Verontreinigd kunststof recyclaat meten, hoe doe je dat?

Werk je al met kunststof recyclaat of wil je hiermee starten? Dan is het belangrijk dat je er rekening mee houdt dat dit materiaal verontreinigd kan zijn. Hoe dit komt, wat het voor jouw product betekent én hoe je dat kan meten leggen we je uit in dit artikel. Ook hebben we een helder plan van aanpak voor je uitgeschreven, zodat je precies weet waar je moet beginnen.

 

Van afval tot kunststof recyclaat

Recyclaat wordt gemaakt uit afvalstromen. Tijdens het gebruik, de inzameling en in het recyclingproces is het materiaal dan ook met allerlei verontreinigde stoffen en materialen in aanraking geweest. Om zoveel mogelijk vuil te verwijderen, passen recyclers verschillende scheidingstechnieken toe. Deze variëren van handmatige scheiding tot geavanceerde methoden zoals kunstmatige intelligentie (AI), zink-drijf (waterbad), infraroodscanners en elektrostatische scheiding. Om de laatste vuilresten – met name inkten en lijmen van etiketten – te verwijderen worden de materialen ook nog gewassen. Dit is een belangrijke stap en is volop in ontwikkeling. Denk bijvoorbeeld aan van koud naar warm tot frictie wassen.

 

Productieproblemen door verontreinigd recyclaat

Ondanks dit scheidings- en wasproces, blijft er regelmatig vuil in het recyclaat achter. Op het oog is dit niet waarneembaar. Maar als je verontreinigd recyclaat gebruikt, dan kun je in productie of tijdens de productlevensduur tegen allerlei problemen aanlopen. Denk aan een verminderde sterkte van het product, doordat de vervuiling lokaal voor een zwakke plek zorgt.Op de afbeelding hiernaast is bijvoorbeeld een breuk ontstaan door aanwezigheid van PET-vervuiling in een Polypropyleen product. Maar ook aan verkleefde en verstopte matrijzen. Daarnaast kun je oneffenheden of verkleuringen in je product ontdekken.

 

Het is dus erg belangrijk om van tevoren te weten of het recyclaat dat je gekocht hebt verontreinigd is. Misschien ervaar je al problemen en vraag je je af waar dit door komt. Ook in dat geval is een analyse van het recyclaat een goede stap om te ontdekken of de oorzaak bij verontreiniging ligt.

 

Soorten verontreiniging van gerecycled kunststof

Er zijn verschillende methodes om recyclaat te analyseren op verontreiniging. Deze leggen we hieronder uit. Welke analysemethode je het beste toe kunt passen hangt af van het type verontreiniging dat je verwacht aan te treffen. Er zijn drie soorten:

1. Polymeerverontreiniging: denk aan Polyethyleen (PE) vervuild met kleine hoeveelheden Polyproplyleen(PP), afkomstig uit doppen, sluitingen of andere producten. Er kunnen bijvoorbeeld ook nog inkten en lijmresten in het recyclaat aanwezig zijn.
2. Verontreiniging door vocht en vluchtige organische stoffen (VOC).
3. Anorganische verontreiniging, zoals zand, klei, stof, metaal en vulstoffen.

 

Polymeerverontreiniging onderzoeken

Heb je het vermoeden dat er sprake is van polymeerverontreiniging? Dan kun je de DSC– (op basis van verhitting/koeling) en/of de FTIR-analyse (op basis van Infrarood) toepassen. Met FTIR-analyses worden met behulp van een infraroodscanner specifieke functionele groepen achterhaald – door middel van een uniek piekenpatroon – om het materiaaltype te identificeren. De focus ligt bij deze analyse op de verbindingen tussen de moleculen.

Bij sommige polymeren, zit er overlap in het piekenpatroon en is het met FTIR-analyse lastig te zien welke polymeren verontreinigd zijn. Dan kun je de meting aanvullen met een DSC-analyse. Bij DSC wordt er onder andere gekeken naar de smelttemperatuur, kristallisatietemperatuur en de Glas Transitie Temperatuur (Tg). Deze testmethode kan ingezet worden om het (hoofd) materiaaltype te identificeren, maar ook de verontreiniging van andere polymeren aan de hand van hun Tg of smelt punt te detecteren.

