في السنوات الأخيرة، أصبحت منتجات البولي يوريثان تحظى بشعبية متزايدة، مثل ألواح التخزين البارد التي تنتجها شركة Harbin Dong'an Building Sheets في الصين، والتي تُصنع من مواد البولي يوريثان.
بشكل عام، يمكن تقسيم البولي يوريثان إلى نوعين: البولي يوريثان المتصلد حرارياً والبولي يوريثان اللدن حرارياً، ويمكن تصنيعه على هيئة بلاستيك البولي يوريثان (وخاصة البلاستيك الرغوي)، وألياف البولي يوريثان (مثل الإسباندكس)، ومطاط البولي يوريثان. وتُصنف معظم مواد البولي يوريثان ضمن فئة البولي يوريثان المتصلد حرارياً، مثل رغوة البولي يوريثان اللينة والصلبة وشبه الصلبة.
تعتمد عملية إعادة تدوير البولي يوريثان غالبًا على أساليب إعادة التدوير الفيزيائية، نظرًا لفعاليتها واقتصاديتها النسبية. ويمكن تقسيمها تحديدًا إلى ثلاثة أساليب لإعادة التدوير:
تُعدّ هذه الطريقة من أكثر تقنيات إعادة التدوير شيوعًا. يُطحن رغوة البولي يوريثان اللينة إلى قطع صغيرة بحجم بضعة سنتيمترات باستخدام مطحنة، ثم يُرش لاصق البولي يوريثان التفاعلي في الخلاط. يتكون اللاصق المستخدم عادةً من مزيج رغوة البولي يوريثان أو بوليمر أولي مُنهى بـ NCO قائم على بولي فينيل بولي ميثيلين بولي إيزوسيانات (PAPI). عند استخدام مواد لاصقة قائمة على PAPI للربط والتشكيل، يُمكن أيضًا استخدام الخلط بالبخار. في عملية ربط نفايات البولي يوريثان، يُضاف 90% من نفايات البولي يوريثان و10% من اللاصق، ويُخلط المزيج جيدًا، أو تُضاف بعض الأصباغ، ثم يُضغط المزيج.
لا تتميز تقنية التشكيل بالربط بمرونة فائقة فحسب، بل توفر أيضًا تنوعًا كبيرًا في الخصائص الميكانيكية للمنتج النهائي. وتُعدّ إعادة تدوير رغوة البولي يوريثان، من خلال ربط بقايا الرغوة الناعمة، أنجح طرق إعادة تدوير منتجات البولي يوريثان، حيث تُستخدم هذه الرغوة بشكل أساسي في صناعة دعامات السجاد، وحصائر الملاعب الرياضية، ومواد عزل الصوت، وغيرها من المنتجات. ويمكن تشكيل جزيئات الرغوة الناعمة والمواد اللاصقة إلى منتجات مثل وسادات أرضية السيارات عند درجة حرارة وضغط معينين؛ وباستخدام ضغط ودرجة حرارة أعلى، يمكن تشكيل مكونات صلبة مثل أغلفة المضخات.
يمكن إعادة تدوير رغوة البولي يوريثان الصلبة ومطاط البولي يوريثان المُشكّل بالحقن التفاعلي (RIM) بنفس الطريقة. يتم ذلك عن طريق خلط جزيئات النفايات مع بوليمرات الإيزوسيانات الأولية لتشكيلها بالضغط الساخن، كما في تصنيع دعامات الأنابيب لأنظمة تسخين خطوط الأنابيب. | 2、التشكيل بالضغط الساخن تتمتع رغوة البولي يوريثان المرنة المتصلبة حرارياً ومنتجات البولي يوريثان المُعاد تشكيلها بخصائص تليين حراري وليونة معينة في نطاق درجة حرارة 100-200 درجة مئوية. تحت درجات حرارة وضغط مرتفعين، يمكن ربط نفايات البولي يوريثان ببعضها البعض دون استخدام مواد لاصقة. ولجعل المنتجات المُعاد تدويرها أكثر تجانساً، غالباً ما يكون من الضروري سحق النفايات ثم تسخينها وضغطها لتشكيلها.
تعتمد ظروف التشكيل على نوع نفايات البولي يوريثان والمنتج المعاد تدويره. على سبيل المثال، يمكن ضغط نفايات رغوة البولي يوريثان الناعمة بالحرارة لعدة دقائق عند ضغط يتراوح بين 1 و30 ميجا باسكال ودرجة حرارة تتراوح بين 100 و220 درجة مئوية لإنتاج ممتصات الصدمات، وواقيات الطين، ومكونات أخرى.
