Экструдеры для производства компостируемых и биоразлагаемых пластмасс

В этой записи блога мы, компания Granuwel, как профессиональный производитель, специализирующийся на исследованиях, разработках и производстве промышленных экструдеров, расскажем вам об экструдерах для компостируемого и биоразлагаемого пластика, о том, как они работают, и об их практическом значении для защиты окружающей среды.

Обычному пластику требуется не менее 200 лет, чтобы полностью разложиться естественным путем, а в некоторых случаях это может занять от 500 до 1000 лет. Сегодня невероятное количество пластика остается неразложившимся, что стало большой угрозой для окружающей среды. Процесс разложения компостируемых и биоразлагаемых пластиков может быть намного короче, например, несколько месяцев, как только условия станут подходящими. Нет сомнений, что превращение обычного пластика в компостируемый и биоразлагаемый пластик является экологически чистым и устойчивым решением.

И тут возникает вопрос: как производить компостируемый и биоразлагаемый пластик?

Как сделать компостируемый и биоразлагаемый пластик?

Прежде чем перейти к этой теме, давайте быстро рассмотрим разницу между компостируемым и биоразлагаемым пластиком.

Разница между компостируемым и биоразлагаемым пластиком

Как правило, все компостируемые пластики являются биоразлагаемыми, хотя не все биоразлагаемые пластики являются компостируемыми.

Компостируемые пластиковые пакеты

Биоразлагаемая пластиковая посуда

Биоразлагаемые пластики могут разлагаться микроорганизмами в естественных условиях и в конечном итоге превращаться в природные вещества, такие как углекислый газ, вода и органические удобрения. Однако компостируемые пластики требуют определенных условий окружающей среды (таких как достаточное количество кислорода, теплая температура и влажность) для полного разложения в течение определенного времени и преобразования в нетоксичные органические вещества. Кроме того, компостируемые пластики не оставляют вредных остатков после разложения, в то время как биоразлагаемые пластики могут в некоторых случаях разлагаться на токсичные остатки, такие как микропластик. Поэтому компостируемые пластики рассматриваются как более экологически чистый вариант, поскольку они не наносят вреда окружающей среде в процессе разложения.

Процессы производства компостируемых и биоразлагаемых пластиков

Процессы производства компостируемых и биоразлагаемых пластиков в основном одинаковы. Разница в основном заключается в сырье и добавках, которые они используют.

Выбор материала

Обычно требуются следующие материалы: базовые смолы, добавки, пигменты, наполнители, вспомогательные вещества, агенты совместимости и усилители деградации.

Вот некоторые часто используемые материалы:

Базовые смолы: PLA (полимолочная кислота), PHA (полигидроксиалканоаты), PCL (поликапролактон), PBS (полибутиленсукцинат) и другие биоматериалы или биосовместимые полимеры.

Добавки: Пластификаторы, антиоксиданты, стабилизаторы, смазочные вещества и т. д. (обычно используются для улучшения обработки и характеристик конечного продукта).

Пигменты: Включают в себя как органические, так и неорганические пигменты, такие как TiO2 (диоксид титана), сажа и т. д. (используются для придания желаемого цвета и внешнего вида продукту).

Наполнители: Возобновляемые или биоразлагаемые наполнители, такие как натуральные волокна, крахмал, лигнин и т. д. (используются для улучшения физических свойств материала или снижения стоимости).

Вспомогательные вещества: Такие как сшивающие агенты, вспенивающие агенты, противомикробные агенты и т. д. (используются для улучшения определенных функций или технологических характеристик материала).

Совместимые вещества: При смешивании различных типов биоразлагаемых смол могут потребоваться добавки, улучшающие совместимость компонентов и обеспечивающие единообразие свойств материала.

Промоторы деградации: В состав некоторых биоразлагаемых пластиков могут входить специальные добавки, ускоряющие процесс разложения при определенных условиях.

Использование двухшнековых экструдеров для производства компостируемых и биоразлагаемых пластиков

Двухшнековые экструдеры обычно используются для производства компостируемых и биоразлагаемых пластиков благодаря их превосходным характеристикам при равномерном плавлении и смешивании сырья.

Двухшнековые экструдеры для производства компостируемых и биоразлагаемых пластиков >>

Плавление, смешивание и компаундирование материалов

Все материалы будут отправлены в цилиндр экструдера через бункер. В цилиндре материалы сжимаются, разрезаются вращением двойных шнеков и, наконец, превращаются в требуемый расплавленный композит. Для достижения различных результатов будут выбраны различные типы шнеков.

Различные типы двойных шнеков

В производстве компостируемых и биоразлагаемых пластиков различные типы шнеков экструдера имеют свои уникальные преимущества. Вот несколько примеров и краткие пояснения

1. Двухшнековый экструдер с однонаправленным вращением шнеков

Двухшнековый экструдер с однонаправленным вращением шнеков, специально разработанный для лучшего смешивания и более высокого усилия сдвига, обычно используется для производства биоразлагаемых пластиков, например, полимолочной кислоты (PLA).

2. Двухшнековый экструдер с встречным вращением шнеков

Двухшнековый экструдер с встречным вращением подходит для производства биоразлагаемых пластиковых листов, особенно тех материалов, которые требуют высокого давления расплава и температурной стабильности. Однако в приложениях, где требования к эффекту смешивания не очень строгие и содержание наполнителя минимально, двухшнековый экструдер с встречным вращением способен обеспечить более стабильный поток расплава и равномерные эффекты смешивания.

