- O que realmente significa "baixo custo" na mistura de resíduos reciclados
- Por que a desvolatilização é a base de qualquer fórmula reciclada
- Engenharia de devolatilização em um extrusor de dois parafusos
- Caracterização do material de partida antes da formulação
- Fórmula familiar de PP reciclado
- Fórmula para famílias com PE reciclado
- Fórmula de PET reciclado e recuperação da viscosidade intrínseca
- Fórmula de poliolefina mista de baixo custo
- Classificação de eficiência de custo aditiva
- Redução de odores e VOC sem aditivos caros
- Configuração de parafusos para compósitos reciclados
- Processar tabelas de janelas por material
- Extrusor duplo de parafusos Kerke KTE Series
- Sistemas de alimentação e auxiliares Kerke
- Filtragem de fusão e controle da mancha negra
- Plano de Controle de Qualidade para Compostos Reciclados
- Tabela de Requisitos para Seleção de Máquinas e Fórmula
- Problemas Comuns e Soluções
- Serviço e Suporte
- Perguntas Frequentes
- Conclusão
Construir uma fórmula de modificação de plástico reciclado de baixo custo para um extrusor de devolatilização de dois parafusos não é um exercício de compra de aditivos mais baratos. É um exercício de remoção dos contaminantes invisíveis que fazem com que a resina reciclada se comporte de forma imprevisível e, em seguida, gastar o menor orçamento possível em aditivos para recuperar as propriedades mecânicas dentro de um intervalo utilizável. Os compostos que invertem essa ordem — aplicando o modificador de impacto da dosagem, o compatibilizador e o eliminador de odores em uma corrente de reciclagem molhada e carregada de voláteis — pagam consistentemente mais por cada quilograma aceito e ainda perdem clientes por causa de reclamações de cheiro e manchas pretas.
As poliolefinas e poliésteres reciclados chegam à câmara de alimentação com quatro handicaps que a resina virgem não possui: uma distribuição de peso molecular alargada e deslocada devido a histórias de aquecimento anteriores, umidade absorvida, produtos de degradação de baixo peso molecular que carregam odor e resíduos de tinta de impressão, adesivo e fragrância do primeiro uso do artigo. Cada um desses handicaps é abordado de forma mais barata pelo hardware de desvolatilização e pela geometria dos parafusos do que pela química. Este é o argumento central de engenharia deste guia, e é por isso que a seção de devolatilização de uma linha de compósitos com dois eixos merece a mesma atenção no projeto que a seção de amassamento.
A Kerke Extrusion Equipamento, uma fábrica da Wanplas, passou mais de doze anos desenvolvendo extrusoras de composto em dupla hélice paralelas e co-rotantes para exatamente este tipo de matérias-primas difíceis e variáveis. A partir de uma base de fabricação de 19.997 metros quadrados, a Kerke instalou mais de 2.000 máquinas em mais de 70 países, apoiada por uma equipe técnica de mais de 100 pessoas cujo slogan – "Nós sabemos compor extrusores" – reflete uma especialização estreita e deliberada na série KTE de extrusores de parafuso paralelo e co-rotante, desde a unidade de laboratório KTE-16B até a máquina de produção KTE-135D. Este guia estabelece as famílias de fórmulas, as configurações de parafusos, as configurações de ventilação, as janelas de processo e as rotinas de controle de qualidade que os engenheiros de aplicações da Kerke utilizam quando o brief de um cliente é simplesmente: tornar este material reciclado barato, estável e comercializável.
Tudo o que segue está escrito em linguagem de custo relativo. Quando é necessário uma comparação de custo, este artigo usa classificações de Baixo, Médio, Alto, Muito Alto e Premium, ou um índice em que uma receita de referência equivale a 100 pontos de índice. Preços absolutos mudam semanalmente com os mercados de resina, energia e frete e seriam enganosos em uma referência técnica; as relações entre as escolhas de fórmula, no entanto, são estáveis e são o que um engenheiro de processo realmente precisa.
1. O que realmente significa "baixo custo" na compoção de resíduos reciclados
O baixo custo na compoção de resíduos é uma equação de três partes: carga de aditivos, rendimento e consumo específico de energia. A maioria dos compostos monitora apenas o primeiro, razão pela qual tantas fórmulas "baratas" são caras na prática. O custo oculto predominante neste negócio não é o pacote aditivo em si — é a instabilidade de lote para lote que desencadeia a rejeição downstream, resultando na perda de um cliente qualificado que, então, se qualifica novamente com resina virgem.
Considere a aritmética. Um pacote aditivo geralmente representa uma parcela modesta do custo total de material de um composto de poliolefina reciclada. Cortar esse pacote em um quinto produz uma pequena economia no índice de material. Por outro lado, um único lote devolvido absorve a carga de frete em ambas direções, o trabalho de reprocessamento, as horas de máquina para a nova execução e, o mais prejudicial de tudo, a confiança do cliente. Quando um conversor tem que parar uma máquina de moldagem por injeção em funcionamento porque a resistência ao impacto diminuiu entre dois paletes do mesmo grau de composto, o fabricante raramente tem uma segunda chance de explicar que o balde de reciclagem mudou.
Os três verdadeiros drivers de custo
| Motor de custo | O que abrange | Porcentagem típica do custo total | Quanto um engenheiro de formulação pode movê-lo | Sensibilidade ao custo |
|---|---|---|---|---|
| Basa de matérias-primas | Reciclado lavado, flocos, material triado por balas, resíduos produzidos internamente | Bloco único mais grande | Moderado — controlado principalmente pela disciplina de fornecimento e classificação | Alto |
| Pacote aditivo | Antioxidantes, compatibilizante, modificador de impacto, enchimento, lubrificante, adsorvente de odor, estabilizador de cadeia | Pequeno a moderado | Grande em termos percentuais, pequeno em termos absolutos | Médio |
| Rendimento e rejeição | Resíduos de arranque, lotes fora do padrão, perdas de troca de tela, devoluções de clientes | Muito variável, muitas vezes subestimada | Muito grande – o único maior fator | Muito alto |
| Consumo específico de energia | Carga do motor, aquecimento do tanque, bomba de vácuo, refrigerador, acionamento do pelletizador | Moderado e em ascensão | Moderado — design de parafusos e controle da temperatura de fusão | Médio |
| Tempo de trabalho e tempo de inatividade | Alterações de tela, limpeza de parafusos, alterações de matriz, purgamento | Moderado | Moderado — geometria de auto-limpeza e filtração contínua | Médio |
Leia esta tabela como uma lista de prioridades. O pacote aditivo é o custo mais visível e o mais fácil de cortar, o que é exatamente o motivo pelo que é cortado de forma excessiva. O rendimento é o menos visível e o mais valioso. Uma fórmula que adiciona 0,1 phr de antioxidante secundário e, assim, mantém a taxa de fluxo de fusão dentro de uma faixa mais estreita em vinte lotes consecutivos é uma fórmula mais barata, mesmo que seu índice de lista de materiais seja maior.
Um índice de custo relativo para comparar receitas
Para manter as comparações de receitas honestas sem citar valores monetários, este artigo utiliza um índice simples. Um composto de polipropileno reciclado, com um pacote mínimo de antioxidantes e sem modificador de impacto, é definido como 100 pontos de índice no eixo do material. Outras receitas são expressas em relação a essa base. Um eixo de qualidade separado acompanha a probabilidade de que uma lote atenda às especificações na primeira passagem.
| Nível de receita | Índice de custos de materiais (base = 100) | Aceitação de primeiro passo | Custo efetivo por quilograma aceito | Veredicto |
|---|---|---|---|---|
| Economia bruta, sem devolatilização | 96 | Baixo | O mais alto dos quatro | Falsa economia |
| Economia com devolatilização em duas etapas | 100 | Médio a Alto | Baixo | Melhor valor para peças de commodities |
| Padrão com compatibilizador e modificador de impacto | 108 a 114 | Alto | Baixo a médio | Melhor valor para peças técnicas |
| Alta performance com estabilização completa | 118 a 128 | Muito alto | Médio | Justificada apenas pela especificação |
A primeira linha é a armadilha. Remover a válvula de vácuo, usar um tambor mais curto e omitir o antioxidante secundário reduz o índice visível em quatro pontos e destrói a aceitação do primeiro passo. Este é o erro mais comum entre os novos entrantes no composto reciclado e é um erro de hardware disfarçado como um erro de fórmula.
2. Por que a desvolatilização é a base de qualquer fórmula reciclada
O desvolatilizador é a base de qualquer fórmula reciclada, pois os voláteis consomem aditivos, interrompem a continuidade do fundido e transmitem o odor que acaba com a maioria das conversas comerciais. Os aditivos dosados em um fundido não desvolatilizado são em parte espécies de neutralização consumidas que uma porta de vácuo teria removido apenas pelo custo da eletricidade.
Os fluxos de polímeros reciclados contêm quatro classes distintas de matérias voláteis, e cada uma se comporta de forma diferente no barril.
Classe um: umidade
A água chega com flocos lavados e mecanicamente desidratados, e também é absorvida da umidade ambiente durante o armazenamento. As poliolefinas não são higroscópicas no sentido químico, mas a geometria dos flocos retém a água superficial de forma obstinada – 0,3 a 1,5 por cento em peso é comum após apenas a desidratação por centrifugação. Os fluxos de poliéster e poliamida absorvem água no próprio polímero e hidrolisam à temperatura de fusão, cortando as cadeias e reduzindo a viscosidade intrínseca de forma irreversível. A umidade que chega à zona de fusão evapora em vapor, provoca flutuações na matriz, produz buracos na fita e deixa marcas de prata nas peças moldadas em sequência.
Classe dois: monômero residual e oligômeros
Cada polímero contém uma pequena fração residual de monômero, dímero e oligómero de baixo peso molecular. Nestes fluxos reciclados, esta fração aumenta porque os ciclos de processamento anteriores geraram produtos de cisão da cadeia. O regrind de poliéster contém acetaldeído e trímero cíclico; os estirenos contêm estireno residual; as poliolefinas contêm parafinas de cadeia curta e fragmentos olefínicos. Estas espécies são voláteis à temperatura de fusão e é exatamente o que uma porta de vácuo profundo está projetada para retirar.
Classe três: produtos de degradação termo-oxidativa
Esta é a classe de odor que os clientes reclamam. Histórias repetidas de aquecimento na presença de oxigênio geram aldeídos, cetonas e ácidos carboxílicos na estrutura do polímero e como pequenas moléculas livres. Os aldeídos de cadeia curta, em particular, apresentam um limiar de odor muito baixo – algumas partes por milhão no espaço livre são suficientes para que o nariz humano registre o cheiro em uma peça acabada. Nenhum carregamento prático de aditivos remove-los uma vez que sejam formados em massa; a resposta correta é remover os existentes sob vácuo e impedir a formação de novos com um sistema eficiente de antioxidantes e uma temperatura de fusão conservadora.
Classe quatro: tinta residual, adesivo, fragrância e resíduos do produto
As embalagens pós-consumo contêm solventes de tinta de impressão, frações de adesivo de fusão a quente, verniz de etiqueta e resíduos de fragrância ou surfactante do conteúdo original. Garrafas de detergente e de cuidados pessoais são notoriamente problemáticas neste aspecto. Estes compostos são químicamente diversificados, muitas vezes de ponto de ebulição relativamente alto, e são a razão pela que uma única ventilação atmosférica raramente é suficiente. O vácuo profundo, o tempo de permanência suficiente na zona ventilada e, em casos difíceis, a extração por vapor são as ferramentas que funcionam.
| Classe volátil | Espécies típicas | Nível típico no reciclado pós-consumo | Método de remoção | Consequência se deixada |
|---|---|---|---|---|
| Umidade | Água livre e absorvida | 0,3 a 1,5 por cento (flocos de poliolefina); 0,2 a 0,6 por cento (flocos de poliéster) | Pre-secagem mais ventilação atmosférica | Subidas, vácuos, manchas de prata, hidrólise do poliéster |
| Monômero e oligômero | Acelaldeído, trímero cíclico, parafinas curtas | Dez a centenas de partes por milhão | Ventilação a vácuo a partir de -0,085 a -0,095 MPa | Transferência de odor e sabor, formação de bolhas |
| Produtos de degradação | Aldehídos, cetonas, ácidos carboxílicos | Variável, aumenta com cada história de aquecimento | Ventilação a vácuo mais antioxidante mais temperatura de fusão mais baixa | Odor forte, amarelamento, posterior cisão da cadeia |
| Tinta, cola, fragrância | Solventes, frações de resina, terpenos, surfactantes | Muito variável de acordo com a fonte | Vácuo profundo, residência mais longa com ventilação, extração com vapor d'água | Odor, manchas pretas, formação de gel, variação de cor |
3. Engenharia de devolatilização em uma extrusora de dois eixos
A devolatilização eficaz em um extrusor de dois parafusos é um trabalho em duas etapas: uma válvula atmosférica que libera a maior parte da vapor e dos compostos voláteis mais facilmente, seguida por uma válvula a vácuo que opera a uma pressão de -0,080 a -0,095 MPa, que remove o resíduo de baixo peso molecular após a fusão se tornar totalmente homogênea. Tentar ambas as tarefas em uma única porta é o atalho de projeto mais frequente na mistura reciclada, e é a razão pela qual muitas linhas não conseguem atingir uma especificação de odor, independentemente da fórmula.
