PCR ve PIR geri dönüşüm malzemeleri ile enjeksiyon - Tederic 2025 konfigürasyonu

Giriş

Tüketici sonrası (PCR) ve endüstriyel (PIR) geri dönüştürülmüş malzemelerin enjeksiyon makinelerinde işlenmesi, artık sadece bir çevre sorumluluğu meselesi değil, aynı zamanda bir yasal zorunluluktur. 11 l1 Şubat 2025 tarihinden itibaren, plastik ambalajlarda geri dönüştürülmüş malzeme kullanımını zorunlu kılan AB Ambalaj ve Ambalaj Atıkları Yönetmeliği ( PPWR ) yürürlüğe girmiştir; bu yönetmelik, 2030 yılına kadar %10-35% ve 2040 yılına kadar %25-65% geri dönüştürülmüş malzeme kullanımını öngörmektedir.

Enjeksiyon parça üreticileri için bu durum, üretim süreçlerini değişken kalitede, daha yüksek aşındırıcılıkta ve öngörülemeyen reolojik özelliklere sahip malzemelerle çalışmaya uygun hale getirmeyi zorunlu kılmaktadır. Tederic enjeksiyon makineleri , özel vida konfigürasyonları, hassas sıcaklık ve basınç kontrolü ve filtreleme sistemleri sayesinde, süreç ve parça kalitesinden ödün vermeden geri dönüştürülmüş malzemelerin işlenmesine hazırdır.

PPWR 2030 Yönetmeliği: Geri dönüştürülmüş malzeme zorunluluğu

PPWR (Ambalaj ve Ambalaj Atıkları Yönetmeliği) yönetmeliği 11 l1 Şubat 2025 tarihinde yürürlüğe girmiş ve ambalajlarda geri dönüştürülmüş malzeme konusunda AB tarihinin en katı gerekliliklerini getirmiştir.

Gerekli minimum tüketici sonrası geri dönüştürülmüş malzeme (PCR ) miktarı:

2030 yılından itibaren:

• 10%10PCR – gıda temaslı ambalajlarda (PET şişeler, HDPE kaplar)
• 35%35 PCR – diğer plastik ambalajlarda (taşıma ambalajları, teknik ambalajlar, kozmetik ambalajları)
• İstisnalar: tehlikeli madde taşımacılığı için ambalajlar

2040 yılından itibaren:

• 25%25 PCR – gıda temaslı ambalajlarda
• 65%65 PCR – diğer plastik ambalajlarda

Polonya ve AB'deki mevcut durum:

• AB'de plastik ürünlerdeki ortalama PCR payı: 7,2%9,5 (2023 verileri)
• Polonya'da plastik ambalaj geri dönüşümü: 43%35 (2022)
• 2030 yılına kadar geri dönüşüm oranının 12 puan artırılması gerekmektedir
• Premium ambalaj sektörü, 2025 yılına kadar %20% PCR oranına ulaşmayı taahhüt etmektedir yılı

Üreticiler için sonuçlar:

• PPWR ile uyumsuz ürünler AB pazarına sunulamayacaktır
• Uyumsuzluk için mali cezalar
• Geri dönüştürülmüş malzeme kaynaklarının belgelendirilmesi ve sertifikasyonu zorunludur
• Genişletilmiş üretici sorumluluğu (EPR) çerçevesinde raporlama zorunluluğu

PCR ve PIR İşlemenin Teknolojik Zorlukları

Enjeksiyon makinelerinde geri dönüştürülmüş malzemelerin işlenmesi, hammadde ile çalışmada bulunmayan bir dizi teknik zorlukla birlikte gelir.

