Amélioration de la valeur du recyclage : application des extrudeuses à double vis à la réutilisation des matériaux biodégradables

Introduction

Alors que la prise de conscience mondiale de la protection de l'environnement s'approfondit, les matériaux biodégradables ont suscité une attention accrue en tant que moyen efficace de réduire les charges environnementales. Ces matériaux peuvent se décomposer dans des conditions naturelles, réduisant ainsi la dépendance aux plastiques traditionnels et contribuant ainsi à alléger la pression sur les décharges et à réduire la pollution plastique. Bien que les matériaux biodégradables puissent se décomposer entièrement dans des conditions naturelles appropriées, compte tenu de leur temps et de leur cycle de dégradation longs, ainsi que du coût élevé des plastiques biosourcés, il existe des perspectives de marché prometteuses pour le recyclage des matériaux biodégradables. Dans la chaîne de recyclage des matériaux biodégradables, les extrudeuses à double vis jouent un rôle clé en traitant efficacement divers matériaux biodégradables tels que l'acide polylactique (PLA) et les plastiques à base d'amidon grâce à un contrôle précis de la température et du taux de cisaillement, permettant un traitement et une modification efficaces. Les extrudeuses à double vis ne conviennent pas seulement au traitement de nouveaux matériaux, mais présentent également un grand potentiel pour améliorer la qualité des matériaux recyclés et élargir le champ de réutilisation.

Cet article a pour objectif d'analyser l'application des extrudeuses à double vis dans le traitement et la réutilisation de matériaux biodégradables recyclés, de discuter de leurs avantages et défis techniques et de proposer des stratégies d'optimisation possibles. L'article traitera également de l'impact environnemental et de la faisabilité économique du traitement de matériaux biodégradables à l'aide d'extrudeuses à double vis.

Sources principales

Les sources de matériaux biodégradables recyclés sont nombreuses et couvrent de nombreux secteurs industriels et de consommation. Les déchets agricoles en sont une source importante, avec une production mondiale dépassant 1 milliard de tonnes par an. Ces déchets comprennent la paille, le son et les résidus animaux et végétaux, qui peuvent être transformés en plastiques biodégradables par des méthodes mécaniques ou chimiques.

Les emballages alimentaires constituent une autre source clé, en particulier avec la demande croissante d’emballages écologiques dans les supermarchés et le secteur de la restauration. Selon les données de Plastics Europe, la consommation de plastiques biodégradables pour les emballages alimentaires en Europe était d’environ 75 000 tonnes en 2019.

Types courants

Les types de matériaux biodégradables recyclés sont divers, comprenant principalement l’acide polylactique, les plastiques à base d’amidon et les polyesters biodégradables.

• L'acide polylactique est un bioplastique fabriqué à partir de ressources végétales renouvelables telles que l'amidon de maïs et la canne à sucre par des processus de fermentation et de polymérisation. Il présente une excellente transparence et une excellente aptitude au traitement, et est largement utilisé dans les domaines de l'emballage, du textile et de la médecine.
• Les plastiques à base d'amidon sont fabriqués en mélangeant de l'amidon naturel avec des polymères dégradables comme l'alcool polyvinylique, leur biodégradabilité dépendant de la teneur en amidon, couramment utilisés pour produire des sacs à provisions et des sacs poubelles.
• Les polyesters biodégradables comme les polyhydroxyalcanoates ont de bonnes propriétés mécaniques et une bonne biocompatibilité, adaptés à la fabrication de produits durables tels que les filaments d'impression 3D et les équipements médicaux.

Diversité des combinaisons et des mélanges de matériaux

Étant donné que les matériaux biodégradables recyclés peuvent provenir de différents lots de production et environnements d'utilisation, leurs combinaisons et mélanges présentent une diversité importante. Cette diversité se reflète dans la forme physique, la composition chimique et les taux de dégradation des matériaux. Par exemple, les variations du poids moléculaire et de la cristallinité du PLA affectent ses propriétés mécaniques et son comportement de dégradation. De même, le type et la teneur en amidon des plastiques à base d'amidon peuvent altérer les performances du produit final.

