الحقن من إعادة تدوير PCR وPIR - إعدادات Tederic 2025

Introduction

Processing post-consumer recycled materials (PCR) and post-industrial recycled materials (PIR) on injection molding machines has become not only an issue of environmental responsibility but a legal requirement. Since 11 lAugust 2025, the EU Packaging and Packaging Waste Regulation ( PPWR ) has been in force, mandating the use of recycled materials in plastic packaging – from 10-35% in 2030 to 25-65% in 2040.

For injection molded part manufacturers, this means adapting production processes to work with materials of variable quality, higher abrasiveness, and unpredictable rheological properties. Injection molding machines Tederic , with special screw configurations, precise temperature and pressure control, and filtration systems, are prepared to process recycled materials while maintaining process stability and part quality.

PPWR 2030 Regulations: Mandatory Recycled Content

The PPWR (Packaging and Packaging Waste Regulation) came into effect in 11 lAugust 2025 and introduces the most stringent requirements in EU history regarding recycled content in packaging.

Required minimum of post-consumer recycled content (PCR):

From 2030:

• 10% PCR – in food contact packaging (PET bottles, HDPE containers)
• 35% PCR – in other plastic packaging (transport, technical, cosmetic packaging)
• Exceptions: packaging for the transport of dangerous goods

From 2040:

• 25% PCR – in food contact packaging
• 65% PCR – in other plastic packaging

Current Status in Poland and the EU:

• Average PCR share in plastic products in the EU: 7,2% (2023 data)
• Plastic packaging recycling in Poland: 43% (2022)
• Necessary increase in recycling by 12 percentage points by 2030
• Premium packaging industry declares an increase to 20% PCR by 2025 year

Consequences for Manufacturers:

• Products non-compliant with PPWR will not be allowed on the EU market
• Financial penalties for non-compliance
• Required documentation and certification of recycled material sources
• Obligation to report under Extended Producer Responsibility (EPR)

Technological Challenges of Processing PCR and PIR

Processing recycled materials on injection molding machines involves a number of technical challenges not present when working with virgin material.

1. Variable Viscosity and MFI

Melt Flow Index (MFI) of PCR recycled materials can vary from 30 to 70 within a single batch, while virgin material maintains an MFI in the range of ±5. This means:

• Unpredictable mold filling – the same material may fill the mold slower or faster
• Variable injection pressure – need for constant parameter adjustment
• Differences between cycles – difficulty in maintaining repeatability

Degradation Mechanism:

• HDPE and LLDPE – cross-linking of polymer chains increases viscosity, causing gels and contaminants
• PP (Polypropylene) – oxidative degradation causes chain scission, decreases viscosity

2. Zanieczyszczenia i niejednorodności

Recyklaty postkonsumenckie mają poziom zanieczyszczeń do 20 razy wyższy niż materiały pierwotne:

• Mikroskopijne cząstki metalu – z sorterów optycznych, przesiewaczy
• Fragmenty papieru, kartonu – resztki etykiet
• Krzemionka i pył – z procesów mielenia i mycia
• Polimerowe obcokrajowce – mieszaniny różnych tworzyw
• Węgiel i spalenizna – z poprzednich cykli przetwórstwa

Konsekwencje: plamy, przebarwienia, ryzyko uszkodzenia form , zmniejszona wytrzymałość mechaniczna.

3. Degradacja termiczna

Każdy cykl przetwórstwa (granulacja → ekstruzja → wtrysk) skraca łańcuchy polimerowe:

• Obniżona wytrzymałość na rozciąganie – nawet o 15-25%
• Mniejsza odporność na uderzenia – test Izod wykazuje spadki 20-40%
• Zwiększona kruchość – szczególnie przy niskich temperaturach

4. Zmienność barwy

PCR ma nieprzewidywalny odcień bazowy (żółtawy, szary, brązowy), co utrudnia uzyskanie konsystentnego koloru, szczególnie w jasnych odcieniach.

Konfiguracja wtryskarek Tederic do pracy z recyklatami

Wtryskarki Tederic mogą być wyposażone w specjalne konfiguracje optymalizujące przetwarzanie PCR i PIR przy zachowaniu jakości i stabilności procesu.

