Como lançar uma fábrica de composto biodegradável de PLA com uma extrusora especial de dois parafusos

O lançamento de uma fábrica de compostos biodegradáveis de PLA é fundamentalmente um projeto de gestão térmica disfarçado como um negócio de plásticos. O ácido poliláctico tolera uma janela de processamento de apenas 30°C, hidrolisa-se de forma mensurável durante os poucos minutos que passa em um barril quente e perde massa molecular mais rapidamente do que qualquer poliolefina de commodity que um compostoiro já tenha manipulado. Tudo o que segue em uma fábrica de PLA – a geometria do parafuso, a capacidade de secagem, o layout de vácuo, o método de granulação, até mesmo a forma como os grânulos são transportados para o embalamento – é uma consequência desses fatos. Este guia percorre as decisões de engenharia na ordem em que um projeto real as toma, desde a plataforma de formulação até o composto certificado e comercializável.

A fábrica Wanplas, em Kerke, passou mais de doze anos a construir extrusoras de mistura paralelas e co-rotantes em uma instalação de 19.997 m² em Nanjing, com mais de 2.000 máquinas em funcionamento em mais de 70 países e uma equipe de mais de 100 pessoas organizadas em torno de uma especialidade: mistura. A mistura de plástico biodegradável é uma das principais indústrias de aplicação atendidas pela Kerke, juntamente com masterbatch, plástico de engenharia, mistura de cabos, mistura de PVC, elastômero termoplástico e trabalho de composto de madeira-plástico. A série KTE de extrusoras co-rotantes e de dois parafusos, que abrange unidades de laboratório KTE-16B até máquinas de produção KTE-135D, é a plataforma que este artigo utiliza como hardware de referência.

1. Por que uma fábrica de compostos de PLA não é mais uma linha de masterbatch

Uma linha convencional de masterbatch de enchimento perdoa erros. As poliolefinas resistem uma temperatura extra de 20 °C, uma parada não planejada de cinco minutos no tanque e pellets que ficam expostos durante a noite. O PLA não perdoa nenhum deles. Um composto de PLA que passou dez minutos a mais acima de 210 °C durante uma mudança de matriz pode parecer perfeitamente normal no saco de pellets e, em seguida, falhar na linha de filme do cliente duas semanas mais tarde, porque sua viscosidade intrínseca caiu 15%. Essa diferença entre a aparência visual e o verdadeiro estado molecular é o que torna a compilação de PLA um negócio tecnicamente justificável – e o que faz com que a escolha da máquina errada seja um erro caro.

Três diferenças estruturais separam uma fábrica de PLA de uma fábrica de mistura de uso geral. Em primeiro lugar, a matéria-prima é higroscópica e sensível à hidrólise, portanto, a secagem não é uma função auxiliar, mas um passo do processo primário com seu próprio cálculo de capacidade e seu próprio registro de qualidade. Em segundo lugar, o valor do composto reside em propriedades que não podem ser observadas – resistência ao impacto com ranhuras, resistência ao derretimento, tempo de meia-vida de cristalização, viscosidade intrínseca retida – portanto, a fábrica precisa de um verdadeiro laboratório desde o primeiro dia, não de um teste de fluxo de derretimento em um canto. Em terceiro lugar, o mercado final é regulado: as reivindicações de compostabilidade são certificadas de acordo com a norma EN 13432 ou ASTM D6400, o contato com alimentos de acordo com a UE 10/2011, a FDA 21 CFR ou GB 4806, e os compradores auditam os papéis antes de auditar os pellets.

A lógica comercial é igualmente distinta. Os compostadores de produtos básicos competem em termos de custo de conversão por tonelada. Os compostadores biodegradáveis competem em termos de desempenho da formulação: quanta carga pode ser carregada antes que o filme se rasgue, quão fino pode ser um saco de compras, quão rápido um item de talheres moldado por injeção pode ser desmoldado, se uma cápsula de café compostável sobrevive ao água quente a 92 °C. Tratam-se de questões de formulação e processo, e são respondidas em um extrusor de dois parafusos que pode ser reconfigurado rapidamente. Uma fábrica que pode reconstruir um parafuso em meio turno e validar o resultado em seu próprio laboratório em um dia superará uma fábrica que terceiriza ambos os processos.

2. O PLA como material de processo: quatro restrições que moldam toda a fábrica

Cada decisão de equipamento em uma fábrica de compostos de PLA biodegradável se origina de quatro comportamentos dos materiais. Entender esses comportamentos quantitativamente – e não qualitativamente – é o que separa uma linha que produz compostos certificados de uma que produz reciclagem cara.

Sensibilidade térmica. Os tipos comerciais de PLA derretem-se entre aproximadamente 150 °C e 175 °C, dependendo do conteúdo de isômeros D, e a janela de processamento prática situa-se entre 170 °C e 200 °C. Acima de cerca de 210 °C, a degradação térmica acelera drasticamente: a cisão aleatória da cadeia, a reformação de lactida e a geração de compostos voláteis aumentam todos juntos. O problema é que a temperatura de fusão em um extrusor de dois parafusos não é o ponto de referência do cilindro. O aquecimento por cisalhamento em uma seção de amassamento mal projetada pode elevar a temperatura local da mistura de 20 a 30 °C acima da parede do tambor, o que significa que uma instalação com parâmetros de 190 °C ainda pode degradar o polímero a 215 °C dentro de um elemento reverso restritivo.

Sensibilidade hidrolítica. O PLA é um poliéster, e a água a temperatura de fusão rompe rapidamente as ligações de éster. Alimentar PLA com 1.000 ppm de umidade em vez de 200 ppm pode custar uma fração substancial do peso molecular em uma única passagem, e a perda é permanente. A regra de trabalho é a umidade inferior a 250 ppm antes da entrada do alimento e inferior a 100 ppm quando se utiliza um estabilizador reativo, pois a água compete com a reação desejada. Alcançar isso significa desumidificar o secagem por 4 horas a 60 a 80 °C, com um ponto de rosnique de menos 40 °C, além de uma rota de transporte fechada, desde o secador até o alimentador, para que a resina seca nunca mais venha a entrar em contato com a umidade ambiente.

Cristalização lenta. O PLA limpo cristaliza lentamente. Sem nucleação, as peças moldadas por injeção saem do molde em grande parte amorfas, amolecem perto da transição de vidro, de 55 a 60 °C, e deformam-se em um armazém quente ou em uma máquina de lavar louça. Os pacotes de nucleação — tipicamente talco a 1 a 3 por cento, ou agentes de nucleação do tipo amida orgânica em cargas mais baixas — curtam drasticamente o tempo de cristalização e elevam a temperatura de deflexão térmica para um intervalo utilizável. A nucleação é, portanto, uma responsabilidade de compósito, e não de moldagem, e deve ser dispersada adequadamente, caso contrário não terá efeipara umlgum.

