Maisto{0}}plastiko žaliavos: pirminės, perdirbtos ir regeneruotos medžiagos

Maisto{0}}plastiko žaliavų identifikavimas: 3 pagrindiniai grynųjų, perdirbtų ir regeneruotų medžiagų diferencijavimo metodai. Kokybės kontrolėjemaisto-klasėsPP plastiko žaliavos, tiksliai atskiriant pirmines, perdirbtas ir regeneruotas medžiagas, yra esminis žingsnis užtikrinant gaminio saugą ir kokybės stabilumą. Nors šių trijų tipų medžiagos yra panašios išvaizdos, jos turi reikšmingų molekulinės struktūros, cheminės sudėties ir fizinių savybių skirtumų. Remiantis naujausiais nacionaliniais standartais ir pramonės praktika, toliau bus aprašyti trys pagrindiniai identifikavimo metodai ir jų veikimo procedūros.

1.1 Pirminių, perdirbtų ir regeneruotų medžiagų apibrėžimai ir skirtumai

Pirminė medžiaga reiškia PP medžiagą, tiesiogiai polimerizuotą iš naftos chemijos žaliavų, kuriai būdinga taisyklinga molekulinė struktūra ir didelis grynumas. Šio tipo medžiaga niekada nebuvo naudojama, turi visą molekulinę grandinę, vieną cheminę sudėtį ir atitinka visus veiklos rodikliusmaisto-klasėsstandartus. „Virgin PP“ turi labai tvarkingą izotaksinę struktūrą, o visos metilo šoninės grupės yra toje pačioje pagrindinės grandinės pusėje ir sudaro spiralės formą, kurios kristališkumas yra 50–80%, o lydymosi temperatūra yra 160–176 laipsnių.

Perdirbtos medžiagos – tai PP atliekos, kurios buvo tiesiog susmulkintos ir išvalytos po naudojimo, daugiausia iš likučių, gaminių su trūkumais arba po{0}}naudojimo plastiko gaminių iš gamybos proceso. Nors šio tipo medžiaga išlaiko pagrindinę PP struktūrą, joje gali būti likutinių priedų, pigmentų, priemaišų ir naudojimo metu susidarančių skilimo produktų. Perdirbtų medžiagų molekulinės grandinės gali būti iš dalies nutrauktos, o molekulinės masės pasiskirstymas yra platesnis, todėl gali pasikeisti veikimo parametrai.

1.2 Našumo parametrų lyginamoji analizė

Kalbant apie fizines savybes, yra didelių skirtumų tarp trijų rūšių medžiagų. Tankis yra pats intuityviausias skiriamasis rodiklis. Pirminio PP tankis paprastai yra 0,90–0,915 g/cm³, o perdirbto PP tankis paprastai yra 0,9–0,91 g/cm³. Skirtumas tarp šių dviejų yra nedidelis, bet vis tiek galima atskirti naudojant tikslius instrumentus. Tempimo stipris yra dar vienas svarbus parametras. Pirminio PP tempiamasis stipris gali siekti 30-40 MPa, o perdirbtos medžiagos tempiamasis stipris yra tik 20-30 MPa, 20-30% mažesnis nei pirminės medžiagos.

Kalbant apie šilumines savybes, gryno PP lydymosi kreivėje yra viena, švari ir sklandi lydymosi smailė, o didžiausia temperatūra yra 165–169 laipsnių. Perdirbtos medžiagos lydymosi kreivė paprastai rodo keletą lydymosi smailių, maždaug 132 laipsnių ir 165 laipsnių, dėl skirtingų PP lydymosi taškų iš skirtingų šaltinių. Be to, dėl kelių apdorojimo etapų labai padidėja perdirbtos medžiagos lydalo srautas (MFR), o tai yra dėl molekulinės grandinės nutrūkimo, dėl kurio sumažėja molekulinė masė.

Cheminės sudėties skirtumai yra sudėtingesni. Pirminio PP cheminė sudėtis yra gana paprasta, daugiausia jame yra PP polimero ir nedidelio kiekio priedų, tokių kaip antioksidantai. Perdirbtose ir regeneruotose medžiagose gali būti įvairių teršalų, įskaitant sunkiuosius metalus (kurių kiekis gali būti daugiau nei dviem eilėmis didesnis nei pirminės medžiagos), pesticidų likučių, kietinamųjų medžiagų, klijų, bakterijų, virusų ir kitų kenksmingų medžiagų. Šių teršalų buvimas ne tik turi įtakos medžiagos veikimui, bet, dar svarbiau, gali kelti potencialią grėsmę maisto saugai.

