مقاله بازیافت مکانیکی «PET»

بازیافت مکانیکی بطری های  «PET» یکی از روش های عمده بازیافت این مواد است. اما مشکل اصلی در این روش کاهش گرانروی ذاتی مواد پس از بازیافت به خصوص برای استفاده مجدد به عنوان بطری است. یکی از روش های جبران این افت در وزن مولکولی پلیمر که در نیجه تخریب مولکول ها در حین فرآیند تولید و بازیافت به وجود می آید، روش بازفرآیند مذاب است. این مطلب تلاش می کند تا جزییات این روش را بیشتر بازنماید.

1- بازفرآیند درحالت مذاب

پرگشای  «PET» را می توان با استفاده از فرآیند اکستروژن دوباره فرآیند کرد و به گرانول تبدیل نمود. گرچه همان طور که می دانیم آب و ناخالصی های اسیدی باعث شکست زنجیر پلیمر شده و وزن مولکولی رزین بازیافتی را کاهش می دهند. (جدول 1)

جدول 1- وزن مولکولی متوسط (MV) «PET» بازیافتی به روش مکانیکی و  «PET» تازه قبل و بعد از تزریق

1 کاهش گرانوری ذاتی (IV)

کاهش وزن مولکولی  «PET» که نشانه آن است  گرانروی ناشی است به علت تجزیه گرمایی و هیدرولیز زنجیره های پلیمر به وجود می آید. در نتیجه  «PET» های بازیافتی حاصل از بطریها، به طور معمول دارای گرانر ذاتی حدود  72/0-68/0 می باشند، در مقایسه با پلیمر نو که  گرانروی ذاتی آن 8/0 است.

میزان کاهش «IV» اولیه بالاتری هستند بیشتر است. برای مثال یک پلیمر با «IV» اولیه 05/1 ممکن است 07/0 واحد «IV» از دست دهد در حالیکه پلیمری با «IV» 5/0 فقط 03/0 کاهش «IV» خواهد داشت.

برای فرآیند بادی تزریقی – کششی «IV»  «PET» باید حدود 74/0 یا بیشتر باشد. به علت «IV» پایین و متغیر، فرآیند کاران  «PET» بازیافتی با مشکلاتی مواج هستند. مقداری از این کاهش، «IV» توسط «فرآیند کاران  «PET» بازیافتی با مشکلاتی مواجه هستند. مقداری از  این کاهش «IV» توسط فرآیندهای حالت جامد (Solid – stating) جبران پذیر است. از آنجا که  «PET» بازیافتی دارای «IV» در محدوده  72/0-68/0 است برای مثال پس از تبدیل شدن به ورق، «IV» ممکن است تا 68/0 کاهش یابد هنگامی «IV» تا این حد تنزل می یابد اکستروژن ورق مشکل می شود زیرا استحکام مذاب به مقدار زیادی کاهش یافته و منجر به ایجاد مشکل شکم دادن مذاب (Sagging) می گردد.

2-1 فواید

در مقایسه با روش های بازیافت شیمیایی،‌ بازیافت مکانیکی به روش مذاب نسبتا ساده بوده و نیاز به سرمایه گزاری کمتری دارد و تجهیزات مورد نیاز را می توان بسته به حجم خوراک تغییر داد و از نظر زیست محیطی نیز اثرات کنفی کمی دارد.

3-1 معایب

مشکل اصلی در باز فرآیند  «PET» کاهش گرانوی مذاب است که ناشی از تجزیه گرمایی و هیدرولیز می باشد.

بازفرآیند مذاب می تواند الیگومرهای حلقوی و خطی تولید کند که برروی ویژگی های محصول نهایی مثل چاپ پذیری و رنگ پذیری اثر می گذارد.

-بازیافت  «PET» به روش مذاب منجر به افزایش سرعت کریستالیزاسیون می شود که در شکل 1 نشان داده شده است. این مساله به ترکیبی از عواملی مثل کاهش جرم مولکولی هسته زدایی توسط ذرات غبار و افزایش الیگومرهای حلقوی که به عنوان هسته عمل می کنند. مربوط می شود.

آلودگی هایی مثل PVDC,PVC چسب ها ،  «EVA» ، کاغذ و غیره. ترکیبات اسیدی که کاتالیست هیدرولیز پیوندهای  استری  «PET» هستند را به وجود آورده و تخریب در حین بازفرآیند را سرعت می بخشند.

