Corte do talão do pneu em uma linha de produção de pó de borracha: Guia do processo

Qual é a função do corte de grânulos em uma linha de produção de pó de borracha?

Em uma fábrica de borracha em pó, o corte do talão do pneu é uma etapa de controle inicial, e não uma etapa de produção de pó em si. Sua função é abrir ou remover a seção da parede lateral rica em talão antes que o corpo principal do pneu passe pela redução drástica de tamanho. Isso altera o que o triturador, o raspador, os ímãs, o granulador e o moinho final terão que processar posteriormente.

A decisão é ainda mais importante quando o material a ser processado contém pneus de caminhão, pneus de ônibus, pneus com paredes laterais rígidas ou outros pneus com feixes concentrados de arame do talão. Esses feixes são muito diferentes do aço mais fino distribuído pela banda de rodagem e pela carcaça. Se permanecerem intactos, podem gerar cargas de corte abruptas e enviar uma massa maior, rica em aço, para os equipamentos a jusante. Se forem separados como uma fração distinta, o corpo principal do pneu fica mais fácil de ser encaminhado para a próxima máquina, e o anel rico em arame do talão pode ser encaminhado separadamente para a recuperação do arame.

Para um comprador, a pergunta relevante é: Que material sai da estação de preparação de esferas, para onde cada fluxo segue em seguida e a fábrica consegue comprovar que a rota escolhida melhora a janela operacional a jusante? O Máquina de corte de talão de pneu usado Essa é uma maneira de preparar esse material de revestimento, mas ela deve ser escolhida como parte do processo completo, do pneu ao pó.

Onde o corte de talões realmente se encaixa no processo de transformação do pneu em pó

Uma linha completa de processamento de borracha em pó funciona por meio da transformação do material em etapas. Pneus inteiros são grandes demais, elásticos demais e reforçados demais para serem enviados diretamente a um moinho fino. Primeiro, eles precisam ser preparados e reduzidos a pedaços grosseiros. Em seguida, o aço é separado da borracha e recuperado magneticamente. A borracha limpa é granulada, o tecido é removido e, somente então, a moagem fina produz o pó. Em um projeto típico de pó de borracha, o aço do talão pode ser tratado por extração direta com fio ou por meio de um processo de corte do talão, dependendo do tipo de pneu, do método de manuseio e dos requisitos das etapas posteriores. O corte do talão deve, portanto, ser tratado como uma opção inicial específica do projeto, e não como uma etapa obrigatória em todas as linhas de produção de pó.

A corrente da YUXI planta de pó de borracha de pneu descreve isso como um processo integrado, no qual o granulado limpo de 1 a 8 mm serve como matéria-prima para a seção de moagem final. Esse é um limite importante. O corte das esferas ocorre bem a montante do moinho, mas uma decisão inadequada na fase inicial ainda pode se manifestar muito mais tarde na forma de alimentação instável, maior carga de aço, recirculação excessiva, desgaste ou contaminação.

A norma ASTM D5603-23 define a borracha particulada vulcanizada reciclada com base em uma distribuição granulométrica desejada, e não em uma sequência específica de processos mecânicos.¹ Essa é uma maneira útil de pensar sobre a fábrica. O produto comercial é a fração de borracha aprovada, com as especificações exigidas de tamanho e pureza. Cada etapa anterior deve facilitar o alcance dessa meta.

O cortador de contas, o removedor de contas e o separador magnético resolvem problemas diferentes

Um cortador de talão geralmente corta ao redor da área do talão ou da parede lateral e produz o corpo principal do pneu, além de um anel rico em talão ou uma seção da parede lateral. O aço ainda pode estar incrustado na borracha. Uma máquina de trefilação de fios para pneus, frequentemente chamada de “debeader”, tem como finalidade retirar o feixe de fios do talão do pneu ou de uma seção preparada. Os ímãs a jusante têm uma função diferente: eles capturam o aço que já foi exposto ou liberado durante a trituração e o raspamento.

Essas máquinas, portanto, resolvem diferentes problemas de preparação de material. O corte de cordões isola uma seção rica em cordões, a trefilação remove o fio com concentração de cordões e a separação magnética recupera o aço somente depois que ele já foi suficientemente exposto na etapa posterior do processo.

Para projetos que comparam as duas abordagens de front-end em detalhes, consulte nosso guia sobre corte de esferas e trefilagem direta. Em uma linha de produção de pó de borracha, a questão importante é como o processo selecionado altera as condições do material que entra nas etapas de trituração, separação do aço e granulação.

Os dois fluxos de material após o corte com esferas

A maneira mais simples de avaliar o valor do corte de esferas é observar o que sai fisicamente da máquina. Deve haver dois fluxos claramente separados.

