Guide complet des lignes de lavage de films plastiques : solutions complètes, du déchiquetage au séchage

Les lignes de lavage des films plastiques sont un élément crucial du processus de recyclage du plastique. Ils consistent en une série d'équipements conçus pour nettoyer les films sales (tels que les films LDPE et les sacs tissés) par friction et action à grande vitesse, les transformant en matières premières propres adaptées à la granulation. Ces granulés de film nettoyés peuvent ensuite être utilisés comme matières premières pour fabriquer de nouveaux produits.

Une ligne de lavage de films plastiques typique comprend principalement les équipements de base suivants :

1. Broyeur ou broyeur
2. Rondelle à friction à grande vitesse
3. Réservoir flottant
4. Machine de déshydratation/système de séchage

Les matériaux sont transférés entre les équipements via des convoyeurs à vis ou un transport pneumatique. Bien qu’il existe différents types d’équipements de lavage, les principes de base sont similaires. Pour améliorer la qualité du produit, des équipements auxiliaires tels que des tamis à trommel, des tamis à vent et des séparateurs de rebond peuvent être ajoutés pour éliminer les contaminants.

Prétraitement : déchiquetage et concassage

La première étape de la chaîne de lavage consiste à briser le film en petits morceaux, ce qui répond à plusieurs problèmes :

• Empêcher les sacs en plastique entiers de s'enrouler autour de l'équipement, affectant ainsi le rendement et la sécurité.
• Films adhésifs dispersants (tels que le film alimentaire et le film LLDPE)
• Faciliter le flux de matières entre les équipements

Des broyeurs humides ou des broyeurs industriels sont généralement utilisés pour ce processus de concassage.

Broyeurs

Les broyeurs sont des équipements robustes, à faible vitesse et à couple élevé. Les lames de coupe sont montées sur des arbres à rotation lente, capables de déchirer de gros matériaux en morceaux irréguliers de 1 à 5 pouces. Le fonctionnement à basse vitesse garantit une génération de poussière minimale, voire nulle.

Les broyeurs peuvent être classés selon le nombre d’arbres : types à un arbre, à double arbre et à quatre arbres. Outre l’industrie du plastique, les broyeurs sont largement utilisés dans :

• Recyclage du caoutchouc
• Recyclage des métaux
• Traitement des déchets électroniques
• Transformation du bois
• Destruction d'articles sensibles (par exemple, aliments périmés, médicaments)
• Usines de traitement des eaux usées et autres applications gouvernementales
• Prétraitement des déchets solides (p. ex. aliments, palettes, fûts en plastique, meubles)

Dans les lignes de lavage du plastique entièrement automatisées, les broyeurs sont particulièrement utiles. Ils peuvent traiter des balles entières de film, ce qui est important pour les centres de recyclage qui souhaitent gagner de la place et réduire les coûts logistiques. La taille des balles de film plastique varie en fonction de la presse à balles et de l'opérateur, généralement de 3 à 5 pieds de chaque côté, pesant entre 500 et 1 500 livres.

Concasseurs

Contrairement aux broyeurs, les broyeurs fonctionnent à des vitesses plus élevées, généralement de 200 à 800 tr/min. Des lames coudées robustes sont montées sur l'arbre. Lorsque les couteaux rotatifs entrent en contact avec les lames fixes dans la chambre de concassage, le matériau est coupé en fragments plus petits. Un tamis avec des ouvertures personnalisables en bas ou autour de la tige garantit que le matériau ne passe à travers que lorsqu'il atteint la taille souhaitée.

Même si les concasseurs peuvent produire un rendement moindre, leur fonctionnement à grande vitesse génère davantage de bruit et de poussière. Les fabricants de concasseurs de haute qualité proposent généralement des enceintes insonorisées et des mesures de réduction de la poussière, telles que des tamis supplémentaires, une réduction de vitesse, un transport pneumatique et un concassage humide.

Pour le lavage des films plastiques, des broyeurs humides sont généralement recommandés. Ils pulvérisent continuellement de l'eau dans la chambre de concassage pendant le processus, complétant non seulement le concassage mais également prélavant les films sales. L'eau agit également comme lubrifiant, réduisant la chaleur et l'usure, prolongeant ainsi la durée de vie de la lame.