2.1 Fizinio veikimo tikrinimo metodas

Fizinių savybių tikrinimas yra pats pagrindinis ir dažniausiai naudojamas identifikavimo metodas, daugiausia apimantis tankio matavimą, lydalo srauto indekso testavimą ir terminę analizę.
Tankio matavimas yra pirmasis žingsnis identifikuojant PP medžiagas. Remiantis nacionaliniais standartais GB/T 1033.1-2008 ir ISO 1183-1:2019, maisto{10}klasės PP tankio reikalavimas yra 0,90–0,91 g/cm³. Konkretūs metodai apima panardinimo metodą, skysčio piknometro metodą ir tankio gradiento kolonėlės metodą. Tarp šių metodų tiksliausias yra tankio gradiento stulpelio metodas. Tai apima mėginio patalpinimą į tiksliai paruoštą n-heptano ir etanolio gradiento tirpalą ir tankio vertės nustatymą pagal jo suspensijos padėtį. Bandymas turi būti atliekamas pastovioje 23±0,5 laipsnių temperatūroje, kad būtų pašalintos šiluminio plėtimosi paklaidos. Šiuolaikinėse laboratorijose plačiai naudojami automatiniai tankio matuokliai, kurie derina Archimedo principą su vibracijos dažnio matavimo technologija, pagerina tyrimo tikslumą iki ±0,0001 g/cm³.

Praktiškai gryno PP tankis paprastai yra stabilus 0,905–0,910 g/cm³ diapazone, o perdirbtos medžiagos gali turėti didesnių nuokrypių dėl galimo kitų plastikų ar priemaišų. Perdirbtų medžiagų tankio kitimas yra sudėtingesnis, atsižvelgiant į jų šaltinį ir apdorojimo technologiją. Reikėtų pažymėti, kad vien tankio bandymas negali visiškai atskirti trijų tipų medžiagų; Siekiant visapusiško sprendimo, reikia derinti kitus metodus.

Lydymosi srauto greičio (MFR) testas yra pagrindinis rodiklis, skirtas įvertinti medžiagų apdorojimo sklandumą. Pagal GB/T 3682 standartą lydymosi srauto indeksatorius naudojamas medžiagos kiekiui, išspaustam per standartinį štampą per 10 minučių esant tam tikrai temperatūrai (dažniausiai 230 laipsnių) ir apkrovai (2,16 kg), matuoti, o matavimo vienetas yra g/10 min. Maistinio -rūšio PP lydalo srautas paprastai reguliuojamas 2-10 g/10 min., o bendrosios paskirties PP – 0,5–30 g/10 min.

Lydymosi srauto greičio testas yra ypač efektyvus atskiriant pirmines ir perdirbtas medžiagas. Tyrimai parodė, kad po kelių apdorojimo ciklų dėl šlyties jėgų PP nutrūksta grandinė, todėl sumažėja molekulinė masė ir žymiai padidėja MFR vertė. Pirminės PP MFR vertė yra gana stabili, o perdirbtos medžiagos MFR vertė gali būti kelis kartus didesnė nei pirminės medžiagos. Pavyzdžiui, gryno PP partijos MFR gali būti 5 g/10 min., o perdirbtos medžiagos, apdorotos 5 kartus, MFR gali būti 15-20 g/10 min. Reikėtų pažymėti, kad PE-LD pokyčių modelis yra priešingas; jo MFR mažėja didėjant apdorojimo ciklams, nes PE-LD daugiausia patiria kryžminio susiejimo reakcijas, o ne grandinės trūkimo reakcijas. Šiluminė analizė, įskaitant diferencinę skenuojančią kalorimetriją (DSC) ir termogravimetrinę analizę (TGA), yra vienas iš efektyviausių metodų PP medžiagoms nustatyti. DSC tiksliai nustato medžiagos lydymosi temperatūrą, kristalizacijos temperatūrą, kristališkumą ir oksidacijos indukcijos laiką (OIT), matuodamas šilumos srauto skirtumą tarp mėginio ir etaloninės medžiagos. TGA analizuoja medžiagos šiluminį stabilumą ir skilimo elgseną, matuodamas mėginio masės kitimą priklausomai nuo temperatūros arba laiko.

