Introdução

O borracha termoplástica (TPR) é um polímero versátil que combina as propriedades do borracha e do plástico. Oferece excelente elasticidade, alta resistência à tração e boa resistência a óleo, graxa e abrasão. O masterbatch de TPR, que contém pigmentos concentrados ou aditivos dispersos em uma resina portadora de TPR, é amplamente utilizado em diversas indústrias, como a automotiva, médica e de bens de consumo.

O fabrico de masterbatch de TPR requer equipamento e processos especializados para garantir a dispersão uniforme de pigmentos e aditivos, mantendo as propriedades únicas do TPR. Os extrusores de dois parafusos são a escolha preferida para a produção de masterbatch de TPR devido às suas excelentes capacidades de mistura, altas taxas de rendimento e capacidade de lidar com as características únicas do TPR.

A Nanjing Kerke Extrusion Equipment Co., Ltd. oferece uma ampla gama de extrusoras de parafusos gêmeos da série KTE, especificamente projetadas para a produção de masterbatches de TPR. Estas extrusoras apresentam designs avançados de parafusos, controle de temperatura preciso e sistemas de alimentação eficientes, garantindo qualidade consistente e alta produtividade.

Relações de formulação para diferentes tipos de masterbatch de TPR

A proporção de formulação do masterbatch de TPR depende do tipo de masterbatch e das exigências específicas da aplicação. Aqui estão algumas proporções de formulação comuns para diferentes tipos de masterbatch de TPR:

Masterbatch de cor

• Resina de transporte TPR: 60-80%
• Pigmentos: 15-35%
• Agentes dispersantes: 2-5%
• Aditivos de processamento: 1-3%

Por exemplo, uma formulação típica de masterbatch de TPR preto pode incluir 70% de resina de TPR, 25% de pigmento de carbono negro, 3% de cera de polietileno como agente de dispersão e 2% de antioxidante como aditivo de processamento.

Masterbatch aditivo

• Resina portadora de TPR: 70-90%
• Aditivos: 5-25%
• Agentes dispersantes: 2-5%
• Aditivos de processamento: 1-3%

Por exemplo, um masterbatch de TPR com estabilizador UV pode incluir 80% de resina de TPR, 15% de estabilizador UV, 3% de agente dispersante e 2% de antioxidante.

Masterbatch funcional

• Resina portadora de TPR: 50-70%
• Aditivos funcionais: 25-45%
• Agentes dispersantes: 2-5%
• Aditivos de processamento: 1-3%

Por exemplo, um masterbatch de TPR com condutividade pode incluir 60% de resina de TPR, 35% de nanotubos de carbono, 3% de agente dispersante e 2% de aditivo de processamento.

Processo de produção para a produção de masterbatch de TPR

O processo de produção para a produção de masterbatch de TPR geralmente envolve as seguintes etapas:

1. Preparação da matéria-prima

Todas as matérias-primas, incluindo a resina de TPR, pigmentos, aditivos e aditivos de processamento, são cuidadosamente pesadas e medidas de acordo com a proporção da formulação. A resina de TPR deve ser devidamente secada antes de ser utilizada para remover a umidade, que pode afetar a qualidade do masterbatch. As matérias-primas são então pré-mixadas em um misturador de alta velocidade para garantir uma distribuição uniforme antes de serem alimentadas para a extrusora de dois parafusos.

2. Extrusão de dois parafusos

As matérias-primas pré-mixadas são alimentadas para a extrusora de dois parafusos, onde são derretidas, misturadas e compostas em condições de temperatura e pressão controladas. Os parafusos giram na mesma direção, criando forças de cisalhamento intensas que quebram aglomerados de pigmentos e os dispersam uniformemente pela matriz da resina de TPR.

O processo de extrusão geralmente envolve várias zonas de aquecimento, com temperaturas que variam de 150°C a 200°C, dependendo da formulação específica e das necessidades de processamento. A extrusora também dispõe de um sistema de degaseificação para remover impurezas voláteis e umidade, o que pode afetar a qualidade do masterbatch final.

3. Formação de pellets

Após a extrusão, o masterbatch de TPR líquido é resfriado e solidificado em fios, que são então cortados em pellets usando um pelletizador. Os pellets têm geralmente 2 a 5 mm de diâmetro e apresentam um tamanho e uma forma uniformes, garantindo uma alimentação consistente durante as etapas de processamento subsequentes.

