As extrusoras de rosca simples são comuns no processamento de plásticos e também podem transformar flocos de garrafas PET em grânulos de rPET.se A linha controla a umidade, os voláteis, a filtração e a granulação de forma suficientemente eficaz para proteger a viscosidade intrínseca (IV) e a qualidade dos grânulos.
Este guia explica o que é uma granuladora de flocos de PET de parafuso único, como a linha completa é normalmente configurada, onde os projetos falham e o que perguntar aos fornecedores antes de assinar um pedido de compra.
Para uma configuração básica e opções, consulte o manual do Energycle. Página de referência da peletizadora de parafuso único para flocos de PET.
Se você ainda está avaliando os equipamentos, estas páginas Energycle ajudam a comparar conceitos e terminologia das linhas de produção:
– máquinas de peletização de plástico
– Métodos de granulação em granuladores de plástico
– Visão geral das máquinas de reciclagem de plástico
Principais conclusões (para compradores)
- Os flocos de PET devem ser secos até atingirem um nível de umidade muito baixo antes da fusão; a umidade na massa fundida pode causar hidrólise e perda de índice de refração.
- A desgaseificação a vácuo e a filtração estável da massa fundida são frequentemente o diferencial entre "produções bem-sucedidas" e "produções consistentes".“
- As linhas de extrusão de rosca simples são frequentemente usadas para muitas aplicações de grânulos de rPET, enquanto as de rosca dupla tornam-se mais atraentes à medida que aumentam as necessidades de mistura/composição.
Por que a granulação de flocos de PET é um processo sensível: Umidade → Hidrólise → Perda de IV
O PET absorve umidade com facilidade. Quando o PET é derretido na presença de umidade, pode ocorrer hidrólise, reduzindo o peso molecular, o que se manifesta como perda de índice de refração (IV) e redução do desempenho mecânico. Um documento de orientação da indústria de reciclagem sobre manuseio e secagem de PET observa que mesmo baixos níveis de umidade podem hidrolisar o PET durante o processo de fusão e que o PET deve ser completamente seco imediatamente antes do processo de fusão para minimizar a perda de IV. O documento também apresenta metas comumente citadas, como secagem até aproximadamente 50 ppm de umidade e manutenção da perda de IV dentro de uma faixa estreita para aplicações típicas de PET reciclado. (Fonte: Diretrizes de secagem de PET da CWC (BP-PET3-05-01))
Essa é a principal razão pela qual as linhas de granulação de PET parecem "superequipadas" em comparação com as de PP/PE: o PET exige um controle de secagem deficiente, um longo tempo de residência e uma ventilação instável.
O que significa, na prática, "granulador de parafuso único para flocos de PET"
A maioria dos compradores diz "granulador", mas o sistema é uma linha composta por vários módulos:
– Preparação da ração (tamponamento, detecção de metais, densificação opcional)
– Secagem / pré-secagem (frequentemente o módulo mais importante para PET)
– Extrusão (parafuso único, geralmente com ventilação e vácuo)
– Filtração por fusão (trocador de tela ou filtração contínua, às vezes com bomba de fusão)
– Peletização + manuseio de pellets (em fio ou submerso; em seguida, secagem e remoção de partículas finas)
Ao comparar fornecedores, concentre-se menos no parafuso em si e mais em como os módulos funcionam em conjunto para controlar o fluxo intravenoso, a contaminação e a consistência dos grânulos.
Fluxograma típico do processo (flocos de garrafa → grânulos de rPET)
A maioria das linhas segue um fluxo semelhante a este:
1) Flocos de PET lavados (com limites controlados de PVC/metal/papel)
2) Pré-secagem / buffer de secagem (estabilidade de umidade desejada)
3) Sistema de alimentação (design da tremonha, controle de pontes, densificador/compactador opcional)
4) Extrusora de rosca simples (controle de perfil de temperatura + tempo de residência)
5) Desgaseificação/ventilação a vácuo (remoção de vapor de água e outros voláteis)
6) Filtração por fusão (remoção de contaminantes sólidos; controle da estabilidade da pressão)
7) Pelotização (em filamentos ou subaquática)
8) Secagem dos grânulos + remoção de partículas finas + transporte para armazenamento
Alguns processos "de frasco para frasco" adicionam etapas adicionais de descontaminação e gerenciamento de soro intravenoso (por exemplo, o VACUREMA da EREMA descreve etapas definidas de tratamento a vácuo e policondensação em fase sólida/aumento do soro intravenoso como parte de seu conceito e observa que a fusão sob vácuo ajuda a prevenir a decomposição hidrolítica/oxidativa; veja Detalhes da EREMA VACUREMA).
