1. Introdução
Os extrusores paralelos de parafuso gêmeo são equipamentos essenciais na produção de misturas primárias de LDPE, desempenhando um papel crucial na mistura, fusão e compostação eficiente de matérias-primas para a criação de corantes de alta qualidade, aditivos e misturas primárias funcionais. As misturas primárias de LDPE (Polietileno de Baixa Densidade) são amplamente utilizadas nas indústrias de processamento de plásticos para coloração, anti-envelhecimento, proteção UV e outras melhorias funcionais. O design do extrusor paralelo de parafuso gêmeo, com parafusos interligados que rotam em direções paralelas, garante uma mistura superior, dispersão e distribuição uniforme de aditivos dentro da matriz polimérica, o que o torna ideal para a produção de misturas primárias de LDPE.
2. Rasios de formulação (diferentes tipos)
As formulações de masterbatch de LDPE variam em função das exigências de aplicação, incluindo cor, funcionalidade e necessidades de desempenho. Os componentes-chave geralmente incluem uma resina portadora (LDPE), pigmento/ corante, aditivos (estabilizadores, dispersantes, lubrificantes) e, às vezes, auxiliares de processamento. Os tipos de formulação comuns e seus índices são descritos abaixo:
Masterbatch de cor: Composto por LDPE (portador), pigmento (por exemplo, dióxido de titânio, negro de carbono, corantes orgânicos) e dispersantes/lubrificantes. Razões típicas: LDPE (60-80%), pigmento (10-30%), dispersante (5-10%), lubrificante (1-5%).
Mestra funcional (por exemplo, estabilização UV): Inclui LDPE (70-90%), estabilizadores UV (por exemplo, estabilizadores de luz com aminas impedidas, benzotriazóis), antioxidantes e auxiliares de processamento. Rasios: LDPE (75-85%), estabilizador UV (5-15%), antioxidante (1-3%), dispersante (1-5%), lubrificante (1-2%).
Masterbatch anti-bloqueio: Contém LDPE (80-90%), agentes anti-bloqueio (por exemplo, sílica, talco), agentes anti-deslizamento (por exemplo, erucamida) e dispersantes. Rasios: LDPE (85-90%), agente anti-bloqueio (5-10%), agente anti-deslizamento (1-3%), dispersante (1-5%).
Masterbatch de reforço: Utilizado para adicionar resistência ou rigidez, combinando LDPE (60-75%), preenchimentos reforçadores (por exemplo, carbonato de cálcio, fibras de vidro) e agentes de ligação. Rasio: LDPE (60-75%), preenchimento (20-40%), agente de ligação (1-5%), dispersante (1-5%).
3. Processo de produção (detalhado)
A produção de misturas de LDPE utilizando um extrusor paralelo com dois hélices envolve várias etapas sequenciais para garantir uma mistura uniforme e um produto de qualidade:
Passo 1: Preparação da matéria-prima
Todas as matérias-primas (resina de LDPE, pigmentos, aditivos) são cuidadosamente pesadas e secas para remover a umidade, o que impede a formação de vapor durante a extrusão e garante uma melhor dispersão. Os pigmentos e os enchimentos são pré-misturados com dispersantes e lubrificantes para formar uma mistura mestre, reduzindo a aglomeração e melhorando a eficiência do processamento.
Etapa 2: Alimentação
As matérias-primas são alimentadas para o extrusor através de um tanque. Para os extrusores de dois parafusos paralelos, a alimentação pode ser feita por gravidade ou controlada volumeticamente para manter taxas constantes de fluxo de material. A taxa de alimentação é crítica para evitar o subenchimento ou o sobrecarga, o que afeta a qualidade do produto.
Etapa 3: Extrusão & Melhoramento
O material entra na zona de alimentação do extrusor, onde os parafusos gêmeos transportam e compactam a matéria-prima. À medida que se move pela seção de melhoramento (por exemplo, os extrusores Nanjing Kerke KTE Series frequentemente contêm um cilindro segmentado com controle de temperatura), o polímero se funde devido à fricção, ao calor dos aquecedores do cilindro e às forças de cisalhamento geradas pela geometria do voo do parafuso. A configuração de parafusos paralelos garante uma mistura completa e a dispersão de aditivos na LDPE fundida.
