No mundo atual, a sustentabilidade está rapidamente deixando de ser uma vantagem de marketing para se tornar uma necessidade real. Devido a essas mudanças, os processadores estão cada vez mais buscando incluir plásticos reciclados pós-consumo (PCR) em seus fluxos de materiais. Misturar um pouco de plástico reciclado com resina virgem é fácil. No entanto, processar o PCR 100% é mais difícil. Ele afeta o desempenho da rosca e do cilindro.
O material reciclado comporta-se de forma diferente da resina virgem. Além de introduzir variabilidade e contaminação no processo, você também se depara com instabilidade no fluxo de fusão e sensibilidade inesperada ao cisalhamento. Para realizar com sucesso a PCR 100%, é necessário não apenas ajustar o processo, mas também compreender a interação entre a rosca e o cilindro do equipamento com esse material.
Este artigo abordará como processar o PCR 100% e superar seus desafios.
Aspectos a considerar no processamento do PCR 100%
A principal diferença no processamento de PCR é que você não sabe o que vai obter.
O plástico reciclado provém de inúmeras fontes, o que significa que o material que você está processando pode ter peso molecular, teor de umidade e contaminação bastante variáveis. Essas diferenças afetarão a forma como o material flui quando derretido e como se comporta sob cisalhamento.
Essa variabilidade cria alguns problemas importantes.
1- Instabilidade de fusão
O maior problema é a instabilidade da fusão. O PCR se degrada mais rapidamente do que a resina nova, resultando em viscosidade inconsistente e propriedades de fluxo deficientes. Outro desafio são os contaminantes. Frequentemente, encontram-se pedaços de papel, partículas de metal ou polímero degradado misturados ao material. Esses contaminantes podem causar defeitos superficiais nas peças e danificar o equipamento.
2- Sensibilidade à umidade
É importante ressaltar também que a umidade é um fator crucial no processamento do PCR 100%. A maioria dos materiais reciclados é suscetível à absorção de umidade. Conforme o material derrete, qualquer umidade gera vapor e cria bolhas, vazios e defeitos superficiais nas peças. Você pode ter o melhor projeto de parafuso do mundo, mas se o material não estiver devidamente seco, estará em apuros.
Lidar com essas questões é em parte processo, em parte projeto de parafuso e cilindro. Vamos analisar alguns dos aspectos críticos a serem observados no processamento do PCR 100%.
Por que o design da rosca e do cano é mais importante com PCR?
O PCR 100% não pode ser processado usando uma rosca de uso geral. Os fluxos de fusão do PCR podem variar devido ao índice de fluxo de fusão, contaminação, degradação, etc. Uma rosca projetada para estabilizar a fusão pode beneficiar o processamento do PCR.
Os parafusos de barreira podem ajudar a aliviar a instabilidade da massa fundida por meio de seu projeto, forçando a separação do polímero sólido e fundido durante o processamento. Os parafusos de barreira possuem uma espiral de barreira que, em vez de permitir que o material parcialmente fundido avance para a próxima seção do parafuso, força o material a entrar em dois canais distintos.
Para materiais de PCR, essa separação torna-se crucial. Plásticos reciclados frequentemente contêm partículas que derretem em velocidades diferentes. No processamento de PCR, isso é importante porque os plásticos reciclados podem ter partículas que derretem em velocidades diferentes da maior parte do material.
Sem a separação do material fundido dos sólidos, podem ocorrer instabilidade de fluxo, grânulos não fundidos e defeitos na superfície do material fundido. Seções de mistura distributiva e dispersiva, como misturadores Maddock ou elementos de mistura espiral, melhoram significativamente a mistura de aditivos, corantes e fluxos de material fundido, resultando em um material fundido mais uniforme, menos defeitos visuais e melhor desempenho da peça.
O processamento de materiais de PCR exige atenção especial à homogeneização para minimizar contaminantes, variações de cor, frações de polímero degradadas, etc. É importante ressaltar que os dispositivos de rosca para PCR não devem cisalhar o material em excesso. Embora a homogeneização contribua para a homogeneidade, ela também pode aumentar a degradação do polímero. Uma rosca com barreira e homogeneização leve seria ideal.
Papel do projeto otimizado de parafusos
Ter o design de rosca correto pode significar a diferença entre um processamento estável e flutuações constantes. Sua rosca pode ajudar a combater algumas das inconsistências de material que você observa ao realizar a PCR. Uma rosca configurada corretamente pode ajudar a derreter seu material de forma mais consistente e misturá-lo de maneira mais homogênea.