Atliekant DSC bandymą, grynas PP paprastai turi vieną staigų lydymosi smailę, kurios didžiausia temperatūra yra 165–169 laipsnių ir didelis kristališkumas. Perdirbtas PP dėl molekulinės grandinės skilimo ir platesnio molekulinės masės pasiskirstymo rodo platesnę lydymosi smailę DSC kreivėje ir gali turėti daug lydymosi smailių. Pavyzdžiui, perdirbtas PP gali turėti mažą smailę apie 132 laipsnius (galbūt dėl ​​mažos molekulinės masės komponentų ar kitų plastikų), o pagrindinė smailė yra apie 165 laipsnius. Be to, perdirbto PP kristališkumas paprastai yra mažesnis nei gryno PP dėl molekulinės grandinės struktūros pažeidimo, kurį sukelia keli apdorojimo ciklai.

TGA analizė gali atskleisti medžiagų terminio stabilumo skirtumus. Virgin PP terminio skilimo temperatūra paprastai viršija 300 laipsnių, o skilimo procesas yra gana paprastas. Perdirbtas PP dėl įvairių priedų ir priemaišų pasižymi sudėtingesniu terminio skilimo elgesiu, gali pradėti irti esant žemesnei temperatūrai ir skilimo metu pasižymėti keliais svorio netekimo etapais. Ypač pažymėtina, kad perdirbto PP likutinė masė labai skiriasi – svyruoja nuo 0,2% iki 66%, o gryno PP likutinė masė paprastai yra nuo 0,2% iki 0,5%.

2.2 Cheminės sudėties analizės metodai

Cheminės sudėties analizė yra tiksliausias PP medžiagų identifikavimo metodas, daugiausia apimantis tokius metodus kaip infraraudonųjų spindulių spektroskopija, elementų analizė ir chromatografija.
Infraraudonųjų spindulių spektroskopija (FTIR) yra dažniausiai naudojamas cheminės analizės metodas. FTIR gali tiksliai išanalizuoti medžiagos funkcines grupes ir molekulinės struktūros charakteristikas bei greitai nustatyti PP bazinės medžiagos tipą (homopolimeras/kopolimeras) ir priedų tipą, palyginus būdingas absorbcijos smailes. Tipiškas PP infraraudonųjų spindulių spektras rodo keturias aštrias smailes ties 2960-2800 cm⁻¹, atitinkančias CH, CH₂ ir CH3 C-H tempimo virpesius; smailės ties 1460 cm⁻¹ ir 1376 cm⁻¹ atitinka C-H lenkimo vibracijas; smailė ties 1165 cm⁻¹ reiškia metilo grupės siūbuojančią lenkimo vibraciją iš -plokštumos; ir 998 cm⁻¹ juosta yra susijusi su 11-13 pasikartojančių vienetų ir gali būti naudojama kaip kristalinė juosta kristališkumui apskaičiuoti.

Atskiriant pirmines ir perdirbtas medžiagas, FTIR svarbiausia yra stebėti C=O absorbcijos piką 1600-1750 cm⁻¹ regione. Tyrimai parodė, kad visi PP mėginiai pasižymi silpnomis C=O absorbcijos smailėmis šiame regione, o tai gali būti dėl perdirbtų medžiagų oksidacijos arba priedų, turinčių karbonilo funkcinių grupių. Pirminio PP C=O smailės intensyvumas yra silpnas ir stabilus, o perdirbtos medžiagos C=O smailės intensyvumas yra žymiai stipresnis dėl oksidacijos proceso. Be to, ATR-FTIR taip pat gali aptikti perdirbtą PE-LD. Perdirbta medžiaga, apdorota 6 kartus, rodo naują metilo charakteristikų smailę (2950,7 cm⁻1), tačiau metilo charakteristikos smailė nėra akivaizdi perdirbtoje medžiagoje, apdorotoje tik vieną kartą, o tai rodo tam tikrus šio metodo apribojimus.

