La secchezza della frazione è la variabile che viene meno tenuta in considerazione in una linea di riciclo dei plastici, e la variabile che decide più frequentemente se nella produzione delle polveri per la riciclabilità le polveri siano di qualità elevata con un contenuto di intrinseca viscosità alto, o se si ottengono prodotti viziati e deformati che sono rifiutati dai buyers. Per qualsiasi operatore che gestisce una linea di lavaggio e riciclaggio del PET, la presenza di residui d'acqua nella frazione non è solo un inconveniente estetico, ma è anche un pericolo chimico e meccanico che inizia a degradare il polimero nel momento in cui si crea la fusione, e continua a compromettere il throughput, la durata degli sciorreni e le proprietà meccaniche ultimate finché la linea non viene sosta e riadattata. Questo articolo descrive, dalla fisica dell'acqua nei polimeri alla disposizione pratica di una catena di secche, come migliorare la secchezza della frazione per produrre polveri di alta qualità. La fabbrica Wanplas, Polyretec, costruisce linee di lavaggio, unità di esciato-compressore e sistemi di riciclaggio per i materiali di PET, PP, PE, ABS e PA, e i principi tecnici esposti sono gli stessi applicati in queste macchine. Al termine di questo articolo avrete capito perché il PET e il PA sono più "colpevoli" del PE e del PP, quale combinazione di centrifugazione, esciato, aria calda, desiccanti, infrarossi e aspirazione si adatta meglio a ciascun resino, come misurare correttamente l'umidità e come compensare al datore di lavoro quando la frazione non è ancora sufficientemente secca.

Perché l'umidità del lamelle determina la qualità della granella.

La secchezza dei grumi determina la qualità dei granulati perché l'acqua non è inerte in un estruttore di riciclo; è un reagente che idrolizza le catene polimeriche, un agente espansivo che crea vuoti e un contaminante che sporca i raschi e aglomera la polvere. Quanto più vicino un grumo si avvicina al suo obiettivo di umidità specifico per la resina, più pulito è il fusione, più stabile è la pressione e maggiore è la resistenza meccanica conservata del granulato finito. Una fabbrica che trattiene il processo di seccheggio come una fase finale e non come un punto di controllo del processo principale, avrà costantemente una perdita di rendimento alla granulometrica.

Il danno causato dall'acqua è sia chimico che fisico. Dal punto di vista chimico, l'acqua provoca una degradazione idrolitica, che è grave nei poliestri come il PET e nelle poliamidi come il PA6 e il PA66, moderata nei PC e nei PBT e minori nelle poliolefine. Dall'aspetto fisico, l'acqua si trasforma in vapore nella fusione, generando bolle e strisce di argento, causando fluttuazioni di pressione e accelerando l'agglomerazione della polvere. Queste non sono mode di guasto separati; si accumulano, quindi un piccolo sovradosaggio di umidità in un'accoppiata iniziale provoca numerosi difetti in quella successiva.

La viscosità intrinseca, o IV, è la metrica che meglio evidenzia il danno idrolitico nel PET. Ogni punto percentuale di umidità residua in eccesso può tradursi in una perdita di IV di circa 0,02 a 0,08 dL/g durante il processo di fusione, in base al tempo di permanenza e alla temperatura. Per il rPET da bottiglia a bottiglia, in cui la IV di partenza è già modesta dopo il riciclo meccanico, questa perdita può portare il prodotto sotto i parametri specificati per il formaggio a appannamento e allungamento. Il PA mostra la stessa sensibilità, con una ridotta resistenza alla trazione e all'impatto, poiché le leghe amidiche si distruggono.

La forza meccanica è la proprietà che il cliente final percepisce. La schiuma umida produce pellet con valori di resistenza a trazione e impatto inferiori, perché la scissione della catena riduce la distribuzione del peso molecolare e perché i micro-voidi presenti agiscono come siti di innesco delle fessure. Il colore è anche influenzato: l'evoluzione idrica e termica conduce al giallimento, soprattutto nei poliestere e nelle gamme retardanti la combustione, e questo giallimento può essere irreversibile al momento della produzione dei pellet.

Infine, il secchionamento protegge la linea stessa. Le strisce infusi di umidità portano finiture e polvere di carta, che si agganciano attraverso la tensione superficiale, e queste coccole bloccano le griglie, aumentano la frequenza di attivazione dello scambiatore di griglia e causano letture erratiche della pressione del fusione. Un secchio adeguatamente specificato e mantenuto non è quindi un accessorio di lusso ma un dispositivo di throughput e manutenzione.

Resina	Umidità target (ppm/%)	Idrofilo?	Cattivo effetto primario dell'acqua in eccesso
PET (grado alimentare)	< 50 ppm (contenitore a contenitore < 30 ppm)	Forte	Perdita idrotermica del IV compresa tra 0,02 e 0,08 dL/g, bolle e giallimento.
PA6 / PA66	< 200 ppm	Molto forte	La division della catena delle amidi, parti frammentate, strisce argento
PC	< 200 a 500 ppm	Forte	Hidrolisi, estensione della catena, ridotto impatto
PBT	< 200 ppm	Forte	IV Spaccature, difetti sulla superficie
ABS	< 0,1 % (1000 ppm)	Moderatamente contaminato; prodotto post-consumo.	Striature argentate, sfaldamento, superficie scarsa.
PVC (rigido)	< 300 ppm	Basso a moderato	Hidrolisi-assistita desidroclorazione termica
Il riciclo di bottiglie di HDPE / PP.	< 0,1 a 0,2% (1000 a 2000 ppm)	Solamente l'acqua superficiale	Agglomerazione del polvero, cattivo alimentazione, borbottamenti minori
PS/HIPS	< 0,1 % (1000 ppm)	Basso	Formazione della spuma, striature superficiali.

Come l'umidità attacca il polimero durante la granulazione

L'umidità attacca il materiale polimerico durante la granulazione attraverso tre meccanismi che agiscono in sequenza: ossida la catena a fusione, transita in vapore creando vuoti, e destabilizza il processo causando oscillazioni di pressione e di filtrazione. Comprendere l'ordine di questi meccanismi indica all'operatore dove spendere i propri sforzi, perché arrestare il vapore è facile rispetto a invertire la scissione della catena dopo che è avvenuta.

