Os compostos de polipropileno e poliamida reforçados com fibra de vidro estão entre os materiais de engenharia mais procurados nas indústrias automotiva, elétrica e de bens de consumo, mas construir a linha de produção adequada raramente é uma questão de comprar uma única máquina. A fábrica Kerke, da Wanplas, traz mais de 12 anos de experiência, uma fábrica de 19.997 m², mais de 2.000 máquinas em operação em todo o mundo e serviços em mais de 70 países para ajudar os produtores a configurar uma linha de compostos de dupla hélice de fibra de vidro PP PA completa, equilibrada e repetível. Esta experiência acumulada em centenas de linhas de fibra de vidro é a base prática da lógica de correspondência neste artigo, porque cada recomendação numérica abaixo foi validada em compostos de produção reais e não extraída de um catálogo genérico. Este artigo apresenta um esquema completo de correspondência de máquinas que mostra exatamente quais máquinas se combinam, por que elas são combinadas e como dimensionar cada módulo para uma linha reforçada com fibra de vidro. Seja compondo GF PP para peças de interior de automóveis ou GF PA para componentes estruturais, a lógica de correspondência da extrusora de dupla hélice, do alimentador lateral, do alimentador de líquido, do sistema de granulagem e do equipamento auxiliar permanece consistente. O objetivo é uma linha que proteja a extensão da fibra de vidro, forneça dispersão uniforme, elimine os voláteis através de devolatilização a vácuo e produza pellets limpos e livres de fluxo em uma produção previsível.
Um esquema de correspondência de máquinas é diferente de um guia de configuração de instalações. Em vez de se concentrar na disposição da fábrica e nas obras civis, este esquema se concentra na configuração técnica das próprias máquinas: qual diâmetro de parafuso e relação L/D escolher, onde a fibra de vidro entra, como o agente de acoplamento é dosado, qual método de granulagem se adapta ao material e quais equipamentos de apoio mantêm a linha estável. No final deste artigo, você será capaz de traduzir uma saída alvo e uma relação de fibra de vidro alvo em um bilhete concreto de máquinas, com os extrusores duplos de parafusos da série KTE da Kerke como núcleo e os padrões de engenharia compartilhados da Wanplas apoiando cada módulo.
Compreender os requisitos de compósito de PP e PA reforçados com fibra de vidro
Os compostos reforçados com fibra de vidro são definidos por três pilares de qualidade que todo o esquema da máquina deve proteger: retenção da comprimento da fibra, qualidade de dispersão e devolatilização. Se qualquer um desses pilares falhar, o composto acabado perde o desempenho mecânico que justifica seu custo mais elevado, e a moldagem por injeção ou extrusão em cadeia sofre com linhas de solda fracas, defeitos na superfície ou contração inconsistente. Um esquema de correspondência da máquina correto começa por traduzir estes requisitos do material em funções da máquina, e não por selecionar um único modelo do catálogo.
A retenção da duração das fibras é o fator mais importante nos compostos de fibra de vidro. O valor de reforço da fibra de vidro resulta do seu coeficiente de aspecto, a relação entre a duração e o diâmetro, e as fibras longas suportam a carga muito melhor do que as fibras curtas e quebradas. Em um processo de dois parafusos, as fibras entram como fios cortados de cerca de 4 a 25 milímetros e são progressivamente cortados e orientados pela cisalhamento do parafuso. A adição de fibra de vidro muito cedo, na garganta de alimentação sólida, força a fibra seca e abrasiva a passar pela zona de fundição de alta cisalhamento, onde se fragmenta em fragmentos inúteis. O esquema da máquina deve, portanto, colocar um alimentador lateral abaixo da zona de fundição inicial, para que as fibras encontrem uma película de polímero já fundido e de baixa viscosidade e sejam encharcadas com o mínimo de abuso mecânico. O tempo de permanência restante antes da matriz deve ser curto e suave.
A dispersão é o segundo pilar. Uma boa dispersão significa que cada fibra de vidro é individualmente revestida pela matriz de polímero e distribuída uniformemente em todo o material fundido, sem aglomerados, fios ou faixas. A dispersão é regida pela disposição do bloco de amassamento, a velocidade do parafuso e a taxa de cisalhamento local. Um extrusor de parafusos gêmeos co-rotativos é superior aqui porque seus parafusos totalmente interligados e auto-limpantes geram uma cisalhamento controlável e repetível e limpam a parede do cilindro, prevenindo o material estagnado que poderia degradar o produto. O esquema da máquina deve especificar uma distância de amassamento e mistura suficiente, geralmente na faixa L/D de 36 a 52, para revestir completamente as fibras sem sobreaquecer o polímero.
A desumidificação é o terceiro pilar e é especialmente crítica para o poliamida. O PA é higroscópico e hidrolisa se a umidade permanecer na fusão, o que reduz permanentemente o peso molecular e a resistência ao impacto. Mesmo após o pré-secagem, a umidade residual e os voláteis provenientes de agentes de ligação ou aditivos de processamento devem ser removidos. O esquema da máquina deve incluir uma seção de barril de ventilação a vácuo dedicada, idealmente dois portas de ventilação, com volume livre suficiente e uma vedação da fusão estável para que o vácuo extraia o gás sem arrastar a fusão para a linha de vácuo. Uma linha bem ajustada remove os voláteis sem perder a produção ou criar espuma no grânulo.
