Prehrambene{0}}plastične sirovine: izvorni, reciklirani i obnovljeni materijali

Identifikacija prehrambenih{0}}plastičnih sirovina: 3 osnovne metode diferencijacije za izvorne, reciklirane i reciklirane materijale. U kontroli kvaliteteprehrambeni-razredPP plastične sirovine, točna razlika između netaknutih, recikliranih i obnovljenih materijala ključni je korak u osiguravanju sigurnosti proizvoda i stabilnosti kvalitete. Iako su ove tri vrste materijala slične po izgledu, imaju značajne razlike u molekularnoj strukturi, kemijskom sastavu i fizičkim svojstvima. Na temelju najnovijih nacionalnih standarda i industrijske prakse, sljedeće će detaljno opisati tri osnovne metode identifikacije i njihove operativne postupke.

1.1 Definicije i razlike čistih, recikliranih i recikliranih materijala

Izvorni materijal odnosi se na PP materijal izravno polimeriziran iz petrokemijskih sirovina, karakteriziran pravilnom molekularnom strukturom i visokom čistoćom. Ova vrsta materijala nikada nije korištena, ima kompletan molekularni lanac, jedinstveni kemijski sastav i svi pokazatelji učinkovitosti zadovoljavajuprehrambeni-razredstandardima. Virgin PP ima visoko uređenu izotaktičku strukturu, sa svim metilnim bočnim skupinama smještenim na istoj strani glavnog lanca, tvoreći spiralni oblik, s kristalnošću od 50%-80% i rasponom tališta od 160-176 stupnjeva.

Reciklirani materijal odnosi se na PP otpad koji je jednostavno zdrobljen i očišćen nakon upotrebe, uglavnom od otpadaka, neispravnih proizvoda ili plastičnih proizvoda nakon-potrošnje iz proizvodnog procesa. Iako ova vrsta materijala zadržava osnovnu strukturu PP-a, može sadržavati zaostale aditive, pigmente, nečistoće i proizvode razgradnje koji nastaju tijekom uporabe. Molekularni lanci recikliranih materijala mogu biti djelomično prekinuti, a distribucija molekularne težine je šira, što dovodi do promjena u parametrima izvedbe.

1.2 Usporedna analiza parametara izvedbe

Što se tiče fizičkih svojstava, postoje značajne razlike između tri vrste materijala. Gustoća je najintuitivniji pokazatelj razlikovanja. Gustoća čistog PP obično je u rasponu od 0,90-0,915 g/cm³, dok je gustoća recikliranog PP općenito u rasponu od 0,9-0,91 g/cm³. Razlika između njih je mala, ali se ipak može razlikovati pomoću preciznih instrumenata. Vlačna čvrstoća je još jedan važan parametar. Vlačna čvrstoća čistog PP-a može doseći 30-40 MPa, dok je vlačna čvrstoća recikliranog materijala samo 20-30 MPa, 20-30% niža od one čistog materijala.

Što se tiče toplinskih svojstava, neobrađeni PP pokazuje jedan, čisti i glatki vrhunac taljenja u svojoj krivulji taljenja, s vršnom temperaturom između 165-169 stupnjeva. Krivulja taljenja recikliranog materijala obično pokazuje više vrhova taljenja, oko 132 i 165 stupnjeva, zbog različitih tališta PP-a iz različitih izvora. Osim toga, zbog višestrukih koraka obrade, brzina protoka taline (MFR) recikliranog materijala značajno se povećava, što je rezultat prekida molekularnog lanca koji dovodi do smanjenja molekularne težine.

Razlike u kemijskom sastavu su složenije. Kemijski sastav čistog PP-a relativno je jednostavan, uglavnom sadrži PP polimer i malu količinu aditiva kao što su antioksidansi. Reciklirani i obnovljeni materijali mogu sadržavati različite zagađivače, uključujući teške metale (čiji sadržaj može biti više od dva reda veličine veći od onog u izvornom materijalu), ostatke pesticida, sredstva za stvrdnjavanje, ljepila, bakterije, viruse i druge štetne tvari. Prisutnost ovih zagađivača ne samo da utječe na učinkovitost materijala, već, što je još važnije, može predstavljati potencijalnu prijetnju sigurnosti hrane.

