Ekstrudery jednoślimakowe są powszechnie stosowane w przetwórstwie tworzyw sztucznych i mogą również przetwarzać płatki butelek PET na granulki rPET —Jeśli Linia zapewnia wystarczającą kontrolę wilgotności, substancji lotnych, filtracji i peletyzacji, aby chronić lepkość istotną (IV) i jakość peletu.
W tym przewodniku wyjaśniono, czym jest jednoślimakowa maszyna do granulacji płatków PET, jak zazwyczaj konfiguruje się całą linię, w jakich przypadkach projekty kończą się niepowodzeniem i o co należy pytać dostawców przed podpisaniem zamówienia.
Aby zapoznać się z konfiguracją bazową i opcjami, zobacz Energycle Strona referencyjna granulatora ślimakowego do płatków PET.
Jeśli nadal szukasz sprzętu, te strony Energycle pomogą Ci porównać koncepcje i terminologię dotyczącą linii: – maszyny do granulacji plastiku – metody peletyzacji w granulatorach tworzyw sztucznych – przegląd maszyn do recyklingu tworzyw sztucznych
Szybkie wnioski (dla kupujących)
- Płatki PET przed stopieniem muszą zostać wysuszone do bardzo niskiej zawartości wilgoci; wilgoć w stopie może powodować hydrolizę i utratę IV.
- Odgazowywanie próżniowe i stabilna filtracja stopu często stanowią różnicę między “pracą” a “pracą ciągłą”.”
- Linie z pojedynczą śrubą są często używane do wielu zastosowań granulatu rPET, natomiast linie z dwiema śrubami stają się bardziej atrakcyjne w miarę wzrostu potrzeb w zakresie mieszania/komponowania.
Dlaczego granulowanie płatków PET jest wrażliwe: wilgoć → hydroliza → utrata dożylna
PET łatwo wchłania wilgoć. W przypadku stopienia PET w obecności wilgoci może dojść do hydrolizy i spadku masy cząsteczkowej, co objawia się utratą IV i pogorszeniem właściwości mechanicznych. W dokumencie branżowym dotyczącym postępowania z PET i jego suszenia, opracowanym przez branżę recyklingu, zaznaczono, że nawet niewielkie poziomy wilgoci mogą powodować hydrolizę PET podczas procesu topienia i że PET musi zostać dokładnie wysuszony bezpośrednio przed procesem topienia, aby zminimalizować utratę IV. Podano w nim również często cytowane cele, takie jak suszenie do poziomu wilgoci ~50 ppm i utrzymanie utraty IV w wąskim przedziale dla typowych zastosowań PET z recyklingu. (Źródło: Wskazówki dotyczące suszenia PET CWC (BP-PET3-05-01))
To jest główny powód, dla którego linie granulacyjne PET wydają się “przekombinowane” w porównaniu z liniami PP/PE: PET karze słabą kontrolę suszenia, długi czas przebywania i niestabilne odpowietrzanie.
Co tak naprawdę oznacza “Pelletizerka jednoślimakowa do płatków PET”
Większość kupujących mówi “pelletizer”, ale system ten to linia składająca się z wielu modułów: – Przygotowanie paszy (buforowanie, wykrywanie metali, opcjonalne zagęszczanie) – Suszenie / wstępne suszenie (często najważniejszy moduł dla PET) – Wyrzucenie (pojedyncza śruba, zwykle z odpowietrzeniem i podciśnieniem) – Filtracja roztopiona (zmieniacz sit lub filtracja ciągła, czasami z pompą do roztopu) – Pelletowanie + obsługa peletu (na pasmach lub pod wodą; następnie suszenie i usuwanie drobnych zanieczyszczeń)
Porównując dostawców, zwróć uwagę nie tyle na sam ślimak, ile na to, w jaki sposób moduły współpracują ze sobą, kontrolując kroplówkę, zanieczyszczenie i konsystencję peletek.
