تسهل المتوافقات معالجة ومعالجة الراتنجات المختلطة |تكنولوجيا البلاستيك

أثبتت المتوافقات فعاليتها في تحسين الخصائص الرئيسية مثل توازن التأثير/الصلابة لمزيج PCR وPIR من البولي أوليفينات والمواد البلاستيكية الأخرى.#تنمية مستدامة
عينة HDPE/PP المُعاد تدويرها بدون مُتوافق Dow Engage (أعلى) وعينة HDPE/PP المُعاد تدويرها مع مُتوافق Engage POE.التوافق تضاعف الاستطالة ثلاث مرات عند الاستراحة من 130% إلى 450%.(الصورة: شركة داو كيميكال)
مع تحول إعادة تدوير البلاستيك إلى سوق متنامية في جميع أنحاء العالم، يتم استخدام الراتنجات والمواد المضافة المتوافقة بشكل متزايد لحل مشاكل الراتنجات الهجينة في مجالات مثل التعبئة والتغليف والمنتجات الاستهلاكية والبناء والزراعة والسيارات.يعد تحسين أداء المواد وتحسين المعالجة وخفض التكاليف والأثر البيئي من بين التحديات الرئيسية، حيث تقود المواد البلاستيكية الاستهلاكية السائدة مثل البولي أوليفينات والبولي إيثيلين تيرفثالات الطريق.
من العوائق الكبيرة أمام استخدام المواد المعاد تدويرها هو الفصل المكلف والمستهلك للوقت للمواد البلاستيكية غير المتوافقة.من خلال السماح بخلط المواد البلاستيكية غير المتوافقة، تساعد المتوافقات على تقليل الحاجة إلى الفصل وتمكين مصنعي المواد من إنتاج منتجات ذات جودة أعلى، وفي الوقت نفسه زيادة المحتوى المعاد تدويره والوصول إلى مصادر جديدة منخفضة الجودة ومنخفضة التكلفة لخفض التكاليف.
تشتمل هذه المتوافقات القابلة لإعادة التدوير على اللدائن المتخصصة من البولي أوليفينات، والبوليمرات المشتركة لكتلة الستيرين، والبولي أوليفينات المعدلة كيميائيًا، والمواد المضافة القائمة على كيمياء ألومنيوم التيتانيوم.كما ظهرت ابتكارات أخرى.ومن المتوقع أن يحتل الجميع مركز الصدارة في المعارض التجارية القادمة.
وفقًا لشركة Dow، فإن Engage POE وInfuse OBC هما الأنسب لتوافق HDPE وLDPE وLLDPE مع مادة البولي بروبيلين بسبب العمود الفقري PE وأوليفينات ألفا كمونومرات.(الصورة: شركة داو كيميكال)
تطورت اللدائن المتخصصة من البولي أوليفين (POE) وبلاستومرات البولي أوليفين (POP)، التي تم تقديمها في الأصل لتحسين خصائص البولي أوليفينات مثل قوة التأثير والشد، كمتوافقة مع PE وPP المعاد تدويرهما، وأحيانًا تستخدم أيضًا مع مواد أخرى مثل PET أو PET.نايلون.
تشمل هذه المنتجات Dow's Engage POE، وهو بوليمر مشترك عشوائي من إيثيلين ألفا أوليفين مملوء بـ OBC، وكتلة صلبة وناعمة من البوليمر المشترك الأوليفيني المتناوب، وإكسون موبيل فيستاماكس بروبيلين-إيثيلين وإكساكت إيثيلين-أوكتين POP.
قال خيسوس كورتيس، مطور السوق في شركة ExxonMobil Product Solutions، إن هذه المنتجات تُباع إلى القائمين على إعادة تدوير/مركبات البلاستيك وغيرهم من القائمين على إعادة التدوير، مشيرًا إلى أن التوافق يمكن أن يكون أداة لمساعدة القائمين على إعادة التدوير على استغلال التلوث المتبادل والعوامل الرئيسية المحتملة منخفضة التكلفة لتدفقات البولي أوليفين.وقال هان تشانغ، مدير الاستدامة العالمية للتغليف والمواد البلاستيكية المتخصصة في شركة داو للكيماويات: "يستفيد عملاؤنا من إنشاء منتج نهائي عالي الجودة مع إمكانية الوصول إلى مسار إعادة تدوير أوسع.نحن نخدم المعالجات التي تستخدم المتوافقات لزيادة المحتوى المعاد تدويره مع الحفاظ على قابلية التصنيع.
