Le linee di lavaggio del film plastico sono una componente cruciale nel processo di riciclo della plastica. Sono costituiti da una serie di apparecchiature progettate per pulire film sporchi (come film in LDPE e sacchetti in tessuto) attraverso l'attrito e l'azione ad alta velocità, trasformandoli in materie prime pulite adatte alla pellettizzazione. Questi granuli di pellicola puliti possono quindi essere utilizzati come materie prime per la produzione di nuovi prodotti.
Una tipica linea di lavaggio di pellicole plastiche comprende principalmente le seguenti apparecchiature principali:
- Trituratore o frantoio
- Rondella di attrito ad alta velocità
- Serbatoio galleggiante
- Macchina di disidratazione/sistema di asciugatura
I materiali vengono trasferiti tra le apparecchiature tramite trasportatori a coclea o trasporto pneumatico. Sebbene esistano diversi tipi di attrezzature per il lavaggio, i principi di base sono simili. Per migliorare la qualità del prodotto, è possibile aggiungere attrezzature ausiliarie come vagli a tamburo, setacci a vento e separatori a rimbalzo per rimuovere i contaminanti.
Pretrattamento: Triturazione e Frantumazione
Il primo passo nella linea di lavaggio consiste nel rompere la pellicola in piccoli pezzi, affrontando diversi problemi:
- Evitare che interi sacchetti di plastica avvolgano le apparecchiature, compromettendo la produzione e la sicurezza
- Film aderenti disperdenti (come film trasparente e film LLDPE)
- Facilitare il flusso di materiale tra le apparecchiature
Per questo processo di frantumazione vengono generalmente utilizzati macinatori a umido o trituratori industriali.
Trituratori
I trituratori sono attrezzature per carichi pesanti, a bassa velocità e a coppia elevata. Le lame di taglio sono montate su alberi a rotazione lenta, in grado di strappare materiali di grandi dimensioni in pezzi irregolari da 1-5 pollici. Il funzionamento a bassa velocità garantisce una generazione di polvere minima o nulla.
I trituratori possono essere classificati in base al numero di alberi: tipi a singolo albero, doppio albero e quattro alberi. Oltre che nell’industria della plastica, i trituratori trovano largo impiego in:
- Riciclo della gomma
- Riciclaggio dei metalli
- Trattamento dei rifiuti elettronici
- Lavorazione del legno
- Distruzione di oggetti sensibili (p. es., cibo scaduto, medicinali)
- Impianti di trattamento delle acque reflue e altre applicazioni governative
- Pretrattamento dei rifiuti solidi (ad es. alimenti, pallet, fusti di plastica, mobili)
Nelle linee di lavaggio della plastica completamente automatizzate, i trituratori sono particolarmente utili. Possono trattare intere balle di pellicola, il che è importante per i centri di riciclaggio che mirano a risparmiare spazio e ridurre i costi logistici. La dimensione delle balle di pellicola di plastica varia a seconda della macchina imballatrice e dell'operatore, in genere 3-5 piedi su ciascun lato, con un peso di 500-1.500 libbre.
Frantoi
A differenza dei trituratori, i frantoi funzionano a velocità più elevate, in genere 200-800 giri al minuto. Sull'albero sono montate lame angolari per carichi pesanti. Quando i coltelli rotanti entrano in contatto con le lame fisse nella camera di frantumazione, il materiale viene tagliato in frammenti più piccoli. Uno schermo con aperture personalizzabili nella parte inferiore o attorno all'albero garantisce che il materiale passi solo quando raggiunge la dimensione desiderata.
Sebbene i frantoi possano produrre una produzione minore, il loro funzionamento ad alta velocità genera più rumore e polvere. I produttori di frantoi di alta qualità solitamente forniscono involucri insonorizzati e misure di riduzione della polvere, come vagli aggiuntivi, riduzione della velocità, trasporto pneumatico e frantumazione a umido.
Per il lavaggio dei film plastici sono solitamente consigliate le smerigliatrici ad umido. Spruzzano continuamente acqua nella camera di frantumazione durante il processo, non solo completando la frantumazione ma anche prelavando le pellicole sporche. L'acqua agisce anche come lubrificante, riducendo il calore e l'usura, prolungando così la durata della lama.
