افزودنی های لازم در کندرسازی برای بالا بردن کیفیت مواد
تقاضای جهانی برای پلاستیک همچنان در حال افزایش است. پیش بینی می شود که میزان پلاستیک در گردش تا سال 2030 از 236 به 417 میلیون تن در سال افزایش یابد. بازیافت یا استفاده مجدد از پلاستیک در گردش برای جلوگیری از افزایش انتشار تصادفی یا هدفمند مواد پلیمری در محیط زیست و در نتیجه مهار آلودگی محیط زیست ضروری است. در سال 2016، تنها 16 درصد از پلیمرهای در جریان برای بازیافت جمع آوری شد، در حالی که 40 درصد به محل دفن زباله فرستاده شد و 25 درصد سوزانده شدند. اخیراً کشورهای اروپایی تلاش‌های خود را برای بهبود نرخ بازیافت افزایش داده‌اند. در سال 2018، 29.1 میلیون تن زباله پلاستیکی پس از مصرف در اروپا جمع آوری شد. در حالی که کمتر از یک سوم از این مقدار بازیافت شد، نشان دهنده دو برابر شدن مقدار بازیافت و کاهش صادرات زباله پلاستیکی به خارج از اتحادیه اروپا (EU) به میزان 39 درصد در مقایسه با سطح سال 2006 بود. بیشتر این جریان پلاستیکی (39.9٪) برای بسته بندی بود. پلاستیک ها بیشتر مواد پتروشیمی هستند که از گاز طبیعی یا نفت ساخته می شوند. مهندسان شیمی نفت را که از طریق فرآیند گرمایش طی می‌کند، برای تولید اتیلن و پروپیلن، که بلوک‌های شیمیایی برای تولید وس ساخت بسیاری از پلاستیک‌ها هستند، تصفیه می‌کنند.
کندر سازی یک فرآیند ماشین کاری است که شامل حذف مواد از قطعه کار با استفاده از چرخ کندر سازی چرخان است. چرخ کندر سازی معمولاً از ذرات ساینده تشکیل شده است که با استفاده از یک عامل پیوند، مانند رزین یا مواد انجمادی به یکدیگر متصل می شوند.
برای بهبود کیفیت محصولات تولید شده توسط دستگاه های آسیاب، می توان افزودنی های متعددی را به فرآیند آسیاب اضافه کرد. این افزودنی‌ها می‌توانند شامل روان‌کننده‌ها، خنک‌کننده‌ها، ساینده‌ها، عوامل باندینگ و عوامل ضد گرفتگی باشند، همانطور که قبلاً نیز در مقاله های متعددی در رابطه با این موارد بحث شد.
روان کننده ها برای کاهش اصطکاک بین چرخ کندر سازی و قطعه کار به فرآیند کندر سازی اضافه می شوند. نوع روان کننده مورد استفاده به موارد متعددی از جمله فرآیند آسیاب خاصی که استفاده می شود و نوع ماده آسیاب شده بستگی دارد. به عنوان مثال، روغن های محلول در آب اغلب برای آسیاب فلزات آهنی استفاده می شود، در حالی که روغن های مستقیم برای آسیاب فلزات غیر آهنی استفاده می شود. روان کننده ها افزودنی هایی هستند که نقش کاهنده جاذبه و اصطحکاک بین سطوح داغ دستگاه های تشکیل دهنده و سطح پلیمر مذاب را دارند. این افزودنی ضریب اصطحکاک بین لایه های فیلم با یکدیگر و یا فیلم با هر سطح دیگری که با آن در تماس است را کاهش داده و سبب جدا شدن بهتر و آسان تر فیلم از سطح می‌شود. هدف از این عمل آسیب نرسیدن به دستگاه و محصولات در حین فرآیند است.
خنک کننده ها در فرآیند کندر سازی برای کاهش گرمای تولید شده از اصطکاک بین چرخ کندر سازی و قطعه کار استفاده می شوند. این قضیه می تواند از گرم شدن بیش از حد به دلیل گرمای ایجاد شده توسط فرآیند و تغییر شکل قطعه کار جلوگیری کند که می تواند کیفیت محصول نهایی را بهبود بخشد. خنک‌کننده‌ها را می‌توان به روش‌های مختلفی مانند غرق کردن قطعه کار در مایع خنک‌کننده یا اعمال مستقیم آن بر روی چرخ آسیاب اعمال کرد.
