Gli estrusori monovite sono comuni nella lavorazione della plastica e possono anche pellettizzare scaglie di bottiglie in PET in pellet di rPET.Se la linea controlla l'umidità, le sostanze volatili, la filtrazione e la pellettizzazione in modo sufficientemente efficace da proteggere la viscosità intrinseca (IV) e la qualità del pellet.
Questa guida spiega cos'è un pelletizzatore di scaglie di PET a vite singola, come è solitamente configurata la linea completa, dove falliscono i progetti e cosa chiedere ai fornitori prima di firmare un ordine di acquisto.
Per una configurazione di base e le opzioni, vedere Energycle Pagina di riferimento per la pellettizzazione monovite di scaglie di PET.
Se stai ancora valutando l'attrezzatura, queste pagine Energycle ti aiutano a confrontare i concetti e la terminologia della linea:
– macchine per la pellettizzazione della plastica
– metodi di pellettizzazione nei pelletizzatori di plastica
– panoramica delle macchine per il riciclaggio della plastica
Suggerimenti rapidi (per gli acquirenti)
- I fiocchi di PET devono essere essiccati fino a raggiungere un livello di umidità molto basso prima di fondersi; l'umidità nella fusione può favorire l'idrolisi e la perdita di IV.
- La degassificazione sotto vuoto e la filtrazione stabile della massa fusa sono spesso la differenza tra "funzionamenti" e "funzionamenti costanti".“
- Le linee a vite singola vengono spesso utilizzate per molte applicazioni di pellet rPET, mentre le linee a vite doppia diventano più interessanti man mano che aumentano le esigenze di miscelazione/composizione.
Perché la pellettizzazione dei fiocchi di PET è delicata: umidità → idrolisi → perdita di IV
Il PET assorbe facilmente l'umidità. Quando il PET viene fuso in presenza di umidità, può verificarsi idrolisi e riduzione del peso molecolare, che si manifesta con perdita di viscosità intrinseca e riduzione delle prestazioni meccaniche. Un documento guida del settore del riciclaggio sulla manipolazione e l'essiccazione del PET sottolinea che anche bassi livelli di umidità possono idrolizzare il PET durante la lavorazione a fusione e che il PET deve essere asciugato accuratamente immediatamente prima della lavorazione a fusione per ridurre al minimo la perdita di viscosità intrinseca. Fornisce inoltre obiettivi comunemente citati, come l'essiccazione a ~50 ppm di umidità e il mantenimento della perdita di viscosità intrinseca entro una banda ristretta per le tipiche applicazioni di PET riciclato. (Fonte: Guida all'essiccazione del PET CWC (BP-PET3-05-01))
Questo è il motivo principale per cui le linee di pellettizzazione del PET sembrano "sovra-attrezzate" rispetto a quelle del PP/PE: il PET penalizza il controllo di essiccazione debole, i lunghi tempi di permanenza e lo sfiato instabile.
Cosa significa realmente "pellettizzatore a coclea singola per scaglie di PET"
La maggior parte degli acquirenti dice "pelletizzatore", ma il sistema è una linea composta da più moduli:
– Preparazione del mangime (tampone, rilevamento di metalli, densificazione opzionale)
– Essiccazione / pre-essiccazione (spesso il modulo più importante per PET)
– Estrusione (a vite singola, comunemente con sfiato e vuoto)
– Filtrazione a fusione (cambiafiltro o filtrazione continua, a volte con pompa di fusione)
– Pellettizzazione + movimentazione pellet (filo o sott'acqua; poi essiccazione e rimozione delle particelle fini)
Quando si confrontano i fornitori, è opportuno concentrarsi meno sulla sola vite e più sul modo in cui i moduli interagiscono per controllare l'IV, la contaminazione e la consistenza dei pellet.
Flusso di processo tipico (scaglie di bottiglia → pellet di rPET)
La maggior parte delle linee segue un flusso simile a questo:
1) Scaglie di PET lavate (con limiti controllati di PVC/metallo/carta)
2) Tampone di pre-essiccazione/essiccazione (stabilità dell'umidità target)
3) Sistema di alimentazione (progettazione della tramoggia, controllo del ponte, densificatore/compattatore opzionale)
4) Estrusore monovite (controllo del profilo di temperatura + tempo di residenza)
5) Degasaggio/sfiato sotto vuoto (rimuove il vapore acqueo e altri volatili)
6) Filtrazione della fusione (rimuove i contaminanti solidi; controlla la stabilità della pressione)
7) Pellettizzazione (a filo o sott'acqua)
8) Essiccazione pellet + rimozione fini + trasporto allo stoccaggio
Alcuni processi "bottle-to-bottle" aggiungono ulteriori fasi di decontaminazione e gestione IV (ad esempio, VACUREMA di EREMA descrive il trattamento sotto vuoto definito e le fasi di policondensazione in fase solida/aumento IV come parte del suo concetto e osserva che la fusione sotto vuoto aiuta a prevenire la decomposizione idrolitica/ossidativa; vedere Dettagli EREMA VACUREMA).
