Els plàstics reciclats són ara un tema habitual en els envasos. La gent vol reduir els residus. La llei obliga a les empreses a recuperar els envasos antics. La marca es compromet a utilitzar més materials reciclats. Per tant, els fabricants estan provant la quantitat de plàstic reciclable que poden posar a les màquines. Això inclou màquines de bosses de plàstic. La resposta és senzilla: fa més d'una dècada. Però això encara està molt lluny de molts dels objectius.
La bretxa entre la gran promesa i el que poden fer les màquines mereix un estudi acurat. Els plàstics reciclats causa molts problemes. Desgasten la màquina més ràpidament. Redueixen la qualitat de la sortida. Canvien l'estabilitat del procés. Soscaven la consistència del producte. Entendre aquestes restriccions no vol dir que no utilitzem materials reciclats. Això vol dir que els hem d'utilitzar d'una manera intel·ligent.
1. El problema de contaminació aigües amunt de la màquina
Tots els polímers es recullen, es classifiquen, es netegen i es granulen abans d'entrar a les màquines de bosses de plàstic. Cada pas afegeix una diferència que no es troba a la resina nova.
El polietilè reciclat post-consum (PCR-PE) és un ingredient clau en les bosses de compres reciclades. Però poques vegades és un tipus net. Barreja pel·lícula LDPE, ampolles de polietilè d'alta densitat (HDPE), taps de polipropilè, etiquetes de paper, cola i petits grumolls d'aliments. Fins i tot després de netejar i classificar, el reciclatge mecànic no el fa tan pur com els nous materials.
Així, a la pràctica, les partícules regenerades tenen diferents graus de:
- Humitat: si les partícules recuperades no s'assequen bé, es poden formar bombolles, línies i defectes superficials a la pel·lícula bufada. Quan el nou LDPE entra a l'extrusora, normalment conté menys de 200 ppm d'aigua. Tanmateix, es reciclaran més EPI després del consum si no s'asseca correctament.
- Articles sense -PE: el polipropilè i altres polímers diferents poden crear un punt feble a la pel·lícula. Encara que siguin inferiors a l'1% del pes total, poden provocar debilitats locals. Aquests punts redueixen l'impacte de la caiguda del dard.
- Color i tinta restants: les restes de pintura i tinta dels envasos antics fan que la pel·lícula final sigui menys uniforme de color. Les bosses naturals o de-colors clars són especialment difícils de netejar quan s'utilitzen grans quantitats de materials reciclats.
2. Variabilitat reològica i què fa a l'estabilitat de l'extrusió
Cada màquina de bosses de compres de plàstic que utilitza pel·lícula bufada requereix un flux constant de fusió del polímer a l'extrusora. L'índex de flux de fusió (MFI) és una mesura de la facilitat amb què flueixen els polímers sota un pes determinat. És la configuració més important per mantenir les bombolles estables i el gruix de la pel·lícula uniforme.
Els nous LDPE normalment es fabriquen en un rang d'IMF estret, normalment 0,3-2,0 g/10 min segons l'ús. No obstant això, els canvis de l'IMF del polietilè reciclat post-consum solen ser de ± 30-50% fins i tot després d'un sol ús. Això es deu al fet que el material reciclat està fet d'una barreja de resina de diferents fabricants amb diferents graus.
Quan l'MFI canvia durant el funcionament, cal mantenir el mateix canvi de velocitat de sortida que la velocitat del cargol. La pressió a l'espai de la matriu canvia. Canvis d'alçada de la línia de gelades. Tots aquests canvis afecten el gruix de la pel·lícula. L'amplada pot romandre ± 3-5% a la línia estable de resina crua. El contingut d'aigua dels materials reciclables és de ± ± 10 – 15% amb una consistència del material deficient. Això afecta directament la resistència i la qualitat del segellat de la bossa de tela.
Els operadors intenten resoldre aquest problema augmentant la pressió del cargol o canviant la temperatura del motlle. Tanmateix, hi ha un límit a quant poden ajustar quan el feed canvia significativament d'un lot a un altre.