Além dos três pilares, o esquema deve respeitar a sensibilidade térmica. Os compostos de fibra de vidro frequentemente incluem agentes de acoplamento, silanos, antioxidantes e retardadores de chama que se degradam se expostos a temperaturas excessivas ou submetidos a esforços excessivos. A linha compatível, portanto, precisa de um controle preciso da temperatura da zona do tambor, um projeto de parafuso que limite a temperatura máxima e uma estratégia de resfriamento para a caixa de engrenagens e o tambor. Esses requisitos influenciam diretamente as opções de módulo descritas nas seções seguintes.
Na produção, a retenção da comprimento das fibras é verificada dissolvendo o grão em um solvente aquecido ou em um ácido que remove o polímero, mantendo o vidro intacto, e depois medindo a distribuição do comprimento das fibras sob um microscópio. Uma linha bem ajustada mantém o comprimento médio ponderado das fibras acima de um objetivo específico para a aplicação, e o esquema da máquina é avaliado pela proximidade que ele alcança desse objetivo em pleno rendimento comercial, e não apenas em uma configuração suave de laboratório. É por isso que a posição do alimentador lateral e o tempo de permanência no curso inferior são tratados como variáveis de projeto de primeira classe, e não como ajustes realizados após a construção da linha.
A química do agente de ligação é a quarta exigência prática que o esquema deve atender. A fibra de vidro é polar e hidrofílica, enquanto o polipropileno é não polar e a poliamida é semi-polar, portanto, sem um agente de ligação, a interface fibra-matriz é fraca e a umidade rapidamente compromete a adesão. Um polímero enxerto de anhídrido maleico ou de silano liga as duas fases e aumenta a resistência mecânica tanto em estado seco como molhado. O esquema da máquina deve fornecer este aditivo através do alimentador de líquido no ponto correto, de modo que ele cubra a fibra antes que a mistura fundida se resfrie e solidifique, o que é possível apenas quando o extrusor possui uma porta de injeção de líquido dedicada, adequada ao layout do parafuso.
Por fim, o esquema deve proteger a consistência do produto durante toda a campanha. Os compostos de fibra de vidro são abrasivos, e o desgaste dos parafusos e do tambor altera o volume livre e a cisalhamento ao longo do tempo, o que lentamente altera a qualidade da dispersão. A linha compatível, portanto, combina revestimentos de tambor resistentes ao desgaste e elementos de parafuso com um intervalo de manutenção planejado e um pequeno estoque de elementos intercambiáveis, de modo que a produção permaneça dentro dos parâmetros especificados durante anos, e não apenas meses. A consistência, e não um bom grão de uma só vez, é o que define uma linha de compósitos de fibra de vidro bem-sucedida.
O princípio fundamental da correspondência de máquinas para a compenetração GF
O princípio fundamental da correspondência de máquinas para a compoção de fibra de vidro consiste em construir uma linha modular contínua, onde cada máquina desempenha uma função no lugar certo e toda a linha está equilibrada para a produção desejada. A linha começa com a preparação da matéria-prima, passa pela alimentação gravimétrica, fundição e incorporação de fibra no extrusor de dois parafusos, devolatilização, granulação e termina com o resfriamento e transporte dos grânulos. O extrusor de dois parafusos é o coração, mas um alimentador de tamanho inadequado, um granulador errado ou uma secadora ausente podem tornar a linha ineficiente. Correspondência significa dimensionar cada módulo para a mesma capacidade horária.
No centro, encontra-se o extrusor paralelo de parafusos co-rotantes da série Kerke KTE, disponível em modelos de laboratório KTE-16B até modelos de produção KTE-135D. Para linhas de PP e PA de fibra de vidro, os tamanhos principais são KTE-50, KTE-65 e KTE-75. Estes modelos partilham um tambor modular com diâmetros de parafusos de cerca de 50, 65 e 75 milímetros e relações L/D configuráveis entre 36 e 52. A configuração que mais importa para a compoção de fibra de vidro é a disposição dos elementos: uma seção de transporte e fundição no extremo de alimentação, uma seção de amassamento e mistura no meio, uma porta de alimentação lateral para fibra de vidro, uma porta de injeção de líquido para agente de acoplamento, pelo menos uma ventilação a vácuo e uma seção de dosagem antes da matriz.
O alimentador principal é um sistema de perda de peso que mede a resina e o enchimento por massa com alta precisão, independentemente das variações da densidade volumétrica. O rolo de fibra de vidro ou o fio cortado é adicionado através de um alimentador lateral de dois parafusos que puxa a fibra para a mistura a uma velocidade e ângulo controlados. Um alimentador líquido injetará agente de ligação ou silano diretamente na massa fundida, melhorando a interface fibra-matriz. A ventilação a vácuo remove a umidade e os compostos voláteis. O mel é então encaminhado para o sistema de formação de pellets. Cada um desses alimentadores e portas deve ser combinado com o volume livre da extrusora e a velocidade do parafuso, de modo que a linha funcione com um fluxo de massa único e estável.