Typowy przebieg procesu (płatki butelkowe → granulki rPET)
Większość linii przebiega według następującego schematu:
1) Płatki PET myte (z kontrolowanymi limitami PVC/metalu/papieru)
2) Bufor wstępnego suszenia/suszarki (docelowa stabilność wilgotności)
3) Układ podawania (konstrukcja leja, kontrola mostkowania, opcjonalny zagęszczacz/zagęszczarka)
4) Ekstruder jednoślimakowy (profil temperatury + kontrola czasu przebywania)
5) Odgazowywanie/wentylowanie próżniowe (usuwanie pary wodnej i innych substancji lotnych)
6) Filtracja stopu (usuwanie zanieczyszczeń stałych, kontrola stabilności ciśnienia)
7) Pelletyzacja (niciowa lub podwodna)
8) Suszenie peletu + usuwanie drobnych cząstek + transport do magazynu
Niektóre procesy “od butelki do butelki” obejmują dodatkowe etapy dekontaminacji i zarządzania dożylnego (na przykład VACUREMA firmy EREMA opisuje zdefiniowane etapy obróbki próżniowej i polikondensacji w fazie stałej/zwiększenia dożylnego jako część swojej koncepcji i zauważa, że topienie w próżni pomaga zapobiegać rozkładowi hydrolitycznemu/oksydacyjnemu; patrz Szczegóły EREMA VACUREMA).
Moduły podstawowe (co należy sprawdzić i co zmienić)
1) Suszenie / wstępne suszenie (często najwyższy zwrot z inwestycji)
Jeśli suszarka nie jest w stanie utrzymać stabilnego poziomu wilgoci na wlocie do wytłaczarki, problemy pojawią się później (pienienie, pęcherzyki, mgiełka, niejednolita granulacja, częste zmiany ustawień).
Kupujący sprawdza: – Jak mierzona jest wilgotność (punkt i metoda pomiaru)? – Jaki zakres wilgotności może zagwarantować dostawca przy podawaniu do wytłaczarki? twój płatki? – Co się dzieje podczas startu/zatrzymania i uzupełniania zasobnika (częste są skoki wilgotności)?
Jeśli potrzebujesz celu do omówienia z dostawcami, wytyczne CWC dotyczące suszenia PET zalecają suszenie do bardzo niskich poziomów wilgotności (zwykle rzędu kilkudziesięciu ppm), aby zminimalizować hydrolizę podczas przetwarzania w stanie stopionym. (Zobacz Wskazówki dotyczące suszenia PET CWC.)
2) Karmienie i obróbka płatków (stabilność przewyższa maksymalną wydajność)
Płatki PET mogą tworzyć mostki, unosić się w powietrzu lub przenosić drobne cząsteczki do wytłaczarki. Stabilne podawanie poprawia stabilność ciśnienia stopu i ułatwia filtrację.
Kupujący sprawdza: – konstrukcję leja i zabezpieczenia przed zbrylaniem – sposób postępowania dostawcy z lekkimi etykietami/drobnymi odpadami – czy stosuje się zagęszczanie/kompresję (i dlaczego)
3) Odgazowywanie/odpowietrzanie próżniowe (kontrola wilgoci i substancji lotnych)
Odgazowanie to proces, w którym wiele linii uzyskuje stabilność. Pomaga ono usunąć parę wodną i inne substancje lotne z roztopionego materiału, co jest szczególnie ważne w przypadku rPET o zmiennej jakości wejściowej.
Dwie praktyczne rzeczy do sprawdzenia: – Kontrola przenoszenia (w jaki sposób odpowietrznik zapobiega wciąganiu stopu do przewodu próżniowego) – Trwałość układu próżniowego (ponieważ odgazowywanie PET może wciągać do układu opary, takie jak woda, rozpuszczalniki, monomery/oligomery, a także uwięzione cząsteczki)
W przeglądzie odgazowywania wytłaczarki Leybolda opisano odgazowywanie PET jako ekstrakcję znacznych ilości oparów (w tym wody, rozpuszczalników, monomerów, oligomerów) z wytłaczarki do układu próżniowego, zwracając uwagę na wyzwanie konstrukcyjne związane z obsługą kondensacji i polimeryzacji w pompach. (Zobacz Przegląd odgazowywania wytłaczarki Leybold.)
