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廢舊塑料回收造粒工藝
廢舊塑料的回收利用有利于環(huán)境保護(hù)，節(jié)省資源。熱塑性塑料廢棄物是價值良好的可再生資源，將它們回收造粒，或通過改性以后再造粒，可以再次用來生產(chǎn)塑料制品。
一、廢舊塑料的特性
廢舊塑料按其產(chǎn)生的場合可分為三種類型：一種是生產(chǎn)過程產(chǎn)生的邊角廢料，這種廢料較為潔凈，較少污染和含有雜質(zhì)， 如薄膜生產(chǎn)中的不合規(guī)格的薄膜、切邊，PP 扁絲生產(chǎn)中的廢絲，管材、型材生產(chǎn)中的引料部分或不合格品，注射生產(chǎn)中的未充滿制件等等；一種是使用過的、物料體系單一的塑料廢棄物，如拆卸下的管材、門窗、經(jīng)嚴(yán)格分揀按樹脂種類區(qū)分的包裝材料或其他廢塑料制品；還有一種是難于區(qū)分的或根本無法分開的混合廢塑料，如多層共擠復(fù)合薄膜、帶有涂層的塑料制品，塑料與其他材料的復(fù)
合制品等。不同種類的廢舊塑料有著不同的特性，就雜質(zhì)含量而言，工廠生產(chǎn)中邊角廢料雜質(zhì)含量低于0．1 ％， 堆放了一定時間的邊角料和其他用過的產(chǎn)品雜質(zhì)含量為0．1 ％ ～0．5 ％，混有鋁、布和紙的復(fù)合廢塑料雜質(zhì)含量往往大于10 ％。對于使用過的廢塑料，根據(jù)使用條件的不同， 會包含紫外線輻射， 熱、氧老化產(chǎn)生的影響， 污染物產(chǎn)生的影響。對于不同形狀的廢塑料，經(jīng)破碎后物料的體積密度有很大的差別，薄膜、片材、扁絲的破碎料體積密度較小，這是在廢塑回收造粒的加料過程中必須要考慮的問題。
二、廢舊塑料的預(yù)處理
來自于廢棄包裝物，如包裝袋、購物袋、瓶、罐、箱及廢舊農(nóng)用膜的廢舊塑料，在造粒前要經(jīng)過預(yù)處理。預(yù)處理的過程主要包括分類、清洗、破碎和干燥等。分類的工作是將種類繁雜的廢塑料制品按原材料種類和制品形狀分類。按原材料種類分揀需要操作人員有熟練的鑒別塑料品種方面的知識，分揀的目的是避免由于不同種類聚合物混雜造成的再生材料不相容而性能較差；按制品形狀分類是為了便于廢舊塑料的破碎工藝能夠順利進(jìn)行，因?yàn)楸∧ぁ⒈饨z及其織物所用破碎設(shè)備與一些厚壁、硬制品的破碎設(shè)備之間往往不能互相代替。對于造粒之前的清洗和破碎，有如下三種工藝。
1．先清洗后破碎工藝
污染不嚴(yán)重且結(jié)構(gòu)不復(fù)雜的大型廢舊塑料制品，宜采用先清洗后破碎工藝，如汽車保險杠、儀表板、周轉(zhuǎn)箱、板材等。首先用帶洗滌劑的水浸洗，然后用清水漂洗，取出后風(fēng)干。因體積大而無法放進(jìn)破碎機(jī)料斗的較大制件，應(yīng)粗破碎后再細(xì)破碎，以備供擠出造粒機(jī)喂料。為確保再生粒料的質(zhì)量，細(xì)破碎后應(yīng)進(jìn)行干燥，常采用設(shè)有加熱夾層的旋轉(zhuǎn)式干燥器，夾層中通入過熱蒸汽，邊受熱邊旋轉(zhuǎn)，干燥效率較高。
2．粗洗－破碎－精洗－干燥工藝
對于有污染的異型材、廢舊農(nóng)膜、包裝袋，應(yīng)首先進(jìn)行粗洗，除去砂土、石塊和金屬等異物，以防止其損壞破碎機(jī)。廢舊塑料制品經(jīng)粗洗后離心脫水， 再送入破碎機(jī)破碎。破碎后再進(jìn)一步清洗，以除去包藏在其中的雜物。如果廢舊塑料含有油污，可用適量濃度的堿水或溫?zé)岬南礈煲褐薪?，然后通過攪拌，使廢塑料塊（片） 間產(chǎn)生摩擦和碰撞，除去污物，漂洗后脫水、燥干。
