Iesmidzināšana ar PCR un PIR reciklātiem — Tederic 2025

Ievads

Apstrāde ar pēcpatēriņa reciklātu (PCR) un pēcrūpniecisko reciklātu (PIR) iesmidzināšanas mašīnās ir kļuvusi ne tikai par vides atbildības jautājumu, bet arī par juridisku prasību. Kopš 2025. gada 11. februāra ir stājusies spēkā ES Iepakojuma un iepakojuma atkritumu regula (PPWR), kas nosaka obligātu reciklātu izmantošanu plastmasas iepakojumā — no 10-35% 2030. gadā līdz 25-65% 2040. gadā.

Ražotājiem tas nozīmē pielāgot procesus darbam ar mainīgas kvalitātes materiāliem, augstāku abrazivitāti un neparedzamām reoloģiskajām īpašībām. Tederic iesmidzināšanas mašīnas ar īpašu šneku konfigurāciju, precīzu temperatūras un spiediena kontroli un filtrēšanas sistēmām ir sagatavotas reciklātu apstrādei, saglabājot procesa stabilitāti un detaļu kvalitāti.

PPWR 2030 noteikumi: obligātais reciklāta saturs

PPWR (Packaging and Packaging Waste Regulation) stājās spēkā 2025. gada 11. februārī, ieviešot stingrākās prasības ES vēsturē attiecībā uz reciklātu izmantošanu iepakojumā.

Obligātais minimālais pēcpatēriņa reciklāta (PCR) saturs:

No 2030. gada:

• 10% PCR — pārtikas saskares iepakojumā (PET pudeles, HDPE konteineri)
• 35% PCR — citā plastmasas iepakojumā (transporta, tehniskais, kosmētikas iepakojums)
• Izņēmumi: bīstamo kravu pārvadājumu iepakojums

No 2040. gada:

• 25% PCR — pārtikas saskares iepakojumā
• 65% PCR — citā plastmasas iepakojumā

Pašreizējais stāvoklis Polijā un ES:

• Vidējais PCR īpatsvars plastmasas produktos ES: 7,2% (2023. gada dati)
• Plastmasas iepakojuma pārstrāde Polijā: 43% (2022. gads)
• Nepieciešamais pārstrādes pieaugums par 12 procentpunktiem līdz 2030. gadam
• Premium iepakojuma industrija deklarē pieaugumu līdz 20% PCR līdz 2025. gadam

Sekas ražotājiem:

• PPWR neatbilstoši produkti netiks ielaisti ES tirgū
• Finansiālie sodi par neatbilstību
• Obligāta reciklāta izcelsmes dokumentācija un sertifikācija
• Ziņošanas pienākums paplašinātās ražotāja atbildības (EPR) ietvaros

PCR un PIR apstrādes tehniskie izaicinājumi

Reciklātu apstrāde iesmidzināšanas mašīnās ir saistīta ar virkni tehnisku izaicinājumu, kas nav aktuāli, strādājot ar pirmreizējo materiālu.

1. Mainīga viskozitāte un MFI

PCR reciklātu kausējuma plūsmas indekss (MFI) vienas partijas ietvaros var svārstīties no 30 līdz 70, kamēr pirmreizējais materiāls saglabā MFI robežās ±5. Tas nozīmē:

• Neparedzamu veidnes aizpildīšanu — materiāls var aizpildīt veidni lēnāk vai ātrāk
• Mainīgu iesmidzināšanas spiedienu — nepieciešamas pastāvīgas parametru korekcijas
• Atšķirības starp cikliem — grūtības saglabāt atkārtojamību

Degradācijas mehānisms:

• HDPE un LLDPE — polimēru ķēžu savstarpēja saistīšanās palielina viskozitāti, veido želejas un piemaisījumus
• PP (polipropilēns) — oksidatīvā degradācija izraisa ķēžu pārraušanu, samazinot viskozitāti