Fragilidade e baixa resistência ao derretimento. O PLA não modificado tem resistência ao impacto Charpy com ranhuras de cerca de 2 a 3 kJ/m² e alongamento na ruptura nos dígitos únicos. Também possui baixa resistência ao derretimento, o que limita o sopro de películas, o termoformado e a espuma. O endurecimento e a extensão da cadeia resolvem essas duas fraquezas, respectivamente, e ambas são operações compostas que dependem da qualidade da mistura dispersiva e do tempo de permanência controlado.

3. Construção da Plataforma de Formulação

Uma fábrica de compostos biodegradáveis não vende um produto; vende uma plataforma de formulação com três ou quatro famílias derivadas do mesmo equipamento. Decidir essas famílias antes de comprar o extrusor é o que determina quantos alimentadores laterais, portas de injeção de líquido e posições de ventilação a máquina precisa. Retrofitar um alimentador lateral em um tanque que nunca foi projetado para ele é possível, mas sempre mais caro do que especificá-lo corretamente no pedido.

O sistema principal é uma mistura de copolíester PLA/PBAT. A PLA contribui para a rigidez, a clareza e a resistência ao calor; o copolíester PBAT contribui para a ductilidade, a resistência à tração e a dureza. Os dois são apenas parcialmente compatíveis, portanto, a morfologia da mistura – tamanho das gotas, adesão interfacial – é a variável determinante da propriedade, e é criada quase inteiramente pelo parafuso. Rasios de 30/70 a 70/30 cobrem a maior parte do mapa comercial: misturas ricas em PBAT para filmes flexíveis e sacos de compras, misturas ricas em PLA para moldagem por injeção rígida, bandejas termoformadas e talheres.

Em torno dessa estrutura central existem cinco funções aditivas. Os estendentes de cadeia funcional epoxídicos reativos, tipicamente oligômeros de estireno-epoxídeo-ácrico dosados em 0,3 a 1,0 phr, reconstroem o peso molecular perdido durante a secagem e a extrusão e aumentam a resistência do estado fundido – indispensável para os tipos de filme e espuma. Os modificadores de impacto, seja um elastômero de poliuretano termoplástico ou um borracha de núcleo-acrílico em 5 a 15%, elevam o impacto notado de 2 a 3 kJ/m² para um intervalo em que as peças de parede fina sobrevivem ao manuseamento. Os agentes nucleantes, talco em 1 a 3% ou tipos de amida orgânica em cargas fracionais, aceleram a cristalização e aumentam a temperatura de deflexão térmica. Os preenchimentos minerais e biológicos – carbonato de cálcio ou masterbatch de biopolímero baseado em amido em 10 a 40% – reduzem o nível de custo da formulação e ajustam a rigidez, ao mesmo tempo em que exigem capacidade de dispersão real. Finalmente, os estabilizadores de hidrólise de carbodiímero polimérico em 0,5 a 1,5 phr protegem o composto durante o processamento downstream e a vida útil.

O lubrificante e o anti-bloqueio completam a receita. Os compostos de PLA com altas cargas de enchimento precisam de lubrificante interno para controlar o torque e lubrificante externo para se descolar limpo da matriz e do cortador; as classes de filme precisam de agentes anti-bloqueio e deslizantes para que o filme final se desenrole. Estes são componentes de baixa dosagem, razão pela qual a alimentação gravimétrica com precisão de mais ou menos 0,5 por cento é mais importante do que em uma linha de produtos básicos: a um nível de 0,5 phr, um erro de alimentação de 10 por cento equivale a um erro de propriedade de 10 por cento.

4. Por que é necessário um extrusor especial com dois eixos

A expressão "extrusor especial de dois parafusos" não é uma linguagem de marketing para a PLA - ela descreve uma especificação de máquina genuinamente diferente. Uma extrusora paralela de dois parafusos co-rotantes, construída para plástico de engenharia com adição de vidro, é otimizada para torque e cisalhamento. Uma máquina construída para compostos biodegradáveis é otimizada para comprimento, ventilação e controle térmico, com o torque deliberadamente reduzido. Pedir o produto errado é o único erro mais comum em um primeiro projeto de PLA.

Quatro especificações definem a diferença. A relação do diâmetro externo para o interno (Do/Di) fica entre 1,55 e 1,75. Um canal de voo mais profundo significa mais volume livre por revolução, o que permite que a máquina atinja a capacidade de produção desejada a uma velocidade do parafuso mais baixa e a uma entrada de energia específica menor – exatamente o que um poliéster sensível ao calor precisa. A relação comprimento/diâmetro deve ser de 40:1 a 48:1, com 44:1 ou maior recomendado para trabalhos com PLA reativo. A duração é o que permite ao processo de sala de fundição derreter suavemente, introduzir aditivos de alimentação lateral, reacionar o estabilizador de cadeia por 20 a 35 segundos, desvolatilizar duas vezes e ainda criar uma pressão estável na matriz sem compactar todas essas funções em zonas sobrepostas e sobre-ferramentadas.

A capacidade de velocidade de parafuso deve chegar a 300 a 600 rpm, mas as formulações de PLA normalmente são executadas a 250 a 450 rpm e raramente acima de 500 rpm; velocidades mais altas convertem a potência do motor em temperatura de fusão mais rapidamente do que melhoram a dispersão. Um torque específico de 8 a 11 N·m/cm³ é adequado. Este é um sistema de menor torque do que uma linha de composto de engenharia altamente preenchida, e isso é intencional: o excesso de torque disponível tenta os operadores a construir parafusos agressivos que superaquecem a mistura. O que importa mais é a estabilidade do torque – um motor e uma caixa de velocidades que se mantêm estáveis sob uma carga de alimentação lateral flutuante, sem oscilações de velocidade.

A metalurgia de tambores e de parafusos merece atenção, mesmo que o próprio PLA não seja abrasivo. As classes encheras com 30 a 40 por cento de carbonato de cálcio, talco ou fibra são abrasivas, e os resíduos de ácido lático e os produtos de hidrólise são levemente corrosivos à temperatura. Os revestimentos de tambores bimetálicos e os elementos de parafuso resistentes à corrosão, nitridados ou produzidos por metalurgia em pó, pagam por si mesmos ao longo de um período de vários anos. O controle de temperatura deve ser um circuito fechado por zonas, com aquecimento e resfriamento eficaz; uma zona de tambor que só pode aquecer excederá a receita com alto teor de enchimento e não há maneira de recuperar o polímero degradado.

