Extrudeuses pour la fabrication de plastiques compostables et biodégradables

Dans cet article de blog, en tant que fabricant professionnel spécialisé dans la R&D et la production d'extrudeuses industrielles, nous, Granuwel, vous expliquerons les extrudeuses de plastique compostables et biodégradables, leur fonctionnement et leur importance pratique pour la protection de l'environnement.

Il faut au moins 200 ans pour que le plastique conventionnel se décompose complètement naturellement, et dans certains cas, cela peut prendre jusqu'à 500 ou 1 000 ans. Aujourd'hui, une quantité incroyable de plastique reste à dégrader, ce qui constitue une menace majeure pour l'environnement. Le processus de dégradabilité des plastiques compostables et biodégradables peut être beaucoup plus court, de l'ordre de plusieurs mois lorsque les conditions sont propices. Il ne fait aucun doute que transformer les plastiques conventionnels en plastiques compostables et biodégradables est une solution écologique et durable.

Alors, voici la question : comment fabriquer des plastiques compostables et biodégradables ?

Comment fabriquer des plastiques compostables et biodégradables ?

Avant d’aborder ce sujet, passons rapidement en revue la différence entre les plastiques compostables et biodégradables.

Différence entre les plastiques compostables et biodégradables

En règle générale, tous les plastiques compostables sont biodégradables, mais tous les plastiques biodégradables ne sont pas compostables.

Sacs en plastique compostables

Vaisselle en plastique biodégradable

Les plastiques biodégradables peuvent être décomposés par des micro-organismes dans des conditions naturelles et finalement transformés en substances naturelles telles que le dioxyde de carbone, l'eau et les engrais organiques. Cependant, les plastiques compostables nécessitent des conditions environnementales spécifiques (telles qu'une quantité suffisante d'oxygène, une température chaude et de l'humidité) pour se décomposer complètement dans un délai déterminé et se transformer en substances organiques non toxiques. De plus, les plastiques compostables ne laissent pas de résidus nocifs après décomposition, tandis que les plastiques biodégradables peuvent se décomposer en résidus toxiques tels que les microplastiques dans certains cas. Par conséquent, les plastiques compostables sont considérés comme une option plus respectueuse de l'environnement car ils ne nuisent pas à l'environnement pendant le processus de décomposition.

Les procédés de production des plastiques compostables et biodégradables

Les processus de production des plastiques compostables et biodégradables sont fondamentalement les mêmes. La différence réside principalement dans les matières premières et les additifs utilisés.

Sélection des matériaux

Habituellement, ces matériaux sont nécessaires : résines de base, additifs, pigments, charges, auxiliaires, compatibilisants et promoteurs de dégradation.

Voici quelques matériaux couramment utilisés :

Résines de base : PLA (acide polylactique), PHA (polyhydroxyalcanoates), PCL (polycaprolactone), PBS (succinate de polybutylène) et autres polymères biosourcés ou biocompatibles.

Additifs : Plastifiants, antioxydants, stabilisants, lubrifiants, etc. (généralement utilisés pour améliorer le traitement et les performances du produit final.)

Pigments : Inclut des pigments organiques et inorganiques, tels que le TiO2 (dioxyde de titane), le noir de carbone, etc. (utilisés pour conférer la couleur et l'apparence souhaitées au produit).

Remplissages : Charges renouvelables ou biodégradables telles que fibres naturelles, amidon, lignine, etc. (utilisées pour améliorer les propriétés physiques du matériau ou réduire les coûts.)

Auxiliaires : Tels que les agents de réticulation, les agents gonflants, les agents antimicrobiens, etc. (utilisés pour améliorer des fonctions spécifiques ou des performances de traitement du matériau).

Agents de compatibilité : Lors du mélange de différents types de résines biodégradables, des compatibilisants peuvent être nécessaires pour améliorer la compatibilité entre les composants, garantissant ainsi des propriétés matérielles uniformes.

Promoteurs de dégradation : Dans certains plastiques biodégradables, des additifs spécifiques peuvent être inclus pour accélérer le processus de dégradation dans certaines conditions.

Utilisation d'extrudeuses à double vis pour la fabrication de plastiques compostables et biodégradables

Les extrudeuses à double vis sont généralement utilisées pour fabriquer des plastiques compostables et biodégradables en raison de leurs excellentes performances dans la fusion et le mélange uniformes des matières premières.

Extrudeuses à double vis pour la fabrication de plastiques compostables et biodégradables >>

Fusion, mélange et composition des matériaux

Tous les matériaux seront envoyés dans le cylindre de l'extrudeuse via la trémie. Dans le cylindre, les matériaux sont comprimés, cisaillés par la rotation de deux vis et finalement transformés en composite fondu requis. Différents types de vis seront choisis pour obtenir différents résultats.

Différents types de vis doubles

Dans la production de plastiques compostables et biodégradables, les différents types de vis d'extrusion présentent chacun leurs avantages spécifiques. Voici quelques exemples et brèves explications

1. Extrudeuse à double vis co-rotative

L'extrudeuse à double vis co-rotative, spécialement conçue pour de meilleurs effets de mélange et une force de cisaillement plus élevée, est couramment utilisée pour la production de plastiques biodégradables, par exemple l'acide polylactique (PLA).

2. Extrudeuse à double vis contrarotative

L'extrudeuse à double vis contrarotative est adaptée à la production de feuilles de plastique biodégradables, en particulier celles qui nécessitent une pression de fusion et une stabilité de température élevées. Cependant, dans les applications où les exigences en matière d'effet de mélange ne sont pas très strictes et où la teneur en charge est minimale, l'extrudeuse à double vis contrarotative est capable d'offrir un écoulement de fusion plus stable et des effets de mélange uniformes.

