רוצים למחזר גומי בתוך מטריצת PP? לשלב סיבים מפסולת חקלאית בפלסטיק ולמחזר יריעות רב שכבתיות? למאגד המיחזור CIRCLE הפתרונות

לאחר שלוש שנים של פעילות במסגרת מאגד CIRCLE, הצליחו החברות השותפות להציע פתרונות אמיתיים לקשיים הכרוכים בייצור עם חומרים ממוחזרים. תוכניות המשך כבר בהתהוות וידע יהיה זמין לתעשייה בסיומן / כתבתו של ד״ר מיכאל גישבולינר

חברי מאגד המיחזור CIRCLE במפגש במכללת כינרת.

כולם נורא רוצים למחזר. לפעמים זה פשוט, אולם במקרים מסויימים, כמעט ואינו אפשרי. הירידה באיכות החומר הממוחזר מאפשרת להשתמש בו עם הגבלות משמעותיות, למוצרים נחותים כמו שקיות אשפה? אז מה עושים? יושבים וחושבים ובודקים ועושים – וממציאים פתרונות!

שיתופי פעולה הם הדרך לפתרון

הרשות לחדשנות, כחלק מפרוייקט מגנ"ט, השיקה לפני שלוש שנים את מאגד המיחזור CIRCLE שכלל את טובי המוחות ממפעלים שונים בתעשייה וחוקרים במכונים אקדמיים שונים. יעד המאגד היה פיתוח טכנולוגיות גנריות למטרה כפולה: שיפור ביכולת מיחזור פלסטיק והגברת שימוש בחומרים ממוחזרים במוצרי תעשיית הפלסטיק הישראלית. 

השותפים במאגד היו רבים: יצרני פולימרים (כרמל אולפינים), חברות תירכוב (תוסף), ממחזרים (שחף, טיירק), מזריקים (כתר, תמה), יצרני יריעות (פלסטופיל, פלסטו-שק) ובדים לא ארוגים (אבגול, שלא"ג), מוצרים חקלאיים (נטפים, תמה) ולוחות (פלרם, מפל – משקיפה במאגד). משקיף נוסף במאגד היה תאגיד מיחזור האריזות תמיר. לצד התעשייה מיטב קבוצות מחקר מאקדמיה לקחו חלק במאגד, וביניהן חוקרים מהטכניון, שנקר, מכון וולקני ומכללת כנרת. מנהלת המו"פ של כאו"ל, ד"ר רותם שמש תפקדה כיו"ר המאגד. 

תוצאות מבטיחות ופורצות דרך

המאגד השיג את מירב מטרותיו. פותחו טכנולוגיות חשובות וחדישות וחלק גדול שלהן הודגם ברמה תעשייתית או חצי-תעשייתית. בהמשך לפעילות זו הרשות אישרה באופן חריג שלוש תוכניות המשך דו-שנתיות, במקום שתיים בד"כ, במסלול "כוכבי מגנ"ט".

בין הפרוייקטים שנערכו במאגד:

• פיתוח טכנולוגיות גנריות של מיחזור זרמי פסולת פולימרית מעורבת רב-מרכיבית בעזרת מתאמים חדישים.
• מיחזור פסולת מעורבת פוליאתילן-פוליפרופילן ע"י צילוב דינמי סלקטיבי.
• שילוב פסולת רב-שכבתית במוצרי הזרקה.
• חומרים מרוכבים עם סיבים טבעיים על בסיס פסולת חקלאית.
• שילוב גומי מצמיגים משומשים טחונים במוצרי פלסטיק.
• פיתוח טכנולוגיית הפרדת שכבות ביריעות רב-שכבתיות בעזרת ממיסים.
• חיבור פולימרים שונים בפסולת מעורבת באמצעיים מכנו-כימיים.
• הפחתה וסילוק ריחות מחומרים ממוחזרים.
• שימוש בפולימרים בתוליים מיוחדים להעלאת ריכוז חומר ממוחזר במוצרים והארכת אורך חיים של חומרים ממוחזרים.
• שילוב פוליאולפינים ממוחזרים בלוחות PVC פותח בפלרם בשיתוף עם הטכניון ועם מכון וולקני

שילוב גומי ממוחזר ב-PP

בין הטכנולוגיות המאושרות להמשך, פרויקט המתרכז בשילוב חלקיקי גומי ממוחזר במוצרי פוליפרופילן תוך תיאום בעזרת חלקיקים רב פונקציונליים על בסיס סיליקה מטופלת בחומרים אורגניים פעילים. טכנולוגיה זו חדישה ברמה בינלאומית. בפרוייקט זה, שהובל ע"י גיא מחרז ממכון וולקני, פתחו טכנולוגיות קומפטיבילזציה שמבוססות על שני סוגי חלקיקים: חלקיקי יאנוס, שהינם חלקיקים בעלי שני צדדים שונים. בכל צד ישנה קבוצה פונקציונלית שונה אשר יכולה להתחבר לפולימר כלשהו. כך משמשים החלקים כמתאמים ומקשרים בין שני פולימרים אשר בד"כ אינם קומפטיביליים זה לזה. 