5. Projeto de configuração de parafusos, zona por zona

A configuração do parafuso é o ponto em que uma linha de compósito de PLA é ganha ou perdida. O mesmo tambor, o mesmo motor e as mesmas temperaturas de referência produzirão uma mistura bem dispersa e de alto IV ou pellets degradados e amarelados, dependendo inteiramente de como os elementos são empilhados. A Kerke projeta conjuntos de parafusos com layout assistido por computador e uma geometria de tipo amassador que se limpa sozinha, o que é importante quando uma fábrica alterna entre um grau de filme rico em PBAT e um grau rígido repleto de talco na mesma semana.

A seção de alimentação e transporte utiliza elementos de transporte de passo grande - tipicamente de 1,5D a 2,0D - para mover rapidamente os sólidos para longe da garganta e manter a zona de alimentação fria. A zona do barril deve ser refrigerada ativamente; se os pellets se amolecerem na garganta, imediatamente se verificam pontes e surto.

A primeira seção de fusão é a decisão de projeto crítica. O instinto na compilação de poliolefinas é instalar uma sequência de blocos de amassamento fortes com discos largos. Para o PLA, isso é errado. Discos de amassamento largos geram cisalhamento dispersivo e um grande aumento da temperatura local; discos estreitos (tipicamente 22,5 graus e 45 graus para a frente, em uma sequência com maior peso para os elementos estreitos) geram mais mistura distribuída por unidade de calor. A regra prática é construir a seção de fusão com uma maioria de blocos estreitos e inclinados a 45 graus, utilizar blocos largos com parcimônia e colocar um ponto de medição de temperatura imediatamente abaixo, para que o projeto possa ser validado em vez de ser assumido.

A seção de alimentação lateral segue a primeira zona de fundição. Os enchimentos e reforços entram na mistura através de um alimentador lateral de dois parafusos, o que evita os problemas de incorporação de ar, de surto na garganta do alimentador e de poeira que ocorrem quando se utiliza 30 por cento de carbonato de cálcio como material de enchimento. Imediatamente após o alimentador lateral, uma seção distribuidora curta - blocos de amassamento dianteiros estreitos ou elementos de mistura dentados - molha e dispersa o enchimento sem uma longa exposição ao corte.

A seção de reação e devolatilização dá tempo ao estabilizador de cadeia para agir. Este processo é dominado pela transmissão, com uma leve mistura, dimensionado para 20 a 35 segundos de permanência, seguido pela primeira ventilação a vácuo a uma pressão de -0,08 a -0,095 MPa, para remover a umidade e os subprodutos voláteis. Um segundo válvula mais próxima da descarga remove o que a primeira deixou de captar. Os enchimentos de ventilação ou os inserções de ventilação impedem a evaporação da mistura em níveis de enchimento elevados.

A seção de medição e construção de pressão utiliza elementos de transporte de passo pequeno - de 0,5D a 0,75D - para construir uma pressão estável no trocador de tela e na matriz. A proibição fundamental aqui é os elementos de voo reverso. Os projetos de parafusos PLA devem evitar o uso extensivo de elementos de transporte reverso ou de blister, porque o derretimento retido e recirculado nesses elementos pode subir mais de 20 °C acima da temperatura do tambor circundante. Quando um selo de fusão é realmente necessário antes de uma válvula de vácuo, utilize o elemento reverso mais curto possível ou um selo de amassamento de disco estreito e verifique a temperatura do fusão para baixo do fluxo.

6. A linha de mistura completa em resumo

Uma instalação de composto de PLA biodegradável é uma cadeia contínua em que cada elo lida com umidade, calor ou poeira. O objetivo desta seção é a orientação, não os detalhes da aquisição: o objetivo é ver como as unidades se conectam e onde se concentram os riscos do processo, para que o layout possa ser definido antes do início das obras civis.

O fluxo de materiais começa nosistema central de secagem por desumidificação, sized for the line’s hourly consumption with a safety margin of at least 1.3 times, because a dryer that is exactly matched to throughput has no capacity to recover after a grade change. Dried resin travels through closed transporte pneumático to alimentadores de perda de peso gravimétrica— um alimentador principal mais dois a quatro alimentadores auxiliares para modificadores, nucleantes e micro-aditivos, cada um com uma precisão de mais ou menos 0,5 por cento. Os enchimentos em massa vão para umalimentador lateral de dois parafusosmontado abaixo da primeira zona de fundição.

Oextrusor de dois parafusosé o coração da linha. Em seguida, um opcionalbomba de derretimentoestabiliza a pressão de descarga para dentro de um intervalo de mais ou menos 2%, o que melhora diretamente a uniformidade do tamanho dos pellets e permite que a extrusora funcione a uma pressão mais baixa. Amudança de tela— placa hidráulica ou tipo de correia contínua, dependendo de quanta matéria-prima reciclada ou contaminada a instalação pretende processar — remove géis e materiais estranhos. Em seguida, vempelletização: corte por disco de água ou pelotização subaquática para o PLA, seguida pordesidratação centrífuga, classificação vibratóriapara remover multas e duplos,transporte pneumáticopara umsilo de homogeneização, e, finalmentepesagem e embalagem automáticas.

Dois sistemas de apoio são fáceis de sub-specificar e dolorosos de retrofitar. O primeiro é o controle de poeira: a manipulação de talco e carbonato de cálcio gera poeira respirabil que deve ser capturada no alimentador lateral e na estação de sacos grandes. O segundo é o caminho de pós-tratamento dos pellets – algumas classes resistentes ao calor beneficiam de uma curta etapa de cristalização ou recristalização antes do empacotamento, para que os pellets não se aglomerem em um recipiente quente durante o transporte. Ambos devem estar incluídos no projeto desde o primeiro dia.

7. Bloco de máquinas um: KTE-52D e KTE-75D para a primeira linha comercial

A maioria das primeiras usinas de compostagem biodegradável opera na faixa de 150 a 800 kg/h. Abaixo desse nível, a fábrica não pode atender ao volume mensal de um cliente real; acima dele, o desenvolvimento de formulações torna-se caro, porque cada experimento consome uma tonelada de resina. Duas máquinas Kerke KTE cobrem essa faixa com conforto.

O KTE-52D é a máquina de entrada clássica para um negócio de compostos de PLA. Em cerca de 150 a 300 kg/h em receitas típicas de PLA e PLA/PBAT, ele produz material suficiente para atender ordens comerciais, ao mesmo tempo em que é econômico para testes de desenvolvimento. Uma única mudança de 8 horas a 250 kg/h produz duas toneladas de composto certificado – o suficiente para abastecer um conversor de filme de tamanho médio de forma contínua.