1. Değişken viskozite ve MFI

Akış İndeksi (MFI – Melt Flow Index) PCR geri dönüştürülmüş malzemelerinin tek bir parti içinde %30 ile %70 arasında değişebilirken, hammaddeler MFI değerini ±5 aralığında tutar. Bu şu anlama gelir:

• Öngörülemeyen kalıp doluşu – aynı malzeme kalıba daha yavaş veya daha hızlı dolabilir
• Değişken enjeksiyon basıncı – sürekli parametre ayarı gerekliliği
• Döngüler arası farklar – tekrarlanabilirliği sürdürmede zorluk

Bozunma mekanizması:

• HDPE ve LLDPE – polimer zincirlerinin çapraz bağlanması viskoziteyi artırır, jeller ve kirliliğe neden olur
• PP (polipropilen) – oksidatif bozunma zincirlerin parçalanmasına neden olur, viskoziteyi düşürür

2. Kirleticiler ve homojen olmayan yapılar

Tüketici sonrası geri dönüştürülmüş malzemeler hammaddelere kıyasla 20 kata kadar daha yüksek kirletici seviyesine sahiptir:

• Mikroskopik metal parçacıkları – optik sorterlerden, eleklerden
• Kağıt, karton parçaları – etiket kalıntıları
• Silika ve toz – öğütme ve yıkama süreçlerinden
• Yabancı polimerler – farklı plastik karışımları
• Karbon ve yanık kalıntıları – önceki işleme döngülerinden

Sonuçlar: lekeler, renk değişimleri, kalıp hasarı riski , azalmış mekanik mukavemet.

3. Termal bozunma

Her işleme döngüsü (granülasyon → ekstrüzyon → enjeksiyon) polimer zincirlerini kısaltır:

• Düşürülmüş çekme mukavemeti – %15-25% 'e kadar
• Düşük darbe direnci – Izod testi %20-40% düşüş gösterir
• Artan kırılganlık – özellikle düşük sıcaklıklarda

4. Renk değişkenliği

PCR, öngörülemeyen bir taban rengine (sarımsı, gri, kahverengi) sahiptir; bu da özellikle açık renk tonlarında tutarlı bir renk elde edilmesini zorlaştırır.

Tederic enjeksiyon makinelerinin geri dönüştürülmüş malzemelerle çalışmaya uygun konfigürasyonu

Tederic enjeksiyon makineleri , PCR ve PIR'in işlenmesini optimize eden, kalite ve süreç stabilitesinden ödün vermeyen özel konfigürasyonlarla donatılabilir.

Geri dönüştürülmüş malzemeler için özel vidalar

Aşındırıcı malzemeler için vida standart vidadan tasarımı ve malzemesiyle ayrılır:

Tasarım özellikleri:

• Bariyerli vida – katı fazı sıvı fazdan ayıran ayrı bir bölme, homojenleşmeyi iyileştirir
• Ekstra karıştırma elemanları – dispersiyon karıştırma bölümü (Maddock) veya elmas kesitli karıştırma bölümü
• Artırılmış L/D oranı – standart 20:1 yerine daha iyi karışım için 22:1 l veya 24:1
• Modifiye edilmiş giriş geometrisi – düzensiz granüllerin tıkanmasını önler

Aşınmaya karşı dayanıklı malzemeler:

• PC-100 (nikel-bor alaşımı) – Rockwell C sertliği 60-65, orta derecede aşındırıcı malzemeler için
• PC-700 (bimetalik tungsten karbür) – Rockwell C70 sertliği, >80% tungsten karbür
• HVOF kaplamalar (tungsten karbür) – vida gövdesine uygulanır, ömrü 5-10 kat uzatır

Doğru vida seçimi, yaşam ömrünü günlerden aylara çıkarabilir.

Silindir ve filtreleme sistemleri

Bimetalik silindir (vida ile aynı malzemelerden iç aşınmaya karşı dayanıklı iç katman) PCR ile uzun vadeli çalışma için gereklidir.

