Introducción
Una línea de lavado de plástico rígido es la columna vertebral de cualquier operación seria de reciclaje de ABS y PS, sin embargo, la mayoría del equipamiento de lavado de uso general está diseñado para botellas y películas PET y falla en el momento en que se enfrenta a desechos rígidos mezclados y contaminados. El ABS y el PS son los materiales plásticos de trabajo de los sistemas de electronica, las cubiertas de aparatos, los accesorios de interior de los automóviles, los juguetes y el embalaje de uso único, y su flujo de reciclaje está creciendo a medida que los desechos eléctricos y electrónicos (WEEE) y los desechos post-industriales recuperan su valor. Elegir la mejor línea de lavado de plástico rígido para los desperdicios plásticos de ABS y PS significa comprender por qué estos polímeros se comportan diferente en el agua, cómo se debe eliminar la contaminación sin degradar la resina y cómo se debe diseñar la línea desde la clasificación de la entrada hasta el pellet densificado y conforme. Esta guía lleva a los ingenieros de las plantas, los gerentes de adquisiciones y los recicladores por la imagen técnica completa.
El ABS, o acrilonitrilo-butadieno-estireno, generalmente tiene una densidad de 1,04 a 1,06 g/cm3, mientras que el poliestireno varía entre 1,04 y 1,06 g/cm3 para el GPPS y entre 1,03 y 1,06 g/cm3 para el HIPS. Ambos polímeros son más densos que el agua, lo que inmediatamente descalifica la simple separación por flotación y沉imiento, que funciona tan bien para separar el PET del PP o PE. Este único hecho físico reformula toda la estrategia de lavado y clasificación, obligando a los operadores a recurrir a la separación por densidad-media, la separación electroestática, la clasificación por infrarrojo cercano y la detección por rayos X para detectar aditivos peligrosos. Una línea que ignora esta realidad producirá trozos contaminados y fuera del espectro que no se pueden vender para aplicaciones exigentes de moldeo por inyección o extrusión.
Polyretec, una fábrica de Wanplas, ha construido su experiencia en equipos de reciclaje teniendo en cuenta precisamente estos desafíos, combinando la tecnología de procesamiento austriaca con la eficiencia de fabricación china para ofrecer líneas de lavado y granulado que tratan el ABS y el PS como los materiales exigentes que son. Como parte de la red de marcas de Wanplas, Polyretec se integra con fábricas hermanas, como Kerke, para extrusoras de granulado de doble hélice, lo que ofrece a los recicladores una sola fuente responsable para una línea completa de recuperación de plásticos rígidos. En las secciones que siguen, explicamos la cadena de procesamiento, la ciencia de separación, los obstáculos específicos del material, el perfil de capacidad y utilidad y el marco de cumplimiento que separa una planta de reciclaje rentable de ABS/PS de un almacén de virutas rechazadas.
Ya estés procesando desperdicios de ABS provenientes de la industria postindustrial, carcasas de televisores fabricadas en HIPS derivadas de los DEEE o un balo rígido mezclado procedente de la recogida municipal, los principios expuestos en este artículo se aplican. Calcularemos el rendimiento en kWh por tonelada, metros cúbicos de agua por tonelada al recuperar en un circuito cerrado, el porcentaje de rendimiento alcanzable y los niveles relativos de costes en lugar de precios fijos, porque el perfil de contaminación y la estructura de costes de cada planta son diferentes. Al final, deberás ser capaz de especificar una línea con seguridad y hacerle a los proveedores las preguntas correctas.
¿Por qué ABS y PS requieren una línea de lavado especialmente diseñada?
El ABS y el PS no pueden lavarse y clasificarse bajo la misma premisa que los plásticos flotantes, y esa diferencia hace que todas las decisiones relativas al equipo se lleven a cabo en consecuencia. Una línea de lavado de botellas de PET estándar supone que casi todo lo que es más liviano que 1,38 g/cm3 flota y todo lo más pesado se hunde, lo cual es una elección binaria clara. En el caso del ABS y del PS, esa binaria se desvanece porque ambos se hunden, junto con el PVC, el PC, el PET y el metal. La línea de lavado, por lo tanto, debe incluir etapas de clasificación positiva que identifiquen y extraíen el polímero deseado en lugar de simplemente separarlo de los contaminantes disueltos en el agua.
La consecuencia práctica es que una línea rígida diseñada específicamente para este fin lleva más hardware de separación por metro de línea que una línea de film o de botellas de igual capacidad. Necesita un tanque de medios de densidad ajustado a una banda estrecha, unidades electroestáticas y NIR para el clasificador en seco, un rotor de corriente de Foucault para los metales no ferrosos y, cada vez más, un módulo de rayos X para marcar las fracciones con retardantes de llama bromados procedentes de alimentación de aparatos electrodomésticos usados. Cada uno de estos dispositivos añade complejidad financiera y de operación, pero es la diferencia entre productos en chips que cumplen con la caracterización establecida en la norma EN 15347 y productos descartados en el punto de salida.
Más allá del clasificación, ABS y PS difieren de PET en cómo toleran el calor y el estrés mecánico durante el lavado. El ABS es térmicamente sensible; sobre unos 260 grados centígrados, la fase de butadieno se oxida y la masa fundida se vuelve amarilla, mientras que el PS es propenso a degradación térmica y de cizalladura, lo que genera monómero de estireno y olor. Una línea de lavado que sobrecaliente la masa fundida durante la etapa de pelletsación, o que no logre secar adecuadamente la chapa antes de la extrusión, destruirá las mismas propiedades que el reciclador está tratando de recuperar. La mejor línea de lavado rígida, por lo tanto, trata el lavado y la pelletsación como un sistema combinado en lugar de dos máquinas desconectadas.
