sábado, 11 de febrero de 2012

Como seleccionar el peletizador correcto

Para encontrar la mejor solución para nuestros requerimientos de producción, comencemos evaluando la situación actual, así como la definición de las necesidades futuras. Desarrollemos una proyección a cinco años de los materiales y las capacidades necesarias. Las soluciones a corto plazo muy a menudo resultan ser más caras y menos satisfactorias después de un período de tiempo.

Los pellets pueden ser "sólo" un producto intermedio, pero su tamaño, forma, consistencia importan en las operaciones de procesamiento posterior.
Los lotes de producción en compuestos tienden 
a ser pequeños, lo cual, a menudo, dictan la  
necesidad de un sistema de peletizado, que 
sea fácil de limpiar y mantener para facilitar 
los cambios de producto.


Esto se vuelve aún más importante cuando se considera la demanda cada vez mayor que en los fabricantes de compuestos. No importa qué tipo de equipo tengan actualmente, este nunca parece adecuado para el siguiente desafío. Un creciente número de productos pueden requerir una capacidad adicional. Un nuevo polímero o aditivo puede ser demasiado duro, blando, o corrosivos para los equipos existentes.

O tal vez el trabajo requiere una diferente forma de pellets. En tales casos, los fabricantes de compuestos necesitan conocimientos profundos de ingeniería sobre el procesamiento, y la estrecha colaboración con su proveedor de equipos de peletización.

El primer paso en el cumplimiento de estos desafíos se inicia con la selección del equipo. La clasificación más común de los procesos de peletización consiste en dos categorías, diferenciadas por el estado del material plástico en el momento de corte:
  • Peletización del fundido (corte en caliente): El fundido procedente de un cabezal que es casi de inmediato cortada en pelets que son transportados y enfriados por líquido o gas;
  • Peletización de la trenza (corte en frío): El fundido procedente de un cabezal se convierte en trenzas que se cortan en pelets después del enfriamiento y solidificación.
Se pueden adaptar las variaciones de estos procesos básicos a los materiales a trabajar y las propiedades específicas del producto en la producción de compuestos complejos. En ambos casos, los pasos intermedios del proceso y distintos grados de automatización se pueden incorporar en cualquier etapa del proceso.
En este sistema de peletización bajo el agua 
Automatik Sphero, los principales componentes 

del sistema están todos ensamblados en una 
armazón común de soporte. Los micro pelets 
son una aplicación que  supuestamente se beneficia 
de este sistema. 
Para encontrar la mejor solución para sus requerimientos de producción, comencemos con la evaluación de la situación actual, así como la definición de las necesidades futuras. Desarrollemos una proyección a cinco años de los materiales y las capacidades necesarias. Las soluciones a corto plazo muy a menudo resultan ser más caras y menos satisfactorias después de un período de tiempo. Aunque casi cualquier línea de peletización de un fabricante de compuestos tendrá que procesar una gran variedad de productos, cualquier sistema puede ser optimizado sólo para una pequeña gama del portafolio completo de producto.

En consecuencia, todos los demás productos tendrán que ser procesados ​​bajo condiciones de compromiso.

El tamaño del lote, en combinación con la capacidad nominal del sistema, tendrá un impacto muy fuerte en el proceso de peletización y la selección de la maquinaria. Desde que los lotes de producción de compuestos tienden a ser más bien pequeños, la flexibilidad de los equipos es a menudo un gran problema. Los factores incluyen un fácil acceso para la limpieza y el servicio y la capacidad de moverse fácil y rápidamente de un producto a otro. Puesta en marcha y parada del sistema de peletización deberia incluir un mínimo de desperdicio de material.

Una línea que utiliza un baño de agua simple para el enfriamiento de trenza a menudo es la primera opción para las plantas de fabricacion de compuesto. Sin embargo, la disposición individual puede variar significativamente, debido a las exigencias de rendimiento, flexibilidad y grado de integración de sistemas.En peletización de trenza, las trenzas de polímero salen del cabezal y son transportados a través de un baño de agua y se enfrían. Después de que las trenzas dejan el baño de agua, el agua residual es eliminada de la superficie por medio de una cuchilla de aire de succion. Las trenzas secas y solidificadas son transportadas al peletizador, jaladas dentro de la cámara de corte de la sección de alimentación a una velocidad lineal constante. En el peletizador, Las trenzas se cortan entre un rotor y un cuchillo de cama en pelets más o menos cilíndricos. Estos pueden sujetos a un post-tratamiento como la clasificación, refrigeración adicional, y el secado, además de transportarse.

