التحليل الفني: هل تستطيع آلات تحبيب البلاستيك معالجة مخاليط البلاستيك؟

تمثل إمكانية معالجة مخاليط البلاستيك عبر آلات التحبيب سؤالاً بالغ الأهمية لشركات إعادة التدوير الساعية لاستعادة المواد بكفاءة. بينما هي ممكنة تقنياً تحت شروط محددة، فإن المعالجة الناجحة لمخاليط البلاستيك تتطلب دراسة متأنية لتركيب المادة، وإمكانيات الآلة، ومعايير العملية. يحلل هذا التقرير العوامل الرئيسية المعنية.

فهم تحديات توافق المواد

يكمن التحدي الأساسي في عدم التوافق الجوهري بين أنواع البوليمرات البلاستيكية المختلفة. تشمل البوليمرات الشائعة في المخاليط:

1. البولي أوليفينات (PE, PP): متوافقة مع بعضها عموماً، لكن بدرجات انصهار ولزوجة مختلفة.
2. البولي ستايرين (PS): غالباً غير متوافق مع البولي أوليفينات، مما يؤدي إلى التقشير وضعف الخواص الميكانيكية في الكريات النهائية.
3. بولي إيثيلين تيريفثاليت (PET): يتطلب درجات حرارة معالجة عالية وهو غير متوافق كيميائياً مع PE/PP، مسبباً التدهور والهشاشة.
4. بولي كلوريد الفينيل (PVC): يحتوي على الكلور؛ تنطوي معالجته حرارياً على خطر انبعاث حمض الهيدروكلوريك (HCl)، مما قد يتلف الآلات ويلوث بوليمرات أخرى.

خلط البوليمرات غير المتوافقة يؤدي عادةً إلى:

• انخفاض استقرار اللزوجة أثناء البثق.
• انفصال الطور (Phase Separation) مؤدياً لضعف التماسك البيني.
• تكون جل أو "عيون السمك" في الكريات.
• تدهور الخواص الميكانيكية (مقاومة الشد، مقاومة الصدمات) في الكريات المعاد تدويرها النهائية.
• احتمالية انبعاث الغازات وتآكل المعدات (خاصة مع PVC).

إمكانيات الآلات والتعديلات المطلوبة

خطوط التحبيب القياسية (المتضمنة التقطيع، البثق، الترشيح، وتقطيع الكريات) يمكنها معالجة مخاليط البلاستيك فيزيائياً. لكن الفعالية تعتمد على التعديلات:

1. تصميم اللولب (البرمة): يجب أن تكون ألوالب الباثقة قوية، وغالباً ما تحتوي على أقسام خلط (عناصر مادوك، حلقات حاجزة) لتجانس المصهور قدر الإمكان. التصاميم ذات القص العالي تحتاج للتحكم الدقيق في الحرارة لتجنب التدهور.
2. الترشيح: معالجة تدفقات مختلطة ومحتملة التلوث تتطلب أنظمة ترشيح قوية. المبدلات الفلترية الكبيرة والحزم الشبكية الأقوى حاسمة لإدارة تباينات لزوجة المصهور ومستويات التلوث.
3. التحكم في درجة الحرارة: التحكم الدقيق متعدد المناطق في حرارة الأسطوانة أساسي لاستيعاب بوليمرات بنقاط انصهار مختلفة ضمن عملية واحدة. التحكم غير الكافي يعرض لخروج جسيمات غير منصهرة أو حصول تدهور.
4. إزالة الغازات (التجفيف): إزالة الغازات الفعالة حيوية للتخلص من الرطوبة والمواد المتطايرة المنبعثة من المواد المختلطة أو الملوثة.
5. آلية القطع: يجب ضبط آلات تقطيع الخيوط أو التقطيع تحت الماء للتعامل مع تباينات لزوجة المصهور وقوة الخيط المتأصلة في التغذية المختلطة. آلات التقطيع تحت الماء تقدم تحكماً أفضل للمصهور غير المستقر.

متطلبات المعالجة المسبقة والعملية الحاسمة

قدرات الآلة وحدها غير كافية. يعتمد التحبيب الناجح لمخاليط البلاستيك بشكل كبير على عمليات الإعداد المسبق:

1. تحضير المادة الخام: التغذية المتسقة أساسية. التقطيع أو الكبس المسبق الموحد يحسن ثبات التغذية في قادوس الباثق.
2. تقليل التلوث: الإزالة الصارمة للشوائب غير البلاستيكية (المعادن، المواد العضوية، الزجاج) والبلاستيك المشكل (خاصة PVC) ضرورية لمنع تلف المعدات وعيوب المنتج. أحواض الطفو، أجهزة الفرز البصرية، والفرز اليدوي تعزز النقاء.
3. التحكم بنسب المادة الخام: يتحسن جودة المنتج بتقليل التنوع والتحكم بنسب البوليمرات في المزيج. تحبيب مزيج تهيمن عليه بوليمرات متوافقة (مثل خليط PE/PP بنسبة 80%) أكثر قابلية للتطبيق بكثير من معالجة مزيج غير متجانس بشدة يحتوي على PET, PS, و PVC.
4. الإضافات: يمكن استخدام مواد توافقية لتحسين التماسك البيني بين بوليمرات محددة غير متوافقة (مثل أنواع مخصصة لـ PE/PS). قد تكون مواد التثبيت ضرورية أيضاً لمواجهة التدهور الناتج عن تفاعلات البوليمرات المختلطة أو الملوثات.

اعتبارات جودة المنتج النهائي

يجب على المعالجين إدارة التوقعات بشأن جودة الكريات المنتجة من المخاليط:

• التدوير النازل (Downcycling): كريات البلاستيك عالي الخلط مناسبة عادة للتطبيقات الأقل قيمة (مثل الأخشاب البلاستيكية، المنصات، العناصر غير الإنشائية) حيث تكون الخواص الميكانيكية الدقيقة أقل حسماً.
• الثبات: قد يكون تحقيق ثبات بين دفعات الإنتاج تحدياً بسبب التباينات المتأصلة في تركيب المادة الخام المختلطة.
• الاختبارات: الاختبارات الدقيقة لخصائص الكريات (مؤشر تدفق الكتلة/مؤشر تدفق الحجم MFI/MVR، مقاومة الشد، مقاومة الصدمات) ضرورية لتحديد الأسواق النهائية المناسبة.

الخلاصة

تمتلك آلات تحبيب البلاستيك القدرة الميكانيكية على معالجة مخاليط البلاستيك. ومع ذلك، فإن تحقيق نتائج سليمة تقنياً واقتصادياً مرهون بمعالجة مسبقة كبيرة لتقليل التلوث والتحكم في التركيب البوليمري، مقترنة بتعديلات مناسبة للآلة ورقابة دقيقة على العملية. الجودة الناتجة للكريات مناسبة بشكل عام لتطبيقات التدوير النازل أكثر من إعادة الاستخدام عالي الأداء. قرار تحبيب مخاليط البلاستيك يتطلب تقييماً دقيقاً لخصائص المادة الخام، وتقنيات الفرز والتنظيف المتاحة، ومواصفات الآلات، وجودة الكريات المعاد تدويرها المطلوبة في النهاية.