lunes, 27 de junio de 2011

Deshumidificación de plásticos

Secado de polímeros termoplásticos

Deshunidificador - cristalizador de PET
Procesar muchos materiales con exceso de humedad puede dar lugar a diversos defectos en la producción de las piezas terminadas. Estos defectos pueden ser tanto visuales como también funcionales. En inyección los principales defectos son rechupes, marcas de fisuras en la superficie, degradación del material, baja viscosidad de fusión entre otros. Y en la extrusión también puede llegar a ocurrir que los perfiles tengan la superficie rugosa y ondulada además de los defectos de degradación y baja viscosidad de fusión.

Podemos separar los polímeros en dos grupos definidos: los que son hi­groscópicos y los que no.
Los no higroscópicos como el polietileno, polipropileno, poliestireno, PVC, pueden acumular humedad solamente sobre la superficie del material si son expuestos en condiciones de alta humedad.
En cambio, los materiales higroscópicos como el nylon, ABS, PET, policarbonato, tienen mucha afinidad por el agua, por lo tanto absorben la humedad dentro de su estructura molecular.

El proceso de secado de los materiales se realiza mediante el flujo continuo de aire seco caliente, en silos denominados deshumidificadores. El aire es secado mediante tamices moleculares
Diagrama de flujo de aire de secado
Descripción del proceso
Los gránulos de la resina a secar ingresan por la parte superior del silo (1). Son comunes los sistemas de carga mediante vacío.
El aire seco proveniente del tamiz molecular (6) y calentado en el calentador (7) ingresa por el cono difusor en la parte inferior del silo (2), arrastrando la humedad de la superficie de los gránulos de resina. El aire húmedo sale por la parte superior del silo (3), pasa por un filtro (4) para eliminar partículas finas de resina que podrían dañar el material adsorbente del tamiz molecular (6). Como la temperatura del aire proveniente del silo es elevado, es necesario bajar su temperatura mediante un intercambiador de calor (5) para optimizar la adsorción de humedad del aire por parte del tamiz molecular. Puede existir un segundo filtro de aire (12) posterior al enfriador para garantizar la eliminación de material fino. El flujo de aire del proceso es generado por un soplante o turbina.
El material secante de los tamices se agota, es decir, se saturan de agua que adsorben del aire es necesario regenerarlos (recuperar su capacidad secante) luego del uso prolongado. Es por ello que se les hace circular aire exterior filtrado (8) y calentado (10) mediante un soplante (9) con el fin de eliminar el agua retenida durante el proceso de secado.
Agotada la capacidad secante del tamiz molecular (6) en proceso, las válvulas de cuatro vías cambian el recorrido del aire, pasando el tamiz agotado a estado de regeneración, y el otro tamiz (11), ya regenerado, pasa a cumplir las funciones de secado del aire.
Este es un proceso continuo por lo que en todo momento hay un tamiz molecular en uso y otro en estado de regeneración.
Existen varios sensores que se distribuyen a lo largo del circuito de secado que dan datos útiles sobre la eficiencia de secado, como ser: sensor de punto de rocío a la salida del tamiz molecular, termómetros a la entrada y salida de aire al silo, etc.

Eficiencia del secado
Para poder quitar con eficiencia la humedad existen cuatro parámetros fundamentales a tener en cuenta a la hora de secar cada material. Estos son: la temperatura, el punto de rocío, el tiempo y el flujo de aire.

