リサイクルプラスチックは現在、パッケージングにおける一般的な話題です。人々は無駄を減らしたいと考えています。法律は企業に古いパッケージを回収することを義務付けています。同ブランドは、より多くのリサイクル素材を使用することを約束している。そのためメーカーは、どれだけのリサイクル可能なプラスチックを機械に組み込めるかをテストしている。これにはビニール袋製造機も含まれます。答えは簡単、10年以上前です。しかし、それは多くの目標にはまだ遠く及ばない。
大きな約束と機械ができることとの間のギャップは、注意深く研究する価値があります。リサイクルされたプラスチックは多くの問題を引き起こします。機械の消耗が早くなります。出力品質が低下します。それらはプロセスの安定性を変化させます。それらは製品の一貫性を損ないます。これらの制限を理解しても、リサイクル材料を使用してはいけないというわけではありません。つまり、それらを賢く使用する必要があるということです。
1. 機械の上流における汚染問題
ポリマーはすべて、プラスチック製ショッピングバッグ機械に投入される前に、収集、分類、洗浄、粒状化されます。各ステップにより、新しい樹脂には見られない違いが追加されます。
-使用済み再生ポリエチレン (PCR-PE) は、リサイクル ショッピング バッグの重要な成分です。しかし、それがきれいなタイプであることはほとんどありません。これは、LDPE フィルム、高密度ポリエチレン (HDPE) ボトル、ポリプロピレン キャップ、紙ラベル、接着剤、小さな食品の塊を混合します。-洗浄や分別を行った後でも、機械的にリサイクルしても、新しい素材ほど純粋にはなりません。
したがって、実際には、再生された粒子にはさまざまな程度の次のような性質があります。
- 水分: 回収された粒子が十分に乾燥しないと、インフレーションフィルムに気泡、線、表面の傷が発生する可能性があります。新しいLDPEが押出機に入るとき、それに含まれる水分は通常200 ppm未満です。ただし、適切に乾燥していないと、消費後にリサイクルされる PPE が多くなります。
- 非-PEアイテム: ポリプロピレンやその他のポリマーはフィルムに弱点を作る可能性があります。たとえそれらが総重量の 1% 未満であっても、局所的な弱点につながる可能性があります。これらのスポットはダーツの落下の衝撃を軽減します。
- 色とインクの残り: 古いパッケージのペイントとインクの残りにより、最終的なフィルムの色の均一性が低くなります。ナチュラルまたは淡い色のバッグは、リサイクル素材を大量に使用する場合、特に掃除が困難です。{1}
2. レオロジーの変動とそれが押出安定性に与える影響
インフレーションフィルムを使用するすべてのプラスチック製ショッピングバッグ機械では、ポリマーから押出機への溶融物の安定した流れが必要です。メルト フロー インデックス (MFI) は、ポリマーが特定の重量の下でどれだけ容易に流動するかを示す尺度です。気泡を安定させ、膜厚を均一に保つために最も重要な設定です。
新しいLDPEは通常、用途に応じて0.3-2.0 g/10分の狭いMFI範囲で製造されます。ただし、使用後再生ポリエチレンの MFI 変化は、1 回使用した後でも通常 ± 30 ～ 50% です。これは、再生材料が異なるメーカーの異なるグレードの樹脂を混合して作られているためです。
運転中にMFIが変化した場合、スクリュー速度と同じ出力変化率を維持する必要があります。ダイギャップ内の圧力が変化します。霜線の高さの高さが変わります。これらすべての変化は膜厚に影響します。安定した原料樹脂ラインでは、幅は± 3 ～ 5% のままになる場合があります。リサイクル可能なものの水分含有量は± 10 ～ 15% であり、材料の一貫性は劣ります。これは布袋の強度とシール品質に直接影響します。
オペレータは、スクリュー背圧を高めるか、金型温度を変更することで、この問題を解決しようとします。ただし、バッチごとに飼料が大幅に変化する場合、調整できる量には限界があります。
3. 熱分解と分子量低下