Specjalne ślimaki do recyklatów

Ślimak dla materiałów abrazyjnych różni się od standardowego konstrukcją i materiałem:

Cechy konstrukcyjne:

• Ślimak z barierą – oddzielna strefa topi stałą fazę od fazy ciekłej, poprawiając homogenizację
• Dodatkowe elementy mieszające – sekcja mieszania dyspersyjnego (Maddock) lub rhomboid mixing section
• Zwiększony stosunek L/D – 22:1 lub 24:1 zamiast standardowych 20:1 dla lepszego mieszania
• Zmodyfikowana geometria wlotów – zapobiega blokowaniu przez nieregularne granulki

Materiały odporne na ścieranie:

• PC-100 (stop nikiel-bor) – twardość Rockwell C 60-65, dla materiałów średnio abrazyjnych
• PC-700 (węglik wolframu bimetaliczny) – twardość Rockwell C70, >80% węglików wolframu
• Powłoki HVOF (węglik wolframu) – nakładane na loty ślimaka, przedłużają żywotność 5-10x

Prawidłowy dobór ślimaka może przedłużyć jego żywotność z dni na miesiące przy materiałach silnie abrazyjnych.

Cylinder i systemy filtracji

Cylinder bimetaliczny z wewnętrzną warstwą odporną na ścieranie (analogiczne materiały jak ślimak) jest konieczny przy długoterminowej pracy z PCR.

Systemy filtracji w wtryskarkach Tederic:

• Podwójne odpowietrzanie – usuwa wilgoć i lotne zanieczyszczenia
• Jednostki filtracji z podwójnym tłokiem – ciągła filtracja bez zatrzymywania produkcji
• Siatki filtracyjne 80-120 mesh – zatrzymują cząstki >125-180 µm
• Wymiana filtrów co 2-8h – w zależności od poziomu zanieczyszczeń

Precyzyjne sterowanie temperaturą

Tederic oferuje zaawansowane strefy grzewcze z dokładnością ±1°C , co jest kluczowe dla recyklatów:

• Profile درجات الحرارة في 5 مناطق8 strefach – تحكم دقيق في الانصهار
• درجة حرارة التليين أقل – بـ 10-20°C درجة أقل من المادة الأولية (تقليل التدهور)
• تبريد منطقة التغذية – يمنع الانصهار المبكر والانسداد

مثال لprofile درجات الحرارة لـ PP PCR (vs المادة الأولية):

• المنطقة 1 (التغذية): 40°C (vs 50°C)
• المنطقة 2-3 (الضغط): 180-190°C (vs 200°C)
• المنطقة 4-5 (الجر): 200-210°C (vs 220°C)
• الفوهات: 205°C (vs 220°C)

أنظمة القنوات الساخنة

بالنسبة لـ PCR/PIR، تكتسي أهمية خاصة القنوات الساخنة ذات الوصول السهل للتنظيف:

• فوهات بمقابض قابلة للاستبدال – تبديل سريع عند الانسداد
• أنظمة easy-clean – إمكانية التنظيف دون فك القالب
• أجهزة قياس الضغط في الفوهات – كشف الانسدادات في الوقت الفعلي

معامَلة عملية الحقن مع المواد المعاد تدويرها

معاملات الحقن لـ PCR و PIR تتطلب التحسين مقارنةً بالمادة الأولية.

درجة الحرارة والضغط

انخفاض درجة حرارة المعالجة (10-20°C):

• تقليل التدهور الإضافي لسلاسل البوليمر
• تقليل تكوّن الروائح الكريهة والغازات
• تتطلب زيادة وقت الدورة بنسبة 5-15%

ضغط حقن أعلى (10-25%):

• يعوض انخفاض سيولة المادة المتدهورة
• يضمن تعبئة القالب الكاملة مع تباين MFI
• يتطلب مراقبة الضغط في التجويف (in-cavity pressure sensors)

أوقات ومراحل العملية

تعديلات الأوقات لـ PCR/PIR:

• وقت الحقن: +10-20% (الملء الأبطأ يقلل إجهادات القص)
• وقت الضغط: +15-25% (تعويض الت收缩 غير المتوقع)
• وقت التبريد: +5-10% (التبلور غير المتجانس يتطلب وقتًا أطول)

تعويض تلقائي لتباين المواد

المتحكمات المتقدمة Tederic تقدم وظائف لتعويض تباين المواد:

• Auto Viscosity Adjust (AVA) – ضبط تلقائي للضغط وفقًا لـ MFI الحالي
• In-cavity pressure control – حلقة تحكم مغلقة بناءً على أجهزة الاستشعار في التجويف
• Adaptive injection – ضبط profiles الضغط والسرعة في الوقت الفعلي

يمكن أن تقلل هذه الأنظمة الهدر بنسبة 30-50% عند العمل مع دفعات PCR ذات MFI متغير.

مراقبة الجودة عند معالجة المواد المعاد تدويرها

الجودة المستقرة للتفاصيل المصنوعة من المواد المعاد تدويرها تتطلب تكثيف المراقبة في كل مرحلة.