Para poder entender la importancia del secado en el procesamiento de ma­teriales poliméricos se explicará la influencia de cada uno de los parámetros antes mencionados.
Temperatura: en polímeros higroscópicos las moléculas de agua son conducidas dentro de las cadenas del polímero. El aumento de la temperatu­ra debilita la unión entre las cadenas y las moléculas de agua. Por encima de cierta temperatura, dependiendo del material, las moléculas de agua se mueven libremente.
Punto de rocío: la temperatura del punto de rocío es la temperatura a
la cual ocurre la condensación del agua. El punto de rocío provoca un aumen­to de la presión de vapor en el interior del polímero. Este aumento provoca la
disminución de la humedad en el material.
Tiempo: la deshumidificadón del material recién comienza cuando se alcanza la temperatura correcta pero no es instantánea; la humedad tarda un tiempo en migrar del interior del polímero hada la superficie para luego salir completamente de la superficie del material.
Flujo de aire: el aire transfiere el calor y elimina la humedad de la su­perficie del polímero. Si el flujo de aire no es suficiente el material no llegará a calentarse a la temperatura necesaria durante el tiempo de residencia en la tolva con lo cual el polímero quedará con cierta humedad. En cambio, si el flujo es excesivo el material no logrará enfriar lo suficiente el aire que retorna. Esto no es deseado porque se reduce la capacidad del desecante, aumenta el punto de rocío y puede llegar a dañar al soplador.
Pellets de menor tamaño secarán más rápido por tener una mayor relación superficie/volumen. La humedad del interior tarda menos en salir al exterior de cada partícula de material.
Además, al tener menor tamaño, el aire entre los pellets es menor, con lo cual se reduce el flujo de la corriente de aire para el secado disminuyendo la capacidad de deshumidificación si no se tiene en cuenta el tamaño.
Por otro lado, los pellets de mayor tamaño requieren más tiempo de permanencia en la tolva de secado ya que la humedad tarda más en salir a la superficie. Y para el secado, la corriente de aire necesaria es menor al poseer más espacio libre entre partículas del material.
Para el proceso que se realiza debe saberse si el material a utilizar requie­re de deshumidificadón y, si es así, se deberá contar con el equipo adecuado pa­ra poder realizar dicho tratamiento. Por ejemplo: una humedad elevada en el material a inyectar puede generar inconveniente en las piezas terminadas, pues presentan una fragilidad elevada. Estos inconvenientes en las piezas se pueden hacer manifiesto en corto o largo plazo.




Fuente:
Modern Plastics Handbook - Charles A. Harper

74 comentarios:

  1. gracias por la información, me gustaria que me pudieran enviar mas información a mi correo de ser posible

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  2. Estimado Mariano

    Muy buenas tardes. Disculpa la molestia, precisamos inyectar una resina con una humedad de 0.02% en la alimentación, como podría verificar que la humedad de la resina de mi material es de 0.02% en la tolva? es decir, que durante el secado logré obtener esta humedad, podría colocar algún sensor en la tolva que me indique la humedad del ambiente? y correlacionarlo con la de mi material?

    Saludos cordiales

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    1. Hola Polo. Existen sensores de punto de rocío para vigilar el desempeño del secador o las condiciones de la tolva, y asegurar que el proceso de secado se mantenga dentro de las especificaciones.
      Saludos

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  3. Hola Mariano
    Un dato. Sabes cuanto demora en rehumedecerse la resina luego de haber sido secada?
    Estoy evaluando la posibilidad de pre-secar una resina y luego transportarla por succión y quiero costear si me es mas económico tratar el aire de la bomba o no.

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    1. Hola David. La tasa de absorción de agua varía según el tipo de plástico y aditivos que entren en su formulación. Deberías consultar a tu proveedor de resinas al respecto.
      Saludos

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  4. Hola Mariano,

    Trabajo en una Planta donde tenemos Extrusoras de Polipropileno, nuestra materia prima es seetec y braskem, el tiempo de reposo de cada bobina es de 2 a 3 días en verano y en invierno de 4 a 5 días, debido a que durante el proceso la manga tiene contacto con agua helada(para darle un brillo a la bolsa) de más está decir que esto afecta a la producción, por lo tanto estaba buscando ideas en la web para poder disminuir el tiempo de secado de cada bobina, tu crees que lo recomendable sea colocar secadores con aire seco caliente?, o aire seco frio?

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    1. Hola. Estimo que el aire seco caliente aceleraría el proceso. De hecho el tiempo el reposo en verano es menor. Deberías hacer algunas pruebas para establecer la temperatura máxima aplicable sin que esta afecte la calidad del material.
      Saludos

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  5. Hola Mariano, como puedo controlar la humedad interna en la extrusion de PE? Y como puedo medir si el pellet contiene humedad interna? Con medición infrarroja da 0.04% pero tengo entendido que corresponde a la humedad exterior... Saludos