1. Corpo do pneu preparado

O corpo principal do pneu é encaminhado para o corte ou trituração. No caso de pneus maiores, uma máquina de corte de pneus pode primeiro dividi-los em seções que possam ser manuseadas de maneira uniforme. Para uma alimentação adequada de pneus de passageiro, o corpo do pneu preparado pode seguir diretamente para o triturador primário. De qualquer forma, o objetivo não é produzir pó de borracha nesta etapa; trata-se de criar uma matéria-prima que a próxima máquina possa aceitar sem que os operadores tenham que lutar repetidamente contra a forma do pneu, o rebote ou a resistência concentrada dos fios do talão.

2. Parede lateral ou anel com grande quantidade de esferas

Essa linha de produção contém esferas de aço concentradas, além de borracha aderida, e deve seguir uma rota de recuperação definida, em vez de ser misturada imediatamente de volta ao fluxo de alimentação do triturador principal. O objetivo da separação é manter uma fração concentrada e rica em aço, visível e controlável, antes que o corpo principal do pneu entre no processo de redução de tamanho.

O método exato de recuperação depende das condições exigidas para o fio e da quantidade de borracha ainda aderida a ele. Para uma análise detalhada do que acontece com essa fração após o corte, consulte Recuperação do arame do talão do pneu após o corte.

Como o front-end altera a carga de trabalho de cada máquina a jusante

Triturador primário: aceitação de material de alimentação e carga de choque

O máquina trituradora de pneus foi projetado para borracha reforçada com aço, mas isso não significa que todas as geometrias de aço gerem a mesma carga. Um anel concentrado no talão pode resistir à deformação e apresentar um evento de corte local mais intenso do que os fios distribuídos na cintura. Abrir ou separar esse anel pode tornar o corpo restante do pneu mais fácil de ser agarrado e cortado. A evidência prática é um número menor de interrupções graves na alimentação, menos reversões desnecessárias e um fluxo mais repetível para a próxima etapa.

Rasper: liberação do aço, não descarte de anéis de contas

A função do triturador é desmembrar pedaços grosseiros de pneus e liberar o aço incrustado para que os ímãs possam recuperá-lo. Ela não deve ser tratada como um local conveniente para despejar anéis intactos ricos em talões apenas porque a máquina é potente. Se a parte dianteira conseguir manter uma fração concentrada de aço fora da alimentação da trituradora, esta poderá dedicar maior parte de seu trabalho à liberação controlada do aço que permanece distribuído pelo corpo do pneu.

Separação magnética: aço exposto e profundidade do leito

A separação magnética funciona melhor quando o aço já foi suficientemente liberado e a apresentação do material é controlada. Um ímã não consegue extrair o aço de forma limpa de um feixe espesso e intacto de borracha que não tenha sido aberto. O protocolo de pesquisa sobre borracha triturada da EPA dos EUA descreve o processamento de pneus em condições ambientais, no qual o aço e o tecido são separados da borracha por meio de separadores magnéticos, classificadores a ar ou outros equipamentos de separação.² O ponto importante no projeto da linha é que a separação depende das condições do material, e não apenas da presença de um ímã sobre a esteira.

Granulador: proteja a etapa de redução de tamanho em condições de limpeza

Quando a borracha chega à etapa de granulação, a linha já deve ter removido a maior parte do aço pesado. Resíduos metálicos, partículas acima do tamanho permitido e alimentação variável tornam o carregamento das lâminas mais difícil de controlar. Uma decisão inicial sobre o corte de bordas, portanto, só é válida se melhorar a alimentação que chega ao granulador após o raspamento e a separação magnética. Um cortador de bordas que opera rapidamente, enquanto o arrastamento de aço a jusante permanece inalterado, não demonstrou trazer benefícios para a fábrica como um todo.

Moedor de pó: não utilize a moagem fina para resolver um problema no aço que ocorre em uma etapa anterior do processo

O moinho de pó deve receber granulado de borracha limpo e classificado. É indesejável descobrir que pedaços de aço ou fios grossos tenham passado pelas etapas anteriores. A moagem fina aumenta a área de superfície, o calor e a carga de classificação; ela não substitui a remoção de metais nem a separação magnética. Proteger essa etapa é uma das razões pelas quais uma planta de pó de borracha é menos tolerante a uma preparação inicial inadequada do que uma linha de trituração grosseira.

