Fröccsöntés PCR és PIR reciklátumokal - Tederic beállítás 2025

Bevezetés

A fogyasztás utáni reciklátumok (PCR) és ipari reciklátumok (PIR) fröccsöntő gépeken történő feldolgozása már nem csak környezeti felelősség kérdése, hanem jogi követelmény. 2025. február 11-től hatályos az EU csomagolási és csomagolási hulladékról szóló rendelete (PPWR), amely előírja a reciklátumok használatát műanyag csomagolásokban – 10-35%-tól 2030-ban 25-65%-ig 2040-ben.

A fröccsöntött alkatrészek gyártói számára ez azt jelenti, hogy a gyártási folyamatokat változó minőségű, nagyobb koptató hatású és kiszámíthatatlan reológiai tulajdonságokkal rendelkező anyagokhoz kell igazítani. A Tederic fröccsöntő gépek speciális csiga-konfigurációknak, precíz hőmérséklet- és nyomásszabályozásnak, valamint szűrőrendszereknek köszönhetően felkészültek a reciklátumok feldolgozására a folyamatstabilitás és az alkatrészminőség megőrzése mellett.

PPWR 2030 szabályozás: kötelező reciklátum-tartalom

A PPWR (Packaging and Packaging Waste Regulation) 2025. február 11-én lépett hatályba, és az EU történetének legszigorúbb követelményeit vezeti be a csomagolásokban lévő reciklátumokra vonatkozóan.

Kötelező minimális fogyasztás utáni reciklátum (PCR):

2030-tól:

• 10% PCR – élelmiszerrel érintkező csomagolásokban (PET palackok, HDPE tartályok)
• 35% PCR – egyéb műanyag csomagolásokban (szállítási, műszaki, kozmetikai csomagolások)
• Kivételek: veszélyes áruk szállítására szolgáló csomagolások

2040-től:

• 25% PCR – élelmiszerrel érintkező csomagolásokban
• 65% PCR – egyéb műanyag csomagolásokban

Jelenlegi helyzet Lengyelországban és az EU-ban:

• Átlagos PCR arány műanyag termékekben az EU-ban: 7,2% (2023-as adatok)
• Műanyag csomagolások újrahasznosítása Lengyelországban: 43% (2022)
• Szükséges újrahasznosítási növekedés 12 százalékponttal 2030-ig
• Prémium csomagolási iparág 20% PCR-t 2025-ig deklarál

Következmények a gyártók számára:

• A PPWR-nek nem megfelelő termékek nem forgalmazhatók az EU piacon
• Pénzbírságok a megfelelés hiánya esetén
• Kötelező dokumentáció és a reciklátum-források tanúsítása
• Jelentési kötelezettség a kiterjesztett gyártói felelősség (EPR) keretében

PCR és PIR feldolgozás technológiai kihívásai

A reciklátumok fröccsöntő gépeken történő feldolgozása számos olyan technikai kihívással jár, amelyek szűzanyaggal végzett munka során nem jelentkeznek.

1. Változó viszkozitás és MFI

A PCR reciklátumok olvadási folyási indexe (MFI – Melt Flow Index) egy tételen belül 30 és 70 között változhat, míg a szűzanyag MFI-je ±5 tartományon belül marad. Ez azt jelenti:

• Kiszámíthatatlan formaüreg-töltés – ugyanaz az anyag lassabban vagy gyorsabban töltheti ki a formát
• Változó befröccsöntési nyomás – folyamatos paraméter-korrekció szükséges
• Különbségek a ciklusok között – nehézség az ismételhetőség fenntartásában

Lebomlási mechanizmus:

• HDPE és LLDPE – a polimer láncok térhálósodása növeli a viszkozitást, géleket és szennyeződéseket okoz
• PP (polipropilén) – oxidatív degradáció lánctörést okoz, csökkenti a viszkozitást

2. Szennyeződések és inhomogenitások

A fogyasztás utáni reciklátumok szennyeződési szintje akár 20-szorosa a szűzanyagokénak:

• Mikroszkopikus fémrészecskék – optikai szeparátorokból, szitákból
• Papír-, karton-töredékek – címke-maradványok
• Szilícium-dioxid és por – őrlési és mosási folyamatokból
• Polimer idegen anyagok – különböző műanyagok keverékei
• Szén és korom – korábbi feldolgozási ciklusokból

Következmények: foltok, elszíneződések, formasérülés kockázata, csökkent mechanikai szilárdság.

3. Hőbomlás

Minden feldolgozási ciklus (granulálás → extrudálás → fröccsöntés) lerövidíti a polimer láncokat:

• Csökkent szakítószilárdság – akár 15-25%-kal
• Alacsonyabb ütésállóság – az Izod teszt 20-40%-os csökkenést mutat
• Megnövekedett törékenység – különösen alacsony hőmérsékleten

4. Szín-változékonyság

A PCR kiszámíthatatlan alapárnyalattal rendelkezik (sárgás, szürke, barna), ami megnehezíti a konzisztens szín elérését, különösen világos árnyalatoknál.

