การสร้างใหม่และการเตรียมฟิล์ม สัตว์เลี้ยง เหลือทิ้ง: สถานะปัจจุบัน เทคโนโลยี และแนวโน้ม（1）
ด้วยการพัฒนาที่เข้มแข็งของอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ ฟิล์มโพลีเอทิลีนเทเรฟทาเลต (สัตว์เลี้ยง) จึงมีบทบาทสำคัญในการผลิตผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์จำนวนมาก เนื่องจากมีฉนวนที่ดีเยี่ยม ความโปร่งใสสูง คุณสมบัติเชิงกลที่ดี และความเสถียรทางเคมี การใช้งานเหล่านี้ได้แก่ ตัวเก็บประจุเซรามิกหลายชั้น (เอ็มแอลซีซี) แผงวงจรแบบยืดหยุ่น จอแสดงผลคริสตัลเหลว และอื่นๆ อย่างไรก็ตาม ด้วยการขยายตัวอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ การผลิตฟิล์ม สัตว์เลี้ยง ที่เป็นขยะก็เพิ่มขึ้นทุกวัน หากไม่กำจัดฟิล์มที่เป็นขยะเหล่านี้อย่างถูกต้อง จะไม่เพียงแต่ทำให้ทรัพยากรสูญเปล่ามหาศาลเท่านั้น แต่ยังเป็นภาระหนักต่อสิ่งแวดล้อมอีกด้วย ดังนั้น การสร้างและเตรียมฟิล์ม สัตว์เลี้ยง ที่เป็นขยะอย่างมีประสิทธิภาพในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการส่งเสริมการพัฒนาอย่างยั่งยืนของอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ บรรเทาแรงกดดันด้านทรัพยากร และลดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม
แหล่งที่มาและคุณลักษณะของแผ่นฟิล์ม สัตว์เลี้ยง เหลือทิ้งในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์
แหล่งที่มาที่หลากหลาย
ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ แผ่นฟิล์ม สัตว์เลี้ยง ที่เป็นขยะมีแหล่งกำเนิดมาจากหลากหลายแหล่ง:
การผลิต เอ็มแอลซีซี: ฟิล์ม สัตว์เลี้ยง ถูกนำมาใช้เพื่อสร้างแผ่นไดอิเล็กตริก ซึ่งจะทำให้มีขอบที่บางมากและมีวัสดุเหลือทิ้งหลังการผลิต
การผลิตแผงวงจรแบบยืดหยุ่น: ฟิล์ม สัตว์เลี้ยง เป็นวัสดุพื้นผิวซึ่งผลิตของเสียเนื่องจากกระบวนการตัด ข้อบกพร่องในกระบวนการ หรือความไม่สมบูรณ์แบบอื่นๆ
การผลิตจอแสดงผลคริสตัลเหลว (จอแอลซีดี): ฟิล์ม สัตว์เลี้ยง นำไปใช้ในส่วนประกอบต่างๆ เช่น โพลาไรเซอร์และฟิล์มดิฟฟิวเซอร์ โดยผลิตภัณฑ์ที่มีข้อบกพร่องและเศษตัดระหว่างการผลิตจะก่อให้เกิดของเสียสะสม
ลักษณะเฉพาะที่ซับซ้อนและไม่เหมือนใคร
เมื่อเปรียบเทียบกับฟิล์ม สัตว์เลี้ยง ทั่วไป ฟิล์ม สัตว์เลี้ยง ที่เป็นขยะในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์จะมีคุณสมบัติที่โดดเด่น ดังนี้:
การสัมผัสสารเคมีต่างๆ และเทคนิคการประมวลผลพิเศษในการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อาจทำให้เกิดการปนเปื้อนจากสิ่งเจือปนโลหะ สารมลพิษอินทรีย์ และโครงสร้างที่เชื่อมโยงกันในระดับที่แตกต่างกัน
