นวัตกรรมการรีไซเคิลบรรจุภัณฑ์หลายชั้น (เอ็มแอลพี)

บรรจุภัณฑ์หลายชั้น (เอ็มแอลพี) มีบทบาทสำคัญในอุตสาหกรรม สินค้าอุปโภคบริโภค เนื่องจากคุณสมบัติในการปกป้องที่เหนือกว่าและความสามารถในการยืดอายุการเก็บรักษาของผลิตภัณฑ์เทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์นี้ผสมผสานคุณสมบัติของวัสดุต่างๆ เพื่อสร้างชั้นฟังก์ชันต่างๆ แสดงให้เห็นถึงความต้านทานการซึมผ่านของน้ำและก๊าซ (เช่น ออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์) ที่ยอดเยี่ยม เช่นเดียวกับความแข็งแกร่งทางกลและทนต่ออุณหภูมิต่ำได้ดีเยี่ยม คุณลักษณะเหล่านี้ทำให้ เอ็มแอลพีเอส มีข้อได้เปรียบที่ชัดเจนในการปกป้องอาหารและลดขยะอาหาร

บรรจุภัณฑ์หลายชั้น (เอ็มแอลพี) เผชิญกับความท้าทายในการรีไซเคิลเนื่องจากการออกแบบโครงสร้างที่ซับซ้อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในบางประเทศที่มีระบบรีไซเคิลไม่เพียงพอ การรีไซเคิลขยะ เอ็มแอลพี แทบจะเป็นไปไม่ได้ เช่นในอินเดีย เนื่องจากขาดระบบการรวบรวมขยะที่มีประสิทธิภาพ ขยะ เอ็มแอลพี จึงยากที่จะรีไซเคิลได้อย่างมีประสิทธิผล ก่อให้เกิดภัยคุกคามต่อสิ่งแวดล้อมและสุขภาพของประชาชน ในอดีตที่ผ่านมา,โดยทั่วไปแล้ว เอ็มแอลพีเอส ถือว่าไม่สามารถรีไซเคิลได้เนื่องจากโครงสร้างหลายชั้นและความแตกต่างของจุดรีโอโลยีในแต่ละชั้นของพอลิเมอร์ทำให้แยกได้ยากขึ้น

อย่างไรก็ตาม ด้วยความก้าวหน้าของเทคโนโลยี การรีไซเคิล เอ็มแอลพีเอส ไม่ใช่ปัญหาอีกต่อไปเทคโนโลยีสมัยใหม่สามารถทำลายล้างความเชื่อที่ว่า เอ็มแอลพี รีไซเคิลได้ยากและเปลี่ยนขยะ เอ็มแอลพี ให้เป็นอนุภาคคุณภาพสูงได้ซึ่งสามารถใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตเฟอร์นิเจอร์ ตัวกั้นถนน ฝาขวด พาเลท และผลิตภัณฑ์อื่น ๆ ครอบคลุมหลายสาขา เช่น อุตสาหกรรมและของตกแต่งบ้าน การเปลี่ยนแปลงนี้เป็นผลมาจากเทคโนโลยีรีไซเคิลที่สร้างสรรค์ ซึ่งรวมถึงกระบวนการหลายขั้นตอน เช่น การกำจัดสิ่งเจือปน การคัดแยกอัจฉริยะ การซักหลายขั้นตอน การกรองแบบอัดรีดสองขั้นตอน และการอัดเม็ด ช่วยให้มั่นใจได้ถึงคุณภาพของการรีไซเคิล เอ็มแอลพี การพัฒนาเทคโนโลยีเหล่านี้ไม่เพียงแต่ปรับปรุงอัตราการกู้คืน เอ็มแอลพี เท่านั้น แต่ยังมีส่วนช่วยในการปกป้องสิ่งแวดล้อมและการรีไซเคิลทรัพยากรอีกด้วย

