Clariant исследует роль цвета в экономике замкнутого цикла

Как и в случае с другими поставщиками материалов и добавок, о которых я сообщаю в предварительной статье за ​​K 2019 в нашем предстоящем сентябрьском выпуске, Clariant делится своими взглядами на некоторые проблемы, с которыми сталкивается промышленность пластмасс, поскольку она охватывает «круговую экономику».

Филипп Лазерм, один из ведущих экспертов Clariant по пигментам и глава маркетингового сегмента пластмасс в бизнес-подразделении пигментов, подводит итог совместимости цвета с циркулярной экономикой пластмасс. Он рассматривает проблемы проектирования для рециклинга и специфические вопросы выбора красителей для механических, химических и органических технологий рециклинга. Сосредоточив внимание на упаковке, он затрагивает некоторые из последних продуктов Clariant и сотрудничество, продвигающее этот сдвиг.

Когда дело доходит до упаковки, компания твердо убеждена в том, что необходимый акцент на перерабатываемом пластике, повторном использовании смол и биоразложении не должен означать прощание с яркими цветами и привлекательным дизайном, которых ожидают потребители. Вот основные тезисы Lazerme о том, как отрасль может сделать цвет совместимым с «экономикой замкнутого цикла».

▪ Основная цель «экономики замкнутого цикла для пластмасс» состоит в том, чтобы пластик никогда не попадал в окружающую среду как отходы. Есть разные способы добиться этого, начиная от правильной конструкции пластмассового изделия через эффективный сбор и сортировку различных полимеров до переработки и повторного включения в жизненный цикл. Кроме того, использование биоразлагаемых полимеров открывает дополнительные возможности.

▪ Ведущие быстрорастущие компании-производители потребительских товаров и производители пластиковой упаковки, представляющие более 20% мирового рынка упаковки, взяли на себя обязательство к 2025 году сделать 100% своей пластиковой упаковки пригодной для повторного использования, переработки или компостирования. Несомненно, что цвет будет продолжать играть ключевую роль в мире упаковки. Но выбор правильных красителей будет иметь решающее значение.

Давайте пройдемся по различным этапам цикла и покажем, как производитель пигментов и полимерно-растворимых красителей может помочь заинтересованным сторонам совместить потребность в цвете и не менее важную потребность в экологичности:

▪ Дизайн для вторичной переработки . Все начинается с дизайнера упаковки. Задача состоит в том, чтобы создать привлекательную упаковку, улучшающую имидж бренда, обеспечивающую дифференциацию, которую можно было бы должным образом переработать и повторно использовать в качестве смолы для новых пластиковых изделий.

В зависимости от технологии переработки (механической, химической) выбор красителя будет разным. Дизайнер должен знать, на каких этапах обработки будет стоять изделие, не только в процессе его производства, но и в течение времени после использования. Это повлияет на выбор пигментов. Также будет смена полимеров и изменения в составе упаковки.

Поскольку владельцы брендов взяли на себя обязательство включать значительное количество вторичного сырья в свои новые упаковочные изделия, возникнет еще одна проблема, связанная с получением ярких и привлекательных цветов.

Clariant Pigments работает над решениями этих проблем, такими как более быстрое и легкое сопоставление цветов с переработанными смолами или создание диапазона пигментов, которые могут выдерживать различные циклы переработки без разложения и оставаться безопасными для будущих применений и для рабочей среды.

Повторное использование - еще один аспект устойчивости. В этом случае выбор красителя также требует особого внимания, поскольку он должен оставаться привлекательным и безопасным. Цвет не должен блекнуть, чтобы продукт сохранял свой внешний вид даже после многократного использования. Ключевые критерии - высокая светостойкость и погодоустойчивость.

Аспект безопасности еще более важен, особенно когда мы говорим о бутылках для напитков. Пигменты не должны попадать в напиток после многократной промывки бутылки горячей водой, например, с сильнодействующими моющими средствами.

Портфель пигментов Clariant предлагает широкий спектр решений.

▪ Переработка : Существует три основных метода:механическая переработка; рециклинг на основе растворителей; химическая переработка (деполимеризация, пиролиз, газификация).

Каким бы ни был процесс, правильная переработка начинается с надлежащего сбора и сортировки пластиковых отходов. В оптимальном сортировочном центре пластик автоматически сортируется на разных этапах в зависимости от типа и цвета полимера с использованием технологии ближнего инфракрасного диапазона (NIR). Он может разделять пластмассы по их типу, например Потоки ПВД, ПНД, ПП, ПЭТ, ПС.

Для правильной работы этой технологии требуется минимальное количество энергии, которая отражается на датчик. Это становится проблемой, если пластиковая деталь поглощает энергию ближнего ИК-диапазона, а не отражает ее. Проблема возникает с пластиками, окрашенными пигментом сажи. Технический углерод абсорбируется в ближнем инфракрасном диапазоне, что означает, что пластмассовые изделия, окрашенные углеродной сажей, не будут идентифицированы в процессе сортировки и, таким образом, вызовут много проблем на дальнейших этапах переработки или попадут на свалку.