ตัวอย่างเช่น ขยะ สัตว์เลี้ยง จากการผลิต เอ็มแอลซีซี อาจเกาะติดกับอนุภาคออกไซด์ของโลหะเนื่องจากสัมผัสกับสารละลายเซรามิก
ขยะ สัตว์เลี้ยง จากแผงวงจรแบบยืดหยุ่นอาจยังคงมีสารอินทรีย์ เช่น สารตกค้างของโฟโตเรซิสต์จากกระบวนการพิมพ์หินและการกัดกร่อน
ลักษณะที่ซับซ้อนเหล่านี้ก่อให้เกิดความท้าทายที่สำคัญต่อการสร้างใหม่และการเตรียมฟิล์ม สัตว์เลี้ยง เหลือทิ้ง
เทคโนโลยีการสร้างใหม่และการเตรียมฟิล์ม สัตว์เลี้ยง เหลือทิ้ง
เทคโนโลยีการรีไซเคิลทางกายภาพ
การทำความสะอาดและการบด
กระบวนการทำความสะอาดมีจุดมุ่งหมายเพื่อขจัดฝุ่นบนพื้นผิว คราบน้ำมัน และสิ่งสกปรกที่ละลายน้ำได้อื่นๆ จากฟิล์ม สัตว์เลี้ยง เสีย วิธีการทั่วไป ได้แก่ การล้างด้วยด่าง การล้างด้วยกรด และการทำความสะอาดด้วยตัวทำละลายอินทรีย์:
การซักด้วยด่างช่วยขจัดคราบน้ำมันได้อย่างมีประสิทธิภาพ
การล้างด้วยกรดจะละลายสิ่งสกปรกโลหะบางส่วนออกไป
การทำความสะอาดด้วยตัวทำละลายอินทรีย์เป็นสิ่งสำคัญในการกำจัดสารมลพิษอินทรีย์
การบดเกี่ยวข้องกับการบดฟิล์ม สัตว์เลี้ยง ที่ทำความสะอาดแล้วให้เป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อยที่มีขนาดเฉพาะโดยใช้เครื่องบด ซึ่งช่วยให้การแปรรูปในขั้นตอนต่อไปง่ายขึ้น ในทางปฏิบัติ การเลือกน้ำยาทำความสะอาดและอุปกรณ์บดจะต้องปรับให้เหมาะกับระดับการปนเปื้อนและลักษณะของฟิล์มเสีย เพื่อให้แน่ใจว่าจะทำความสะอาดอย่างทั่วถึงและมีขนาดอนุภาคที่สม่ำเสมอ
การอัดรีดแบบหลอมละลาย
เศษ สัตว์เลี้ยง ที่ถูกบดจะถูกให้ความร้อนเหนือจุดหลอมเหลว (โดยทั่วไปอยู่ที่ 250–260°C) เพื่อหลอมละลาย จากนั้นจึงอัดผ่านเครื่องอัดรีด จากนั้นจึงทำให้เย็นลงและอัดเม็ดเพื่อผลิตเม็ด สัตว์เลี้ยง ที่สร้างใหม่
สารเติมแต่ง เช่น พลาสติไซเซอร์และสารต้านอนุมูลอิสระ มักถูกนำมาใช้เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติของ สัตว์เลี้ยง ที่สร้างใหม่ ตัวอย่างเช่น พลาสติไซเซอร์ช่วยเพิ่มความยืดหยุ่น ในขณะที่สารต้านอนุมูลอิสระช่วยเพิ่มเสถียรภาพทางความร้อน
อย่างไรก็ตาม การสลายตัวของโซ่โมเลกุลของ สัตว์เลี้ยง อาจเกิดขึ้นระหว่างกระบวนการนี้ ส่งผลให้ประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ลดลง การควบคุมอุณหภูมิ เวลา และความเร็วในการหมุนของสกรูในการประมวลผลอย่างเข้มงวดถือเป็นสิ่งสำคัญเพื่อลดการเสื่อมสภาพให้เหลือน้อยที่สุด
โพลีคอนเดนเซชันแบบโซลิดสเตต (เอสเอสพี)