FTIR analizės procedūra yra gana paprasta. Pirmiausia mėginys supjaustomas tinkamo dydžio ir dedamas ant Furjė transformacijos infraraudonųjų spindulių spektrometro ATR (attenuated Total Reflectance) priedo. Nuskaitymo diapazonas nustatytas į 4000-400 cm⁻¹, skiriamoji geba yra 4 cm⁻¹, o nuskaitymų skaičius paprastai yra 32. Palyginus su standartine spektrine biblioteka, galima greitai nustatyti pagrindinę medžiagos sudėtį. Sudėtingiems mėginiams dvimatė infraraudonųjų spindulių spektroskopija taip pat gali būti naudojama skirtingiems komponentams identifikuoti, analizuojant spektro pokyčius.

Elementų analizė daugiausia naudojama sunkiųjų metalų ir kitų kenksmingų elementų aptikimui medžiagose. Maisto -klasės PP taikomi griežti sunkiųjų metalų kiekio reikalavimai, kai kadmio kiekis yra mažesnis arba lygus 0,005 mg/kg, gyvsidabrio kiekis yra mažesnis arba lygus 0,01 mg/kg, o švino kiekis yra mažesnis arba lygus 0,01 mg/kg. Aptikimo metoduose paprastai naudojama induktyviai susietos plazmos masės spektrometrija (ICP-MS), kai aptikimo riba yra 0,001 mg/kg, arba atominės absorbcijos spektrometrija (AAS).

Elementų analizė yra svarbus metodas atskirti pirmines ir perdirbtas medžiagas. Tyrimai parodė, kad sunkiųjų metalų kiekis pirminėse PP medžiagose yra labai panašus, o santykinis nuokrypis ne didesnis kaip 57%, o sunkiųjų metalų kiekis perdirbtose medžiagose dažnai yra daugiau nei dviem eilėmis didesnis nei pirminių medžiagų. Taip yra todėl, kad perdirbtos medžiagos perdirbimo proceso metu gali liestis su įvairiais taršos šaltiniais, įskaitant pramonines ir buitines atliekas, todėl kaupiasi sunkieji metalai. Faktinio bandymo metu, jei sunkiųjų metalų kiekis mėginyje yra neįprastai didelis, paprastai galima nustatyti, kad tai yra perdirbta medžiaga arba mišinys, kuriame yra perdirbtos medžiagos.

Chromatografinė analizė apima dujų chromatografijos-masių spektrometriją (GC-MS) ir didelio-našumo skysčių chromatografiją (HPLC), dažniausiai naudojamą lakiųjų organinių junginių, likučių monomerų ir priedų medžiagose aptikti. GC-MS gali būti naudojamas lakiųjų organinių junginių ir likutinių monomerų analizei, o HPLC naudojamas ne-lakiųjų priedų migracijos analizei. Visų pirma, viršutinės erdvės dujų chromatografijos-masių spektrometrijos (HS-GC-MS) technologija buvo įtraukta į nacionalinį standartą GB/T 46019.2-2025, specialiai skirtą perdirbtam polipropilenui identifikuoti.

HS-GC-MS metodas apima tokią procedūrą: pasverkite 1,5 g mėginio (0,1 mg tikslumu) ir įdėkite jį į 20 ml talpos buteliuką. Įpilkite 20 μL D8-naftalino darbinio tirpalo (0,3 ug/mL) kaip vidinį etaloną. 30 minučių išbalansavę 150 laipsnių temperatūroje, atlikite analizę. Kiekvieno lakiojo komponento sulaikymo indeksas apskaičiuojamas ištraukiant n-alkanų sulaikymo trukmę, o santykinis smailės plotas apskaičiuojamas normalizuojant smailės plotą vidiniu standartu. Tyrėjai išanalizavo 170 neapdorotų PP mėginių ir 119 perdirbtų PP mėginių, ištyrė 25 būdingus lakiuosius komponentus ir sukūrė identifikavimo modelį, pagrįstą atsitiktiniu miško algoritmu, kurio tikslumas didesnis nei 95%.

2.3 Mikrostruktūros ir morfologijos stebėjimo metodai

Mikrostruktūros ir morfologijos stebėjimas yra metodas PP medžiagoms identifikuoti iš molekulinio lygio ir mikroskopinės morfologijos perspektyvos, daugiausia apimantis diferencinę skenuojančią kalorimetriją, poliarizuotos šviesos mikroskopiją ir skenuojančią elektronų mikroskopiją.