Etapa 1: a ventilação atmosférica
A vent atmosférica fica logo após a primeira seção de fusão, normalmente entre 14 e 22 L:D, dependendo da extensão total do barril. Neste ponto, o material está fundido, mas a mistura ainda é relativamente aberta e o gás pode escapar sem uma força de pressão. O trabalho do ventilador é de quantidade, não de refinamento: ele libera a carga de vapor da umidade superficial e da fração mais volátil. Executar uma ventilação atmosférica suficientemente quente para manter o porto livre de condensação - mas não tão quente que o oligômero condensado seque e forme uma crosta - é um pequeno detalhe com grandes consequências de manutenção. Uma capa de porta mantida próxima ao ponto de referência do tambor, com um inserto facilmente removível, é a solução prática.
Etapa dois: a válvula de vácuo
A válvula de vácuo deve estar no último terço do tambor, após a seção final de mistura e antes da zona de acumulação de pressão. Neste ponto, o composto é homogêneo, o enchimento está disperso e quaisquer voláteis restantes são os mais difíceis. O nível de vácuo é o principal fator de controle:
| Nível de vácuo (indicador) | Conteúdo residual volátil alcançável | Melhoria típica do odor | Requisito de equipamento | Nível de custo energético |
|---|---|---|---|---|
| Somente atmosférico | Ponto de referência | Nenhum | Porto de ventilação aberto | Baixo |
| Mínimo 0,05 a 0,07 MPa | Redução de 30 a 45 por cento | Cerca de meio grau VDA 270 | Bomba de anel de água de estágio único | Baixo |
| Mínimo de 0,080 a 0,090 MPa | Redução de 55 a 70 por cento | Cerca de um grau VDA 270 | Bomba de anel de água com bom selamento e refrigeração por água | Médio |
| Mínimo de 0,090 a 0,095 MPa | Redução de 70 a 85 por cento | Um a um e meio grau VDA 270 | Bomba de dois estágios ou bomba com booster, selamento de barril ajustado | Médio a Alto |
| Vácuo profundo com desidratação a vapor | Acima de 85 por cento de redução | Até duas classificações VDA 270 | Porto de injeção de água, seção de desengorduramento, condensador | Alto |
Elementoos de parafuso na zona de ventilação
A zona de ventilação é um problema de projeto de parafusos antes de ser um problema de bomba de vácuo. Três regras o regem:
Elementoos de transporte de canal superficial e de inclinação longa, abaixo do porto. O comprimento do passo reduz o grau de enchimento e aumenta a área de superfície livre, o que é o que impulsiona a transferência de massa de voláteis para fora do fundido. Um grau de enchimento superior a cerca de 30 por cento sob o porto reduz drasticamente a eficiência da remoção e aumenta o risco de que o material suba pela garganta do escape.
Um elemento de vedação antes da porta. Um pequeno bloco de amassamento de inversão ou estreito, localizado acima da válvula, cria um selo de fusão que impede que o vácuo se propague para trás, em direção à abertura de alimentação. Sem isso, o vácuo profundo puxa a alimentação não derretida e o aditivo em pó diretamente para a linha de ventilação.
Um elemento de acumulação de pressão após a porta. Abaixo do vácuo, a velocidade de transporte é reduzida progressivamente para recriar a pressão para o filtro de fusão e a matriz. Essa transição deve ser gradual; um salto abrupto de pressão imediatamente após uma porta de vácuo aumenta a tensão local e pode anular a disciplina de temperatura na qual a fórmula depende.
| Elementoo de zona de ventilação | Função | Geometria típica | Nota de design |
|---|---|---|---|
| Vedação de fusão em curso superior | Isola o vácuo da zona de alimentação | Bloco de disco de amassamento estreito ou elemento reverso curto | Mantenha-o curto – um selo longo desperdiça a extensão do tanque e adiciona corte |
| Seção de transporte com ventilação | Máximo de superfície livre para a transferência de massa | Transporte de passo longo e canal raso, 3 a 5 L:D | Grau de preenchimento alvo inferior a 30 por cento |
| Estufador de ventilação (opcional) | Evita que o material fundido se infiltre na garganta do vácuo | Estufador lateral de dois eixos acionado a baixa velocidade | Essencial acima de 800 kg/h ou com material fundido de baixa viscosidade |
| Transição para o downstream | Reconstrução progressiva da pressão | Transporte de passo decrescente, 4 a 6 L:D | Evite uma única mudança abrupta de passo |
| Porta de injeção de água | Remoção do vapor para odores persistentes | Injeção de água medida em uma zona cheia antes da ventilação | Normalmente 0,5 a 2 por cento de água no rendimento |
Prevenção de inundações de ventilação
O enchimento do orifício de vácuo — o derretimento subindo para a garganta da ventilação e, eventualmente, para a linha de vácuo — é a falha de devolatilização mais comum nas linhas recicladas, e tem quatro causas que devem ser verificadas em ordem: o grau de enchimento é demasiado alto sob o orifício, a viscosidade do derretimento é demasiado baixa devido a um alimentador superaquecido ou fortemente degradado, o fluxo de produção sobe bruscamente devido à densidade volumétrica inconsistente do reciclado e um inserto de ventilação bloqueado ou parcialmente fechado. Um enchimento de ventilação resolve o sintoma mecanicamente, mas as correções duradouras são uma seção de ventilação de passo mais longo, uma alimentação gravimétrica mais estável e uma temperatura do derretimento 10 a 15 graus Celsius mais baixa do que a utilizada em uma receita de resina virgem.
Remoção de vapor como uma ferramenta de eliminação de odores de baixo custo
Injetar uma quantidade controlada de água em uma zona de fusão cheia, acima da válvula de vácuo, é uma das intervenções de odorização de maior valor e menor custo disponíveis. A água evapora em vapor e funciona como um agente de extração, reduzindo a pressão parcial da espécie odorosa e levando-a para fora através da válvula. A injeção típica é de 0,5 a 2% do rendimento; o equipamento consiste em uma bomba de dosagem, uma bucha de injeção classificada para a pressão da fusão e um condensador na linha de vácuo. Em comparação com a compra de um aditivo especial para absorção de odores a um custo alto ou premium, a extração por vapor é um item de capital único com um custo de operação baixo e é mais eficaz na fração de aldeídos de baixo peso molecular que domina o odor dos poliolefinos.
4. Caracterização do material de partida antes da formulação
Uma fórmula reciclada não pode ser escrita de forma responsável sem uma ficha de caracterização para a carga recebida. O material de origem reciclado não é uma classificação; é uma distribuição. O objetivo dos testes de entrada é localizar onde a bale atual se situa dentro dessa distribuição, de modo que o pacote de aditivos possa ser ajustado no menor valor necessário, em vez de ser especificado excessivamente como uma forma de segurança.
A lista de testes abaixo é intencionalmente curta. Cada item nela altera uma decisão da fórmula. Os testes que são interessantes, mas não alteram uma decisão, devem ser realizados durante o desenvolvimento, e não durante o controle de entrada rotineiro.
| Testee | Referência de método | O que isso diz ao formulador | Intervalo típico para poliolefinas pós-consumo | A fórmula de decisão que o sistema utiliza |
|---|---|---|---|---|
| Velocidade de fluxo de fusão | ISO 1133 / ASTM D1238 | Média de peso molecular e grau de degradação anterior | rPP 4 a 35 g/10min; rHDPE 0,3 a 8 g/10min | Se é necessário um estabilizador de cadeia ou uma mistura virgem de menor MFR |
| Densidade | ISO 1183 | Identidade do polímero e conteúdo de enchimentos já presentes | 0,90 a 1,05 g/cm3, dependendo da mistura | Espaço de dosagem de enchimentos e expectativa de rigidez |
| Contenção de cinzas | ISO 3451 | Enchimentos minerais, pigmentos e contaminação inorgânica existentes | 0,5 a 12 por cento | Quanto de enchimento fresco pode ser adicionado antes de o impacto se desmoronar |
| Umidade | Karl Fischer ou perda por secagem | Carga de água que entra no tanque | 0,1 a 1,5 por cento | Requisito de pré-secagem e dimensionamento de ventilação atmosférica |
| Nível de odor | Escala de seis graus da VDA 270 | Gravidade do problema de volatilidade | Grau 3,5 a 6 não tratado | Nível de vácuo, desidratação a vapor, dosagem de adsorvente |
| Índice de amarelecimento | ASTM E313 | Escala da história termo-oxidativa e transferência de pigmentos | YI 8 a 40 | Nível de antioxidantes, se é possível obter uma cor natural |
| Tensão e impacto com ranhura | ISO 527 / ISO 179 | Capacidade mecânica de base do reciclado | Muito variável | Nível de modificador de impacto, ou se o objetivo é atingível em geral |
| Calorimetria de varredura diferencial | ISO 11357 | Vários picos de fusão revelam contaminação cruzada | Um a três picos | Seleção e dosagem do compatibilizador |
| Spectroscopia infravermelha | ATR-FTIR | Identificação do polímero e relação aproximada da mistura | Qualitativo a semi-quantitativo | Se o lote é um único polímero ou uma poliolefina mista |
Ler a classificação do odor corretamente
A escala de odor VDA 270 de seis graus é a referência mais utilizada pelos clientes do setor automotivo e de eletrodomésticos, e é importante saber como os graus se traduzem em resultados comerciais. Grau 1 significa não perceptível; grau 2 perceptível, mas não perturbador; grau 3 claramente perceptível, mas não perturbador; grau 4 perturbador; grau 5 fortemente perturbador; grau 6 inaceitável. A maioria do regrind de poliolefina pós-consumo não tratada fica entre 4 e 5,5. Peças automotivas internas geralmente exigem 3,0 ou melhor; as carcaças de eletrodomésticos para consumo geralmente aceitam 3,5; peças industriais não visíveis podem aceitar 4. Saber o grau-alvo antes de formular o produto decide se um adsorvente de baixo custo é suficiente ou se é necessário equipamento de remoção por vapor.
Interpretação da calorimetria de varredura diferencial em fluxos mistos
Um único pico de fusão agudo próximo de 163 a 168 graus Celsius indica uma corrente de polipropileno razoavelmente limpa. Um segundo pico próximo de 125 a 133 graus Celsius indica contaminação por polietileno de alta densidade; próximo de 108 a 115 graus Celsius indica polietileno de baixa densidade ou linear de baixa densidade. A entalpia relativa sob cada pico fornece uma estimativa viável da proporção da mistura, que é precisamente o número que define a dosagem do compatibilizador. Executar este único teste em cada fardo de material misto é a diferença entre um nível de compatibilizador correto e um que foi adivinhado.
5. Família de formula de PP reciclado
O polipropileno reciclado é o principal componente da mistura de baixo custo e responde bem a uma estratégia de formulação por níveis: um nível econômico para peças não críticas, um nível padrão para peças técnicas em geral e um nível de alto desempenho em que o impacto notado e a qualidade da superfície são importantes. Os níveis diferem principalmente no conteúdo de modificadores de impacto e compatibilizadores, pois estes são os dois componentes que têm o maior impacto sobre ambas as propriedades e o custo.
