Sidee bay tiknoolajiyada is-waafajinta ee isbeddelaysa u suurtogelinaysaa dib-u-warshadaynta qashinka balaastikada isku dhafan?

Alaab-qeybiyeyaasha iyo aqoonyahannada wax-ku-darka ah waxay leeyihiin tiro badan oo xalal aan la isku halleyn karin ama aan horumarsanayn oo loogu talagalay isku-darka polymer-yada aan is-waafajin karin si loo sameeyo agab tayo sare leh oo deggan. Qaar badan waxaa loo sameeyay ujeeddada ah in la casriyeeyo balaastikada dib loo warshadeeyay, badanaa laakiin aan ahayn oo keliya walxaha dib loo warshadeeyay ka dib macaamiisha (PCR). Qaar badan, laakiin aan dhammaantood ahayn, waxay adeegsanayaan farsamooyin lagu tallaalayo maleic anhydride si ay u xiraan isku-xirka u dhexeeya polymer-yada polar iyo kuwa aan polar ahayn, ama polymer-yada aan polar ahayn laakiin weli aan is-waafajin karin (tusaale ahaan PE iyo PP).

Shirkadda Intermix Performance Materials oo fadhigeedu yahay Mareykanka waa shirkad bilow ah oo la aasaasay sannadkii hore si ay u suuq geyso horumarinta tignoolajiyada isku-dhafka badan ee ethylene-propylene ee shati ka haysta Jaamacadda Cornell. Waxaa aasaasay Geoff Coates, oo ah Professor-ka Dugsiga Tisch ee Kimistariga iyo Bayoolajiyada Kiimikada ee Cornell, Andrew Arriz, Falanqeeyaha Ganacsiga, iyo Ting-Wei Lin, oo ah Baaraha Sare.

"HDPE iyo isotactic polypropylene (iPP) waa balaastikada ganacsiga ugu badan ee la soo saaro adduunka waxayna leeyihiin sifooyin isku mid ah oo indhaha ah, taasoo ka dhigaysa habka kala soocidda labada balaastig ee baaxadda weyn mid adag," ayuu yiri Lin. Iyadoo ay jiraan qaab-dhismeedkooda kiimikada ee isku midka ah, HDPE iyo iPP isma waafaqaan midba midka kale sidaas darteedna waxay soo saaraan walxo jajaban oo aan qiimo lahayn marka la isku daro. Tani waxay caqabad ku tahay hufnaanta dib-u-warshadaynta ee balaastikadan. Waxaa la soo sheegay in wax ka yar 7% iyo 1% miisaanka HDPE iyo iPP siday u kala horreeyaan dib loo warshadeeyo.

Iyada oo loo marayo iskaashi lala yeesho shirkad la aasaasaydib u warshadeeye balaastig ah, Intermix waxay heshay dufcad ka samaysan xadhkaha duugga ah iyo shabagyada kalluunka, kuwaas oo inta badan laga soo warshadeeyo badda. Balaastikadan badda waxay leeyihiin saamiga miisaanka HDPE ilaa iPP oo ah qiyaastii 1:1. Shirkaddu waxay sheegtay in isku-darka ay yihiin kuwo jilicsan oo aan fidsanayn iyagoon dheerayn badan. Marka lagu daro 2% miisaanka iswaafajinta shirkadda, adkeysiga waxaa la kordhin karaa in ka badan 800% dheerayn marka la nasto.

Lin wuxuu sheegay in isku-darka HDPE/iPP ee la jaanqaadaya "hadda ay noqonayaan agab rajo leh oo dib loogu farsamayn karo badeecooyin iyada oo aan loo eegin halabuurka iyo kala-goynta isku-darka HDPE/iPP ee dib loo warshadeeyay. Tani waxay si weyn u yareyn kartaa kharashka dib-u-warshadaynta balaastigga waxayna kordhin kartaa hufnaanta dib-u-warshadaynta."