A pelotização subaquática é frequentemente utilizada para a produção de masterbatch de TPR, pois proporciona um melhor resfriamento e produz pellets com uma superfície mais suave. Os pellets são então secos para remover qualquer umidade residual.

4. Controlo de qualidade

Os pellets de masterbatch de TPR acabados são submetidos a rigorosos testes de controle de qualidade para garantir que cumpram as especificações exigidas. Estes testes podem incluir:

• Medição da cor usando um espectrofotômetro para garantir a consistência da cor
• Análise da dispersão sob um microscópio para verificar a distribuição uniforme do pigmento
• Teste do índice de fluidez em estado fundido (MFI) para avaliar as propriedades de fluxo do masterbatch
• Teste de propriedades mecânicas para avaliar o impacto do masterbatch no produto final
• Teste do teor de umidade para garantir que os pellets estejam devidamente secos

Introdução ao equipamento de produção

A Nanjing Kerke Extrusion Equipment Co., Ltd. oferece uma variedade de extrusoras de parafusos gêmeos da série KTE especificamente concebidas para a produção de masterbatch de TPR. Estas extrusoras apresentam tecnologia avançada e componentes de alta qualidade para garantir um desempenho confiável e uma qualidade do produto consistente.

Extrusoras de parafusos gêmeos da série KTE

As extrusoras de parafusos gêmeos da série KTE são extrusoras de parafusos gêmeos co-rotantes com um design modular que permite uma fácil personalização para atender às necessidades específicas de processamento. As principais características das extrusoras da série KTE incluem:

• Redutor de torque de alta potência para uma transmissão de energia eficiente
• Sistema de controle de temperatura preciso com várias zonas de aquecimento
• Design de parafusos avançado com capacidades de auto-limpeza
• Sistema de alimentação eficiente com alimentadores volumétricos ou gravimétricos
• Sistema integrado de desgasificação para remoção de impurezas voláteis
• Sistema de controle fácil de usar, com interface de tela táctil

Especificações técnicas

Modeloo	Diâmetro do parafuso (mm)	Velocidade máxima (rpm)	Potência do motor (kW)	Produção (kg/h)
KTE-36B	35.6	500-600	18.5-22	20-100
KTE-50B	50.5	500-600	55-75	80-200
KTE-65B	62.4	500-600	90-110	200-450
KTE-75B	71	500-600	132-160	300-800
KTE-95B	93	500-600	250-315	800-1500

Definição de parâmetros

A definição de parâmetros para a produção de masterbatch TPR depende de vários fatores, incluindo o tipo de masterbatch, a proporção da formulação e o equipamento específico utilizado. Aqui estão algumas orientações gerais para a definição de parâmetros:

Definição da temperatura

O perfil de temperatura do extrusor deve ser ajustado para garantir a completa fusão da resina TPR, minimizando a degradação térmica. As configurações de temperatura típicas para a produção de masterbatch TPR são:

• Zona de alimentação: 150-170°C
• Zona de fundição: 170-190 °C
• Zona de mistura: 190-200 °C
• Zona de bombeamento: 190-200°C
• Temperatura da cabeça: 190-200°C

Ajuste da velocidade da rosca

A velocidade da hélice deve ser ajustada para alcançar a intensidade de mistura e a taxa de produção desejadas. As velocidades típicas das hélices para a produção de masterbatch TPR variam de 200 a 600 rpm, dependendo do modelo específico e das necessidades de processamento.

Definição da taxa de alimentação

A taxa de alimentação deve ser equilibrada com a velocidade do parafuso para garantir um fluxo de material consistente e uma mistura adequada. A taxa de alimentação pode ser ajustada com base na taxa de saída desejada e nas características das matérias-primas.

Definição da pressão

A pressão no extrusor deve ser mantida dentro de um intervalo adequado para garantir a adequada fusão e mistura dos materiais. As configurações típicas de pressão para a produção de masterbatch TPR variam entre 1000 e 4000 psi.

Preço do equipamento

O preço dos extrusores de parafuso duplo para a produção de masterbatch de TPR varia dependendo do modelo, das especificações e das características adicionais. Aqui estão algumas faixas de preços aproximadas para os extrusores da série KTE da Kerke:

• KTE-36B: $35,000 – $50,000
• KTE-50B: $60,000 – $80,000
• KTE-65B: $90,000 – $120,000
• KTE-75B: $130,000 – $180,000
• KTE-95B: $200,000 – $300,000

Estes preços são aproximados e podem variar dependendo da configuração específica e dos equipamentos adicionais necessários, como alimentadores, granuladores e sistemas de controle.