O torque é o fator limitante prático. Os compostos de fibra de vidro são viscosos e abrasivos, portanto, a caixa de engrenagens deve fornecer torque suficiente por parafuso para processar a mistura sem bloquear ou sobreaquecer. Os modelos adequados abaixo foram selecionados de forma que, na proporção de fibra de vidro alvo de 10 a 50 por cento, a velocidade e o torque do parafuso estejam dentro de uma janela segura e eficiente, em vez de atingirem o limite mecânico. Dimensionar o extrusor um tamanho maior do que o calculado marginal geralmente é a opção mais econômica, uma vez que são contabilizados o tempo de inatividade e o desperdício.
Configuração do elemento de parafuso para linhas de fibra de vidro
A série KTE constrói seu parafuso a partir de elementos individuais montados nos eixos ranhurados, e a disposição desses elementos é o verdadeiro conteúdo de engenharia do esquema de correspondência da máquina. Os elementos de transporte com passagens profundas movem o material para a frente e determinam o tempo de permanência. Os blocos de amassamento, que são discos em forma de lente deslocados em ângulo, geram a cisalhamento que dispersa o preenchimento e molha a fibra de vidro; seu ângulo de deslocamento e largura controlam o quão agressivamente a mistura é trabalhada. Os elementos reversos e anéis restritores criam pressão local que força a mistura a preencher a porta de alimentação lateral e a válvula de vácuo adequadamente. Os elementos de mistura com pinos de interligação homogeneizam a temperatura e a composição antes da matriz.
Para o trabalho com fibra de vidro, a configuração clássica começa com uma longa zona de transporte e fundição, coloca o primeiro bloco de amassamento após a fundição do polímero, mantém a porta de alimentação lateral em uma região de baixo esforço, para que as fibras entrem em uma mistura suave, utiliza uma segunda zona de amassamento mais suave para finalizar o revestimento e termina com uma zona de dosagem que alimenta a matriz a uma pressão constante. A relação L/D de 36 a 52 oferece espaço para acomodar todas essas funções, além de uma ou duas aberturas, sem aglomeração. Os engenheiros da Kerke calculam a combinação de elementos a partir da viscosidade da resina, da relação de fibra de vidro e da produção desejada, e validam-a em uma corrida de amostras antes do envio. Esta correspondência a nível de elementos é o que separa uma linha produtiva de fibra de vidro de um extrusor de mistura genérico que simplesmente tem uma alimentação lateral conectada.
Um esquema equilibrado também leva em consideração a mudança. Muitos produtores executam o GF PP de manhã e o GF PA à tarde, ou alteram entre 10% e 50% de fibra de vidro. O design modular de parafusos e barris da série KTE permite que você re-organize os elementos e as posições dos alimentadores sem substituir a máquina, razão pela qual o esquema favorece a tecnologia de parafusos gêmeos que giram em conjunto em relação a sistemas fixos de parafusos únicos ou em lotes para trabalhos com fibra de vidro.
Especificação do módulo central do extrusor com dois parafusos Kerke KTE-65
O Kerke KTE-65 é o módulo de núcleo mais comum para a compilação de fibra de vidro PP e PA de capacidade média, normalmente utilizado em linhas com uma produção alvo de 250 a 450 kg/h, com 10 a 50 por cento de fibra de vidro. O seu diâmetro de parafuso de cerca de 62 a 65 milímetros oferece um volume livre suficiente para uma amassagem intensiva, mantendo-se econômico em espaço e energia. A tabela abaixo lista as especificações representativas para uma configuração KTE-65 otimizada para fibra de vidro.
KTE-65 Especificação representativa para a compenetração de GF
| Parâmetro | Configuração do KTE-65 GF | Nota de engenharia |
|---|---|---|
| Tipo de parafuso | Eixo paralelo co-rotante de dois parafusos | Elementos modulares auto-limpantes |
| Diâmetro do parafuso | 62,4 mm (nominal 65) | Tamanho da série KTE padrão |
| Relação L/D | 36 a 52 (configurável) | 52 recomendado para GF completo + ventilação |
| Distância do centro | 52 mm | Determina a intercambiabilidade dos elementos |
| Potência do motor principal | 90 a 132 kW | Depende da relação L/D e da classe de torque |
| Velocidade máxima da broca | 500 a 600 rpm | Controlado por inversor |
| Momento máximo por eixo | Aproximadamente 1100 Nm | Classe de torque elevado disponível |
| Saída (GF de 10 a 50 por cento) | 250 a 450 kg/h | Para compostos baseados em PP e PA |
| Alimentador lateral | Dois parafusos, para baixo | Para rolo de fibra de vidro ou para corte |
| Ventilação | Uma ou duas aberturas de vácuo | Desidratação da umidade do PA |
| Porto líquido | Sim, para o agente de acoplamento | Injeção de silano medida |
| Sistema de controle | PLC e HMI com armazenamento de receitas | Controle de temperatura em loop fechado |
Em uma linha GF PP ou GF PA, o KTE-65 é combinado com um alimentador principal com perda de peso, um alimentador lateral para baixo-corrente, um alimentador de líquido para agente de acoplamento e um anel de água ou um granulador refrigerado a ar, dependendo da produção. Sua pequena área de instalação e consumo médio de energia o tornam a escolha padrão para produtores que escalam da validação em laboratório para volumes comerciais sem se comprometer com a maior área de instalação do KTE-75.