عامل پیوندی که ذرات ساینده را در چرخ کندر سازی نگه می دارد نیز می تواند بر کیفیت فرآیند آسیاب تأثیر بگذارد. نوع عامل اتصال مورد استفاده به نوع ساینده مورد استفاده و ویژگی های آسیاب مورد نظر بستگی دارد. عوامل اتصال متداول شامل رزین، باندهای شیشه‌ای و پیوندهای فلزی است.
در فرآیند کندر سازی، مواد ضد گرفتگی نیز به فرآیند کندر سازی اضافه می شوند تا از گرفتگی چرخ کندر سازی با زباله جلوگیری شود. این عمل می تواند کارایی و ثبات فرآیند آسیاب را بهبود بخشد و همچنین خطر آسیب به قطعه کار را کاهش دهد. موم و رزین مواد ضد گرفتگی رایجی هستند که در فرآیندهای آسیاب مورد استفاده قرار می گیرند. به طور کلی افزودن این مواد افزودنی به فرآیند آسیاب می‌تواند کیفیت محصولات تولید شده توسط ماشین‌های آسیاب را بهبود ببخشد و همچنین کارایی و قوام فرآیند آسیاب را افزایش دهد.
مواد افزودنی آسیاب در فرآیند کندرسازی (آسیاب گلوله ای، آسیاب غلتکی عمودی، هورومیل) برای افزایش بهره وری، صرفه جویی در انرژی الکتریکی و یا افزایش ظرافت و بهبود خواص تعیین شده کندرها استفاده می شوند.
با بررسی بیشتر، سازگارکننده‌ها و اصلاح‌کننده‌های مبتنی بر کوپلیمر بلوک استایرن (SBC) برای رزین‌های بازیافتی پس از مصرف، پیشرفت کرده‌اند. دو افزودنی سازگار کننده یعنی C1000 و C1010 نیز تجاری شده اند.
C1010 SBC همچنین در قالب محتوای بازیافتی 50% مقرون به صرفه موجود است. آن ها را می توان به اندازه 1-2٪ وزن اضافه کرد. این سازگار کننده ها برای استفاده با رزین های پلی اولفین بازیافتی مانند پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) و پلی پروپیلن (PP) آلوده به پلی اتیلن ترفتالات بازیافتی (PET) فرموله شده اند. علاوه بر این، گریدهای C1000 و C1010 برای سازگاری PET بازیافتی که ممکن است با PP، پلی آمید (PA، نایلون) یا پرکننده‌های متفرقه ترکیب شوند، مفید هستند. گریدهای افزودنی اصلاح کننده C2000 و C3000 برای ترکیب با رزین های پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) و پلی پروپیلن (PP) بازیافتی برای افزایش مقاومت شیمیایی ترک استرس و همچنین چقرمگی ضربه مفید هستند.
مستربچ های ThermProtect Ampacet برای بازیافت PET
Ampacet، یک رهبر جهانی مستربچ، ThermProtect™ PET را معرفی کرده است، مجموعه ای از مستربچ های تثبیت کننده پلی اتیلن ترفتالات بازیافتی (rPET) که زردی را به دلیل تخریب حرارتی پلیمر کاهش می دهند و پردازنده ها را قادر می سازد تا محتوای PET بازیافتی را در مواد اولیه بدون به خطر انداختن زیبایی یا زیبایی محصول افزایش دهند. این طیف محصول برای قالب‌گیری با ضربه تزریقی (ISBM)، قالب‌گیری تزریقی و فرآیندهای ترموفرمینگ اکستروژن مناسب است.
Polysecure و Nextek نشانگرهای فلورسنت را برای مرتب سازی پلاستیک های بازیافتی توسعه می دهند. فناوری افزودنی پایانی ما روشی متفاوت برای مرتب‌سازی پلاستیک‌های بازیافتی با استفاده از نشانگرهای برچسب فلورسنت ترکیب شده در بازیافت را برجسته می‌کند. این امر به بازیافت اجازه می دهد تا با استفاده از آشکارسازهای نور ماوراء بنفش (UV) به طور موثر در تاسیسات زباله دسته بندی شود.