مراقبة المادة الأولية

اختبارات قبل بدء الإنتاج:

1. MFI (MFI (مؤشر تدفق البوليمر)) – مؤشر تدفق البوليمر:

• الاختبار: 190°C / 2,16 kg (PP) أو 190°C / 21,6 kg (HDPE)
• الانحراف المقبول: ±15% من القيمة المعلنة
• التكرار: كل دفعة جديدة

2. DSC (القياس الحراري التفريقي المسح):

• درجة حرارة الانصهار، البلورية، وجود شوائب بوليمرية
• كشف مزيج من البوليمرات المختلفة (PP + PE + PS)
• التكرار: عند تغيير الموردين

3. اختبارات المتانة:

• اختبار إيزود (التصادم) – الحد الأدنى 80% قيمة المادة الأولية
• مقاومة الشد – الحد الأدنى 85% قيمة أولية
• م modulus المرونة – انحراف الحد الأقصى 10%

مراقبة العملية

المعلمات للمراقبة في الوقت الحقيقي:

• ضغط الحقن – انحراف >10% = إشارة للتصحيح
• درجة حرارة الانصهار – قياس بالبيرومتر في الفوهة
• عزم الدوران للحلزون – يكتشف زيادة اللزوجة/الانسدادات
• وقت الدورة – زيادة >5% = مشاكل محتملة مع المادة
• الطاقة النوعية – كيلوواط ساعة/كجم المنتج (الزيادة = تدهور العملية)

التحكم في المنتجات النهائية

100% فحص بصري أو آلي:

• أنظمة البصريات – كشف البقع، التغيرات في اللون، الشوائب
• التحكم في الأبعاد – زيادة التكرار (كل 50 منتجًا بدلاً من كل 200)
• اختبارات وظيفية – مقاومة التسرب، متانة التركيب

دراسة حالة: عبوة تجميلية من 50% PCR

ملف المشروع:

• العميل: مصنع عبوات تجميلية فاخرة (بولندا)
• المنتج: أسطوانة سعة 100 m لتر، جدار 2,5 mm
• المادة: PP PCR 50% + PP أولي 50%، المتطلبات: الشفافية، المقاومة الكيميائية
• الآلة: Tederic DE550 (آلة حقن كهربائية، قوة إغلاق 550 كيلونيوتن)
• القالب: قالب 8 جيوب، قنوات ساخنة مع فوهات game-changers

التحديات:

• تباين MFI للMaterial المعاد تدويره بين 55 mالدفقات
• تطلب العميل لونًا متسقًا (ظل أبيض حليبي)
• مقاومة تسرب الأسطوانة >99,5% (اختبار ضغط 2 bar)
• شهادة contact-safe للتجميل

الحل التقني:

1. تكوين الآلة:

• حلزون ثنائي المعدن 22:1 L/D مع قسم خلط Maddock
• طبقة HVOF على أجزاء الحلزون (صلابة RC70)
• نظام التصفية المزدوج 100 mmesh
• أجهزة قياس الضغط في 4 جيوب (50% للمراقبة)

2. معاملات العملية (محسّنة):

• الحرارة: 190-205°C (مقارنة بـ 210°C لـ PP أولي)
• ضغط الحقن: 850-950 bar (مقارنة بـ 700 bar للأولية)
• سرعة الحقن: 45 mm/ثانية (مختصرة من 60 mm/ثانية)
• وقت الضغط: 18 s (مقارنة بـ 12 s للأولية)
• وقت الدورة: 38 s

3. مراقبة الجودة:

• اختبار MFI كل 4h (عند كل تغيير لحقيبة المادة)
• نظام بصري 100% للكشف عن التغيرات اللونية
• اختبار تسرب عينة محقونة بالمشاركة (1 من كل 500 s عينة)

النتائج بعد 6 m أشهر من الإنتاج:

• ثبات العملية: <2% رفض (مقارنة بـ 8% في مرحلة الاختبار)
• الانغلاق: 99,7% من القطع نجحت في اختبار الضغط
• تناسق اللون: ΔE <1,5 (مقبول من قبل العميل)
• توفير CO₂: 1,2 طن/شهر مقارنة بالإنتاج من المادة الأولية
• تكاليف المادة: 15% أقل (PCR أرخص بـ 30% من PP أولي)
• عمر اللولب: لا يوجد تآكل ملموس بعد 6 m أشهر (2,5 m دورة)

عوامل النجاح الرئيسية:

• تعاون وثيق مع مورد إعادة التدوير (مراقبة الجودة في المصدر)
• التحكم التكيفي بالضغط (AVA) لتعويض تباين MFI
• استبدال الفلاتر بانتظام (كل 6h)
• تدريب المشغلين على خصوصيات PCR

