Injecție cu reciclate PCR și PIR - configurare Tederic 2025

Introducere

Prelucrarea reciclatelor post-consum (PCR) și industriale (PIR) pe mașini de injecție a devenit nu doar o chestiune de responsabilitate ecologică, ci o cerință legală. De la 11 februarie 2025, este în vigoare Regulamentul UE privind ambalajele și deșeurile de ambalaje (PPWR), care impune utilizarea reciclatelor în ambalajele din plastic – de la 10-35% în 2030 până la 25-65% în 2040.

Pentru producătorii de piese injectate, aceasta înseamnă necesitatea de a adapta procesele de producție pentru a lucra cu materiale de calitate variabilă, abrazivitate mai mare și proprietăți reologice imprevizibile. Mașinile de injecție Tederic, datorită configurațiilor speciale ale melcului, controlului precis al temperaturii și presiunii, precum și sistemelor de filtrare, sunt pregătite pentru prelucrarea reciclatelor menținând stabilitatea procesului și calitatea pieselor.

Reglementări PPWR 2030: conținut obligatoriu de reciclatî

Regulamentul PPWR (Packaging and Packaging Waste Regulation) a intrat în vigoare pe 11 februarie 2025 și introduce cele mai restrictive cerințe din istoria UE privind reciclatele în ambalaje.

Minim necesar de reciclatî post-consum (PCR):

Din 2030:

• 10% PCR – în ambalaje cu contact alimentar (sticle PET, containere HDPE)
• 35% PCR – în alte ambalaje din plastic (ambalaje de transport, tehnice, cosmetice)
• Excepții: ambalaje pentru transportul mărfurilor periculoase

Din 2040:

• 25% PCR – în ambalaje cu contact alimentar
• 65% PCR – în alte ambalaje din plastic

Situația actuală în Polonia și UE:

• Cota medie de PCR în produsele din plastic în UE: 7,2% (date 2023)
• Reciclarea ambalajelor din plastic în Polonia: 43% (2022)
• Creștere necesară a reciclării cu 12 puncte procentuale până în 2030
• Industria ambalajelor premium declară creștere la 20% PCR până în 2025

Consecințe pentru producători:

• Produsele neconforme cu PPWR nu vor putea fi comercializate pe piața UE
• Sancțiuni financiare pentru neconformitate
• Documentație și certificare necesare pentru sursele de reciclat
• Obligația de raportare în cadrul responsabilității extinse a producătorului (EPR)

Provocări tehnologice ale prelucrării PCR și PIR

Prelucrarea reciclatelor pe mașini de injecție implică o serie de provocări tehnice absente la lucrul cu material virgin.

1. Vâscozitate variabilă și MFI

Indicele de curgere (MFI – Melt Flow Index) al reciclatelor PCR poate varia de la 30 la 70 în cadrul unui singur lot, în timp ce materialul virgin menține MFI în intervalul ±5. Aceasta înseamnă:

• Umplere imprevizibilă a matriței – același material poate umple matriță mai lent sau mai rapid
• Presiune de injecție variabilă – necesitatea corecției constante a parametrilor
• Diferențe între cicluri – dificultate în menținerea repetabilității

Mecanism de degradare:

• HDPE și LLDPE – reticularea lanțurilor polimerice crește vâscozitatea, provoacă geluri și impurități
• PP (polipropilenă) – degradarea oxidativă provoacă ruperea lanțurilor, scade vâscozitatea

2. Impurități și neomogenități

Reciclatele post-consum au un nivel de impurități de până la 20 de ori mai mare decât materialele virgine:

• Particule metalice microscopice – de la separatoare optice, site
• Fragmente de hârtie, carton – resturi de etichete
• Dioxid de siliciu și praf – din procesele de măcinare și spălare
• Substanțe străine polimerice – amestecuri de diferite plastice
• Carbon și arsură – din cicluri anterioare de prelucrare

Consecințe: pete, decolorări, risc de deteriorare a matriței, rezistență mecanică redusă.