La hidrolisi è la parte irreversibile. Nel PET, le molecole di acqua rompono i legami esterici; nei PA, rompono i legami amidi. La velocità della reazione aumenta marcatoriamente con la temperatura e la percentuale di umidità, quindi la parte più calda e più umida del fusolatore è esattamente quella in cui avviene il maggiore danno. La conseguenza visibile è una perdita di IV da 0,02 a 0,08 dL/g per il PET, ma la conseguenza invisibile è una riduzione permanente della distribuzione del peso molecolare che nessun processo downstream può riallineare. La solid-phase polycondenzazione può ristabilire l'IV per il PET, ma solo a danno di energia e di tempo, e non può annullare ogni difetto.

La vaporizzazione è la parte visibile. L'acqua che sopravvive all'ampiezza di plasticizzazione diventa vapore supercaldo. Se la zona di evacuazione o di aspirazione non è in grado di catturarlo, il vapore viene trasportato nel pool di fusione nella matrice. Crea bacche che vengono congelate nel pezzetto come vuoti interni o si dissolve lungo il fronte di flusso, lasciando strisce argentate e scollamenti su qualsiasi superficie congiunta sottostante. Per le applicazioni trasparenti o a parete sottile,anche una frazione di un per cento di vapore accumulato è sufficiente per che il prodotto venga rifiutato dal cliente.

La destabilizzazione del processo è la parte più costosa. Le bolle e la variabilità del contenuto di vapori cambiano la compressibilità effettiva della fusione, quindi la pressione della fusione fluttua ciclo dopo ciclo. Queste fluttuazioni vengono interpretate dalla linea come instabilità, spingendo a una maggiore frequenza dei movimenti del cambiator della griglia e producendo pellet in dimensioni o colori non idonei nelle varie batterie. Dato che il cambiator della griglia reage a un'umidità che non dovrebbe mai essere arrivata alla fusione, l'operatore finisce per consumare griglie e lavoro per mascherare un problema di asciugatura.

L'agglomerazione del polvero è la parte tranquilla. Il flake umido porta particelle finissime e residui di carta o di etichette che si accorcam sotto tensione superficiale formando palline granulose. Queste palline sopravvivono male alla fusione, appaiono sotto forma di macchie nere o grigie e accelerano il blocco delle superfici. Il flake sporco e depolvitizzato si alimenta uniformemente e consente all'esclusore di funzionare con una caricata di asciugatura costante.

Il color giallastro unisce la trama della storia. L'idrolisi e l'esposizione termica insieme ossidano gli estremi delle catene e i additivi, spostando il pellet verso il giallo. Nel PET questo viene misurato direttamente come oscillazione del valore di colore b*, e una volta tratto in direzione del giallo non può essere correttato all'impianto del pelletizzatore, ma può essere prevenuto con un meno elevato contenuto di umidità e un controllo più rigido delle temperature.

La catena della dezidratazione: dal tanquello di lavaggio ai flocchi secchi

La catena di desidratazione è la sequenza di operazioni unitarie che rimuove l'acqua dalla placca tra il serbatoio di lavaggio e il collo dell'esdilustratore, e una catena ben progettata rimuove la maggior parte dell'acqua in modo economico con mezzi meccanici prima di sprecare energia sull'essiccazione termica. La regola che governa tutta la catena è semplice: estrudere e centrifugare quanto più possibile d'acqua in primo luogo, quindi applicare il calore solo alla frazione che la forza meccanica non può rimuovere.

Una catena completa per una linea tipica di bottiglie in PET comprende: un serbatoio di lavaggio e una lavatrice a fricción, uno schermo di scarico o pre-alarme, un secatore centrifugale, un tunnel d’aria calda opzionale e, in ultimo, un desiccante o un secatore infrarosso immediatamente prima della porta di feed. Per la pellicola PE e PP, la catena sostituisce la fase centrifuga con un spremitore o un plastocompressore, perché la pellicola sfollata non può essere filata a secco, nel modo in cui può essere fatto con i flocchi rigidi. Ogni fase ha la propria umidità all'ingresso e all'uscita e i propri costi energetici, e la chiave è quella di portare il più possibile il lavoro possibile alle fasi upstream, più economiche.

La desidratazione meccanica è la fase di maggior basso costo. Un secatore centrifugo ottimizza la materia prima a un 8-15 percento di umidità per l'ingresso e la restituisce a un 1-3 percento di umidità per l'uscita, consumando solo qualche chilowatt-ora per tonnellata. Quella singola operazione elimina la maggior parte della massa idrica senza riscaldare nulla, per cui deve essere sempre effettuata prima di qualsiasi secatore termico.

La seccheggio a calore è la fase più precisa. I seccheggiatori a aria calda e a desiccante rimuovono la penultima frazione d'acqua legata che la forza meccanica lascia indietro e, per le resine igroscopiche, è questa la fase che protegge effettivamente l'IV e la resistenza meccanica. L'eseccheggio a infrarossi e al vuoto sono varianti di maggior intensità che riducono il tempo di permanenza o il consumo energetico per tonnellata ma costano di più per la loro installazione.

La catena deve essere regolata in base alla resina. Il PE e il PP necessitano solo di una detergenza meccanica e di una breve pulizia a caldo. La PET, il PA, il PC e l'ABS richiedono la sequenza completa di detergenza e riscaldamento e, in particolare, nella fase di riscaldamento per la PET, è necessaria un'ulteriore secatura a altitudini desiderate per tenere sotto controllo il livello di umidità a meno di 50 ppm. Il trattamento di ogni resina con lo stesso impasto del secatore è la causa più comune di una qualità inconsistente dei granuli.

Desecazione meccanica con essiccatore centrifugo

Un secatore centrifugo elimina l'acqua superficiale libera metendo in rotazione il flake contro una griglia perforata per permettere alla forza centrifuga di sparare l'acqua fuori attraverso i fori, mentre il flake più pesante rimane all'interno della sfera. È il motore principale del desidratazione meccanica perché è rapida, economica e delicata sul materiale, e si tratta dello step in cui il peso totale dell'acqua deve essere rimosso.

I secatori centrifugo verticali e orizzontali dominano le linee di riciclaggio e la scelta tra di loro dipende dalla materia da trattare. I secatori centrifugo verticali gestiscono bene le fettucce rigide e occupano un'area ridotta, mentre i modelli orizzontali vengono preferiti quando la disposizione della linea favorisce un flusso orizzontale delle materie e quando la fettuca deve essere trasportata direttamente nella fase successiva. Entrambi si basano sulla stessa fisica: un rotor che gira a 600-1000 rpm genera la forza G che separa l’acqua dalla superficie delle fettucce.

