Hoe makket evoluearjende kompatibilisaasjetechnology it recyclen fan mingd plestikôffal mooglik?

Leveransiers fan tafoegings en akademisy hawwe in grut oantal standert- of ûnderûntwikkele oplossingen foar it mingen fan ynkompatibele polymearen om better prestearjende, stabiler materialen te foarmjen. In protte wurde ûntwikkele mei it doel om recycled plestik te upgraden, faak mar net allinich post-consumer recycled materiaal (PCR). In protte, mar net allegear, brûke maleïne-anhydride-graftingtechniken om de ynterface tusken poal- en net-poal-polymeren te oerbrêgjen, of tusken net-poal-, mar noch ynkompatibele polymearen (bygelyks PE en PP).

It Amerikaanske bedriuw Intermix Performance Materials is in startupbedriuw dat ferline jier oprjochte is om de ûntwikkeling fan in etyleen-propyleen multiblok-kompatibiliteitsadditivetechnology te kommersjalisearjen ûnder lisinsje fan Cornell University. It waard oprjochte troch Geoff Coates, heechlearaar skiekunde en gemyske biology oan 'e Tisch School oan Cornell, Andrew Arriz, bedriuwsanalist, en Ting-Wei Lin, haadûndersiker.

"HDPE en isotaktyske polypropyleen (iPP) binne de meast produsearre kommersjele plestiken yn 'e wrâld en se hawwe ferlykbere optyske eigenskippen, wat it proses fan it sortearjen fan 'e twa plestiken op grutte skaal útdaagjend makket," seit Lin. Nettsjinsteande har ferlykbere gemyske struktueren binne HDPE en iPP net mei-inoar kompatibel en produsearje se dêrom bros en weardeleas materiaal as se smeltmingd wurde. Dit hinderet de recycling-effisjinsje fan dizze plestiken. Der is rapportearre dat minder as 7% en 1% fan respektivelik HDPE en iPP op gewicht recycled wurdt.

Troch in gearwurking mei in fêstigeplestikrecycler, Intermix krige in partij pellets makke fan âld tou en fisknetten, benammen recycled út 'e see. Dizze marine plestiken hawwe in gewichtsferhâlding fan HDPE oant iPP fan sawat 1:1. It bedriuw seit dat de mingsels bros binne en net útrekke sûnder folle ferlinging. Troch 2% gewicht fan 'e kompatibilisator fan it bedriuw ta te foegjen, kin de taaiens ferhege wurde nei mear as 800% ferlinging by brek.

Lin seit dat kompatible HDPE/iPP-mingsels "no beloftefolle materialen wurde dy't opnij ferwurke wurde kinne ta produkten, nettsjinsteande de gearstalling en net-skiedberens fan 'e recyclede HDPE/iPP-mingsel. Dit kin de kosten fan plestikrecycling signifikant ferminderje en de recyclingeffisjinsje ferheegje."

Intermix hat op it stuit fiif meiwurkers dy't har rjochtsje op produktûndersyk en bedriuwsûntwikkeling en wurket gear mei in oantal jitterijfabrikanten om de produksje fan kompatibilisatoren op te skaaljen fan 'e gram- oant de kilogramskaal. Lin seit: "Produkten makke fan recycled HDPE/iPP-mingsels kinne gau mooglik wêze."

Nexam Chemical út Sweden hat in konsept ûntwikkele dat bekend stiet as "reaktive recycling" om de prestaasjes fan mingde recyclede polymearen te ferbetterjen dy't lestich te recyclen binne. Ien foarbyld is recycled PP mei HDPE. "Nexamite R201 reagearret mei it polymeer om in PP/PE-mingsel te foarmjen om PP- en PE-kompatibiliteit te bieden," seit Lars Öhrn, de haadmarketingoffisier fan it bedriuw. 85% rPP- en 15% rHDPE-mingsels, trektests lieten minder fariaasje sjen."

In oar foarbyld fan tapassing is PE mei PA. Doe't Nexamite R405 tafoege waard oan in mingsel fan 93% HDPE en 7% PA6, lieten trektests ferbettere meganyske eigenskippen en oerflakte-úterlik sjen. De rekspanning waard ek ferbettere en de breksterkte waard sein te fergelykjen mei dy fan suvere HDPE.