O KTE-75D é a máquina a escolher quando o plano de negócios já tem uma encomenda confirmada. A partir de 400 a 800 kg/h, suporta uma posição de fornecimento para vários clientes, e a maior extensão do tanque disponível nesta dimensão facilita a acomodação de dois alimentadores laterais e dois orifícios de vácuo sem comprometer a zona de reação. Ambas máquinas são construídas na mesma arquitetura paralela co-rotante KTE, com projeto de montagem de parafusos assistido por computador, elementos de amassamento de tipo co com comportamento de autolimpieza forte e total intercambiabilidade de elementos – o que significa que a reconstrução de um parafuso para uma nova formulação é uma tarefa de manutenção planejada, e não um projeto.

As especificações abaixo são os valores típicos configurados para o PLA para esses quadros. O rendimento sempre depende da formulação: um grau econômico com 40% de enchimento corre mais rápido do que um grau de espuma reativa à mesma velocidade do parafuso, porque o grau reativo é deliberadamente dado um tempo de permanência maior. As especificações finais são confirmadas em relação à lista de receitas do cliente no momento da encomenda.

A arquitetura de alimentação é especificada juntamente com o extrusor, em vez de depois dele. A Kerke fornece sistemas de dosagem volumétrica, alimentadores laterais de dois parafusos, alimentadores de crammer para pós de baixa densidade volumétrica, alimentadores de perda de peso para precisão gravimétrica e alimentadores líquidos para plastificantes e aditivos líquidos. Uma configuração típica de uma fábrica de PLA utiliza alimentação por perda de peso para a resina base e todos os aditivos sólidos, um alimentador lateral de dois parafusos para preenchimento mineral e um alimentador líquido se a lista de receitas incluir plastificantes do tipo citrato.

8. Bloco de máquinas dois: Linha piloto KTE-16B e escalação KTE-95D/KTE-135D

Uma empresa de compostos biodegradáveis precisa, no final, de duas máquinas, e a ordem em que elas são adquiridas é menos importante do que o fato de que ambas existam. A máquina-piloto protege o tempo de funcionamento da máquina de produção; a máquina de produção paga pela existência da máquina-pilota.

O extrator de dupla hélice KTE-16B é o menor do conjunto KTE e foi desenvolvido especificamente para ensaios de formulação, testes e P&D. Seu valor em uma fábrica de PLA é óbvio: um estudo de triagem de um estabilizador de cadeia que consumiria várias centenas de quilogramas de resina em uma máquina de produção consome apenas alguns quilogramas em uma máquina de laboratório. Como o KTE-16B utiliza a mesma geometria de co-rotação e a mesma filosofia de elementos dos quadros maiores, as configurações de parafusos desenvolvidas nele podem ser aplicadas na linha de produção com uma escalação previsível, em vez de basear-se em conjecturas. Qualquer planta que pretenda vender desempenho de formulação – em vez de apenas executar a receita de terceiros – deve tratar o extrator de laboratório como equipamento essencial, e não como um item opcional.

No outro extremo, os KTE-95D e KTE-135D são os quadros de escalação. O KTE-95D cobre cerca de 800 a 1.500 kg/h e o KTE-135D cerca de 1.500 a 3.000 kg/h em receitas baseadas em PLA. Esses tamanhos fazem sentido quando uma fábrica possui uma demanda estável de filmes ou de conversores de termoformagem, onde um único cliente pode absorver centenas de toneladas por ano. Neste escalão, a pelotização subaquática torna-se a opção padrão, as bombas de fusão tornam-se padrão e não opcionais, e o projeto de utilidade da usina – água refrigerada, capacidade da torre de resfriamento, ar comprimido, carga elétrica instalada – requer uma engenharia adequada em vez de dimensionamento por regra.

Além das máquinas KTE de uma única etapa padrão, existem duas configurações da Kerke que vale a pena conhecer para trabalhos biodegradáveis.Extrusor com três hélices KTE-Taplica a tecnologia de três parafusos a materiais que são difíceis de dispersar em uma configuração convencional de dois parafusos.Sistema de extrusão de dois estágios KTE-SEO sistema , uma configuração mãe-bebê, separa a mistura da construção de pressão em duas máquinas - o que é útil para sistemas sensíveis ao calor ou com carga muito volátil, onde a segunda etapa pode funcionar mais frio e desvolatilizar mais agressivamente do que uma única câmara permite.

9. Janela de processo e receita de inicialização

A compoção com PLA utiliza um perfil de temperatura decrescente, o que surpreende os operadores treinados em poliolefinas. O tambor está mais quente no início – para derreter a resina rapidamente por condução, em vez de por cisalhamento – e depois diminui gradualmente em direção à matriz, de modo que a mistura saia da máquina o mais fria possível, enquanpara uminda flui. A própria matriz tem uma temperatura de 180 a 190 °C, e a temperatura medida da mistura na adaptação deve ficar entre 190 e 205 °C.

Um perfil inicial viável de oito zonas para uma classe rígida rica em PLA é de 165 / 175 / 185 / 190 / 190 / 185 / 180 / 175 °C, com a matriz a 180 a 190 °C. A zona 1 permanece baixa e refrigerada a água para evitar a formação de pontes na garganta. As zonas 3 a 5 realizam o trabalho de fundição e mistura. As zonas 6 a 8 descem para refrigerar a fusão antes da seção de construção de pressão. Para as classes de filme ricas em PBAT, todo o perfil cai em 5 a 10 °C. Para as classes com 30 a 40 por cento de enchimento, as zonas do meio do tambor podem precisar ser abaixadas mais ainda, porque o enchimento contribui com calor de frição que os pontos de ajuste não mostram.

A sequência de inicialização é tão importante quanto os pontos de referência. Leve o tambor a temperatura e deixe-o em imersão por pelo menos 30 minutos para que o metal seja aquecido uniformemente, e não apenas a superfície adjacente à faixa de aquecimento. Inicie o parafuso vazio a baixa velocidade, depois introduza um material de purga – uma variedade de PLA de baixo custo ou um poliolefina de uso geral, seguida de uma transição para PLA – antes de introduzir a receita de produção. Aumente o vácuo apenas depois que um selo de fusão estável é estabelecido, caso contrário, o pó é puxado diretamente para o sistema de vácuo. Aumente a taxa de produção e a velocidade do parafuso juntos para manter a entrada de energia específica aproximadamente constante.

O desligamento é onde a maioria dos danos por degradação ocorre. O PLA que fica estagnado em um tambor quente degrada-se, e o material degradado se transforma nas manchas pretas e geles que aparecem dois dias depois. A disciplina é simples: no final de uma sessão, purgue com um composto de purga estável até que a descarga esteja clara, abaixe os pontos de ajuste do tambor enquanto o parafuso ainda gira e nunca deixe o PLA ficar à temperatura durante uma pausa. Se é esperado um intervalo de mais de 15 a 20 minutos, purgue primeiro.

