Введение
Жёсткая пластиковая линия для мытья является основой любой серьёзной операции по переработке отходов ABS и PS, однако большинство промышленного оборудования для мытья предназначено для чистки бутылок из ПЭТ или полимерной пены и не справляется, когда сталкивается с плотными, смешанными и загрязнёнными жёсткими отходами. ABS и PS являются основными инженерными и товарными пластиками корпусов электроники, корпусов бытовых приборов, декоративной отделки автомобилей, игрушек и одноразовой упаковки, и их поток утилизации постоянно растёт, поскольку отходные материалы РЭС и вторичный металл возвращают свою ценность. Выбор лучшей линии для мытья жёсткого пластика для отходов ABS и PS означает понимание того, почему эти полимеры ведут себя по-разному в воде, как удалять загрязнение без повреждения полимера и как проектировать линию от мытья входящего потока до обогащённых, подходящих гранул. В этом руководстве начинающим инженерам, менеджерам по закупкам и переработчикам представлен полный технический обзор.
ABS, или акрилонитрил-бутадиен-стирол, обычно имеет плотность от 1,04 до 1,06 г/см3, в то время как полистирол составляет от 1,04 до 1,06 г/см3 для GPPS и от 1,03 до 1,06 г/см3 для HIPS. Оба полимера более плотны, чем вода, что сразу исключает простому разделению по принципу плавучести/тонучести, который так хорошо работает для разделения ПЭТ от ПП или ПЭ. Этот один физический факт перестраивает всю стратегию промывочного и сортировочного процесса, заставляя операторов прибегать к разделению по плотности, электростатическому разделению, сортировке с помощью близко-инфракрасных лучей и детекции с помощью рентгеновских лучей для опасных добавок. Линия, игнорирующая этот факт, будет производить загрязненные, не отвечающие нормам комки, которые не могут быть поставлены на продажу в дорогостоящие инжекционные литье или экструзионные применения.
Polyretec, завод Wanplas, специализируется на оборудовании для переработки, решая именно эти проблемы, сочетая австрийскую технологию процесса с китайской производительной мощью для создания линий мытья и гранулирования, которые обрабатывают АБС и ПС как с учетом специфики этих материалов. Являясь частью сети бренда Wanplas, Polyretec интегрируется с другими заводами, такими как Kerke, для напротиснутых грануляционных экструдеров, что дает переработчикам единственный надежный источник для полного оборудования линии по рекуперации жесткой пластмассы. В следующих разделах мы объясняем технологическую цепь, науку разделений, специфичные особенности материалов, характеристики мощности и утилизации, а также правовую базу, которая отличает прибыльную завод по переработке АБС и ПС от склада непригодной стружки.
Независимо оттого, обрабатываете ли вы отходы из отработанного ПВА, HIPS-телевизионные стойки, полученные из ВХРУ, или смешанную жесткую мяту, полученную при сборах в мусорные контейнеры, принципы, изложенные в этой статье, применимы. Мы выражаем производительность в киловатт-часах на тон, кубических метрах воды на тон при круговом цикле рециркуляции, процентах достижения выхода и относительных ценовых категориях, а не в фиксированных ценах, потому что профиль загрязнения и структура цен на энергоресурсы в каждом предприятии разная. В конце вы сможете с уверенностью определить мощность линий и задавать поставщикам правильные вопросы.
Почему АБС и ПС нуждаются в специально построенной линии для промывки.
АBS и PS нельзя мыть и сортировать на той же основе, что и пластмассы, обладающие плавучестью, и это различие влияет на каждое техническое решение, принятое в последующих цепях. Стандартная линия по мытью бутылок из ПЭТ предполагает, что почти все, что легче 1,38 г/см3, всплывает, а все тяжелее опускается, что является четкой бинарной задачей. Однако при ABS и PS эта бинарность разрушается, поскольку оба материала опускаются, а также ПВХ, ПК, ПЭТ и металл. Поэтому линия по мойке должна включать стадии позиционной сортировки, при помощи которых определяется и вытягивается целевой полимер, а не просто отделяются его примеси, размываемые водой.
Практическим следствием является то, что специально построенная жесткая линия требует большего количества оборудования для разделения на метр линии, чем линия для фильма или бутылки с равным throughput. Необходим зерновой резервуар с настроенным частотным диапазоном, устройства для электростатического и NIR-отбора, ротор с ГЭЧ для неметаллических цветных металлов и, с увеличением объемов, модуль рентгена для маркировки фракций с содержанием бромированных антипиренов, полученных из ЭЭКВ. Каждое из этих оборудований увеличивает капитальные и эксплуатационные сложности, но именно они делают разницу между флоком, соответствующим характеристикам EN 15347, и флоком, который отклоняется на входе.
Помимо сортировки, АБС и ПС отличаются от ПЭТ тем, как они переносят нагрев и механическое напряжение при мытье. АБС чувствительно реагирует на тепло: при температуре выше примерно 260° C фенольная фаза окисляется, и плавительный материал желтеет, а ПС подвержен темному деградации под воздействием нагревания и усиления, из-за чего образуется стиреночный мономер и неприятный запах. Умов, при которых выкипеление плавильных масс происходит на стадии гранулирования, либо невозможность достаточного высушивания гранул перед экструзией, приводят к серьезным последствиям для самих свойств, с целью восстановления которых производитель переработки продуктов. Поэтому лучшая линия для жесткого мытья рассматривает процедуру мытья и гранулирования как одну соединенную систему, а не две изолированные машины.
Проверка фактической плотности: что тонет, а что плавает.