2.1 Metoda testiranja fizičke izvedbe

Ispitivanje fizičke učinkovitosti je najosnovnija i najčešće korištena metoda identifikacije, koja uglavnom uključuje mjerenje gustoće, ispitivanje indeksa protoka taline i toplinsku analizu.
Mjerenje gustoće je prvi korak u identifikaciji PP materijala. Prema nacionalnim standardima GB/T 1033.1-2008 i ISO 1183-1:2019, zahtjev za gustoću za prehramben-PP je 0,90-0,91 g/cm³. Specifične metode uključuju metodu uranjanja, metodu tekućeg piknometra i metodu stupca gradijenta gustoće. Među tim metodama najtočnija je metoda stupca gradijenta gustoće. Uključuje stavljanje uzorka u precizno pripremljenu gradijentnu otopinu n-heptan-etanol i određivanje vrijednosti gustoće na temelju položaja njegove suspenzije. Ispitivanje se mora provesti u okolini s konstantnom temperaturom od 23±0,5 stupnjeva kako bi se uklonile pogreške toplinskog širenja. Moderni laboratoriji naširoko koriste automatske denzimetre, koji kombiniraju Arhimedov princip s tehnologijom mjerenja frekvencije vibracija, poboljšavajući točnost ispitivanja na ±0,0001 g/cm³.

U praksi, gustoća čistog PP obično je stabilna u rasponu od 0,905-0,910 g/cm³, dok reciklirani materijali mogu pokazati veća odstupanja zbog mogućeg uključivanja druge plastike ili nečistoća. Varijacija gustoće recikliranih materijala je složenija, ovisno o njihovom izvoru i tehnologiji obrade. Treba napomenuti da samo ispitivanje gustoće ne može u potpunosti razlikovati tri vrste materijala; druge metode moraju se kombinirati za sveobuhvatnu prosudbu.

Test brzine protoka taline (MFR) ključni je pokazatelj za procjenu fluidnosti obrade materijala. Prema standardu GB/T 3682, indekser protoka taline koristi se za mjerenje količine materijala istisnutog kroz standardnu ​​matricu u 10 minuta pri određenoj temperaturi (obično 230 stupnjeva) i opterećenju (2,16 kg), s jedinicom g/10 min. Brzina protoka taline PP-a za hranu -općenito se kontrolira unutar raspona od 2-10 g/10 min, dok je raspon za PP opće namjene 0,5-30 g/10 min.

Ispitivanje brzine protoka taline posebno je učinkovito u razlikovanju nekorištenih i recikliranih materijala. Studije su pokazale da se nakon višestrukih ciklusa obrade PP podvrgava cijepanju lanca zbog sila smicanja, što dovodi do smanjenja molekularne težine i značajnog povećanja vrijednosti MFR. MFR vrijednost izvornog PP-a je relativno stabilna, dok MFR vrijednost recikliranog materijala može biti nekoliko puta veća od vrijednosti izvornog materijala. Na primjer, serija čistog PP-a može imati MFR od 5 g/10 min, dok reciklirani materijal obrađen 5 puta može imati MFR od 15-20 g/10 min. Treba napomenuti da je obrazac promjene PE-LD suprotan; njegov MFR se smanjuje s povećanjem ciklusa obrade, jer PE-LD uglavnom prolazi kroz reakcije unakrsnog povezivanja, a ne reakcije cijepanja lanca. Toplinska analiza, uključujući diferencijalnu skenirajuću kalorimetriju (DSC) i termogravimetrijsku analizu (TGA), jedna je od najučinkovitijih metoda za identifikaciju PP materijala. DSC točno određuje talište, temperaturu kristalizacije, kristalnost i vrijeme indukcije oksidacije (OIT) materijala mjerenjem razlike protoka topline između uzorka i reference. TGA analizira toplinsku stabilnost i ponašanje materijala pri raspadu mjerenjem promjene mase uzorka s temperaturom ili vremenom.

