Většina polymerních výrobků se zhotovuje z termoplastů, které se velmi dobře zpracovávají, jsou poměrně levné a mají také širokou škálu použitelnosti. Tyto vlastnosti se využívají i u výrobků z odpadních plastů.
Viskoelastické chování termoplastů nachází uplatnění ve zpracovatelských technologiích válcováním, lisováním, vytlačováním a vstřikováním. Tyto technologie jsou zavedeny nejen v plastikářských výrobních závodech, ale i při zpracování plastového odpadu.
Celosvětově tendence úspory materiálů směřují k recyklaci plastů nejen ve zpracovatelských závodech, ale i u spotřebitelů. Oproti technologickému plastovému odpadu ve výrobě (čistý a homogenní materiál), je směsný plastový odpad získaný sběrem od spotřebitelů kontaminován nečistotami a tvořen různými druhy plastů.
Proto se stále vyvíjí a rozšiřují technologie zpracování směsných plastů z odpadu, kde získaná surovina je vyhovující pro určité druhy výrobků. Při výběru suroviny je nutné také počítat s tím, že u plastů během amortizace výrobků dochází k jejich degradaci působením fyzikálních vlivů (neúměrné mechanické namáhání, působení tepla, světla a zvláště UV záření) a chemických vlivů (oxidace a působení vody v přítomnosti kyselin, zásad a jiných činidel).
Degradační pochody, resp. procesy stárnutí se projevují podle druhu polymeru v kratším nebo delším časovém intervalu vznikem trhlin, snížením pevnosti a tvrdosti, zvýšením křehkosti, změnou barvy aj. Proto právě při zpracování plastového odpadu ze sběru je důležitá úprava směsi přísadami k získání požadovaných vlastností. V tomto směru mají důležitou úlohu sběr, třídění a úprava odpadových materiálů, rozšíření zpracovatelských aplikací a kapacit pro recyklaci.
Ve zpracovatelském závodě zaujímají přední místo mezi stroji na zpracování polymerů především šnekové vytlačovací stroje (extrudery) s kontinuálním způsobem práce. Významné je nejen použití šnekových extruderů jako plastikačních jednotek vstřikovacích strojů, ale i pro zásobování kalandrů, lisů aj. Technický vývoj těchto zařízení směřuje k těmto požadavkům:
velká vytlačovací výkonnost a rovnoměrná doprava taveniny bez pulzací,
místně i časově rovnoměrná teplota taveniny,
vytlačování taveniny bez orientace,
homogenní zamíchání polymeru se všemi přísadami,
vytlačování výrobku bez pórů a bublinek, tzv. příprava taveniny bez těkavých podílů i při velké výkonnosti.
Recyklační linka výroby plastových palet
Jedním z výrazných řešení uplatnění plastového odpadu je výroba palet dvou typů: paleta s výstupky a paleta s lyžinami, tzv. europaleta. Směsný plastový odpad, z něhož jsou palety vyráběny (tzv. aglomerát), obsahuje různé druhy plastů a tuhé příměsi (obr. 1). Sypná hmotnost aglomerátu je 0,3 kg.l-l , vlhkost nesmí překročit 3 % hmotnostní a rovněž obsah chloru z PVC nesmí překročit 3 % hm. Tato směs plastů může obsahovat tuhé příměsi jako je papír, prach, zemina, kovy a sklo až do 15 % hm. Pro zlepšení mechanických vlastností se přidává do aglomerátu polyetylen.
Takto připravená směs po promíchání postupuje šnekovým dopravníkem do násypky extruderu. Zde je materiál hněten, transportován a průběžně ohříván na výstupní teplotu 240 °C. Roztavený materiál je vtlačován do válcových komor adaptéru, které jsou opatřeny topnými pásy pro dodržení požadované teploty taveniny. Písty je materiál přes plnicí zařízení vtlačován do ocelových půlených forem palet (obr. 2).