В таблице ниже кратко описано, как компоненты твёрдого пластикового потока ведут себя в обычной воде, и почему при смыве закапыванием недостаточно. Глубины погружения носят условный характер и зависят от вида гранулята, наличия наполнителя и степени добавления пластификаторов.
| Материал. | Типичная плотность (г/см3) | Поведение в воде | Последствия для разделения |
|---|---|---|---|
| ABS | 1.04–1.06 | Погружаются | Нельзя отделять от ПС, ПВХ, ПК, ПЭТ |
| ГППС | 1.04–1.06 | Погружаются | Совпадение плотности АБС. Необходим NIR или электростатический идентификатор |
| HIPS | 1.03–1.06 | Погружаются | Смесь с каучуком; определяется спектром НИР. |
| PET | 1.38–1.40 | Погружаются (тяжелее) | Сенсор «погружение-поверхность» работает с ПП и ПЭ, но не с АБС и ПС. |
| ПП/ПЭ | 0,90–0,97 | Плавающие средства. | Легко удаляется путем флотации из ABS/PS |
| ПВХ. | 1,30–1,45 | Погружаются | Содержание хлора; необходимо удалять с помощью NIR/X-ray (ИКС). |
| PC | От 1,20 до 1,22 | Погружаются | Плотный; удаляется в среде определения плотности или с помощью НИР |
| Алюминий | ~2.70 | Быстро погружаются | Электромагнитные колебания удаляют цветные металлы |
| Сталь | ~7.85 | Быстро погружаются | Разделение на основании магнитного либо металлического сигнала |
Как показывают данные, АС и ПС перекрывают друг друга по плотности и перекрываются несколькими другими поводками. Только метод сортировки, который определяет химический состав полимера, а не просто его плавучесть, может обеспечить чистую струю. Это главный ограничитель дизайна лучшей жесткой линии для мытья.
Полная цепочка процессов от измельчения до гранулирования
Полная линия промывки и восстановления жесткого ABS/PS представляет собой последовательность механических, тепловых и физических этапов разделения, с помощью которых постепенно удаляется неравномерность размера, загрязнения на поверхности, этикетки, клей, масла, металлы и несовместимые полимеры, а затем чистые гранулы рекомпоновкуют до образования однородных гранул. Цепочку лучше всего понимать как конвейер, увеличивающий чистоту и уменьшающий размер частиц, заканчивающийся уплотненным, хорошо характеризуемым продуктом. При пропуске или недостаточном дозировании одного из этапов позже в результате этого возникают запах, черные пятна, низкая прочность и нарушение требований законодательства.
Общая цепочка такой технологии состоит в следующем: ручная или автоматизированная сортировка материала впуском; измельчитель, который сводит большие изделия до размеров от 50 до 100 мм; гранулятор, который режет ленты до размеров 12 – 16 мм при прорезе ножей 0,15 – 0,3 мм; барабанный или абразивный моющий аппарат, вращающийся со скоростью 700 – 1000 об/мин, для удаления легких частиц грязи и песка; бассейн для горячей промывки при температуре 80 – 90 °С с 1–3 % NaOH и поверхностно-активным веществом, а также с 10–20-минутным пребыванием, чтобы удалить клеи на етикетках и масла; этап промывания; бассейн разделения с материалами с различной плотностью; центробежное обезвожение до 1–3 % остаточной влажности; термическая сушка до 0,5 %; воздушная сортировка, чтобы вымыть фрагменты етикеток и мелкие частицы; обнаружение металла; и, наконец, гранулирование с помощью экструдера с центральным валом или роторного двойного валка с фильтрацией расплава при 60 – 150 мкм и водноводным или подводным резанием, а затем хомогенизацией в смесительную галерею.
В приведенной ниже таблице сопоставлены все стадии процесса и их оборудование, ключевые параметры их работы и функции, которые оно выполняет. При рассмотрении предложения поставщика и оценке обоснованности данного предложения необходимо руководствоваться этой таблицей. Достойный доверия поставщик сможет указать все эти параметры для линии, которую он предлагает.
| Этап процесса | Оборудование | Основной параметр | Функция и роль |
|---|---|---|---|
| Сортировка при подаче отходов. | Ручная лента + предварительное НИИ-сортирование. | Удаление ПВХ, металла, не пластмассы. | Защищает оборудование, расположенное ниже, и улучшает качество продукта. |
| Обжигание | Один или двушпиндельный измельчатель. | Выход диаметром 50–100 мм. | Снижение объема оребренных корпусов до управляемого размера. |
| Гранулирование | Гранилизатор. | Зазор лезвия 0,15-0,3 мм; отверстие в экране 12-16 мм | Единоземные зёрна позволяют обеспечивать стабильное смывание. |
| Предварительная моечная обработка. | Трошальная или трение-машинная решетка. | 700-1000 об/мин | Удаление песка, грязи, обрывков этикеток. |
| Горячее пломбирование | Осушаемая емкость для смыва. | 80-90 С; NaOH 1-3 процента; 10-20 мин; | Выпускает клей, масло и неотслаивающиеся остатки. |
| Осмозывание, | Очистка свежей водой | Цель неутрального pH | Вымывается соляная кислота и поверхностно-активные вещества. |
| Разделение по плотности | Бак для средства. | Настраивали до 1,0–1,2 г/см | Разделяет ABS/PS от более тяжелых и более легких фракций |
| Отделение воды | Центrifugalный сушильный агрегат | Остаточная влажность более 0,5% | Удаляет свободную воду перед термическим сушением |
| Тепловая сушка | Осушитель горячему воздуху. | Ниже 0,5 процента влажности | Предотвращает растрескивание и гидролиз при экструдировании. |
| Очистка от пыли / классификация воздуха. | Классификатор воздуха / геометрическая решетка | Штрафы и удаление микросвитков этикеток. | Улучшает чистоту сортировки и прозрачность гранул |
| Детектор металла | Детектор металла и сепаратор. | Ферри и неферриевые отходы. | Защищает скрепер экструдера и устройство для замены сетки. |
| Пеллетирование | Двойной винтовой или с разносными отводами одновинтовой экструдер | L/D 36–44; фильтр 60–150 мкм | Плавление, отделение газа, фильтрация и резка на гранулы |
| Гомогенизация. | Смесительный силос | Однородность партии | Обеспечение равномерности МФИ, цвета и распространения добавок. |
Линия, настроенная для этой схемы, обеспечивает промывку гранул и пиеллей в качестве одного непрерывного процесса. Компания Polyretec предлагает линии для промывки и новейшую линию для пиеллизации, которые интегрированы в эту цепочку. А для стадии экструзии завод Kerke (группа Wanplas) поставляет коаксиальные многошнековые экструдеры с необходимой сбалансированностью и вакуумным обезвоживанием для термочувствительных пластмасс ABS и PS.