"يستفيد عملاؤنا من إنشاء منتج نهائي عالي الجودة مع إمكانية الوصول إلى تدفق أوسع لإعادة التدوير."
أكدت شركة ExxonMobil' Cortés أنه يمكن أيضًا استخدام نفس درجات Vistamaxx وExact المناسبة لتعديل الراتنج البكر لضمان التوافق مع المواد البلاستيكية المعاد تدويرها.وأشار إلى أن بوليمرات Vistamaxx تجعل HDPE وLDPE وLLDPE متوافقة مع البولي بروبيلين، مضيفًا أنه نظرًا لاستقطاب البوليمرات مثل PET أو النايلون، فإن تطعيم درجة Vistamaxx مطلوب لجعل البولي أوليفينات متوافقة مع هذه البوليمرات."على سبيل المثال، لقد عملنا مع العديد من المركبات لتطعيم Vistamaxx لجعل البولي أوليفينات متوافقة مع النايلون بينما نهدف إلى الحفاظ على تحسينات الأداء التي يمكن أن تجلبها بوليمرات Vistamaxx إلى التركيبات المركبة."
أرز.1 مخطط MFR يوضح الألوان المختلطة من HDPE والبولي بروبيلين المعاد تدويرهما مع أو بدون إضافة Vistamaxx.(المصدر: إكسون موبيل)
ويمكن تأكيد التوافق من خلال تحسين الخصائص الميكانيكية، مثل مقاومة الصدمات المرغوبة للغاية، وفقًا لكورتيز.زيادة السيولة مهمة أيضًا عند إعادة استخدام المواد.ومن الأمثلة على ذلك تطوير تركيبات القولبة بالحقن لتدفقات زجاجات HDPE.ويشير إلى أن جميع اللدائن المتخصصة المتاحة اليوم لها استخداماتها."الغرض من المناقشة ليس مقارنة أدائها الإجمالي، ولكن اختيار أفضل أداة لمشروع معين."
على سبيل المثال، قال: "عندما يكون PE متوافقًا مع PP، فإننا نعتقد أن Vistamaxx يعطي أفضل النتائج.لكن السوق يحتاج أيضًا إلى تحسين مقاومة الصدمات، وقد تكون بلاستومرات الإيثيلين أوكتين مناسبة عند البحث عن صلابة في درجات الحرارة المنخفضة.
وأضاف كورتيز، "إن بلاستومرات الإيثيلين أوكتين مثل درجاتنا Exact أو Dow's Engage وVistamaxx تتمتع بمستويات تحميل متشابهة جدًا."
أوضح تشانغ من شركة Dow أنه في حين أن وجود مادة البولي بروبيلين في HDPE يزيد عمومًا من الصلابة مقاسة بمعامل الانحناء، فإنه يؤدي إلى تدهور الخصائص مقاسة بالمتانة واستطالة الشد بسبب عدم توافق المكونين.يؤدي استخدام المتوافقات في خلطات HDPE/PP إلى تحسين توازن الصلابة/اللزوجة عن طريق تقليل فصل الطور وتحسين الالتصاق البيني.
أرز.2. رسم بياني لقوة التأثير يوضح مزيجًا من الألوان المختلفة من HDPE والبولي بروبيلين المعاد تدويرهما، مع أو بدون مادة مضافة Vistamaxx.(المصدر: إكسون موبيل)
وفقًا لـ Zhang، فإن Engage POE وInfuse OBC هما الأنسب لجعل HDPE وLDPE وLLDPE متوافقين مع مادة البولي بروبيلين بسبب العمود الفقري PE ومونومر ألفا أوليفين.كمضافات لخليط PE/PP، يتم استخدامها عادةً بكميات تتراوح من 2% إلى 5% بالوزن.وأشار تشانغ إلى أنه من خلال تحسين التوازن بين الصلابة والمتانة، يمكن لمتوافقات Engage POE مثل الدرجة 8100 أن توفر قيمة أكبر لخليط PE/PP المعاد تدويره ميكانيكيًا، بما في ذلك تيارات النفايات التي تحتوي على نسبة عالية من PE وPP.تشمل التطبيقات قطع غيار السيارات المصبوبة بالحقن، وعلب الطلاء، وسلال المهملات، وصناديق التغليف، والمنصات النقالة، والأثاث الخارجي.