Ao realizar a PCR, geralmente você precisará de um parafuso com algum tipo de... barreira ou seção de mistura. As seções de barreira e mistura ajudam a separar o material sólido do material fundido. Isso permite uma fusão mais completa antes da derretimento. injeção/extrusão. Uma melhor mistura também melhora a dispersão da cor e limita a quantidade de partículas não fundidas.
A taxa de compressão refere-se ao grau de compressão do material durante o processo de fusão, pressurização e transporte pela rosca. É uma comparação entre a profundidade do canal na seção de alimentação e na seção de dosagem. Muitos projetistas de roscas utilizam uma alta taxa de compressão para gerar maior cisalhamento e tentar forçar a fusão do PCR 100%.
O problema é que a maior parte do material reciclado está degradada e sensível ao calor devido ao seu histórico térmico. Altas taxas de compressão submetem o material a um cisalhamento cada vez maior à medida que ele desce pela rosca, gerando mais calor por cisalhamento. Esse calor por cisalhamento, por sua vez, degrada ainda mais o polímero.
Uma vez iniciada a degradação da massa fundida, a situação geralmente piora. Visualmente, a massa fundida escurece. A viscosidade cai a uma taxa incontrolável. As propriedades mecânicas do produto final começam a se degradar. Pode até ocorrer a geração de gases e partículas queimadas, que se traduzem em manchas pretas e defeitos na superfície.
Ao utilizar uma rosca com uma taxa de compressão menor, você diminui a quantidade de cisalhamento exercida sobre o material. Isso permite uma fusão mais estável, pois o material não é fundido agressivamente com calor de cisalhamento, mas sim de forma gradual.
Novamente, a maioria das aplicações de PCR funcionará melhor com uma taxa de compressão mais baixa, na faixa de 2:1 a 2,5:1. Essa faixa pode variar dependendo do polímero que está sendo processado e da contaminação do material.
A taxa de compressão é apenas uma das variáveis que precisam funcionar em harmonia com a barreira, a mistura e outras características da rosca. Uma rosca bem projetada irá derreter, misturar e transportar o material sem submetê-lo a degradação térmica e mecânica excessiva. Trabalhar com a Deer Machine ajudará a ajustar a geometria da sua rosca para o seu material específico de PCR.
Como ajustar os perfis de temperatura para obter estabilidade
Um dos aspectos mais complicados do processamento de PCR é o controle da temperatura.
Ao contrário da resina virgem, a resina PCR não tolera altas temperaturas. Temperaturas muito altas podem degradar o polímero, resultando em descoloração, odor e diminuição da resistência. Temperaturas muito baixas podem causar fusão inadequada, resultando em problemas de fluidez e defeitos na superfície.
Idealmente, você deve aumentar gradualmente a temperatura ao longo do processo. Também é importante monitorar a temperatura real de fusão, e não apenas os pontos de ajuste. Em alguns casos, operar com temperaturas mais baixas pode ser uma opção melhor. design de parafuso aprimorado produzirá melhores resultados do que operar em temperaturas mais altas.
A instalação de sistemas de filtragem e o monitoramento do teor de umidade também serão de grande ajuda no processamento de PCR.
Controle da contaminação, filtração e como lidar com a umidade e a preparação do material.
A filtração é outro fator crucial a ser considerado na execução da PCR. Qualquer quantidade de contaminação pode causar grandes problemas no processamento da PCR 100%. Pequenas quantidades de metal ou papel podem causar defeitos nas peças e gerar grandes dores de cabeça na hora de limpar o material do equipamento.
Certifique-se de selecionar o conjunto de telas ou filtro de fusão apropriado com base no nível de contaminação do seu material. Também é importante trocar os filtros regularmente. Um filtro de fusão obstruído pode causar um grande aumento de pressão e problemas de fluxo.
Controle da umidade do material
A umidade pode ser uma das principais causas de defeitos durante a PCR. Qualquer material reciclado pode absorver umidade do ar, especialmente se estiver armazenado em um tambor ou armazém sem controle de temperatura.
Seu material seria seco antes mesmo de chegar à tremonha. Cada tipo de material tem tempos e temperaturas de secagem diferentes. Muitas vezes, secadores desumidificadores são usados para obter uma leitura de umidade consistente. Embora você possa processar PCR no secador, qualquer umidade causará problemas nas etapas seguintes.
Outra coisa que você pode fazer é misturar seus lotes de PCR. Mesmo que você esteja usando a PCR 100%, misturar o material pode ajudar a obter propriedades mais uniformes e a manter um processo mais estável.