Diferencialinė nuskaitymo kalorimetrija (DSC) gali ne tik išmatuoti medžiagos šiluminių charakteristikų parametrus, bet ir nustatyti medžiagos tipą, analizuojant jos lydymosi ir kristalizacijos elgesį. DSC gali pateikti charakteringus medžiagos šiluminių charakteristikų parametrus, tokius kaip stiklėjimo temperatūra, lydymosi temperatūra ir kristališkumas. Šie parametrai yra labai svarbūs atskiriant pirmines ir perdirbtas medžiagas. Praktikoje 5-10 mg mėginio pasveriama ir dedama į aliuminio mėginių indą, o temperatūra padidinama nuo kambario temperatūros iki 20 laipsnių virš lydymosi temperatūros, kai kaitinimo greitis yra 10 laipsnių /min, ir užfiksuojama DSC kreivė.

Pirminio PP DSC kreivė paprastai rodo vieną aštrų simetriškos formos lydymosi smailę, o lydymosi temperatūra yra tarp 165–169 laipsnių. Tačiau perdirbtos medžiagos DSC kreivė rodo labai skirtingas charakteristikas: lydymosi pikas platėja, gali atsirasti daug lydymosi smailių (pvz., 132 ir 165 laipsnių), smailės forma yra asimetriška, o lydymosi temperatūra mažėja. Pavyzdžiui, viename tyrime mėginių lydymosi temperatūra nuo 4 iki 1 paeiliui mažėjo ir visi buvo žemiau 170 laipsnių, o kristališkumas taip pat mažėjo nuosekliai. 5 mėginys taip pat parodė šalto kristalizacijos smailę kaitinimo proceso metu, o tai rodo, kad didėjant temperatūrai padidėjo molekulinių grandinių mobilumas, o grandinės segmentai persitvarkė, kad susidarytų kristalai.

Kristališkumo apskaičiavimas taip pat svarbus nustatant. Pagal formulę Xc=ΔHm/ΔH0 × 100% (kur ΔHm – mėginio lydymosi entalpija, o ΔH0 – 100 % kristalinio PP lydymosi entalpija, 240,5 J/g), galima apskaičiuoti medžiagos kristališkumą. Pirminio PP kristališkumas paprastai yra 60-80%, o perdirbtos medžiagos kristališkumas gali sumažėti iki 40-60% dėl molekulinės grandinės struktūros sunaikinimo. Palyginus kristališkumo pokyčius, galima nustatyti, ar medžiaga buvo apdorota keliais etapais. Poliarizacinė mikroskopija leidžia tiesiogiai stebėti PP sferulito morfologiją ir dydį, taip nustatant medžiagos kristalizacijos charakteristikas. Virgin PP dėl didelio molekulinės grandinės reguliarumo sudaro vienodus sferulitus su visa morfologija. Tačiau perdirbtas PP turi platesnį molekulinės masės pasiskirstymą, todėl susidaro įvairaus dydžio ir netaisyklingos formos sferulitai. Ypač stebint sferulitų dvigubo lūžio reiškinį, grynas PP turi aiškų Maltos kryžminio išnykimo modelį, o perdirbto PP išnykimo modelis gali būti neryškus arba neišsamus.

Skenuojamosios elektroninės mikroskopijos (SEM) analizė gali stebėti paviršiaus morfologiją ir medžiagos skerspjūvio{0}}struktūrą. Neapdoroto PP skerspjūvis rodo vienodas plastinio lūžio charakteristikas, lygų paviršių ir jokių akivaizdžių defektų. Perdirbto PP skerspjūvis gali turėti trapių lūžimo savybių, šiurkštų paviršių ir įvairių defektų, pvz., tuštumų, įtrūkimų ir nešvarumų. SEM taip pat gali būti naudojamas energijos dispersinės spektroskopijos (EDS) analizei, siekiant nustatyti elementinę medžiagos sudėtį, o tai ypač efektyvu identifikuojant teršalus.

Tyrėjai naudojo lauko emisijos skenuojančios elektroninės mikroskopijos (SEM) ir energijos dispersinės spektroskopijos (EDS) derinį, kad ištirtų mėginių morfologiją ir elementinę sudėtį, pateikdami tikslią mėginių mikroskopinės sudėties ir morfologijos analizę. Šis metodas gali atskleisti subtilius plika akimi nematomus skirtumus, tokius kaip mažytės priemaišų dalelės, paviršiaus oksido sluoksniai ir apdorojimo žymės. Makroskopiniais metodais gali nepavykti jų identifikuoti, ypač mėginiams, kuriuose yra nedidelis kiekis perdirbtos medžiagos, tačiau SEM-EDS analizė gali atskleisti nenormalų elementų pasiskirstymą.