Especificação do módulo de extrusora de parafusos duplos Kerke KTE-75 de alta capacidade
O Kerke KTE-75 é o módulo de núcleo de alta capacidade para a compostação de fibra de vidro PP e PA, quando a produção alvo atinge 450 a 800 kg/h. Com um diâmetro de parafuso de cerca de 71 milímetros e um volume livre maior por unidade de comprimento, ele suporta um fluxo de massa mais elevado, mantendo a velocidade do parafuso moderada, o que reduz a energia específica e a quebra da fibra. A tabela abaixo mostra as especificações representativas.
KTE-75 Especificação representativa para a compilação de GF
| Parâmetro | Configuração do KTE-75 GF | Nota de engenharia |
|---|---|---|
| Tipo de parafuso | Eixo paralelo co-rotante de dois parafusos | Elementos modulares auto-limpantes |
| Diâmetro do parafuso | 71 mm (nominal 75) | Tamanho da série KTE padrão |
| Relação L/D | 36 a 52 (configurável) | 52 recomendado para PA + dois orifícios de ventilação |
| Distância do centro | 60 mm | Utiliza um conjunto de elementos maior |
| Potência do motor principal | 160 a 220 kW | Câmbio de alto torque |
| Velocidade máxima da broca | 450 a 600 rpm | Velocidade de rotação mais baixa do que a do KTE-65 para a mesma saída |
| Momento máximo por eixo | Aproximadamente 2000 Nm | Sucede mistura de alta viscosidade de GF |
| Saída (GF de 10 a 50 por cento) | 450 a 800 kg/h | Para compostos baseados em PP e PA |
| Alimentador lateral | Dois parafusos, para baixo | Manipula alto rendimento de fibra |
| Ventilação | Dois orifícios de vácuo | Fortalecida devolatilização para PA |
| Porto líquido | Sim, para o agente de acoplamento | Injeção de silano medida |
| Sistema de controle | PLC e HMI com armazenamento de receitas | Controle de temperatura em loop fechado |
Para cargas de fibra alta acima de 30 por cento ou para tipos de poliamida sensíveis ao calor, o KTE-75 se ajusta melhor à peletização subaquática ou em anel de água, para manter o tempo de permanência curto e as pelotas limpas. Sua maior reserva de torque permite absorver variações na formulação, como uma mudança de 10 para 50 por cento de fibra de vidro, sem alterar a velocidade do parafuso, o que poderia quebrar as fibras. O KTE-75 é o núcleo recomendado quando uma única linha deve servir vários compostos de fibra de vidro em escala comercial.
Compatibilidade do sistema de pelotização: fio refrigerado a ar, anel de água, subaquático
A pelotização é o módulo downstream que converte o fundido de fibra de vidro homogêneo em um produto estável e de fluxo livre, e a escolha do método deve ser adequada ao material e à produção. A Kerke fornece uma gama completa de sistemas de corte e pelotização: pelotização de fios refrigerados a ar, corte a quente na face do matriz de anel de água, granulação submersa e variantes relacionadas. Os três mais relevantes para o GF PP e o GF PA são a pelotização de fios refrigerados a ar, o corte a quente na face do matriz de anel de água e a granulação submersa. Cada um deles tem uma janela de operação clara.
A pelotização de fios refrigerada a ar passa vários fios extrudados por um banho de água e um secador, e depois os corta com uma faca rotativa em pellets cilíndricos. É a opção mais flexível e menos cara, ideal para linhas de laboratório, linhas piloto e linhas comerciais de pequeno a médio porte que alteram frequentemente a formulação. Sua desvantagem é um maior risco de trabalho e quebra de fios em produção muito alta, e o banho de fios pode atenuar a fibra de vidro no corte do pelotização, embora isso seja aceitável para a maioria dos compostos.
O sistema de anel de água corta a fusão na face da matriz, enquanto um anel de água transporta os pellets para longe e os resfria. Ele funciona continuamente, produz pellets redondos e uniformes e lida com rendimentos médios a elevados com pouca produção de poeira. Para GF PA e GF PP a 250 a 600 kg/h, o sistema de anel de água é muitas vezes a melhor combinação de custo, limpeza e disponibilidade.
A granulação subaquática corta a fusão abaixo da superfície da água na face da matriz e é a escolha preferencial para altas taxas de produção superiores a 500 kg/h e para compostos sensíveis ao calor ou altamente encheros. Ela fornece os pellets mais uniformes, esféricos e com baixa quantidade de finos e suporta as operações mais prolongadas sem interrupções, razão pela qual é compatível com o KTE-75 em plena capacidade. A tabela abaixo relaciona o método de granulação ao material e ao tamanho da linha.
