Wielokrotne Przetwórstwo – Czy w Ogóle Możliwe?

15 września 2021
Tworzywa sztuczne składają się z długich makrocząsteczek zwanych łańcuchami, które podczas przetwórstwa ulegają zniszczeniu (skracaniu). Zmieniają się wtedy ich właściwości wytrzymałościowe i reologiczne (te związane z przepływem w formach wtryskowych czy głowicach wytłaczarskich). Czy zatem wielokrotne przetwórstwo jest możliwe. Postaramy się odpowiedzieć w tej publikacji na to pytanie oraz uczulić was na fakt degradacji tworzyw sztucznych.

Wiemy z poprzednich artykułów, że tworzywa sztuczne składają się z długich makrocząsteczek zwanych łańcuchami, które podczas przetwórstwa ulegają zniszczeniu (skracaniu). Zmieniają się wtedy ich właściwości wytrzymałościowe i reologiczne (te związane z przepływem w formach wtryskowych czy głowicach wytłaczarskich). Czy zatem wielokrotne przetwórstwo jest możliwe. Postaramy się odpowiedzieć w tej publikacji na to pytanie oraz uczulić was na fakt degradacji tworzyw sztucznych.

Oczywiście, że wielokrotne przetwórstwo tworzyw termoplastycznych jest możliwe – ale… jest „pewne ale”, mianowicie musimy zdawać sobie sprawę ze zjawisk jakie towarzyszą przetwórstwu i świadomości faktu, że degradacja tworzyw to bardzo złożony problem.

Jedna z zalet tworzyw termoplastycznych, która stawia je ponad pozostałymi tworzywami jest fakt, że można je wielokrotnie przetwarzać (poddawać recyklingowi). Jednak musimy być świadomi, że każde kolejne przetwórstwo powoduje zmianę pewnych cech fizycznych i przetwórczych tworzyw. Podczas przetwarzania tworzyw poddawane są one oddziaływaniu ciepła (które jest niezbędne do ich stopienia lub uplastycznienia) oraz deformacji (ścinaniu) podczas przepływu przez układ uplastyczniający i przepływowy formy wtryskowej a na gnieździe formującym skończywszy. Zatem tworzywo można zdegradować podczas przetwórstwa na kilka sposobów.

Pierwszy to przegrzanie tworzywa podczas uplastyczniania na skutek nieprawidłowego ustawienia temperatury przetwórstwa. Dlatego ważne jest uzyskanie pełnej informacji od dostawcy dotyczącej zakresu temperatury przetwórstwa. To gwarantuje bezpieczne przetwórstwo dla maszyny, ale i obsługujących. Są tworzywa, które po przekroczeniu zalecanej temperatury degradują w spektakularny sposób. Do takich należy poli(oksymetylen) POM, który przy zbyt wysokiej temperaturze lub zbyt długim czasie przebywania w układzie uplastyczniającym powoduje rozkład formaldehydu powodując bardzo duszący i gryzący zapach. Kolejnym jest poli(chlorekwinylu) PVC, którego rozkład termiczny powoduje powstanie chloru, który łącząc się z parą wodną z otoczenia tworzy chlorowodór HCl, który reaguje ze wszystkimi metalowymi częściami znajdującymi się wokół maszyny i formy wtryskowej tworząc korozję.

Kolejny to przegrzanie tworzywa poprzez nieprawidłowo dobrane parametry przetwórstwa np. zastosowanie zbyt dużej prędkości obrotowej ślimaka lub zbyt duże przeciwciśnienia podczas uplastyczniania oraz zbyt dużą prędkość wtrysku. Powyższe generują duże naprężenia ścinające i tarcie co z kolei generuje dodatkowe ciepło.

Oczywiście biorąc pod uwagę gotową wypraskę możemy mieć jeszcze do czynienia z szeregiem zjawisk wywołujących: fotodegradacjję, degradację chemiczną, mechanodegradację. oksydegradację, biodegradację i inne zależne od czynników, które jej wywołują, przy czym w warunkach naturalnych najczęściej mamy do czynienia z połączeniem oddziaływania kilku czynników jednocześnie.

Wróćmy jednak do wielokrotnego przetwórstwa tworzyw. Skoro wiemy czym można je zdegradować i to, że każde kolejne przetwórstwo powoduje ich degradację to czy warto wykorzystywać tworzywa po raz kolejny przetwarzając własne odpady produkcyjne lub zakupując regranulaty?

Zdecydowanie tak. Pierwszym powodem są oczywiście względy ekologiczne. Większość tworzyw bardzo dobrze „znosi” dodanie tworzyw już raz przetworzonych z zwykle kończy się to zwiększeniem ich płynności (masowego wskaźnika szybkości płynięcia). Musimy jedynie zwracać uwagę na proporcje tworzywa pierwotnego do tworzywa przetwarzanego wtórnie. W szczególności, gdy dodajemy je bezpośrednio podczas produkcji np. mieląc system zimnokanałowy na młynku przystanowiskowym i dozując go do produkcji. W takim przypadku nie powinniśmy przekraczać dozowania na poziomie 15-20%. Co jeśli nasze kanały doprowadzające mają udział w całkowitej masie wypraski sięgający ponad 40-50 %? Pop pierwsze powinniśmy zastanowić się nad zmianą systemu dystrybucji tworzywa w formie i zmienić do na GK (gorącokanałowy) lub chociaż mieszany, w celu ograniczenia ilości odpadu lub przeznaczyć ten odpad do produkcji innego detalu. Niestosowanie się do tego zalecenia może spowodować sukcesuwną degradację przetwarzanej części tworzywa wpływając na zmianę płynności, wytrzymałości na rozciąganie, barwy, defektów powierzchniowych.

Jeśli chodzi o stosowanie regranulatów to należy ufać naszym dostawcom, ale zwracać szczególną uwagę na:

  • kontrolę procesu, w szczególności sprawdzać wielkość poduszki resztkowej na koniec fazy docisku (powtarzalny surowiec powinien dawać również powtarzalną poduszkę), powtarzalność i jakość,
  • kontrolę powtarzalności masy wypraski – masa to równie dobry wskaźnik stabilności i powtarzalności procesu,
  • sprawdzać wybiórczo powierzchnię wypraski zarówno w okolicach punktu wtrysku jak i w newralgicznych punktach wyprasek (linie łączenia, obszary odgazowania),
  • jeśli to możliwe obserwować rdzeń wypraski (po rozcięciu) – czasem pomimo dobrej jakości powierzchni można w przekroju zauważyć złą homogenizację tworzywa co może świadczyć o zanieczyszczeniu przetwarzanego regranulatów innym tworzywem w procesie jego wytwarzania. Następstwa takiego problemu najczęściej pojawiają się nawet po kilku miesiącach.

Jak widać problem ponownego przetwórstwa tworzyw jest dość złożony, ale jeśli będziemy pamiętać o tych najważniejszych zaleceniach oraz problemach jakie mogą się pojawić to bardziej świadomie będziemy z tej grupy materiałów korzystać.

 

Autor: Eksperci GA
Źródło: grupaazoty.com