4) Filtracja stopu + stabilność ciśnienia (zaleta “cichej linii”)
Zanieczyszczenia płatkami są realne: papierem, aluminium, elastomerami, sporadycznie PCV i drobnymi cząstkami. Twój filtr do stopu musi usuwać zanieczyszczenia stałe, nie powodując gwałtownych skoków ciśnienia ani częstych przestojów.
Jak wygląda dobry wygląd: – Ciśnienie jest wystarczająco stabilne, aby zachować stałą wielkość granulatu – Konserwacja filtra jest dostosowana do długości Twojej kampanii (nie jest to Twoja najgorsza pora)
Gneuss zwraca uwagę na powszechny problem operacyjny – zmiany w sicie powodujące przerwy i skoki ciśnienia – i opisuje koncepcję filtracji obrotowej mającą na celu utrzymanie stałych warunków przepływu stopu (w tym spadku ciśnienia) poprzez kontrolowanie zanieczyszczenia sita. (Zobacz Przegląd filtracji stopu Gneussa.)
Opis linii recoSTAR PET firmy Starlinger podkreśla również filtrację stopu i stabilne ciśnienie stopu, zwracając uwagę na rolę pompy stopu w stabilizacji ciśnienia i utrzymaniu stałej jakości stopu. (Zobacz Przegląd Starlinger recoSTAR PET.)
5) Metoda peletyzacji (na taśmie lub pod wodą) i obróbka peletu
Peletyzacja to nie tylko “cięcie”. To również obróbka wody i powietrza, suszenie peletu, kontrola drobnych cząstek oraz tolerancja linii produkcyjnej na niewielkie odchylenia temperatury topnienia.
Podwodne systemy granulacji są często specyfikowane jako kompletne pakiety, ponieważ wiele podsystemów musi do siebie pasować. Plastics Technology zauważa, że podwodny granulator “może być skuteczny tylko przy odpowiedniej specyfikacji wytłaczarek, pomp, filtrów, systemów wodnych i suszarek, skoordynowanych w celu uzyskania stałej jakości granulatu”. (Zobacz Technologia tworzyw sztucznych w specyfikacji systemu granulacji podwodnej.)
Jeśli zastanawiasz się nad metodą peletyzacji, poproś dostawców o przedstawienie jakości peletu (drobne frakcje %, resztki, rozkład wielkości granulatu) przy docelowej przepustowości i IV – nie tylko w warunkach “szczęśliwej ścieżki”. Praktyczne zestawienie popularnych opcji znajdziesz w przewodniku Energycle. metody peletyzacji w granulatorach tworzyw sztucznych.
Ślimak pojedynczy a ślimak podwójny do płatków PET (Tabela decyzji kupującego)
| Czynnik decyzyjny | Pojedyncza śruba często sprawdza się, gdy… | Śruba dwuśrubowa często sprawdza się, gdy… |
|---|---|---|
| Konsystencja płatków | Płatki przychodzące są regularnie myte i sortowane | Jakość przychodzących danych ulega wahaniom i potrzebujesz więcej “przestrzeni” przetwarzania” |
| Mieszanie/mieszanie | Potrzebne są głównie: topienie, odgazowywanie, filtracja i peletyzacja | Potrzebujesz silniejszego mieszania w przypadku dodatków, wypełniaczy, barwników lub kontrolowanego mieszania |
| Potrzeby devolatilizacji | Jedna lub dwie dobrze zaprojektowane strefy wentylacyjne/próżniowe mogą spełniać cele | Potrzebna jest bardziej agresywna zdolność do usuwania substancji lotnych i mieszania |
| Model konserwacji | Potrzebujesz mniej elementów obrotowych i prostszych procedur odbudowy | Akceptujesz bardziej złożoną konserwację w celu zapewnienia elastyczności procesu |
| Tolerancja ryzyka | Można egzekwować rygorystyczne specyfikacje wejściowe (wilgoć/zanieczyszczenie) | Proces musi tolerować większą zmienność danych wejściowych |
Najszybszym sposobem podjęcia decyzji jest określenie docelowej dawki dożylnej peletu, okna zanieczyszczenia i wymagań rynku końcowego, a następnie potwierdzenie tego poprzez próbę materiałową z użyciem płatków.