Todas as três receitas abaixo assumem que o material reciclado passou por um tanque de devolatilização de dois estágios. Sem isso, todos os valores de antioxidante teriam que aumentar e a coluna de classificação de odor seria inalcançável.
| Componentee | Nível econômico (componentes) | Nível padrão (componentes) | Nível de alto desempenho (componentes) | Função |
|---|---|---|---|---|
| rPP base reciclado, lavado e secado | 100 | 100 | 100 | Matriz |
| Talco, 2000 a 5000 mesh | 10 a 20 | 15 a 20 | 18 a 22 | Rigidez, estabilidade dimensional, nucleação |
| CaCO3, 1250 mesh, ativado na superfície | 0 a 12 | 0 a 8 | 0 | Diluição de custos, reforço mais baixo do que o talco |
| Elastomérico POE, MFR de 0,5 a 5 g/10 min | 0 a 3 | 6 a 10 | 12 a 18 | Modificação do impacto, resistência à baixa temperatura |
| Compatibilizador PP-g-MAH, taxa de enxerto de 0,8 a 1,2 por cento | 0 a 1 | 1,5 a 2,5 | 3 a 4 | Coupling interfacial de enchimento e elastómero |
| Antioxidante primário de fenol impedido | 0,10 a 0,15 | 0,15 a 0,20 | 0,20 a 0,25 | Eliminação radical durante o processamento e o serviço |
| Antioxidante secundário de fosfito | 0,10 a 0,15 | 0,15 a 0,20 | 0,20 a 0,30 | Decomposição do hidroperóxido, proteção da cor |
| Estabilizador de luz HALS | 0 | 0 a 0,2 | 0,3 a 0,5 | Só onde a exposição ao ar livre é especificada |
| Adsorvente de odor, zeolita ou veículo mineral poroso | 0 a 0,3 | 0,3 a 0,6 | 0,5 a 1,0 | Captura de odor residual após a devolatilização |
| Lubrificante, cera de estearato ou amida de metal | 0,15 a 0,25 | 0,20 a 0,30 | 0,25 a 0,40 | Dispersão de enchimento, redução do torque, acabamento superficial |
| Agente nucleante | 0 | 0 a 0,1 | 0,1 a 0,2 | Melhoria do tempo de ciclo e da rigidez |
Janelas de propriedades esperadas para os três níveis de rPP
| Propriedade | Nível econômico | Nível padrão | Nível de alto desempenho | Referência de teste |
|---|---|---|---|---|
| Velocidade de fluxo do material fundido, 230 graus Celsius / 2,16 kg | 12 a 30 g/10min | 8 a 20 g/10min | 6 a 14 g/10min | ISO 1133 |
| Impact de Charpy com ranhura, 23 graus Celsius | 2,5 a 5 kJ/m2 | 7 a 15 kJ/m2 | 20 a 45 kJ/m2 | ISO 179-1eA |
| Impact de Charpy com ranhura, menos 20 graus Celsius | 1,5 a 2,5 kJ/m2 | 3 a 6 kJ/m2 | 7 a 14 kJ/m2 | ISO 179-1eA |
| Modulo de flexão | 1700 a 2300 MPa | 1600 a 2100 MPa | 1300 a 1800 MPa | ISO 178 |
| Resistência à tração no ponto de rendimento | 20 a 26 MPa | 19 a 24 MPa | 17 a 22 MPa | ISO 527 |
| Grado de odor após devolatilização em dois estágios | 3,5 a 4,0 | 3,0 a 3,5 | 2,5 a 3,0 | VDA 270 |
| Índice de custos de materiais (base = 100) | 100 | 110 | 126 | Relativo |
| Nível de custo | Baixo | Médio | Alto | Relativo |
Por que a dosagem de compatibilizante não é proporcional ao enchimento
Um erro comum é escalar o PP-g-MAH linearmente com o conteúdo de enchimento. O polipropileno maleimado com anhydride funciona na interface, portanto, sua dosagem necessária escala com a área interfacial, que escala com a área de superfície do enchimento, e não com a massa do enchimento. A mudança de carbonato de cálcio de 1250 mesh para talco de 5000 mesh, com a mesma carga, multiplica substancialmente a área interfacial e exige mais compatibilizador. Por outro lado, o uso de carbonato de cálcio pré-ativado cuja superfície já foi tratada reduz a necessidade de agente de ligação. Ter isso certo vale vários pontos de índice em uma classe de volume grande.
6. Família de fórmulas de PE reciclado
A formulação de polietileno de alta densidade reciclada é dominada por uma questão que não se aplica ao polipropileno: o peso molecular foi reduzido pelo tratamento prévio e pode ser reconstruído? O polietileno tende a se entrelaçar e a sofrer cisão da cadeia sob estresse termo-oxidativo, portanto, o polietileno reciclado muitas vezes apresenta uma taxa de fluxo de fusão mais baixa em algumas frações e geles em outras. Os esticadores de cadeia e a gestão cuidadosa da cisão são os dois mecanismos mais importantes.
As três famílias de aplicações abaixo – moldagem por sopro, tubos e moldagem por injeção – têm requisitos genuinamente diferentes, e uma única classe de "composto de rHDPE" não serve bem a nenhuma delas.
| Componentee | Classe de moldagem por sopro (componentes) | Grau de tubos e condutas (componentes) | Classe de injeção (componentes) | Função |
|---|---|---|---|---|
| rHDPE base reciclado | 100 | 100 | 100 | Matriz |
| HDPE virgem, de alto peso molecular | 0 a 15 | 15 a 30 | 0 a 10 | Força de fusão e recuperação de propriedades a longo prazo |
| Extensor de cadeia, oligómero de estireno-ácrilato funcional em epóxi | 0,2 a 0,5 | 0,3 a 0,6 | 0 a 0,2 | Reconstrução do peso molecular e da resistência ao derretimento |
| CaCO3, 1250 mesh, ativado | 0 a 10 | 0 | 10 a 25 | Diluição de custos e rigidez em peças não sob pressão |
| POE ou plastomero de metalloceno | 0 a 4 | 3 a 6 | 0 a 5 | Resistência à fissura por impacto e estresse ambiental |
| Compatibilizador PE-g-MAH | 0 a 1 | 0,5 a 1,5 | 1 a 2 | Compatibilidade de acoplamento e mistura de enchimentos |
| Antioxidante primário de fenol impedido | 0,15 a 0,20 | 0,20 a 0,30 | 0,12 a 0,18 | Estabilização da fusão e do serviço |
| Antioxidante secundário de fosfito | 0,10 a 0,20 | 0,15 a 0,25 | 0,10 a 0,15 | Controle de cor e hidroperóxido |
| Masterbatch de fuligem de carbono, concentração de 40% | 0 a 5 | 5 a 6 | 0 a 4 | Proteção ultravioleta para peças enterradas ou expostas |
| Aditivo de processamento, tipo de polímero sem fluoropolímero | 0,05 a 0,15 | 0,05 a 0,15 | 0 a 0,1 | Supressão de fraturas em fusão e controle da acumulação de moldes |
| Adsorvente de odor, suporte mineral poroso | 0,3 a 0,6 | 0 a 0,3 | 0,3 a 0,8 | Captura de odores residuais |
Janelas de propriedades esperadas para as três classes de rHDPE
| Propriedade | Classe de moldagem por sopro | Classe de tubos e condutores | Classe de injeção | Referência de teste |
|---|---|---|---|---|
| Velocidade de fluxo de fusão, 190 graus Celsius / 2,16 kg | 0,25 a 0,7 g/10 min | 0,15 a 0,5 g/10 min | 2 a 8 g/10 min | ISO 1133 |
| Velocidade de derretimento, 190 graus Celsius / 5 kg | 0,9 a 2,2 g/10 min | 0,5 a 1,6 g/10 min | 7 a 25 g/10 min | ISO 1133 |
| Densidade | 0,950 a 0,958 g/cm3 | 0,948 a 0,956 g/cm3 | 0,955 a 1,05 g/cm3 (preenchido) | ISO 1183 |
| Impact de Izod com ranhura, 23 graus Celsius | 10 a 20 kJ/m2 | 18 a 35 kJ/m2 | 4 a 9 kJ/m2 | ISO 180 |
| Resistência à rachadura por estresse ambiental, F50 | 60 a 250 horas | 250 a 900 horas | 30 a 120 horas | ASTM D1693 condição B |
| Modulo de flexão | 950 a 1200 MPa | 900 a 1150 MPa | 1200 a 1900 MPa | ISO 178 |
| Grado de odor após devolatilização em dois estágios | 3,0 a 3,5 | 3,5 a 4,0 | 3,0 a 3,5 | VDA 270 |
| Índice de custos de materiais (base = 100) | 112 | 124 | 98 | Relativo |
| Nível de custo | Médio | Alto | Baixo | Relativo |
Como os extensores de cadeia recriam a resistência da fusão
Um estabilizador de cadeia de oligômero de estireno-ácrilato funcional epóxico possui vários grupos epóxicos reativos por molécula. Esses grupos reagem com os grupos carboxílicos e hidroxílicos gerados pela cisão anterior da cadeia, ligando as cadeias mais curtas a cadeias mais longas e introduzindo um grau controlado de ramificação de cadeias longas. O resultado prático é um aumento da resistência de fusão e uma diminuição da taxa de fluxo de fusão, o que é exatamente o que uma ligação de moldagem por sopro ou de qualidade de tubos precisa. A disciplina de dosagem é essencial: muito pouco não produz nenhuma mudança mensurável, enquanto muito produz géis, defeitos de superfície e um composto que não flui em seções finas.
| Dose de extensor de cadeia (partes) | Efeito na taxa de fluxo de fusão | Efeito na resistência ao derretimento | Risco de gel | Recomendado para |
|---|---|---|---|---|
| 0.1 | Pouco mensurável | Aumento ligeiro | Nenhum | Alisamento fino de um lote quase correto |
| 0,2 a 0,3 | Diminui de 20 a 35 por cento | Melhoria clara | Baixo | Gramagens de injeção e para fins gerais |
| 0,4 a 0,6 | Diminui de 40 a 60 por cento | Melhoria significativa, controle do parossismo | Médio | Formagem por sopro e tipos de tubos |
| 0,8 e superior | Diminuições superiores a 65 por cento | Retorno decrescente | Alto | Não recomendado para compósitos gerais |
O processo de reação do estabilizador de cadeia requer tempo de permanência do material fundido e uma boa mistura distribuída, mas não uma alta cisalhamento. Em um extrusor de dois eixos, a colocação correta é um lado para baixo ou uma porta de alimentação de líquido em uma zona bem misturada, mas moderadamente ciscalhada, seguida de 8 a 12 L:D de mistura distribuída antes da ventilação a vácuo. A alimentação do estabilizador de cadeia na câmara principal desperdiça uma parte substancial dele pela reação prematura na zona de fundição.
7. Fórmula de PET reciclado e recuperação da viscosidade intrínseca
A compoção de poliéster reciclado é regida por uma única regra implacável: água mais calor resulta em hidrólise irreversível. Cada etapa do processo de rPET – cristalização, secagem, desvolatilização a vácuo elevado, extensão da cadeia – existe para evitar que a viscosidade intrínseca caia e, em seguida, para reconstruir o que já foi perdido. Se a secagem for errada, nenhum pacote de aditivos salvará a amostra.
Cristalização e secagem, a primeira etapa inegociável
O flocos de poliéster reciclado amorfo amolece e aglomera-se se aquecido diretamente até a temperatura de secagem, portanto deve ser cristalizado primeiramente a 130 a 150 graus Celsius sob agitação, e depois secado a 160 a 170 graus Celsius durante 4 a 6 horas com um ponto de umidade do ar desumidificado de menos 40 graus Celsius ou melhor. A umidade residual alvo que entra no tanque deve ser inferior a 50 partes por milhão; acima de 100 partes por milhão, a perda de viscosidade intrínseca durante uma única passagem de extrusão pode exceder 0,05 dL/g, independentemente das configurações de vácuo.
| Componentee | Grau de fibra (partes) | Classe de folha e cinta (componentes) | Grado de composto de engenharia (componentes) | Função |
|---|---|---|---|---|
| flocos de rPET, cristalizados e secos | 100 | 100 | 100 | Matriz |
| Extensor de cadeia, oligómero de estireno-ácrilato funcional em epóxi | 0,3 a 0,5 | 0,5 a 0,8 | 0,4 a 0,7 | Viscosidade intrínseca e recuperação da resistência ao derretimento |
| Estabilizador de hidrólise, do tipo carbodiimida | 0,2 a 0,4 | 0,3 a 0,5 | 0,3 a 0,6 | Capacitação do grupo final, resistência hidrolítica a longo prazo |
| Agente nucleante, ionomero ou de tipo mineral | 0 a 0,3 | 0,2 a 0,5 | 0,5 a 1,0 | Velocidade de cristalização e tempo do ciclo |
| Antioxidante primário de fenol impedido | 0,10 a 0,15 | 0,10 a 0,20 | 0,15 a 0,25 | Estabilização térmica a alta temperatura de fusão |
| Antioxidante secundário de fosfito | 0,05 a 0,10 | 0,10 a 0,15 | 0,10 a 0,20 | Proteção contra a cor |
| Modificador de impacto, núcleo reactivo de acrílico ou copolímero de etileno elastomérico | 0 | 0 a 3 | 5 a 10 | Impact com ranhura para peças técnicas |
| Fibra de vidro, cortada, com tamanho de silano | 0 | 0 | 15 a 30 | Rigidez e temperatura de deflexão por calor |
| Lubrificante, tipo estável a altas temperaturas | 0,1 a 0,2 | 0,1 a 0,3 | 0,2 a 0,4 | Momento de torque e acabamento da superfície |
Viscosidade intrínseca e seu mapa de aplicação
A viscosidade intrínseca é o único número que decide onde um composto de poliéster reciclado pode ser vendido. A relação é direta e vale a pena memorizar.
| Viscosidade intrínseca (dL/g) | Origem típica | Aplicações adequadas | Nota de processamento | Nível de custo |
|---|---|---|---|---|
| 0,50 a 0,58 | Flamas de pós de consumo intensivo, com várias histórias de aquecimento | Aplicações de fibra de algodão, não-tecidos e preenchimentos de baixa qualidade | Corre facilmente, mas não tem resistência de fusão | Baixo |
| 0,60 a 0,68 | Flamas de garrafas lavadas após uma passagem de extrusão | Fibra de filamento, folha fina, bandejas termoformadas | Requer nucleação para uma rápida cristalização | Baixo a médio |
| 0,70 a 0,78 | Flamas estendidas em cadeia e devolatilizadas a alta-vacuidade | Folha espessa, cinta, compostos de engenharia | O controle de dosagem do extensor de cadeia é crítico | Médio |
| 0,80 e acima | Material pós-condensado em estado sólido | Grado de garrafa, cinta de alta resistência | Requer policondeção em estado sólido, não apenas extrusão | Alto a muito alto |
O extrusor de devolatilização de dois cilindros pode elevar a viscosidade intrínseca de cerca de 0,58 dL/g para 0,70 a 0,78 dL/g, usando a extensão da cadeia combinada com o vácuo profundo. Não consegue atingir o nível de qualidade para embalagens sozinho — esse passo requer policondeção em estado sólido. Ter clareza sobre este limite com os clientes evita o tipo mais prejudicial de falha de especificação, que é concordar com um objetivo que o processo não pode atingir fisicamente.