Por que as linhas de pó de borracha são menos tolerantes do que as linhas de TDF ou de trituração grosseira

Em algumas aplicações de trituração grosseira ou de TDF, pode ser tolerável que haja aço remanescente na borracha, dependendo das especificações do usuário final e dos requisitos locais. A produção de pó de borracha segue na direção oposta. O material fica progressivamente mais fino, e a margem de contaminação aceitável geralmente se torna mais restrita, pois o produto é vendido como matéria-prima particulada relativamente limpa.

Isso não significa que uma linha de produção de pó de borracha precise remover todos os talões antes do triturador. Significa que a fábrica precisa de uma estratégia confiável de controle de aço, desde o primeiro pneu até o pó acabado. Se o triturador escolhido puder processar o material de alimentação diretamente e o sistema de raspagem mais o sistema magnético produzir consistentemente material limpo para a granulação, uma estação separada de corte de talões pode não agregar valor suficiente. Se a mistura de pneus de caminhão causar sobrecargas, alimentação variável ou acúmulo concentrado de aço, a preparação dos talões torna-se mais atraente.

É também por isso que os compradores devem evitar comparar apenas as placas de identificação das máquinas. Um fornecedor pode propor uma linha com um cortador de rebordo, outro com um desrebordador e um terceiro com trituração direta, além de uma seção mais robusta para separação do aço. Essas opções não são necessariamente certas ou erradas. São maneiras diferentes de lidar com o mesmo problema de material. A comparação deve ser feita nos pontos de transferência e com base na produção de pó aceita.

Equilibrar a estação de contas em relação ao gargalo da linha de pó

Uma estação de corte de talões não deve ser dimensionada como uma máquina isolada. Sua capacidade útil é a quantidade de corpo de pneu preparado que ela pode fornecer sem privar o triturador primário de material nem criar acúmulo desnecessário de material entre as estações.

Compare o fluxo mássico dos pneus preparados com a taxa de consumo real do triturador, a capacidade de liberação de aço do ralador, a taxa de alimentação aceita pelo granulador e, por fim, a produção de pó aceita. A etapa efetiva mais lenta determina a taxa de produção da planta. Se a moagem fina já for o gargalo, aumentar a velocidade do cortador de talão apenas cria uma margem de segurança maior; isso não aumenta a produção de pó acabado.

A capacidade do buffer continua sendo importante porque a preparação dos pneus não é perfeitamente uniforme. Pneus de caminhão, paredes laterais rígidas e estruturas de talão complexas podem interromper uma sequência que, de outra forma, seria constante. O buffer deve absorver as variações normais sem permitir que grandes pilhas de corpos de pneus processados ou anéis com grande quantidade de talões se acumulem ao redor da célula de trabalho.

Para cálculos independentes do tempo de ciclo e do número de pneus por hora, use o recurso dedicado Guia de capacidade da máquina de corte de talão de pneu. Para o projeto do pó em si, utilize o fluxo mássico acordado entre as máquinas e a produção do produto acabado como base principal para o dimensionamento.

Elabore um “Passaporte de Ração” antes de decidir se o corte de grânulos é necessário

Crie um pequeno “passaporte de dados” que transforme o fluxo de pneus recebidos em informações técnicas. No mínimo, registre a categoria do pneu, o diâmetro externo, a largura, a massa aproximada, o estado da parede lateral, se a construção é totalmente de aço ou mista, e a porcentagem esperada de cada categoria em um mês normal.

Em seguida, adicione os requisitos do produto comercial: granulometria ou distribuição de tamanho de partículas exigida, limite de aço, limite de tecido, requisito de umidade, se for o caso, e produção aceita em toneladas por hora. A norma ASTM D5603-23 é útil nesse contexto, pois define a borracha particulada vulcanizada reciclada como um material classificado de acordo com sua distribuição de tamanho de partículas resultante.¹

Isso evita dois erros comuns. O primeiro é instalar um cortador de talão só porque um diagrama de fluxo mostra um, mesmo que o material alimentado localmente seja composto exclusivamente por pneus de passageiros, que o triturador selecionado processa de maneira confiável. O segundo é omitir a preparação do talão porque um triturador é capaz de cortar fisicamente o pneu, mesmo que a instalação real venha a sofrer paradas repetidas posteriormente ou envie uma carga de aço desnecessariamente pesada para a seção de liberação.

Utilize um teste A/B em linha de produção para comprovar se o corte de contas agrega valor

Um dos testes mais úteis para uma fábrica já em operação é um ensaio A/B controlado. Processe dois lotes comparáveis de matéria-prima com as mesmas configurações dos equipamentos a jusante. No Lote A, utilize o processo atual de trituração direta. No Lote B, utilize o processo proposto de corte com esferas. Mantenha a composição dos pneus, o tempo de operação, as configurações das peneiras e as configurações dos equipamentos a jusante o mais consistentes possível.

