Lista de equipamentos necessários para a linha de produção de composto de plástico biodegradável com dois parafusos

Uma linha de produção de composto de plástico biodegradável com dois parafusos não é uma linha de compósito convencional com uma receita diferente carregada nela. A lista de equipamentos muda porque os materiais mudam: as misturas de PLA, PBAT, PBS, PHA e amido são sensíveis à hidrólise, têm uma faixa térmica estreita e, em vários casos, são físicamente difíceis de transportar e medir. Cada grupo de máquinas na linha, desde o secador na entrada até a balança de embalagem na saída, deve ser especificado em relação a essas três restrições. Este guia percorre cada etapa da linha, na direção em que o material flui, e lista o que cada etapa realmente precisa, quais são os parâmetros-chave, como selecionar entre as opções e onde os projetos com mais frequência falham.

A Kerke, uma fábrica da Wanplas, construiu equipamentos de compósito em paralelo com dois eixos co-rotantes por mais de doze anos, numa fábrica de 19.997 metros quadrados, com mais de 2.000 máquinas em funcionamento em mais de 70 países e uma equipe de mais de 100 pessoas. A mistura de plástico biodegradável é uma das principais indústrias de aplicação da fábrica, juntamente com a produção de masterbatch, compostos de plástico de engenharia, mistura de cabos e compósitos de madeira-plástico, portanto, a lista de equipamentos abaixo reflete layouts que foram enviados, comissionados e utilizados em produção, em vez de uma lista de verificação genérica de um catálogo.

1. Por que uma linha de composto biodegradável precisa de sua própria lista de equipamentos

Três comportamentos do material impõem quase todas as desviadas de uma linha de composto de poliolefina padrão, e compreendê-los faz com que o resto da lista de equipamentos seja lido como um conjunto de consequências lógicas em vez de uma lista de compras arbitrária.

A sensibilidade à hidrólise determina a seção de entrada

O PLA, o PBAT, o PBS e o PHA são poliésteres. No estado fundido, a água residual ataca a ligação do éster e corta o peso molecular de forma irreversível. Os sintomas visíveis são familiares para qualquer pessoa que tenha executado um poliéster úmido: fumo na matriz, fios que se rompem na banheira de água, pellets espumosos ou vazios, uma taxa de fluxo de fusão que flutua para cima através da mudança e peças acabadas que falham nas especificações de tração e impacto. É por isso que a seção de entrada de uma linha biodegradável carrega um sistema central de secagem e transporte completo com um ponto de condensação de menos 40 graus Celsius em vez de um simples secador de ar quente. É também por isso que o transporte fechado, os compartimentos de armazenamento fechados e o tempo de permanência curto entre a garganta de alimentação e o secador são decisões de equipamento, e não hábitos operacionais.

Uma janela térmica estreita determina o extrusor e o trem de fusão

O PLA processa em torno de 170 a 200 graus Celsius de temperatura de fusão, e começa a degradação térmica mensurável não muito acima disso. O PBAT é mais indulgente, mas ainda se degrada com longo tempo de permanência em alta usinagem. As composições à base de amido carregam umidade e podem queimar. A consequência é um extrusor especificado para torque alto em velocidade moderada de engrenagem, em vez de alta velocidade em torque baixo, uma configuração de engrenagem com intensidade de amassamento suave e elementos reversos curtos, controle de temperatura do cilindro apertado e um trem de fusão projetado para o caminho de permanência mais curto possível. Tubulação de fusão longa, pesada em volume e câmaras de filtração grandes são tão prejudiciais aqui quanto uma engrenagem excessivamente agressiva.

Manuseio de massa difícil determina a seção de alimentação

As receitas de composto biodegradável raramente consistem apenas em pelotas de fácil fluxo. As receitas rotineiramente combinam uma pelota de poliéster base, uma segunda pelota de poliéster, um pó mineral fino, como carbonato de cálcio ou talco, um pó de amido ou fibra vegetal, um masterbatch de alargador de cadeia dosado em frações de um por cento e, muitas vezes, um plastificante líquido. Os pólenes se interligam, formam ralos nos compartimentos e as fibras não fluem em absoluto, e os aditivos de baixa porcentagem precisam de uma resolução de dosagem que uma engrenagem volumétrica não pode fornecer. É por isso que a seção de alimentação em uma linha de composto biodegradável séria é um banco de alimentadores de perda em peso com diferentes geometrias de descarga, e não uma câmara e uma engrenagem.

As seis etapas da linha

1. Etapa 1 — Manipulação de matérias-primas em upstream: secagem, transporte, armazenamento, separação de metais, fluidização de pó e alimentação gravimétrica.
2. Etapa 2 — Extrusão: o extrator de parafusos gêmeos em rotação conjunta, sua configuração de barril e parafusos, aquecimento e resfriamento, e caixa de engrenagens.
3. Etapa 3 — Transporte e filtração da mistura fundida: bomba de mistura fundida com engrenagem, trocador de tela, instrumentação, dispositivos de segurança e desvolatilização a vácuo.
4. Etapa 4 — Pelotização: rota de estrangulação, de anel de água ou subaquática, mais desidratação, classificação e secagem dos pellets.
5. Etapa 5 — Manipulação no final da linha: transporte pneumático, silos homogeneizadores, amostragem, pesagem, embalagem, detecção de metais e paletização.
6. Etapa 6 — Utilidades e serviços:água de resfriamento, ar comprimido, extração de pó, distribuição elétrica, sistemas de segurança e controle de qualidade no laboratório.

2. Lista de equipamentos principais para a linha completa de produção de compostos de plástico com parafusos gêmeos biodegradáveis

A tabela abaixo é a resposta em uma única página à pergunta que este artigo faz: quais equipamentos devem estar em uma linha de produção de composto de plástico biodegradável com dois parafusos, e quais podem esperar. Os itens obrigatórios são aqueles sem os quais a linha não pode produzir pellets vendáveis e conformes às especificações. Os itens opcionais melhoram a consistência, a produção, o custo de mão-de-obra ou a gama de produtos e são frequentemente adicionados na segunda fase, após a linha entrar em funcionamento.

Tabela 1. Lista de equipamentos principais para uma linha de mistura biodegradável, todas as seis etapas

Equipamento	Função na linha	Parâmetros-chave a especificar	Obrigatório ou opcional
Secador desumidificador central	Remove a umidade ligada das resinas de poliéster antes da entrada na garganta	Ponto de neblina de -40 graus Celsius; volume do tanque para 3 a 4 horas de permanência à saída nominal; 60 a 80 graus Celsius para PLA, 60 graus Celsius para PBAT, 70 graus Celsius para misturas de amido	Obrigatório
Tanque de secagem com cones isolados	Mantém a resina à temperatura de secagem com fluxo contínuo	Ângulo do cone: 60 graus ou mais; cone de espalhamento interno; uniformidade de temperatura dentro de mais ou menos 3 graus Celsius de cima para baixo	Obrigatório
Carregadores a vácuo e pneumáticos	Mova resina seca, enchimento e recozimento para os alimentadores sem captar ambiente	Circuito fechado com retorno de ar seco para poliésteres; taxa de transporte de pelo menos 1,5 vezes o consumo da linha; superfícies de contacto em aço inoxidável	Obrigatório
Tanques de matérias-primas e caixas diárias	Armazenamento em massa e buffer de transição entre entregas e a linha	Volume para 8 a 24 horas de produção; sensores de nível; filtros de ventilação herméticos; coberto de nitrogênio ou ar seco, quando especificado	Opcional, linhas alimentadas acima da bolsa
Separador magnético e detetor de metais	Protege os parafusos, o tambor e o trocador de tela contra metais indesejados	Varas magnéticas de terras raras de 10.000 a 12.000 Gauss; tipo gaveta em cada entrada; detector de metais na embalagem para a segurança do produto	Obrigatório
Dispositivo de quebra de pontes de pó e unidade de fluidização	Previne a formação de arcos e o deslocamento do pó de enchimento e amido	Tipo vibratório ou de almofada de ar; adequado para densidade volumétrica de 0,3 a 1,2 g/cm3; dimensionado para a geometria da câmara de alimentação	Obrigatório para receitas preenchidas
Alimentador de perda de peso, resina principal	Metre o poliéster de base para a garganta de alimentação principal	Precisão de dosagem de mais ou menos 0,5 por cento; descarga com uma ou duas hélices; redução da faixa de operação de pelo menos 20:1	Obrigatório
Alimentadores de perda de peso, auxiliares	Metros segundos de resina, enchimento, masterbatch aditivo e fibra	2 a 4 unidades; cabeça de descarga com dois parafusos para pó; bandeja vibratória para fibra; agitação do tanque de alimentação ajustada ao material	Obrigatório, o número varia
Bomba de dosagem de líquido	Injetar plastificante, óleo ou aditivo líquido no tanque	Tipo de pistão ou engrenagem, 0,1 a 5 kg/h de capacidade típica; linha aquecida; classificação de pressão superior à pressão de fusão local; válvula de retenção na bocal de injeção	Opcional, dependendo da receita
Extrusor de parafusas gêmeas co-rotantes	Derrete, dispersa, devolatiliza e bombeia o composto	Do/Di 1,55 a 1,75; L/D 40 a 48:1; torque específico 8 a 11 N.m/cm3; 300 a 600 rpm; 8 a 12 zonas de cilindro	Obrigatório
Alimentador lateral, tipo de parafusos gêmeos	Introduz preenchimento, fibra ou aditivo sensível ao calor abaixo da zona de fusão	1 a 2 unidades; compatível com o diâmetro do parafuso principal; ventilação forçada no barril do alimentador lateral para ar entranhado	Obrigatório para receitas preenchidas
Sistema de devolatilização a vácuo	Remove umidade, monômero e voláteis da mistura	Bomba de vácuo com anel de água; de mínus 0,08 a mínus 0,095 MPa; ventilação em dois estágios nas linhas de PLA e amido; separador de condensado	Obrigatório
Bomba de mistura com engrenagem	Estabiliza a pressão da matriz e descola a taxa de produção da construção de pressão do extrusor	Flutuação da pressão da matriz dentro de mais ou menos 2 por cento; ganho de taxa de produção de 8 a 15 por cento; corpo aquecido com zonas de temperatura independentes	Opcional abaixo de 500 kg/h, obrigatório para rota submarina
Troca de tela	Filtra géis, char e contaminação da mistura	Placa única, dupla, troca rápida hidráulica ou correia contínua; pacote de 40 a 120 malhas; volume morto mínimo para PLA	Obrigatório
Sensores de pressão e temperatura da mistura	Monitoramento do processo, interligações e rastreabilidade da qualidade	Sensores antes e depois da filtração e na matriz; termopar de fusão com sonda de imersão; dados registados no sistema de controle	Obrigatório
Dispositivo de segurança contra ruptura do disco	Protege os operadores e os equipamentos contra sobrepressão	Definido abaixo da pressão de projeto do componente de caminho de fusão mais fraco; interligação de alarme e desligamento	Obrigatório
Sistema de pelotização	Converte o derretimento em pellets por via de fio, anel de água ou submersa	Aquecedor de corrente abaixo de 500 kg/h; anel de água de 300 a 1500 kg/h; submersão acima de 800 kg/h; aquecimento da face da matriz e compensação da pressão das lâminas nas unidades submersas	Obrigatório, rota selecionada pela capacidade
Unidade de desaguação centrífuga	Separa os pellets da água de processo	Umidade residual na superfície inferior a 0,3%; velocidade do rotor e abertura da tela ajustadas ao tamanho dos pellets	Obrigatório para rotas molhadas
Tela classificadora vibratória	Remove pedaços longos, duplicatas, finas e poeira da corrente de pellets	Design de dois andares; andar superior para pellets de tamanho grande, andar inferior para resíduos; abertura ajustada para pellets de 2 a 5 mm	Obrigatório
Secador de pós	Remove a umidade residual da superfície e da zona superficial dos pellets higroscópicos	Tipo de leito fluidizado ou de ar quente; 40 a 55 graus Celsius para o PLA, para evitar aderência; tempo de permanência de 3 a 10 minutos	Obrigatório para compostos ricos em PLA
Transporte pneumático de pellets	Mover os pellets do extrusor para silos e embalagem	Fase diluída com proteção de cotovelos; velocidade controlada para limitar o cabelo angel; transporte de ar seco para grãos higroscópicos	Obrigatório
Silos de homogeneização e mistura	Média as variações de lote para lote antes da embalagem	Volume igual a 4 a 8 horas de produção; misturadores internos de mistura gravitacional ou agitador mecânico; projeto de fluxo de massa de descarga	Opcional, mas fortemente recomendado
Amostrador automático	Toma amostras representativas para verificação da taxa de fluxo de fusão e da umidade	Tipo de desviador em linha; intervalo de amostragem programável; etiquetagem da garrafa de amostras por código de lote	Opcional
Pesagem e embalagem automáticas	Preenche e selada sacos de 25 kg ou sacos a granel de 500 a 1000 kg	Precisão de pesagem de mais ou menos 0,1 por cento; selagem ou costura da saca; capô de extração de pó na boca de enchimento	Obrigatório em escala comercial
Paletizador e embalador de estiramento	Empilha e segura sacos acabados para envio	Tipo robótico ou de guindaste; capacidade de processamento ajustada à taxa de empacotamento; padrão de paletes programável	Opcional
Sistema de água de refrigeração de dois circuitos	Refrigera as zonas do tanque, o óleo da caixa de velocidades, a água dos pellets e o sistema de vácuo	Bucle de torre para água de pellets; bucle refrigerado a 8 a 15 graus Celsius para barris e refrigerador de óleo; fluxo medido em metros cúbicos por hora em relação à potência instalada	Obrigatório
Sistema de ar comprimido	Controla válvulas, transporte pneumático, atuadores de lâminas e embalagens	0,7 MPa de pressão de trabalho; secado e filtrado para qualidade de instrumento; receptor dimensionado para a demanda máxima	Obrigatório
Extração de pó e ventilação de oficinas	Captura poeira de enchimento e amido nos pontos de transferência e embalagem	Velocidade de captura nas capotas; filtração de cartuchos; projeto classificado ATEX nas zonas de poeira	Obrigatório para receitas preenchidas
Pacote de QC de laboratório	Verifica se cada lote atende às especificações antes da liberação	Testador de velocidade de derretimento, titrador de umidade Karl Fischer, DSC, testadores de tração e impacto, espectrofotômetro de cor	Obrigatório para produtos certificados

Como ler a coluna obrigatória versus opcional

A classificação obrigatória assume uma linha comercial que produz compostos para venda sob a reivindicação de compostabilidade. Uma linha piloto ou cativa que alimenta sua própria operação de conversão downstream pode adiar o silo de homogeneização, o paletizador, o amostrador automático e, em alguns casos, a linha de embalagem, porque o produto move-se diretamente para um tanque interno. O que não pode ser adiado é qualquer coisa que toque no controle da umidade, na precisão da dosagem, na filtração da fusão ou na segurança. Essas quatro categorias determinam se os pellets atendem às especificações ou não, e a retrofitação delas em uma linha em funcionamento sempre custa mais em tempo de parada e retrabalho do que comprá-las com a linha.