Problemas potenciais no processo de produção e suas soluções e métodos de prevenção

Apesar da tecnologia avançada e dos componentes de alta qualidade dos extrusores de dois parafusos, ainda podem haver alguns problemas potenciais durante a produção de masterbatch TPR. Aqui estão alguns problemas comuns, suas causas e soluções:

Problema 1: Dispersão deficiente de pigmentos

Causa:Isso pode ser devido à intensidade de mistura insuficiente, ao design inadequado dos parafusos ou ao uso de pigmentos de baixa qualidade ou agentes de dispersão.

Solução:Aumente a velocidade dos parafusos ou ajuste a configuração dos parafusos para melhorar a mistura. Use pigmentos e agentes de dispersão de alta qualidade e assegure que eles sejam devidamente misturados antes da extrusão.

Prevenção:Mantenha e limpe regularmente o extrusor para evitar a acumulação de materiais que possam afetar a mistura. Realize testes regulares de controle de qualidade para monitorar a dispersão dos pigmentos.

Problema 2: Degradação térmica da resina TPR

Causa:Isso pode ser devido à temperatura excessiva, ao tempo de permanência prolongado na extrusora ou à presença de oxigénio ou umidade.

Solução:Reduza a temperatura de extrusão ou aumente a velocidade do parafuso para reduzir o tempo de permanência. Certifique-se de que as matérias-primas estejam devidamente secas antes da extrusão.

Prevenção:Utilize uma atmosfera de nitrogênio na extrusora para minimizar a oxidação. Instale um sistema de desgasificação para remover impurezas voláteis e umidade.

Problema 3: Alto torque e consumo de energia

Causa:Isso pode ser devido à alta viscosidade do material fundido, ao design inadequado do parafuso ou à taxa de alimentação excessiva.

Solução:Aumente a temperatura de extrusão para reduzir a viscosidade do material fundido. Adapte a configuração do parafuso para melhorar o fluxo do material. Reduza a taxa de alimentação para ajustar a capacidade de processamento do extrusor.

Prevenção:Utilize um limitador de torque para proteger o extrusor de sobrecarga. Verifique e mantenha regularmente a caixa de engrenagens e outros componentes mecânicos.

Problema 4: Tamanho desigual dos pellets

Causa:Isso pode ser devido a configurações inadequadas do granulador, fluxo de material inconsistente ou lâminas do granulador desgastadas.

Solução:Ajuste a velocidade do pelletizador e a posição das lâminas para garantir uma corte uniforme. Verifique o sistema de alimentação para garantir um fluxo consistente do material. Substitua as lâminas do pelletizador desgastadas.

Prevenção:Manter e calibrar regularmente o pelletizador. Realizar testes regulares de controle de qualidade para monitorar o tamanho e a forma dos pellets.

Problema 5: Variação de cor

Causa:Isso pode ser devido a uma carga inconsistente de pigmentos, uma mistura deficiente ou variações nas matérias-primas.

Solução:Utilize um sistema de alimentação gravimétrico para garantir uma carga consistente de pigmentos. Melhore o processo de mistura ajustando a configuração das hélices ou aumentando a velocidade das hélices. Teste as matérias-primas antes de utilizá-las para garantir que atendam às especificações exigidas.

Prevenção:Implemente procedimentos rigorosos de controle de qualidade para as matérias-primas e os produtos acabados. Utilize equipamento de medição de cor para monitorar a consistência da cor.

Problema 6: Agregação de pellets

Causa:Isso pode ser devido a um resfriamento insuficiente, alta umidade ou secagem inadequada dos pellets.

Solução:Aumente o fluxo de água de resfriamento ou reduza a velocidade de extrusão para melhorar o resfriamento. Certifique-se de que os pellets são adequadamente secos antes do embalamento. Utilize agentes anticolisão, se necessário.

Prevenção:Manter as condições adequadas de resfriamento e secagem. Armazenar os pellets em um ambiente seco.

Manutenção e cuidados

A manutenção e os cuidados adequados da extrusora de dois parafusos são essenciais para garantir um desempenho confiável e prolongar a vida útil do equipamento. Aqui estão algumas dicas de manutenção:

Limpeza regular

After each production run, clean the extruder thoroughly to remove any residual materials that can affect the quality of subsequent batches. Use a suitable cleaning agent and follow the manufacturer’s instructions for cleaning procedures.