Não avalie o resultado com base na aparência de rapidez do cortador de cordões. Registre as evidências no nível da planta:

• massa líquida de entrada e número de pneus por família de alimentação;
• massa da fração rica em grânulos removida antes da trituração;
• tempo de execução e tempo decorrido;
• inversões, paradas e intervenções do operador no triturador;
• massa de aço recuperada no primeiro ponto definido de separação magnética;
• carga de grandes dimensões ou de retorno, onde for possível medi-la;
• condição da ração que entra no granulador;
• saída de borracha aceita no ponto de verificação a jusante selecionado.

O teste precisa de um limite definido por escrito e de medições repetíveis. Se o corte de cordões reduzir as interrupções, mas gerar uma grande carga de manuseio manual, essa relação custo-benefício deve ficar clara. Se isso não alterar nada nas etapas posteriores do processo, o comprador terá evidências para não adquirir equipamentos adicionais. Se melhorar significativamente o fluxo e o controle do aço, o benefício poderá ser discutido com base nos dados operacionais.

Balanço de massa: mantenha a fração de esferas visível

Um ensaio de corte do talão deve manter a fração do talão removida visível nos dados do teste. Registre separadamente a entrada líquida do pneu, a massa do corpo do pneu preparado e a fração rica em talão. Se o ensaio continuar até o processamento posterior, utilize o mesmo limite de teste acordado para o aço recuperado, o material devolvido e a saída de borracha aceita.

O objetivo principal aqui não é elaborar um segundo balanço de massa para a recuperação de fio de esferas. Trata-se de evitar que a comparação A/B apresente uma falsa melhoria no rendimento simplesmente porque o material foi desviado para um silo de esferas não pesado. As entradas e as saídas separadas intencionalmente devem apresentar uma concordância suficientemente próxima para sustentar uma comparação em nível de fábrica.

Quando pode não valer a pena incluir o corte de contas

O corte de cordões não se justifica automaticamente em todos os projetos de produção de pó. Pode ser desnecessário ou antieconômico quando o fluxo de pneus é pequeno, uniforme e já comprovadamente funciona bem em um triturador adequado; quando a extração direta do arame for mais rápida para o tipo de pneu local; quando o projeto começar com material de alimentação pré-triturado ou pré-processado; ou quando o sistema existente de liberação de aço e o sistema magnético já atenderem às especificações exigidas para o produto, sem desgaste excessivo ou tempo de inatividade.

Uma estação de corte de talão precisa de área de armazenamento temporário de pneus, acesso para o operador, um local para os corpos de pneus processados e um trajeto separado para o material com excesso de talão. Se esses fluxos cruzarem as faixas de circulação das empilhadeiras ou exigirem levantamentos manuais repetidos, uma máquina que, em teoria, seja boa pode tornar a operação da fábrica mais difícil.

A estratégia de aquisição mais segura é, portanto, condicional: inclua o corte de rebordo quando isso resolver um problema específico de manuseio de material ou de carga em etapas posteriores do processo e verifique a solução utilizando material de alimentação representativo.

Sinais de que uma linha de produção de pó de borracha já existente deveria rever o processo de preparação do cordão

Reavalie a seção de alimentação quando os pneus de caminhões ou ônibus estiverem associados a repetidas reversões do triturador primário; os operadores reduzem deliberadamente a velocidade de alimentação sempre que chegam determinados tipos de pneus; pedaços com grande quantidade de talões aparecem repetidamente no material de retorno; a primeira etapa de liberação apresenta feixes de fios excepcionalmente concentrados; ou o triturador recebe material de alimentação contaminado com metal, mesmo que o próprio equipamento magnético esteja funcionando corretamente.

Esses sintomas não comprovam que um cortador de esferas seja a solução. Eles indicam onde você deve realizar o teste. Um problema na altura do ímã, lâminas do triturador desgastadas, dosagem inadequada da esteira transportadora ou um raspador sobrecarregado podem causar efeitos semelhantes nas etapas posteriores do processo. Faça um diagnóstico do percurso do material antes de adquirir outra máquina.

