Innovative technologies for the circular economy - process-stable processing of recyclates

Recykláty je nutné pou�ívat v daleko v�tší mí�e a v ješt� vyšších pom�rech. S novými procesy vst�ikování na jedné stran� a inteligentní podporou na stran� druhé sleduje výrobce vst�ikovacích stroj� ENGEL r�zné a �asto velmi slibné p�ístupy. Výroba box� a kontejner� ukazuje na velký potenciál.

Procesní technologie pro výrobu vícevrstvých a víceslo�kových výrobk�, jako je nový proces skinmelt od spole�nosti ENGEL, umo��ují stále více vyu�ívat zpracovaný plastový odpad i pro plastové díly, u kterých jsou kladeny obzvlášt� vysoké nároky na kvalitu povrchu, ochranu výrobk� nebo bezpe�nost spot�ebitel�. Klí�: recyklát se nachází uvnit� výrobku, zatímco povrch je vyroben z nepou�itého materiálu. Na rozdíl od p�edchozích metod výroby takovýchto sendvi�ových výrobk� dosahuje skinmelt vysoký podíl recyklátu i p�i slo�itém tvaru výrobku. Nap�íklad první p�epravní boxy vyrobené metodou skinmelt ji� mají podíl recyklátu kolem 50 procent. U obou zpracovávaných materiál� – recyklátu a nepou�itého materiálu – se jedná o polypropylen. Druhová �istota zajiš�uje, �e i sendvi�ové výrobky mohou být na konci své �ivotnosti snadno recyklovány.

Technologie skinmelt skrývá recyklát pod povrchem z nového zbo�í – nap�íklad u p�epravních box�.

Vst�ikovací stroj s malým p�dorysem

Na rozdíl od klasického procesu coinjection se u metody skinmelt ob� taveniny postupn� vrství ješt� p�ed vst�ikováním v hlavním vst�ikovacím válci. Jako první se do dutiny formy dostává povrchový nepou�itý materiál. Ten je vytla�ován následn� p�icházejícím recyklovaným PP a tla�en na st�ny dutiny formy, zatímco se jádro plní recyklátem. Dosa�itelný obsah recyklátu je v podstat� dán geometrií tvarového dílu a zp�sobem pln�ní dutiny formy. Významnou roli p�itom hraje zvolená poloha uzáv�ru a pom�r viskozit materiálu povrchu a jádra.

Pro zajišt�ní stability a rozm�rové p�esnosti výrobku i p�i vysokém obsahu recyklátu je nutná velmi dobrá reprodukovatelnost procesu zpracování. Spole�nost ENGEL vyvinula obzvlášt� kompaktní výrobní �ešení zalo�ené na dvoudeskovém vst�ikovacím stroji duo. U typu duo 3660H/1560W/450 combi, který byl speciáln� navr�en pro výrobu p�epravních box�, se druhá plastifika�ní jednotka pro vrchní materiál nachází v ostrém úhlu nad horizontální vst�ikovací jednotkou, ve které se recyklát taví. Toto provedení je obzvlášt� prostorov� úsporné. Dalším jedine�ným znakem �ešení ENGEL je p�ehledná vizualizace a animace celého procesu v �ízení CC300 vst�ikovacího stroje. Sm�šovací pom�r se velmi snadno upravuje, aby se optimalizoval obsah recyklátu.

Proces skinmelt je p�ehledn� vizualizován a animován v �ízení CC300 vst�ikovacího stroje. Tímto zp�sobem lze obzvlášt� snadno nastavit sm�šovací pom�r pro optimalizaci obsahu recyklátu.

Úsp�šné absolvování test� stability

Pro potvrzení vhodnosti pou�ití byly boxy skinmelt podrobeny tlakovým test�m p�i stohování. Aby bylo mo�né vyhodnotit výsledky m��ení, byly pro srovnání testovány tvarov� identické p�epravní boxy bez sendvi�ové konstrukce, které byly vyrobeny jednak výhradn� z nového materiálu a na druhé stran� ze zcela recyklovaného materiálu. Zajímavé je, �e boxy vyrobené výhradn� z recyklátu, dosahovaly s velkým odstupem nejvyšších hodnot síly a komprese. Ukázalo se však, �e p�i pou�ívání recyklovaného plastového odpadu je t�eba po�ítat s velkým rozptylem vlastností. Boxy skinmelt se sendvi�ovou strukturou vykazují ve srovnání s boxy vyrobenými výhradn� z recyklovaného materiálu mírnou tendenci k v�tšímu rozptylu, ale jejich stabilita je tém�� toto�ná se stabilitou box� vyrobených výhradn� z nového materiálu. D�vodem je s vysokou pravd�podobností pom�rn� nízký obsah recyklátu v �ebrech výztu�e, které poskytují stabilitu. P�edstavují konec dráhy toku, a proto jsou p�evá�n� vypln�ny povrchovým materiálem. Naopak to znamená, �e mén� výkonný a odpovídajícím zp�sobem levn�jší recyklát lze také pou�ít jako základní slo�ku jádra pro výrobu testovaných stohovacích box�, alespo� pokud jde o stohovatelnost. Pro aplikace s obzvlášt� slo�itými zát�ovými profily je d�le�itá týmová práce ve vývojových konsorciích, podobn� jako výb�r a koordinace povrchové a jádrové slo�ky. Díky individuální modifikovatelnosti povrchového materiálu je mo�né pou�ít metodu sendvi�ového vst�ikování skinmelt i v potraviná�ském odv�tví.