Confronto tra trituratori e frantoi
La scelta dell'attrezzatura di frantumazione adeguata richiede la valutazione dei pro e dei contro. Alcune linee di lavaggio utilizzano addirittura entrambi i tipi di apparecchiature: un trituratore per il pretrattamento di pezzi di pellicola di grandi dimensioni fino alle dimensioni di un palmo, seguito da un trituratore a umido per l'ulteriore frantumazione e il prelavaggio.
Vantaggi e svantaggi del trituratore:
Vantaggi:
- Può lavorare balle di film intere, riducendo il lavoro manuale
- Funzionamento a bassa velocità, meno rumore, meno polvere
- Adatto per la lavorazione di film di bassa qualità con alto contenuto di contaminanti
- Alcuni modelli offrono la funzionalità di triturazione a umido
Svantaggi:
- I frammenti di output non sono uniformi in termini di dimensioni e forma, relativamente grandi
- Manutenzione difficile, sostituzione della lama dispendiosa in termini di tempo
Vantaggi e svantaggi del frantoio:
Vantaggi:
- Produce frammenti più piccoli e più uniformi
- Facile manutenzione, comoda sostituzione della lama
Svantaggi:
- Richiede la separazione manuale delle balle di pellicola prima dell'alimentazione
- Funzionamento ad alta velocità, rumoroso, polveroso
- Facilmente danneggiabile da oggetti duri, non adatto a materiali fortemente contaminati
Rondella di attrito ad alta velocità
Sebbene non siano essenziali, le rondelle ad attrito ad alta velocità sono molto utili nelle linee di lavaggio. Il loro nucleo è un lungo albero con lame rotanti ad alta velocità. Intorno all'albero c'è un canale di schermatura per la disidratazione. L'intero dispositivo è racchiuso in un alloggiamento rettangolare con tubi d'acqua che spruzzano sullo schermo. L'attrezzatura è inclinata, con il materiale alimentato dall'estremità inferiore e il materiale pulito che esce dall'estremità superiore.
Le rondelle di attrito ad alta velocità vengono generalmente posizionate dopo il frantoio a umido. La miscela di acqua sporca e contaminanti entra nella lavatrice, che ruota a oltre 1000 giri al minuto. Le lame rotanti colpiscono i frammenti di pellicola ad alta velocità, creando un intenso attrito. La forza centrifuga espelle i contaminanti attraverso lo schermo. La spruzzatura continua dell'acqua previene l'intasamento dello schermo e ripristina l'acqua nella lavatrice.
Per i materiali contenenti piccole quantità di contaminanti della carta, le rondelle ad attrito ad alta velocità sono particolarmente efficaci, poiché l'intenso attrito può scomporre la carta in polpa ed espellerla attraverso il vaglio.
L'angolo inclinato delle lame sposta il materiale verso l'alto, uscendo infine dall'alto in un serbatoio galleggiante o in un separatore liquido-solido più avanzato. Alcuni impianti di lavorazione possono scegliere di utilizzare serbatoi d'acqua lunghi o serbatoi galleggianti invece di lavatrici a frizione ad alta velocità per prolungare il tempo di immersione e una migliore separazione dei contaminanti.
Serbatoio galleggiante
I serbatoi galleggianti (noti anche come serbatoi galleggiante) hanno due funzioni principali:
- Pulizia: immergere le pellicole per facilitare la separazione dei contaminanti
- Separazione: utilizzo delle differenze di densità per far galleggiare pellicole leggere e affondare le impurità pesanti
Un tipico serbatoio galleggiante è un grande serbatoio d'acqua rettangolare, largo circa 2-3 metri, lungo 4-6 metri e alto 2-3 metri. Quando il film plastico entra nel serbatoio, viene spostato in avanti ruotando lentamente le pale o il flusso d'acqua. A causa delle differenze di densità, la pellicola plastica (densità <1 g/cm³) galleggia sulla superficie e avanza, mentre le impurità più dense dell'acqua (come sassi, sabbia) affondano sul fondo.
Il fondo della vasca di separazione è conico e i rifiuti raccolti vengono rimossi tramite un nastro trasportatore comandato da valvole pneumatiche. Tali rifiuti, contenenti prevalentemente acqua, possono essere inceneriti o conferiti in discariche specializzate.