Módulos principais (O que inspecionar e o que isso altera)
1) Secagem / Pré-secagem (Geralmente a opção com maior retorno sobre o investimento)
Se o seu secador não conseguir manter a umidade estável na alimentação da extrusora, você terá que lidar com problemas mais adiante (espuma, bolhas, névoa, inconsistência nos grânulos, inversões frequentes das configurações).
Verificações do comprador:
– Como é medida a umidade (ponto de amostragem e método)?
– Qual a faixa de umidade que o fornecedor pode garantir na alimentação da extrusora? seu flocos?
– O que acontece durante eventos de início/parada e reabastecimento do reservatório (picos de umidade são comuns)?
Caso precise de uma meta para discutir com fornecedores, as diretrizes de secagem de PET da CWC recomendam a secagem a níveis de umidade muito baixos (geralmente em torno de dezenas de ppm) para minimizar a hidrólise durante o processamento por fusão. (Veja Diretrizes de secagem de PET da CWC.)
2) Alimentação e Manuseio de Flocos (Estabilidade é Mais Importante que Produção Máxima)
Os flocos de PET podem formar pontes, oscilar ou transportar partículas finas para dentro da extrusora. Uma alimentação estável melhora a estabilidade da pressão de fusão e facilita o controle da filtração.
Verificações do comprador:
– Design da tremonha e recursos anti-ponte
– Como o fornecedor lida com etiquetas/multas leves
– Se a densificação/compactação é utilizada (e porquê)
3) Desgaseificação/Ventilação a Vácuo (Controle de Umidade e Compostos Voláteis)
A desgaseificação é o processo que estabiliza muitas linhas de produção. Ela ajuda a remover o vapor de água e outros voláteis da massa fundida, o que é especialmente importante para o rPET, que apresenta qualidade variável na matéria-prima.
Duas coisas práticas a verificar:
– Controle de transferência (como a ventilação impede que o material derretido seja puxado para a linha de vácuo)
– Durabilidade do sistema de vácuo (pois a desgaseificação do PET pode puxar vapores como água, solventes, monômeros/oligômeros, além de partículas em suspensão para dentro do sistema)
A visão geral da Leybold sobre a desgaseificação de extrusoras descreve a desgaseificação do PET como a extração de quantidades significativas de vapores (incluindo água, solventes, monômeros e oligômeros) da extrusora para o sistema de vácuo, e observa o desafio de projeto de lidar com a condensação e a polimerização em bombas. (Veja Visão geral da desgaseificação da extrusora Leybold.)
4) Filtração por fusão + estabilidade de pressão (a vantagem da “linha silenciosa”)
A contaminação por partículas finas é real: papel, alumínio, elastômeros, ocasionalmente PVC e partículas finas. Seu filtro de material fundido precisa remover sólidos sem causar picos de pressão disruptivos ou paradas frequentes.
O que é considerado bom:
– A pressão é suficientemente estável para manter o tamanho dos grânulos consistente.
– A manutenção do filtro se adapta à duração da sua campanha (e não à sua hora de pior desempenho).
Gneuss destaca um problema operacional comum — as trocas de tela causam interrupções e picos de pressão — e descreve um conceito de filtração rotativa que visa manter as condições de fluxo do material fundido (incluindo a queda de pressão) constantes, controlando a contaminação da tela. (Veja Visão geral da filtração por fusão de gnaisse.)
A descrição da linha recoSTAR PET da Starlinger também enfatiza a filtração da massa fundida e a pressão estável da massa fundida, destacando o papel da bomba de fusão na estabilização da pressão e na garantia de uma qualidade consistente da massa fundida. (Veja Visão geral do PET Starlinger recoSTAR.)
