Өнүгүп келе жаткан шайкештештирүүчү технология аралаш пластик калдыктарын кайра иштетүүгө кандайча мүмкүндүк берет?

Кошумчаларды жеткирүүчүлөр жана окумуштуулар шайкеш келбеген полимерлерди аралаштырып, жогорку натыйжалуу жана туруктуу материалдарды түзүү үчүн көптөгөн даяр же иштелип чыга элек чечимдерге ээ. Көпчүлүгү кайра иштетилген пластиктерди, көбүнчө, бирок жалаң гана керектөөдөн кийинки кайра иштетилген материалдарды (ПКР) жаңыртуу максатында иштелип чыккан. Көпчүлүгү, бирок баары эмес, полярдык жана полярдык эмес полимерлердин же полярдык эмес, бирок дагы эле шайкеш келбеген полимерлердин (мисалы, ПЭ жана ПП) ортосундагы интерфейсти байланыштыруу үчүн малеин ангидридинин кыйыштыруу ыкмаларын колдонушат.

АКШда жайгашкан Intermix Performance Materials компаниясы өткөн жылы Корнелл университетинен лицензияланган этилен-пропилен көп блоктуу шайкештик кошулма технологиясын иштеп чыгууну коммерциялаштыруу үчүн түзүлгөн стартап компания болуп саналат. Аны Корнелл университетинин химия жана химиялык биология боюнча Тиш мектебинин профессору Джефф Коутс, бизнес-аналитик Эндрю Арриз жана башкы изилдөөчү Тинг-Вей Лин негиздешкен.

«Жогорку тыгыздыктагы полиэтилен жана изотактикалык полипропилен (iPP) дүйнөдө эң көп өндүрүлгөн коммерциялык пластиктер болуп саналат жана алардын оптикалык касиеттери окшош, бул эки пластикти ири масштабда иргеп алуу процессин кыйындатат», - дейт Лин. Химиялык түзүлүштөрү окшош болгонуна карабастан, Жогорку тыгыздыктагы полиэтилен жана iPP бири-бири менен шайкеш келбейт жана ошондуктан эритилгенде морт жана пайдасыз материалды пайда кылат. Бул бул пластиктерди кайра иштетүүнүн натыйжалуулугуна тоскоол болот. Жогорку тыгыздыктагы полиэтилен жана iPPнин тиешелүүлүгүнө жараша 7% жана 1% дан азы кайра иштетилери кабарланган.

Белгиленген компания менен өнөктөштүк аркылуупластиктерди кайра иштетүүчүIntermix эски аркандардан жана балык кармоочу торлордон жасалган, негизинен деңизден кайра иштетилген гранулдардын партиясын алды. Бул деңиз пластиктеринин HDPE менен iPP салмак катышы болжол менен 1:1ди түзөт. Компания аралашмалар морт жана көп узарбастан созулбайт деп билдирди. Компаниянын шайкеш келтиргичинин салмагы боюнча 2% кошуу менен, бышыктыкты үзүлгөндө 800% дан ашык узартуу мүмкүнчүлүгүнө чейин жогорулатууга болот.

Линдин айтымында, шайкеш келген HDPE/iPP аралашмалары "азыр кайра иштетилген HDPE/iPP аралашмасынын курамына жана бөлүнбөстүгүнө карабастан, продукцияга кайра иштетиле турган келечектүү материалдарга айланууда. Бул пластиктерди кайра иштетүүнүн баасын бир топ төмөндөтүп, кайра иштетүүнүн натыйжалуулугун жогорулатат".

Intermix компаниясында учурда продукцияны изилдөө жана бизнес өнүктүрүүгө багытталган беш кызматкер иштейт жана бир катар куюучу заводдор менен шайкеш келүүчү заттардын өндүрүшүн граммдан килограммга чейин көбөйтүү үчүн иштешип жатат. Линдин айтымында, "кайра иштетилген HDPE/iPP аралашмаларынан жасалган продукциялар жакында мүмкүн болушу мүмкүн".