เอสเอสพี เป็นวิธีสำคัญในการเพิ่มน้ำหนักโมเลกุลและประสิทธิภาพของเม็ดพลาสติก สัตว์เลี้ยง ที่สร้างใหม่ เม็ดพลาสติก สัตว์เลี้ยง ที่สร้างใหม่ได้รับการอบด้วยความร้อนที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดหลอมเหลว (โดยทั่วไปคือ 200–220°C) ภายใต้บรรยากาศก๊าซเฉื่อย
ผ่านทาง เอสเอสพี ปฏิกิริยาโพลีคอนเดนเซชันระหว่างโซ่โมเลกุล สัตว์เลี้ยง จะทำให้โมเลกุลมีน้ำหนักเพิ่มขึ้น จึงทำให้ความแข็งแรงและทนความร้อนของ สัตว์เลี้ยง ที่สร้างใหม่ดีขึ้น
ความท้าทายได้แก่ เวลาในการประมวลผลที่ยาวนานและข้อกำหนดที่เข้มงวดสำหรับความหนาแน่นของอากาศของอุปกรณ์และความแม่นยำในการควบคุมอุณหภูมิ
เทคโนโลยีการรีไซเคิลสารเคมี
ภาวะแอลกอฮอล์เป็นพิษ
การสลายตัวด้วยแอลกอฮอล์เกี่ยวข้องกับการทำปฏิกิริยาของฟิล์ม สัตว์เลี้ยง เสียกับแอลกอฮอล์ (เช่น เอทิลีนไกลคอล โพรพิลีนไกลคอล) ภายใต้ตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อสลาย สัตว์เลี้ยง ให้เป็นโมโนเมอร์หรือโอลิโกเมอร์ เช่น บิส(2-ไฮดรอกซีเอทิล) เทเรฟทาเลต (บีเอชที)
ยกตัวอย่างเอทิลีนไกลคอลแอลกอฮอล์ไลซิส อุณหภูมิปฏิกิริยาถูกควบคุมที่ 180–220°C โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา เช่น ซิงค์อะซิเตทหรือเทตระบิวทิลไททาเนต หลังจากปฏิกิริยา บีเอชที จะถูกแยกออกผ่านการกรองและการกลั่น จากนั้นจึงกลั่นเพื่อสังเคราะห์ สัตว์เลี้ยง อีกครั้ง
วิธีนี้สามารถกำจัดสิ่งสกปรกได้อย่างมีประสิทธิภาพเพื่อให้ได้วัสดุที่สร้างใหม่ที่มีความบริสุทธิ์สูง แต่ต้องใช้สภาวะปฏิกิริยาที่รุนแรงและอุปกรณ์ที่ทนต่อการกัดกร่อน
ไฮโดรไลซิส
การไฮโดรไลซิสจะย่อยสลายฟิล์ม สัตว์เลี้ยง เสียให้เป็นกรดเทเรฟทาลิก (สมาคมผู้ปกครองและครู) และเอทิลีนไกลคอล โดยใช้น้ำภายใต้ความร้อนและแรงดันสูง แบ่งประเภทเป็นการไฮโดรไลซิสแบบกรด ด่าง และเป็นกลาง:
การไฮโดรไลซิสแบบกรด: ใช้กรดเข้มข้น (เช่น กรดซัลฟิวริก กรดไฮโดรคลอริก) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ซึ่งมีอัตราการเกิดปฏิกิริยาที่รวดเร็ว แต่การกัดกร่อนอุปกรณ์รุนแรง
ไฮโดรไลซิสด้วยด่าง: ใช้เบสที่เข้มข้น (เช่น โซเดียมไฮดรอกไซด์ โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์) ซึ่งแยกผลิตภัณฑ์ได้ง่ายแต่ต้องมีการทำให้เป็นกลางในภายหลัง
ไฮโดรไลซิสที่เป็นกลาง: ทำงานภายใต้อุณหภูมิ/แรงดันสูงโดยไม่ต้องใช้ตัวเร่งปฏิกิริยากรด/เบส เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมแต่ต้องมีเงื่อนไขที่เข้มงวดกว่าและการลงทุนในอุปกรณ์ที่สูงกว่า