Vtokovým otvorem se plní forma narůstajícím tlakem, který je zároveň určující jako kontrolní veličina pro uzavření armatury. Obsluha musí ovládacím zařízením nastavit novou polohu následující formy. Za přibližně 20 minut se automaticky zvedne vrchní část formy a paleta se ručně vyjme a uloží. Výstupním produktem z recyklátu jsou palety o rozměrech 1200 x 800 x 150 mm a hmotnosti u palety s výstupky 19 kg (obr. 3), euro palety 27 kg (obr. 3).
Výhody plastových palet oproti dřeveným jsou především v jejich dokonalé omyvatelnosti. Netvoří také třísky, které by poškodily obal výrobku případně znehodnotily výrobek. Kapacita takovéto výrobní linky je zhruba 200 až 230 kusů palet za den, při spotřebě kolem 3000 kg aglomerátu a 400 kg polyetylenu.
Srovnávací zkoušky
Protože každá z uvedených typů palet vyžaduje formu jiného konstrukčního řešení, mohou odlišné podmínky v jednotlivých formách ovlivnit vlastnosti materiálu. Při dávkování stejného aglomerátu lze tyto změny vyhodnotit mechanickými zkouškami. Srovnávací mechanické zkoušky vzorků odebraných z příček palet ve stejných místech pak vyjadřují odlišné nebo stejné podmínky zpracování aglomerátu.
Z nosných profilů obou palet bylo odebráno pro každou mechanickou zkoušku 5 zkušebních vzorků. Zkoušky byly provedeny v laboratořích ČZU v Praze. Měřeny byly tyto hodnoty: dle ČSN EN ISO 527-1 pevnost v tahu sM, dle ČSN EN ISO 178 pevnost v ohybu sfM a dle ČSN EN ISO 179-1 vrubová houževnatost metodou Charpy aCN. Průměrné hodnoty mechanických vlastností jsou uvedeny v tabulce 1.
V porovnání mechanických vlastností byly u palety s výstupky naměřeny převážně vyšší hodnoty: pevnost v tahu (+ 3,5 %), vrubová houževnatost (+ 24,9 %). Nižší hodnota byla naměřena pouze u pevnosti v ohybu (- 8,8 %), avšak při vyšším průhybu (+ 63,4 %). Hodnoty poměrného prodloužení jsou u obou palet přibližně stejné a velmi nízké, z čehož vyplývá, že materiál z recyklátu není tak tvárný jako primární termoplastové komponenty aglomerátu.
Při zkouškách došlo k destrukci vzorků vždy v místech přítomnosti nečistot plastové směsi (hliník, sklo, reaktoplasty aj.). Dá se tedy předpokládat, že čistší aglomerát by vykázal i vyšší mechanické vlastnosti materiálu palet. Příznivé pro paletu s výstupky je její nižší hmotnost o 8 kg oproti euro paletě. To se může rovněž projevit v ekonomické úspoře při přepravě a manipulaci. Západní trh si však výhradně žádá euro palety, protože k manipulaci s mimi má zavedené dopravní a manipulační prostředky.
Na výsledky zkoušek mechanických vlastností má vliv několik hlavních faktorů. Každá dodávka aglomerátu, a tedy i materiál vyrobených palet mohou mít značně odlišné chemické složení a různý obsah příměsí tuhých nečistot. Ty jsou v aglomerátu v rozmezí 2 % až 20 % a mají podstatný vliv na mechanické vlastnosti materiálu.
U zpracovatelů je důležitá přejímka aglomerátu, případně separace pevných částic. Výsledné hodnoty z měření jsou významné z hlediska srovnatelnosti výrobků, nejsou však směrodatné, protože zatím nebyla vydána norma, upřesňující vlastnosti plastových palet. Pro komplexní porovnání vlivu tvaru a provedení formy na vlastnosti materiálu palet by bylo zapotřebí měření v daleko větším rozsahu počtu zkoumaných palet a různých dodávek aglomerátu.
KMaST TF ČZU v Praze
/