Comparaison des broyeurs et des concasseurs

Choisir l’équipement de concassage approprié nécessite de peser le pour et le contre. Certaines lignes de lavage utilisent même les deux types d'équipement : un broyeur pour prétraiter les gros morceaux de film jusqu'à la taille d'une paume, suivi d'un broyeur humide pour une décomposition ultérieure et un prélavage.

Avantages et inconvénients du broyeur :

Avantages :

• Peut traiter des balles de film entières, réduisant ainsi le travail manuel
• Fonctionnement à basse vitesse, moins de bruit, moins de poussière
• Convient au traitement de films de mauvaise qualité à forte teneur en contaminants
• Certains modèles offrent une fonctionnalité de déchiquetage humide

Désavantages:

• Les fragments de sortie sont de taille et de forme inégales, relativement gros
• Entretien difficile, remplacement de lame fastidieux

Avantages et inconvénients du concasseur :

Avantages :

• Produit des fragments plus petits et plus uniformes
• Entretien facile, remplacement pratique de la lame

Désavantages:

• Nécessite une séparation manuelle des balles de film avant l'alimentation
• Fonctionnement à grande vitesse, bruyant, poussiéreux
• Facilement endommagé par des objets durs, ne convient pas aux matériaux fortement contaminés

Rondelle à friction à grande vitesse

Bien que cela ne soit pas essentiel, les rondelles à friction à grande vitesse sont très utiles dans les lignes de lavage. Leur noyau est un long arbre avec des pales rotatives à grande vitesse. Autour du puits se trouve un canal de tamis pour l'assèchement. L'ensemble de l'appareil est enfermé dans un boîtier rectangulaire avec des conduites d'eau pulvérisées sur l'écran. L'équipement est incliné, le matériau étant alimenté par l'extrémité inférieure et le matériau nettoyé sortant par l'extrémité supérieure.

Les rondelles de friction à grande vitesse sont généralement placées après le concasseur humide. Le mélange d'eau sale et de contaminants pénètre dans la laveuse, qui tourne à plus de 1 000 tr/min. Les lames rotatives frappent les fragments de film à grande vitesse, créant ainsi une friction intense. La force centrifuge projette les contaminants à travers le tamis. La pulvérisation d'eau continue empêche le colmatage de l'écran et réapprovisionne l'eau dans la laveuse.

Pour les matériaux contenant de petites quantités de contaminants du papier, les rondelles à friction à grande vitesse sont particulièrement efficaces, car la friction intense peut décomposer le papier en pâte et l'expulser à travers le tamis.

L'angle d'inclinaison des lames déplace le matériau vers le haut, pour finalement sortir par le haut dans un réservoir flottant ou un séparateur liquide-solide plus avancé. Certaines usines de transformation peuvent choisir d'utiliser de longs réservoirs d'eau ou des réservoirs flottants au lieu de rondelles à friction à grande vitesse afin de prolonger le temps de trempage et de mieux séparer les contaminants.

Réservoir flottant

Les réservoirs flottants (également appelés réservoirs évier-flotteur) ont deux fonctions principales :

1. Nettoyage : Trempage des films pour faciliter la séparation des contaminants
2. Séparation : utiliser les différences de densité pour faire flotter des films légers et éliminer les impuretés lourdes

Un réservoir flottant typique est un grand réservoir d’eau rectangulaire, d’environ 2 à 3 mètres de large, 4 à 6 mètres de long et 2 à 3 mètres de haut. Lorsque le film plastique pénètre dans le réservoir, il est avancé par la rotation lente des palettes ou du débit d'eau. En raison des différences de densité, le film plastique (densité <1 g/cm³) flotte à la surface et avance, tandis que les impuretés plus denses que l'eau (comme les pierres, le sable) coulent au fond.

Le fond du bac de séparation est conique et les déchets collectés sont évacués via un tapis roulant commandé par des vannes pneumatiques. Ces déchets, contenant principalement de l'eau, peuvent être incinérés ou envoyés vers des décharges spécialisées.