การวิเคราะห์โครงสร้างของบรรจุภัณฑ์หลายชั้น

บรรจุภัณฑ์แบบหลายชั้น (เอ็มแอลพี) คือวัสดุผสมที่ประกอบด้วยวัสดุหลายชนิดที่รวมวัสดุหลายชั้นเข้าด้วยกัน (เช่น พอลิเมอร์ แผ่นฟอยล์อลูมิเนียม เป็นต้น) ในรูปแบบต่างๆ เพื่อสร้างโครงสร้างที่ทั้งยืดหยุ่นและมั่นคง การออกแบบโครงสร้างนี้ช่วยให้ เอ็มแอลพี สามารถให้คุณสมบัติการป้องกันที่แตกต่างกัน เช่น ความสามารถในการกั้น ความแข็งแรงเชิงกล และความทนทานต่ออุณหภูมิต่ำ ตามที่ต้องการเพื่อตอบสนองความต้องการบรรจุภัณฑ์ของผลิตภัณฑ์ต่างๆ รูปที่ 1 แสดงโครงสร้างฟิล์มบางหลายชั้นแบบสามชั้นทั่วไป บรรจุภัณฑ์แบบหลายชั้นที่ยืดหยุ่นได้แต่ละชั้นมีหน้าที่เฉพาะในการใช้งาน เช่น:

รูปที่ 1: โครงสร้างสามชั้นของโครงสร้างฟิล์มบรรจุภัณฑ์แบบยืดหยุ่นหลายชั้น

ชั้นนอก: เป็นพื้นผิวพิมพ์ ซึ่งมักเตรียมจากวัสดุ บอปป์ หรือ สัตว์เลี้ยง ซึ่งทั้งสวยงามและปกป้อง

ชั้นกั้น: ชั้นนี้ป้องกันออกซิเจนและความชื้นไม่ให้ซึมผ่านได้อย่างมีประสิทธิภาพ และรักษาความสดของอาหารบรรจุหีบห่อ วัสดุทั่วไปได้แก่ อีโวเอช, ไนลอน, เมทเพ็ท, เมทบ็อป และฟอยล์อลูมิเนียม ซึ่งมีคุณสมบัติกั้นที่ดีเยี่ยมในบรรจุภัณฑ์แบบยืดหยุ่น

ชั้นปิดผนึก: โพลิเมอร์ที่มีจุดหลอมเหลวต่ำมักใช้เป็นชั้นปิดผนึก ซึ่งสามารถหลอมละลายและยึดติดได้อย่างรวดเร็วเมื่อได้รับความร้อน จึงทำให้เกิดการเชื่อมต่อที่แข็งแรงระหว่างชั้นต่างๆ ของบรรจุภัณฑ์ โพลีเอทิลีนเป็นวัสดุฟิล์มปิดผนึกด้านในที่พบมากที่สุดในบรรจุภัณฑ์แบบยืดหยุ่น

โครงสร้างไคเมอริกแบบหลายชั้นของบรรจุภัณฑ์หลายชั้น (เอ็มแอลพี) ทำให้มีประสิทธิภาพดีเยี่ยมในระหว่างการใช้งาน แต่ยังทำให้การรีไซเคิลมีความซับซ้อนอีกด้วย โครงสร้างนี้ทำให้ เอ็มแอลพีเอส เหมาะอย่างยิ่งในการปกป้องผลิตภัณฑ์ ยืดอายุการเก็บรักษา เป็นต้น แต่การแยกและนำวัสดุชั้นต่างๆ กลับมาใช้ใหม่ต้องใช้เทคโนโลยีที่ซับซ้อนยิ่งขึ้นในการรีไซเคิล