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    1. Hola Nico. El polietileno no es higroscópico, por lo cual no absorbe humedad. Su contenido de humedad es externo. Igualmente pueden entrar en su formulación aditivos que sí hagan al material absorber humedad. En cuyo caso, tanto el secado como el control aplicable es el mismo que el de los plásticos higroscópicos. Existen controles normalizados para la determinación de la humedad en plásticos como, por ejemplo, las normas ASTM D6980, D7191 y D6869. También existen sensores de humedad en pellets cuya detección se basa en la capacitancia y constante dieléctrica de la resina y el agua. Algunos sensores se pueden colocar directamente en la alimentación de la máquina para un adecuado control del proceso en cuanto a contenido de humedad de la resina.
      Saludos

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  6. El PE y PP pueden retener humedad cuando al peletizarlos el pellet está poroso. Nosotros fabricamos un aditivo desecante para estos materiales que elimina la humedad en el proceso. Se adiciona entre 1 y 3% en la mezcla de la resina como cualquier master batch y problema resuelto. eduardo@plasmed.com.mx

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    1. Este comentario ha sido eliminado por el autor.

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    2. Estoy interesado en ese aditivo. Ponte en contacto conmigo y me explicas mas. Un saludo.
      Meizibcn@gmail.com

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  7. El tiempo de secado De ABS Acrilico y Policarbonato cual es su tiempo ideal o cual seria la forma de un secado eficiente...

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    1. Hola Daniel. No dispongo de información sobre secado de mezclas de ABS/PMMA/PC. Estimo que puede variar el tiempo en función de las proporciones de cada polímero y aditivos. Consulta a tu proveedor. Podrías probar secar el material a 90-110ºC durante 2-4 horas con aire seco caliente, punto de rocío por debajo de -20ºC.
      Saludos

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  8. Saludos, en una descripción encontrada en otra parte de este blog encontré que el ABS posee buena estabilidad dimensional gracias a su baja higroscopicidad, pero en esta pagina encuentro que el ABS es un material higroscópico, cual es la correcta?

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    1. Hola Jasscons. Sí, la verdad que puede prestarse a confusión. El ABS es higroscópico pero a diferencia de otros polímeros también higroscópicos, como la poliamida, presenta una buena estabilidad dimensional. La poliamida sufre una mayor distorsión dimensional por efecto del agua absorbida. De todas formas, la absorción de agua del ABS es menor que la de la poliamida. Gracias por tu observación; bien valía la aclaración.
      Saludos

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  9. Buenas tenés la bibliografía respectiva? es para un trabajo

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    1. Hola Fabián. Al final del artículo está la fuente
      Saludos

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  10. Hola que tal... Yo trabajo en una extrusora cast haciendo tela para pañal, el refile va derecho a una recicladora erema donde lo volvemos a convertir en pelets... Que problemas puedo llegar a tener si consumo esos pellets en caliente sin ningún reposo??? Ya lo hemos hecho y no provoca geles ni agujeros

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  11. Hola que tal... Yo trabajo en una extrusora cast haciendo tela para pañal, el refile va derecho a una recicladora erema donde lo volvemos a convertir en pelets... Que problemas puedo llegar a tener si consumo esos pellets en caliente sin ningún reposo??? Ya lo hemos hecho y no provoca geles ni agujeros

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    1. Hola Roque. Bueno, habría que ver como sale el material del proceso de peletizado. Si se tiene un eficiente sistema de secado, si el material entra en contacto con el aire, humedad ambiente, tiempo de exposición, etc. La humedad puede conducir a la degradación del polímero luego en el proceso de extrusión afectando sus propiedades, provocar amarillamiento o provocando algún otro tipo de falla.
      Saludos

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    2. Muchas gracias por responder... Saludos mariano

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  12. Hola Mariano
    Tengo un lote de desecho de pelicula plastica post industrial sin impresion que tiene 93% LDPE y 7% nylon . Lo peletize sin desgacificador y me salio con mucha humedad interna .
    Que me aconsejas para solucionar este problema ?