การไฮโดรไลซิสจะย่อยสลาย สัตว์เลี้ยง อย่างสมบูรณ์ โดยมีผลิตภัณฑ์ที่สามารถนำไปใช้โดยตรงสำหรับการสังเคราะห์ สัตว์เลี้ยง แต่ต้องประสบปัญหาการใช้พลังงานสูงและกระบวนการแยก/ทำให้บริสุทธิ์ที่ซับซ้อน
ไพโรไลซิส
ไพโรไลซิสจะให้ความร้อนกับฟิล์ม สัตว์เลี้ยง เสียที่อุณหภูมิสูง (400–600°C) ในสภาพแวดล้อมที่ไม่มีออกซิเจนหรือขาดออกซิเจน ทำให้เกิดการสลายตัวทางความร้อนเป็นโมเลกุลขนาดเล็ก เช่น สารประกอบอะโรมาติก (เบนซิน โทลูอีน ไซลีน) และโอเลฟิน/แอลเคน
ผลิตภัณฑ์ไพโรไลซิสสามารถใช้เป็นวัตถุดิบทางเคมี ทำให้สามารถรีไซเคิลแผ่นฟิล์ม สัตว์เลี้ยง เหลือทิ้งโดยเน้นการใช้พลังงานได้ อย่างไรก็ตาม ส่วนผสมของผลิตภัณฑ์ที่ซับซ้อนก่อให้เกิดความท้าทายในการแยก/ทำให้บริสุทธิ์ และก๊าซที่เป็นอันตรายอาจต้องใช้ระบบบำบัดก๊าซไอเสียที่สมบูรณ์
การสำรวจเทคโนโลยีการรีไซเคิลแบบใหม่
การรีไซเคิลด้วยไฟฟ้าเร่งปฏิกิริยา
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การรีไซเคิลด้วยไฟฟ้าเร่งปฏิกิริยาได้เกิดขึ้น ตัวอย่างเช่น ทีมวิจัยที่นำโดยศาสตราจารย์ จ้าว ยี่ซิน จากมหาวิทยาลัย เซี่ยงไฮ้ เจียว ตอง ได้ใช้เทคโนโลยีไฟฟ้าเร่งปฏิกิริยาเพื่อแปลงเอทิลีนไกลคอลในไฮโดรไลเสต สัตว์เลี้ยง ให้เป็นกรดฟอร์มิกที่อุณหภูมิห้องและความดัน ขณะเดียวกันก็ผลิตไฮโดรเจนร่วมกันที่แคโทด
เทคโนโลยีนี้ใช้พลังงานหมุนเวียนเป็นพลังงานป้อนเข้า ซึ่งถือเป็นช่องทางใหม่ในการแปลงทรัพยากรของฟิล์ม สัตว์เลี้ยง ที่เป็นขยะ ประสิทธิภาพและการคัดเลือกสามารถปรับปรุงได้โดยการปรับวัสดุอิเล็กโทรดและเงื่อนไขการเกิดปฏิกิริยาให้เหมาะสม
ปัจจุบัน การรีไซเคิลด้วยไฟฟ้าเร่งปฏิกิริยายังคงอยู่ในขั้นตอนการวิจัยในห้องปฏิบัติการ โดยมีความท้าทายทางเทคนิคในการทำให้เป็นอุตสาหกรรม เช่น เสถียรภาพของอิเล็กโทรดและการออกแบบระบบขนาดใหญ่
การผสมผสานระหว่างการย่อยสลายทางชีวภาพและการสังเคราะห์
จุลินทรีย์บางชนิดหลั่งเอนไซม์ที่ย่อยสลาย สัตว์เลี้ยง โดยใช้จุลินทรีย์เหล่านี้หรือเอนไซม์ของจุลินทรีย์เหล่านั้น แผ่นฟิล์ม สัตว์เลี้ยง ที่เป็นขยะจะถูกย่อยสลายเป็นโมเลกุลขนาดเล็ก จากนั้นจึงสังเคราะห์เป็น สัตว์เลี้ยง หรือวัสดุชีวภาพอื่นๆ
แนวทางนี้มีข้อดีหลายประการ เช่น เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและมีสภาวะการเกิดปฏิกิริยาที่ไม่รุนแรง แต่จะมีอัตราการย่อยสลายทางชีวภาพที่ช้าและการควบคุมการสังเคราะห์ทางชีวภาพที่ซับซ้อน แนวทางนี้ยังอยู่ในขั้นสำรวจ ซึ่งต้องมีการศึกษาเชิงลึกเกี่ยวกับกลไกการเผาผลาญของจุลินทรีย์และการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการสังเคราะห์ทางชีวภาพ