يحتاج السوق إلى تحسين أداء التأثير ويمكن أن تلعب بلاستومرات الإيثيلين أوكتين دورًا عندما تكون هناك حاجة إلى صلابة تأثير درجات الحرارة المنخفضة.
وأضاف: “إضافة 3 وزن فقط.أضاف % Engage 8100 قوة التأثير واستطالة الشد لمزيج HDPE/PP 70/30 غير المتوافق ثلاث مرات مع الحفاظ على المعامل الأعلى الذي ينقله مكون PP. بسبب درجة حرارة التزجج المنخفضة للغاية.
وفي معرض حديثه عن تكلفة هذه اللدائن المتخصصة، قال كورتيز من إكسون موبيل: "في سلسلة قيمة إعادة التدوير شديدة التنافسية، من المهم تحقيق التوازن بين التكلفة والأداء.ومع بوليمرات Vistamaxx، يمكن تحسين أداء الراتنجات المعاد تدويرها، مما يسمح باستخدام الراتنجات في التطبيقات حيث يمكن للقائمين بإعادة التدوير الحصول على قيمة اقتصادية أعلى.مع تلبية الطلب على المواد عالية الأداء. ونتيجة لذلك، يمكن أن تتاح للقائمين بإعادة التدوير فرص أكبر لتسويق المواد البلاستيكية المعاد تدويرها، بدلاً من مجرد التكلفة باعتبارها المحرك الرئيسي، مما يسمح لهم بالتركيز على الخلطات المخصصة والإنتاجية.
"بالإضافة إلى قدرتنا على إعادة تدوير البولي أوليفينات المخلوطة، فإننا نعمل أيضًا على تعزيز إعادة تدوير الخلطات المختلفة مثل البولي أوليفينات مع اللدائن الهندسية مثل النايلون والبوليستر.لقد قدمنا ​​عددًا من البوليمرات الوظيفية، لكن الحلول الجديدة لا تزال قيد التطوير.ويجري تطويرها بشكل نشط لمعالجة الخلطات البلاستيكية المختلفة الموجودة في تطبيقات التعبئة والتغليف والبنية التحتية والنقل والتطبيقات الاستهلاكية.
تعد البوليمرات المشتركة لكتلة الستايرين والبولي أوليفينات المعدلة كيميائيًا أنواعًا أخرى من المواد التي حظيت بالاهتمام باعتبارها عوامل توافق لتعزيز وتحسين توافق الراتنجات المعاد تدويرها.
تقدم شركة Kraton Polymers منصة CirKular+ من البوليمر المشترك للكتلة الستيرينية التي تحتوي على إضافات لتعزيز الأداء لإعادة تدوير البلاستيك وإعادة تدويره.تشير جوليا سترين، مديرة التسويق الاستراتيجي العالمي لشركة Kraton Specialty Polymers، إلى سلسلتين من خمس درجات: سلسلة التوافق CirKular+ (C1000، C1010، C1010) وسلسلة تحسين الأداء CirKular+ (C2000 وC3000).هذه الإضافات عبارة عن مجموعة من البوليمرات المشتركة القائمة على الستايرين والإيثيلين/البوتيلين (SEBS).تتميز بخصائص ميكانيكية استثنائية، بما في ذلك قوة التأثير العالية في الغرفة أو درجة الحرارة المبردة، والمرونة في التكيف مع الصلابة وخصائص التأثير، وتحسين مقاومة التشقق الناتج عن الإجهاد، وتحسين قابلية المعالجة.توفر منتجات Circular+ أيضًا التوافق مع الراتنجات المتعددة للبلاستيك البكر ونفايات PCR وPIR.اعتمادًا على الدرجة، يمكن استخدامها في PP، وHDPE، وLDPE، وLLDPE، وLDPE، وPS، وHIPS، بالإضافة إلى الراتنجات القطبية مثل EVOH، وPVA، وEVA.
