Liejimas naudojant PCR ir PIR antrines žaliavas – Tederic 2025

Įvadas

PCR (vartotojų panaudoto plastiko) ir PIR (pramoninių atliekų) antrinių žaliavų perdirbimas tapo ne tik aplinkosaugos, bet ir teisiniu reikalavimu. Naujasis ES PPWR reglamentas įpareigoja gamintojus naudoti tam tikrą dalį antrinių žaliavų pakuotėse jau nuo 2030 metų.

PPWR 2030 reglamentas: Privalomas antrinių žaliavų kiekis

Nuo 2030 metų įsigalios griežti reikalavimai:

• 10% PCR – maisto pakuotėse (PET buteliai, HDPE talpos).
• 35% PCR – kitose plastikinėse pakuotėse (transporto, kosmetikos pakuotės).

Nuo 2040 metų šie skaičiai augs atitinkamai iki 25% ir 65%.

Techniniai PCR ir PIR perdirbimo iššūkiai

1. Kintamas klampumas (MFI): Antrinių žaliavų lydalo tėkmės rodiklis gali stipriai svyruoti net vienoje partijoje.
2. Teršalai: Metalo dalelės, popieriaus likučiai, silicis ar kitų polimerų priaišos.
3. Terminė degradacija: Kiekvienas perdirbimo ciklas trumpina polimerų grandines, todėl prastėja mechaninės savybės.

Tederic mašinų konfigūracija antrinėms žaliavoms

Tederic liejimo mašinos gali būti aprūpintos specialiomis sistemomis, skirtomis darbui su perdirbtomis medžiagomis:

• Specialūs sraigtai: Bimetaliniai sraigtai su papildomais maišymo elementais (pvz., Maddock), kurie geriau homogenizuoja lydalą.
• Filtravimo sistemos: Dviejų stūmoklių filtrai, leidžiantys keisti tinklelius nesustabdant gamybos.
• Degazavimo sistemos: Šalina drėgmę ir lakiuosius teršalus tiesiogiai iš cilindro.

Proceso parametrizavimas

Dirbant su PCR, rekomenduojama 10–20°C sumažinti perdirbimo temperatūrą, kad būtų išvengta papildomos degradacijos. Tai gali pareikalauti 10–25% didesnio įpurškimo slėgio, kad būtų kompensuotas lėtesnis lydalo tekėjimas.

Kokybės kontrolė

Būtina tikrinti kiekvieną naują žaliavos partiją (MFI testas, DSC analizė). Gamybos metu rekomenduojama naudoti Auto Viscosity Adjust (AVA) funkciją, kuri automatiškai koreguoja slėgį pagal esamą lydalo klampumą.

Atvejo analizė: 50% PCR pakuotė

Vienas Lenkijos kosmetikos pakuočių gamintojas sėkmingai perėjo prie 50% PCR naudojimo. Naudojant Tederic DE serijos elektrinę mašiną ir bimetalinį sraigtą, pavyko sumažinti broko kiekį iki 2% ir pasiekti spalvos nuoseklumą (ΔE < 1,5), kartu sutaupant 15% žaliavų kaštų.

Geriausios praktikos

• Audituokite tiekėjus: Įsitikinkite, kaip žaliava rūšiuojama ir plaunama.
• Naudokite atsparų sraigtą: Investicija į HVOF padengimą atsiperka per kelis mėnesius.
• Stebėkite kintamumą: Naudokite slėgio jutiklius formos ertmėse.

Apibendrinimas

Antrinių žaliavų naudojimas tampa būtinybe. Su tinkama technine konfigūracija ir procesų kontrole, gaminiai iš PCR/PIR gali savo kokybe prilygti pirminėms žaliavoms. TEDESolutions padeda parinkti optimalią įrangos konfigūraciją šiam perėjimui.

Cilindro filtracija

Bimetalinis cilindras su vidinė nusidėvėjimui atsparia danga (analogiškos medžiagos kaip sraigtas) yra būtinas ilgalaikiam darbui su PCR.