Intermix hadda waxay leedahay shan shaqaale ah oo diiradda saaraya cilmi-baarista badeecadaha iyo horumarinta ganacsiga waxayna la shaqeyneysaa tiro ka mid ah soosaarayaasha warshadaha si loo kordhiyo wax soo saarka iswaafajinta laga bilaabo miisaanka garaamka ilaa kiilogaraamka. Lin wuxuu leeyahay, "Alaabooyinka laga sameeyay isku-darka dib loo warshadeeyay ee HDPE/iPP ayaa dhawaan suurtagal noqon kara."

Nexam Chemical ee Sweden ayaa soo saartay fikrad loo yaqaan "dib-u-warshadayn fal-celin ah" si loo hagaajiyo waxqabadka polymers-ka dib loo warshadeeyay ee isku dhafan ee ay adag tahay in dib loo warshadeeyo. Tusaale ahaan waa PP dib loo warshadeeyay oo ka kooban HDPE. "Nexamite R201 waxay la falgashaa polymer-ka si ay u sameyso isku-darka PP/PE si loo bixiyo is-waafajinta PP iyo PE," ayuu yiri Lars Öhrn, oo ah madaxa suuqgeynta shirkadda. 85% rPP iyo 15% isku-darka rHDPE, tijaabooyinka jiidista ayaa muujiyay kala duwanaansho yar."

Tusaale kale oo ku saabsan isticmaalka waa PE oo ka kooban PA. Markii Nexamite R405 lagu daray isku darka 93% HDPE iyo 7% PA6, tijaabooyinka jiidista ayaa muujiyay sifooyin farsamo oo horumarsan iyo muuqaalka dusha sare. Cadaadiska wax soo saarka ayaa sidoo kale la hagaajiyay, xoogga jabkana waxaa la sheegay inuu la mid yahay kan HDPE saafiga ah.

Öhrn ma uusan shaacin falcelinta kiimikada gaarka ah ee la isticmaalay, laakiin wuxuu sheegay inaysan ku salaysnayn tallaalka anhydride-ka ee maleic. Wuxuu yiri: "Waxay ka shaqeysaa polyolefins, laakiin sidoo kale waxay isku xidhi kartaa oo ka fal celin kartaa polycondensates. Sida dhammaan extrusions-ka falcelinta leh, waxaad u baahan tahay isku-darka saxda ah iyo tamarta la geliyo si aad u hesho natiijooyinka ugu fiican." Nexamite R201 iyo R405 labaduba waxay ku diyaar yihiin qaab masterbatch ah.

Ku darista ugu dambeysay ee faylalka shirkadda Nordic Grafting Company (NGC) waa Acti-Tech Compatibilizer 16MA11F, oo ku salaysan anhydride maleic ah oo la tallaalay (MA) Vistamaxx, oo ah copolymer semi-crystalline ah oo ka socda ExxonMobil. Qalabkan cusub wuxuu u hoggaansamayaa xeerarka xiriirka cuntada ee EU 10/2011 wuxuuna siinayaa dib-u-warshadayaasha iyo farsameeyayaasha qalab is-waafajin oo caalami ah oo si fudud loogu dari karo si kor loogu qaado qiimaha isku-darka oo ay ku jiraan noocyo kala duwan oo polymers ah oo baakado ah, oo ay ku jiraan polyolefins, EVOH, PA iyo PET, sida laga soo xigtay NGC, oo shati u siisay ExxonMobil tikniyoolajiyadda.