Öhrn makke de spesifike gemyske reaksje dy't brûkt waard net bekend, mar sei dat it net basearre wie op enten mei maleïne-anhydride. Hy seit: "It wurket op polyolefinen, mar kin ek brêgen foarmje en reagearje mei polykondensaten. Lykas by alle reaktive ekstruzjes hawwe jo de juste miks en enerzjyynfier nedich om de bêste resultaten te krijen." Nexamite R201 en R405 binne beide beskikber yn masterbatchfoarm.

De nijste tafoeging oan 'e portfolio fan Nordic Grafting Company (NGC) is Acti-Tech Compatibilizer 16MA11F, basearre op geënte maleïnezuuranhydride (MA) Vistamaxx, in semi-kristallijne kopolymeer fan ExxonMobil. De nije tafoeging foldocht oan 'e EU 10/2011-regeljouwing foar itenkontakt en biedt recyclers en ferwurkers in maklik ta te foegjen universele kompatibilisator om de wearde fan mingsels te ferbetterjen dy't in ferskaat oan ferpakkingspolymeren befetsje, ynklusyf polyolefinen, EVOH, PA en PET, neffens NGC, dy't lisinsje hat oan ExxonMobil foar de technology.

Acti-Tech-produkten kinne tafoege wurde yn alle stadia fan it recyclingproses: tidens ynterne of pre-konsumint recycling troch de foarmer, tidens regranulaasje mei of sûnder filtraasje troch de recycler, of tidens regranulaasje troch de recycler of modifikator. It bedriuw seit: "It fertsjintwurdiget de ideale oplossing foar it upcycling fan mingde polymeer feedstocks út post-yndustriële recycling (PIR) of post-konsumint recycling (PCR), lykas yntern ôffal, wêrtroch dizze recycled plestik brûkt wurde kin yn nije of besteande produkten sûnder kompromis te hawwen oer de prestaasjes fan it eingebrûk."

Neffens NGC lit Acti-Tech 16MA11F ferbettere fersprieding en fermindere fersprate fazegrutte fan PA- en PET-dieltsjes yn polyolefine-substraten sjen (typyske PA/PE-ferhâlding fan 40/60). Quentin Le Piouff, de bedriuwsûntwikkelingsmanager fan it bedriuw, seit: "Derneist resultearre de tafoeging fan 4% Acti-Tech Compatibilizer 16MA11F oan recycled barriêrefilms (LDPE 60% / PA 30% / EVOH 10%) yn in hegere film- en optyske eigenskipherstel yn ferliking mei net-kompatibele mingsels en legere kosten."

Acti-Tech-tafoegings wurde op it stuit test yn in ferskaat oan pre-konsumint-, post-yndustrieel en post-konsumintôffal, ynklusyf mearlaachse barriêrefilmferpakking, lykas krimpmouwen, blaasfoarmige kosmetyske en plantbeskermingsgemyske konteners, stive ferpakking, fersterke/mearlaachse buizen en slangen, fisknetten, matten en tapyten.

Neffens Le Piouff kin Acti-Tech 16MA11F ek brûkt wurde as in koppelingsmiddel foar biobasearre (setmoal, cellulose), houtkomposit (WPC) en natuerlike fezels (NFC) materialen. Ferskate tapassingen mei dizze universele kompatibilisator sille yn 'e kommende moannen kommersjalisearre wurde," seit er.

It berik útwreidzje

It yn Nederlân basearre Polyscope Polymers, waans kearnbedriuw basearre is op styreen-maleïnezuuranhydride, beweart syn merkoandiel yn dizze sektor de ôfrûne tsien jier flink te hawwen fergrutte. De oername troch Vertellus earder dit jier sil nei alle gedachten syn takomstige groeiambisjes stypje. "Mei dizze oername wreidet Polyscope syn oanwêzigens út yn 'e merk foar spesjaliteitsadditiven," sei Patrick Muezers, CEO fan Polyscope, "en sille wy de wrâldwide boarnen, mooglikheden en sterke merkliedersposysje fan Vertellus kinne benutte om ús besteande en nije klanten better te tsjinjen."

Potinsjele synergieën tusken de portefúljes fan Polyscope en Vertellus wurde op it stuit ûndersocht. muezers seit: "Nije synergieën sille trochgean te ûntstean, mar it etyleen MA-kopolymeer ZeMac oanbean troch Vertellus hat bliken dien tige komplementêr te wêzen foar it hjoeddeistige oanbod fan Polyscope."