Компания Clariant разработала три красителя, которые могут отражаться в спектре NIR и позволят индустрии пластмасс по-прежнему производить черные изделия, которые можно будет должным образом отсортировать. Эти марки могут использоваться для HDPE, LDPE, PP, PET, PS, PA и PVC.

▪ Механическая переработка : В настоящее время это наиболее часто используемый процесс:80% пластмасс, собираемых для вторичной переработки, подвергаются механической переработке.

В настоящее время механическая переработка ПЭТ-бутылок относительно хорошо работает, но для других полимеров или смешанных пластиков она сталкивается с некоторыми ограничениями, по крайней мере, для вторичного сырья высшего качества. После нескольких циклов рециклирования свойства полимера настолько ухудшились, что будет очень трудно повторно использовать рециклиты.

Также существует потребность в лучшем понимании поведения красителя после нескольких циклов рециркуляции.

Чрезвычайно важно гарантировать, что пигменты и растворимые в полимере красители, используемые для окрашивания собранных смол, не будут разлагаться или выделять какие-либо токсичные вещества в процессе компаундирования.

Некоторые химические составы пигментов более стабильны, чем другие, с точки зрения термостабильности или поведения миграции. Однако потребуется интенсивная работа по выбору более безопасного диапазона пигментов, которые будут использоваться для окрашивания пластмассовых изделий, предназначенных для вторичной переработки. Потому что органический пигмент часто представляет собой не одну единственную молекулу; в зависимости от производственного процесса могут присутствовать другие вещества, которые могут отрицательно повлиять на токсикологический профиль.

Именно здесь производитель пигментов с большим опытом и знаниями в области безопасности продукции и документации может поддержать промышленность, владельцев торговых марок, производителей упаковки и производителей маточных смесей. Clariant уже уделяет внимание этому направлению.

Еще одна проблема - это базовый цвет рециклата, поступающего из переработчиков. Это может быть любой серый цвет от светлого, темного или коричневатого. Повторное окрашивание этих переработанных полимеров становится проблемой для производителя маточной смеси. У разных переработчиков есть сильные различия в качестве.

Чтобы обеспечить более быстрое и постоянное соответствие цвета, Clariant Pigments вместе с поставщиком программного обеспечения разрабатывает калибровочный набор, который позволит легко корректировать основной тон смолы. Это будет серьезным улучшением для увеличения использования вторичных отходов (PCR).

▪ Химическая переработка: Это можно рассматривать как дополнительную технологию, которая расширит предложение переработанных смол до качества, отвечающего требованиям упаковочной промышленности. Существуют разные виды химической переработки, но все они в настоящее время находятся на начальной стадии.

Процесс на основе растворителя представляет собой смесь химической и физической переработки. Он включает в себя растворитель, который будет растворять определенный тип полимера. Практика показывает, что в полимере остаются остатки, и даже краски не извлекаются полностью. Рециклат выглядит сероватым. Необходимы дальнейшие исследования. Особенно один аспект, который следует изучить, - это выяснить, какой тип химического состава пигмента лучше удаляется из полимера. Это долгосрочный проект.

Другой тип химического рециклинга - это «деполимеризация», при которой молекулярные связи разрываются на исходные мономеры. Для этого есть разные технологии:с помощью ферментов или катализаторов.

Пиролиз или газификация - это дополнительные методы разложения полимера и получения топлива, которое затем можно использовать для производства новых пластиков.

Для промышленности красителей, маточных смесей или смесей химическая переработка была бы идеальным способом, поскольку переработанная смола будет очень похожа на первичный полимер и, таким образом, может быть окрашена так же, как первичная смола.

▪ Биоразлагаемость Несмотря на то, что рынок биоразлагаемых полимеров по-прежнему невелик, владельцы торговых марок и упаковочные компании привлекают все большее внимание.

Не каждый пигмент можно использовать для окрашивания биоразлагаемых полимеров, потому что они должны соответствовать очень строгим стандартам в отношении примесей.

Компания Clariant Pigments создала ассортимент из 26 органических пигментов из своей линейки продуктов Graphtol и PV Fast, отвечающих требованиям европейской нормы EN 13432. Они охватывают весь цветовой спектр и, таким образом, обеспечивают ценную поддержку производителям маточных смесей и дизайнерам в расширении цветовых горизонтов для биоразлагаемые пластмассы.

▪ Шаги в правильном направлении Подобные разработки в области красителей способствуют развитию замкнутого цикла для пластиковой упаковки. Поскольку необходимое внимание к повторному использованию и переработке набирает обороты, цвет не станет проблемой для технологий, для эффективного и жизнеспособного восстановления пластиковых отходов и создания высококачественного ПЦР, а вместо этого будет работать согласованно для достижения цели:достижение циркулярной экономики для пластмасс.