Badeecadaha Acti-Tech waxaa lagu dari karaa dhammaan marxaladaha habka dib-u-warshadaynta: inta lagu jiro dib-u-warshadaynta gudaha ama kahor macaamiisha ee uu sameeyo qofka wax ku shuba, inta lagu jiro dib-u-warshadaynta iyadoo la shaandheynayo ama aan la shaandheynayn dib-u-warshadaynta, ama inta lagu jiro dib-u-warshadaynta ama wax-ka-beddelka. Shirkaddu waxay leedahay: "Waxay u taagan tahay xalka ugu habboon ee dib-u-warshadaynta isku-dhafka ah ee polymer-ka ee ka imanaya dib-u-warshadaynta kadib (PIR) ama dib-u-warshadaynta kadib macaamiisha (PCR) iyo sidoo kale qashinka gudaha, taasoo u oggolaanaysa balaastikada dib loo warshadeeyay in loo isticmaalo alaabada cusub ama kuwa jira iyada oo aan wax u dhimayn waxqabadka isticmaalka dhammaadka."

Sida laga soo xigtay NGC, Acti-Tech 16MA11F waxay muujisay kala firdhis wanaagsan iyo hoos u dhac ku yimid cabbirka wejiga ee walxaha PA iyo PET ee ku jira substrate-ka polyolefin (saamiga caadiga ah ee PA/PE ee 40/60). Quentin Le Piouff, maareeyaha horumarinta ganacsiga ee shirkadda, ayaa yiri: "Intaa waxaa dheer, ku darista 4% Acti-Tech Compatibilizer 16MA11F ee filimada xannibaadda dib loo warshadeeyay (LDPE 60% / PA 30% / EVOH 10%) waxay keentay soo kabashada hantida filimada iyo indhaha oo sareysa marka la barbar dhigo isku-darka aan la jaanqaadin iyo kharash yar."

Waxyaabaha lagu daro Acti-Tech ayaa hadda lagu tijaabinayaa noocyo kala duwan oo qashin ah oo ka hor macaamiisha, warshadaha kadib iyo kuwa ka dambeeya macaamiisha, oo ay ku jiraan baakadaha filimada xannibaadda badan leh iyo sidoo kale gacmo-gashi yar, weelasha kiimikada ee qurxinta iyo ilaalinta dhirta ee la afuufay, baakadaha adag, tuubooyinka iyo tuubooyinka la xoojiyay/lakabyada badan leh, shabagyada kalluunka, roogagga iyo roogagga.

Sida laga soo xigtay Le Piouff, Acti-Tech 16MA11F waxaa sidoo kale loo isticmaali karaa sidii wakiil isku xidha oo loogu talagalay walxaha bayoolojiga ku salaysan (istaarijka, cellulose), walxaha isku dhafan ee alwaaxa (WPC) iyo fiilooyinka dabiiciga ah (NFC). Dhowr codsi oo isticmaalaya iswaafajintan caalamiga ah ayaa la suuq geyn doonaa bilaha soo socda,” ayuu yidhi.

Ballaarinta gaaritaanka

Polyscope Polymers oo fadhigeedu yahay Netherlands, oo ganacsigeeda asaasiga ahi uu ku salaysan yahay styrene-maleic anhydride, ayaa sheegtay inay si weyn u kordhisay saamigeeda suuqa ee qaybtan tobankii sano ee la soo dhaafay. Iibsigeeda Vertellus horraantii sanadkan ayaa la filayaa inuu taageero himilooyinkeeda kobaca mustaqbalka. "Iyada oo la adeegsanayo iibsigan, Polyscope waxay ballaarinaysaa joogitaankeeda suuqa waxyaabaha lagu daro ee gaarka ah," ayuu yiri Patrick Muezers, oo ah madaxa shirkadda Polyscope, "waxaanan awood u yeelan doonnaa inaan ka faa'iideysanno kheyraadka caalamiga ah, awoodaha iyo booska hoggaaminta suuqa ee Vertellus si aan si wanaagsan ugu adeegno macaamiisheenna jira iyo kuwa cusub."

Isku-dubarid suurtagal ah oo u dhexeeya faylalka Polyscope iyo Vertellus ayaa hadda la baarayaa. Muezers ayaa leh: "Isku-dubarid cusub ayaa sii wadi doona inay soo baxaan, laakiin ethylene MA copolymer ZeMac oo ay bixiso Vertellus ayaa xaqiijisay inay aad u dhammaystirayso dalabka hadda ee Polyscope."