Specyfikacje, które należy określić przed złożeniem wniosku o wycenę
Wiele “błędnych” zakupów maszyn ma miejsce, ponieważ wycena opiera się wyłącznie na przepustowości. Użyj arkusza specyfikacji, który uwzględnia potrzeby dotyczące jakości, zmienności i zgodności.
| Element specyfikacji | Dlaczego to ważne | Jak to zdefiniować |
|---|---|---|
| Wchodząca wilgoć płatkowa | Bezpośredni czynnik ryzyka hydrolizy i utraty krwi dożylnej | Podaj typową/najgorszą wilgotność; zdefiniuj zmierzoną docelową wilgotność wsadu na wlocie do wytłaczarki (podaj swoją metodę testową) |
| Profil zanieczyszczeń przychodzących | Określa obciążenie filtracyjne i wady granulatu | Określ limity dla PVC, metali, papieru/etykiet, drobnych zanieczyszczeń % i zanieczyszczeń nietopliwych |
| Docelowy limit IV i utraty IV | Definiuje wydajność mechaniczną i zastosowanie końcowe | Określ zakres docelowy IV i dopuszczalną stratę IV; zweryfikuj metodę pomiaru (często stosuje się normę ASTM D4603) |
| Oczekiwania dotyczące zapachu/LZO | Wpływa na akceptację na rynku końcowym | Określ cel dotyczący zapachu/LZO i sposób jego oceny (panel klienta, przyrząd itp.) |
| Geometria peletu + limity drobnych cząstek | Wpływa na transport, dozowanie i jakość w dalszej części procesu | Określ zakres wielkości granulatu i dopuszczalną ilość drobnych cząstek; uwzględnij oczekiwania dotyczące suszenia i usuwania drobnych cząstek. |
| Zamiar kontaktu z żywnością (jeśli dotyczy) | Może wymagać dodatkowej walidacji i dokumentacji | Określ rynek docelowy i ścieżkę zgodności; przejrzyj wytyczne FDA dotyczące recyklingu tworzyw sztucznych w kontekście zagadnień chemii opakowań żywności. |
Odnośnik FDA dla zespołów zajmujących się zastosowaniami mającymi kontakt z żywnością: Wykorzystanie tworzyw sztucznych pochodzących z recyklingu w opakowaniach żywności (rozważania chemiczne): wskazówki dla przemysłu.
Pytania dostawców, które ratują projekty
Zadaj sobie te pytania na wczesnym etapie, zanim dostawca zablokuje konfigurację:
1) Gwarancja suszenia:Jaką wilgotność na wejściu do wytłaczarki gwarantują Państwo w przypadku moich płatków i jak ją mierzycie?
2) Projekt odgazowania:Co zapobiega przenoszeniu się stopu do linii próżniowej i jaki jest plan konserwacji układu próżniowego?
3) Plan filtracji:Jakie założenia dotyczące ilości zanieczyszczeń przyjmujesz, jaką dokładność możesz utrzymać i jak wygląda “zły dzień” w przypadku wymiany sita lub płukania wstecznego?
4) Stabilność ciśnienia stopu:Czy używasz pompy do topienia i jakiego zakresu wahań ciśnienia spodziewasz się w stanie ustalonym?
5) Dowód jakości peletu:Pokaż rozkład wielkości granulatu i drobnych cząstek przy docelowej przepustowości oraz wyjaśnij, w jaki sposób suszarnia granulatu i usuwanie drobnych cząstek są sortowane.