3．機(jī)械化清洗
為一套生產(chǎn)效率較高的機(jī)械化清洗設(shè)備。廢舊塑料進(jìn)入清洗設(shè)備之前，在一個干的或濕的破碎設(shè)備中進(jìn)行破碎，干燥后被吹人一個儲料倉，再由螺旋加料器將破碎料定量輸入到清洗槽中。兩個反向旋轉(zhuǎn)的漿葉軸慢慢地輸送物料通過清洗槽，產(chǎn)生的渦流漂洗掉塑料上的臟物。臟物沉人清洗槽底部，并在槽底按規(guī)定的時間間隔清除。經(jīng)過清洗干凈后的廢料浮起，由螺旋輸送器排出。大部分水被去掉。螺旋輸入器將破碎料定量送入干燥系統(tǒng)。干燥系統(tǒng)由旋轉(zhuǎn)干燥器和熱風(fēng)干燥器組成。從干燥系統(tǒng)輸出的物料殘余水分占1 ％ ～2 ％。清洗干凈的料被送入儲料倉，再由這個儲料倉送往擠出造粒機(jī)造成顆粒料。
三、廢舊塑料的擠出造粒工藝及設(shè)備
廢舊塑料在性能上與新樹脂是不同的，這是由于它們經(jīng)受過成型加工過程的熱歷程和剪切歷程，并且在使用過程中經(jīng)歷了熱、氧、光、氣候和各種介質(zhì)的作用，因此，再生材料的力學(xué)性能，包括拉伸強(qiáng)度和沖擊性能均低于原樹脂， 龜裂引起表面結(jié)構(gòu)變化，外觀質(zhì)量也大不如前，顏色發(fā)黃、透明度下降。各種材料的性能變化是不同的。聚烯烴料的變化比較小。由于加工，特別是多次加工造成的相對分子質(zhì)量降低，可以通過交聯(lián)反應(yīng)加以補(bǔ)償，因而，加工性一定程度上可以保持恒定。圖4 －52 和圖4 －53 說明了這種作用。
苯乙烯共聚物的情況有所不同，每經(jīng)過一次加工過程，拉伸性能就降低一次。如，大約經(jīng)過四個加工過程，韌性降低非常嚴(yán)重。而且橡膠相沖擊改性劑的效用由于交聯(lián)也被降低了，雖為高抗沖聚苯乙烯，但沖擊韌性并不比通用聚苯乙烯好。廢舊塑料性能可以通過摻混新料或添加特定的穩(wěn)定劑和添加劑加以改善，如加入抗氧劑、熱穩(wěn)定劑，可以使廢塑料造粒過程中減少熱、氧作用產(chǎn)生的不良影響。在一些混雜的廢塑料當(dāng)中，還可以適當(dāng)加入相容劑，如在聚乙烯和聚丙烯混雜的廢塑料當(dāng)中加入EP D M 或E V A 。在廢塑料回收造粒中還可以進(jìn)行填充改性， 如在PP 廢膜中同時加入10 ％～35 ％的填充料，3 ％～6 ％的潤滑劑，2 ％～4 ％ 的色母粒。填充劑為CaC O 3 制得的再生料用于注射制品，可有效地縮短成型周期，改善制品的剛性，提高熱變形溫度，減小收縮率。潤滑劑則改善了熔體的流動性。一些工程塑料的回收利用中，也可以進(jìn)行填充、增強(qiáng)和合金化。對于一些易吸濕的材料， 如PA 、PET 等， 在加工中，水分會造成降解，使相對分子質(zhì)量減小，熔體粘度降低，物理性能下降。加工之前應(yīng)除去廢塑料中的水分，充分干燥，以確保再生料的質(zhì)量。
不同類型和不同形狀的廢料，可采用的回收系統(tǒng)多種多樣。圖4 －55 所示為用于預(yù)先切短的薄膜、纖維狀廢料和各類破碎料的擠出造粒設(shè)備。與一般擠出造粒生產(chǎn)相比，廢舊塑料再生的擠出造粒設(shè)備在如下方面有其特點(diǎn)。
1．加料
廢塑料制品破碎后物料的體積密度較小，尤其是廢薄膜和纖維的破碎料，為了保證這種物料能準(zhǔn)確地喂料且對熔融區(qū)和造粒機(jī)頭供料充足，可采用加大加料段尺寸的設(shè)計(jì)形式，如圖4 －56 所示。圖中（a） 為螺桿加料段為錐形， 而熔融和計(jì)量段為圓柱形（b） 的加料段為直徑較大的圓柱形，然后是錐形過渡段，計(jì)量段為圓柱形。