3. Двухшнековый экструдер с взаимозацепляющимися шнеками

Двухшнековый экструдер с взаимозацепляющимися шнеками обычно используется в областях, где требуются высокое усилие сдвига и эффекты смешивания, например, при производстве некоторых биоразлагаемых пластиков на биологической основе.

4. Двухшнековый экструдер без зацепления шнеков

Двухшнековый экструдер с непересекающимися шнеками подходит для материалов, не требующих высокого усилия сдвига, но требующих стабильной транспортировки и смешивания, а также для материалов, более чувствительных к температуре.

Экструзия

Расплавленный композитный материал выдавливается через головку экструдера для формирования листа или гранул.

Система подводного гранулирования компостируемого и биоразлагаемого пластика

Конвейерная лента с воздушным охлаждением

Охлаждение и гранулирование

Экструдированный биоразлагаемый материал необходимо охладить. Метод охлаждения может быть воздушным или водяным. Охлажденный материал обычно имеет форму полос или гранул. Затем материал разрезается на гранулы необходимого размера гранулятором для удобства хранения и дальнейшей переработки.

Гранулирование разлагаемых материалов

При обычных обстоятельствах, когда объем производства низок или содержание наполнителя велико, для охлаждения нитей используется воздушное охлаждение. Это связано с тем, что полностью биоразлагаемые материалы гидрофильны, и использование водяного охлаждения может привести к тому, что гранулы будут содержать слишком много влаги, что может повлиять на качество продукта. Конечно, для более высоких уровней автоматизации и больших объемов производства мы можем использовать подводное гранулирование. Преимуществом подводного гранулирования является его высокая степень автоматизации, требующая минимального ручного управления и производящая эстетически приятные и красивые гранулы. Однако необходимо инвестировать в последующее мощное сушильное оборудование для тщательной сушки гранул с последующей вакуумной упаковкой для расфасовки.

Листы одношаговой формовки

Для одноразовых биоразлагаемых продуктов, таких как коробки для еды и стаканчики для воды, используемых на рынке общественного питания, Granuwel разработала оборудование для одношаговой экструзии листов. Это оборудование объединяет превосходные возможности смешивания параллельных вращающихся в одном направлении двухшнековых шнеков со стабильным давлением экструзии, обеспечиваемым насосом расплава, в сочетании со специализированной T-образной головкой, подходящей для биоразлагаемых материалов, для прямой экструзии листов за один шаг. По сравнению с традиционным процессом, когда сначала используются плоские двухшнековые шнеки для компаундирования и гранулирования, а затем одношнековое плавление и формование для экструзии листов, преимущества этого оборудования заключаются в следующем:

1. Это позволяет избежать вторичного плавления, которое может возникнуть при гранулировании материалов и их последующем плавлении, что может привести к снижению производительности и риску перегрева и разложения материала.
   
2.  Это снижает инвестиционные затраты на оборудование и снижает потребление энергии во время эксплуатации.
   

Линия по производству экструзионной линии для производства компостируемых и биоразлагаемых пластиковых листов

Линия экструзии компостируемых и биоразлагаемых пластиковых листов

Различия между экструдерами для компостирования и экструдерами для биоразлагаемого пластика

Контроль температуры

• Экструдеры для компостируемого/биоразлагаемого пластика: требуют более точного контроля температуры, поскольку эти материалы чувствительны к теплу; чрезмерные температуры могут привести к деградации материала или проблемам с производительностью.
  
• Обычные промышленные экструдеры для пластика: также требуют контроля температуры, но диапазон шире и они менее чувствительны по сравнению с компостируемыми/биоразлагаемыми пластиками.
  

Конструкция винта

• Компостируемые/биоразлагаемые пластиковые экструдеры: конструкция шнека может потребовать особого внимания к характеристикам плавления и смешивания материала. Определенные типы шнеков (например, разделительные, сдвигающие, разделяющие) могут быть более подходящими для обработки этих материалов.
  
• Обычные промышленные экструдеры для пластика: несмотря на разнообразие конструкции шнеков, они в основном оптимизированы для традиционных пластиков.
  

Совместимость материалов

• Экструдеры для компостируемого/биоразлагаемого пластика: должны обеспечивать совместимость с конкретными используемыми компостируемыми или биоразлагаемыми пластиками, чтобы избежать повреждения оборудования или ухудшения качества продукции.
  
• Обычные промышленные экструдеры для пластика: также учитывайте совместимость материалов, но поскольку они работают с широким спектром традиционных пластиков, требования к совместимости, как правило, ниже.
  

Сколько стоит производство биоразлагаемого пластика/компостируемого пластика?

Стоимость производства биоразлагаемого пластика варьируется в зависимости от сырья, производственного оборудования, процесса и масштаба. Такие факторы, как добавки, энергия и местоположение, также влияют на стоимость.

Стоимость двухшнековых экструдеров?

Например, разлагаемый гранулятор емкостью 200 кг может стоить около $40,000 USD. Важно отметить, что эти цифры приблизительны и могут колебаться в зависимости от конкретных требований и рыночных условий.

Не стесняйтесь обращаться в Granuwel, если вы намерены приобрести высококачественную продукцию. экструдеры для производства компостируемых и биоразлагаемых пластиков.