"لقد أظهرنا أنه من الممكن إعادة تدوير النفايات البلاستيكية المختلطة من مادة البولي أوليفين وإعادة تدويرها إلى منتجات أكثر قيمة."
وقال سترين: "تسمح إضافات +CirKular القابلة لإعادة التدوير بالكامل بإعادة استخدام تفاعل البوليميراز المتسلسل من خلال تحسين الخواص الميكانيكية ودعم تصميم المنتجات الأحادية القائمة على البولي أوليفين، وبالتالي زيادة محتوى تفاعل البوليميراز المتسلسل إلى أكثر من 90 بالمائة".الراتنج غير المعدل.وقد أظهرت الاختبارات أن منتجات +CirKular يمكن معالجتها بالحرارة لمدة تصل إلى خمس مرات للاستخدام المتكرر.
مجموعة موسعات CirKular+ عبارة عن موسعات متعددة الراتنجات لترقية تدفقات الاسترداد المختلطة لـ PCR وPIR، والتي تتم إضافتها عادةً بنسبة 3% إلى 5%.يتضمن مثالان لإعادة تدوير النفايات المختلطة عينة مركبة مقولبة بالحقن من 76%-PCR HDPE + 19%-PCR PET + 5% Kraton+ C1010 وعينة من 72%-PCR PP + 18%-PCR PET + 10% Kraton+ C1000..في هذه الأمثلة، تمت زيادة قوة تأثير Izod المحززة بنسبة 70% و50% على التوالي، وزادت قوة الخضوع بنسبة 40% و30%، مع الحفاظ على الصلابة وتحسين قابلية المعالجة.كما أظهرت خلطات PCR LDPE-PET أداءً مماثلاً.هذه المنتجات فعالة أيضًا على النايلون وABS.
تم تصميم سلسلة تحسين الأداء CirKular+ لترقية تدفقات PCR وPIR المختلطة الدورية من البولي أوليفينات والبوليسترين بمستويات إضافة نموذجية تتراوح من 3% إلى 10%.اختبار القولبة بالحقن الناجح مؤخرًا: 91%-PCR PP + 9% Kraton+ C2000.تحتوي التركيبة على تحسن بنسبة 110% في توازن معامل التأثير مقارنة بالمنتجات المنافسة."تتطلب تطبيقات rPP المتطورة في تطبيقات السيارات والتطبيقات الصناعية هذا النوع من التحسين.وقال سترين: "يمكن تطبيق ذلك أيضًا على التعبئة والتغليف، ولكن مع متطلبات أقل صرامة، سيتم تقليل كمية C2000".
يقول سترين إن Kraton+ يمكن مزجه مسبقًا أو مزجه جافًا مع البلاستيك المعاد تدويره قبل القولبة أو البثق أو كجزء من عملية إعادة التدوير.منذ إطلاق CirKular+ قبل بضع سنوات، حققت الشركة اعتمادًا مبكرًا في مجالات مثل المنصات الصناعية، وتغليف المواد الغذائية والمشروبات، ومكونات السيارات، ومقاعد سيارات الأطفال.يمكن أيضًا استخدام CirKular+ في مجموعة متنوعة من تطبيقات العمليات بما في ذلك القولبة بالحقن أو الضغط، والبثق، والقولبة الدورانية، والتركيب.
يعد Polybond 3150/3002 جزءًا من مجموعة SI Group الواسعة من البولي أوليفينات المعدلة كيميائيًا من Polybond ويمكن استخدامه كمواد رابطة ومضافات متوافقة.وهو عبارة عن مادة البولي بروبيلين المطعمة بأنهيدريد الماليك والتي تجعل مادة البولي بروبيلين المعاد تدويرها متوافقة مع جميع أنواع النايلون.وفقًا لجون يون، المدير الفني والدعم الفني، عند مستوى استخدام نموذجي يبلغ 5%، فإنه يُظهر أكثر من ثلاثة أضعاف قوة تأثير Izod المحززة وقوة تأثير Izod العكسية.ويشير عرفان فوستر، مدير تطوير السوق، إلى أن التطبيق الأولي هو عزل الصوت في السيارة.وفي الآونة الأخيرة، تم استخدامه في مزيج البولي بروبلين والنايلون المعاد تدويره للألواح الموجودة أسفل الأرضية، والمكونات السفلية، وخلف لوحات العدادات.