3. Etapa 1A: secagem central e condicionamento do material

A secagem é a decisão de equipamento com o maior impacto em uma linha de compósitos biodegradáveis, pois todos os parâmetros posteriores são medidos em relação a uma massa fundida cuja massa molecular já foi fixada pela umidade que entrou na entrada da linha de alimentação. Uma linha com um extrusor perfeito e um secador inadequado produz pellets fora dos parâmetros especificados todos os dias em que está em funcionamento. Uma linha com um extrusor modesto e um sistema central de secagem e transporte adequadamente dimensionado pode manter as especificações por anos.

Sistema central de secagem e transporte

Dever. Entregar a resina aos alimentadores a uma temperatura controlada e com um nível de umidade residual verificado, sem reabsorção entre a saída do secador e a garganta do alimentador.

Parâmetros-chave. A temperatura de ponto de rosnique do ar de processo deve ser de menos 40 graus Celsius na entrada da tolha, medida na entrada e não na saída do leito dessecante. O fluxo de ar é normalmente de 1,8 a 2,5 metros cúbicos por hora por quilograma de produção horária, dependendo da resina e da geometria da bandeja. A filtração de ar de retorno protege o dessecante. Cada tanque precisa de seu próprio circuito de controle de temperatura, pois as temperaturas de secagem para as resinas em uma linha biodegradável não são as mesmas.

Tabela 2. Parâmetros de secagem por família de resinas biodegradáveis

Resinaa	Temperatura de secagem	Tempo de secagem	Umidade alvo	Nota sobre equipamento crítico
PLA (pellets limpos)	60 a 80 graus Celsius	4 horas	Abaixo de 250 ppm	Não se deve aproximar da região de transição do vidro com camadas estáticas não agitas; os pellets amolecidos formam pontes e se fundem em blocos no cone do tanque.
PLA (grau cristalizado)	80 graus Celsius	4 horas	Abaixo de 250 ppm	As classes cristalizadas toleram o extremo superior da faixa; as classes amorfas devem permanecer mais baixas
PBAT	60 graus Celsius	3 horas	Abaixo de 500 ppm	Ponto de fusão baixo e pellets macios; utilize uma velocidade de transporte suave para limitar os finos e o cabelo angelical
PBS e PBSA	60 a 70 graus Celsius	3 a 4 horas	Abaixo de 400 ppm	Manipulação semelhante à do PBAT; verifique os dados do fornecedor para os limites específicos para cada classe
Misturas à base de amido e amido nativo	70 graus Celsius	2 a 4 horas	Abaixo de 1%, dependendo da receita	Algumas formulações deliberadamente conservam a umidade como auxílio de processamento; o secador deve ser capaz de manter um nível-alvo, e não simplesmente secar até ao chão
PHA e PHBV	60 a 70 graus Celsius	2 a 3 horas	Abaixo de 300 ppm	Janela térmica muito estreita; minimizar o tempo de permanência a altas temperaturas entre o secador e o extrusor
Carbonato de cálcio e enchimento de talco	100 a 110 graus Celsius	1 a 2 horas	Abaixo de 0,1 por cento	A umidade no enchimento é frequentemente negligenciada e é uma causa frequente de vaporização do orifício de ventilação.

Notas de seleção. Dimensionar a câmara de alimentação em função do tempo de residência à saída nominal da linha, e não em função do volume nominal. Uma câmara de alimentação de PLA de 4 horas em uma linha de 500 kg/h significa aproximadamente 2 toneladas de capacidade operacional, e uma câmara que é nominalmente grande, mas tem um cone pouco profundo, canaliza e dá a alguns pellets 30 minutos de permanência, enquanto outros ficam 8 horas. Especifique um cone de distribuição, um ângulo de cone de 60 graus ou mais inclinado e paredes isoladas. Quando duas ou mais resinas são utilizadas simultaneamente, especifique tanques separados em vez de um grande tanque com um procedimento de mudança.

Erro comum. Comprar um secador de ar comprimido ou um secador de ar quente para economizar no orçamento inicial. As unidades de ar quente a ponto de orvalho ambiente não podem levar o PLA abaixo de aproximadamente 500 a 800 ppm em um dia úmido, o que não é suficiente. O segundo erro comum é executar um tanque de secagem e, em seguida, transportar a resina seca por um circuito aberto com ar ambiente, o que restaura várias centenas de ppm no tubo. A transportação em circuito fechado com ar de retorno seco resolve este problema e deve ser citada como parte do pacote de secagem, e não como uma consideração adicional.

Condicionamento de reciclagem e reutilização

As linhas de compósito geram limpeza de início, resíduos de ruptura de fios e pellets fora das especificações. Em uma linha biodegradável, esta reciclagem é duplamente sensível à umidade, pois já teve uma história de aquecimento. O equipamento necessário é um granulador de baixa velocidade com uma caixa acústica para a limpeza e os resíduos de fios, um tanque de secagem pequeno dedicado para a reciclagem e um alimentador separado de perda de peso, se a reciclagem for dosada em um percentual controlado. A dosagem da reciclagem com uma pá no tanque principal é a maneira mais rápida de perder o controle da especificação da taxa de fluxo da mistura fundida.

4. Etapa 1B: transporte, silos, separação de metais e manuseio de pó

Entre o armazém e os tanque de alimentação, há um conjunto de equipamentos pouco atraentes que decidem se a linha funciona sem supervisão ou se requer um operador com um martelo de borracha. Nas receitas biodegradáveis ​​preenchidas e à base de amido, é aqui que a maioria das paradas não planejadas ocorre.

Carregadores a vácuo e pneumáticos

Função. Transferir resina, enchimento e retrabalho de sacos, silos ou tambores de secagem para os tambores de alimentação, a pedido, controlado por sensores de nível.

Parâmetros-chave. Capacidade de transporte de pelo menos 1,5 vezes a quantidade de material consumida, de modo que os ciclos de reabastecimento sejam curtos e a faixa de nível da cesta do alimentador permaneça estreita. Lance de aspiração ou estação de descarga em saco no ponto de recolha. Peças de contato em aço inoxidável e um filtro com limpeza automática por jato reverso para pós. Para poliésteres higroscópicos, utilize um ciclo de ar seco em vez de ar ambiente.

Nota de seleção. Combine o ciclo de reabastecimento do carregador com a lógica de reabastecimento do alimentador de perda de peso. Um alimentador em fallback volumétrico durante a recarga é um alimentador que não está controlando o peso, portanto, recargas curtas e frequentes são melhores do que recargas longas e raras. Como regra geral, mantenha os eventos de recarga abaixo de 20 segundos e não mais frequentes que a cada 3 minutos.

Erro comum. Subdimensionar a área do filtro em carregadores de pó. Um filtro cego reduz a taxa de transporte, a câmara de alimentação fica baixa, o ciclo de reabastecimento se estende e a precisão de dosagem se deteriora silenciosamente, sem que seja acionada nenhuma alarme.

Silos, caixas de dia e estações de descarga de sacos

Função. Buffer entre a entrega da matéria-prima e o consumo da linha contínua.

Parâmetros-chave. Volume de operação para 8 a 24 horas de produção por material, medição contínua do nível, filtros de ventilação selados e uma geometria de descarga projetada para fluxo massivo, em vez de fluxo em formato de funil. Nas linhas que utilizam sacos de 25 kg em vez de entrega em massa, uma estação de descarga de sacos com extração de poeira integrada e um compactador de sacos é o item equivalente.

Erro comum. Especificação de cones de fluxo de funil em preenchimentos de minerais finos. O material no canal central se move e o material na parede não, o que produz tanto a segregação por rotação quanto a segregação por primeiro a entrar, último a sair. A geometria de fluxo de massa, ou, no mínimo, uma configuração de fluidização adequadamente dimensionada, evita isso.

Separação magnética e detecção de metais

Dever. Dois trabalhos diferentes com duas máquinas diferentes. Os separadores magnéticos na entrada protegem os parafusos, os furos do cilindro e o trocador de tela contra metais ferrosos indesejados. Um detector de metais na estação de embalagem protege o cliente e é frequentemente uma condição dos acordos de fornecimento para contato com alimentos.

Parâmetros-chave. Varas magnéticas de terras raras do tipo gaveta, com 10.000 a 12.000 Gauss em cada ponto de entrada, incluindo a linha de rework. Um calendário de limpeza e um registro de limpeza registrado. No momento da embalagem, um detector de metais de fluxo contínuo com rejeição automática e uma rotina de verificação de amostras no início de cada turno.

Erro comum. Instalar os ímãs e nunca limpá-los. Uma barra magnética saturada passa pelo metal. Inclua o intervalo de limpeza na lista de verificação de turno e especifique gabinetes de gavetas fáceis de limpar para que o operador possa realmente fazer isso em 30 segundos.

Quebra-bridges de pó e dispositivos de fluidização

Função. Manter os pós finos e coesos a fluir para a engrenagem de alimentação a uma densidade volumétrica constante.

Parâmetros-chave. Paredes de tambor vibrantes, fluidificadores de air-pad, agitadores internos ou massagistas de parede flexível, selecionados de acordo com o material. A faixa de densidade volumétrica de 0,3 a 1,2 g/cm3 abrange a maioria dos enchimentos e amidos. O dispositivo não deve aerar o pó de forma tão agressiva que a roda de alimentação forneça uma densidade volumétrica flutuante, o que é um modo de falha diferente com a mesma causa raiz.

Erro comum. Utilizando uma única solução de fluidização para todos os pós. O carbonato de cálcio precipitado, o carbonato de cálcio moído, o talco, o amido nativo e a farinha de madeira apresentam comportamentos de fluxo completamente diferentes. Especifique a agitação por material e, se o portfólio de receitas for amplo, especifique tanques de alimentação intercambiáveis.

5. Etapa 1C: arquitetura de alimentação gravimétrica

Em uma linha de compósito, os alimentadores definem a receita e o extrusor apenas a executa. Uma extrusora de dois eixos é uma máquina de alimentação contínua: qualquer massa que os alimentadores forneçam por unidade de tempo é o que a linha produz, na proporção que os alimentadores definem. Se os alimentadores se deslocarem em 2 por cento, o composto se deslocará em 2 por cento, e nenhuma configuração de parafusos irá corrigi-lo.

Quantos alimentadores uma linha biodegradável precisa

A resposta prática é uma alimentação principal mais duas a quatro alimentações auxiliares. Um composto típico de filme de PLA-PBAT-amido utiliza cinco pontos de dosagem: pellets de PLA, pellets de PBAT, amido ou pó de enchimento, extensor de cadeia ou masterbatch compatibilizador e um plastificante líquido. Um composto de PLA preenchido mais simples para artigos rígidos pode utilizar três. Especifique pelo menos uma posição de alimentação de reserva na estrutura do extrusor e uma porta de tanque de reserva, porque os portfólios de receitas sempre crescem.