3. Degradare termică

Fiecare ciclu de prelucrare (granulare → extrudare → injecție) scurtează lanțurile polimerice:

• Rezistență la tracțiune redusă – chiar cu 15-25%
• Rezistență la impact mai mică – testul Izod arată scăderi de 20-40%
• Fragilitate crescută – în special la temperaturi scăzute

4. Variabilitatea culorii

PCR are o nuanță de bază imprevizibilă (gălbuie, gri, maro), ceea ce face dificilă obținerea unei culori consistente, în special la nuanțe deschise.

Configurarea mașinilor de injecție Tederic pentru lucrul cu reciclate

Mașinile de injecție Tederic pot fi echipate cu configurații speciale care optimizează prelucrarea PCR și PIR menținând calitatea și stabilitatea procesului.

Melcuri speciale pentru reciclate

Melcul pentru materiale abrazive diferă de cel standard prin construcție și material:

Caracteristici constructive:

• Melc cu barieră – zonă separată separă faza solidă de faza lichidă, îmbunătățind omogenizarea
• Elemente de amestecare suplimentare – secțiune de amestecare dispersivă (Maddock) sau rhomboid mixing section
• Raport L/D crescut – 22:1 sau 24:1 în loc de standardul 20:1 pentru amestecare mai bună
• Geometrie de alimentare modificată – previne blocajele de la granule neregulate

Materiale rezistente la uzură:

• PC-100 (aliaj nichel-bor) – duritate Rockwell C 60-65, pentru materiale mediu-abrazive
• PC-700 (carbură de tungsten bimetalică) – duritate Rockwell C70, >80% carburi de tungsten
• Acoperiri HVOF (carbură de tungsten) – aplicate pe filetele melcului, prelungesc durata de viață de 5-10 ori

Selecția corectă a melcului poate prelungi durata de viață de la zile la luni la materiale foarte abrazive.

Cilindru și sisteme de filtrare

Cilindru bimetalic cu strat interior rezistent la uzură (materiale similare cu melcul) este necesar la prelucrarea pe termen lung a PCR.

Sisteme de filtrare în mașinile de injecție Tederic:

• Ventilare dublă – elimină umiditatea și impuritățile volatile
• Unități de filtrare cu piston dublu – filtrare continuă fără oprirea producției
• Site de filtrare 80-120 mesh – rețin particulele >125-180 µm
• Schimbare filtre la 2-8h – în funcție de nivelul de impurități

Control precis al temperaturii

Tederic oferă zone de încălzire avansate cu precizie de ±1°C, crucial pentru reciclate:

• Profil de temperatură în 5-8 zone – control precis al topirii
• Temperatură de plastifiere mai scăzută – cu 10-20°C mai mică decât pentru materialul virgin (minimizarea degradării)
• Răcirea zonei de alimentare – previne topirea prematură și blocarea

Exemplu profil de temperatură pentru PP PCR (vs material virgin):

• Zona 1 (alimentare): 40°C (vs 50°C)
• Zona 2-3 (compresie): 180-190°C (vs 200°C)
• Zona 4-5 (dozare): 200-210°C (vs 220°C)
• Duză: 205°C (vs 220°C)

Sisteme cu canale calde

Pentru PCR/PIR sunt deosebit de importante canalele calde cu acces ușor la curățare:

• Duze cu inserturi înlocuibile – schimbare rapidă la blocare
• Sisteme easy-clean – curățare posibilă fără demontarea matriței
• Senzori de presiune în duze – detectare în timp real a blocajelor

Parametrizarea procesului de injecție cu reciclate

Parametrii de injecție pentru PCR și PIR necesită optimizare față de materialul virgin.

Temperatură și presiune

Temperatură de prelucrare redusă (10-20°C):

• Minimizează degradarea ulterioară a lanțurilor polimerice
• Reduce formarea de arsură și degajarea de gaze
• Necesită prelungirea timpului de ciclu cu 5-15%

Presiune de injecție mai mare (10-25%):

• Compensează fluiditatea redusă a materialului degradat
• Asigură umplerea completă a matriței la MFI variabil
• Necesită monitorizare presiune în cavitate (senzori in-cavity)

Timpi și faze ale procesului

Ajustări de timpi pentru PCR/PIR:

• Timp de injecție: +10-20% (umplere mai lentă reduce tensiunile de forfecare)
• Timp de menținere: +15-25% (compensare contracție imprevizibilă)
• Timp de răcire: +5-10% (cristalizare neomogenă necesită timp mai lung)

Compensare automată a variabilității

Controlerele avansate Tederic oferă funcții de compensare a variabilității materialului:

• Auto Viscosity Adjust (AVA) – ajustare automată a presiunii la MFI curent
• In-cavity pressure control – control în buclă închisă pe baza senzorilor din cavitate
• Adaptive injection – profiluri de presiune și viteză ajustate în timp real

Aceste sisteme pot reduce rebuturile cu 30-50% la lucrul cu loturi PCR de MFI variabil.