Moduli principali (cosa ispezionare e cosa cambia)
1) Essiccazione/Pre-essiccazione (spesso l'aggiornamento con il ROI più elevato)
Se l'essiccatore non riesce a mantenere un'umidità stabile all'alimentazione dell'estrusore, si dovranno ricercare i problemi a valle (formazione di schiuma, bolle, foschia, inconsistenza dei pellet, frequenti inversioni delle impostazioni).
Controlli dell'acquirente:
– Come si misura l’umidità (punto di campionamento e metodo)?
– Quale intervallo di umidità può garantire il fornitore all’alimentazione dell’estrusore? tuo fiocchi?
– Cosa succede durante gli eventi di avvio/arresto e i rifornimenti della tramoggia (i picchi di umidità sono comuni)?
Se è necessario un obiettivo da discutere con i fornitori, le linee guida sull'essiccazione del PET del CWC indicano l'essiccazione a livelli di umidità molto bassi (comunemente indicati intorno a decine di ppm) per ridurre al minimo l'idrolisi durante la lavorazione della fusione. (Vedi Guida all'essiccazione del PET CWC.)
2) Alimentazione e gestione delle scaglie (la stabilità supera la potenza massima)
I fiocchi di PET possono formare ponti, sollevamenti o trasportare particelle fini nell'estrusore. Un'alimentazione stabile migliora la stabilità della pressione di fusione e semplifica la gestione della filtrazione.
Controlli dell'acquirente:
– Design della tramoggia e caratteristiche anti-ponte
– Come il fornitore gestisce le etichette/multe leggere
– Se viene utilizzata la densificazione/compattazione (e perché)
3) Degasaggio/sfiato sotto vuoto (controllo umidità + sostanze volatili)
Il degasaggio è il processo che garantisce stabilità a molte linee. Aiuta a rimuovere il vapore acqueo e altri composti volatili dalla massa fusa, un aspetto particolarmente importante per l'rPET con qualità di ingresso variabile.
Due cose pratiche da verificare:
– Controllo del riporto (come lo sfiato impedisce che la massa fusa venga aspirata nella linea del vuoto)
– Durata del sistema di vuoto (perché la degassificazione del PET può aspirare nel sistema vapori come acqua, solventi, monomeri/oligomeri, oltre a particelle intrappolate)
La panoramica sulla degassificazione dell'estrusore di Leybold descrive la degassificazione del PET come l'estrazione di quantità significative di vapori (tra cui acqua, solventi, monomeri, oligomeri) dall'estrusore nel sistema a vuoto e sottolinea la sfida progettuale di gestire la condensazione e la polimerizzazione nelle pompe. (Vedi Panoramica sulla degassificazione dell'estrusore Leybold.)
4) Filtrazione della fusione + stabilità della pressione (il vantaggio della "linea silenziosa")
La contaminazione da scaglie è reale: carta, alluminio, elastomeri, occasionalmente PVC e particelle fini. Il filtro a fusione deve rimuovere i solidi senza creare picchi di pressione o frequenti tempi di fermo.
A cosa assomiglia il bene:
– La pressione è sufficientemente stabile da mantenere costanti le dimensioni dei pellet
– La manutenzione del filtro si adatta alla durata della tua campagna (non alla tua ora peggiore)
Gneuss evidenzia un problema operativo comune (i cambi di filtro causano interruzioni e picchi di pressione) e descrive un concetto di filtrazione rotativa volto a mantenere costanti le condizioni del flusso di fusione (inclusa la caduta di pressione) controllando la contaminazione del filtro. (Vedi Panoramica sulla filtrazione della massa fusa di Gneuss.)
La descrizione della linea recoSTAR PET di Starlinger sottolinea anche la filtrazione della massa fusa e la pressione di fusione stabile, sottolineando il ruolo di una pompa di fusione nella stabilizzazione della pressione e nel supporto di una qualità di fusione costante. (Vedi Panoramica di Starlinger recoSTAR PET.)