Filtravimo sistemos Tederic liejimo mašinose:

• Dvigubas nuorinimas – šalina drėgmę ir lakiuosius teršalus
• Dviejų stūmoklių filtravimo mazgai – nepertraukiama filtracija nesustabdant gamybos
• 80-120 mesh filtravimo tinkleliai – sulaiko daleles >125-180 µm
• Filtrų keitimas kas 2-8 val. – priklausomai nuo teršalų lygio

Temperatūros kontrolė

Tederic siūlo pažangias šildymo zonas su ±1°C tikslumu, kas yra kritiškai svarbu antrinėms žaliavoms:

• Temperatūros profilis 5-8 zonose – tiksli lydymo kontrolė
• Žemesnė plastifikavimo temperatūra – 10-20°C žemiau nei pirminei medžiagai (degradacijos minimizavimas)
• Padavimo zonos aušinimas – užkerta kelią per ankstyvam lydymuisi ir užsikimšimui

Pavyzdinis temperatūros profilis PP PCR (vs pirminė medžiaga):

• 1 zona (padavimas): 40°C (vs 50°C)
• 2-3 zonos (kompresija): 180-190°C (vs 200°C)
• 4-5 zonos (dozavimas): 200-210°C (vs 220°C)
• Antgalis: 205°C (vs 220°C)

Karštųjų kanalų sistema

PCR/PIR atveju ypač svarbūs karštieji kanalai su lengvu priėjimu valymui:

• Antgaliai su keičiamais įdėklais – greitas keitimas užsikimšus
• Easy-clean sistemos – valymo galimybė neišmontuojant formos
• Slėgio jutikliai antgaliuose – užsikimšimų aptikimas realiu laiku

Proceso parametrizavimas

PCR ir PIR liejimo parametrai reikalauja optimizavimo palyginti su pirminėmis medžiagomis.

Temperatūra ir slėgis

Sumažinta perdirbimo temperatūra (10-20°C):

• Minimizuoja tolesnę polimerinių grandinių degradaciją
• Sumažina degėsių ir išgaravimų atsiradimą
• Reikalauja ciklo laiko pailginimo 5-15%

Didesnis įpurškimo slėgis (10-25%):

• Kompensuoja sumažėjusį degradavusios medžiagos tekumą
• Užtikrina pilną formos užpildymą esant kintamam MFI
• Reikalauja slėgio stebėjimo lizdo viduje (in-cavity pressure sensors)

Ciklo fazės

Laikų pritaikymai PCR/PIR:

• Įpurškimo laikas: +10-20% (lėtesnis pildymas sumažina šlyties įtempius)
• Docisku laikas: +15-25% (nenuspėjamo susitraukimo kompensavimas)
• Aušinimo laikas: +5-10% (nevienalytė kristalizacija reikalauja ilgesnio laiko)

Automatinė kompensacija

Pažangūs Tederic valdikliai siūlo medžiagos kintamumo kompensavimo funkcijas:

• Auto Viscosity Adjust (AVA) – automatinis slėgio pritaikymas pagal esamą MFI
• In-cavity pressure control – uždaro ciklo valdymas pagal jutiklius lizdo viduje
• Adaptive injection – slėgio ir greičio profiliai pritaikomi realiu laiku

Šios sistemos gali sumažinti broką 30-50% dirbant su kintamo MFI PCR partijomis.

Kokybės kontrolė

Stabili gaminių iš antrinių žaliavų kokybė reikalauja sustiprintos kontrolės kiekviename etape.

Įvesties medžiagos kontrolė

Testai prieš pradedant gamybą:

1. MFI (lydalo tėkmės indeksas):

• Testas: 190°C / 2,16 kg (PP) arba 190°C / 21,6 kg (HDPE)
• Priimtinas nuokrypis: ±15% nuo deklaruotos vertės
• Dažnumas: kiekviena nauja partija

2. DSC (diferencinė skenuojanti kalorimetrija):

• Lydymosi temperatūra, kristalingumas, polimerinių teršalų buvimas
• Skirtingų plastikų mišinių aptikimas (PP + PE + PS)
• Dažnumas: esant kintamiems tiekėjams