Dans le processus de production de matériaux biodégradables, le choix d'un équipement de granulation approprié est essentiel pour garantir la qualité et l'efficacité du produit. En particulier pour les matériaux tels que le PLA et les plastiques à base d'amidon, Nanjing Granuwel Machinery Equipment Company recommande d'utiliser des systèmes de granulation sous-marine et des systèmes de granulation à brins refroidis par eau. Ces systèmes sont spécifiquement conçus pour le traitement de matériaux biodégradables sensibles à la température et au cisaillement, garantissant que les matériaux conservent leur biodégradabilité et leurs propriétés mécaniques pendant le traitement.

Les systèmes de granulation sous-marine conviennent à la plupart des granulations de polymères, en particulier à la granulation de gros volumes, aux microparticules et à la granulation de matériaux souples, tels que le PLA, le TPU, l'EPS, etc. Ils se composent d'une pompe de fusion, d'un filtre, d'une vanne de démarrage, d'une tête de filière, d'un granulateur sous-marin, d'un système de circulation d'eau et d'un système de déshydratation. En coupant le plastique fondu sous l'eau, le système contrôle efficacement la température du processus de granulation et empêche la dégradation du matériau due aux températures élevées. Ce système est particulièrement adapté au traitement de matériaux thermosensibles comme le PLA, garantissant que les particules coupées ont une taille uniforme et une bonne forme, facilitant ainsi le traitement et l'application ultérieurs.

Les systèmes de granulation de brins refroidis par eau comprennent principalement une tête de filière, un bac de refroidissement, un ventilateur, un granulateur et un tamis vibrant. Ce système est de structure simple, facile à utiliser et à entretenir, et ne nécessite pas de niveaux de compétence élevés de la part des opérateurs, adapté à la granulation de la plupart des matériaux. L'utilisation du refroidissement par eau pour refroidir le plastique fondu avant la découpe peut également contrôler efficacement la température pendant le processus de granulation, réduisant ainsi le risque de dégradation du matériau due à l'exposition à des températures élevées. Le système de brins refroidis par eau convient au traitement de divers matériaux biodégradables, y compris les plastiques biosourcés, car il offre un environnement de refroidissement et de découpe plus doux, protégeant la biodégradabilité des matériaux.

En tant que fournisseur d'équipements clés pour la production de matériaux biodégradables, Nanjing Granuwel Machinery Equipment Company fournit des systèmes de granulation sous-marine et des systèmes de granulation à brins refroidis par eau qui sont non seulement technologiquement avancés, mais également très efficaces et fiables. Ces systèmes sont spécialement conçus pour les matériaux respectueux de l'environnement, garantissant que le processus de production respecte non seulement les normes les plus élevées, mais maintient également la biodégradabilité critique des matériaux. Ils constituent votre choix idéal pour la production de matériaux respectueux de l'environnement.

Dans l'ensemble, les installations de granulation sous l'eau et de granulation par filament refroidi par eau offrent des solutions idéales pour la production efficace et de haute qualité de matériaux biodégradables. Ces installations optimisent non seulement le processus de production, mais garantissent également que les produits finis répondent aux exigences environnementales et fonctionnelles, ce qui en fait des équipements techniques indispensables pour la production de matériaux biodégradables.

Défis techniques des extrudeuses à double vis Granuwel

1. Capacité à traiter des matériaux recyclés de différentes qualités

En raison de l'incohérence dans la distribution du poids moléculaire, la teneur en humidité et la teneur en additifs des matériaux recyclés, notre extrudeuse à double vis peut ajuster les paramètres de fonctionnement tels que le profil de température, la vitesse de la vis et le taux de cisaillement pour s'adapter à diverses caractéristiques des matériaux.

Pour les matériaux recyclés à teneur en humidité plus élevée, les extrudeuses à double vis Granuwel sont équipées d'un système de séchage efficace ou d'un traitement de pré-séchage. De plus, les extrudeuses à double vis Granuwel peuvent ajouter une section de ventilation sous vide dans la zone de fusion du matériau, séparant l'humidité contenue dans le matériau par un vide à pression négative pour éviter la rupture de la masse fondue et la formation de bulles.