10. Escolha de granulagem para biopolímeros sensíveis ao calor

A granulagem é a última chance de arruinar um bom composto. Os dois modos de falha são a absorção de umidade e danos térmicos ou mecânicos na faca, e o PLA é vulnerável a ambos. A granulagem convencional por fio em banho de água - a escolha padrão na compostagem de commodities - é a opção menos adequada para o PLA, porque os fios percorrem uma rampa de água por vários metros e o poliéster quente absorve água durante todo o caminho. O composto então precisa ser rehidratado antes do embalamento, o que adiciona outra história térmica e mais custos.

A corte com faca de anel de água resolve a maioria desses problemas. Os pellets são cortados na face da matriz e imediatamente lançados em um anel de água, de modo que o tempo de contato com a água é medido em segundos, e não em dezenas de segundos, e a desidratação por centrifugação segue imediatamente. A granulagem subaquática vai além: os pellets são cortados sob água em uma câmara com temperatura controlada e transportados como uma suspensão para a unidade de desidratação. A corte subaquática fornece os pellets mais uniformes e esféricos e lida com o alto rendimento de forma limpa, razão pela qual se torna a escolha padrão nas linhas de escala KTE-95D e KTE-135D.

Os sistemas de corte e de granulagem da Kerke abrangem corte a fio refrigerado a água, corte a fio refrigerado ao ar, corte a fio a frio com face de matriz refrigerada ao ar, corte a fio a frio com face de matriz refrigerada a água, corte a fio a frio com pulverização de água excêntrica e granulação subaquática. Para trabalhos biodegradáveis, a lista de opções práticas é o anel de água para linhas de tamanho médio, subaquático para linhas grandes e o fio refrigerado a ar apenas para quantidades em laboratório, onde a amostra nunca deve entrar em contato com a água. A corte de névoa de água excêntrica fica entre os sistemas de ar e água e pode ser adequado para formulações viscosas e aderentes que se espalham na face de um dispositivo convencional.

Independentemente do método escolhido, três detalhes decidem se ele funciona: o aquecimento da placa de matriz deve ser independente e estável, de modo que nenhuma fenda da matriz se congele; a pressão de contato entre a lâminas e a placa de matriz deve ser ajustável e monitorada; e a temperatura da água deve ser controlada – água fria na face da matriz da PLA causa congelamento, enquanto água muito quente causa aglomeração de pellets e absorção de umidade.

11. Laboratório de Controle de Qualidade e Matriz de Testee

Uma fábrica de compostos biodegradáveis ​​vende propriedades certificadas, portanto, o laboratório é um departamento de produção, e não um custo indireto. O laboratório mínimo viável para uma fábrica de compostos de PLA abrange a umidade, o fluxo de fusão, o comportamento térmico e o desempenho mecânico, com a viscosidade intrínseca adicionada assim que a fábrica começa a vender filmes ou espumas em que o peso molecular é o diferencial.

A medição de umidade por titulação coulométrica (método Karl Fischer) é o primeiro instrumenpara um ser adquirido. É a única maneira de provar que a resina de entrada, a resina seca e os pellets acabados atendem aos limites de umidade, e transforma o secagem de uma rotina esperançosa em um processo controlado. A taxa de fluxo de fusão a 190 °C e 2,16 kg é o teste de controle diário da produção - uma MFR crescente entre lotes é o primeiro sinal visível de degradação térmica ou hidrolítica, muipara umntes de as propriedades mecânicas se alterarem o suficiente para serem percebidas.

A calorimetria de varredura diferencial ganha seu lugar porque o intervalo de temperatura utilizável do PLA é definido por transições que o operador não pode ver. Uma análise DSC fornece a temperatura de transição vítrea em torno de 55 a 60 °C, o ponto de fusão entre 150 e 175 °C, o comportamento de cristalização a frio e o percentual de cristalização. Para os tipos resistentes ao calor nucleados, o DSC é o teste de aceitação: se o início da cristalização não se moveu, o nucleante não se dispersou. Os testes mecânicos seguem o padrão estabelecido — propriedades de tração de acordo com a norma ISO 527, impacto Charpy com ranhura de acordo com a norma ISO 179 e temperatura de deformação por calor para os tipos comercializados em função do desempenho térmico.

Dois outros testes devem ser realizados em um laboratório de PLA maduro. A viscosidade intrínseca em solução quantifica diretamente o peso molecular e é a medida definitiva da quantidade de danos causados pelo processo; medir a IV na resina de entrada e no grão acabado fornece um valor de IV retido que se torna um indicador genuíno da capacidade do processo. O teor de cinzas verifica a carga de enchimento independentemente dos resultados do alimentador, o que é como uma fábrica detecta um alimentador lateral que está a afundar antes que um cliente o faça.

12. Caminho de certificação e regulamentação

A compostabilidade é uma afirmação sobre o artigo final, e não sobre o pellet, e este único fato reorganiza a estratégia regulatória de uma fábrica de compostagem. Uma empresa de mistura não pode certificar uma resina como compostável de forma abstrata; o que ela pode fazer é criar uma formulação e um pacote de documentação que permita aos seus clientes obter a certificação em seus produtos convertidos de forma rápida e repetitiva. As plantas que compreendem isso vendem mais compostos do que as que não o fazem, porque o cronograma de certificação do cliente torna-se um projeto compartilhado, em vez de um risco privado.

Os dois padrões de compostabilidade vigentes são a EN 13432 na Europa e o ASTM D6400 na América do Norte. Ambos examinam a desintegração, a biodegradabilidade, a ecotoxicidade e o conteúdo de metais pesados. As consequências práticas para a receita composta são concretas: todos os ingredientes, incluindo pigmentos, lubrificantes e aditivos de processamento, devem ser compatíveis com os limites de componentes e metais pesados do esquema, e a fração total não biodegradável deve permanecer dentro do limite permitido. Um único agente de deslizamento não-conforme escolhido por conveniência de processamento pode invalidar a certificação de um cliente, razão pela qual uma lista de matérias-primas aprovadas, com declarações do fornecedor registradas, é um documento fundamental da fábrica.

O contato com alimentos é uma via paralela e separada. A norma UE 10/2011 regula os materiais plásticos destinados a entrar em contacto com alimentos na Europa, as disposições da FDA 21 CFR aplicam-se nos Estados Unidos e a norma GB 4806 aplica-se na China. Estas normas exigem declarações de conformidade, testes de migração, quando aplicável, e rastreabilidade de todos os aditivos. As instalações que pretendem fornecer talheres, copos, bandejas e cápsulas de café devem criar o sistema de documentação de contato com alimentos ao mesmo tempo que o sistema de compostabilidade, uma vez que os dois partilham a mesma estrutura de controlo de matérias-primas.