Controlul calității la prelucrarea reciclatelor

Calitatea stabilă a pieselor din reciclate necesită control intensificat în fiecare etapă.

Controlul materialului de intrare

Teste înainte de pornirea producției:

1. MFI (Melt Flow Index) – indicele de curgere:

• Test: 190°C / 2,16 kg (PP) sau 190°C / 21,6 kg (HDPE)
• Abatere acceptabilă: ±15% de la valoarea declarată
• Frecvență: fiecare lot nou

2. DSC (calorimetrie diferențială de scanare):

• Temperatură de topire, cristalinitate, prezența impurităților polimerice
• Detectarea amestecurilor de diferite plastice (PP + PE + PS)
• Frecvență: la furnizori variabili

3. Teste de rezistență:

• Test Izod (rezistență la impact) – min. 80% din valoarea materialului virgin
• Rezistență la tracțiune – min. 85% din valoarea virginală
• Modul de elasticitate – abatere max. 10%

Monitorizarea procesului

Parametri de monitorizat în timp real:

• Presiunea de injecție – abatere >10% = semnal de corecție
• Temperatura topiturii – măsurare cu pirometru în duză
• Cuplul melcului – detectează creșterea vâscozității/blocaje
• Timpul de ciclu – creștere >5% = posibile probleme cu materialul
• Energie specifică – kWh/kg piesă (creștere = degradare proces)

Controlul pieselor finite

Control vizual sau automat 100%:

• Sisteme de viziune – detectarea petelor, decolorărilor, impurităților
• Control dimensional – frecvență crescută (la fiecare 50 de piese în loc de 200)
• Teste funcționale – etanșeitate, rezistență la asamblare

Studiu de caz: ambalaj cosmetic cu 50% PCR

Profilul proiectului:

• Client: Producător de ambalaje cosmetice premium (Polonia)
• Piesă: Container cilindric 100 ml, perete 2,5 mm
• Material: PP PCR 50% + PP virgin 50%, cerințe: transparență, rezistență chimică
• Mașină: Tederic DE550 (mașină de injecție electrică, forță de închidere 550 kN)
• Matriță: 8 cavități, canale calde cu duze game-changers

Provocări:

• MFI-ul reciclatî fluctua 28-55 între loturi
• Clientul cerea culoare consistentă (nuanță lactată)
• Etanșeitatea containerului >99,5% (test de presiune 2 bar)
• Certificare contact-safe pentru cosmetice

Soluție tehnică:

1. Configurarea mașinii:

• Melc bimetalic 22:1 L/D cu secțiune de amestecare Maddock
• Acoperire HVOF pe filetele melcului (duritate RC70)
• Sistem de filtrare dublă 100 mesh
• Senzori de presiune în 4 cavități (50% monitorizare)

2. Parametrii procesului (optimizați):

• Temperatură: 190-205°C (vs 210°C pentru PP virgin)
• Presiune de injecție: 850-950 bar (vs 700 bar pentru virgin)
• Viteză de injecție: 45 mm/s (redusă de la 60 mm/s)
• Timp de menținere: 18 s (vs 12 s pentru virgin)
• Timp de ciclu: 38 s

3. Controlul calității:

• Test MFI la fiecare 4h (la fiecare schimbare de sac de material)
• Sistem de viziune 100% control decolorări
• Test de etanșeitate mostre co-injectate (1 din 500 buc.)