أفضل ممارسات معالجة PCR و PIR

DO – التوصيات:

• تحقق من موردي إعادة التدوير – قم بزيارة المصنع، وتحقق من عمليات الفرز والغسيل
• اطلب الشهادات – توثيق المنشأ، بطاقات الخصائص، شهادات الأمان للاتصال
• اختبر كل دفعة – MFI، DSC، اختبارات ميكانيكية قبل بدء الإنتاج
• اخفض الحرارة – 10-20°C عن التوصيات للمادة الأولية
• استثمر في لوالب خاصة – عائد الاستثمار في 6-12 m أشهر بسبب العمر الطويل
• استخدم أجهزة الاستشعار داخل القالب – الطريقة الوحيدة لاستقرار العملية مع تباين MFI
• نظف النظام بانتظام – مركبات التطهير كل 24-48h ساعة عمل مع PCR
• سجل كل شيء – PPWR يتطلب تتبعاً كاملاً لمصادر إعادة التدوير

DON'T – أخطاء يجب تجنبها:

• لا تخلط بين دفعات PCR المختلفة – حتى من نفس المورد قد تكون لها MFI مختلفة
• لا تستخدم لولباً قياسياً – سينتهي عمره في 1-3 m أشهر مع PCR يحتوي على معدن متناهي الصغر
• لا تسخن المادة أكثر من اللازم – كل زيادة بـ +10°C تعني تدهوراً إضافياً
• لا تتجاهل زيادة عزم الدوران – يشير إلى الانسداد أو زيادة الشوائب
• لا تبخس قيمة الفلاتر – الشبكة الرخيصة 40 mesh تسمح بمرور الشوائب >400 ميكرون
• لا تفترض معاملات ثابتة – كل دفعة PCR تتطلب تعديلاً

الخلاصة

معالجة المواد المعاد تدويرها ما بعد الاستهلاك (PCR) والمواد المعاد تدويرها الصناعية (PIR) أصبحت ضرورة تجارية في ظل متطلبات PPWR (لائحة الاتحاد الأوروبي الخاصة بالتغليف والنفايات التغليفية) لعام 2030. يجب على مصنعي قطع البلاستيك بالحقن تجهيز عملياتهم للعمل مع مواد ذات جودة متباينة، تتطلب إعدادات خاصة للمعدات وضبط دقيق للبارامترات.

الاستنتاجات الرئيسية من الدليل:

• PPWR 2030 يفرض 10-35% PCR في التغليفية اعتباراً من عام 2030، و25-65% بحلول عام 2040
• تباين مؤشر تدفق البوليمر (MFI) بنسبة 30-70 في دفعة واحدة من PCR – أكبر تحدي تقني
• الشوائب أعلى ب 20 مرة من المواد الأولية – ضرورة الترشيح
• لولبات خاصة تطيل العمر الافتراضي 5-10 مرات – طبقات HVOF، فولاذ PC-700
• خفض درجة الحرارة بمقدار 10-20°C يقلل من التدهور الحراري
• أنظمة AVA وأجهزة الاستشعار داخل الحجرة تثبت العملية مع المواد المتغيرة
• دراسة حالة تظهر 99,7% الجودة مع 50% PCR في تغليفية تجميلية فاخرة
• تكاليف المادة 15% أقل مقارنة بالإنتاج من مواد أولية

آلات حقن البلاستيك Tederic، بفضل إعداداتها المرنة، والتحكم الدقيق، وإمكانية تركيب لولبات وأنظمة ترشيح متخصصة، هي جاهزة لتحديات الإنتاج بالمواد المعاد تدويرها. يكمن مفتاح النجاح في اختيار إعدادات المعدة بوعي، وتحسين بارامترات العملية، والرقابة الصارمة على جودة المادة الأولية.

الانتقال إلى المواد المعاد تدويرها ليس مجرد متطلب تنظيمي، بل فرصة لتقليل تكاليف المواد وتحسين الصورة البيئية للشركة. بوجود منهج تقني صحيح، يمكن لجودة قطع PCR/PIR أن تضاهي المنتجات من المواد الأولية.

إذا كنت تخطط لتطبيق الإنتاج باستخدام المواد المعاد تدويرها PCR أو PIR وتحتاج إلى دعم تقني، تواصل مع خبراء TEDESolutions. بصفتنا شريكاً معتمداً لـ Tederic، نقدم استشارات شاملة لاختيار إعدادات المعدات، وتحسين العمليات، واختبارات المواد في مركز التطبيقات، وتدريبات لفرق الإنتاج.

اطرح أيضاً مقالاتنا عن الإنتاج المستدام، وآلات حقن البلاستيك Tederic وتحسين دورة الإنتاج.