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新闻动态

熔融造粒法工艺与进展

发布时间:2022/1/21
熔融造粒法工艺与进展
  熔融造粒法工艺流程如图4所示。
  1.运输
  PS废弃泡沫塑料由于体积庞大,运输成本高昂,曾一度让塑料回收企业对 PS废弃泡沫塑料回收望而却步。国内最大PS回收企业之一上海英科公司自主研发生产的Green Max系列泡沫塑料冷压机和热压机组,较好地解决了PS废弃泡沫塑料体积庞大难以运输的问题,PS废弃泡沫塑料经过冷压或热压后,体积缩小为原来的1/40,极大降低了回收过程中的运输成本,使大范围回收成为可能。
   
   图4 EPS熔融回收成粒工艺流程
  2.分选
  分选过程中要去除大块的杂质、降低不同塑料混合造粒对再生材料性能的影响,将不同等级的废弃塑料分别回收,以最大程度地保持回收塑料的物理化学性能。分拣过程中主要是将不同种类的废弃泡沫塑料分开。在此过程中应对材料的种类进行辨别,区分PS废弃泡沫和EVA—PS、PE等废弃泡沫,含阻燃剂与不含阻燃剂的废弃泡沫,杂质较多和杂质较少的废弃泡沫。不同的泡沫塑料分开处理,比如较干净的家电包装材料应与油脂较多的一次性饭盒回收材料分开处理。
  目前,应用较多的是人工分选和溶液密度法分选。新的分选技术,如静电分选、磁场分选、旋风分选、离心分选、旋流器水选等新技术也有了新的进展和突破。
  3.粉碎、洗涤
  经过分选后的大块泡沫塑料,需要先用粉碎机粉碎成直径为lcm左右的小块,才能喂人挤出机进行生产。大块泡沫塑料首先用粉碎机将废弃的泡沫材料打成lcm左右的碎片,然后用风机经输送管路送至清洗水槽,水槽中的旋转滑板在旋转过程中搅动碎片并推动碎片不断前进。清洗水槽一般情况下由2~3个串联到一起,经过数个清洗槽洗涤后,泡沫塑料表面的残留污垢大郝分被洗净。对于部分干净的家电用品包装材料粉碎后可以不经过洗涤直接挤出。
  4.千爆、脱泡
  经过洗涤的泡沫碎片进入旋风脱水机进行脱水,此时脱水后的泡沫碎片可以直接进入挤出机进行熔融造粒,但由于碎片的密度还是较小,且水分含量较大,直接加入挤出机进行造粒的产量较低,产品气孔较多。在此可以选择对泡沫碎片进行脱泡增密处理。
  脱水后的泡沫碎片送人于燥增密团粒机,通过高速旋转的桨叶搅动泡沫碎片,泡沫碎片之间相互摩擦产生热量和机器自身加热器产生的热量使泡沫碎片中的水分和部分残留的发泡剂挥发出来,经干燥处理后泡沫碎片密度明显增高,从处理前小于0.39/cm3上升至0.6~0.8g/cm3。干燥团粒后泡沫碎片大多呈圆形粒状,此时再进行造粒可使产量大大提高。
  但是,脱泡的过程中由于聚苯乙烯材料在高温下与空气接触时间较长,表面部分材料氧化分解,造成回收粒子的颜色变黄,性能下降。
  5.挤出、造粒
  挤出造粒的主要工艺为泡沫碎片加入挤出机后依次通过喂料段、压缩段、计量段,经过滤网过滤后到达口模。
  在此过程中,泡沫碎片在挤出机加温和螺杆剪切:的作用下经历了从固态到半熔态到熔融状态的转变,材料中残存的发泡剂和气体在真空排气装置产生的负压下完全排出。材料中的各种杂质和不熔物经过滤网的过滤处理被过滤掉。出口模后经过冷却水冷却拉条到切粒机切成均匀的粒子,或在口模处由旋转的刀片切成粒子”(水环切粒系统)。粒子经旋风脱水系统除去粒子表面的水分即可装袋。
  挤出造粒过程是PS废弃泡沫塑料回收过程中的关键步骤之一。传统的挤出造粒工艺为使用双阶单螺杆挤出造粒,同时也出现了强制喂料低剪切低降解单螺杆挤出造粒、一体化挤出造粒以及双螺杆改性挤出造粒等新的回收设备和回收工艺。
  6.双阶单螺杆挤出造粒
  PS泡沫塑料由于堆积密度低,,原材料中含有大量的气体和少量残留的发泡剂,因此挤出加工过程中必须进行脱泡和排气。
  大多数PS泡沫塑料回收加工过程中采用两台单螺杆挤出机串联的设备进行回收。其中第一台单螺杆挤出机组采用自然排气的方法进行排气,其主要作用是通过加热和自然排气脱泡初步排除水分,并通过初级滤网滤除粒径较大的杂质。之后熔融物料进入第二台单螺杆挤出机中经过排气和高目数滤网滤除小粒径的杂质后拉条冷却切粒。
  此造粒工艺由于设备价格低廉、通用性强,在国内得到广泛的使用,但此造粒方法直接对PS泡沫塑料进行造粒时由于原料的堆积密度低、下料差,导致产量过低。需要对PS泡沫进行熔融和破碎处理或经过团粒脱泡处理,才能提高造粒产量。此外,此造粒方法由于用两台挤出机串联,设备能耗大,熔融粒子与空气接触较多,氧化降解和剪切分解对材料的力学性能造成的损失也较大。
  7.低孵切低降解单螺杆挤出造粒
  塑料熔融造粒过程中,废弃PS泡沫塑料要经过升温、螺杆剪切,在此过程中在螺杆剪切和氧气氧化的作用下,PS泡沫塑料存在一定程度的降解,从而导致回收材料力学性能下降。
  为减少PS泡沫材料在回收过程中的降解,国外研制出采用强制喂料技术将 PS废弃泡沫塑料输送至单螺杆挤出机的喂料段,并采用高效排气、高长径比、低剪切螺杆配合低温加工的PS废弃泡沫专用回收设备。在原材料杂质、水分较少的情况下,采用该设备可加工出透明度较高的再生PS粒子。
  但是,该设备对粒子的水分含量要求较高,水分含量大于5%时,该设备无法将水分完全排出,导致造出的粒子发泡。因此,高水分泡沫需要先进行干燥和脱泡,使水分含量低于5%才能喂入挤出机进行挤出造粒。
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