U DSC ispitivanju, neobrađeni PP tipično pokazuje jedan, oštar vrh taljenja s vršnom temperaturom između 165-169 stupnjeva i visokom kristalnošću. Reciklirani PP, zbog cijepanja molekularnog lanca i šire distribucije molekularne težine, pokazuje širi vrh taljenja u svojoj DSC krivulji i može pokazivati ​​više vrhova taljenja. Na primjer, reciklirani PP može pokazati mali vrh oko 132 stupnja (vjerojatno zbog komponenti niske molekularne težine ili druge plastike) i glavni vrh oko 165 stupnjeva. Nadalje, kristalnost recikliranog PP-a obično je niža od one čistog PP-a, zbog oštećenja strukture molekularnog lanca uzrokovanog višestrukim ciklusima obrade.

TGA analiza može otkriti razlike u toplinskoj stabilnosti materijala. Virgin PP obično ima temperaturu toplinske razgradnje iznad 300 stupnjeva, a proces razgradnje je relativno jednostavan. Reciklirani PP, zbog prisutnosti raznih aditiva i nečistoća, pokazuje složenije ponašanje toplinske razgradnje, potencijalno se počinje razgrađivati ​​na nižim temperaturama i pokazuje više faza gubitka težine tijekom razgradnje. Posebno je vrijedno pažnje da preostala masa recikliranog PP-a uvelike varira, u rasponu od 0,2% do 66%, dok je preostala masa čistog PP-a obično između 0,2% i 0,5%.

2.2 Metode analize kemijskog sastava

Analiza kemijskog sastava je najtočnija metoda za identifikaciju PP materijala, uglavnom uključujući tehnike kao što su infracrvena spektroskopija, elementarna analiza i kromatografija.
Infracrvena spektroskopija (FTIR) je najčešće korištena metoda kemijske analize. FTIR može precizno analizirati funkcionalne skupine i karakteristike molekularne strukture materijala te brzo identificirati vrstu PP osnovnog materijala (homopolimer/kopolimer) i vrstu aditiva usporedbom karakterističnih vrhova apsorpcije. Tipični infracrveni spektar PP-a pokazuje četiri oštra vrha na 2960-2800 cm⁻¹, što odgovara C-H rastezljivim vibracijama CH, CH2 i CH3; vrhovi na 1460 cm⁻¹ i 1376 cm⁻¹ odgovaraju C-H vibracijama savijanja; vrhunac na 1165 cm⁻¹ predstavlja vibraciju metilne skupine izvan ravnine ljuljanja i savijanja; a traka od 998 cm⁻¹ povezana je s 11-13 ponavljajućih jedinica i može se koristiti kao kristalna traka za izračunavanje kristalnosti.

U razlikovanju netaknutih i recikliranih materijala, ključ FTIR-a je promatranje vrha apsorpcije C=O u području od 1600-1750 cm⁻¹. Studije su pokazale da svi uzorci PP pokazuju slabe vrhove apsorpcije C=O u ovoj regiji, što može biti posljedica oksidacije recikliranih materijala ili prisutnosti aditiva koji sadrže karbonilne funkcionalne skupine. Intenzitet C=O vršnog intenziteta čistog PP-a je slab i stabilan, dok je vršni intenzitet C=O recikliranog materijala znatno jači zbog procesa oksidacije. Osim toga, ATR-FTIR također može otkriti reciklirani PE-LD. Reciklirani materijal obrađen 6 puta pokazuje novi karakteristični vrh metila (2950,7 cm⁻¹), ali karakteristični vrh metila nije očit u recikliranom materijalu obrađenom samo jednom, što ukazuje na određena ograničenja ove metode.