Швециянын Nexam Chemical компаниясы кайра иштетүү кыйын болгон аралаш кайра иштетилген полимерлердин иштешин жакшыртуу үчүн "реактивдүү кайра иштетүү" деп аталган концепцияны иштеп чыкты. Бир мисал катары HDPE камтыган кайра иштетилген PPди келтирүүгө болот. "Nexamite R201 полимер менен реакцияга кирип, PP/PE аралашмасын пайда кылат, бул PP жана PE шайкештигин камсыз кылат", - дейт компаниянын башкы маркетинг боюнча директору Ларс Орн. 85% rPP жана 15% rHDPE аралашмаларында созулуучу сыноолор азыраак өзгөрүүлөрдү көрсөттү."

Колдонуунун дагы бир мисалы - курамында PA бар полиэтилен. Nexamite R405 93% HDPE жана 7% PA6 аралашмасына кошулганда, созулуш сыноолору механикалык касиеттердин жана беттин көрүнүшүнүн жакшырганын көрсөттү. Чыңалуу да жакшырды жана сынуу күчү таза HDPEге салыштырмалуу деп айтылды.

Орн колдонулган конкреттүү химиялык реакцияны ачыктаган жок, бирок ал малеин ангидридинин кыйыштырылышына негизделбегенин айтты. Ал мындай дейт: "Ал полиолефиндерде иштейт, бирок ошондой эле поликонденсаттар менен көпүрө түзүп, реакцияга кире алат. Бардык реактивдүү экструзиялар сыяктуу эле, эң жакшы натыйжаларга жетүү үчүн сизге туура аралашма жана энергия керек". Nexamite R201 жана R405 экөө тең мастер-батч түрүндө бар.

Nordic Grafting Company (NGC) портфолиосуна акыркы кошулма - ExxonMobil компаниясынын жарым кристаллдык сополимери болгон кыйылган малеин ангидридине (MA) Vistamaxx негизделген Acti-Tech Compatibilizer 16MA11F. Жаңы кошулма EU 10/2011 азык-түлүк менен байланыш эрежелерине жооп берет жана кайра иштетүүчүлөргө жана кайра иштетүүчүлөргө полиолефиндер, EVOH, PA жана PET сыяктуу ар кандай таңгактоочу полимерлерди камтыган аралашмалардын баалуулугун жогорулатуу үчүн кошууга оңой универсалдуу компатибилизаторду берет, деп билдирет ExxonMobil компаниясына бул технология боюнча лицензияланган NGC.

Acti-Tech продукцияларын кайра иштетүү процессинин бардык этаптарында кошууга болот: калыптоочу тарабынан ички же керектөөчүгө чейинки кайра иштетүү учурунда, кайра иштетүүчү тарабынан чыпкалоо менен же чыпкалоосуз кайра гранулдоо учурунда же кайра иштетүүчү же модификатор тарабынан кайра гранулдоо учурунда. Компания мындай дейт: "Бул өнөр жайдан кийинки кайра иштетүүдөн (PIR) же керектөөчүдөн кийинки кайра иштетүүдөн (PCR) алынган аралаш полимер чийки заттарын, ошондой эле ички калдыктарды кайра иштетүү үчүн идеалдуу чечим болуп саналат, бул кайра иштетилген пластиктерди акыркы колдонуунун натыйжалуулугуна доо кетирбестен жаңы же бар болгон продукцияларда колдонууга мүмкүндүк берет".

NGC маалыматы боюнча, Acti-Tech 16MA11F полиолефин субстраттарында PA жана PET бөлүкчөлөрүнүн дисперсиясынын жакшырганын жана дисперсиялык фазасынын өлчөмүнүн азайганын көрсөтөт (типтүү PA/PE катышы 40/60). Компаниянын бизнес өнүктүрүү боюнча менеджери Квентин Ле Пиуфф мындай дейт: "Мындан тышкары, кайра иштетилген тосмо пленкаларына (LDPE 60% / PA 30% / EVOH 10%) 4% Acti-Tech Compatibilizer 16MA11F кошуу шайкеш келбеген аралашмаларга салыштырмалуу пленканын жана оптикалык касиеттердин калыбына келүүсүн жогорулатты жана баасын төмөндөттү".