當(dāng)廢塑料體積密度小于200g／L 時需采用強(qiáng)制加料，大于200g／L 則不需強(qiáng)制加料裝置。加大加料段的設(shè)計(jì)，對于不易輸送的物料，像PP 、PA 和PET 纖維廢料也能令人滿意地再生加工。對于PA 、PET 可采用加料段螺桿加熱的方式提高輸送效率，對PP 料加料段料筒開槽，并對料斗座部分充分冷卻，將大大改善喂料和輸送性能。若加入的物料是薄膜、絲和帶狀邊角料，可將加料口開得更大，以便于加料。
2．塑煉
對于廢舊塑料的塑煉要考慮到回收料是由不同的熔體流動速率、不同潤滑劑成分、不同填充劑或不同類型的聚合物構(gòu)成的混合料這樣一個事實(shí)，所以，廢塑料的塑煉應(yīng)足夠充分，以便使物料中的各種組分均化，質(zhì)量均一。一般說來，廢塑料的造粒過程只是再生而不進(jìn)行填充和增強(qiáng)時用單螺桿擠出機(jī)，若在造粒的過程中還進(jìn)行填充、增強(qiáng)和合金化的改性加工，則需采用混煉效果良好的雙螺桿擠出機(jī)。就產(chǎn)量而言，雙螺桿擠出機(jī)高于單螺桿擠出機(jī)。
3．排氣
大多數(shù)聚烯烴的再生無需排氣，而吸濕性聚合物，如PA 、PET ，排氣是必需的。有些廢塑料上未清洗干凈的污染物也可能是一些易揮發(fā)物，加熱過程中會產(chǎn)生氣體。排氣段應(yīng)保證熔融物料在此有較長的停留時間、高的熔體溫度、強(qiáng)剪切變形和大的熔體表面
積，以使熔體中的氣體充分脫出。
4．熔體過濾
熔體過濾的作用是濾去廢舊塑料中的雜質(zhì)。這些雜質(zhì)會使得再生料的質(zhì)量大大下降。雜質(zhì)會造成吹膜時的破泡，紡絲時的斷絲，注射成型中的噴嘴堵塞，并最終導(dǎo)致制品質(zhì)量下降或全部不合格。允許的污染程度取決于最終制品所要求的級別和質(zhì)量。再生料如用來生產(chǎn)薄膜， 雜質(zhì)顆粒應(yīng)小于20μm ， 以便生產(chǎn)30μm 厚的薄膜不至破泡。用于注射成型，雜質(zhì)尺寸即使大于100μm 也是可以接受的。因此， 過濾網(wǎng)細(xì)度選擇必須適應(yīng)質(zhì)量要求或二次原料的使用。過濾過粗對質(zhì)量不利，而過細(xì)又影響經(jīng)濟(jì)效益。細(xì)的過濾網(wǎng)除產(chǎn)量低外，且換網(wǎng)頻繁。否則，造成生產(chǎn)率降低，能耗增加。更換過濾網(wǎng)的時間間隔應(yīng)大于30 min 。用于薄膜生產(chǎn)的再生塑料造粒，應(yīng)使用一層粗網(wǎng)和兩層細(xì)網(wǎng)；用于注射成型、擠出管材、型材應(yīng)采用一層或兩層粗濾網(wǎng)。所謂粗網(wǎng)，是指網(wǎng)目距離為500μm ， 網(wǎng)絲直徑0．37 m m 的過濾網(wǎng)；細(xì)網(wǎng)是指網(wǎng)目距離為70μm ，網(wǎng)絲直徑為0．05 m m 的過濾網(wǎng)。
5．切粒
由于再生料常常是與一定比例的新料搭配在一起加工，如果顆粒尺寸相差太大，形狀不規(guī)則，會造成新舊料加料不均衡，最終造成制品性能不均一。因此，將回收料采用水冷模面切粒，得到的粒料形狀和尺寸與新料差別最小，最易與新料摻混均勻
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