Seleção de granulagem por material e produção
| Método | Melhor intervalo de saída | Material adequado | Vantagem principal |
|---|---|---|---|
| Praia refrigerada a ar | Laboratório até 300 kg/h | GF PP, GF PA, masterbatch | Flexível, de baixo custo, fácil de mudar |
| Anel de água na face | 250 a 600 kg/h | GF PP, GF PA, compostos preenchidos | Pellets redondos contínuos, de baixa poluição e uniformes |
| Granulação subaquática | 500 a 1200 kg/h | PA de alto GF, compostos sensíveis ao calor | Pellets esféricos, corridas mais longas, melhor higiene |
Do ponto de vista dos custos, os três métodos seguem uma clara hierarquia. A pelotização de fio com refrigeração por ar possui um baixo custo de aquisição e um custo operacional médio, razão pela qual domina as linhas piloto e pequenas. A pelotização de faces de matrizes de anel de água apresenta um custo de aquisição médio e custos operacionais baixos a médios, graças ao funcionamento contínuo e ao baixo consumo de mão-de-obra. A granulação subaquática tem um custo de aquisição alto a muito alto e um custo operacional médio, mas seu rendimento, uniformidade dos pellets e tempo de operação muitas vezes o tornam o de menor custo total em larga escala. O esquema de correspondência da máquina seleciona o método por saída e material primeiro, e depois confirma se a escolha se encaixa na tolerância de custo do comprador, utilizando estas etiquetas relativas em vez de um preço fixo.
Em todos os três métodos, a linha equipada inclui um secador de pellets e um separador vibratório para remover os finos e os pellets de tamanho excessivo antes da carga em silos ou sacos. Nos compostos de fibra de vidro, o controle dos finos é importante porque a poeira de fibra irrita a manipulação downstream e enfraquece a densidade volumétrica do pellet. A escolha do processo de pelletização deve ser definida ao mesmo tempo que o tamanho do extrusor, não depois, porque a interface entre a matriz e a bomba de fusão depende dela.
Coincidência de equipamentos auxiliares
A linha de composto de fibra de vidro com dois parafusos é tão estável quanto o seu módulo de suporte mais fraco. O esquema de correspondência de equipamentos auxiliares abrange as máquinas ao redor do extrusor que preparam o material, recuperam resíduos, controlam a temperatura e protegem o processo. A Kerke fornece uma gama completa de equipamentos auxiliares: misturador de alta velocidade, granulador de plástico, pulverizador, refrigerador de água e secador, todos combinados com a capacidade de produção do extrusor.
Tabela de correspondência auxiliar
| Auxiliar | Função na Linha GF | Regra de correspondência |
|---|---|---|
| Misturador de alta velocidade | Pre-misture de resina, enchimento, aditivos | Volume de lote dimensionado para 1 a 2 horas de alimentação |
| Secador desumidificador | PA seco com menos de 0,1 por cento de umidade | O rendimento corresponde a um alimentador de perda de peso |
| Granulador de plástico | Recuperar areia fora do padrão ou resíduos | Largura do rotor ajustada à taxa de reciclagem |
| Pulverizador | Reduza o tamanho dos flocos ou regrande | Para reintrodução como enchimento |
| Refrigerador de água | Câmbio e tambor refrigerados, controle da temperatura | Capacidade dimensionada para a carga de aquecimento do motor |
| Carregador a vácuo | Transportar material para os alimentadores | Compatível com a demanda de alimentação |
O secador desumidificador merece uma atenção especial para a PA de GF. A poliamida absorve a umidade do ar ambiente em poucas horas, por isso o secador deve estar próximo do alimentador de perda de peso e a linha de transferência deve estar selada. Um refrigerador de água não é opcional para linhas de alto torque; ele remove o calor gerado pelo engrenagem e pela fricção do tambor, mantendo a velocidade do parafuso estável sob carga. O esquema adequado trata esses auxiliais como parte da linha, e não como detalhes adicionais, porque um secador ou refrigerador danificados interrompem todo o processo.
Um carregador a vácuo e, para linhas maiores, um sistema de alimentação central, mantêm o alimentador de perda de peso abastecido sem a intervenção do operador. As linhas de fibra de vidro funcionam durante longas turnas, e um alimentador vazio, mesmo por um minuto, cria uma etapa de composição que arruína uma lote e obriga a uma purga. O ajuste da capacidade do carregador à demanda do alimentador e a colocação de um recipiente diário entre o secador e o alimentador eliminam este risco e permitem que a linha funcione sem supervisão durante uma turna completa. Portanto, o esquema de ajuste auxiliar trata o transporte de material como uma etapa controlada e metida, em vez de uma etapa casual de encher e despejar.
Compatibilização de parâmetros de processo para GF PP e GF PA
Os parâmetros do processo traduzem o esquema da máquina em uma receita de operação. A tabela abaixo fornece temperaturas representativas da zona do tambor, intervalo de velocidade do parafuso e ponto de adição de fibra para GF PP e GF PA com 30 por cento de fibra de vidro em um KTE-65 ou KTE-75 com L/D 48. Esses valores são pontos de partida; a receita exata deve ser otimizada no material real durante a comissionamento e validada por testes mecânicos.