3.1 Sisteminio identifikavimo proceso projektavimas

Remdamiesi trimis pagrindiniais aukščiau aprašytais metodais, galime sukurti sistemingą identifikavimo procesą, kad būtų užtikrintas tikslus pirminių, perdirbtų ir regeneruotų medžiagų skirtumas. Šiame procese naudojama trijų-pakopų identifikavimo sistema: „preliminarus patikrinimas -, atliekantis-išsamią analizę - visapusiškas nustatymas“.

Pirmas lygis: preliminarus patikrinimas. Pirmiausia atlikite vizualinį patikrinimą ir tankio bandymą. Aukštos-kokybės pirmapradė medžiaga turi būti vienodos matinės tekstūros, grynos spalvos (daugiausia beveik-baltos arba permatomos), be priemaišų, juodų dėmių ar granuliuoto pojūčio ir be aštraus kvapo. Tiriant tankį naudojamas tankio gradiento stulpelio metodas arba automatinis tankio matuoklis, kad būtų lyginamas mėginio tankis su standartine verte (0,90-0,91 g/cm³). Jei tankio vertė nukrypsta nuo standartinio intervalo daugiau nei ±0,005 g/cm³, paprastai galima nustatyti, kad medžiaga yra ne pirminė.

Tuo pačiu metu atliekamas lydalo srauto greičio (MFR) bandymas. Pirminio PP MFR vertė turėtų būti standartiniame diapazone ir palyginti stabili. Jei MFR vertė yra neįprastai didelė (daugiau nei dvigubai didesnė už standartinę vertę), tai gali būti perdirbta medžiaga.

Antrasis lygis:{0}}išsami analizė. Išsamesnė mėginių analizė atliekama po išankstinio patikrinimo. Pirmiausia atliekama FTIR analizė, sutelkiant dėmesį į C=O absorbcijos smailės intensyvumą 1600–1750 cm⁻¹ srityje. Jei C=O smailė yra žymiai padidinta, tai rodo, kad medžiaga galėjo oksiduotis ir greičiausiai yra perdirbta. Tada atliekama DSC analizė, siekiant stebėti lydymosi smailių formą, skaičių ir temperatūrą. Jei atsiranda daug lydymosi smailių arba lydymosi temperatūra yra žymiai žemesnė, kartu su kristališkumo pokyčiais, tai gali dar labiau patvirtinti, ar tai yra perdirbta medžiaga.

Trečias lygis: visapusiškas sprendimas. Mėginiams, kurių vis dar nepavyksta nustatyti, galutiniam patvirtinimui naudojamas HS-GC-MS metodas. Remiantis nacionaliniu standartu GB/T 46019.2-2025, sprendimas priimamas analizuojant 25 būdingus lakiuosius komponentus kartu su atsitiktinio miško algoritmo modeliu. Šio metodo tikslumas viršija 95 % ir gali veiksmingai atskirti gryną PP nuo perdirbto PP. Tuo pačiu metu atliekama elementų analizė sunkiųjų metalų kiekiui nustatyti. Jei sunkiųjų metalų kiekis yra daugiau nei dviem eilėmis didesnis už įprastą diapazoną, jis gali būti nustatytas kaip perdirbta medžiaga.
Praktikoje rekomenduojama naudoti kelis abipusio patikrinimo metodus. Pavyzdžiui, pirmiausia naudokite tankio ir lydalo srauto indeksą preliminariam patikrinimui, tada naudokite FTIR ir DSC patvirtinimui ir galiausiai naudokite HS-GC-MS arbitražui. Šis metodų derinys gali išvengti vieno metodo apribojimų ir pagerinti identifikavimo tikslumą.

3.2 Rezultatų vertinimo standartinė sistema

Norint užtikrinti identifikavimo tikslumą, labai svarbu nustatyti mokslinio rezultato vertinimo standartą. Remdamiesi nacionaliniais standartais ir pramonės praktika, galime sukurti tokią vertinimo standartų sistemą.