Série test� se vzorovými díly ukazuje velký potenciál inteligentní asistence p�i zpracování recyklátu. Bez iQ weight control není dutina formy po zm�n� šar�e ji� zcela vypln�na. Naproti tomu s iQ weight control jsou pr�b�n� vyráb�ny dobré díly.

R�zn� upravené regranuláty v zát�ovém testu

Aby bylo mo�né fundovan�ji posoudit potenciál inteligentních asisten�ních systém� pro ob�hové hospodá�ství, spole�nost ENGEL spolu s odborníkem na recyklaci, spole�ností EREMA, zkoumaly podrobn�ji ú�innost iQ weight control p�i zpracování recyklovaného polypropylenu. Výchozím materiálem pro recykláty byly geotextilie, které byly pou�ívány jako netkané materiály na staveništích, a které díky tomu vykazovaly silné zne�išt�ní. Textilie byly vy�išt�ny, upraveny a regranulovány. Pro simulaci reálných podmínek a provád�ní zm�ny šar�e byly pou�ity �ty�i r�zné kombinace recykla�ních technologií a parametr� zpracování. Výsledné regranuláty m�ly r�zný index toku taveniny (MFI, angl. Melt Flow Index) a vykazovaly p�i zpracování p�íslušn� rozdílné vlastnosti. Mimo jiné byly stup�ovité schodové desky vyrobeny ze dvou r�zných recyklát�. Tlouš�ka st�ny se pohybovala od 0,5 mm do 3 mm, p�i�em� nejten�í oblasti se nacházely na konci dráhy toku. Jeden z materiál� byl ur�en jako referen�ní. P�i zm�n� referen�ního materiálu na jiný recyklát se ukázalo, �e bez inteligentní regulace procesu zna�n� klesá hmotnost vst�iku a dutina formy ji� není kompletn� vypln�na. P�i aktivování iQ weight control se hmotnost vst�iku zvýšila do oblasti hodnot dosa�ených s referen�ním materiálem a pr�b�n� byly vyráb�ny dobré díly. Tento výsledek byl podpo�en analýzou zaznamenaných pr�b�h� tlak� uvnit� formy. Ukázalo se, �e p�izp�sobení bodu p�epnutí a velikosti dotlaku vede k p�ibli�n� stejnému pr�b�hu tlak� uvnit� formy pro referen�ní i srovnávaný materiál.

Zelená je více ne� jen barva: ob�hové hospodá�ství p�edpokládá nejen závazek firem p�sobících na trhu, ale p�edevším nové technologie pro zpracování recyklát�.

iQ weight control v praktickém testu

Inteligentní asisten�ní systém ENGEL iQ weight control se ji� pou�ívá p�i výrob� box� a kontejner� ze zpracovaného odpadu z vyslou�ilých výrobk�. Výzvou v praxi je silné kolísání vlastností recyklátu. Jak druh a velikost zne�išt�ní odpadních plast�, tak proces �išt�ní, zpracování a regranulace odpadu má nep�ímý nebo p�ímý vliv. Krom� toho v�tšina výrobc� odebírá suroviny od více dodavatel� z r�zných region�, co� m��e také vést k regionálním i sezónním rozdíl�m ve slo�ení.

Ve srovnání s novým materiálem je t�eba po�ítat p�i pou�ití recyklát� z vyslou�ilých výrobk� se siln�jšími výkyvy viskozity plastové taveniny. Pomocí iQ weight control jsou detekovány i záva�né odchylky suroviny. Profil vst�ikování, bod p�epnutí a dotlak pro ka�dý vst�ik jsou samostatn� p�izp�sobeny aktuálním výrobním podmínkám. Tímto zp�sobem je dosahováno konstantního vst�ikovaného mno�ství a je zajišt�na maximální produktivita. Tím, �e spole�nost ENGEL vyrábí vzorové díly ze 100% recyklovaného ABS (grafika), je zvládání této výzvy transparentní. Pro demonstraci se v krátkých intervalech st�ídají materiálové šar�e r�zného p�vodu. Na displeji vst�ikovacího stroje CC300 m��ete sledovat, jak iQ weight control p�izp�sobuje parametry zpracování m�nící se viskozit� taveniny. Pomocí iQ weight control se vyráb�jí dobré díly od prvního vst�iku po zm�n� šar�e. Pokud je iQ weight control deaktivováno, nejsou výrobky po zm�n� materiálu ji� dokonale pln�ny. Teprve iQ weight control zajiš�uje pr�b�n� dobré díly. Zvýšením stability proces� p�ispívají inteligentní asisten�ní systémy významn� k rozvoji ob�hového hospodá�ství pro plasty. Umo��ují pou�ití recyklát� i pro náro�né aplikace, které dosud vy�adovaly nové zbo�í.