Projekt címe: Vinilklorid polimerizációjánál keletkező vizes PVC por, darálék, kukoricacsutkaliszt szárítására alkalmas Air swept gyártósor kifejlesztése elsődleges alapanyag előállítására báziskomponensek víztartalmának optimális értékre történő beállításával

Projekt azonosítószáma: GINOP-2.1.2-8-1-4-16-2017-00203

Kedvezményezett neve: Öko-Rolló Kft.

A támogatás összege: 54 467 120 Ft
A visszatérintendő támogatás összege: 32 233 196 Ft.
A támogatás intenzitása: 55 %
A projekt befejezési ideje: 2021.01.31

​

​

Projekt tartalmának bemutatása

​​

​

1. Bevezetés

​

Napjainkban az olcsó és egyszerűen feldolgozható műanyagok felhasználása az élet szinte minden területén meghatározó. A világ műanyagigénye és –termelése az elmúlt években folyamatosan nő: világszinten 2020-ban 25 százalékos volt az építőipar részesedése a műanyag-felhasználásból, ebből a PVC a leggyakrabban (az összfelhasználás 59 százalékában) használt műanyag. Az óriási mennyiségű felhasználás mellett kiemelt fontosságú a műanyaghulladékok hasznosítása is. A fejlődő környezettudatosságnak köszönhetően, a lerakás (deponálás) helyett előtérbe kerülnek az alternatív lehetőségek, mint például a megújuló erőforrás alapú biopolimerek.

Ezeknél a biopolimereknél számos kedvező tulajdonságokat megfigyelhetünk, mint például a kitűnő UV-állóság, kis feldolgozási hőmérséklet, kedvező szilárdsági tulajdonságok, alacsony ár. A PVC feldolgozás során is fontosak ezek a tulajdonságok kihasználása a jobb végtermék elérése érdekében. Ellenben számos hátránnyal is rendelkezik, amelyek megnehezíthetik az alkalmazhatóságát. Ide sorolható a nagyfokú nedvességérzékenység, öregedés, esetleges rideg viselkedés. Ezek optimális értéken való tartására fejlesztettük ki gépsorunkat, hogy az alapanyag feldolgozása során a keletkezett és az anyagba bekerülő nedvességet lecsökkentve a gyártásra és az késztermékre gyakorolt hatása a legminimálisabb legyen.

Jelen munka keretein belül arra a kérdésre keressük a választ, hogy három különböző szemcseméretű, állagú, nedvességtartalmú anyag miként szárítható le egy soron a lehető legnagyobb hely és energiatakarékos módon, illetve ez a technológiai folyamat milyen hatásokat vált ki az elkészült alapanyagban.

​

​

2. Alapanyagok

 

A sorba beadagolt kezdeti komponensek a következők lehetnek:

a) Nedves PVC por

A vinil-klorid polimerizációja szakaszos eljárás, amit különböző méretű autóklávokban valósítanak meg. A technológia jelentős mennyiségű vizet igényel és ezzel a magával ragadott PVC felhasználhatóságát csökkenti illetve rontja. A hasznosító technológia ülepítés, majd a szín víz leszivattyúzása az üledékről és szövött PP big-bag- be (vízáteresztő) való átrakodásból áll.

 

b) Nedves PVC darálék

Mivel alacsony árkategóriás, de nagy tömegű anyagról beszélünk, az ideiglenes, ill. a hosszabb idejű tárolása nem fedett raktárban, hanem a szabadban megoldható. Ezért a nedvesség tartalma időjárás és évszak függő. A korszerű és hatékony automatizált válogató berendezések lett légyen az optikai, elektrosztatikus, Röntgen sugár spektroszkópiás vagy tribosztaikus elven működő a nedvesség tartalom miatt összetapadt szemcséket nem tudják szétválasztani. Továbbá a hagyományos, válogatás nélküli átgranulálásnál is problémákat okoz a maradó nedvesség. A granuláló extruder kigázosító rendszere nem képes 6-10% körüli nedvességet eltávolítani az anyagból, így a maradó víz zárványokat, buborékokat hoz létre a granulátumban. A zárványos, bezárt nedvesség tartalmú PVC granulátumból gyártott termékek mechanikai tulajdonságai, színe, felülete a legtöbb feltételt nem elégíti ki az előírásokat ezért a darálék szárítása mindenképpen szükséges. A válogató berendezések 1% nedvesség tartalom alatt már megfelelően dolgoznak és a granuláló extruder kigázosítója is el tudja távolítani ezt a mennyiséget és megfelelő granulátum gyártható belőle.