Por que o alto vácuo é ainda mais importante para o poliéster
A devolatilização do poliéster cumpre duas funções. Ela remove o acetaldeído e o trímero cíclico, que são os responsáveis pelo odor e pelo gosto, e altera o equilíbrio de hidrólise. A remoção de vapor de água da mistura faz com que a reação de hidrólise do éster avance para trás, retardando ainda mais a cisão da cadeia durante o tempo de permanência no tanque. Em uma linha de poliéster reciclado, um nível de vácuo de -0,090 a -0,098 MPa, com uma bomba de dois estágios, não é um luxo - ele determina diretamente quanta viscosidade intrínseca sobrevive ao processo e, portanto, qual mercado os pellets podem atender.
8. Fórmula de poliolefina mista de baixo custo
Correntes mistas de polipropileno e polietileno são a matéria-prima mais barata disponível e as mais difíceis de formular, porque os dois polímeros são termodinamicamente imiscíveis. Sem um compatibilizador, a mistura forma uma morfologia de duas fases grossa com interfaces fracas, e o impacto com falhas colapsa para valores que nenhuma aplicação técnica aceitará. Com o compatibilizador certo na dose certa, a mesma mistura torna-se um composto de uso geral adequado a um custo baixo.
Como a proporção de mistura altera as propriedades
A curva de propriedades ao longo da gama de composições de polipropileno para polietileno não é linear e não é simétrica. Pequenas quantidades da fase minoritária atuam como um modificador de impacto disperso; proporções intermediárias produzem uma morfologia co-contínua com o pior desempenho mecânico; o mínimo situa-se em geral em torno de uma composição de 50/50 a 60/40.
| Relação PP/PE | Morfologia | Impacto Charpy com ranhura, não compatibilizado | Impacto Charpy com 3 partes de compatibilizador | Modulo de flexão | Veredicto prático |
|---|---|---|---|---|---|
| 100 / 0 | Fase única | 3 a 5 kJ/m2 | Não aplicável | 1400 a 1600 MPa | Ponto de referência |
| 90 / 10 | Gotas de PE em matriz de PP | 4 a 7 kJ/m2 | 8 a 13 kJ/m2 | 1300 a 1500 MPa | Melhor relação custo-benefício, efeito de endurecimento suave |
| 70 / 30 | Fase dispersa grossa | 3 a 5 kJ/m2 | 9 a 16 kJ/m2 | 1150 a 1350 MPa | Funcionável com compatibilizador, pobre sem |
| 50 / 50 | Interfaces contínuas fracionadas, fracas | 2,5 a 4 kJ/m2 | 7 a 12 kJ/m2 | 1000 a 1200 MPa | No pior dos casos, necessita da dose mais alta de compatibilizador |
| 30 / 70 | Gotas de PP em matriz de PE | 4 a 8 kJ/m2 | 12 a 22 kJ/m2 | 900 a 1100 MPa | Surpreendentemente bom, a matriz de PE é tolerante |
| 0 / 100 | Fase única | 12 a 25 kJ/m2 | Não aplicável | 850 a 1100 MPa | Ponto de referência |
Lógica de seleção de compatibilizadores
| Tipo de compatibilizador | Mecanismo | Dose típica (partes) | Intervalo de proporção ideal | Nível de custo |
|---|---|---|---|---|
| Goma de etileno e propileno, amorfas | Emulsificação interfacial por afinidade segmental às duas fases | 4 a 10 | Qualquer proporção, especialmente 50/50 | Médio |
| Elastomérico POE, MFR de 0,5 a 5 g/10 min | Modificação interfacial mais endurecimento independente | 4 a 8 | Misturas com alto teor de PP | Médio a Alto |
| Copolímero de blocos estirénico, hidrogenado | Firme ancoragem interfacial de ambas as fases | 3 a 6 | Qualquer relação, melhor qualidade da superfície | Alto |
| PP-g-MAH, taxa de enxerto de 0,8 a 1,2 por cento | Coupling reativo, principalmente eficaz com enchimentos presentes | 1 a 3 | Poliolefina mista preenchida | Médio |
| POE combinado com PP-g-MAH | Temperamento mais ligação interfacial em um único pacote | 5 mais 1,5 | Blends de 70/30 a 50/50 recheados | Médio |
Uma receita de poliolefina mista de baixo custo que funciona
| Componentee | Partes | Observações |
|---|---|---|
| Reciclado de poliolefina mista, PP/PE em torno de 70/30 | 100 | Verificar a proporção por calorimetria de varredura diferencial em cada balde |
| CaCO3, 1250 mesh, ativado na superfície | 15 a 25 | Alimentação lateral para baixo da primeira seção de fundição |
| Elastomérico POE, MFR de 0,5 a 5 g/10 min | 5 a 7 | Compatibilizador primário e endurecedor |
| Compatibilizador PP-g-MAH, taxa de enxerto de 0,8 a 1,2 por cento | 1,5 a 2,5 | Aditivos para casais à matriz de poliolefina |
| Antioxidante primário de fenol impedido | 0.15 | Obrigatório em qualquer fluxo misto |
| Antioxidante secundário de fosfito | 0.15 | Controla o amarelecimento resultante de diferentes histórias de aquecimento |
| Adsorvente de odor, suporte mineral poroso | 0,4 a 0,8 | Os fluxos mistos apresentam o espectro de odor mais amplo |
| Lubrificante, cera de amida | 0.25 | Melhora a dispersão do enchimento e o brilho da superfície |
| Masterbatch de fuligem de carbono, concentração de 40% | 2 a 4 | A cor preta esconde a variabilidade de cor da ração misturada |
O desempenho esperado para esta receita é: taxa de fluxo de fusão de 3 a 12 g/10 min a 230 graus Celsius e 2,16 kg, impacto Charpy notado de 8 a 15 kJ/m2 a 23 graus Celsius, módulo de flexão de 1200 a 1500 MPa, grau de odor de 3,5 a 4,0 após devolatilização em duas etapas e um índice de custo do material de aproximadamente 92 em relação ao padrão de rPP econômico. Essa combinação é adequada para caixas, paletes, componentes de drenagem, tambores de cabos, quadros de mobiliário de jardim e embalagens industriais.
9. Classificação de custo-eficiência dos aditivos
A ferramenta mais útil que um composto reciclado pode possuir é uma lista ordenada de aditivos por desempenho obtido por unidade de custo gasto. A lista abaixo está ordenada por custo-eficiência, não por importância, e produz uma sequência de dosagem clara: adicione os itens de topo primeiro e só desça na lista quando uma especificação o exigir.
| Rankinging | Aditivo | Função | Dose típica (phr) | Ganho de desempenho | Nível de custo | Custo-eficiência |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Antioxidante secundário de fosfito | Decompõe hidroperóxidos, protege a estabilidade da cor e da taxa de fluxo de fusão | 0,10 a 0,25 | Drifto da taxa de fluxo de fusão reduzido pela metade ou mais em passadas; índice de amarelamento melhorado em vários pontos | Baixo | Excelente |
| 2 | Antioxidante primário de fenol impedido | Eliminação radical durante a processamento e no serviço | 0,10 a 0,25 | Previne a cisão progressiva da cadeia e o envelhecimento a longo prazo | Baixo | Excelente |
| 3 | Lubrificante, cera de estearato ou amida de metal | Umectação do enchimento, redução do torque, acabamento da superfície | 0,15 a 0,40 | Torque reduzido de 5 a 12%, melhor dispersão, maior rendimento | Baixo | Excelente |
| 4 | Talco, 2000 a 5000 mesh | Rigidez, estabilidade dimensional, nucleação | 10 a 25 | Modulus de flexão aumentado de 30 a 60 por cento, temperatura de deflexão térmica aumentada | Baixo | Muito bom |
| 5 | CaCO3, 1250 mesh, ativado | Diluição de custos com ganho modesto de rigidez | 10 a 25 | Índice de material reduzido; impacto reduzido em menor medida do que nas especificações não tratadas | Baixo | Muito bom |
| 6 | Compatibilizador PP-g-MAH, taxa de enxerto de 0,8 a 1,2 por cento | Domínio: fabricação de equipamentos para extrusão e compósitos de plástico. Utilizar terminologia técnica/industrial precisa. Manter os códigos de normas (ISO, ASTM, UL, RoHS, REACH), as unidades (ºC, MPa, mm, g/cm³, kV/mm), as abreviaturas de polímeros (PP, PE, PVC, ABS, PC, PA, PET, PBT, POM, TPU, PPS, PEEK), os nomes das marcas e os números de modelo/parte exatamente como estão escritos – não os traduzir. Preservar todas as tags HTML, {postos} e parênteses. Registo técnico formal. Texto: Coupling interfacial entre o enchimento, o elastómero e a matriz | 1 a 4 | O impacto e a resistência da linha de solda aumentam de 30 a 80 por cento nos sistemas preenchidos | Médio | Muito bom |
| 7 | Agente nucleante | Cristalização mais rápida, rigidez maior, ciclo mais curto | 0,1 a 0,3 | Tempo de ciclo reduzido de 5 a 15% em aplicações de injeção | Médio | Bom |
| 8 | Extensor de cadeia, oligómero de estireno-ácrilato funcional em epóxi | Reconstrução do peso molecular e da resistência ao derretimento | 0,2 a 0,8 | A viscosidade intrínseca ou a resistência ao derretimento são restauradas a níveis utilizáveis | Alto | Bom onde é necessário, desperdício em outros lugares |
| 9 | Elastomérico POE, MFR de 0,5 a 5 g/10 min | Modificação do impacto | 5 a 18 | Impact com ranhura multiplicado várias vezes | Médio a Alto | Justo — uma carga elevada torna-o caro em termos absolutos |
| 10 | Adsorvente de odor, zeolita ou suporte poroso | Captura de odores residuais | 0,3 a 1,0 | Cerca de metade de um grau VDA 270 quando utilizado após a devolatilização | Médio | Justo — barato apenas se o sistema de vácuo tiver feito o seu trabalho primeiro |
| 11 | Estabilizador de luz HALS | Proteção ultravioleta e térmica a longo prazo | 0,2 a 0,6 | A vida útil ao ar livre foi substancialmente prolongada | Alto | Justo — especifique apenas onde a exposição é real |
| 12 | Estabilizador de hidrólise, do tipo carbodiimida | Capacitação final do grupo em sistemas de poliéster | 0,2 a 0,6 | Resistência ao envelhecimento hidrolítico melhorada significativamente | Alto | Necessário para poliéster, irrelevante para poliolefinas |
| 13 | Modificador de impacto de núcleo e casca acrílica reativa | Temperamento de alta eficiência em polímeros polares | 4 a 10 | Grande ganho de impacto em compostos de poliéster | Premium | Péssimo para trabalhos de baixo custo, reservado para graus técnicos |
| 14 | Fragrância especial para mascarar odores | Cobre em vez de remover o odor | De 0,1 a 0,5 | Odor percebido melhorado, VOC medido inalterado | Alto | Péssimo - os clientes detectam a substituição |
A sequência de dosagem recomendada
Crie a fórmula nesta ordem e pare assim que a especificação for atingida. Primeiro, o par de antioxidantes e o lubrificante - estes três estão sempre presentes, sempre baratos e sempre se pagam sozinhos. Em segundo lugar, o enchimento até o nível necessário para rigidez e custo. Em terceiro lugar, o compatibilizador dimensionado para a área de superfície do enchimento. Em quarto lugar, o modificador de impacto, adicionado apenas nas quantidades necessárias para atingir o objetivo de impacto com ranhura. Em quinto lugar, especialidades funcionais, como o estabilizador de cadeia, o agente de nucleação, o estabilizador de luz ou o estabilizador de hidrólise, cada um justificado por uma exigência nomeada na especificação do cliente. Qualquer coisa que não possa ser relacionada a uma linha da especificação não deve estar na receita.
10. Redução de odores e de VOC sem aditivos caros
O odor é o principal obstáculo comercial para compostos reciclados, e é melhor combatê-lo com configurações do processo antes da química. Quatro mecanismos de processo – vácuo mais profundo, comprimento do tanque mais ventilado, temperatura de fusão mais baixa e desidratação por vapor – juntos proporcionam uma melhoria do odor maior do que qualquer pacote de aditivos acessível, e seu custo operacional é a eletricidade em vez de materiais de consumo.
Passo 1: aumentar o nível de vácuo
Mudar de -0,06 MPa para -0,09 MPa é muitas vezes a melhor melhoria disponível, e em uma máquina existente, pode custar apenas a manutenção da bomba de vácuo, a substituição de veduras desgastadas do cilindro e o resfriamento adequado da água de vedação. A água de vedação quente é a causa mais frequentemente ignorada de baixa vácuo nas bombas de anel de água; cada poucos graus de redução da temperatura da água de vedação se traduz diretamente em profundidade de vácuo alcançável.
