i

PROGRAMI

KIMI INDUSTRIALE

DISERTACION

TEMA

STUDIMI I STRUKTURËS TË MATERIALEVEPLASTIKE GJATË PROCESIT TË

RICIKLIMIT DHE NDIKIMI I ADITIVËVE NËCILËSINË E TYRE

Kandidati Udhëheqës Shkencor

M.Sc. Eldi Liço Prof. Dr. Spiro Drushku

Tiranë, 2012

ii

UNIVERSITETI I TIRANËS

FAKULTETI I SHKENCAVE NATYRORE

DEPERTAMENTI I KIMISË INDUSTRIALE

Disertacion

i

Paraqitur nga

Z. ELDI LIÇO

Për marrjen e gradës shkencore

DOKTOR

Tema : Studimi i strukturës të materialeve plastikegjatë procesit të riciklimit dhe ndikimi i aditivëve në

cilësinë e tyre

Udhëheqës Shkencor : Prof.Dr. SPIRO DRUSHKU

Mbrohet më dt. ….. /….. / ……. para jurisë :

1. …………………………………… Kryetar2. …………………………………… Anëtar ( opponent )3. …………………………………… Anëtar ( opponent )4. …………………………………… Anëtar

5. …………………………………… Anëtar

iii

FALENDERIME

Ky punim nuk mund të realizohej pa ndihmën dhe preokupimin e profesorëve të

mi, që me këshillat dhe udhëzimet e tyre më drejtuan përgjatë gjithë kohës. Fillimisht dua

të falënderoj udhëheqësin shkencor Prof. Dr. Spiro Drushku që me njohuritë dhe

eksperiencën e tij mundësoi përfundimin me sukses të këtij punimi. Gjithashtu një

falenderim i veçantë shkon për Prof.Ass. Elias Chatzitheodhoridis që me gadishmërinë

dhe sugjerimet e tij u mundësua analiza e materialeve plastike me instrumenta

bashkëkohorë në Universitetin Kombëtar Politeknik Athinë. Gjithashtu desha të

falenderoj gjithë kolegët dhe studentët e mi që ndihmuan në çdo stad të këtij punimi.

Një falenderim i veçantë i dedikohet familjes time, që më përkrahën përgjatë

gjithë kësaj periudhe.

iv

PËRMBAJTJAPËRMBAJTJA………………………………………………………..........

SHKURTIME FJALËSH………………………………………………….

PËRMBLEDHJE……………………………………………………..........

ABSTRACT………………………………………………………………..

HYRJE……………………………………………………………………...

iv

vii

viii

ix

x

KAPITULLI I

MATERIALET PLASTIKE

1.1

1.2

1.3

1.3.1

1.3.2

1.3.2.1

1.3.2.2

1.3.2.3

1.3.2.4

1.3.2.5

1.3.2.6

1.3.2.7

1.3.2.8

1.3.3

1.4

1.4.1

1.4.1.1

1.4.1.2

1.4.1.3

1.4.2

1.4.3

1.5

1.5.1

1.5.2

HISTORIA E MATERIALEVE PLASTIKE……………………………….

KLASIFIKIMI I MATERIALEVE PLASTIKE…………………………....

VETITË E POLIMERËVE………………………………………………….

Vetitë kimike………………………………………………………………...

Vetitë fizike………………………………………………………………….

Masa molekulare…………………………………………………………………....

Kristaliniteti…………………………………………………………………………

Temperatura e tranzicionit të qelqëzimit Tg…………………………………….

Pika e shkrirjes Tm………………………………………………………………....

Pika e vlimit………………………………………………………………………….

Viskoziteti…………………………………………………………………………….

Indeksi i rrjedhjes MFI…………………………………………………………….

Densiteti dhe Graviteti specifik…………………………………………………..

Vetitë mekanike……………………………………………………………

MATERIALET PLASTIKE KRYESORE DHE PËRDORIMET E TYRE

Polietileni, PE……………………………………………………………….

Polietileni me densitet të ulët, LDPE…………………………………………….

Polietileni me densitet të lartë, HDPE…………………………………………...

Përdorimet e polietilenit…………………………………………………………...

Polistireni, PS………………………………………………………………..

Polipropileni, PP…………………………………………………………….

ADITIVËT NË MATERIALET PLASTIKE……………………………….

Llojet dhe funksioni i aditivëve……………………………………………..

Funksione të tjera të aditivëve………………………………………………

1

3

3

3

4

4

5

5

6

6

6

6

7

7

7

8

8

9

10

13

16

18

18

20

v

1.5.3

1.6

1.6.1

1.6.1.1

1.6.1.2

1.6.1.3

1.6.1.4

1.6.1.5

1.6.1.6

1.6.1.7

1.6.1.8

1.6.1.9

1.6.1.10

Ndikimi i aditivëve në përmirësimin e ekonomisë…………………………

PËRPUNIMI I POLIMERËVE…………………………………………….

Teknikat kryesore të përpunimit…………………………………………….

Ekstrudimi……………………………………………………………………………

Petëzimi………………………………………………………………………………

Formimi i fletëve……………………………………………………………………

Stampimi…………………………………………………………………………….

Derdhja………………………………………………………………………………

Derdhja me tretje…………………………………………………………………...

Formimi me fryrje…………………………………………………………………..

Formimi me fryrje me injektim……………………………………………………

Formimi termoset i përforcuar……………………………………………………

Fijezimi i fibrave …………………………………………………………………...

21

21

21

22

23

24

24

24

25

25

26

26

27

KAPITULLI II

RICIKLIMI I MATERIALEVE PLASTIKE

2.1

2.2

2.2.1

2.2.2

2.2.3

2.3.

2.3.1

2.3.2

2.3.3

2.3.3.1

2.3.3.2

2.3.4

KONCEPTET BAZË PËR RICIKLIMIN E PLASTIKËS…………………

PARIMI I PROCESIT TË RICIKLIMIT…………………………………...

Riciklimi i monomerëve…………………………………………………….

Depolimerizimi termik………………………………………………………

Ngrohja me shtypje………………………………………………………….

HAPAT E PROCESIT TË RICIKLIMIT…………………………………..

Ndarja dhe seleksionimi i mbetjeve plastike………………………………..

Copëtimi – Reduktimi i madhësisë………………………………………….

Larja…………………………………………………………………………

Larja e njomë…………………………………………………………………

Larja në të thatë……………………………………………………………..

Shkrirja dhe petëzimi………………………………………………………..

28

30

30

30

31

31

31

32

32

33

33

33

KAPITULLI III

METODAT E STUDIMIT TË MATERIALEVE PLASTIKE

3.1

3.1.1

SPEKTROSKOPIA E VIBRIMIT…………………………………………..

Spektroskopia infra e kuqe IR………………………………………………

34

34

vi

3.1.1.1

3.1.2

3.1.3

3.2

3.2.1

3.2.2

3.3

3.3.1

3.4

3.5

3.5.1

3.5.2

3.6

3.6.1

3.7

3.7.1

3.7.1.1

3.7.1.2

3.7.1.3

Aplikimi i spektroskopisë infra të kuqe te polimerët………………………...

Spektroskopia Raman……………………………………………………….

Degradimi i polimerëve……………………………………………………..

MIKROSKOPIA ELEKTRONIKE ME SKANIM, SEM………………….

Mikroskopia elektronike e polimerëve……………………………………...

Spektroskopia e shpërndarjes të energjisë bazuar në emetimin e rrezeve X

DIFRAKSIONI I RREZEVE X……………………………………………

Parimi dhe metodika e rrezeve X……………………………………………

DENSITETI DHE GRAVITETI SPECIFIK …………….………………...

MASA MOLEKULARE MESATARE…………………………………….

Masa molekulare mesatare viskozimetrike Mv……………………………..

Masa molekulare mesatare në numër Mn…………………………………...

INDEKSI I RRJEDHJES, MFI …………….………………………………

Koha e paranxehjes dhe hedhja e polimerit në cilindër…………………….

VETITË MEKANIKE – TESTI I TËRHEQJES NJË AKSIALE………….

Sjellja sforco-defromim…………………………………………………….

Moduli i Young-ut – Moduli i elasticitetit……………………………………….

Rrjedhshmëria dhe kufiri i rrjedhshmërisë………………………………………

Qëndrueshmëria në tërheqje………………………………………………...

35

37

40

41

41

42

42

43

44

44

45

46

47

48

48

49

50

51

52

KAPITULLI IV

PJESA EKSPERIMENTALE

4.1

4.2

4.2.1

STUDIMI I MATERIALEVE PLASTIKE…………………………………

RICIKLIMI I MATERIALEVE PLASTIKE DHE STUDIMI INDRYSHIMEVE TË VETIVE FIZIKO-MEKANIKE……………………

Zhvillimi i procesit të riciklimit …………………………………………….

53

58

59

REZULTATE DHE DISKUTIME………………………………………..

KONKLUZIONE…………………………………………………………..

REKOMANDIME…………………………………………………………

LITERATURA…………………………………………………………….

ARTIKUJ SHKENCORË DHE KONFERENCA……………………….

62

149

152

153

156

vii

SHKURTIME FJALËSH

PE

HDPE

LDPE

PS

EPS

SAN

PP

FT-IR

SEM

EDS

XRD

MFI

Mn

Mv

Tg

Polietilen

Polietilen me densitet të lartë

Polietilen me densitet të ulët

Polistiren

Polistiren i zgjerueshëm

Stiren-akrilonitril

Polipropilen

Spektroskopia infra e kuqe me transformim Furier

Mikroskopia elektronike me skanim

Sistemi i shpërndarjes të energjisë

Difraktometria e rrezeve X

Indeksi i rrjedhjes

Masa molekulare mesatare në numër

Masa molekulare mesatare viskozimetrike

Temperatura e tranzicionit të qelqit

viii

PËRMBLEDHJE

Qëllimi i punimit tonë ishte evidentimi i teknikave instrumentale dhe analitike tëstudimit të materialeve plastke dhe studimi i ndryshimeve që pësojnë materialet plastikegjatë procesit të riciklimit dhe ndikimi i aditivëve në to. Studimi përfshinte studimin emikrostrukturës të materialeve plastike, përcaktimin e aditivëve në to dhe ndryshimin evetive kryesore fiziko-mekanike gjatë proceseve të riciklimit.

Materialet plastike që u analizuan ishin polietileni PE, polipropileni PP dhepolistireni PS. Si proces riciklimi u përdor ekstrudimi në shkallë industriale. Për studimine mikrostrukturës u përdorën metodat e spektroskopisë të vibrimit infra të kuqe FT-IRdhe Raman dhe metoda e mikroskopisë elektronike me skanim SEM, e pajisur me sistemine shpërndarjes të energjisë EDS për analizën cilësore të elementëve kimik. Gjithashtu upërdor metoda difraktometrike e rrezeve X XRD për studimin e strukturës kristaline dhemundësinë e përcaktimit të aditivëve kur ata ishin me përmbajtje mbi 5% të masës. Ndërvetitë fizike që u përcaktuan ishin graviteti specifik, densiteti, indeksi i rrjedhjes MFI,viskoziteti dhe masa molekulare mesatare. Vetitë mekanike u përcaktuan në shufrapolimerike me diametra të ndryshëm me anë të testit të tërheqjes një aksiale, në njërinkah. Rezultatet e marra treguan për ndryshimet strukturore dhe të vetive fiziko-mekanikegjatë procesit të riciklimit dhe ndikimin e aditivëve në to.

Fjalë kyçe: Polimerë, proces riciklimi, aditivë, SEM-EDS, XRD, MFI.

ix

ABSTRACT

The purpose of our work was the application of instrumental and analyticalmethods for studying of changes that happen to plastic materials during the recyclingprocess and the way they are affected by the additives. The research covered the studyingof plastic materials microstructure, the specification of additives and the change ofprincipal physical and mechanical properties during the recycling process.

The plastic materials analyzed were polyethylene PE, polypropylene PP andpolystyrene PS. As recycling process we used extrussion in industrial scale. For thestudying of microstructure were used infrared FT-IR and Raman spectroscopy methodsand scanning electronic microscopy SEM, equipped with energy distribution system EDSfor the qualitative analysis of chemical elements. Moreover we used X-ray difractometrymethod to study the crystalline structure and the ability to determine the additives whenthey contained more than 5% of the total mass. Among the physical propertiesdetermined were specific gravity, density, melt flow index MFI, viscosity and averagemolecular mass. Mechanical properties were determined on polymeric rods with differentdiameters using the tensile test in one direction. The results obtained show the structuralchanges and the physico-mechanical properties during the recycling process and theinfluence of additive on them.

Key words: Polymers, recycling process, additives, SEM-EDS, XRD, MFI.

x

HYRJE

Duke parë trendin rritës të prodhimit dhe konsumimit të materialeve plastike, siedhe kohën shumë të ngadaltë të degradimit të tyre vlerësuam të nevojshëm kryerjen enjë studimi bazuar në materialet më të përdorshme plastike, mbetjet e tyre, mënyrat epërpunimit dhe ripërdorimit të tyre, si edhe ndikimin e aditivëve që përdoren kryesishtpër të rikuperuar vetitë e plastikave gjatë ripërpunimit. Riciklimi, si jë nga mënyratkryesore të përpunimit të materialeve plastike, përbën një nga problemet kryesore tëshoqërisë duke përfshirë dy çështje të rëndësishme; menaxhimin e mbetjeve të ngurta dhembrojtjen mjedisore. Gjithashtu riciklimi i mbetjeve plastike, në ditët e sotme të një krizeekonomike Botërore, vlerësohet edhe nga aspekti ekonomik, duke qenë se çmimi imaterialeve plastike varet drejtpërdrejt nga çmimi i naftës dhe i gazit natyror, si lëndë eparë e prodhimit të plastikave. Shoqëritë dhe qeveritë e shumë vendeve i kanë dhënë njërëndësi të veçantë menaxhimit dhe ripërdorimit të mbetjeve plastike. Edhe në vendin tonëgjatë dy dekadave të fundit zhvillimet ekonomike dhe demografike kanë përfshirë rritjendomethënëse të konsumit të mallrave dhe modernizimin e mënyrës të jetesës dukekontribuar në rritjen e sasisë të mbetjeve të ngurta, duke përfshirë këtu edhe materialetplastike. Nga të dhënat nga Ministria e Mjedisit vlerësohet se sasia e mbetjeve plastikepërbën 14% të totalit të mbetjeve të ngurta, ku sasia që riciklohet vlerësohet në 13% tëmbetjeve plastike. Të dhënat e një projekti të kryer nga IFC-ja për vitin 2006 vlerësojnëse nga 112’600 ton që prodhohen në vit në Shqipëri, deklarohen se mblidhen dhepërpunohen rreth 14’800 ton.

Duke parë rritjen e vazhdueshme të mbetjeve plastike dhe politikat e ndjekuranga Qeveria, industria e riciklimit në Shqipëri po merr një zhvillim të shpejtë, kuaktualisht vlerësohet se operojnë më shumë se 80 kompani riciklimi, 17 prej të cilave nëfushën e riciklimit të materialeve plastike. Zhvillimi i industrisë të riciklimit të mbetjeveplastike dhe ripërdorimi i tyre vlerësohet edhe nga të dhënat e marra nga Drejtoria ePërgjithshme e Doganave për import-eksportet për vitet e fundit. Kështu rritja e sasive tëimportuara të mbetjeve plastike dhe mos eksportimi i tyre gjatë viteve të fundit tregon përzhvillimin e industrisë të riciklimit të materialeve plastike në vendin tonë, si edhe tëripërdorimit të tyre në produkte të dobishme. Rritja e kapaciteteve të industrisë plastikevërehet edhe nga sasia e importuar e lëndës të parë dhe përdorimi i saj për nevojat etregut shqiptar, ku ndër produktet më kryesore përmendin shishet plastike dhe qeset epaketimit.

Fakti i uljes të eksporteve të materialeve plastike, veç kërkesës në rritje përprodukte plastike të tregut shqiptar, shpjegohet edhe me rregullat e reja të vendosura ngaBashkimi Europian për ndalimin e paketimit të shumë produkteve ushqimore me qeseplastike, rregulla që kanë filluar të aplikohen gradualisht edhe në vendin tonë.

Në dy grafikët më poshtë tregohet trendi i import-eksporteve të lëndëve plastikenë vendin tonë gjatë viteve të fundit të ndara sipas kategorive: lëndë e parë, mbetje,gjysëmprodukt dhe produkt.

xi

0

5000000

10000000

15000000

20000000

25000000

Lëndë e parë

Mbetje

Gjysëmprodukt-produkt

Grafiku 1. Sasia në kilogram e importuar e materialeve plastike

0

200000

400000

600000

800000

1000000

1200000

1400000

1600000

1800000Lëndë e parë

Mbetje

Gjysëmprodukt-produkt

Grafiku 2. Sasia në kilogram e eksportuar e materialeve plastike

Kështu nga të dhënat e mësipërme të import-eksporteve mund të themi sepërdorimi i materialeve plastike në vendit tonë ka ardhër duke u rritur. Me gjithë efektetpozitive që ka sjellë përdorimi i tyre duke përmirësuar dhe lehtësuar mënyrën tonë tëjetesës, ka sjellë edhe shumë probleme, kryesisht në grumbullimin dhe menazhimin etyre, sikundër edhe problemet serioze në ndotjen e mjedisit. Këto probleme janë një sfidëpër shoqërinë tonë, por sidomos për kimistët dhe inxhinierët që ju hapet një fushë kaq egjerë studimi dhe aplikimi, siç është ajo e industrisë të riciklimit të mbetjeve plastike.

xii

Duke u bazuar tek të dhënat e mësipërme dhe mundësitë e studimit të materialeveplastike u krye ky studim, ku materialet plastike, mënyrat dhe teknikat e përpunimit dhestudimit jepen shkurtimisht në vijim.