อุปสรรคต่อการรีไซเคิล เอ็มแอลพี

1. ความท้าทายในการแยกวัสดุ: เอ็มแอลพีเอส ประกอบด้วยวัสดุหลายชั้นที่มีคุณสมบัติทางรีโอโลยีและองค์ประกอบทางเคมีที่แตกต่างกัน ซึ่งทำให้การแยกวัสดุอย่างมีประสิทธิภาพระหว่างการรีไซเคิลทำได้ยาก ตัวอย่างเช่น การผสมพอลิเมอร์ที่เข้ากันไม่ได้ เช่น โพลิเอทิลีน (พีอี) และโพลิเอทิลีนเทเรฟทาเลต (สัตว์เลี้ยง) อาจทำให้คุณภาพโดยรวมของวัสดุที่กู้คืนลดลง

2. ลักษณะการประมวลผล ความแตกต่าง: ชั้น เอ็มแอลพี มีความแตกต่างอย่างมากในอัตราการไหลของของเหลวที่หลอมละลายและความเสถียรทางความร้อน ซึ่งต้องมีการปรับแต่งเงื่อนไขการกู้คืนที่เฉพาะเจาะจงสำหรับแต่ละวัสดุ ทำให้การทำงานมีความซับซ้อนมากขึ้น และทำให้ยากต่อการนำวิธีการกู้คืนสากลมาใช้  

3. เทคโนโลยีการคัดแยกไม่เพียงพอ: โรงงานรีไซเคิลในปัจจุบันส่วนใหญ่อาศัยการดำเนินการด้วยมือหรือเทคโนโลยีค่อนข้างล้าหลัง และยากที่จะระบุและกำจัดสารปนเปื้อนได้อย่างแม่นยำ ซึ่งนำไปสู่ความบริสุทธิ์ของวัสดุรีไซเคิลต่ำ

4. ขาดสิ่งอำนวยความสะดวกในการเก็บรวบรวม: ในหลายพื้นที่ไม่มีการจัดตั้งระบบการรวบรวมขยะโดยเฉพาะสำหรับขยะ เอ็มแอลพี ส่งผลให้ขยะ เอ็มแอลพีเอส มักลงเอยในหลุมฝังกลบหรือเผา ส่งผลให้เกิดการสูญเสียทรัพยากรจำนวนมาก

การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีรีไซเคิลเชิงนวัตกรรม

เทคโนโลยีเชิงนวัตกรรมกำลังเปลี่ยนมุมมองเดิมเกี่ยวกับการรีไซเคิลบรรจุภัณฑ์หลายชั้น (เอ็มแอลพี) ด้วยการรับประกันคุณภาพของการรีไซเคิล เอ็มแอลพี ผ่านขั้นตอนที่ซับซ้อนชุดหนึ่ง ดังต่อไปนี้:

1. การกำจัดสิ่งเจือปน: หลังจากที่ขยะ เอ็มแอลพี เข้าสู่ระบบการกู้คืนแล้ว จะถูกกำจัดออกโดยใช้ตะแกรงกลิ้ง ตะแกรงสั่น และเครื่องแยกแบบน้ำวน เพื่อกำจัดสิ่งเจือปนต่างๆ เช่น แก้ว กระดาษ และโลหะ ซึ่งเป็นการวางรากฐานสำหรับกระบวนการกู้คืนในภายหลัง

2. การเรียงลำดับอัจฉริยะ: ใช้เทคโนโลยีการเรียงลำดับ AI ขั้นสูง รวมถึงเทคโนโลยี ยูวี-มองเห็นได้, ใกล้ อินฟราเรด, X-รังสี และเทคโนโลยีอื่นๆ เพื่อตรวจจับและกำจัดสารปนเปื้อนที่ไม่ใช่โพลีเมอร์โดยอัตโนมัติ จึงช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพในการแยก

3. การซักหลายขั้นตอน: ผ่านกระบวนการทำความสะอาดหลายขั้นตอน เช่น การซักแห้ง การซักด้วยด่างร้อนที่อุณหภูมิ 60°C และการซักด้วยร้อนความเร็วสูงที่อุณหภูมิ 60°C ทำให้เรามั่นใจได้ถึงความบริสุทธิ์สูงของวัสดุรีไซเคิล