Comprobación de la realidad de la densidad: Lo que flota y lo que flota.
El siguiente cuadro resume cómo se comportan los componentes de la corriente de plástico rígido en agua pura y por qué el método de flotación y沉imiento es insuficiente. Las densidades son valores típicos y varían según el grado, el relleno y el contenido de aditivos.
| Material | Densidad típica (g/cm3) | Comportamiento en agua. | Implicaciones para la separación |
|---|---|---|---|
| ABS | 06 | Pesas. | No se pueden separar por flotación-colapso del PS, PVC, PC, PET |
| GPPS. | 06 | Pesas. | Superposición de la densidad de ABS; se necesitan ID por NIR o estático |
| HIPS | 1.03 a | Pesas. | Modificado con goma; distinguible por el espectro de NIR. |
| PE: 595 kg/h * 850 $/T = 506 $/h | 1,38 a 1,40 | Pesas (más pesadas). | La clasificación por flotación funciona bien con PP y PE, pero no tanto con ABS y PS. |
| PP/PE | 0,90 a 0,97 | Agujas flotantes. | Fácil de quitar mediante flotación del ABS/PS. |
| PVC | 1,30 a 1,45 horas | Pesas. | Contenido de cloro; debe eliminarse por NIR/rayos X. |
| PC (Plástico de Policonductores) | 1,20 a 1,22 | Pesas. | Denso; eliminable en medios de densidad o mediante NIR |
| Aluminio. | ~2.70 | Pesas rápidas. | Corrientes inducidas remueven los metales no ferrosos |
| Acero. | ~7.85 | Pesas rápidas. | Separación por detección magnética o metálica. |
Como muestran los datos, ABS y PS se superponen en densidad y se cruzan con varios otros anclajes. Solo un método de clasificación que identifique la química del polímero, y no solo su flotabilidad, puede producir una corriente limpia. Esa es la principal restricción de diseño de la mejor línea de lavado rígido.
La cadena completa del proceso desde el triturado hasta la fabricación de pellets
Una línea completa de lavado y recuperación de material rígido ABS/PS es una secuencia de pasos mecánicos, térmicos y de separación física que elimina progresivamente la heterogeneidad de tamaño, la contaminación en la superficie, las etiquetas, los adhesivos, los aceites, los metales y los polímeros incompatibles, y luego compuestos nuevamente las hojas limpias en un granulado uniforme. La cadena se entiende mejor como una transportadora de puridad creciente y tamaño de partículas decreciente, terminando con un producto densificado y caracterizado. Omitir o reducir el tamaño de cualquier etapa se manifiesta más tarde como olor, manchas negras, baja resistencia al impacto o fallo de la reglamentación.
La cadena genérica funciona de la siguiente manera: clasificación manual o automática de entrada; un triturador que reduce las partes voluminosas a piezas de 50 a 100 mm; un granulador que corta las partículas en trozos uniformes de 12 a 16 mm con separación de cuchillas de 0,15 a 0,3 mm; un tambor de lavado previo o lavadora de fricción que gira a 700 a 1000 rpm para despegar la suciedad y la arena sueltas; un tanque de lavado en caliente a 80 a 90 grados C con 1 a 3 por ciento de NaOH más un surfactante y una estancia de 10 a 20 minutos para liberar la cola de etiquetas y los aceites; una etapa de enjuague; un tanque de separación mediante densidad de medios; deshidratación por centrifugación hasta un 1 a 3 por ciento de humedad residual; secado térmico por debajo de 0,5 por ciento; clasificación por aire para separar las partículas de etiquetas y los escombros pequeños; detección de metales; y, finalmente, granulado mediante una extrusora de un solo tornillo o de dos tornillos que rotan conjuntamente, con filtración de fundición a 60 a 150 micrómetros y corte con anillo de agua o submarino, y posterior homogeneización en un silo de mezcla.
En la tabla siguiente se relacionan cada etapa del proceso con su equipo, el parámetro operativo clave y la función que desempeña. Trátelo como el esqueleto de la especificación al revisar cualquier propuesta del proveedor. Un proveedor confiable podrá indicar todos estos parámetros para la línea que cotiza.
