Nhựa tái chế hiện là một chủ đề phổ biến trong bao bì. Mọi người muốn giảm chất thải. Luật yêu cầu các công ty thu hồi bao bì cũ. Thương hiệu hứa hẹn sẽ sử dụng nhiều vật liệu tái chế hơn. Vì vậy, các nhà sản xuất đang thử nghiệm xem họ có thể đưa bao nhiêu nhựa tái chế vào máy móc. Điều này bao gồm máy túi nhựa. Câu trả lời rất đơn giản: hơn một thập kỷ trước. Nhưng con số đó vẫn còn kém xa so với nhiều mục tiêu.
Khoảng cách giữa lời hứa lớn và những gì máy móc có thể làm được đáng được nghiên cứu kỹ lưỡng. Nhựa tái chế gây ra rất nhiều vấn đề. Họ làm máy hỏng nhanh hơn. Chúng làm giảm chất lượng đầu ra. Họ thay đổi sự ổn định của quá trình. Chúng làm suy yếu tính nhất quán của sản phẩm. Hiểu được những hạn chế này không có nghĩa là chúng ta không nên sử dụng vật liệu tái chế. Điều đó có nghĩa là chúng ta cần sử dụng chúng một cách thông minh.
1. Vấn đề ô nhiễm ở thượng nguồn của máy
Bất kỳ polyme nào cũng được thu thập, phân loại, làm sạch và tạo hạt trước khi đưa vào máy làm túi nhựa mua sắm. Mỗi bước bổ sung thêm một sự khác biệt không có ở loại nhựa mới.
PE-tái chế sau tiêu dùng (PCR-PE) là thành phần chính trong túi mua sắm tái chế. Nhưng nó hiếm khi là một loại sạch sẽ. Nó trộn màng LDPE, chai polyetylen mật độ cao (HDPE), nắp polypropylen, nhãn giấy, keo và các cục thức ăn nhỏ. Ngay cả sau khi làm sạch và phân loại, việc tái chế cơ học cũng không làm cho nó trở nên tinh khiết như vật liệu mới.
Vì vậy, trong thực tế, các hạt tái sinh có mức độ khác nhau:
- Độ ẩm: Nếu các hạt thu hồi không khô tốt, bong bóng, đường và vết nứt bề mặt có thể hình thành trên màng thổi. Khi LDPE mới đi vào máy đùn, nó thường chứa ít hơn 200 ppm nước. Tuy nhiên, nhiều PPE sẽ được tái chế sau khi tiêu thụ nếu không được sấy khô đúng cách.
- Các vật liệu không-PE: Polypropylen và các loại polyme khác có thể tạo ra điểm yếu trên màng. Ngay cả khi chúng nhỏ hơn 1% tổng trọng lượng, chúng có thể dẫn đến điểm yếu cục bộ. Những điểm này làm giảm tác động của việc thả phi tiêu.
- Màu và mực còn sót lại: Phần sơn và mực còn sót lại từ bao bì cũ làm cho màng cuối cùng có màu sắc kém đồng nhất. Túi có màu-tự nhiên hoặc sáng màu đặc biệt khó làm sạch khi sử dụng lượng lớn vật liệu tái chế.
2. Tính biến đổi lưu biến và tác dụng của nó đối với độ ổn định của quá trình đùn
Mỗi máy làm túi mua sắm bằng nhựa sử dụng màng thổi đều yêu cầu dòng chảy ổn định từ polyme vào máy đùn. Chỉ số dòng chảy tan chảy (MFI) là thước đo mức độ dễ dàng chảy của các polyme dưới một trọng lượng nhất định. Đây là cài đặt quan trọng nhất để giữ cho bong bóng ổn định và độ dày màng đồng đều.
LDPE mới thường được sản xuất ở phạm vi MFI hẹp, thường là 0,3-2,0 g/10 phút tùy theo mục đích sử dụng. Tuy nhiên, sự thay đổi MFI của polyetylen tái chế sau tiêu dùng thường là ± 30 – 50% ngay cả sau khi sử dụng một lần. Điều này là do vật liệu tái chế được làm từ hỗn hợp nhựa từ các nhà sản xuất khác nhau với các loại khác nhau.