Fizinių savybių vertinimo kriterijai:

• Tankis: Virgin PP yra 0,905–0,910 g/cm³, perdirbta medžiaga gali svyruoti 0,900–0,915 g/cm³ diapazone, o perdirbtos medžiagos tankis skiriasi dėl sudėtingos sudėties.
• Lydymosi srauto greitis (MFR): pirminio PP MFR vertė turi atitikti standartines specifikacijas (paprastai 2–10 g/10 min), perdirbtos medžiagos MFR vertė gali būti šiek tiek didesnė, o perdirbtos medžiagos MFR vertė gali būti 2–5 kartus didesnė nei pirminės medžiagos.
• Lydymosi temperatūra: Pirminio PP lydymosi temperatūra yra 165–169 laipsniai, perdirbtos medžiagos lydymosi temperatūra iš esmės nesikeičia, o perdirbtos medžiagos lydymosi temperatūra gali sumažėti 5–10 laipsnių ir gali atsirasti daug lydymosi smailių.
• Kristališkumas: Pirminio PP kristališkumas yra 60-80%, o perdirbtos medžiagos kristališkumas yra 40-60%.

Cheminės sudėties vertinimo kriterijai:

• FTIR charakteringos smailės: C=O smailės intensyvumas (1600-1750cm⁻¹), silpnesnis pirminėje medžiagoje, žymiai stipresnis perdirbtoje medžiagoje; metilo charakteristikos smailė (2950 cm⁻¹), atsiranda po kelių apdorojimo etapų.
• Sunkiųjų metalų kiekis: sunkiųjų metalų kiekis pirminėje medžiagoje yra labai mažas (santykinis nuokrypis < 57%), o sunkiųjų metalų kiekis perdirbtoje medžiagoje gali būti daugiau nei dviem eilėmis didesnis nei pirminės medžiagos.
• Lakieji komponentai: HS-GC-MS aptinka 25 būdingus komponentus, o pirminių ir perdirbtų medžiagų komponentų tipai ir turinys labai skiriasi.

Mikrostruktūros sprendimo kriterijai:

• DSC lydymosi smailė: Pirminė medžiaga rodo vieną aštrų smailę, o perdirbta medžiaga turi platesnę smailės formą ir gali turėti keletą smailių.
• Sferulito morfologija: gryna medžiaga turi vienodą sferulito dydį ir visišką morfologiją, o perdirbta medžiaga turi skirtingus sferulito dydžius ir netaisyklingą morfologiją.
• Paviršiaus morfologija:{0}}neapdorotos medžiagos skerspjūvis yra lygus ir vienodas, o perdirbtos medžiagos skerspjūvis yra grubus ir gali turėti defektų.

Iš tikrųjų reikia išsamiai apsvarstyti kelis rodiklius. Pavyzdžiui, jei mėginys vienu metu atitinka šias sąlygas: tankis standartiniame diapazone, normali MFR vertė, viena lydymosi smailė DSC, silpna C=O smailė FTIR ir mažas sunkiųjų metalų kiekis, tada jis vertinamas kaip pirminė medžiaga. Jei mėginyje pastebimas reikšmingas MFR vertės padidėjimas, kelios DSC smailės, padidintos C=O smailės FTIR ir didelis sunkiųjų metalų kiekis, laikoma, kad tai yra perdirbta medžiaga. Mėginiams, patenkantiems tarp šių dviejų kraštutinumų, reikalinga HS-GC-MS analizė, kartu su atsitiktiniu miško modeliu galutiniam nustatymui.

3.3 Metodo apribojimai ir kokybės kontrolės taškai

Nors pirmiau minėti metodai yra labai tikslūs, kiekvienas metodas turi savo apribojimų, į kuriuos reikia atsižvelgti praktiškai.

• Tankio bandymo apribojimai:Nors tankio tyrimas yra paprastas ir greitas, jis suteikia tik ribotą informaciją. Įvairių tipų PP (pvz., homopolimero ir kopolimero) tankis gali šiek tiek skirtis, o kai kurie priedai (pavyzdžiui, užpildai) gali labai paveikti tankio vertę. Todėl tankio tyrimas gali būti naudojamas tik kaip preliminarus atrankos metodas ir negali būti naudojamas kaip galutinis nustatymo pagrindas.

