Kierrätysmuovit ovat nykyään yleinen aihe pakkauksissa. Ihmiset haluavat vähentää jätettä. Laki velvoittaa yritykset ottamaan vanhat pakkaukset takaisin. Brändi lupaa käyttää enemmän kierrätysmateriaaleja. Joten valmistajat testaavat, kuinka paljon kierrätettävää muovia he voivat laittaa koneisiin. Tämä sisältää muovipussikoneet. Vastaus on yksinkertainen: yli kymmenen vuotta sitten. Mutta se on vielä kaukana monista tavoitteista.
Kuilu suuren lupauksen ja koneiden kykyjen välillä ansaitsee huolellisen tutkimuksen. Kierrätysmuovi aiheuttaa paljon ongelmia. Ne kuluttavat koneen nopeammin. Ne heikentävät tulosteen laatua. Ne muuttavat prosessin vakautta. Ne heikentävät tuotteen johdonmukaisuutta. Näiden rajoitusten ymmärtäminen ei tarkoita, etteikö meidän pitäisi käyttää kierrätysmateriaaleja. Tämä tarkoittaa, että meidän on käytettävä niitä älykkäällä tavalla.
1. Kontaminaation ongelma koneen ylävirran puolella
Kaikki polymeerit kerätään, lajitellaan, puhdistetaan ja rakeistetaan ennen muovisten ostoskassikoneisiin syöttämistä. Jokainen vaihe lisää eroa, jota ei löydy uudesta hartsista.
Kulutuksen jälkeinen kierrätetty polyeteeni- (PCR-PE) on kierrätettyjen ostoskassien tärkein ainesosa. Mutta se on harvoin puhdas tyyppi. Se sekoittaa LDPE-kalvoa, HDPE-pulloja, polypropyleenikorkkeja, paperietikettejä, liimaa ja pieniä ruokapakkauksia. Edes puhdistuksen ja lajittelun jälkeen mekaaninen kierrätys ei tee siitä yhtä puhdasta kuin uudet materiaalit.
Siten käytännössä regeneroituneilla hiukkasilla on eriasteisia:
- Kosteus: Jos talteenotetut hiukkaset eivät kuivu hyvin, puhallettavaan kalvoon voi muodostua kuplia, viivoja ja pintavirheitä. Kun uutta LDPE:tä tulee ekstruuderiin, se sisältää yleensä alle 200 ppm vettä. Kuitenkin enemmän henkilönsuojaimia kierrätetään kulutuksen jälkeen, jos niitä ei kuivata kunnolla.
- Muut kuin -PE-tuotteet: Polypropeeni ja muut erilaiset polymeerit voivat luoda heikon kohdan kalvoon. Vaikka ne olisivat alle 1 % kokonaispainosta, ne voivat johtaa paikallisiin heikkouksiin. Nämä täplät vähentävät tikan pudotuksen vaikutusta.
- Jäännösväri ja muste: Vanhan pakkauksen maalin ja musteen jäännökset tekevät lopullisesta kalvosta vähemmän yhtenäisen värin. Luonnolliset tai vaaleat{1}}pussit on erityisen vaikea puhdistaa, kun käytetään suuria määriä kierrätysmateriaaleja.
2. Reologinen vaihtelu ja mitä se tekee suulakepuristuksen stabiiliudelle
Jokainen muovinen ostoskassikone, joka käyttää puhallettua kalvoa, vaatii tasaisen sulan virtauksen polymeeristä ekstruuderiin. Sulavirtausindeksi (MFI) on mitta siitä, kuinka helposti polymeerit virtaavat tietyn painon alaisena. Se on tärkein asetus, jotta kuplat pysyvät vakaina ja kalvon paksuus tasaisena.
Uusia LDPE:itä valmistetaan yleensä kapealla MFI-alueella, tavallisesti 0,3-2,0 g/10min käytöstä riippuen. Kulutuksen jälkeisen kierrätyspolyeteenin MFI-muutokset ovat kuitenkin yleensä ± 30 – 50 % jopa kertakäytön jälkeen. Tämä johtuu siitä, että kierrätysmateriaali on valmistettu eri valmistajien ja eri laatujen hartsisekoituksesta.
Kun MFI muuttuu käytön aikana, on välttämätöntä säilyttää sama lähtönopeuden muutos kuin ruuvin nopeus. Paine muottiraossa muuttuu. routaviivan korkeus muuttuu. Kaikki nämä muutokset vaikuttavat kalvon paksuuteen. Leveys voi jäädä ± 3 – 5 % vakaalla raakahartsilinjalla. Kierrätettävien materiaalien vesipitoisuus on ± ± 10 – 15 %, kun materiaali on huono. Tämä vaikuttaa suoraan kangaspussin lujuuteen ja tiivisteen laatuun.
Käyttäjät yrittävät ratkaista tämän ongelman lisäämällä ruuvin vastapainetta tai muuttamalla muotin lämpötilaa. On kuitenkin olemassa raja, kuinka paljon he voivat säätää, kun rehu muuttuu merkittävästi erästä toiseen.