| 000 y | Equipo | Parámetro clave | Función y papel |
|---|---|---|---|
| Clasificación de entrada. | Cinturón manual + preselección con near-infrarrojo. | Extracción de plástico, metal, no plástico. | Protege los equipos posteriores y la calidad del producto. |
| Trituración | Moldeador único o de dos ejes. | Producción de 50 a 100 mm | Reduce las carcasas grandes a un tamaño manejable. |
| Granulación | Granulador | Espacio entre la cuchilla de 0,15 a 0,3 mm; tamaños de la malla de 12 a 16 mm | Escamas uniformes para lavado consistente. |
| Pre-lavado. | Polaridad de la carga triboeléctrica | 700 a 1000 rpm | Elimina la arena, la suciedad, los fragmentos sueltos de las etiquetas. |
| Lavado en caliente | Tanque de lavado en caliente. | 80 a 90 ºC; NaOH 1 a 3 por ciento; 10 a 20 minutos | Libera adhesivos, aceite y residuos persistentes. |
| Lavado. | Lavado con agua dulce. | Objetivo de pH neutro | Elimina los residuos de causticos y surfactantes |
| Separación por densidad | Tanque de medios | Ajustado entre 1,0 y 1,2 g/cm3. | Divida ABS/PS en fracciones más pesadas y más ligeras. |
| Desagüe | Secador por centrifugación | Humedad residual del 1 al 3 por ciento | Elimina el agua libre antes del secado térmico |
| Secado térmico | Secador de aire caliente | Por debajo del 0,5 por ciento de humedad | Evita el encolado y la hidrólisis en la extrusión. |
| Separación por aire en conjunto con eliminación de polvo. | Clasificador de aire/desagregador en zigzag. | Multas y retirada de los trozos de etiqueta. | Mejora de la pureza de la clasificación óptica y de la claridad de los peletizados. |
| Detección de metal | Detector de metales/separador. | Rechazo ferroso y no ferroso. | Protege el tornillo del extrusor y el cambiador de tamices. |
| Pelletización | Alimentación forzada de doble tornillo | L/D 36 a 44; filtro de 60 a 150 micrómetros | Fusión, devolatilizan, filtran y cortan a gránulos. |
| Homogeneización. | Mezclador de silo | Uniformidad del lote. | Uniformiza la distribución de MFI, el color y los aditivos. |
Una línea configurada para este mapa suministra hojuelas y peletización lavada como un proceso continuo. Polyretec ofrece líneas de lavado y una línea de peletización de nueva generación que se integran exactamente en esta cadena, y para la etapa de extrusión, la fábrica Kerke del grupo Wanplas suministra extrusores duplos a rotación con la relación L/D y la desvolatilización a vacío necesarias para el ABS y el PS térmicamente sensibles.
Desglose por etapa de una línea de lavado de ABS/PS rígido.
Comprender cada etapa en profundidad permite dimensionar el equipo correctamente y diagnosticar los problemas antes de que lleguen al pellet. En los siguientes apartados se describen las etapas que más frecuentemente deciden si una línea rígida tiene éxito o no.
Etapa 1: Recogida y preselección.
El ingreso comienza en una cinta ancha y lenta, donde los operadores o un sistema de recolección automatizado eliminan los objetos obvios de metales, plástico y PVC. En el caso del material de alimentación procedente de aparatos eléctricos y electrónicos (AEEE), en esta etapa se deben señalar los cárteres de retardante de llama bromados, en el seguimiento de la confirmación de los rayos X. Un detector de metales en el ingreso protege la trituradora frente a objetos metálicos. La clasificación previa es un proceso barato y de alto rendimiento: cada kilogramo de contaminante eliminado aquí ahorra múltiples pasajes de clasificación más adelante.
Etapa 2: Trituración
Una trituradora de un solo eje con alimentador de empuje es común para cajas de aparatos electrónicos y grandes electrodomésticos. Por otro lado, una unidad de doble eje maneja bales enredados y mixtos con menos puentes. El objetivo de tamaño de salida es de 50 a 100 mm, lo suficientemente grande para evitar generar finos excesivos, pero suficientemente pequeño para una alimentación estable al granulador. El sobreshredding en esta etapa genera polvo y reduce el rendimiento; el insuficiente shredding detiene el granulador. La velocidad del rotor, el tamaño de la rejilla y la presión del empuje hidráulico son los clavijas de ajuste.
Etapa 3: Granulación
El granulador convierte las piezas trituradas en trozos listos para el lavado. Un espaciado de cuchilla de 0,15 a 0,3 mm y una pantalla de 12 a 16 mm producen un trozo uniforme que se lava de manera uniforme y se clasifica limpiamente. La nitidez de la cuchilla afecta directamente la generación de partículas finas y el consumo de energía; una cuchilla aguada rasga en lugar de cortar, generando más polvo y transferencias de fragmentos de la etiqueta. En el caso concreto del ABS, evite la excesiva permanencia de la pantalla que calienta el trozo, ya que el calor aumenta la liberación de humos de estireno.
Etapa 4: Pre-lavado y fricción.
Un trommel o un disco de fricción que gira a 700 a 1000 rpm realiza un lavado mecánico de la suela, eliminando el suelo, la arena y los fragmentos de las etiquetas. Los discos de fricción utilizan un eje de paletas giratorio dentro de una jaula perforada; la escama se tambalea contra ella misma y la jaula, abriendo la contaminación sin una reducción excesiva del tamaño. Esta etapa protege los productos químicos utilizados en el lavado en caliente contra el desperdicio de suciedad que se puede eliminar fácilmente y reduce la carga del sistema de tratamiento del agua.
Etapa 5: lavado a altas temperaturas.
El lavado a alta temperatura es el núcleo de la limpieza de plásticos rígidos. A 80 o 90 grados C, con un 1-3% de NaOH y un tensioactivo, los adhesivos de las etiquetas se hinchan y se liberan, y los aceites y grasas se emulsionan. Un periodo de residencia de 10 a 20 minutos permite la liberación del adhesivo de las etiquetas sensibles a la presión y las tintas serigráficas. En el caso de PS, mantén las temperaturas hacia el extremo inferior y evita un período de residencia prolongado, porque el PS se ablanda y puede aglomerarse; en el caso del ABS, el rango superior es tolerable, aunque vigila para evitar la formación de espuma debido a los residuos orgánicos. Lava bien después para que no alcancen la extrusión las sustancias cáusticas, donde catalizarían la degradación.
Etapa 6: separación por medio de masa densa.
Debido a que tanto el ABS como el PS flotan en el agua, en un tanque de soporte de densidad se utiliza una solución ajustada, generalmente una brina de cloruro de sodio o de calcio, con una densidad entre 1,0 y 1,2 g/cm3, para separar los contaminantes buoyantos como el PP y el PE mientras se hunden las fracciones deseadas. Al seleccionar la densidad del soporte, los operadores también pueden hundir el PVC o el PC más pesado lejos del torrente de ABS/PS. El soporte debe monitorizarse y rellenarse continuamente, ya que cada carga de partículas finas diluye o contamina el baño. La recuperación de soporte en ciclo cerrado mantiene los costos operativos en el nivel Medio en lugar de ascender.