Tederic fröccsöntő gépek konfigurációja reciklátumokhoz

A Tederic fröccsöntő gépek speciális konfigurációkkal szerelhetők fel, amelyek optimalizálják a PCR és PIR feldolgozást a minőség és a folyamatstabilitás megőrzése mellett.

Speciális csigák reciklátumokhoz

A koptató anyagokhoz való csigák konstrukciójukban és anyagukban különböznek a standardtól:

Konstrukciós jellemzők:

• Gátcsiga – külön zóna választja el a szilárd fázist a folyékony fázistól, javítva a homogenizációt
• További keverő elemek – diszperz keverési szekció (Maddock) vagy rhomboid mixing section
• Megnövelt L/D arány – 22:1 vagy 24:1 a szabványos 20:1 helyett jobb keverésért
• Módosított adagolási geometria – megakadályozza az egyenetlen granulátumok általi eltömődést

Kopásálló anyagok:

• PC-100 (nikkel-bór ötvözet) – Rockwell keménység C 60-65, közepesen koptató anyagokhoz
• PC-700 (bimetál volfrám-karbid) – Rockwell keménység C70, >80% volfrám-karbidok
• HVOF bevonatok (volfrám-karbid) – a csiga menetére felvive, 5-10-szeresére növelik az élettartamot

A megfelelő csiga kiválasztása napokról hónapokra növelheti az élettartamot erősen koptató anyagoknál.

Henger és szűrőrendszerek

Bimetál henger kopásálló belső réteggel (a csigához hasonló anyagok) szükséges hosszú távú PCR feldolgozáshoz.

Szűrőrendszerek a Tederic fröccsöntő gépekben:

• Dupla szellőztetés – eltávolítja a nedvességet és az illékony szennyeződéseket
• Dupla dugattyús szűrőegységek – folyamatos szűrés gyártásleállás nélkül
• 80-120 mesh szűrőhálók – visszatartják a >125-180 µm részecskéket
• Szűrőcsere 2-8 óránként – a szennyeződési szinttől függően

Precíz hőmérséklet-szabályozás

A Tederic fejlett fűtőzónákat kínál ±1°C pontossággal, ami kulcsfontosságú a reciklátumokhoz:

• Hőmérséklet-profil 5-8 zónában – precíz olvadás-szabályozás
• Alacsonyabb plasztifikációs hőmérséklet – 10-20°C-kal alacsonyabb, mint szűzanyagnál (degradáció minimalizálása)
• Adagolási zóna hűtése – megakadályozza az idő előtti olvadást és eltömődést

Példa hőmérséklet-profil PP PCR-hez (vs szűzanyag):

• 1. zóna (adagolás): 40°C (vs 50°C)
• 2-3. zóna (kompresszió): 180-190°C (vs 200°C)
• 4-5. zóna (adagolás): 200-210°C (vs 220°C)
• Fúvóka: 205°C (vs 220°C)

Melegcsatorna-rendszerek

PCR/PIR esetén különösen fontosak a könnyű tisztítási hozzáféréssel rendelkező melegcsatornák:

• Cserélhető betétekkel rendelkező fúvókák – gyors csere eltömődés esetén
• Easy-clean rendszerek – tisztítás lehetséges forma szétszerelése nélkül
• Nyomásszenzórok a fúvókákban – valós idejű eltömődés-érzékelés

Fröccsöntési folyamat parametrizálása reciklátumokkal

A PCR és PIR fröccsöntési paraméterei optimalizálást igényelnek a szűzanyaghoz képest.

Hőmérséklet és nyomás

Csökkentett feldolgozási hőmérséklet (10-20°C):

• Minimalizálja a polimer láncok további lebomlását
• Csökkenti a korom képződést és a gázfejlődést
• Ciklusidő 5-15%-os meghosszabbítását igényli

Magasabb befröccsöntési nyomás (10-25%):

• Kompenzálja a lebontott anyag csökkent folyékonyságát
• Biztosítja a forma teljes kitöltését változó MFI mellett
• Üregnyomás-figyelést igényel (in-cavity pressure sensors)

Időbeállítások PCR/PIR-hez:

• Befröccsöntési idő: +10-20% (lassabb töltés csökkenti a nyírófeszültségeket)
• Utónyomás ideje: +15-25% (kiszámíthatatlan zsugorodás kompenzálása)
• Hűtési idő: +5-10% (inhomogén kristályosodás hosszabb időt igényel)

Automatikus változékonyság-kompenzáció

A fejlett Tederic vezérlők anyagváltozékonyság-kompenzációs funkciókat kínálnak:

• Auto Viscosity Adjust (AVA) – automatikus nyomásbeállítás az aktuális MFI-hez
• In-cavity pressure control – zárt hurkú szabályozás az üregszenzórok alapján
• Adaptive injection – nyomás- és sebességprofilok valós időben történő beállítása

Ezek a rendszerek 30-50%-kal csökkenthetik a selejtet változó MFI-jű PCR tételeknél.