Operativni postupak za FTIR analizu je relativno jednostavan. Prvo se uzorak izreže na odgovarajuću veličinu i stavi na ATR (Attenuated Total Reflectance) dodatak infracrvenog spektrometra s Fourierovom transformacijom. Raspon skeniranja postavljen je na 4000-400 cm⁻¹, razlučivost je 4 cm⁻¹, a broj skeniranja obično je 32. Usporedbom sa standardnom spektralnom bibliotekom, osnovni sastav materijala može se brzo odrediti. Za složene uzorke, dvodimenzionalna infracrvena spektroskopija također se može koristiti za identifikaciju različitih komponenti analizom promjena u spektru.

Elementarna analiza se uglavnom koristi za otkrivanje teških metala i drugih štetnih elemenata u materijalima. PP za -prehranu ima stroge zahtjeve za sadržaj teških metala, sa sadržajem kadmija manjim ili jednakim 0,005 mg/kg, sadržajem žive manjim ili jednakim 0,01 mg/kg i sadržajem olova manjim ili jednakim 0,01 mg/kg. Metode detekcije obično koriste masenu spektrometriju induktivno spregnute plazme (ICP-MS), s granicom detekcije od 0,001 mg/kg, ili atomsku apsorpcijsku spektrometriju (AAS).

Elementarna analiza je važna metoda za razlikovanje nekorištenih i recikliranih materijala. Studije su pokazale da je sadržaj teških metala u izvornim PP materijalima vrlo sličan, s relativnim odstupanjem od ne više od 57%, dok je sadržaj teških metala u recikliranim materijalima često više od dva reda veličine veći od sadržaja čistih materijala. To je zato što reciklirani materijali mogu doći u dodir s različitim izvorima onečišćenja tijekom procesa recikliranja, uključujući industrijski otpad i kućni otpad, što dovodi do nakupljanja teških metala. U stvarnom testiranju, ako se utvrdi da je sadržaj teških metala u uzorku nenormalno visok, općenito se može utvrditi da se radi o recikliranom materijalu ili mješavini koja sadrži reciklirani materijal.

Kromatografska analiza uključuje plinsku kromatografiju-masene spektrometrije (GC-MS) i-tekućinsku kromatografiju visoke učinkovitosti (HPLC), koje se uglavnom koriste za otkrivanje hlapljivih organskih spojeva, zaostalih monomera i aditiva u materijalima. GC-MS se može koristiti za analizu hlapljivih organskih spojeva i zaostalih monomera, dok se HPLC koristi za analizu migracije ne-hlapljivih aditiva. Konkretno, tehnologija plinske kromatografije-masene spektrometrije (HS-GC-MS) uključena je u nacionalni standard GB/T 46019.2-2025, posebno za identifikaciju recikliranog polipropilena.

HS-GC-MS metoda uključuje sljedeći postupak: Izvažite 1,5 g uzorka (točno do 0,1 mg) i stavite ga u bočicu od 20 mL headspace. Dodajte 20 μL radne otopine D8-naftalena (0,3 ug/mL) kao interni standard. Nakon uspostavljanja ravnoteže na 150 stupnjeva tijekom 30 minuta, izvršite analizu. Indeks zadržavanja svake hlapljive komponente izračunava se ekstrakcijom vremena zadržavanja n-alkana, a relativna površina vrha izračunava se internom standardnom normalizacijom površine vrha. Istraživači su analizirali 170 uzoraka čistog PP-a i 119 uzoraka recikliranog PP-a, izdvojili 25 karakterističnih hlapljivih komponenti i uspostavili identifikacijski model temeljen na algoritmu slučajne šume, s točnošću od preko 95%.

2.3 Metode promatranja mikrostrukture i morfologije

Promatranje mikrostrukture i morfologije metoda je za identifikaciju PP materijala s molekularne razine i perspektive mikroskopske morfologije, uglavnom uključujući diferencijalnu skenirajuću kalorimetriju, mikroskopiju polariziranog svjetla i skenirajuću elektronsku mikroskopiju.