Khi MFI thay đổi trong quá trình vận hành, cần duy trì sự thay đổi tốc độ đầu ra giống như tốc độ trục vít. Áp suất trong khe khuôn thay đổi. sự thay đổi chiều cao của đường sương giá. Tất cả những thay đổi này ảnh hưởng đến độ dày màng. Chiều rộng có thể duy trì ± 3 – 5% trên dòng nhựa thô ổn định. Hàm lượng nước của rác tái chế là ± ± 10 – 15% với độ đồng nhất của vật liệu kém. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền và chất lượng seal của túi vải.
Người vận hành cố gắng giải quyết vấn đề này bằng cách tăng áp suất ngược trục vít hoặc thay đổi nhiệt độ khuôn. Tuy nhiên, có giới hạn về mức độ họ có thể điều chỉnh khi nguồn cấp dữ liệu thay đổi đáng kể từ đợt này sang đợt khác.
3. Suy thoái nhiệt và giảm trọng lượng phân tử
Polyethylene phân hủy từ nhiệt và oxy mỗi khi nó được xử lý. Trong quá trình hình thành màng đầu tiên, polyme được nung nóng một lần. Trong quá trình phục hồi cơ học, chúng được hâm nóng trong quá trình tạo hạt. Các hạt tái chế được làm nóng ba lần khi chúng đi vào máy làm túi nhựa.
Mỗi bước làm nóng đều khiến xích bị đứt. Điều này có nghĩa là chuỗi polymer dài có thể vỡ thành những đoạn ngắn hơn. Điều này làm giảm trọng lượng phân tử. Điều này sẽ làm giảm độ bền kéo và độ giãn dài trong quá trình gãy. Mỗi giọt đều khác nhau. Phần lớn phụ thuộc vào chất ổn định trong nhựa ban đầu. Nhưng hiệu quả tổng thể có thể đo lường được.
Các nghiên cứu về LDPE tái chế cơ học cho thấy độ bền kéo giảm 15–30% so với vật liệu mới sau hai hoặc ba chu kỳ tái xử lý. Trong nhiều trường hợp, độ giãn dài của vết nứt giảm nhanh hơn độ bền kéo.
Việc thêm chất ổn định chống oxy hóa vào hợp chất có thể giúp giảm sự phân hủy này. Nhưng họ chi tiêu nhiều hơn. Họ cần số lượng chính xác. Trong quá trình này, một thứ khác cần kiểm soát đã được thêm vào.
4. Tần suất mài mòn và bảo trì máy
Vật liệu tái chế bị ô nhiễm làm mòn các bộ phận của máy đùn nhanh hơn vật liệu mới. Điều này được phản ánh trong những điều sau đây:
Sự mài mòn trên tua vít và nòng súng: canxi cacbonat trên cát, mảnh thủy tinh và nhãn giấy giống như giấy nhám trên tua vít và nòng súng. Trên dây chuyền nhựa mới, các đinh tán có thể hoạt động liên tục trong vài năm. Với những vật liệu bẩn có thể tái chế được thì thời gian sẽ ngắn hơn. Nó phụ thuộc vào lượng bụi bẩn và độ cứng của ốc vít và thùng.
Sự ăn mòn của các chất gây ô nhiễm halogen: Nếu PVC xâm nhập vào (khi quá trình phân tách không hoàn toàn), nó sẽ giải phóng axit clohydric ở nhiệt độ xử lý. Hydro clorua tấn công bề mặt thép thùng và khuôn. Thậm chí chỉ 0,1–0,5% PVC.
tích tụ môi (Mold Lip Slobber): Các phân tử nhỏ bị vỡ và cặn trong vật liệu có thể tái chế tích tụ trên Mold Lip. Điều đó có nghĩa là nhiều điểm dừng làm sạch hơn. Trên dây chuyền nhựa mới, các túi tiêu chuẩn được sản xuất và làm sạch mỗi ca. Trên các dây chuyền có nhiều vật liệu tái chế và chất ổn định kém, chúng cần được làm sạch mỗi giờ hoặc hơn. Điều này trực tiếp làm giảm thời gian chạy của máy.