منابع اصلی در بازیافت  «PET» های مصرفی ، بروز پدیده زرد شدن (Yellowint) می باشد. این رنگ ناشی از شبکه ای شدن و واکنش های اکسیداسیونی است. پدیده زردشدن بهعنوان مشکل بزرگی برای  «PET» مورد استفاده جهت تولید دوباره بطری مطرح است.

4-1 تخریب بلندمدت

بر اثر اکستروژن دوباره  «PET» ، «IV» آن کاهش می یابد به طوری که تقریباً 07/0 واحد در هر بار اکسترود شدن کاهش خواهیم داشت. در واقع اگر میزان  «PET» بازیافتی در بطری های  «PET» ، 50 درصدی وزنی باشد از نظر تئوری بعد از مرحله دوم اکسترود کردن، 50 درصد از رزین 2 تاریخچه گرمایی داشته و در اکستروژن چهارم 5/12 درصد از رزین 4 تاریخچه گرمایی داشته است. بنابراین، از نظر تئوری بطری ها همواره شامل 5/12 درصد مواد بازیافتی با حداقل 4 تاریخچه گرمایی هستند و این معادل حدود 38 درصد کاهش «IV»  است.

چنین کاهشی در «IV» با افت ویژگی های مکانیکی و تشکیل بیش از حد گروه های انتهایی کربوکسیلیک توام می باشد.

5-1 راهنمایی برای حفظ «IV» در حین بازفرآیند.

1-5-1 خشک کردن دقیق

سیستم بازفرآیند مذاب پیچیده ای طراحی شده است که قادر است گرانول هایی از  «PET» بازیافتی که با کیفیت بالا، با «IV» بیشتر از 7/0 تولید کند که برای بطری های مواد پاک کننده مناسب است این سیستم  ترکیبی از 3 کریستالیزور/ خشک کن همراه با اکستروژن است.

ابتدا پرک های  «PET» ورودی  80/0-72/0-IV) از یک پیش کریستالیزور/ خشک کن با سیستم هوای داغ عبور می کنند. که بیش از 90 درصد رطوبت در آن حذف شده و مواد 25-20 درصد کریستالیزه می شوند. این مرحله همچنین گرد و غبار و چسب های باقی مانده را حذف می کند. «PET» بازیافتی باید کریستالیزه شود. چرا که «PET» آمورف نرممی شود و در حین خشک شدن به صورت توده در می آید و این موضوع حمل و نقل آن را مشکل ساخته و واحدهای خشک کن را کثیف می نماید.

هوای گرم و مرطوب در سیستم مجدد گردشی نمی یابد و خارج می شود. سپس پرک ها به یک خشک کن مدار بسته (closed-Loop) منتقل می شوند تا باقی مانده رطوبت حذف شود. پس از اکستروژن، گرانول های بازیافتی در خشک کن سوم کاملا بلوری هستند. مرحله پیش خشک کن کار حذف کامل رطوبت در خشک کن نهایی و بلوری کردن پرک ها را به میزان قابل توجهی آسان می کند. به علاوه، پیش خشک کن عمر مفید خشک کن مرحله دوم را افزایش داده و هزینه های نگهداری و انرژی را کاهش می دهد.

1- اکستروژن به کمک خلاء

تخریب «PET» در یک اکسترود و در دو مرحله اتفاق می افتد. اول،‌ مرحله بسیار سریع هیدرولیز است ودوم تخریب گرمایی با خارج کردن رطوبت و کمک به فرآیند های تراکمی (Polycondensation) می توان «IV» را ثابت نگه داشت و یا حتی آن را افزایش داد. اخیراً ثابت شده است که باز فرایند «PET» ضایعاتی با استفاده از روش گاززدایی از مذب در یک اکسترو در دو مارپیچه منجر به تولید «PET» با «IV» بالاتری (به دلیل فرآیندهای تراکمی) می شود. «PET» بازفرآیند شده با روش گاززدایی از مذاب، پلیمری تولید می کند که وزن مولکولی آن حدود 40 درصد بیشتر از «PET» باز فرآیند شده بدون حذف گاز یا خشک کردن است . با افزایش میزان خلا، وزن مولکولی «PET» باز هم افزایش می یابد بنابراین با به کار بردن خلا، در حین اکستروژن حتی می توان به جرم های مولکولی قابل مقایسه با «PET» نو مناسب برای ساخت بطری ( در حدود 160000، جهت استفاده مجدد در بطری یا کاربردهای مهندسی دست یافت.