Blog

Растет интерес к экструдерам для переработки пластика и биопластика. Брюс Гейзельман

Забота об окружающей среде подогревает интерес в США к переработке пластмасс и использованию экологически чистых пластиков и биопластиков. Производители оригинального оборудования сообщают о повышенном интересе к экструдерам, разработанным специально для вторичной переработки. Машины должны решать проблемы, связанные с переработкой отходов: загрязнение, дегазация, влажность и коррозия.

«Мы определенно видим растущий спрос на переработанный пластик, а также экологически чистый пластик», – сказал технический директор Battenfeld-Cincinnati Хеннинг Штиглиц. «Наши клиенты вынуждают своих клиентов использовать большее количество переработанных материалов или их просят альтернативные материалы. Ожидается, что это развитие будет продолжаться в течение следующих лет в связи с вступлением в силу новых правил защиты окружающей среды».

Адам Драйблатт, директор по технологическим процессам CPM Extrusion, сказал, что многие компании ищут способы снизить затраты на сырье и увеличивают использование переработанного пластика в рамках своих усилий по обеспечению устойчивости. Например, в автомобильной промышленности все чаще используются переработанные и перерабатываемые материалы.

Драйблатт сказал, что, по его мнению, интерес к биопластикам, таким как полимолочная кислота (PLA), может немного повыситься, поскольку производители могут продавать свои продукты как биоразлагаемые. По его словам, в некоторых случаях PLA может иметь превосходные свойства, например, когда он заменяет PS в таких продуктах, как фантики для конфет.

Тенденция вверх

“Интерес к переработанным пластмассам и биопластикам – биоразлагаемым пластмассам, полученным из биологических веществ, а не из нефти, – имеет тенденцию быть цикличным”, сказал Дин Эллиотт, менеджер по техническим процессам Entek.

Entek проводит для заказчиков опытно-промышленные испытания. В начале прошлого года около 13% испытаний были посвящены биопластикам и / или переработанным материалам. Однако к концу прошлого года количество процессов с этими материалами упало до нуля. Затем, во втором квартале этого года, процент испытаний биопластов и переработанного пластика вырос до 80 процентов. “Это то, что я видел последние 10–15 лет; он приходит и уходит”, – сказал Эллиотт.

“Что касается продаж, Entek видит значительный рост продаж экструдеров, предназначенных для вторичной переработки и использования биополимеров”, – сказала Линда Кэмпбелл, вице-президент Entek по продажам. «Это, безусловно, то, что мы видели в 2019 и 2020 годах», – сказала Кэмпбелл. «Большая часть увеличения наших продаж, а мы удвоили наш бюджет продаж, напрямую связаны с переработанным продуктом».

Хотя компания Milacron не предлагает оборудования специально для переработки, она также сообщила о тенденции к большей устойчивости на протяжении многих лет.

«Milacron испытал этот сдвиг в отрасли в большей степени, поэтому за последние пять-шесть лет в производственных секторах, которые мы оборудуем и обслуживаем», – сказал Курт Вальдхауэр, вице-президент по продажам экструзии для компании, которая создает специальные конструкции шнеков для обработки уникальных потоков материалов. Компания помогает переработчикам адаптироваться к появлению на рынке новых рецептур смол.

Создано для вторичной переработки

По словам представителей различных производителей оригинального оборудования, переработчики биопластиков и переработанных пластиков имеют особые потребности, требующие индивидуальной настройки. Некоторые из проблем, связанных с переработкой, – это непостоянство материалов и влажность. Но Моника Гнейс, вице-президент по продажам и маркетингу компании Gneuss, сказала, что самая большая проблема – это загрязнение.

«В зависимости от материала, удаление летучих веществ очень важно (например, ПЭТ)», – сказала она. «Фильтрующее оборудование / устройство смены сита (для улавливания твердых загрязняющих частиц) – еще один ключевой элемент оборудования».

Экструдер MRS был разработан специально для переработки ПЭТ, но может использоваться и для других материалов.

Хотя компаниям, занимающимся рециклингом по замкнутому циклу, обычно не нужно беспокоиться о целостности своего сырья, это может стать серьезной проблемой для компаний, которые покупают переработанный пластик из различных источников. «От партии к партии могут быть огромные различия в текучести расплава, загрязнении и влажности по сравнению с исходной смолой», – сказал Драйблатт. «Это не влияет на оборудование самого станка, но требует различных рабочих условий, таких как скорость вращения шнека, настройки температуры и т. д. Каждый раз, чтобы обеспечивать одни и те же свойства. Это особенно усложняет задачу производственному персоналу».

Один из способов улучшить консистенцию состоит в том, что переработчики переработанного пластика перед переработкой комбинируют материалы из множества партий. Это требует значительного пространства на полу для хранения смолы и больших блендеров для ее комбинирования.

В зависимости от уровня загрязнения иногда необходимы специализированные устройства смены фильтра с большой площадью поверхности, предназначенные для переработки. “Выбор различных типов устройств смены фильтра весьма обширен”, – сказал Эллиотт. «Это зависит от количества загрязнения в рециркуляционном потоке».