Impact des impuretés et des contaminants sur la qualité des équipements et des produits

L'inclusion de matériaux non biodégradables peut non seulement entraîner une usure de la vis et de la matrice, mais également entraîner des performances inégales du produit. Par exemple, l'inclusion de fragments métalliques peut endommager la vis, tandis que l'inclusion de papier et d'autres matériaux cellulosiques peut affecter les propriétés mécaniques du produit. De plus, les contaminants tels que les résidus alimentaires et la graisse peuvent provoquer une odeur, une décoloration ou une contamination microbienne du produit. Par conséquent, les extrudeuses à double vis Granuwel sont équipées de systèmes de filtration et d'équipements de détection efficaces pour garantir la pureté du matériau et la qualité du produit.

2. Défis liés à la stabilité du traitement en raison de l'incohérence des matériaux

En raison des différences entre les lots de matériaux recyclés, telles que les variations de point de fusion, de viscosité et de stabilité thermique, l'extrudeuse doit fonctionner dans des conditions en constante évolution, ce qui peut entraîner des interruptions de production et une qualité de produit instable. Pour relever ce défi, les extrudeuses à double vis Granuwel disposent d'une grande flexibilité et de systèmes de contrôle précis. La conception modulaire des éléments à double vis permet d'ajuster la combinaison de vis à tout moment. Par exemple, en surveillant en temps réel la température et la pression de traitement et en ajustant en temps opportun la configuration de la vis et le taux de cisaillement, l'impact de l'incohérence du matériau peut être atténué dans une certaine mesure.

Ajustement de la conception de la vis et optimisation des paramètres de traitement

1. Ajustement adaptatif de la conception de la vis

L'ajustement adaptatif de la conception de la vis, y compris le rapport hauteur/largeur et la configuration des éléments de la vis, est essentiel pour améliorer l'efficacité et la qualité des équipements de traitement des matériaux biodégradables recyclés. Un rapport hauteur/largeur plus élevé permet un temps de séjour plus long et une plus grande zone de cisaillement, ce qui est bénéfique pour le mélange et la réaction complets des matériaux, mais peut également augmenter la consommation d'énergie et le risque de dégradation des matériaux. Par exemple, pour les matériaux recyclés contenant des composants instables, un rapport hauteur/largeur plus petit peut être choisi pour réduire la décomposition thermique.

La configuration des éléments de la vis, y compris la disposition et la proportion des éléments de transport, des éléments de cisaillement et des éléments de mélange, doit également être ajustée en fonction des propriétés physiques du matériau. Par exemple, pour les matériaux recyclés à forte teneur en humidité, il est possible d'utiliser davantage d'éléments de cisaillement pour favoriser l'évaporation et le séchage de l'humidité.

Nanjing Granuwel Machinery Equipment est un fabricant professionnel d'extrudeuses à double vis, avec de nombreux ingénieurs concepteurs et ingénieurs de mise en service d'équipements expérimentés. Pour différents besoins de traitement des matériaux, l'entreprise dispose d'une base de données de vis complète et peut concevoir rapidement et avec précision des structures de vis adaptées en fonction des caractéristiques matérielles du client. Granuwel Company peut également fournir aux clients une plate-forme d'essai, proposant des tests de matériaux avant de passer commande pour aider les clients à choisir l'équipement correct et approprié.

Optimisation des paramètres de traitement

Un réglage précis de la température, du taux de cisaillement et du temps de séjour est essentiel pour garantir la stabilité et l'uniformité du matériau pendant l'extrusion. Les réglages de température doivent être ajustés en fonction du point de fusion et de la stabilité thermique du matériau pour éviter une surchauffe ou une plastification insuffisante. Par exemple, la température de traitement du PLA est généralement contrôlée entre 170 et 20 °C pour maintenir la stabilité de ses chaînes moléculaires.

Le contrôle du taux de cisaillement affecte considérablement les effets de mélange et de plastification du matériau. Un taux de cisaillement approprié peut favoriser un mélange uniforme des matériaux, mais un taux de cisaillement trop élevé peut entraîner une dégradation du matériau. Le réglage du temps de séjour est lié au temps de traitement du matériau dans l'extrudeuse ; un temps de séjour trop long peut entraîner une consommation d'énergie inutile et une dégradation du matériau, tandis qu'un temps de séjour insuffisant peut entraîner une plastification incomplète du matériau.