Разбор этапов работающей линии для мойки жесткого АБС/ПС
Понимая каждый этап в глубине, вы можете правильно рассчитать размеры оборудования и диагностировать проблемы, прежде чем они достигнут гранул. В следующих подразделах рассматриваются этапы, которые чаще всего определяют успех или провал жесткой линии.
Этап 1: ввод и предварительное сортирование
Процесс внесения сырья начинается на медленной широкой ленте, на которой операторы или автоматизированный выборочный механизм удаляют очевидные непластмассовые, металлические и ПВХ-объекты. Что касается сырья, полученного из ОПЗ, то в этом этапе следует сначала отметить флажками изделия с изогорючими присадками, хотя окончательная идентификация принадлежит рентгеновскому дефектоскопированию в процессе, расположенном ниже. Детектор металла на входе защищает измельчитель от попадания мельчайших примесей стали. Предварительная сортировка имеет низкую стоимость и оказывает большой эффект: каждый килограмм удаленных загрязняющих веществ впоследствии позволяет избежать многих этапов сортировки.
Второй этап: измельчение
Однороторный измельчитель с прижимным бункером обычно используется для крупногабаритных корпусов бытовой техники и электроники, а двухроторный вариант подходит для переплетенных и смешанных тюков, при этом вторичное слепение происходит реже. Целью этой стадии является получение фракций размером от 50 до 100 мм — размер, достаточно большой для исключения образования значительного количества мелких фракций, но достаточно малого, чтобы обеспечивать стабильное загрузку гранулятора. Перенаполнение этого этапа приводит к повышению содержания пыли и снижению выхода, а недостаточное измельчение останавливает гранулятор. Регулировка скорости ротора, размера экрана и давления гидравлического пневматического привода позволяет добиться оптимального результата.
Этап 3: грануляция
Гранильщик преобразует измельченные частицы в готовый к промывке гранулированный продукт. Расстояние, отделяющее ножи от экрана, в диапазоне от 0,15 до 0,3 мм, а размер сеточного элемента – от 12 до 16 мм, приводит к получению однородного гранулята, который равномерно смывается и чисто сортируется. Острота ножа напрямую влияет на образование мелких частиц и потребляемую энергию; затупленный нож скорее размазывает, а не режет материал, создавая больше пыли и переноса штрих-кода. Для ABS, в частности, избегайте чрезмерного прохождения гранулята через экран, поскольку тепло ускоряет выброс летучих фенолов.
Этап 4: предмывка и тертя
Ротор с жгутом или защитной губкой, вращающийся со скоростью от 700 до 1000 об/мин, механическим образом счищает опадающую землю, песок и отломки этикеток с поверхности губок. Гулки трения используют вращающийся валик в жесткой эластичной ограждающей конструкции с перфорацией; губки вращаются и стираются друг об друга, а вместе с ними с поверхности отделённо откладывают загрязнения без значительного уменьшения их размеров. Этот этап предотвращает отход химических средств порошенного мытья на легко удаляемые загрязнения и снижает нагрузку на систему очистки воды.
Этап 5: горячее мытье
Горячее мой ние — это ключе вый этап чистки жест ко-пластиковых отрезов. При температуре 80—90 градусов по Цельсию с 1—3 % NaOH и поверхностно-активным веществом клейкие вещества разбухают и отслаиваются, олий и жиры образуют эмуль сию. 10—20-минутное про загождение гарантирует, что клей от импресс-резисных этикеток и экран нографских оттисков раз мягчается. Для ПС, чтобы избежать обесцвечивания и адгези вания, следует соблюдать пониженную температуру и избегать длительно го пребывания на тер мине, потому что ПС размягчается и может адсорбироваться. Для АБС допустима более высокая температура, но следует сле дить за наличием осадков, появат щимых в результате остатков органических веществ. После тщательной пропитки теплой водой следует удалить любые остатки щелоча из линии подачи, где он может бы стро обезвреживаться.
Этап 6: разделение по плотности под действием среды
Поскольку АБС и ПС тонут в воде, в баке с жесткими сорбями используется настраиваемый раствор, обычно соленое или кальциев хлоридный раствор, с плотностью от 1,0 до 1,2 г/см 3, который отбрасывает плавающие примеси, такие как ПП и ПЭ, и погружает целевую фракцию. Выбирая плотность сорбента, операторы могут погружать более тяжелые ПВХ или ПК, отбрасывая их от потока АБС/ПС. Сорбент необходимо постоянно контролировать и заполнять, поскольку внесение очередной партии стружки разбавляет или загрязняет раствор. Рекуперация сорбента в замкнутом цикле позволяет поддерживать эксплуатационные расходы на среднем уровне, а не увеличивать их.