3. Degradació tèrmica i reducció de pes molecular
El polietilè es descompon de la calor i l'oxigen cada vegada que es processa. Durant la formació de la primera membrana, el polímer s'escalfa una vegada. Durant la recuperació mecànica, es tornen a escalfar durant la granulació. Les partícules reciclades s'escalfen tres vegades quan entren a la màquina de bosses de plàstic.
Cada pas d'escalfament fa que la cadena es trenqui. Això significa que les cadenes de polímer llargues es poden trencar en trossos més curts. Això redueix el pes molecular. Això reduirà la resistència a la tracció i l'allargament durant la fractura. Cada gota era diferent. Molt depèn dels estabilitzadors de la resina original. Però l'efecte global és mesurable.
Els estudis de LDPE reciclat mecànicament mostren que la resistència a la tracció disminueix entre un 15 i un 30% en comparació amb els nous materials després de dos o tres cicles de reprocessament. En molts casos, l'allargament de la fractura disminueix més ràpidament que la resistència a la tracció.
L'addició d'estabilitzadors antioxidants al compost pot ajudar a reduir aquesta ruptura. Però gasten més. Necessiten quantitats precises. En el procés, es va afegir una altra cosa a controlar.
4. Desgast de la màquina i freqüència de manteniment
Els materials reciclats contaminats desgasten les peces de l'extrusora més ràpidament que els nous materials. Això es reflecteix en el següent:
Desgast abrasiu en tornavís i canons de pistoles: el carbonat de calci a la sorra, els fragments de vidre i les etiquetes de paper és com el paper de vidre en els tornavís i els canons de les pistoles. En una nova línia de resina, els tacs poden funcionar contínuament durant diversos anys. Amb materials reciclables bruts, el temps serà més curt. Depèn de la quantitat de brutícia i de la duresa dels cargols i els barrils.
Desgast per corrosió de contaminants halogenats: si entra PVC (quan la separació és incompleta), allibera àcid clorhídric a les temperatures de processament. El clorur d'hidrogen ataca l'acer del barril i les superfícies del motlle. Fins i tot només 0,1-0,5% de PVC.
acumulació de llavis (Mold Lip Slobber): petites molècules trencades i residus en material reciclable que s'acumulen en un llavi de motlle. Això significa més parades de neteja. En una nova línia de resina, es produeixen bosses estàndard i es netegen cada torn. A les línies amb molts materials reciclats i estabilitzadors pobres, s'han de netejar cada hora o més. Això redueix directament el temps de funcionament de la màquina.
Aquests problemes de manteniment augmenten el cost per quilogram de producció. Quan es considera el cost total d'utilitzar contingut reciclat, aquest cost sovint és insuficient.
5. Llindars de qualitat òptica i mecànica del film
Les màquines de bosses de plàstic es poden fabricar amb una barreja de materials nous i reciclats. Però a mesura que augmenta la quantitat de material reciclat, la qualitat va cada cop més baixa. Segons l'experiència del sector, el límit pràctic d'una bossa de venda al detall estàndard és del 30 al 50% de PCR. A més, la qualitat va començar a disminuir notablement, sempre que els materials reciclats estiguin nets i tinguin un MFI constant.
Més enllà d'això, diversos indicadors de qualitat empitjoren:
- Resistència a l'impacte de caiguda de dards (ASTM D1709): aquesta és una força clau de la bossa de prova de seguretat. A causa del gel i del menor pes molecular, disminueix amb més PCR. Les bosses es poden trencar si s'utilitzen per sota del límit. Això pot provocar queixes dels clients i possibles problemes legals.
- Boirina i claredat: el PE reciclat gairebé sempre és més enfosquit que el nou. Per a les bosses que s'han de treure-com ara bosses de productes, bosses de roba o bosses de botigues d'eliminació-la PCR alta no satisfà la demanda del producte.
