بهبود کیفیت و عملکرد پلاستیک‌های بازیافتی

در حال حاضر، رقابت شدیدی بین تولیدکنندگان مواد افزودنی در زمینه­ تولید محصولاتی جهت ارتقای کیفیت پلاستیک­ های بازیافتی برای استفاده در کاربردهای جدید وجود دارد. آن­ ها بر این باورند که موانع موجود بر سر راه استفاده­ مجدد از پلاستیک­ها، که عمدتاً به دلیل عدم اطمینان از کیفیت مواد پلاستیکی بازیافتی است، را می­ توان با استفاده از افزودنی ­های مناسب که قادر به بازگرداندن خواص اولیه­ به ماده­ی بازیافتی باشند، از میان برداشت. این تولیدکنندگان از گروه ­های بزرگ دارای تولیدات متنوع مواد افزودنی گرفته تا متخصصان حوزه­ پایدارکننده ­ها، اصلاح کننده­ های زنجیر، بهبود دهنده ­های جریان مذاب، اصلاح کننده­ های ضربه، و دیگر محصولات را شامل می­ شوند. 

نمایشگاه بین­ المللی K دوسلدورف در اکتبر 2019، فرصت بسیار خوبی را برای شرکت ­ها جهت گفت ­و­ گو با آمیزه ­سازان و فعالان حوزه­ بازیافت پیرامون مواد مورد نیاز این بخش و نیز تبلیغ محصولات در حوزه­ افزودنی ­ها و مستربچ ­ها فراهم آورد.

بخش مستربچ در غرفه­ شرکت Clariant در نمایشگاه K2019 نمونه­ بارزی از این تمرکز جهانی بر افزودنی­ ها در حوزه­ بازیافت بهینه­ پلاستیک ­هاست. در این غرفه، کاربردهایی که در آ ن­ها از مستربچ ­های افزودنی استفاده شده بود در بین دیگر مستربچ­های رنگی به صورتی برجسته ­تر نمایش داده شد (اخیراً بخش مستربچ Clariant با شرکت PolyOne ادغام و در حال حاضر با نام Avient فعالیت می­ کند.). شرکت­ های همکار نیز سخنرانی­ هایی پیرامون چرخه­ مواد و بازیافت آن ­ها برای بازدیدکنندگان نمایشگاه ارائه دادند.

Jan Sueltmeyer رئیس بخش نوآوری و پایداری مواد شرکت Clariant در مصاحبه با مجله­ دنیای پلاستیک ­های بازیافتی (Plastics Recycling World) در K2019 این­ گونه بیان کرد که همکاری در زنجیره­ عرضه­ مواد (افزودنی) برای رشد مواد بازیافتی در کاربردهای بیش تر ضروری است. وی افزود: " همه باید نحوه­ کار با مواد بازیافتی را یاد بگیرند."

شرکت Clariant در سال گذشته، روی‌کردی به نام EcoCircle را راه­ اندازی کرد که موفق به گردِ هم آوردن تخصص­ های بسیاری از جمله رنگدانه ­ها، مواد افزودنی، و مواد معدنی شد. این ایده به منظور ایجاد علم چرخه­ پلاستیک­ ها و سپس به اشتراک گذاردن آن با دیگر شرکت ­های همکار توسط Clariant شکل گرفت. به گفته­ Sueltemeyer، هدف Clariant این است که پس از فروش بخش مستربچ به PolyOne این ایده را به طور جدی دنبال کند.

مستربچ­ های افزودنی تولید شده در Clariant می ­توانند از آسیب دیدگی یا از بین رفتن خواص عمل‌کردی ماده در حین بازیافت جلوگیری کنند و هم­چنین محصولات دیگری نیز قادر به جبران آسیب ­های وارده به پلیمر در حین فرآورش پلیمرها، مدت زمان استفاده از آن­ ها به عنوان محصول و سپس بازیافت آن­ ها هستند. محصولات این شرکت شامل:

- آنتی­ اکسیدانت ­ها (آنتی ­اکسیدانت­ های سری CESA-nox) که در طول آمیزه ­سازی (PCR (Post-Consumer Resin یا تولید مواد بسته­ بندی از مواد بازیافتی اضافه می ­گردد و از مشکلات ایجاد شده به واسطه­ حرارت و اکسیژن، از جمله از بین رفتن خواص مکانیکی، تغییر رنگ، و تشکیل نقاط سیاه، جلوگیری می­ کنند.

- کمک فرآیندها (CESA)، مستربچ­ های افزودنی فرآیندی جهت رویارویی با رفتار متغیر مذاب در پلیمرهای PCR.

- بسط دهنده ­های زنجیر (CESA)، افزودنی­ های بسط دهنده­ برای موادی از جمله PET که رطوبت، حلال ­ها، و حرارت  باعث شکسته شدن زنجیرهای پلیمر می­ شوند و این موضوع می­ تواند منجر به از بین رفتن فرآیند پذیری، وزن مولکولی، و خواص ماده شود، کاربرد دارند.

- اصلاح کننده­ ها (مستربچ­ های افزودنی CESA-Mod)، که باعث کاهش شکنندگی و افزایش استحکام ضربه به اندازه­ کافی شده تا به بطری­ ها و ظروف شاخته شده از PCR اجازه دهند تست ­های استاندارد مقاومت عمودی بطری (Top-load) و سقوط از ارتفاع را با نتایج بهتری پشت سر بگذارند.

- اصلاح کننده­ رنگ، مستربچ­ های Clariant شامل خانواده­ بزرگی از رنگ­ های PCR است که برای پلیمرهای بازیافتی که رنگ نامطلوبی دارند قابل استفاده است.