De kombinaasje fan ús tafoegings sil ús helpe om de fragen fan ús klanten oer de optimalisaasje fan Xibond-mingsels te beantwurdzjen," sei er. Wy sjogge al in tanimmende fraach nei duorsumer oplossingen. Wy hawwe bygelyks in oantal projekten inisjearre om de ferwurking fan bio-basearre plestik yn PLA/PBAT-kombinaasjes mei ús tafoegings te stypjen. Yn dit projekt binne ús Xibond-kompatibiliteitsmiddels krúsjaal foar it berikken fan optimale prestaasjes yn tapassingen en ûntwikkelingen, ynklusyf de oergong fan tradisjonele PE-tassen nei biomateriaal-winkeltassen."

"Derneist sjogge wy hieltyd mear kânsen om oplossingen te bieden foar it opwurdearjen fan ferskate polymearen. Guon fan ús klanten fine sels dat ús kompatibilisatoren helpe om 'plestik hodgepodge' te mingen mei ABS om mingsels te meitsjen dy't PET/ABS-mingsels beskikber kinne meitsje foar tapassingen lykas elektryske behuizingen," ferklearret Muezers.

"Uteinlik hawwe wy ûnderfining opdien mei it Xibox-servicemodel, dat wy brûke om ús klanten te helpen produktûntwikkeling te fersnellen, wiken, en yn guon gefallen moannen, fan it ûntwikkelingsproses te ferminderjen. Wy brûke lytse mini-ekstruders foar op 'e wurkflier om de formulearringen fan ús klanten fluch te screenen."

It konsept fan it skermjen fan Xibox soe oannaam wêze troch ferskate klanten dy't te krijen hawwe mei de útdaging fan it recyclen fan meardere materialen.
De Olebond-produkten fan Tisan Engineering Plastics út Turkije binne mei maleinezuuranhydride geënte polymearen produsearre troch reaktive ekstruzje. It bedriuw beweart: "Ofhinklik fan it nivo fan enten en it type polymeer helpt Olebond by it ferbetterjen fan materiaaleigenskippen troch te fungearjen as in kompatibilisator, koppelingsmiddel, ynfloedmodifikator en binder."

Olebond 7401-klasse is basearre op PP mei in hege ynhâld fan maleinezuur tafoege om te fungearjen as in koppelingsmiddel tusken it polymeer en de filler. It bedriuw seit dat de 7401-klasse ek helpt om de meganyske eigenskippen fan mingsels fan PP en ynkompatibele polymeren lykas PA te ferbetterjen.
Olebond 7402-klasse wurdt brûkt as in kompatibeler en koppelingsmiddel yn tapassingen lykas halogeenfrije kabelmaterialen, mearlaachse buizen, laminaten en mingsels fan PE mei oare polymeren. As in kompatibeler wurdt sein dat Olebond 7402 de ynterfase-adhesion fan PE oan polymeren lykas PA en oare polyolefinen ferbetteret. Tisan seit: "Olebond 7402 soarget foar optimale fersprieding tusken minerale fillers, fezels en polymeersubstraten en ferbetteret de meganyske eigenskippen fan modifisearre plestik. Bygelyks, as it brûkt wurdt yn talk-folle modifisearre materialen, ferdûbelet Olebond 7402 de fersprieding fan talk."

Oare Olebond-kwaliteiten omfetsje produkten op basis fan ABS en EVA dy't brûkt wurde kinne as kompatibelisten yn ferskate produkten. 7404 is mei maleïne-anhydride geënte ABS en 7405 is mei maleïne-anhydride geënte etyleenvinylacetaat (EVA).
It yn Korea basearre SK Functional Polymer (SKFP) leveret in folslein oanbod fan kompatibilisatoren en recyclingfersnellers dy't brûkers yn steat stelle om mingd plestikôffal om te setten yn materialen mei hege wearde (it bedriuw waard oprjochte troch de oernimming fan Arkema's funksjonele polyolefin-bedriuw troch SK Geo Centric yn 2020).

Lolita Hauguel, de bedriuwsûntwikkelingsmanager fan it bedriuw yn Frankryk, seit: "SKFP hat in protte fan har ûndersyksynspanningen rjochte op it ûntwikkeljen fan reaktive polyolefinen dy't meganysk recycled plestikmingsels kompatibel meitsje. Lotader reaktive terpolymeren en Orevac-graftharsen wurde in soad brûkt as kompatibelers foar ferskate mingsels. SKFP hat net allinich oplossingen foar recycled oplossingen foar mingsels lykas rPET/rPE, rPET/rPP, rPA/rPE, rPA/rPP, rPA/rPET ...... ek foar PE/EVOH-mingsels."