Tabela representativa de parâmetros de processo (GF 30 por cento)
| Parâmetro | GF PP (30 por cento) | GF PA6 (30 por cento) | GF PA66 (30 por cento) |
|---|---|---|---|
| Temperatura da zona de alimentação | 180 a 200 °C | 220 a 240 °C | 250 a 270 °C |
| Temperatura da zona de fundição | 200 a 220 °C | 240 a 260 °C | 270 a 290 °C |
| Temperatura da zona de mistura | 210 a 230 °C | 250 a 270 °C | 280 a 300 °C |
| Ponto de adição de fibra | Alimentador lateral, zona 5 a 6 | Alimentador lateral, zona 5 a 6 | Alimentador lateral, zona 5 a 6 |
| Temperatura da zona de ventilação | 200 a 220 °C | 240 a 260 °C | 270 a 290 °C |
| Temperatura da matriz | 210 a 230 °C | 250 a 270 °C | 280 a 300 °C |
| Velocidade do parafuso | 300 a 500 rpm | 300 a 500 rpm | 300 a 450 rpm |
| Nível de vácuo | -0,06 a -0,09 MPa | -0,08 a -0,095 MPa | -0,08 a -0,095 MPa |
O ponto de adição de fibra na zona 5 ou 6 deixa apenas a quantidade necessária de comprimento para baixo-río para revestimento e devolatilização, sem sobrecortar a fibra. As classes de poliamida necessitam de temperaturas mais elevadas e de vácuo mais forte devido ao seu ponto de fusão e sensibilidade à umidade. Manter a elevação da temperatura do fusão controlável através da zona de mistura protege tanto o agente de ligação como o polímero da degradação térmica. A receita é armazenada no PLC para que cada produção repita o mesmo perfil.
Durante a comissionamento, a receita é otimizada passo a passo, em vez de ser definida de uma só vez. A equipa primeiro estabelece uma mistura estável a uma velocidade baixa da engrenagem, sem fibra de vidro, verifica a retenção do vácuo e, em seguida, introduz a fibra gradualmente, observando a carga do motor, a pressão da mistura e a aparência dos pellets. A velocidade da engrenagem é o principal fator de controle da produção, mas aumentá-la também reduz o tempo de permanência e pode reduzir a dispersão ou aumentar a quebra da fibra, pelo que o ponto ótimo é encontrado quando a produção, a dispersão e a comprimento da fibra se ajustam aos valores-alvo. A temperatura é ajustada para manter a mistura homogénea, sem ultrapassar o limiar de degradação do agente de ligação, e a receita final é bloqueada na biblioteca de receitas do PLC para execução repetida em todas as turnos e por todos os operadores.
Esquema completo de seleção de modelos por saída e relação de fibra de vidro
O esquema de seleção a seguir converte uma exigência do cliente em uma lista de máquinas adequada. Ele associa a relação de saída e fibra de vidro alvo a um modelo de núcleo Kerke KTE e a um método de granulagem, e assume o conjunto completo de alimentadores e acessórios descrito acima. Esta tabela é o resultado prático do esquema de correspondência de máquinas: uma configuração pronta para aquisição, em vez de uma recomendação vaga.
Precisa de uma tabela de seleção de modelos
| Saída alvo | Rácio de fibra de vidro | Model de núcleo correspondente | Pelletização compatível | Alimentadores de chaves |
|---|---|---|---|---|
| Laboratório ou P&D, 5 a 30 kg/h | 10 a 50 por cento | KTE-16B ou KTE-25 | Praia refrigerada a ar | Perda de peso, alimentador lateral |
| 150 a 250 kg/h | 10 a 30 por cento | KTE-50 | Praia refrigerada a ar | Perda de peso, alimentador lateral, líquido |
| 250 a 450 kg/h | 10 a 50 por cento | KTE-65 | Anel de água na face | Perda de peso, alimentador lateral, líquido, vácuo |
| 450 a 800 kg/h | 10 a 50 por cento | KTE-75 | Granulação subaquática | Perda de peso, alimentador lateral, líquido, dois vácuos |
| 800 a 1500 kg/h | 10 a 50 por cento | KTE-95 ou superior | Granulação subaquática | Vários alimentadores laterais, líquido, dois de vácuo |
O esquema também prevê o crescimento. Um produtor que começa com 250 kg/h em um KTE-65 pode, mais tarde, adicionar um segundo alimentador lateral ou passar para um KTE-75 na mesma área de construção e pacote auxiliar, pois ambos os modelos compartilham interfaces de alimentadores, montagens de granuladores e arquitetura de controle dentro do padrão de engenharia da Wanplas. Isso protege o investimento inicial e permite que a capacidade seja escalada em etapas, em vez de exigir uma linha completamente nova. A tabela de seleção deve, portanto, ser lida não apenas para a ordem de hoje, mas também para as duas próximas gerações de produtos que o comprador espera executar, de modo que a primeira máquina adquirida continue a ser o núcleo de um conjunto em expansão.