دو شرکت Polysecure و Nextek چنین سیستم های افزودنی و شناسایی را توسعه داده اند. به عنوان مثال، Nextek از نشانگرهای فلورسنت در مواد برچسب بسته های پلاستیکی برای جداسازی رزین های پلی پروپیلن (PP) در تاسیسات مرتب سازی استفاده می کند.
روان کننده ها
روان کننده ها اغلب به فرآیند کندر سازی اضافه می شوند تا اصطکاک بین چرخ کندر سازی و قطعه کار را کاهش دهند. این می تواند کیفیت پرداخت سطح را بهبود بخشد و خطر آسیب حرارتی به قطعه کار را کاهش دهد. نوع روان کننده مورد استفاده به نوع ماده آسیاب شده و فرآیند آسیاب خاص مورد استفاده بستگی دارد.
خنک کننده ها
خنک کننده ها در فرآیند کندر سازی برای کاهش گرمای تولید شده از اصطکاک بین چرخ کندر سازی و قطعه کار استفاده می شوند. این می تواند از گرم شدن بیش از حد و تغییر شکل قطعه کار جلوگیری کند که می تواند کیفیت محصول نهایی را بهبود ببخشد. خنک‌کننده‌ها را می‌توان به روش‌های مختلفی، مانند غرق کردن قطعه کار در مایع خنک‌کننده یا اعمال مستقیم آن بر روی چرخ آسیاب اعمال کرد.
ساینده ها
مواد ساینده به چرخ کندر سازی اضافه می شوند تا توانایی برش آن را افزایش دهند و کیفیت پرداخت سطح را بهبود بخشند. انتخاب ساینده به نوع ماده آسیاب شده و پرداخت مورد نظر بستگی دارد. به عنوان مثال، ذرات الماس اغلب برای کندر سازی مواد سخت مانند سرامیک استفاده می شود، در حالی که اکسید آلومینیوم یک ساینده رایج برای آسیاب فولاد است.
عوامل باندینگ
عامل پیوندی که ذرات ساینده را در چرخ کندر سازی نگه می دارد نیز می تواند بر کیفیت فرآیند آسیاب تأثیر بگذارد. نوع عامل اتصال مورد استفاده به نوع ساینده مورد استفاده و ویژگی های آسیاب مورد نظر بستگی دارد. عوامل اتصال متداول شامل رزین، باندهای شیشه‌ای و پیوندهای فلزی است.
مواد ضد گرفتگی
مواد ضد گرفتگی به فرآیند کندر سازی اضافه می شوند تا از گرفتگی چرخ کندر سازی با زباله جلوگیری کنند. این می تواند کارایی و ثبات فرآیند آسیاب را بهبود بخشد و همچنین خطر آسیب به قطعه کار را کاهش دهد. موم و رزین مواد ضد گرفتگی رایج هستند که در فرآیندهای آسیاب مورد استفاده قرار می گیرند.
تثبیت کننده های حرارتی
برای بسیاری از مواد، خواص فیزیکی و ظاهر پلاستیک در برخی موارد به طور قابل توجهی از طریق تأثیر گرما، نور و اکسیژن اتمسفر تغییر می کند. در این رابطه بین تثبیت‌کننده‌های پردازشی که عمدتاً با تخریب پلیمر در فاز مذاب مقابله می‌کنند (ترکیب، قالب‌گیری تزریقی، اکستروژن)، تثبیت‌کننده‌های طولانی‌مدت که از تخریب پلیمر تحت افزایش دمای محیط (60 تا 130 درجه سانتیگراد) در طول قطعه نهایی جلوگیری می‌کنند، تمایز قائل می‌شوند. تثبیت کننده های درجه حرارت بالا که تا دمای 180 درجه سانتیگراد موثر هستند و تثبیت کننده های UV برای محافظت موثر از قطعات نهایی در برابر تخریب پلیمر توسط اشعه UV استفاده می شوند. ضمنا ترکیبی از افزودنی های مختلف اثرات هم افزایی بیشتری را نیز ایجاد می کند.