Për studim u morrën mostra të ndryshme polietileni, polistireni dhe polipropileninë formë të pastër dhe të ricikluar. Studimi përfshinte studimin e mikrostrukturës memetodat spektroskopike infra të kuqe FT-IR dhe Raman, studimin e defektevemikrostrukturore dhe përmbajtjes kimike të aditivëve me mikroskopinë elektronike meskanim të pajisur me sistemin e shpërndarjes të energjisë SEM-EDX, studimin estrukturës kristaline me difraktometrinë me rreze X XRD, studimin e vetive mekanike meanë të testit të tërheqjes në një drejtim si dhe përcaktimin e vetive kryesore fizike tëmaterialeve plastike si densitetin, gravitetin specifik, viskozitetin, masën molekularemesatare dhe indeksin e rrjedhjes MFI.

Mostrat polimerike u siguruan në formën e granulave nga kompani që operojnë nëtregun shqiptar si ‘Everest’ dhe ‘Deteralba SHPK’. Fillimisht u studiuan materialet epastra dhe të ricikluara të tregut dhe më vonë materialet e pastra u ricikluan deri në katërstade me metodën e ekstrudimit në shkallë industriale. Gjithashtu u përdor edhe njëmetodë e dytë pilote riciklimi në shkallë laboratorike, ku procesi i riciklimit u krye mendihmën e një mulliri universal dhe aparaturës që përdoret për përcaktimin e indeksit tërrjedhjes. Materiali që u përdor në shkallë më të gjerë ishte polietileni, për shkak tëpërdorimit më të madh dhe kategorive të ndryshme të tij. Kështu u morrën në studimpolietilen i pastër dhe pesë lloje të ndryshme polietileni të ricikluar, materiale që përdorenkryesisht për qëllime paketimi. Veç polietilenit të pastër u morrën për studim edhepolistiren dhe polipropilen i pastër, që pasi iu përcaktuan vetitë kryesore, u ricikluan dheiu përcaktuan përsëri vetitë fiziko-mekanike pas çdo stadi, me qëllim vëzhgimin edegraditim të tyre. Degradimi i materialeve plastike u studiua edhe me metodatspektroskopike FT-IR dhe Raman.

Përgatitja e mostrave polimerike u kryen në Laboratorin e Trajtimit të Mbetjeve tëNgurta dhe në Laboratorin e Inxhinierisë Kimike në Departamentin e Kimisë Industriale.Në këto laboratorë u kryen edhe matjen e vetive fizike sipas standarteve ASTM. Studimime metodat spektroskopike, mikroskopike dhe difraktomerike u kryen në Departamentine Inxhinierisë të Minierave dhe Metalurgjisë në Universitetin Politeknik Kombëtar tëAthinës, Greqi, ndërsa studimi i vetive mekanike u krye në Laboratorin e akredituar nëDepartamentin e Inxhinierisë Tekstile, në Universitetin Politektik të Tiranës.

Instrumentat që u përdorën ishin: spektrometri infra i kuq me transformim Fourier- Perkin Elmer GX1 i pajisur me software-in Spectrum, mikrospektrometri Raman -Renishaw RamaScope RM1000 me gjatësi vale të rrezatimit lazer 633nm (red) i pajisurme mikroskop optik Leica DMLM, difraktometri i rrezeve X - Brucker D8 i pajisur mesoftware-in Eva Version 12, mikroskopi elektronik me skanim JEOL6380LV i pajisur mesistemin e shpërndarjes të energjisë EDS (Oxford Instruments). Testi i tërheqjes u kryeme instrumentin Model YG026B me tërheqje një aksiale në një kah.

Indeksi i rrjedhjes u përcaktua me ndihmën e aparatin RayRan Seria 6MPA sipasstandartin ASTM D 1183 dhe ISO 1183, graviteti specifik dhe densiteti me piknometërdhe peshore analitike sipas standartit ASTM D 792 dhe ISO 1133, ndërsa viskoziteti dhemasa molekulare mesatare viskozimetrike me viskozimetrin Ostwald.

xiii

Rezultatet e marra treguan për zvogëlimin e vlerave të vetive fizike dhe mekaniketë materialeve plastike pas stadeve të riciklimit, tregues këto për degradimin e tyre.Degradimi i materialeve plastike pas çdo stadi riciklimi evidentohej edhe nga intesiteti ipeak-eve në spektrat FT-IR dhe Raman si dhe ndryshimi i background-it në spektratRaman.

Gjithashtu prania e aditivëve në materialet plastike të ricikluara kishte një ndikimtë madh në vetitë e tyre. Identifikimi i materialeve plastike bazë me aditivë të shtuar në tokërkonte metoda më të specifikuara (ne përdorëm FT-IR, Raman dhe SEM-EDS) nëkrahasim me ato tradicionale (flotim, goditje, djegie) sepse aditivët ndikonin direkt nëvetitë fizike. Duke qenë kryesisht minerale, aditivët rritnin densitetin dhe gravitetinspecifik të materialeve plastike. Gjithashtu një nga funksionet kryesore të tyre ështëpërforcimi i qëndrueshmërisë dhe fortësisë, duke patur kështu një ndikim të drejtpërdrejtënë vetitë mekanike të materialeve plastike. Veç ndikimit në vetitë, aditivët përdorengjerësisht në materialet plastike edhe për qëllime estetike, duke iu dhënë ngjyrën edëshiruar atyre, gjë që evidentohej nga prania e aditivëve organikë veç atyremineralogjikë.

1

KAPITULLI I

MATERIALET PLASTIKE

1.1. HISTORIA E MATERIALEVE PLASTIKE

Shkenca e makromolekulave është relativisht e re. Shumë zhvillime të shkencëssë polimereve i përkasin shekullit 20. Sigurisht njerëzimi ka qenë gjithmonë i varur ngamakromolekulat; për ushqim, strehim dhe veshje, por shumë pak është njohur ky produktesencial. Kimia organike nuk njihte shumë mbi këto produkte deri në vitin 1828, kurFriedrich Wohler demostroi mundësinë e sintetizimit të molekulave organike.

Shumë nga këto molekula gjigande janë organike, por mbi shkencën e polimerëveështë bërë një progres i vogël deri në vitin 1930, sepse shumë kimistë organikë, pranoninkonceptin mbi këto molekula të dhënë nga Herman Staudinger. Disa bashkohës të tijpranonin që polimerët janë agregate të thjeshtë të molekulave të vogla të bashkuara sëbashku, më tepër nga kushtet fizike sesa nga forcat kimike. Megjithatë pavarësisht ngakjo vonesë në zhvillimin e shkencës së polimerëve ekzistonin disa zbulime empirike tërëndësishme të këtyre makromolekulave, të cilat shërbyen më pas në shekullin e 20.Charles Goodyear dhe vëllai i tij Nelson, transformuan kauçukun natyror, nga një ngjitëstermoplastik në një elastomer të përdorshëm dhe një plastikë të fortë termosete,respektivisht, duke nxehur kauçukun me një sasi të kontrolluar squfuri në 1830.

Gjithashtu, Christian F.Schonbein prodhoi nitratin e celulozës nga reaksioni icelulozës me acit nitrik dhe I.P. Moynard prodhoi kolodian (collodian) duke treturnitratin e celulozës me një përzierje të etanolit dhe të eterit etilik në 1847. Megjithëseshumë nga këto zbulime të hershme ishin empirike ato janë përdorur për të shpjeguarshumë terminologji dhe teori në shkencën moderne të polimerëve. Kështu nëtransformimin e kauçukut, nga një termoplastik i zbutur, në një produkt më pak tëndjeshëm ndaj nxehtësise, Charles Goodyear shtoi përkatësisht një sasi të vogël squfuripërgjatë vargut molekular të kauçukut natyror (poliizopreni). Përdorimi i squfurit përgjatëvargut molekular të poliizoprenit, (metodë e përdorur nga Nelson Goodyear), bëri qëprodukti të mos ishte një termoplastik që zbutej në temperaturë të lartë, por një plastiktermoset rezistent ndaj nxehtësisë. Termoplastikët janë molekula dy dimensionale lineareqë mund të zbuten nga nxehtësia dhe të rikthehen në gjendjen e tyre fillestare nga ftohja,ndërsa plastikët termoset (termodure) janë rrjeta (vargje) tridimensionale që nuk mund tëzbuten dhe të riorganizohen nga nxehtësia. Parashtesa termo është përftuar nga fjalagreke thermos, që do të thotë ngrohje ose nxehtësi dhe plastikos që do të thotë gjendjeose formë. Meqenëse këta nismëtar nuk e dinin se ç’ishin polimerët, ato nuk kishin ide nëlidhje me ndryshimet komplekse te cilat kishin një rol të rëndësishëm në produktet e paratë bëra nga njeriu.

Ndonëse nuk kishte asnjë provë që Leo Baekeland njohu ekzistencën emakromolekulave, ai njohu funksionin e tyre dhe nga përdorimi i kontrolluar i sasive tëfenolit tri funksional dhe formaldehidit dy funksional ai prodhoi rezinën si termoplastik

2

që mund të konvertohet në një plastik termoset (bakeliti). Para vitit 1910, në laboratorëkimikë janë prodhuar disa polimerë, por bakeliti u quajt polimeri i parë sintetik. Fakti qëproceset e përdorura sot janë në thelb të njëjtë si ato të përshkruara në patentën origjinaletë Baekeland, tregon njohuritë në fushën e kimisë për kondensimin e fenolit trifunksionaldhe formaldehidit dy funksional. Para luftës së parë Botërore materialet që mund tëprodhoheshin ishin kryesisht: celuloid, kazein (protein e qumështit), bakeliti, acetati icelulozës, kauçuku natyror, mëndafshi, pambuku e disa materiale të tjerë. Disa kimistëndanin idetë se makromolekulat ishin unike dhe nuk mund të krahasoheshin memateriale të tjerë. Këto ide ndihmuan në shkencën moderne të polimerëve, ku në 1920Dr. Staudinger demostroi që polimerët natyrorë dhe sintetikë nuk ishin agregate apokomponime ciklike, por me strukturë vargore me shumë karakteristika. Në vitin 1928Kurt H.Meyer dhe Herman F.Mark përforcuan konceptin e dhënë nga Staudinger dukepërdorur teknikën e rrezeve X për të përcaktuar dimensionin e zonës kristaline nëmakromolekulat e celulozës dhe kauçukut natyror.

Në mesin e vitit 1930 Wallace Carothers së bashku me Juljan Nill sintetizuanpoliamidën që ato e quajtën najlon 6.6. Si rezultat i kontributeve të Carothers dhe nëzbulimet e mëvonshme, polimerizimi është njohur si një nga zbulimet më të mëdha të tëgjitha kohërave. Shumë zbulime në teknologjinë e polimerëve kanë qenë aksidentale, pornë shumë raste shkencëtarët aplikuan konceptet e shkencës së polimereve në këtozbulime aksidentale për të prodhuar produkte të përdorshme. Disa nga këto zbulimeaksidentale janë: Fawcett dhe Gibson nxehën etilenin në një presion të lartë, në presencëtë gjurmëve të oksigjenit dhe morën polietilenin me densitet të ulët ( LDPE ) në vitin1933.

Shkencëtarët që merreshin me shkencën e polimerëve në vitin 1930 miratuan që tëgjithë që polimerët janë molekula vargore dhe që vizkoziteti i tretësirave të këtyremakromolekulave varet në madhësinë dhe gjendjen e molekulave në këtë solucion. Gjatëluftës së dytë Botërore prodhimi i disave polimerëve sintetik u intensifikua dhe duhetditur që prodhimi i këtyre produkteve esenciale është varur nga konceptet e dhëna ngaStaudinger, Carothers dhe disa shkencëtar të tjerë para luftës së parë Botërore.

Në këtë kohë ishte sqaruar në aspektet thelbësore mekanizmi kimik ipolimerizimit, studimet e të cilit do të arrinin kulmin në vitin 1954 me zbulimin e K.Ziegler dhe G. Natta. Natta në të njëjtin vit me bashkëpunëtorët e tij në Milano dheUniversitetin Politeknik Montecatini zbuluan katalizatorët e një klase polimere tëkristaltë (isostatike). Një nga këto polimerë është propileni, zhvilluar dhe prodhuar nëmënyrë komerciale për herë të parë në vitin 1957. Ai u shpall si një polimer i një rëndësietë madhe industriale dhe prodhimi i tij u rrit me shpejtësi në të gjithë Botën, veçanërishtnë Shtetet e Bashkuara pavarësisht nga disa mosmarrëveshje ligjore si prioritet ishpikjeve në Japoni, Britani apo në Itali. Në vitin 1962 prodhimi Botëror ishte rrethtreqind mijë ton, ndërsa sot ka një total prodhimi prej rreth 15 milion ton dhe norma erritjes së pritshme për këtë polimer është më e lartë nga të gjitha termoplastikat ekonsumit të lartë.

Ndërkohë, në vitet 50-të , ishte zhvilluar një material plastik i ri: poliklorur vinili(PVC). Ky zhvillim ishte dhe një mësim që dëshmon për këmbënguljen dhe suksesin earritur me vështirësi. Ishte E. Baumann, në vitin 1872, që studioi procesin e polimerizimittë vinilit duke theksuar rëndësinë e produktit që mund të merrej. Por duhej pritur

3

përparimi i njohurive mbi këtë sintezë nga gjermani F. Katte dhe farmacisti RueI.Ostromislenski (1880-1939), para se të fillojë prodhimin industrial të këtij polimerivetëm pas vitit 1939.

Lëndët plastike shfaqeshin në mënyrë të ngjashme me rrëshirën, që edhe sotmerret nga pisha. Trajtimi termik i këtyre lëndëve jep një material të fortë dhe prej tyrejanë përftuar çadrat e para. Nga analiza elementare del se kishim të bënim me njëkomponim me formulë empirike C5H8 që është izopropeni. Në vetvete izopropeni ka dylidhje 2-fishe dhe është një lëndë me veti volatile.

CH2= CH (CH3)- CH = CH2

Masat e përftuara prej tij kishin veti të tjera, për shkak të lokalizimit të lidhjeve dyfishe.Izopropeni përbën monomerin, strukturën bazë dhe për tu lidhur (vargëzuar) me tëngjashmin e vet duhet të aktivizohet. Lidhja 2-fishe transformohet në qendër, ndërkaq dyskajet shfaqin nga një elektron, të cilët mundësojnë bashkimin me të ngjashmin.

Materialet polimerike si nailoni, polietileni dhe silikoni kanë formuar bazën përzhvillimin e industrisë polimere. Gjatë kohës që u përftuan polimerët sintetik u zhvilluadhe kuptimi i sintezës polimerike. Polimerët më të rëndësishëm sot janë tërësisht sintetik.Me avancimin e teknikave të prodhimit sot polimerët prodhohen në volume shumë tëmëdha. Polimerët sintetik sot gjejnë aplikim në çdo indrustri dhe në çdo pjesë të jetës.Polimerët janë gjerësisht të përdorshëm si ngjitës dhe lubrifikues, që nga lodrat efëmijëve deri tek avionët.

Polimerë të tillë si polimetil-metakrilati kanë gjetur aplikime si materiale fotorezistente,që përdroren në prodhimin e materialeve sekondare ose si dielektrik të dobët.

Kohët e fundit janë punuar në mënyrë të tillë, që të përdoren si substrat fleksibël nëzhvillimin e diodave organike të emetimit të lehtë për ekranin elektronik.

1.2. KLASIFIKIMI I MATERIALEVE PLASTIKE

Ekzistojnë shumë mënyra klasifikimi të polimerëve. Njera është në bazë të llojittë procesit të polimerizimit të tyre. Dy kategori të tjera të klasifikimit të tyre janë:

I. Klasifikimi i bazuar në strukturë: polimer linear, i degëzuar ose rrjetor.II. Klasifikimi i bazuar në vetitë: termoplastik, elastomer (gomë) dhe termoset

Këto dy mënyra klasifikimi janë të lidhura me njera tjetrën, kështu që vetitë dhe strukturavaren nga njera-tjetra.

1.3. VETITË E POLIMERËVE

1.3.1. Vetitë kimike

Forcat tërheqëse midis zinxhirëve të polimerëve luajnë një rol vendimtar nëpërcaktimin e vetive të polimerëve. Për shkak se zinxhirët e polimerëve janë shumë tëgjatë, këto forca të brendshme të zinxhirëve forcojnë shumë tërheqjet mes molekulave.Grupe me natyrë të ndryshme në polimer mund të krijojnë lidhje jonike ose lidhje

4

hidrogjenore mes zinxhirëve të polimerit. Këto forca tipike të forta japin rezultatin e tyrenë fortësi të lartë në tërheqje dhe në pikë të lartë te shkrirjes.

Forcat brenda molekulare në polimer mund të shkaktojnë lindjen e dipolit nëmonomerin njësi. Polimerët që përmbajnë grupe amidike ose karbonile mund të formojnëlidhje hidrogjenore mes zinxhirëve të afërt, atomet hidrogjen ngarkohen pjesërishtpozitivisht në grupin N-H, grupet e një zinxhiri janë shumë të prekur nga ngarkesa epjesshme negative e një atomi oksigjen në grupet C=O. Këto lidhje hidrogjenore të fortandikojnë p.sh. në tension të lartë në tërheqje dhe në pikën e shkrirjes së polimerëve qëpërmbajnë lidhje ureike. Poliesterët kanë lidhje dipol-dipol ndërmjet atomeve oksigjen nëgrupet C=O, dhe atomet hidrogjen në grupet H-C. Lidhjet dipol-dipol nuk janë aq të fortasa lidhjet hidrogjenore, kështu pika e shkrirjes së një poliesteri dhe fortësia janë më tëulta se Kevlar’s (Twaron), por poliesteret kanë fleksibilitet të madh. Eteni nuk ka dipoletë përhershme. Forcat e tërheqjes mes zinxhirëve të polimerëve vijnë nga forcat e dobëtatë Van der Wals-it. Molekulat mund të mendohen si të përbëra nga një re negativeelektronesh. Në shfaqjen e dy zinxhirëve polimerik retë e tyre elektronike asnjanësojnënjera-tjetrën. Kjo ka ndikim në zvogëlimin e densitetit elektronik në njerën anë tëzinxhirit polimerik, duke krijuar një dipol të lehtë pozitiv në këtë anë. Kjo ngarkesë ështëe mjaftueshme për të atakuar zinxhirin e dytë polimerik. Forcat e Van der Wals-it janëshumë të dobëta, gjithsesi në këtë mënyrë polietileni mund të ketë një pikë shkrirje të ulëtkrahasuar me polimerët e tjerë.