Separatore a ciclone
Separatori a ciclone, comunemente usati in Riciclo delle bottiglie in PET, sono adatti anche al lavaggio di film plastici. Funzionano in modo simile ai serbatoi galleggianti ma con una migliore efficienza di separazione, generando una forza centrifuga circa 20 volte quella della gravità terrestre. Nel processo di separazione a ciclone, la pressione dell'aria è molto più elevata rispetto ai dispositivi di miscelazione con serbatoio. La forza centrifuga generata dal ciclone fa ruotare le pellicole leggere verso l'esterno e verso l'alto, mentre i materiali pesanti affondano.
Sistema di asciugatura
L'essiccazione è la fase finale della linea di lavaggio del film e un processo cruciale prima della pellettizzazione per estrusione. Un'asciugatura accurata previene la formazione di sacche d'aria durante l'estrusione; il contenuto di umidità della pellicola deve essere controllato al di sotto di 15%. Due metodi di essiccazione comuni sono:
- Macchina di disidratazione (centrifuga) + asciugatura ad aria calda:
La macchina di disidratazione utilizza la forza centrifuga per rimuovere la maggior parte dell'umidità, riducendo il contenuto di umidità della pellicola a 20-30%. L'aria calda lo asciuga ulteriormente fino a circa 15%. - Pressa a vite:
Metodo economico che rimuove l'acqua comprimendo e torcendo la pellicola.
Macchina di disidratazione/essiccatore ad aria calda
Le macchine di disidratazione sono simili nella struttura alle lavatrici a frizione ad alta velocità, con un albero centrale della lama rotante ad alta velocità (circa 1000 giri al minuto) circondato da uno schermo. Quando la pellicola bagnata entra, la forza centrifuga spinge l'acqua fuori attraverso lo schermo.
L'essiccazione ad aria calda prevede la miscelazione della pellicola disidratata con aria calda, la rotazione in un canale di trasporto e infine il passaggio attraverso un separatore a ciclone per far evaporare ulteriormente l'umidità rimanente. Solitamente vengono utilizzate 1-3 fasi di asciugatura ad aria calda, a seconda delle esigenze.
Pressa a vite
I torchi a vite sono ampiamente utilizzati nella produzione alimentare, nella fabbricazione della carta, nel trattamento delle acque reflue e in altri settori. Disidratano efficacemente senza richiedere costose apparecchiature di essiccazione ad aria calda.
Il nucleo di un torchio a vite è un albero a spirale di diametro gradualmente crescente, circondato da un canale di drenaggio forato. Quando il film umido entra, viene compresso man mano che il diametro dell'albero a spirale aumenta, costringendo l'acqua a fuoriuscire attraverso piccoli fori. Lo stretto spazio all'estremità dell'apparecchiatura può ridurre il contenuto di umidità a circa 15%.
Personalizzazione a Linea di lavaggio della pellicola
La configurazione specifica di una linea di lavaggio dipende dal tipo di film da trattare e dal suo livello di contaminazione. Ad esempio, i trituratori sono più adatti dei frantoi quando si tratta di materiali fortemente contaminati o quando si richiedono elevati volumi di produzione.
Una tipica linea di lavaggio con film LDPE (98/2 o film di grado A) potrebbe includere: frantoio a umido, lavatrice a frizione ad alta velocità, serbatoio galleggiante, macchina di disidratazione centrifuga e essiccatore ad aria calda. In alternativa, è possibile estendere il serbatoio dell'acqua, eliminando la necessità di un dispositivo di lavaggio a frizione ad alta velocità. Alcune fabbriche utilizzano due lavatrici a frizione ad alta velocità, una prima e una dopo la vasca di lavaggio. Per ridurre l'usura del frantoio è possibile aggiungere un trituratore per il pretrattamento.
Un numero maggiore di attrezzature si traduce in prodotti più puliti ma aumenta anche i costi di investimento e operativi. Nelle aree con costi di manodopera inferiori, il lavoro manuale può sostituire alcune attrezzature, ad esempio utilizzando il trasferimento manuale tra attrezzature anziché trasportatori.
Conclusione
Questo articolo presenta le apparecchiature tipiche comunemente utilizzate nelle linee di lavaggio di film plastici. Non esiste uno standard fisso per i metodi di riciclaggio; la chiave è scegliere attentamente in base al tipo di pellicola e al livello di contaminazione. Date le significative differenze di prestazioni tra le apparecchiature, è consigliabile visitare le fabbriche dei produttori prima di prendere decisioni.