Si el requisito es de fabricación continua de compuestos, en el que  están involucrados menos cambios de producto y las capacidades son relativamente altas, la automatización puede ser ventajosa para la reducción de los costos y aumento de la calidad. Tal línea automática de peletización de trenza puede utilizar una variación de autotrenzado de este tipo de peletizador. Esta se caracteriza por un deslizador de agua de enfriamiento y la cinta transportadora perforada que reemplaza el canal de refrigeración y la línea de evaporación y proporciona el transporte automático dentro del peletizador. 

Los secadores de faja Duro esta diseñados para
para conexión directa a un sistema de peletización
bajo el agua Sphero. Tales dispositivos 
se recomiendan para pelets abrasivos o quebradizos, 
materiales reforzados con vidrio, o altas cargas de 
carbonato de calcio.

Algunos compuestos de polímero son muy frágiles y se rompen con facilidad. Otros compuestos, o algunos de sus ingredientes, puede ser muy sensible a la humedad. Para tales materiales,el peletizador de trenza con faja transportadora es la mejor respuesta. Una cinta transportadora perforada toma las trenzas del cabezal y las transporta gentilmente a la cortadora. Varias opciones de enfriamiento - rociado de agua, humedecedores, boquillas Venturi de aire comprimido, ventiladores de aire, o combinaciones de ellos, permiten una gran flexibilidad.

Cuando peletizar bajo el agua
Cuando la forma preferida de pellets es más esférica que cilíndrica, la mejor alternativa es una cortadora en caliente bajo el agua. Con un rango de capacidad desde aproximadamente 10 kg/hr a varias toneladas/hr, este sistema es aplicable a todos los materiales con un comportamiento termoplástico.En la operación, el polímero fundido se divide en un anillo de trenzas que fluyen a través de un cabezal anular dentro de una cámara de corte inundada con agua de proceso. Un cabezal de corte rotativo en un chorro de agua corta la trenzas de polímeros en gránulos, los cual son de inmediatotransportados fuera de la cámara de corte. Los pelets son transportados en forma suspendida a la secadora centrífuga, donde son separados del agua por el impacto de las paletas giratorias. Los gránulos secos se descargan y se entregan para su posterior procesamiento. El agua es filtrada, enfriada, y recirculada de nuevo al proceso.

Los principales componentes del sistema - cabezal de corte con cámara de corte, la placa del cabezal, y la válvula de arranque, todo en una armazón común de apoyo - son el conjunto principal. Todos los otros componentes del sistema, tales como circuito de agua de proceso con derivación de flujo (bypass), la descarga de la cámara de corte, el visor, la secadora centrífuga, el filtro banda, la bomba de agua, el intercambiador de calor y el sistema de transporte se pueden seleccionar de una amplia gama de accesorios y combinarse en un sistema específico de trabajo.

En cada sistema de granulación bajo el agua, existe un equilibrio frágil de la temperatura dentro de la cámara de corte y la placa del cabezal. La placa del cabezal es continuamente enfriada por el agua de proceso y a la vez calentada con calentadores de cabezal y el flujo de fundido caliente. Reducir la pérdida de energía en la placa del cabezal resulta en una condición de procesamiento mucho más estable y mejor calidad del producto. Con el fin de reducir esta pérdida de calor, el procesador puede elegir una placa de cabezal con aislamiento térmico y / o cambiar a un cabezal con calentamiento fluido

Muchos compuestos son bastante abrasivos, lo que resulta en un desgaste y desgarre significativo de las piezas de contacto, tales como las navajas giratorias y las mallas filtranteso en la secadora centrífuga. Otros compuestos pueden ser sensibles al impacto mecánico y generar un exceso de polvo. Para ambos materiales especiales, un nuevo tipo de secador de pelets deposita los pelets húmedos en una faja transportadora perforada que viaja a través de una cuchilla de aire, succionando efectivamente el agua. El desgaste de las piezas de la máquina, así como los daños a los pelets pueden ser reducidos comparados con un secador de impacto. Dado el corto tiempo de residencia en la faja, se requiere generalmente algún tipo de secado posterior (por ejemplo, con un lecho fluidizado) o un enfriamiento adicional. Los beneficios de esta nueva solución de secado sin impacto de pelets son:
  • Menores costos de producción debido a la larga vida de todas las partes que entran en contacto con los pelets.
  • Manejo gentil de los pelets, lo que garantiza productos de alta calidad y menor generación de polvo.
  • Reducción del consumo de energía porque no se necesita suministro de energía adicional.
Otros procesos de peletización
Algunos procesos de peletización otros son más bien poco usados en el campo de los compuestos. La forma más fácil y barata de reducir los plásticos a un tamaño adecuado para su posterior procesamiento podría ser una simple operación de molienda. Sin embargo, la forma y el tamaño de las partículas resultantes son muy inconsistentes. Algunas propiedades importantes del producto, también sufrirán una influencia negativa: La densidad aparente se reducirá drásticamente y las propiedades de flujo libre de la mayor parte serían muy malas. Es por eso que este material sólo será aceptable para aplicaciones inferiores y deben ser comercializados a un costo bastante bajo.