• Lydymosi srauto greičio bandymo apribojimai:MFR bandymą labai veikia temperatūra ir šlyties istorija, o nedideli bandymo sąlygų pokyčiai gali lemti rezultatų nukrypimus. Be to, kai kurie modifikatoriai (pvz., plastifikatoriai) taip pat turės įtakos MFR vertei. Todėl, atliekant MFR bandymą, bandymo sąlygos turi būti griežtai kontroliuojamos ir turi būti atliekami keli lygiagrečiai bandymai.
• FTIR analizės apribojimai:ATR-FTIR metodas puikiai tinka identifikuoti PE-LD perdirbtas medžiagas, tačiau jis turi apribojimų identifikuojant PP perdirbtas medžiagas, ypač perdirbtas medžiagas, kurios buvo apdorotos vienu apdorojimo ciklu, nes gali nebūti reikšmingų skirtumų. Be to, FTIR gali pateikti tik informaciją apie funkcines grupes ir negali nustatyti konkrečios cheminės struktūros.

HS-GC-MS metodo reikalavimai:Nors šis metodas yra labai tikslus, jam reikia sudėtingos įrangos ir aukštos kvalifikacijos operatorių. Tam reikalingas viršutinės erdvės dujų chromatografas{1}}masių spektrometras su EI šaltiniu, viršutinės erdvės mėginių ėmiklis, veikiantis mažiausiai 150 laipsnių temperatūroje, profesionali analizės programinė įranga ir gerai{3}}apmokyti operatoriai.

 

Siekiant užtikrinti identifikavimo rezultatų tikslumą, turi būti sukurta visapusiška kokybės kontrolės sistema:

Mėginio reprezentatyvumo kontrolė:Griežtai laikykitės mėginių ėmimo standartų (pvz., ISO 2859), kad paimti mėginiai tiksliai atspindėtų visos medžiagos partijos charakteristikas. Granuliuotų medžiagų mėginiai turi būti imami iš kelių taškų skirtingose ​​vietose, tolygiai sumaišomi ir tada tiriami.

Prietaiso kalibravimas ir priežiūra:Visa bandymo įranga turi būti reguliariai kalibruojama. Elektronines svarstykles, universalias bandymo mašinas ir kitą matavimo įrangą reikia kasmet kalibruoti teisiškai pripažintoje metrologijos institucijoje. Lydymosi srauto ir šilumos iškraipymo temperatūros tikrintuvai turi būti kalibruojami namuose arba trečiosios šalies kas šešis mėnesius. Kalibravimo elementai apima temperatūros tikslumą, jėgos vertės tikslumą ir greičio stabilumą. Kalibravimo ataskaitos turi būti archyvuojamos, kad jas būtų galima panaudoti ateityje, kad būtų užtikrintas bandymo duomenų atsekamumas.

Aplinkos būklės kontrolė:Bandymo aplinka turi atitikti standartinius reikalavimus, nes temperatūra, drėgmė ir švara gali turėti įtakos bandymo rezultatams. Pavyzdžiui, tiriant tankį reikia pastovios 23±0,5 laipsnių temperatūros aplinkos; FTIR analizė turėtų būti atliekama sausoje aplinkoje, kad būtų išvengta vandens garų trukdžių; o mikrobiologinius tyrimus reikia atlikti švarioje patalpoje.

Įrašymas ir atsekamumas:Visi bandymo procesai ir rezultatai turėtų būti išsamiai užregistruoti, įskaitant informaciją apie mėginį, bandymo sąlygas, neapdorotus duomenis, skaičiavimo procesą ir galutinius rezultatus. Įrašai turi būti aiškūs, tikslūs, atsekami ir saugomi tam tikrą laikotarpį.

Sukūrus išsamią kokybės kontrolės sistemą, galima maksimaliai išnaudoti įvairių identifikavimo metodų pranašumus, užtikrinant tikslų grynų, perdirbtų ir regeneruotų maisto -klasės PP plastiko žaliavų diferencijavimą ir patikimą techninę produktų kokybės kontrolės pagalbą. Praktikoje, atsižvelgiant į konkrečias aplinkybes, turėtų būti parinktas tinkamas metodų derinys, užtikrinant tikslumą ir atsižvelgiant į bandymų išlaidas bei efektyvumą. Maistinei -klasės PP, medžiagai, kuriai keliami itin aukšti saugos reikalavimai, rekomenduojama naudoti kelis metodus visapusiškam identifikavimui, siekiant užtikrinti produkto kokybę ir maisto saugą.