Minőség-ellenőrzés reciklátum-feldolgozásnál

A reciklátumokból készült alkatrészek stabil minősége minden szakaszban intenzív ellenőrzést igényel.

Bemenő anyag ellenőrzése

Tesztek gyártás előtt:

1. MFI (Melt Flow Index) – olvadási folyási index:

• Teszt: 190°C / 2,16 kg (PP) vagy 190°C / 21,6 kg (HDPE)
• Elfogadható eltérés: ±15% a deklarált értéktől
• Gyakoriság: minden új tétel

2. DSC (differenciális pásztázó kalorimetria):

• Olvadási hőmérséklet, kristályosság, polimer szennyeződések jelenléte
• Különböző műanyagok keverékeinek kimutatása (PP + PE + PS)
• Gyakoriság: változó szállítóknál

3. Szilárdságtesztek:

• Izod teszt (ütésállóság) – min. 80%-a a szűzanyag értékének
• Szakítószilárdság – min. 85%-a a szűz értéknek
• Rugalmassági modulus – max. 10%-os eltérés

Folyamatfigyelés

Valós idejű figyelési paraméterek:

• Befröccsöntési nyomás – eltérés >10% = korrekciós jel
• Olvadék hőmérséklete – pirométeres mérés a fúvókában
• Csiga nyomatéka – viszkozitásnövekedést/eltömődést érzékel
• Ciklusidő – növekedés >5% = lehetséges anyagproblémák
• Fajlagos energia – kWh/kg alkatrész (növekedés = folyamat-degradáció)

Kész alkatrészek ellenőrzése

100%-os vizuális vagy automatikus ellenőrzés:

• Látórendszerek – foltok, elszíneződések, szennyeződések észlelése
• Méreti ellenőrzés – megnövelt gyakoriság (50 alkatrészenként 200 helyett)
• Funkcionális tesztek – tömítettség, szerelési szilárdság

Esettanulmány: kozmetikai csomagolás 50% PCR-rel

Projekt profil:

• Ügyfél: Prémium kozmetikai csomagolás gyártó (Lengyelország)
• Alkatrész: Hengeres tartály 100 ml, falvastagság 2,5 mm
• Anyag: PP PCR 50% + PP szűz 50%, követelmények: átlátszóság, vegyi ellenállás
• Gép: Tederic DE550 (elektromos fröccsöntő gép, zárási erő 550 kN)
• Forma: 8-üreges, melegcsatorna game-changer fúvókákkal

Kihívások:

• A reciklátum MFI-je 28-55 között ingadozott a tételek között
• Az ügyfél konzisztens színt követelt (tejes árnyalat)
• Tartály tömítettség >99,5% (2 bar nyomásteszt)
• Contact-safe tanúsítás kozmetikumokhoz

Technikai megoldás:

1. Gépkonfiguráció:

• Bimetál csiga 22:1 L/D Maddock keverési szekcióval
• HVOF bevonat a csiga menetén (keménység RC70)
• Dupla szűrőrendszer 100 mesh
• Nyomásszenzórok 4 üregben (50% megfigyelés)

2. Folyamatparaméterek (optimalizált):

• Hőmérséklet: 190-205°C (vs 210°C szűz PP-nél)
• Befröccsöntési nyomás: 850-950 bar (vs 700 bar szűznél)
• Befröccsöntési sebesség: 45 mm/s (csökkentve 60 mm/s-ról)
• Utónyomás ideje: 18 s (vs 12 s szűznél)
• Ciklusidő: 38 s

3. Minőség-ellenőrzés:

• MFI teszt 4 óránként (minden anyagzsák-cserénél)
• Látórendszer 100% elszíneződés-ellenőrzés
• Tömítettségi teszt co-injected mintákon (1 db 500-ból)

Eredmények 6 hónap gyártás után:

• Folyamatstabilitás: <2% selejt (vs 8% tesztfázisban)
• Tömítettség: az alkatrészek 99,7%-a átment a nyomásteszten
• Szín-konzisztencia: ΔE <1,5 (az ügyfél által elfogadható)
• CO₂ megtakarítás: 1,2 tonna/hónap vs szűzanyag gyártás
• Anyagköltségek: 15%-kal alacsonyabbak (PCR 30%-kal olcsóbb, mint szűz PP)
• Csiga élettartama: Nincs mérhető kopás 6 hónap után (2,5 millió ciklus)