Tederic enjeksiyon makinelerindeki filtreleme sistemleri:

• Çift havalandırma – nem ve uçucu kirleticileri giderir
• Çift pistonlu filtre üniteleri – üretimi durdurmadan sürekli filtreleme
• 80-120 mgözenek filtre ağları – >125-180 µm parçacıkları yakalar
• Filtre değişimi 2-8h yılda bir – kirletici seviyesine bağlı olarak

Hassas sıcaklık kontrolü

Tederic , geri dönüştürülmüş malzemeler için kritik olan, ±1°C hassasiyetle ileri düzey ısı bölgeleri sunar:

• 5-8 streflik sıcaklık profili – erimenin hassas kontrolü
• Daha düşük plastikleştirme sıcaklığı – ham maddeye göre 10-20°C daha düşük (minimalizasyon)
• Besleme bölgesi soğutma – erimenin önlenmesi ve tıkanmanın

PP PCR için örnek sıcaklık profili (ham maddeye kıyasla):

• Bölge 1 (besleme): 40°C (vs 50°C)
• Bölge 2-3 (sıkıştırma): 180-190°C (vs 200°C)
• Bölge 4-5 (dozaj): 200-210°C (vs 220°C)
• Nozul: 205°C (vs 220°C)

Sıcakkanal sistemleri

PCR/PIR için özellikle önemli olan, kolay temizlenebilir sıcakkanallardır:

• Değiştirilebilir kartuşlu nozullar – tıkanma durumunda hızlı değişim
• Easy-clean sistemler – kalıp sökmeden temizleme imkanı
• Nozul basınç sensörleri – gerçek zamanlı tıkanma tespiti

Reciklatlı enjeksiyon proses parametreleme

PCR ve PIR için enjeksiyon parametreleri ham maddeye kıyasla optimizasyon gerektirir.

Sıcaklık ve basınç

Düşürülmüş işleme sıcaklığı (10-20°C):

• Polimer zincirlerinin daha fazla bozunmasını minimize eder
• Yanık ve gaz oluşumunu azaltır
• Çevrim süresinin %5-15% uzatılması gerekir

Daha yüksek enjeksiyon basıncı (10-25%):

• Bozulmuş malzemenin azalmış akışkanlığını kompanse eder
• Değişken MFI ile kalıbın tam dolmasını sağlar
• Yuva içi basınç sensörleri ile izleme gerekir

Süreç zamanları ve fazları

PCR/PIR için zaman ayarlamaları:

• Enjeksiyon zamanı: +10-20% (daha yavaş dolum, kesme gerilimlerini azaltır)
• Basınç tutma zamanı: +15-25% (tahmin edilemez daralmayı kompanse eder)
• Soğutma zamanı: +5-10% (heterojen kristalizasyon daha uzun zaman gerektirir)

Değişkenlik için otomatik kompensasyon

Gelişmiş Tederic kontrol üniteleri, malzeme değişkenliğini kompanse etme fonksiyonları sunar:

• Auto Viscosity Adjust (AVA) – mevcut MFI'ye göre basıncın otomatik ayarlanması
• In-cavity pressure control – yuva sensörlerine dayalı kapalı çevrim kontrolü
• Adaptive injection – basınç ve hız profilleri gerçek zamanlı olarak ayarlanır

Bu sistemler, değişken MFI'ye sahip PCR partileriyle çalışırken hurdayı 30-50% azaltabilir.

Reciklat işlemede kalite kontrol

Reciklat ile üretilen parçaların stabil kalitesi, her aşamada yoğun kontrol gerektirir.

Ham madde kontrolü

Üretim başlangıcı öncesi testler:

1. MFI (Erime Akış İndeksi):

• Test: 190°C / 2,16 kg (PP) veya 190°C / 21,6 kg (HDPE)
• Kabul edilebilir sapma: ±15% beyan edilen değerden
• Sıklık: her yeni parti

2. DSC (Diferansiyel Taramalı Kalorimetri):

• Erime sıcaklığı, kristallik, polimer kirliliği varlığı
• Farklı plastik karışımlarının tespiti (PP + PE + PS)
• Sıklık: değişken tedarikçilerle

3. Dayanıklılık testleri:

• Izod testi (darbe dayanımı) – min. 80% ham madde değerinin
• Çekme dayanımı – min. 85% ham madde değerinin
• Elastisite modülü – max sapma 10%