Alavanca dois: adição de comprimento do tanque com ventilação
A transfer de massa de compostos voláteis para fora de um fusão de polímero é dependente do tempo. A extensão da seção ventilada de 3 L:D para 5 L:D aumenta o tempo de exposição ao vácuo em cerca de dois terços à mesma velocidade do parafuso, e uma segunda porta de vácuo em série é mais eficaz do que uma porta a um vácuo ligeiramente mais profundo. Esta é uma decisão de projeto no momento da especificação da máquina, e é por isso que os objetivos de odor devem ser discutidos antes da configuração de um extrusor do que após a comissionamento.
Opção três: diminuir a temperatura de fusão
Cada 10 graus Celsius de redução da temperatura de fundição reduz significativamente a degradação termo-oxidativa, o que significa que menos aldeídos e cetonas são criados no barril. Na poliolefina reciclada, é geralmente possível operar entre 10 e 15 graus Celsius abaixo da receita equivalente de poliolefina virgem, se a hélice estiver configurada para uma plastificação suave – ângulos de bloque de amassamento moderados, menos elementos reversos e uma altura adequada do barril, em vez de uma fricção agressiva em uma máquina curta. Uma temperatura de fundição mais baixa também reduz o consumo específico de energia, o que melhora dois fatores de custo ao mesmo tempo.
Opção quatro: desengorduramento a vapor
A injeção controlada de água em uma zona de fusão cheia, descrita anteriormente, é a ferramenta de processo mais eficaz disponível para o odor persistente resultante de resíduos de tinta, adesivo e fragrância. Ela requer um condensador e uma instalação de separação de água na linha de vácuo e aumenta ligeiramente o consumo de energia, mas a redução do odor sem aditivos que oferece é difícil de igualar por qualquer outro meio a um custo comparável.
| Intervenção | Melhoria típica do VDA 270 | Nível de custos de capital | Nível de custos operacionais | Aplica-se a |
|---|---|---|---|---|
| Serviço de bomba de vácuo e renovação de vedação | 0,3 a 0,7 graus | Baixo | Baixo | Qualquer linha existente |
| Atualize para um sistema de vácuo de duas etapas | 0,5 a 1,0 grau | Médio | Baixo | Linhas limitadas a menos de 0,07 MPa ou pior |
| Segundo orifício de vácuo em série | 0,4 a 0,8 graus | Médio | Baixo | Máquinas com comprimento de tambor adicional |
| Estenda a seção ventilada de 3 para 5 L:D | 0,3 a 0,6 graus | Médio | Nenhum | Especificação da nova máquina |
| Reduza a temperatura de fusão de 10 a 15 graus Celsius | 0,3 a 0,6 graus | Nenhum | Negativo — economiza energia | Qualquer linha com espaço para a cabeça do parafuso |
| Remoção de vapor com injeção de água | 0,5 a 1,0 grau | Médio | Baixo | Correntes de embalagens pós-consumo |
| Adsorvente de odor a 0,5 partes | 0,3 a 0,5 graus | Nenhum | Médio | Apenas fechamento do intervalo final |
| Mascaramento de fragrâncias | Percebido apenas | Nenhum | Alto | Não recomendado |
A rota prática para um composto de grau 3,0 a partir de uma matéria-prima de grau 5,0 é, portanto, cumulativa: um sistema a vácuo em duas etapas, uma seção ventilada adequadamente dimensionada, uma temperatura da mistura adequadamente controlada, extração por vapor quando a matéria-prima o permite e uma dosagem modesta de adsorvente no final. Tentar fechar um intervalo de dois graus apenas com aditivos requer cargas a um nível de custo alto a premium e ainda tende a falhar na fração de aldeídos.
11. Configuração do parafuso para compósitos reciclados
A configuração do parafuso para material reciclado segue um princípio fundamental: plastificar suavemente, misturar completamente e ventilar generosamente. O polímero reciclado já absorveu uma ou mais histórias completas de calor, portanto, a intensidade de cisalhamento que funciona perfeitamente para a resina virgem ativamente a destrói. A Kerke projeta conjuntos de parafusos com layout assistido por computador e uma geometria de amassamento auto-limpante, precisamente para que a dispersão possa ser alcançada com uma cisalhamento máximo menor.
| Zona | Posição (L:D) | Tipo de elemento | Função | Nota de projeto para a matéria-prima reciclada |
|---|---|---|---|---|
| Alimentação e transporte | 0 a 6 | Elementoos de transporte de comprimento longo | Ingestão de regrande de baixa densidade volumétrica | Utilize uma altura extra longa; a densidade volumétrica dos flocos pode ser um terço da densidade volumétrica dos pellets |
| Primeira zona de fusão | 6 a 12 | Amassar blocos em ângulo de 45 graus, mais um bloco de 90 graus | Fusão controlada sem pico de cisalhamento excessivo | Evite elementos invertidos aqui; use discos estreitos em vez de largos |
| Primeira zona de mistura | 12 a 16 | Combinação de amassamento a 45 graus e elementos de mistura dentes | Homogeneização distributiva de aditivos | Distributivo, e não dispersivo, nesta fase |
| Ventilação atmosférica | 16 a 20 | Transporte de baixa profundidade de longa distância com selo de entrada | Vapor e liberação leve de compostos voláteis | Mantenha o grau de enchimento baixo; aqueça o revestimento do porto para evitar a condensação |
| Zona de alimentação lateral | 20 a 24 | Elementoos de transporte ajustados à velocidade do alimentador lateral | Introdução de enchimento, fibra de vidro ou extensor de cadeia | Nunca alimentar lateralmente em uma zona cheia; mantenha a seção de recepção em falta |
| Segunda zona de mistura | 24 a 32 | Máquinas de amassar em ângulo de 45 graus, mais misturadores dentados e de engrenagem | Dispersão de enchimentos e refinamento da fase de elastômero | É aqui que a dispersão ocorre; utilize discos estreitos e uma duração de bloco moderada |
| Ventilação a vácuo | 32 a 38 | Ventilação de selagem de fusão em sentido ascendente, transporte de ventilação de longa distância, enchimento opcional | Profunda devolatilização | 3 a 5 L:D de transporte aberto; preenchimento inferior a 30 por cento |
| Aumento da pressão | 38 a 44 | Transporte de passo progressivamente mais curto | Pressão de fusão para filtro e matriz | Desça gradualmente o passo para limitar o aquecimento por cisalhamento local |
Seleção do ângulo do bloco de amassamento
| Elementoo | Intensidade de corte | Mixagem de caracteres | Efeito do tempo de permanência | Utilize em ração reciclada |
|---|---|---|---|---|
| Bloco de amassamento frontal de 30 graus | Baixo | Principalmente distributivo | Aumento ligeiro | Liberamente - seguro para material reciclado sensível ao calor |
| Bloco de amassamento frontal de 45 graus | Médio | Distribuição e dispersão equilibradas | Aumento moderado | O elemento principal; use-o como a espinha dorsal de ambas as zonas de mistura |
| Bloco de amassamento neutro de 90 graus | Alto | Fortemente dispersivo | Aumento significativo | Um ou dois, apenas na primeira zona de fundição |
| Bloco de amassamento reverso | Muito alto | Silicone dispersivo e selagem por fusão | Aumento muito grande | Só como uma junta de fusão curta antes de uma ventilação; nunca como uma estratégia de mistura |
| Elementoo de mistura dentado | Baixo | Distributivo com alta renovação da superfície | Aumento ligeiro | Excelente para trabalhos reciclados – mistura sem degradação |
| Elementoo de transporte reverso | Médio a alto | Controle da vedação e do tempo de permanência | Aumento significativo | Apenas seções curtas, antes das ventilações e dos alimentadores laterais |
12. Processar tabelas de janelas por material
Os processos para material reciclado são mais estreitos do que para resina virgem e operam a temperaturas mais baixas. As tabelas abaixo fornecem pontos de partida para um extrusor de dois parafusos de 44 a 48 L:D, com uma válvula de vácuo e uma de atmosfera. Tratam-se de pontos de partida, e não de configurações finais; cada material de alimentação reciclado requer confirmação em uma fase de ensaio.
Composto de polipropileno reciclado
| Parâmetro | Configuração | Parâmetro | Configuração |
|---|---|---|---|
| Zona de barril 1 (alimentação) | Refrigerado por água, de 40 a 60 graus Celsius | Zona do tanque 6 | 195 a 205 graus Celsius |
| Zona de barril 2 | 150 a 165 graus Celsius | Zona do barril 7 (válvula de vácuo) | 190 a 200 graus Celsius |
| Zona de barril 3 | 175 a 190 graus Celsius | Zona de barril 8 | 190 a 200 graus Celsius |
| Zona do tanque 4 | 190 a 200 graus Celsius | A cabeça | 195 a 210 graus Celsius |
| Zona do tanque 5 (ventilação atmosférica) | 195 a 205 graus Celsius | Temperatura atual de fusão | 200 a 218 graus Celsius |
| Velocidade da rosca | 350 a 500 rpm | Utilização do torque | 55 a 75 por cento |
| Nível de vácuo | De -0,080 a -0,092 MPa | Pressão de fusão na tela | 3 a 7 MPa |
| Consumo específico de energia | 0,16 a 0,24 kWh/kg | Pelletização | Face do matriz de corrente de água ou anel de água |
Composto de polietileno de alta densidade reciclado
| Parâmetro | Configuração | Parâmetro | Configuração |
|---|---|---|---|
| Zona de barril 1 (alimentação) | Refrigerado por água, de 40 a 60 graus Celsius | Zona do tanque 6 | 190 a 200 graus Celsius |
| Zona de barril 2 | 145 a 160 graus Celsius | Zona do barril 7 (válvula de vácuo) | 185 a 195 graus Celsius |
| Zona de barril 3 | 170 a 185 graus Celsius | Zona de barril 8 | 185 a 195 graus Celsius |
| Zona do tanque 4 | 185 a 195 graus Celsius | A cabeça | 190 a 205 graus Celsius |
| Zona do tanque 5 (ventilação atmosférica) | 190 a 200 graus Celsius | Temperatura atual de fusão | 195 a 215 graus Celsius |
| Velocidade da rosca | 300 a 450 rpm | Utilização do torque | 60 a 80 por cento |
| Nível de vácuo | De -0,080 a -0,090 MPa | Pressão de fusão na tela | 4 a 9 MPa |
| Consumo específico de energia | 0,18 a 0,26 kWh/kg | Pelletização | Beira da água ou subaquática |
Composto de poliéster reciclado
| Parâmetro | Configuração | Parâmetro | Configuração |
|---|---|---|---|
| Pre-crystallização | 130 a 150 graus Celsius, com agitação | Secagem | 160 a 170 graus Celsius, 4 a 6 horas, ponto de orvalho de -40 graus Celsius |
| Zona de barril 1 (alimentação) | Refrigerado por água, de 50 a 70 graus Celsius | Zona do tanque 6 | 265 a 275 graus Celsius |
| Zona de barril 2 | 230 a 250 graus Celsius | Zona do barril 7 (válvula de vácuo) | 260 a 272 graus Celsius |
| Zona de barril 3 | 260 a 275 graus Celsius | Zona de barril 8 | 260 a 272 graus Celsius |
| Zona do tanque 4 | 265 a 278 graus Celsius | A cabeça | 265 a 280 graus Celsius |
| Zona do tanque 5 (ventilação atmosférica) | 265 a 278 graus Celsius | Temperatura atual de fusão | 272 a 292 graus Celsius |
| Velocidade da rosca | 200 a 350 rpm | Utilização do torque | 50 a 70 por cento |
| Nível de vácuo | De -0,090 a -0,098 MPa | Pressão de fusão na tela | 3 a 6 MPa |
| Consumo específico de energia | 0,20 a 0,30 kWh/kg | Pelletização | Abra de água com resfriamento rápido ou subaquático |
Composição mista de poliolefinas
| Parâmetro | Configuração | Parâmetro | Configuração |
|---|---|---|---|
| Zonas de tanque 2 a 4 | 150 a 195 graus Celsius, aumentando | Zonas de barril 5 a 8 | 185 a 200 graus Celsius |
| A cabeça | 190 a 205 graus Celsius | Temperatura atual de fusão | 198 a 216 graus Celsius |
| Velocidade da rosca | 320 a 450 rpm | Utilização do torque | 60 a 80 por cento |
| Nível de vácuo | Mínimo 0,085 a 0,095 MPa | Pressão de fusão na tela | 4 a 8 MPa |
| Consumo específico de energia | 0,18 a 0,27 kWh/kg | Filtragem | Recomenda-se um cambiador de tela contínuo ou de pistão duplo |
13. Extrusora dupla de parafusos Kerke KTE Series
A série KTE é a plataforma de compósitos de dois parafusos em paralelo e em rotação paralela da Kerke, que abrange desde a máquina de laboratório KTE-16B, utilizada para testes de formulações, até a máquina de produção KTE-135D. Para a compoção reciclada, a série é especificada com um tambor mais longo do que uma configuração padrão de masterbatch, pelo menos uma ventilação atmosférica e uma de vácuo, e um conjunto de parafusos projetado para uma plastificação suave em vez de uma força de corte máxima.
