Полиэтиленовая пленка занимает значительную долю в структуре пластиковых отходов, образующихся на предприятиях различных отраслей. Логистические центры, складские комплексы, сельскохозяйственные производства и торговые организации ежедневно формируют тонны отходов ПВД, ПНД и стрейч-пленки.
При грамотно выстроенном технологическом процессе эти отходы трансформируются в качественную вторичную гранулу, пригодную для выпуска новых изделий, пишут https://granplastm.ru/.
Технологическая сложность переработки пленочных материалов обусловлена их физическими свойствами: низкой насыпной плотностью, склонностью к наматыванию на вращающиеся элементы оборудования и высокой загрязненностью.
Современные линии переработки представляют собой взаимосвязанный комплекс оборудования, где каждый узел влияет на конечный результат. Производительность всей системы определяется не мощностью отдельной машины, а согласованностью всех технологических этапов.
Типы полиэтиленовой пленки, поступающей в переработку
В промышленной переработке используется несколько видов полиэтиленовой пленки, различающихся по химическому составу, плотности и механическим свойствам.
- Пленка высокого давления (ПВД) отличается мягкостью и эластичностью, из нее производят пакеты, термоусадочную упаковку и бытовую пленку. Пленка низкого давления (ПНД) обладает повышенной жесткостью и прочностью, применяется для фасовочных пакетов и технической упаковки.
- Стрейч-пленка характеризуется высокой растяжимостью при минимальной толщине, ее используют для паллетной упаковки грузов.
- Особую категорию составляет сельскохозяйственная пленка, которая содержит значительное количество загрязнений грунт, песок, органические остатки. Промышленная пленка нередко имеет бумажные этикетки и следы клеевых составов. Наиболее качественная вторичная гранула получается из чистых производственных отходов (Post Industrial Waste), имеющих стабильный состав и минимальный уровень загрязнений.
- Пленка, собранная после эксплуатации, требует более сложной подготовки с обязательной сортировкой и интенсивной мойкой.
Технологические сложности переработки пленочных отходов
Переработка пленки предъявляет повышенные требования к оборудованию по сравнению с переработкой твердых пластиков или литников. Низкая насыпная плотность сырья создает проблемы при транспортировке, хранении и дозированной подаче в экструдер. Рыхлая стрейч-пленка в одном кубическом метре может весить менее 40 килограммов, тогда как дробленый ПЭТ той же плотности достигает 300–350 килограммов.
Пленка склонна наматываться на роторы дробилок и шнеки экструдеров, что требует применения специальных конструктивных решений. После мойки материал удерживает значительное количество влаги, которую необходимо удалять перед плавлением. Песок, грунт, остатки клея и бумажных этикеток создают абразивную нагрузку на фильтры и шнековые пары, сокращая их ресурс.
Каждый из этих факторов требует отдельных технических решений, а их совокупность делает переработку пленки одной из самых сложных задач в индустрии рециклинга.
Приемка и сортировка сырья
Качество вторичной гранулы закладывается на этапе приемки и сортировки пленочных отходов. На этом участке определяется экономическая эффективность всей переработки: чем тщательнее выполнена сортировка, тем ниже износ оборудования, меньше расход воды и электроэнергии, выше производительность линии и стабильнее характеристики конечного продукта. На современных предприятиях процесс сортировки включает как ручной, так и автоматизированный контроль.
Пленку разделяют по нескольким критериям: тип полимера (ПВД, ПНД, линейный полиэтилен, стрейч), цвет, степень загрязнения, наличие бумажных этикеток и клея, присутствие металлических включений или текстиля. Посторонние материалы, особенно ПЭТ, ПВХ, полиамид, резина и металл, не должны попадать в технологическую цепочку даже малые количества способны испортить всю партию гранулы. Для удаления ферромагнитных включений используются магнитные сепараторы и металлодетекторы.
При переработке смешанных коммунальных отходов дополнительно применяются оптические сортировщики, распознающие материалы по спектральным характеристикам.