Lotader 4210 maleinezuurkwaliteit is kommersjeel beskikber foar it opwurdearjen fan recycled PE- en EVOH-mearlaachskroat (it definitive materiaal is beheind ta net-itens tapassingen). SKFP seit dat in oar suksesfol foarbyld Lotader AX brûkt yn recycled PET fersmoarge mei polyolefinen dy't net folslein eliminearre binne tidens it sortearproses.

SKFP seit dat it ek oantoand hat dat har nije oanbod fan tige heterogene Lotryl T-akrylaat-copolymeren in tige effisjinte boosteroplossing is foar recycled styreenharsen, en biedt signifikant ferbettere slageigenskippen. It bedriuw biedt ek oplossingen om de slagweerstand te ferbetterjen en de viskositeit fan rABS-materialen te modulearjen troch net-reaktive Lotryl-heechpolaire copolymeren te kombinearjen mei reaktive Lotader AX. Hauguel seit: "De kombinaasje fan polariteit en reaktiviteit fan dizze harsen is de kaai ta suksesfolle opwurdearring fan recycled plestikôffal."

Orevac-geënte polyolefinen wurde sein breed brûkt te wurden as koppelingsmiddels foar folde PP- en PE-modifisearre materialen. It produktassortiment omfettet geënte PP, geënte HDPE/LLDPE en geënte EVA. It gehalte oan reaktyf maleïne-anhydride yn dizze produkten ferskilt, mar hoe heger it gehalte, hoe effektiver se binne as koppelingsmiddels. Se binne geskikt foar gebrûk mei ATH, MDH, oare minerale fillers, lykas glês- en natuerlike fezels.

Petrochemicals-presidint Salvatore Monte seit dat kompatibiliteit fan ferskate polymeren berikt wurde kin mei reaktive entpolymeren: lykas maleïne-anhydride-ent PP, bipolare kopolymeren (bygelyks SEBS), frije-radikaal-ent-inisjativen (bygelyks diisopropylbenzeenperoxide) en organometallyske koppelingsmiddels (bygelyks titanaten). De measte modifikaasjefabrikanten sille allinich heteroatomyske titanaat-koppelingsmiddels beskôgje as d'r problemen binne mei fillers of adhesion oan ferskate substraten, "seit er. Mar eins binne it termysk stabile katalysatoren dy't ferskate polymeren yn 'e extrudersmelt kinne repolymerisearje, krekt lykas titanoseen- en ZN-katalysatoren wurde brûkt foar monomeerpolymerisaasje.

Hy sei: "Ien foardiel fan 'e heteroatomyske titanaatkatalysator is dat it resultearjende polymeer rapper streamt by legere temperatueren, mei in lichte tanimming fan treksterkte en in wichtige tanimming fan ferlinging. It brûken fan in tafoeging fan 0.2% katalysator op gewicht om ferwurkingstemperatueren te ferminderjen is in nije manier om it ferwurkingsfinster foar ferskate polymeren te ferbreedzjen, lykas PC dat typysk hege ferwurkingstemperatueren fereasket (boppe 300 °C), en PVC dat typysk waarmtegefoelich is."

Monte neamt dat by dizze tafoegingssnelheid de tafoeging de ekstrusjeútfier fan in dúdlik uPVC-kompjûterchipbehuizingsprofyl ferdûbele by in ferlege ferwurkingstemperatuer fan 47 °C. It ferbetteret ek de smeltstream by in ferlege ferwurkingstemperatuer fan 100 °C foar it ynjeksjefoarmjen fan in 40% glêstriedfersterke PC-modifikator dy't klanten al jierren brûke om mûnestienbases te produsearjen troch de modifikator op stielen platen te foarmjen.

Modifiers en kompatibilisatoren sille in wichtige rol spylje yn 'e ferskowing fan in lineêre nei in sirkulêre ekonomy, seit Dow, dat ekstra produkten ûntwikkelt om it recyclen fan ynkompatibele materiaalkombinaasjes te stypjen. Harren Retain 3000 polymeermodifier, ûntworpen foar it recyclen fan post-yndustriële films dy't EVOH befetsje, soe gelaasje minimalisearje, wylst de Fusabond-klasse brûkt wurdt as in ynfloedmodifier en kompatibilisator yn post-konsuminte polyolefine-recyclaten.