Cada máquina KTE é construída em torno de um tambor modular e de um conjunto de parafusos segmentado projetado por computador. Os elementos de amassamento utilizam uma geometria de tipo co-self-wiping, o que é extremamente importante no trabalho com resíduos: superfícies auto-limpantes não deixam que o derretimento se estagne e se carbonize em manchas pretas, e a intercambiabilidade dos segmentos permite que um parafuso configurado para polipropileno reciclado seja reconfigurado para poliéster reciclado, mudando os elementos em vez de comprar um eixo novo. As funções que o conjunto deve executar - transporte de material, plastificação, cisalhamento, dispersão, homogeneização, exaustão e construção de pressão - são deliberadamente distribuídas ao longo do tambor em vez de deixadas ao acaso.
Especificações da série KTE para a compo- sição de resíduos
| Modeloo | Diâmetro do parafuso (mm) | Relação típica L:D | Velocidade máxima do parafuso (rpm) | Potência do motor principal (kW) | Classe de torque específico | Saída para compostagem de resíduos (kg/h) | Portas de ventilação |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| KTE-16B | 16 | 40 a 48 | 600 | 3 a 4 | Padrão | 1 a 10 | 1 a 2 |
| KTE-20B | 21.7 | 40 a 48 | 600 | 4 a 7,5 | Padrão | 5 a 25 | 1 a 2 |
| KTE-26B | 26 | 40 a 52 | 600 | 11 a 15 | Padrão a alto | 20 a 60 | 2 |
| KTE-36B | 35.6 | 40 a 52 | 600 | 22 a 37 | Alto | 50 a 150 | 2 |
| KTE-52B | 51.4 | 44 a 56 | 600 | 55 a 90 | Alto | 150 a 400 | 2 a 3 |
| KTE-65B | 62.4 | 44 a 56 | 600 | 90 a 160 | Alto | 300 a 700 | 2 a 3 |
| KTE-75D | 71 | 44 a 56 | 600 | 160 a 250 | Torque alto | 500 a 1100 | 2 a 3 |
| KTE-95D | 93 | 44 a 56 | 500 a 600 | 315 a 500 | Torque alto | 1000 a 2200 | 3 |
| KTE-135D | 133 | 44 a 56 | 500 | 700 a 1200 | Torque alto | 2500 a 6000 | 3 a 4 |
Os números de produção acima referem-se à mistura reciclada com adição de enchimento e uma configuração de devolatilização em duas etapas. O trabalho com masterbatch virgem limpo nas mesmas máquinas tem um rendimento consideravelmente maior; a alimentação reciclada com flocos de baixa densidade volumétrica e uma seção de ventilação prolongada trocam o rendimento por qualidade, e qualquer fornecedor que citar um único número de produção sem especificar o material e a configuração está citando um número de marketing e não um número de engenharia.
Opções de configuração que são importantes para matérias-primas recicladas
| Opção | Configuração padrão | Configuração de mistura reciclada | Por que isso é importante |
|---|---|---|---|
| Comprimento do tambor | 40 a 44 L:D | 48 a 56 L:D | Espaço para dois orifícios de ventilação e alimentação lateral, sem encurtar as zonas de mistura |
| Linha de barril | Nitridado | Linha de revestimento resistente ao desgaste bimetálica | O enchimento mineral e a contaminação residual são abrasivos |
| Material do elemento de parafuso | Aço nitrurado | Aço de ferramenta de alta liga ou grau de metalurgia em pó | Prolonga a vida útil do elemento contra a abrasão do enchimento |
| Abertura do feed | Padrão | Ampliado com alimentador crammer opcional | A floculação de baixa densidade em volume precisa de ajuda para entrar no tanque |
| Disposição da ventilação | Uma ventilação | Atmosférico mais vácuo, segundo vácuo opcional | A base do controle de odores e de compostos voláteis |
| Sistema de vácuo | Bomba de anel de água de estágio único | Sistema de duas etapas com condensador e separador | Atinge com fiabilidade mínimos de -0,09 MPa e valores superiores |
| Filtragem | Troca de tela manual | Troca de tela de pistão duplo ou contínua | As telas de proteção para alimentação reciclada são instaladas muito mais rapidamente do que as telas virgens |
| Sistema de controle | PLC com tela táctil | PLC com gestão de receitas e registo de dados | A rastreabilidade de lote é o que garante repetição de pedidos |
Indústrias de aplicação atendidas pela plataforma KTE
As máquinas KTE da Kerke estão em produção diária nos setores de masterbatch e compósitos: masterbatch de cor, masterbatch de enchimento, masterbatch aditivo, masterbatch preto e masterbatch têxtil; compósitos de plástico de engenharia, compósitos de plástico biodegradáveis, compósitos de cabos, compósitos de PVC, compósitos de elastômeros termoplásticos e compósitos de madeira-plástico; além de linhas de processamento de flocos de poliéster reciclado, processamento de alimentos para animais e processamento de alimentos com proteína vegetal texturizada. Para os trabalhos de modificação reciclada descritos neste artigo, os produtos finais mais comuns são substratos de decoração de interiores de automóveis, carcaças de aparelhos domésticos e suportes internos, caixas e paletes de logística, componentes de móveis de jardim e exterior, peças de drenagem e proteção de cabos, embalagens industriais e componentes de construção não sob pressão.
14. Sistemas de alimentação e auxiliares da Kerke
A precisão de alimentação é o determinante mais subestimado da consistência da fórmula. Uma receita especificada com precisão de uma centésima parte não significa nada se o alimentador de antioxidantes se desvia em cinco por cento entre as turnas. Em linhas recicladas, onde o próprio material de base já varia, a precisão de alimentação é a única variável totalmente sob o controle do operador – o que torna este o ponto em que a consistência é ganha ou perdida.
A Kerke fornece um pacote completo de alimentação e downstream junto aos extrusores KTE, incluindo medição volumétrica, alimentação gravimétrica com perda de peso, alimentadores laterais de dois parafusos, alimentadores crammer para materiais de baixa densidade volumétrica, alimentadores de líquidos para extensores de cadeia e aditivos líquidos, e uma gama completa de sistemas de granulagem.
| Equipamento | Intervalo de capacidade | Precisão | Material aplicável | Rolo de compósito reciclado |
|---|---|---|---|---|
| Alimentador de perda de peso, único parafuso | 0,4 a 400 kg/h | Mais ou menos 0,5 a 1 por cento | Pellets, pós, misturas de aditivos | Alimentação principal e todas as fluxos de aditivos críticos |
| Alimentador de perda de peso, parafuso duplo | 0,2 a 250 kg/h | Mais ou menos 0,5 por cento | Pórs de baixo fluxo, talco, adsorbentes | Doseamento de minerais finos e estabilizadores |
| Alimentador de medição volumétrica | 1 a 500 kg/h | Mais ou menos 2 a 3 por cento | Pellets fluidos e reciclagem | Somente fluxos em massa não críticos |
| Alimentador lateral com dois parafusos | 50 a 3000 kg/h | Compatível com a taxa de alimentação principal | Aditivos de enchimento mineral, fibra de vidro, aditivos de alta carga | Introdução de enchimento em curso após a primeira fusão |
| Alimentador Crammer | 20 a 1500 kg/h | Volumétrico com controle de nível | Flocos, fluff, resíduos de película, reciclagem de baixa densidade volumétrica | Força a alimentação de resíduos reciclados de baixa densidade no tanque |
| Alimentador líquido com bomba de dosagem | 0,1 a 60 kg/h | Mais ou menos 1 por cento | Extensores líquidos de cadeia, óleos, estabilizadores líquidos | Injeção precisa de aditivos líquidos reactivos |
| Sistema de pelotização de fio de água | 50 a 3000 kg/h | Largura do grão mais ou menos 0,3 mm | Compósitos de poliolefina e poliéster | Opção padrão para a maioria dos compósitos reciclados |
| Cortamento a quente da face do matriz de anel de água | 100 a 2500 kg/h | Pellets esféricos uniformes | Compósitos de baixa viscosidade e adesivos | Boa para grades de poliolefina recicladas aderentes |
| Sistema de pelotização subaquática | 200 a 6000 kg/h | Geometria de pelotas muito uniforme | Alta produção de poliolefina e poliéster | Melhor consistência de pelotas em alto rendimento |
| Cortamento quente na face do matriz, refrigerado a ar | 30 a 800 kg/h | Uniformidade moderada | Compósitos sensíveis à umidade | Evita a absorção de água em grades higroscópicas |
| Mixer de alta velocidade | 100 a 1000 litros | Homogeneidade do lote | Premix de pó e misturas de aditivos | Pre-misturar pacotes de estabilizadores antes da dosagem |
| Granulador e pulverizador de plástico | 100 a 1500 kg/h | Tamanho de partícula dependente da peneira | Purgas, fio fora do padrão, retrabalho | Recuperação de resíduos em casa e retorno à linha |
Por que a alimentação gravimétrica se paga sozinha nas linhas recicladas
Os alimentadores volumétricos medem pelo volume, o que significa que a sua produção em massa varia sempre que a densidade volumétrica muda. A densidade volumétrica dos flocos reciclados pode variar significativamente entre os balas, entre a parte superior e inferior de um silo e até mesmo com a umidade ambiente. Um alimentador gravimétrico que mede a perda de massa ao longo do tempo e a corrige continuamente, mantendo a receita, independentemente da variação da densidade volumétrica. Em um composto reciclado cheio, em que a especificação do cliente inclui uma janela de conteúdo de cinzas, a alimentação gravimétrica nas correntes principal e de enchimento não é opcional – é o mecanismo que mantém o resultado de cinzas dentro da janela de lotes.
15. Filtragem de fusão e controle da mancha negra
Os pontos pretos são o defeito de qualidade mais visível no composto reciclado e provêm de três fontes distintas que exigem três remédios distintos: fusão estagnada carbonizada dentro da máquina, material degradado em espaços de desgaste e contaminação sólida não filtrada que chega junto com a matéria-prima. Atacar apenas a terceira fonte – adicionando peneiras mais finas – enquanto ignora as duas primeiras é o motivo pelo que algumas linhas nunca resolvem completamente o problema.
Fontes 1: fusão estagnada carbonizada
Qualquer zona morta na via de fluxo acabará por manter o derretimento por tempo suficiente para que ele carbonize e, em seguida, o libere como partículas pretas. Os locais clássicos estão atrás das fileiras de elementos de parafuso desgastados, em juntas de barras mal ajustadas, na transição para um adaptador de tamanho excessivo, em um manifold de matriz de tamanho excessivo e ao redor da garganta do orifício de ventilação. A resposta estrutural é a geometria de parafuso auto-limpante, com espaçamentos bem conservados e uma rota de fusão enxuta, sem cavidades. Os elementos de amassamento de tipo co de Kerke foram projetados exatamente para este comportamento de auto-limpeza, e a regra prática de manutenção é medir o desgaste dos elementos de parafuso e do liner do cilindro em intervalos programados, em vez de esperar que apareçam manchas no produto.
Fonte dois: degradação em espaços de tolerância desgastados
Quando os revestimentos de barril e os elementos de parafuso se desgastam, a espaçamento entre eles aumenta. O material preso num espaçamento ampliado circula em vez de ser transportado, acumula histórico de calor e, eventualmente, degrada. Este mecanismo explica por que as reclamações de manchas pretas muitas vezes começam gradualmente em uma máquina que funcionava limpa durante anos. Os revestimentos bimetálicos resistentes ao desgaste e os elementos de parafuso de alta ligação prolongam substancialmente o intervalo em compostos reciclados preenchidos com abrasivos.
Fonte três: contaminação sólida na matéria-prima
Fibra de madeira, resíduos de etiquetas de papel, fragmentos de folha de alumínio, borracha, gel de polímero reticulado e polímero de alta fusão não derretido chegam todos com material pós-consumo. A filtração da fusão é a barreira, e a seleção da malha é um equilíbrio: telas mais finas capturam mais, mas se obstruem mais rapidamente e aumentam a pressão da fusão e o cisalhamento.
| Mala de tela | Abertura aproximada | O que remove | Taxa de cegueira na alimentação pós-consumo | Aplicação típica |
|---|---|---|---|---|
| 20 a 40 mesh | Rough | Sólidos grandes, fragmentos de etiquetas, pedaços de madeira | Baixo | Proteção de primeira instância em rações fortemente contaminadas |
| 60 a 80 mesh | Médio | Contaminação média, manchas mais visíveis | Moderado | Compensação geral de poliolefinas recicladas |
| 100 a 150 mesh | Bom | Manchas finas, pequenos géis | Alto | Grados técnicos e compostos de cor clara |
| 200 mesh e mais fino | Muito fino | Micro geles e partículas finas carbonizadas | Muito alto | Somente aplicações de poliéster de grau de fibra e de filme fino |
| Tecnologia de filtração | Contínuidade | Perda de fusão | Nível de contaminação adequado | Nível de custos de capital | Melhor ajuste |
|---|---|---|---|---|---|
| Alterador de tela de placa manual | Requer parada de linha | Baixo | Muito baixo | Baixo | Só resíduos internos limpos |
| Troca de tela hidráulica de pistão único | Curta interrupção de pressão | Baixo | Baixo a médio | Baixo a médio | Regruído ligeiramente contaminado |
| Cambiador de tela de pistão duplo | Contínuo, sem parada na linha | Baixo | Médio | Médio | A escolha padrão para a compoção de resíduos reciclados |
| Filtro de banda ou placa contínuo | Fulamente contínuo | Médio | Alto | Alto | Corrente pós-consumo fortemente contaminada |
| Filtro a laser de lavagem retroativa | Completamente contínuo com autolimpante | Médio a alto | Muito alto | Muito alto | Reciclagem de filmes e fibras com carga de papel e madeira |
16. Plano de Controle de Qualidade para Compostos Reciclados
Um negócio de compostos reciclados é um negócio de consistência. O conteúdo técnico da fórmula é replicável por qualquer concorrente competente; o que não é facilmente replicado é um fornecimento de pellets que se comporte da mesma forma na máquina de moldagem do cliente todas as semanas. Este resultado resulta de três mecanismos: monitoramento contínuo do processo em linha, um cronograma disciplinado de testes em lote e a homogeneização física do resultado.