3. Mechaniniai testai:

• Izod testas (smūgio stiprumas) – min. 80% pirminės medžiagos vertės
• Tempimo stiprumas – min. 85% pirminės vertės
• Tamprimo modulis – max 10% nuokrypis

Proceso stebėjimas

Realiu laiku stebimi parametrai:

• Įpurškimo slėgis – nuokrypis >10% = signalas korekcijai
• Lydymosi temperatūra – pirometru matuojama antgalyje
• Sraigto sukimo momentas – aptinka klampumo padidėjimą/užsikimšimą
• Ciklo laikas – padidėjimas >5% = galimos medžiagos problemos
• Vienetinė energija – kWh/kg gaminiui (padidėjimas = proceso degradacija)

Gaminių tikrinimas

100% vizualinė arba automatinė kontrolė:

• Vaizdo sistemos – dėmių, spalvos pokyčių, teršalų aptikimas
• Matmeninė kontrolė – padidėjęs dažnumas (kas 50 gaminių vietoj kas 200)
• Funkciniai testai – sandarumas, montavimo stiprumas

Atvejo analizė

Projekto profilis:

• Klientas: Premium kosmetikos pakuočių gamintojas (Lenkija)
• Gaminys: Cilindrinis 100 ml indelis, 2,5 mm sienelė
• Medžiaga: PP PCR 50% + PP pirminė 50%, reikalavimai: skaidrumas, cheminis atsparumas
• Mašina: Tederic DE550 (elektrinė liejimo mašina, 550 kN užspaudimo jėga)
• Forma: 8 lizdų, karštieji kanalai su game-changer antgaliais

Iššūkiai:

• Antrinės žaliavos MFI svyravo 28-55 tarp partijų
• Klientas reikalavo nuoseklios spalvos (pieniško atspalvio)
• Indelio sandarumas >99,5% (2 bar slėgio testas)
• Contact-safe sertifikacija kosmetikai

Techninis sprendimas:

1. Mašinos konfigūracija:

• Bimetalinis 22:1 L/D sraigtas su Maddock maišymo sekcija
• HVOF danga sraigto mentėse (kietumas RC70)
• Dviguba 100 mesh filtravimo sistema
• Slėgio jutikliai 4 lizduose (50% monitoringas)

2. Proceso parametrai (optimizuoti):

• Temperatūra: 190-205°C (vs 210°C pirminiam PP)
• Įpurškimo slėgis: 850-950 bar (vs 700 bar pirminiam)
• Įpurškimo greitis: 45 mm/s (sumažintas nuo 60 mm/s)
• Docisku laikas: 18 s (vs 12 s pirminiam)
• Ciklo laikas: 38 s

3. Kokybės kontrolė:

• MFI testas kas 4 val. (keičiant medžiagos maišą)
• 100% spalvos pokyčių vizualinė kontrolė
• Sandarumo testas co-injected mėginiams (1 iš 500 vnt.)

Rezultatai po 6 mėnesių gamybos:

• Proceso stabilumas: <2% broko (vs 8% testavimo fazėje)
• Sandarumas: 99,7% gaminių praėjo slėgio testą
• Spalvos nuoseklumas: ΔE <1,5 (priimtina klientui)
• CO₂ sutaupymas: 1,2 tonos/mėn. vs gamyba iš pirminės medžiagos
• Medžiagų kaštai: 15% mažesni (PCR 30% pigesnis nei pirminis PP)
• Sraigto tarnavimo laikas: Jokio matomo nusidėvėjimo po 6 mėnesių (2,5 mln. ciklų)

Pagrindiniai sėkmės veiksniai:

• Glaudus bendradarbiavimas su antrinių žaliavų tiekėju (kokybės kontrolė šaltinyje)
• Adaptive pressure control (AVA), kompensuojanti MFI kintamumą
• Reguliarus filtrų keitimas (kas 6 val.)
• Operatorių mokymai apie PCR specifiką

Geriausios praktikos

DARYTI – Rekomendacijos:

