Techninės kliūtys ir sprendimai PP plėvelės perdirbimui ir pakartotiniam naudojimui

Polipropileno (PP) plėvelė yra viena iš penkių plačiausiai gaminamų bendrųjų plastikų pasaulyje. Jis plačiai naudojamas maisto pakuotėse, žemės ūkio plėvelėse ir pramoninėse pakuotėse. Remiantis pramonės duomenimis, Kinijoje kasmet susidaro daugiau nei 8 milijonai tonų polipropileno plėvelės atliekų, tačiau bendras perdirbimo lygis vis dar nesiekia 25 %, o tai yra daug mažiau nei daugiau nei 40 % išsivysčiusių šalių. Dėl to kasmet ne tik iššvaistoma daugiau nei 100 milijardų USD išteklių, bet ir susidaro didelė mikroplastiko tarša deginant, šalinant sąvartynus ir kitomis priemonėmis, o tai kelia grėsmę ekologiniam saugumui. Šiame straipsnyje analizuojami polipropileno membranų perdirbimo iššūkiai ir proveržio kryptys iš trijų dimensijų: technologijų kliūtis, inovacijų kelias ir pramonės bendradarbiavimas.

1.1 Kompozitų atskyrimo iššūkiai
Šiuolaikinėse polipropileno (PP) plėvelėse dažnai naudojama daugiasluoksnė ko{0}ekstruzijos technologija, derinant tokias medžiagas kaip PE, PET ir aliuminio folija, kad atitiktų funkcinius reikalavimus. Pavyzdžiui, užkandžių pakuotė gali būti sudaryta iš trijų sluoksnių --PP/PE/aliuminio folija – su net 7 mikronų plonu aliuminio sluoksniu, todėl fizinis atskyrimas yra 300 % sunkesnis. Taikant tradicinius terminio pašalinimo metodus, reikia dirbti aukštesnėje nei 220 laipsnių temperatūroje, todėl gali lengvai nutrūkti PP molekulinė grandinė, todėl išlydyto srauto (MFR) svyravimų diapazonas perdirbtoms medžiagoms yra ± 15 g/10 min., o tai netinka aukščiausios klasės gaminiams.
1.2 Sunkumai kontroliuojant priemaišų užterštumą
PP films are easy to absorb impurities such as ink, adhesives and organic pollutants during recycling. Experiments show that the tensile strength of unwashed recycled polypropylene decreased by 32% and the impact strength decreased by 45%. Existing cleaning processes face a challenge: high temperature water washes (>80 laipsnių) pašalina 90% organinių medžiagų, tačiau sukelia oksidacinį PP skaidymą, o plovimas žemoje temperatūroje reikalauja dvigubai ilgiau, o likusios priemaišos vis dar yra 2,3 karto didesnės nei pramonės standartai.
1.3 Mechanizmai Veikimas Perdirbtų medžiagų pablogėjimas
Polipropileno molekulinė grandinė yra linkusi -skilti pakartotinio terminio apdorojimo metu, todėl sumažėja kristališkumas. Per kiekvieną perdirbimo ciklą PP šilumos iškraipymo temperatūra sumažėjo vidutiniškai 8 laipsniais, o Vicat minkštėjimo taškas sumažėja 12 laipsnių. Vienos įmonės eksperimentai parodė, kad po trijų perdirbimo ciklų polipropileno plėvelių šviesos pralaidumas sumažėjo nuo 92 proc. iki 78 proc., o deguonies barjero savybės sumažėjo 40 proc., o tai apribojo mažos -vertės- produktų naudojimą.
1.4 Pažangi rūšiavimo technologija vėluoja.
Tradicinis rankinis rūšiavimas yra tik 0,8 tonos/žmogui per dieną, o klaidų lygis siekia net 18 proc. Nors artimojo -infraraudonųjų spindulių (NIR) spektroskopijos rūšiavimo įranga gali atpažinti būdingą polipropileno smailę, mažesnių nei 20 mikronų plėvelių aptikimo tikslumas yra mažesnis nei 75%. Lauko bandymai perdirbimo bazėje rodo, kad PET priemaišų kiekis mišinyje buvo 3,2%, dėl to išgautų granulių dulkių kiekis viršijo 2,8 karto.

