Por que filmes e fibras precisam de compactação antes da extrusão

O problema: densidade aparente

Uma extrusora é um dispositivo volumétrico na garganta de alimentação. Ela aceita um determinado volume por rotação, e esse volume tem uma massa associada. Para flocos rígidos, essa massa é substancial. Para filmes soltos, é muito pequena.

A consequência é que uma extrusora classificada com uma determinada produção em quilogramas por hora só a atingirá com material de uma certa densidade aparente. Se alimentada com filme solto, os filetes da rosca não são preenchidos; o material não é transportado de forma consistente; a pressão de fusão flutua; e a produção cai muito abaixo da capacidade nominal, independentemente de como a máquina esteja configurada.

É por isso que a densidade aparente, e não a produtividade, é a restrição na reciclagem de filmes e fibras.

O que acontece sem a compactação

Alimentar filmes ou fibras soltas diretamente em uma extrusora normalmente produz:

• Oscilações — a alimentação alterna entre criar pontes e colapsar, fazendo com que a taxa de fluxo de massa oscile.
• Pressão de fusão instável, que se manifesta na matriz como variação no tamanho dos pellets.
• Partículas não fundidas, porque o tempo de residência é inconsistente.
• Baixa produção alcançável, muitas vezes muito abaixo da classificação nominal da máquina.
• Maior energia específica, porque a extrusora está operando sob condições para as quais não foi projetada.

Como funciona um alimentador com compactador

O material entra em um compactador — geralmente uma câmara vertical com lâminas rotativas — onde é cortado, misturado e aquecido por fricção sem ser totalmente fundido. O efeito combinado é:

1. Redução de tamanho do filme ou fibra que entra.
2. Densificação em uma massa semelhante a farelo com densidade aparente muito maior.
3. Secagem parcial, à medida que a umidade superficial é eliminada pelo calor da fricção.
4. Homogeneização, para que o material apresentado à rosca seja consistente.

O material densificado é então alimentado na rosca da extrusora sob condições controladas. Como a alimentação agora é consistente em densidade e temperatura, a rosca é preenchida corretamente e o processo se estabiliza.

O que a compactação muda a jusante

• Pressão de fusão estável na matriz, que é o que torna o tamanho do pellet consistente.
• Maior produção alcançável da mesma extrusora, porque as roscas estão realmente preenchidas.
• Melhor comportamento de filtração, porque o fundido é mais homogêneo quando chega à tela.
• Menos umidade para remover termicamente, porque parte dela foi eliminada no compactador.

Quando a compactação é necessária

A compactação é normalmente necessária onde a alimentação tem densidade aparente muito baixa:

• LDPE, LLDPE e filme stretch
• Sacos de ráfia e tecidos de PP e PE
• Resíduos de não tecidos e fibras
• Filme fortemente impresso ou laminado
• Qualquer matéria-prima que tenha sido enfardada e retenha uma baixa densidade após a abertura

Geralmente não é necessária para flocos rígidos lavados, material moído ou material de recipientes mais denso, que alimentam uma extrusora diretamente.

A decisão é tomada a partir da densidade aparente medida do material real — um valor que é estabelecido durante a discussão do projeto em vez de ser presumido.

Relação com o restante da linha

A compactação não é uma escolha isolada. Ela interage com:

• Lavagem e secagem a montante — uma alimentação mais úmida requer mais trabalho no compactador.
• Desgaseificação a jusante — a umidade não removida no compactador deve ser ventilada posteriormente.
• Filtração — um fundido homogeneizado obstrui uma tela de forma mais uniforme e previsível.
• Granulação de estágio único vs. dois estágios — a compactação geralmente altera qual é a mais apropriada.

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