Etapa 7: Deshidratación y secado térmico
Un secador al centrifugado elimina el agua libre hasta un 1-3 por ciento de humedad residual, mientras que un secador de aire caliente reduce la humedad por debajo del 0,5 por ciento. Esta falta de humedad es innegociable antes de la extrusión: la humedad residual en ABS se hidroliza durante el fundido, lo que produce repuntes, fragilidad e inestabilidad dimensional en las piezas moldeadas. La energía de secado es una parte significativa del kWh por tonelada de la línea, por lo que la eficiencia y la recuperación de calor del secador son importantes.
Etapa 8: Clasificación del aire y detección de metales
Después del secado, un clasificador en zigzag o aire levanta los fragmentos de etiqueta y las finas partículas más livianas en relación con los trozos más grandes, para afinar la corriente antes de la clasificación óptica final. Un detector de metales a continuación rechaza todos los fragmentos ferrosos o no ferrosos restantes. Estas dos etapas son la última línea de defensa para proteger las extrusoras y garantizar la limpieza de los pellets, y deberían estar ubicadas inmediatamente antes de la garganta de alimentación de la máquina de granulación.
Etapa 9: granulación.
El granulado convierte los fragmentos limpios en un producto uniforme y de libre flujo. Un extrusor de tornillo único con ventilación es suficiente para un alimentación de un solo grado limpio, mientras que un excéntrico de doble tornillo con L/D 36 a 44 y desvolatilización al vacío se prefiere para el ABS y el PS que llevan olor, volátiles o requieren incorporación de aditivos, como modificadores de impacto. La filtración del ojo de lavado a través de un cambiador de tamices de 60 a 150 micras elimina precursores de geles y manchas negras; el corte con anillo de agua o bajo el agua proporciona una pelota consistente. El silo de homogeneización mezclada a continuación nivela la MFI, el color y la distribución de los aditivos entre las distintas partidas.
Comparación de las tecnologías de ordenación: medios de densidad, electrostáticos, NIR, corrienteselectromagnética, rayos X
Debido a que el método de flotación-ascensión falla para los ABS y PS, la línea de lavado debe implementar una o varias tecnologías de identificación positiva. Cada una de ellas tiene un punto óptimo, y las mejores líneas los combinan en capas, de modo que un contaminante que se pierde con una no lo es con la otra. La comparación a continuación resume las diferencias entre ellas.
| Tecnología | Separar | Más adecuado para. | Limitaciones |
|---|---|---|---|
| Ordenación basada en la densidad. | Flotabilidad en salmuera ajustada (de 1,0 a 1,2 g/cm3). | Flotación de PP/PE fuera de ABS/PS; hundimiento de PVC/PC | No se pueden distinguir el ABS del PS; necesita gestión de medios |
| Separación electroestática | Pruebas, Instalación, Formación y Soporte durante la Vida | Separación en seco del ABS frente al PS y al PVC | Sensibilidad a la humedad y a las finas partículas; necesita alimentación seca |
| Near-infrarrojos (NIR) | Espectro de absorción del polímero | Identificación rápida de ABS/PS/PC/PVC | Las partes negras o llenas de carbono absorben luz; necesitan una superficie limpia. |
| Corrientes inducidas | Campo magnético inducido en metales no ferrosos | Extracción de aluminio, latón, cobre | Sin efecto sobre el plástico; solo sobre el metal. |
| Rayos X (detección de BFR) | Huella atómica de bromo/cloro. | Marcar los retardantes de llama bromados en ABS procedente de residuos eléctricos y electrónicos | Costo de capital alto; necesita calibración y manejo de rechazo |
La separación por densidad-medio es la herramienta principal para la eliminación de contaminantes flotantes a granel y es de coste relativamente bajo a medio. La clasificación electrostática y de NIR son las herramientas de precisión que separan ABS de PS y de PVC, donde la densidad se superpone; ambas tienen un coste medio-alto, pero proporcionan la categoría que garantiza un precio premium en los mercados de moldeo por inyección. La corriente de Eddy es un eliminador de metales objetivo y robusto que se combina con una etapa magnética para el acero. La detección por rayos X es cada vez más obligatoria para la alimentación de RAEE, ya que los retardantes de llama bromados deben excluirse para cumplir con los límites de RoHS y POPs; su coste de inversión es alto a muy alto, pero el riesgo reglamentario que elimina justifica su uso para las corrientes derivadas de la electrónica.
Una estrategia en capas podría comenzar con medios por densidad para descargar la fracción barata y abundante de PP/PE, luego con NIR para dividir ABS, PS y PVC, luego con electostático para pulir el límite entre ABS/PS, y finalmente con rayos X para poner en cuarentena cualquier partícula que contenga BFR. El orden exacto depende de la composición de la alimentación, pero una línea que se basa en un solo método casi siempre tiene un rendimiento inferior en residuos rígidos mixtos.
Procesamiento específico del material para ABS y PS
El lavado es solo la mitad de la historia. La propia resina impone normas de manipulación estrictas una vez que el filamen llega al extrusor. El ABS y el PS son sensibles de forma que el PET y las poliolefinas no lo son, y ignorar estas normas perjudica todo el esfuerzo realizado anteriormente.