Tabela 3. Configuração do alimentador por tipo de material em uma linha de mistura biodegradável

Ponto de medição	Material	Tipo de alimentador	Geometria de descarga	Acuracidade típica de dosagem	Localização do feed
Principal	Base em pellets de poliéster, PLA ou PBAT	Perdas de peso	Parafuso côncavo simples	Mais ou menos 0,5 por cento	Ventrilho principal, zona do tambor 1
Auxiliar 1	Segundo grânulo de poliéster	Perdas de peso	Parafuso côncavo simples	Mais ou menos 0,5 por cento	Garra principal de alimentação, entrada combinada
Auxiliar 2	Aditivo mineral ou pó de amido	Perdas de peso com agitação	Parafusos côncavos gêmeos	Mais ou menos 0,5 a 1,0 por cento	Alimentador lateral, abaixo da zona de fundição
Auxiliar 3	Masterbatch aditivo ou estabilizador de cadeia	Perda de peso, faixa micro	Torques gêmeos, passo fino	Mais ou menos 0,5 por cento a uma taxa baixa	Fenda principal ou alimentação lateral secundária
Auxiliar 4	Fibra natural, farinha de madeira, celulose	Perda de peso, bandeja vibratória	Travessa vibratória ou parede flexível	Mais ou menos 1,0 por cento	Alimentador lateral com ventilação forçada
Líquido	Plasticizador, óleo, aditivo líquido	Bomba de medição com pistão ou engrenagem	Boca de injeção aquecida com válvula de retenção	Intervalo de 0,1 a 5 kg/h, mais ou menos 1 por cento	Porto de injeção após a primeira zona de fundição

Alimentador de perda de peso: o que especificar

Função. Pesar continuamente o tanque de alimentação e controlar a velocidade do parafuso de descarga de modo que a perda de massa por unidade de tempo seja igual ao ponto de referência, em seguida, preencher volumetricamente e retornar ao controle gravimétrico.

Parâmetros-chave. A precisão de dosagem de mais ou menos 0,5 por cento, com base em 2 sigma, é o padrão de trabalho para a composição. Faça com que o intervalo de redução seja de pelo menos 20:1, para que um alimentador possa cobrir uma família de receitas. Resolução da célula de carga adequada à menor dose na linha: um alimentador que dosa 2 kg/h precisa de uma resolução muito mais fina do que um que dosa 400 kg/h, razão pela qual um grande alimentador não pode cobrir ambas as situações. Isolamento de vibrações entre o alimentador e a estrutura da extrusora, pois as células de carga lêem as vibrações da máquina como alterações de massa.

Notas de seleção. Para pós, especifique sempre uma cabeça de descarga de dois parafusos. Os parafusos individuais em pó coeso produzem uma descarga pulsante que o circuito de controle tenta seguir em vez de corrigir. Para fibras, utilize uma bandeja vibratória, pois qualquer parafuso compactará e unirá as fibras naturais. Para aditivos de baixa dose, considere um alimentador microdedicado em vez de executar um alimentador grande no final do seu intervalo, onde o erro relativo é pior. A Kerke fornece sistemas de medição volumétrica, alimentadores de parafuso duplo, alimentadores de cramador, alimentadores de perda de peso e alimentadores de líquidos como parte de sua gama de sistemas de alimentação, para que o banco de alimentação possa ser adequado à receita em vez de ser definido como padrão no catálogo.

Erro comum. Montar alimentadores na plataforma do extrusor sem isolamento e, em seguida, culpar o fornecedor do alimentador pela baixa precisão. O segundo erro comum é colocar os alimentadores no caminho do fluxo de ar da oficina; um fluxo cruzado sobre uma câmara de alimentação aberta produz uma lenta mudança aparente de massa que o circuito de controle corretamente corrige, introduzindo erro na receita.

Alimentador lateral

Dever. Introduzir um enchimento, fibra ou aditivo sensível ao calor na mistura após a fusão da resina base, de modo que o aditivo experimente menos cisalhamento e menos histórico térmico.

Parâmetros-chave. Duas hélices, co-rotantes, acionadas independentemente com velocidade variável. O diâmetro do parafuso deve ser adequado ao extrusor principal, de modo que a capacidade de transporte exceda a taxa de alimentação necessária por uma margem confortável. O tambor do alimentador lateral precisa de uma ventilação, seja atmosférica ou conectada ao sistema de vácuo, porque o pó transporta um grande volume de ar entranhado para o canal de fusão. Sem essa ventilação, o ar se acumula e a velocidade de alimentação torna-se errática.

Erro comum. Redução do tamanho do alimentador lateral para cargas elevadas de material. Uma carga de carbonato de cálcio de 50% a 800 kg/h significa que 400 kg/h de pó de baixa densidade volumétrica deve caber fisicamente no canal do alimentador lateral. Se o alimentador lateral estiver no seu limite, a saída da linha é limitada até lá e não na extrusora.

Injeção líquida

Função. Adicione o plastificante ou o aditivo líquido diretamente à massa fundida, em uma taxa controlada.

Parâmetros-chave. Bomba de dosagem de pistão para a faixa de 0,1 a 5 kg/h, linha de alimentação aquecida e isolada para líquidos viscosos, bocal de injeção com uma válvula de retenção com mola, classificada acima da pressão local da fusão, e um medidor de vazão para verificação. Coloque a porta de injeção após a fusão ser concluída e antes de uma seção de mistura que possa distribuir o líquido.

Erro comum. Injeção de líquido em uma seção de parafuso parcialmente cheia. O líquido injetado onde o canal não está completamente cheio corre para trás ao longo da parede do cilindro até a garganta de alimentação e inunda a zona de transporte de sólidos. A porta de injeção deve estar em uma localização totalmente cheia e que gere pressão, o que é uma decisão de configuração da rosca tanto quanto uma decisão de equipamento.

6. Etapa 2: o extrusor de dois parafusos co-rotativos

O extrusor é a única máquina na linha que, simultaneamente, funde, mistura, dispersa, devolatiliza e bombeia, razão pela qual possui a maior parcela do índice de investimento da linha e a maior parcela do risco técnico. Para compostos biodegradáveis, as prioridades da especificação são torque, controle térmico e controle do tempo de permanência, nessa ordem.

Geometria do parafuso e classe da máquina

Relação entre Do e Di. A relação entre o diâmetro externo e o diâmetro interno da rosca define o volume livre no canal. Uma relação de 1,55 a 1,75 abrange os trabalhos biodegradáveis. O extremo mais elevado oferece mais volume livre, o que favorece preenchimentos de baixa densidade volumétrica, como amido e fibras, e melhora a área de devolatilização. O extremo inferior proporciona uma raiz mais profunda e uma capacidade de torque maior por unidade de diâmetro, o que favorece compostos altamente enriquecidos e de alta viscosidade. Para um portfólio misto de PLA, PBAT e misturas preenchidas, uma relação entre 1,65 e 1,75 é o compromisso usual.

Relação L/D. Especifique 40:1 a 48:1. Abaixo de 40:1, não há comprimento suficiente para derreter, adicione um aditivo através de um alimentador lateral, misture, devolatilize em duas etapas e construa a pressão sem compactar uma dessas funções ao ponto de falha. Acima de 48:1, o tempo de permanência e a exposição térmica começam a prejudicar a PLA e a PHA. As linhas dedicadas a misturas simples de duas resinas podem funcionar com uma relação de 40:1; as linhas que irão manipular amido, fibras e extrusão reativa devem ter uma relação de 44:1 a 48:1.

Torque específico. Especificar 8 a 11 N.m por centímetro cúbico. A torque específico, e não a potência do motor, é a medida honesta do que um extrusor de mistura pode fazer, porque determina quanta energia pode ser aplicada ao material a uma velocidade do parafuso suficientemente baixa para manter o fundido frio. Misturas de poliéster limpas sentam-se confortavelmente entre 8 e 9. Amido altamente enriquecido e compostos minerais, bem como qualquer trabalho de extensão de cadeias reativa, se beneficiam de 10 a 11.

Velocidade da roda. Uma faixa de funcionamento de 300 a 600 rpm. Observe que compostos biodegradáveis geralmente estão na metade inferior dessa faixa. A alta velocidade gera calor de cisalhamento que um poliéster de janela estreita não pode absorver, portanto, a intenção do projeto é um torque alto a uma velocidade moderada, e não a velocidade máxima em rpm.

Zonas de barril. Oito a doze zonas controladas independentemente. Mais zonas significam um controle mais preciso do perfil de fusão, o que é importante quando a diferença entre um composto de PLA de qualidade e um degradado é de 10 graus Celsius em duas zonas.

Construção do tanque

Função. Contém pressão, transfere calor para dentro e para fora e fornece portas para alimentação lateral, ventilação e injeção de líquido.

Parâmetros-chave. Especifique um design de barril modular e segmentado em blocos 4D para que a configuração possa ser rearrumada quando a carteira de receitas mudar. Os revestimentos bimetálicos com uma dureza superficial de HRC 58 a 62 são o padrão para formulações enriquecidas e não são opcionais quando o carbonato de cálcio, o talco ou o vidro estão na receita. Especifique blocos de barril fechados, blocos de alimentação lateral, blocos de ventilação atmosférica e blocos de ventilação a vácuo como itens separados, para que a disposição seja explícita em relação à ordem.

Nota de seleção. Peça o desenho de layout do bloco do barril antes de confirmar a ordem e verifique três coisas: que exista uma porta de alimentação lateral na posição L/D adequada para a carga do enchimento planejada, que uma porta de ventilação esteja imediatamente após a porta de alimentação lateral para liberar o ar entranhado e que a segunda porta de vácuo esteja suficientemente para baixo para que o material fundido tenha se homogeneizado antes da devolatilização final.

Erro comum. Aceitar um tambor nitrido para reduzir o custo inicial em um composto biodegradável repleto de minerais. As taxas de desgaste em compostos revestidos podem ser várias vezes maiores, e uma vez que o furo se desgaste, a produção cai, a temperatura de fusão aumenta e a qualidade da dispersão diminui. A substituição de seções de barril desgastadas em uma linha em funcionamento custa muito mais em tempo de parada do que o upgrade bimetálico teria custado no estágio da encomenda.

Elementos de parafuso e configuração

Dever. Converter o torque do motor em uma sequência específica de transporte, fundição, mistura dispersiva, mistura distributiva, devolatilização e construção de pressão que a receita exige.

Tipos de elementos-chave.

• Elementos de transmissão: voo direto, vários ângulos de inclinação. Ângulo de inclinação longo na garganta de alimentação para capacidade de entrada, ângulo mais curto onde a pressão deve ser construída.
• Blocos de amassamento: ângulos de compensação de 30, 45, 60 e 90 graus. Blocos com ângulo de 30 graus e formato estreito proporcionam uma mistura distribuidora suave; blocos com ângulo de 90 graus proporcionam uma ação dispersiva forte, com alto consumo de energia; blocos com ângulo invertido e deslocamento formam um selo de fusão.
• Elementos invertidos: criar uma junta que consome pressão e preenche completamente o canal, necessária antes de uma porta de vácuo e depois da injeção de líquido. Mantenha-os curtos no PLA, porque concentram o tempo de residência e o corte em um único ponto.
• Elementos de mistura dentados: elementos de mistura do tipo engrenagem ou com ranhuras, que proporcionam uma mistura distribuída com baixo consumo de energia. Estes são os principais componentes para misturas de PLA-PBAT, onde o objetivo é a distribuição uniforme sem calor de cisalhamento.

Princípio de configuração para compostos biodegradáveis. Utilize uma arquitetura de baixo esforço: derretimento suave com blocos de amassamento de 30 e 45 graus, em vez de uma parede de blocos de 90 graus, elementos de mistura dentes para distribuição, elementos reversos curtos apenas onde é realmente necessário um selo e uma seção de dosagem suficientemente longa para estabilizar o fluxo na matriz sem pressão excessiva. O objetivo de projeto é uma temperatura de fusão na matriz, dentro de aproximadamente 15 graus Celsius do ponto de referência do tambor. Se o derretimento estiver muito mais quente do que os barris, a configuração da hélice está introduzindo mais energia mecânica do que a receita necessita.

Nota de seleção. A Kerke utiliza um design de montagem de parafusos auxiliado por computador, com geometria de tipo amassado, que oferece um comportamento de autolimpieza forte e boa intercambiabilidade de elementos, o que permite que um conjunto de parafusos seja reconfigureado entre receitas, em vez de ser substituído. O conjunto funcional que o parafuso deve fornecer é padrão na indústria: transporte de materiais, plastificação, corte, dispersão, homogeneização, exaustão e construção de pressão. O que varia é o equilíbrio de intensidade entre eles, e é aí que as configurações biodegradáveis se diferenciam das configurações de masterbatch ou de plásticos de engenharia.

Erro comum. Comprar uma configuração de parafusos de uso geral e esperar que ela funcione com PLA. Uma configuração de masterbatch construída em torno de uma alta intensidade de dispersão fará com que o PLA se sobreaqueça no primeiro horário. Insista que a configuração dos parafusos seja citada em relação à lista real de receitas.

Aquecimento e refrigeração

Função. Manter cada zona do tanque no ponto de referência contra o calor gerado pelos parafusos e o calor perdido para o ambiente.

Parâmetros-chave. Bandas de aquecimento em alumínio fundido com elementos incorporados, refrigeração por zona, por ventilador ou por canal de água, e controle de precisão de mais ou menos 1 grau Celsius. Nas linhas biodegradáveis, a capacidade de refrigeração é mais importante do que a capacidade de aquecimento. Os aquecedores são necessários apenas no início e em baixos rendimentos; na produção constante, o desafio é remover o calor de cisalhamento com rapidez suficiente. Especificar refrigeração por água nas zonas de fusão e mistura para linhas com uma capacidade superior a cerca de 300 kg/h e refrigeração por ar apenas nas zonas de carga baixa.