La velocità del rotor regola l'accelerazione centrifuga. Troppo bassa, e l'acqua rimane incastrata al frammento; troppo alta, e il frammento viene gettato con tanta forza contro il filtro da finire o formare pizzi. Il range di 600-1000 giri al minuto è la finestra operativa utile per la maggior parte dei frammenti di PET, PE e PP, con l'estrema superiore riservata ai frammenti più pesanti e più spessi che respingono i pizzi.

L'apertura dello screening regola sia il drenaggio che la perdita di prodotto. Aperture che variano da 0,8 a 2 mm permettono di trasmettere acqua e finiture, mantenendo le chips, ma uno screen troppo aperto provoca la perdita di prodotto e uno screen troppo stretto blinda le finiture impedendo l'accesso al drenaggio. Una corretta apertura segue la dimensione delle chips: i chips di piccolo PET da lavaggio di bottiglie necessitano di un'apertura più stretta, mentre i pezzettini grossi di regranulato PE utilizzano l'apertura più ampia.

Il tempo di permanenza e la velocità di alimentazione sono i manovri di tuning. Il flake deve rimanere nel cestino per tempo sufficiente per rimuovere il film di acqua, ma non tanto da trasformare la macchina in un limitante. Un alimentazione programmata e regolare alla velocità di progetto garantisce l'umidità di uscita più costante; il sovraccarico del feeder è il modo più rapido per spingere il flake umido all'indietro.

Tipica prestazione è una umidità di ingresso compresa tra l'8 e il 15%, che scende fino a un livello di umidità di uscita compresa tra il 1 e il 3%. Questo è sufficiente per le poliolefini, ma rappresenta solo una base per le resine igroscopiche, che necessitano comunque di un'assunzione termica successiva. Un filtro bloccato, una lama del rotore usurata o una velocità in diminuzione muoveranno silenziosamente il contenuto dell'uscita in su, quindi l'umidità di uscita dovrà essere controllata al passaggio e dopo ogni sostituzione del filtro.

Squeezer e compattore per la desidratazione di pellicole

Un escludente, a volte denominato compressore plastico, è il dispositivo di desossatura meccanica migliore per i film di PE e PP, al quale un essiccatore centrifugo non può far fronte poiché la spugna morbida di basse densità si salda sul rotore anziché scendere. L'essudente la tiene a forza attraverso una vite e una schermatura restrittiva, così che la pressione meccanica avviale l'acqua libera dalla spugna prima che il materiale venga tagliato o densificato.

Il principio è la compactazione più l'espressione. Il film entra umido e ingombrante; il motore a scorrimento comprime la pellicola, l'acqua intrappolata viene espressa attraverso il tampon, il conglomerato densificato e parzialmente asciutto esce pronto per la fase successiva. Poiché l'acqua viene spinta fuori sotto pressione e non grazie alla rotazione, l'apparecchio esprime molto efficacemente una grande superficie di pellicola, molto più di quanto avvenga in una centrifuga a cestello.

L’umidità di uscita tipica per il film dopo una schiaccia è del 3-8%, una miglioramento significativo rispetto all’umidità con cui entrava. Tale residuo viene quindi finito da un secatore a calore o infrarosso, che è molto più conveniente rispetto al tentativo di evaporare tutta l’acqua del film solo con calore. Skippare il processo di schiaccia e inviare il film umido direttamente in un secatore termico è uno dei classici errori che raddoppiano i costi energetici e comunque non uniformano l’età delle fasi.

Il estrattore inoltre densifica il materiale d'ingresso, il che aiuta il pelletizzatore. Il film densificato entra più uniformemente nella parte in sorgente dell'estrusore, riduce le occlusive nel carico e consente un carico cernitore di alimentare il materiale a una velocità costante. Per il film LDPE e LLDPE post-consumatore, il film da agricoltura e le sacche tessute, l'estrattore-compattore è quindi sia un dispositivo di seccatura che di alimentazione.

Siccazione termica e disumidificazione

Le tecnologie di asciugatura termica eliminano l'acqua legata e residua sulla superficie, rimuovendo l’umidità rimanente all'interno del polimero. Le differenze principali consistono nel metodo di fornitura del calore asciutto e nella capacità di togliere l'umidità dai vari materiali. La scelta tra asciugatura ad aria calda, asciugatura a pulverizzazione di aria gassata, asciugatura ad infrarossi e asciugatura al vuoto è la decisione che più influisce sulla qualità dei pellet e sui costi di operatività per i materiali idrofili.

Il secchio a calore è il metodo termico più semplice. L'aria calda a una temperatura compresa tra 80 e 100°C scorre sopra la polverina in un apposito hopper o in un tunnel, con un volume di aria circolante specificato in metri cubici per anno per ogni chilogrammo di materiale. Con un tempo di permanenza di 20-40 minuti garantisce una polverina da meno del 0,5%, che è sufficiente per la PE, il PP e il PS, ma non per il PET o il PA. La sua debolezza sta nel fatto che l'aria di asciugatura ha una certa umidità e quindi non può raggiungere i bassi livelli di ppm necessari per poliestere e poliamidi.

La secatura disumizzante, chiamata anche desiccante, risolve il problema dell’umidità facendo passare l’aria riscaldata attraverso un letto di disumizzanti a matrice molecolare, che abbassa il punto di nebbia a circa -40 gradi Celsius. Per il PET, le condizioni standard sono di 160-175 gradi Celsius per quattro a sei ore, che portano l’acqua totale sotto 50 ppm. Questo è il solo metodo pratico per ottenere la seccatura di rPET da qualità alimentare e i livelli bassi di ppm richiesti da PA e PC e è la fase che protegge la viscosità intrinseca dall’iprolisi.

Il secco a infrarossi, spesso come secco rotativo IR, utilizza il calore radiativo per riscaldare direttamente il granello invece di aspettare che l'aria calda percorra il letto. Il granello si riscalda rapidamente, il tempo di permanenza diminuisce e i risparmi energetici riportati del 20 al 40% rispetto al secco a calore d'aria tradizionale lo rendono attraente quando il costo dell'energia è un problema. Il design rotativo IR consente anche un'ottima miscelazione, per cui l'umidità lascia il letto in modo più uniforme.