As certificações próprias da planta completam a imagem. O sistema de gestão da qualidade ISO 9001 é, de fato, um requisito de encomenda para compradores europeus e norte-americanos. A maquinaria adquirida para a linha deve ser construída de acordo com os requisitos da CE, quando a instalação estiver localizada na Europa ou exportar para esta, cobrindo a diretiva relativa à maquinaria e as normas associadas de eletricidade e segurança. Juntas, estas constituem um pacote de documentação que sobrevive a uma auditoria do cliente.

13. Infraestrutura e serviços da planta

O dimensionamento inadequado de uma utilidade é a forma mais silenciosa de incapacitar uma nova fábrica de mistura, porque os sintomas parecem ser problemas no processo. Um circuito de refrigeração que não consegue manter a temperatura do revestimento do cano se manifesta como uma MFR inconsistente; um sistema de ar que se afunda quando a estação de embalagem é acionada se manifesta como erros de dosagem do alimentador. Dimensionar esses sistemas em relação à carga instalada do extrusor – com margem – é mais barato do que diagnosticá-los mais tarde.

A carga elétrica é dominada pelo motor principal, mas o motor raramente representa mais que metade do total. O aquecimento, as bombas de vácuo, o secador desumidificador, os refrigeradores, as bombas de água de refrigeração, o compressor e a transportação pneumática, juntos, muitas vezes excedem o motor do extrator. A capacidade instalada deve ser especificada para a soma das cargas conectadas, com um fator de diversidade realista, e a fonte de alimentação deve ter capacidade para uma segunda linha, se o plano de negócios incluir uma, porque a atualização de um transformador mais tarde é disruptiva.

O refrigeração requer dois circuitos. Um loop de água de torre lida com o refrigerador de óleo da caixa de engrenagens, a água de vedação da bomba de vácuo e a água do granulador; um loop de água refrigerada lida com o refrigeração da jaqueta do tanque, onde uma temperatura estável e baixa é o que dá ao controlador de temperatura autoridade para realmente retirar calor de uma zona. Combinar ambos em água de torre é um curto-circuito comum e um arrependimento comum no verão.

O planejamento de espaço deve levar em conta o que uma planta de compósitos realmente armazena: resina seca em silos fechados ou em grandes sacos, preenchimento em bulk, pellets acabados em um silo de homogeneização e uma área de quarentena para lotes aguardando a liberação do laboratório. A altura do teto deve acomodar o secador e a pilha de silos. Uma sala de laboratório climatizada separada não é opcional – os resultados da DSC e da titulação da umidade oscilam em um escritório poluído e úmido.

14. Planejamento de investimentos sem suposições

Números de moeda em um artigo como este seriam sem sentido dentro de um ano e enganadores em diferentes mercados, portanto, a abordagem útil é indexada e relativa. Defina o investimento total da instalação instalada para uma linha única completa de 300 kg/h – extrusora, alimentação, secagem, granulagem, manuseio downstream, utilidades e instalação – igual a 100 pontos de índice. Todas as outras configurações podem então ser comparadas a esse ponto de referência de forma honesta, e cada instalação pode converter o índice em seus próprios números locais com suas próprias cotações.

Com base nisso, uma configuração apenas para laboratório, construída em torno de um KTE-16B com equipamenpara umuxiliar básico, fica em torno de 12 a 20 pontos. Uma linha de entrada de 150 kg/h fica perto de 70 a 85. A linha de base de 300 kg/h é de 100 pontos por definição. Uma linha de 800 kg/h construída em um KTE-75D geralmente fica entre 190 e 240 pontos, e uma linha de 1.500 kg/h KTE-95D fica entre 330 e 420 pontos, com a variação sendo principalmente influenciada pela escolha de granulagem, pelo nível de automação na embalagem e se uma bomba de fusão e um trocador de tela contínuo estão incluídos.

Três fatores movem o índice mais do que os compradores esperam. O método de granulagem é o maior fator de variação: um sistema submerso com condicionamento de água custa substancialmente mais do que um sistema de anel de água no mesmo extrusor. A capacidade de secagem é o segundo fator: um sistema central de secagem dimensionado para 1,3 vezes a velocidade de linha, com um ponto de umidade de -40 °C, é significativamente mais caro do que um secador de tanque inadequado, e é o lugar errado para economizar. A automação do empacotamento e da manipulação de materiais é o terceiro fator, e é o que mais confiavelmente gera retorno através de mão-de-obra e consistência.

O retorno do projeto deve ser modelado em termos de utilização da capacidade e margem de valor acrescentado por tonelada, em vez de capacidade nominal. Uma utilização real no primeiro ano é de 55 a 70%, aumentando para 75 a 85% no segundo ano, à medida que o portfólio de formulações e a base de clientes se estabilizam. Sob as suposições típicas para um negócio de compostos biodegradáveis diferenciados – um portfólio de três a cinco graus qualificados, pelo menos um cliente de referência e capacidade interna de formulação – o retorno do investimento, no intervalo de 18 a 30 meses, com uma utilização da capacidade de 75%, é uma suposição de planeamento defensável. A mistura em linha de uma receita de mercadoria única sem diferenciação de formulação estende esse intervalo consideravelmente.

15. Orientação para a seleção: Requisito para o modelo KTE da Kerke

A lógica de seleção para uma fábrica de compostos biodegradáveis segue uma direção: começar pelo produto que o cliente compra, trabalhar de trás para a formulação, depois para o rendimento e, só então, para a máquina. Escolher o tamanho da máquina primeiro e procurar produtos para preenchê-la é como as fábricas acabam operando em 40% de utilização com uma configuração de parafusos que não se adequa a nenhuma das suas receitas.

16. Indústrias de aplicação e produtos finais

A plataforma de mistura da Kerke atende à produção de masterbatches, trabalhos de mistura de plásticos, incluindo plásticos biodegradáveis, plásticos de engenharia, mistura de cabos, mistura de PVC, elastômeros termoplásticos e compostos de madeira-plástico, além da reciclagem de flocos de R-PET e aplicações de processamento de alimentos, como extrusão de proteínas texturizadas. Para uma fábrica de compostos biodegradáveis, esta largura é importante por um motivo prático: o mesmo quadro KTE que produz um composto de filme de PLA/PBAT hoje pode ser reconfigurado para uma campanha de masterbatch de preenchimento ou de elastômeros termoplásticos se o volume de encomendas de compostos biodegradáveis diminuir em um trimestre. A flexibilidade da máquina é uma forma de seguro comercial.