2.1 Sudėtinės konstrukcijos dekonstrukcijos technologija
Valdomas šiluminio įtempio pašalinimas: PP / PE sąsajos atskyrimo sąsajos atskyrimas derinant laipsnišką kaitinimą (120 laipsnių → 160 laipsnių → 190 laipsnių) su skirtingu valcavimo slėgiu. Mokslinių tyrimų instituto sukurta dviejų zonų temperatūros valdymo sistema pasižymi 91 % % aliuminio folijos nulupimo ir 98,5 % polipropileno atkūrimo koeficientu.
Tirpiklis{0}}Pagalbinis atskyrimas: PP sluoksnis selektyviai tirpinamas 65 laipsnių temperatūroje, naudojant cikloheksano/heptano mišinį. Eksperimentai rodo, kad šis procesas gali sumažinti PET likučius iki mažiau nei 0,3%, tirpiklio regeneravimo greitį iki daugiau nei 95%, o vieneto energijos suvartojimą iki 42%.
Plazminis ėsdinimas: deguonies plazma{0}}apdoroti plėvelės paviršiai sutrikdo aliuminio- deguonies surišimą. Eksperimento rezultatai rodo, kad po 120 sekundžių apdorojimo aliuminio sluoksnio stiprumas sumažėjo nuo 2,1 N/15 mm iki 0,3 N/15 mm.
2.2 Pažangios valymo proceso sistemos
Ultragarsinis valymas: 40 kHz dažniu, kartu su fermentų priedais, rašalo pašalinimo greitis siekia 99,7%, o valymo laikas sutrumpėja iki trečdalio nei naudojant tradicinius metodus. Įmonės perdirbtų medžiagų tempiamasis stipris taikant technologiją siekė 38 MPa, o tai yra 95% pradinio medžiagų standarto.
Superkritinis CO2 ekstrahavimas: 99,2% plastifikatoriaus likučių galima pašalinti esant 31 °C ir 7,4 MPa slėgiui. Tyrimų instituto atlikti bandymai parodė, kad perdirbtos polipropileno plėvelės, apdorotos superkritiniu CO2, atitinka ES REACH reglamente nustatytas migracijos ribas.
Elektromagnetinės indukcijos priemaišų pašalinimas: aukšto dažnio kintamo magnetinio lauko atskyrimo metalo priemaišos, kurių skersmuo didesnis nei 50 mikronų, dalelių pašalinimo greitis yra 99,9%. Šią technologiją naudojančios perdirbimo linijos sumažina regeneruotų dalelių laidumą iki 0,01 μS/cm, o tai atitinka maisto kokybės reikalavimus.
2.3 Našumo atkūrimo gerinimo technologija
Nanomodifikacijos technologija: pridėjus 2 % nano-silicio dioksido, regeneruoto PP atsparumas smūgiams padidėja 40 %, o šilumos iškraipymo temperatūra padidėja 15 laipsnių. Įmonės namuose užauginti nanokompozitai buvo sėkmingai naudojami buferių gamyboje, pasiekiant 2400 MPa lenkimo modulį.
Kontroliuojamo skilimo technologija: peroksido -sukeltas beta-skilimas sumažina regeneruoto polipropileno polidispersiškumo indeksą nuo 3,8 iki 1,9. Rezultatai rodo, kad kontroliuojamas degradacijos apdorojimas gali pagerinti regeneruotų medžiagų lydalo srauto stabilumą 35%.
Naudojant PP-g-MAH suderinamumą, PP/PE mišinių paviršių įtempimas in situ buvo sumažintas 62 % %. Įmonės sukurto junginio lūžimo pailgėjimo greitis siekia 320%, o tai tinka žemės ūkio mulčio atsparumui pradūrimui.
2.4 Išmanusis rūšiavimo įrangos atnaujinimas
Daugiaspektrinis sintezės atpažinimas: integruoti infraraudonųjų spindulių, ramano ir terahercų (THz) jutikliai leidžia 3D modeliuoti plėvelės storį, sudėtį ir užterštumo lygius. Eksperimentai su įrangos gamintojais rodo, kad technologija buvo 98,7 procento tiksli rūšiuojant 5 tonų per valandą apdorojimo greičiu.
Dirbtinio intelekto regėjimo tikrinimo sistemos: pagrįstos gilaus mokymosi algoritmais, šios sistemos gali nustatyti net 0,1 mm2 defektus. Šią technologiją taikanti perdirbimo bazė sumažino gaminių defektų skaičių nuo 2,3 iki 0,15 procento, kasmet sutaupant daugiau nei 8 mln.
Blockchain Traceability Platform: RFID žymos įrašo visą gyvavimo ciklo duomenų filmą, kad būtų galima skaidriai valdyti nuo atkūrimo iki regeneracijos. Bandomasis darbas parodė, kad dėl technologijos 90 % padidėjo žaliavų atsekamumo efektyvumas ir 90 % sumažėjo ginčų dėl kokybės.