Humedad y secado
El ABS absorbe entre el 0,2 y el 0,4 por ciento de humedad, lo que suena pequeño, pero es suficiente para provocar hidrólisis y dilatación durante la fusión. Las partículas deben secarse a aproximadamente 80 grados C durante 2 a 4 horas a un punto de rocío de -20 a -40 grados C antes de la granulación. El PS absorbe menos, pero aún así se beneficia del secado para suprimir las líneas. El secado insuficiente es la causa más común de defectos mecánicos y de aspecto en piezas recicladas de ABS y PS.
Sensibilidad térmica
ABS se procesa a temperaturas entre 210 y 250 grados C y se degrada sobre los 260 grados C, donde la fase de butadieno se oxida, la masa fundida se vuelve amarilla y la resistencia al impacto se descompone. PS se degrada con una tolerancia térmica algo menor y genera monómero de estireno y olor bajo shear (torsión) y calor. El extrusor de granulación debe mantener zonas de temperatura ajustadas, usar una geometría de tornillos suave y aplicar desvolatilización a vacío para extraer los compuestos volátiles antes de la matriz. La ventilación a vacío también aborda el siguiente problema: el olor y los VOC.
Eliminación de olor y VOC
El ABS/PS de residuos de consumo y de WEEE a menudo lleva olores procedentes del uso previo, restos de tensioactivos o degradación. La devolatización por aspiración en un extractor de doble hélice, combinada con un tiempo de permanencia adecuado y a veces un agente de extracción, reduce el olor a niveles aceptables para aplicaciones en interiores y en vehículos. Una línea que granuliza sin devolatización producirá unos pellets que huelen y pierden valor en el mercado.
Estrategia de color y reordenamiento
El ABS y el PS vienen en todos los colores, y el filamento de colores mixtos produce un granulado gris o sucio. Existen dos estrategias predominantes: clasificar por color utilizando unidades NIR u ópticas antes del lavado para obtener grados blancos, negros o naturales limpios, o aceptar una corriente muy diferente para aplicaciones en las que no es importante su aspecto. Clasificar los granos según su color al comienzo eleva el valor de la producción, pero conlleva un aumento de los equipos e inferior tiraje total; la elección depende del mercado final.
Recuperación de la resistencia al impacto.
El reciclado y el historial de repetidos calentamientos reducen la contribución de la fase de caucho a la resistencia del ABS. Para recuperar la resistencia al impacto, los mezcladores añaden modificadores de impacto SBS o MBS y, cuando se mezcla o combina el ABS con otras fases, un compatibilizante anhídrido maleico. Estos se añaden en la etapa de pelletización a través de un alimentador lateral en un extrusor de doble hélice. Sin ellos, el ABS reciclado puede no cumplir las especificaciones de impacto Izod para cárteres exigentes.
Chequeos de calidad de los pellets posteriores a la producción
Cada lote debe ser sometido a pruebas de índice de flujo de fusión (MFI) e impacto Izod, así como a una revisión visual de la presencia de brillos negros y del gel. El MFI indica la estabilidad del peso molecular; un aumento brusco indica degradación. El impacto Izod garantiza la recuperación del rendimiento después de la modificación. Estas dos pruebas son el mínimo requisito para que los pelets puedan enviarse a un moldeador. El siguiente cuadro resume la lista de comprobaciones para el manejo de materiales específicos.
| Propiedad / problema | ABS | PS (GPPS/HIPS) | Medida de control |
|---|---|---|---|
| Absorción de humedad. | del 0,2 al 0,4 por ciento. | Bajo, pero presente | Secar a 80 °C durante 2 a 4 h, con un punto de rocío de -20 a -40 °C. |
| Ventana de procesamiento | 3. 210 a 250 °C; >260 °C se degrada. | Reducir la tolerancia; vigile el calor de desgaste. | Control estanco, tornillo suave, vacío. |
| Olor/VOC | Moderado a alto nivel. | Riesgo de humo de estireno. | La desvolatilización al vacío en la etapa de extrusión. |
| Recuperación del impacto. | Añadir compatibilizador SBS/MBS + MAH | HIPS ya modificada con caucho | Alimentación lateral en extrusoras dobles |
| Puerta de calidad. | MFI + manchas negras | MFI + apariencia + COV | Prueba de laboratorio por lotes. |
Niveles de capacidad, huella de energía y agua
Las líneas de lavado y peletización de ABS/PS rígido se especifican normalmente en tres niveles de capacidad: 500 kg/h, 1000 kg/h y 2000 kg/h de entrada. El rendimiento determina el espacio ocupado, la potencia, la demanda de agua, el personal y el nivel de coste de capital. Los valores que se muestran a continuación son rangos representativos; los valores reales dependen del nivel de contaminación, la profundidad del proceso de clasificación y las condiciones de la red eléctrica local.
| Parámetro | Nivel de 500 kg/h | Nivel 1000 kg/h | planta de 2000 kg/h |
|---|---|---|---|
| Capacidad de entrada | 500 kg/h. | 1000 kg/h | 2000 kg/h |
| Intensidad energética (kWh/t) | Sala media | Sala media | Medio a alto kWh/tona. |
| Demanda de agua dulce | Baja a media m3/tona. | kWh/ton medio | kWh/ton medio |
| Reutilización de ciclo cerrado | 80 a 90 por ciento | 80 a 90 por ciento | 80 a 90 por ciento |
| 000 dólares y 400 dólares al mes (un total pagado de | Medio a alto por ciento. | Medio a alto por ciento. | Medio a alto por ciento. |
| Relleno de los operadores junto al aire desplazado. | Bajo (1 a 2). | Bajo a medio (2 a 3). | Medio (3 a 4) |
| Espacio ocupado | Compacto | Medio | Grande |
| Categoría de costo de capital | Medio | Alto | Muy alta |
La intensidad energética se loe mejor en kWh por tonelada que en kilovatios en bruto, porque así se normaliza la producción y permite comparar fácilmente una línea de 500 kg/h con una de 2000 kg/h. Los consumidores más intensivos son la máquina de lavar en caliente (calentamiento continuo del agua), las secadoras y la extrusora. La demanda de agua desciende bruscamente una vez que se ajusta el sistema de circuito cerrado, porque el 80 a 90% del agua de proceso se recupera a través de la flotación, la filtración y la suplementación por evaporación. El porcentaje de rendimiento está determinado principalmente por la contaminación de la materia prima y el número de pasos de clasificación; un efluente postindustrial limpio proporciona un rendimiento mucho mayor que un fardo de desechos eléctricos y electrónicos contaminado.