Diferencijalna skenirajuća kalorimetrija (DSC) ne samo da može mjeriti parametre toplinske izvedbe materijala, već i identificirati vrstu materijala analizom njegovog ponašanja pri taljenju i kristalizaciji. DSC može dati karakteristične parametre toplinske izvedbe materijala, kao što su temperatura staklenog prijelaza, talište i kristalnost. Ovi parametri su od velike važnosti za razlikovanje djevičanskih i recikliranih materijala. U praksi se vaga 5-10 mg uzorka i stavlja u aluminijsku posudu za uzorke, a temperatura se povećava sa sobne temperature na 20 stupnjeva iznad tališta pri brzini zagrijavanja od 10 stupnjeva/min, a DSC krivulja se bilježi.

DSC krivulja čistog PP obično pokazuje jedan, oštar vrh taljenja simetričnog oblika, a temperatura taljenja je između 165-169 stupnjeva. DSC krivulja recikliranog materijala, međutim, pokazuje znatno drugačije karakteristike: vrh taljenja se širi, može se pojaviti više vrhova taljenja (npr. na 132 stupnja i 165 stupnjeva), oblik vrha je asimetričan, a temperatura taljenja se smanjuje. Na primjer, u jednoj studiji, točke taljenja uzoraka od #4 do #1 smanjivale su se sekvencijalno, i svi su bili ispod 170 stupnjeva, a kristalnost se također sekvencijalno smanjivala. Uzorak br. 5 također je pokazao vrhunac hladne kristalizacije tijekom procesa zagrijavanja, što ukazuje da se pokretljivost molekularnih lanaca povećala s povećanjem temperature, a segmenti lanca su se preuredili u kristale.

Izračun kristalnosti također je važan za identifikaciju. Prema formuli Xc=ΔHm/ΔH0 × 100% (gdje je ΔHm entalpija taljenja uzorka, a ΔH0 entalpija taljenja 100% kristalnog PP, 240,5 J/g), može se izračunati kristalnost materijala. Kristalnost čistog PP obično je između 60-80%, dok se kristalnost recikliranog materijala može smanjiti na 40-60% zbog razaranja strukture molekularnog lanca. Usporedbom promjena kristalnosti moguće je utvrditi je li materijal prošao kroz više koraka obrade. Polarizacijska mikroskopija omogućuje izravno promatranje morfologije sferulita i veličine PP-a, čime se određuju karakteristike kristalizacije materijala. Virgin PP, zbog svoje visoke pravilnosti molekularnog lanca, formira jednolične sferulite s potpunom morfologijom. Reciklirani PP, međutim, ima širu distribuciju molekularne težine, što rezultira sferulitima različitih veličina i nepravilnih oblika. Osobito kada se promatra fenomen dvoloma sferulita, neobrađeni PP pokazuje jasan uzorak malteške križne ekstinkcije, dok uzorak ekstinkcije recikliranog PP može biti zamagljen ili nepotpun.

Analiza skenirajuće elektronske mikroskopije (SEM) može promatrati morfologiju površine i strukturu presjeka- materijala. Poprečni-presjek čistog PP-a pokazuje ujednačene karakteristike duktilnog loma, glatku površinu i nema očitih nedostataka. Poprečni-presjek recikliranog PP-a može pokazivati ​​karakteristike krtog loma, hrapavu površinu i razne nedostatke kao što su praznine, pukotine i nečistoće. SEM se također može koristiti za analizu energetske disperzivne spektroskopije (EDS) za otkrivanje elementarnog sastava materijala, što je posebno učinkovito za identifikaciju kontaminanata.

Istraživači su koristili kombinaciju skenirajuće elektronske mikroskopije (SEM) i energetske disperzivne spektroskopije (EDS) za analizu morfologije i elementarnog sastava uzoraka, pružajući preciznu analizu mikroskopskog sastava i morfologije uzoraka. Ova metoda može otkriti suptilne razlike nevidljive golim okom, poput sitnih čestica nečistoća, površinskih slojeva oksida i tragova obrade. Posebno za uzorke koji sadrže malu količinu recikliranog materijala, makroskopske metode ih možda neće moći identificirati, ali SEM-EDS analiza može otkriti abnormalnu distribuciju elemenata.