Erro comum. Aceitar um loop de controle que ultrapassa o valor desejado. Uma zona que oscila mais ou menos 5 graus Celsius em torno do ponto de referência passará parte de cada ciclo acima do limite de degradação do PLA. Peça a precisão de controle real sob carga, e não a resolução da exibição.

Cassete de velocidades e acionamento

Função. Dividir o torque do motor em dois eixos paralelos a uma distância muito pequena, ao mesmo tempo que suporta a força axial total dos parafusos.

Parâmetros-chave. Uma caixa de engrenagens de alta torque distribuída, com uma potência de entrada nominal adequada ao motor, engrenagens endurecidas e polidas, lubrificação forçada com um refrigerador de óleo e filtragem de óleo, e uma classificação de vida útil documentada referenciada aos métodos AGMA ou ISO 6336. A disposição do rolamento de empuxo é o detalhe crítico, pois a carga axial em uma máquina de dois parafusos co-rotantes é alta e concentrada em um espaço muito pequeno.

Nota de seleção. Peça a classificação de torque da caixa de velocidades e o fator de serviço, e confirme que o refrigerador de óleo é alimentado pelo circuito de água refrigerada e não pelo circuito de água de pellets, que está quente e transporta partículas finas.

Erro comum. Ignorar o ponto de referência do alarme de temperatura do óleo durante a comissão. O óleo da caixa de engrenagens que está constantemente quente é o primeiro aviso disponível de que os rolamentos de tração estão sendo sobrecarregados, geralmente porque o bloco de matriz ou o pacote de tela estão gerando mais pressão negativa do que a configuração foi projetada para suportar.

7. Série KTE da Kerke: configurações reais de máquinas

Uma vez que os requisitos de geometria acima foram definidos, a questão prática é qual o tamanho da máquina que se adequa à produção pretendida. A Kerke fabrica a série KTE de extrusoras paralelas co-rotantes de dois parafusos, desde unidades de laboratório KTE-16B até máquinas de produção KTE-135D, com produção de 30 kg/h em diante, e cada máquina pode ser otimizada em relação à proporção, estrutura do cilindro, disposição dos parafusos, disposição de escape, configuração de alimentação e controle elétrico. Este último ponto é importante para o trabalho biodegradável: o mesmo tamanho de quadro pode ser fornecido como uma máquina de mistura em massa ou como uma máquina de compósitos biodegradáveis, e a diferença está exatamente nos parâmetros discutidos na seção anterior.

Tabela 4. Guia de configuração de extrusora de parafusos co-rotantes da série KTE da Kerke para compostos biodegradáveis

Modeloo	Diâmetro do parafuso	Índice de alongamento típico	Velocidade do parafuso	Produção indicativa em misturas de PLA e PBAT	Rol de uso típico
KTE-16B	Classe de 16 mm	40 a 48:1	Até 600 rpm	Escala de laboratório, gramas a poucos quilogramas por hora	Ensaios de formulação, triagem de extensores de cadeia, preparação de amostras de DSC
KTE-35D	Classe de 35 mm	40 a 48:1	300 a 600 rpm	De piloto para produção pequena, dezenas de kg/h	Linha piloto, produção de amostras para qualificação do cliente, tipos especiais
KTE-50D	Classe de 50 mm	40 a 48:1	300 a 600 rpm	Faixa de produção de entrada	Linha comercial pequena, rota de peletização de areia
KTE-65D	Classe de 65 mm	44 a 48:1	300 a 600 rpm	Banda de produção média	Compensação convencional, rota de faixa ou rota de anel de água
KTE-75D	Classe de 75 mm	44 a 48:1	300 a 600 rpm	Faixa de produção superior	Misturas de amido enriquecidas com alimentação lateral, via de anel de água
KTE-95D	Classe de 95 mm	44 a 48:1	300 a 600 rpm	Banda de alta produção	Produção contínua de um só grau, via de pelotização subaquática
KTE-110D	Classe de 110 mm	44 a 48:1	300 a 600 rpm	Banda de produção muito alta	Fornecimento de composto de filme de grande volume
KTE-135D	Classe de 135 mm	44 a 48:1	300 a 600 rpm	Banda de produção máxima	Instalações dedicadas a uma só receita, pelotização subaquática com bomba de fusão

Os valores de produção para qualquer extrusora de dois cilindros dependem da receita, da carga de preenchimento, da viscosidade do fundido, da configuração do cilindro e da rota de pelotização, portanto, as faixas acima são indicativas para o planejamento e não uma garantia. A Kerke confirma a produção alcançável para uma receita específica durante a revisão técnica pré-ordem e a demonstra durante a prova pré-embarque, o que é o modo correto de lidar com um compromisso de capacidade.

Opções de configuração que alteram a máquina, e não apenas a etiqueta

Tabela 5. Opções de configuração da Kerke KTE relevantes para a compoção biodegradável

Opção	O que altera	Quando especificar para compostos biodegradáveis
Otimização da relação de aspecto	Ajusta a relação L/D entre 40:1 e 48:1, adicionando ou removendo blocos de cilindro	Especifique 44:1 ou mais quando a receita necessitar de alimentação lateral mais duas etapas de devolatilização
Estrutura do cilindro	Seleção e sequência de blocos fechados, de alimentação lateral, de ventilação atmosférica e de ventilação a vácuo; revestimento bimetálico	Especifique sempre revestimentos bimetálicos com HRC de 58 a 62 para receitas com preenchimento mineral e de amido
Arranjo de cilindros	Secção de elementos, ângulos dos blocos de amassamento, colocação de elementos inversos, tipo de elemento de mistura	Configuração de baixa fricção com elementos de mistura dentes para receitas ricas em PLA e PHA
Arranjo de exaustão	Número e posição dos portas de ventilação, atmosférico versus vácuo, tratamento de condensado	Vácuo em duas etapas para PLA, misturas de amido e qualquer receita com plastificante volátil
Configuração de alimentação	Alimentador principal, alimentadores laterais, alimentador crammer, banco de perda em peso, alimentador de líquido	Alimentador lateral de dois eixos para aditivo acima de aproximadamente 20 por cento de carga; alimentador vibratório para fibras naturais
Controle elétrico	Arquitetura PLC e HMI, armazenamento de receitas, registro de dados, acesso remoto	Gestão de receitas e registro de dados de lote são efetivamente necessários para a rastreabilidade de produtos compostáveis certificados
Sistema de dois estágios	Arranjo KTE-SE mãe-bebê, alimentador de dois eixos no primeiro estágio alimentando um segundo estágio de um eixo	Considerar para formulações sensíveis ao calor ou altamente voláteis, em que a desvolatilização do segundo estágio é separada da acumulação de pressão
Configuração de três eixos	Geometria de três eixos para materiais especiais e mistura distribuída aprimorada	Considerar para tarefas de dispersão difíceis, em que o corte convencional de dois eixos poderia sobreaquecer o polímero

8. Etapa 3: transporte do derretimento, filtração e devolatilização

Entre o último elemento de parafuso e a face do matriz, existe uma pequena seção de equipamento que determina a consistência dos pellets, o teor de gel e o tempo gasto na troca das telas. Nas linhas biodegradáveis, também determina o quanto de história térmica o polímero acumula após a mistura ser concluída, o que é um tempo morto sem benefício para o processo.

Bomba de mistura com engrenagem

Dever. Retire o material fundido a baixa e flutuante pressão do extrusor e entregue-o à matriz a alta e constante pressão, de modo que as engrenagens do extrusor trabalhem na mistura em vez de na geração de pressão.

Parâmetros-chave. Deslocamento ajustado à faixa de rendimento, corpo aquecido com controle independente de temperatura, transdutores de pressão de entrada e saída com controle de velocidade em circuito fechado e um controlador de pressão de sucção que mantém a descarga do extrusor em um valor constante baixo. Os objetivos de desempenho são a flutuação da pressão do matriz dentro de cerca de mais ou menos 2 por cento e um aumento da taxa de produção de 8 a 15 por cento em comparação com o mesmo extrusor que funciona sem uma bomba.

Notas de seleção. Uma bomba de fundição é opcional em uma linha de fios com fluxo inferior a cerca de 500 kg/h, onde um banho de água estável e uma boa matriz produzirão fios aceitáveis sem ela. Torna-se efetivamente obrigatório para a peletização subaquática, onde a estabilidade da pressão na face da matriz controla diretamente a distribuição do tamanho das pelotas, e para qualquer linha em que o composto será posteriormente alimentado para uma matriz de folha ou filme. Para o PLA, especifique uma bomba com volume morto interno mínimo e canais de fluxo sinuosos, porque o material preso em um bolso estagnado se degradará e, eventualmente, se soltará como manchas pretas.

Erro comum. Instalação de uma bomba de fusão sem um circuito de controle da pressão de sucção. Executar a bomba em modo de velocidade fixa contra uma saída variável do extrusor ou deixa a bomba sem alimentação ou sobrepressuriza a descarga do extrusor, e ambas as situações são piores do que não ter bomba nenhuma.

Troca de tela

Função. Remova géis, char, aglomerados de enchimento não fundidos e contaminação externa da massa fundida antes que ela chegue à matriz.

Tabela 6. Tipos de alteradores de tela para compostagem biodegradável

Tipo	Princípio de funcionamento	Nível de investimento	Melhor adequação em uma linha biodegradável	Limitação
Manual de placa única	Placa deslizante com uma posição de tela, a linha para para mudar	Baixo	Líneas de laboratório e piloto; receitas apenas de pellets limpos	Parada de produção a cada alteração da tela; não viável para receitas enchedas
Hidráulica de duas placas	Duas posições de tela, uma ativa enquanto a outra é servida	Médio	Escolha principal para a maioria das linhas comerciais biodegradáveis	Curta interrupção de pressão durante a mudança; alguma perda de fusão
Pistão de troca rápida hidráulica	O pistão move uma nova tela para o fluxo em uma fração de segundo	Médio a Alto	Linhas que utilizam matérias-primas recicladas ou contaminadas ao lado de poliéster virgem	Maior conteúdo de manutenção; desgaste do selo em compostos preenchidos
Filtro de correia contínuo	A faixa de exibição avança automaticamente à medida que a pressão aumenta	Alto	Matéria-prima de alta contaminação e operação contínua sem interrupções	Maior investimento; mais consumíveis; maior caminho de permanência da fusão

Parâmetros-chave. As combinações de malhas de 40 a 120 são típicas, geralmente como um sanduíche grosso-medio-fino apoiado por uma placa de quebra. A área de filtração deve ser dimensionada de forma que a elevação de pressão entre as alterações seja gradual; um filtro subdimensionado em um composto cheio precisará ser trocado várias vezes por turno. Para o PLA, especifique o caminho de fusão mais curto e o volume morto mais pequeno disponível no tipo escolhido, pois o tempo de permanência no filtro é o tempo de permanência a temperatura, sem benefício de mistura.

Erro comum. Especificar um pacote de tela muito fino em um composto biodegradável com minerais. A malha fina capturará aglomerados de enchimento que são uma parte normal do composto, bloqueando rapidamente e aumentando a pressão e a temperatura do derretimento. O filtro deve ser utilizado para remover a contaminação, e não para compensar a má dispersão.

Instrumentoação e dispositivos de segurança

Dever. Tornar o estado de fusão visível, proteger o equipamento e proteger o operador.

Parâmetros-chave. Derreta os transdutores de pressão antes do filtro, depois do filtro e na matriz, para que a pressão diferencial do filtro seja um valor medido diretamente, em vez de uma inferência. Um termopar de fusão com uma sonda de imersão no adaptador da matriz, pois um sensor montado na superfície lê o metal, e não o polímero. Um disco de ruptura instalado abaixo da pressão de projeto do componente mais fraco na rota de fusão, com um interlock que impede a acionamento. Torque, corrente do motor, velocidade do parafuso, pressão de fusão e todas as temperaturas das zonas registadas continuamente e vinculadas ao registro do lote.

Erro comum. Tratar o disco de ruptura como uma formalidade e colocá-lo próximo à pressão máxima do componente mais forte. O disco existe para proteger o elo mais fraco, e em uma linha de compósitos, esse elo geralmente é a junta do trocador de tela ou os parafusos do adaptador de matriz.

Sistema de devolatilização a vácuo

Função. Retirar a umidade, o monômero residual, os voláteis de degradação e o ar entranhado da massa fundida, para que os pellets sejam livres de vácuos e o composto seja isento de odor.

Parâmetros-chave. Uma bomba de vácuo com anel de água é a escolha padrão para a mistura, pois tolera o vapor do polímero e as partículas finas que sujariam uma bomba seca. Vácuo de trabalho de 0,08 a 0,095 MPa. Um separador de ciclone e condensado entre a porta de ventilação e a bomba. Coloque um tampão de ventilação ou um parafuso de ventilação no próprio orifício, se o composto tendência a subir para a ventilação, o que é comum em compostos enchecidos com amido e fibras.

Nota de seleção. Especificar ventilação em dois estágios para linhas de PLA e de amido: uma ventilação atmosférica inicial, imediatamente após o alimentador lateral, para liberar o grande volume de ar que entra com o pó, e uma ventilação a vácuo posterior, após a homogeneização, para a devolatilização fina. Uma única porta de vácuo, realizando ambas as funções, será sobrecarregada pela carga de ar e puxará pó não derretido para a linha de vácuo.