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    1. Hola Marcos. Bueno, se podría deshumidificar. Igualmente ten en cuenta que ambos polímeros son incompatibles. Por lo que la mezcla presentará pobres propiedades mecánicas.
      Saludos

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  13. Hola Mariano. Buenas Tardes. Estamos en un proyecto de producción de preformas PET. Quería consultarte por la relación entre el secador de resina PET y la Tolva de Secado en cuanto a su capacidad productiva. Tengo entendido que el tiempo de secado del PET es de 4 horas, por lo que la capacidad de la Tolva debería ser 4 veces la capacidad del secador, para tener un flujo continuo y uniforme. Es decir, si tengo un secador de 900 kg/hora, ¿debería tener una tolva de 3600 kg de capacidad?
    Mi otra consulta es acerca del sistema más conveniente para realizar la carga de la resina PET en la tolva de secado.
    Desde ya muchas gracias por tu tiempo. Buena Semana

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    1. Hola Mario. Bueno, en realidad generalmente se utilizan deshumidificadores continuos. El material seco se va retirando desde la base del secador a medida que se va secando, a la vez que ingresa nuevo material húmedo por la parte de arriba. Si se utiliza un sistema de secado tipo batch, sí habría que considerar las dimensiones de la tolva o un silo de acopio de material seco. La carga se puede hacer por vacío.
      Saludos

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  14. BUENAS TARDES SEÑOR MARIANO TENGO MUCHOS PROBLEMAS DE HUMEDAD CON EL MATERIAL PE 100 CON ESTE FABRICAMOS TUBERÍA DE AGUA POTABLE QUISIERA SABER SI TIENES CONOCIMIENTO DE ALGÚN ADITIVO O AYUDANTE DE PROCESO PARA DISMINUIR DICHA HUMEDAD, MUCHAS GRACIAS POR TU RESPUESTA

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    1. Hola Mauricio. Existen masterbatch secantes basados en óxido de calcio
      Saludos

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  15. Hola Mariano, como calculo el tiempo de residencia del pet en el silo, hay alguna tabla. gracias.

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    1. Hola Fredy. Generalmente los proveedores de resina brindan ese dato. La temperatura debiera ser de entre 145 y 170ºC, dependiendo del grado de PET y tiempo de secado. El cual debiera ser de al menos 3,5 horas. El punto de rocío -40ºC
      Saludos

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  16. Buenos días Mariano, actualmente trabajo en una planta de poliestireno, ¿podría contactarte para preguntarte algunas dudas? Muchas gracias!

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  17. Este comentario ha sido eliminado por el autor.

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  18. Hola Mariano excelente post muchas felicidades por tu página y gracias por hacer más entendible la teoría que hay detrás del proceso. Tengo una pregunta referente a la prueba de secado con termobalanza. ¿Como se determinan los parámetros de temp y tiempo en la prueba de humedad? La temperatura de prueba debería ser la misma a la que se está secando? Y como estándar la prueba debe durar *3,5min.? Muchas gracias

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    1. Hola Elkin. Me alegro de que te haya sido de utilidad el blog. Tal vez los siguientes artículos te puedan ser de utilidad…
      https://www.isasf.net/fileadmin/files/Docs/Versailles/Papers/Rp7.pdf
      https://www.polyester-technology.com/fileadmin/media/literature/112-The_Chinese_Journal_of_Process_Engineering-YANG_Yong-met.pdf

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  19. Hola hermano Dios te bendiga, necesito secar películas de Pebd (lavada) que necesito para crear aire a 100°C aproximadamente

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    1. Hola. Se podría calentar mediante resistencias eléctricas dispuestas en el ducto de aire de un soplante
      Saludos

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  20. hola .me podrian decir en q canbia de un modelo a otro de los secadores de material de resina

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  21. Este comentario ha sido eliminado por el autor.

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  22. Buenas Mariano, podras aclararme esta duda , cuando tu fabricas un producto (tuberias de ABS), luego lo sometes a calor en un horno eL producto descartado se puede moler y mezclar con material virgen para producir nuevamente el mismo producto.

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    1. Hola Robert. Se puede reutilizar el material. Se debe tomar en consideración que al incrementar el historial térmico de un plástico se afectarán sus propiedades mecánicas o se pueden generar defectos estéticos en los productos fabricados

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  23. Trabajo con empaque de polietileno y muchas veces la ayuda de proceso que utilizamos viene con indicaciones de niveles de humedad quisiera conocer Cuál es el parámetro mínimo tolerable para este tipo de aditivos

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    1. Hola. Generalmente para polietileno, los aditivos vienen con niveles de humedad apropiados para su uso directo, pero una vez abierto el envase, pueden llegar a absorber más o menos agua dependiendo de la composición del aditivo y de la humedad del ambiente. Por lo que, sería recomendable consultar al fabricante/proveedor del aditivo las condiciones apropiadas de uso de su producto
      Saludos