عوامل پردازش پلی آمیدها و پلی استرها
بسیاری از صنایع بازیافت با عوامل فرآوری خود از ترکیبات پلی آمیدی در بهبود مقرون به صرفه ویژگی های پردازش پلی آمیدها پشتیبانی می کنند. به این ترتیب می توان جریان پذیری پلی آمیدهای تقویت شده با الیاف شیشه را افزایش داد و خواص مکانیکی خوب آن ها را حفظ کرد. چنین پلی آمیدهای بسیار اشباع شده ای جایگزینی برجسته برای فلز در قطعات فنی هستند.
اصلاح کننده ها
برخی صنایع بازیافت نیز اصلاح کننده هایی را برای ایجاد زنجیره و از هم پاشیدگی زنجیره ارائه می دهند. به عنوان مثال، با “کوتاه کننده زنجیر”، وزن مولکولی ضایعات پلی آمید بسیار ویسکوز را می توان به انواع قالب گیری تزریقی با کارایی بالا تبدیل کرد، که خواص مکانیکی آن ها با نوع قالب گیری تزریقی جدید با همان ویسکوزیته مطابقت دارد.
اصلاح کننده های ضربه
برخی صنعت ها اکنون می توانند اصلاح کننده های ضربه را برای بهبود سطوح عملکرد پلاستیک های مهندسی برای طیف گسترده ای از کاربردها نیز ارائه دهند. مجموعه اصلاح کننده ضربه Compoline® CO/PA شامل طیف گسترده ای از پلی اولفین الاستومری و همچنین ترکیبات مبتنی بر کوپلیمر پلی اولفینیک اصلاح شده با انیدرید مالئیک است.
همچنین مواد دیگری نیز به طور کلی به عنوان یک افزودنی برای استفاده در مرحله شستشوی فرآیند بازیافت PET استفاده می شوند که این افزودنی شامل:
- حداقل یک سورفکتانت غیر یونی
- حداقل یک سورفکتانت کاتیونی
- هیدروتروپ
- آب
- به صورت اختیاری، یک حلال آلی می باشد. در تجسم دیگر، این مواد به طور کلی به فرآیند بازیافت ضایعات پلی اتیلن ترفتالات مربوط می شود، فرآیندی که شامل مراحل دسته بندی ضایعات پلی اتیلن ترفتالات برای حذف سایر مواد، کندرسازی یا خرد کردن ضایعات پلی اتیلن ترفتالات برای تولید پولک های پلی اتیلن ترفتالات، و شستشوی ضایعات پلی اتیلن ترفتالات برای حذف آلاینده ها است.
برای افزایش کارایی بازیافت بهتر است از سیستم تصفیه آب استفاده نمایید زیرا اغلب کارگاه ها دارای مشکلات مرتبط با کم آبی هستند. شما با داشتن این سیستم می توانید ۲۰-۳۰ درصد آب مصرفی را بازگردانید.
برای سیستم تفکیک حتما از تسمه نقاله استفاده نمایید که سرعت کار را ۵ برابر افزایش می دهد. نیروی انسانی شما باید سرعت خود را با تسمه نقاله تنظیم نماید نه اینکه شما سرعت کار را با نیروی انسانی و کارگر تنظیم کنید. از دیگر مزایای استفاده از تسمه نقاله این است که علاوه بر افزایش سرعت، دقت نیروی انسانی نیز بیشتر می گردد.
اقتصاد خطی پلاستیک فعلی پایدار نیست. افزایش آلودگی زیست محیطی که وارد اقیانوس ها و زمین های ما می شود، همراه با آلودگی میکرو و نانوپلاستیک در سیستم های طبیعی ما، اهمیت استفاده مجدد و بازیافت این مواد ضروری را برجسته می کند. در بسیاری از کاربردها، جایگزین‌ها در دسترس نیستند، بسیار گران هستند یا ردپای کربن بالاتری دارند، که تأیید می‌کند که بازیافت مکانیکی باید بخش عمده‌ای از استراتژی مدیریت زباله ما باقی بماند. بازیافت مکانیکی بسته بندی های پلاستیکی با پیشرفت های قابل توجهی در 50 سال گذشته به خوبی مورد تحقیق قرار گرفته است. در حالی که این بررسی تحولات کلیدی در مقالات منتشر شده را نشان می دهد، بدون شک نوآوری هایی وجود دارد که به عنوان اسرار تجاری توسط بازفرآورندگان پلاستیک قفل شده است.