3. Terminen hajoaminen ja molekyylipainon vähentäminen
Polyeteeni hajoaa lämmöstä ja hapesta joka kerta, kun sitä käsitellään. Ensimmäisen kalvonmuodostuksen aikana polymeeriä kuumennetaan kerran. Mekaanisen talteenoton aikana ne kuumennetaan uudelleen rakeistamisen aikana. Kierrätetyt hiukkaset lämmitetään kolme kertaa, kun ne tulevat muovipussikoneeseen.
Jokainen kuumennusvaihe aiheuttaa ketjun katkeamisen. Tämä tarkoittaa, että pitkät polymeeriketjut voivat hajota lyhyemmiksi paloiksi. Tämä alentaa molekyylipainoa. Tämä vähentää vetolujuutta ja venymistä murtuman aikana. Jokainen pisara oli erilainen. Paljon riippuu alkuperäisen hartsin stabilointiaineista. Mutta kokonaisvaikutus on mitattavissa.
Mekaanisesti kierrätetyn LDPE:n tutkimukset osoittavat, että vetolujuus pienenee 15–30 % verrattuna uusiin materiaaleihin kahden tai kolmen uudelleenkäsittelyjakson jälkeen. Monissa tapauksissa murtumavenymä pienenee nopeammin kuin vetolujuus.
Antioksidanttisten stabilointiaineiden lisääminen yhdisteeseen voi auttaa vähentämään tätä hajoamista. Mutta he kuluttavat enemmän. He tarvitsevat tarkat määrät. Prosessin aikana lisättiin toinen ohjattava asia.
4. Koneen kuluminen ja huoltotiheys
Likaantuneet kierrätysmateriaalit kuluttavat ekstruuderin osia nopeammin kuin uudet materiaalit. Tämä näkyy seuraavassa:
Hankaavaa kulumista ruuvitaltaissa ja aseenpiipuissa: kalsiumkarbonaattia hiekalla, lasinsirut ja paperietiketit ovat kuin hiekkapaperia ruuvimeisselissä ja aseenpiipuissa. Uudella hartsilinjalla nastat voivat toimia yhtäjaksoisesti useita vuosia. Likaisilla kierrätysmateriaaleilla aika on lyhyempi. Se riippuu siitä, kuinka paljon likaa ja kuinka kovia ruuvit ja tynnyrit ovat.
Halogenoitujen epäpuhtauksien korroosion kuluminen: Jos PVC:tä pääsee sisään (kun erotus on epätäydellinen), se vapauttaa kloorivetyhappoa käsittelylämpötiloissa. Kloorivety hyökkää tynnyrin teräs- ja muottipintoihin. Jopa vain 0,1–0,5 % PVC:tä.
huulten kerääntyminen (Mold Lip Slobber): Pienet rikkinäiset molekyylit ja jäämät kierrätettävässä materiaalissa, jotka kerääntyvät homehuuliin. Tämä tarkoittaa enemmän siivouspysähdyksiä. Uudella hartsilinjalla valmistetaan ja puhdistetaan vakiopussit joka vuoro. Linjoilla, joilla on paljon kierrätysmateriaaleja ja huonoja stabilointiaineita, ne on puhdistettava tunnin välein tai useammin. Tämä lyhentää suoraan koneen käyttöaikaa.
Nämä huolto-ongelmat lisäävät tuotantokilokohtaisia kustannuksia. Kun otetaan huomioon kierrätysmateriaalin käytön kokonaiskustannukset, tämä hinta on usein riittämätön.
5. Kalvon optiset ja mekaaniset laatukynnykset
Muovipussikoneet voidaan valmistaa uusien ja kierrätettyjen materiaalien sekoituksesta. Mutta kun kierrätysmateriaalin määrä kasvaa, laatu heikkenee ja huononee. Alan kokemuksen mukaan tavallisen kauppakassin käytännön raja on 30–50 % PCR. Lisäksi laatu alkoi selvästi heiketä, kunhan kierrätysmateriaalit ovat puhtaita ja niillä on vakaa MFI.
Sen lisäksi useat laatuindikaattorit heikkenevät:
- Dart Drop Impact Strength (ASTM D1709): Tämä on keskeinen turvatestipussin vahvuus. Geelistä ja pienemmästä molekyylipainosta johtuen se pienenee suuremmalla PCR:llä. Laukut voivat rikkoutua, jos niitä käytetään alle rajan. Tämä voi johtaa asiakkaiden valituksiin ja mahdollisiin oikeudellisiin ongelmiin.
- Hämärää ja selkeyttä: Kierrätetty PE on lähes aina mutaisempaa kuin uusi. Poistettavien pussien -kuten tuotantokassien, vaatekassien tai poistokauppakassien-korkea PCR ei vastaa tuotteiden kysyntää.