3.1 Priekinės-dizaino naujovės
Reklamuoti pramonines gaires, susijusias su perdirbamų plastikinių gaminių, kuriems reikia polipropileno plėvelių, kurių vienodo storio paklaida mažesnė nei 5 %, projektavimo, kad būtų išvengta kompozicinių konstrukcijų. Įmonės sukurta vieno sluoksnio -PP plėvelė atsigavo 99,2 %, o perdirbtos medžiagos kaina buvo 28 % mažesnė nei sudėtinės plėvelės.
3.2 Centrinio upių tinklo statyba.
Sukurkite trijų{0}}pakopų ``bendruomenės perdirbimo stoties-regioninių rūšiavimo centrų-profesionalių perdirbimo bazių sistemą, aprūpintą išmaniąja suspaudimo įranga, kad sumažintumėte transportavimo išlaidas. Pilotiniai miesto duomenys rodo, kad modelis sumažina atkūrimo spindulį iki 3 km ir pagerina surinkimo efektyvumą 40%.
3.3 Baigti-naudoti programos išplėtimą
Paruoškite baltą knygą apie perdirbto plastiko naudojimą, nurodydami naudojimo santykius automobilių, elektronikos ir pakavimo sektoriuose. Vienas automobilių gamintojas padidino perdirbto polipropileno naudojimą iki 15%, sumažindamas anglies dvideginio emisiją 12 000 tonų vienam automobiliui per metus.
3.4 Politika ir standartinė pagalba
Siūlomi perdirbto plastiko klasifikavimo standartai, kad perdirbtas PP būtų klasifikuojamas į maisto, pramoninį ir statybinį. Apskaičiuota, kad 70% PVM mokesčio grąžinimas įmonėms, naudojančioms perdirbtas medžiagas, padidins pelno maržas 5,2 procentinio punkto.

Dėl cheminės depolimerizacijos technologijos proveržio polipropileno plėvelės perdirbimas pereina nuo „fizinio atkūrimo“ prie „molekulinio atkūrimo“. Mokslinių tyrimų instituto sukurtas katalizinio krekingo procesas paverčia polipropileno atliekų likučius propileno monomeru, kurio išeiga yra 78%, o produkto grynumas - 99,95%. Tikimasi, kad iki 2030 m. Kinijos PP plėvelės perdirbimo lygis pasieks 45 %, o perdirbtų medžiagų rinkos dydis viršys 30 milijardų juanių, o tai sudaro šimtų milijardų juanių žaliosios pramonės grupę.
Išvada:
Polipropileno plėvelių perdirbimas yra pagrindinė kova su „balta tarša“. Naudodamiesi technologinėmis naujovėmis galime įveikti šias atskyrimo kliūtis, valymo sunkumus ir našumo pablogėjimą ir sukurti visą projektavimo-perdirbimo-regeneravimo-taikymo grandinę, kuri gali ne tik realizuoti išteklių ciklą, bet ir ugdyti naujus ekonomikos augimo taškus. Tam reikės suderintų vyriausybių, įmonių ir mokslinių tyrimų institucijų pastangų, kad pramonė transformuotųsi pasitelkiant technologines naujoves ir Kinijai pateiktų sprendimus, kaip kovoti su pasauline plastiko tarša.