5) Metodo di pellettizzazione (a filamenti vs. sott'acqua) e manipolazione dei pellet
La pellettizzazione non è solo "taglio". È anche gestione di acqua/aria, essiccazione dei pellet, controllo delle particelle fini e tolleranza della linea a piccole variazioni della fusione.
I sistemi di pellettizzazione subacquea sono spesso specificati come pacchetti completi, poiché più sottosistemi devono essere coordinati. Plastics Technology osserva che un pellettizzatore subacqueo "può avere successo solo con le specifiche appropriate di estrusori, pompe, filtri, sistemi idrici ed essiccatori coordinati per ottenere una qualità costante dei pellet". (Vedi Tecnologia delle materie plastiche sulle specifiche del sistema di pellettizzazione subacquea.)
Se state decidendo tra i metodi di pellettizzazione, chiedete ai fornitori di mostrare la qualità dei pellet (particelle fini %, code, distribuzione granulometrica dei pellet) in base alla vostra portata e al vostro IV target, non solo in condizioni di "percorso felice". Per una descrizione pratica delle opzioni più comuni, consultate la guida di Energycle. metodi di pellettizzazione nei pelletizzatori di plastica.
Vite singola vs vite doppia per scaglie di PET (tabella delle decisioni dell'acquirente)
| Fattore decisionale | Una vite singola è spesso la soluzione giusta quando... | La doppia vite è spesso adatta quando... |
|---|---|---|
| Consistenza a scaglie | I fiocchi in arrivo vengono costantemente lavati e selezionati | La qualità in entrata oscilla e hai bisogno di più "spazio di manovra" di elaborazione“ |
| Miscelazione/composizione | Sono necessarie principalmente la fusione, la degassificazione, la filtrazione e la pellettizzazione | È necessaria una miscelazione più forte per additivi, riempitivi, colori o composti controllati |
| Necessità di devolatilizzazione | Una o due zone di ventilazione/vuoto ben progettate possono soddisfare gli obiettivi | Hai bisogno di una capacità di devolatilizzazione e di miscelazione più aggressiva |
| Modello di manutenzione | Vuoi meno elementi rotanti e routine di ricostruzione più semplici | Accetti una manutenzione più complessa per la flessibilità del processo |
| tolleranza al rischio | È possibile applicare specifiche di input rigorose (umidità/contaminazione) | È necessario che il processo tolleri una maggiore variabilità di input |
Il modo più rapido per decidere è definire il pellet target IV, la finestra di contaminazione e i requisiti del mercato finale, quindi confermare con una prova del materiale utilizzando i fiocchi.
Specifiche da definire prima di richiedere un preventivo
Molti acquisti di "macchine sbagliate" si verificano perché il preventivo è basato esclusivamente sulla produttività. Utilizza una scheda tecnica che includa requisiti di qualità, variabilità e conformità.
| Articolo specifico | Perché è importante | Come definirlo |
|---|---|---|
| Umidità dei fiocchi in entrata | Fattore diretto del rischio di idrolisi e perdita di IV | Fornire l'umidità tipica/peggiore; definire l'obiettivo di umidità di alimentazione misurato all'ingresso dell'estrusore (citare il metodo di prova) |
| Profilo di contaminazione in entrata | Determina il carico di filtrazione e i difetti dei pellet | Definire il limite di PVC, metalli, carta/etichette, fini % e contaminanti non fondenti |
| Pallina bersaglio IV e limite di perdita IV | Definisce le prestazioni meccaniche e l'uso finale | Indicare l'intervallo target IV e la perdita IV consentita; verificare il metodo di misurazione (ASTM D4603 è comunemente citato) |
| Aspettative relative a odori/VOC | Influisce sull'accettazione del mercato finale | Definire l'obiettivo di odore/VOC e come verrà valutato (pannello clienti, strumento, ecc.) |
| Geometria del pellet + limiti di finezza | Influisce sul trasporto, sul dosaggio e sulla qualità a valle | Definire l'intervallo di dimensioni dei pellet e le polveri accettabili; includere le aspettative di essiccazione e rimozione delle polveri |
| Intento di contatto con gli alimenti (se applicabile) | Potrebbe richiedere ulteriore convalida e documentazione | Definire il mercato finale e il percorso di conformità; rivedere le linee guida della FDA sulle plastiche riciclate per le considerazioni sulla chimica degli imballaggi alimentari |
Riferimento FDA per i team che si occupano di applicazioni a contatto con gli alimenti: Utilizzo di plastica riciclata negli imballaggi alimentari (considerazioni chimiche): linee guida per l'industria.