Предварительное измельчение
Полиэтиленовая пленка практически никогда не подается в моечный комплекс в исходном виде. Крупные рулоны, кипы и полотнища требуют предварительного измельчения, которое решает несколько задач: уменьшение габаритов материала, увеличение насыпной плотности, повышение эффективности последующей мойки и обеспечение равномерной подачи на следующие участки линии.
Одновальный шредер
Одновальный шредер является первой машиной в большинстве современных линий переработки пленки. Конструкция включает загрузочный бункер, гидравлический толкатель, низкооборотный ротор со сменными ножами, неподвижные контрножи и калибрующее сито.
Низкая скорость вращения ротора предотвращает интенсивный нагрев полиэтилена и значительно уменьшает вероятность наматывания материала на вал. Гидравлический толкатель обеспечивает принудительную подачу сырья в зону измельчения, что особенно важно при работе с легкими и объемными отходами. Одновальный шредер считается наиболее эффективным решением для переработки рулонов стрейч-пленки.
Двухвальный шредер
Когда сырье содержит плотные кипы, пленку с большим количеством посторонних включений или картонные втулки, применяются двухвальные шредеры. Два ротора вращаются навстречу друг другу, захватывая материал между ножами и разрывая его. Такая конструкция обеспечивает устойчивость к загрязнениям, позволяет перерабатывать крупные куски и плотные кипы.
Недостатком двухвальных шредеров является менее однородная фракция на выходе, поэтому после них обычно устанавливается дополнительная роторная дробилка для доведения материала до нужного размера.
Роторная дробилка для пленки
После предварительного измельчения материал поступает в роторную дробилку, которая обеспечивает получение фракции, оптимальной для мойки и дальнейшей переработки. Конструкция включает высокооборотный ротор со съемными ножами, стационарные ножи, калибрующее сито и систему выгрузки.
Для полиэтиленовой пленки применяются специальные пленочные дробилки с увеличенной рабочей камерой и оптимизированной геометрией ротора, что уменьшает риск наматывания материала на вал. При выборе дробилки учитываются ширина и диаметр ротора, скорость вращения, тип ножей и мощность электродвигателя.
Моечный комплекс
На этапе мойки из дробленой пленки удаляются песок, клей, органические загрязнения, масла, бумага и другие примеси. Качество очистки напрямую влияет на ресурс фильтров экструдера и внешний вид вторичной гранулы. Современные линии используют несколько последовательно работающих моечных машин, обеспечивающих многоступенчатую очистку материала.
Фрикционная мойка
Фрикционная мойка считается ключевым элементом в составе линии переработки пленки. Внутри корпуса быстро вращающийся ротор создает интенсивное механическое воздействие на материал частицы трутся друг о друга и о стенки камеры, благодаря чему загрязнения эффективно отделяются от поверхности полиэтилена. В процессе работы одновременно происходят перемешивание, трение, отделение песка, удаление клея и смывание органических загрязнений.
Именно после фрикционной мойки значительно снижается количество загрязнений, поступающих в экструдер.
Флотационная ванна
Следующий этап основан на разделении материалов по плотности. Полиэтилен имеет плотность ниже плотности воды, поэтому остается на поверхности, тогда как более тяжелые загрязнения песок, камни, стекло, металл оседают на дно ванны и удаляются. Флотационная мойка позволяет отделить не только минеральные загрязнения, но и тяжелые пластиковые включения, которые могли попасть в сырье. Правильно спроектированная ванна обеспечивает непрерывную циркуляцию воды и автоматическое удаление осевших частиц.
Обезвоживание и сушка
После мойки содержание влаги в пленке может достигать десятков процентов. Высокая влажность недопустима для дальнейшей переработки она вызывает образование пузырей в расплаве, ухудшает механические характеристики гранулы и приводит к нестабильной работе экструдера. Поэтому обезвоживание является обязательным этапом технологического процесса.
