Extrusoras para fabricar plásticos compostables y biodegradables

En esta publicación de blog, como fabricante profesional especializado en I+D y producción de extrusoras industriales, nosotros, Granuwel, lo guiaremos a través de las extrusoras de plástico compostables y biodegradables, cómo funcionan y su importancia práctica para la protección del medio ambiente.

El plástico convencional tarda al menos 200 años en descomponerse completamente de forma natural y, en algunos casos, puede tardar hasta 500 o 1000 años. Hoy en día, queda una increíble cantidad de plástico por degradar, lo que se ha convertido en una gran amenaza para el medio ambiente. El proceso de degradación de los plásticos compostables y biodegradables puede ser mucho más corto, como varios meses, una vez que las condiciones son adecuadas. No hay duda de que convertir los plásticos convencionales en plásticos compostables y biodegradables es una solución ecológica y sostenible.

Entonces surge la pregunta: ¿Cómo hacer plásticos compostables y biodegradables?

¿Cómo hacer plásticos compostables y biodegradables?

Antes de profundizar en este tema, repasemos rápidamente la diferencia entre plásticos compostables y biodegradables.

Diferencia entre plásticos compostables y biodegradables

Normalmente, todos los plásticos compostables son biodegradables, aunque no todos los plásticos biodegradables son compostables.

Bolsas de plástico compostables

Vajilla de plástico biodegradable

Los plásticos biodegradables pueden ser descompuestos por microorganismos en condiciones naturales y eventualmente convertidos en sustancias naturales como dióxido de carbono, agua y fertilizantes orgánicos. Sin embargo, los plásticos compostables requieren condiciones ambientales específicas (como suficiente oxígeno, temperatura cálida y humedad) para descomponerse completamente en un tiempo específico y convertirse en sustancias orgánicas no tóxicas. Además, los plásticos compostables no dejan residuos nocivos después de la descomposición, mientras que los plásticos biodegradables pueden descomponerse en residuos tóxicos como microplásticos en algunos casos. Por lo tanto, los plásticos compostables se consideran una opción más respetuosa con el medio ambiente porque no dañan el medio ambiente durante el proceso de descomposición.

Los procesos de producción de plásticos compostables y biodegradables

Los procesos de producción de los plásticos compostables y biodegradables son básicamente los mismos. La diferencia radica principalmente en las materias primas y los aditivos que utilizan.

Selección de materiales

Generalmente se requieren estos materiales: Resinas Base, Aditivos, Pigmentos, Cargas, Auxiliares, Compatibilizantes y Promotores de Degradación.

A continuación se muestran algunos materiales de uso común:

Resinas base: PLA (ácido poliláctico), PHA (polihidroxialcanoatos), PCL (policaprolactona), PBS (succinato de polibutileno) y otros polímeros de origen biológico o biocompatibles.

Aditivos: Plastificantes, antioxidantes, estabilizadores, lubricantes, etc. (normalmente utilizados para mejorar el procesamiento y el rendimiento del producto final).

Pigmentos: Incluye pigmentos orgánicos e inorgánicos, como TiO2 (dióxido de titanio), negro de carbono, etc. (utilizados para impartir el color y la apariencia deseados al producto).

Rellenos: Rellenos renovables o biodegradables como fibras naturales, almidón, lignina, etc. (utilizados para mejorar las propiedades físicas del material o reducir costos).

Tropas auxiliares: Como agentes de reticulación, agentes de expansión, agentes antimicrobianos, etc. (utilizados para mejorar funciones específicas o rendimientos de procesamiento del material).

Compatibilizadores: Al mezclar diferentes tipos de resinas biodegradables, pueden necesitarse compatibilizadores para mejorar la compatibilidad entre los componentes y garantizar propiedades uniformes del material.

Promotores de degradación: En algunos plásticos biodegradables se pueden incluir aditivos específicos para acelerar el proceso de degradación en determinadas condiciones.

Uso de extrusoras de doble husillo para fabricar plásticos compostables y biodegradables

Las extrusoras de doble tornillo se utilizan generalmente para fabricar plásticos compostables y biodegradables debido a su excelente rendimiento en la fusión y mezcla uniforme de materias primas.

Extrusoras de doble husillo para fabricar plásticos compostables y biodegradables >>

Fusión, mezcla y composición de materiales

Todos los materiales se envían al cilindro de la extrusora a través de la tolva. En el cilindro, los materiales se comprimen, se cortan mediante la rotación de dos tornillos y, finalmente, se convierten en el compuesto fundido requerido. Se eligen diferentes tipos de tornillos para lograr diferentes resultados.

Diferentes tipos de tornillos dobles

En la producción de plásticos compostables y biodegradables, cada uno de los distintos tipos de tornillos de extrusión tiene sus propias ventajas. A continuación, se ofrecen algunos ejemplos y breves explicaciones.

1. Extrusora de doble husillo corrotante

La extrusora de doble tornillo co-rotativo, especialmente diseñada para mejores efectos de mezcla y mayor fuerza de corte, se utiliza comúnmente para la producción de plásticos biodegradables, por ejemplo, ácido poliláctico (PLA).

2. Extrusora de doble husillo contrarrotante

La extrusora de doble husillo contrarrotante es adecuada para producir láminas de plástico biodegradable, especialmente aquellos materiales que requieren una alta presión de fusión y estabilidad de temperatura. Sin embargo, en aplicaciones en las que los requisitos de efecto de mezcla no son muy estrictos y hay un contenido mínimo de relleno, la extrusora de doble husillo contrarrotante es capaz de ofrecer un flujo de fusión más estable y efectos de mezcla uniformes.