- Consistència de la força del segellat: les costures seran més fines a causa de la brutícia a la zona del segellat. Amb l'augment de la PCR, el rang de temperatura del segell tèrmic es fa cada cop més estret. Això significa que cal un control més estricte de la temperatura. Molts fabricants de bosses vells no poden fer això.
6. Limitacions normatives i d'etiquetatge
A més de les restriccions físiques, els fabricants que utilitzen màquines de bosses de plàstic per reciclar materials hauran de fer front a les regles canviants. Aquestes regles influeixen en com pensen sobre el producte final.
Als Estats Units, les guies verdes de la FTC (16 CFR Part 260) estableixen normes per a les declaracions ambientals, incloses les etiquetes de "contingut de reciclatge". Les reclamacions han d'estar avalades per proves documentals del veritable percentatge de PCR. Tampoc poden defensar beneficis ambientals més grans dels que es poden demostrar.
A la Unió Europea, s'espera que la Directiva Europea de declaracions verdes (introduïda el 2023 i encara en desenvolupament) introdueixi normes de certificació més estrictes per a les declaracions de contingut de reciclatge. Això inclou les inspeccions-de tercers. Els fabricants de materials reciclats híbrids hauran de documentar i fer un seguiment de tot el procés fins a la planta de reciclatge.
Això afegeix treball d'oficina addicional. Els fabricants de bosses més petits-que representen una gran proporció dels fabricants de bosses del món-poden trobar la càrrega massa gran en comparació amb la petita quantitat de contingut reciclat que tenen realment disponible.
7. Quin progrés significatiu requereix realment
És possible fer funcionar més materials reciclats mitjançant màquines de bosses de plàstic. Però es necessiten diners i treball en diverses parts del sistema, no només la màquina en si.
Control de qualitat de les matèries primeres: establiu regles clares per als pinsos (interval d'IMF, límits d'humitat i llindars de brutícia) i proveu cada lot abans d'utilitzar-los. Sense això, les reparacions de màquines són una reacció, no un sistema planificat.
Compatibilitzadors i paquets estabilitzadors: els condicionadors especials poden ajudar a reduir la pèrdua de resistència i reduir els danys per calor dels materials reciclats. Aquests els venen proveïdors però requereixen equipament tècnic i són més cars.
Actualitzacions de la màquina: els cargols per a materials que canvien de gruix, milloren el control de la temperatura i milloren la forma del motlle poden augmentar el límit real de PCR. Les màquines velles poden necessitar peces noves per treballar a nivells molt superiors al 30% de reciclatge.
Conclusió
Les restriccions a les màquines de bosses de plàstic que utilitzen materials reciclats són reals i clares: matèries primeres inconsistents, fluxos de fusió desiguals, desgast de la màquina més ràpid, rangs de qualitat més estrets i noves normes. Res d'això vol dir que hem de deixar d'utilitzar materials reciclables. El que volen dir és que hem d'abordar-ho amb precaució tècnica, en lloc de tractar els objectius percentuals com a caselles de màrqueting per comprovar.
Els fabricants que estan fent progressos reals són els que veuen el contingut reciclat com una qüestió d'enginyeria de materials, no només una qüestió de compra i intercanvi. Això significa invertir en normes de materials, processos de seguiment i actualització de màquines segons sigui necessari. La PCR del 20% al 50% no és una línia recta. Però es pot fer amb la base tècnica adequada.
Referències:
- Fundació Ellen MacArthur. La nova economia dels plàstics: repensar el futur dels plàstics. 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. "Reciclatge de plàstics: reptes i oportunitats". Philosophical Transactions of the Royal Society B, Vol. 364, 2009.
- White, James L., Potente, Helmut. Extrusió de cargol: ciència i tecnologia. Publicacions Hanser Gardner, 2003.
- ASTM Internacional. ASTM D1709: Mètodes d'assaig estàndard per a la resistència a l'impacte de la pel·lícula plàstica mitjançant el mètode del dard de caiguda lliure-. Edició actual.
- Comissió Federal de Comerç dels EUA. Guides for the Use of Environmental Marketing Claims (Green Guides), 16 CFR Part 260. Revisat el 2012.