Este esquema é deliberadamente conservador em relação à velocidade da rosca. É possível executar um KTE-65 a uma velocidade de 450 kg/h com 50 por cento de fibra de vidro, mas isso aumenta a ruptura de fibras e a ruptura do material; o esquema prefere o KTE-75 para esta tarefa. A lógica é ajustar o modelo ao caso mais difícil na sua mistura de produtos, e não à média, para que a linha continue a funcionar quando você alterna de 10 para 50 por cento de fibra de vidro ou de PP para PA.
Indústrias de aplicação para a linha de compósito GF PP PA
A linha de PP e PA de fibra de vidro compatível atende a uma ampla gama de indústrias, pois os plásticos de engenharia reforçados substituem o metal, reduzem o peso e resistem a ambientes exigentes. A Kerke, como fábrica da Wanplas, atende a essas indústrias de aplicação com a mesma plataforma de dois parafusos KTE, de modo que o esquema de correspondência de máquinas pode ser escalado de uma única composição para um portfólio completo de produtos.
No setor automotivo, o GF PP é utilizado para vigas de para-choques, painéis de portas e componentes sob o capô, enquanto o GF PA é utilizado para colectores de ar, peças do sistema de refrigeração e clips estruturais. A linha deve manter uma consistência de cor e mecânica firme, pois os componentes são frequentemente pintados ou montados em metal. No setor elétrico e eletrônico, o GF PA fornece carcaças e conectores retardadores de chama, onde a estabilidade dimensional sob calor é obrigatória. Nos bens de consumo e ferramentas elétricas, os compostos GF fornecem a rigidez e a resistência ao impacto necessárias para carcaças e engrenagens.
Além dos plásticos de engenharia, o mesmo esquema suporta a produção de masterbatch, onde o extrusor de dois parafusos dispersa cor, preenchimento ou aditivos em uma resina portadora, e compostos biodegradáveis, onde o parafuso suave e bem ventilado protege os biopolímeros sensíveis ao calor. A compilação de cabos utiliza a mesma lógica de alimentação e ventilação para incorporar retardadores de chama e preenchimentos de forma uniforme. Portanto, o esquema funciona também como uma plataforma de compilação versátil, e não uma linha de produção de um único produto.
Dentro destas indústrias, os compostos reforçados aparecem em produtos finais de concreto que definem a barra de qualidade. No setor automotivo, um coletor de ar GF PA deve resistir ao calor contínuo sob o capô e a exposição a fluidos agressivos, mantendo ao mesmo tempo dimensões precisas. Portanto, a devolatilização e dispersão da linha afetam diretamente as devoluções de garantia. Na eletrônica, um conector GF PA retardador de chamas deve manter sua forma durante a solda por ondas, o que depende da distribuição consistente de fibra de vidro. Nos produtos de construção e de consumo, os perfis de PP GF devem evitar a deformação e o brilho superficial do vidro, o que depende da umectação da fibra e da limpeza do pellet. O esquema de correspondência da máquina é, no final, avaliado por esses desempenhos do produto final, e não apenas pela potência do extrusor, e é por isso que as escolhas do alimentador, do ventilador e do granulador são feitas em conjunto, e não isoladamente.
Serviço e suporte para a sua linha de mistura
A correspondência de máquinas não termina com a expedição. A Kerke, uma fábrica da Wanplas, aplica o compromisso de serviço compartilhado do grupo Wanplas a todas as linhas de mistura de fibra de vidro PP PA. A política inclui peças gratuitas de US$ 500 por ano, substituição gratuita de peças danificadas durante a garantia, testes pré-envio, instalação e comissionamento no local, treinamento de operadores e suporte técnico remoto. Esses compromissos protegem o tempo de atividade da linha correspondente após ela deixar a fábrica.
A política de fábrica aberta permite que os clientes visitem as instalações de 19.997 metros quadrados, testem as linhas de produção e realizem testes de amostras com o seu próprio material antes da compra. Isto é especialmente valioso para compósitos de fibra de vidro, onde a observação da retenção da extensão da fibra e da qualidade dos pellets elimina a especulação. A promessa compartilhada da Wanplas de padrões de qualidade com garantia de reembolso e compensação dá aos compradores a confiança de que a configuração adequada atenderá à capacidade e à qualidade declaradas.
A estratégia de peças de reposição está integrada no esquema. A série KTE utiliza elementos de parafuso e tambor padronizados e intercambiáveis, de modo que um pequeno estoque de blocos de amassamento e forros de tambor cobre a maioria das necessidades de manutenção. Em combinação com a permissão de 500 peças gratuitas por ano, o custo de operação da linha permanece previsível. O treinamento abrange a montagem de elementos de parafuso, a calibração do alimentador, a operação do sistema de vácuo e o ajuste do granulador, para que a equipe do cliente possa realizar as mudanças de forma independente.
Perguntas Frequentes
Por que um extrusor de parafusos gêmeos rotativos é preferido para a compozição de fibra de vidro PP e PA?
