Descrizione della tecnologia della linea di lavaggio bottiglie PET

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1 Descrizione della tecnologia della linea di lavaggio bottiglie PET Parliamo di lavaggio e non di selezione che comunque va detto, è molto importante selezionare. Un parametro fondamentale, per il buon funzionamento dell impianto e per la qualità del materiale che si desidera ottenere all uscita, è la scelta dei fornitori di bottiglie di scarto che abbiano effettuato una pre-selezione, anche sommaria del materiale, in modo che quanto arriva all impianto non superi un livello di contaminazione del 20% circa in peso. Oltre questa soglia, necessariamente, la produttività dell impianto sarà inferiore a quanto potenzialmente possibile e la qualità del prodotto finale potrebbe non rispettare più le specifiche che il mercato richiede. In altre parole, per esprimerci chiaramente, se si alimenta spazzatura, l unico risultato che si può sperare di ottenere è spazzatura pur anche lavata ed asciugata. Le bottiglie in entrata, dicevamo, vengono tra loro separate, normalmente per mezzo di una macchina apri balle o bale breaker alimentata a sua volta da un nastro a maglia, portate su un nastro trasportatore che alimenta un trommel in acqua per prelavare, separare le parti piccole residue e etichette che sempre si trovano nelle balle oltre che parte dei tappi staccati dalle bottiglie stesse. Lo scarto verrà poi raccolto a parte. É consigliabile montare delle cappe aspiranti sopra il bale breaker per evitare dispersioni in ambiente; il materiale che esce dal ventilatore viene convogliato attraverso tubi verso un ciclone che ha il compito di separare il materiale solido dall aria; dato che il materiale trasportato contiene molta polvere ed etichette, staccati dal bale breaker, il ciclone è equipaggiato nella parte superiore con da un convogliatore di aria che porta quest ultima ad una serie di filtri a maniche per non disperdere in ambiente. A parte le ovvie considerazioni per il personale dipendente, Page - 1 -

2 la polvere è nemica di tutte le apparecchiature elettriche quindi non è solamente una considerazione di tipo igienico, ma soprattutto funzionale. Il trommel ad acqua scarica sul nastro del metal detector che ha il compito di detectare eventuali parti ferrose e non. Questa operazione serve prevalentemente per proteggere i mulini, pertanto, la sensibilità del metal detector non deve essere alta, diversamente ci troveremmo a scartare anche le bottiglie etichettate con materiale stampato metallico (vedi Pepsi Cola). Lo scarto verrà poi raccolto a parte. A seguire, è consigliabile avere un detector di PVC che può, a seconda delle disponibilità economiche, fare anche funzioni di detector sul colore, (ma il colore non lo prendiamo in considerazione); lo scarto di PVC verrà poi convogliato a parte. Per un ulteriore finale verifica di materiali che sono chiaramente degli inquinanti, viene fatta di seguito una selezione del materiale che può avvenire in due modi molto simili tra loro ma molto differenti nella sostanza. Il primo metodo è la separazione negativa ovvero dalle bottiglie che passano sul nastro vengono separati i corpi estranei ed il nastro stesso porterà direttamente il materiale ai mulini. Il secondo metodo è la separazione positiva, che consigliamo vivamente, richiede che ogni operatore prenda fisicamente ogni e ciascuna bottiglia e la sposti su un nastro posizionato a lato o al centro in modo che quest ultimo possa ricevere solamente bottiglie e portarle ai mulini mentre lo scarto rimane sul nastro e viene raccolto da un contenitore finale. Quest ultimo metodo è certamente più costoso in termini di personale ma offre decisamente maggiori garanzie a livello di qualità di prodotto finale. Una volta avvenuta la separazione avviene la macinazione del materiale. Normalmente le metodologie usate, anche in questo caso, sono due; a secco o con immissione di acqua direttamente nella camera del mulino; anche in questo caso ci sono vantaggi e svantaggi da dover prendere in considerazione. Con la macinazione a secco, il mulino è meno complicato, che in altre parole significa meno costoso e di più facile manutenzione, l estrazione del materiale avviene con un ventilatore che aiuta molto la fuoriuscita del materiale dalla Page - 2 -