Механическое обезвоживание
Наиболее распространенным оборудованием для механического удаления влаги являются высокооборотные центрифуги. Под действием центробежной силы вода эффективно отделяется от измельченной пленки через перфорированную корзину. Механическое обезвоживание позволяет существенно снизить влажность материала, уменьшить расход энергии на последующую термическую сушку и увеличить производительность всей линии.
Современные системы обезвоживания способны снижать содержание влаги до 1–3%, что достаточно для подачи материала непосредственно в экструзионное оборудование.
Термическая сушка
После центрифуги материал может поступать в систему горячей воздушной сушки. Температура, скорость воздушного потока и время нахождения материала рассчитываются так, чтобы удалить остаточную влагу без перегрева и деформации полиэтилена. Современные линии оснащаются автоматическими системами контроля температуры воздуха и производительности вентиляторов.
Недостаточная сушка приводит к серьезным технологическим проблемам: нестабильной работе экструдера, образованию пузырей в расплаве и пористой структуре гранулы.
Уплотнение материала перед экструзией
Даже после сушки полиэтиленовая пленка остается легким объемным материалом с низкой насыпной плотностью. Такой материал плохо подается в загрузочную воронку экструдера, образует "мосты", захватывает воздух и вызывает нестабильную работу шнека. Для устранения этих проблем применяется уплотнение материала агломерация или компактирование.
Агломератор
Агломератор работает по циклическому принципу: в рабочую камеру загружается определенная порция пленки, под действием быстро вращающихся ножей материал измельчается и разогревается за счет трения. При достижении температуры пластикации в камеру впрыскивается небольшое количество воды для резкого охлаждения поверхности частиц. В результате материал спекается в небольшие гранулы неправильной формы, которые имеют значительно большую насыпную плотность, чем исходная пленка.
Время одного цикла зависит от марки полиэтилена: для ПВД оно составляет 5–15 минут, для ПНД и стрейча 15–30 минут.
Пласткомпактор
Пласткомпактор это машину непрерывного действия, которая одновременно осуществляет интенсивное механическое воздействие, частичный нагрев и уплотнение материала. В отличие от циклического агломератора, пласткомпактор обеспечивает непрерывную подачу уплотненного материала в экструдер, что значительно повышает стабильность процесса гранулирования.
Уплотненный материал имеет более высокий насыпной вес по сравнению с исходной пленкой, обладает хорошей сыпучестью и может подаваться в экструдер без принудительной подпрессовки.
На предприятиях с производительностью свыше 500 килограммов в час использование пласткомпактора позволяет значительно сократить количество остановок экструдера и повысить качество вторичной гранулы.
Экструзия и гранулирование
Экструдер выполняет основную технологическую операцию превращение подготовленного пленочного сырья в однородный расплав. В процессе работы одновременно происходят плавление полиэтилена, его перемешивание, гомогенизация, дегазация, создание необходимого давления и подача расплава к фильтру. Именно на экструдер приходится наибольшая тепловая и механическая нагрузка во всей линии переработки.
Одношнековый экструдер
Для переработки полиэтиленовой пленки наиболее распространены одношнековые экструдеры. Они обеспечивают высокую надежность, стабильную работу и меньшую стоимость обслуживания по сравнению с двухшнековыми машинами. Двухшнековые экструдеры применяются в основном для компаундирования сложных композиций и переработки наполненных материалов. Для большинства предприятий переработки полиэтиленовой пленки одношнековый экструдер является наиболее рациональным решением.
Дегазация расплава
Даже после качественной мойки и сушки в полимере могут оставаться остатки влаги, растворителей и органических соединений. При отсутствии дегазации возникают пузыри в расплаве, неравномерная структура гранулы, снижение механической прочности и нестабильная работа экструдера. Современные линии оснащаются вакуумными дегазационными системами, удаляющими летучие компоненты непосредственно в процессе плавления материала.