Domande dei fornitori che salvano i progetti
Chiedi in anticipo, prima che il fornitore blocchi una configurazione:
1) Garanzia di asciugatura: Quale umidità all'alimentazione dell'estrusore garantite sui miei fiocchi e come la misurate?
2) Progettazione del degasaggio: Cosa impedisce il trasporto della massa fusa nella linea del vuoto e qual è il piano di manutenzione per il sistema del vuoto?
3) Piano di filtrazione: Quali ipotesi di carico di contaminazione stai utilizzando, quale finezza puoi mantenere e come si presenta una "giornata negativa" per i cambi di filtro o il controlavaggio?
4) Stabilità della pressione di fusione: Utilizzi una pompa di fusione e quale intervallo di fluttuazione della pressione ti aspetti in condizioni stazionarie?
5) Prova di qualità del pellet: Mostra la distribuzione delle dimensioni dei pellet e delle polveri fini alla mia portata target e spiega come vengono dimensionati l'essiccatore dei pellet e la rimozione delle polveri fini.
6) Protocollo di prova: Cosa misureremo durante la sperimentazione (IV, gel, punti neri, VOC/odore) e cosa costituisce un risultato positivo/negativo?
Per pianificare i tempi di fermo e le parti, Energycle lista di controllo per la manutenzione del pelletizzatore di plastica può aiutarti a trasformare la "manutenzione" in un vero e proprio programma di manutenzione preventiva.
FAQ (Domande reali sugli appalti)
Una singola linea di produzione a vite può produrre pellet di rPET adatti al contatto con gli alimenti a partire da scaglie di bottiglie?
Può, ma il "contatto alimentare" è una questione di conformità e controllo di processo, non solo una questione di scelta della vite. È necessario un rigoroso controllo degli input (smistamento, lavaggio e basso contenuto di PVC/metallo), oltre a un concetto di decontaminazione accettato dal mercato finale. Alcuni fornitori commercializzano sistemi completi bottle-to-bottle con tempi e temperature di trattamento sotto vuoto definiti; ad esempio, EREMA descrive tempi minimi di trattamento sotto vuoto e un trattamento a temperature più elevate per i fiocchi di PET nel suo concetto VACUREMA. Per i progetti statunitensi, consultare anche Linee guida della FDA sulla plastica riciclata per gli imballaggi alimentari e allineare il piano di convalida alle esigenze del cliente.
Quale livello di umidità deve garantire il fornitore nella bocca di alimentazione dell'estrusore?
Richiedete un intervallo garantito all'ingresso dell'estrusore, non solo le "prestazioni dell'essiccatore". Il PET è sensibile all'umidità presente nel fuso perché l'idrolisi può ridurre il peso molecolare e l'IV. Un documento guida per l'essiccazione del PET per il riciclo illustra l'essiccazione del PET a un livello di umidità molto basso (comunemente indicato intorno alle decine di ppm) per ridurre al minimo l'idrolisi e limitare la perdita di IV durante la lavorazione del fuso. Utilizzate questo come riferimento iniziale, quindi impostate un valore in base all'IV desiderato e all'utilizzo finale. Soprattutto, specificate il punto di campionamento, il metodo di prova e il modo in cui il fornitore gestirà i picchi di umidità durante i rifornimenti della tramoggia e gli avviamenti. (Vedi Guida all'essiccazione del PET CWC.)
Quale approccio di filtrazione a fusione è più sicuro per i fiocchi post-consumo: cambio filtro o filtrazione continua?
La scelta giusta dipende dal carico di contaminazione e dalle aspettative di operatività. I cambiafiltri possono funzionare bene quando la contaminazione è controllata, ma frequenti cambi filtro possono causare oscillazioni di pressione e interruzioni del processo se la linea non è progettata per questo scopo. I concetti di filtrazione continua mirano a mantenere più stabili le condizioni del flusso di materiale fuso; ad esempio, Gneuss descrive approcci di filtrazione che mantengono condizioni costanti controllando la contaminazione del filtro, contribuendo a evitare picchi di pressione associati ai cambi filtro. Quando si confrontano le offerte, è opportuno chiedere a ciascun fornitore il carico di contaminazione presunto, l'intervallo di manutenzione previsto per la propria capacità produttiva e i dati utilizzati per prevedere la stabilità della pressione. (Vedi Panoramica sulla filtrazione della massa fusa di Gneuss.)
Ho bisogno di una pompa di fusione su una linea di pellettizzazione del PET?