Erro comum. Subdimensionamento do tratamento do condensado. Receitas de amido e plástico liberam uma carga surpreendente de água e substâncias orgânicas, o separador se enche e a bomba perde vácuo. Especifique um separador com um controle de nível e drenagem automática, em vez de um recipiente manual que alguém se lembre de esvaziar.

9. Etapa 4: comparação das rotas de pelletização item por item

A pelotização é a segunda maior decisão de equipamento em uma linha biodegradável e a que é mais frequentemente tomada com base no preço, em vez do comportamento do material. Três rotas são usadas comumente, e para compostos biodegradáveis, a escolha é determinada pela faixa de saída, viscosidade do material fundido, carga de aditivos e o quanto o cliente se preocupa com a forma dos pellets.

Rota 1: extrusão de pellets de fio

Conjunto de equipamentos. Uma máquina de filamento, com banho de refrigeração a água com comprimento ajustável, rolos-guia do filamento, seção de desidratação com faca de ar ou ventilador e um granulador de filamento com um rotor de faca rotativo contra uma faca fixa.

Parâmetros-chave. Contagem de fios compatível com a matriz e a produção; comprimento do banho de 1,5 a 4 metros, dependendo da capacidade de produção e da temperatura de fusão; temperatura da água geralmente entre 25 e 45 graus Celsius; desidratação do ventilador com duas ou três facas de ar para compostos higroscópicos; comprimento de corte do granulador ajustável entre cerca de 2 e 5 mm.

Onde for adequado. Nível de investimento Baixo. O melhor é inferior a 500 kg/h. Excelente para linhas de laboratório, piloto e pequenas linhas comerciais e para alterações frequentes de receitas, pois a limpeza de uma banheira de fios é rápida e barata.

Nota específica sobre biodegradabilidade. Os fios de PLA e PBAT absorvem água no banho e os fios de PLA são frágeis quando frios e aderentes quando quentes. Especificar a desidratação com faca de ar reforçada, com pelo menos duas etapas, e manter o tempo de imersão o mais curto possível, de acordo com a necessidade de resfriamento. Quando o composto é muito aderente, uma rota de fio refrigerado a ar, com um longo transportador e um ventilador de refrigeração, evita totalmente o contato com a água, ao custo de espaço no chão.

Erro comum. Fazer a banheira com água fria para a diminuir. A água de banho refrigerada torna os fios de PLA quebradiços, eles se quebram na entrada do pelletizador e o teor de finos aumenta. Água mais quente e um banho mais longo dão melhores resultados do que água mais fria e um banho mais curto.

Rota 2: extrusão de pellets com face de moldo de anel de água

Conjunto de equipamentos. A matriz com um padrão de orifícios anulares, um suporte de lâminas rotativas que corta diretamente na face da matriz, uma carcaça de anel de água que captura as pelotas em um filme de água em rotação, uma tubulação de transporte, um secador centrífugo e um classificador.

Parâmetros-chave. Banda de produção de aproximadamente 300 a 1500 kg/h; conjunto de lâminas com ajuste de pressão por mola ou pneumático; controle da temperatura da face do molde; fluxo de água ajustado à produção para que os pellets sejam resfriados, mas não transformados em uma pastinha impraticável.

Onde for possível. Nível de investimento médio. A opção mais comum para linhas biodegradáveis de capacidade média. Os pellets são mais redondos e mais uniformes que os pellets em fio, o que melhora o comportamento de alimentação downstream nas máquinas de conversão do cliente e reduz a poeira.

Nota específica sobre biodegradabilidade. O curto tempo de contato com a água é uma verdadeira vantagem para os poliésteres higroscópicos em comparação com um banho de fios. O compromisso é que a placa de matriz deve permanecer quente enquanto a água permanece fria a alguns milímetros de distância, portanto, a qualidade do aquecimento da face da matriz e do isolamento térmico é o que separa um sistema de anel de água que funciona e outro que congela a cada hora.

Erro comum. Subspecificação do aquecimento da face da matriz em um composto de baixo ponto de fusão, como misturas ricas em PBAT. O congelamento nas furos externos reduz a área efetiva do matriz, aumenta a pressão e o tamanho dos pellets torna-se irregular ao longo do padrão.

Rota 3: granulagem subaquática

Conjunto de equipamentos. Placa de moldagem aquecida submersa em uma câmara de água, conjunto de lâminas rotativas com compensação automática da pressão das lâminas, circuito de água de processo com bomba, controle de temperatura e filtração, secador centrífugo, classificador e uma válvula de desvio de início.

Parâmetros-chave. Produção superior a 800 kg/h; temperatura do água de processo controlada pelo material, geralmente bem abaixo do ponto de fusão, mas suficientemente quente para evitar choque térmico; compensação da pressão das lâminas para manter o contato constante à medida que as lâminas se desgastam; aquecimento da placa de matriz por cartucho elétrico ou fluido de transferência de calor; circuito de água para pellets com filtração de finos.

Onde for necessário. Nível de investimento Alto. A rota de escolha acima de 800 kg/h, para fusões de baixa viscosidade que não formarão fios estáveis e para compostos altamente enriquecidos, onde a quebra de fios dominaria o processo. Ela fornece a melhor geometria de pellets das três rotas, o que é importante quando o composto é vendido para extrusão de filmes ou moldagem por injeção, onde a consistência de alimentação é crítica.

Nota específica sobre biodegradabilidade. O controle da temperatura da água é mais crítico do que em poliolefinas. Muito frio e os pellets de PLA se derretem e produzem finos; muito quente e os compostos ricos em PBAT se aglomeram na linha de transporte. Especifique um loop de controle da temperatura da água de processo com autoridade real de controle, e não apenas um trocador de calor e uma esperança.

Erro comum. Emparelhamento de um sistema submerso com um extrusor que não possui uma bomba de fusão. A pelotização subaquática requer uma pressão constante na matriz, e uma extrusora sozinha não pode fornecer isso com a estabilidade necessária. A bomba faz parte do pacote subaquático na prática, mesmo quando aparece como um item de linha separado na cotação.

Tabela 7. Três rotas de pelotização comparadas para compostos biodegradáveis

Critério	Pelotização de fios	Face de matriz de anel de água	Pelotização subaquática
Nível de investimento	Baixo	Médio	Alto
Faixa de produção prática	Abaixo de 500 kg/h	300 a 1500 kg/h	Acima de 800 kg/h
Forma do pelotão	Cilíndrica, variação do fim cortado	Arredondado, boa uniformidade	Sphérico para lente, melhor uniformidade
Geração de multas	Mais alto, especialmente em PLA frágil	Moderado	Mais baixo
Tempo de contacto com a água	Mais longo	Curto	Curto, mas completamente imerso no corte
Adequação para viscosidade baixa do derretimento	Pobres, as pontas se quebram	Bom	Excelente
Adaptabilidade para cargas elevadas de enchimento	Pobre a bom	Bom	Excelente
Velocidade de mudança de receita	Mais rápida	Médio	Mais lenta
Habilidade do operador necessária	Baixo	Médio	Alto
Demanda de utilidade	Baixo	Médio	Alta, ciclo de água mais aquecimento da matriz
Espaço no chão	Longo e estreito	Compactoo	Compacto, mas alto com o esqui aquático
Pompa de fusão necessária	Opcional	Recomendado	Efetivamente obrigatório

Sistemas de corte e granulagem Kerke

A Kerke constrói a seção de peletização como parte do seu próprio escopo, em vez de tratá-la como um acessório adquirido, o que mantém a matriz, a interface da bomba de fusão e o cortador sob uma única responsabilidade de engenharia. As rotas disponíveis cobrem toda a gama descrita acima.

Tabela 8. Gama do sistema de corte Kerke e aplicações compatíveis em linhas biodegradáveis

Sistema de corte Kerke	Princípio	Aplicação típica biodegradável	Nível de investimento
Pelletização de fio em água	Filamentos resfriados em banho-maria, desidratados e depois cortados	Compostos de PLA e PBAT com uma capacidade inferior a 500 kg/h; grãos piloto e de especialidade	Baixo
Pelletização de estradas refrigeradas por ar	Fios refrigerados em uma bandeja por ar forçado, depois cortados	Compostos tacões ou altamente higroscópicos em que o contato com água deve ser evitado	Baixo
Cortes a quente com face de matriz refrigerada a ar	Cortado na face da matriz, os pellets são resfriados e transportados pelo ar	Compostos especiais de baixa produção e concentrados de aditivos	Baixo a médio
Cortamento a quente com moldes de anel de água	Cortar na face do punho em um anel de água, depois desidratar	Produção de misturas de PLA, PBAT e amido de capacidade média	Médio
Corte a quente com névoa de água excêntrica	Cortar na face da matriz com resfriamento controlado por névoa	Compostos que necessitam de um enfraquecimento mais suave do que um anel de água completo	Médio
Sistema de granulação subaquático	Cortar sob água em uma placa de moldagem submersa aquecida	Linhas de alta capacidade, fusões de baixa viscosidade, compostos de amido altamente enriquecidos	Alto

Equipamento de manuseamento de pellets após o cortador

Três máquinas pertencem à etapa de granulagem, mesmo que estejam depois do corte, e todas as três são frequentemente omitidas das listas de equipamentos do primeiro projeto.

• Unidade de desaguação centrífuga. Separa os pellets da água de processo por ação do rotor contra uma tela. Alcançar um nível de umidade residual na superfície inferior a 0,3 por cento. A abertura da tela e a velocidade do rotor devem ser ajustadas ao tamanho dos pellets, caso contrário, os resíduos passam para o circuito de água e, eventualmente, bloqueiam a matriz.
• Tela classificadora vibratória. Uma tela de dois andares remove duplas de tamanho excessivo e caudas longas no deck superior e finas e poeira no deck inferior. Em compostos biodegradáveis, isso não é cosmético: pellets de tamanho excessivo se acumulam na secadora do cliente e os resíduos queimam na zona de alimentação do extrusor do cliente.
• Secador de pellets. Uma unidade de leito fluidizado ou de ar quente que elimina a umidade residual da superfície e da região próxima à superfície. Mantenha a temperatura entre 40 e 55 graus Celsius para compostos ricos em PLA, pois temperaturas mais altas tornam os pellets aderentes e produzem aglomerados na saca.

10. Etapa 5: manuseamento, homogeneização e embalagem em baixo-corrente

Tudo o que vem depois do classificador existe para proteger a qualidade que o extrusor acabou de criar e para colocá-la em um saco com um número de lote. Esta seção da linha é onde a qualidade é perdida silenciosamente, através da retenção de umidade, segregação e contaminação cruzada, em vez de de forma dramática.

Transporte pneumático de pellets

Tarefa. Transportar os pellets da área de pelotização para os silos e para a estação de embalagem.

Parâmetros-chave. Transporte em fase diluída, com velocidade controlada para limitar a formação de fios finos; elásticos de grande raio ou com retorno de desgaste; tubos de transporte aterrados para controlar a eletricidade estática; transporte com ar seco para grãos higroscópicos, onde os pellets ficarão em um silo por horas antes de serem embalados.

Erro comum. A velocidade de transporte é demasiado alta porque é mais fácil ajustá-la. Os pellets de PLA e PBAT se espalham contra os cotovelos a alta velocidade e geram fios finos, que depois contaminam a carga e bloqueiam as telas na fábrica do cliente.

Silos de homogeneização e mistura

Dever. Média as variações a curto prazo para que uma carga de 20 toneladas tenha um valor de taxa de fluxo de fusão, em vez de uma distribuição.

Parâmetros-chave. Volume de produção igual a 4 a 8 horas; mistura por gravidade com internos com vários tubos de aspiração ou um agitador mecânico; geometria de descarga de fluxo de massa; medição do nível e uma válvula de controle de descarga.

Nota de seleção. Este é tecnicamente um item opcional, e é o item opcional que mais melhora a percepção da qualidade pelo cliente. Um composto que varie em 15 por cento na taxa de fluxo de fusão entre o início e o fim de uma série de produção será rejeitado por um convertidor de filmes exigente, mesmo que cada amostra individual esteja dentro da faixa de especificações.

Amostragem automática

Dever. Realizar uma amostra representativa em intervalos programados para verificações de taxa de fluxo de fusão, umidade e cor, sem que um operador coloque uma colher na corrente de pellets.

Parâmetros-chave. Amostrador de derivação em linha com intervalo programável e volume de amostra; etiquetagem automática por código de lote; rack de retenção de amostras para o período de retenção exigido pelo cliente ou pelo órgão de certificação.

Pesagem, embalagem e detecção de metais

Responsabilidades. Preencher, pesar, selar e identificar o produto final.

Parâmetros-chave. Exatidão de pesagem líquida de mais ou menos 0,1 por cento; válvula de 25 kg ou sacos com abertura na boca para o pacote comercial padrão; sacos de grande volume de 500 a 1000 kg para fornecimento em grandes quantidades; selagem por calor ou costura adequada ao tipo de saco; capuz de extração de poeira na boca de enchimento; detector de metais em linha com rejeição automática e verificação de amostras documentadas no início de cada turno; impressão de data, lote e grau em cada saco.

Erro comum. Dimensionamento da estação de embalagem em função da produção média. A embalagem é uma operação em lote com um tempo de ciclo, e se a estação não consegue acompanhar a produção máxima da linha, os pellets se acumulam no silo, ou pior, um operador abre um bypass e empaca manualmente, sem rastreabilidade do lote.