Этап 7: откачивание воды и термическая сушка.
Центрифугольный сушильный агрегат удаляет свободную влагу до 1–3 процентов остаточной влажности, а сушитель горячим воздухом подбирает ее до 0,5 процента. Такая высушенность критична перед экструзией: остаточная влага в ПАВ гидролизуется во время плавления и вызывает срыв, хрупкость и изменение размеров сформированных деталей. Энергоемкость сушильного процесса значительной частью влияет на энергопотребление линии, поэтому важны эффективность сушильного агрегата и восстановление тепла.
Этап 8: аэроклассификация и обнаружение металла
После сушки зигзагообразный или воздушный сепаратор удаляет легкие отсечки этикеток и дребезжащие частицы от тяжелых пластинок, устраняя нежелательные примеси. Далее последовательно проходят металлоискатель и импульсный магнит, которые отбрасывают все остающиеся железосодержащие или нежелательные фрагменты. Эти два этапа являются последней преградой защиты экструдера и чистоты гранул и должны располагаться непосредственно перед входами в гранулятор.
Этап 9: Пелетирование.
Гранулирование превращает чистую фракцию в однородный продукт, легко стекающий. Вентилируемый однороторный экструдер подходит для чистого однообразного сырья, в то время как ко-ротационный двухроторный с соотношением L/D от 36 до 44 и вакуумным обезвоживанием предпочтителен для ПС и АБС, которые источают запах, несутожимые вещества или нуждаются в включении добавок, таких как ударно-проникающие модификаторы. Фильтрация раствора через сменный фильтр с размером отверстий от 60 до 150 микронов удаляет гель и предвестников черного пятна; подводное или водяное резки выполняется равномерным гранулом. Силос для смешивания после этого выравнивает MFI, цвет и распределение добавок между партиями.
Сравнение технологий сортировки: пленочные сепараторы, электростатические, НИР и сепараторы ЭДС, рентгеновские
Поскольку после отселения (float-sink) идентификация кода ABS и PS не дает желаемых результатов, линия мытья должна использовать одну или несколько технологий позитивной идентификации. Каждая из них имеет свое «сладкое» место и бесспорно является лучшей, однако наилучшие линии накладывают их друг на друга слоями, так что загрязнение, помятое одной технологии, будет обнаружено другой. В таблице ниже кратко дается описание каждого метода идентификации.
| Технология | Отделяет по | Лучшее для | Ограничения. |
|---|---|---|---|
| Разделение на основе плотности и среды. | Плавучесть в отстое раствора (1,0-1,2 г/см3) | Плавают PP/PE в АБС/ПС; тонут PVC и металл. | Максимальный срок пребывания в линии не должен превышать 8 часов, чтобы защитить цветность |
| Электростатическое разделение | Полярность трибоэлектрического заряда. | ABS vs PS vs PVC сухая разделка | Чутко реагирует на влажность и мелкие частицы; требуется сухое сырье |
| Ближний инфракрасный спектр (NIR) | Диаграмма зависимости поглощения — концентрации. | Быстрая идентификация изделий из ПЭ, ПП, ПК и ПВХ | Черные или увлажненные части поглощают свет; требуются чистые поверхности |
| Электромагнитные колебания | Индуцированное электромагнитное поле на неметаллических металлах | Удаление алюминия, цинка, меди. | Нет влияния на пластик; влияет только на металл |
| Радиоактивный обследование (идентификация БФР) | Атомный сигнатурный состав бромида и хлора. | Обозначение содержания бромированных антипиренов в ABS отходах электротехники | Стоимость основного капитала высока; требуются калибровка и обработка бракованных изделий |
Разделение материалов по плотности – это основной способ удаления твердых взвешенных загрязняющих веществ, и его стоимость относится к уровню низких-до-середних. Электростатичный и ИК-сортировка – это точные инструменты, позволяющие отделить ABS от PS и от PVC, где плотности переплетаются. Оба способа являются среднем-до-високого уровня по стоимости, но они обеспечивают соотвествующий сорт, который в рынке литьевых форм составляет превосходный выбор. Электромагнитный метод – это адресный, надежный метод удаления металла, который также используется в составе стационарной магнитной установки для стали. Рентгенологическое обнаружение набирает устойчивой популярности в контексте подачи СВО, поскольку содержание бромированных антипиренов необходимо исключить для соблюдения ограничений по содержанию РОД и ПОП. Стоимость такой установки умеренно-высока, однако регуляторный риск, который она исключает, оправдывает ее применение в случаях с отходами, имеющими электронные компоненты.
В рамках слоенообразной стратегии сначала могут применяться средства с использованием концентрата, чтобы выбрасывать дешевую и богатую ценной фракцией полипропилена/полиэтилена, затем ИК-излучение для разделения ацеталантру, полистирола и поливинилхлорида, затем электростатическое удаление для очистки границы разделений ацеталантру и полистирола и, наконец, рентгеновские лучи для постановки карантина для частиц, содержащих BFR. Точный порядок применения зависит от состава кормовой смеси, но линия, основанная на одном методе, почти всегда будет иметь пониженный производительность при переработке смешанных твердых отходов.
Процесс обработки, специфичный для АБС и ПС
Мытье представляет собой лишь одну половину всей работы; сам полимер предъявляет строгие требования к обращению с него после высыпания на экструдер. АБС и ПС требуют в значительной степени большего внимания, чем ПЕТ и полиолефины, и игнорирование этих правил приводит к полномощению всех усилий, предпринятых на этапе напылении.