Lavaggio a vuoto elimina l’acqua abbassando la pressione parziale dei vapori d’acqua sopra la fioca, il che consente alla umidità di lasciare a una temperatura più bassa e con una minore condizione termica. È utilizzato per pori sensibili al calore o per resine di alta specifica in cui sono richieste sia bassi livelli di umidità che una minima degradazione termica, e si abbinano bene con la devolatilizzazione a vuoto all’estrusso per creare una traccia continua a basse umidità dalla secatrice alla matrrice.

La combinazione giusta è specifica per ogni tipo di resina. Le poliolefine vengono lavorate a caldo con aria. Il PET e il PA richiedono umidificazione o vuoto. Il film beneficia da uno sgocciollatore insieme a un'irradiazione (IR). Il seguente tabellino sommarizza i livelli di funzionamento e la porosità che ogni tecnologia può raggiungere.

Tecnologia	Temperatura tipica	Tempo di permanenza	Umidità al flusso raggiungibile	Migliore per
Deseatura centrifuga	Ambiente	Secondi	1 a 3 % della superficie	Tutti gli stracci rigidi e l'eliminazione in massa
Estrattore/compromettitore.	Temperatura ambiente a caldo	Minuti	3 a 8 % (film)	PE/PE scarto in plastificante o in filato.
Secatura ad aria calda	80 a 100 gradi C	20 a 40 minuti	< 0.5 %	PE, PP, PS
Secatura disumizzante	160 a 175 gradi C (PET)	4 a 6 ore (PET)	< 50 ppm	PET, PA, PC, PBT
Siccazione a infrarossi (IR) rotativa	Una rampa radiante e veloce.	000 dollari per container da 20 piedi, in base alla destinazione. L'impianto ingrandito che richiede una spedizione speciale può costare significativamente di più. Il trasporto da terra dal porto al luogo di destinazione aggiunge ulteriori costi che variano tipicamente da	Basso%, energia – 20 a 40%	Film, linee sensibili all'energia
Secatura al vuoto	Basso, sotto il punto di ebollizione	Minuti a ore	Molte piccolissime ppm	Resine ad alte prestazioni sensibili al calore.

Fattori del processo che sabotano la secchezza

Anche un secatore specificato correttamente non funziona adeguatamente se il processo precedente minaccia la secchezza, in quanto il processo di secchezza costituisce l’ultimo stratagemma di difesa, e tutte le variabili del processo precedente si manifestano all’uscita del secatore. I fattori seguenti sono quelli che gli ingegneri delle impianti ignorano più frequentemente quando la umidità si diffonde nonostante un secatore del tutto efficace.

La forma delle scaglie e la distribuzione del granulometro sono importanti perché il rapporto superficie-volume determina quante acqua un ago trasporta e quanto velocemente si asciuga. Un ago lievemente esteso e filante contiene un film d'acqua più spesso e si asciuga più lentamente di un pezzo grosso e uniforme. Una distribuzione larga e simile è ancora peggio, perché i finissimi rimangono umidi e si aggrediscono, mentre i pezzi grandi rimangono bagnati all’interno, quindi la media del contenuto di umidità nasconde un problema bimodale.

L'aspetto dei fili è il limite naturale della velocità di asciugatura. L'acqua deve diffondersi dall'interno, e le faglie piuttosto spesse richiedono un tempo di permanenza a una temperatura più elevata per raggiungere il cuore. Le faglie del PET provenienti dal lavaggio delle bottiglie sono sottili e asciugano rapidamente; le preforme ad alte pareti o il bruciato a presa sono piuttosto spesse e necessitano di un periodo di permanenza più lungo a temperatura elevata o il loro cuore rimane umido.

L'adesione statica è un killer minimo. Le fette di plastica secche creano una carica statica che rende le finiture adesive alla superficie e mantiene uno spessore di pellicola umida per attrazione elettrostatica, defeatingendo il secatore centrifugale. Il passerella a aria ionizzata all'uscita del secatore e l'umidità controllata nell'area di carico riducono questo effetto e migliorano l'essicamento reale delle fette fornite.

Etichette e residui di carta agiscono come una spugna. Il tessuto e l'adesivo trasportano molto più acqua del polimero e la rilasciano lentamente, quindi una linea che elimina insufficientemente le etichette avrà sempre problemi di umidità nel seccatore. Una buona separazione delle etichette nello step di lavaggio è quindi una condizione necessaria per il secchaggio, e non un problema separato.

La temperatura dell’acqua di lavaggio e il residuo del tensioattivo modificano tutto a valle. L’acqua di lavaggio calda contiene più tensioattivi disozionati e, se questi non vengono risciacquati, formano un film idrofobico sulle lamelle che reumidifica il materiale e resiste alla rimozione centrifugale. Un risciacquo finale fresco e controllato e la dosaggio del tensioattivo proteggono il lavoro del secchettore.

Umidità climatica e re-assorbimento dell'umidità durante il depowdering sono le variabili esterne alla macchina. Resine higroscopiche come ABS, PA e PET re-assorbono l'acqua dall'aria umida della fabbrica dopo il processo di asciugatura, mentre PE e PP non mostrano un significativo re-assorbimento dell'umidità e possono trasportare solo umidità superficiale. Il PET o l'PA asciugato deve intraprendere il viaggio dalla scatola asciugatrice alla bocca dell'estrusore tramite un trasporto chiuso e asciutto, perché ancora un breve contatto con un'aria umida annulla i risultati raggiunti per la riduzione di PMV al livello di 0,1 ppm.

Misurare il contenuto di umidità delle particelle con precisione

Misurare con precisione l'umidità delle grumi è impossibile senza il metodo giusto e senza un campione rappresentativo, e la maggior parte dei “problemi di secchezza” che raggiungono il prodotto granulare sono in realtà problemi di misurazione nel laboratorio di qualità. La scelta del metodo dovrebbe corrispondere allo scopo: una lettura percentuale rapida per i poliolefini, una titolazione in ppm per il PET e il PA.