Ajustar parâmetros de processamento
Ao processar PCR em velocidades de rosca mais baixas, reduz-se o cisalhamento, o que limita a degradação do material. Também é importante diminuir a contrapressão, pois o excesso dela pode causar problemas de mistura. Pode ser necessário ajustar a pressão de injeção/extrusão para compensar a viscosidade inconsistente da massa fundida.
Ao processar os parâmetros de PCR, certifique-se de ajustá-los em pequenos incrementos. A PCR é extremamente sensível a alterações, e pequenos ajustes podem ter grandes impactos.
O papel da qualidade dos equipamentos no processamento de PCR
O processamento do PCR 100% pode impor um estresse adicional à rosca e ao cilindro devido aos processos mecânicos e químicos. Os materiais de enchimento/aditivos e contaminantes degradam a rosca e o cilindro mais rapidamente do que o processamento de material virgem.
Um dos primeiros problemas que você encontrará ao processar PCR é o desgaste abrasivo. Muitos materiais de enchimento/aditivos e contaminantes são muito abrasivos, incluindo fibras de vidro, cargas minerais, sujeira, areia e outros que são triturados no processo de reciclagem. Esses materiais de enchimento/aditivos e contaminantes do PCR acabam se misturando à massa fundida e, eventualmente, se espalham pela rosca.
Essas partículas abrasivas penetram lentamente na rosca e no cilindro, desgastando o metal e causando erosão instantânea. Essa erosão instantânea diminui gradualmente a altura da rosca e aumenta a folga entre a rosca e o cilindro. À medida que a rosca se desgasta, a estabilidade do processo fica comprometida, o que pode levar a refluxo do metal fundido, material não misturado, instabilidade, etc.
Dependendo do(s) polímero(s) que você processa, também pode ocorrer desgaste corrosivo durante o processamento de PCR. Aditivos/materiais degradados remanescentes de produtos reciclados podem causar desgaste corrosivo. Como você deve saber, certos materiais corroem em altas temperaturas quando entram em contato com metais. O desgaste corrosivo pode causar corrosão por pite e enfraquecer a superfície de ambos os materiais. parafuso e cano, causando danos a longo prazo.
O desgaste reduz as tolerâncias, o que diminui a estabilidade do processo e a qualidade do produto. Para reduzir o desgaste durante o processamento PCR, devem ser utilizados materiais resistentes ao desgaste. Esses materiais estão disponíveis em diversas formas, incluindo cilindros bimetálicos, ligas endurecidas para parafusos e opções de revestimento. Esses materiais ajudam a combater partículas abrasivas, mantendo a rosca e o cilindro originais firmemente fixados por mais tempo.
A manutenção e inspeção regulares também são importantes ao trabalhar com materiais PCR. Procure por sinais comuns de desgaste e retire o parafuso e o cilindro de serviço antes que se tornem perceptíveis durante a produção. Verifique as pressões de fusão, monitore a carga do motor, observe a consistência da fusão e fique atento a quaisquer alterações lentas na produção. Todos esses cuidados podem ajudar a identificar o desgaste antes que se torne um grande problema.
Ao trabalhar com a Deer Machine, temos à sua disposição uma variedade de opções resistentes ao desgaste e podemos ajudar a projetar aplicações específicas para as suas necessidades. Ajudaremos você a escolher a melhor aplicação para seus materiais e orçamento, prolongando a vida útil de suas roscas e cilindros.
Erros comuns a evitar
Há muitos fatores envolvidos no processamento da PCR, mas o maior erro que as pessoas cometem é executar a PCR 100% como se fosse resina virgem.
As pessoas tentam forçar a passagem do material pela máquina aumentando a temperatura, o que acaba degradando o material ainda mais rapidamente.
Outros negligenciam a manutenção preventiva dos parafusos e canos. Parafusos e canos desgastados acentuam quaisquer imperfeições do material. Avalie onde você pode melhorar, pois pequenas mudanças podem fazer uma grande diferença.
Conclusão
Com o aumento da disponibilidade de material reciclado, a realização de PCR para o gene 100% só tende a se tornar mais comum. Embora existam desafios associados à realização de PCR, todos podem ser superados com um planejamento cuidadoso.
Procure entender como a rosca e o cilindro interagem com o seu material e faça os ajustes necessários. Certifique-se de controlar as configurações de temperatura, gerenciar a contaminação e secar o material adequadamente. Essas são apenas algumas das medidas que você pode tomar para processar com sucesso o PCR 100%.