El cubicado (dicing) ha sido un proceso común de reducción de tamaño desde principios del siglo pasado. La importancia de este proceso ha disminuido constantemente desde hace casi 30 años y actualmente realiza una contribución poco significativa para los actuales mercados de pelets.

La peletización de trenza bajo el agua es un proceso automático sofisticado. Sin embargo, este método de producción se utiliza principalmente en parte de la producción de polímeros vírgenes, como poliéster, nylon y polímeros estirénicos, y no tiene una aplicación común en los compuestos actuales.

La peletización a la salida del cabezal y refrigerado por aire, es un proceso aplicable sólo para los productos no pegajosos , especialmente PVC. Sin embargo, este material es más comúnmente compuesto en las mezcladoras por lote, con calefacción y refrigeración y descarga como mezclas en seco. Sólo cantidades pequeñas de compuestos de PVC se transforma en pelets.

La peletización por anillo de agua es también una operación automática. Pero también es adecuado sólo para materiales menos pegajosos y encuentra su principal aplicación en el reciclaje de poliolefinas y en algunas aplicaciones de menor importancia en compuestos.

Influencia sobre las propiedades del producto
La elección correcta del proceso de peletización implica la consideración de no solo la forma de los pelets y el volumen de producción. Por ejemplo, la temperatura y la humedad residual de los pelets son inversamente proporcionales, es decir, cuanto mayor sea la temperatura del producto, menor es la humedad residual. Algunos compuestos, tales como muchos tipos de TPE, son rígidos, especialmente a temperaturas elevadas.Este efecto puede medirse contando los aglomerado -gemelos y múltiples - en los pelets a granel.

En un sistema de granulación bajo el agua tales aglomerados de gránulos pegajosos se pueden generar de dos maneras. En primer lugar, inmediatamente después del corte, la temperatura superficial de los pelets es de sólo 10 °C por encima de la temperatura del agua de proceso, mientras que el núcleo del pelt esta todavía fundido, y la temperatura promedio del pelet está a sólo 19 a 22 °C por debajo de la temperatura de fusión. Si dos pelets entran en contacto, se deforman un poco, creando una superficie de contacto entre los pelets que pueden estar libres de agua de proceso. En esa zona de contacto, la piel solidificada se refundira inmediatamente debido al calor transportado desde el núcleo fundido, y los pelets se fusionaran uno con otro.

En segundo lugar, después de la descarga de los gránulos de la secadora, la temperatura superficial de los pellets aumenta debido al calor transportado desde el núcleo hasta la superficie. Si se almacenan pelets de TPE en un recipiente, los pelets se pueden deformar, las superficies de contacto calientes entre gránulos individuales se hacen más grandes, y aumenta la adherencia, lo que lleva de nuevo a los aglomerados. Este fenómeno es, probablemente intensificado con pelets mas pequeños - por ejemplo, micro pelets - ya que la relación entre el area superficial a los aumentos de volumen aumenta con diámetros más pequeños.

La aglomeración de pelets se puede reducir mediante la adición de una sustancia tipo cera al agua de proceso o por pulverización de las superficies de los pelets inmediatamente después de la secadora.

Realizar una serie de pruebas de peletización a una tasa de producción constante nos dará una idea de la temperatura máxima práctica de pellets para ese tipo de material y tamaño. Cualquier valor por encima de esa temperatura, aumentará la cantidad de aglomerados, y cualquier valor por debajo de esa temperatura incrementará la humedad residual.

En algunos casos, la operación de granulación pueden ser prescindibles. Esto es cierto sólo en aplicaciones en polímeros vírgenes se pueden convertir directamente a productos acabados - la extrusión directa de láminas de PET desde un reactor de polímero, por ejemplo. Si la composición de aditivos y otros ingredientes, añade un valor real, sin embargo, la conversión directa no es posible. Si la peletización es necesario, siempre es bueno conocer nuestras opciones.

Autor
Horst Mueller se unió a Automatik Plastic Machinery GmbH, un fabricante alemán de equipos de peletización de plástico, en 1997. Mueller está involucrado en la ingeniería, el desarrollo, la normalización, la administración de la propiedad intelectual, la documentación y comercialización.

Plastics Technology
Mayo 2011