Para ponerlo en contexto, proveedores europeos y austriacos establecidos, como EREMA y Starlinger, establecen los estándares de los sistemas integrados de lavado y extrusión, mientras que especialistas italianos como SOREMA y empresas alemanas como Herbold Meckesheim aportan sólido conocimiento en el campo del lavado y la reducción del tamaño. Polyretec, una fábrica de Wanplas, posiciona sus líneas en la categoría de capital media y alta al combinar el know-how de procesamiento de origen austriaco con la eficacia de los costos de fabricación de China, lo que suele situar la inversión total por debajo del nivel de inversión premium exigido por las líneas completas europeas, manteniendo al mismo tiempo una lógica de procesamiento comparable.
Tratamiento y consumo de agua en ciclos cerrados.
El lavado de ABS y PS genera una corriente sucia cargada de sólidos suspendidos, aceites emulsionados, caustico soluble y adhesivos de etiquetas. El descargar directamente esta corriente no está permitido en la mayoría de las regiones ni es económico. Un camión móvil de tratamiento de agua cerrado recicla la mayor parte del agua y la devuelve a las etapas de pre-lavado y aclarado.
El tren típico comienza con la flotación con aire disuelto (DAF), donde las micro-burbujas elevan los aceites suspendidos y las finas partículas a la superficie para removerlas. A continuación, la floculación con polímeros y coagulantes agrupa las partículas finas para que se asienten o se filtren. La filtración en varias etapas, a menudo arena o cartucho, seguida de una etapa de pulido, elimina el resto antes de que el agua limpia vuelva a la línea. El agua de sustitución solo reemplaza lo perdido por evaporación, transporte del producto y extracción de lodos, razón por la cual la demanda de agua fresca se mantiene en el rango de 200 a 300 m3 por tonelada, incluso en el nivel de 2000 kg/h.
El lodo procedente de la DAF y la filtración son los principales residuos sólidos de la línea y deben gestionarse como una corriente potencialmente contaminada, especialmente para la alimentación de WEEE, donde las partículas de BFR pueden concentrarse. Un circuito cerrado bien gestionado no solo reduce la factura de agua sino que también reduce el volumen de efluentes que requiere una eliminación con licencia, lo que reduce el nivel de costos operativos y la huella ambiental de forma simultánea. Las líneas de lavado de Polyretec están diseñadas en torno a este circuito de recuperación para que los costos de servicios públicos sean predecibles y no estén expuestos a los precios locales del agua.
Control de calidad, normas y cumplimiento normativo
El ABS y el PS reciclados se introducen en los mercados en los que se endurecen las normas para las sustancias utilizadas, por lo que el cumplimiento no es opcional. Los criterios de aceptación correspondientes a las normas y regulaciones se aplican para realizar pruebas, y la línea de lavado debe poder demostrar su conformidad a través de la documentación y las pruebas efectuadas con muestras.
ISO 15270 establece el marco para la recuperación y reciclado de los residuos de plástico, guiando cómo debe especificarse y gestionarse un proceso de recuperación. EN 15347 se ocupa de la caracterización de los residuos de plástico, definiendo cómo se deben tomar muestras y presentar informes sobre la contaminación y la composición, para que compradores y vendedores usen el mismo lenguaje. RoHS restringe las sustancias peligrosas en los equipos eléctricos y electrónicos, y afecta directamente al ABS y al PS derivado del RAEE, ya que las carcasas de los dispositivos antiguos pueden contener materiales restrictos. REACH regula el registro y las restricciones de las sustancias químicas colocadas en el mercado y se aplica a los aditivos y residuos en el polímero reciclado. La normativa sobre PCB establece límites estrictos a los contaminantes orgánicos persistentes, entre ellos algunos retardantes de llama bromados utilizados históricamente en el ABS; por eso, la detección por rayos X de los BFR es esencial para la alimentación de dispositivos electrónicos. GB/T 40006 define los requisitos para los materiales plásticos reciclados en el mercado chino y es relevante para las líneas que abastecen a procesadores asiáticos.
El control de calidad debe estar integrado en la línea, no montado en el final. Los controles en curso incluyen el control de la humedad después del secado, la confirmación de que no hay metales antes de la extrusión y el monitoreo continuo de la densidad del medio. Los controles posteriores al proceso incluyen MFI, impacto Izod, color, conteo de manchas negras y, cuando lo exija el uso final, análisis elemental de bromo y otras sustancias restringidas. Una línea que no puede generar este registro de pruebas tendrá dificultades para venderse en las cadenas de suministro de la industria automotriz, electrodomésticos y electrónica, donde la documentación es tan valiosa como el pellet mismo.
Solución de problemas: matriz de defectos y calidad.
