριβά.
Αναβαθμίσεις μηχανών: Οι βίδες για υλικά που αλλάζουν πάχος, βελτιώνουν τον έλεγχο της θερμοκρασίας και βελτιώνουν το σχήμα του καλουπιού μπορούν να αυξήσουν το πραγματικό όριο της PCR. Τα παλιά μηχανήματα μπορεί να χρειάζονται νέα εξαρτήματα για να λειτουργούν σε επίπεδα πολύ πάνω από 30% ανακυκλωμένα.
Σύναψη
Οι περιορισμοί στις μηχανές πλαστικών σακουλών που χρησιμοποιούν ανακυκλωμένα υλικά είναι πραγματικοί και σαφείς: ασυνεπείς πρώτες ύλες, ανομοιόμορφες ροές τήγματος, ταχύτερη φθορά του μηχανήματος, στενότερα εύρη ποιότητας και νέοι κανόνες. Τίποτα από αυτά δεν σημαίνει ότι πρέπει να σταματήσουμε να χρησιμοποιούμε ανακυκλώσιμα υλικά. Αυτό που εννοούν είναι ότι πρέπει να το προσεγγίσουμε με τεχνική προσοχή, αντί να αντιμετωπίζουμε απλώς τους ποσοστιαίους στόχους ως πλαίσια μάρκετινγκ για έλεγχο.
Οι κατασκευαστές που σημειώνουν πραγματική πρόοδο είναι εκείνοι που βλέπουν το ανακυκλωμένο περιεχόμενο ως θέμα μηχανικής υλικών, όχι απλώς θέμα αγοράς και ανταλλαγής. Αυτό σημαίνει επένδυση σε κανόνες υλικών, παρακολούθηση διαδικασιών και αναβάθμιση μηχανών όπως απαιτείται. Η PCR από 20% έως 50% δεν είναι ευθεία γραμμή. Αλλά μπορεί να γίνει με τη σωστή τεχνική βάση.
Παραπομπές:
- Ίδρυμα Ellen MacArthur. The New Plastics Economy: Rethinking the Future of Plastics. 2016.
- Giles, Harold F., Wagner, John R., Mount, Eldridge M. Extrusion: The Definitive Processing Guide and Handbook. William Andrew Publishing, 2005.
- Hopewell, Jefferson, Dvorak, Robert, Kosior, Edward. «Ανακύκλωση Πλαστικών: Προκλήσεις και Ευκαιρίες». Philosophical Transactions of the Royal Society B, Vol. 364, 2009.
- Γουάιτ, Τζέιμς Λ., Ποτέντε, Χέλμουτ. Εξώθηση βιδών: Επιστήμη και Τεχνολογία. Εκδόσεις Hanser Gardner, 2003.
- ASTM International. ASTM D1709: Τυπικές μέθοδοι δοκιμής για την αντίσταση στην κρούση πλαστικής μεμβράνης με τη μέθοδο ελεύθερης πτώσης-. Τρέχουσα έκδοση.
- Ομοσπονδιακή Επιτροπή Εμπορίου των ΗΠΑ. Guides for the Use of Environmental Marketing Claims (Green Guides), 16 CFR Part 260. Αναθεωρήθηκε το 2012.