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  24. Que tal Mariano, actualmente trabajo en una empresa extrusura de plastico y las materias primas que utilizan son PP, PE, PA, PVC y ABS, las máquinas son bastante viejas y el departamento de producción se rehúsa a utilizar pre secadores porque "es tiempo desperdiciado" y solo lo utilizan para el PP a pesar de que trabajan tambien con PA y ABS que son higroscópicos, acabo de empezar a trabajar en esto y por lo tanto no conozco mucho y quiero convencerlos de usarlos primeramente en estos ultimos y despues en los demas debido a la humedad externa, algun consejo?

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    1. Hola. Es preciso deshumidificar el PA y el ABS para obtener un producto de calidad. No alcanza con un secado convencional. Pero bueno, dependerá de los requerimientos de calidad del producto. Deberías analizar si existen reclamos de clientes por problemas asociados a la humedad del material. Si se ha perdido clientes por esta causa. Producto defectuoso, reproceso o si se termina vendiendo a un menor precio. Investigar la calidad del producto de la competencia. Sería bueno si se pueden hacer estadísticas. Con evidencia se haría más fácil poder convencerlos
      Saludos

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  25. Buenos dias Mariano... Me pidieron en la empresa realizar un estudio para detemrinar el %MC en un ABS. Segun especificaciones debe ser de 0.02, se dice que el tiempo de secado de los ABS es de 3a4 hrs.. y se seco a una temp de 175F.. se realizaron una toma cada hora para determinar el %MC y fue variable.. Me quede con la duda y empece a buscar información sobre el Dewpoint.. Queria saber si el dewpoint puede estar variando en el indicador de mi secador o deberia ser constante siempre. En ocasiones de marcaba -43 y en otras +43...
    Saludos,

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    1. Hola. Bueno, dependerá en qué momento del secado da valores altos de DP y de MC. Si el material a secar está muy húmedo, normalmente el aire de secado arrastrará más agua, no siendo retenida totalmente en el tamiz molecular y dando un incremento del DP. Conforme pase el tiempo de secado y el material vaya perdiendo humedad, el DP baja. Aunque también puede incrementarse al agotarse el tamiz molecular. Asimismo el MC también debe ir bajando conforme pase el tiempo de secado

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  26. Deberían probar en sus procesos a utilizar deshumetadores por rotor desecante, es la forma mas efciaz de eliminar el problema en las tolvas, en los conductos de transporte y las condensaciones en las matrices.

    Es un método simple para aquellos materiales que dan problemas de humedad. Hacemos equipos de punto de rocio -60ºC. Fisair es fabricante de estos equipos. Consulten en el apartado de aplicaciones de su página web.

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  27. Hola mariano. Trabajo produciendo pelotas . Pvc de emulsión. Estoy con muchos problemas de humedad. Como lo soluciono

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    1. Hola Fernando. Existen aditivos absobedores de humedad basados en zeolita u óxido de calcio

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  28. Buenos días Mariano,

    Tenemos un proyecto para fabricar preformas de PET en una inyectora Haitian que cuenta con una tolva-secadora de propósito general. Estamos mirando para comprar un deshumidificador especial para PET y tenemos la duda de como elegir el tamaño de la misma en relación a la capacidad de producción de la máquina.

    Entiendo que si nosotros vamos a procesar 80 kgs de PET por Hora y necesitamos 4-5 horas para secar el PET, necesitamos un deshumidificador especial que pueda secar 4 veces esa cantidad para luego enviarla a través de un conducto hasta el tornillo de la inyectora. ¿Esto es así?

    ¿Es mejor que quitemos la tolva de uso normal y busquemos un deshumidificador para sustituirlo? ¿En ese caso de qué tamaño sería recomendable? ¿podríamos comprar una con mayor capacidad o es bueno que compremos una ajustada a la producción de nuestro molde?

    Además, me gustaría aprovechar para pedirte si puedes recomendarnos libros o guías sobre la inyección de PET en español o en inglés que podamos traducir con un traductor automático.

    Muchas gracias.