Acti-Tech кошулмалары учурда керектөөчүгө чейинки, өнөр жайдан кийинки жана керектөөчүдөн кийинки ар кандай калдыктарда, анын ичинде көп катмарлуу тосмо пленка таңгактарында, ошондой эле кичирейүүчү жеңдерде, үйлөмө калыпка салынган косметикалык жана өсүмдүктөрдү коргоочу химиялык идиштерде, катуу таңгактарда, күчөтүлгөн/көп катмарлуу түтүктөрдө жана шлангдарда, балык кармоочу торлордо, төшөнчүлөрдө жана килемдерде сыналууда.

Ле Пиуффтун айтымында, Acti-Tech 16MA11F бионегизделген (крахмал, целлюлоза), жыгач композиттик (WPC) жана табигый була (NFC) материалдары үчүн бириктиргич катары да колдонулушу мүмкүн. Бул универсалдуу шайкештикти колдонгон бир нече колдонмолор алдыдагы айларда коммерциялаштырылат”, - дейт ал.

Колдонуу чөйрөсүн кеңейтүү

Нидерландияда жайгашкан жана негизги бизнеси стирол-малеин ангидридине негизделген Polyscope Polymers компаниясы акыркы он жылдыкта бул тармактагы рыноктук үлүшүн бир топ көбөйткөнүн ырастайт. Анын Vertellus тарабынан ушул жылдын башында сатып алынышы анын келечектеги өсүү амбицияларын колдойт деп күтүлүүдө. "Бул сатып алуу менен Polyscope атайын кошулмалар рыногундагы катышуусун кеңейтет", - деди Polyscope компаниясынын башкы директору Патрик Мюзерс, "жана биз Vertellus компаниясынын глобалдык ресурстарын, мүмкүнчүлүктөрүн жана күчтүү рыноктогу лидерлик позициясын учурдагы жана жаңы кардарларыбызга жакшыраак кызмат көрсөтүү үчүн пайдалана алабыз".

Учурда Polyscope жана Vertellus портфолиолорунун ортосундагы потенциалдуу синергиялар изилденип жатат. muezers мындай дейт: "Жаңы синергиялар пайда боло берет, бирок Vertellus сунуштаган этилен MA сополимери ZeMac Polyscope компаниясынын учурдагы сунушуна абдан шайкеш келерин далилдеди".

"Кошумчаларыбыздын айкалышы кардарларыбыздын Xibon аралашмаларын оптималдаштыруу боюнча суроолоруна жооп берүүгө жардам берет", - деди ал. "Биз буга чейин эле туруктуу чечимдерге болгон суроо-талаптын өсүп жатканын көрүп жатабыз. Мисалы, биз кошулмаларыбыз менен PLA/PBAT айкалыштарында бионегизделген пластмассаларды иштетүүнү колдоо боюнча бир катар долбоорлорду баштадык. Бул долбоордо биздин Xibon шайкештештиргичтери салттуу полиэтилен баштыктарынан биоматериал соода баштыктарына өтүүнү кошо алганда, колдонмолордо жана иштеп чыгууларда оптималдуу көрсөткүчтөргө жетүү үчүн абдан маанилүү."

«Мындан тышкары, биз ар кандай полимерлерди кайра иштетүү боюнча чечимдерди сунуштоо мүмкүнчүлүктөрүн барган сайын көбүрөөк көрүп жатабыз. Айрым кардарларыбыз биздин шайкеш келтирүүчүлөр электр корпустары сыяктуу колдонмолор үчүн PET/ABS аралашмаларын жеткиликтүү кыла турган аралашмаларды жасоо үчүн «пластикалык аралашманы» ABS менен аралаштырууга жардам берип жатканын байкашууда», - деп түшүндүрөт Мюзерс.

«Акырында, биз кардарларыбызга продукцияны иштеп чыгууну тездетүүгө жардам берүү үчүн колдонуп жаткан Xibox тейлөө моделинин айланасында тажрыйба топтодук, аны иштеп чыгуу процессинен жумаларды, ал эми кээ бир учурларда айларды кыскартабыз. Кардарларыбыздын формулаларын тез текшерүү үчүн биз кичинекей мини-экструдерлерди колдонобуз».