Влажность и сушка
ABS поглощает от 0,2 до 0,4% влаги, что кажется незначительным, но достаточно, чтобы вызвать гидролиз и стягивание при плавлении. Пластины необходимо высушить при температуре примерно 80°С в течение 2-4 часов при точке росы -20…-40°С перед гранулированием. PS поглощает меньше, но также получает пользу от сушки для предупреждения появления инея. Недостаточная сушка является наиболее распространенной причиной косметических и механических дефектов в переработанных изделиях из ABS и PS.
Термическая чувствительность
ABS подвергается обработке при температуре от 210 до 250 градусов Цельсия и разрушается при температуре выше 260 градусов Цельсия, когда фаза бутадиена окисляется, расплав окрашивается в желтый цвет, а ударная вязкость уменьшается. PS разрушается при более низкой температурной стойкости и при разрушении образует стиреновый мономер и неприятный запах. Существуют упругие конструктивные сведения получения гранул, включающие поддержание узких температурных интервалов, применение мягкой геометрии шкивов и использование вакуумной деволатилизации для вывода летучих веществ из-за ползуна в супорт инжекционной формы. Вакуумное отвествование также решает следующий вопрос: запах и СОМ.
Удаление запаха и СОВ
Послепотребительский и ОПИВ ДСП часто содержат запах от предыдущего использования, остатки поверхностно-активных веществ или признаки разложения. Вакуумное деволатилизирование на двойном винтовом экструдере в сочетании с адекватным пребыванием и иногда с обезвоживающим агентом снижает запах до приемлемых уровней для применения в помещениях и автомобилях. Линия, переработка на которую осуществляется без деволатилизации, будет выпускать гранулы, имеющие запах и теряющие свою рыночную ценность.
Цветовая стратегия и повторная сортировка
ABS и PS бывают всех цветов, а пелены смешанного цвета получают серую или мутную массу. Преобладают две стратегии: сортировка по цветам с помощью NIR или оптических устройств перед процессом мойки, с целью создания чистых белых, черных или натурально окрашенных сортов. Другой вариант — прием смешанного натурального потока для применения в сферах, не требующих привлекательного внешнего вида. Сортировка капелей по цвету на дообработке улучшает показатель полезного дренажа, но затрагивает оборудование и снижает общий объем выпуска. Выбор зависит от рыночного сегмента, в который предназначен конечный продукт.
Восстановление механической прочности после удара.
Рециркуляция и многократная история нагрева снижают вклад резиновой фазы в износостойкость АБС. Чтобы восстановить ударную прочность, производители добавят в смесь модификаторы удара SBS или MBS и, если АБС смешивается с другими фазами или соединяется с ними, компатабилизатор малеикового ангидрида. Эти материалы добавляются на стадии грануляции с помощью бокового подавателя на двухвалковом экструдере. Без них рециркулированный АБС может не удовлетворять требованиям по ударной прочности для жестких корпусов.
Проверка качества гранул после производства
Каждая партия должна быть проверена на индекс текучести расплава (MFI) и ударную вязкость по методу Ноча, а также на наличие черных пятен и геля. ИФИ указывает на стабильность молекулярной массы; резкое увеличение этого показателя свидетельствует о деградации материала. Ударная вязкость подтверждает восстановительную способность после модификации. Этим двумя тестами обеспечивается минимальный контроль перед отправкой гранул в формовочный цех. В таблице ниже подробно описана проверка к качеству готового материала.
| Имущество / вопрос | ABS | PS (GPPS/HIPS) | Мера контроля |
|---|---|---|---|
| Водопоглощение. | 0,2–0,4 процента | Низкая, присутствует | Сушить при 80 ° С, 2-4 часа, точка росы -20-40 ° С |
| Окно обработки | 210—250 °C; >260 °C разлагается | Снизить допустимую погрешность; контролируйте теплоотдачу. | Строгое управление зоны, плавный винт, вакуум. |
| Запах / СОВ | Умеренная до высокой. | Опасность случайных выбросов стирола. | Вакуумная деволатилизация при экструзии. |
| Восстановление после удара | Добавьте совместитель SBS / MBS + MAH | HIPS, уже модифицированный резиной | Боковая подача на двойных винтовых экструдерах |
| Шлюз качества. | МФИ + изопар и черные точечные включения | МФИ + внешний вид + VOC | Лабораторный контроль по партиям |
Типы мощности, энергопотребление и водопотребление.
Жёсткие линии для мытья и гранулирования из ABS/PS обычно специфицируются в трёх диапазонах производительности: 500 кг/ч, 1000 кг/ч и 2000 кг/ч исходного материала. Производительность влияет на размер площадки, потребляемую мощность, потребности в воде, персонал ировние капитальных расходов. Цифры ниже приведены в декларированных диапазонах; точные значения зависят от степени загрязнения, глубины сортировки и местных условий.
| Параметр | 500 кг/час | 1000 кг/ч — средний уровень | Траншея мощностью 2000 кг/ч |
|---|---|---|---|
| Продукт ввода | 500 кг в час | 1000 кг/ч | 2000 кг/ч |
| Энергоемкость (кВт·ч/т) | Среднее кВт-ч/тонна | Среднее кВт-ч/тонна | Середина до высокая кВт-ч/тонна. |
| Потребность в свежей воде. | Низкий-середний м3/тонна. | Средний м 3 /тонна | Средний м 3 /тонна |
| Рециркуляция с закрытым циклом | 80-90 процентов; | 80-90 процентов; | 80-90 процентов; |
| Уровень дохода. | Середина до высокая в процентах. | Середина до высокая в процентах. | Середина до высокая в процентах. |
| Операторы | Не высокий (1-2). | Низкий-середний (2-3). | Середний (3-4) |
| Отпечаток | Компактный | Середний | Большой |
| Товарный зал категории капитальных расходов | Середний | Высокая | Очень высокое качество. |
Интенсивность энергопотребления лучше измерять в кВтч на тон, а не в чистых киловаттах, потому что это нормализует показатель производительности и позволяет сравнить линию мощностью 500 кг/ч с линией мощностью 2000 кг/ч. Самыми энергоемкими являются разделение на тепло (непрерывное нагревание воды), сушильные системы и экструдер. Потребление воды резко сокращается после настройки замкнутого цикла, поскольку от 80 до 90% производственной воды восстанавливается путем флотации, фильтрации и выпарки. Процент выхода определяется главным образом загрязненностью сырья и количеством циклов сортировки; чистая постпромышленная продукция дает значительно более высокий результат, чем грязный ком, полученный из свалки электрического и электронного оборудования.