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    1. Hola. Se puede utilizar un deshumidificador continuo. En las especificaciones indicará la cantidad de kg que secan por hora. Comprá un equipo para la cantidad que requerís secar, salvo que tengas planeado ampliar la producción. Asegurate de que el material seco no entre en contacto con el aire ambiente para que no absorba nuevamente humedad.
      Podés solicitar información de procesamiento del material a tu proveedor…
      https://www.dupont.com/content/dam/dupont/amer/us/en/transportation-industrial/public/documents/en/Rynite_Molding_Guide_RYE_A11161_00_B0615.pdf
      http://www.dayaimm.com/2019/06/25/talk-about-the-pet-preform-injection-molding/
      http://www.fastheatuk.com/mdb/pet.html

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  29. Hola Mariano.. Quisiera saber a que temperatura se debe tener en el sistema de regeneración para sacar la humedad de la malla molecular... Saludos

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    1. Hola Andrés. Comúnmente la temperatura de regeneración se sitúa entre 240 y 250°C, pero puede variar dependiendo del equipo

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  30. Hola a todos. Estoy ubicado en la Ciudad de México, fabricamos láminas de HIPS principalmente y uno de nuestros clientes está pidiendo láminas de ABS. Buscamos con urgencia un secador o deshumificador para 500-600 kgs/hr preferentemente usado.

    Alguien me puede ayudar por favor sugiriéndome donde conseguirlo ?? O alguien que venda uno??

    Mil gracias

    José salgado 55 2699 9596

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  31. Hola a todos. Estoy ubicado en la Ciudad de México, fabricamos láminas de HIPS principalmente y uno de nuestros clientes está pidiendo láminas de ABS. Buscamos con urgencia un secador o deshumificador para 500-600 kgs/hr preferentemente usado.

    Alguien me puede ayudar por favor sugiriéndome donde conseguirlo ?? O alguien que venda uno??

    Mil gracias

    José salgado 55 2699 9596

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    1. Hola José. No conozco equipos usados. Te podés fijar en la siguiente página
      https://www.plastico.com/productos/?categoria=3870000&subcategoria=3870900&pagina=1

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  32. Hola Mariano una consulta estoy extrusando poliamedia 6 virgen... consulto le doy un secado de 3horas a 85 grados eso esta bien? E probado secando a mayor temperatura a 100 y 110 grados puede que a mayor temperatura de secado se encasule la humedad en el grano y me que con humedad el material???

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    1. Hola. Puede ser requerido mayor tiempo de secado. Esto puede variar dependiendo de la humedad inicial de la poliamida. Lo más recomendable es consultar al proveedor del material las condiciones óptimas de secado

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  33. Hola mariano,El PET en polvo puede resolver El problema de la humedad gracias

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  34. Holà, como quitar la humedad para pequeñas cantidades gracias

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  35. Hola, tengo un proyecto para la fabricación de un deshumificador para pet pero no se como calcular el flujo de aire que necesito para secar 400 kg en una tolva. Me podrias orientar de como realizar ese calculo

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    1. Hola. Te podés fijar en los siguientes documentos…
      https://red.uao.edu.co/bitstream/handle/10614/3491/T0001381.pdf
      https://www.dspace.espol.edu.ec/retrieve/90599/D-84862.pdf
      http://repositorio.espe.edu.ec/bitstream/21000/2419/1/T-ESPE-027480.pdf

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  36. Bonjour mariano sur le principe que les paillettes de PET doit être laver puis séchées à 110 degrés pendant 3 heures peut on le cristallisé directement après le lavage merci

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  37. Je veux dire le cristallisé directement sans le séché merci

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    1. Hola. Durante el cristalizado, también se va secando. Dependerá del grado de humedad que tenga el material

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  38. J'ai une autre questions. J'ai trouvé une petite bétonnière qui pourrait me servir pour le séchage et la cristallisation des paillettes de PET par la rotation en continu avec un chalumeau placer dans l'enter de la bétonnière merci

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    1. Para un adecuado secado se debería utilizar aire seco

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  39. Bonjour mariano,comment allez vous. Je voudrais fabriquer un four ventilé avec un système de rotation en continu pour le séchage et cristallisation des paillettes de PET.est ce que se système et efficace merci.

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    1. Hola. La efectividad y eficiencia dependerá de como esté diseñado y construido el secador

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