5) Método de peletização (em cadeia vs. subaquático) e manuseio dos grânulos
A granulação não se resume apenas ao "corte". Envolve também o manuseio de água/ar, a secagem dos grânulos, o controle de partículas finas e a tolerância da linha a pequenas variações na fusão.
Os sistemas de granulação subaquática são frequentemente especificados como pacotes completos, pois vários subsistemas precisam ser compatíveis. A revista Plastics Technology observa que um sistema de granulação subaquática “só pode ser bem-sucedido com a especificação adequada de extrusoras, bombas, filtros, sistemas de água e secadores, coordenados para alcançar uma qualidade consistente dos grânulos”. (Veja Tecnologia de plásticos: especificação do sistema de granulação subaquática.)
Se estiver a decidir entre métodos de peletização, peça aos fornecedores que demonstrem a qualidade dos grânulos (partículas finas, caudas, distribuição do tamanho dos grânulos) na sua taxa de produção e IV pretendidas — e não apenas numa condição ideal. Para uma análise prática das opções mais comuns, consulte o guia da Energycle. Métodos de granulação em granuladores de plástico.
Parafuso simples versus parafuso duplo para flocos de PET (Tabela de decisão do comprador)
| Fator de decisão | Um único parafuso costuma ser suficiente quando… | Parafuso duplo costuma ser uma boa opção quando… |
|---|---|---|
| Consistência em flocos | Os flocos recebidos são lavados e classificados de forma consistente. | Oscilações na qualidade dos produtos recebidos e você precisa de mais "margem de segurança" para processamento.“ |
| Mistura/composição | Você precisa principalmente de fusão, desgaseificação, filtração e granulação. | É necessária uma mistura mais forte para aditivos, cargas, corantes ou formulações controladas. |
| Necessidades de desvolatilização | Uma ou duas zonas de ventilação/vácuo bem projetadas podem atingir as metas. | Você precisa de uma capacidade de desvolatilização e mistura mais agressivas. |
| Modelo de manutenção | Você deseja menos elementos rotativos e rotinas de reconstrução mais simples. | Você aceita uma manutenção mais complexa em troca da flexibilidade do processo. |
| tolerância ao risco | Você pode impor especificações de entrada rigorosas (umidade/contaminação). | É necessário que o processo tolere uma maior variabilidade de entrada. |
A maneira mais rápida de decidir é definir o IV (Índice de Variação) desejado para os grânulos, a janela de contaminação e os requisitos do mercado final, e então confirmar com um teste de material usando seus flocos.
Especificações que você deve definir antes de solicitar um orçamento.
Muitas compras de "máquinas erradas" acontecem porque o orçamento é baseado apenas na capacidade de produção. Use uma ficha técnica que inclua requisitos de qualidade, variabilidade e conformidade.
| Item de especificação | Por que isso importa | Como definir isso? |
|---|---|---|
| Umidade dos flocos que chegam | Fator determinante do risco de hidrólise e perda de IV | Forneça os valores típicos/piores casos de umidade; defina a meta de umidade de alimentação medida na entrada da extrusora (cite seu método de teste). |
| Perfil de contaminação de entrada | Determina a carga de filtração e os defeitos dos grânulos. | Defina o limite de PVC, metais, papel/rótulos, partículas finas % e contaminantes não fundentes. |
| Limite de perda de IV e IV do pellet alvo | Define o desempenho mecânico e o uso final. | Faixa alvo do estado IV e perda IV permitida; verificar o método de medição (ASTM D4603 é comumente referenciado). |
| Expectativas de odor/VOC | Afeta a aceitação do mercado final. | Defina o alvo de odor/VOC e como ele será avaliado (painel de clientes, instrumento, etc.). |
| Geometria dos grânulos + limites de partículas finas | Afeta o transporte, a dosagem e a qualidade a jusante. | Defina a faixa de tamanho dos grânulos e a quantidade aceitável de finos; inclua as expectativas de secagem e remoção de finos. |
| Intenção de contato com alimentos (se aplicável) | Pode exigir validação e documentação adicionais. | Definir o mercado final e o caminho para a conformidade; revisar as diretrizes da FDA sobre plásticos reciclados para considerações sobre a química das embalagens de alimentos. |
Referência da FDA para equipes que visam aplicações em contato com alimentos: Utilização de plásticos reciclados em embalagens de alimentos (considerações químicas): orientações para a indústria..