"Isku-darka waxyaabaha lagu daro waxay naga caawin doonaan inaan ka jawaabno su'aalaha macaamiisheenna ee ku saabsan hagaajinta isku-darka Xibond," ayuu yiri. Waxaan horey u aragnaa baahi sii kordheysa oo loo qabo xalal waara. Tusaale ahaan, waxaan bilownay dhowr mashruuc si aan u taageerno habaynta balaastikada ku salaysan bayoolojiga ee isku-darka PLA/PBAT iyo waxyaabaha lagu daro. Mashruucan, kuwa la jaanqaada Xibond waxay muhiim u yihiin gaaritaanka waxqabadka ugu wanaagsan ee codsiyada iyo horumarinta, oo ay ku jiraan ka guurista bacaha PE ee dhaqameed una guurista bacaha wax iibsiga ee bayoolojiga."

"Intaa waxaa dheer, waxaan si isa soo taraysa u arkaynaa fursado aan ku bixinno xalal lagu kordhinayo baaskiiladaha kala duwan ee polymers-ka. Qaar ka mid ah macaamiisheenna ayaa xitaa ogaanaya in kuwa is-waafajiya ay gacan ka geysanayaan isku-darka 'hodgepodge balaastig ah' iyo ABS si loo sameeyo isku-darka ka dhigi kara isku-darka PET/ABS mid loo heli karo codsiyada sida guryaha korontada," ayuu sharraxay Muezers.

"Ugu dambeyntii, waxaan khibrad ka helnay qaabka adeegga Xibox, kaas oo aan u isticmaalno inaan ka caawinno macaamiisheenna inay dedejiyaan horumarinta badeecadaha, iyagoo jaraya toddobaadyada, iyo mararka qaarkood bilo, laga bilaabo geeddi-socodka horumarinta. Waxaan isticmaalnaa qalab yar oo yaryar oo lagu dhejiyo kursiga si aan si degdeg ah u baarno qaacidooyinka macaamiisheenna."

Fikradda baaritaanka Xibox ayaa la sheegay inay qaadatay macaamiil dhowr ah oo wajahaya caqabadda ah dib u warshadaynta agabyo badan.
Badeecadaha Tisan Engineering Plastics ee wax soo saarka Olebond ee Turkiga waa polymers-ka maleic anhydride ee lagu tallaalay oo ay soo saarto extrusion-ka falcelinta leh. Shirkaddu waxay sheeganeysaa, "Iyada oo ku xiran heerka tallaalka iyo nooca polymer-ka, Olebond wuxuu ka caawiyaa hagaajinta sifooyinka agabka isagoo u dhaqmaya sidii iswaafajin, wakiil isku xidha, wax ka beddela saameynta iyo xidhidh."

Darajada Olebond 7401 waxay ku salaysan tahay PP oo leh maaddo badan oo ah maleic acid oo lagu daray inay u dhaqanto sidii wakiil isku xidha oo u dhexeeya polymer-ka iyo buuxinta. Shirkaddu waxay sheegtay in darajada 7401 ay sidoo kale gacan ka geysaneyso hagaajinta sifooyinka farsamada ee isku-darka PP iyo polymer-yada aan is-waafaqsanayn sida PA.
Heerka Olebond 7402 waxaa loo isticmaalaa sidii isku-habeyn iyo wakiil isku-xidhan codsiyada sida qalabka fiilooyinka aan halogen-ka lahayn, tuubooyinka lakabka badan leh, laminates-ka iyo isku-darka PE ee leh polymers-ka kale. Sida is-waafajin, Olebond 7402 waxaa la sheegay inuu hagaajiyo isku-xidhka interphase-ka ee PE ee polymers-ka sida PA iyo polyolefins-ka kale. ayuu yidhi Tisan: "Olebond 7402 wuxuu bixiyaa kala-fidinta ugu fiican ee u dhaxaysa buuxinta macdanta, fiilooyinka iyo substrate-ka polymer-ka wuxuuna hagaajiyaa sifooyinka farsamada ee balaastikada wax laga beddelay. Tusaale ahaan, marka loo isticmaalo walxaha wax laga beddelay ee talc-ka lagu buuxiyay, Olebond 7402 wuxuu labanlaabayaa kala-fidinta talc."