3.1 Dizajn procesa sustavne identifikacije

Na temelju tri osnovne metode opisane gore, možemo dizajnirati sustavni proces identifikacije kako bismo osigurali točnu razliku između netaknutih, recikliranih i obnovljenih materijala. Ovaj proces koristi tri{1}}sustav identifikacije: "preliminarni pregled - u-dubinskoj analizi - sveobuhvatno određivanje".

Prva razina: Preliminarni pregled. Najprije obavite vizualni pregled i ispitivanje gustoće. Visoko{2}}kvalitetni izvorni materijal trebao bi imati ujednačenu mat teksturu, čistu boju (uglavnom prljav-bijelu ili prozirnu), bez nečistoća, crnih mrlja ili zrnastog osjećaja i bez oštrog mirisa. Ispitivanje gustoće koristi se metodom stupca gradijenta gustoće ili automatskim denzimetrom za usporedbu gustoće uzorka sa standardnom vrijednošću (0,90-0,91 g/cm³). Ako vrijednost gustoće odstupa od standardnog raspona za više od ±0,005 g/cm³, općenito se može odrediti kao nedjevičanski materijal.

Istovremeno se provodi ispitivanje brzine protoka taline (MFR). MFR vrijednost neobrađenog PP trebala bi biti unutar standardnog raspona i relativno stabilna. Ako je MFR vrijednost nenormalno visoka (više od dvostruko veće od standardne vrijednosti), možda se radi o recikliranom materijalu.

Druga razina:-dubinska analiza. Detaljnija analiza se vrši na uzorcima nakon preliminarnog pregleda. Prvo se provodi FTIR analiza, fokusirajući se na intenzitet vrha apsorpcije C=O u području 1600-1750 cm⁻¹. Ako je vršna vrijednost C=O značajno povećana, to znači da je materijal možda podvrgnut oksidaciji i da se vjerojatno radi o recikliranom materijalu. Zatim se izvodi DSC analiza kako bi se uočili oblik, broj i temperatura vrhova taljenja. Ako se pojavi više vrhova taljenja ili je temperatura taljenja značajno niža, u kombinaciji s promjenama u kristalnosti, to može dodatno potvrditi radi li se o recikliranom materijalu.

Treća razina: Sveobuhvatna prosudba. Za uzorke koji se još uvijek ne mogu odrediti, za konačnu potvrdu koristi se HS-GC-MS metoda. Prema nacionalnom standardu GB/T 46019.2-2025, prosudba se donosi analizom 25 karakterističnih hlapljivih komponenti u kombinaciji s modelom algoritma slučajne šume. Ova metoda ima točnost od preko 95% i može učinkovito razlikovati čisti PP od recikliranog PP-a. Istovremeno se provodi elementarna analiza za otkrivanje sadržaja teških metala. Ako je sadržaj teških metala više od dva reda veličine veći od normalnog raspona, može se odrediti kao reciklirani materijal.
U praktičnom radu preporuča se koristiti više metoda za međusobnu provjeru. Na primjer, prvo upotrijebite gustoću i indeks protoka taline za preliminarni pregled, zatim upotrijebite FTIR i DSC za potvrdu i na kraju upotrijebite HS-GC-MS za arbitražu. Ova kombinacija metoda može izbjeći ograničenja jedne metode i poboljšati točnost identifikacije.

3.2 Standardni sustav ocjenjivanja rezultata

Uspostavljanje standarda za procjenu znanstvenih rezultata ključno je za osiguravanje točnosti identifikacije. Na temelju nacionalnih standarda i industrijske prakse, možemo uspostaviti sljedeći sustav standarda prosudbe.