Perguntas aos fornecedores que salvam projetos
Faça essas perguntas com antecedência, antes que o fornecedor defina uma configuração:
1) Garantia de secagemQual o nível de umidade garantido na alimentação da extrusora para meus flocos, e como vocês o medem?
2) projeto de desgaseificaçãoO que impede a transferência de material fundido para a linha de vácuo e qual é o plano de manutenção do sistema de vácuo?
3) Plano de filtragemQuais são as estimativas de carga de contaminação que você está usando, qual a finura que você consegue manter e como seria um "dia ruim" em termos de troca de filtros ou retrolavagem?
4) Estabilidade da pressão de fusãoVocê utiliza uma bomba de fusão? E qual a faixa de flutuação de pressão esperada em regime permanente?
5) Comprovante de qualidade dos pelletsMostre a distribuição do tamanho dos grânulos e a quantidade de finos na minha taxa de produção alvo e explique como o secador de grânulos e a remoção de finos são dimensionados.
6) Protocolo do ensaio clínicoO que iremos medir durante o ensaio (IV, géis, pontos pretos, VOC/odor) e o que constitui aprovação/reprovação?
Para planejamento de tempo de inatividade e peças, Energycle's Lista de verificação de manutenção da granuladora de plástico Pode ajudar você a transformar a "manutenção" em um verdadeiro cronograma de manutenção preventiva.
Perguntas frequentes (Perguntas reais sobre compras)
Uma única linha de extrusão com parafuso pode produzir grânulos de rPET para contato com alimentos a partir de flocos de garrafa?
Sim, é possível, mas o "contato com alimentos" é uma questão de conformidade e controle de processos, não apenas uma questão de escolha de rosca. Você precisa de um controle rigoroso da entrada (triagem, lavagem e baixo teor de PVC/metal), além de um conceito de descontaminação que seja aceito pelo seu mercado final. Alguns fornecedores oferecem sistemas completos de garrafa para garrafa com tempo e temperatura de tratamento a vácuo definidos; por exemplo, a EREMA descreve o tempo mínimo de tratamento a vácuo e o tratamento em temperatura mais alta para flocos de PET em seu conceito VACUREMA. Para projetos nos EUA, consulte também o Diretrizes da FDA sobre plásticos reciclados para embalagens de alimentos e alinhe seu plano de validação com os requisitos do seu cliente.
Qual o nível de umidade que o fornecedor deve garantir na entrada da extrusora?
Solicite uma faixa de umidade garantida na entrada da extrusora, e não apenas o "desempenho do secador". O PET é sensível à umidade na massa fundida, pois a hidrólise pode reduzir o peso molecular e o índice de viscosidade (IV). Um documento de orientação para secagem na reciclagem de PET discute a secagem do PET a níveis de umidade muito baixos (geralmente em torno de dezenas de ppm) para minimizar a hidrólise e limitar a perda de IV durante o processamento da massa fundida. Use isso como referência inicial e, em seguida, defina um valor com base no IV desejado e na aplicação final. Mais importante ainda, especifique o ponto de amostragem, o método de teste e como o fornecedor lidará com picos de umidade durante o reabastecimento do funil e as inicializações. (Consulte Diretrizes de secagem de PET da CWC.)
Qual método de filtração por fusão é mais seguro para flocos pós-consumo: trocador de tela ou filtração contínua?
A escolha certa depende da carga de contaminação e das expectativas de tempo de atividade. Trocadores de tela podem funcionar bem quando a contaminação é controlada, mas trocas frequentes de tela podem causar oscilações de pressão e interrupções no processo se a linha não for projetada para isso. Os conceitos de filtração contínua visam manter as condições de fluxo de material fundido mais estáveis; por exemplo, Gneuss descreve abordagens de filtração que mantêm condições constantes controlando a contaminação da tela, ajudando a evitar picos de pressão associados às trocas de tela. Ao comparar propostas, pergunte a cada fornecedor sobre a carga de contaminação estimada, o intervalo de manutenção esperado para sua capacidade de produção e os dados que eles usam para prever a estabilidade da pressão. (Veja Visão geral da filtração por fusão de gnaisse.)
Preciso de uma bomba de fusão em uma linha de granulação de PET?