В качестве контекста можно отметить таких известных европейских и австрийских поставщиков, как EREMA и Starlinger, которые задают стандарты интегрированных систем промывки и экструзии, а также итальянских специалистов, как SOREMA, и немецких фирм, таких как Herbold Meckesheim, обладающих высоким опытом в области промывки и измельчения. Компания Polyretec, являющаяся заводом Wanplas, определяет свои линии как среднего и высокого инвестиционного уровня, комбинируя австрийский технологический опыт с китайской эффективностью производства, что позволяет снизить общие инвестиции ниже, чем у полностью европейских под ключ систем, но при этом сохранить сопоставимую логику технологического процесса,
Очистка и потребление воды с замкнутым циклом
Моечная ABS и PS приводит к выделению загрязненной струи, содержащей частицы в состоянии взвешенного вещества, эмульгированные масла, растворенную соду и клей для этикеток. Несвоевременный слив такой воды запрещен в большинстве регионов и не экономичен. Контейнер для очистки воды в замкнутом контуре обеспечивает восстановление основной части воды и возвращение ее на этапы предмытия и промывки.
У типичного завода очистки воды начинается процесс диссоциированного воздухосепаживания (DAF), при котором мельчайшие пузырьки поднимают взвешенные масла и твердые частицы к поверхности, затем осуществляется флокуляция с применением полимеров и коагулянтов, в результате чего мелкие частицы слипаются и уходят на осадок или фильтруются. Многопере fedральное фильтрации всегда состоит из нескольких стадий, таких как пескообразование и использования фильтросодержащих картриджей, за которыми следует этап полировки. Очистку завершает многократное прокачивание воды через фильтры. Заменяемая вода компенсирует потери из-за испарения, переноса продукта и удаления шлама, поэтому потребление свежей воды находится в диапазоне 2000–4000 м3 на тон, даже при производственном объеме 2000 кг/час.
Слиз от DAF и фильтрации является основными твердыми отходами линии и должен управляться как потенциально зараженный поток, особенно при подаче WEEE, когда частицы БФР могут концентрироваться. Хорошо организованный закрытый цикл не только уменьшает счета за воду, но и сокращает объем отходящих вод, требующих лицензионной утилизации, что снижает уровень операционных издержек и экологический след одновременно. Линии для мойки Polyretec разработаны с учетом этого кругового цикла повторного использования, чтобы расходы на услуги оставались предсказуемыми, а не зависели от местных тарифов за воду.
Контроль качества, стандарты и соблюдение нормативных требований
Рециклируемый АБС и ПС могут участвовать в рынках, где строго ограничены правила и нормы для используемых веществ, поэтому соблюдение требований не является необязательным. Соответствующие стандарты и правила являются критериями приема, которые покупатели проверяют при покупках. Специализированная гаратерна качества показателей по использованию повторно используемых материалов должна подтверждаться документами и заготовленной пробой материалов.
ISO 15270 предоставляет рамки для восстановления и утилизации отходов пластмасс, описывая, как следует определять и управлять процессом восстановления. EN 15347 касается характеристики отходов из пластмас, определяя, как нужно берется проба и отчет должны содержать информацию об уровне загрязнения и композиции, чтобы покупатели и продавцы могли говорить на одном языке. Директива RoHS ограничивает применение опасных веществ в электротехнической и электронной оборудовании и напрямую влияет на АБС и ПС, полученные из бытовых электронных устройств, поскольку корпуса старых приборов могут содержать запрещенные вещества. Ограничения на остротоксичные вещества, установленные директивой REACH, применяются к добавкам и остаткам полимеров, полученных повторным использованием. Директивы о попутных органических веществах (POPs) установляют строгие ограничения на персистирующие органические загрязнители, включая некоторые бромированные антипирены, традиционно используемые в АБС; поэтому используются методы РХВ для контроля содержания этих добавок в пластике, получаемом из электронных устройств. GB/T 40006 описывает требования к переработанным полимерным материалам на китайском рынке и является актуальным для линий, предназначенных для азиатских производителей.
Контроль качества должен быть установлен в линии, а не прикручен на конвейере в конце. Внутренним способом контроля являются проверка влажности после сушки, подтверждение отсутствия металла перед экструзией и постоянный мониторинг густоты материала. Последним способом контроля являются МФИ, ударное испытание по типу Изо-ода, оценка цвета, отсчет черных точек и, если это требуется конечным потребителем, скрининг по элементам для определения содержания бромистой кислоты и других запрещенных веществ. Линия, которая не может обеспечить записи этих испытаний, не сможет продавать свой продукт в цепочки поставок автомобильной, бытовой и электронной промышленности, где документы являются не менее ценным ресурсом, чем сами гранулы.
Устранение неполадок: дефект и таблица качества.