3. Extrudeuse à double vis entrelacée

L'extrudeuse à double vis entrelacée est généralement utilisée dans les applications nécessitant une force de cisaillement et des effets de mélange élevés, comme la production de certains plastiques biodégradables d'origine biologique.

4. Extrudeuse à double vis sans engrenage

L'extrudeuse à double vis sans engrenage convient aux matériaux qui ne nécessitent pas une force de cisaillement élevée mais nécessitent un transport et un mélange stables, ainsi qu'aux matériaux plus sensibles à la température.

Extrusion

Le composite fondu est extrudé à travers la tête de filière de l'extrudeuse pour former la feuille ou les granulés.

Système de granulation sous-marine de plastique compostable et biodégradable

Convoyeur à bande refroidi par air

Refroidissement et granulation

Le matériau biodégradable extrudé doit être refroidi. La méthode de refroidissement peut être le refroidissement par air ou par eau. Le matériau refroidi se présente généralement sous forme de bandes ou de granulés. Ensuite, le matériau est découpé en granulés de la taille requise par une granuleuse pour faciliter le stockage et le traitement ultérieur.

Granulation de matériaux dégradables

Dans des circonstances normales, lorsque le volume de production est faible ou que la teneur en charge est élevée, le refroidissement par air est utilisé pour refroidir les brins. En effet, les matériaux entièrement biodégradables sont hydrophiles et l'utilisation du refroidissement par eau peut entraîner une teneur excessive en humidité des granulés, ce qui peut affecter la qualité du produit. Bien entendu, pour des niveaux d'automatisation plus élevés et des volumes de production plus importants, nous pouvons utiliser la granulation sous-marine. L'avantage de la granulation sous-marine est son haut degré d'automatisation, nécessitant une opération manuelle minimale et produisant des granulés esthétiques et beaux. Cependant, il faut investir ultérieurement dans un équipement de séchage haute puissance pour sécher complètement les granulés, puis les emballer sous vide pour les ensacher.

Feuilles de formage en une seule étape

Pour les produits biodégradables jetables tels que les boîtes-repas et les gobelets d'eau utilisés dans le secteur de la restauration, Granuwel a développé un équipement d'extrusion de feuilles en une seule étape. Cet équipement intègre les excellentes capacités de mélange des vis jumelées parallèles co-rotatives avec la pression d'extrusion stable fournie par une pompe de fusion, combinée à une filière en T spécialisée adaptée aux matériaux biodégradables pour extruder directement les feuilles en une seule étape. Par rapport au procédé traditionnel qui consiste à utiliser d'abord des vis jumelées plates pour le compoundage et la granulation, suivi d'une fusion et d'un formage à vis unique pour extruder les feuilles, les avantages de cet équipement sont les suivants :

1. Il évite la fusion secondaire qui peut se produire lorsque les matériaux sont granulés puis fondus à nouveau, ce qui peut entraîner une dégradation des performances et un risque de surchauffe et de décomposition des matériaux.
   
2.  Il réduit le coût d’investissement en équipement et diminue la consommation d’énergie pendant le fonctionnement.
   

Ligne de production d'extrusion de feuilles de plastique compostables et biodégradables

Ligne d'extrusion de feuilles de plastique compostables et biodégradables

Les différences entre les extrudeuses compostables et les extrudeuses en plastique biodégradable

Contrôle de la température

• Extrudeuses de plastique compostables/biodégradables : nécessitent un contrôle de température plus précis car ces matériaux sont sensibles à la chaleur ; des températures excessives peuvent entraîner une dégradation du matériau ou des problèmes de performances.
  
• Extrudeuses de plastique industrielles conventionnelles : nécessitent également un contrôle de la température, mais la gamme est plus large et moins sensible par rapport aux plastiques compostables/biodégradables.
  

Conception de vis

• Extrudeuses de plastique compostable/biodégradable : la conception de la vis peut nécessiter une attention particulière pour les caractéristiques de fusion et de mélange du matériau. Certains types de vis (comme la séparation, le cisaillement, la division) peuvent être plus adaptés au traitement de ces matériaux.
  
• Extrudeuses de plastique industrielles conventionnelles : Bien que diversifiées dans la conception des vis, elles sont principalement optimisées pour les plastiques traditionnels.
  

Compatibilité des matériaux

• Extrudeuses de plastique compostable/biodégradable : doivent assurer la compatibilité avec les plastiques compostables ou biodégradables spécifiques utilisés pour éviter d'endommager l'équipement ou d'affecter la qualité du produit.
  
• Extrudeuses de plastique industrielles conventionnelles : Tenez également compte de la compatibilité des matériaux, mais comme elles traitent une large gamme de plastiques traditionnels, les exigences de compatibilité sont généralement plus faibles.
  

Combien coûte la fabrication de plastique biodégradable/compostable ?

Le coût de fabrication du plastique biodégradable varie en fonction des matières premières, des équipements de production, du processus et de l'échelle. Des facteurs tels que les additifs, l'énergie et l'emplacement influent également sur les coûts.

Quel est le coût des extrudeuses à double vis ?

Par exemple, un granulateur dégradable d'une capacité de 200 kg pourrait coûter environ $40 000 USD. Il est important de noter que ces chiffres sont approximatifs et peuvent fluctuer en fonction des exigences spécifiques et des conditions du marché.

N'hésitez pas à contacter Granuwel, si vous avez l'intention d'acheter de la haute qualité extrudeuses pour la fabrication de plastiques compostables et biodégradables.