3 griglia, migliorandone notevolmente le prestazioni. Macinando con apporto di acqua e con una griglia, ipotizziamo, da 16mm, si ottiene una più lunga durata delle lame rotanti, avviene un lavaggio dovuto al frizionamento delle lame sul materiale e si evita in assoluto la possibilità di surriscaldamento del rotore ed in generale della camera di macinazione. Questo secondo caso, è vivamente consigliato. A valle di questo tipo di mulino verrà installato un sistema a pompa e ciclone per il trasporto del flakes e la separazione dell acqua. Il ciclone separa parzialmente l acqua dal materiale che cade per gravità in una vasca di decantazione che funziona anche da buffer. L importanza di un polmone intermedio di accumulo di materiale: Il mulino ha dei tempi di fermo abbastanza lunghi quando le lame devono essere sostituite, e la programmazione per la sostituzione delle lame non è sempre fattibile perché risulta essere in funzione della tipologia del materiale e dei suoi contaminanti. Sarebbe consigliato installare due mulini, uno in lavoro e uno in standby ma non prendiamo in considerazione questo caso. Potrebbe rendersi di conseguenza necessario avere un certo quantitativo di materiale preparato per essere immesso nella linea di lavaggio, indipendentemente dal fatto che il mulino stia funzionando o sia fermo per manutenzione e/o riparazione, pertanto prima della vasca di decantazione si potrebbe installare un silo o più di uno. Il calcolo della capacità del (dei) silo di accumulo è il seguente: Produttività oraria della linea di lavaggio, moltiplicato per le ore di fermo per il cambio lame, diviso per la densità specifica (circa 0,3) e moltiplicato per un fattore di sicurezza di (a nostro parere) 1,5. La densità del materiale potrebbe essere considerata troppo bassa, ma bisogna tenere presente che il materiale ha ancora etichette che sono molto leggere, e contiene sporco che non bisogna considerare in termini di peso. In termini normali questo significa 1000 Kg. x 4 ore : 0,3 x 1,5 = Litri (vale a dire 18 metri cubi). La prima macchina che si incontra è la vasca di decantazione e di separazione in acqua; il suo funzionamento è alquanto semplice e spiegabile con poche parole. Il materiale viene immesso con una coclea, dotata di motore sotto la superficie dell acqua e, prima di essere liberato all interno della vasca, passa attraverso un agitatore a barre che rimuove l ultima tensione superficiale che l acqua stessa crea sulla superficie di ogni prodotto plastico. Essendo il Poliestere più pesante dell acqua (peso specifico circa 1,3) si depositerà sul fondo mentre le olefine tenderanno a galleggiare (peso specifico delle olefine da 0,91 a 0,95). Chiaramente il materiale che ci interessa è il Poliestere per cui, la parte galleggiante viene estratta per mezzo di un separatore a coclea con letto in lamiera forata e, essendo la prima vasca, troveremo parecchie etichette di PE che galleggiano, pertanto è consigliabile che la vasca abbia anche le pale per l avanzamento del materiale galleggiante. Il PET viene invece estratto sempre per mezzo di una coclea posta sul fondo della vasca, dotata di un motore a velocità variabile per controllare l alimentazione alla macchina successiva. Page - 3 -

