Linha de compounding de plásticos de engenharia reforçados na Alemanha

Personalizada para um cliente alemão, esta linha de compounding de dupla rosca U6 da USEON foi projetada para plásticos de engenharia (PBT/PA/PP) com alto teor de fibra de vidro e cargas minerais, e alcançou uma produção estável de granulação de cerca de 800 kg/h durante o comissionamento no local.

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Contexto e desafios

O cliente é um fabricante alemão especializado em compounding de plásticos. No processamento de sistemas poliméricos com altos teores de fibra de vidro e cargas inorgânicas, o projeto enfrentou os seguintes desafios de engenharia principais na fase de avaliação:

Desgaste do equipamento com altos teores de carga

As formulações contêm altos percentuais (até 50%) de fibra de vidro e cargas inorgânicas. Na extrusão contínua, esses materiais causam desgaste abrasivo considerável no cilindro e nos elementos de rosca, com impacto direto no ciclo de manutenção do equipamento e na estabilidade do processo.
Alimentação contínua e estável de vários componentes

O sistema de formulação complexo, com resinas, cargas em pó, aditivos e fibra de vidro, exige que o sistema de alimentação mantenha a proporção exata entre os componentes durante a produção contínua.
Integração da linha e conectividade de dados

Instalada na Europa, a linha precisa atender às normas de segurança CE locais. O sistema de controle automatizado da extrusora deve ser capaz de estabelecer um link de dados com o sistema de gestão SAP já existente do cliente.

Por que esta configuração

De acordo com as características do material e os requisitos de produção do cliente, a extrusora de dupla rosca U6-48 e seus sistemas auxiliares foram configurados com base nas seguintes necessidades de engenharia:

Abrasão e escolha de materiais resistentes ao desgaste
Enfrentar o forte desgaste abrasivo causado por até 50% de fibra de vidro e cargas em pó é uma prioridade. A seção de trabalho conta com camisas do cilindro e elementos de rosca em liga resistente ao desgaste de padrão industrial, para reduzir a deterioração dos materiais e permitir longos períodos de operação contínua.
Precisão com vários componentes e dosagem por perda de peso
A dosagem contínua de resinas, cargas em pó e aditivos exige rigoroso controle de proporção. O sistema integrado de dosagem gravimétrica por perda de peso para vários componentes é uma configuração essencial para formulações complexas como essas, mantendo a sincronia dinâmica e a estabilidade da alimentação durante a operação contínua.
Preservação das fibras e alimentação lateral
Para evitar que as fibras de vidro sofram cisalhamento excessivo na plastificação, um alimentador lateral de um estágio fica na seção a jusante. Assim, as fibras entram depois que a matriz de resina está totalmente fundida — essa é a base de engenharia para equilibrar a dispersão uniforme com a preservação do comprimento físico das fibras.
Fios de alta dureza e sistema de granulação por fios subaquática
Como os plásticos reforçados com fibra de vidro saem da extrusão com alta dureza, o resfriamento convencional costuma causar problemas de corte ou gerar fragmentos. O sistema de granulação por fios subaquática se justifica pelo percurso de resfriamento mais longo em água, que condiciona os fios gradualmente antes de chegarem ao rotor de corte, estabilizando a qualidade do corte e limitando a geração de pó.

Solução

A USEON configurou um sistema completo de granulação, do manuseio da matéria-prima à embalagem do produto acabado. Os módulos principais incluem:

Plataforma de extrusão resistente ao desgaste
A unidade principal é a extrusora de dupla rosca U6-48. Para condições de alto desgaste, a seção de trabalho utiliza camisas do cilindro e elementos de rosca em liga resistente ao desgaste, adequados às características de atrito da fibra de vidro e das cargas em pó.
Sistema de manuseio de material a montante
Inclui carregadores a vácuo, secadores desumidificadores e um sistema contínuo de dosagem gravimétrica por perda de peso para vários componentes. Junto com o alimentador lateral de um estágio, permite a dosagem contínua e escalonada de resinas-base, cargas em pó e fibras.
Sistema de granulação e homogeneização a jusante
A seção a jusante conta com uma linha completa de granulação por fios subaquática (com cabeçote de fios para corte a frio, banheira de resfriamento estendida, granulador e secador centrífugo), conectada a um silo de homogeneização do produto acabado e a uma balança de ensaque.
Central de controle e automação
O controle elétrico é baseado em CLP e IHM Siemens. Os painéis de controle e os componentes atendem aos requisitos de certificação CE, e há interfaces de comunicação industrial padrão para implementar a lógica de comunicação com o sistema SAP do cliente.

Vídeo do projeto

Aplicações adequadas

Esta configuração de compounding com extrusora de dupla rosca da série U6 é especialmente indicada para projetos de plásticos de engenharia como PA, PBT e PP com alto teor de reforço de fibra de vidro e alta carga de minerais em pó.

Para avaliações técnicas e configurações de sistema em projetos de compounding de plásticos de engenharia, fale com a equipe de engenharia da USEON.

Perguntas frequentes

P1: Como reduzir a taxa de desgaste do cilindro e da rosca ao processar até 50% de fibra de vidro ou altos teores de carga em pó?

R: Para sistemas de materiais altamente abrasivos, configuramos camisas do cilindro e elementos de rosca em ligas especiais resistentes ao desgaste. Em comparação com o aço padrão, sua maior dureza e resistência ao desgaste ajudam a prolongar o ciclo de manutenção do equipamento em condições severas de operação.

P2: Como a linha equilibra a dispersão da fibra de vidro no polímero e a preservação do comprimento das fibras?

R: A fibra de vidro entra por um alimentador lateral de um estágio na seção a jusante, depois que a matriz de resina está totalmente fundida, e assim escapa do cisalhamento de plastificação a montante. É dessa forma que a linha equilibra a dispersão uniforme e a preservação do comprimento das fibras.

P3: Por que um sistema de granulação por fios subaquática costuma ser usado neste tipo de projeto de plásticos de engenharia?

R: Plásticos de engenharia reforçados com fibra de vidro geralmente têm alta dureza e alta capacidade térmica. O sistema de granulação por fios subaquática, com uma longa banheira de água e resfriamento por fluido, garante que os fios estejam resfriados de forma suficiente e uniforme antes de entrar no granulador. Isso ajuda a melhorar a qualidade do corte e a controlar o pó.

P4: Que níveis de integração com a automação da fábrica o sistema de controle desta linha de extrusão oferece?

R: Baseada em uma arquitetura de CLP Siemens, a linha não só executa o controle lógico interno, como também permite a integração de dados com sistemas MES ou SAP da fábrica por meio de protocolos industriais padrão, com transmissão em tempo real dos parâmetros de produção.