استفاده مجدد از ضایعات پس از تولید هدف اصلی پایدار کننده­ AddWorks PKG 906 Circle است که در K2019 توسط شرکت Clariant عرضه شد. بازار هدف این پایدارکننده تولیدکنندگان فیلم ­های PP و PE به ویژه تولیدکنندگان PP دو جهته، فرآیندهای فیلم دمشی و فیلم ­های تولیدی به روش ریخته ­گری عنوان شده است. میزان استفاده از ضایعات بازیافتی در فیلم نهایی می­تواند تا 30% نیز افزایش یابد. به گفته­ این شرکت، افزودنی فوق، به واسطه­ کاهش چشم‌گیر در تشکیل ژل و جلوگیری از زرد شدگی بیش‌تر در سرعت ­های بالا، از کیفیت رزین و فیلم تولیدی محافظت می­ کند.

Bruggemann، یکی دیگر از تولید کنندگان مواد افزودنی، در نمایشگاه K2019 محصولی را برای بازیافت بهینه­ مواد پلی­ آمیدی و تولید گریدهای با کیفیت قالب­گیری تزریقی از آن­ ها، به نمایش گذاشت. سری اصلاح‌کننده­ های زنجیر این شرکت با نام Bruggolen M می­تواند ویسکوزیته­ های نسبی پلی­ آمیدهای بازیافتی را با بلند کردن زنجیرهای بیش از حد کوتاه یا کوتاه کردن زنجیرهای خیلی طولانی تنظیم کند. Bruggemann می­ گوید:" تولیدکنندگان می­ توانند از مقادیر اندکی از این مواد اصلاح کننده برای تنظیم ویسکوزیته ­های نسبی متناسب با نیازهای خود طی یک مرحله ترکیب استفاده کنند. مواد بازیافتی حاصل خواص مکانیکی بسیار خوبی از خود نشان داده، می­ توانند مانند مواد خام اولیه غیر بازیافتی با همان ویسکوزیته­ ها، و برای کاربردهای مشابه آن­ها مورد استفاده قرار گیرند. این امر نیاز به ترکیب مواد بازیافتی با پلیمر خام اولیه را برطرف کرده و امکان بالایی را برای ایجاد بازاری سودآور برای مواد خام پلی­آمیدی ثانویه که به لحاظ کیفیت پاسخگوی نیازهای صنعت قالب­ گیری تزریقی باشند، فراهم می­ آورد."

فرمولاسیون Bruggolen TP-M 1417 برای کوتاه کردن زنجیرهای مولکولی بیش از حد طولانی مواد ضایعاتی PA با ویسکوزیته­ بالا، مانند مواد اکسترود شده­ با ویسکوزیته­ بالا، نایلون­ های تولید شده به روش ریخته­ گری یا فیلم، طراحی شده است. کافی است در طول اکسترود کردن، از این ماده با نرخ پایینی اضافه شود تا ویسکوزیته­ به نحوی کاهش یابد که بتوان پلیمر را به صورت تزریقی قالب­ گیری کرد. به گفته­ Bruggemann، با تنظیم مقدار اضافه شده از این ماده می­ توان ویسکوزیته­ نهایی را به شکل بسیار دقیقی کنترل کرد. نکته­ قابل توجه این است که خواص مکانیکی قطعات قالب­گیری شده از پلیمر بازیافتی حاصل، بسیار مشابه خواصی است که از پلی­آمید اولیه بدست می ­آید.

یک اصلاح کننده­ دیگر زنجیر، Bruggolen M 1251، زنجیرهای مولکولی پلی ­آمید بازیافتی را که در طول فرآیند یا سرویس دهی قطعه تخریب و باعث کاهش وزن مولکولی شده­ اند را طولانی می­ کند. به گفته­  Bruggemann، خواص مکانیکی ماده­ بازیافتی می تواند تا رسیدن به خواص ماده­ اولیه بهبود یابد. هم­چنین، برای تنظیم راحت ­تر دوز استفاده در طول فرآیند ترکیب، Bruggolen M 1253 به شکل دانه ­هایی با اندازه­ کوچک‌تر هم تولید می­ شوند.

Bruggemann با همکاری تولیدات خود را از افزودنی­ های پلی­ آمید به پایدارکننده­ های جدیدی برای مواد بازیافتی با کیفیت پلی­ اولفینی که منجر به افزایش دوام ساختاری این پلیمرها می­ شوند، گسترش داده است. به ادعای این شرکت، این پایدارکننده­ ها می ­توانند اثرات آسیب ­های قبلی که به دلیل اکسیداسیون حرارتی و نوری به وجود آمده و از بالا رفتن کیفیت مواد بازیافتی برای استفاده در فرآیند قالب­گیری تزریقی جلوگیری می ­کنند را کاهش دهند. Fraunhofer LBF  بیان کرده که از دانش خود در زمینه­ اثرات افزودنی­ های پلیمر، از جمله آنتی ­اکسیدانت­ ها، پایدارکننده ­های نوری، تأخیر اندازنده­ های شعله و عوامل هسته ­زا در راستای رویارویی با چالش­ های ویژه­ ای که در رابطه با استفاده از مواد بازیافتی پیش روی تولیدکنندگان است، بهره گرفته است.

سیستم های پایدار کننده­ جدید به دلیل قابلیت واکنش ­پذیری خاصی که دارند، توانایی خنثی کردن تأثیرات آسیب ­های قبلی وارد شده به مواد بازیافتی را داشته و زمینه را برای تولید مواد بازیافتی با خواص فرآیندی بالا و پایداری حرارتی طولانی مدت، مشابه با مواد خام اولیه، را فراهم می­ آورند. این سیستم­ های جدید تا حدودی بر پایه­ مواد اولیه تجدیدپذیر هستند...