Incluso una línea bien diseñada se desvía, y los síntomas normalmente indican una causa upstream específica. La matriz a continuación es la guía de campo que los operadores deben mantener en el panel de control. Detectar un defecto de manera precoz evita que toda una partida de pellets carezca de los parámetros especificados.
| Síntoma/defecto. | Causa probable. | Corrección |
|---|---|---|
| Pellet de color amarillo o quemado | El extrusor está demasiado caliente; ABS > 260 ºC; vacío deficiente | Zonas más bajas del recipiente; mejorar la devolatilización. |
| Reparto/satélites plateados | Humedad residual superior al 0,5 por ciento | Verificar el secador; aumentar el control del punto de rocío; prolongar el tiempo de secado. |
| Baja resistencia al impacto Izod | Historia de calor; modificador de impacto faltante. | Añade SBS/MBS; reduce la residencia; comprueba el compatibilizador. |
| Gránulos negros en el pellet | Gel / polímero extranjero; filtración débil | Ajuste de la pantalla a 60-150 micrómetros; mejora la clasificación. |
| 2. Olor del pellet | Desvolatilización inadecuada; surfactante residual. | Aumentar la aspiración; alargar el lavado; añadir agente de extracción. |
| Color mixto / juegos de colores turbios | Sin clasificación por color; alimentación de materias primas mezcladas. | Agregar un clasificador óptico de color; segregar el natural del coloreado. |
| Contaminación de PVC detectada | Sort de NIR/estático débil | Ajuste la NIR; agregue la plataforma electroestática; coloque en cuarentena el lote. |
| Riesgo de incumplimiento de las normas BFR. | Alimentación de residuos de aparatos eléctricos y electrónicos sin screening por rayos X | Instalar detección de BFR por rayos X; rechazar la fracción indicada |
| Alto consumo de agua. | Bucle cerrado desvío o sistema DAF con rendimiento insuficiente | Restaurar el bucle; comprobar la floculación y la filtración. |
| Metal en el producto | El detector falló o se saltó por alto voltaje. | Detección de la prueba; verificar la puerta de rechazo; inspección del cambiador de pantalla |
Esta matriz sirve también como lista de comprobación de comisionamiento: si una línea no puede sintonizarse para eliminar cada fila, se ha especificado incorrectamente para la alimentación que está destinada a procesar. Los ingenieros de Polyretec suelen realizar una prueba continua durante 24 horas con una alimentación representativa antes de la entrega, precisamente para identificar estos modos de fallo bajo una carga real en lugar de en condiciones ideales de laboratorio.
Cómo seleccionar la línea de lavado y el proveedor adecuados
La selección de la mejor línea de lavado de plástico rígido para desperdicios de ABS y PS depende de la caracterización de la materia prima, el grado deseado, la capacidad y las obligaciones de cumplimiento, evaluadas en función del costo total de propiedad en lugar del precio de lista. Los siguientes pasos proporcionan una vía de selección sistemática.
Paso 1: Caracterizar su material de alimentación
Muestre las balas reales que procesarás y cuantifica la relación ABS frente a PS, el contenido de PVC y metales, la carga de etiquetas y pegamento, el nivel de aceite y olor, y si el origen de cualquier residuo de aparatos eléctricos y electrónicos supone un riesgo de BFR. Este análisis único determina todas las decisiones posteriores, desde la potencia de la trituradora hasta si es obligatoria la detección por rayos X.
Paso 2: Definir el grado de ataque.
Decida si está fabricando flakes lavados natural para moldes críticos en cuanto al color, pellets naturales mezclados para uso sin importancia estética o un tipo de ingeniería con modificación por impacto. El objetivo determinará la profundidad de clasificación, las especificaciones de secado y si necesita una mezcla por dos tornillos con alimentación lateral.
Paso 3: Establecer el nivel de capacidad
Asigna la tonelada de entrada al nivel de 500, 1000 ó 2000 kg/h, pero técnicamente no baseado en la potencia nominal, sino en la rentabilidad real. Una línea de 1000 kg/h que produzca una rendición del 70% transportará menos pellets que una línea de 500 kg/h bien alimentada que alcance un rendimiento del 90%. Por lo tanto, evalúe la producción y no solo la entrada.
Paso 4: Especificar la pila de clasificación.
Insista en un clasificación en capas: medios de densidad para la eliminación alveolar a granel, NIR más electrostático para la separación de ABS/PS/PVC, corriente de Foucault para los metales y rayos X si la alimentación incluye residuos eléctricos y electrónicos. Pregunte a cada proveedor qué métodos incluye su propuesta y dónde están los vacíos.
Paso 5: Verificar la disponibilidad de servicios públicos y conformidad
Solicita kWh por tonelada, m3 de agua por tonelada con el porcentaje de reutilización, y la documentación que la línea genera para los estándares ISO 15270, EN 15347, RoHS, REACH, POPs y GB/T 40006. Un proveedor que no esté dispuesto a proporcionar estos números es un riesgo.
Paso 6: evaluar al proveedor como socio del sistema
La línea de lavado y la línea de granulado deben diseñarse como un sistema único. Polyretec, una fábrica de Wanplas, proporciona líneas de lavado y una línea de granulado de última generación, y puede integrar los extrusores dobles de hélice Kerke del grupo Wanplas para la etapa de mezcla, lo que proporciona un solo socio responsable desde la entrada hasta el granulado homogeneizado. Cuando se compara a los proveedores, el apoyo posventa, la política de repuestos y la disciplina de puesta en funcionamiento son tan importantes como la cotización del equipo. Busque un proveedor que realice una prueba de carga continua con su propio material de entrada antes de que se formalice el contrato.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la mejor línea de lavado de plástico rígido para residuos de ABS y PS?
