Línea de extrusora de doble husillo SAT75 para masterbatch de carga con 75 % de CaCO₃ en Sudamérica
Línea SAT75 (L/D = 60) con alimentación lateral escalonada y peletizado por anillo de agua WRP800 para masterbatch de carga con 75 % de CaCO₃, a 650–750 kg/h.
USEON diseñó una línea de extrusora de doble husillo SAT75 (L/D = 60) para un cliente sudamericano que produce masterbatch de carga a base de PP/PE con 75 % de CaCO₃. La línea integra alimentación lateral escalonada, peletizado por anillo de agua WRP800 y un sistema de secado por deshumidificación, y durante la FAT alcanzó una producción de 650–750 kg/h con una humedad del pellet inferior a 150 ppm.
Antecedentes del proyecto
Un cliente sudamericano especializado en compounding de poliolefinas de alta calidad necesitaba una solución robusta para una nueva formulación con 75 % de CaCO₃. Dado el alto porcentaje de carga, el cliente fijó objetivos concretos de control de polvo en el entorno, estabilidad de alimentación y humedad final del pellet. Solicitó una línea llave en mano altamente automatizada para masterbatch con alto contenido de carga, con un diseño eléctrico conforme a CE que simplificara la operación y el mantenimiento locales.
Producir masterbatch con alto contenido de carga no depende solo de la capacidad de extrusión: exige un diseño coordinado de toda la línea de producción de masterbatch de carga. Una formulación con 75 % de CaCO₃ requiere una estrecha coordinación entre el manejo de polvo a granel, la dosificación precisa, la alimentación lateral escalonada, el compounding, la desgasificación al vacío, la estabilización de la presión del fundido, el peletizado por anillo de agua y el secado final por deshumidificación. Un desajuste en cualquier subsistema puede afectar la operación continua y la calidad final del pellet.
Retos de procesamiento
Alto contenido de carga
Incorporar un 75 % de polvo de CaCO₃ aumenta considerablemente el riesgo de formación de puentes en la boca de alimentación principal y dificulta lograr una dispersión uniforme en la matriz polimérica.
Control del polvo
Descargar y transportar carbonato de calcio en polvo a granel sin un confinamiento adecuado puede generar importantes emisiones de polvo que afectan el entorno de trabajo.
Límites de humedad objetivo
Para mantener la calidad superficial de los productos finales, el cliente exigía que la humedad final del pellet fuera inferior a 150 ppm.
Peletizado estable
Los materiales con alto contenido de carga suelen presentar baja fluidez, lo que puede provocar fluctuaciones en el flujo del fundido y perjudicar el peletizado por anillo de agua.
Solución de ingeniería de USEON
USEON diseñó una solución completa llave en mano que abarca desde el manejo de la materia prima hasta el pesaje y envasado en big bags. El sistema emplea una estación de descarga de big bags con diseño de control de polvo y alimenta los materiales mediante dosificadores gravimétricos por pérdida de peso de alta precisión equipados con celdas de carga Mettler Toledo. El proceso central de compounding se basa en la extrusora de doble husillo SAT75. A continuación, el fundido pasa por una bomba de fundido, un cambiador de mallas hidráulico de placa y el sistema de peletizado por anillo de agua WRP800. Aguas abajo, la deshidratación centrífuga va seguida de un sistema de secado por deshumidificación y un silo de secado con aire caliente para cumplir el requisito de humedad especificado. Este caso refleja la capacidad de USEON para integrar extrusión, alimentación, peletizado, secado y automatización en una sola línea coordinada para aplicaciones de masterbatch con alto contenido de carga.
Configuración clave y lógica de ingeniería
Sistema de alimentación lateral escalonada
En lugar de alimentar todos los materiales por la boca principal, el sistema emplea dos alimentadores laterales forzados de doble husillo con L/D = 8. La mayor parte del polvo de CaCO₃ se introduce en el cilindro por etapas una vez fundida la resina, lo que ayuda a reducir la formación de puentes y favorece la estabilidad de alimentación.
Cilindro con L/D = 60
El cilindro alargado aporta la longitud de proceso necesaria para varias zonas de alimentación lateral y de desgasificación a alto vacío. También permite la incorporación escalonada del polvo, la mezcla distributiva y la desgasificación al vacío de la formulación con 75 % de carbonato de calcio.