Empilhamento e embalagem

Dever. Empilhar e estabilizar os sacos acabados para armazenamento e envio.

Parâmetros-chave. Paletizador robótico ou de plataforma com padrões de paletes programáveis; capacidade de processamento adequada à velocidade de embalagem; envoltório de estiramento com tensão de filme ajustável. Esta é uma decisão baseada no custo de mão-de-obra mais do que uma decisão de qualidade, e é uma compra razoável para a segunda fase em uma linha de produção inicial.

11. Etapa 6: utilidades, serviços da fábrica e segurança

Os utilitários são a categoria de equipamentos mais frequentemente descobertos tardiamente, geralmente durante a instalação, quando a fonte de energia elétrica se revela insuficiente ou a torre de resfriamento não consegue manter a temperatura da água no verão. Cada item abaixo deve ser quantificado durante a fase de layout, e não depois que as máquinas chegam.

Tabela 9. Requisitos de utilidade para uma linha de mistura biodegradável

Utilitário	Equipamento servido	Especificação	Orientação sobre dimensionamento
Circuito de água de refrigeração da torre	Água de pellets, anel de água ou circuito subaquático, vedação da bomba de vácuo	Circuito aberto, fornecimento típico de 28 a 34 graus Celsius, com filtração de fluxo lateral	Carga térmica dominada pela entalpia de fusão removida na faca; tamanho da saída da linha e queda da temperatura do fusão
Ciclo de água refrigerada	Refrigeração da zona do tanque, refrigerador de óleo da caixa de velocidades, camisa da garganta de alimentação	Ciclo fechado, 8 a 15 graus Celsius, água tratada com inibidor de corrosão	Fluxo em metros cúbicos por hora estimado em relação à potência do motor principal instalado e à fração de energia de cisalhamento que deve ser removida
Refrigeração da garganta do alimentador	Seção de alimentação do extrusor	Filha separada do circuito refrigerado, com sua própria válvula	Fluxo pequeno, mas não negociável; uma garganta de alimentação quente causa ponteamento em resinas de baixo ponto de fusão
Ar comprimido	Válvulas, atuadores de lâmina, transporte pneumático, facas de ar, embalagem	Pressão de trabalho de 0,7 MPa, secada e filtrada para qualidade de instrumento	Receptor dimensionado para a demanda simultânea máxima, incluindo a desidratação com faca de ar, que é o maior consumidor individual
Extração de pó	Estação de descarga de sacos, tambores de alimentação, classificador, bocal de embalagem	Filtração com cartucho e limpeza por jato reverso; velocidade de captura ajustada em cada coifa	Design contra o material mais poluído da nossa gama de receitas, geralmente talco ou amido nativo
Ventilação de oficinas	Salão de extrusão	Ventilação geral mais extração local sobre a área da matriz e do orifício	Dimensionado para a rejeição de calor dos motores e aquecedores, bem como para a qualidade do ar
Distribuição elétrica	Toda a linha	Painel de distribuição principal com proteção por máquina; tensão e frequência confirmadas para o país de destino	A carga instalada é tipicamente duas a três vezes a potência do motor principal do extrusor, uma vez que são incluídos secadores, refrigeradores, vácuo, processos downstream e embalagem.
Proteção contra explosões de poeira	Zonas de manipulação de pó	Componentes classificados ATEX, aterramento e ligação, ventilação ou supressão de explosões, conforme avaliado	Requerido em todos os locais onde se manipula amido combustível, celulose ou pó orgânico fino em quantidades consideráveis
Detecção e supressão de incêndios	Salão de extrusão e armazenamento	Detecção ligada ao sistema da instalação; meios de extinção adequados ao polímero e à poeira	Coordenar com os requisitos da autoridade local na fase de planejamento
Tratamento de efluentes e água	Descarregamento do circuito de água do pellet	Separação de finos antes da descarga; preferível o circuito fechado	A água de processo contendo amido transporta carga orgânica e não deve ser encaminhada diretamente para o esgoto

Arranjo e espaço

Uma linha completa de mistura biodegradável é mais longa do que a maioria dos compradores iniciais espera, porque a seção de secagem, o extrusor, a seção de granulagem e a seção de embalagem são, de fato, quatro máquinas em série, com acesso à manutenção em torno de cada uma. Existem duas dimensões que são importantes além da própria área ocupada: a extensão da escada de engrenagem à frente do extrusor, que deve ser pelo menos igual à extensão total do engrenagem mais a margem de manuseio, e a altura vertical acima dos tambores de secagem e dos silos para acesso do carregador. A Wanplas fornece apoio na planejamento da disposição da fábrica, no projeto de utilidades e no planejamento da oficina como parte do escopo "chave na mão", o que vale a pena utilizar antes de o edifício ser finalizado, em vez de depois.

Ruído, ergonomia e segurança do operador

Granuladores, ventoinhas, bombas de vácuo e facas de ar são as fontes de ruído. Os gabinetes no granulador e os silenciadores na alça de descarga da ventoinha eliminam a maior parte do som. A proteção na roda da faca do granulador, os bloqueios na carrinha de extração do parafuso, o blindagem térmica na área da matriz e uma posição de coleta de limpeza claramente marcada, com um recipiente resistente ao calor, são os itens de segurança mais frequentemente ausentes em linhas montadas a partir de fontes mistas. Em uma linha fornecida como um pacote, estes itens são projetados e cobertos pela declaração CE.

12. Lista de equipamento de laboratório e de controle de qualidade

Um composto biodegradável é vendido com propriedades certificadas, o que significa que o laboratório é equipamento de produção e não é um custo geral. Sem medição interna, uma fábrica não pode liberar lotes, não pode investigar uma reclamação de um cliente e não pode obter uma certificação de compostabilidade com qualquer confiança.

Tabela 10. Equipamento de controle de qualidade para uma instalação de mistura biodegradável

Instrumentoo	O que mede	Por que é importante em uma linha biodegradável	Prioridade
Testador de velocidade de fluxo de fusão	Velocidade de fluxo da massa fundida e velocidade de fluxo volumétrico da massa fundida	O indicador mais rápido de degradação hidrolítica ou térmica; um aumento da taxa de fluxo do derretimento durante uma corrida indica que a umidade ou o calor estão cortando as cadeias	Essencial, primeira compra
Titrador de umidade Karl Fischer	Contenção de água em partes por milhão	Verifica se o secador está realmente entregando abaixo de 250 ppm em PLA, em vez de apenas funcionar	Essencial, primeira compra
Calorímetro de varredura diferencial	Comportamento de transição, cristalização e fusão	Confirma a composição da mistura, o desenvolvimento de cristalinidade e se um pacote nucleante está funcionando	Essencial para o trabalho de formulação
Máquina de ensaio de tração	Resistência à tração, módulo, alongamento ao romper	Especificação mecânica básica para os tipos de filme, saco e artigos rígidos	Essencial
Máquina de ensaio de impacto	Resistência ao impacto Izod ou Charpy com ranhura	Verifica o efeito de endurecimento do conteúdo de PBAT e do modificador de impacto nos tipos rígidos	Essencial
Espetrofotômetro de cor	Coordenadas de cor e diferença de cor	Consistência de cor de lote para lote, que os clientes verificam antes de verificar qualquer outra coisa	Essencial para as notas coloridas
Forno de laboratório e dessecadores	Condicionamento da amostra antes do teste	Os resultados dos testes em amostras higroscópicas não condicionadas não são comparáveis entre lotes	Essencial
Equilíbrio analítico	Peso da amostra com quatro casas decimais	Garante as determinações de umidade, cinzas e densidade	Essencial
Fossa de contenção de cinzas	Conteúdo de enchimentos inorgânicos	Verifica se o alimentador de enchimento está fornecendo a porcentagem da receita, independentemente da exibição do alimentador	Alto para as notas preenchidas
Extrusor de dupla hélice de laboratório	Compensação em pequenas séries para desenvolvimento de fórmulas	Permite o desenvolvimento de receitas sem ocupar a linha de produção; uma unidade de classe KTE-16B desempenha este papel	Alto para os produtores de fórmula própria
Prensa de laboratório e unidade de sopro de filme	Preparação de placas e filmes de amostra	Converts pellets into testable specimens that represent the customer’s process	Médio
Reometro capilar	Viscosidade versus taxa de cisalhamento	Predicts behavior in the customer’s converting process better than melt flow rate alone	Opcional, laboratório avançado
Cromatógrafo de permeação de gel	Distribuição do peso molecular	A medição definitiva da degradação hidrolítica; geralmente subcontratada inicialmente e depois internalizada	Opcional

Um plano de implementação prático é comprar o medidor de taxa de fluxo de fusão, o titrador Karl Fischer, a balança, o forno e o medidor de tração com a linha, adicionar o DSC e o espectrofotômetro no primeiro ano e terceirizar a análise de peso molecular até que os volumes justifiquem o equipamento. O que não deve ser implementado é a medição da umidade, porque, em uma linha de poliéster, essa medida explica a maioria dos outros resultados.

13. Alocação de investimento por grupo de equipamentos, sem preços

Orçamentar uma linha de compensação é mais fácil quando é expressa como uma porcentagem do total em vez de como valores absolutos, porque as proporções permanecem razoavelmente estáveis ​​entre as capacidades, enquanto os valores absolutos não. A tabela abaixo utiliza um índice de investimento em linha, no qual uma linha de compósito biodegradável de base de 300 kg/h com pelotização de fios equivale a 100 pontos. O índice é uma ferramenta de planejamento para a alocação do orçamento entre os grupos de equipamentos; não é uma cotação e não possui moeda.

Tabela 11. Índice de alocação de investimento, configuração de referência de 300 kg/h equivale a 100 pontos

Grupo de equipamentos	Parte do índice de investimento da linha	Nível relativo	Observações sobre onde a faixa se move
Extrusor principal de dois parafusos com acionamento e controle	35 a 45 por cento	Alto	Maior participação quando são especificados torque específico, barras bimetálicas e L/D de 48:1
Sistema de alimentação, banco de perda em peso e alimentadores laterais	10 a 16 por cento	Médio	Aumenta acentuadamente com o número de pontos de medição e com os requisitos de precisão da dosagem micro
Sistema central de secagem e transporte	8 a 14 por cento	Médio	Aumenta com o tempo de permanência no tanque, o número de resinas separadas e a transportação seca em circuito fechado
Sistema de pelletização com desidratação e classificação	10 a 22 por cento	Baixo para alto	Baixo para a orla, médio para o anel de água e alto para a área subaquática com a plataforma de água de processo
Bomba de fusão, trocador de tela e instrumentação	5 a 10 por cento	Médio	Extremo superior quando um filtro de cinta contínua e um conjunto de bomba de fusão completa estão incluídos
Transporte downstream, silos, embalagem e paletização	8 a 15 por cento	Médio	O extremo superior está em escopo quando se homogeneizam silos e se utiliza paletização robótica
Utilitários: refrigerador, torre, ar comprimido, extração de poeira	6 a 12 por cento	Médio	Aumenta com a pelotização subaquática e com os requisitos ATEX nas zonas de poeira
Pacote de laboratório e controle de qualidade	3 a 7 por cento	Baixo a médio	Extremo superior quando DSC e reologia estão incluídas desde o primeiro dia
Instalação, comissionamento, formação e peças de reposição	4 a 8 por cento	Baixo a médio	Depende do destino, da disponibilidade de mão-de-obra local e do escopo da formação

Onde a redução de custos é segura e onde não é

Economias razoáveis. Adie o paletizador e o envoltor de estiramento. Adiar o amostrador automático. Comece com um cambiador de tela hidráulico duplo em vez de um filtro de correia contínua. Compre o silo de homogeneização na segunda fase, se o público inicial de clientes for tolerante. Subcontrate o teste de peso molecular. Utilize sacos de 25 kg com auxílio manual no início, se o volume for baixo.

Falso poupança. Um secador a ar quente em vez de um secador desumidificador. Alimentadores volumétricos em vez de alimentadores por perda de peso. Barris nitridados em uma receita com adição de minerais. Um extrusor com torque específico inferior ao necessário para a receita. Pular a segunda válvula de vácuo. Reduzir o tamanho do refrigerador de forma que as zonas de tanque não possam manter o ponto de referência no verão. Cada uma destas reduz o índice inicial em alguns pontos e, em seguida, custa um múltiplo desse valor em resíduos, tempo de inatividade e clientes perdidos.

14. Capacidade de recomendação de configuração de linhas

A tabela abaixo converte uma saída alvo em uma configuração concreta, incluindo o tamanho recomendado da estrutura do extrusor Kerke, a rota de pelotização e o conjunto de equipamentos de apoio. Utilize-o como ponto de partida para uma discussão técnica, não como uma especificação final, pois a carga de enchimento e a mudança de viscosidade da receita alteram os limites.