1.3.2. Vetitë fizike

Në vetitë më të rëndësishme fizike futen masa molekulare mesatare, kristaliniteti,temperatura e qelqëzimit, pika e shkrirjes, pika e vlimit, viskoziteti, indeksi irrjedhshmërisë dhe densiteti me gravitetin specifik.

1.3.2.1. Masa molekulare

Në vitin 1926 H. Staudinger futi termin e ‘masës molekulare’, me anë të së cilës umundësua pranimi i teorisë së tij për polimerët. Për të kuptuar termin e masës molekulareduhet në fillim të përkufizojmë shkallën e polimerizimit.

Numri i monomereve nga të cilat përbehet zinxhiri, i cili përcakton edhe masënmolekulare, përbën shkallën e polimerizimit. Masa molekulare përcaktohet si prodhimi ishkallës së polimerizimit me masën e monomerit.

Gjatë proçesit të polimerizimit përftohen polimerë që përbëhen ngamakromolekula me gjatësi të ndryshme të vargjeve polimerik. Polimerët, në përgjithësi,kanë masë molekulare mesatare më të madhe se 10000 dhe përmbajnë makromolekulame masë molekulare të ndryshme.

Metodat që përdoren për përcaktimin e masës molekulare mesatare bazohen nëdisa nga vetitë lidhëse të polimerit, si viskoziteti, shpërndarja e dritës ose presioniosmotik. Metoda të ndryshme përcaktimi nuk korelojnë mirë, prandaj për përcaktimin esaktë të masës molekulare mesatare duhet të përdoret më shumë se një metodë.

1.3.2.2. Kristaliniteti

5

Tendenca e një polimeri për të qënë i rregullt dhe patur formë kristaline varet ngarregullshmëria e vargjeve polimerikë, prania ose mungesa dhe mënyra e sistemimit egrupimeve të mëdha molekulare, prania e forcave sekondare si lidhja hidrogjenore etj.Fibrat poliamide kanë kristalinitet të lartë për shkak të veprimit të forcave hidrogjenore.HDPE nuk ka lidhje hidrogjenore, por ka strukturë lineare që përcaktonë shkallën e lartëtë kristalinitetit të tij. LDPE karakterizohet nga kristaliniteti i ulët dhe kjo shkaktohet ngaprania e degëzimeve që kanë vargjet polimere dhe që nuk lejojnë paketimin strukturor tëtyre. Vetitë mekanike dhe sjellja termike e polimerëve varet pjesërisht nga kristaliniteti ityre. Kështu polimerët poliamidë të parregullt (dominojnë zonat amorfe) mund tëpërdoren për prodhimin e masave plastike elastomere, ndërsa polimerët poliamidë mestrukturë kristaline (të cilët kanë qëndrueshmëri dhe ashpërsi më të madhe) përdoren përprodhimin e fibrave. Gjithashtu, kristaliniteti i komponimeve makomolekulare polimerekorelon dhe me temperaturën e shkrirjes së tyre.

Figura 1.1 Strukturat kristaline e polimerëve

1.3.2.3. Temperatura e tranzicionit të qelqit, Tg

Zakonisht gjendja e ngurtë-lëng varet nga temperatura e shkrirjes. Kështumateriali në fazë të ngurtë kalon në gjendje të lëngët kur arrihet temperatura e shkrirjesTm. Ky transformim shoqërohet nga një rritje në volum dhe me rritje në entalpi(nxehtësia e shkrirjes). Rritja e vëllimit tregohet në figurën 1.2. Pjerrësia e linjës FC ështëkoefiçenti i zgjerimit termik i fazës kristaline. Në temperaturën e shkrirjes volumi rritetnga C në B dhe pjerrësia e linjës BA tregon koefiçentin për fazën e lëngët.

Figura 1.2 Vëllimi si funksion i temperaturës

6

Megjithatë shumë substanca nuk janë të afta për t’u kristalizuar. Kur disasubstanca ftohen poshtë gjendjes së lëngët duke ndjekur linjën AB, më pas atë nga B nëD, ato qëndrojnë fluide, të cilët ngurtësohen në D pa shfaqur zgjerim në vëllim. Kurndiqet linja sipas DE, me të njëjtën pjerrësi si në CF, lënda nuk është në kushte tëkristalinitetit, por në një çrregullsi, amorfe ose ndryshe gjendje e qelqtë dhe ka një volumtë madh. Transformimi në pikën D është quajtur transformimi i qelqit, ku i përgjigjettemperaturës Tg. Kjo temperaturë është gjithmonë më e vogël se temperatura e shkrirjes.E rëndësishme është që këto dy temperatura të ndahen me kujdes. Polimerët janë shpeshtërësisht amorf dhe jo të kristalizueshëm, kështu që ndjekin linjën ABDE. Kur të tillëpolimerë janë nxehur më tepër se temperatura Tg, nuk kalojnë menjëherë në fazën elëngët, por fillimisht në gjendje “ gome “, të cilët me nxehjen e mëtejshme kalojnë nëfluid. Tg gjithashtu mund të quhet temperaturë tranzicionit gom-qelq.

Një paraqitje më e saktë e fazave jepet nga ngurtësia e materialit, e cila bie nënzero kur është arritur faza e lëngët. Disa nga këto gjendje tranzicioni mund të përmendim,goma në një material të ngurtë amorf dhe viskoz, ose nga një trup i ngurtë kristalin nënjë fazë të brishtë psh: qelq i ngurtë e amorf. Temperatura tranzistore e qelqëzimit mundtë projektohet duke alternuar gradën e degëzimeve ose të lidhjeve kryqe në polimer oseme shtim të plastifikuesit.

1.3.2.4. Pika e shkrirjes, Tm

Polimerët kanë struktura dhe përbërje johomogjene dhe nuk kanë temperaturë tëpërcaktuar të kristalizimit të tyre. Kur një polimer i shkrirë ftohet, disa makromolekula tëtij sistemohen brenda masës së shkrirë duke krijuar disa zona kristaline, ndërkohë qëmolekulat e tjera janë pjesë përbërëse e zonave amorfe të polimerit. Temperatura në tëcilën ndodh zhdukja e kristaleve, gjatë ngrohjes graduale të polimerit, quhet temperaturëe shkrirjes së kristalit. Ftohja e mëtejshme e polimerit nën temperaturën e shkrirjes çon nëndryshimin e zonave amorfe drejt materialeve me natyrë qelqore.

1.3.2.5. Pika e vlimit

Pika e vlimit të materialit polimerik është shumë e varur nga gjatësia e vargut.Polimerët e lartë me një gradë të madhe polimerizimi nuk ekspozojnë një pikë vlimisepse ato dekompozohen para se të arrijnë pikën teorike të vlimit. Për oligomerët eshkurtër temperatura tranzistore e vlimit rritet në përgjithësi me rritjen e vargutpolimerik.

1.3.2.6. Viskoziteti

Viskoziteti i një substance shpreh rezistencën e tij në rrjedhje. Viskoziteti i njëpolimeri në gjëndje të shkrirë rritet me zmadhimin e masës molekulare të tij, prandaj përpolimerët me masë molekulare të madhe nevojiten temperatura të larta gjatë prodhimit.Indeksi i viskozitetit shprehet me sasinë në gram të polimerit të shkrirë që kalon nëpër njëçarje me përmasa të caktuara, në një interval të caktuar kohe. Ky parametër shërben përtë përcaktuar shkallën e polimerizimit të polimerit.

1.3.2.7. Indeksi i rrjedhjes, MFI

Përcaktimi i shpejtësisë së rrjedhjes të një polimeri të shkrirë jepen si sasia qëkalon nëpërmjet një gryke të kontrolluar rreptësisht nën kushte të paracaktuara në njëtemperaturë dhe trysni konstante, nën veprimin e një mase të caktuar. Këtyre

7

parametrave testimi u referohemi si kushte proceduriale. Shkalla e rrjedhjes në masën epolimerit matet në gramë për 10 minuta dhe kjo vlerë njihet si Indeksi i rrjedhjes sëshkrirjes ose MFI i polimerit. Megjithëse MFI nuk është një cilësi thelbësore përpolimerin, ai shërben si një tregues i karakteristikave të polimerit dhe është bërë një ngareferancat e përdorura me gjerësisht për kontrollin e cilësisë së polimerëve.

1.3.2.8. Densiteti dhe Graviteti Specifik

Për të shumtën e substancave të pastra kimike, përveç polimerëve, densiteti nukndryshon nga njera mostër në tjetrën. Polimerët mund të paraqesin kristalinitet tëndryshëm, kështu që shkalla e kristalinitetit ka një efekt të rëndësishën në densitetin etyre. Gjithashtu njohja e densitetit mund të jetë e rëndësishme në llogaritjen ekristalinitetit.

Vlerat e densitetit (gravitetit specifik) tregojnë ndryshimet ndërmjet plastikave tëriciklueshme, nëse ato janë plastika të përziera ose të pastra. Së bashku me indeksin errjedhjes, densiteti i plastikave të riciklueshme të përziera mund të japin një informaciontë dobishëm rreth strukturës së këtyre plastikave. Testi i përcaktimit të gravitetit specifikdhe densitetit të vërtetë mund të përdoret vetëm për materiale inerte të cilat nukndryshojnë karakteristikat ose qëndrueshmërinë nga prania e tij.

1.3.3. Vetitë mekanike

Është e rëndësishme të theksohet se vetitë mekanike të polimerëve varen shumënga temperatura dhe shkalla e deformimit. Polimerët janë viskoelastiik dhe paraqesin disanga vetitë si të lëngjeve viskozë ashtu edhe të trupave të ngurtë elastik. Kjo si rezultat iproceseve të ndryshme të relaksimit.

Në temperatura të ulta ose frekuenca të larta polimeri mund të sillet si qelq, mevlera të modulit Young në zonën 109-1010 Pa, dhe të thyhet ose këputet për deformimeshumë të vogla. Në temperatura të larta ose frekuenca të ulta polimeri mund të sillet sigomë, me vlera të modulit Young në zonën 105-106 Pa dhe mund të tërhiqet në shkallëshumë të lartë pa deformime permanente. Gjithashtu në temperatura të larta polimerimund të pësojë deformime permanente nën veprimin e një ngarkese dhe të sillet si njëlëng me viskozitet të lartë. Për interval temperaturash të ndërmjetme, të quajtura intervaletë temperaturës të qelqëzimit, polimeri nuk sillet as si gomë as si qelq; ai merr vlera tëndërmjetme të modulit Young dhe paraqet veti viskoelastike. Kjo nënkupton se, nënndikimin e një ngarkese, ai pëson rrëshkitje (forma e tij ndryshon gradualisht me kohën),ndërkohë që nëqoftëse kërkohet që polimeri të ruajë formën atëherë sforcoja që kërkohetulet gradualisht me kohën.

1.4. MATERIALET PLASTIKE KRYESORE DHE PËRDORIMET ETYRE

Në nënkapitujt në vijin jepen llojet më kryesore të materialeve plastike dhepërdorimet e tyre, ku rolin kryesor në rreth 60% të prodhimit Botëror e zë polietileni.Gjithashtu përshkruhen detajisht edhe polistireni dhe polipropileni, materiale këto qëjanë studiuar detajisht gjatë gjithë punimit tonë.

8

1.4.1. Polietileni, PE

Polietileni u zbulua në 1933 nga Reginald Gibson dhe Eric Fawcett në gjigandinindustrial ICI (Industritë Kimike Mbretërore). Edhe pse ka më shumë se 70 vjet që kur uprodhua për herë të parë, është akoma material shumë premtues. Polietileni bën pjesë nëgrupin e polimerëve termoplastikë. Ky është një material plastik i përdorur gjerësisht,është polimer i etilenit CH2=CH2 dhe ka formulë të tillë (–CH2CH2–)n.

Në varësi nga kristaliniteti, pesha molekulare, temperatura e shkrirjes dhe ngagjendja e tranzicionit ai mund të jetë ose jo transparent. Polietileni gjendet në dy tipekryesore: LDPE (low-density = 0.92 gr/cm3) dhe HDPE (hight-density = 0.95 gr/cm3)dhe kohët e fundit LLDPE (linear-low-density = 0.95gr/cm3). Ky material prodhohet nëtemperaturë dhe presion të lartë në prani të disa katalizatorëve në varësi të produktitpërfundimtar që duam. Struktura të tjera (me degë shumë të gjata dhe shumë të shkurtra)mund të përfshihen, kjo në varësi të procedurës së sintetizimit.

Figura 1.3 Struktura e polietilenit

PE është polimeri me volumin më të madh që është konsumuar në botë. Ky ështënjë material me mundësi të shumta, ofron performancë të lartë krahasuar me polimerë tëtjerë dhe materialet alternative si xhami, metali apo letra. Në temperatura të larta ai mundtë humbas vetitë e tij dhe me rritjen e temperaturës ai mund të shpërbëhet në hidrokarburëaromatik si tolueni apo ksileni. Polietileni digjet ngadalë me një flakë ngjyrë blu. Ai nukkonsiderohet i biodegradueshëm, përveç kur është i ekspozuar ndaj rrezeve UV kukërkon dhe një kohë të gjatë që shkalla e degradimit të jetë efiçente.

1.4.1.1. Polietileni me densitet të ulët LDPE

LDPE është i butë, material i tejdukshëm, pritet lehtësisht dhe është një ngapolietilenet e parë që u zhvillua. Në fillim u përdor në temperatura normale. Kur ështëshumë i hollë është transparent, kur është i trashë merr ngjyrë të bardhë qumështi nësenuk i është shtuar ndonjë pigment. Cilësitë e tij janë, fortësia, elasticiteti, rezistenca ndajkimikateve, motit dhe grryerje e ulët e ujit. Ka një proces të thjeshtë në të gjitha metodatdhe ka kosto të ulët. Është gjithashtu rezistent ndaj tretësave organik në temperaturëdhome. Përdorimi i tij nuk është i këshillueshëm në temperatura ekstreme. Është rezistentndaj grryerjeve, material me dendësi dhe lagështi të ulët. LDPE mund të punohet në

9

temperaturë të ulët, ka sipërfaqe të butë, forcë të ulët elastike. Është material i shkëlqyerku rezistenca ndaj grryerjes është faktor i rëndësishëm.

Tabela 1.1 Vetitë e polietilenit me densitet të ulët (LDPE)Vetia Vlera

Densiteti 0.912-0.930 gr/cm3

Konstantja dielektrike 2.3

Moduli i elasticitetit MPa 137-520

Temperatura e tranzicionit të qelqit, K 140-170

Temperatura e shkrirjes, K 394-398

Rrëshirat e LDPE janë riformuluar si një produkt i vlefshëm duke kombinuarqartësinë me fortësinë dhe densitetin që favorizohet nga shndërrimet për një hollësi më tëmadhe. Lehtësia e procesit linear me densitet të ulët te PE, rrëshirat e LLDPE, bashkuarme performancën e përmirësuar të produktit, vazhdon të japë zgjidhje me kostokonkuruese që konvertohen në përdorime të gjera në fushën e filmave.

Ka një gamë të gjerë përdorimi që nga strukturat e paketimeve komplekseushqimore deri tek çantat e blerjeve, veshjet e kartonit, filmat laminant, filmat buqësor,veshjet rezistente, thasët e peshave të rënda, filxhanat dhe mbyllëset, një varietetproduktesh rezistente nga kabllot dhe lodrat. Kur paketohet rrëshira e LDPE ofronestetikë të shkëlqyer, mundësi mbishkrimi, forcë, nuk griset dhe ka elasticitet. LDPEmund të përmirësojë procesin dhe mund të përdoret për tela, kabllo, tuba dhe të mira tëtjera.

LDPE ka peshë të lehtë, në forma të ndryshme ka rezistencë, është përçues i mirëi elektricitetit, është i përpunueshëm dhe e matshme. LDPE mund të punohet meprocedura standarte, me gas të nxehtë, me bashkim dhe me gaz të lëngshëm, mund tëvuloset me valë ultrasonike, me prerje, mund të përpunohet me vegla druri ose metali dhemerr formë me nxehtësi. Degëzimet e zinxhirit të molekulave prodhojnë një polimer mëamorf që ka një pikë më të ulët shkrirjeje dhe qartësi më të lartë krahasuar me LLDPE.

LDPE ka shtresëzim të mirë dhe rezistencë ndaj kimikateve, është fleksibël nëtemperaturat e ulta, e tejdukshme, e hollë në filma dhe nuk thyhet. LDPE përdoretgjithashtu në ndërtesa buqësore. Sot pothuajse është zëvendësuar plotësisht nga LLDPEdhe tregu i vetëm i saj janë produktet me pastërti të lartë.