Integración de bomba de fundido y peletizado
Para responder a las características de flujo de los materiales con alto contenido de carga, se instala una bomba de fundido antes del sistema de peletizado por anillo de agua WRP800. Esta configuración está pensada para estabilizar las fluctuaciones del flujo del fundido y reducir el pulsado de la extrusión, lo que favorece una formación uniforme de pellets.
Lógica de control de humedad
La deshidratación centrífuga elimina la mayor parte del agua superficial tras el peletizado por anillo de agua, pero los compuestos con alto contenido de carga pueden retener humedad residual. El sistema de secado por deshumidificación y el silo de secado con aire caliente están configurados para reducir aún más la humedad después de la deshidratación centrífuga, de modo que los pellets finales cumplan el requisito de humedad inferior a 150 ppm.
Diseño eléctrico conforme a CE
Toda la línea se controla mediante un sistema PLC Siemens + HMI e incorpora componentes de baja tensión Schneider. Este diseño eléctrico conforme a CE permite una automatización fiable y simplifica el mantenimiento y la obtención de repuestos en mercados extranjeros.
Video del proyecto
Resultados de la verificación en la FAT
Durante la prueba de aceptación en fábrica (FAT), se probó la línea completa de producción de masterbatch de carga, desde la alimentación de polvo hasta el pesaje y envasado final en big bags. La producción alcanzó el rango objetivo de 650–750 kg/h. El sistema de peletizado por anillo de agua WRP800 produjo pellets uniformes y bien formados, sin aglomeraciones apreciables. Las pruebas de humedad confirmaron que la humedad final del pellet se mantuvo por debajo de 150 ppm durante la FAT. La línea cumplió los criterios de aceptación del cliente en estabilidad de alimentación, regularidad del peletizado, control de humedad y operación automatizada.
Esta configuración de equipos es adecuada para diversas líneas de masterbatch con alto contenido de carga que procesan polvos inorgánicos (por ejemplo, CaCO₃, talco o sulfato de bario). Resulta especialmente indicada para proyectos de masterbatch de carga a base de PP/PE que exigen una dispersión fiable, contención del polvo y un control de humedad especificado. Para los clientes que evalúan una línea de producción de masterbatch de CaCO₃ o una extrusora de doble husillo para masterbatch con alto contenido de carga, este caso muestra cómo la alimentación, el peletizado, el secado y la automatización pueden diseñarse como un único sistema integrado.
Preguntas frecuentes
¿Por qué se recomienda un sistema de alimentación lateral para el compounding con 75 % de carbonato de calcio?
R: Alimentar grandes volúmenes de polvo directamente por la boca principal suele provocar una mala desgasificación y cuellos de botella en la alimentación. Utilizar un dosificador por pérdida de peso junto con sistemas de alimentación lateral para introducir el polvo en la resina fundida ayuda a mejorar la eficiencia de alimentación y a mantener más limpia la zona de trabajo.
¿Qué ventajas aporta la relación L/D = 60 a esta línea de extrusora de doble husillo?
R: La relación L/D = 60 proporciona la longitud de cilindro necesaria para la alimentación en varias etapas, una mezcla distributiva prolongada y una desgasificación al vacío eficaz, lo que contribuye a una mejor dispersión de los polvos inorgánicos.
¿Qué función cumple la bomba de fundido en esta línea de extrusión?
R: La bomba de fundido está diseñada para amortiguar las fluctuaciones de material dentro del cilindro. Entrega un flujo de fundido constante al cabezal de anillo de agua, lo que ayuda a reducir el pulsado y a obtener pellets de tamaño uniforme.
¿Qué debe tener en cuenta el comprador al elegir una línea de extrusora de doble husillo para masterbatch de carga con 75 % de CaCO₃?
R: Conviene evaluar la línea completa y no solo el modelo de extrusora. Entre los factores clave figuran la capacidad de alimentación lateral, la disposición L/D, la configuración de husillos, el diseño de la desgasificación, el control de la presión del fundido, el método de peletizado, el secado posterior de los pellets, el nivel de automatización y los requisitos de mantenimiento local.
¿Está planificando un proyecto de masterbatch con alto contenido de carga o de compounding con CaCO₃? Contacte al equipo de USEON para analizar sus requisitos específicos de formulación, capacidad objetivo, control de polvo, dispersión, límites de humedad y configuración de automatización.
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Souder Chen
Director de la división de compounding
En USEON desde 2008. Líneas de compounding, desvolatilización y reciclaje con extrusoras de doble husillo.