Un analizatore di umidità a halogene è uno strumento da lavoro comune. Pesa un piccolo campione di lamelle, lo riscalda con una lampada a halogene e registra la perdita di peso come umidità. È veloce, economico e permette di misurare con precisione fino a circa 0,01-0,1%, il che è sufficiente per il controllo di PE, PP, PS e ABS. La sua limitazione consiste nel fatto che misura la perdita di peso totale, quindi può fornire valori elevati se l'acqua non è l'unico volatile presente nel campione.

La titolazione Metodo di Karl Fischer; è il riferimento per l'accuratezza a livello di ppm. Riagisce chimicamente con l'acqua nella campione e riferisce il totale di acqua, inclusa quella legata all'interno di polimeri idrofili, fino a pochi ppm. Per il PET, il PA, il PC e il PBT è il solo metodo che verifica i target sotto i 200 ppm o sotto i 50 ppm, che proteggono l'IV e la resistenza meccanica, e è il metodo che viene accettato da un certificato di acquisto.

I metodi di perdita di peso per forni rimangono la standard di riferimento per molte specifiche. Un campione viene pesato, contenuto in un forno circolante a una temperatura definita per un tempo prefissato, pesato nuovamente, con la perdita considerata come umidità. La procedura è lenta, spesso richiede due a quattro ore, ma è la base di numerosi standard pubblicati e si può facilmente controllare tra i laboratori. Non è adatta al controllo in linea, bensì piuttosto alla verifica dei lotti in arrivo e partenti.

Misuratori di umidità a Near-infrarosso in tempo reale: la montatura su un trasportatore o in uno spuntino permette ai sensori NIR di determinare in tempo reale l'umidità attraverso l'assorbimento dell'acqua nella banda di frequenza, alimentando il controller del seccatore. Il costo iniziale è alto e l'errore richiede un'ulteriore calibrazione in confronto al Metodo di Karl Fischer;, ma nei casi di produzione di alta volumetria la capacità di scovare un lotto umido prima che raggiunga l'estrusore compensa l'investimento.

La disciplina di muoio decide se un determinato metodo sia affidabile. L'umidità varia all'interno di una campionatura, per cui una scoopette dalla parte superiore di un gaylord non è rappresentativa. Il muoio dovrebbe essere preso in varie parti della corrente, sigillato immediatamente per impedirne l' assorbimento, e testato immediatamente. Una linea ben organizzata collega un muoio prelevato per il laboratorio con un misuratore in linea per il controller, e tratta qualsiasi incongruenza come un segnale da motivare un nuovo prelievo piuttosto che essere ignorata.

Metodo.	Resoluzione	Velocità del risultato.	Costo di capitale.	Il miglior utilizzo
Analizzatore dell'umidità a base di halogeni	0,01-0,1%	5 a 15 minuti	Basso	PE, PP, PS, ABS shop control
Titolazione di Metodo di Karl Fischer;	classificazione ppm	5 a 20 minuti	Alto	Certificazione PET, PA, PC, PBT.
Perdita nel forno durante il processo di asciugatura	0,01-0,1%	2 a 4 ore	Basso	Referenze
Infrarosso vicino	0,05 a 0,2%	Real time (in tempo reale)	Molto alto	Controllo continuo in linea

Compensazione al pelletizzatore: devolatilizzazione di estrusione.

La compensazione al pelletizzatore significa l’uso della devolatilizzazione di estrusione per aspirare il vapore residuo lasciato dietro dal processo di asciugatura. Questa strategia è estremamente efficace, ma non può sostituire una corretta asciugatura, poiché non può arrestare la reazione di idrolisi che già è avvenuta durante la fusione. L’uscita del devolutatizzatore è un elemento importante della strategia di asciugatura, perché in questo punto l’acqua può esseremostLe nel pellet essenziale all’inizio del taglio.

Le estrusse monostacca con ventolazione doppia utilizzano due ventole atmosferiche o superficiali lungo il tubo per far evapolare il vapore alla diminuzione della pressione della fusione tra le zone. Questa configurazione è sufficiente per le poliolefine e per i flocchi poco idratati, ma le ventole sono deboli rispetto al vero vuoto, quindi lascia più umidità residua rispetto a una linea a due stadi.

Le estrusori a due sfere con devolatilizzazione al vuoto sono l'opzione più adatta per i alimenti idrofili e contaminati. Un sifone a vuoto portato a poche decine di millibar aspira il vapore dalla fusione in modo molto più completo, per questo motivo la nostra fabbrica Kerke fornisce estrusori a due sfere co-rotanti integrati con i sistemi di lavaggio e asciugatura Polyretec per il riciclaggio di rPET e resine industriali di alta qualità. Più profondo è il vuoto e maggiore è la superficie libera del fusibile al sifone, più umidità e volatili vengono eliminati.

Design del cavo di aspirazione e controllo della flessione decida se la devolatilizzazione funzioni effettivamente. Un cavo di aspirazione mal progettato permette alla fusione di salire nella vasca e bloccarlo, o di far affluire il vapore indietro nel carico. Una geometria adeguata del cavo di aspirazione, una zona adeguatamente decompressa prima del cavo e, a volte, un dispositivo di riempimento del cavo mantengono la via libera per permettere al vapore di uscire invece che di tornare alla fusione.

Filtrato di fusione e cambio della tela proteggono la linea dai residui che sono presenti nei floccoli umidi. Un cambio della tela robusto con un'eleganza di filtrazione adeguata cattura i polveri agglomerati e i detriti di carta, ma se il floccolo è umido la tela si bloca più rapidamente e il cambio della tela accende più spesso. Pertanto, il filtrato è un sintomo a valle della secchezza a monte, non una soluzione indipendente.

La recuperazione della viscosità intrinseca per il PET è possibile tramite la policoncondensione in stato solido, o SSP, dopo la pelletizzazione. La SSP ricostruisce il peso molecolare tenendo il granulo sotto calore e gas asciutto, parzialmente compensando la perdita di viscoelasticità debita alla degrado idrolitico. Aggiunge un processo e l'energia necessaria, quindi è meglio trattarlo come un'assicurazione per la materia prima marginale e non come un motivo per saltarla.

Il metodo di taglio determina la relativa umidità del prodotto finale. Il pelletizzazione a getto d’acqua e la pelletizzazione all’aria riducono la temperatura della corda mediante acqua, quindi il pezzetto finito viene lasciato umido e deve passare attraverso un processo di deumidificazione centrifugalizzata ed, per le qualità ipersorbenti, attraverso una fase di seccatura finale. La pelletizzazione all’aria fornisce pellet più uniformi ed emaciati, ma richiede un controllo più rigoroso dell’acqua di riduzione della temperatura e del conseguente processo di deumidificazione affinché la relativa umidità della superficie del pezzetto non superi i valori di pochi decimi di percentuale.