Etapa 4: Mistura & Dispersão
Na seção de mistura, a intersecção e a rotação reversa dos parafusos criam altas forças de cisalhamento, quebrando aglomerados de pigmentos e distribuindo uniformemente os aditivos pela matriz polimérica. A qualidade de dispersão é melhorada pelo design do extrusor, que pode incluir elementos de mistura (por exemplo, blocos de amassamento, elementos de mistura de pinos) para garantir uma dispersão fina de preenchimentos e pigmentos.
Etapa 5: Filtração & Degaseificação
Para remover impurezas e subprodutos voláteis, o extrudato passa por um filtro de tela (filtrador) e uma seção de degaseificação (se necessário). O filtro de tela remove partículas estranhas, enquanto a válvula de degaseificação remove a umidade ou aditivos voláteis, garantindo um produto limpo e homogêneo.
Etapa 6: Pelletização
O composto fundido sai do extrusor através de uma matriz, formando uma fita contínua. Esta fita é resfriada em um banho de água, depois cortada em pellets uniformes usando um pelotizador. Os pellets são secos novamente para remover a umidade residual antes do embalamento.
Etapa 7: Controle de Qualidade
Os controles finais de qualidade incluem consistência de cor, índice de fluidez do derretimento (MFI), distribuição de tamanho de partículas e propriedades mecânicas. Amostras são testadas para dispersão, resistência à tração e estabilidade térmica para garantir a conformidade com os padrões de aplicação.
4. Introdução ao Equipamento de Produção (para o Extrusor de Dois Parafusos, use máquinas Nanjing Kerke KTE Series)
O extrusor paralelo de dois parafusos Nanjing Kerke KTE Series é uma máquina robusta e de alta performance, projetada para a produção de masterbatch de LDPE. Seu design e características são otimizados para eficiência, mistura e durabilidade:
Componentes principais do extrusor da série KTE da Nanjing Kerke
Barra & Configuração do parafuso: O extrusor possui um cilindro modular e segmentado com zonas de controle de temperatura precisas (geralmente 5 a 10 zonas) para manter temperaturas de fundição e processamento uniformes. O projeto do parafuso inclui passagens de transporte, elementos de mistura (por exemplo, blocos de amassamento, elementos dianteiros e traseiros) e seções de dosagem. Para o masterbatch de LDPE, o perfil do parafuso é otimizado para mistura e dispersão de alta cisalhamento, garantindo uma mistura completa dos aditivos.
Sistema de alimentação: Equipado com um tanque de gravidade e alimentadores laterais opcionais para adição precisa de material. A velocidade de alimentação é ajustável para se adequar à capacidade de produção e às exigências de fluxo de material.
Aquecimento & Refrigeração: Os aquecedores de tambor utilizam elementos de aquecimento elétrico controlados por PID, enquanto os sistemas de refrigeração (vestes de água ou seções refrigeradas por ar) mantêm a estabilidade de temperatura. As zonas de temperatura são controladas independentemente para evitar superaquecimento e garantir uma fusão uniforme.
Mold de extrusão: Uma placa de matriz projetada sob medida, com um canal de fluxo uniforme, garante um diâmetro e espessura uniformes do extrudado, o que é crucial para a consistência do processo de granulação. A matriz pode ser adaptada para diferentes tamanhos de pellets (por exemplo, diâmetro de 3 a 5 mm).
Elétrica & Sistema de controle: Possui um sistema de controle baseado em PLC com HMI (Interface Homem-Máquina) para monitoramento em tempo real de parâmetros como velocidade da engrenagem, temperatura, torque e rendimento. Isso permite que os operadores ajusten as configurações de forma dinâmica e otimizem a produção.
Equipamento adicional: Com sistemas auxiliares, como um secador de material, granulador, sistema de água de resfriamento e unidade de degaseificação a vácuo (para remoção de umidade). Esses sistemas funcionam em tandem com o extrusor para garantir um processo de produção contínuo.
5. Configurações de parâmetros
As configurações de parâmetros para o extrusor série KTE da Nanjing Kerke dependem da formulação, capacidade de produção e qualidade desejada. Abaixo estão as configurações recomendadas típicas para a produção de masterbatch de LDPE:
Parâmetros gerais (série KTE, por exemplo, KTE-65/132)
Velocidade do parafuso: 100-300 rpm (ajustada em função da formulação; velocidades mais altas para mistura de alto choque, velocidades mais baixas para materiais viscosos). Para masterbatch de cor, 150-250 rpm é comum; para masterbatch funcional, 100-200 rpm pode ser o ideal.