 

c) Kukoricacsutka őrlemény

Minden biomassza-műanyag társítás egyik legfontosabb része a nedvesség tartalom minél alacsonyabb szintre hozása a feldolgozás (compaundálás) előtt. A PVC esetén nem csak mechanikai és esztétikai hiányosságok lépnek fel, hanem a feldolgozás során a képződő gőz nyomása miatt beégés történhet, ami jelentős füstképződéssel is jár. A kukorica csutka őrlemény megjelenése gömbszerű, sima felületű, prozitástól, üregektől mentes. Ezen szerencsés morfológia miatt csak a felületen megkötött nedvességet kell eltávolítanunk.

​​

​

3. Berendezés, gyártási folyamatok ismertetése

 

Az új ismeretek létrehozása történt meg ezen berendezések beépítése, megtervezése során, a gépsor egyediségének köszönhetően, ilyen összetett és univerzális szárító sor nem található a piaci kínálatban.

Fontos befolyásoló gyártási beállítások és tulajdonságok vannak, amelyek hatással lehetnek a termelésre és az alapanyag tulajdonságaira, megyek a következők:

• őrlő kések geometriájának és anyagának meghatározása

• a szárító/szállító csigák elhelyezésének irány és geometriájának kialakítása

• az eltérő szemcseméretű szárítandó anyagok kiporzás és hatékony szállítása (alacsony energia fajlagos mellett)

• a szintérzékelők típusának kiválasztása az eltérő nedvességtartalmú és szemcseméretű közegek a kutatás-fejlesztés során.

 

Tudományos, műszaki bizonytalanság jelentkezett a különböző anyagok egy gyártó soron való szárításánál. Ezen folyamtoknál is először a mechanikus szárítással kezdik, de a PVC, főleg a kemény, hajlamos a további aprózódásra (porosodás), amely további technológiai, feldolgozási problémákat okozhat. Emellett, sajnos, jelentkezik a PVC másik káros tulajdonsága, hogy mechanikai erő bevitel esetén jelentős mennyiségű frikciós hő keletkezik, amely láncreakció-szerű klór lehasadást eredményez, ami könnyen beéghet a szárító berendezésbe. A beégés pontosan az elvárt 10% alatti nedvesség elérése után már könnyen jelentkezik. A fentiekben felsorolt mechanikus víztelenítő berendezések nem a nyírásra érzékeny PVC-re vannak tervezve, tehát alkalmazásuk esetén más tervezési elveket, szabályokat kell figyelembe venni. Különösen fontos a kilépő résméret és a behúzó szakasz keresztmetszeték aránya, amely a kompressziót adja.

A korábbi szakirodalmi adatok kemény PVC-re 2,2-2,6 valamint lágy PVC-re kissé nagyobb 2,2-3,1 kompressziós értéket adtak meg. Valóban a Cd és Pb stabilizált rendszereknél ez jól működött és kellő teljesítmény/ energia bevitel hányadossal tudtak dolgozni a berendezések. A jelenlegi, modern Ca-Zn és Organo Based (OBS) stabilizátorok kisebb statikus és dinamikus hőstabilitást tudnak biztosítani a PVC rendszerek számára azonos stabilizálási költségnél, mint a korábbi, de már betiltott stabilizátorok. Tehát mindenképpen kisebb kompressziót kell tervezni a mechanikai PVC szárító berendezésekben, mint 2-es érték. Ez gyakorlatilag teljesen új mechanikus szárítóberendezések tervezését jelenti.

Alkotó tevékenység abban nyilvánult meg, hogy a projekt céljának olyan újszerű ötlet megvalósítását céloztuk meg, melynek eredményeképp bővültek az ismereteink. A projectben résztvevők kompetenciája biztosította, hogy módszeres fejlesztéssel el is érjük a kitűzött célt.

A feladatokat nem rutinszerű munkával oldottuk meg úgy, hogy külön feladat terveket készítettünk és azokat írásban összefoglalva, kielemezve valósítottuk meg.

