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

Význam tématu

Využití recyklovaných plastů je klíčové pro udržitelnou výrobu a snížení plastového odpadu. Detailní analýza změn mikroskopické struktury pomáhá pochopit, jak recyklační procesy ovlivňují mechanické a tepelně-fyzikální vlastnosti plastů a umožňuje optimalizovat výslednou kvalitu materiálů.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo ověřit, zda vícekriteriální přístup k hodnocení mikroskopických změn použité u simulovaně degradovaného polypropylenu (PP) je efektivní i pro skutečný recyklát PP bez plniv z automobilových odřezků. Hodnotily se mechanické vlastnosti (tah, tuhost, tvrdost), tepelná charakteristika (teplota začátku krystalizace) a mikroskopická struktura (poměr helikálních a paralelních segmentů).

Použitá instrumentace

• Univerzální zkušební stroj AGX-V2 s digitálním videoextenzometrem TRViewX 500D a softwarem TRAPEZIUM X-V
• Diferenciální skenovací kalorimetr DSC-60 Plus
• Infračervený a Ramanův mikroskop AIRsight (FTIR modul) a IRXross
• Dynamický ultra mikrotvrdostíěr DUH-210

Hlavní výsledky a diskuse

• Tahové zkoušky ukázaly nižší deformaci při přetržení a snížený modul pružnosti po pokročilém recyklačním procesu, pravděpodobně vlivem přítomnosti cizorodých PE agregátů.
• FTIR analýza odhalila bílé oblasti s charakteristickým spektrem PE, jež korigují mechanické vlastnosti recyklátu.
• DSC měření prokázalo pokles teploty začátku krystalizace u vzorků po recyklaci, což naznačuje zpoždění krystalizace v důsledku zvýšeného propletení polymerních řetězců.
• Tvrdostní testy (HIT) vykázaly mírné snížení tvrdosti u recyklovaných vzorků, korespondující se sníženým modulem a změnami mikroskopické struktury.
• Pomocí FTIR area mappingu byl prokázán vyšší poměr helikálních ke paralelním strukturám u vzorků po pokročilém recyklačním procesu, což svědčí o podpoře polymerní relaxace a tvorbě mezivrstvých vazebných molekul.

Přínosy a praktické využití metody

• Vícekriteriální hodnocení umožňuje komplexní kontrolu kvality recyklovaných polymerů.
• Identifikace příčin změn vlastností (cizorodé částice, strukturální modifikace) zrychluje optimalizaci recyklačních postupů.
• FTIR mapping slouží nejen ke strukturní analýze, ale také k lokalizaci a kvantifikaci nečistot.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace dalších metod (např. rentgenová mikroanalýza EDX) pro detekci anorganických nečistot.
• Standardizace vícekriteriálních protokolů pro průmyslovou kontrolu recyklace plastů.
• Využití strojového učení pro automatizovaný rozbor dat z mechanických, tepelných a spektroskopických měření.

Závěr

Studie potvrdila, že kombinace tahových zkoušek, tvrdostních testů, DSC a FTIR mappingu je účinným nástrojem pro hodnocení mikroskopických změn a kvality recyklovaných plastů, i když přítomnost cizorodých částic může potlačit očekávané zlepšení mechanických vlastností.

Reference

1. Present and future of waste plastics: plastic resource circulation in sustainable society, The Japan Institute of Energy, s. 147