Como selecionar o peletizador certo para sua máquina de pelotização de plástico

Os pellets podem ser “apenas” um produto intermediário, mas seu tamanho, formato e consistência são importantes nas operações de processamento subsequentes.
Isto se torna ainda mais importante quando se considera as demandas cada vez maiores impostas aos manipuladores. Não importa o equipamento que possuam atualmente, ele nunca parece adequado para o próximo desafio. Um número crescente de produtos pode exigir capacidade adicional. Um novo polímero ou aditivo pode ser muito resistente, macio ou corrosivo para o equipamento existente. Ou talvez o trabalho exija um formato de pellet diferente. Nesses casos, os fabricantes de compostos necessitam de conhecimentos profundos de engenharia no processamento e de uma estreita cooperação com o seu fornecedor de equipamento de pelotização.
O primeiro passo para enfrentar esses desafios começa com a seleção do equipamento. A classificação mais comum dos processos de pelotização envolve duas categorias, diferenciadas pelo estado do material plástico no momento do corte:
•Peletização por fusão (corte a quente): fusão proveniente de uma matriz que é quase imediatamente cortada em pellets que são transportados e resfriados por líquido ou gás;
• Pelotização de fios (corte a frio): O fundido proveniente de uma matriz é convertido em fios que são cortados em pellets após resfriamento e solidificação.
Variações desses processos básicos podem ser adaptadas ao material de entrada específico e às propriedades do produto na produção sofisticada de compostos. Em ambos os casos, etapas intermediárias do processo e diferentes graus de automação podem ser incorporados em qualquer etapa do processo.
Para encontrar a melhor solução para seus requisitos de produção, comece avaliando o status quo, bem como definindo as necessidades futuras. Desenvolva uma projeção de materiais e capacidades necessárias para cinco anos. As soluções de curto prazo revelam-se muitas vezes mais caras e menos satisfatórias após um período de tempo. Embora quase todas as linhas de pelotização de uma misturadora tenham que processar uma variedade de produtos, qualquer sistema pode ser otimizado apenas para uma pequena faixa de todo o portfólio de produtos.
Consequentemente, todos os outros produtos terão de ser transformados em condições de compromisso.
O tamanho do lote, em combinação com a capacidade nominal do sistema, terá um impacto muito forte no processo de pelotização e na seleção do maquinário. Como os lotes de produção de compostos tendem a ser bastante pequenos, a flexibilidade do equipamento costuma ser um grande problema. Os fatores incluem acesso fácil para limpeza e manutenção e a capacidade de passar de um produto para outro de maneira simples e rápida. A partida e a parada do sistema de pelotização devem envolver desperdício mínimo de material.
Uma linha que utiliza um banho-maria simples para resfriar os fios geralmente é a primeira opção para plantas de composição. No entanto, o layout individual pode variar significativamente, devido às exigências de rendimento, flexibilidade e grau de integração do sistema. Na pelotização de fios, os fios de polímero saem da cabeça de matriz e são transportados através de um banho-maria e resfriados. Após os fios saírem do banho-maria, a água residual é retirada da superfície por meio de uma faca de sucção. Os fios secos e solidificados são transportados para a peletizadora, sendo puxados para dentro da câmara de corte pela seção de alimentação a uma velocidade constante da linha. No peletizador, os fios são cortados entre um rotor e uma faca de base em pelotas aproximadamente cilíndricas. Eles podem ser submetidos a pós-tratamento como classificação, resfriamento adicional e secagem, além de transporte.
Se a exigência for de composição contínua, onde há menos mudanças de produto envolvidas e as capacidades são relativamente altas, a automação pode ser vantajosa para reduzir custos e aumentar a qualidade. Tal linha automática de pelotização de fios pode utilizar uma variação auto-enrolada deste tipo de peletizador. Isto é caracterizado por uma lâmina de água de resfriamento e uma correia transportadora perfurada que substituem a calha de resfriamento e a linha de evaporação e fornecem transporte automático para o peletizador.
Alguns compostos poliméricos são bastante frágeis e quebram facilmente. Outros compostos, ou alguns dos seus ingredientes, podem ser muito sensíveis à humidade. Para tais materiais, o peletizador de fios transportadores de correia é a melhor resposta. Uma correia transportadora perfurada retira os fios da matriz e os transporta suavemente para o cortador. Várias opções de spray de água de resfriamento, nebulizadores, matrizes Venturi de ar comprimido, ventilador de ar ou combinações destes permitem uma boa flexibilidade.