1.4.1.2. Polietilenet me densitet të lartë (HDPE)

HDPE është më i fortë dhe më pak i përkulshëm se materialet me densitet të ulët.Ka një forcë tërheqëse 4 herë më të madhe se LDPE dhe forcë më të madhe shtypëse.HDPE plotëson kërkesat e Shoqatës për Ushqin dhe Ilaçe FDA (food and drugassociation) për aplikime të drejtpërdrejta me ushqimin, është pranuar gjithashtu që peshamolekulare e HDPE ka koefiçent të ulët të fërkimit nga ku del një produkt me rezistencëtë shkëlqyer ndaj grryerjes. HDPE ka një forcë shumë të madhe dhe është një ngatermoplastikat më rezistente që gjenden sot. Ka një përpunim të shkëlqyer dhe po ashtu

10

një lubrifikim të mirë. HDPE i ruan karakteristikat edhe në temperatura të ulëta. Kagjithashtu edhe një rezistencë të lartë ndaj erozionit dhe thyerjes ( me përjashtim tëoksideve dhe acideve, hidrokarburet krijojnë vetëm disa zmadhime në sipërfaqe). Uji dhelagështia nuk kanë efekt tek HDPE dhe mund të përdoret në aplikimet e ujit të freskëtdhe të kripur. HDPE merr forma me gaz të nxehtë ose me bashkim të pjesëve dhe mundtë përpunohet me vegla druri ose metali. HDPE ka pjesën më të madhe të aplikimeve tëPE dhe ofron fortësi në peshat e vogla, thith pak lagështirë, ka forcë të mirë tërheqëse,është më e fortë dhe më e ngurtë se LDPE. Forca e impaktit (goditjes) nuk është aq emirë në temperaturat e ulëta dhe shformohet lehtësisht për shkak të kristalinitetit të lartëgjë që e bën jo rezistent ndaj ftohjeve. HDPE ka një koefiçent përkulje më të madhe seLDPE, është jo toksike dhe plotëson kërkesat e FDA, USDA për aplikimet tek produktetushqimore.

Tabela 1.2 Vetitë e polietilenit me densitet të lartë (HDPE)Vetitë Vlera

Densiteti 0.8674

Përcjellshmëria termike 0.52

Moduli i elasticitetit MPa 60-290

Temperatura e tranzicionit të qelqit 153 K

Nxehtësia specifike 9.45*103

HDPE është bërë më shumë për shishet plastike dhe kontenierë të tjerë industrial.Kjo lloj rrëshire ka fortësi, nuk thyhet dhe i reziston shkrirjeve. Në këto kontenierëmbahen lëndë industriale, kimike, kozmetike, mjekësore, qumësht, ujë etj. Kontenierët etjerë me derdhje si sarbatorët e makinave, shishet, paketimet e ndryshme dhe të tjerëelemente shtëpiake plotësojnë 27% të kërkesës Botërore. Filmat dhe shtresat HDPE,përfshijnë mbështjellëset, qeset dhe përdorime të tjera industriale. Nga derdhjet meinjeksion krijohen paletat, veshje muresh dhe lodra. Paketimet e llojeve të tjera përdorenpër tuba, shtresat e telave dhe të kabllove. HDPE ka edhe disa disavantazhe: është indjeshëm ndaj presionit të lartë ka ngurtësi të ulët në krahasim me polipropilenin (PP), kagjithashtu koefiçient përkuljeje të lartë dhe rezistencë të ulët ndaj UV. Forca tërheqësedhe zgjatimi janë më mirë te HPDE e përpunuar. HDPE mund të nxjerrë flakë tërrezikshme nëse ngrohet shumë dhe një tym të dendur kur digjet, pluhuri i saj mund tëjetë irritues për sytë, lëkurën dhe frymëmarrjen.

1.4.1.3. Përdorimet e polietilenit

Përdorimet e plastikës në përgjithësi dhe të PE në veçanti janë të pafund.Aplikimet kryesore të PE janë përmbledhur në tabelën e mëposhtme. Konsumi i LDPE nënivel europian është 4.7 milion ton në të cilët 60% janë filma. Filmat e bashkangjiturreduktojnë trashësinë e filmit me të njëjtën rezistencë mekanike. LDPE përdoret kryesishtsi film në 59%, nxjerrje 17%, injeksion me derdhje 6%, tela dhe kabëll 4%, ngjitëse dhe

11

mbështetese 4%, fletë formimi me derdhje dhe ndryshime të tjera duke përfshirë tubat2%, kanalet për rrjedhje bazike 7%.

Figura 1.4 a) material i LDPE, b) material HDPE, c) material UHDPE

Ka kërkesa për përdorimin e PE dhe në mjekësi (rritje e kërkesës për paketimsteril), sektori i automobilave ( rezervuarët e karburantit me HDPE janë një biznes imadh), në kozmetikë (dizenjo të reja të paketimit), paketimi i lëngjeve ushqimore, paletat2-fletëshe HDPE termike për të zëvendësuar paletat prej druri, HDPE përdoret dhe tektubat e kanalizimeve 17%, produktet me derdhje 20%, kontenierë industrial, paketimin egjërave shtëpijake etj.

LDPE përdoret gjithashtu edhe si material paketues, duke përfshirë çantatplastike, ndërsa HDPE përdoret më shumë për të bërë konteniere, materiale hidraulikedhe pjesë makinash. Ngurtësia e lartë e HDPE krahasuar me LDPE i jep mundësinëprodhuesve të filmave ta përdorin LDPE si zëvendësues për të miniminizuar hollësinëdhe njëkohësisht ruajnë karakteristikat e filmit të pandryshueshme. Fusha e dytë më emadhe për LDPE, që vazhdon të jetë në rritje, është përpunimi i letrës dhe kartonit sepseka inovacion në teknologjinë e paketimit, për veshjet e kartonit dhe letrës si dhekompozimit të strukturës së fletëve. Ky segment ka një rritje prej 1.5%. LDPE ka njëproces më të thjeshtë se LLDPE, ka forcë dhe qartësi. Sektori i substancave bashkuesedhe izoluese paraqet rritje positive prej 1%.

Avantazhet

PE është përdorur më shumë se çdo polimer termoplastik. Ky material kashumëllojshmëri gradash dhe formulimesh, të cilave u korrespondon një shumëllojshmëriformash. Në përgjithësi karakteristikat e jashtëzakonshme të PE janë fortësia, lehtësia eprocesit, rezistenca kimike, i reziston gërryeries, përcjellshmëria elektrike, fortësia ndajgoditjeve, koeficent të ulët fërkimi dhe pothuajse nuk thith lagështi. Ky material gjendetnë dy forma kryesore LDPE dhe HDPE. Dominimi i PE shpjegohet nga fakti se ofron njëkombinim karakteristikash që janë ideale në përdorime të ndryshme siç janë rrjedhje emirë, qëndrueshmëri të mirë termike, shkallë të ndryshme dendësie, rezistencë tëshkëlqyer kimike dhe nuk janë të rrjedhshëm në temperaturën e ambjentit për shkak tëkristalinitetit.

Disavantazhet

12

Tregu i madh i LDPE në sektorin e filmave vazhdon të bjerë për shkak të përdorimitnë rritje të LDPE në shumë aplikacione. Tendenca në paketimin e filmave të ushqimitështë drejt strukturave të filmit me performancë të lartë. Këto janë barriera filmi më paktë kalueshme që janë bërë për të rritur jetëgjatësinë e produkteve. Paketimi i materialevejo ushqimore kërkon filma më të fortë që durojnë shtypjen, kursejnë materialin dhereduktojnë kostot. Konkurenca me e madhe me LDPE është tek aplikacionet jo tëpaketueshme: çantat për ushqim, shtresat për koshat e plehrave, filmat e ndërtimit,paketimet një përdorimshme. Është gjithashtu një sektor që po i bën rezistencë depërtimittë LDPE, ku përfshihen çantat, filmat e furrave, tekstileve dhe mbështjelljet e letrës. Nëpërgjithësi përdorimi i filmit po bie me 0.4% në vit. Këtu përjashtohen përçuesit dhengjitësit. Përdorimi i LDPE në aplikacionet e tjera po bie nga 2-3% në vit dhe në shumëraste zëvendësohet nga LLDPE.

Tabela 1.3 Përdorimet kryesore të PELloji i PE Përdorimet

HDPE Tuba për ujë, lodra, tasa, kova, shishe qumështi, kontenjere, qesepaketimi, kuti për ushqim, dërrasa për prerje ushqimesh,mburojë për rrezatimin, kavanozë, pajisje pikniku, pajisje përkuzhinë dhe për mirëmbajtje, qese, materiale për mbështjelljen eushqimit.

LDPE Përbërje rezistente kimikisht, kontenjere për ruajtjen e ujit apofertilizatorëve të lëngshëm, pesticide, herbicide, insecticide dhefungicide, kontenjere për ruajtjen e ushqimit, pajisjelaboratorike, tuba gazi dhe uji, kova, gota uji, izolues për kabëlldhe tela, doreza, pajisje kuzhinë, pajisje termike, sipërfaqepunimi rezistente ndaj korrozionit, paketim likuid, paketimfleksibël dhe komercial, qese paketimi, mbështjellëse higjenikeapo mjekësore, perde dushi, shishe të pathyeshme, tasa, lodra,shishe, qese pazari, izolim elektrik për frekuenca të larta,paketim.

LLDPE Paketim. Trashësi më e vogël mund të përdoret krahasuar meLDPE. Mbulim për kabëll, lodra, kova dhe kontenjere, pipa.

UHMWPE Njësia përcjellëse: zinxhir udhëzues, rrota , vida.Mjekësi: proteza ortopedike, impiante ijesh, gjuri dhe shpatulleAgrikulturë: sipërfaqe për përgatitjen e ushqimitAutomobila: ndarës baterishFibra: copë balistike, rrjeta peshkimiArgëtim: rrota për makina bore, taban për skiTë tjera: materiale filtrimi

Materiale EVA Çanta ngrirje, shuall këpucësh, doreza, tuba fleksibël,PE i kloruar Modifikues për PVC ose i përbërë me LDPE ose HDPE për të

përmirësuar fortësinë; fletat e holla përdoren në aplikimet agrare,mbrojtës nga flakët.

Emulsione dylli, dyllePE (pesha molekulare2000)

Lubrifikantë të brendshëm në PE (rritet indeksi i rrjedhjes sëshkrirë.

13

1.4.2. Polistireni, PS

Polistireni (PS) është polimeri sintetik i parë që është prodhuar. Ka të dhëna qëekzistenca e polistirenit daton që në fillimin e viteve 1839. Polistireni ishte i pari iprodhuar për shitje komerciale në vitin 1931 nga BASF dhe në SHBA nga DOW në vitin1938.

Stireni është një nga monomerët më të lehtë për t’u polimerizuar dhe sigurisht kjoka ndikuar në zbulimin e kahershëm po ashtu edhe në tregtimin e polistirenit. Ka mundësiqë polistireni i fortë të jetë përgatitur fillimisht në vitin 1945, me anë të nxehjes sëmonomerit në ajër. Në fillim reaksioni mendohej të ishte oksidim por kjo zgjati derisaStaudinger-i propozoi strukturën e molekulave polimere si zinxhir. Ky propozim dhe njëmori studimesh që synonin të zbulonin dhe kuptonin kiminë e polimerizimit çuan nërritjen e interesit për shitjen e këtij materiali të ri. Kompania Dow Chemical pati shumërëndësi në zhvillimin e një procesi për prodhimin e polistirenit në vitet '30 që çoi nëprocesin e kutive prej llamarine (kanaçe), çka u dokumentua nga Boyer.

Në të njëjtën periudhe, I. G. Farben në Gjermani zhvilloi procesin e mirënjohur“vazhdimësia e kullave”. Kur kompanitë kimike në Sh.B.A pas L.II.B filluan të merrninvesh disa nga hollësitë e këtij procesi, përpjekjet e thjeshta u zëvendesuan me zhvillimine proceseve të vazhdueshme duke qenë se kostot e përpunimit ishin shumë të ulëta dheproduktet kishin thuajse të njëjtën formë. Reaktorët për këto procese të vazhdueshmemorrën forma të ndryshme, prej kullave të vogla të fillimit dhe tubave e deri tek versionete enëve të ndryshme. Në të njëjtën periudhë u krijuan edhe enë mbajtëse të ndryshmeduke përdorur polimerizimin emulsiv dhe me ndërprerje.

Duke qenë se pjesa më e madhe e këtyre proceseve nuk rezultuan të suksesshme,u krijuan disa procese të tjera devolatilizuese që vazhdojnë të ndryshojnë për sa i përketçështjeve shëndetësore apo çështjeve lidhur me aromën dhe shijen. Për një praktikuespërzgjedhja mes disa mundësive varet disi si nga teknika e përdorur nga kompania (ngaaftësitë dhe dijet, patentat si edhe investimi) ashtu edhe nga konkurenca, sa i përketveçorive të produktit, cilësia dhe uniformiteti i tij, kostot sa më të ulëta për përftimin eproduktit duke përfshire mirëmbajtjen dhe ndonjë kopolimer ose përbërës të tjerë sipolimerët e modifikuar me gomë që janë të përfshira në përzierjen e produktit. Por janëdisa pengesa që hasen lidhur me këtë temë, dhe më të rëndësishmet ndër to janëpërmendur dhe përmbledhur nga Simon dhe Chappelear. Një ndër produktet më tërëndësishme të kësaj familjeje është polistireni shkumë.

Sferat e polistirenit shkumë në pjesën më të madhe të rasteve prodhohen nga dyprocese bazike: 1-polimerizimi i stirenit ne dy rruaza sferike të cilat përmbajnë agjentëfryrës, duke vijuar me një proces shumë hapësh dhe 2- ose përmes futjes së një agjentifryrës gjatë procesit të nxjerrjes së bulkpolistirenit, ndërsa copat e polistirenit janë tëzhytura në ujë për të shmangur shkumëzimin dhe krisjen e vazhdueshme të copëzave.Materiali i përftuar nga ky proces ka formën e rruazave dhe sferave quhet polistiren izgjerueshëm (expandablepolystyrene - EPS). Zakonisht këto sfera prodhohen kështu dhemë pas dërgohen në një vend tjetër për të kryer zgjerimin e mëtejshëm, apo për të marrëforma të tjera.

Ky lloj përpunimi ka disa avantazhe: kostot e transportit minimizohen pasimateriali nuk është voluminoz, dhe se mund të modelohet edhe pa post-përpunim. Pjesët

14

e polistirenit të zgjerueshëm, sipas polimerizimit, kthehen në shkumë përmes tre hapave:para-shkumëzimi, ruajtja e përkohshme dhe shkumëzimi final. Materiali EPS gjenpërdorim të gjerë për izolimet termike ose në sektorin e paketimit. Materiali EPS ipërftuar mund të përpunohet normalisht për paketime të ndryshme. Konsumimi imaterialit EPS në mbarë Botën kap shifrat rreth 2.35 milion ton/në vit (bazuar në tëdhënat e vitit 1999), deri ne vitin 2005 parashikohet rritje e mëtejshme me rreth 4%.

Me avantazhin e të paturit modul të lartë elasticiteti, fuqi të madhe shkrirëse dhefakti që është i padëmshëm në kontakt me ushqimin, polistireni gjen përdorime tëndryshme. Dy nga materialet më të rëndësishëm për paketimin e ushqimeve janë fletët epolistirenit (OPS) dhe fletët e shkumës. Së bashku, OSP dhe fletët e shkumës përbëjnërreth 40% të materialit që përdoret për paketimin e ushqimit.

.

Figura 1.5 Përdorime të EPS

Polistireni është një polimer amorf i lëmuar që zakonisht është i fortë dherelativisht pak i kushtueshëm. Polistireni është një substancë termoplastike, e cila nëtemperaturën e ambjemtit është në gjëndje të ngurtë. Në temperaturë më të lartë setemperatura e gjëndjes së tranzicionit të qelqit ai është i rrjedhshëm, por kur aplikohenkushtet e ftohjes rikthehet në gjëndje të ngurtë. Polistireni i pastër është një material pangjyrë, plastik i fortë dhe jo shume fleksibël. Kërkon një kohë të gjatë biodegradimi.Njësia bazë e tij është stireni me formulë kimike (C8H8)n.

polimerizimi

Stireni Polistireni

Shkuma e polistirenit prodhohet zakonisht nga ndërthurja e një agjenti fryrës gjatëprocesit të polimerizimit. Polistireni përdoret në pjesët e lira transparente të kuzhinës,kuti ushqimi, shishet, lodrat etj.

Polistireni që tregtohet në të shumtën e rasteve është një material amorf, masamolekulare e të cilit është Mw = 100000–400000. Karakteristikat e tij dalluese janë

15

graviteti i ulët, tejdukshmëria dhe shkëlqimi, të mos paturit ngjyrë, mundësitë e vogla tëtkurrjes dhe lehtësia në fabrikim.

Tabela 1.4 Disa nga vetitë e polistirenit paraqiten më poshtë.Vetia Vlera

Densiteti 1.05 gr/cm3

Konstantja dielektrike 2.4-2.7

Përcjellshmëria elektrike 10-16 s/m

Përcjellshmëria termike 0.08 w/mk

Moduli i elasticitetit 3000-3600 Mpa

Fortësia në tërheqje 46-60 Mpa

Temperatura e tranzicionit të qelqit 95°C

Temperatura e shkrirjes 240°C

Nxehtësia specifike 1.3 KJ/(kg*K)

Në temperaturat mjaftueshmërisht më të ulta se temperatura e e tranzicionit tëqelqit (Tg) dhe pas deformimeve të lehta, materiali i bindet ligjit të elasticitetit të Hook-utnë kontakt me presionin e jashtëm. Elasticiteti dhe përkulshmëria e materialit janë thuajseplotësisht të varura ndaj peshës molekulare të polimerit.

Nën një peshë të caktuar molekulare (Mw « 120000) materiali zhbëhet plotësisht,ndërsa në vlera më të larta elasticiteti dhe zgjatueshmëria rriten deri në arritjen e njëniveli maksimal. Në rast se polistireni ndryshon më shumë ose nëse ka më shumëdeformime, materiali mundohet që të përshtatet me ambjentin e jashtëm duke krijuargropëza, në mënyrë që të “shpërndajë” energjinë dhe për të përftuar nga impakti fillestarnë një zonë më të zgjeruar përreth mostrës. Gropëzat janë boshllëqe përmes të cilavekalojnë fibra të vogla që kanë drejtim të caktuar.