6) Protokół próbny:Co będziemy mierzyć w trakcie badania (dożylnie, żele, czarne plamki, lotne związki organiczne/zapach) i co stanowi o zaliczeniu/niezaliczeniu badania?
Do planowania przestojów i części Energycle lista kontrolna konserwacji granulatora plastiku może pomóc Ci przekształcić “konserwację” w prawdziwy harmonogram konserwacji prewencyjnej.
FAQ (Prawdziwe pytania dotyczące zamówień publicznych)
Czy linia produkcyjna z pojedynczym ślimakiem może produkować granulat rPET dopuszczony do kontaktu z żywnością z płatków butelkowych?
Może, ale “kontakt z żywnością” to kwestia zgodności i kontroli procesu, a nie tylko wyboru śruby. Potrzebna jest ścisła kontrola na wejściu (sortowanie, mycie i niska zawartość PVC/metalu) oraz koncepcja dekontaminacji akceptowana przez rynek docelowy. Niektórzy dostawcy oferują kompletne systemy „butelka-butelka” z określonym czasem i temperaturą obróbki próżniowej; na przykład EREMA opisuje minimalny czas obróbki próżniowej i obróbkę w wyższej temperaturze dla płatków PET w swojej koncepcji VACUREMA. W przypadku projektów w USA należy również zapoznać się z Wytyczne FDA dotyczące recyklingu tworzyw sztucznych do opakowań żywności i dostosuj swój plan walidacji do wymagań klienta.
Jaki poziom wilgotności powinien zagwarantować dostawca w gardzieli wytłaczarki?
Poproś o gwarantowany zakres na wlocie wytłaczarki, a nie tylko o “wydajność suszarki”. PET jest wrażliwy na wilgoć w stopie, ponieważ hydroliza może zmniejszyć masę cząsteczkową i IV. Dokument z wytycznymi dotyczącymi suszenia w procesie recyklingu PET omawia suszenie PET do bardzo niskiej wilgotności (często określanej na poziomie kilkudziesięciu ppm), aby zminimalizować hydrolizę i ograniczyć utratę IV podczas przetwarzania stopu. Użyj tego jako punktu odniesienia, a następnie ustaw wartość na podstawie docelowej IV i końcowego zastosowania. Co najważniejsze, określ punkt poboru próbek, metodę badania oraz sposób, w jaki dostawca będzie obsługiwał skoki wilgotności podczas napełniania zasobnika i rozruchu. (Zobacz Wskazówki dotyczące suszenia PET CWC.)
Która metoda filtracji w stanie stopionym jest bezpieczniejsza dla płatków pochodzących z recyklingu: zmieniacz sit czy filtracja ciągła?
Właściwy wybór zależy od stopnia zanieczyszczenia i oczekiwań dotyczących czasu sprawności. Wymieniacze sit mogą działać sprawnie, gdy zanieczyszczenie jest kontrolowane, ale częste wymiany sit mogą powodować wahania ciśnienia i przerwy w procesie, jeśli linia nie jest do tego przystosowana. Koncepcje filtracji ciągłej mają na celu utrzymanie stabilnych warunków przepływu stopu; na przykład Gneuss opisuje metody filtracji, które utrzymują stałe warunki poprzez kontrolowanie zanieczyszczenia sit, pomagając uniknąć skoków ciśnienia związanych z wymianą sit. Porównując oferty, zapytaj każdego dostawcę o zakładane obciążenie zanieczyszczeniami, przewidywany okres konserwacji przy Twojej przepustowości oraz dane, których używają do przewidywania stabilności ciśnienia. (Zobacz Przegląd filtracji stopu Gneussa.)
Czy potrzebuję pompy do topienia w linii do peletyzacji PET?