Даже правильно спроектированная линия изменяет параметры, и симптомы обычно указывают на конкретную причину в верхнем потоке. В матрице ниже представлен справочник, который нужно иметь с собой на панели управления. При обнаружении дефекта в ранние сроки удается предотвратить получение партии нестандартных гранул.
| Симптом / неисправность. | Вероятная причина. | 3. Корректировка |
|---|---|---|
| Желтый или обгорелый гранулят | Экструдер слишком горячий; температура ABS> 260 С; недостаточный вакуум | Уменьшение биологического показателя по уничтожению хлора |
| Расхождение/сребристые полосы | Остаточная влажность выше 0,5% приводящая к гидролизу и образованию газов, несущих мелкие частицы | Проверьте сушильную печь; повысьте точку росы; увеличьте время сушки |
| Низкое удражение по шкале Izod | Историю тепловых характеристик; исконно отсутствует модификатор воздействия | Добавляйте SBS/MBS; уменьшите содержание жидкого парафина; проверьте наличие ингибитора. |
| Чёрные точки в гранулах | Гели/иностранный полимер; слабокачественная фильтрация | Натяжение сита до 60–150 микрометров; улучшение сортировки. |
| Запах от гранул | Недостаточная деволатилизация; остаточное поверхностно-активное вещество | Увеличение вакуума; расширение промывки; добавление средства для поддержания чистоты |
| Смешанные цвета / мутный оттенок | Нет сортировки по цветам; смешанный исходный материал | Добавить или ускорить процедуру сортировки продавливания; сегрегировать естественный и окрашенный материал. |
| Выявлена загрязненность ПВХ | Слабая NIR / электрическая сортировка; | Настройка НИРС; добавление стабилизирующего устройства; карантинная партия. |
| Риск несоблюдения БФР | Сырье ОЕПП без скрининга с использованием рентгеновских лучей | Установите систему обнаружения радиоактивных элементов (BFR) с использованием рентгеновских лучей; отбраковать слой с маркером загрязнения. |
| Высокий расход воды. | Закрытый цикл, в котором подача питания не обеспечивает должного результата | Восстановить циклический режим; проверить флокуляцию и фильтрацию; |
| Металл в продукте. | Детектор вышел из строя или был остановлен. | Испытания детектора; проверка порога отклонения; проверка экрана переключателя |
Эта матрица также служит проверкой готовности к эксплуатации: если линия не может настроиться так, чтобы прочистить каждый ряд, это означает, что она неправильно настроена для сырья, которое она предназначена обрабатывать. Инженеры компании Polyretec обычно осуществляют 24-часовую непрерывную пробную работу на представленном сырье перед передачей оборудования, чтобы в реальных условиях эксплуатации выявить эти режимы возникновения неполадок, а не при идеальных лабораторных условиях.
Как выбрать правильную линию моечного оборудования и поставщика
Выбор лучшей жесткой линии переработки пластика для отходов ABS и PS зависит от характеристик исходного сырья, целевой степени, производительной мощности и обязательств по соответствию, которые оцениваются по общему стоимости владения, а не по розничной цене. Следующие шаги помогут выстроить дисциплинированный процесс выбора.
Шаг 1: определить вид поступающего материала
Отберите фактические свернутые в рулоны образцы, которые вы будете перерабатывать, и определите соотношение ABS и PS, содержание PVC и металлов, нагрузку на этикетку и клей, уровень содержания масел и запахи, а также наличие вторсырья, потенциально представляющего угрозу BFR. Результаты этого одиночного анализа определяют каждый последующий шаг процесса, от мощности дробилки до необходимости применения рентгеновского контроля.
Шаг 2: определение целевого сорта
Определите, делаете ли вы естественный порошковый продукт для цветочувствительного формования, смешанный порошковый продукт для некрасочного использования или модифицированный инженерными способами. Цель подсказывает глубину сортировки, спецификацию сушки и то, необходима ли двойная роторная обкатка с боковым добавлением.
Шаг 3: Настройте уровень вместимости.
Подбирайте исходную производительность в соответствии с уровнем 500, 1000 или 2000 кг/ч, но ориентируйтесь на реальный результат, а не на номинальные показатели. Линия, способная вытянуть 1000 кг/ч и дающая 70-процентный выход, все равно поставляет меньше гранул, чем линия мощностью 500 кг/ч, которая arbeitet с 90-процентным выходом. Спрашивайте не о мощностях, а о фактическом выходе.
Шаг 4: Связывание сортировочных стопок
Убедитесь в сортировке с использованием многослойных сложений: носители для буйного удаления материала, NIR, электростатические методы для разделения ABS/PS/PVC, магнитные потоки для разделения металлов, а также рентгеновские методы, если исходный материал предназначен для переработки побочных электронных устройств. Спросите у каждого поставщика, какими методами он предлагает работать, и какие методы отсутствуют в его предложении.
Этап 5: Проверка готовности к использованию и соблюдения требований законодательства
Запросите значения кВтч на тон, м3 воды на тон, процент повторного использования и документацию, которую линия предоставляет в соответствии с ISO 15270, EN 15347, RoHS, REACH, POPs и GB/T 40006. Поставщик, не желающий назвать эти показатели, представляет собой риск.
Этап 6: Анализ поставщика как партнер по системе
Линия для порошковой мойки и линии для гранулирования должны проектироваться как единая система. Компания Polyretec, принадлежащая концерну Wanplas, предлагает линии для порошковой мойки и линии нового поколения для гранулирования. В случае необходимости компанию Wanplas можно связать с полноприводными экструдерами Kerke для стадии смешивания, так что заказчик получит единого надежного партнера — от приемки сырья до готовых гранулированных изделий. При выборе поставщика особое внимание следует уделить послегарантийному обслуживанию, политике предоставления запасных частей, дисциплине выполнения заказов. Лучше обратиться к поставщику, который проведет пробную загрузку на вашем собственном сырье перед окончательным выбором.