4 La vasca è dotata di una pompa per il ricircolo dell acqua, dato che il quantitativo di acqua stessa all interno della vasca deve rimanere costante per mantenere il livello prestabilito. Di seguito, la coclea della vasca alimenta o un sistema in soda caustica o direttamente la macchina di lavaggio. In questa occasione non prendiamo in considerazione il sistema in soda caustica. Come è facile intuire, la possibilità di regolazione del tempo, e di conseguenza della capacità di lavaggio, è molto importante dato che non tutti i materiali hanno lo stesso grado e tipo di contaminazione; un altro fattore determinante per ottenere una elevata qualità di prodotto è il fattore temperatura che molto aiuta la rimozione sia dello sporco sia della colla che, in alcune situazioni, può generare dei problemi. La macchina da noi concepita cerca di ottenere il massimo dei due fattori con una tecnologia abbastanza semplice e molto funzionale. Il principio, che tiene conto anche del risparmio energetico, si basa sulla regolazione automatica, gestita dal PLC, dello sforzo, o meglio, della quantità di energia che ogni materiale richiede per essere lavato e portato ad una temperatura superiore ai 90 C richiesti. Questa macchina, per una spiegazione alquanto breve, ha un rotore dotato di barre, che ruota a forte velocità all interno di un contenitore non cilindrico; il macinato che proviene dall impianto, non ha importanza la quantità, viene ricevuto dalla tramoggia e fortemente agitato all interno della macchina dalle barre rotanti; di conseguenza il motore ha uno sforzo, misurato in Ampere che genera la frizione per la pulizia superficiale e contemporaneamente calore per lo stesso principio. Quando il motore raggiunge lo sforzo prestabilito, impostabile dall operatore, il motore della coclea di estrazione inizia a girare ed estrae un quantitativo di materiale pari a quanto necessario per mantenere lo sforzo, in Ampere, costante. In altre parole il materiale deve percorrere la lunghezza della macchina, sotto costante frizionamento ed il tempo di permanenza è inversamente proporzionale al quantitativo di materiale in ingresso. La macchina è naturalmente dotata di griglie laterali per la fuoriuscita dello sporco che viene staccato dall azione di frizione esercitata dalle barre rotanti e dal contatto stesso dei flave tra di loro. Per quanto riguarda la manutenzione, il guscio esterno, costruito con materiali antiusura, è stato realizzato in due metà apribili con pompa idraulica e la sostituzione delle barre rotanti, che subiscono una forte abrasione, non richiede più di un ora di tempo ed è di facile esecuzione. All uscita, il materiale potrebbe avere ancora tracce di contaminazione superficiale e trascina con sé le etichette plastiche che erano incollate sulla superficie del PET. Il macinato entra in una centrifuga orizzontale appositamente per il risciacquo ad alta velocità periferica che aiuta a staccare i residui di contaminante che non saranno definitivi in questo step. L ultimo stadio di questa macchina ha inoltre il compito di asciugare o, per meglio dire, di separare il materiale plastico dall acqua che potrebbe ancora contenere tracce di sporco. A questo punto inizia un altro ciclo di lavaggio e separazione preceduto da uno step di macinazione, che noi chiamiamo RAFFINAZIONE ancora con un mulino ad acqua ma di dimensioni più ridotte. Ciclo identico al primo stadio già descritto in precedenza e vale a dire, la vasca di flottazione che in questo caso risulta senza le pale di avanzamento, la seconda lavatrice, una piccola vasca di decantazione e la centrifugatura finale. Page - 4 -

5 Questo secondo stadio è necessario per raffinare il materiale e renderlo idoneo alla vendita o all eventuale processo di estrusione successivo. Il risciacquo finale in acqua fresca e calda è possibile in quanto il macinato a temperatura di 80 C entrando in acqua, riscalda la stessa. Ultima macchina della linea di lavaggio è la centrifuga orizzontale che asciuga il materiale restituendo un prodotto con umidità inferiore all 1%. Il macinato, separato dalle altre plastiche, pulito ed asciutto è successivamente convogliato per mezzo di un ventilatore, tubi e ciclone finale, al sistema di separazione delle polveri equipaggiato anche da un doppio metal Detector, per materiali ferrosi e non L impianto dovrà essere realizzato con tutte le parti a contatto con acqua, interamente in acciaio inossidabile, esclusa la macchina di lavaggio realizzata in acciaio antiusura come sopra indicato. Alcuni accessori opzionali per il completamento della linea Il poliestere è un materiale fortemente igroscopico perciò deve essere asciugato prima del suo utilizzo finale. Se