- Tiivistyslujuuden tasaisuus: Saumat ovat ohuempia tiivistealueen lian vuoksi. PCR:n lisääntyessä lämpötiivisteen lämpötila-alue kapenee yhä enemmän. Tämä tarkoittaa, että tarvitaan tiukempaa lämpötilan hallintaa. Monet vanhat laukkujen valmistajat eivät pysty siihen.
6. Sääntely- ja merkintärajoitukset
Fyysisten rajoitusten lisäksi muovisia ostoskassikoneita materiaalien kierrättämiseen käyttävien valmistajien on kohdattava muuttuvia sääntöjä. Nämä säännöt vaikuttavat siihen, miten he ajattelevat lopputuotteesta.
Yhdysvalloissa FTC:n vihreät oppaat (16 CFR Part 260) määrittelevät säännöt ympäristöväitteille, mukaan lukien "kierrätyssisällön" merkinnät. Väitteillä on oltava asiakirjatodisteet todellisesta PCR-prosentista. He eivät myöskään voi väittää suurempia ympäristöhyötyjä kuin voidaan todistaa.
Euroopan unionissa vuonna 2023 käyttöön otetun ja vielä kehitteillä olevan eurooppalaisen vihreitä väitteitä koskevan direktiivin odotetaan ottavan käyttöön tiukemmat sertifiointisäännöt kierrätyssisältöväitteille. Tämä sisältää kolmannen osapuolen-tarkastukset. Hybridikierrätysmateriaalien valmistajien on dokumentoitava ja seurattava koko prosessi kierrätyslaitokselle.
Tämä lisää ylimääräistä toimistotyötä. Pienemmät laukkujen valmistajat,-jotka muodostavat suuren osan maailman laukkujen valmistajista,-voivat kokea taakan liian suureksi verrattuna niiden saatavilla olevan kierrätysmateriaalin pieneen määrään.
7. Mitä mielekäs edistyminen todella vaatii
Muovisten ostoskassiautomaattien kautta on mahdollista ajaa enemmän kierrätysmateriaaleja. Mutta se vaatii rahaa ja työtä useissa järjestelmän osissa, ei vain itse koneessa.
Raaka-aineen laadunvalvonta: Määritä selkeät säännöt rehulle (MFI-alue, kosteusrajat ja likakynnykset) ja testaa jokainen erä ennen käyttöä. Ilman sitä konekorjaukset ovat reaktio, eivät suunniteltu järjestelmä.
Yhteensopivat aineet ja stabilointipaketit: Erikoishoitoaineet voivat auttaa vähentämään lujuuden menetystä ja vähentämään kierrätysmateriaalien aiheuttamia lämpövaurioita. Toimittajat myyvät näitä, mutta vaativat teknisiä laitteita ja ovat kalliimpia.
Konepäivitykset: Paksuutta muuttavien, lämpötilan hallintaa ja muotin muotoa parantavien materiaalien ruuvit voivat nostaa todellista PCR-rajaa. Vanhat koneet saattavat tarvita uusia osia toimiakseen reilusti yli 30 % kierrätetyistä osista.
Johtopäätös
Kierrätysmateriaaleja käyttävien muovipussikoneiden rajoitukset ovat todellisia ja selkeitä: epäjohdonmukaiset raaka-aineet, epätasaiset sulavirrat, nopeampi koneen kuluminen, kapeammat laatualueet ja uusi säännöstö. Tämä ei tarkoita, että meidän pitäisi lopettaa kierrätettävien materiaalien käyttö. Ne tarkoittavat sitä, että meidän on lähestyttävä sitä teknisellä varovaisuudella sen sijaan, että käsittelemme prosenttitavoitteita vain markkinointilaatikoina.
Valmistajat, jotka edistyvät todellisuudessa, ovat ne, jotka pitävät kierrätettyä sisältöä materiaalisuunnitteluna, eivät vain ostamisena ja vaihtamisena. Tämä tarkoittaa investointeja materiaalisääntöihin, prosessien seurantaa ja koneiden päivittämistä tarpeen mukaan. PCR 20 %:sta 50 %:iin ei ole suora viiva. Mutta se voidaan tehdä oikealla teknisellä perustalla.
Viitteet:
- Ellen MacArthurin säätiö. Uusi muovitalous: Muovien tulevaisuuden uudelleenarviointi. 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. "Muovin kierrätys: haasteita ja mahdollisuuksia." Philosophical Transactions of the Royal Society B, osa. 364, 2009.
- White, James L., Potente, Helmut. Ruuviekstruusio: Tiede ja tekniikka. Hanser Gardner -julkaisut, 2003.
- ASTM kansainvälinen. ASTM D1709: Muovikalvon iskunkestävyyden standarditestimenetelmät vapaan -putoamisen tikan menetelmällä. Nykyinen painos.
- Yhdysvaltain liittovaltion kauppakomissio. Ympäristömarkkinointiväitteiden käytön oppaat (Green Guides), 16 CFR Part 260. Tarkistettu 2012.