Séparateur cyclonique

Séparateurs cycloniques, couramment utilisés dans Recyclage des bouteilles PET, conviennent également au lavage des films plastiques. Ils fonctionnent de manière similaire aux réservoirs flottants mais avec une meilleure efficacité de séparation, générant une force centrifuge environ 20 fois supérieure à celle de la gravité terrestre. Dans le processus de séparation par cyclone, la pression de l’air est beaucoup plus élevée que dans les mélangeurs en cuve. La force centrifuge générée par le cyclone fait tourner les films légers vers l’extérieur et vers le haut, tandis que les matériaux lourds coulent.

Système de séchage

Le séchage est la dernière étape de la ligne de lavage du film et un processus crucial avant la granulation par extrusion. Un séchage minutieux évite les poches d'air pendant l'extrusion ; la teneur en humidité du film doit être contrôlée en dessous de 15%. Deux méthodes de séchage courantes sont :

1. Machine de déshydratation (centrifugeuse) + séchage à air chaud :
   La machine de déshydratation utilise la force centrifuge pour éliminer la majeure partie de l'humidité, réduisant ainsi la teneur en humidité du film à 20-30%. L'air chaud le sèche davantage jusqu'à environ 15%.
2. Presse à vis :
   Méthode économique qui élimine l'eau en pressant et en tordant le film.

Machine de déshydratation/sécheur à air chaud

Les machines de déshydratation ont une structure similaire aux rondelles à friction à grande vitesse, avec un arbre de lame central tournant à grande vitesse (environ 1 000 tr/min) entouré d'un tamis. Lorsque le film humide entre, la force centrifuge projette l'eau à travers le tamis.

Le séchage à l'air chaud consiste à mélanger un film déshydraté avec de l'air chaud, à le faire tourner dans un canal de transport et enfin à le faire passer à travers un séparateur cyclone pour évaporer davantage l'humidité restante. En règle générale, 1 à 3 étapes de séchage à l'air chaud sont utilisées, en fonction des besoins.

Presse à vis

Les presses à vis sont largement utilisées dans la production alimentaire, la fabrication du papier, le traitement des eaux usées et d'autres industries. Ils assèchent efficacement sans nécessiter d’équipement coûteux de séchage à air chaud.

Le noyau d'une presse à vis est un arbre en spirale dont le diamètre augmente progressivement, entouré d'un canal de drainage perforé. Lorsque le film humide pénètre, il est comprimé à mesure que le diamètre de l'arbre en spirale augmente, forçant l'eau à sortir par de petits trous. L'espace étroit à l'extrémité de l'équipement peut réduire la teneur en humidité à environ 15%.

Personnalisation d'un Ligne de lavage de films

La configuration spécifique d'une ligne de lavage dépend du type de film à traiter et de son niveau de contamination. Par exemple, les broyeurs sont plus adaptés que les concasseurs lorsqu’il s’agit de matériaux fortement contaminés ou d’exigences de volumes de production élevés.

Une ligne de lavage typique de film LDPE (film 98/2 ou grade A) peut comprendre : un broyeur humide, une laveuse à friction à grande vitesse, un réservoir flottant, une machine de déshydratation centrifuge et un séchoir à air chaud. Alternativement, le réservoir d'eau pourrait être allongé, éliminant ainsi le besoin d'une rondelle à friction à grande vitesse. Certaines usines utilisent deux rondelles à friction à grande vitesse, une avant et une après la cuve de lavage. Pour réduire l'usure du broyeur, un broyeur peut être ajouté pour le prétraitement.

Un plus grand nombre d'équipements permet d'obtenir des produits plus propres, mais augmente également les coûts d'investissement et d'exploitation. Dans les zones où les coûts de main-d'œuvre sont plus faibles, le travail manuel peut remplacer certains équipements, par exemple en utilisant le transfert manuel entre les équipements au lieu des convoyeurs.

Conclusion

Cet article présente l'équipement typique couramment utilisé dans les lignes de lavage de films plastiques. Il n'existe pas de norme fixe pour les méthodes de recyclage ; la clé est de choisir soigneusement en fonction du type de film et du niveau de contamination. Compte tenu des différences de performances importantes entre les équipements, il est conseillé de visiter les usines des fabricants avant de prendre une décision.