Rezultate după 6 luni de producție:

• Stabilitate proces: <2% rebut (vs 8% în faza de test)
• Etanșeitate: 99,7% piese au trecut testul de presiune
• Consistența culorii: ΔE <1,5 (acceptabil pentru client)
• Economie CO₂: 1,2 tone/lună vs producție din material virgin
• Costuri materiale: 15% mai mici (PCR cu 30% mai ieftin decât PP virgin)
• Durata de viață a melcului: Fără uzură măsurabilă după 6 luni (2,5 milioane cicluri)

Factori cheie de succes:

• Cooperare strânsă cu furnizorul de reciclatî (control calitate la sursă)
• Adaptive pressure control (AVA) compensând variabilitatea MFI
• Schimbare regulată a filtrelor (la fiecare 6h)
• Instruirea operatorilor privind specificul PCR

Cele mai bune practici pentru prelucrarea PCR și PIR

RECOMANDĂRI:

• Auditați furnizorii de reciclate – vizitați fabrica, verificați procesul de sortare și spălare
• Solicitați certificate – documentație de origine, specificații, certificate contact-safe
• Testați fiecare lot – MFI, DSC, teste mecanice înainte de pornirea producției
• Reduceți temperatura – 10-20°C sub recomandările pentru materialul virgin
• Investiți în melcuri speciale – ROI în 6-12 luni prin durată de viață prelungită
• Folosiți senzori in-cavity – singura modalitate de stabilizare a procesului la MFI variabil
• Curățați regulat sistemul – purging compounds la fiecare 24-48h de lucru cu PCR
• Documentați totul – PPWR necesită trasabilitate completă a surselor de reciclat

GREȘELI DE EVITAT:

• Nu amestecați loturi diferite de PCR – chiar de la același furnizor pot avea MFI diferit
• Nu folosiți melc standard – se va uza în 1-3 luni la PCR cu micro-metal
• Nu supraîncălziți materialul – fiecare +10°C înseamnă degradare suplimentară
• Nu ignorați creșterea cuplului – semnalează blocare sau creșterea impurităților
• Nu economisiți la filtre – sita ieftină 40 mesh lasă impurități >400 µm
• Nu presupuneți parametri constanți – fiecare lot PCR necesită corecție

Rezumat

Prelucrarea reciclatelor PCR și PIR a devenit o necesitate de afaceri în lumina cerințelor PPWR 2030. Producătorii de piese injectate trebuie să-și pregătească procesele pentru lucrul cu materiale de calitate variabilă, necesitând configurații speciale ale mașinilor și parametrizare precisă.

Concluzii cheie din ghid:

• PPWR 2030 impune 10-35% PCR în ambalaje din 2030, 25-65% din 2040
• Variabilitate MFI 30-70 într-un singur lot PCR – cea mai mare provocare tehnică
• Impurități de până la 20 ori mai mari decât materialul virgin – filtrare necesară
• Melcurile speciale prelungesc durata de viață de 5-10 ori – acoperiri HVOF, oțel PC-700
• Temperatură redusă cu 10-20°C minimizează degradarea termică
• Sistemele AVA și senzori in-cavity stabilizează procesul la material variabil
• Studiul de caz arată 99,7% calitate la 50% PCR în ambalaj cosmetic premium
• Costuri materiale cu 15% mai mici vs producție din material virgin

Mașinile de injecție Tederic, datorită configurației flexibile, controlului precis și posibilității de montare a melcurilor specializate și sistemelor de filtrare, sunt pregătite pentru provocările producției cu reciclate. Cheia succesului este selecția conștientă a configurației mașinii, optimizarea parametrilor procesului și controlul strict al calității materialului de intrare.

Tranziția la reciclate nu este doar o cerință de reglementare, ci și o oportunitate de reducere a costurilor materialelor și îmbunătățire a imaginii ecologice a companiei. Cu abordarea tehnică corectă, calitatea pieselor din PCR/PIR poate egala produsele din material virgin.

Dacă planificați implementarea producției cu reciclate PCR sau PIR și aveți nevoie de suport tehnic, contactați experții TEDESolutions. Ca partener autorizat Tederic, oferim consultanță completă privind selecția configurației mașinilor, optimizarea proceselor, teste de materiale în centrul de aplicații și instruire pentru echipele de producție.

Vezi și articolele noastre despre producția durabilă, mașinile de injecție Tederic și optimizarea ciclului de producție.