2. Piesārņojumi un neviendabīgums

Pēcpatēriņa reciklāti satur piesārņojumus līdz 20 reizēm vairāk nekā pirmreizējie materiāli:

• Mikroskopiskas metāla daļiņas — no optiskajiem šķirotājiem, sietiem
• Papīra un kartona fragmenti — etiķešu atlikumi
• Silīcija dioksīds un putekļi — no malšanas un mazgāšanas procesiem
• Svešas polimēru vielas — dažādu plastmasu maisījumi
• Ogleklis un sodrēji — no iepriekšējiem pārstrādes cikliem

Sekas: plankumi, krāsas izmaiņas, veidņu bojājumu risks, samazināta mehāniskā izturība.

3. Termiskā degradācija

Katrs apstrādes cikls (granulēšana → ekstrūzija → iesmidzināšana) saīsina polimēru ķēdes:

• Samazināta stiepes izturība — līdz 15-25%
• Zemāka triecienizturība — Izod tests rāda kritumu par 20-40%
• Paaugstināta trausluma pakāpe — īpaši zemās temperatūrās

4. Krāsas mainīgums

PCR reciklātiem ir neparedzama bāzes krāsa (dzeltenīga, pelēka, brūna), tāpēc ir grūti panākt vienmērīgu toni, īpaši gaišos toņos.

Tederic iesmidzināšanas mašīnu konfigurācija reciklātiem

Tederic iesmidzināšanas mašīnas var aprīkot ar īpašu konfigurāciju, kas optimizē PCR un PIR apstrādi, saglabājot kvalitāti un procesa stabilitāti.

Īpašie šneki reciklātiem

Šneki abrazīviem materiāliem atšķiras no standarta šnekiem ar konstrukciju un materiālu:

Konstrukcijas īpatnības:

• Barjeras šneks — atsevišķa zona atdala cieto fāzi no šķidrās, uzlabojot homogenizāciju
• Papildu maisīšanas elementi — dispersīvā maisīšana (Maddock) vai rombveida maisīšanas sekcija
• Palielināts L/D attiecības koeficients — 22:1 vai 24:1 standarta 20:1 vietā labākai sajaukšanai
• Modificēta padeves ģeometrija — novērš aizsprostojumus neregulāru granulu dēļ

Nodilumizturīgi materiāli:

• PC-100 (niķeļa-bora sakausējums) — Rockwell cietība C 60-65, vidēji abrazīviem materiāliem
• PC-700 (bimetālisks volframa karbīds) — Rockwell cietība C70, >80% volframa karbīdu
• HVOF pārklājumi (volframa karbīds) — uzklāti uz šneka vijumiem, pagarina kalpošanas laiku 5-10x

Atbilstoša šneka izvēle var pagarināt tā kalpošanas laiku no dienām līdz mēnešiem ļoti abrazīviem materiāliem.

Cilindra un filtrācijas sistēmas

Bimetālisks cilindrs ar nodilumizturīgu iekšējo slāni (līdzīgi materiāli kā šnekiem) ir nepieciešams ilgtermiņa PCR apstrādei.

Tederic iesmidzināšanas mašīnu filtrācijas sistēmas:

• Dubultā atgāzēšana — mitruma un gaistošo piesārņotāju izvadīšanai
• Divu virzuļu filtrācijas vienības — nepārtraukta filtrācija bez ražošanas apstādināšanas
• 80-120 mesh filtru sieti — notur daļiņas >125-180 µm
• Filtra maiņa ik pēc 2-8 h — atkarībā no piesārņojuma līmeņa

Precīza temperatūras kontrole

Tederic piedāvā uzlabotas sildīšanas zonas ar ±1°C precizitāti, kas ir kritiska reciklātiem:

• Temperatūras profils 5-8 zonās — precīza kausēšanas kontrole
• Zemāka plastifikācijas temperatūra — par 10-20°C zemāka nekā pirmreizējam materiālam (minimizē degradāciju)
• Padeves zonas dzesēšana — novērš priekšlaicīgu kausēšanu un aizsprostojumus