Xibox скрининг концепциясы бир нече материалдарды кайра иштетүү көйгөйүнө туш болгон бир нече кардарлар тарабынан кабыл алынган деп айтылат.
Tisan Engineering Plastics of Turkey компаниясынын Olebond продукциялары – бул реактивдүү экструзия жолу менен алынган малеин ангидридинин кыйыштырылган полимерлери. Компания: "Кыйыштыруунун деңгээлине жана полимердин түрүнө жараша, Olebond шайкеш келүүчү, бириктирүүчү агент, сокку модификатору жана байланыштыруучу катары иш алып баруу менен материалдын касиеттерин жакшыртууга жардам берет", - деп ырастайт.

Olebond 7401 маркасы полимер менен толтургучтун ортосунда байланыштыруучу агент катары кызмат кылуу үчүн малеин кислотасынын жогорку курамы кошулган PPге негизделген. Компаниянын айтымында, 7401 маркасы ошондой эле PP жана PA сыяктуу шайкеш келбеген полимерлердин аралашмаларынын механикалык касиеттерин жакшыртууга жардам берет.
Olebond 7402 маркасы галогенсиз кабель материалдары, көп катмарлуу түтүктөр, ламинаттар жана башка полимерлер менен ПЭ аралашмалары сыяктуу колдонмолордо шайкеш келтирүүчү жана бириктирүүчү агент катары колдонулат. Шайкеш келтирүүчү катары Olebond 7402 ПЭнин ПА жана башка полиолефиндер сыяктуу полимерлерге фаза аралык адгезиясын жакшыртат деп айтылат. Тисан мындай дейт: "Olebond 7402 минералдык толтургучтардын, булалардын жана полимер субстраттарынын ортосундагы оптималдуу дисперсияны камсыз кылат жана модификацияланган пластмассалардын механикалык касиеттерин жакшыртат. Мисалы, тальк менен толтурулган модификацияланган материалдарда колдонулганда, Olebond 7402 тальктын дисперсиясын эки эсеге көбөйтөт".

Олебонддун башка класстарына ар кандай продукцияларда шайкеш келүүчү катары колдонулушу мүмкүн болгон ABS жана EVA негизиндеги продукциялар кирет. 7404 - малеин ангидриди менен кыйыштырылган ABS жана 7405 - малеин ангидриди менен кыйыштырылган этиленвинилацетат (EVA).
Кореяда жайгашкан SK Functional Polymer (SKFP) компаниясы колдонуучуларга аралаш пластик калдыктарын жогорку баалуу материалдарга айландырууга мүмкүндүк берүүчү шайкеш келтиргичтердин жана кайра иштетүүнү тездетүүчүлөрдүн толук спектрин сунуштайт (компания 2020-жылы SK Geo Centric тарабынан Arkemaнын функционалдык полиолефин бизнесин сатып алуу аркылуу түзүлгөн).

Компаниянын Франциядагы бизнес өнүктүрүү боюнча менеджери Лолита Хаугел мындай дейт: “SKFP өзүнүн изилдөө күч-аракеттеринин көбүн механикалык жол менен кайра иштетилген пластик аралашмаларын шайкеш келтирүүчү реактивдүү полиолефиндерди иштеп чыгууга бурду. Lotader реактивдүү терполимерлери жана Orevac трансплантат чайырлары ар кандай аралашмалар үчүн шайкештик катары кеңири колдонулат. SKFP rPET/rPE, rPET/rPP, rPA/rPE, rPA/rPP, rPA/rPET …… сыяктуу аралашмалар үчүн кайра иштетилген эритмелер үчүн гана эмес, ошондой эле PE/EVOH аралашмалары үчүн да чечимдерге ээ”.

Lotader 4210 малеин кислотасынын сорту кайра иштетилген PE жана EVOH көп катмарлуу сыныктарын жаңыртуу үчүн коммерциялык жактан жеткиликтүү (акыркы материал азык-түлүк эмес колдонмолор менен гана чектелет). SKFP дагы бир ийгиликтүү мисалда Lotader AX сорттоо процессинде толугу менен жок кылынбаган полиолефиндер менен булганган кайра иштетилген ПЭТте колдонулганын айтат.