Perfil de temperatura do tanque: Zonas 1-2 (alimentação): 150-170°C (para evitar a formação de pontes de material); Zonas 3-5 (fusão): 170-190°C (o LDPE derrete entre 115 e 135°C, portanto, a temperatura é ajustada para garantir a fusão completa); Zonas 6-10 (mistura / matriz): 180-200°C (mantém o estado líquido para a extrusão). Observação: as temperaturas podem variar em função do design do parafuso e das propriedades do material bruto.
Torque: 20-40% do torque máximo (indica a carga ideal; um torque excessivo pode indicar sobrecarga ou fluxo inadequado). Para masterbatch de LDPE, o torque típico varia entre 25 e 35% para uma operação estável.
Produção: Depende do diâmetro do parafuso (por exemplo, o KTE-65 tem uma produção típica de 50-200 kg/h para masterbatch de cor; modelos maiores, como o KTE-90, podem atingir 150-350 kg/h). A produção é ajustada pela velocidade do parafuso e a taxa de alimentação.
Temperatura da matriz: 180-200°C (mantém o fluxo de polímero líquido através da matriz para a formação uniforme da fita).
Velocidade do granulador: Coincide com a saída do extrusor; normalmente 1000-3000 rpm, ajustada para produzir grânulos uniformes de 3-5 mm.
6. Preços dos equipamentos (extrusor de dois parafusos em USD, utilizando a série KTE da Nanjing Kerke)
Os preços dos extrusores paralelos de parafuso duplo da série KTE da Nanjing Kerke variam de acordo com o tamanho do modelo, as especificações e os recursos opcionais. Abaixo estão os preços aproximados em dólares para os modelos comuns de produção de masterbatch de LDPE:
KTE-65 (Diâmetro do parafuso de 65 mm):
Standard model (basic configuration): $80,000 – $120,000
With auxiliary systems (hopper, die, pelletizer, cooling): $120,000 – $180,000
KTE-75 (diâmetro da haste de 75 mm):
Standard model: $120,000 – $180,000
With full automation and high-precision controls: $180,000 – $250,000
KTE-90 (diâmetro do parafuso de 90 mm):
High-production model: $200,000 – $300,000
Customized for high-throughput (300+ kg/h): $300,000 – $450,000
Nota: Os preços não incluem instalação, transporte e acessórios adicionais (por exemplo, sistemas de medição de cor, filtragem avançada). Preços mais altos refletem diâmetros de parafusos maiores, torque aumentado e recursos de automação aprimorados.
7. Problemas comuns de produção e soluções (detalhadas)
Durante a produção de masterbatch de LDPE, podem surgir vários desafios. A seguir estão apresentadas questões comuns, suas causas, soluções e medidas de prevenção:
Problema 1: Dispersão de pigmento deficiente
Causas: Pigmentos aglomerados, mistura insuficiente por cisalhamento, baixa velocidade do parafuso ou taxa de alimentação inadequada.
Soluções:
1. Pré-misture os pigmentos com dispersantes (por exemplo, cera EBS, PE) para quebrar os aglomerados.
2. Aumente a velocidade do parafuso (dentro dos limites de torque) para aumentar as forças de cisalhamento.
3. Adapte o perfil de temperatura do tambor para garantir a completa fusão antes da mistura.
4. Utilize um pacote de tela com malha mais fina (por exemplo, 200-300 malhas) para filtrar os aglomerados grandes.
Prevenção: Secar todas as matérias-primas, pré-misturar os pigmentos com portadores e manter taxas de alimentação consistentes.
Problema 2: Distribuição desigual da cor
Causas: Alimentação inconsistente de pigmentos, elementos de mistura inadequados no projeto do parafuso ou flutuações de temperatura.
Soluções:
1. Utilize alimentadores volumétricos para uma adição precisa de pigmentos.
2. Modifique a configuração do parafuso para incluir mais elementos de mistura (por exemplo, blocos de amassamento) para uma melhor dispersão.
3. Calibre as zonas de temperatura para garantir uma fusão e mistura uniformes.
Prevenção: Limpe regularmente o extrusor para evitar a acumulação de resíduos e manter a qualidade consistente da matéria-prima.
Problema 3: Inchaço da extrusão ou irregularidades na superfície
Causas: Pressão excessiva na matriz, temperatura incorreta da matriz ou fluxo de material inadequado.