Lista de verificação para solicitação de cotação (RFQ) relativa ao corte de esferas em um projeto envolvendo pó de borracha

• famílias de pneus e porcentagem aproximada de pneus para veículos de passageiros, caminhonetes, caminhões, ônibus, veículos agrícolas ou outros;
• diâmetro, largura e massa máximos e típicos dos pneus;
• fotos de pneus comuns, além dos pneus compatíveis maiores e mais difíceis de encontrar;
• exigia entrada de linha inteira e aceitava saída de pó pronto;
• grau do pó alvo, distribuição granulométrica ou requisito de malha;
• nível máximo aceitável de contaminação por aço e tecido no produto acabado;
• se o anel rico em escória deve ser apenas cortado, separado ainda mais ou recuperado como aço mais puro;
• detalhes do triturador, raspador, ímã e granulador existentes a jusante, caso se trate de uma modernização;
• área útil disponível, método de manuseio de pneus e locais dos estoques de reserva;
• os limites do teste de aceitação e as medições que serão registradas.

Peça também ao fornecedor para indicar no desenho do processo os dois percursos do material após o corte. Uma seta deve indicar para onde vai o corpo do pneu preparado. A outra deve indicar para onde vai a fração rica em talão.

Limite de segurança: integrar a estação à célula de trabalho

O corte de talões envolve um ponto de corte, movimentos de fixação ou posicionamento, manuseio de pneus e componentes rotativos. A norma geral da OSHA sobre proteção de máquinas exige proteção contra riscos como pontos de operação, pontos de aperto de entrada e peças rotativas.³ Para trabalhos de manutenção, limpeza ou desobstrução em que uma energização inesperada ou energia armazenada possa causar ferimentos, a norma da OSHA sobre energia perigosa exige um programa de controle de energia e procedimentos de isolamento comprovados.⁴

Para a integração na linha de produção, o ponto-chave é não tratar o cortador de talão como uma unidade isolada. As proteções, as paradas de emergência, o carregamento dos pneus, a descarga do anel de talão, o acesso para manutenção e as vias de circulação de pedestres devem se adequar à célula como um todo. Os procedimentos detalhados de segurança devem seguir o manual da máquina, a avaliação de riscos do local e as normas locais aplicáveis.

Erros comuns de integração

Compra com base no nome da máquina, em vez de na condição de produção

“O termo ”cortador de talão” pode se referir a diferentes modelos mecânicos, dependendo do fornecedor. Solicite uma foto ou amostra que mostre o corpo do pneu processado e a seção do talão removida.

Recolocação do anel de contas removido na mesma linha de alimentação mista

Isso anula grande parte do objetivo de criar uma fração separada rica em aço. Defina um caminho de recuperação específico para esse fluxo.

Utilizar a velocidade do cortador de contas como indicador de sucesso

A máquina da linha de produção inicial pode estar funcionando rapidamente, enquanto a linha de produção de pó ainda apresenta dificuldades. Avalie a decisão com base nas interrupções a jusante, no controle do aço e na produção de produtos aceitos.

Supondo que o corte do talão remova todo o aço do pneu

As correias de aço e outros materiais de reforço permanecem na estrutura do pneu e ainda precisam ser removidos, além de passarem por uma separação magnética posteriormente.

Ignorando a combinação de pneus

Uma rota que funciona bem com pneus de passageiros pode apresentar um desempenho bem diferente quando os pneus de caminhão passam a representar uma parcela maior da carga. Especifique os parâmetros de carga na cotação e no teste de aceitação.

Adicionando a estação sem buffers de layout

O corte de esferas gera dois fluxos de saída e, geralmente, mais um operador ou interface de manuseio. Reserve espaço para ambos sem bloquear a alimentação do triturador nem a área de recuperação de aço.

Uma regra prática de decisão

Utilize o corte de talões em uma linha de processamento de pó de borracha quando isso lhe proporcionar uma vantagem mensurável nas etapas seguintes: maior facilidade na separação de pneus difíceis, menor concentração de aço dos talões que entra na etapa de redução drástica de tamanho, um fluxo de recuperação de talões mais limpo e rastreável, menos incidentes que interrompam o processo ou material mais estável chegando às etapas de liberação do aço e granulação.

Ignore essa etapa quando testes representativos demonstrarem que a trituração direta ou a trefilação direta já proporcionam a mesma estabilidade nas etapas posteriores e a mesma qualidade do produto, com menos manuseio. A escolha do equipamento deve seguir o fluxo de pneus e a especificação aceita para o pó.

Para um projeto novo ou de modernização, envie a composição dos pneus, as maiores dimensões dos pneus, o grau de pó desejado, a capacidade de produção exigida e aceita, a lista de equipamentos a jusante e a planta da oficina.

Perguntas frequentes

Referências de Engenharia

1. ASTM D5603. Classificação da borracha vulcanizada reciclada.
2. Protocolo da EPA. Contexto da caracterização das partículas de borracha de pneu.
3. Proteção conforme a OSHA. Princípios de proteção de máquinas.
4. LOTO da OSHA. Controle de energia perigosa.