Pompa do stopu nie jest obowiązkowa, ale może być pomocna, gdy potrzebne jest stabilne ciśnienie stopu w matrycy, aby uzyskać spójny rozmiar granulek i stabilniejszą pracę – zwłaszcza jeśli filtracja powoduje zmienny spadek ciśnienia. Opis recoSTAR PET firmy Starlinger podkreśla rolę pompy do stopu w stabilizacji ciśnienia stopu i zapewnieniu spójnej jakości stopu. Dla kupujących decyzja sprowadza się do: jak ścisłe są ograniczenia rozmiaru/drobności granulek, jak zmienne są płatki wejściowe oraz jak stabilne musi być ciśnienie w matrycy dla wybranej metody granulacji. Poproś dostawcę o przedstawienie danych dotyczących trendu ciśnienia z pompą i bez niej, przy docelowej grubości filtra. (Zobacz Przegląd Starlinger recoSTAR PET.)
Co powinienem określić w przypadku odgazowywania próżniowego, aby uniknąć osadów i problemów z pompą?
Zacznij od tego, co wydobywa się z roztopionego rPET: pary wodnej i innych oparów, a czasem także z unoszonych cząstek. Leybold zauważa, że odgazowywanie PET może usuwać opary, takie jak woda, rozpuszczalniki, monomery/oligomery, które mogą się skraplać i polimeryzować wewnątrz pomp próżniowych, co stanowi wyzwanie projektowe i konserwacyjne. W przypadku zamówień zapytaj o to, jakie pułapki/skraplacze są dostępne, jak zarządza się osadami, jaki jest odstęp między czyszczeniami i czy konserwacja może być zgodna z planami produkcyjnymi. Zapytaj również, w jaki sposób odpowietrznik zapobiega przenoszeniu roztopionego materiału do systemu próżniowego podczas skoków ciśnienia. (Zobacz Przegląd odgazowywania wytłaczarki Leybold.)
Peletyzacja pasmowa czy podwodna — co pozwala ograniczyć liczbę wad i drobnych drobinek w peletkach PET?
Oba rozwiązania mogą działać; decydującym czynnikiem jest dopasowanie systemu i okno operacyjne. Systemy podwodne mogą wytwarzać granulat o powtarzalnej jakości, ale wymagają skoordynowanej specyfikacji urządzeń na etapie wstępnym i końcowym. Plastics Technology zauważa, że sukces granulatora podwodnego zależy od prawidłowej specyfikacji wytłaczarek, pomp, filtrów, systemów wodnych i suszarek, aby zapewnić powtarzalną jakość granulatu. Kupujący PET powinni poprosić o listę kryteriów akceptacji jakości granulatu (drobny %, ogony, rozrzut wielkości granulatu) i poprosić dostawcę o przeprowadzenie (lub przedstawienie) porównywalnych danych przy docelowym IV i przepustowości. W ofercie należy również uwzględnić usuwanie suszarki i drobnych frakcji; wady często ujawniają się po suszeniu. (Patrz Technologia tworzyw sztucznych w specyfikacji systemu granulacji podwodnej.)
Odniesienia
- Energycle — Referencja produktu: granulator ślimakowy do płatków PET
- CWC — Postępowanie z recyklingiem i przetwarzaniem PET: metody i wymagania dotyczące suszenia (BP-PET3-05-01)
- EREMA — Szczegóły technologii VACUREMA (obróbka próżniowa, topienie w próżni, koncepcje filtracji)
- Leybold — Przegląd odgazowywania wytłaczarki (uwagi na opary PET i układy próżniowe)
- Gneuss — Przegląd filtracji stopionej (koncepcje stabilności ciśnienia i filtracji ciągłej)
- Starlinger — przegląd recoSTAR PET (filtracja stopu, pompa stopu, funkcje procesu)
- FDA — Wykorzystanie tworzyw sztucznych pochodzących z recyklingu w opakowaniach żywności (kwestie chemiczne): wskazówki dla przemysłu
- ASTM — Lepkość istotna PET (przegląd normy ASTM D4603)
- ISO — Wytyczne dotyczące recyklingu tworzyw sztucznych (przegląd normy ISO 15270)