• Audituokite antrinių žaliavų tiekėjus – aplankykite gamyklą, patikrinkite rūšiavimo ir plovimo procesą
• Reikalaukite sertifikatų – kilmės dokumentacija, saugos duomenų lapai, contact-safe sertifikatai
• Testuokite kiekvieną partiją – MFI, DSC, mechaniniai testai prieš pradedant gamybą
• Sumažinkite temperatūrą – 10-20°C žemiau rekomendacijos pirminei medžiagai
• Investuokite į specialius sraigtus – investicijos grąža per 6-12 mėnesių dėl pailginto tarnavimo laiko
• Naudokite in-cavity jutiklius – vienintelis būdas stabilizuoti procesą esant kintamam MFI
• Reguliariai valykite sistemą – valymo junginiai kas 24-48 val. dirbant su PCR
• Dokumentuokite viską – PPWR reikalauja pilno antrinių žaliavų šaltinių atsekamumo

NEDARYTI – Klaidos, kurių reikia vengti:

• Nemaišykite skirtingų PCR partijų – net iš to paties tiekėjo gali turėti skirtingą MFI
• Nenaudokite standartinio sraigto – susidėvės per 1-3 mėnesius dirbant su PCR su mikro-metalu
• Neperkaitinkite medžiagos – kiekvienas +10°C reiškia papildomą degradaciją
• Neignoruokite sukimo momento padidėjimo – signalizuoja užsikimšimą arba teršalų padidėjimą
• Netaupykite ant filtrų – pigus 40 mesh tinklelis praleidžia teršalus >400 µm
• Nemanykite, kad parametrai pastovūs – kiekviena PCR partija reikalauja korekcijos

Apibendrinimas

PCR ir PIR antrinių žaliavų perdirbimas tapo verslo būtinybe atsižvelgiant į PPWR 2030 reikalavimus. Liejimo gaminių gamintojai turi paruošti savo procesus darbui su kintamos kokybės medžiagomis, reikalaujančiomis specialios mašinų konfigūracijos ir tikslios parametrizacijos.

Pagrindinės vadovo išvados:

• PPWR 2030 reikalauja 10-35% PCR pakuotėse nuo 2030 metų, 25-65% nuo 2040
• MFI kintamumas 30-70 vienoje PCR partijoje – didžiausias techninis iššūkis
• Teršalų iki 20 kartų daugiau nei pirminėje medžiagoje – būtina filtracija
• Specialūs sraigtai prailgina tarnavimo laiką 5-10 kartų – HVOF dangos, PC-700 plienas
• Sumažinta temperatūra 10-20°C minimizuoja terminę degradaciją
• AVA ir in-cavity jutiklių sistemos stabilizuoja procesą esant kintamai medžiagai
• Atvejo analizė rodo 99,7% kokybę su 50% PCR premium kosmetikos pakuotėje
• Medžiagų kaštai 15% mažesni vs gamyba iš pirminės medžiagos

Tederic liejimo mašinos, dėka lanksčios konfigūracijos, tikslaus valdymo ir galimybės montuoti specializuotus sraigtus bei filtravimo sistemas, yra pasiruošusios gamybos su antrinėmis žaliavomis iššūkiams. Raktas į sėkmę – sąmoningas mašinos konfigūracijos parinkimas, proceso parametrų optimizavimas ir griežta įvesties medžiagos kokybės kontrolė.

Perėjimas prie antrinių žaliavų yra ne tik reguliacinis reikalavimas, bet ir galimybė sumažinti medžiagų kaštus bei pagerinti įmonės ekologinį įvaizdį. Teisingai prieiti techniniu požiūriu, gaminių iš PCR/PIR kokybė gali prilygti gaminiams iš pirminės medžiagos.

Jei planuojate diegti gamybą su PCR arba PIR antrinėmis žaliavomis ir jums reikia techninės paramos, susisiekite su TEDESolutions ekspertais. Kaip autorizuotas Tederic partneris, siūlome visapusiškas konsultacijas dėl mašinų konfigūracijos parinkimo, procesų optimizavimo, medžiagų testus aplikacijų centre ir mokymus gamybos komandoms.

Taip pat žiūrėkite mūsų straipsnius apie tvarią gamybą, Tederic liejimo mašinas ir gamybos ciklo optimizavimą.