لقد طُبقت هذه الطريقة بنجاح في إعادة تدوير مكونات السيارات المصنوعة من البولي يوريثان بتقنية حقن القوالب (RIM). فعلى سبيل المثال، يمكن تصنيع ألواح أبواب السيارات ولوحات العدادات باستخدام ما يقارب 6% من مسحوق البولي يوريثان بتقنية حقن القوالب و15% من الألياف الزجاجية. | 3、يستخدم كمادة مالئة يمكن تحويل رغوة البولي يوريثان اللينة إلى جزيئات دقيقة عن طريق التكسير أو الطحن في درجات حرارة منخفضة، وتُضاف هذه الجزيئات المشتتة إلى البوليولات لتصنيع رغوة البولي يوريثان أو منتجات أخرى، مما لا يُعيد تدوير مواد البولي يوريثان المهدرة فحسب، بل يُقلل أيضًا من تكلفة المنتج بشكل فعال. يُحدد محتوى المسحوق المكسور في رغوة البولي يوريثان المرنة المعالجة على البارد والمصنوعة من ثنائي أيزوسيانات الميثيل (MDI) بنسبة 15%، بينما يُمكن إضافة 25% كحد أقصى من المسحوق المكسور في الرغوة المعالجة على الساخن والمصنوعة من ثنائي أيزوسيانات التولوين (TDI).
تتمثل إحدى العمليات في إضافة نفايات الرغوة المقطعة مسبقًا إلى بولي إيثر البوليول الرغوي الناعم، ثم طحنها الرطبة في مطحنة مناسبة لتشكيل خليط "بوليول معاد تدويره" يحتوي على جزيئات دقيقة لتصنيع الرغوة الناعمة.
يمكن طحن نفايات البولي يوريثان المُعاد تدويره إلى مسحوق، ثم خلطها بالمواد الخام، ومن ثم تصنيعها إلى مطاطات مُعاد تدويرها. بعد طحن نفايات رغوة البولي يوريثان الصلبة ونفايات رغوة البولي إيزوسيانورات (PIR)، يمكن أيضًا استخدامها لإضافة 5% من المواد المُعاد تدويرها إلى المزيج لإنتاج رغوة صلبة. |
في السنوات الأخيرة، ظهرت طريقة جديدة لاستعادة المواد الكيميائية
قام فريق جامعة إلينوي بقيادة البروفيسور ستيفن زيمرمان بتطوير طريقة لتحليل نفايات البولي يوريثان وتحويلها إلى منتجات مفيدة أخرى.
يأمل طالب الدراسات العليا إفرايم مورادو في إعادة استخدام البوليمرات من خلال الطرق الكيميائية لحل مشكلة نفايات البولي يوريثان. ومع ذلك، يتميز البولي يوريثان بثباته العالي للغاية، ويتكون من مكونين يصعب تحللهما: الإيزوسيانات والبوليولات.
تُعدّ البوليولات العنصر الأساسي في حلّ هذه المشكلة، إذ تُستخرج من البترول وتصعب تحلّلها. ولتجاوز هذه الصعوبة، اعتمد فريق البحث وحدة كيميائية أسهل تحلّلاً وقابلة للذوبان في الماء، وهي الأسيتال. ويمكن استخدام نواتج التحلّل الناتجة عن إذابة البوليمرات باستخدام حمض ثلاثي كلورو الأسيتيك وثنائي كلورو الميثان في درجة حرارة الغرفة لإنتاج مواد جديدة. وكدليل على صحة المفهوم، يُمكن لتقنية مورادو تحويل المطاطات المستخدمة على نطاق واسع في التغليف وقطع غيار السيارات إلى مواد لاصقة.
إلا أن أكبر عيوب هذه الطريقة الجديدة لإعادة التدوير تكمن في تكلفة المواد الخام المستخدمة في التفاعل وسميتها. لذا، يسعى الباحثون حاليًا لإيجاد طريقة أفضل وأقل تكلفة لتحقيق نفس النتيجة باستخدام مذيبات خفيفة كالخل للتحلل.
في المستقبل، مبنى هاربين دونغ آنملزمةs شركةسنتابع عن كثب ابتكارات القطاع، وسنواصل الاستثمار في التكنولوجيا وتقنيات حماية البيئة، ساعين باستمرار إلى تطوير ألواح البولي يوريثان من دونغ آن لتكون أكثر ملاءمة للبيئة وأكثر صحة. كما نؤمن بظهور المزيد من تقنيات حماية البيئة الجديدة في المستقبل.
تاريخ النشر: 9 نوفمبر 2023