 

Tip: om een volledig beeld van polymeerverontreiniging te krijgen raden wij aan om beide analyses uit te voeren.

 

Verontreiniging door anorganische stoffen, vocht, VOC’s en vulstoffen uitsluiten

Vermoed je dat er vocht en anorganische stoffen in het materiaal zitten? Of dat er VOC’s vrijgekomen zijn tijdens het productieproces? Dan kun je dit op twee manieren achterhalen.

1. TGA-test
   Je kunt een sample thermografisch (laten) analyseren, afgekort TGA. Bij deze meting wordt het recyclaat verhit tot 800 °C. Tijdens dit verhittingsproces wordt de gewichtsafname gemeten. Zo kan er worden bepaald of er vocht of VOC’s vrijkomen en bij welke temperatuur de kunststof sterk in gewicht afneemt en dus degradeert. In de asrest van deze test vind je de anorganische stoffen terug. Hierbij kun je denken aan glasvezels, zand en vulststoffen zoals krijt en mineralen.
2. Verassingstest
   Als je alleen de asrest wilt bepalen kun je ook een (simpelere) verassingstest uitvoeren. Bij deze test verhit je een sample tot 600 °C en meet je het gewicht voor en na de verassing.

Verbredende analyse

Wil je de asrest (de anorganische verontreiniging) uit de TGA of de verassingstest nog verder analyseren? Dan kan dat met behulp van een optische microscoop. Hiermee ontdek je hoe groot en welke vorm de deeltjes hebben. Zo kun je veel te weten komen over de bron van de verontreiniging.

 

 

Gespecialiseerde analyses voor extra verdieping

Om nog beter te bepalen met welke verontreiniging je te maken hebt, kun je een geavanceerde SEM-EDX microscoop inzetten. Hiermee bepaal je uit welke atomen de verontreiniging bestaat. Denk bijvoorbeeld aan aluminium of calcium door verschillende vulstoffen.
Als je met de TGA-analyse een hoge concentratie van VOC’s hebt waargenomen, dan kun je met behulp van chromatografie (GC/MS) analyseren welke dit zijn. Er zijn zelfs methodes die het gebruik van bijvoorbeeld UV-absorbers of andere additieven in hele lage concentraties in kunststoffen kunnen detecteren. Daarnaast kun je ook in de praktijk verontreiniging testen. Bijvoorbeeld door het filter residu (een stof die overblijft na een proces) na je extrusie verder te analyseren. Deze gespecialiseerde methodes gebruik je alleen wanneer het nodig is om de diepte in te gaan.

 

Plan van aanpak

Verontreinigd recyclaat kan dus tot problemen leiden. Wil je dit oplossen of wil je meer weten dan alleen de specificaties van de leverancier? Dan stellen we onderstaand plan van aanpak voor:

.

Analyses gesubsidieerd (laten) uitvoeren

Om het gebruik van recyclaat te stimuleren, heeft het Ministerie van Infrastructuur en Waterstaat de ‘Tijdelijke subsidieregeling omschakeling naar verwerking circulaire plastics’ ter beschikking gesteld. Met deze subsidie krijg je 75% van de onderzoekskosten vergoed voor het uit (laten) voeren van productietesten en verbonden activiteiten, waaronder het selecteren en analyseren van het beoogde recyclaat. Er is per bedrijf tot € 25.000,- subsidie beschikbaar! De aanvraag is op 18 juni jl. geopend en loopt tot 3 oktober 2024. Op is op, dus stuur nog snel jouw aanvraag in. Lees meer over deze subsidie.

 

Hulp nodig?

We denken graag met je mee over welk type verontreiniging er zou kunnen spelen en welke test- en analysemethode daar het beste bij aansluit. Naar wens kunnen we je ook bij het uitvoeren van de analyses en productietests ondersteunen. Neem daarvoor vrijblijvend contact met ons op.