Kriteriji za procjenu fizičkih svojstava:

• Gustoća: Virgin PP je 0,905-0,910 g/cm³, reciklirani materijal može varirati u rasponu od 0,900-0,915 g/cm³, a reciklirani materijal ima veću varijaciju gustoće zbog svog složenog sastava.
• Brzina protoka taline (MFR): MFR vrijednost neobrađenog PP-a treba biti unutar standardnih specifikacija (obično 2-10 g/10 min), MFR vrijednost recikliranog materijala može biti nešto viša, a MFR vrijednost recikliranog materijala može biti 2-5 puta veća od vrijednosti nekorištenog materijala.
• Točka topljenja: Talište čistog PP je 165-169 stupnjeva, talište recikliranog materijala ostaje u osnovi nepromijenjeno, a talište recikliranog materijala može se smanjiti za 5-10 stupnjeva, a mogu se pojaviti više vrhova taljenja.
• Kristalnost: Kristalnost čistog PP je 60-80%, a kristalnost recikliranog materijala je 40-60%.

Kriteriji za procjenu kemijskog sastava:

• FTIR karakteristični vrhovi: C=O vršni intenzitet (1600-1750 cm⁻¹), slabiji u izvornom materijalu, znatno jači u recikliranom materijalu; metil karakteristični vrh (2950 cm⁻¹), pojavljuje se nakon višestrukih koraka obrade.
• Sadržaj teških metala: sadržaj teških metala u izvornom materijalu iznimno je nizak (relativno odstupanje < 57%), a sadržaj teških metala u recikliranom materijalu može biti više od dva reda veličine veći od onog u izvornom materijalu.
• Hlapljive komponente: HS-GC-MS detektira 25 karakterističnih komponenti, a postoje značajne razlike u vrstama i sadržaju komponenti između čistih i recikliranih materijala.

Kriteriji za procjenu mikrostrukture:

• DSC vrhunac taljenja: Nekorišteni materijal pokazuje jedan oštar vrh, dok reciklirani materijal pokazuje širi oblik vrha i može imati više vrhova.
• Morfologija sferulita: Izvorni materijal ima ujednačenu veličinu sferulita i potpunu morfologiju, dok reciklirani materijal ima različite veličine sferulita i nepravilnu morfologiju.
• Morfologija površine: poprečni-presjek prvobitnog materijala je gladak i ujednačen, dok je poprečni-presjek recikliranog materijala hrapav i može imati nedostatke.

U stvarnoj prosudbi, potrebno je sveobuhvatno razmotriti više pokazatelja. Na primjer, ako uzorak istovremeno ispunjava sljedeće uvjete: gustoća unutar standardnog raspona, normalna MFR vrijednost, pojedinačni vrh taljenja u DSC-u, slabi C=O vrh u FTIR-u i nizak sadržaj teških metala, tada se ocjenjuje kao neobrađeni materijal. Ako uzorak pokazuje značajno povećanje MFR vrijednosti, višestruke vršne vrijednosti u DSC-u, poboljšane vršne vrijednosti C=O u FTIR-u i visok sadržaj teških metala, utvrđuje se da se radi o recikliranom materijalu. Za uzorke koji se nalaze između ova dva ekstrema potrebna je HS-GC-MS analiza, u kombinaciji s nasumičnim šumskim modelom za konačno određivanje.

3.3 Ograničenja metode i točke kontrole kvalitete

Iako gore navedene metode imaju visoku točnost, svaka metoda ima svoja ograničenja, koja se moraju uzeti u obzir u praktičnim primjenama.

• Ograničenja ispitivanja gustoće:Iako je testiranje gustoće jednostavno i brzo, pruža samo ograničene informacije. Gustoća različitih tipova PP (kao što su homopolimer i kopolimer) može malo varirati, a neki dodaci (kao što su punila) mogu značajno utjecati na vrijednost gustoće. Stoga se ispitivanje gustoće može koristiti samo kao preliminarna metoda pregleda i ne može se koristiti kao konačna osnova za određivanje.