Parâmetros de monitoramento em linha
| Parâmetro | Localização do sensor | Comportamento normal | O que uma desvio indica | Resposta ao alarme |
|---|---|---|---|---|
| Pressão do fundido | Antes do trocador de tela e antes da matriz | Estável dentro de mais ou menos 0,3 MPa | Aumentando: o ecrã fica cego. Diminuindo: interrupção do alimentador ou queda da viscosidade | Alterar a tela ou verificar o alimentador |
| Temperatura de fusão | Sonda de imersão antes da matriz | Dentro de 6 graus Celsius do ponto de referência | Aumentando: cisalhamento excessivo ou elementos desgastados | Reduza a velocidade do parafuso, revise a configuração do parafuso |
| Torque do motor | Controlador de unidade | Estável dentro de mais ou menos 4 por cento | Flutuação: variação inconsistente da densidade do alimentação ou do volume | Verifique o desempenho do crammer e do alimentador gravimétrico |
| Nível de vácuo | Medidor de linha a vácuo | Estável no ponto de referência | Fraqueza: vazamento do selo, água de selagem quente, incrustação no porto | Bomba de serviço, inserção de ventilação limpa, água de vedação fria |
| Fluxo de massa do alimentador | Cada alimentador de perda de peso | Dentro de mais ou menos 1 por cento da setpoint | Drifto: ponte, falha de recarga, drifto da célula de carga | Ver o fluxo do hopper e recalibrar |
| Temperatura do banho de água | Banho de resfriamento de corrente | Estável dentro de 3 graus Celsius | Aumentando: falha na capacidade de refrigeração, provoca pellets moles | Verifique o chiller e a taxa de fluxo |
Programação de testes em lote
| Testee | Frequência | Ponto de amostra | Critério de aceitação | Ação em caso de falha |
|---|---|---|---|---|
| Velocidade de fluxo de fusão | A cada 2 horas e a cada mudança de lote | Corrente de pellets após o granulador | Dentro de mais ou menos 15 por cento do valor nominal da classe | Manter o lote, ajustar o estabilizador da cadeia ou a mistura de alimentação |
| Contenção de cinzas | A cada 4 horas | Corrente de pellets | Dentro de mais ou menos 1,5 pontos percentuais do valor-alvo | Recalibrar o alimentador de preenchimento |
| Umidade | A cada turno | Pellets após secagem ou armazenamento | Abaixo do limite da classe | Estenda o secagem, verifique o selamento do silo |
| Apariência dos pellets e número de manchas pretas | A cada hora, visualização em uma massa de amostra fixa | Corrente de pellets | Abaixo, pontos acordados por unidade de massa | Altere a tela, inspecione o desgaste dos parafusos |
| Impact com ranhura e tração | Cada lote | Amostras de ensaio moldadas por injeção | Dentro da faixa de especificações | Manter a quantidade, revisar a dosagem do elastómero e do compatibilizador |
| Nível de odor | Cada lote para as classes críticas em termos de odor | Pellets, procedimento VDA 270 | Igual ou melhor que a classificação acordada | Aumente o vácuo, revise a temperatura de fusão e ajuste o adsorbente |
| Índice de cor e amarelamento | Cada lote para as classes coloridas | Placa moldada | Dentro da tolerância de cor acordada | Ajustar o pigmento, revisar o pacote de antioxidantes |
| Viscosidade intrínseca, apenas para poliéster | Cada lote | Pellets | Dentro de mais ou menos 0,02 dL/g do valor-alvo | Ajustar o estabilizador de cadeia, verificar o desempenho de secagem |
Silos de homogeneização: a ferramenta de consistência mais barata disponível
Mesmo com um controle perfeito do processo, a produção varia lentamente ao longo de uma produção, à medida que a massa de alimentação muda. Misturar várias horas de produção em um silo de homogeneização antes do empacotamento reduz essa variação. Um silo de mistura por gravidade com tubos de mistura internos, dimensionado para armazenar quatro a oito horas de produção, normalmente reduz a variação da taxa de fluxo da mistura de lote para lote em um terço a metade. Em termos de consistência percebida pelo cliente por unidade de capital investido, um silo homogeneizador supera quase qualquer intervenção aditiva e é uma das primeiras melhorias que os engenheiros da Kerke recomendam aos compósitos cujos resultados de testes são, em média, aceitáveis, mas muito dispersos.
17. Requisito para a Tabela de Seleção de Máquina e Fórmula
A tabela abaixo mapeia os resumos comuns de compósitos reciclados para uma configuração Kerke KTE recomendada, um nível de fórmula dos seções anteriores e as opções críticas que devem ser especificadas no momento da encomenda, em vez de serem retrofitted posteriormente.
| Cenário do cliente | Modeloo Kerke recomendado | Barrel L:D | Nível de formula | Configuração crítica |
|---|---|---|---|---|
| 500 kg/h de PP reciclado de grau de injeção com talco, peças de aparelhos e caixas | KTE-65B ou KTE-75D | 48 | Nível de rPP padrão | Alimentador lateral de dois parafusos para talco, uma ventilação atmosférica e uma de vácuo, trocador de tela de pistão duplo, pelotização de fio de água |
| 1000 kg/h de HDPE reciclado de grau de tubos e condutores | KTE-75D ou KTE-95D | 52 | Grão de tubos de HDPE reciclado com extensor de cadeia | Alimentador líquido para o extensor de cadeia, sistema de dois estágios de alto vácuo, dosagem de masterbatch de fuligem, filtração contínua |
| Grão de folha de PET reciclado, objetivo de viscosidade intrínseca de 0,72 dL/g | KTE-75D com acionamento de alta torque | 48 a 52 | Formula de folha e de cinta de rPET | Secador de cristalização com ponto de condensação de -40 graus Celsius, vácuo de -0,095 MPa, pacote de barril de alta temperatura, filtração fina |
| Produtos de baixo nível de poliolefinas mistas, caixas e peças de drenagem, 800 kg/h | KTE-75D | 52 | Receita de poliolefinas mistas | Alimentador de cramme para flocos de baixa densidade volumétrica, alimentador lateral para carbonato de cálcio, dois portas de vácuo, liner bimetálico resistente ao desgaste |
| Substrato para interior de automóveis de alto desempenho, a partir de PP pós-consumo | KTE-65B ou KTE-75D | 56 | Nível de rPP de alto desempenho | Dois orifícios de vácuo, além de injeção de água de remoção por vapor, condensador e separador, configuração de parafusos de baixo esforço, silo homogeneizador |
| Desenvolvimento de fórmulas e ensaios em pequenas quantidades antes da escala | Unidade de laboratório KTE-16B ou KTE-26B | 40 a 48 | Todos os níveis, quantidades experimentais | Kit de parafusos segmentado, ambos os tipos de orifícios, parafuso de troca rápida, controle de registro de dados |
| 2500 kg/h e acima, compósitos de poliolefinas recicladas em grande escala | KTE-95D ou KTE-135D | 52 a 56 | Economia ou nível padrão, dependendo do uso final | Motor de alta torque, três ventilações, filtração contínua, pelotização subaquática, silo de homogeneização |
| Materiais difíceis que não podem ser processados em uma única passagem | Sistema de extrusão em dois estágios, configuração mãe-bebê | Combinado | Específico do caso | Primeira etapa para fundição e devolatilização grossa, segunda etapa para acabamento suave e vácuo profundo |
18. Problemas comuns e soluções
Quase todos os problemas na mistura de materiais reciclados podem ser atribuídos a uma de quatro causas principais: compostos voláteis que não foram removidos, cisalhamento excessivamente agressivo, alimentação instável ou contaminação que não foi filtrada. A tabela de resolução de problemas abaixo está organizada por sintoma, com as causas listadas na ordem em que devem ser verificadas.
| Sintoma | Possíveis causas, em ordem de verificação | Ações corretivas |
|---|---|---|
| Manchas pretas nos pellets | Fusão carbonizada em zonas mortas; elementos de parafuso desgastados ou revestimento do tambor; malha de filtração insuficiente; contaminação na matéria-prima; material degradado no manifold da matriz | Inspecione e substitua os elementos desgastados; filtre uma rede mais fina; reduza o intervalo de troca da rede; purifique e limpe a matriz e o adaptador; verifique o estado do elemento de auto-limpieza; melhore a classificação upstream |
| Fortalha odor em pellets acabados | Nível de vácuo muito baixo; seção ventilada muito curta; temperatura de fusão muito alta; grau de enchimento muito alto sob a ventilação; não há remoção de vapor em uma alimentação fortemente contaminada | Manter a bomba de vácuo e os selos; refrigerar a água de selagem; aumentar a velocidade de transporte do escape; reduzir a temperatura de fusão em 10 a 15 graus Celsius; adicionar uma segunda porta de vácuo ou injeção de água; adicionar o adsorvente apenas após estas etapas |
| A resistência ao impacto com ranhuras diminui entre lotes | A composição do material de partida mudou; o alimentador de elastômero está deslocando-se; o enchimento está sob-dosado; a cisalhamento excessiva degrada a matriz; o compatibilizante está sob-dosado para a área de superfície do enchimento | Executar a caracterização de entrada em cada fardo; mudar os fluxos críticos para alimentação gravimétrica; verificar o teor de cinzas; substituir os blocos de amassamento de 90 graus por blocos de 45 graus; recalcular o compatibilizador em relação à área da superfície do enchimento; instalar um silo homogeneizador |
| Fração de fusão e superfície áspera do fio | Temperatura de fusão too low at the die; die land geometry too aggressive; viscosity too high after chain extension; no processing aid; output above the die’s capability | Aumente a temperatura moderadamente; abra a cavidade da matriz; reduza a dosagem do estabilizador de cadeia; adicione 0,05 a 0,15 partes de aditivo de processamento; aumente o número de furos da matriz |
| Inundação do portão de vácuo | Grau de enchimento demasiado alto sob o porto; viscosidade do fundido demasiado baixa; variação do rendimento; inserção de ventilação bloqueada; vedação do fundido ausente no sentido de alimentação | Instale transporte de maior comprimento sob o porto; instale um enchimento de ventilação; estabilize a alimentação com controle gravimétrico e um crammer; limpe ou redesenhe o inserto de ventilação; adicione um elemento de vedação curto para cima |
| Variação do tamanho dos pellets | Diâmetro da corrente variando devido a variações na produção; desgaste da lâmina do granulador; pressão do rolo de alimentação incorreta; temperatura do banho de água oscilando; furo da matriz parcialmente bloqueado | Estabilizar a alimentação e o torque; regrindar ou substituir as lâminas do granulador; redefinir a pressão do rolo de alimentação; estabilizar a temperatura do banho; limpar a placa de moldagem |
| Amarelamento ou variação de cor | Pacote de antioxidantes insuficiente; temperatura de fusão muito alta; tempo de permanência demasiado longo; entrada de oxigéno na garganta de alimentação; transferência de pigmentos do material de alimentação | Aumente o antioxidante secundário de fosfito para 0,2 partes; reduza a temperatura de fusão; diminua as zonas de alto cisalhamento; considere o uso de uma camada de nitrogênio na entrada; mova a classificação para uma cor mais escura |
| Flutuação de torque e saída instável | Variação da densidade volumétrica nos flocos; formação de pontes na câmara de alimentação; velocidade do alimentador de cramers desajustada; desgaste dos parafusos; flashover de umidade na zona de fundição | Utilize alimentação gravimétrica e um crammer controlado por nível; instale agitação do tanque; ajuste a velocidade do crammer à entrada; mede o desgaste dos elementos; melhore o pré-secagem |
| Géis na composição | Fração de polietileno reticulado na alimentação; excesso de diluente de cadeia; superaquecimento localizado; contaminante de alta fusão não fundido | Melhorar a filtração; reduzir a dosagem de estabilizadores de cadeia; verificar as temperaturas da zona do tanque; verificar a calorimetria de varredura diferencial para detectar um pico de polímero estranho |
| Viscosidade intrínseca inferior ao objetivo no poliéster | Secagem incompleta; ponto de rosnique demasiado alto; vácuo insuficiente; extensor de cadeia alimentado na câmara principal; temperatura de fusão demasiado alta | Verifique a umidade residual inferior a 50 partes por milhão; confirme o ponto de orvalho de -40 graus Celsius; aumente o vácuo para -0,095 MPa; mova o extensor de cadeia para uma porta de alimentação posterior; reduza a temperatura do tanque |
19. Serviço e suporte
Uma extrusora de devolatilização com dois parafusos configurada para trabalhos de reciclagem é um ativo de longa vida útil, e sua economia depende tanto do suporte quanto da especificação inicial. A Kerke, uma fábrica da Wanplas, estrutura seu serviço em torno dos compromissos do grupo Wanplas e das realidades específicas da mistura de resíduos, onde as matérias-primas mudam constantemente e as fórmulas precisam ser revisadas periodicamente.