Kulcsfontosságú sikertényezők:

• Szoros együttműködés a reciklátum-szállítóval (minőség-ellenőrzés a forrásnál)
• Adaptive pressure control (AVA) az MFI változékonyságának kompenzálására
• Rendszeres szűrőcsere (6 óránként)
• Kezelők képzése a PCR sajátosságairól

Legjobb gyakorlatok PCR és PIR feldolgozáshoz

AJÁNLÁSOK:

• Auditálja a reciklátum-szállítókat – látogassa meg az üzemet, ellenőrizze a válogatási és mosási folyamatot
• Követeljen tanúsítványokat – eredet-dokumentáció, specifikációk, contact-safe tanúsítványok
• Tesztelje minden tételt – MFI, DSC, mechanikai tesztek gyártás előtt
• Csökkentse a hőmérsékletet – 10-20°C-kal a szűzanyag ajánlásai alatt
• Fektessen be speciális csigákba – ROI 6-12 hónapon belül a hosszabb élettartam révén
• Használjon in-cavity szenzorokat – egyetlen módja a folyamat stabilizálásának változó MFI mellett
• Tisztítsa rendszeresen a rendszert – purging compounds 24-48 óránként PCR munka során
• Dokumentáljon mindent – a PPWR teljes nyomonkövethetőséget igényel a reciklátum-forrásoktól

ELKERÜLENDŐ HIBÁK:

• Ne keverjen különböző PCR tételeket – még ugyanattól a szállítótól is eltérő MFI-jük lehet
• Ne használjon szabványos csigát – 1-3 hónap alatt elkopik mikro-fémtartalmú PCR-nél
• Ne hevítse túl az anyagot – minden +10°C további lebomlást jelent
• Ne hagyja figyelmen kívül a nyomatéknövekedést – eltömődést vagy szennyeződés-növekedést jelez
• Ne spóroljon a szűrőkön – az olcsó 40 mesh háló >400 µm szennyeződéseket átenged
• Ne feltételezzen állandó paramétereket – minden PCR tétel korrekciót igényel

Összefoglalás

A PCR és PIR reciklátumok feldolgozása üzleti szükségletté vált a PPWR 2030 követelményeinek fényében. A fröccsöntött alkatrészek gyártóinak fel kell készíteniük folyamataikat a változó minőségű anyagokkal való munkára, amelyek speciális gépkonfigurációt és precíz parametrizálást igényelnek.

Kulcsfontosságú következtetések az útmutatóból:

• A PPWR 2030 10-35% PCR-t ír elő a csomagolásokban 2030-tól, 25-65%-ot 2040-től
• MFI változékonyság 30-70 egyetlen PCR tételen belül – legnagyobb technikai kihívás
• Szennyeződések akár 20-szor magasabbak, mint szűzanyagnál – szűrés szükséges
• A speciális csigák 5-10-szeresére növelik az élettartamot – HVOF bevonatok, PC-700 acél
• 10-20°C-os hőmérséklet-csökkentés minimalizálja a hőbomlást
• AVA és in-cavity szenzor rendszerek stabilizálják a folyamatot változó anyagnál
• Az esettanulmány 99,7%-os minőséget mutat 50% PCR-rel prémium kozmetikai csomagolásban
• Anyagköltségek 15%-kal alacsonyabbak vs szűzanyag gyártás

A Tederic fröccsöntő gépek rugalmas konfigurációjuknak, precíz szabályozásuknak és a specializált csigák és szűrőrendszerek felszerelésének lehetőségének köszönhetően felkészültek a reciklátum-gyártás kihívásaira. A siker kulcsa a tudatos gépkonfiguráció-választás, a folyamatparaméterek optimalizálása és a bemenő anyag minőségének szigorú ellenőrzése.

A reciklátumokra való áttérés nem csupán szabályozási követelmény, hanem lehetőség az anyagköltségek csökkentésére és a vállalat ökológiai imázsának javítására. A megfelelő technikai megközelítéssel a PCR/PIR alkatrészek minősége elérheti a szűzanyag termékek szintjét.

Ha PCR vagy PIR reciklátumokkal történő gyártás bevezetését tervezi és műszaki támogatásra van szüksége, lépjen kapcsolatba a TEDESolutions szakértőivel. A Tederic hivatalos partnereként átfogó tanácsadást kínálunk a gépkonfiguráció kiválasztásában, folyamatoptimalizálásban, anyagtesztekben az alkalmazási központban, valamint a gyártási csapatok képzésében.

Lásd még cikkeinket a fenntartható gyártásról, a Tederic fröccsöntő gépekről és a gyártási ciklus optimalizálásáról.