No segmento dos produtos biodegradáveis, o mapa do produto final está bem definido. Os compostos de filme flexível são utilizados em sacos de compras compostáveis, revestimentos de lixeiras, filmes de cobertura e filmes de embalagem, onde a elasticidade, a resistência à ruptura e a estabilidade das bolhas determinam a aceitação. Os compostos de injeção rígidos são utilizados em talheres, copos, tampas, capas de cosméticos e fechos, onde a resistência ao impacto com ranhuras e o tempo de demoldagem decidem a aceitação. Os compostos de folha e termoformagem são utilizados em caixas de duas partes, bandejas, embalagens em blister e tampas, onde a resistência à fusão e à flacidez determinam a aceitação. As variedades nucleadas resistentes ao calor são utilizadas em copos de bebidas quentes, cápsulas de café e utensílios para serviços de alimentação, onde a temperatura de deflexão ao calor é o critério de aprovação ou rejeição.

Dois segmentos adjacentes frequentemente contratam um composto biodegradável como fornecedor. A agricultura utiliza compostos de filme de cobertura projetados para se desintegrar em um cronograma definido no solo, o que coloca o foco da formulação na hidrólise controlada em vez da máxima estabilidade. O filamento de impressão tridimensional utiliza classes de PLA ajustadas para um diâmetro consistente e baixa deformação, o que impõe uma especificação incomum de consistência do fluxo de fusão e uniformidade dos pellets – exatamente os resultados que uma bomba de fusão e um granulador bem controlado fornecem.

17. Solução de problemas nas primeiras semanas de produção

As primeiras semanas de uma nova linha de PLA geram um conjunto previsível de problemas, e quase todos eles podem ser atribuídos à umidade, ao calor de cisalhamento ou à precisão do alimentador. Trabalhando sistematicamente com eles – primeiro medindo e depois alterando uma variável – a comissionamento é muito mais rápido. A tabela abaixo está organizada na ordem de diagnóstico seguida por um engenheiro de processo experiente.

18. Serviço, formação e suporte

Uma linha de compósitos é tão boa quanto o suporte que a sustenta, e isso é especialmente verdadeiro para um primeiro projeto de PLA, em que a equipe do comprador está aprendendo um novo material ao mesmo tempo em que aprende a operar uma nova máquina. A abordagem de Kerke reflete os compromissos do grupo Wanplas aplicados especificamente aos equipamentos de mistura.

Antes do envio, as máquinas são montadas e testadas na fábrica de Nanjing, e os clientes são bem-vindos para participar. Isso é mais importante para uma linha de PLA do que para uma linha de commodities, porque a configuração do parafuso é específica da receita: executar a própria formulação do cliente na máquina antes de enviá-la converte uma suposição em um resultado verificado. A política de fábrica aberta da Kerke significa que um comprador pode inspecionar a construção, assistir ao teste e levar os pellets para testes independentes.

No local, os engenheiros lidam com a instalação e comissionamento, incluindo o alinhamento de alimentadores, sistemas de vácuo e equipamentos downstream que determinam se o processo se comporta da mesma forma que no teste de fábrica. A formação de operadores e manutenção é realizada em paralelo com o comissionamento e deve incluir desmontagem e remontagem de parafusos, identificação de elementos, disciplina de limpeza e desligamento, calibração de alimentadores e interpretação das tendências de torque, pressão de fusão e temperatura de fusão. O resultado de formação mais valioso em uma instalação de PLA é que os operadores entendam por que o perfil de temperatura descende e por que um barril estagnado é um evento de qualidade.

O suporte contínuo segue as promessas do grupo: USD 500 em peças gratuitas a cada ano, substituição gratuita de peças danificadas durante o período de garantia, garantia de transporte, garantia de capacidade de produção e garantia de padrões de qualidade, nos termos da qual o não cumprimento do padrão acordado é resolvido com um reembolso mais uma compensação de dez por cento. O suporte remoto trata de diagnósticos do sistema de controle e resolução de problemas nos processos entre as visitas. A estratégia de peças de reposição para uma linha de PLA deve priorizar os elementos de parafuso nas zonas de fundição e de alimentação lateral, os pacotes de tela, as lâminas de corte, os aquecedores da placa de moldagem e os selos do sistema de vácuo – os itens de desgaste cuja falha interrompe a produção, em vez de apenas a degradá-la.

19. Plano de lançamento de 18 meses

Uma fábrica de compostos de PLA biodegradáveis pode ser transformada de uma decisão em uma fornecimento comercial certificado em cerca de doze a dezoito meses, mas apenas se o trabalho de formulação e o trabalho de equipamento forem realizados em paralelo e não em sequência. A falha mais comum no cronograma é uma fábrica que instala o equipamento primeiro e depois descobre que a formulação almejada necessita de um alimentador lateral que não foi comprado, ou de uma zona de reação que não possui.

20. Perguntas frequentes

Qual é a relação L/D da engrenagem mais adequada para a compilação de PLA?

Uma relação L/D de 44:1 a 48:1 é o ponto ideal para a compilação de PLA reativo. O comprimento extra, além de uma construção convencional de 36:1 ou 40:1, oferece uma seção de fundição suave, dominada pela condução, espaço para a adição de preenchimentos na mistura, 20 a 35 segundos de tempo de reação para a extensão da cadeia e dois orifícios de vácuo - tudo sem empilhar essas funções um sobre o outro e gerar calor de cisalhamento. Máquinas mais curtas podem compilar PLA, mas obrigam a compromissos que se manifestam como perda de peso molecular.

Quanto de seco o PLA deve estar antes da compilação?

Abaixo de 250 ppm, em geral, e abaixo de 100 ppm quando um estabilizador de cadeia reativo está na receita, porque a água concorre diretamente com a reação de epóxi pretendida. A secagem típica é de 4 horas a 60 a 80 °C em um secador desumidificador com um ponto de umidade de menos 40 °C. Tão importante quanto isso, o caminho desde o secador até a garganta de alimentação deve estar fechado: o PLA seco reabsorve a umidade ambiente dentro de minutos em uma esteira aberta, o que desfaz silenciosamente toda a etapa de secagem.

É possível misturar PLA e PBAT na mesma extrusora de dois parafusos?

Sim, e a maioria dos compostos biodegradáveis opera em uma única máquina. As misturas de PLA/PBAT, de 30/70 a 70/30, são processadas na mesma plataforma de co-rotação da KTE. O que muda entre elas é a construção do parafuso e o perfil de temperatura: as classes de filme com alto teor de PBAT operam 5 a 10 °C mais frias ao longo do cilindro e utilizam uma sequência de amassamento mais suave, enquanpara ums classes rígidas com alto teor de PLA precisam de um trabalho mais dispersivo para quebrar o modificador de impacto e o nucleante.

Por que um perfil de temperatura decrescente é utilizado para o PLA?