• Ograničenja ispitivanja brzine protoka taline:Na MFR ispitivanje uvelike utječu temperatura i povijest smicanja, a male promjene u uvjetima ispitivanja mogu dovesti do odstupanja u rezultatima. Osim toga, neki modifikatori (kao što su plastifikatori) također će utjecati na MFR vrijednost. Stoga, pri provođenju ispitivanja MFR-a, uvjeti ispitivanja moraju biti strogo kontrolirani i potrebno je provesti više paralelnih ispitivanja.
• Ograničenja FTIR analize:ATR-FTIR metoda dobro funkcionira za identifikaciju PE-LD recikliranih materijala, ali ima ograničenja u identificiranju PP recikliranih materijala, posebno recikliranih materijala koji su prošli jedan ciklus obrade, koji možda neće pokazati značajne razlike. Osim toga, FTIR može pružiti samo informacije o funkcionalnoj skupini i ne može odrediti specifičnu kemijsku strukturu.

Zahtjevi za HS-GC-MS metodu:Iako ova metoda ima visoku točnost, zahtijeva sofisticiranu opremu i visoko kvalificirane operatere. Zahtijeva headspace plinski kromatograf-maseni spektrometar s EI izvorom, headspace uzorkivač koji radi na temperaturi od najmanje 150 stupnjeva, i profesionalni analitički softver i dobro-obučeni operateri.

 

Kako bi se osigurala točnost rezultata identifikacije, mora se uspostaviti sveobuhvatan sustav kontrole kvalitete:

Kontrola reprezentativnosti uzorka:Strogo se pridržavajte standarda uzorkovanja (kao što je ISO 2859) kako biste osigurali da uzeti uzorci točno odražavaju karakteristike cijele serije materijala. Za zrnate materijale uzorke treba uzeti s više točaka na različitim mjestima, ravnomjerno pomiješati i zatim testirati.

Kalibracija i održavanje instrumenata:Sva oprema za testiranje mora se redovito kalibrirati. Elektroničke vage, univerzalni strojevi za ispitivanje i druga mjerna oprema zahtijevaju godišnju kalibraciju od strane zakonski priznate mjeriteljske ustanove. Ispitivači brzine protoka taline i ispitivači temperature toplinske distorzije trebaju se kalibrirati-u kući ili od strane treće strane svakih šest mjeseci. Stavke kalibracije uključuju točnost temperature, točnost vrijednosti sile i stabilnost brzine. Izvješća o kalibraciji moraju se arhivirati za buduću referencu kako bi se osigurala sljedivost testnih podataka.

Kontrola stanja okoliša:Okruženje za testiranje treba zadovoljiti standardne zahtjeve, budući da temperatura, vlažnost i čistoća mogu utjecati na rezultate testa. Na primjer, ispitivanje gustoće zahtijeva konstantnu temperaturu okoliša od 23±0,5 stupnjeva; FTIR analizu treba provoditi u suhom okruženju kako bi se izbjegla interferencija vodene pare; a mikrobiološku pretragu potrebno je obaviti u čistoj prostoriji.

Snimanje i sljedivost:Sve procese testiranja i rezultate treba detaljno zabilježiti, uključujući podatke o uzorku, uvjete testiranja, neobrađene podatke, postupak izračuna i konačne rezultate. Zapisi trebaju biti jasni, točni, sljedivi i čuvati se određeno razdoblje.

Uspostavom sveobuhvatnog sustava kontrole kvalitete, prednosti različitih metoda identifikacije mogu se maksimizirati, osiguravajući točnu diferencijaciju primarnih, recikliranih i obnovljenih PP plastičnih sirovina -razreda za hranu, pružajući pouzdanu tehničku podršku za kontrolu kvalitete proizvoda. U praktičnim primjenama, odgovarajuću kombinaciju metoda treba odabrati na temelju specifičnih okolnosti, osiguravajući i točnost i uzimajući u obzir troškove i učinkovitost ispitivanja. Za prehrambeni PP, materijal s iznimno visokim sigurnosnim zahtjevima, preporučuje se korištenje više metoda za sveobuhvatnu identifikaciju kako bi se osigurala kvaliteta proizvoda i sigurnost hrane.