000 a	Umidità di ingresso	Umidità dell’uscita	Energia tipica (kWh/ton)
Lavaggio dell'uscita o della preliminare scolo	20 a 40 %	8 a 15 %	Irrilevante (gravità).
Essiccatore centrifugo	8 a 15 %	1 a 3 %	3 a
Estrattore (filamento).	Istinto superficiale	12. 3 a 8%.	Da 15 a
Secatura ad aria calda	1 a 3 %	< 0.5 %	20 a 45
Secatura disumizzante (PET)	1 a 3 %	< 50 ppm	80 a 140
Sequestro IR rotativo	12. Da 1 a 8%.	Basso %	Da 50 a 90
Desidratazione centrifuga a pellet	Granuli umidi	< 0,2% di superficie	2 a 6

Svolti di compromesso tra energia, costi e performance nella fase di essiccazione

I compromessi tra energia e costo lungo la catena del desidratamento rispettano un principio: spender l'energia più economica prima e riservare le fasi termiche costose per la piccola quantità di acqua che la forza meccanica non può rimuovere. Un sistema che si basa su un seccattore per compiere il lavoro che una centrifuga dovrebbe fare, lo mostrerà di conseguenza nel bollo elettrico.

Il desidratazione centrifuga è il punto dell'installa­zione con minore consumo energetico (circa 3-8 kWh per tonnellata), e ogni percentuale di acqua che ne estrae prima della se­cchione termica è energia risparmiata moltiplicata per molti. Il riscaldamento e l'evaporazione dell'acqua in un secchettore costano molte più volte per tonnellata rispetto al movimento centrifugo. Il secchettatore per il film è da 15 a 35 kWh per tonnellata, ma comunque batterà l'alterne­tiva di evapore l'acqua in modo indiretto, con aria calda.

La secatura ad aria calda costa in media da 20 a 45 kWh per tonnellata e è l'ottimo strumento per le poliolefine. La secatura ad aria calda con deumidificazione per il PET è la più dispendiosa in termini di energia, tra 80 e 140 kWh per tonnellata, perché raggiungere un punto di nebbia di -40 gradi Celsius e mantenerne 160-175 per quattro-sette ore richiede sia il rinnovo del desiccante che il mantenimento costante del calore. La secatura ad infrarossi riduce questo consumo fino al 20-40 per cento grazie a un riscaldamento più diretto e più veloce, motivo per cui è attiraente nelle situazioni in cui il costo dell'elettricità costituisce un parametro determinante.

Le fasce costi seguono gli investimenti in energia e capitale. La desidratazione a centrifuga e a impugnatura hanno un basso costo di capitale e uno scrosciante d'operazioni. Il secchio a caldo ha un basso e un medio costo, rispettivamente. La desumidificazione e il secchio a vuoto sono di alto a estremo costo di capitale e d'operazioni. Il secchio a rotazione ad infrarossa ha un alto costo di capitale ma uno medio di operazioni grazie alla sua economizzazione energetica. Un valore totale iniziale dei costi di proprietà di categoria premium si verifica solo quando una linea integra più fasi di fascia alta per il rPET di categoria alimentare più esigente.

L'utilizzo del water reuse in circuito chiuso cambia la relazione economica in modo che gli operatori spesso si perdono tra le mani. La riciclaggio dell'acqua di lavaggio riduce i costi dell'acqua fresca e delle scariche, ma aumenta anche la temperatura dell'acqua di lavaggio e consente una concentrazione crescente dei tensioattivi, che lascia un film idrofobo sulle scaglie e obbliga il secco a lavorare più intensamente. Un circuito chiuso con temperatura controllata e livelli di tensioattivi equilibrati consente di ottenere risparmio di acqua senza sollevare implicitamente l'energia di asciugatura.

L'obiettivo pratico è il giusto equilibrio tra umidità e energia-costi: porta il desidratamento meccanico allo stato limite, calibra il secco calore per il vero obiettivo della resina invece che per una regola generale e trattata ogni upgrading in un livello di maggiore costo solo se il requisito lo giustifica, ad esempio un rPET o un PA di livello alimentare.

Criteri di accettazione della qualità e frequenza di ispezione

I criteri di accettazione della qualità permettono di trasformare gli obiettivi di umidità della resina in una lista di verifica che il laboratorio e l'operatore della linea possono applicare, e la frequenza di ispezione deve essere adeguata al rischio: le resine igroscopiche di alta qualità sono testate per ogni lotto, mentre le poliolefine robuste sono controllate per turno. Un criterio scritto elimina la presunzione che consente ai loti umidi di raggiungere l'estrusore.

I criteri seguenti combinano gli obiettivi in ppm e in percento del quadro sulla resina, con il metodo di misura e una referenza standard. Sì scritti in modo che un tecnico di qualità possa agire indisturbato su di essi senza interpretarne il significato, e così un audit di un cliente trovi un preciso regolamento documentato e riproducibile, anziché una valutazione caso per caso.

I standard garantiscono la credibilità esterna dei criteri. ISO 15512 definisce la determinazione del contenuto idrico nelle plastiche e rappresenta il metodo di riferimento per molte di queste misure. ISO 62 svolge un ruolo fondamentale nella descrizione dell' assorbimento idrico delle plastiche, utile per la qualificazione delle gradazioni ipersorbenti. ASTM D6980 descrive l' umidità nelle materie plastiche tramite la perdita di impiego, un riferimento comune in Nord America. EN 15347 caratterizza il riciclaggio delle plastiche e definisce i requisiti di caratterizzazione per i granuli di PET, incluso l' umidità. GB/T 40006 è il standard cinese per le plastiche riciclate, con cui molte linee interne si certificano. Queste fonti sono menzionate come sole riferimenti; i limiti documentati della linea rimangono il regolamento operativo.

La frequenza dovrebbe aumentare in relazione alle conseguenze. PET e PA, in cui pochi ppm decidono l'ammissibilità, sono testati su ogni lotto entrato e uscente con il metodo Metodo di Karl Fischer;. PE, PP e ABS, in cui la tolleranza è delle poche decimi di percentuale, sono verificati per ogni turno con un metodo a halogeni o in forno e controllati continuamente con un dispositivo online, qualora sia presente. Un calo o una scarica del lettore attiva un rimborso delle prove e una verifica del secco prima della prosecuzione della lavorazione.

