Linha de extrusão reativa e granulação de TPV/TPE com SAT75
Linha de extrusão reativa SAT75 (L/D 56) para vulcanização dinâmica de TPV e compounding de TPE, a 250–500 kg/h, com injeção de líquidos em vários pontos e sistema de granulação subaquática UWP500.
Contexto do projeto
Este projeto envolve uma linha de granulação sob medida para um fabricante de elastômeros termoplásticos. O sistema de formulações do cliente é complexo e abrange tanto o compounding convencional de TPE (elastômero termoplástico) quanto o processo de vulcanização dinâmica de TPV (vulcanizado termoplástico).
Como a produção de TPV envolve a vulcanização in situ e a dispersão por cisalhamento da fase borracha dentro da fase plástica, ela impõe exigências rigorosas à distribuição do tempo de residência (RTD) da extrusora, à intensidade de cisalhamento e à janela de controle de temperatura. Além disso, o processo exige a adição de uma proporção significativa de óleo de processo, e o produto final tem baixa dureza (material macio). Garantir a mistura uniforme e evitar a aglomeração dos pellets foram as principais considerações de engenharia do projeto.
Por isso, o controle neste projeto se apoia na sinergia de quatro aspectos-chave: janela de tempo de residência (relação L/D e configuração da rosca) + controle de temperatura por zonas + injeção/absorção de líquidos por zonas + método de granulação e resfriamento.
Desafios de processo e soluções de engenharia
Para os três grandes problemas no processamento de elastômeros, “reação difícil”, “alimentação difícil” e “granulação difícil”, adotamos as seguintes soluções específicas:
| Principal desafio de processo | Solução de engenharia | Valor técnico e efeito |
|---|---|---|
| Controle da vulcanização dinâmica: tempo de reação insuficiente leva à vulcanização incompleta; cisalhamento excessivo provoca aumento descontrolado da temperatura. | Configuração L/D = 56 + estratégia de controle de temperatura por zonas | • Oferece uma janela de tempo de residência suficiente para a reação. • Favorece a vulcanização in situ e a dispersão fina da fase borracha. • Melhora a estabilidade do processo e a uniformidade das propriedades físicas. |
| Alta viscosidade e carga de torque: a alta viscosidade do elastômero fundido impõe grande carga à máquina principal; motores tradicionais são ruidosos e menos eficientes. | Motor de ímã permanente (PM) de 250 kW refrigerado a água + acoplamento de segurança R+W | • Mantém alto torque em baixas rotações com maior eficiência energética. • O projeto refrigerado a água evita a entrada de poeira e garante um ambiente mais limpo. • O acoplamento oferece proteção mecânica contra sobrecarga e minimiza o risco de danos ao equipamento. |
| Injeção de óleo e risco de deslizamento: injetar uma grande quantidade de líquido de uma só vez pode fazer a rosca patinar e desviar a formulação. | Sistema de injeção multiponto (pontos de injeção previstos nos módulos do cilindro 2/3/6/7/8) | • A injeção por zonas evita a sobrelubrificação local. • Favorece a absorção gradual do óleo pela resina base. • Estabiliza a pressão de extrusão e reduz o desvio da formulação. |
| Aglomeração de material macio: pellets macios têm alto coeficiente de atrito; a granulação por fios tradicional provoca quebra dos fios, aderência ou “rabichos”. | Sistema de granulação subaquática UWP500 + placa matriz com temperatura uniforme | • Corte e resfriamento simultâneos; o fluxo de água remove o calor instantaneamente. • Reduz significativamente o risco de aglomeração (aderência) dos pellets. • Pellets mais redondos, com uniformidade de tamanho mais controlável. |
Configuração do sistema (típica)
Para garantir alta disponibilidade e replicabilidade da linha de produção, o projeto adotou as seguintes configurações de alto padrão:
Sistema da extrusora
Extrusora de dupla rosca SAT75, L/D 56, caixa de engrenagens de alto torque.
Sistema de acionamento
Motor de ímã permanente (PM) Keyuan de 250 kW refrigerado a água, silencioso e econômico.
Sistema de alimentação
Alimentador principal + alimentador lateral + controle de injeção de líquidos multicanal (com medidores de vazão de alta precisão).
Sistemas de granulação
Granulador subaquático UWP500 (inclui aquecimento da matriz de 12 × 0,6 kW, controle de temperatura da circulação de água de 15 kW e secador centrífugo).
Lógica de controle
Controle intertravado de toda a linha, com lógica de “partida com um toque” e “parada com um toque”.
Vídeo do projeto
Resumo do projeto e resultados da entrega
Desempenho operacional
Estabilidade do processo
O torque do motor principal e a pressão na matriz permaneceram estáveis dentro da faixa de capacidade desejada pelo cliente, com oscilações dentro de limites controláveis.
Qualidade dos pellets
Em comparação com os processos tradicionais de resfriamento de fios, a esfericidade dos pellets melhorou e o problema de aderência do material macio foi efetivamente contido.
Operação e manutenção
O intertravamento e a lógica de partida/parada com um toque reduzem etapas manuais críticas, diminuindo a probabilidade de paradas por erro humano.
Visão geral do projeto
O projeto foi entregue com sucesso. A extrusora de dupla rosca SAT75 demonstrou excelente estabilidade de torque no processamento de formulações de TPV de alta viscosidade. O projeto L/D 56 proporcionou uma janela de processo mais ampla, resolvendo os problemas de “reação insuficiente/grandes oscilações” que o cliente enfrentava antes em equipamentos de L/D curto.
O sistema de granulação subaquática UWP500 permitiu produzir de forma contínua e estável materiais TPE de baixa dureza, antes difíceis de processar, aumentando a competitividade do produto final no mercado.
Campo de aplicação
Esta solução é especialmente adequada ao processamento de TPV pegajoso e de alta elasticidade e de TPE com óleo que exigem extrusão reativa. Para formulações especiais com alto teor de voláteis ou sistemas fortemente corrosivos, fale conosco para uma avaliação específica de seleção de materiais e otimização da degasagem.
Observação: as informações do cliente foram anonimizadas em conformidade com o acordo de confidencialidade (NDA).
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Informe seu material, sua formulação e a vazão desejada.
- 01Análise do processo
- 02Conversa com um engenheiro
- 03Proposta de linha
Souder Chen
Diretor da divisão de compounding
Na USEON desde 2008. Linhas de dupla rosca para compounding, desvolatilização e reciclagem.