Những vấn đề bảo trì này làm tăng chi phí trên mỗi kg sản phẩm. Khi xem xét tổng chi phí sử dụng vật liệu tái chế, chi phí này thường không đủ.
5. Ngưỡng chất lượng quang học và cơ học của phim
Máy làm túi nhựa có thể được chế tạo từ hỗn hợp vật liệu mới và vật liệu tái chế. Nhưng khi lượng vật liệu tái chế tăng lên, chất lượng ngày càng giảm. Từ kinh nghiệm trong ngành, giới hạn thực tế của một túi bán lẻ tiêu chuẩn là 30–50% PCR. Ngoài ra, chất lượng bắt đầu giảm sút rõ rệt miễn là vật liệu tái chế sạch và có MFI ổn định.
Ngoài ra, một số chỉ số chất lượng trở nên tồi tệ hơn:
- Độ bền va đập của phi tiêu (ASTM D1709): Đây là độ bền quan trọng của túi thử nghiệm an toàn. Do gel và trọng lượng phân tử thấp hơn nên nó giảm khi thực hiện PCR nhiều hơn. Túi có thể bị vỡ nếu sử dụng dưới mức giới hạn. Điều này có thể dẫn đến khiếu nại của khách hàng và các vấn đề pháp lý có thể xảy ra.
- Khói mù và trong trẻo: PE tái chế hầu như luôn đục hơn mới. Đối với các túi cần loại bỏ-chẳng hạn như túi nông sản, túi đựng quần áo hoặc túi đựng đồ lưu trữ-PCR cao không đáp ứng được nhu cầu sản phẩm.
- Tính nhất quán của độ bền bịt kín: Các đường may sẽ mỏng hơn do bụi bẩn ở khu vực bịt kín. Với sự gia tăng của PCR, phạm vi nhiệt độ của phớt nhiệt ngày càng thu hẹp. Điều này có nghĩa là cần phải kiểm soát nhiệt độ chặt chẽ hơn. Rất nhiều nhà sản xuất túi cũ không thể làm được điều đó.
6. Ràng buộc về quy định và ghi nhãn
Ngoài những hạn chế về mặt vật lý, các nhà sản xuất sử dụng máy làm túi nhựa mua sắm để tái chế nguyên liệu sẽ phải đối mặt với những quy định thay đổi. Những quy tắc này ảnh hưởng đến cách họ nghĩ về sản phẩm cuối cùng.
Tại Hoa Kỳ, Hướng dẫn Xanh của FTC (16 CFR Phần 260) đặt ra các quy tắc cho các tuyên bố về môi trường, bao gồm cả nhãn "nội dung tái chế". Các tuyên bố phải được hỗ trợ bởi bằng chứng tài liệu về tỷ lệ PCR thực sự. Họ cũng không thể tranh luận về những lợi ích môi trường lớn hơn những gì có thể được chứng minh.
Tại Liên minh Châu Âu, Chỉ thị Tuyên bố Xanh của Châu Âu (được ban hành vào năm 2023 và vẫn đang được phát triển) dự kiến sẽ đưa ra các quy tắc chứng nhận chặt chẽ hơn đối với các tuyên bố về nội dung tái chế. Điều này bao gồm-các cuộc kiểm tra của bên thứ ba. Các nhà sản xuất vật liệu tái chế lai sẽ cần ghi lại và theo dõi toàn bộ quá trình đến nhà máy tái chế.