ポリエチレンは加工されるたびに熱と酸素により分解します。最初の製膜時にポリマーを 1 回加熱します。機械的回復中、造粒中に再加熱されます。リサイクルされた粒子は、ビニール袋製造機に入るときに 3 回加熱されます。
加熱の各段階でチェーンが切断されます。これは、長いポリマー鎖がより短い断片に分解される可能性があることを意味します。これにより分子量が低下します。これにより、破断時の引張強度と伸びが低下します。それぞれのドロップは異なりました。多くは元の樹脂に含まれる安定剤に依存します。しかし、全体的な効果は測定可能です。
メカニカルリサイクルされたLDPEの研究では、2～3回の再処理サイクル後には、新品の材料と比較して引張強度が15～30%低下することが示されています。多くの場合、破断伸びは引張強さよりも早く低下します。
化合物に抗酸化安定剤を添加すると、この分解を減らすことができます。しかし、彼らはもっとお金を使います。正確な金額が必要です。その過程で、制御すべきことがもう一つ追加されました。
4. 機械の摩耗とメンテナンスの頻度
汚染されたリサイクル材料は、新しい材料よりも早く押出機部品を摩耗させます。これは次の点に反映されています。
ドライバーや銃身の摩耗: 砂、ガラスの破片、紙のラベルに付着した炭酸カルシウムは、ドライバーや銃身についたサンドペーパーのようなものです。新しい樹脂ラインでは、スタッドは数年間継続して機能する可能性があります。汚れたリサイクル可能な材料を使用すると、時間は短くなります。それは汚れの量とネジとバレルの硬さによって異なります。
ハロゲン化汚染物質の腐食摩耗: PVC が侵入すると (分離が不完全な場合)、処理温度で塩酸が放出されます。塩化水素はバレル鋼や金型の表面を攻撃します。たった0.1～0.5%のPVCでも。
リップの蓄積 (モールド リップ スロバー): モールド リップに蓄積する、リサイクル可能な材料に含まれる小さな壊れた分子と残留物。つまり、より多くの清掃が停止されることになります。新しい樹脂ラインでは、標準バッグが製造され、シフトごとに洗浄されます。リサイクル材料や品質の悪い安定剤が大量に使用されているラインでは、1 時間以上ごとに洗浄する必要があります。これにより、マシンの稼働時間が直接短縮されます。
こうしたメンテナンスの問題により、生産量 1 キログラムあたりのコストが増加します。リサイクルされたコンテンツの使用にかかる総コストを考慮すると、このコストでは不十分なことがよくあります。
5. フィルムの光学的および機械的品質の閾値
ビニール袋製造機は、新しい材料とリサイクルされた材料を組み合わせて作ることができます。しかし、リサイクル材料の量が増えるにつれて、品質はどんどん低下していきます。業界の経験から、標準的な小売用バッグの実際の限界は 30 ～ 50% の PCR です。さらに、リサイクルされた材料がクリーンで MFI が安定している限り、品質は著しく低下し始めました。
それを超えると、いくつかの品質指標が悪化します。
- ダーツドロップ衝撃強度 (ASTM D1709): これは重要な安全性テストバッグの強度です。ゲルで分子量が低いため、PCR を増やすと減少します。制限以下で使用すると袋が破損する恐れがあります。これは顧客からの苦情や法的問題につながる可能性があります。
- 曇りと透明度: リサイクル PE は、ほとんどの場合、新品よりも濁っています。 -農産物袋、衣料品袋、取り外し用店舗袋など-取り外す必要がある袋の場合、PCR が高くても製品の需要を満たせません。
- シール強度の安定性：シール部の汚れにより縫い目が薄くなります。 PCRの増加に伴い、サーマルシールの温度範囲はますます狭くなります。これは、より厳密な温度管理が必要であることを意味します。多くの古いバッグメーカーはそれができません。
6. 規制および表示上の制約
物理的な制限に加えて、材料をリサイクルするためにプラスチック製買物袋機械を使用するメーカーは、規則の変更に対処する必要があります。これらのルールは、最終製品についての考え方に影響を与えます。