Këto gropëza janë paralajmëruese të plasaritjeve të mundshme dhe në disa rastejanë edhe përcaktuese të nivelit të elasticitetit të materialit. Arsyeja e formimit të këtyregropëzave është aftësia e kufizuar lëvizëse e këtij segmenti të zinxhirit molekular.Polistireni i modifikuar me gomë është më pak i lehtë për tu përpunuar se polistirenikristalor sepse copëzat e shpërndara të gomës rrisin përqëndrimin e presionit ndërsagrimcat më të mëdha ndalojnë zmadhimin e mëtejshëm në mënyrë që të ndalojnëdegradimin e gropëzave në plasaritje apo çarje. Një mënyrë për t’i paraprirë çarjeve apoplasaritjeve është ngjitja e copëzave të gomës me kujdes, veprim ky i cili varet edhe ngaaftësia e gomës për të pranuar ngjitjen.

Në tabelën 1.4 paraqiten karakteristikat më të rëndësishme të polistirenit. Mbitemperaturën e tij të qelqëzimit Tg polistireni është një shkrirje apo përzierjeviskoelastike. Quhet kështu pasi materiali polimerik në kontakt me presionin reagon edhesi material viskoz edhe si material elastik. Sigurisht gjithçka varet nga temperatura më tëcilën zhvillohet eksperimenti. Dy faktorët kryesorë që ndikojnë në sjelljen apo reagimine produktit, si produkt viskoz apo elastik, janë pesha e tij molekulare dhe shpërndarja e

16

kësaj të fundit. Raporti Mw⁄Mn ndikon shumë pak te vizkoziteti, por kjo nuk mund të thuhet përsa i përket ndikimit që ka tek lehtësia e prerjes së materialit, p.sh. nëse një sasipolistireni me peshë të mesme molekulare shtohen sasi të vogla polistireni më peshë tëlartë molekulare atëherë rritet elasticiteti dhe është më i lehtë për tu shkrirë.

Shtysa për krijimin e SAN ka qenë ideja për të kthyer një komonomer polar nëpolistiren për të rritur kështu rezistencën e këtij materiali në kontakt me kimikatet e tjeradhe për të ulur rrezikun e thyerjeve. Akrilonitrili ka rezultuar i përshtatshëm sikomonomer. Kopolimerët stiren-akrilonitril janë rezistentë ndaj dëmtimeve termale dhedallohen për fortësinë që i karakterizon. Dy parametrat kryesorë që përcaktojnë tiparet eSAN-it janë: pesha molekulare dhe proporcioni i akrilonitrilit. Falë kombinimit të këtyrekarakteristikave, SAN-i gjen përdorim në një shumëllojshmëri artikujsh shtëpiake, kupërfshihen pjesët e tejdukshme të pajisjeve të ndryshme të kuzhinës dhe për makineritë ekafes. Një ndër arsyet kryesore të përdorimit të gjërë të SAN-it është qëndrueshmëria e tijgjatë përdorimit në makinat larëse të enëve. Ky material mund të përdoret edhe nëpaketimin e produkteve kozmetike, furçave të dhëmbëve dhe si mbështjellëse llampash.Siç tregohet në figurën 1.6. edhe pjesët industriale relativisht të mëdha, si bateritë emëdha industriale, janë të tjera produkte ku materiali në fjalë mund të gjejë përdorim,duke qenë se pajisjet peshojnë mbi 14 kg. Të pajisura me elektroda plumbi dhe tëmbushura me acid sulfurik jetëgjatësia shkon më shumë se 10 vjet, çka është një treguesshumë i rëndësishëm për sa i përket durueshmërisë së SAN-it dhe rezistencën ndajkimikateve.

Figura 1.6 Përdorime të SAN

1.4.3. Polipropileni

Polipropileni u prodhua fillimisht nga G.Natta nga polimerizimi i propilenit në 1954,duke vazhduar punën e filluar nga K.Ziegler. Makromolekulat e PP përmbajnë 10’000deri në 20’000 njësi monomeri. Kur të gjitha grupet e metilit janë të vendosura në tënjëjtën anë të zinxhirit polimerik atëherë polipropileni referohet si isotaktik. Vetëmpolipropileni isotaktik shfaq vetitë e kërkuara për një material të dobishëm plastik. Nëmënyrë komerciale polipropileni u prodhua në vitin 1957 nga Montecatini si Moplen.

Polipropileni është i ngjashëm me polietilenin. Ka nivel kristaliniteti tëndërmjetëm midis LDPE dhe HDPE. Veçoritë e polipropilenit ndryshojnë sipas peshës

17

molekulare, metodës së prodhimit dhe kopolimerëve të përfshirë në përzierje.Polipropileni normalisht është i fortë, i ashpër dhe fleksibël, kryesisht kurkopolimerizohet me etilen. Polipropileni është material ekonomik. Polipropileni paraqetrezistencë të lartë kimike, rezistencë të mirë në thyerje dhe fortësi të mirë. Poliproleniështë lehtësisht i përpunueshëm.

Figura 1.7 Vargu isotaktik polimerik i PP-së

Temperatura e tij e shkrirjes varion nga 130- 170 °C. Fortësia e tij në temperaturatë ulta është e dobët, prandaj polipropileni ndodhet shpesh i modifikuar. Njësia bazë estrukturës është (C3H6)n. Densiteti varion për gjendje amorfe dhe kristaline,respektivisht, 0.855 gr/cm3 në gjendje amorfe dhe 0.946 gr/cm3 në gjendje kristaline.

Tabela 1.5 Disa nga vetitë e polipropilenit paraqiten më poshtë.Vetia Vlera

Densiteti 0.8626 gr/cm3

Përcjellshmëria termike 0.12-0.22

Moduli i elasticitetit MPa 23±28

Temperatura e tranzicionit të qelqit, K 268

Temperatura e shkrirjes, K 418

Polipropileni përdoret gjerësisht për pajisje shtëpiake si tasa, shishe, kova, kasetadhe valixhe, sikundër edhe për qëllime paketimi. Gjithashtu gjen një përdorim të gjerëedhe në shumë fusha si në industrinë e automobilave, në fibrat komplekse plastike, nëpajisje elektroshtëpiake, në tubacione dhe mobilje.

Figura 1.8 Përdorime të polipropilenit

18

1.5. ADITIVËT NË MATERIALET PLASTIKE

Aditivët i bëjnë plastikat më të lehta për t’u përpunuar.

Qëllimi është ti riorganizosh materialet plastike në një formë të re, pa ndryshuarngjyrën e tyre, pa ndryshuar modelin ose dukë bërë që gjithçka të ketë një formëpërfundimtare. Aditivët ndihmojnë në zgjidhjen e të gjitha këtyre problemeve. Në faktpërpunimi i plastikave në mungesë të aditivëve është praktikisht i pamundur.

Gjatë studimeve duhet patur parasysh gama e plastikave të disponueshme si dhegamën e gjerë të objekteve plastike të përdorimit të përditshëm. Që nga shishet e pijevedhe materialet paketuese e deri tek pjesët e dritareve dhe kompjuterat. Është e qartë se kashumë mënyra të ndryshme për dhënien e formës së plastikës. Shumica e këtyreproceseve përfshijnë shkrirjen e pluhurit ose granulave të polimerëve brenda një tubi tënxehtë. Kjo shkrirje kalon nëpërmjet një gypi me formë, injektohet në një formë oserrotullohet ose hidhet në formën e një filmi të sheshtë. Lehtësia me të cilën kryhet kyproces varet nga vetitë fizike dhe kimike të çdo materiali plastik dhe gjithashtu mund tëpërmirësohet nëpërmjet përdorimit të aditivëve të caktuar që njihen si ndihmës tëprocesit.

Ndihmësit e proceseve lëngëzohen gjatë procesit të dhënies së formës dheformojnë një lëng përeth grimcave të ngjyrosura duke bërë të mundur një përzierje më tëmirë. Aditivë të tjerë bëjnë që grimcat e polimerëve të caktuar të ngjiten më shumë menjera tjetrën brenda tubit në mënyrë që procesi i shkrirjes të jetë më i shpejtë. Kjo do tëthotë që temperatura e shkrirjes mund të jetë më e ulët, çka sjell kursimin e energjisë dheparandalon ose minimizon dëmtimet e shkaktuar nga nxehtësia në plastika.

Disa plastika të vecanta mund të jenë të vështira për t’u përpunuar pasi ato bëhenviskoze dhe ngjitëse kur shkrijnë. Lubrifikantët ndihmojnë në reduktimin e viskozitetitduke krijuar një film midis pjesës së formuar dhe asaj të shkrirë të polimerit si dhe dukelubrifikuar grimcat e polimerit përkundrejt njera tjetrës. Në këtë mënyrë mund të merrenmë shumë forma por edhe temperatura e formimit mund të jetë më e ulët. Shumë plastikaduhet të përpunohen në temperaturë më të lartë se 1800C. Kjo fatkeqësisht është njëtemperaturë që disa herë dëmton ngjyrën dhe dobëson plastikën. Gjithsesi, këto efektemund të parandalohen ose minimizohen nga aditivët e njohur si antioksidant.Antioksidantët janë përbërje të vecanta siç është vitamina E, e cila ndihmon në mbrojtjene plastikës në kushte të papërshtatshme. Aditivë të tjerë të quajtur stabilizues nxehtësie,ndihmojnë në ndalimin e dekompozimit të plastikës gjatë përpunimit.

1.5.1. Llojet dhe Funksioni i Aditivëve

1. Antifalsifikuesit

Ka një numër të madh mënyrash që prodhuesit dhe pronarët e markave mund tëluftojnë kundër falsifikimit duke implementuar një ose disa teknologji kundërfalsifikimit. Drita optike absorbon dritën violet dhe ultraviolet, e më pas e riemeton këtëenergji me një gjatësi vale më të madhe dhe normalisht shihet si një shkëlqim i kaltër.

19

2. Antimikrobikët / Biostabilizuesit

Ndihmon në parandalimin e dëmtimit të materialeve plastike, ku pjesë tëndryshme të materialit mund të jenë të ndjeshëm ndaj sulmeve mikrobiologjike. Sulme tëtilla mund të shkaktojnë njolla, dekolorim, erë, humbje të elasticitetit por më erëndësishmja është humbja e vetive të izolimit elektrik, higjenës dhe humbja epërgjithshme e vetive mekanike të materialit.

3. Antioksidantët

Ndihmojnë në parandalimin e oksidimit, për polimerët që bashkëveprojnë meoksigjenin. Oksidimi mund të shkaktojë humbjen e fuqisë, zgjatimit, plasaritjen esipërfaqes dhe dekolorimin. Antioksidantët ndihmojnë në parandalimin e reaksioneve tëoksidimit në temperaturë të larta kur plastikat përpunohen në në temperatura të larta dhedhe në prani të dritës kur plastikat ekspozohen në dritën UV.

4. Agjentët Antistatik

Ndihmojnë në parandalimin e krijimit të qarqeve elektrike të qëndrueshme.Plastikat janë përgjithësisht izolues dhe si rrjedhim kanë kapacitetin të krijojnë qarqe tëqëndrueshme në sipërfaqe, të cilat në masë të madhe ndikojnë në procedurën epërpunimit dhe mund të përbëjnë një shqetësim për higjenën dhe estetikën.

5. Plastikat e Biodegradueshme

Përdoren për ti bërë plastikat më të buta dhe më fleksible si dhe për të rriturdegrabilitetin e produktit.

6. Agjentët e Fryrjes

Formimi i gazeve në plastik për të prodhuar material në trajtë shkume. Agjentët efryrjes formojnë gaze nga prishja me nxehtësi në një temperaturë të paracaktuar dheformon një strukturë shkumore nëpërmjet matricës të polimerit plastik.

7. Lubrifikantët e Jashtëm

Për të parandaluar dëmtimet e plastikave ose mykjen gjatë përpunimit. Aplikohetnë material ose drejtëpërdrejtë në makineri për të bërë të mundur përpunimin pa dëmtime.

8. Mbushësit / Zgjatuesit

Për të përmirësuar fortësinë dhe për të ulur kostot e materialit përdoren substancanatyrale. Zakonisht substancat me bazë minerale, mbushësit/zgjatuesit rrisin masëntrupore të përgjithshme të plastikës.

9. Parandalues Flake

Shërbejnë për të parandaluar përhapjen e flakës në materialet plastike. Plastikatkanë përdorim themelor në ndërtimet kritike. Gjithashtu ato aplikohen në transport dhe nëpajisjet elektrike të cilat duhet të plotësojnë standardet e sigurisë ndaj zjarrit si, rregullatligjore dhe standardet e tjera. Parandaluesit e flakës shtohen në plastika për të plotësuarpikërisht këto kërkesa.

10. Aromatizuesit

20

Aromatizuesit dhe deordorantët për plastikat përdoren në shumë aplikime dhekryesisht në produkte me përdorim shtëpiak.

11. Stabilizuesit e Ngrohjes

Përdoren për të parandaluar dekompozimin e polimerëve gjatë përpunimit.Përpunimi kryesisht bëhet në temperaturë mbi 1800C, i cili pa shtimin e stabilizuesit tënxehtësisë do rezultonte në një material plastik i copëtuar.

12. Modifikuesit

Modifikuesit bëjnë të mundur që produktet plastike t’ju rezistojnë goditjeve pa uplasaritur. Veçanërisht për materialet si polivinilkloridin, polistirenin dhe polipropilenin.

13. Lubrifikuesit e Brendshëm

Përdoren për të përmirësuar përpunimin e plastikave duke rritur rrjedhshmërinë etyre. Lubrifikuesit e brendshëm përmirësojnë fluksin e shkrirjes të materialeve duke ulurviskozitetin dhe shpërndarjen e nxehtësisë.

14. Stabilizuesit e Dritës

Përdoren për të ndaluar reaksionet në plastikat të cilat shkaktojnë degradimekimike të padëshirueshme si rrjedhojë e ekspozimit në dritën UV.

15. Pigmentet

Grimca të vogla përdoren për ti dhënë plastikës një ngjyrë të caktuar.

16. Plastifikuesit

Përdoren për ti bërë plastikat më të buta dhe më fleksible.

17. Ndihmësit e Procesit

Përdoren për të përmirësuar përpunimin e plastikave nëpërmjet rritjes sërrjedhshmërisë. Lubrifikuesit e brendshëm përmirësojnë fluksin e shkrirjes së materialitnëpërmjet uljes së viskozitetit dhe shpërndajnë ngrohjen. Gjithashtu ndihmësit që shtohennë përpunimin e polimerëve të lartë përmirësojnë rrjedhshmërinë e përbërjeve të PVC.

18. Përforcuesit

Përdoren për të përforcuar ose përmirësuar elasticitetin, forcën në përkulje dhengurtësinë e materialit. Kjo më shpesh tek materialet me bazë fibroze.

1.5.2. Funksione të tjera të aditivëve

Aditivët Përmirësojnë Pamjen e Plastikave

Cilat janë ato karakteristika të objekteve plastike që nuk tërheqin vëmendjentonë? Forma e tyre? Dobia e tyre? Ngjyra e tyre? Plastkat ngjyrosen duke përdorurmetodat kryesore. Sipërfaqa mund të ngjyroset ose printohet pasi i jepet forma. Aditivët equajtur pigmente mund ti inkorporohen para ose gjatë procesit të dhënies së formës. Mekëtë metodë, pigmentet ngjyrues mund të krijojnë të gjitha llojet e efekteve dekorative qëju përshtaten objekteve dhe sigurisht duke bërë të mundur që ngjyra të mos iki. Kjo veti,së bashku me teknikat e dhënies së formës, ju jep dizenjatorëve një liri të pafund në lidhjeme punën e tyre krijuese.

21

Në të gjitha këto fusha, pigmentet ju mundësojnë plastikave të ofrojnë njëvariacion të pafund ngjyrash, po aq të gjalla sa edhe mundësitë që të japin mediat e tjera.Ngjyrat e pranishme në plastika kanë gjithashtu një numër të madh funksionesh jo-dekoruese. Ato mund të përdoren për të penguar dritën në mënyrë që të mbrohetpërmbajtja e amballazhit, si në rastin e shisheve që përmbajnë medikamente. Ato mund tëpërdoren gjithashtu si një sinjal i rëndësishëm rreziku. Pigmentët zgjidhen në mënyrë tëtillë që të absorbojnë një spëktër të mirëcaktuar drite. Metoda më e shpeshtë dhe mekosto efektive për të krijuar ngjyra të ngurta është nëpërmjet përdorimit të karbonit të zidhe dioksidit të titanit. Karboni i zi absorbon dritën, kurse dioksidi i titanit i cili ka njëindeks të lartë të reflektimit të dritës, e shpërndan dritën dukë dhënë një nivel të lartëbardhësie. Një pjesë e gamës së pigmenteve inorganike përzihen me ngjyra të tjera për tëdhënë efektin e hijes. Gjithashtu edhe pigmentet organike jamë të mira për të krijuarngjyra të shndritura.

1.5.3. Ndikimi i aditivëve në përmirësimin e ekonomisë

Aditivët e tjerë siç janë mbushësit mineral (Fillers) si karbonat kalciumi dhe talkujanë substanca që merren në mënyrë natyrale dhe janë më të lira se lëndët polimere.Gjithsesi, ato nuk përdoren me qëllimin e vetëm për të ulur kostot por për cilësitë që ijapin materialit bazë: Talku dhe karbonat kalciumi rrisin ashpërsinë.