Lubrificação

Regularly lubricate the gearbox, bearings, and other moving parts to reduce friction and wear. Use the recommended lubricant and follow the manufacturer’s instructions for lubrication intervals.

Inspeção e substituição de peças

Regularmente inspecione os elementos de parafuso, o cilindro e outros componentes em busca de sinais de desgaste ou danos. Substitua peças desgastadas ou danificadas imediatamente para evitar danos adicionais ao equipamento.

Calibração e ajuste

Regularmente calibre o sistema de controle de temperatura, o sistema de alimentação e outros componentes para garantir um desempenho preciso e consistente. Ajuste as configurações do equipamento conforme necessário para otimizar o processo de produção.

Formação e educação

Forneça a devida formação e educação aos operadores para garantir que compreendam o equipamento e seu funcionamento. Atualize regularmente os operadores sobre novas tecnologias e melhores práticas para melhorar suas habilidades e conhecimento.

FAQ

P: Qual é a diferença entre uma extrusora de dois parafusos e uma extrusora de um parafuso para a produção de masterbatch TPR?

R: As extrusoras de dois parafusos oferecem capacidades de mistura superiores em comparação com as extrusoras de um parafuso, tornando-as mais adequadas para a produção de masterbatch TPR. Os dois parafusos criam forças de cisalhamento intensas que quebram os aglomerados de pigmentos e os dispersam uniformemente pela matriz de resina TPR. As extrusoras de dois parafusos também têm uma taxa de produção mais alta e podem manipular uma ampla variedade de materiais.

P: É possível produzir masterbatch de TPR usando um extrusor de um único parafuso?

R: Embora seja possível produzir masterbatch de TPR usando um extrusor de um único parafuso, a qualidade do masterbatch pode não ser tão consistente quanto a produzida usando um extrusor de dois parafusos. Os extrusores de um parafuso têm capacidade limitada de mistura, o que pode resultar em uma dispersão inadequada dos pigmentos e uma cor inconsistente. Para a produção de masterbatch de TPR de alta qualidade, recomenda-se o uso de um extrusor de dois parafusos.

P: Qual é a relação L/D recomendada para um extrusor de dois parafusos utilizado para a produção de masterbatch de TPR?

R: A relação L/D (comprimento para diâmetro) recomendada para um extrusor de dois parafusos utilizado para a produção de masterbatch de TPR é geralmente entre 36:1 e 48:1. Esta relação fornece o tempo de permanência adequado para a adequada fusão, mistura e desgasificação dos materiais.

P: Como posso melhorar a dispersão dos pigmentos no masterbatch de TPR?

R: Para melhorar a dispersão dos pigmentos, você pode: (1) Usar pigmentos de alta qualidade e agentes de dispersão, (2) Certificar-se de uma adequada pré-mistura das matérias-primas, (3) Ajustar a configuração do parafuso para aumentar a intensidade da mistura, (4) Otimizar a temperatura de extrusão e a velocidade do parafuso, e (5) Usar um extrusor de dois parafusos com tecnologia de mistura avançada.

P: Quais são as aplicações comuns do masterbatch de TPR?

R: O masterbatch de TPR é amplamente utilizado em várias indústrias, incluindo automotiva, médica e bens de consumo. As aplicações comuns incluem peças de interior de automóveis, dispositivos médicos e produtos de consumo, como capas de telefone e equipamentos esportivos.

Conclusão

A produção de masterbatch de TPR requer equipamentos e processos especializados para garantir a dispersão uniforme dos pigmentos e aditivos, mantendo as propriedades únicas do TPR. Os extrusores de dois parafusos, como a Série KTE da Kerke, são a escolha preferencial para a produção de masterbatch de TPR devido às suas excelentes capacidades de mistura, altas taxas de produção e capacidade de lidar com as características únicas do TPR.

Compreendendo as proporções de formulação, os processos de produção, as especificações de equipamento e os possíveis problemas na produção de masterbatch de TPR, os fabricantes podem otimizar seus processos de produção e produzir masterbatch de TPR de alta qualidade que atenda aos exigentes requisitos de várias indústrias.

Com a devida manutenção e cuidado, os extrusores de dois parafusos podem fornecer desempenho confiável e qualidade de produto consistente por muitos anos, o que os torna um investimento valioso para os fabricantes de masterbatch de TPR.