SKFP ошондой эле жогорку гетерогендүү Lotryl T акрилат сополимерлеринин жаңы сериясы кайра иштетилген стирол чайырлары үчүн жогорку натыйжалуу күчөтүүчү чечим болуп саналаарын жана сокку касиеттерин бир кыйла жакшырткандыгын көрсөттү деп билдирди. Компания ошондой эле реактивдүү эмес Lotryl жогорку полярдуу сополимерлерин реактивдүү Lotader AX менен айкалыштыруу аркылуу соккуга туруктуулукту жакшыртуу жана rABS материалдарынын илешкектүүлүгүн модуляциялоо үчүн чечимдерди сунуштайт. Хаугел мындай дейт: "Бул чайырлардын полярдуулугу менен реактивдүүлүгүнүн айкалышы кайра иштетилген пластик калдыктарын ийгиликтүү жаңыртуунун ачкычы болуп саналат".

Orevac кыйыштырылган полиолефиндери толтурулган PP жана PE модификацияланган материалдары үчүн бириктирүүчү агенттер катары кеңири колдонулат деп айтылат. Продукциянын ассортиментине кыйыштырылган PP, кыйыштырылган HDPE/LLDPE жана кыйыштырылган EVA кирет. Бул продукциялардагы реактивдүү малеин ангидридинин курамы ар кандай, бирок курамы канчалык жогору болсо, алар бириктирүүчү агенттер катары ошончолук натыйжалуу. Алар ATH, MDH, башка минералдык толтургучтар, ошондой эле айнек жана табигый булалар менен колдонууга ылайыктуу.

Petrochemicals компаниясынын президенти Сальваторе Монтенин айтымында, ар кандай полимерлердин шайкештигине реактивдүү кыйыштыруу полимерлерин колдонуу менен жетишүүгө болот: мисалы, малеин ангидриди кыйыштырылган PP, биполярдык сополимерлер (мисалы, SEBS), эркин радикалдык кыйыштыруу инициаторлору (мисалы, диизопропил бензол пероксиди) жана органометаллдык байланыш агенттери (мисалы, титанаттар). Көпчүлүк модификатор өндүрүүчүлөрү толтургучтар же ар кандай субстраттарга адгезия көйгөйлөрү болгондо гана гетероатомдук титанаттык байланыш агенттерин карашат», - дейт ал. Бирок чындыгында, алар титаноцен жана ZN катализаторлору мономер полимерлештирүү үчүн колдонулгандай эле, экструдердин эритмесинде ар кандай полимерлерди кайра полимерлештире алган термикалык жактан туруктуу катализаторлор».

Ал мындай деди: “Гетероатомдук титанат катализаторунун бир артыкчылыгы - алынган полимер төмөнкү температурада тезирээк агып, созулууга туруктуулугу бир аз жогорулап, узаруусу бир топ жогорулайт. Иштетүү температурасын төмөндөтүү үчүн катализатордун салмагы боюнча 0.2% кошуу - бул ар кандай полимерлер үчүн, мисалы, адатта жогорку иштетүү температурасын талап кылган ПК (300°C жогору) жана адатта ысыкка сезгич ПВХ үчүн иштетүү терезесин кеңейтүүнүн жаңы жолу”.

Монте бул кошуу ылдамдыгында кошулма тунук uPVC компьютердик чип корпусунун профилинин экструзия кубаттуулугун 47°C төмөндөтүлгөн иштетүү температурасында эки эсеге көбөйткөнүн белгилейт. Ошондой эле, кардарлар көп жылдар бою модификаторду болот барактарга калыпка салуу менен тегирмен ташынын негиздерин өндүрүү үчүн колдонуп келген 40% айнек буласы менен бекемделген PC модификаторун куюп калыптоо үчүн эритменин агымын 100°C төмөндөтүлгөн иштетүү температурасында жакшыртат.

Модификаторлор жана шайкеш келтиргичтер сызыктуу экономикадан тегерек экономикага өтүүдө маанилүү ролду ойнойт, дейт шайкеш келбеген материалдардын айкалыштарын кайра иштетүүнү колдоо үчүн кошумча продуктыларды иштеп чыгууда турган Dow. Анын EVOH камтыган постиндустриалдык пленкаларды кайра иштетүү үчүн иштелип чыккан Retain 3000 полимер модификатору гельденүүнү минималдаштырат деп айтылат, ал эми Fusabond сорту керектөөдөн кийинки полиолефин кайра иштетүүлөрүндө сокку модификатору жана шайкеш келтиргич катары колдонулат.