Mbushësit mineral gjithashtu rrisin përcjellshmërinë termike të plastikave kështuqë ato nxehen dhe ftohen shpejtë, e cila përkthehet në kohë më e vogël e realizimit tëciklit dhe prodhimi i më shumë artikujve me kosto më të ulët. Për një kursim të vogël prej0.5 pound për një copë nuk është dhe aq shumë, por nëse llogarisim se sa copëprodhohen çdo disa sekonda do të vërejmë se një kursim kaq i vogël në çdo copë do të najapë një fitim prej dhjetëra mijëra paundësh në vit. Kjo është një nga mënyrat e shumtanëpërmjet të cilës aditivët ndihmojnë në reduktimin e kostove.

1.6. PËRPUNIMI I POLIMERËVE

Termi përpunim përdoret për të përshkruar teknologjinë e shndërrimit të lëndës tëparë polimerike ose përbërjeve që përmbajnë polimerë si lëndë të parë në artikuj meforma të caktuara. Duke marrë në konsideratë shumëllojshmërinë e polimerëve dhenumrin e madh të artikujve të prodhuar prej tyre, është e pamundur që të bëjmë njëpërshkrim dhe analizë të plotë të morive të teknikave përpunuese, të cilat kanë evoluargjatë viteve me rradhë. Ekzistojnë disa referenca të cilat i kushtojnë një hapësirë tëkonsiderueshme përshrimit të detajuar të teknikave përpunuese të polimerëve. Në tënjëjtën mënyrë, analiza sasiore e teknikave të përpunimit ka qenë tema kryesore e njënumri të madh librash. Në këtë pjesë të kapitullit do të përshkruahen teknikat kryesore tëpërpunimit, do të prezantohet terminologjia e përshtatshme e përdorshme dhe do tëanalizohet mënyra si teknikat e ndryshme do të përdoren me efikasitet.

1.6.1. Teknikat kryesore të përpunimit

Teknikat e përpunimit të polimerëve mund të klasifikohen në pesë kategori:ekstrudim, shkrirje, fijëzim, petëzim dhe veshje (mbushje). Ekstrudimi është teknika që

22

përdoret më shumë. Aplikimi i ekstrudimit përfshin prodhimin e vazhduar të tubaveplastik, të fletëve dhe shufrave. Shkrirja është zakonisht një proces i mbyllur, kryesisht nëformën e injektimit. Teknika e shkrirjes me presim përdoret për të prodhuar pjesë tëndryshme si kapaku i një stilolapsi deri te vaskat e përforcuara me fibra. Teknika të tjeratë rëndësishme përfshijnë fijezimin e fibrave tekstile, veshjen, petëzimin e fletëveplastike, depozitimin e mbushjeve organike në fletët plastike, shkrirjen, stampimin dhepërzierjen.

1.6.1.1. Ekstrudimi

Pjesët termoplastike me sipërfaqe tërthore uniforme formohen me ekstrudim. Kjopërfshin një mori produktesh si tubat plastikë, tubat e gomuar, litarët, telat, tubat izoluesdhe fletët. Pluhuri i shkrirë drejtohet poshtë në një cilindër elektrik ose me nxehje me vajme bosht rrotullues helikoidal. Ai shkrin gjatë kalimit në cilindër dhe më pas shtyhet drejtnjë stampe ku dhe merr formën përfundimtare. Ekstruderat me ajrim përmbajnë njëseksion në të cilën krijohet vakuum që nga polimerët e shkrirë të largohen volatilët si:monomerët që s’kanë reaguar, lagështia, tretësit nga proceset e polimerizimit oseproduktet e degraduar.

Projektimi i boshteve helikoidale të ekstruderave është një problem teknik sainteresant aq edhe kompleks, mbi të cilët janë bërë edhe studime të shumta. Boshtet janëoptimizuar në veçanti për polimerët që do ti nënshtroheshin procesit të ekstrudimit. Nëparim, boshtet përbëhen nga tre seksione: shkrija, shpypja dhe matja (metering).Funksioni i seksionit të shkrirjes është të barti peletat e ngurta nga hinka (bunkeri) dhe titransformojë në polimerë të shkrirë. Analiza e shkrirjes përfshin një kombinim tëmekanizmave të trupave fluidë dhe të ngurtë dhe të transmetimit të nxehtësisë. Seksioni ishtypjes, në të cilin thellësia e boshtit helikolidal zvogëlohet, është projektuar tëkompaktësojë dhe të përziejë polimerin e shkrirë që të sigurojë një polimer të shkrirë mëshumë ose më pak homogjen drejt seksionit të matjes. Funksioni i seksionit të matjesështë të shtyjë jashtë polimerin e shkrirë përmes stampës. Ky seksion i fundit ështëlehtësisht i kuptueshëm. Analiza e seksionit të matjes është një aplikim interesant iprincipeve reologjike, sikundër edhe projektimi i stampave. Përcaktimi i sipërfaqestërthore që nevojitet për të prodhuar një produkt të caktuar është akoma një proces provedhe gabimi.

Polimerët viskoelastik shkrijnë mirë gjatë përpunimit në stampë dhe shkalla ebymimit të stampës nuk mund të parashikohet me saktësi. Për më tepër përsa i përketbymimit të stampës, me rritjen e shpejtësisë të ekstruderit, masa e ekstruduar fillon tëshfaqë sertësi dhe merr një profil të çrregullt, të ashpër dhe të shtrembëruar. Ky fenomennjihet si fraktura e shkrirjes (melt fracture). Deri më tani nuk ekziston akoma njëmarrëveshje për shkaqet e saj por, fraktura e shkrirjes mund të minimizohet duke rriturgjatësinë e stampës, lëmimin e hyrjes konike të stampës dhe ritjen e temperaturës tëstampës.

Ekstruderat specifikohen nga diametri i boshtit helikoidal dhe raporti gjatësi mediametër (L/D). Diametrat variojnë nga 2.54cm (1 inch) për ekstruderat laboratorik derinë 30.5cm (1 foot) për pajisjet që përdoren në industri për stadin përfundimtar tëprodhimit. Raporti L/D sa vjen e rritet çdo vit, me vlera momentale nga 20/1 deri në 36/1.

23

Motori

Hinka

Materiali

Repulsor

Ngrohës

Termoçift

Boshti

helikoidal

Cilindër

Stampa

Shtypës

Figura 1.9 Paraqitja skematike e ekstruderit

Ekstruderat me një bosht helikoidal varen nga aftësia e tyre shtyrëse të materialitrrjedhës midis boshtit rrotullues dhe cilindrit stacionar. Si rezultat ata nuk kanë mundësitë mira zhvendosëse të materialit dhe tentojnë të shfaqin një kohë rezidente të lartë. Përmë tepër nuk janë pajisje që realizojnë një përzierje të mirë të plastikës. Ekstruderat medy boshte rrotulluese me matës kanë aftësi të mira shtyrëse, të aftë të ushtrojnë presion tëlartë, të nevojshëm për prodhimin e produkteve të caktuara. Ekstruderat me dy boshtehelikoidale që ndërthuren nuk janë shumë efikas më shtyrjen e materialit, por meprojektimin e duhur të boshtit cilindrik mund të realizojnë një përzierje shumë të mirëdhe të shfaqin një kohë rezidente të shkurtër. Ata përdoren gjerësisht në proceset epërzierjes të polimerëve dhe zgjerohen në reaktorët e vazhduar të polimerizimit.

Ngrohësat në ekstrudera nevojitet kryesisht në fillim të procesit. Në funksioniminnë gjendje të qëndrueshme pjesa më e madhe e nxehtësisë (në shumë raste dhe e gjitha) eplastifikimit të polimerit sigurohet nga motori nëpërmjet shpërndarjes të energjisë nëmateriale viskoze. Në disa raste është e nevojshme edhe ftohja në muret e cilindrit ose nëqendër të boshtit helikoidal.

1.6.1.2. Petëzimi

Fletët polimerike me trashësi më të madhe se 0.025 cm mund të prodhohen meekstrudim nëpërmjet stampave të holla të lëmuara ose me petëzim. Pajisja e petëzimitpërbëhet nga një numër në seri rulash rrotullues me nxehje, ku gjatë kalimit në to përbërjapolimerike (në të shumtën e rasteve PVC e plastifikuar) shndërrohet në formën etabakëve, trashësia e të cilave varet nga hapësira midis rulave. Pajisjet komerciale tëpetëzimit mund të jenë shumë të mëdha (rulat me diametër më të madh se 91.4cm dhe megjatësi më të madhe se 2,44m) duke patur një kosto të lartë shpenzimi, por që kanë njëshpejtësi shumë të lartë prodhimi. Rulat e fundëm duhet të fërkohen pak për ti dhënë njëmodel fletës. Perdhet e dusheve, materialet e tapicerive prej vinili dhe pllakat edyshemeve prej vinili prodhohen me petëzim.

24

1.6.1.3. Formimi i fletëve

Fletët termoplastike shndërrohen në një numër të larmishëm artikujsh me anë tëprocesit që përgjithësisht njihet si formimi i fletëve. Edhe pse detajet ndryshojë shumë, tëgjitha këto procese përfshijnë nxehjen e fletëve mbi temperaturën e zbutjes dhe presimine tyre për të përshtatur në formën e duhur. Në formimin me vakuum, fleta e nxehur eplastifikuar (direkt nga ekstruderi ose i parangrohur në një furrë) tërhiqet në pjesën esipërfaqes të kallëpit duke zbatuar vakuum poshtë sipërfaqes. Në të njëjtën mënyrë, njëtrysni pozitive mund të zbatohet për të shtyrë fletët përkundrejt sipërfaqes të kallëpit dhekur nevojitet forcë e madhe tërheqëse përdoren pajisje ndihmëse mekanike.

Nga pikëpamja e materialeve, polimerët që përdoren për formimin e fletëve duhettë kenë fortësi të lartë shkrirjeje, ose më saktë viskozitet shkrirjeje të lartë. Kështu ata nuktërhiqen poshtë ose nuk hollohen së tepërmi ose edhe nuk grisen gjatë proceseve tëformimit. Kështu preferohen rezinat me peshë molekulare të lartë. Një nga avantazhetkryesore të procesit të formimit të fletëve është se nuk kërkohen materiale që kërkojnëshkrirje në masë të madhe kështu që nuk aplikohet ndonjë trysni e lartë. Kallëpet epoksepërdoren shumë shpesh sepse ato mund të derdhen lehtësisht në forma të prodhuara medorë.

Në larminë e artikujve të prodhuar me procesin e formimit të fletëve janë gotat,tabakatë, tavllat e cigareve, tendat dhe globat ndriçues.

1.6.1.4. Stampimi

Industria e plastikës ka qenë shumë pak e zhvilluar, në krahasim me mundësinë qëmetalet kishin në formimin e fletëve metalike me stampin në një kohë shumë të shkurtërprej pak sekondash. Për shkak të shpejtësisë të lartë të prodhimit në proceset e stampimit(kjo është edhe arsyeja pse shumica e pjesëve automobilistike janë prej çeliku tëstampuar) qëllimi ishte që të aplikohej ky proces në formimin e mureve të hollë (0.25cm)prej tabakëve termoplastike të përforcuara me qelq (Azdel). Tabakët nxehen në një furrëinfra të kuqe dhe më pas stampohen në kallëpe metalikë të modifikuar, në një kohë prej 8sekondash dhe më pas materiali ftohet në kallëp. Për shkak të seksioneve të hollë ftohjaështë e shpejtë dhe kohët e ftohjes prej 15 në 20 sekonda mund të arrihen me mbushjeautomatike dhe me sisteme pjesësh të lëvizhshme. Por procesi kufizohet në forma tëthjeshta (tigan, tabaka, kova dhe mbështetëse), por për shkak të potencialit ekonomikprocesi mund të gjejë një përhapje më të madhe në të ardhmen.

1.6.1.5. Derdhja

Lënda e parë për shumë polimerë termosetë është në gjendje të lëngët me peshëmolekulare të vogël, e cila shndërrohet në gjendje të ngurtë ose në material të gomuarnëpërmjet reaksioneve transersale. Këto materiale derdhen lehtësisht në kallëpe jo tështrenjta, në kushtet e trysnisë atmosferike. Një shembull i mirë i këtij procesi ështëprodhimi i paneleve të mobiljeve prej druri të gdhendur nga rezinat prej poliesteri.Kallëpet formohen duke derdhur në temperaturë dhome gomë prej silikoni mbi atoorigjinale. Kur masa e derdhur ka marrë formën e caktuar, ajo largohet dhe përdoret përtë derdhur kopje të poliesterit prej lëngjesh poliesteri të pangopur. Si iniciator përdoret

25

një radikal i lirë, i cili mundëson formimin e objekteve të ngurta nga masa e zinxhirëvetransersalë.

Shumë komponentë të mobiljeve na japin një shembull të mirë sesi zgjedhja emetodës të përpunimit varet nga volumi i prodhimit. Ato shumë herë mund të prodhohenme shkrirje me injektim nga polistiren me impakt të lartë. Megjënëse panelet janëzakonisht të mëdha, ato kërkojnë makineri shkrirjeje të mëdha dhe shumë të shtrenjta.Gjithashtu kallëpet me gdhëndjet e ndërthurrura dhe detajet e strukturave prej druri nëçelikut e fortë janë shumë të shtrenjta për tu prodhuar. Kështu shpenzimet për panelet eprodhuara me shkrirje me injektim janë të larta. E kundërta vlen për panelet e prodhuarthjesht me derdhje. Sidoqoftë pjesë mund të prodhohen me shkrirje me injektim në njëkohë në më pak se një minutë ku dhe ndërhyrjet laboratorike mekanike (me dorë) janëshumë të vogla. Kur investimi bëhet për një numër të madh panelesh, atëherë edhekostoja e panelit del më e ulët. Nga ana tjetër, koha e madhe e ciklit të prodhimit dhendërhyrjet mekanike në procesin e derdhjes e bëjnë që të ketë kosto të lartë për sasi tëmëdha prodhimi. Por derdhja është procesi i preferuar për numër të vogël pjesësh.

1.6.1.6. Derdhja me tretje

Filma plastikë mund të prodhohen duke tretur polimerin në një tretës dhe duke epërhapur tretësirën viskoze mbi një sipërfaqe të pastër. Pas përhapjes në sipërfaqen edëshiruar avullojmë tretësin. Në fabrikat e filmave fotografik, tretësira shpërhapet mendihmën e një thike mbi një bosht rrotullues 6.1m të gjerë me diametër 61m. Gjatërrotullimit të boshtit, ajri i ngrohtë avullon tretësin (i cili kthehet pas për tu ripërdorur),dhe filmi i thatë largohet nga boshti para se të arrijë në pikën e shkrirjes.

1.6.1.7. Formimi me fryrje

Një vëzhgim i shpejtë në supermarket na siguron për rëndësinë ekonomike tëshisheve plastike. Ato prodhohen me procesin e formimit me fryrje. Një formë e këtijprocesi është ekstrudimi i formimit me fryrje, ku një pilulë (tub cilindrik) vendosetposhtë, brenda një kallëpi që ftohet me ujë. Kallëpi ngushton fundin e pilulës dhe formonnjë fije të hollë në grykën e shishes. Ajri i kompresuar zgjeron pilulën drejt sipërfaqes tëbrendshme të kallëpit dhe kur pjesa e brendshme është ftohur mjaftueshëm atëherë hapetkallëpi. Pjesa e brendshme largohet dhe kallëpi kthehet përsëri për të kapur një pilulëtjetër.

Në këtë proces janë të rëndësishme vetitë reologjike të pilulës. Nëqoftëse ajopërkulet shumë para se të hapet në kallëp, atëherë muret e shishes në vende të ndryshmedo të jetë shumë të holla. Përkulja minimizohet duke përdorur përbërje me peshëmolekulare të madhe dhe viskozitet të lartë. Shumë ekstrudera të formimit me fryrje janëtë pajisur me programe për pilulat, të cilët ndryshojnë diametrin e grykës gjatëekstrudimit të pilulës, duke dhënë variacionet e dëshiruara në trashësinë e mureve tëprodukteve.

Procesi i ekstrudimit të formimit me fryrje, duke patur sukses në prodhimin eshisheve, përdoret në ditët e sotme në prodhimin e pajisjeve të mëdha si: kamionë,automobila, boshteve rrotullues në këndet e lojrave dhe rezervuarëve të gasolinës.

26

Kontenierët e prodhuar me procesin e formimit me fryrje (të cilët kanë zëvendësuarkontenierët metalik) paraqesin peshë të vogël dhe fleksibilitet të lartë.

1.6.1.8. Formimi me fryrje me injektim

Në formimin me fryrje me injektim pilulat formohet me injektim, ku fundi është imbyllur dhe ndodh formimi i fijeve. Një variacion i këtij procesi që është shumë irëndësishëm nga pikëpamja komerciale është formimi i orientuar me fryrje. Në këtëproces pilulat formohen me injektim dhe ftohen në temperaturë dhome. Më pas ato ri-ngrohen në një furrë rrezatuese, në të cilën kontrolli i fikjes aplikohet rreth temperaturëstë pilulës. Kur ekspozohen në formimin me fryrje, pilulat kanë madhësi më të vogël (njëfraksioni i caktuar i gjatësisë përfundimtare) dhe para se të formohen ato tërhiqennëpërmjet shufrave për të arritur gjatësinë e duhur duke orientuar në këtë mënyrëmolekulat në drejtimin aksial. Më pas vazhdon me procesin e fryrjes, i cili ushtronorientim tangencial. Orientimi përfundimtar dy-aksial përmirëson fortësinë në thyerje,rezistencën në shkrirje, qartësinë dhe vetitë penguese (rezistencën e depërtimit) tëshisheve. Në këtë rast, tendosja me ftohje, që është e padëshiruar për pjesët e trasha tëprodhuara me formim me fryrje, ka hyrë qëllimshëm në formimin e shisheve me mure tëhollë duke dhënë rezultate shumë të dobishme. Orientimi dy-aksial, i siguruar ngaformimi i orientuar me fryrje, është absolutisht esencial në suksesin e shisheve të poly-etilen tereftalatit (PET) që ka pushtuar tregun.

