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Tecnologia de vácuo moderna para a desgaseificação da fundição durante a extrusão

Enquanto especialista na composição de misturas, a empresa PolyComp GmbH tanto é um fabricante subcontratado, como um produtor licenciado de plásticos técnicos complexos. A sua gama de produtos vai de plásticos de alta temperatura e termoplásticos técnicos de alta resistência até elastómeros termoplásticos flexíveis, que são combinados com uma grande variedade de aditivos mediante pedido. O vasto portfólio de produtos requer instalações de produção flexíveis, compostas por várias extrusoras e algumas configurações de parafuso especiais.

No entanto, há um aspeto comum a todas as extrusoras: para a extração de vapores e gases de material fundido nas secções de parafuso: a PolyComp confia exclusivamente em sistemas de desgaseificação PLASTEX da Busch Vacuum Solutions. Estes sistemas equipados com bombas de vácuo de rotores de garra MINK são excecionalmente fiáveis e fáceis de manter.

Sobre a PolyComp

A PolyComp foi fundada através de uma operação de compra, em 2000, e a sua sede está localizada em Norderstedt, nos arredores de Hamburgo, Alemanha. Em 2013, o controlo da PolyComp foi assumido pelo grupo Feddersen de Hamburgo, que se foca na comercialização mundial de produtos químicos e técnicos.

A atividade principal da PolyComp inclui a composição de misturas de poliolefinas (PP/PE), assim como de EVA, PA, PBT, PC, ABS, EVOH, POM e PMMA. Estes compostos são misturados com vários aditivos que vão desde carbono ou fibras naturais, cargas simples a microesferas de vidro, aditivos de cor ou ceras.

Compostos para filme plástico

Uma das especialidades da PolyComp são os compostos para filme plástico, que requerem quantidades extremamente reduzidas de gel. O processo de produção inclui um estágio de extrusão com configurações de parafuso específicas e a aplicação de um dispositivo de troca de crivo com elevada precisão de filtragem. A empresa utiliza um total de oito extrusoras com fuso único ou duplo. O material fundido é desgaseificado em seis destas extrusoras. Até 2009, a empresa utilizava bombas de vácuo de anel líquido para este processo.
“A eliminação da água usada estava a tornar-se cada vez mais problemática, uma vez que os gases e vapores se misturavam com a água e condensavam. O custo do tratamento ou da eliminação da água estava constantemente a aumentar.“
Stefan Stolp, gestor de manutenção
Henning von Brühl – assistente do gestor de manutenção – acrescenta ainda: "Nós nunca conseguimos prever com exatidão que tipo de substâncias se iriam juntar na água. Não eram apenas gases, vapores e polímeros das substâncias de base; partes dos aditivos também se depositavam no fluido operacional das bombas de vácuo." Isto devia-se às frequentes mudanças de produto. Mesmo que as substâncias de base se mantivessem iguais, os diversos aditivos utilizados poderiam alterar a composição das substâncias na água. Uma vez que a PolyComp funciona em regime de três turnos, cinco dias por semana, foram recolhidas grandes quantidades de água para fins de tratamento.

A nossa solução

Estando à procura de uma solução ecológica em 2009, a empresa entrou em contacto com a Busch, que propôs a instalação de um sistema de desgaseificação PASTEX (fig. 1), que não requer quaisquer fluidos operacionais. O sistema é constituído no essencial por uma bomba de vácuo de rotores de garra MINK (fig. 2) e um separador de líquidos e poeiras e um filtro fino a montante. Os filtros são utilizados para separar os condensados e sólidos. As bombas de vácuo de rotores de garra MINK não requerem quaisquer fluidos operacionais, tais como água ou óleo. Isto significa que os vapores e gases bombeados não entram em contacto com quaisquer fluidos operacionais, com os quais se poderiam misturar ou aos quais poderiam reagir. No entanto, nem a tecnologia de separação mais cuidadosa consegue prevenir sempre a infiltração de monómeros residuais no interior das bombas e o fenómeno de fissuração. Por este motivo, a bomba de vácuo de rotores de garra MINK está equipada com um dispositivo de limpeza. Este permite a alimentação da bomba de vácuo com uma quantidade de líquido de lavagem doseada com precisão em intervalos definidos, ajudando a evitar a formação de fissuras. O gestor de manutenção Stefan Stolp definiu a quantidade de líquido de lavagem e os intervalos de lavagem para cada um dos materiais extrudidos. O processo de lavagem pode ser executado durante os períodos de inatividade ou mesmo com a produção em curso.
Depois da aquisição dos seus primeiros sistemas de desgaseificação PLASTEX, a PolyComp foi substituindo gradualmente todas as suas bombas de vácuo de anel líquido. Stefan Stolp está muito satisfeito com a solução. Em primeiro lugar, ela resolveu o problema das águas residuais; em segundo lugar, os sistemas de desgaseificação PLASTEX são completamente fiáveis e requerem esforços de manutenção reduzidos. Os filtros têm de ser limpos regularmente e o produto de lavagem tem de ser reabastecido sempre que necessário. Os intervalos entre reabastecimentos variam em função do material processado. Este trabalho é efetuado diretamente pelos membros da equipa de produção. Em média, a equipa de manutenção desmonta e limpa cada bomba de vácuo a cada 10 meses. "Em termos gerais, o volume de trabalho é pouco em comparação com o das antigas bombas de vácuo de anel líquido", segundo declara Henning von Brühl.

A engenheira Simone Patermann identificou mais uma vantagem da utilização dos sistemas de desgaseificação PLASTEX. Enquanto chefe de produção, ela está sempre de olho no consumo energético, sobretudo, porque a PolyComp possui uma certificação segundo a norma ISO 50001 relativamente a sistemas de gestão energética.
As bombas de vácuo de rotores de garra MINK têm o mais alto fator de eficiência de todas as tecnologias de vácuo mecânicas. Tal significa que o seu consumo energético é sempre inferior face a outras bombas de vácuo mecânicas com o mesmo desempenho.
Isto deve-se a dois fatores principais. Em primeiro lugar, a eliminação de todos os fluidos operacionais exclui também a necessidade de energia para os transportar. Em segundo lugar, as bombas de vácuo de rotores de garra MINK funcionam completamente sem contacto. Ou seja, os componentes não roçam uns nos outros e não é necessária qualquer força para compensar essa fricção.

Em 2018, a PolyComp lançou uma nova linha de extrusão, cujo elemento central é uma extrusora com duplo fuso, com um rendimento de até 1500 kg por hora. As duas unidades de dosagem laterais (fig. 3) permitem adicionar diferentes tipos de cargas à base de pó ao mesmo tempo, e compor uma mistura com um elevado rendimento. Uma unidade de dosagem lateral pode ser ligada a um sistema de desgaseificação PLASTEX. Isto reduz o volume de cargas e permite triplicar a densidade aparente em comparação com uma unidade de dosagem lateral sem desgaseificação. Daqui resulta um aumento considerável da taxa de rendimento total.
Toda a equipa de gestão na PolyComp concorda que – no que toca a fiabilidade, ao esforço de manutenção e à eficiência económica – tomaram a decisão certa ao optar por um sistema de desgaseificação PLASTEX da Busch. O elevado grau de fiabilidade tem um impacto positivo sobre a produção. Agora, os tempos de inatividade decorrentes de avarias ou reparações ou trabalhos de limpeza imprevistos – como costumava ser o caso com as bombas de vácuo de anel líquido – pertencem ao passado.