4. การกรองด้วยการอัดรีดสองขั้นตอน: ระบบการไล่แก๊สด้วยสุญญากาศแบบอัดรีดสองขั้นตอนพร้อมฟิลเตอร์เลเซอร์ 200μm และฟิลเตอร์ดิสก์ 150μm จะขจัดสารระเหยและทำให้สารหลอมเหลวของโพลิเมอร์บริสุทธิ์มากขึ้นเพื่อให้แน่ใจว่าได้อนุภาคที่กู้คืนมามีคุณภาพสูง

5. การอัดเม็ด: ในที่สุด อนุภาค พีซีอาร์-เอ็มแอลพี คุณภาพสูงจะถูกผลิตขึ้นโดยการขึ้นรูปด้วยแม่พิมพ์ของเครื่องอัดรีด ซึ่งสามารถใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมและชีวิตประจำวัน

รูปที่ 2: กระบวนการรีไซเคิลที่สมบูรณ์สำหรับ เอ็มแอลพีเอส

แนวโน้มการประยุกต์ใช้ของอนุภาคที่สร้างใหม่

เทคโนโลยีที่ทำลายล้างความเชื่อที่ว่ารีไซเคิลได้ยาก ช่วยให้อนุภาค พีซีอาร์-เอ็มแอลพี ที่รีไซเคิลแล้วสามารถแสดงศักยภาพในการนำไปประยุกต์ใช้ได้หลากหลายในหลายสาขา: 

ผลิตภัณฑ์ตกแต่ง: ในการผลิตผลิตภัณฑ์ตกแต่ง เช่น เฟอร์นิเจอร์พลาสติกและกระถางดอกไม้ อัตราส่วนของวัสดุ พีซีอาร์ ต่อวัตถุดิบสามารถเข้าถึง 60:40 ซึ่งแสดงให้เห็นว่าสัดส่วนของวัสดุรีไซเคิลในผลิตภัณฑ์เหล่านี้ค่อนข้างสูง

ส่วนประกอบที่ใช้งานได้: สำหรับส่วนประกอบที่ใช้งานได้ เช่น ตัวแบ่งถนนและฝาขวด อัตราส่วน พีซีอาร์ อยู่ที่ 40:60 แสดงให้เห็นว่าวัสดุรีไซเคิลสามารถทดแทนวัสดุดั้งเดิมได้ในระดับหนึ่ง ขณะที่ยังคงการใช้งานอยู่

การใช้งานที่มีความแข็งแรงสูง: ในผลิตภัณฑ์ที่มีข้อกำหนดด้านความทนทานสูง เช่น ปลั๊กแกนและกระเบื้องปูพื้น อัตราส่วน พีซีอาร์ สามารถสูงถึง 25:75 ซึ่งพิสูจน์ถึงความเป็นไปได้และความน่าเชื่อถือของวัสดุรีไซเคิลในการใช้งานที่มีความแข็งแรงสูง

นอกจากนี้ อนุภาคที่รีไซเคิลแล้วเหล่านี้ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตท่อน้ำ แผ่น และถังน้ำที่ใช้ในการเกษตร ซึ่งเปิดโอกาสใหม่ๆ สำหรับการรีไซเคิลทรัพยากรพลาสติก การพัฒนาเทคโนโลยีนี้ไม่เพียงแต่เปลี่ยนแนวคิดเดิมที่ว่า เอ็มแอลพี ไม่สามารถรีไซเคิลได้เท่านั้น แต่ยังส่งเสริมการพัฒนาเศรษฐกิจหมุนเวียน ตระหนักถึงการรีไซเคิลขยะ เอ็มแอลพี อย่างมีประสิทธิภาพ และเปิดเส้นทางใหม่สำหรับการปกป้องสิ่งแวดล้อมและการใช้ทรัพยากรอย่างยั่งยืน

รูปที่ 3: การประยุกต์ใช้อนุภาค พีซีอาร์-เอ็มแอลพี ที่แตกต่างกัน