Tabela 12. Requisito para a recomendação de configuração para linhas de mistura biodegradáveis

Saída alvo	Produto típico	Extrusor Kerke recomendado	Rota de pelotização	Alimentadores	Bomba de fusão	Notas auxiliares principais
Laboratório, desenvolvimento de fórmulas	Amostras de ensaio para análise de PLA, PBAT, PHA e amido	KTE-16B	Fio refrigerado a água, escala de bancada	1 principal mais 1 auxiliar	Não necessário	Uma secadora de desumidificação pequena; o pacote de controle de qualidade de laboratório é o verdadeiro investimento aqui
50 a 150 kg/h	Compostos especiais, grades compostáveis em pequenas quantidades	KTE-35D	Fio refrigerado a água	1 principal mais 2 auxiliares	Opcional	Conjunto de bandeja de secador único; embalagem manual aceitável
150 a 350 kg/h	Composto para sacos compostáveis, fornecimento comercial inicial	KTE-50D	Fio refrigerado a água ou fio refrigerado ao ar	1 principal mais 2 a 3 auxiliares	Opcional	Secagem central com dois tanque; classificador e secador posterior obrigatórios para as classes com elevado teor de PLA
350 a 700 kg/h	Misturas de PLA-PBAT de qualidade cinematográfica, com grãos rígidos	KTE-65D	Cortamento a quente com moldes de anel de água	1 principal e 3 auxiliares, alimentador lateral de dois parafusos	Recomendado	Ventilação em duas etapas; água refrigerada nas zonas de fundição; silo de homogeneização recomendado
700 a 1100 kg/h	Compostos enriquecidos com amido, composto de filme de alto volume	KTE-75D	Anel de água ou subaquático	1 principal mais 3 a 4 auxiliares, alimentador lateral de dois parafusos	Recomendado como obrigatório	Extração de poeira com avaliação ATEX; estação de embalagem em sacos de grande volume
1100 a 1800 kg/h	Fornecimento comercial contínuo de uma só classe	KTE-95D	Granulação subaquática	1 principal mais 4 auxiliares mais bomba de líquido	Obrigatório	Echipamento de água de processo com controle de temperatura; armazenamento em silos de grande volume; embalagem automática
1800 a 2800 kg/h	Produção de resinas compostáveis em grandes volumes	KTE-110D	Granulação subaquática	1 principal mais 4 a 6 auxiliares	Obrigatório	Infraestrutura de entrega em grandes volumes e silos; trocador de tela contínuo que vale a pena ser avaliado
Acima de 2800 kg/h	Planta dedicada a uma única receita	KTE-135D	Granulação subaquática	Banco específico da receita	Obrigatório	Projeto completo da planta, com planejamento de redundância no chiller e no vácuo
Receita sensível ao calor ou altamente volátil em qualquer saída	Compostos ricos em PHA ou com alto teor de plastificantes	Sistema duplo KTE-SE	Rotação por faixa de saída	Banco específico da receita	Dependente do projeto da segunda etapa	A segunda etapa descola a devolatilização da acumulação de pressão e reduz a carga térmica

Indústrias que esta linha atende

A compilação biodegradável é uma das principais indústrias de aplicação da Kerke na categoria de compostos plásticos, juntamente com os plásticos de engenharia, a compilação de cabos, a compilação de PVC, os elastômeros termoplásticos e os compostos de madeira-plástico, e juntamente com a categoria de masterbatch, que abrange os masterbatch de cor, preenchimento, aditivo, preto e têxtil. No lado biodegradável, os compostos produzidos nessas linhas terminam como sacos de compras e resíduos compostáveis, película de cobertura agrícola, itens de serviço alimentício, como talheres e canudos, cápsulas de café, utensílios descartáveis, bandejas de alimentos termoformadas, redes de embalagem para frutas e legumes e tampas e lacres de injeção para embalagens compostáveis. A mesma plataforma de equipamentos também lida com a compilação de flocos de PET reciclados, a produção de alimentos para animais de estimação e o processamento de proteínas texturizadas, o que é importante para as fábricas que desejam uma segunda fonte de receita a partir do mesmo ativo.

15. Certificações, padrões e documentação

Uma lista de equipamentos está incompleta sem os papéis que permitem a instalação do equipamento e a venda do produto. Aplicam-se dois caminhos separados de certificação, que são frequentemente confundidos: um abrange a máquina e outro o composto.

Rota da maquinaria

• Marcagem CE sob a Diretiva sobre Máquinas. Necessário para instalação no Espaço Económico Europeu. Abrange a proteção, os intertravamentos, a arquitetura de parada de emergência, a segurança elétrica e o ficheiro técnico. Confirme qual entidade emite a declaração de conformidade para uma linha de várias máquinas, pois uma linha montada a partir de máquinas certificadas separadamente ainda necessita de uma avaliação de conformidade como uma montagem.
• ISO 9001. Um quadro de gestão da qualidade na produção no fornecedor de equipamentos. Não garante desempenho, mas significa que existem registros de inspeção, certificados de material e rastreabilidade para peças críticas, como parafusos, tambores e caixas de engrenagens, e que esses dados podem ser produzidos.
• Avaliação de explosões por pó e ATEX. Aplica-se quando se manipula pó combustível, que inclui amido nativo, fibra de celulose e farinha de madeira. A avaliação define zonas e o equipamento dentro dessas zonas precisa de classificações, aterramento e ligação adequadas.
• Normas elétricas do destino. A tensão, a frequência, o padrão de construção do painel e o idioma da etiqueta devem ser especificados no estágio da encomenda, e não descobertos na instalação.

Rastreamento do produto

• EN 13432. A norma europeia para embalagens recicláveis através do compostagem e da biodegradação. Define requisitos relativos à desintegração, biodegradabilidade, metais pesados e ecotoxicidade e constitui a base para a maioria das marcas de compostabilidade na Europa.
• ASTM D6400. A especificação norte-americana correspondente para plásticos projetados para serem compostados em instalações municipais e industriais.
• UE 10/2011. Aplica-se a materiais e artigos plásticos destinados a entrar em contacto com alimentos e regula quais substâncias podem estar presentes e em que limites de migração.
• Série GB 4806. Os padrões nacionais chineses para materiais e artigos em contato com alimentos, relevantes para compostos vendidos ou fabricados naquele mercado.
• ISO 17088. Uma especificação internacional para plásticos compostáveis, frequentemente referenciada junto às normas regionais acima.

Uma das consequências do rastreamento do produto é a rastreabilidade. Uma certificação de compostabilidade exige que um lote final possa ser rastreado até lotes específicos de matérias-primas, condições específicas de processo e resultados de qualidade específicos. Isso significa que o sistema de controle deve registrar a receita, os pontos de referência dos alimentadores e as taxas reais, as temperaturas dos barris, a temperatura e a pressão do derretimento, e deve ligar esses registros a um número de lote que acompanha o produto até a etiqueta do saco. Especifique o registro de dados e a gestão da receita no escopo de controle elétrico, em vez de assumir que isso é fornecido como padrão.

16. Doze itens de equipamento que os compradores esquecem

Os seguintes itens aparecem em quase todas as listas de verificação de comissionamento e quase nunca em listas de equipamentos de primeira versão. Cada um é relativamente barato em relação à linha e caro para ser adicionado mais tarde.

1. Carrinho de extração de parafusos e dispositivo de elevação. Os parafusos devem ser removidos para limpeza e reconfiguração. Sem um carrinho e uma trilha, uma troca de parafusos se torna um trabalho de todo o dia com uma empilhadeira e um risco de danos aos elementos.
2. Conjunto de elementos de parafuso de reposição. Os blocos de amassamento e os elementos reversos desgastam-se primeiro. Um conjunto de reposição dos elementos de alto desgaste permite uma troca em horas, em vez de semanas.
3. Seções de revestimento de tambor de reposição. Nas receitas preenchidas, as seções de derretimento e mistura se desgastam antes do resto. Ter as duas seções de maior desgaste no estante transforma uma crise de produção em uma parada de manutenção planejada.
4. Limpe o recipiente de coleta e o estoque de material. O início e o encerramento do sistema PLA exigem uma sequência de limpeza e um local quente onde o polímero possa ser armazenado com segurança.
5. A fornalha de limpeza de matriz ou banho fluidizado. As placas de matriz submersas e com anel de água necessitam de limpeza profunda periódica. A limpeza manual com furadeiras danifica os orifícios.
6. Refaça o granulador com uma envoltura acústica. Os grumos de partida e os resíduos de fio devem se tornar material alimentável, e um granulador de produção na sala de extrusão sem uma envoltura é um problema de ruído.
7. Analisador de umidade portátil na entrada do alimentador. Uma rápida verificação no ponto de uso detecta um secador com defeito antes que uma partida de produto seja comprometida.
8. Segundo conjunto de bicos de alimentação e parafusos. Alterar entre uma receita de pó e uma receita de pellets é muito mais rápido com um segundo conjunto de bicos e parafusos do que com a limpeza.
9. Provisões de limpeza da linha de vácuo. Os portos de ventilação e as linhas de vácuo bloqueiam-se com voláteis condensados e pó transportado. Peças de enrolamento removíveis e uma rotina de limpeza evitam paradas inesperadas.
10. Filtração de finos de água de pellets. Sem isso, os finos circulam e, eventualmente, bloqueiam os orifícios das matrizes nos sistemas de anel de água e subaquáticos.
11. Peso de calibração para os alimentadores de perda de peso. A precisão do alimentador é uma afirmação até que seja verificada, e a verificação requer pesos certificados e um intervalo documentado.
12. Secador de ar comprimido de capacidade adequada. O ar comprimido úmido danifica o desidratação com faca de ar e corrói os atuadores pneumáticos, e o secador de ar é rotineiramente dimensionado para a carga da antiga instalação, em vez da nova linha.

Cinco erros de configuração que limitam a produção

• Capacidade do alimentador lateral inferior à demanda do enchimento. O limite de produção da linha acaba sendo definido pelo alimentador lateral, e não pela extrusora, que foi cuidadosamente selecionada.
• Válvula única que faz dois trabalhos. O ar proveniente do pó e os voláteis da mistura são direcionados para uma porta de vácuo, o que provoca transferência para a linha de vácuo e perda de vácuo.
• Chiller dimensionado para o inverno. As zonas de tanque que mantêm o ponto de referência em fevereiro apresentam variação em julho, e a temperatura de derretimento varia com elas.
• O banho de água é muito curto para a temperatura de fusão. Os fios entram no granulador moles, se deformam no corte e produzem pellets de tamanho excessivo e duplicatas que o classificador rejeita como resíduos.
• Velocidade de transporte no curso inferior não ajustada. O cabelo de anjo no produto final é gerado após todo o esforço de controle do processo ser concluído.

17. Testes, instalação, treinamento e peças de reposição

Uma lista de equipamentos torna-se uma linha de trabalho apenas através dos serviços envolvidos, e esses serviços devem ser escritos na ordem com a mesma precisão das especificações da máquina. A Kerke, uma fábrica da Wanplas com mais de doze anos de experiência em pesquisa, projeto, fabricação e serviço, fornece linhas de compostagem biodegradáveis como um escopo completo e pronto para uso, em vez de uma caixa de máquinas especificadas separadamente.

Testes combinados de execução antes do envio

O item de serviço mais valioso é um teste de funcionamento combinado na fábrica antes do envio da linha. O extrusor, os alimentadores, a bomba de fusão, o trocador de tela, o pelletizador, a unidade de desidratação e o classificador são montados e operados juntos com a receita real do cliente ou com o equivalente mais próximo disponível. O que este teste prova não pode ser provado de outra forma: que os alimentadores mantêm sua precisão enquanto a extrusora vibra ao lado deles, que a configuração da hélice produz a temperatura de fusão desejada na saída desejada, que a combinação de matriz e cortador produz a geometria de pelota pretendida e que os bloqueios do sistema de controle se comportam corretamente sob carga. Os clientes são bem-vindos para assistir à corrida e testemunhar o processo, e a Wanplas mantém uma política de fábrica aberta exatamente para este propósito.

Instalação e comissionamento

Os engenheiros da Kerke viajam ao local para supervisionar a instalação mecânica e elétrica, verificar a conexão de utilidades, fazer verificações de funcionamento em condições normais, iniciar o processo de fundição, carregar a receita e aumentar a produção. A sequência de comissionamento de uma linha biodegradável tem uma ordem que importa: verificar o desempenho do secador com uma medição de umidade independente primeiro, calibrar cada alimentador em relação a pesos certificados em segundo lugar, estabelecer o perfil de temperatura do barril em terceiro lugar e, em seguida, iniciar o granulador e só então começar a otimizar a produção. As instalações que invertem esta ordem passam a semana de comissionamento tentando corrigir os sintomas.

Formação do operador e da manutenção

O treinamento abrange três públicos. Os operadores aprendem as sequências de inicialização e encerramento, os procedimentos de limpeza para a troca de poliéster, o carregamento de receitas, as verificações rotineiras e a resposta a alarmes. Os técnicos de manutenção aprendem a retirada e a remontagem de parafusos, a documentação da sequência de elementos, as alterações de tela, a substituição de lâminas e a compensação da pressão, os calendários de lubrificação da caixa de engrenagens e a limpeza do sistema de vácuo. A equipe de processos e qualidade aprende a relação entre as taxas de alimentação, a configuração dos parafusos, o perfil de temperatura e a taxa de fluxo de fusão resultante, a umidade e as propriedades mecânicas. O treinamento pode ser realizado na fábrica Kerke durante os testes pré-embarque e novamente no local durante a comissionamento.