PP PCR temperatūras profila piemērs (pret pirmreizējo materiālu):

• Zona 1 (padeve): 40°C (pret 50°C)
• Zona 2-3 (kompresija): 180-190°C (pret 200°C)
• Zona 4-5 (mērīšana): 200-210°C (pret 220°C)
• Sprausla: 205°C (pret 220°C)

Karsto kanālu sistēmas

PCR/PIR apstrādē īpaši svarīgas ir karsto kanālu sistēmas ar vieglu piekļuvi tīrīšanai:

• Sprauslas ar nomaināmiem ieliktņiem — ātra maiņa aizsprostojuma gadījumā
• Viegli tīrāmas sistēmas — tīrīšana iespējama bez veidnes demontāžas
• Spiediena sensori sprauslās — reāllaika aizsprostojumu noteikšana

Iesmidzināšanas procesa parametrizācija ar reciklātiem

Iesmidzināšanas parametri PCR un PIR materiāliem jāoptimizē salīdzinājumā ar pirmreizējo materiālu.

Temperatūra un spiediens

Samazināta apstrādes temperatūra (par 10-20°C):

• Minimizē tālāku polimēru ķēžu degradāciju
• Samazina sodrēju veidošanos un gāzu izdalīšanos
• Prasa cikla laika pagarināšanu par 5-15%

Paaugstināts iesmidzināšanas spiediens (par 10-25%):

• Kompensē degradēta materiāla zemāko plūstamību
• Nodrošina pilnīgu veidnes aizpildīšanu pie mainīga MFI
• Prasa dobuma spiediena monitoringu (spiediena sensori dobumos)

Laiki un procesa fāzes

Laika korekcijas PCR/PIR materiāliem:

• Iesmidzināšanas laiks: +10-20% (lēnāka pildīšana samazina šķērsspiedienus)
• Pildīšanas/kompresijas laiks: +15-25% (kompensē neprognozējamu sarukumu)
• Dzesēšanas laiks: +5-10% (neviendabīga kristalizācija prasa ilgāku laiku)

Automātiska mainīguma kompensācija

Modernie Tederic vadības kontrolieri piedāvā materiāla mainīguma kompensācijas funkcijas:

• Auto Viscosity Adjust (AVA) — automātiska spiediena pielāgošana aktuālajam MFI
• Dobuma spiediena kontrole — slēgtās cilpas vadība pēc dobuma sensoriem
• Adaptīvā iesmidzināšana — spiediena un ātruma profili pielāgoti reāllaikā

Šīs sistēmas var samazināt brāķi par 30-50%, strādājot ar PCR partijām ar mainīgu MFI.

Kvalitātes kontrole reciklātu apstrādē

Stabila detaļu kvalitāte no reciklātiem prasa pastiprinātu kontroli katrā posmā.

Izejvielu kontrole

Testi pirms ražošanas uzsākšanas:

1. MFI (Melt Flow Index):

• Tests: 190°C / 2,16 kg (PP) vai 190°C / 21,6 kg (HDPE)
• Pieļaujamā novirze: ±15% no deklarētās vērtības
• Biežums: katrai jaunai partijai

2. DSC (diferenciālā skenējošā kalorimetrija):

• Kūšanas temperatūra, kristalitāte, polimēru piesārņojumu klātbūtne
• Dažādu plastmasu maisījumu (PP + PE + PS) noteikšana
• Biežums: mainoties piegādātājiem

3. Mehāniskie testi:

• Izod tests (triecienizturība) — min. 80% no pirmreizējā materiāla vērtības
• Stiepes izturība — min. 85% no pirmreizējā materiāla vērtības
• Elastības modulis — novirze max. 10%

Procesa monitorings

Reāllaika monitoringa parametri:

• Iesmidzināšanas spiediens — novirze >10% = korekcijas signāls
• Kausējuma temperatūra — pirometra mērījums sprauslā
• Šneka griezes moments — atklāj viskozitātes pieaugumu/aizsprostojumus
• Cikla laiks — pieaugums >5% = iespējamie materiāla traucējumi
• Specifiskā enerģija — kWh/kg detaļas (pieaugums = procesa degradācija)

Gatavo detaļu kontrole

100% vizuālā vai automātiskā kontrole:

• Vīzijas sistēmas — plankumu, krāsas izmaiņu un piesārņojumu noteikšanai
• Dimensiju kontrole — palielināts biežums (katras 50 detaļas, nevis katras 200)
• Funkcionālie testi — blīvējums, montāžas izturība

Gadījuma izpēte: kosmētikas iepakojums ar 50% PCR

Projekta profils:

• Klients: Premium kosmētikas iepakojuma ražotājs (Polija)
• Detaļa: cilindrisks konteiners 100 ml, siena 2,5 mm
• Materiāls: PP PCR 50% + PP pirmreizējais 50%, prasības: caurspīdīgums, ķīmiskā izturība
• Mašīna: Tederic DE550 (elektriskā iesmidzināšanas mašīna, aizvēršanas spēks 550 kN)
• Veidne: 8 dobumu, karstie kanāli ar game-changer sprauslām

Izaicinājumi:

• Reciklāta MFI svārstījās 28-55 starp partijām
• Klients pieprasīja vienmērīgu krāsu (pienains tonis)
• Blīvējums >99,5% (2 bar spiediena tests)
• Kontakt-drošības sertifikācija kosmētikai

Tehniskais risinājums:

1. Mašīnas konfigurācija:

• Bimetālisks šneks 22:1 L/D ar Maddock maisīšanas sekciju
• HVOF pārklājums uz šneka vijumiem (cietība RC70)
• Divkārša filtrācijas sistēma 100 mesh
• Spiediena sensori 4 dobumos (50% monitorings)

2. Procesa parametri (optimizēti):

• Temperatūra: 190-205°C (pret 210°C pirmreizējam PP)
• Iesmidzināšanas spiediens: 850-950 bar (pret 700 bar pirmreizējam)
• Iesmidzināšanas ātrums: 45 mm/s (samazināts no 60 mm/s)
• Pildīšanas laiks: 18 s (pret 12 s pirmreizējam)
• Cikla laiks: 38 s

3. Kvalitātes kontrole:

• MFI tests ik pēc 4 h (pie katras materiāla maisa maiņas)
• Vīzijas sistēma 100% krāsas noviržu kontrolei
• Blīvējuma tests ko-injicētiem paraugiem (1 no 500 detaļām)

Rezultāti pēc 6 mēnešiem:

• Procesa stabilitāte: <2% brāķis (pret 8% testu fāzē)
• Blīvējums: 99,7% detaļu izturēja spiediena testu
• Krāsas vienmērīgums: ΔE <1,5 (pieņemams klientam)
• CO₂ ietaupījums: 1,2 tonnas/mēnesī pret pirmreizējā materiāla ražošanu
• Materiāla izmaksas: par 15% zemākas (PCR par 30% lētāks nekā pirmreizējais PP)
• Šneka kalpošanas laiks: nav izmērāma nodiluma pēc 6 mēnešiem (2,5 miljoni ciklu)

Galvenie panākumu faktori:

• Cieša sadarbība ar reciklāta piegādātāju (kvalitātes kontrole pie avota)
• Adaptīva spiediena kontrole (AVA), kas kompensē MFI mainīgumu
• Regulāra filtru maiņa (ik pēc 6 h)
• Operatoru apmācība par PCR specifiku

Labākā prakse PCR un PIR apstrādē

DARIET — ieteikumi:

• Auditējiet reciklāta piegādātājus — apmeklējiet ražotni, pārbaudiet šķirošanas un mazgāšanas procesu
• Pieprasiet sertifikātus — izcelsmes dokumentācija, specifikācijas, kontakt-drošības sertifikāti
• Testējiet katru partiju — MFI, DSC, mehāniskie testi pirms ražošanas
• Samaziniet temperatūru — par 10-20°C zem pirmreizējā materiāla ieteikumiem
• Ieguldiet īpašos šnekos — ROI 6-12 mēnešu laikā, pateicoties pagarinātam kalpošanas laikam
• Izmantojiet dobuma sensorus — vienīgais veids, kā stabilizēt procesu pie mainīga MFI
• Regulāri tīriet sistēmu — tīrīšanas savienojumi ik pēc 24-48 h darba ar PCR
• Dokumentējiet visu — PPWR prasa pilnu reciklāta izcelsmes pēctecību/izsekojamību

NEDARIET — kļūdas, no kurām izvairīties:

• Nemaisiet dažādas PCR partijas — pat no tā paša piegādātāja MFI var atšķirties
• Neizmantojiet standarta šneku — tas nolietosies 1-3 mēnešos ar metāla mikrodaļiņām
• Nepārkarsējiet materiālu — katri +10°C nozīmē papildu degradāciju
• Neignorējiet griezes momenta pieaugumu — tas signalizē par aizsprostojumu vai piesārņojuma pieaugumu
• Netaupiet uz filtriem — lēts 40 mesh siets izlaiž piesārņojumu >400 µm
• Nepieņemiet konstantus parametrus — katrai PCR partijai nepieciešama korekcija

Kopsavilkums

PCR un PIR reciklātu apstrāde ir kļuvusi par biznesa nepieciešamību PPWR 2030 prasību kontekstā. Iesmidzināto detaļu ražotājiem jāpielāgo procesi darbam ar mainīgas kvalitātes materiāliem, kas prasa speciālu mašīnu konfigurāciju un precīzu parametrizāciju.

Galvenie secinājumi:

• PPWR 2030 paredz 10-35% PCR iepakojumā no 2030. gada, 25-65% no 2040. gada
• MFI mainīgums 30-70 vienā PCR partijā — lielākais tehniskais izaicinājums
• Piesārņojumi līdz 20x augstāki nekā pirmreizējā materiālā — filtrācija ir obligāta
• Īpašie šneki pagarina kalpošanas laiku 5-10x — HVOF pārklājumi, PC-700 tērauds
• Temperatūras samazināšana par 10-20°C minimizē termisko degradāciju
• AVA un dobuma sensori stabilizē procesu pie mainīga materiāla
• Gadījuma izpēte rāda 99,7% kvalitāti ar 50% PCR premium kosmētikas iepakojumā
• Materiāla izmaksas par 15% zemākas pret pirmreizējā materiāla ražošanu

Tederic iesmidzināšanas mašīnas, pateicoties elastīgai konfigurācijai, precīzai kontrolei un iespējai uzstādīt specializētus šnekus un filtrācijas sistēmas, ir sagatavotas reciklātu ražošanas izaicinājumiem. Panākumu atslēga ir apzināta konfigurācijas izvēle, procesa parametru optimizācija un stingra izejmateriāla kvalitātes kontrole.

Pāreja uz reciklātiem nav tikai regulatīva prasība, bet arī iespēja samazināt materiāla izmaksas un uzlabot uzņēmuma ekoloģisko tēlu. Ar pareizu tehnisko pieeju PCR/PIR detaļu kvalitāte var atbilst pirmreizējā materiāla produktu kvalitātei.

Ja plānojat ieviest ražošanu ar PCR vai PIR reciklātiem un jums nepieciešams tehniskais atbalsts, sazinieties ar TEDESolutions ekspertiem. Kā autorizēts Tederic partneris mēs piedāvājam visaptverošas konsultācijas par mašīnu konfigurācijas izvēli, procesa optimizāciju, materiālu testēšanu aplikāciju centrā un ražošanas komandu apmācībām.

Skatiet arī mūsu rakstus par ilgtspējīgu ražošanu, Tederic iesmidzināšanas mašīnām un ražošanas cikla optimizāciju.