A extrusora paralela com dois parafusos co-rotativos fornece uma cisalhamento intenso e controlável, além de uma excelente auto-limpeza, o que permite distribuir fibra de vidro de forma uniforme, ao mesmo tempo que limita a quebra da fibra. A disposição modular do cilindro e dos parafusos suporta um alimentador lateral para fibra, uma válvula de vácuo para devolatilização e uma porta para agente de ligação, o que uma máquina com um parafuso único não consegue combinar em uma única passagem.
Onde deve ser adicionada a fibra de vidro na configuração do parafuso?
A fibra de vidro é adicionada através de um alimentador lateral posicionado abaixo das zonas de fundição e homogeneização iniciais, normalmente na zona 5 ou 6 do tanque em um sistema L/D de 36 a 52. Nesse ponto, o polímero já está fundido e a película fundida é suficientemente espessa para molhar as fibras, de modo que o curto tempo de permanência restante minimiza a quebra das fibras e protege a manutenção da sua extensão.
Como escolho entre a linha refrigerada a ar, a face do matriz de anel de água e a pelotização subaquática?
A pelotização de fio com refrigeração por ar é a mais flexível para laboratórios e linhas de produção pequenas a médias, com frequentes alterações na formulação. A pelotização com matriz de anel de água é adequada para produção média a alta de PA e PP, com baixo nível de poeira e operação contínua. A pelotização subaquática é a melhor opção para capacidades elevadas superiores a 500 kg/h e para compostos sensíveis ao calor ou altamente enriquecidos, que exigem pellets limpos, uniformes e esféricos.
Que resultados posso esperar de uma linha de compósito KTE-65 ou KTE-75 GF?
Para cargas de fibra de vidro entre 10% e 50%, um Kerke KTE-65 normalmente fornece 250 a 450 kg/h, dependendo da velocidade do parafuso e da relação L/D, enquanto um KTE-75 fornece 450 a 800 kg/h. A produção real depende do tipo de resina, da relação de fibra de vidro, da carga de enchimento e se um alimentador lateral e uma porta de líquido são utilizados.
Preciso de um secador desumidificador para o PA antes de alimentar o extrusor?
Sim. A poliamida é fortemente higroscópica e até pequenas quantidades de umidade causam hidrólise, que destrói o peso molecular e enfraquece o composto. Um secador desumidificador deve levar o PA a um teor de umidade inferior a 0,1% antes de entrar no alimentador de perda de peso, e uma ventilação a vácuo na extrusora remove os compostos voláteis residuais durante o processamento.
Qual é o papel do alimentador de líquido em uma linha de GF PA ou GF PP?
O alimentador de líquido injetará o agente de ligação, silano ou outros auxiliares de processamento diretamente na mistura, de forma metida. Isto melhora a interface entre a fibra de vidro polar e a matriz polimérica não polar ou semi-polar, aumentando as propriedades mecânicas, como a resistência à tração e a resistência ao impacto, sem sobrecarregar o alimentador principal.
Como a Kerke suporta a comissionamento e as peças de reposição da linha?
A Kerke, como fábrica da Wanplas, oferece uma política de grupo comum de 500 USD em peças gratuitas por ano, substituição garantida para peças danificadas, testes pré-embarque, instalação e comissionamento no local, treinamento de operadores e uma política de fábrica aberta que recebe visitas de clientes e testes de amostras.
É possível que o mesmo esquema de correspondência de máquinas sirva para misturas e compostos biodegradáveis?
Sim. A mesma plataforma de parafusos gêmeos KTE, com elementos de parafuso e tambor modulares, também serve para a mistura de cor e preenchimento, compostos biodegradáveis, compostos para cabos e compostos de PVC ou elastômero termoplástico, alterando as combinações de elementos de parafuso, a ventilação do tambor e a disposição dos alimentadores. A lógica de correspondência dos alimentadores, ventilação, granulador e suportes auxiliares é consistente.
Conclusão
A linha de mistura de fibra de vidro PP PA com dois parafusos é um sistema, não uma única máquina, e o esquema completo de correspondência de máquinas apresentado aqui mostra como equilibrar o extrusor de parafusos gêmeos Kerke KTE, o alimentador lateral de baixo fluxo, os alimentadores de perda de peso e de líquido, a devolatilização a vácuo, o sistema de granulação e os equipamentos auxiliares em uma linha repetível. Protegendo a retenção da extensão da fibra, a dispersão e a devolatilização através de um projeto correto de parafusos, do ponto de adição da fibra e da ventilação, a linha correspondente fornece compostos reforçados de alta qualidade e consistentes, com produção previsível de 150 a 800 kg/h e mais.
A fábrica Wanplas, com mais de 12 anos de experiência, uma fábrica de 19.997 metros quadrados, mais de 2.000 máquinas em operação em todo o mundo e serviços em mais de 70 países, está pronta para configurar o modelo KTE exato, o pelletizador e o pacote auxiliar para seus produtos de polipropileno e poliamida de fibra de vidro. Convidamos você a compartilhar sua produção alvo, a proporção de fibra de vidro e a classificação da resina para que nossa equipe de engenharia possa preparar um esquema de configuração personalizado, organizar uma prova de amostras e convidá-lo a visitar nossa fábrica aberta para uma demonstração ao vivo da linha em funcionamento com seu material.