Una pompa di fusione non è obbligatoria, ma può essere utile quando è necessaria una pressione di fusione stabile nella filiera per una dimensione costante dei pellet e un funzionamento più stabile, soprattutto se la filtrazione causa una caduta di pressione variabile. La descrizione di recoSTAR PET di Starlinger evidenzia il ruolo della pompa di fusione nella stabilizzazione della pressione di fusione e nel supporto di una qualità di fusione costante. Per gli acquirenti, la decisione si riduce a: quanto sono rigorosi i limiti di dimensione/fini dei pellet, quanto sono variabili le scaglie in ingresso e quanto stabile deve essere la pressione nella filiera per il metodo di pellettizzazione. Chiedete al fornitore di mostrare i dati sull'andamento della pressione con e senza la pompa alla finezza del filtro desiderata. (Vedi Panoramica di Starlinger recoSTAR PET.)
Cosa devo specificare per la degassificazione sotto vuoto per evitare depositi e problemi alla pompa?
Iniziamo con ciò che esce dalle fusioni di rPET: vapore acqueo, altri vapori e talvolta particelle intrappolate. Leybold osserva che il degasaggio del PET può estrarre vapori come acqua, solventi, monomeri/oligomeri, e che questi possono condensare e polimerizzare all'interno delle pompe per vuoto, creando una sfida in termini di progettazione e manutenzione. Per l'approvvigionamento, chiedete quali trappole/condensatori sono inclusi, come vengono gestiti i depositi, qual è l'intervallo di pulizia e se la manutenzione può essere in linea con le vostre campagne di produzione. Chiedete anche come lo sfiato impedisce il trascinamento della fusione nel sistema per vuoto durante i picchi di pressione. (Vedi Panoramica sulla degassificazione dell'estrusore Leybold.)
Pellettizzazione a filamenti o pellettizzazione subacquea: cosa riduce i difetti e le particelle fini dei pellet nel PET?
Entrambi possono funzionare; il fattore decisivo è la corrispondenza del sistema e la finestra operativa. I sistemi subacquei possono produrre pellet uniformi, ma richiedono specifiche coordinate delle apparecchiature a monte e a valle. Plastics Technology sottolinea che il successo del pelletizzatore subacqueo dipende dalla corretta specifica di estrusori, pompe, filtri, sistemi idrici ed essiccatori per ottenere una qualità costante dei pellet. Per gli acquirenti di PET, è consigliabile richiedere un elenco dei criteri di accettazione della qualità dei pellet (fini %, code, dispersione dimensionale dei pellet) e chiedere al fornitore di eseguire (o mostrare) dati comparabili alla IV e alla produttività target. Includere anche l'essiccatore e la rimozione dei fini nel preventivo; i difetti spesso si manifestano dopo l'essiccazione. (Vedi Tecnologia delle materie plastiche sulle specifiche del sistema di pellettizzazione subacquea.)
Riferimenti
- Energycle — Riferimento prodotto del pelletizzatore monovite per scaglie di PET: https://www.energycle.com/pet-plastic-flake-single-screw-pelletizer/
- CWC — Gestione e lavorazione del riciclaggio del PET: metodi e requisiti di essiccazione (BP-PET3-05-01): https://p2infohouse.org/ref/14/13537.pdf
- EREMA — Dettagli sulla tecnologia VACUREMA (trattamento sotto vuoto, fusione sotto vuoto, concetti di filtrazione): https://www.erema.com/en/vacurema_details/
- Leybold — Panoramica sulla degassificazione dell'estrusore (vapori di PET e considerazioni sul sistema del vuoto): https://www.leybold.com/en/products/systems-and-solutions/customized-vacuum-systems/extruder-degassing
- Gneuss — Panoramica sulla filtrazione a fusione (concetti di stabilità della pressione e filtrazione continua): https://www.gneuss.com/en/trouble-free-melt-filtration/
- Starlinger — Panoramica di recoSTAR PET (filtrazione della massa fusa, pompa di fusione, caratteristiche del processo): https://www.starlinger.com/en/recycling-technology/recostar-pet
- FDA — Utilizzo di plastica riciclata negli imballaggi alimentari (considerazioni chimiche): linee guida per l'industria: https://www.fda.gov/media/150792/download
- ASTM — Viscosità intrinseca del PET (panoramica ASTM D4603): https://store.astm.org/d4603-18.html
- ISO — Linee guida sul riciclaggio della plastica (panoramica ISO 15270): https://www.iso.org/standard/15270.html