米国では、FTC のグリーン ガイド (16 CFR Part 260) が、「コンテンツのリサイクル」ラベルを含む環境主張の規則を定めています。主張は、真の PCR 割合を示す文書証拠によって裏付けられなければなりません。また、証明されている以上に大きな環境上の利点を主張することもできません。
欧州連合では、欧州グリーンクレーム指令 (2023 年に導入され、現在開発中) により、リサイクルコンテンツクレームに対するより厳格な認証ルールが導入される予定です。これには第三者による検査も含まれます。-ハイブリッドリサイクル材料のメーカーは、リサイクル工場までのプロセス全体を文書化して追跡する必要があります。
これにより、余分な事務作業が追加されます。 -世界のバッグ メーカーの大部分を占める-小規模のバッグ メーカーは、実際に利用できるリサイクル コンテンツの量に比べて負担が大きすぎると感じる可能性があります。
7. 有意義な進歩には実際に何が必要なのか
レジ袋製造機を使用することで、より多くのリサイクル材料を使用することが可能になります。しかし、マシン自体だけでなく、システムのいくつかの部分でお金と作業がかかります。
原料の品質管理: 飼料に関する明確なルール (MFI 範囲、水分制限、汚れのしきい値) を確立し、使用前に各バッチをテストします。それがなければ、マシンの修正は計画されたシステムではなく、反応にすぎません。
相溶化剤と安定剤パッケージ: 特別な調整剤は、リサイクル材料による強度損失を軽減し、熱による損傷を軽減します。これらはサプライヤーによって販売されていますが、技術的な機器が必要であり、より高価です。
機械のアップグレード: 厚さを変更し、温度制御を改善し、金型の形状を改善する材料用のネジにより、実際の PCR 限界が増加する可能性があります。古い機械のリサイクル率が 30% をはるかに超えるレベルで動作するには、新しい部品が必要になる場合があります。
結論
リサイクル材料を使用するビニール袋製造機に対する制限は、現実的かつ明確です。原材料の一貫性のなさ、メルトフローの不均一、機械の摩耗の加速、品質範囲の狭さ、新たな規則制定などです。これは、リサイクル可能な材料の使用をやめるべきだという意味ではありません。それらが意味しているのは、パーセンテージ目標を単にチェックすべきマーケティングボックスとして扱うのではなく、技術的な注意を払ってそれに取り組む必要があるということです。
真の進歩を遂げているメーカーは、リサイクルされたコンテンツを単なる購入や交換の問題ではなく、材料工学の問題として捉えているメーカーです。これは、材料ルールに投資し、プロセスを追跡し、必要に応じて機械をアップグレードすることを意味します。 PCR が 20% から 50% になるのは直線ではありません。しかし、それは適切な技術的基盤があれば実現できます。
参考文献:
- エレン・マッカーサー財団。新しいプラスチック経済: プラスチックの将来を再考する. 2016.
- Giles、Harold F.、Wagner、John R.、Mount、Eldridge M. Extrusion: 決定版処理ガイドおよびハンドブック。ウィリアム・アンドリュー出版、2005 年。
- ホープウェル、ジェファーソン、ドヴォルザーク、ロバート、コシオ、エドワード。 「プラスチックのリサイクル: 課題と機会」 Philosophical Transactions of the Royal Society B、Vol. 364、2009 年。
- ホワイト、ジェームス L.、ポテンテ、ヘルムート。スクリュー押出: 科学と技術。ハンザー・ガードナー出版物、2003 年。
- ASTMインターナショナル。 ASTM D1709: 自由落下ダーツ法によるプラスチック フィルムの耐衝撃性の標準試験方法-。現在の版。
- 米国連邦取引委員会。環境マーケティング表示の使用に関するガイド (グリーン ガイド)、16 CFR Part 260。2012 年改訂。