Darajooyinka kale ee Olebond waxaa ka mid ah alaabada ku salaysan ABS iyo EVA kuwaas oo loo isticmaali karo inay la jaanqaadaan alaabada kala duwan. 7404 waa maleic anhydride oo lagu tallaalay ABS iyo 7405 waa maleic anhydride oo lagu tallaalay ethylene vinyl acetate (EVA).
Shirkadda SK Functional Polymer (SKFP) oo fadhigeedu yahay Kuuriya ayaa bixisa noocyo badan oo isku-dhafan iyo dardar-geliyeyaal dib-u-warshadayn ah kuwaas oo la sheegay inay awood u siinayaan dadka isticmaala inay qashinka balaastikada ah ee isku dhafan u beddelaan agab qiimo sare leh (shirkadda waxaa la aasaasay iyada oo loo marayo iibsashada ganacsiga polyolefin ee Arkema ee SK Geo Centric sannadkii 2020).

Lolita Hauguel, oo ah maareeyaha horumarinta ganacsiga ee shirkadda ee Faransiiska, ayaa tiri: "SKFP waxay dadaalkeeda cilmi-baarista badan ku bixisay horumarinta polyolefins reactive kuwaas oo ka dhigaya isku-darka balaastikada dib loo warshadeeyay ee farsamada ku habboon. Lotader reactive terpolymers iyo Orevac graft resins ayaa si weyn loogu isticmaalaa sidii iswaafajin isku-darka kala duwan. SKFP ma laha oo keliya xalal loogu talagalay xalalka dib loo warshadeeyay ee isku-darka sida rPET/rPE, rPET/rPP, rPA/rPE, rPA/rPP, rPA/rPET …… sidoo kale isku-darka PE/EVOH."

Lotader 4210 heerka maleic acid waa mid ganacsi ahaan loo heli karo si loogu casriyeeyo qashinka lakabka badan ee dib loo warshadeeyay ee PE iyo EVOH (qalabka kama dambaysta ah wuxuu ku kooban yahay codsiyada aan cuntada ahayn). SKFP waxay leedahay tusaale kale oo guuleysta wuxuu isticmaalaa Lotader AX ee PET dib loo warshadeeyay oo lagu wasakheeyay polyolefins kuwaas oo aan si buuxda looga takhalusin inta lagu jiro habka kala soocidda.

SKFP waxay sheegtay inay sidoo kale muujisay in noocyada cusub ee kopolymers-ka Lotryl T acrylate ee aadka u kala duwan ay yihiin xal kor u qaadis aad waxtar u leh oo loogu talagalay koolada dib loo warshadeeyay ee styrene, iyagoo bixiya sifooyin saameyn oo aad u horumarsan. Shirkaddu waxay sidoo kale bixisaa xalal lagu hagaajinayo iska caabbinta saameynta iyo hagaajinta isku-dhafka agabka rABS iyadoo la isku darayo kopolymers-ka aan firfircoonayn ee Lotryl ee aadka u kala fog ee Lotader AX ee falcelinta leh. Hauguel wuxuu leeyahay: "Isku-darka polarity-ga iyo falcelinta ee kooladani waa furaha lagu guuleysto casriyeynta qashinka balaastikada dib loo warshadeeyay."