Soluções:
1. Reduza a velocidade do parafuso para diminuir a pressão do matriz.
2. Ajuste a temperatura da matriz para garantir o resfriamento uniforme do extrudado.
3. Verifique se há bloqueios na tela e limpe a matriz regularmente.
Prevenção: Monitore a pressão durante a operação e mantenha a velocidade ideal do parafuso para um rendimento consistente.
Problema 4: Contaminação dos pellets
Causas: Partículas estranhas nas matérias-primas, falha do pacote de triagem ou desgaste da matriz.
Soluções:
1. Utilize um sistema de pré-filtragem (por exemplo, separador magnético) para remover partículas metálicas.
2. Troque os pacotes de tela regularmente (por exemplo, a cada 2 a 4 horas de operação contínua).
3. Inspecione e substitua as placas de matriz desgastadas
Prevenção: Realizar verificações da qualidade da matéria-prima, utilizar ambientes de produção limpos e manter a limpeza dos equipamentos.
8. Manutenção e cuidados
A manutenção regular garante que o extrusor da série KTE da Nanjing Kerke opere de forma eficiente e prolongue sua vida útil. As principais práticas de manutenção incluem:
Manutenção diária:
1. Limpe a câmara de alimentação e o sistema de alimentação para remover o material residual.
2. Verifique as medições de velocidade da roda, torque e temperatura em busca de anomalias.
3. Verifique os níveis de lubrificação nos caixas de engrenagens e rolamentos.
Manutenção semanal:
1. Desmontar e limpar o sistema de embalagem e filtro da tela.
2. Inspecione os parafusos e os tambores em busca de desgaste, especialmente nas zonas de mistura.
3. Lubrificar as peças móveis (por exemplo, caixa de velocidades, rolamentos) de acordo com as orientações do fabricante.
Manutenção mensal:
1. Substituir os pacotes de tela e os filtros desgastados.
2. Verifique os elementos do aquecedor do barril em relação a danos e teste a precisão do controle de temperatura.
3. Verifique o estado da placa de matriz e substitua se necessário.
Manutenção anual:
1. Realize uma inspeção completa da roda e do barril em relação a padrões de desgaste.
2. Substitua vedantes, rolamentos e juntas para evitar fugas.
3. Calibre todos os sistemas de controle (PLC, HMI) para garantir a precisão.
Lubrificação: Utilize óleo de engrenagem de alta qualidade (por exemplo, ISO VG 100) para as caixas de engrenagens e graxa a base de lítio para os rolamentos, seguindo as especificações do fabricante.
9. FAQ
P1: Qual é a capacidade mínima de produção de masterbatch de LDPE para um extrusor da série KTE da Nanjing Kerke?
R1: O modelo KTE mais pequeno (KTE-50) pode produzir até 20-50 kg/h, enquanto os modelos maiores, como o KTE-90, podem atingir mais de 300 kg/h.
P2: O extrusor pode lidar com masterbatches de cor e funcionais?
R2: Sim, o design de dois eixos paralelos permite a utilização de formulações versáteis. Adapte a configuração dos eixos e os parâmetros do processo de acordo com o tipo de masterbatch.
P3: Com que frequência deve ser substituído o pack de tela?
R3: A frequência de substituição do pack de tela depende da qualidade da matéria-prima e da carga de produção, geralmente a cada 2 a 8 horas para operação contínua.
P4: Qual é a expectativa de vida útil de um extrusor da série KTE da Nanjing Kerke?
A4: Com a devida manutenção, o extrusor pode durar 10 a 15 anos, com os parafusos e os cilindros durando 5 a 8 anos em condições normais de operação.
10. Resumo
O extrusor paralelo de dois parafusos, particularmente a série KTE da Nanjing Kerke, é uma pedra angular na produção de masterbatch de LDPE, oferecendo uma mistura, dispersão e eficiência superiores. Ao formular cuidadosamente as matérias-primas, otimizar os parâmetros do processo e implementar uma manutenção rigorosa, os fabricantes podem produzir masterbatches de alta qualidade para diversas aplicações. As principais vantagens incluem a distribuição uniforme dos aditivos, a coloração consistente e o desempenho aprimorado do produto. À medida que a indústria da processamento de plásticos evolui, a demanda por masterbatches avançados impulsionará novas inovações no design dos extrusores, enfatizando a automação, a eficiência energética e as formulações ecologicamente sustentáveis. Com a seleção adequada de equipamentos e expertise operacional, a produção de masterbatch de LDPE usando extrusores paralelos de dois parafusos continua sendo uma solução confiável e econômica para a coloração e o aprimoramento funcional de plásticos.