QUANDO IR SUBAQUÁTICO
Quando o formato preferido do pellet é mais esférico do que cilíndrico, a melhor alternativa é um cortador subaquático de face quente. Com uma faixa de capacidade de cerca de 20 lb/h a várias toneladas/h, este sistema é aplicável a todos os materiais com comportamento termoplástico. Em operação, o polímero fundido é dividido em um anel de fios que fluem através de uma matriz anular para uma câmara de corte inundada com água de processo. Uma cabeça de corte rotativa no fluxo de água corta os fios de polímero em pellets, que são imediatamente transportados para fora da câmara de corte. Os pellets são transportados como pasta até o secador centrífugo, onde são separados da água pelo impacto de pás rotativas. Os pellets secos são descarregados e entregues para processamento posterior. A água é filtrada, temperada e recirculada de volta ao processo.
Os principais componentes do sistema – cabeçote de corte com câmara de corte, placa de matriz e válvula de partida, todos em uma estrutura de suporte comum – são um conjunto principal. Todos os outros componentes do sistema, como circuito de água de processo com bypass, descarga da câmara de corte, visor, secador centrífugo, filtro de correia, bomba de água, trocador de calor e sistema de transporte podem ser selecionados a partir de uma ampla gama de acessórios e combinados em um sistema específico para o trabalho.
Em todo sistema de pelotização subaquático, existe um frágil equilíbrio de temperatura dentro da câmara de corte e da placa de matriz. A placa de matriz é continuamente resfriada pela água do processo e aquecida pelos aquecedores da cabeça da matriz e pelo fluxo de hot melt. A redução da perda de energia da placa de matriz para a água do processo resulta em uma condição de processamento muito mais estável e em maior qualidade do produto. Para reduzir esta perda de calor, o processador pode escolher uma placa de matriz com isolamento térmico e/ou mudar para uma matriz aquecida por fluido.
Muitos compostos são bastante abrasivos, resultando em desgaste significativo nas peças de contato, como as lâminas giratórias e as telas de filtro do secador centrífugo. Outros compostos podem ser sensíveis ao impacto mecânico e gerar poeira excessiva. Para ambos os materiais especiais, um novo tipo de secador de pellets deposita os pellets úmidos em uma esteira transportadora perfurada que passa por uma faca de ar, aspirando efetivamente a água. O desgaste das peças da máquina, bem como os danos aos pellets, podem ser bastante reduzidos em comparação com um secador de impacto. Dado o curto tempo de permanência na correia, geralmente é necessário algum tipo de secagem pós-desaguamento (como com um leito fluidizado) ou resfriamento adicional. Os benefícios desta nova solução de secagem de pellets sem impacto são:
•Custos de produção mais baixos devido à longa vida útil de todas as peças que entram em contato com os pellets.
•Manuseio suave dos pellets, o que garante alta qualidade do produto e menor geração de poeira.
•Consumo de energia reduzido porque não é necessário fornecimento adicional de energia.