1.6.1.9. Formimi termoset i përforcuar

Shumë materiale plastike gjatë përdorimit nuk shfaqin fortësinë e duhur nëzbatimet në fushën, kryesisht, të ndërtimit. Kur këto përforcohen me fibra që kanë modultë lartë, atëherë materialet kompozite kanë raport të lartë fortësie mbi peshën dhe mund tëprodhohen në një larmi formash komplekse. Qelqi dhe shumë fibra të tjera përdorengjerësisht për të përforcuar plastikat termosete si poliesteret dhe epokset. Plastikat epërforcuara me fibra qelqore (FBRs) përdoren në ditët e sotme për gjitha varkat megjatësi më të madhe se 12 metra, në kabinat e kamionëve, në pjesët e automobilave mevëllim të vogël, në panelet strukturore si edhe në pjesët e avionëve.

Shumë objekte janë të prodhuara me procesin e njohur si përforcimit me dorë(hand layup). Sipërfaqa e formuar fillimisht spërkatet me një shtresë pigmenti të xheltëpor jo të përforcuar të rezinës të lëngët për të siguruar një sipërfaqe të lëmuar. Shtresa exheltë vishet me shtresa prej fibrave qelqore, në formën e rrobave të endurra ose nëmënyrë të rastësishme, të cilat kryqëzohen për të dhënë produktin përfundimtar. Kyproces është shumë i përparuar.

Kallëpet janë zakonisht të lirë sepse nuk zbatohet ndonjë trysni e lartë. Objektetmund të përforcohen në mënyrë selektive duke shtuar shtresa materiali në vendet edëshiruara. Mangësia kryesore e procesit janë shpenzimet e shumta të krahut të punës qënevojiten, e cila e bën ekonomikisht jo të përdorshëm për prodhime në volum të madh.Për këtë arsye janë zëvendësuar me procesin e spërkatjes automatike. Një pistoletë ecaktuar copëton në mënyrë të vazhduar fibra në gjatësi afërsisht 2.54cm.

27

Fibrat e copëtuara kombinohen me një rrymë rezinash të lëngëta dhe spërkatendirekt mbi sipërfaqen e dhënë. Sidoqoftë fibrat e copëtuara, të spërkatura në mënyrë tërastësishme nuk e përforcojnë aq mirë plastikën si në rastin e rrobave të gdhendura por nërastin konkret përfitimet laboratorike janë të konsiderueshme. Shpërkatja mbi poliesteretë fibrave qelqore zbatohet mbi fletët prej polimetil metakrilatit të formuar në vakuumduke kombinuar një sipërfaqe të lëmuar, me rezistencë të lartë në tërheqje dhe rezistentekundrejt rrezeve ultraviolete. Kështu sigurohet fortësi e lartë për pesha të vogla tëplastikave të përforcuara me fibra qelqore. Kompozitë të tillë përdoren në lavamanë,vaska, boshte rrotulluese për qëllime argëtimi etj.

1.6.1.10. Fijëzimi i fibrave

Polimerët që përdoren për fijet sintetike janë të ngjashëm dhe në shumë rasteidentik me ata që përdoren si material plastik. Por për fijet, procesi i zgjedhur duhet tëprodhojë një raport infinitiv të gjatësisë me diametrin. Në të gjitha rastet kjo realizohetduke shtyrë polimerin drejt një kallëpi fijëzimi (pjatë me shumë vrima) për të prodhuarfijet më vete, të cilat më vonë përdridhen së bashku për tu përdorur për thurje. Sipërfaqatërthore e fibrave, e cila influencon në vetitë e fibrave, varet nga diametri i vrimave tëkallëpit. Tre mënyrat kryesore të fijëzimit ndryshojnë shumë nga mënyra e plastifikimitdhe deplastifikimit të polimerit.

Fijëzimi me shkrirje është kryesisht një proces ekstrudimi. Polimeri plastifikohetme shkrirje dhe presohet drejt kallëpit të fijëzimit. Fijet zakonisht ngurtësohet nga njërrymë ajri gjatë procesit të tërheqjes drejt rulove. Gjatë tërheqjes të fijeve molekulatorientohen në drejtimin e tërheqjes duke induktuar shkallë të lartë kristaliniteti, tënevojshëm për veti të mira të fijeve. Nailonet janë zakonisht fije të shkrira.

Në fijëzimin e thatë, një tretësirë polimerike presohet drejt kallëpit të fijëzimit.Gjatë kalimit të fijeve poshtë, drejt rulove tërheqëse, një rrymë ajri e ngrohtë avullontretësin. Në këtë proces sipërfaqja tërthore e fijes përcaktohet jo vetëm nga forma evrimave të kallëpit por edhe nga natyra komplekse e difuzionit të tretësit gjatë procesit tëavullimit sepse ndodh një tkurrje e konsiderueshme gjatë avullimit të tretësit. Fijetakrilike, kryesisht poliakrolonitrilet, prodhohen me fijëzim të thatë.

28

KAPITULLI II

RICIKLIMI I MATERIALEVE PLASTIKE

Riciklimi materialeve plastike është një proces i rikuperimit të mbeturinave embetjeve plastike dhe ripërpunimit të tyre në produkte të dobishme, shpesh krejt tëndryshme nga forma e tyre origjinale. Kjo do të thotë që shishet e pijeve nëpërmjetprocesit të shkrirjes mund të shndërrohen në karrige dhe tavolina plastike, etj. Në mënyrëtipike një plastik nuk riciklohet në të njëjtin tip plastike dhe produktet e përbëra ngaplastikat e ricikluara shpesh janë të pariciklueshme.

Degradimi që pësojnë produktet plastike gjatë përpunimit dhe jetëgjatësisë së tyrebën që të përkeqësohen të gjitha karakteristikat e polimerëve, prandaj proceset ericiklimit japin një rritje të materialeve sekondare me veti të dobëta. Kjo përfshin të gjithëpolimerët e riciklueshëm si ata homogjenë ashtu edhe ata heterogjenë, por në rastin ekëtyre të fundit lindin vështirësi të tjera. Mospërputhja midis fazave të polimerëve tëndryshëm çon në materiale me veti edhe më të ulëta se ato të komponentëve të pastër.Prandaj, për të marrë polimer të riciklueshëm me veti të pranueshme është e nevojshmeqë të mbrohen materialet nga fenomenet e degradimit dhe të përpiqemi për të përforcuarvetitë e tyre. Së fundi për plastikat e përziera, përdorimi i agjentëve për të rriturpërziershmërinë dhe përputhshmërinë mund të jetë shumë i dobishëm. Kjo do të thotë senë shumë raste për ristabilizim shtesa e mbushësve, agjentëve modifikues dhe tëpërziershmërisë është një veprim i nevojshëm që kryhet gjatë riciklimit. Përdorimi iaditivëve të ngjashëm, ose të paktën i disa prej tyre, është i zakonshme edhe përpolimerët e pastër. Por kjo mund të jetë e rëndësishme veçanërisht për materialet ericiklueshëm.

2.1. Konceptet bazë për riciklimin e plastikës

Problemet kryesore në riciklimin e plastikës janë:

degradimi që ka ndodhur gjatë përpunimit dhe ciklit të jetës së produktit; mos-përputhshmëria midis polimerëve.

Sigurisht, kjo e fundit duhet të merret parasysh vetëm kur riciklohen plastika tëpërziera heterogjene. Gjatë përpunimit dhe ciklit të jetës të produkteve plastike disandikime të jashtme si nxehtësia, sforcot mekanike ose rrezatimi ultravjollcë mund tëndryshojnë rrënjësisht strukturën dhe morfologjinë e polimerëve origjinalë. Megjithësefoto-oksidimi dhe degradimi termo-mekanik mund të shkaktojnë një shumëllojshmërindryshimesh në strukturën e materialeve plastike. Efektet kryesore të këtyre proceseve tëdegradimit mund të përmblidhen si më poshtë:

ndryshime në masën molekulare dhe shpërndarje të masës molekulare formimi i vargjeve të degëzuara formimi i komponimeve të oksigjenuara, të pangopura etj.

29

Vlen të përmendet se ndryshimi në masën molekulare mund të shkaktojë ndryshimenë kristalinitetin e materialeve polimerike. Shkalla dhe lloji i degradimit varet nga kushtete përpunimit dhe natyra e polimerit. Natyrisht të gjitha ndryshimet që pëson strukturakimike do të shkaktojnë ndryshime në vetitë e materialeve. Kushtet e ashpra tëpërpunimit, polimerë me masë molekulare të lartë apo përsëritja e proceseve tëpërpunimit mund të shkaktojnë zvogëlime të konsiderueshme në karakteristikat epolimerit. Degradimi çon në përkeqësimin e vetive mekanike (në veçanti kemi njëzvogëlim të zgjatimit deri në pikën e këputjes dhe të forcës goditëse Izod) dhe gjithashtunë ç’ngjyrime dhe dëme të tjera sipërfaqësore. Për të mbrojtur materialet kundërdegradimit termo-mekanik, duhet të përdoren stabilizues dhe për të përforcuar vetitëmekanike mund të shtohen mbushësa dhe modifikues impakti.

Dihet që vetem pak çifte polimerësh janë të përziershëm. Për të gjithë çiftet e tjera tëpolimerëve përdoret koncepti i përputhshmërisë. Përputhshmëria në vetvete është evështirë të përcaktohet dhe të njehsohet. Nga pikëpamja teknologjike ne mund tëpërcaktojmë përputhshmërinënë në bazë të ndryshimeve në vetite makroskopike sifunksion i përbërjeve të përziera. Polimerët përputhen kur disa veti të përzierjespolimerike janë më të larta se ato të përbërësve, gjysëm-përputhje kemi kur vetitë epërzierjes, pa përdorimin e aditivëve, janë midis atyre të komponentëve dhe mos-përputhshmëri kemi kur disa veti të përzierjes janë më të ulëta se ato të përbërësve.

Efekti sinergjik (që jep një maksimum në grafikun e vetive kundrejt përbërjes) vihetre vetëm në përzierjet me ndërveprime të forta midis dy fazave. Në të kundërt efektiantagonistik i tij është tipik për ato çifte polimerësh me forca shtytëse të forta (p.sh.polimer jopolar dhe polimer shumë polarë). Në shumicën e rasteve, vetitë e përzierjevejanë të ndërmjetme midis atyre të dy përbërësve edhe pse shumica e tyre tregojnë vleramë të ulëta sesa vlerat teorike, bazuar tek ligji për aditivët. Morfologjia e përzierjevemos-përputhëse sugjeron që vetitë e dobëta mekanike janë për shkak të lidhjeve shumë tëkufizuara midis dy fazave. Për të marrë materiale dytësore me veti të pranueshme ngaplastika të përziera është e nevojshme që të përforcohet lidhja mes dy fazave. Për tëarritur këtë duhen përforcuar dy kritere kryesore:

lidhja fizike në mes të dy fazave; lidhja kimike në mes të dy fazave.

Të dy këto metoda mund të realizohen duke shtuar sasi të vogla të një komponenti tëtretë në përzierje, për të vepruar si një agjent lidhës në mes të dy fazave mos-përputhëse.Duke u bazuar tek struktura kimike e përbërësve në përzierje, mekanizmi ipërputhshmërisë është i ndryshëm. Kur përbërja makromolekulare është një kopolimer,përmban njësi monomeri identike ose të paktën të përputhshme me secilën fazë. Kjoështë lidhja fizike. Kështu kopolimeri është i përziershëm me të dyja fazat, duke krijuarnjë lidhje midis dy fazave të pa-përziershme. Në raste të tjera komponenti i tretë është njëpolimer i përziershëm me një nga fazat dhe përfshin disa grupe funksionale të shtuara nëtë. Atëhere ky komponent është i përziershëm me një nga fazat polimerike, ndërsa grupifunksional mund të reagojë me grupin funksional të polimerit tjetër duke përforcuarlidhjen kimike në mes të dy fazave.

Një tjetër pengesë për riciklimin është shpërhapja e ngjyrës, mbushësve dheaditivëve të tjerë të pranishëm në plastika. Polimerët janë zakonisht shumë viskoz për të

30

hequr ngjyrat në mënyrë sa më ekonomike si dhe do të ishte e rrezikshme nga shumëprocese të cilat me kosto të ulët do t’i hiqnin ngjyrat e shtuara. Aditivët janë më pak tëpërhapura në mbajtësit e pijeve dhe çantat plastike, duke lejuar që ato të riciklohen mëshpesh.

Ekziston ende një pengesë në largimin e sasive të madha plastike nga mbetjet dhelandfillet. Kjo për faktin që materialet e zakonshme dhe ato me përmasa të vogla jumungon simboli i trekëndëshit të riciklimit dhe numri shoqërues përkatës. Një shembullperfekt është ai i biliona enëve të kuzhinës të përbëra nga materiale plastike qëshpërndahen çdo ditë nëpër fast-food, restorante ose që shiten për t’u përdorur nëpërpiknike.

Përdorimi i plastikave të biodegradueshme është në rritje. Nëse disa nga këtopërzihen me plastika të tjera për t’u ricikluar, plastika e rikuperuar nuk është ericiklueshme për shkak të ndryshimeve në veti.

2.2. Parimi i Procesit të Riciklimit

Para proçesit të riciklimit, plastikat ndahen sipas kodit identifikues të rezinave,metodë kjo që karakterizon tipin e polimerit. Kjo metodë u zhvillua nga Shoqëria eIndustrisë së Plastikave në vitin 1988. Polietilen tetraftalati, që zakonisht i referohemi meemrin PET, ka kodin e rezinës 1. Ato ndahen gjithashtu edhe në bazë të ngjyrës. Më pasplastikat e riciklueshme copëtohen. Më pas fragmentet e copëtuara i nënshtrohenproceseve të eleminimit të papastërtive, si për shembull largimi i etiketave prej letre. Kymaterial shkrihet dhe shpesh ju jepen forma të ndryshme në ekstrudera duke dhënë paletatë cilat përdoren për prodhimin e produkteve të tjera.

2.2.1. Riciklimi i Monomerëve

Shumë sfida të riciklimit mund të zgjidhen duke përdorur procese ricikluese memonomerë të përpunuar, në të cilat një polimer i kondesuar përgjithësisht i nënshtrohetprocesit të kundërt të reaksionit të polimerizimit, i cili përdoret në prodhimin e tij. Kjojep të njëjtën përzierje kimikatesh që formohet nga polimeri original, i cili mund tëpastrohet dhe përdoret për sintetizimin e një zinxhiri të ri polimeri të të njëjtit tip. DuPont hapi një ndërmarje pilote të këtij tipi në Cape Fear, në veri të Kalifornisë përriciklimin e PET nga një proces metanolize. Kjo ndërmarje u mbyll për shkak të kostovetë larta ekonomike.

2.2.2. Depolimerizimi Termik

Një proces tjetër përfshin diskutimin e ndarjes së polimerëve në petroleum nga njëproces me më pak kosto depolimerizimi termik. Një proces i tillë do të jetë në gjendje tëpranojë pothuajse çdo polimer të përzihet me polimer të tjerë, duke përfshirë këtumaterialet termosete ose termodurët dhe biopolimerët në pupla dhe mbetjet e tjeraagrokulturore. Si petroleum natyror, produktet kimike mund të shndërrohen nëkarburatenë me të njëjtën mënyrë si polimerët. Një ndërmarje pilote e tipit të tillëekziston në Carthage, Missouri, USA e cila përdor mbetjet nga Turqia si lëndë të parë.Një proces i ngjashëm është edhe gazifikimi, por ky proces nuk është teknikisht riciklimduke qënë se polimerët nuk janë produkti përfundimtar.

31

2.2.3. Ngrohja me shtypje

Një tjetër proces që po gjen zbatim në shumë kompani (veçanërisht në Australi,Amerikë dhe Japoni) është ngrohja me shtypje. Procesi i ngrohjes me shtypje trajtonplastikat e pa seleksionuara dhe plastikat e pastra në të githa format e tyre që nga plastikate çantave të buta e deri tek mbetjet e rënda industriale duke e përzier të gjithë ngarkesënnë tambur. Përfitimi më i dukshëm i kësaj metode është fakti që të gjitha plastikat janë tëriciklueshme dhe jo vetëm disa forma të caktuara të tyre. Gjithsesi, kritikat ekzistojnë përshkak të kostove të larta të energjisë që duhet për rrotullimin e tamburit si dhe përnxehjen e tubave pas shkrirjes.

2.3. Hapat e procesit të Riciklimit

1. Seleksionimi - Ndarja

2. Copëtimi

3. Larja

4. Shkrirja dhe Peletizimi

2.3.1. Ndarja dhe Seleksionimi i Mbetjeve Plastike

Ndarja e lëndëve plastike të papastra është një pjesë themelore e procesit tëriciklimit. Kjo për shkak të llojeve të ndryshme të lëndëve plastike në përdorim dhe faktitqë shumica e tyre nuk janë të përshtatshme me njera tjetrën. Çmimi që prodhuesit epolimerëve janë të gatshëm të paguajnë për lëndët plastike të ricikluara, varet nga çmimirelativ i tregut për materialet e papërpunuara kundrejt rëshirave të ricikluara dhe cilësisësë produktit të zgjedhur. Lëndët plastike të papastra zakonisht kanë cilësi të ulët dherrjedhimisht prej tyre merren produkte me cilësi të ulët dhe të paqëndrueshme. Mjafton1% e një polimeri të papërshtatshëm për të ulur cilësinë e një grumbulli të tërëmaterialesh të ricikluara. Ndarja është gjithashtu e nevojshme për ato produkte plastike jotë ngjashme me njera tjetrën, që janë të lidhuara mekanikisht, kimikisht ose termikisht menjera tjetrën.