Resina/prodotto	Umidità di accettazione	Metodo di prova	Scopo standard ed opzioni configurabili	Frequenza di ispezione
fluviolini di rPET (estratto alimentare)	< 50 ppm	Metodo di Metodo di Karl Fischer;;	ISO 15512 / EN 15347	Ogni lotto
PA6 / PA66	< 200 ppm	Metodo di Metodo di Karl Fischer;;	ISO 15512	Ogni lotto
PC	:	Metodo di Metodo di Karl Fischer;;	ISO 62	Ogni lotto
ABS	< 0.1 %	Halogeno/fornello	ASTM D6980	Per turno
PE/PE, PE/PE/PS, PE/PE/PP/PS.	< 0.2 %	Halogeno	I copolymers EPR (Ethylene Propylene Rubber) o SEBS (Styrene-Ethylene/Butylene-Styrene) sono comuni. Agiscono come agenti interfaccia, riducendo le dimensioni della fase e migliorando la trasmissione di stress.	Per turno
Granuli riciclati (generalmente)	< 0,2% di superficie	Halogeno/NIR	GB/T 40006	Per turno / online

Matrice per la risoluzione dei problemi di difetti di umidità

Una matrice di risoluzione dei problemi transforma i sintomi registrati nella pelletizzatrice in la causa della messa a secco, che è il modo più rapido per evitare un nuovo intervento invece che cercare di correggere il risultato finale. La maggior parte dei difetti di umidità viene di fatto erroneamente diagnosticata come problemi dell'esdusore, quando in realtà la causa della pericolosa ondate di acqua sta nella fase di lavaggio, della centrifuga o della macchina per la messa a secco.

La matrice seguente associa ciascun difetto apparente alla sua probabile causa di umidità e all'azione correttiva. I lavoratori dovrebbero lavorare partendo dall'alto: confermare prima la lettura dell'umidità delle forbici, poi risalire la catena dal motopercussore al lavaggio, poiché il primo stadio che fallisce è il meno costoso da riparare.

Defect.	Probabile causa umidità	Solitamente si vede nel	Azione correttiva.
Bolle o vuoti nei grumi	Povero asciugamento del desiccante, perdite IV	PET, PA	Aumentare la temperatura e la durata del asciugatura, verificare il punto di condensa.
Striature argentate/sfaldamento.	Umidità legata nella matrice	ABS, PC, PA	Estendi il processo di staccatura, abbassa il punto di rugiada e trasferisci il materiale asciutto
Giallimento	Hidrolisi più storia termica	PET, classi FR	Asciugare di più, ridurre la temperatura di fusione, ridurre il tempo di permanenza
Troppe passaggi del cambiocadere	Aggiungimento di polvere dovuta all'umidità	3. Tutti i resine	Migliorare lo scarico dell’acqua, aggiungere la desoluzione e l’ionizzazione
Fluttuazione della pressione del fusione	Vapore intrappolati che non vengono evacuiti.	PET, PA, PC	Intensificare la ventilazione, ridurre l'umidità di ingresso
Bassa resistenza meccanica.	Scissione della catena idrotermica.	PET, PA	Ridurre l'umidità al livello di riferimento, considerare l'SLP.
Granuli aggregati, fragili	Acqua superficiale più staticità	Film PE, PP	Regolazione della centrifuga, aria ionizzata, controllo dell'estrattore

Come Polyretec controlla l'ingegneria della secchezza delle fette

Polyretec, azienda di Wanplas, controlla l’assicurazione della derritura dei granuli trattando la fase di lavaggio, desidratazione e asciugatura come un sistema integrato e non come macchine separate acquistate singolarmente. L’arredamento della marca combina la tecnologia austriaca avanzata di lavaggio e desidratazione con la scala di produzione cinese, e la derritura è progettata nel sistema a partire dalla fretta lavatrice invece che aggiunta all’ultimo.

Le linee di lavasciatura sono costruite intorno alla resina. La linea di lavasciatura per bottiglie adatte ai prodotti alimentari, con una capacità compresa tra 500 e 6000 kg orari, integra la lavasciatura a frizione, la rimozione degli etichette e una fase di asciugatura centrifuga, dimensionata così che il floccotto esca dalla vasca già al livello del 1-3%. La linea di smaglie e lavasciatura per plastici morbidi in PP e PE, con una capacità compresa tra 500 e 1500 kg orari, integra la lavasciatura con un trattore o uno stiratore, in modo che il filamento raggiunga il secchettatore termico al 3-8%, anziché appassirlo.

La Linea di granulazione di nuova generazione è progettata per ricevere flocchi secchi e uniformi e per portare a termine il processo con una riduzione efficace dell'umidità. Dove l'applicazione lo richiede, la fabbrica Wanplas di Kerke fornisce estrusori co-rotanti a miscelazione duale con scarico a vuoto integrati in quella successiva del sistema di asciugatura Polyretec, creando una via continua ad umidità bassa dal tavoletta di lavaggio fino al pellet. Per il rPET di alta qualità da utilizzare nella produzione di alimenti, la linea è costruita con l'obiettivo di asciugare il materiale a meno di 50 ppm prima dell'esterdizionatore, verificando con il metodo Metodo di Karl Fischer; invece di affidarsi esclusivamente sulla devolatilizzazione dell'esterdizionatore.

L'esperienza acquisita nei progetti a livello globale rafforza le capacità tecniche. Le installazioni come il riciclo di nastri in LDPE in Turchia, il riciclo di non tessuti in PP in Vietnam, i nastri in LDPE con etichette in Messico e il lavaggio automatizzato di nastri in PP PE in Taiwan hanno avuto ciascuno un diverso problema di umidità, compreso il colore indebolito dell'inchiostro della pellicola stampata e gli etichette attaccate, e ciascuno è stato affrontato con un approccio specifico, basato sul tipo di contaminante e sulla resina, anziché utilizzando un'opzione generica per il desidratamento e il calcolo della sufficienza di energia.