Uma bomba de fusão não é obrigatória, mas pode ser útil quando você precisa de pressão de fusão estável na matriz para obter um tamanho de grânulo consistente e uma operação mais estável — especialmente se a filtração causar quedas de pressão variáveis. A descrição do recoSTAR PET da Starlinger destaca o papel da bomba de fusão na estabilização da pressão de fusão e na garantia de uma qualidade de fusão consistente. Para os compradores, a decisão se resume a: quão rigorosos são os limites de tamanho/partículas finas dos seus grânulos, quão variáveis são os flocos recebidos e quão estável você precisa que a pressão na matriz seja para o seu método de granulação. Peça ao fornecedor para mostrar dados de tendência de pressão com e sem a bomba na finura de filtragem desejada. (Veja Visão geral do PET Starlinger recoSTAR.)
O que devo especificar para a desgaseificação a vácuo para evitar depósitos e problemas na bomba?
Comece analisando o que sai da fusão do rPET: vapor de água, outros vapores e, às vezes, partículas em suspensão. Leybold observa que a desgaseificação do PET pode extrair vapores como água, solventes, monômeros/oligômeros, e que estes podem condensar e polimerizar dentro das bombas de vácuo, criando um desafio de projeto e manutenção. Para a aquisição, pergunte quais filtros/condensadores estão incluídos, como os depósitos são gerenciados, qual o intervalo de limpeza e se a manutenção pode ser alinhada com seus ciclos de produção. Pergunte também como o sistema de ventilação impede a transferência de material fundido para o sistema de vácuo durante picos de produção. (Veja Visão geral da desgaseificação da extrusora Leybold.)
Granulação por filamento ou granulação subaquática — o que reduz defeitos e partículas finas nos grânulos de PET?
Ambos os sistemas podem funcionar; o fator decisivo é a compatibilidade entre os sistemas e a faixa de operação. Os sistemas subaquáticos podem produzir grânulos consistentes, mas exigem a especificação coordenada dos equipamentos a montante e a jusante. A revista Plastics Technology observa que o sucesso da peletizadora subaquática depende da especificação adequada de extrusoras, bombas, filtros, sistemas de água e secadores para alcançar uma qualidade consistente dos grânulos. Para compradores de PET, solicite uma lista de critérios de aceitação de qualidade dos grânulos (finos %, rejeitos, variação de tamanho dos grânulos) e peça ao fornecedor que execute (ou mostre) dados comparáveis na sua taxa de granulometria e vazão desejadas. Inclua também a secagem e a remoção de finos na cotação; defeitos geralmente aparecem após a secagem. (Veja Tecnologia de plásticos: especificação do sistema de granulação subaquática.)
Referências
- Energycle — Granulador de parafuso único para flocos de PET: referência do produto: https://www.energycle.com/pet-plastic-flake-single-screw-pelletizer/
- CWC — Manuseio e processamento de reciclagem de PET: métodos e requisitos de secagem (BP-PET3-05-01): https://p2infohouse.org/ref/14/13537.pdf
- EREMA — Detalhes da tecnologia VACUREMA (tratamento a vácuo, fusão sob vácuo, conceitos de filtração): https://www.erema.com/en/vacurema_details/
- Visão geral da Leybold sobre a desgaseificação de extrusoras (vapores de PET e considerações sobre o sistema de vácuo): https://www.leybold.com/en/products/systems-and-solutions/customized-vacuum-systems/extruder-degassing
- Gneuss — Visão geral da filtração por fusão (conceitos de estabilidade de pressão e filtração contínua): https://www.gneuss.com/en/trouble-free-melt-filtration/
- Visão geral do recoSTAR PET da Starlinger (filtragem de fusão, bomba de fusão, características do processo): https://www.starlinger.com/en/recycling-technology/recostar-pet
- FDA — Uso de plásticos reciclados em embalagens de alimentos (considerações químicas): Orientações para a indústria: https://www.fda.gov/media/150792/download
- ASTM — Viscosidade intrínseca do PET (visão geral da norma ASTM D4603): https://store.astm.org/d4603-18.html
- ISO — Diretrizes para reciclagem de plásticos (visão geral da ISO 15270): https://www.iso.org/standard/15270.html