Peças de reposição e suporte pós-venda

A Wanplas aplica uma política de serviço para todo o grupo em todas as suas fábricas, e esta política se aplica às linhas de mistura biodegradáveis fornecidas pela Kerke:USD 500 em peças gratuitas todos os anos, substituição gratuita de peças danificadas durante o período de garantia, uma garantia de transporte, uma garantia de capacidade de produção e uma garantia de padrões de qualidade. Para uma linha de mistura, a recomendação inicial de peças de reposição é um conjunto de elementos de parafuso de alto desgaste, uma seção de liner de tanque de reserva para a zona de fundição, um conjunto completo de telas e juntas de placa de quebra, lâminas de granulador e faca de leito, parafusos de alimentação e juntas de tanque, transdutores de pressão de fusão, bandas de aquecimento para o tamanho da zona mais utilizada e juntas de bomba de vácuo.

Suporte remoto e otimização a longo prazo

Os sistemas de controle podem ser especificados com acesso remoto, para que os engenheiros possam analisar os dados de tendência, comparar uma execução atual com a linha de base de comissionamento e orientar um técnico no local durante o diagnóstico, sem esperar pelo transporte. Durante a vida de uma linha, as solicitações de suporte mais comuns em relação à compoção biodegradável são extensões de receitas para novos graus de resina, aumentos de produção através da reconfiguração do parafuso e atualizações de rotas de pelletização à medida que o volume cresce. Todos os três são mais fáceis quando o fornecedor original detém os registros de projeto da disposição do barril e da configuração do parafuso, o que é outro argumento a favor de manter a linha sob uma única responsabilidade de engenharia.

Capacidade da fábrica por trás do equipamento

Os compromissos de serviço acima se baseiam na capacidade de fabricação: uma fábrica de 19.997 metros quadrados, mais de 2.000 máquinas em operação em mais de 70 países, uma equipe de mais de 100 pessoas e reconhecimento como um dos cinco principais fornecedores de extrusoras de dupla hélice na China. O foco declarado da Kerke, resumido na frase que conhecemos como extrusora de composto, é estreito por design. A fábrica fabrica extrusoras de laboratório de dois parafusos, a série KTE de extrusoras paralelas de dois parafusos, extrusoras de três parafusos, sistemas de extrusão em duas etapas, extrusoras de um parafuso da série SE para reciclagem, sistemas completos de corte e pelotização, linhas de extrusão de chapas que compõem e extram em uma única etapa, e uma gama de equipamentos auxiliares que incluem misturadores de alta velocidade, granuladores, pulverizadores, refrigeradores e peças de núcleo de extrusora. Para qualquer coisa fora da categoria de compósitos, a Wanplas fornece equipamentos compatíveis dentro do grupo, de modo que uma instalação possa ser adquirida como um único projeto.

18. Perguntas frequentes

Qual é o conjunto mínimo de equipamentos para uma linha de mistura biodegradável?

O mínimo irredutível é uma secadora desumidificadora capaz de atingir um ponto de orvalho de -40 graus Celsius, pelo menos três alimentadores de perda de peso, um extrusor de dois parafusos co-rotantes com uma relação L/D de 40:1 a 48:1 e capacidade de alimentação lateral, um sistema de devolatilização a vácuo, um trocador de tela, um granulador com desidratação e classificação e um circuito de água de resfriamento. Tudo o resto na lista principal melhora a consistência, a rendimento, o custo de mão-de-obra ou a gama de produtos. Sem esses sete itens, uma linha não pode produzir pellets que atendam a uma especificação publicada.

Por que o PLA precisa de um ponto de rosnha de menos 40 graus Celsius, quando outras resinas não o fazem?

O PLA é um poliéster e hidroliza-se na fusão. A água ataca a ligação do éster e reduz permanentemente o peso molecular, o que se manifesta como ruptura das filamentos, baixa resistência à tração, aumento da taxa de fluxo da fusão e pellets inconsistentes. Os secadores de ar ambiente não podem confiavelmente reduzir o PLA abaixo de cerca de 500 a 800 ppm em um dia húmido, enquanto um ponto de orvalho de -40 graus Celsius atinge abaixo de 250 ppm em um ciclo de quatro horas a 60 a 80 graus Celsius. A exigência de ponto de orvalho é uma conseqüência da química, e não uma preferência de especificação.

Quantos alimentadores de perda de peso devo incluir no meu orçamento?

Alocue um alimentador principal e dois a quatro alimentadores auxiliares, e deixe uma posição de alimentação de reserva no quadro. Um composto de filme típico de PLA e PBAT utiliza cinco pontos de dosagem: duas resinas, um enchimento ou pó de amido, um aditivo ou masterbatch de extensor de cadeia e, muitas vezes, um plastificante líquido. Os portfólios de receitas crescem de forma confiável após a inicialização, e adicionar uma posição de alimentador a um quadro de extrusora existente é muito mais difícil do que especificá-lo no estágio de encomenda.

É possível que um extrusor possa lidar com PLA, PBAT e compostos enriquecidos com amido?

Sim, desde que seja especificado para o caso mais difícil. Isto significa revestimentos de tambor bimetálicos com HRC de 58 a 62 para as receitas enchemadas, torque específico na parte superior da faixa de 8 a 11 N.m por centímetro cúbico, um alimentador lateral de dois parafusos dimensionado para a maior carga de enchimento, ventilação em duas etapas e uma configuração de parafusos que pode ser rearrumada entre as receitas. Uma máquina especificada apenas para misturas puras de poliéster funcionará mal com compostos enchemados e apresentará um desgaste rápido.

Qual a rota de peletização que devo escolher para uma linha de 600 kg/h?

A uma taxa de 600 kg/h, tanto a corte com disco de anel de água como a pelotização de fios são tecnicamente viáveis, e o disco de anel é geralmente a escolha mais adequada. Ele produz pellets mais redondos com menor tempo de contato com a água, o que é adequado para poliésteres higroscópicos, e lida com uma viscosidade do material fundido menor do que o que os fios podem suportar. A pelotização de fios continua atraente a essa produção se a instalação executar muitas alterações de receita curtas, porque a limpeza de um banho de fios é muito mais rápida do que a limpeza de um sistema de corte com disco.

Preciso de uma bomba de engrenagem de fusão?

É opcional em linhas de produção com produção inferior a cerca de 500 kg/h e efetivamente obrigatório para a granulação subaquática. Uma bomba de derretimento de engrenagem mantém as flutuações de pressão da matriz dentro de aproximadamente mais ou menos 2%, e normalmente aumenta a taxa de produção em 8 a 15%, porque as hélices do extrusor não precisam mais construir a pressão de descarga e podem trabalhar na mistura em vez disso. Na caso do PLA, tem um segundo benefício: uma pressão de descarga do extrusor mais baixa significa um aquecimento por cisalhamento menor na seção final da hélice.

Qual a potência elétrica instalada que devo planejar?

Planeie uma carga instalada que normalmente seja de duas a três vezes a potência do motor principal do extrusor, uma vez que o secador central, o refrigerador, a bomba de vácuo, os alimentadores laterais, o granulador, a unidade de desidratação, os ventiladores de transporte e o empacotador são todos contados. O secador e o refrigerador são os dois maiores consumidores não relacionados ao extrusor em uma linha biodegradável. Confirme a tensão e a frequência de destino no estágio da encomenda para que os painéis sejam construídos corretamente, em vez de serem modificados no local.

Quanta água de resfriamento a linha precisa?

São necessários dois circuitos. O circuito da torre serve a água do pellet e a bomba de vácuo e transporta a maior parte do calor removido da mistura na zona do cortador. O circuito refrigerado, a uma temperatura entre 8 e 15 graus Celsius, serve para o resfriamento da zona do tanque, do refrigerador do óleo da caixa de engrenagens e do revestimento da garganta de alimentação. O fluxo em metros cúbicos por hora é estimado a partir da potência instalada do motor e da parte da energia de cisalhamento que deve ser removida, e deve ser dimensionado de acordo com as condições ambientais de verão, e não com médias anuais.

Que certificações se aplicam à maquinaria e quais aos pellets?

Para a maquinaria, a marcação CE, em conformidade com a Diretiva sobre Máquinas, abrange a segurança para o mercado europeu, a norma ISO 9001 abrange o sistema de qualidade de fabricação do fornecedor e uma avaliação ATEX aplica-se quando se manipula pó de amido ou celulose combustível. Para os pellets, as normas EN 13432 e ASTM D6400 regem as reivindicações de compostabilidade, a ISO 17088 é frequentemente citada junto a elas, e a UE 10/2011 e a série GB 4806 aplicam-se aos usos finais em contato com alimentos. Os dois caminhos são independentes e ambos precisam de planejamento no início do projeto.

Quanto espaço no chão e altura do edifício devo permitir?

Permita quatro grupos de máquinas em série, com acesso para manutenção em torno de cada um, além de uma zona de extração de parafusos na frente do extrusor, igual ao comprimento total do parafuso mais a amplitude de manuseio, mais a altura vertical acima dos tambores de secagem e dos silos para acesso do carregador. A zona de extração é a dimensão mais frequentemente esquecida, e uma linha instalada muito perto de uma parede transforma uma troca de parafusos de duas horas em uma atividade que dura todo o dia.

Posso começar com a pelotização de areia e atualizar para a produção submersa mais tarde?

Sim, e é uma estratégia de fase sensata, desde que o extrusor e o sistema de fundição sejam especificados para a rota futura desde o primeiro dia. Isso significa encomendar o extrusor com a flange de descarga e a configuração do adaptador que aceitará uma bomba de fundição, deixando espaço físico e conectores utilitários para o sistema de água do processo e dimensionando a distribuição elétrica para a carga adicional. As retrofits falham quando a linha original foi dimensionada exatamente para a configuração inicial, sem qualquer margem para o crescimento.

Que equipamento de controle de qualidade deve estar em funcionamento antes do primeiro lote comercial?

Como mínimo, um aparelho de teste de taxa de fluxo de fusão, um titrador de umidade Karl Fischer, uma balança analítica, uma forno de condicionamento e uma máquina de ensaio de tração. Esses cinco instrumentos permitem à fábrica verificar o secador, detectar a degradação, confirmar as especificações mecânicas e liberar um lote com documentação. DSC, um espectrofotômetro de cor e um forno de cinzas devem ser adquiridos no primeiro ano, especialmente para os tipos preenchidos e coloridos.

19. Conclusão e passo seguinte

Uma linha de produção de composto de plástico biodegradável com dois parafusos é melhor especificada como seis estágios conectados, em vez de como uma lista de máquinas, porque os requisitos se propagam ao longo do fluxo do material. A sensibilidade hidrolítica exige um sistema central de secagem e transporte a 40 graus Celsius negativos e uma manipulação de materiais fechada em direção ao fluxo. Solidos em grandes volumes difíceis obrigam a utilização de uma série de alimentadores de perda de peso com geometria de descarga específica para o material. A janela térmica estreita força um extrusor co-rotante de dois parafusos de alta torque, velocidade moderada, com relação L/D de 40:1 a 48:1, barras bimetálicas, uma configuração de parafusos de baixo atrito e devolatilização em duas etapas. A sensibilidade do derretimento impõe uma corrente de derretimento curta e de volume morto baixo, com uma bomba de engrenagem e um trocador de tela devidamente dimensionado. A qualidade do pellet e a faixa de produção decidem entre a pelotização em fio, em anel de água e subaquática. Tudo que está abaixo do nível atual existe para preservar o que já foi alcançado, e as utilidades e o laboratório decidem se a linha pode cumprir as especificações e provar isso.

O Kerke, uma fábrica da Wanplas com mais de doze anos de experiência em extrusão e compósitos, com uma instalação de mais de 19.997 metros quadrados, mais de 2.000 máquinas em funcionamento em mais de 70 países e uma equipa de mais de 100 pessoas, configura estas linhas de acordo com a receita e não com um catálogo. A série KTE abrange tudo, desde unidades de laboratório KTE-16B para desenvolvimento de fórmulas até máquinas de produção KTE-135D, com sistemas de corte que vão desde corte de fio refrigerado a ar e com face quente, corte por jato de água e jato de ar, corte excêntrico por névoa de água e granulação completa debaixo d'água. Os sistemas de alimentação, alimentadores laterais, alimentadores crammer, alimentadores de líquido e a gama auxiliar são fornecidos pela mesma fábrica, e a Wanplas fornece equipamento combinado de outras unidades do grupo quando um projeto se estende para além da categoria de compósitos. Cada linha é testada em operação combinada antes do envio, instalada e comissionada por engenheiros da fábrica, apoiada por formação para operadores e manutenção, e coberta pela política de serviço do grupo, incluindo US$ 500 em peças gratuitas todos os anos.

Se está a planear uma linha de mistura biodegradável, o passo seguinte mais útil é enviar os detalhes, em vez de uma consulta geral: os sistemas de resina que pretende utilizar, as cargas de preenchimento e aditivos, a produção alvo, em quilogramas por hora, a forma de pellets que os seus clientes esperam, as certificações que precisa possuir e os serviços disponíveis no seu local. Com essas informações, a equipa de engenharia da Kerke irá apresentar uma lista de equipamento, passo a passo, uma proposta de configuração de barris e parafusos, um cronograma de serviços e um desenho de layout adequado ao seu edifício. Também está convidado a visitar a fábrica, assistir a uma linha comparável a funcionar e trazer as suas próprias matérias-primas para uma prova de funcionamento antes de qualquer compromisso ser assumido.