Módszeresen végzett tevékenységeket végeztünk a project során. Statisztikai módszerekkel elemeztük ki a mérési eredményeket. A berendezéseket próba üzem során megtapasztalt eredmények alapján alakítottuk ki. Műszaki rajzokat készítettünk az alkatrészekről és a berendezésekről.

 

​

4. Mérési leírások és mérési eredmények kiértékelése

​

A nedvességmérések során egy MAC 50/1/NH típusú szárítószekrényes nedvességmérőt használtunk, halogén fűtőegységgel a gyors és pontos nedvesség meghatározásához. A szárítási hőmérséklet 160°C normál szárítás mellett, a mérési eredmények 0,001% szárítási pontossággal meghatározva. A három típusú alapkomponensen és a soron átkerült mintákon végeztük el a nedvességméréseket, ~10 g minta vizsgálatával.

Összesen feldolgoztunk /szárítottunk:

• 2 tonna kukoricacsutka lisztet/granulátumot/őrleményt

• 62 tonna nedves PVC őrleményt és granulátumot

• 10 tonna nedves PVC port Elvégeztünk továbbá:

• 225 db elektromos mérést az érzékelő típusok kiválasztásához

• 450 db nedvesség mérést a szárítási folyamatok ellenőrzéséhez

• 50 db üzemi kísérletet a berendezések teszteléséhez

​

​

5. Összefoglalás

 

A mérési eredményekből megfigyelhető a szárítási minták nedvességtartalmának csökkenése a soron való áthaladás hatására, ami a feldolgozás során kedvező hatásokban valósul meg (könnyebb feldolgozás, „habzás” csökkenése a nedvesség hiányában.

DSC vizsgálat is el lett végezve a három alapanyag típuson, annak eredményéül kapott görbéken látható, hogy a már feldolgozott PVC (C minta) ömlik meg a leggyorsabban és ennek köszönhetően a gyúrási nyomaték is itt csökken a leggyorsabban, ahogy a hőmérséklet megemelkedik. A kapott adatok segítenek a feldolgozási paraméterek finomhangolásában.

A korábbi felvetéseink, terveink és számításainkkal szemben a szalagos keverő tengelye függőleges iránnyal vált működőképessé, lényegesen nagyobb hatásfokúvá vált a szárítás ezzel az elrendezéssel.

Az utóbbi évek építkezési hulláma jelentős gáz szerelvény és telepítési költségeket hozott így Air Swept szárítónál a tervezett gázfűtés helyett elektromos fűtésre kellett átterveznünk a szárítót a telepítési költségek csökkentésének érdekében.

Az egytengelyes késes aprító esetén betervezett és prototípusba be is épített Hardox anyagból gyártott kések gyakorlatilag felrobbantak az első beüzemelés során. Ez egyértelműen a túl rideg anyag tulajdonságból fakadt. Ezen tapasztalatok miatt egy kevésbé kemény, azonban szívósabb, az erőbehatásokra képlékeny alakváltozással válaszoló anyagra. A project alatt több mint 15 fajta acélt próbáltunk ki és a végső

választásunk az ár és minőség kedvező mutatója miatt a K110-es kivágó acélra esett.

A fentiekben részletezett munka alapján kijelenthető, hogy projekt elérte a kitűzött célt, új, korszerű, egyedi szárító sort állítottunk össze, amely a szakmán belül számos helyen hasznosulhat még.

A szárítási folyamat beépítése a PVC anyagok késztermékké történő feldolgozásának folyamatában jelentős minőségi javulást eredményezett a termék vonatkozásában. A technológia úgynevezett gyors szárítást tette lehetővé, az integrációját a már meglevő késztermék előállítását biztosító extruziós sorba. A szárító berendezés beépítése segíti cégünk versenykésességét a piacon, hiszen egy szélesebb alapanyagbázis, biztonságosabb kezelését teszi lehetővé, így segíti a késztermékek gyártási volumenének növekedését is.

A szárított és válogatott darálék magasabb PVC tartalma miatt igényesebb termékek gyártására is alkalmassá teszi:

• L-profil (almásládához)

• élvédő

• lefolyócső

• kútfúrócső

​

Kovács Imre

projektvezető

 

 

További információ kérhető:

Novák Mihály

novak.mihaly@rollo.hu

+36305651577