Multifaceted Evaluation of Changes in Physical Properties of Recycled Plastics by Advanced Recycling Process and Influencing Microstructural Changes (Part 1): Example of Application to Container/Packaging-Derived Recycled Polyethylene

Aplikace | 2025 | ShimadzuInstrumentace
Termální analýza, Mechanické zkoušky, FTIR Spektroskopie
Zaměření
Materiálová analýza
Výrobce
Shimadzu

Význam tématu


S rostoucím tlakem na udržitelnost a oběhové hospodářství narůstá význam recyklace plastů.
Mechanické a termální vlastnosti recyklovaných materiálů se však často zhoršují, což omezuje jejich opětovné využití v náročných aplikacích.
Pochopení a kontrola mikroskopických fyzikálních struktur je klíčová pro zlepšení kvality a životnosti recyklátů.

Cíle a přehled studie / článku


Cílem studie bylo vyhodnotit vliv vyspělé recyklační technologie vyvinuté na Fukuoka University na fyzikální vlastnosti recyklovaného polyethylenu (PE) z obalových materiálů.
Byly porovnány materiály s a bez této technologie z hlediska mechanických vlastností, termálních vlastností a mikroskopické struktury.

Použitá metodika a instrumentace


Ultrarychlý a statický tahový test:
  • AGX-V2 Autograph se snímáním deformace TRViewX
  • HITS-TX pro high-speed tahové testy
Tvrdostní a teplotní charakterizace:
  • DUH-210 Dynamic Ultra Micro Hardness Tester
  • DSC-60 Plus pro stanovení teplot krystalizace a tepla tání
Mikroskopické a chemické mapování:
  • SPM-Nanoa Scanning Probe Microscope pro zobrazení elastického modulu a topografie
  • AIRsight infrared a Raman microscope pro FTIR mapování složení

Hlavní výsledky a diskuse


  • Strain at break u vzorků s vyspělým procesem se zvýšila průměrně z ca 106 % na ca 439 %.
  • Modul pružnosti i indentační tvrdost HIT poklesly po vyspělé recyklaci, což indikuje vyšší podíl vazebních (tie) molekul.
  • Teplota krystalizace se po vyspělé recyklaci mírně snížila, což ukazuje na zpomalení tuhnutí díky vyššímu počtu entanglementů.
  • SPM analýza potvrdila významné zvýšení podílu mezivrstvy (100–200 MPa) s tie molekulami z 15,7 % na 26,8 % při zachování proporce krystalických oblastí.
  • FTIR mapování odhalilo homogenější rozložení PE a snížení lokální segregace PP u vzorků po vyspělé recyklaci.

Přínosy a praktické využití metody


  • Možnost nastavit recyklační proces tak, aby recykláty dosahovaly lepšího poměru houževnatosti a pevnosti.
  • Využití kombinace běžných instrumentů pro rychlé a citlivé hodnocení kvality recyklátů bez náročné přípravy vzorku.
  • Prediktivní odhad chování materiálů ve výrobních a konstrukčních aplikacích.

Budoucí trendy a možnosti využití


  • Integrace on-line monitoringu mikroskopické struktury během recyklačního procesu.
  • Využití strojového učení pro optimalizaci parametrů zpracování a předpověď vlastností recyklátů.
  • Rozšíření přístupu na další druhy polymerních směsí a kompozitů.
  • Studium vlivu aditiv a kompatibilátorů na mikroskopickou strukturu a mechaniku recyklátů.

Závěr


Studie prokázala, že vyspělý recyklační proces významně zvyšuje tažnost a houževnatost recyklovaného PE díky úpravě mikroskopické struktury.
Zvýšení podílu mezivrstvy s vazebními molekulami a homogenizace rozložení PP přispívají ke zlepšení mechanických vlastností.

Reference


  1. Yao S., Tominaga A.: Novel Technology Development on Plastic Material Recycling, Haikibutsu Shigen Junkan Gakkaishi 29(2):116–124 (2018).
  2. Present and future of waste plastics: plastic resource circulation in sustainable society, The Japan Institute of Energy, s. 147.

Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Multifaceted Evaluation of Changes in Physical Properties of Recycled Plastics by Advanced Recycling Process and Influencing Microstructural Changes (Part 2): Example of Application to Simulated Degraded Polypropylene
Multifaceted Evaluation of Changes in Physical Properties of Recycled Plastics by Advanced Recycling Process and Influencing Microstructural Changes (Part 3): Example of Application to Recycled Polypropylene Derived from Automotive Offcuts without Fillers
Recycled Plastic Analysis Solutions
Recycled Plastic Analysis Solutions
2024|Shimadzu|Brožury a specifikace
Multifaceted Evaluation of Plastics: Differences due to PC/ABS Resin Compounding Ratio