وهناك درجة أخرى هي بوليبوند 3029، وهو بولي إيثيلين عالي الكثافة مطعم بأنهيدريد المالئيك تم طرحه قبل عامين كمواد مضافة لتحسين توافق المركبات الخشبية والبلاستيكية.وفقًا ليون، يبدو أن الشركة تسير على الطريق الصحيح لتكون متوافقة مع مزيج 50/50 PCR/HDPE النقي.
تعتمد فئة أخرى من المتوافقات على كيمياء التيتانيوم والألومنيوم، مثل محفزات تيتانات (Ti) وزركونات (Zr) التي تقدمها شركة كينريش للبتروكيماويات وتباع إلى شركات التجميع والقولبة.تشتمل منتجات الشركة على محفز جديد في شكل مسحوق أو خليط يعمل بمثابة مادة مضافة متوافقة لمجموعة متنوعة من البوليمرات، بما في ذلك البولي أوليفينات، والمواد البلاستيكية الحيوية مثل PET، وPVC، وPLA.إن استخدامه في خلطات PCR مثل PP/PET/PE يكتسب زخمًا، وفقًا لرئيس كينريش والمالك المشارك سال مونتي.تم الإبلاغ عن أن هذا يؤدي إلى زيادة إنتاجية البثق وتقليل أوقات دورة صب الحقن.
تم الإبلاغ عن أن خرز Ken-React CAPS KPR 12/LV ومسحوق Ken-React KPR 12/HV يعيدان PCR إلى حالته الأصلية.وقال مونتي إن المنتج هو نتيجة الجمع بين محفز تيتانات ألكوكسي LICA 12 الجديد للشركة مع محفز معدني مختلط "أكثر فعالية من حيث التكلفة"."نحن نقدم حبيبات CAPS KPR 12/LV بكميات تتراوح من 1.5% إلى 1.75% من الوزن الإجمالي لجميع المواد المعاد تدويرها المضافة إلى السلة، تمامًا مثل الأصبغة الرئيسية، ونخفض درجة حرارة العملية بنسبة 10-20%، للحفاظ على القص من خليط التفاعل .إنها تعمل على مستوى النانومتر، لذلك يلزم القص التفاعلي للمركب، ويتطلب الذوبان عزم دوران عاليًا.
يقول مونتي إن هذه الإضافات تعمل كموازنات فعالة للبوليمرات المضافة مثل LLDPE وPP والمكثفات المتعددة مثل PET، والحشوات العضوية وغير العضوية، والمواد البلاستيكية الحيوية مثل PLA.تتضمن النتائج النموذجية انخفاضًا بنسبة 9% في درجات حرارة البثق والقولبة بالحقن والنفخ وزيادة بنسبة 20% في سرعة المعالجة لمعظم اللدائن الحرارية غير المعبأة.تم الحصول على نتائج مماثلة مع مزيج 80/20% LDPE/PP المعاد تدويره.في إحدى الحالات، تم استخدام 1.5% CAPS KPR 12/LV لضمان توافق ثلاثة راتنجات PIR: الفيلم المنصهر المتدرج LLDPE، 20-35 MFI أغطية كوبوليمر بولي بروبيلين مصبوبة بالحقن المختلط، وتغليف أغذية PET المشكل حراريًا.قم بطحن خليط PP/PET/PE إلى حجم 1/4 بوصة.ما يصل إلى ½ بوصة.يتم خلط الرقائق والذوبان في كريات القولبة بالحقن.