การประยุกต์ใช้ สัตว์เลี้ยง รีไซเคิลในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์
การทดแทนวัสดุบริสุทธิ์บางส่วน
หลังจากผ่านกระบวนการต่างๆ แล้ว คุณสมบัติของ สัตว์เลี้ยง ที่สร้างใหม่จะดีขึ้นอย่างเห็นได้ชัด ทำให้สามารถใช้ทดแทนวัสดุ สัตว์เลี้ยง บริสุทธิ์ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ได้ในระดับหนึ่ง สัตว์เลี้ยง ที่สร้างใหม่ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในส่วนประกอบผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความต้องการประสิทธิภาพค่อนข้างต่ำ เช่น วัสดุบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ทั่วไปและตัวเรือนของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์บางประเภท
ตัวอย่างเช่น กล่องบรรจุภัณฑ์ของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์บางประเภทที่ทำจาก สัตว์เลี้ยง รีไซเคิลไม่เพียงช่วยลดต้นทุน แต่ยังช่วยลดการพึ่งพาทรัพยากรบริสุทธิ์อีกด้วย
ในการผลิตปลอกหุ้มอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ การเติมวัสดุเสริมแรงและสารเติมแต่งที่เหมาะสมช่วยให้ สัตว์เลี้ยง ที่สร้างใหม่ตอบสนองความต้องการด้านความแข็งแรงและทนความร้อนได้ ทำให้ผลิตปลอกหุ้มได้เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
การขยายไปสู่สาขาการใช้งานใหม่
ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องและนวัตกรรมในคุณสมบัติของ สัตว์เลี้ยง ที่สร้างใหม่ ขอบเขตการใช้งานในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์จึงขยายตัวขึ้นเรื่อยๆ ในสาขาอิเล็กทรอนิกส์ใหม่ๆ เช่น อุปกรณ์สวมใส่และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบยืดหยุ่น คาดว่า สัตว์เลี้ยง ที่สร้างใหม่จะกลายเป็นวัสดุพื้นฐานที่สำคัญเนื่องจากมีความยืดหยุ่นและสามารถแปรรูปได้ดีเยี่ยม
ตัวอย่างเช่น ในส่วนประกอบของอุปกรณ์สวมใส่ เช่น พื้นผิวแผงวงจรแบบยืดหยุ่นและฟิล์มป้องกันจอแสดงผล วัสดุ สัตว์เลี้ยง ที่สร้างขึ้นใหม่สามารถใช้ประโยชน์จากข้อดีเหล่านี้เพื่อพัฒนาผลิตภัณฑ์ที่มีน้ำหนักเบาและยั่งยืนได้
ในขณะเดียวกัน ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ต้องการประสิทธิภาพในการป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านั้น การดัดแปลง สัตว์เลี้ยง ที่สร้างใหม่ผ่านการบำบัดแบบพิเศษ (เช่น การเติมสารตัวเติมที่มีคุณสมบัติเป็นสื่อกระแสไฟฟ้า) สามารถผลิตวัสดุที่มีฟังก์ชันการป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้ ซึ่งจะช่วยขยายขอบเขตการใช้งานของ สัตว์เลี้ยง ที่สร้างใหม่