Частые вопросы
Какая конфигурация линии для моечной обработки жестких полимеров подходит для переработки отходов из полистирола и полипропилена?
Лучшая линия включает измельчитель с одним или двумя валами, гранулятор с узким зазором между ножами, теплую соляную очистку, разделение по плотности или метод электростатического раздела, центробежное и термическое сушение и интегрированную прессово-extrусорную машину. Правильная конфигурация зависит от загрязнения сырья, целевой чистоты и уровня производительности.
Почему метод разделения по плотности не работает при работе с АБС и ПС?
ABS с плотностью от 1,04 до 1,06 г/см³ и PS с плотностью от 1,03 до 1,06 г/см³ опускаются в воду, поэтому их невозможно отделить друг от друга или от других тяжелых пластмасс простым методом разделения на плавящиеся и твердые вещества. Для этого требуется более плотное средство, например раствор соли или хлорида кальция, а также сухое электростатическое и ИК-сортирование.
Сколько энергии потребляет линия мойки и гранулирования жестких ПП и ПС?
Энергоёмкость лучше всего выражается в киловаттах-час на тон входных материалов. Хорошо интегрированная линия по мытью и гранулированию обычно находится в среднем или высоком диапазоне, при этом наибольший расход энергии приходится на стадии горячей обработки, сушки и экструдирования. Возвращение воды в замкнутый цикл снижает использование воды, а не энергопотребление.
Нуждаются ли в особом обращении фракции АБС, полученные из материала с ограниченным сроком пользования?
Да. ABS, полученный из отходов электронно-вычислительной техники, часто содержит бромированные антипирены. Такие фракции должны быть обнаружены, например с помощью рентгеновских лучов, и отсортированы в соответствии с ограничениями RoHS и POPs. Смешивание материалов с антипиреними в переработанные гранулы сопряжено с риском несоблюдения регламентов и отторжения на рынке.
Какого уровня чистоты может достичь готовая гранула из ПЕТ?
Выход и степень чистоты зависят от качества сырья и глубины сортировки. При использовании четкости-медиа, электростатической и NIR-сортировки, а также детекции металлов линии обеспечивают получение высокочистых пластин, подходящих для переработки. Окончательный процент выхода устанавливается уровнем загрязнения и количеством параллей сортировки.
Следует ли изделия из АБС и ПС мыть и перерабатывать в гранулы совместно или раздельно?
Как правило, их следует сортировать перед гранулированием, поскольку поведение расплава и показатели ударостойкости у них отличаются. Смешанное производство возможно только тогда, когда конечное применение принимает смешанный продукт, но раздельная уплотнение сохраняет класс качества и упрощает процесс восстановления ударопрочности.
Почему необходимо сушить ПП перед гранулировкой?
ABS поглощает от 0,2 до 0,4% влаги и обладает повышенной чувствительностью к температуре выше примерно 260°С. Сушка при температуре примерно 80°С в течение 2-4 часов при низкой точке росы предохраняет стабильность плавления, предотвращает стягивание и желтение и обеспечивает надежную вакуумную деволатилизацию при экструдировании.
Какие стандарты применяются к гранулам и пеллетам из переработанного ABS и PS?
Ключевые справочные документы включают ISO 15270 для переработки пластмас, EN 15347 для характеристик переработанных пластмасс, RoHS и REACH для ограничений по содержанию веществ, пределы ППС для бромированных огнестойких веществ, а также GB / T 40006 для переработанных пластмассовых материалов. Эти документы определяют методы отбора образцов, чистоту и пороговые значения содержания опасных веществ.
Что такое разделение по плотности и когда это необходимо?
Отделение по плотности в растворе, обычно настроенном в диапазоне от 1,0 до 1,2 г/см3, позволяет разделять пластик на всплывающий (PP и PE) и沉нувшийся (ABS и PS) или опускать на дно более тяжелый ПВХ и ПК. Это основной объемный сепаратор для жестких потоков, когда обычное разделение на всплывающий и погружающийся с помощью воды не дает результатов, хотя само по себе оно не может выяснить, ABS это или PS.
Заключение
Лучшая жесткая пластмассовая линия для очистки отходов из ABS и PS не является стандартной моечной машиной для ПЭТ или пленки с измененной маркировкой; это целенаправленно спроектированная система, основанная на том, что оба полимера более плотны, чем вода, и поэтому не поддаются разделению методом всплывания и опускания. Успех достигается посредством слоёного сортировки, дисциплинированного горячего моечного процесса, тщательного сушения и осторожного экструдирования, которые уважают температурную чувствительность ABS и особенности запаха и токсичных веществ PS, при этом все это обёрнуто в систему замкнутого водного цикла и в рамки соответствия нормам ISO 15270, EN 15347, RoHS, REACH, POPs и GB/T 40006.
Укажите линию, в соответствии с характеристиками кормового материала, целевой степенью и классом производительности, потреблением кВт·ч на тон и м3 воды на тон, а также процентом повторного использования. Кроме того, подберите поставщика, который рассматривает мойку и гранулирование как единую отчётную систему. Компания «Polyretec», производственный завод Wanplas, предлагает именно такой интегрированный подход, предусматривающий технологию, разработанную в Австрии, китайскую производственную эффективность и возможность интеграции двушнековых экструдеров Wanplas группы Kerke для инженерных сортов с модифицированными режимами впрыска. Для перерабатывающих предприятий, желающих воспользоваться возможностями переработки отходов из ПЭ и ПС в ликвидные гранули качественного сорта, путь ясен: надо провести характеристику кормового материала, определить параметры стопочного сортировки, провести подтверждение в соответствии с матрицей дефектов и провести пуск отопительного оборудования на реальном нагружении, прежде чем принять окончательное решение.