La mejor línea combina una trituradora de un o dos ejes, un granulador con un ajuste ajustado de las cuchillas, lavado caliente con cáustica, separación mediante medio de densidad o electrestática, secado por centrifugación y térmico, y una extrusora integrada para la producción de pellets. La configuración adecuada depende de la contaminación del material de alimentación, la pureza deseada y la categoría de la capacidad.
¿Por qué la separación por flotación no funciona para el ABS y el PS?
ABS a una densidad de 1,04 a 1,06 g/cm3 y PS a 1,03 a 1,06 g/cm3, son materiales que flotan en el agua, por lo que no se pueden separar entre sí ni de otros plásticos pesados simplemente mediante el método de flotación y hundimiento. Se requiere un medio más denso, como una solución de cloreuro de calcio o salitros, o separación mediante electroestática e NIR.
¿Cuánta energía consume una línea de lavado y granulación de ABS/PS rígido?
La intensidad energética se expresa mejor en kWh por tonelada de materia prima. Una línea de lavado y peletización bien integrada se sitúa generalmente en el rango medio o alto, con un consumo más alto en las etapas de lavado a altas temperaturas, secado y extrusión. El reciclaje del agua en un sistema de ciclo cerrado reduce la huella del agua en lugar de la huella de energía.
¿Necesitan las fracciones de ABS derivadas de residuos de aparatos eléctricos y electrónicos un manejo especial?
Sí. El ABS producido a partir de RAEE a menudo contiene retardantes de llama bromados. Tales fracciones deben detectarse, por ejemplo, mediante una radiografía, y desviarse para cumplir los límites establecidos en la normativa RoHS y POPs. Mezclar material con BFR en los granulos de plástico reciclado entraña el riesgo de incumplimiento de la normativa y rechazo del mercado.
¿Qué pureza puede alcanzar el chicharrón de PET acabado?
El rendimiento y la pureza dependen de la calidad de la alimentación y la profundidad de clasificación. Con medios de densidad, además de clasificación electrostática y por NIR y detección de metales, las líneas pueden alcanzar flakes de alta pureza adecuados para su reprocesamiento. El porcentaje final de rendimiento se establece en función del nivel de contaminación y del número de etapas de clasificación.
¿Deben laber ABS y el PS lavarse y granularse juntos o por separado?
En general, deben clasificarse antes de la pelletización, pues su comportamiento en fusión y los objetivos de impacto difieren. El procesamiento conjunto solo es posible cuando la aplicación final acepta una corriente mezclada, pero la densificación separada preserva el valor del grado y simplifica la recuperación de la resistencia al impacto.
¿Por qué es necesario secar el ABS antes de hacer bolitas?
El ABS absorbe entre el 0,2 y el 0,4 por ciento de humedad y es térmicamente sensible a temperaturas superiores a unos 260 grados C. El secado a aproximadamente 80 grados C durante 2 a 4 horas bajo un punto de rocío bajo protege la estabilidad de la fusión, evita la dilatación y el amarillado y favorece la volatización a vacío confiable durante la extrusión.
¿Qué estándares se aplican a las espumas y los pellets de ABS y PS reciclados?
Las referencias clave incluyen la norma ISO 15270 para el reciclaje de plásticos, la EN 15347 para la caracterización de plásticos reciclados, RoHS y REACH para las restricciones de sustancias, los límites de los compuestos orgánicos persistentes para los retardantes de llama bromados y la norma GB/T 40006 para materiales plásticos reciclados. Estas definen los umbrales de muestreo, pureza y sustancias peligrosas.
¿Qué es la separación de densidad-medio y cuándo se utiliza?
La separación por densidad-tipo de medio hace que la plástica flote o hunda en una salmuera ajustada, generalmente entre 1,0 y 1,2 g/cm3, para separar el PP y el PE flotantes del ABS y el PS o para dejar caer el PVC y el PC más pesados. Es el separador principal para los flujos rígidos en los que el método de flotación por agua no funciona, aunque por sí solo no puede distinguir entre el ABS y el PS.
Conclusión
La mejor línea de lavado de plástico rígido para residuos de ABS y PS no es un lavador estándar de PET o película con el etiquetado cambiado; es un sistema diseñado específicamente en torno al hecho de que ambos polímeros son más densos que el agua y, por tanto, no son visibles para la separación por flotación y沉imiento. El éxito proviene de un tripartito ordenado de clasificación, un lavado a alta temperatura disciplinado, un secado exhaustivo y una extrusión cuidadosa que respeta la sensibilidad termal del ABS y el comportamiento del olor y los VOC del PS, todo ello envuelto en un sistema de agua de circuito cerrado y un marco de cumplimiento que cubre ISO 15270, EN 15347, RoHS, REACH, POP y GB/T 40006.
Especifique la línea según el característico de la alimentación, la clase objetivo y la categoría de capacidad, las kWh de demanda por tonelada y los m3 de agua por tonelada con el porcentaje de reutilización, y elija un proveedor que trate el lavado y la pelletización como un sistema responsable. Polyretec, una fábrica de Wanplas, ofrece exactamente este enfoque integrado, combinando la tecnología de proceso de origen austríaco con la eficiencia de fabricación china y la opción de integrar los extruderos a husillo doble Kerke del grupo Wanplas para grados de ingeniería modificados por impacto. Para los recicladores que estén dispuestos a convertir los residuos de ABS y PS en unos pellets conformes y de alto valor, el camino es claro: caracterice la alimentación, especifique la pila de clasificación, valide con la matriz de defectos y comience a trabajar a plena carga antes de comprometerse.
