ENGEL 首次展示全新两步法工艺：直接加工塑料废料，提高回收利用质量

　　通过新工艺，ENGEL 能够在研磨碎料后直接将塑料废料通过注塑进行加工。由于省略了整个颗粒化处理的工艺步骤，这项创新显著提高了塑料回收的成本效率。实现恒定的高质量产品的关键是塑料熔体的脱气。在 K 2022 展会中，ENGEL 第一次展示这项新的两步法工艺，为此，物流用托辊装载运输车，也称为多利托盘，在位于 11 展馆与16 展馆之间的户外展示区的 “循环经济论坛”上的ENGEL 展台被生产出来。

　　通常，收集消费后的以及工业上的塑料废料是第一步，在对它们进行分类和清洗后，再进行混合、过滤和造粒，最后作为再生料被送入注射成型过程中，这意味着塑料必须熔化两次。而对再生材料进行造粒是一个耗能的过程，通常还涉及物流费用。相比之下，ENGEL 的两步法工艺则完全取消了造粒过程，改善了 CO2 平衡并降低了回收成本。根据 ENGEL 的计算，生产产品所需的能耗降低了30%，通过这一创新，ENGEL 为提高可持续性和塑料循环经济的发展做出进一步贡献。

　　新型脱气单元提高产品质量

　　在两步法工艺的开发中，一个开发重点是脱气单元。脱气是必要的，因为某些杂质可以通过熔体过滤器。其中包括残留水分以及来自材料降解或印刷油墨残留物的低分子量化合物。如果在熔体注塑前没有去除这些杂质，可能导致组件内部的孔隙和表面缺陷，从而降低组件的机械强度。

　　ENGEL 开发的脱气单元构成从塑化到注塑螺杆的过渡，由一个传递头组成，熔体通过该传递头被挤压。在此过程中，熔化材料的表面积增大，熔丝被剪断。这样注塑螺杆仅部分填充，使挥发性成分可以很容易地离开熔体。根据应用和预期的杂质，可以由真空泵产生的负压提供支持。

　　模拟低分子量杂质

　　为了测试新型脱气单元的性能并展示新的两步法工艺的潜力，ENGEL 使用三种不同的材料进行了广泛的测试（图 1）：

　　1. 有针对性污染的 PP 新材料：首先将材料加工成板材并切碎用于试验。碎片一方面在单阶段工艺中不脱气，另一方面在两阶段工艺中进行脱气处理。

　　2. 来自消费后薄膜的 PP 附聚物：这种材料也经过脱气和不脱气处理。研究了注塑螺杆部分填充的影响以及负压的影响。

　　3.HDPE 饮料封盖的磨料：材料一方面在第二阶段工艺中进行脱气处理，另一方面以传统方式使用带有脱气和熔体过滤器的独立双螺杆挤出机进行处理，在单阶段工艺中没包含进一步的脱气。

　　通过两种消费后组分，在注塑中选择了经常使用的原材料。来自 HDPE 封盖的颗粒材料今天已经被用于生产托盘。 ENGEL 在这一领域看到了通过更高效的两阶段工艺取代传统的多阶段工艺的巨大潜力。薄膜附聚物已被证明是两阶段工艺的非常好的原材料。由于切碎的薄膜废料不具有流动性，因此它被凝聚成块进行处理。为此，不必将材料熔化，只需加热和压缩。

　　使用 PP 新材料是因为它可以用来很好地通过水模拟低分子量杂质。天然纤维被用作水的载体材料。结果表明，借助脱气可以从熔体流中去除高达 1.1% 的残留水分。

　　所有三个试验系列都在奥地利 St. Valentin 的 ENGEL 技术中心进行。除脱气装置外，所有试验系列均使用市面常见的熔体过滤器。样品的评估在奥地利 Linz 的 CHASE 能力中心进行。

　　磨料或附聚物实现高品质

　　在没有脱气的情况下，使用所有三种材料生产的样品部件都有非常大的孔隙。熔体的脱气使组件质量有了显著提高。

　　ENGEL 在此过程中发现，脱气性能随着熔体表面积的增加而提升。表面尺寸可以通过注塑螺杆的部分填充程度来控制。如果螺杆填充量减少 50%，即使在大气压下也不会形成孔隙。如果填充量减少 25%，需要负压防止形成孔隙（图 2）。这是在 0.1 bar 的绝对压力下工作的。脱气可产生更高的弹性模量，这可以通过使用厚度为 2 mm 的测试板进行注塑试验来证实。这意味着组件通过脱气变得更坚硬（图 3）。

　　试验表明，注塑螺杆的转速对脱气性能影响不大。即使是污染严重的原材料，在两阶段工艺中也可以实现高转速和较短的配料时间。

　　使用全部三种材料，在两步法工艺中均获得了恒定的高质量组件。与传统的多阶段回收工艺相比，在可实现的材料性能方面没有缺点。可以认为，与独立于注塑加工过程的处理和粒化过程相比，实现了更好的原材料脱气。

　　试验证实，在新的两步法工艺中，来自单一种类消费后收集的磨料和附聚物都可以以过程稳定的方式进行处理。废弃原料片的形状对产品质量没有影响。唯一的条件是材料具有流动性。

　　( 本文图片来源：ENGEL)