يقال إن تقنية الإضافات diblock الحاصلة على براءة اختراع من Interface Polymers تتغلب على عدم التوافق المتأصل للبولي أوليفينات على المستوى الجزيئي، مما يسمح بمعالجتها.(الصورة: البوليمرات البينية)
أعمال التوزيع SACO AEI Polymers هي الموزع الحصري لـ Fine-Blend في الصين، والتي تنتج مجموعة واسعة من المتوافقات للبولي بروبيلين والنايلون والبولي إيثيلين تيرفثالات واللدائن الحرارية الهندسية والبوليمرات الحيوية مثل PLA وPBAT، بما في ذلك الخلطات المعاد تدويرها والمواد المضافة وموسعات السلسلة.قال مدير وحدة الأعمال مايك ماكورماتش.تشتمل المواد المساعدة على المتوافقات غير التفاعلية، بشكل أساسي البوليمرات المشتركة الكتلية والمطعمة أو البوليمرات المشتركة العشوائية التي لا تشارك في التفاعل الكيميائي عند خلط البوليمرات.يعد BP-1310 مثالًا على أن مستويات الإضافة من 3% إلى 5% تعمل على تحسين توافق الخلطات المعاد تدويرها من البولي بروبيلين والبوليسترين.هناك مادة مضافة لتحسين توافق خلائط PE/PS المعاد تدويرها قيد التطوير.
تعمل المتوافقات التفاعلية Fine-Blend على تحسين التوافق من خلال التفاعل كيميائيًا مع البوليمر البكر أثناء المزج، بما في ذلك ECO-112O لمادة PET المعاد تدويرها والبولي كربونات والنايلون؛HPC-2 لـ ABS ومتوافق PET المعاد تدويره؛وSPG-02 لإنتاج مادة البولي بروبيلين والبولي بروبيلين المعاد تدويره.متوافق مع الحيوانات الأليفة.وقال ماكورماتش إنها تحتوي على مجموعات إيبوكسي يمكن أن تتفاعل مع مجموعات هيدروكسيل البوليستر المعاد تدويرها لتحسين المتانة والتوافق.يوجد أيضًا CMG9801، وهو بولي بروبيلين مطعم بأنهيدريد المالئيك والذي يمكن أن يتفاعل مع المجموعات الأمينية من النايلون.
منذ عام 2016، قامت شركة Interface Polymers Ltd. البريطانية بتطوير تقنية إضافة البوليمر المشترك Polarfin diblock الخاصة بها، والتي يقال إنها تتغلب على عدم التوافق الجزيئي المتأصل للبولي أوليفينات، مما يسمح بإعادة تدويرها.تعتبر إضافات ديبلوك هذه مناسبة لمركبات وصفائح وأغشية البولي إيثيلين والبولي بروبيلين البكر والمعاد تدويرها.
تعمل إحدى شركات تصنيع الأفلام الكبرى على مشروع لمعالجة الأفلام متعددة الطبقات دون خسارة كبيرة في الإنتاجية.قال مدير تطوير الأعمال سايمون وادينجتون إنه حتى عند مستويات التحميل المنخفضة، تمكنت Polarfin من التخلص من التبلور، وهي مشكلة شائعة تعرقل إعادة تدوير أغشية البولي أوليفين باستخدام البلاستيك المخلوط المعاد تدويره."لقد أثبتنا بنجاح أنه يمكن إعادة تدوير النفايات البلاستيكية المختلطة من مادة البولي أوليفين وإعادة تدويرها إلى منتجات أكثر قيمة باستخدام تقنية Polarfin المضافة الخاصة بنا."
وفقًا لـ Cortes من ExxonMobil، يمكن إثبات التوافق (على سبيل المثال Vistamaxx مع PE/PP المعاد تدويره) من خلال الخصائص الميكانيكية المحسنة مثل مقاومة الصدمات.(الصورة: إكسون موبيل)
في التركيب المزدوج اللولب، يدرك معظم المهندسين ميزة القدرة على تكوين العناصر اللولبية.إليك ما تحتاج إلى معرفته حول فرز أقسام الدلو.
ابحث عن الأنماط المكانية و/أو الزمانية لتوفير أدلة عند التحقيق في عيوب جودة الارتباط أو تحديد السبب الجذري لمشكلات المعالجة.تتمثل استراتيجية تحديد السبب المحدد ومعالجته في تحديد ما إذا كانت المشكلة مزمنة أم مؤقتة.
تستخدم شركة Insight Polymers & Complexers خبرتها في كيمياء البوليمرات لتطوير مواد الجيل القادم.