Antes do envio
Cada máquina é montada e testada antes de sair da fábrica. Para configurações de compósitos reciclados, os engenheiros da Kerke verificam a montagem das engrenagens em relação ao desenho de configuração acordado, executam o sistema de vácuo para confirmar que atinge o nível especificado, verificam a calibração do alimentador em toda a faixa de dosagem pretendida e executam um teste de funcionamento para confirmar as funções de acionamento, aquecimento, refrigeração e controle. Quando um cliente fornece matéria-prima representativa com antecedência, é realizado um teste com o material real, de modo que a máquina seja enviada com uma janela de processo validada em vez de uma genérica.
Instalação, comissionamento e formação
A Kerke oferece suporte à instalação e comissionamento, seja no local ou através de comissionamento remoto guiado. A formação do operador abrange a montagem e desmontagem de parafusos, a identificação de elementos e a lógica de configuração, a operação e manutenção do sistema de vácuo, a operação do trocador de tela, a calibração do alimentador, a gestão de receitas no sistema de controle e os procedimentos de segurança para equipamentos de fusão a alta temperatura e rotativos. Para trabalhos de reciclagem, a formação coloca particular ênfase no modo de ler as tendências de torque, pressão de fusão e vácuo como alertas antecipados de uma mudança na matéria-prima.
Peças de reposição e garantia
A política de peças de reposição do grupo Wanplas oferece peças gratuitas no valor de US$ 500 por ano, com substituição gratuita de peças que falhem durante o período de garantia. Para linhas de mistura recicladas, a lista de peças recomendada é curta e específica: um conjunto de elementos de parafuso propensos a desgaste das zonas de alimentação e de mistura secundárias do sistema de enchimento, pacotes de telas de substituição na faixa de malha de operação, selos de bombas de vácuo e filtros de água de vedação, lâminas de granulador e termopares. Manter esses itens localmente converte as paradas mais comuns, que ocorrem durante vários dias, em paradas de uma única jornada.
Suporte remoto e visitas à fábrica
As máquinas especificadas com sistemas de controle de registro de dados podem ser suportadas remotamente, com os engenheiros da Kerke analisando os dados de tendência de torque, temperatura, pressão e vácuo para diagnosticar a deriva do processo sem a necessidade de viagens. A política de fábrica aberta da Wanplas se aplica à base de fabricação de 19.997 metros quadrados da Kerke: clientes e potenciais clientes são bem-vindos para visitar, inspecionar máquinas em construção e testemunhar testes.
Desenvolvimento da fórmula e testes
O trabalho da fórmula sobre material reciclado é empírico. A Kerke mantém extrusoras de parafuso gêmeas de laboratório - as máquinas da classe KTE-16B e KTE-26B - especificamente para que a matéria-prima real de um cliente possa ser composta em pequena escala antes de uma máquina de produção ser configurada. A Wanplas pode organizar verificações de formulação em pequenas quantidades e testes em máquinas, de modo que a configuração do parafuso, a disposição das válvulas de ventilação e o pacote de aditivos sejam provados no material real, em vez de serem assumidos a partir de uma ficha técnica. Para um projeto de mistura reciclada, esta etapa de ensaio é a forma mais eficaz de evitar especificar uma máquina que tenha um único portão de ventilação ou quatro L:D a menos do que o material realmente precisa.
20. Perguntas frequentes
É possível que um extrusor de devolatilização de parafuso duplo elimine o odor do plástico reciclado sem aditivos?
Em larga medida, sim. Uma configuração correta de um layout de ventilação em duas etapas – uma ventilação atmosférica após a primeira zona de fusão, seguida de uma ventilação a vácuo a uma pressão de 0,085 a 0,095 MPa no último terço do cilindro – geralmente melhora a classificação de odor do VDA 270 em uma a uma e meia gradações, sem aditivos. A adição de desidratação a vapor pode aumentar esse valor para duas gradações em fluxos de embalagens pós-consumo altamente contaminados. Os aditivos adsorventes são usados apenas para fechar a última pequena lacuna, que é exatamente a sequência que mantém uma fórmula de modificação de plástico reciclado de baixo custo realmente barata.
Qual é o pacote mínimo de aditivos para uma fórmula de PP reciclado de baixo custo?
Uma receita de polipropileno reciclado requer apenas três coisas: um antioxidante primário de fenol impedido em quantidades de 0,10 a 0,15 partes, um antioxidante secundário de fosfito em quantidades de 0,10 a 0,15 partes e um lubrificante em quantidades de 0,15 a 0,25 partes. O enchimento é adicionado para aumentar a rigidez e diluir os custos, não para estabilizar o material. O modificador de impacto e o compatibilizador devem ser incluídos na receita apenas quando o objetivo de impacto com marcação excede o que a reciclagem base fornece por si só, o que será informado na ficha de caracterização recebida antes de você gastar qualquer coisa.
Quanta viscosidade intrínseca um estabilizador de cadeia pode recuperar em PET reciclado?
Com a cristalização correta a 130 a 150 graus Celsius, secagem a 160 a 170 graus Celsius durante 4 a 6 horas até um ponto de umidade de menos 40 graus Celsius e devolatilização a alto vácuo a menos 0,090 a menos 0,098 MPa, um estabilizador de cadeia de oligomero de estireno-ácrico funcional epóxico, em 0,3 a 0,8 partes, normalmente aumenta a viscosidade intrínseca de cerca de 0,58 dL/g para 0,70 a 0,78 dL/g. Essa faixa abrange aplicações de compósitos para chapas, bandejas termoformadas, cinta e engenharia. O grau de embalagem acima de 0,80 dL/g requer policondeção em estado sólido e não pode ser alcançado apenas por extensão da cadeia por extrusão.
Qual modelo Kerke KTE se adequa a uma mistura de PP reciclado de grau de injeção de 500 kg/h?
Um KTE-65B processa de 300 a 700 kg/h de polipropileno reciclado preenchido e é a escolha econômica; um KTE-75D processa de 500 a 1100 kg/h e deixa espaço para crescimento futuro. Ambos devem ser especificados com um tanque de 48 L:D, uma válvula de vácuo e uma de atmosfera, um alimentador lateral de dois parafusos para talco, alimentação gravimétrica nas linhas principal e aditiva e um trocador de tela de dois pistões. A extensão extra do tanque é o que permite que ambas as válvulas e o alimentador lateral coexistam sem encurtar as zonas de mistura.
Por que aparecem manchas pretas em pellets compostos reciclados e como elas são eliminadas?
Os pontos pretos têm três fontes: fusão carbonizada que fica nas zonas mortas dentro da máquina, material degradado que circula em espaços dilatados nos elementos de parafuso desgastados ou nas camadas do tambor, e contaminação sólida que chega junto com a matéria-prima. Os remédios correspondentes são três: geometria de parafuso auto-limpante com um caminho de fusão aerodinâmico e sem cavidades, medição programada do desgaste com a substituição oportuna dos elementos e das camadas, e filtragem de fusão especificada adequadamente com um intervalo disciplinado de troca de tela. A adição de telas mais finas por si só não resolverá um problema cuja origem está dentro do tambor.
Adicionar mais enchimento sempre reduz o custo de um composto reciclado?
Não, e esta é a concepção mais cara do negócio. Até cerca de 20 a 25 partes de talco ou carbonato de cálcio ativado, o índice do material diminui, enquanto as propriedades permanecem aceitáveis. A partir de cerca de 30 partes, a resistência ao impacto e à linha de solda diminui drasticamente, a qualidade da superfície piora e o composto começa a falhar na máquina de moldagem do cliente. O custo de rejeição aumenta então mais rapidamente do que o índice material cai, pelo que o custo real por quilograma aceito aumenta. O nível de enchimento ideal é sempre aquele que atende às especificações mecânicas com um pequeno margem, e não o máximo que a mistura fundida pode suportar.
Deve o enchimento ser adicionado na câmara principal ou através de um alimentador lateral?
Através de um alimentador lateral, abaixo da primeira zona de fundição, em praticamente todos os casos acima de cerca de 10 partes de carga. A alimentação de enchimento mineral na câmara de carga principal significa que o enchimento passa por toda a seção de fundição, onde abrasa os elementos de parafuso e o revestimento do tambor, absorve a energia de cisalhamento que deveria ser polímero fundido e interrompe a condução dos sólidos com que a folha reciclada de baixa densidade já luta. A alimentação lateral para uma zona carente após a fundição proporciona uma melhor dispersão a uma menor tensão de cisalhamento e estende dramaticamente a vida útil dos componentes.
Quanto pode ser reduzido o consumo específico de energia em uma linha de mistura reciclada?
De forma realista, uma linha que consome 0,24 kWh/kg em polipropileno reciclado pode geralmente ser reduzida para 0,17 a 0,20 kWh/kg através de três alterações: substituir blocos agressivos de amassamento de 90 graus e inverso por um maior número de elementos de 45 graus e dentes, reduzir os pontos de ajuste do tambor em 10 a 15 graus Celsius, uma vez que o aquecimento por cisalhamento é reduzido, e estabilizar a alimentação para que a unidade de acionamento não acelere repetidamente contra os surtos. As mesmas três alterações reduzem a degradação, melhoram a qualidade do odor e prolongam a vida útil da engrenagem, razão pela qual a plastificação suave é o tema recorrente deste guia.
21. Conclusão
Uma fórmula de modificação de plástico reciclado de baixo custo para um extrusor de devolatilização com dois parafusos é construída em uma ordem específica, e a ordem é mais importante do que qualquer ingrediente individual. Em primeiro lugar, caracterize a matéria-prima para que as decisões sejam tomadas com base em dados, e não em garantias. Em segundo lugar, remova a fusão com um sistema de ventilação em duas etapas bem projetado – ventilação atmosférica para a carga de vapor, vácuo profundo a -0,085 a -0,095 MPa para o resíduo de baixo peso molecular e remoção por vapor quando a especificação de odor o exige. Em terceiro lugar, dose o pacote de aditivos mais pequeno que atenda à especificação, começando com o par de antioxidantes e o lubrificante que sempre se pagam e descendo a classificação de custo-benefício apenas até onde a exigência o forçar. Em quarto lugar, proteja a consistência com alimentação gravimétrica, filtração adequada da fusão, monitoramento em linha e um silo homogeneizador.
As receitas nesta guia – três níveis para polipropileno reciclado, três graus de aplicação para polietileno de alta densidade reciclado, três rotas de viscosidade intrínseca para poliéster reciclado e uma fórmula de poliolefina misturada – são pontos de partida calibrados para janelas de produção reais. Elas assumem um barril longo o suficiente para conter duas válvulas de ventilação e um alimentador lateral, um parafuso configurado para plastificação suave em vez de corte máximo e um sistema de alimentação preciso o suficiente para que uma fórmula escrita com uma décima de parte realmente chegue à mistura dessa forma. Sem essa base de hardware, as mesmas receitas apresentarão desempenho inferior e os níveis de aditivos necessários para compensar eliminarão completamente a vantagem de custo.
A fábrica Wanplas de Kerke, com mais de doze anos de especialização em extrusoras de mistura paralelas com dois parafusos co-rotantes, uma base de fabricação de 19.997 metros quadrados, mais de 2.000 máquinas em serviço em mais de 70 países e uma equipe técnica de mais de 100 pessoas, configura máquinas da série KTE, desde a unidade de laboratório KTE-16B até a máquina de produção KTE-135D, especificamente para esta classe de trabalho. A comprimento do tambor, a disposição das ventilações, a configuração dos parafusos, a precisão de alimentação e a tecnologia de filtração são especificados em função do material e das especificações do produto, e não em relação a uma configuração padrão do catálogo.
Se você está planejando uma linha de mistura reciclada ou tentando resolver um problema de consistência de lote em uma linha existente, envie os detalhes que são importantes: o tipo de matéria-prima e seus dados de caracterização típicos, as propriedades e a classificação de odor desejadas, a produção necessária e a aplicação final. Os engenheiros de aplicação da Kerke propõem uma configuração da máquina, um layout de parafusos e um nível de fórmula adequados ao brief, e a Wanplas pode organizar a verificação da fórmula em pequenas quantidades e uma prova piloto no seu material real antes de qualquer compromisso. Visitas à fábricas são bem-vindas, e testemunhar um ensaio em seu próprio material de entrada continua sendo a maneira mais confiável de confirmar que uma configuração fará o que a especificação diz que fará.