Porque o objetivo é derreter o polímero no início do processo por condução e, em seguida, retirá-lo da máquina o mais frio possível. As primeiras zonas são ajustadas a uma temperatura suficientemente alta para derreter o material de forma eficiente; a partir da parte central do tambor, os pontos de ajuste diminuem, de modo que a mistura derretida perde calor antes da seção de construção de pressão e da matriz. Executar um perfil ascendente, como muitos operadores fazem por hábipara umo trabalhar com poliolefinas, impulsiona a mistura derretida para o limite de degradação de 210 °C, exatamente onde o tempo de permanência é o mais longo.

Qual método de granulagem é adequado para compostos de PLA?

A corte de face com anel de água para linhas de tamanho médio e a granulação subaquática para linhas grandes mantêm o contato com a água por segundos e alimentam diretamente para a desidratação centrífuga. A pelotização de fios convencional através de um longo banho de água é a escolha mais fraca para o PLA, porque o poliéster quente absorve a umidade ao longo de todo o canal e, em seguida, necessita de uma segunda etapa de secagem. A corte de fios refrigerada a ar continua a ser útil no laboratório, onde a amostra não deve entrar em contato com a água.

Qual o rendimento que uma primeira linha de compósitos de PLA deve ter como objetivo?

A maioria das plantas de primeira vez produzirá entre 150 e 300 kg/h em uma máquina da classe KTE-52D, ou entre 400 e 800 kg/h em uma KTE-75D quando a extração já está comprometida. A faixa inferior mantém o nível de investimento médio e torna os ensaios de formulação acessíveis; a faixa superior faz sentido apenas quando existem clientes assinados, porque uma linha grande subutilizada tem uma economia pior do que uma pequena totalmente utilizada. É altamente recomendável combiná-la com um extrator de laboratório KTE-16B.

Quanto um composto de PLA pode realmente ser endurecido?

O PLA não modificado apresenta um impacto Charpy de cerca de 2 a 3 kJ/m². Com 8 a 15% de um modificador de impacto de núcleo-acrílico ou TPU bem disperso, as classes rígidas comerciais normalmente atingem a faixa de 6 a 20 kJ/m², dependendo da carga e da qualidade da dispersão. O fator limitante geralmente não é o aditivo, mas a mistura: o mesmo composto de receita aplicado em um parafuso sobre-rotacionado pode fornecer menos da metade do valor de impacto do mesmo composto de receita aplicado corretamente.

Que certificações um composto compostável precisa ter?

A compostabilidade é certificada no artigo final de acordo com a norma EN 13432 na Europa ou ASTM D6400 na América do Norte, de modo que um composto suporta os seus clientes em vez de certificar o próprio grânulo. As aplicações de contacto com alimentos incluem a norma UE 10/2011, a FDA 21 CFR ou a GB 4806, dependendo do mercado-alvo. A própria fábrica geralmente possui a certificação ISO 9001, e o equipamento destinado a instalações europeias é construído de acordo com os requisitos CE. A construção da lista de matérias-primas aprovadas permite atingir todos estes objetivos.

Quanto tempo leva para alterar as formulações em uma linha KTE?

Uma mudança entre dois tipos que partilham uma configuração de parafusos é uma mudança de purga e de receita de alimentação, geralmente inferior a uma hora. Uma mudança que requer uma construção de parafusos diferente – por exemplo, a mudança de um tipo de filme rico em PBAT para um tipo rígido com 40% de preenchimento – é uma operação de manutenção planeada. Os elementos de parafuso da KTE foram concebidos para serem intercambiáveis, com uma geometria de auto-limpeza eficiente, pelo que a reconstrução demora horas e não dias, o que é o motivo pelo qual uma unidade com uma biblioteca de parafusos documentada altera os tipos muito mais rapidamente do que uma que improvisa a cada vez.

É possível que o mesmo extrusor seja utilizado mais tarde para outros compostos?

Sim, e esta flexibilidade merece ser planeada. A plataforma de co-rotação da KTE é utilizada em produção de masterbatch, mistura de plásticos de engenharia, compostos para cabos, elastômeros termoplásticos, compósitos de madeira-plástico e reciclagem de flocos de R-PET. Uma máquina especificada com um generoso L/D, dois alimentadores laterais e duas aberturas de vácuo para trabalhos com PLA é especificada em excesso para a maioria dessas aplicações, o que significa que a fábrica mantém a opção de executar outras campanhas quando o livro de pedidos de produtos biodegradáveis flutua.

21. Conclusão

O lançamento de uma fábrica de compostos biodegradáveis de PLA depende de um pequeno número de decisões tomadas no início. A plataforma de formulação determina quantos alimentadores e ventilações a máquina precisa. O pequeno intervalo de temperatura de 170 a 200 °C do material e sua sensibilidade à hidrólise determinam que a secagem seja uma etapa do processo com seu próprio registro de qualidade, que a hélice deve ser construída com discos de amassamento estreitos e elementos de reversão mínimos e que a pelotização deve manter o contato com a água por segundos. O regime de certificação determina que a lista de matérias-primas aprovadas exista antes da primeira produção comercial, e não depois dela. Tudo o resto — utilidades, layout, pessoal, embalagem — resulta dessas.

O equipamento central deve ser especificado para o trabalho em vez de ser adaptado a ele. Um extrusor de dois parafusos co-rotantes configurado para PLA significa uma relação Do/Di de 1,55 a 1,75, uma relação L/D de 44:1 ou superior, de 8 a 12 zonas de cilindro controladas independentemente, dois orifícios de vácuo a -0,08 a -0,095 MPa, alimentação lateral na mistura fundida, torque específico na faixa de 8 a 11 N·m/cm³ e uma biblioteca de parafusos que pode ser reconstruída para uma nova formulação em horas. A fábrica Kerke, da Wanplas, com doze anos de especialização em compósitos, uma planta de 19.997 m², mais de 2.000 máquinas em funcionamento em mais de 70 países e uma equipe organizada em torno de uma família de produtos, constrói a série KTE, desde o extrusor de laboratório KTE-16B até a máquina de produção KTE-135D, exatamente com base nisso, apoiado por testes antes do envio, instalação e comissionamento no local, formação de operadores, suporte remoto, peças gratuitas de US$ 500 por ano e uma política de fábrica aberta.

Se um projeto de composto de PLA está em discussão, o passo mais produtivo a seguir é colocar números reais no papel: as classes a serem produzidas, o rendimenpara umlmejado, as cargas de enchimento, a preferência de granulagem e o regime de certificação que os produtos finais devem atender. Envie esses parâmetros e a equipe de engenharia da Kerke retornará uma configuração adequada – tamanho da máquina, L/D, layout de parafusos, arquitetura do alimentador e seleção downstream – e poderá executar a formulação em um extrusor de laboratório ou piloto para que o resultado seja verificado antes de qualquer coisa ser construída. Ensaios de amostras, execuções em linhas piloto e visitas à fábrica estão abertas a projetos sérios; o convite está aberto.