חלקיקים אלו מאתגרים לפיתוח ולכן פותח סוג נוסף של חלקיקים – חלקיקים רב פונקציונליים. אלו חלקיקים שמבוססים על סיליקה מטופלת אף היא בקבוצות פונקציונליות שונות והפרוייקט הצליח להשיג תיאום בין חלקיקי גומי גרוסים (שמקורם בצמיגים) למטריצת פוליפרופילן. ללא החלקיקים המתאמים, הגומי שימש כמלאן לא מחובר היטב להמטריצה וגרם לירידה בתכונות המכאניות. לאחר שימוש בחלקיקים הרב-פונקציונליים, חלקיקי הגומי נטמעו בפוליפרופילן והעלו משמעותית את תכונות הנגיפה אל תכונות המטרה שנקבעו למוצר. ניתן, באופן עקרוני, לבצע התאמות בין סוגים רבים של פולימרים בעזרת חלקיקים אלו.

שילוב סיבים טבעיים מפסולת חקלאית

הטכנולוגיה נוספת שאושרה להמשך פיתוח מוקדשת לייצור חומרים מרוכבים עם סיבים טבעיים מפסולת חקלאית מזוהמת. זוהי טכנולוגיה מהפכנית שמאפשרת שדרוג אמיתי של הפסולת והפיכתו למוצר בעל ערך מוסף. התהליך כולל שני שלבים: בשלב הראשון שפותח ע"י שנקר בשיתוף עם קבוצת תמה, הפסולת המעורבת שמכילה שאריות חציר ושאריות רשתות מפוליאתילן עוברת תהליך השבחה שהופך את החציר לסיבים המתפקדים כמשריינים. בשלב השני שפותח בכאו"ל ומוגן ע"י פטנט, מוסיפים פולימר נוסף והתערובת עוברת תרכוב ראקטיבי. כתוצאה מכך, נוצר חומר מרוכב משוריין בסיבים טבעיים עם תכולה גבוהה של  פסולת חקלאית שמאופיינת בתכונות מעולות: מודול אלסטיות וחוזק גבוהים במיוחד ו-HDT ברמה של 130 מעלות צלסיוס. יש לציין כי הפרויקט הנ"ל נבע מחיבור וסינרגיה בין שני פרויקטים במאגד ובוצע בשיתוף פעיל מאוד עם קבוצת תמה שסיפקה את הפסולת, הייתה שותפה בתכנון וביצוע ניסיונות, ביצעה ניסויי הזרקה של חומר סופי והשתתפה באיפיונו. התרכוב הסופי המאופיין בתכונות מעולות מיועד גם ליישומים לטווח ארוך, כגון חלקי רכב, ריהוט גן ויישומים תעשייתיים, ויש לו יכולת מיחזור לא מוגבלת. 

פרויקט נוסף שאושר קשור בטכנולוגיית חיבור פולימרים בזרמים ממוחזרים מעורבים, כגון פוליאולפינים ו-PET בשיטות מכנו-כימיות. בשיתוף כתר פלסטיק וד"ר צ'רלס דיזנדרוק מהטכניון. 

פיתוחים לתועלת הכלל

את התוצאות של פרוייקטי ההמשך, שיסתיימו בעוד כשנתיים, ניתן יהיה לשתף לטובת כלל חברות הפלסטיק בישראל. כך ניתן יהיה להגדיל בצורה משמעותית את השימוש בחומרים ממוחזרים, ללא פגיעה בתכונות המוצרים, או לחילופין, למחזר מוצרים רב שכבתיים ולהשתמש בחומר הממוחזר לקבלת מוצרים איכותיים. נאחל בהצלחה לכל הפרוייקטים ושנשמע על תוצאות מבטיחות בקרוב.

כותב הכתבה: ד״ר מיכאל גישבולינר, כרמל אולפינים