Come parte della marca Wanplas, Polyretec applica gli impegni di servizio condivisi del gruppo, incluso l'offerta annuale gratuita di pezzi di ricambio e la promessa di servizio composta da dieci punti, in modo che la catena di asciugatura venga supportata a lungo anziché lasciata in balia dopo la messa in servizio. Poiché la siccità è un'attività di controllo del processo, e non una singola macchina, questa continuità nel supporto è ciò che garantisce la presenza della umidità all'ottimo livello mese dopo mese.

Domande Frequenti

Quale livello di umidità devono raggiungere le fette di PET riciclato prima della pellettizzazione?

Per il rPET di alta qualità alimentare l'obiettivo accettato è inferiore a 50 ppm di acqua totale, e inferiore a 30 ppm per le applicazioni da bottiglia a bottiglia, in cui la scissione della catena di polimerizzazione deve essere minimizzata. Un secchettore che abbassa il livello umido operando a una temperatura di 160 a 175 gradi Celsius per quattro a sei ore con un punto di umidità vicino a meno 40 gradi Celsius, è il metodo tipico per raggiungere tali livelli.

Perché l'umidità causa gambi azzurri e bolle nelle graine di plastica riciclata?

L'acqua intrappolata esplode in vapore all'interno dell'estrusore e il sistema di ventilazione non può rimuovere tutto il vapore prima del taglio del corpo in fusione. Il vapore forma delle cavità che appaiono come bolle nel pellet e come strisce grigie o spalsature sulle superfici modellate. I resini idrofili, come ABS, PC e PA, sono i più predisposti a questo perché assorbono l'acqua legata nella matrice polimerica.

Un ventilatore centrifugo o un ventilatore Roots è migliore per il secchaggio dei flocchi?

Un secatore centrifugo è sufficiente solo per le poliolefine non idrogliceriche come il PE e il PP, dove l'obiettivo è ridurre la percentuale di acqua superficiale da circa l'8-15% a circa l'1-3%. Per PET, PA, PC e ABS, il flake porta ancora l'acqua legata dopo la centrifuga, quindi deve seguire un desiccante o un secatore ad infrarossi prima dell'estrusione.

Come un estrattore o una scaricaballo aiutano con i rifiuti di pellicola?

Un estrattore o un plasticoompactor forcedona una frusta e un telaio quindi la pressione meccanica estratti l'acqua libera dal tappeto peloso. Di solito porta la pellicola da un livello molto elevato di umidità superficiale a 3-8%, che un successivo desorbitore termico può completare molto meno costantemente di quanto lo fareste con l'aria calda sola.

Quale metodo di misurazione della umidità è il più preciso per livelli bassi di ppm?

La titolazione Metodo di Karl Fischer; è il metodo di riferimento per l'accuratezza a livello di ppm e è la scelta giusta per il PET e il PA quando il target è inferiore a pochi centinaia di ppm, mentre un analizzatore di umidità a base di halogeni o un metodo di perdita al secco è sufficiente per le poliolefiniche quando la tolleranza è di poche decine di punti percentuali, mentre i metodi NIR in linea permettono un controllo continuo in linea ma a un costo superiore.

Il granulatore può compensare da solo il floccolo umido?

Parzialmente. Un estrattore a doppio fusoliera con devolatilizzazione al vuoto a poche decine di millibar può eliminare una grande frazione di vapori residui, e la doppia ventilazione su una linea a singola fusoliera aiuta, ma il processo di asciugatura prima della fusione è sempre più efficace e protegge la viscosità intrinseca. Il taglio con anello d'acqua o a immersione nell'acqua aggiunge una fase di deumidificazione centrifuga a particolari che dovrebbe lasciare i granuli finiti con una umidità superficiale inferiore a poche decimole di percentuale.

Perché il PE e il PP tollerano più umidità del PET?

Le poliolefine sono non idrogliceriche e trasportano solo acqua superficiale, quindi non si addentano e tollerano pochissime decine di percento di umidità con solo lievi fenomeni di bolle o di alimentazione. PET e PA assorbono l'acqua nella catena e si addentano, quindi lo stesso livello di umidità provoca una perdita irrévocabile dell'IV e una riduzione della resistenza. La differenza di tolleranza è chimica, e non solo fisica.

L'acqua di lavaggio della riciclaggio pregiudica la seccatura?

L'uso in circolazione chiusa riduce i costi di acqua fresca e di scarico, ma anche la temperatura dell'acqua del lavaggio e la concentrazione del surfattante possono aumentare, lasciando una pellicola igroscopica sul foglio che lo riempie di umidità e obbliga il secco a lavorare di più. Un circuito in equilibrio, con temperature e livelli di surfattante controllati, permette di ottenere risparmi senza aumentare silenziosamente l'energia di asciugatura.

Conclusione

Migliorare l'umidità delle ossidazioni per produrre pellet di alta qualità è fondamentalmente un problema di progettazione della catena: eliminare la gran parte dell'acqua in modo economico tramite mezzi meccanici, riservare un riscaldamento costoso per la frazione dell'acqua legata che minaccia realmente il polimero e misurare il risultato con un metodo adeguato al target della resina. PET e PA richiedono un desiccante o un asciugatura a vuoto fino a 50 ppm o 200 ppm per proteggere la viscosità intrinseca e la resistenza meccanica, mentre PE e PP si accontentano di una desiccazione centrifuga e un polimento ad aria calda. Il bancale è indispensabile per i fogli, l'asciugatura ad infrarossi offre una risparmio energetico del 20% al 40% in situazioni in cui il costo dell'energia è importante, e la devolatilizzazione al vuoto sulla pressa serve come riserva di sicurezza anziché come alternativa alla pre-asciugatura. Polyretec, una fabbrica Wanplas, costruisce questi principi in linee integrate di lavaggio, desidratazione e peletizzazione, in modo che l'umidità sia controllata dal lavaggio a frizione fino all'impugnatura. Per qualsiasi riciclatore, l' azione che dà il maggior rendimento è spingere alla massima estensione la desiccazione meccanica, impostare il riscaldatore al vero target della resina e verificare con Metodo di Karl Fischer; per i prodotti igroscopici e un gas massachemico o un misuratore online per i poliolefini, controllando ogni lotto per PET e PA e ogni turno per PE e PP. Trattate l'umidità come una variabile di controllo del processo, e non come una fase finale, e la qualità dei pellet, il throughput e la durata dei cambiari delle siepi miglioreranno insieme.