2. Application des technologies de prétraitement et de post-traitement

L'application de technologies de prétraitement et de post-traitement est tout aussi importante pour améliorer l'efficacité et la qualité des extrudeuses à double vis dans le traitement des matériaux biodégradables recyclés. Ces technologies comprennent le nettoyage, le séchage, le tri, etc., visant à améliorer la pureté et la consistance des matériaux et à réduire l'impact des impuretés et des contaminants sur le processus de traitement.

Le nettoyage et le tri peuvent réduire l'inclusion de matériaux non biodégradables, de fragments métalliques et d'autres impuretés, réduisant ainsi l'usure de l'équipement et les défauts du produit. Le séchage permet de contrôler la teneur en humidité du matériau, évitant ainsi la fracture de la masse fondue et la formation de bulles. Par exemple, en utilisant la technologie de séchage infrarouge ou de séchage à l'air chaud, la teneur en humidité du PLA peut être réduite à moins de 0,5%, améliorant ainsi sa stabilité et la qualité du produit pendant l'extrusion.

Impact environnemental et considérations économiques

1. Avantages environnementaux du recyclage des matériaux biodégradables

L'utilisation de matériaux biodégradables recyclés présente des avantages environnementaux considérables en réduisant la pollution de l'environnement et la consommation de ressources. Prenons l'exemple de l'acide polylactique, un plastique biosourcé, dont les émissions de dioxyde de carbone pendant la production sont environ 50 à 80% inférieures à celles des plastiques traditionnels à base de pétrole. De plus, les matériaux biodégradables peuvent se décomposer dans des conditions naturelles après leur élimination, ce qui réduit la dépendance aux décharges et le risque de pollution des sols.

2. Rôle des extrudeuses à double vis dans l'amélioration de la qualité des matériaux recyclés

Les extrudeuses à double vis jouent un rôle essentiel dans l'amélioration de la qualité des matériaux biodégradables recyclés. Grâce à un contrôle précis de la température, au réglage du taux de cisaillement et à l'efficacité du mélange, les extrudeuses à double vis peuvent améliorer les performances de traitement et les performances du produit final des matériaux recyclés. Par exemple, en séchant et en plastifiant correctement le PLA recyclé, sa résistance à la traction peut être augmentée de 20 à 30%, élargissant ainsi sa gamme d'applications sur le marché haut de gamme.

3. Analyse des coûts de production et des avantages économiques

Bien que le traitement et l'application de matériaux biodégradables recyclés puissent nécessiter un investissement initial plus élevé, à long terme, leurs avantages économiques sont importants. Tout d'abord, l'utilisation de matériaux recyclés réduit la dépendance aux ressources brutes, réduisant ainsi les coûts des matières premières. Deuxièmement, le rendement élevé et la polyvalence des extrudeuses à double vis rendent le processus de production plus flexible et plus économique. Par exemple, en ajustant la configuration de la vis et les paramètres de traitement, le même équipement peut traiter différents types de matériaux recyclés, réduisant ainsi l'investissement en équipement et les coûts d'exploitation.

En outre, la demande des consommateurs pour des produits respectueux de l’environnement augmentant, les produits fabriqués à partir de matériaux biodégradables sont souvent vendus à des prix plus élevés sur le marché. Par exemple, le prix des sacs en plastique biodégradables est généralement de 10 à 201 TP3T plus élevé que celui des sacs en plastique traditionnels, ce qui permet aux fabricants de réaliser des marges bénéficiaires plus élevées. Dans le même temps, le soutien et les subventions gouvernementales aux projets environnementaux apportent également des incitations économiques supplémentaires aux entreprises.

Conclusion

Les extrudeuses à double vis jouent un rôle crucial dans le traitement des matériaux biodégradables recyclés. Grâce à un contrôle précis de la température, au réglage du taux de cisaillement et à l'efficacité du mélange, ces dispositifs peuvent améliorer efficacement les performances des matériaux recyclés, les rendant ainsi plus adaptés aux applications haut de gamme. Les recherches et innovations technologiques futures continueront de se concentrer sur l'amélioration de l'efficacité du traitement, l'adaptation aux nouvelles caractéristiques des matériaux et la réduction de l'empreinte environnementale pendant la production. En augmentant la valeur ajoutée des matériaux recyclés, la compétitivité des entreprises sur le marché peut être renforcée, favorisant ainsi le développement de modèles commerciaux durables.