Чтобы справиться с влагой и летучими веществами в расплаве, экструдеры для компаундирования, используемые для переработанного пластика, нуждаются в дополнительной вентиляции и, возможно, в использовании вентиляционных прокладок, которые удерживают полимер в экструдере, но позволяют выходить газам.

«Обычно вы не увидите этого на машинах на нефтяной основе, но вы увидите это на биополимерных машинах или машинах для переработки», – сказал Эллиотт.

“Для пластиков на нефтяной основе, которые вы смешиваете с различными добавками, очень типично видеть одно вентиляционное отверстие на двухшнековом экструдере, вращающемся в одном направлении”, – сказал Эллиотт. «Для биополимеров и переработанных полимеров очень часто можно увидеть два или три вентиляционных отверстия на экструдере».

По словам Кэмпбелла, двухшнековые экструдеры с одновременным вращением обеспечивают гибкость при добавлении вентиляции.

«Двухшнековый экструдер считается более гибким, чем одношнековый, потому что у нас есть сегментированные цилиндры и шнеки, обеспечивающие гибкость в том, где один шнек – это один сплошной цилиндр и шнек», – сказал Кэмпбелл. «Мы чувствуем, что располагаем уникальным оборудованием, чтобы помочь тем людям, которые пытаются найти способы вторичной переработки материалов и вывода полимеров на рынок».

Дополнительные проблемы, связанные с PLA

У биопластика есть свои уникальные проблемы. «Что общего у биополимеров и переработанного пластика? Их объединяет влага, а влага вызывает беспокойство», – сказал Эллиотт. «Еще одна их общая черта – это вариативность процесса».

Эллиотт и другие эксперты по экструзии заявили, что биопластики более чувствительны к температуре, чем другие пластики, и также могут вызывать коррозию. При переработке переработанных пластмасс (особенно ПЭТ) и биополимеров переработчики могут столкнуться с высоким и различным уровнем влажности. Чтобы справиться с этим, переработчикам может потребоваться выполнить предварительную сушку и / или использовать несколько вентиляционных отверстий на экструдере. Например, биополимеры на основе крахмала, такие как содержащие кукурузный или картофельный крахмал, могут содержать до 12% влаги, сказал Эллиотт. Наполнители на основе целлюлозы, например, из древесной муки, имеют влажность около 8%. По его словам, полигидроксиалканоаты и PLA также имеют тенденцию быть гигроскопичными.

По его словам, борьба с влагой, присущей биопластикам и переработанным пластмассам, означает, что дополнительная вентиляция рекомендуется на двухшнековых экструдерах, вращающихся в одном направлении. Поскольку биопластики, как правило, чувствительны к температуре, экструдеры, предназначенные для обработки этих материалов, должны иметь цилиндрические и шнековые конструкции, минимизирующие сдвиг. В то время как первичные и переработанные полимеры на нефтяной основе могут выдерживать значительное тепловое воздействие сдвига, биопластики – нет. «Вы должны относиться к ним более осторожно”, – сказал Эллиотт. “Вы не можете быть слишком агрессивными с ними в обработке”. Это означает, что иногда цилиндры должны быть короче. Кроме того, если в биопластик добавляется такое волокно, как пенька, его необходимо направлять в расплав дальше по цилиндру. В противном случае он скорее всего сгорел бы во время обработки. «Сначала нужно расплавить полимер, а затем добавить коноплю ниже по потоку», – сказал Эллиотт.

Производители, работающие с биопластиками, должны не только учитывать то, как их машины обрабатывают материалы; им также следует подумать о том, как биопластик воздействует на их машины.

Майкл Дафф – вице-президент по продажам и обслуживанию в компании Graham Engineering, которая продает одношнековые экструдеры под американскими брендами Kuhne и Welex, а также конический двухшнековый экструдер с одновременным вращением, известный как Welex Converge CTS. По словам Даффа, одна из недавних тенденций среди клиентов Graham Engineering заключается в том, что они увеличивают использование экструдеров, которые ранее обрабатывали биопластики только на частичной основе. Теперь некоторые из них на постоянной основе посвящают часть своего производственного оборудования производству биопластиков.

«Проблемы использования PLA или возможности использовать PLA могут отличаться, когда вы используете его на постоянной основе, по сравнению с постоянным включением и выключением других полимеров», – сказал Дафф. Коррозия вызывает беспокойство, особенно когда линия отключена, а материал находится внутри. По словам Даффа, внутри экструдера можно использовать несколько специальных металлов для деталей, контактирующих с расплавом PLA. Компания работает с производителем биопластов, чтобы выбрать подходящие металлы.

Поскольку переработанные пластмассы различаются по размеру, форме и объему, правильный выбор технологии подачи, экструзии и транспортировки важен для обеспечения оптимального качества продукции, – говорится в ответе Coperion по электронной почте журналу Plastics Machinery Magazine. Проектирование оборудования для переработки биопластов также подразумевает индивидуальную настройку. «Из-за разнообразия потенциальных базовых полимеров и разнообразия рецептурных смесей каждый этап технологической системы должен быть индивидуально адаптирован к желаемым механическим свойствам биоматериала», – заявили в компании.

Автор

Bruce Geiselman (Брюс Гейзельман), старший штатный репортер Trellborg Sealing Solutions.

Источник: www.plasticsmachinerymagazine.com.