Süreç izleme

Gerçek zamanlı izlenecek parametreler:

• Enjeksiyon basıncı – sapma >10% = düzeltme sinyali
• Erime sıcaklığı – nozulda pirometre ile ölçüm
• Vida torku – viskozite artışı/tıkanmaları tespit eder
• Çevrim süresi – artış >5% = olası malzeme sorunları
• Birimsel enerji – kWh/kg parça (artış = proses bozulması)

Bitmiş parça kontrolü

100% görsel veya otomatik kontrol:

• Görüntü işleme sistemleri – leke, renk değişimi, kirlilik tespiti
• Boyut kontrolü – artırılmış sıklık (200 yerine her 50 parça)
• Fonksiyonel testler – sızdırmazlık, montaj dayanımı

Vaka analizi: 50% PCR içeren kozmetik ambalaj

Profil:

• Müşteri: Premium kozmetik ambalaj üreticisi (Polonya)
• Parça: Silindirik kap 100 ml, duvar kalınlığı 2,5 mm
• Malzeme: PP PCR 50% + PP ham madde 50%, gereksinimler: şeffaflık, kimyasal direnç
• Makine: Tederic DE550 (elektrikli enjeksiyon makinesi, 550 kN kapama kuvveti)
• Kalıp: 8 yuvalı, game-changer nozullu sıcakkanallar

Zorluklar:

• Reciklat MFI'si partiler arasında 28-55 m arasında değişiyordu
• Müşteri tutarlı renk (süt beyazı ton) talep ediyordu
• Kap sızdırmazlığı >99,5% (basınç testi 2 bar)
• Kozmetikler için contact-safe sertifikasyonu

Teknik çözüm:

1. Makine konfigürasyonu:

• Bimetalik vida 22:1 L/D, Maddock karıştırma bölümü ile
• Vida kanatlarında HVOF kaplama (sertlik RC70)
• Çift filtreleme sistemi 100 mesh
• 4 yuvada basınç sensörleri (50% izleme)

2. Parametre optimizasyonu:

• Sıcaklık: 190-205°C (Birincil PP için 210°C'e kıyasla)
• Enjeksiyon basıncı: 850-950 bar (Birincil malzeme için 700 bar'e kıyasla)
• Enjeksiyon hızı: 45 mm/s (60 mm/s'den düşürülmüştür)
• Basınç tutma süresi: 18 s (Birincil malzeme için 12 s'e kıyasla)
• Çevrim süresi: 38 s

3. Kalite kontrol:

• MFI testi her 4h (her malzeme torbası değişikliğinde)
• Görsel sistem 100% renk değişimlerinin kontrolü
• Sızdırmazlık testi (co-enjekte edilmiş numune) 500 snumunede bir

6 m aylık üretim sonrası sonuçlar:

• Süreç stabilitesi: <2% hurda (Test aşamasında 8%'e kıyasla)
• Sızdırmazlık: 99,7% parça basınç testini geçti
• Renk tutarlılığı: ΔE <1,5 (müşteri tarafından kabul edilebilir)
• CO₂ tasarrufu: 1,2 ton/ay birincil malzeme üretimine kıyasla
• Malzeme maliyetleri: 15% daha düşük (PCR, PP birincilinden 30% daha ucuz)
• Vida ömrü: 6 m aylık sonrası belirgin bir aşınma yok (2,5 m çevrim)

Başarı faktörleri:

• Reciklat tedarikçisiyle sıkı işbirliği (kaynakta kalite kontrolü)
• MFI değişkenliğini dengeleyen Adaptif Basınç Kontrolü (AVA)
• Düzenli filtre değişimi (her 6h)
• Operatörlere PCR'ın özellikleri konusunda eğitim

PCR ve PIR işleme en iyi uygulamaları

DO – Öneriler:

• Reciklat tedarikçilerini denetleyin – tesisi ziyaret edin, sınıflandırma ve yıkama sürecini kontrol edin
• Sertifikalar talep edin – menşe belgeleri, güvenlik bilgi formları, contact-safe sertifikaları
• Her partiyi test edin – Üretim başlamadan önce MFI, DSC, mekanik testler
• Sıcaklığı düşürün – Birincil malzeme önerilerinin 20°C altında
• Özel vidalara yatırım yapın – 6-12 m içinde yatırım geri dönüşü (artan ömür sayesinde)
• Kalıp içi sensörler kullanın – Değişken MFI ile süreci stabilize etmenin tek yolu
• Sistemi düzenli temizleyin – PCR ile çalışmada her 24-48h saatte bir temizleme bileşikleri
• Her şeyi belgeleyin – PPWR, reciklat kaynaklarının tam izlenebilirlik gerektirir

DON'T – Kaçınılması gereken hatalar:

• Farklı PCR partilerini karıştırmayın – aynı tedarikçiden bile farklı MFI'ye sahip olabilirler
• Standart vida kullanmayın – Mikro-metal içeren PCR ile 1-3 m içinde aşınır
• Malzemeyi aşırı ısıtmayın – Her +10°C ekstra bozulma demektir
• Tork artışını görmezden gelmeyin – Tıkanmayı veya kirlilik artışını gösterir
• Filtrelerden tasarruf etmeyin – Ucuz filtre 40 mesh kirlilikleri >400 µm geçirmesine izin verir
• Sabit parametreler varsaymayın – Her PCR partisi ayarlama gerektirir

Özet

PCR ve PIR reciklatlarının işlenmesi PPWR 2030 gereklilikleri karşısında bir iş zorunluluğu haline gelmiştir. Enjeksiyon parça üreticileri, değişken kalitedeki malzemelerle çalışmak için süreçlerini hazırlamalı, özel makine konfigürasyonları ve hassas parametrelemeye ihtiyaç duymalıdır.

Rehberden ana çıkarımlar:

• PPWR 2030, 2030 yılından itibaren ambalajlarda 35% PCR , 2040'tan itibaren 65% zorunlu kılar
• MFI değişkenliği tek partide 30-70 – En büyük teknik zorluk
• Kirlilikler birincil malzemeden 20 kat daha yüksek – Filtreleme zorunludur
• Özel vidalar ömrü 5-10 kat uzatır – HVOF kaplamalar, PC-700 çeliği
• 10-20°C düşürülmüş sıcaklık termal bozulmayı minimize eder
• AVA ve kalıp içi sensör sistemleri değişken malzeme ile süreci stabilize eder
• Vaka çalışması, kozmetik ambalajda 99,7% kalite ile 50% PCR'ı gösteriyor
• Malzeme maliyetleri 15% daha düşük birincil malzeme üretimine kıyasla

Tederic enjeksiyon makineleri , esnek konfigürasyonları, hassas kontrolü ve özel vidalar ile filtreleme sistemlerinin montaj imkanı sayesinde reciklatlarla üretim zorluklarına hazırdır. Başarının anahtarı, makine konfigürasyonunun bilinçli seçimi, süreç parametrelerinin optimizasyonu ve hammadde kalitesinin sıkı kontrolüdür.

Reciklatlara geçiş sadece düzenleyici bir gereklilik değil, aynı zamanda malzeme maliyetlerini düşürme ve şirketin ekolojik imajını iyileştirme fırsatıdır. Doğru teknik yaklaşım ile PCR/PIR'li parçaların kalitesi, birincil malzeme ürünlerine eşit olabilir.

Eğer PCR veya PIR reciklatları ile üretim geçişi planlıyorsanız ve teknik desteğe ihtiyacınız varsa, TEDESolutions uzmanları ile iletişime geçin. Tederic yetkili ortağı olarak, makine konfigürasyonu seçimi, süreç optimizasyonu, uygulama merkezinde malzeme testleri ve üretim ekipleri için eğitimler konusunda kapsamlı danışmanlık sunuyoruz.

Ayrıca sürdürülebilir üretim, Tederic enjeksiyon makineleri ve üretim çevrimi optimizasyonu hakkındaki makalelerimize de göz atın.