Metodat për identifikimin dhe ndarjen e lëndëve plastike të papastra variojnë ngandarja manuale dhe ndarje me shkrirje në teknologjinë e automatizuar që është njëzgjedhje me ndjeshmëri. Teknikat e seleksionimit dhe ndarjes janë zakonisht të bazuaranë cilësi të ndryshme të lëndëve plastike që do të zgjidhen, si p.sh në veti fizike, kimike,optike ose elektrike. Shumë metoda janë të mundshme për seleksionimin e lëndëveplastike pasi ato janë përdorur, por asnjë metodë nuk mund të përmbushë të gjitha kriterete kërkuara. Për shembull, ndarja optike mund të ndajë në bazë të ngjyrës osetransparencës por nuk jep informacion për identitetin kimik të polimerit. Ndërkohë dhemetodat fluoreshente me rreze X mund të seleksionojnë vetëm PVC nga lëndët e tjeraplastike. Shumica e proceseve të ndarjes fizike për lëndët plastike të pastra bazohen nëshfrytëzimin e një vetie të caktuar që ka polimeri ose një cilësie specifike të polimerit qëvaret nga temperatura. Nje metodë e suksesshme komerciale për përzgjedhjen e lëndëvetë para duhet të jetë e shpejtë, ekonomike dhe gjithashtu të jetë fleksibël në mënyrë tëmjaftueshme që të përballojë format e ndryshme të ndotjes dhe gjithashtu variacionet engjyrave.

32

Ndërkohë që sistemet automatike të përzgjedhjes janë themelore për një ndarjeekonomike të artikujve plastike, si në riciklimin e shisheve dhe aplikimi inxhinierik iplastikave mund të përfitojë nga identifikimi i mbështetur në teknologjinë ndarëse tëautomatizuar.

Llojet e Ndarjeve

1. Ndarja mekanike përfshin identifikimin e karakteristikave të ndryshme tëmaterialeve në kontenier nga persona me sy të stërvitur ndërkohë që kontenierët lëvizinpërgjatë transportuesit lëvizës.

2. Metodat e ndarjes të bazuara në densitet përfshijnë rezervuaret e tretjes dhehidrociklonet.

2.1 Metoda me tretje është një nga metodat më të vjetra për ndarjen e pjesëve tëpërziera të lëndës plastike.

2.2 Ndarja e thatë është procesi ku flotimi zëvendësohet me klasifikimin ajror osendarjen ajrore.

2.3 Ndarja centrifugale Hidrociklonet përdorin parimin e përshpejtimit centrifugalpër të ndarë përzierjet e polimerëve dhe pjesëve ndotëse.

3. Ndarja me metodën optike përdoret për të ndarë copa polimeri në bazë të ngjyrësdhe transparencës.

4. Metodat e ndarjes së avancuar të bazuara në spektroskopi

4.1 Spektroskopia MID-Infra-të kuqe të mesme

4.2 Spektroskopia NEAR-infra të kuqe

4.3 Ndjesorë akustik me lazer

2.3.2. Copëtimi - Reduktimi i madhësisë

Një ndër hapat më të kushtueshëm të procesit të riciklimit është copëtimi i mbetjeveplastike para se ato të kalojnë në procesin e shkrirjes. Kjo së pari për faktin se shumëplastika duke qenë me natyrë abrasive përzihet me çdo lloj çeliku. Së dyti, sepse plastikaqë do të riciklohet zakonisht përmban ndotës të llojve dhe natyrave të ndryshme. Për këtoarsye makineria e copëtimit duhet të zgjidhet në përputhje me:

Llojin e plastikës që do të copëtohet

Madhësinë e plastikës

Nëse procesi është i njomë apo i thatë

Kapacitetit të makinërisë Lloji dhe sasia e ndotjes në skrap

2.3.3. Larja

Copat e plastikës lahen për të hequr ngjitësat, etiketat e letrës, papastërtitë dhe çdombetje tjetër që mund të përmbajë produkti. E gjithë masa në rastin e PET lahet në 900Cpër të paktën 12 minuta, dhe në rastin e HDPE e cila ka temperaturë shkrirje më të vogël

33

duhet të lahet në 400C për të parandaluar dekolorimin. Solucioni larës përbëhet ngadetergjent alkalin të tretur në ujë, i cili largon papastërtitë, yndyrnat dhe degradonproteinat.

2.3.3.1. Larja e njomë

Gjatë procesit të larjes së njomë ndodh largimi i ndotësve të rëndë nga plastikat e lehtadhe të buta pas coptimit.

2.3.3.2. Larja në të thatë

Gjatë procesit të larjes së thatë, plastika e ndotur hidhet në një turbinë rrotulluesenëpërmjet një sistemi ajri. Ndotësit e tillë si letra, qelqi dhe rëra, etj. thyen nga turbinapërkundrejt një ekrani në fibra dhe pluhur. Në rastet e ndotësve si vaji, ushqime dheyndyra rekomandohet të përdoret një makinë larëse alkaline pas procesit të larjesnormale.

2.3.4. Shkrirja dhe peletizimi

Copat e plastikës hidhen në një mikser dhe nxehen deri të temperaturën e shkrirjessë materialit plastik. Procesi i peletizimit bëhet nëpërmjet shkrirjes dhe ekstrudimit tëgranulave të plastikës të cilat i kanë kaluar me sukses etapat e mësipërme. Fundi i pajisjesnë të cilën bëhet riciklimi është i pajisur me disa vrima prej nga del edhe materiali plastiknë formë gjatësore. Materiali sprucohet me ujë në momentin që del nga makineria dhepritet nga thika rrotulluese për të dhënë peleta të vogla me formë ovale.

34

KAPITULLI III

METODAT E STUDIMIT TË MATERIALEVEPLASTIKE

3.1. SPEKTROSKOPIA E VIBRIMIT

Spektroskopia paraqitet nga dy teknika të ndryshme por plotësuese, spektroskopiainfra e kuqe IR dhe Raman. Spektroskopia e vibrimit përbën një avantazh kur përdoret simjet analitik për polimerët. Ajo ofron një informacion të pasur rreth makromolekulavekomplekse, në lidhje me përbërjen, strukturën dhe bashkëveprimet ndërmolekulare. Këtometoda spektroskopike shfrytëzojnë një gamë të gjerë teknikash në marrjen e mostrave tëcilat nuk kërkojnë proçese të ndërlikuara. Instrumente me kosto të ulët, shpejtësia dhethjeshtësia i bëjnë ato efektive në analizat e polimerëve. Spektroskopia infra e kuqe ështënjë nga mjetet më të fuqishme të spektroskopisë të disponueshme për analizat e sistemevetë polimerëve, e cila ka ndjeshmëri të lartë. Ajo bazohet në absorbimin e rrezatimitelektromagnetik të një lidhjeje të caktuar. Nëpërmjet fizikës kuantike mund të përcaktohenmënyrat e absorbimit, frekuenca dhe sasia e energjisë së absorbuar nga çdo molekulë.Absorbimi në një frekuencë karakteristike është masë e përqëndrimit të specieve kimike.Efekti Raman ndodh kur një mostër është ekspozuar ndaj një drite monokromatike, e cilashkakton një fraksion të vogël të shpërhapjes së rrezatimit. Kjo tregohet nga zhvendosjet efrekuencave të cilat korrespondojnë me vibrimin. Shpërhapjet jo-elastike të dritës nga njëmostër janë quajtur respektivisht linjat Stokes dhe anti-Stokes. Goditjet elastike çojnë nëshpërhapjen Rayleigh dhe shfaqen me një intensitet të fortë. Raporti i intensitetit tëshpërhapjeve Stokes dhe anti-Stokes mund të përdoret për përcaktimin e temperaturës sëmostrës. Spektroskopia Raman tani është një nga metodat më të përdorshme në analiza.Një nga përparësitë e kësaj teknike është kostoja e ulët.

3.1.1. Spektroskopia infra e kuqe IR

Spektroskopia korrespondon në përdorimin e zonës infra të kuqe të spektritelektromagnetik, që është një dritë me gjatësi vale të gjatë dhe frekuencë më të vogël sesadrita e dukshme. Ajo përfshin një sërë teknikash dhe shumica e tyre bazohen nëabsorbim. Të gjitha teknikat e spektroskopisë përdoren në studimin dhe identifikimin ematerialeve të ndryshëm kimik. Spektri IR i spektrit elektromagnetik mund të ndahet nëtre rajone: infra kuqe, i afërt, i mesëm dhe i largët.

Spektroskopia infra e kuqe shpjegon faktin që molekulat absorbojnë një frekuencëspecifike, që është karakteristikë e strukturës së tyre. Spektroskopia infra e kuqe ështëpadyshim një nga teknikat më të rëndësishme të përdorshme sot. Kjo metodë është vënënë përdorim rreth viteve 1940.

Spektroskopia bazohet në vibrimin e atomeve të molekulave. Një spektër infra ekuqe zakonisht merret nga kalimi i rrezatimit infra të kuq përmes një mostre dhe më pas

35

përcaktohet se çfarë fraksioni i rrezatimit është absorbuar në një energji të caktuar. Kjoenergji e absorbuar nga spektrat i korrespondon frekuencës së vibrimit të një pjese tëmolekulave në mostër. Energjia e rrezatimit infra të kuqe nuk mund të lejojë kalime nënivele elektronike por vetëm kalime në nivele luhatje dhe rrotullimi. Vibrimi imolekulave ka rolin kryesor në interpretimin e spektrave infra të kuqe.

Siç do të shpjegohet në vijim edhe një molekulë e thjeshtë mund të japë spektratepër kompleks. Disa grupe atomesh mund të japin frekuenca të afërta apo dhe të njëjta,pavarësisht nga stuktura që paraqet materiali. Pikërisht, është kjo karakteristikë qëshfrytëzohet për të marrë më shumë informacion në lidhje me strukturën duke përdorurinspektime të thjeshta të cilat i referohen grafikëve që paraqiten si karakteristikë e këtyregrupeve.

3.1.1.1. Aplikimi i Spektroskopisë infra të kuqe tek polimerët

Spektroskopia infra e kuqe është metodë e përdorshme për studimin e polimerëve.Spektroskopia mund të përdoret në identifikimin e përbërjes së polimerëve, nëmonitorimin e proçesit të polimerizimit, për të karakterizuar strukturën e polimerëve dhepër të investiguar proçesin e degradimit të polimerëve.

a. Identifikimi

Për ekzaminimin e mostrave të polimerëve ekzistojnë një sërë metodash tëpërdorshme. Nëqoftëse polimeri është një termoplastik, ai mund të zbutet duke e ngrohurdhe nën ushtrimin e një presioni hidraulik të formohet në formën e filmave të hollë. Njëtjetër mënyrë alternative është duke e tretur polimerin në një solvent volatil dhe dukelejuar solucionin të avullojë, pas proçesit të larjes dhe filtrimit, nën ushtrimin e njëpresioni hidraulik mund të marrim një film të hollë etj.

Duke qenë se shumë polimerë janë me karakter organik, funksioni i spektrave idhënë për molekulat organike është ndihmës në interpretimin e spektrave infra të kuqe tëpolimerëve. Figura 3.1 paraqet një korrelacion për lidhjet e polimerëve.

Duke përdorur spektroskopinë infra të kuqe mund të përcaktojmë polimerin eeksperimentuar, nëqoftëse nuk e njohim atë. Kështu duke u bazuar tek spektrat qëmarrim pas analizës së mostrës me spektroskopinë infra të kuqe gjejmë tipin e polimerittë përdorur. Kjo bëhet duke marrë në shqyrtim secilin prej peak-eve të formuar, ku seciliprej tyre jep një informacion mbi lidhjet në bazë të të cilave çdo polimer është formuar.Në këto spektra mund të dallojmë zonën ku ndodhet lidhjet C-H, në gjatësi vale tëndryshme, kështu që kjo tregon nëse përmbahen grupe aromatike dhe alifatike. Unazattipike të benzenit mund të merren në zonat ku ekziston lidhja tendosëse C-H në gjatësivale 3100-3000 cm-1.

Kopolimerët formohen nga dy ose më shumë tipe të ndryshme monomerësh.Përbërja e kopolimereve mund të përcaktohet duke përdorur spektroskopinë infra të kuqe.Shpesh polimerët gjenden si përzierje e materialeve polimerike dhe konsistojnë nështimin në sasi të vogla të polimerëve apo kopolimerëve të tjerë. Spektroskopia infra ekuqe është një teknikë e zakonshme e përdorur për ekzaminimin e polimerëve të përzierë.

36

Lëkundje N-H

Lëkundje C-H

Deformime X-H dhe tërheqje C-X

Zonat e absorbimit të grupeve funksional

Tërheqje C=XTërheqje X-H

Tërheqje C=X

Funksioni

(alkane)

(alkane)

(aromatike)

Numri valor cm-1

Figura 3.1 Korrelacionet e lidhjeve polimerike

Nëqoftëse dy polimerë janë të papërziershëm, spektrat infra të kuqe mund tëmerren si shuma e dy komponentëve. Ndarja e fazave nënkupton që komponentët epolimerit në përzierje mund të kenë një mjedis të ngjashëm me atë të polimerit të pastër.Nëqoftëse polimerët janë të përziershëm, ekziston mundësia e bashkëveprimit kimikmidis vargjeve të polimerit. Bashkëveprime të tilla mund të çojnë drejt diferencës midisspektrave të polimerëve në përzierje dhe të komponentëve të pastër.

Spektroskopia infra e kuqe mund të përdoret lehtësisht për analizë sasiore tështesave apo papastërtive në polimerë.

b. Struktura

Karakteristikat fizike të polimerëve varen nga struktura e vargut molekular. Nëvarësi nga natyra e polimerizimit, disa polimerë janë në gjendje të formojnë izomerë mekonfigurime të ndryshme. Spektroskopia infra e kuqe është përdorur për identifikimin etyre. Në stereoizomeri, atomet lidhen në të njëjtin drejtim në një konfigurim kokë-bisht,por të ndryshëm në vendosje hapësinore. Në mënyrë të veçantë për monomerët asimetrik,orientimi i secilit monomer në vargun molekular njihet si rregullsi (takticitet). Përpolimerët e vinilit dallohen tre izomerë: isotaktik ku të gjithë grupet zëvendësues janëvendosur në të njëjtin drejtim me vargun e polimerit (figura 3.2.a), sindiotaktik ku grupetzëvendësues janë lokalizuar në një mënyrë të alternuar në vargun e polimerit (figura3.2.b), ataktik ku grupet zëvendësues vendosen në mënyrë të rastësishme përgjatë varguttë polimerit (figura 3.2.c).

37

Figura 3.2 Stereoizomerët të vëzhguar në një polimer vinili asimetrik a) isotaktik, b)sindiotaktik, c) ataktik

Këtu ekziston një marrëdhënie midis stereo-rregullsisë dhe rregullit ekzistues nëvarg. Kjo çon në shfaqjen e rrezeve infra të kuqe në sajë të rregullsisë të vargut. Spektratinfra të kuqe të formave isotaktike, sindiotaktike dhe ataktike paraqesin karakteristika tëndryshme. Diferenca të tilla janë për shkak të strukturave spirale të ndryshme prezentenë isomere dhe mund të përdoren për vlerësimin e fraksioneve isotaktik dhe sindiotaktiknë mostër.

Një tjetër aplikim i rëndësishëm i spektroskopisë infra të kuqe është për tëpërcaktuar nivelin e degëzimit të polimerit. Degëzimi është një çështje e rëndësishme kurstudiohet polietileni, i cili ekziston në disa tipe, si HDPE ( high-density) dhe LDPE ( low-density). Kjo ndodh për shkak të diferencës në sasi të degëzimeve në vargun kryesor –(–CH2–CH2–)n–. HDPE konsiston në strukturë lineare të polietilenit me degëzime tëvogla, kështu kjo strukturë mundëson një paketim të ngjeshur të vargut kur ndodhet nëzonën kristaline. LDPE konsiston në një material më të degëzuar, duke e bërë vargun mëtë përçarë dhe duke ndikuar kështu në densitet. Nëpërmjet njehsimit të raportit nëabsorbim për gjatësi vale 1378 dhe 1369 cm-1 , është e mundur të merret një vlerësim mbishkallën e degëzimit në polietilen.

Polimerët gjithashtu janë të aftë të formojnë një gamë strukturash në varësi tëstrukturës së tyre bazë. Një nga aspektet më të rëndësishme të polimerëve termoplastikështë aftësia e tyre për të formuar gjendjen kristaline dhe prezenca e këtyre zonave ka njëefekt domethënës në vetitë e këtyre materialeve. Spektroskopia infra e kuqe siguron njëmetodë të përshtatshme për studimin e prezencës të zonave kristaline në polimerë.

Lidhjet hidrogjenore mund të studiohen me lehtësi duke përdorur spektroskopinëinfra të kuqe dhe është me interes në përzierjet e polimerëve kur duam të kuptojmëpajtueshmërinë mes polimerëve.

3.1.2. Spektroskopia Raman

Zbulimi i shpërndarjes Raman është bërë në 1928 nga Krishna dhe Raman dhe kyfenomen është përdorur në shumë kërkime. Në spektroskopinë Raman theksohen çështjetë tilla si, instrumentat, aplikimet dhe përpilimi i spektrave të frekuencës. Para viteve1986, literatura mbi spektroskopinë Raman përfshinte kërkime fizike dhe të strukturës, kunjë pjesë shumë të vogël e përbënin raporte me aplikime të spektroskopisë Raman nëanaliza kimike. Aplikimi i spektroskopisë Raman për analiza kimike pengohej nga disaçështje teknike thelbësore si, duke përfshirë intensitetin e dobët, ndërhyrjet fluoreshente,