Polyolefins-ka Orevac ee la tallaalay waxaa la sheegaa in si weyn loogu isticmaalo sidii wakiillo isku xidha walxaha la buuxiyay ee PP iyo PE. Kala duwanaanshaha badeecadaha waxaa ka mid ah PP-ga la tallaalay, HDPE/LLDPE-ga la tallaalay iyo EVA-ga la tallaalay. Waxyaabaha ku jira anhydride-ka maleic ee falcelinta ku jira ee ku jira alaabadan way kala duwan yihiin, laakiin inta ay ka kooban tahay, ayaa waxtar badan u leh sidii wakiillo isku xidha. Waxay ku habboon yihiin in lagu isticmaalo ATH, MDH, waxyaabaha kale ee buuxiya macdanta iyo sidoo kale galaaska iyo fiilooyinka dabiiciga ah.

Madaxweynaha kiimikada batroolka Salvatore Monte ayaa sheegay in iswaafajinta polymers-ka kala duwan lagu gaari karo iyadoo la adeegsanayo polymers-ka falcelinta leh: sida maleic anhydride grafted PP, bipolymers-ka bipolymers (tusaale SEBS), bilaabayaasha graft-ka xorta ah (tusaale diisopropyl benzene peroxide), iyo wakiilada isku xidhka organometallic (tusaale titanates). Inta badan soosaarayaasha wax ka beddelka ah waxay tixgelin doonaan oo keliya wakiilada isku xidhka titanate heteroatomic marka ay jiraan dhibaatooyin la xiriira buuxinta ama ku dhegganaanta substrates kala duwan,” ayuu yidhi. Laakiin dhab ahaantii, waa kiciyeyaal deggan oo kuleylka ah oo dib u polymerize kara polymers-ka kala duwan ee ku jira dhalaalka extruder-ka, sida Titanocene iyo ZN catalyst-ka loo isticmaalo monomer polymerization.

Wuxuu yiri, "Mid ka mid ah faa'iidooyinka uu leeyahay kicinta titanate-ka heteroatomic ayaa ah in polymer-ka ka dhasha uu si dhakhso leh ugu qulqulo heerkul hoose, iyadoo la kordhinayo xoogaa xoogga jiidista iyo koror weyn oo ku yimaada dhererka. Isticmaalka 0.2% oo miisaan ahaan lagu daro kicinta si loo yareeyo heerkulka farsamaynta waa hab cusub oo lagu ballaariyo daaqadda farsamaynta ee polymers-ka kala duwan, sida PC kaas oo caadiyan u baahan heerkul sare oo farsamayn ah (ka sarreeya 300°C), iyo PVC kaas oo caadi ahaan u nugul kulaylka."

Monte wuxuu soo xiganayaa in heerkan lagu daray, ku darka ayaa labanlaabmay wax soo saarka sii deynta ee muuqaalka cad ee chip-ka kombiyuutarka ee uPVC heerkulka habaynta oo hoos u dhacay 47°C. Waxa kale oo uu hagaajiyaa socodka dhalaalka heerkulka habaynta oo hoos u dhacay 100°C si loogu sameeyo qaabaynta duritaanka ee wax ka beddelka PC-ga ee 40% ee fiber galaas ah oo macaamiishu ay sannado badan u isticmaali jireen si ay u soo saaraan saldhigyada dhagaxa shiidaalka iyagoo ku dhejinaya wax ka beddelka xaashida birta ah.

Wax-ka-beddelayaasha iyo kuwa is-waafajiya ayaa door muhiim ah ka ciyaari doona isbeddelka laga bilaabo dhaqaalaha toosan una gudbayo dhaqaalaha wareegsan, ayuu yiri Dow, kaas oo horumarinaya alaabooyin dheeraad ah si loo taageero dib-u-warshadaynta isku-darka walxaha aan is-waafaqsanayn. Wax-ka-beddelka polymer-ka ee Reten 3000, oo loogu talagalay dib-u-warshadaynta filimada warshadaha kadib ee ay ku jiraan EVOH, ayaa la sheegay inuu yareeyo jelation-ka, halka heerka Fusabond loo isticmaalo sidii wax-ka-beddele saameyn iyo is-waafajin ah dib-u-warshadaynta polyolefin-ka kadib macaamiisha.