il caso dovesse essere questo, è stata realizzato una macchina che con un impiego di energia contenuto, asciuga il materiale portandone l umidità al di sotto dello 1% e rendendolo perciò idoneo all impiego. Come è facile intuire, il lavaggio non fa scomparire lo sporco ma, semplicemente, trasferisce lo sporco dalla superficie del materiale plastico all acqua usata per lavarlo. Si rende pertanto necessario estrarre lo sporco dall acqua prima di poterla scaricare nel circuito pubblico o meglio, prima di poterla re-impiegare riutilizzare all interno dell impianto. Con un dispositivo di filtrazione è infatti possibile riutilizzare re-impiegare l acqua in circuito chiuso all interno dell impianto stesso con qualche beneficio anche per gli effetti di pulizia del materiale stesso; l acqua che si è riscaldata per l uso delle pompe, la macchina di lavaggio, le centrifughe ecc. viene riutilizzata, ancora calda e questo aiuta fortemente il processo di lavaggio salvaguardando il consumo di energia. Il contaminante del poliestere per eccellenza è il PVC, insieme ad ed altri materiali clorurati. Esistono in commercio separatori di PVC di buona qualità, americani, tedeschi, francesi, italiani che lavorando con le bottiglie ancora intere, riescono a raggiungere livelli di separazione eccellenti se le bottiglie si presentano sulla macchina ben separate. Normalmente gli utilizzatori riescono ad accettare contaminazioni di PVC sino a 30/40 PPM per il grado B2B e 250/300 PPM per il grado fibra, mentre, oltrepassata queste soglie, il materiale perde caratteristiche meccaniche e colorimetriche e non è ben accettato. Page - 5 -

6 MANUTENZIONE La parola manutenzione è usata alquanto spesso poiché riveste una fondamentale importanza nella gestione del sistema. Quando si parla di produttività infatti, ci si riferisce sempre alla capacità produttiva dell impianto mentre il termine sta ad indicare la media produttiva nell unità di tempo; questa non è una piccola differenza perché, data la natura del materiale, lo sporco, la polvere e l umidità dell ambiente, che non aiutano di certo il buon funzionamento degli apparati, bisogna tenere in conto dei fermo macchina di una certa importanza. Inoltre, per ottenere un materiale di qualità elevata, le funzioni di lavaggio, che ciascuna macchina svolge, avvengono per frizionamento e, se questo da una parte rende il materiale ottimamente pulito, dall altra presume un usura elevata delle parti meccaniche che generano la frizione stessa per cui si devono prevedere delle fermate regolari per la riparazione/sostituzione di alcuni componenti. Il tempo di sostituzione delle lame del mulino è, come tutti sanno, alquanto lungo e principalmente da questa macchina ci si deve aspettare la causa di calo di produttività per cui, facendo un calcolo economico alquanto semplice, anche prendendo in considerazione l ipotesi più ottimistica, vale a dire nessun problema meccanico nell arco dell intero anno, si rende evidente che un secondo mulino si paga in un tempo breve mentre le garanzie di produttività aumentano decisamente. Sequenziale macchine della linea di lavaggio bottiglie PET 01 Tavolo statico per apertura balle 02 Nastro trasportatore a maglia 03 Bale Breaker (può essere verticale o orizzontale) 04 Nastro trasportatore 05 Trommel ad acqua 06 Nastro trasportatore con metal detector 07 Selezionatrice di bottiglie PVC 08 Primo nastro trasportatore di selezione positiva. 09 Nastro trasportatore centrale di raccolta. 10 Secondo nastro trasportatore di selezione positiva. 11 Nastro trasportatore alimentazione Mulino in acqua. 12 Primo Mulino ad acqua per la macinazione 13 Sistema di estrazione 14 Prima vasca di flottazione (con funzione anche di buffer) 15 Sistema in soda caustica 16 Prima macchina di lavaggio 17 Centrifuga di Risciacquo 18 Seconda vasca di flottazione 19 Secondo mulino di raffinazione 20 Seconda macchina di lavaggio 21 Vasca di flottazione 22 Centrifuga di asciugamento 23 Separatore di fini 24 Sistema di detezione ferrosi e non ferrosi 25 Sistema big bag 26 Pannello di controllo Page - 6 -