Điều này bổ sung thêm công việc văn phòng. Các nhà sản xuất túi nhỏ hơn-chiếm tỷ lệ lớn trong số các nhà sản xuất túi trên thế giới-có thể thấy gánh nặng quá lớn so với lượng nhỏ nội dung tái chế mà họ thực sự có sẵn.
7. Sự tiến bộ có ý nghĩa thực sự đòi hỏi
Có thể chạy nhiều vật liệu tái chế hơn thông qua máy làm túi nhựa mua sắm. Nhưng nó cần tiền và hoạt động ở nhiều bộ phận của hệ thống chứ không chỉ bản thân chiếc máy.
Kiểm soát chất lượng nguyên liệu: Thiết lập các quy tắc rõ ràng cho thức ăn (phạm vi MFI, giới hạn độ ẩm và ngưỡng bụi bẩn) và kiểm tra từng mẻ trước khi sử dụng. Không có điều đó, việc sửa máy chỉ là một phản ứng chứ không phải một hệ thống được lên kế hoạch.
Gói chất tương thích và chất ổn định: Chất điều hòa đặc biệt có thể giúp giảm tổn thất độ bền và giảm tổn thất do nhiệt từ vật liệu tái chế. Chúng được bán bởi các nhà cung cấp nhưng yêu cầu thiết bị kỹ thuật và đắt tiền hơn.
Nâng cấp máy: Vít cho vật liệu thay đổi độ dày, cải thiện khả năng kiểm soát nhiệt độ và cải thiện hình dạng khuôn có thể làm tăng giới hạn PCR thực tế. Máy cũ có thể cần các bộ phận mới để hoạt động ở mức tái chế trên 30%.
Phần kết luận
Những hạn chế đối với máy làm túi nhựa sử dụng vật liệu tái chế là có thật và rõ ràng: nguyên liệu thô không nhất quán, dòng chảy nóng chảy không đồng đều, độ mòn máy nhanh hơn, phạm vi chất lượng hẹp hơn và việc xây dựng quy tắc mới. Điều này không có nghĩa là chúng ta nên ngừng sử dụng vật liệu có thể tái chế. Ý của chúng là chúng ta cần tiếp cận nó một cách thận trọng về mặt kỹ thuật, thay vì chỉ coi mục tiêu tỷ lệ phần trăm là hộp tiếp thị để kiểm tra.
Các nhà sản xuất đang đạt được tiến bộ thực sự là những nhà sản xuất coi nội dung tái chế là vấn đề về kỹ thuật vật liệu, không chỉ là vấn đề mua và trao đổi. Điều đó có nghĩa là đầu tư vào các quy định về nguyên vật liệu, theo dõi quy trình và nâng cấp máy móc khi cần thiết. PCR từ 20% đến 50% không phải là một đường thẳng. Nhưng nó có thể được thực hiện với nền tảng kỹ thuật phù hợp.
Tài liệu tham khảo:
- Quỹ Ellen MacArthur. Nền kinh tế nhựa mới: Suy nghĩ lại về tương lai của nhựa. 2016.
- Giles, Harold F., Wagner, John R., Mount, Eldridge M. Đùn: Sổ tay và Hướng dẫn Xử lý Cuối cùng. Nhà xuất bản William Andrew, 2005.
- Hopewell, Jefferson, Dvorak, Robert, Kosior, Edward. "Tái chế nhựa: Những thách thức và cơ hội." Các giao dịch triết học của Hiệp hội Hoàng gia B, Tập. 364, 2009.
- Trắng, James L., Potente, Helmut. Đùn trục vít: Khoa học và Công nghệ. Nhà xuất bản Hanser Gardner, 2003.
- ASTM Quốc tế. ASTM D1709: Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn về khả năng chống va đập của màng nhựa bằng phương pháp-phi tiêu rơi tự do. Phiên bản hiện tại.
- Ủy ban Thương mại Liên bang Hoa Kỳ. Hướng dẫn Sử dụng các Tuyên bố Tiếp thị Môi trường (Hướng dẫn Xanh), 16 CFR Phần 260. Sửa đổi năm 2012.
