Introdução

O poliéster termoplástico (TPU) 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 TPU, que contém pigmentos concentrados ou aditivos dispersos em uma resina portadora de TPU, é amplamente utilizado em diversas indústrias, como calçados, automotivo, médica e bens de consumo.

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

A Nanjing Kerke Extrusion Equipment Co., Ltd. oferece uma ampla gama de extrusores de parafusos gêmeos da série KTE, especificamente projetados para a granulação de masterbatch de TPU. Estes extrusores apresentam designs de parafusos avançados, controle de temperatura preciso e sistemas de alimentação eficientes, garantindo qualidade consistente e alta produtividade.

Relações de formulação para diferentes tipos de masterbatch de TPU

A relação de formulação do masterbatch de TPU depende do tipo de masterbatch e das exigências específicas da aplicação. Aqui estão algumas relações de formulação comuns para diferentes tipos de masterbatch de TPU:

Masterbatch de cor

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

Por exemplo, uma formulação típica de masterbatch de TPU preto pode incluir 70% de resina de TPU, 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 de transportador de TPU: 70-90%
• Aditivos: 5-25%
• Agentes de dispersão: 2-5%
• Aditivos de processamento: 1-3%

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

Masterbatch funcional

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

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

Processo de produção para a granulação de masterbatch de TPU

O processo de produção para a granulação de masterbatch de TPU envolve normalmente as seguintes etapas:

1. Preparação da matéria-prima

Todas as matérias-primas, incluindo a resina de TPU, pigmentos, aditivos e aditivos de processamento, são cuidadosamente pesadas e medidas de acordo com a proporção da formulação. A resina de TPU deve ser adequadamente seca antes do uso 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 na extrusora de dois parafusos.

2. Extrusão de dois parafusos

As matérias-primas pré-mixadas são alimentadas na extrusora de dois parafusos, onde são fundidas, misturadas e compostas em condições de temperatura e pressão controladas. Os parafusos gêmeos rotam na mesma direção, criando forças de cisalhamento intensas que quebram os agregados de pigmentos e os dispersam uniformemente pela matriz da resina de TPU.

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

3. Pelletização

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

A granulagem subaquática é frequentemente utilizada para a granulagem do masterbatch de TPU, pois proporciona um melhor resfriamento e produz pellets com uma superfície mais suave. Os pellets são, em seguida, secos para remover qualquer umidade residual.

4. Controlo de qualidade

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

• Medição da cor utilizando 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 granulagem do masterbatch de TPU. 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 características principais das extrusoras da série KTE incluem:

• Câmbio de torque de alto rendimento para uma transmissão eficiente de energia
• 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 granulação de masterbatch de TPU 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 de temperatura

O perfil de temperatura do extrusor deve ser ajustado para garantir a completa fusão da resina de TPU, minimizando, ao mesmo tempo, a degradação térmica. As configurações típicas de temperatura para a granulação de masterbatch de TPU são as seguintes:

• Zona de alimentação: 150-170°C
• Zona de fusão: 170-190°C
• Zona de mistura: 190-200°C
• Zona de bombeamento: 190-200°C
• Cabeça da matriz: 190-200°C

Ajuste da velocidade do parafuso

A velocidade do parafuso deve ser ajustada para alcançar a intensidade de mistura e a taxa de produção desejadas. As velocidades típicas dos parafusos para a granulação de masterbatch de TPU variam entre 200 e 600 rpm, dependendo do modelo específico e das necessidades de processamento.

Ajuste da taxa de alimentação

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

Ajuste da pressão

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

Preço do equipamento

O preço dos extrusores de parafusos gêmeos para a granulação de masterbatch de TPU varia de acordo com o modelo, as especificações e os recursos 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.

Possíveis problemas no processo de produção e suas soluções e métodos de prevenção

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

Problema 1: Dispersão de pigmento deficiente

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

Solução:Aumente a velocidade do parafuso ou ajuste a configuração do parafuso para melhorar a mistura. Utilize pigmentos e agentes de dispersão de alta qualidade e assegure que estes sejam devidamente pré-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 de TPU

Causa:Este problema pode ser causado por temperatura excessiva, tempo de permanência prolongado na extrusora ou presença de oxigênio 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 degaseificação para remover impurezas voláteis e umidade.

Problema 3: Alto torque e consumo de energia

Causa:Este problema pode ser causado por alta viscosidade do material fundido, configuração inadequada do parafuso ou 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 adequar-se à capacidade de processamento da extrusora.

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 irregular dos pellets

Causa:Este problema pode ser causado por configurações inadequadas do pelletizador, fluxo de material inconsistente ou lâminas do pelletizador desgastadas.

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

Prevenção:Manter e calibrar regularmente o extrusor. 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 rigorosos procedimentos 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 dos 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 secos adequadamente antes do embalamento. Utilize agentes anti-bloqueio, 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

Inspecione regularmente 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 mais danos ao equipamento.

Calibração e ajuste

Calibre regularmente 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 formação e a educação adequadas aos operadores para que eles compreendam o equipamento e sua operação. 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 granulação de masterbatch de TPU?

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

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

R: Embora seja possível produzir um masterbatch de TPU utilizando um extrusor de um único parafuso, a qualidade do masterbatch pode não ser tão consistente quanto a produzida utilizando um extrusor de dois parafusos. Os extrusores de um único parafuso têm capacidades de mistura limitadas, o que pode resultar em uma dispersão inadequada do pigmento e em uma cor inconsistente. Para a produção de masterbatch de TPU 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 granulação de masterbatch de TPU?

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

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

R: Para melhorar a dispersão do pigmento, pode: (1) Utilizar pigmentos de alta qualidade e agentes de dispersão; (2) Garantir 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) Utilizar uma extrusora de dois parafusos com tecnologia de mistura avançada.

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

R: O masterbatch de TPU é amplamente utilizado em diversas indústrias, incluindo calçados, automóveis, produtos médicos e bens de consumo. As aplicações comuns incluem solas de sapatos, peças de interior de automóveis, dispositivos médicos e produtos de consumo, como capas para telefones e equipamentos esportivos.

Conclusão

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

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

Com a manutenção e cuidados adequados, os extrusores de dois parafusos podem fornecer desempenho confiável e qualidade de produto consistente durante muitos anos, tornando-os um investimento valioso para os fabricantes de masterbatch de TPU.