Фильтрация расплава
Небольшое количество загрязнений остается в материале даже после нескольких стадий мойки. Перед гранулированием расплав проходит через систему фильтрации, которая задерживает остатки бумаги, клея, алюминиевой фольги, текстиля и углеродистых включений. Фильтр защищает гранулятор и обеспечивает высокое качество вторичной гранулы. На современных линиях применяются автоматические гидравлические сменщики фильтров, позволяющие заменять фильтрующие элементы без остановки экструдера.
Это обеспечивает непрерывную работу линии, стабильное давление расплава и увеличивает производительность.
Стренговое гранулирование
После фильтрации расплав поступает в гранулятор. Наиболее распространена стренговая технология: расплав выходит через фильеру в виде нескольких непрерывных нитей, которые охлаждаются в водяной ванне, затем проходят воздушную сушку и поступают в ножевой гранулятор. Преимущества технологии: простота обслуживания, низкая стоимость эксплуатации, высокое качество гранулы и удобство обслуживания ножевого узла.
Охлаждение и упаковка гранулы
После резки гранула должна полностью охладиться перед упаковкой. Недостаточное охлаждение приводит к слипанию материала в мешках и ухудшению товарного вида продукции. Для охлаждения используются виброохладители, воздушные охладители, циклонные системы и силосы промежуточного хранения.
Контроль качества готовой гранулы
Каждая партия вторичной гранулы должна пройти контроль качества. Проверяется не только внешний вид материала, но и его технологические характеристики. Показатель текучести расплава (ПТР) определяет перерабатываемость материала в дальнейшем производстве. Контролируется влажность, размер гранулы, цвет и однородность партии, отсутствие посторонних включений. Стабильные характеристики гранулы обеспечивают ее востребованность у производителей пленки, труб и других изделий.
Проектирование линии переработки
Подбор оборудования начинается с анализа исходного сырья. Ошибка многих предприятий ориентироваться только на требуемую производительность по готовой грануле без учета типа пленки, степени загрязнения, влажности и наличия примесей.
Перед проектированием линии необходимо определить: вид перерабатываемой пленки (ПВД, ПНД, стрейч, сельскохозяйственная), процент загрязнений, планируемую производительность, режим работы, требования к качеству гранулы и доступные производственные площади. Комплексный анализ позволяет подобрать оборудование без образования "узких мест", когда одна машина ограничивает производительность всей линии.
Для линии производительностью 300–500 килограммов в час требуется площадь примерно 20–25 метров в длину, 4–5 метров в ширину и 3–4 метра в высоту. При увеличении производительности необходимо пропорционально масштабировать все технологические участки: измельчение, мойку, сушку, пласткомпактор, экструзию, фильтрацию и гранулирование.
Система оборотного водоснабжения
Современные линии переработки пленки оснащаются системой оборотного водоснабжения, позволяющей значительно сократить расход воды и уменьшить эксплуатационные затраты. Типовая система включает накопительные емкости, отстойники, насосное оборудование, систему фильтрации и трубопроводы циркуляции. Регулярная очистка оборотной воды повышает эффективность мойки пленки и снижает нагрузку на оборудование.
При проектировании системы водоочистки учитываются объемы потребления, степень загрязнения исходной воды и требования к чистоте на разных этапах мойки.
Требования к производственному помещению
Эффективность работы линии зависит не только от оборудования, но и от правильной организации производственной площадки. Необходимо предусмотреть достаточную площадь для хранения сырья и готовой продукции, место для обслуживания оборудования, хорошую вентиляцию, систему промышленного освещения, подвод технической воды и канализацию.
При проектировании линии обеспечивается удобное расположение оборудования по ходу технологического процесса, чтобы исключить встречные потоки сырья и готовой продукции.
Большинство промышленных линий переработки пленки подключаются к трехфазной сети напряжением 380 В. Для мощных комплексов суммарная установленная мощность может составлять несколько сотен киловатт, поэтому проект электроснабжения выполняется с учетом фактических нагрузок.
Об авторе