3. Extrusora de doble husillo con engrane

La extrusora de doble tornillo entrelazado se utiliza generalmente en aplicaciones que requieren alta fuerza de corte y efectos de mezcla, como la producción de algunos plásticos biodegradables de origen biológico.

4. Extrusora de doble husillo sin engrane

La extrusora de doble tornillo sin engrane es adecuada para materiales que no requieren una gran fuerza de corte pero que necesitan un transporte y una mezcla estables, así como para materiales que son más sensibles a la temperatura.

Extrusión

La masa compuesta fundida se extruye a través del cabezal de la extrusora para formar la lámina o los gránulos.

Sistema de peletización subacuática de plástico compostable y biodegradable

Cinta transportadora refrigerada por aire

Enfriamiento y peletización

El material biodegradable extruido necesita ser enfriado. El método de enfriamiento puede ser por aire o por agua. El material enfriado normalmente se presenta en forma de tiras o pellets. Luego, el material se corta en pellets del tamaño requerido mediante una peletizadora para facilitar su almacenamiento y posterior procesamiento.

Granulación de material degradable

En circunstancias normales, cuando el volumen de producción es bajo o el contenido de relleno es alto, se utiliza refrigeración por aire para enfriar las hebras. Esto se debe a que los materiales totalmente biodegradables son hidrófilos y el uso de refrigeración por agua puede provocar que los gránulos contengan demasiada humedad, lo que podría afectar la calidad del producto. Por supuesto, para mayores niveles de automatización y mayores volúmenes de producción, podemos utilizar la peletización subacuática. La ventaja de la peletización subacuática es su alto grado de automatización, que requiere una operación manual mínima y produce gránulos estéticamente agradables y hermosos. Sin embargo, se debe invertir en equipos de secado de alta potencia posteriores para secar completamente los gránulos, seguido del envasado al vacío para su embolsado.

Láminas de conformado en un solo paso

Para los productos biodegradables desechables, como las cajas de comida y los vasos de agua que se utilizan en el mercado de la restauración, Granuwel ha desarrollado un equipo de extrusión de láminas en un solo paso. Este equipo integra las excelentes capacidades de mezclado de los tornillos gemelos co-rotativos paralelos con la presión de extrusión estable proporcionada por una bomba de fusión, combinada con una matriz en T especializada adecuada para materiales biodegradables para extruir directamente láminas en un solo paso. En comparación con el proceso tradicional de utilizar primero tornillos gemelos planos para la composición y granulado, seguido de la fusión y formación de un solo tornillo para extruir láminas, las ventajas de este equipo son:

1. Evita la fusión secundaria que puede ocurrir cuando los materiales se granulan y luego se funden nuevamente, lo que puede provocar una degradación del rendimiento y el riesgo de sobrecalentamiento y descomposición del material.
   
2.  Reduce el coste de inversión en equipos y disminuye el consumo energético durante su funcionamiento.
   

Línea de producción de extrusión de láminas de plástico compostables y biodegradables

Línea de extrusión de láminas de plástico compostables y biodegradables

Diferencias entre extrusoras de plástico compostables y extrusoras de plástico biodegradable

Control de temperatura

• Extrusoras de plástico compostables/biodegradables: requieren un control de temperatura más preciso ya que estos materiales son sensibles al calor; las temperaturas excesivas pueden causar degradación del material o problemas de rendimiento.
  
• Extrusoras de plástico industriales convencionales: también necesitan control de temperatura, pero el rango es más amplio y menos sensible en comparación con los plásticos compostables/biodegradables.
  

Diseño de tornillo

• Extrusoras de plástico compostable/biodegradable: el diseño del tornillo puede requerir consideraciones especiales para las características de fusión y mezcla del material. Ciertos tipos de tornillos (como los de separación, corte y división) pueden ser más adecuados para procesar estos materiales.
  
• Extrusoras de plástico industriales convencionales: aunque difieren en el diseño de tornillos, están optimizadas principalmente para plásticos tradicionales.
  

Compatibilidad de materiales

• Extrusoras de plástico compostable/biodegradable: deben garantizar la compatibilidad con los plásticos compostables o biodegradables específicos utilizados para evitar dañar el equipo o afectar la calidad del producto.
  
• Extrusoras de plástico industriales convencionales: también tienen en cuenta la compatibilidad de los materiales, pero como manejan una amplia gama de plásticos tradicionales, los requisitos de compatibilidad son generalmente menores.
  

¿Cuánto cuesta fabricar plástico biodegradable/plástico compostable?

El costo de fabricar plástico biodegradable varía según las materias primas, el equipo de producción, el proceso y la escala. Factores como los aditivos, la energía y la ubicación también influyen en los costos.

¿Cuál es el costo de las extrusoras de doble tornillo?

Por ejemplo, una peletizadora degradable con una capacidad de 200 kg podría tener un precio de alrededor de $40 000 USD. Es importante tener en cuenta que estas cifras son aproximadas y pueden fluctuar en función de los requisitos específicos y las condiciones del mercado.

No dude en ponerse en contacto con Granuwel si desea comprar productos de alta calidad. Extrusoras para fabricar plásticos compostables y biodegradables.