OUTROS PROCESSOS DE PELETIZAÇÃO
Alguns outros processos de pelotização são bastante incomuns na área de composição. A maneira mais fácil e barata de reduzir os plásticos a um tamanho apropriado para processamento posterior pode ser uma simples operação de moagem. No entanto, a forma e o tamanho das partículas resultantes são extremamente inconsistentes. Algumas propriedades importantes do produto também sofrerão influência negativa: A densidade aparente diminuirá drasticamente e as propriedades de fluxo livre do volume seriam muito fracas. É por isso que esse material só será aceitável para aplicações inferiores e deve ser comercializado a um custo bastante baixo.
O corte em cubos era um processo comum de redução de tamanho desde o início do século XX. A importância deste processo tem diminuído constantemente durante quase 30 anos e atualmente contribui de forma insignificante para os atuais mercados de pellets.
A pelotização subaquática de fios é um processo automático sofisticado. Mas este método de produção é usado principalmente na produção de alguns polímeros virgens, como poliésteres, náilon e polímeros estirênicos, e não tem aplicação comum na composição atual.
A pelotização refrigerada a ar é um processo aplicável apenas para produtos não pegajosos, especialmente PVC. Mas este material é mais comumente composto em misturadores descontínuos com aquecimento e resfriamento e descarregado como misturas secas. Apenas quantidades insignificantes de compostos de PVC são transformadas em pellets.
A pelotização em anel de água também é uma operação automática. Mas também é adequado apenas para materiais menos pegajosos e encontra a sua principal aplicação na reciclagem de poliolefinas e em algumas aplicações menores em composição.

INFLUÊNCIA NAS PROPRIEDADES DO PRODUTO

A escolha do processo de pelotização correto envolve considerar mais do que o formato do pellet e o volume de produção. Por exemplo, a temperatura do pellet e a umidade residual são inversamente proporcionais; isto é, quanto maior a temperatura do produto, menor a umidade residual. Alguns compostos, como muitos tipos de TPE, são pegajosos, especialmente a temperaturas elevadas. Este efeito pode ser medido contando os aglomerados - gêmeos e múltiplos - em um volume de pellets.
Num sistema de pelotização subaquática tais aglomerados de pelotas pegajosas podem ser gerados de duas maneiras. Primeiro, imediatamente após o corte, a temperatura da superfície do pellet está apenas cerca de 50° F acima da temperatura da água do processo, enquanto o núcleo do pellet ainda está fundido, e a temperatura média do pellet está apenas 35° a 40° F abaixo da temperatura de fusão. Se dois pellets entrarem em contato, eles se deformarão levemente, criando uma superfície de contato entre os pellets que pode estar livre de água de processo. Nessa zona de contato, a película solidificada fundirá novamente imediatamente devido ao calor transportado do núcleo fundido, e os pellets se fundirão entre si.
Em segundo lugar, após a descarga dos pellets do secador, a temperatura da superfície dos pellets aumenta devido ao transporte de calor do núcleo para a superfície. Se os pellets de TPE macio forem armazenados em um recipiente, os pellets podem deformar-se, as superfícies de contato quentes entre os pellets individuais tornam-se maiores e a adesão aumenta, levando novamente a aglomerados. Este fenômeno é provavelmente intensificado com pellets de tamanho menor - por exemplo, micro-pellets - uma vez que a relação entre área superficial e volume aumenta com diâmetro menor.
A aglomeração de pellets pode ser reduzida adicionando alguma substância semelhante a cera à água do processo ou pulverizando as superfícies dos pellets imediatamente após o secador de pellets.
A realização de uma série de testes de pelotização com taxa de rendimento consistente lhe dará uma ideia da temperatura máxima prática do pellet para esse tipo de material e tamanho do pellet. Qualquer coisa acima dessa temperatura aumentará a quantidade de aglomerados, e qualquer coisa abaixo dessa temperatura aumentará a umidade residual.
Em alguns casos, a operação de pelotização pode ser dispensável. Isto é verdade apenas em aplicações onde os polímeros virgens podem ser convertidos diretamente em produtos acabados - extrusão direta de folhas de PET a partir de um reator de polímero, por exemplo. Contudo, se a composição de aditivos e outros ingredientes agregar valor real, a conversão direta não será possível. Caso seja necessária a pelotização, é sempre melhor conhecer suas opções.
SOBRE O AUTOR
Horst Mueller ingressou na Automatik Plastics Machinery GmbH, um fabricante alemão líder de equipamentos de pelotização de plásticos, em 1997. Mueller está envolvido em engenharia, desenvolvimento, padronização, administração de propriedade intelectual, documentação e marketing.