Нагрев цилиндров экструдеров и термопластавтоматов для переработки полимеров

Правильный контроль температуры и нагрева пластика внутри экструзионного цилиндра очень важен для достижения высокого качества продукции, будь то экструдер или термопластавтомат. Если расплавленный пластик не имеет желаемых свойств, когда он попадает в область формования, вам будет трудно добиться качественного результата.

Давление в цилиндре экструдера и термопластавтомата

Давление внутри цилиндра экструдера во время процесса экструзии высокое. Цилиндры для большинства экструдеров спроектированы так, чтобы выдерживать рабочее давление до 700 бар. Нормальное рабочее давление обычно составляет от 70 до 350 бар.

Слишком большое давление может привести к разрыву ствола. Для защиты цилиндра экструдера от избыточного давления было разработано несколько методов. На распашные ворота можно установить срезной штифт. Разрывные диски могут быть установлены на головке цилиндра. Если давление расплава превышает номинальное значение разрывной мембраны, диск выходит из строя, и давление сбрасывается. В качестве предупредительного устройства также распространен датчик давления с сигнализацией. Это может быть установлено для предупреждения оператора или выключения экструдера. Использование качественных и правильно подобранных нагревателей цилиндра экструдера также помогают снизить давление, увеличив температуру пластика.

Нагрев цилиндров экструдеров и термопластавтоматов для переработки полимеров Полимернагрев

Регулировка температуры цилиндра

Контроллеры температуры регулируют температуру ствола с помощью кольцевых нагревателей и охлаждающих устройств. Экструдеры меньшего размера обычно имеют три или четыре зоны нагрева и охлаждения. Экструдеры большего размера часто имеют шесть или более зон. Каждая зона оснащена датчиками температуры термопарами и терморегулятором.

Нагрев цилиндра экструдера и термопластавтомата

Для работы цилиндр экструдера или термопластавтомата должен быть нагрет. Большинство нагревателей для цилиндра - электрические. Есть несколько видов. Литые нагреватели представляют собой разъемные полукольца из литого алюминия с заделанными внутри металлическими ТЭНами сопротивления. Самый простой тип нагревателя - это кольцевой миканитовый нагреватель. Миканитовые хомутовые нагреватели содержат резистивные провода с покрытием, зажатые между слюдяной изоляцией и стальным кожухом из нержавейки для поддержки. Керамические нагреватели используются в экструдерах с высокими требованиями к теплу, так как они могут нагреваться до 500 С.

Как литые алюминиевые, так и кольцевые миканитовые нагреватели нуждаются в плотном контакте с цилиндром, поэтому периодические проверки и подтяжка нагревателей, когда это необходимо, должны быть частью вашего регламентного обслуживания. Обогреватели перегорят, если не смогут передать свое тепло стволу.

Конструкция и оборудование для охлаждения цилиндров

Охлаждение цилиндра также является важной частью процесса экструзии. Охлаждение цилиндра экструдера и термопластавтомата необходимо, если пластик становится слишком горячим или оборудование необходимо быстро выключить. Цилиндры можно охлаждать воздухом или жидкостью. Цилиндры с воздушным охлаждением имеют нагнетательные агрегаты и водоотводящую камеру под цилиндром в каждой температурной зоне. Воздуходувка включается регулятором температуры цилиндра, когда достигается верхнее заданное значение. Полимернагрев может изготовить кольцевые нагреватели с охлаждающими кожухами и принудительной вентиляцией, так что вам не потребуется внешняя система охлаждения.

В цилиндрах, охлаждаемых жидкостью, жидкость циркулирует через трубки, залитые в блоки нагревателя, или через отдельные охлаждающие блоки. Это может быть закрытый контур, повторное использование той же жидкости или открытый контур. Литые алюминиевые нагреватели с водяным охлаждением – самый быстрый способ снизить температуру нагревателя при необходимости.

Очень важно поддерживать контроль температуры расплава во время процесса экструзии. Охлаждение ствола - один из способов борьбы с перегревом пластика. Однако, если экструдеру требуется значительное охлаждение во время обычного производства, это свидетельствует о несоответствии конструкции шнека и конкретного пластика или о проблеме с процессом экструзии.

Чем мощнее, тем лучше? Или. Для чего на самом деле нужны кольцевые нагреватели?

Кольцевые нагреватели для цилиндров экструдеров лишь совсем немного влияют на плавление - аспект обработки полимеров, который многие неправильно понимают. Недавно мы обсуждали переработку пластика с представителем компании, которая занимается экструзией почти 30 лет, и был задан вопрос, не нужны ли им нагреватели большей мощности для большей производительности. Даже такие опытные люди не всегда понимают, что большая часть плавления происходит за счет сдвигового нагрева и является результатом преобразования мощности привода в тепло через шнек.

Основное назначение нагревателей состоит в том, чтобы расплавить полимер, который остается в цилиндре при холодном запуске, помочь в образовании начального расплава и оптимизировать температуру цилиндра для определенных целей, таких как повышение скорости подачи. Кольцевые нагреватели на цилиндре позволяют повысить скорость расплавления пластика, однако очень важно не перегреть его, поэтому температура нагревателей для переработки полимеров наоборот ограничивается.

Типичная мощность нагрева цилиндра основана на плотности мощности на квадратный сантиметр внешней поверхности цилиндра и мало связана с производительностью экструдера. Типичные используемые значения составляют 3-6 Вт / см², в зависимости от того, насколько быстро производитель экструдера хочет достичь начальной температуры. Экструдеры меньшего размера обладают большей нагревательной способностью цилиндра, чем экструдеры большего размера, поскольку они имеют большую площадь поверхности цилиндра по сравнению с их производительностью.

Существует практический предел мощности, подаваемой на ствол. Слишком большая мощность приведет к нарушению желательного принципа устойчивого состояния, который имеет решающее значение для большинства операций экструзии, из-за создания чрезмерного теплового потока. Кроме того, чрезмерная мощность может вызвать возгорание полимера у стенки цилиндра до того, как материал в лопастях шнека полностью нагреется.

Миканитовые кольцевые нагреватели

Нагревательная энергия сдвига, поступающая от привода, аналогична быстрому перемешиванию очень вязкой жидкости лопастью. Если применить аналогию к человеку, чтобы шевелить мышцами, потребуется много мускулов и энергии. Куда уходит вся эта энергия? Она превращается в тепло в жидкости и называется «вязкой диссипацией». Чтобы визуализировать это, представьте, что нужно сгибать проволоку вперед и назад, пока она не порвется. Область возле разрыва будет горячей, потому что механическая энергия, использованная для разрыва, превратилась в тепло в проводе. Чем более вязкая жидкость, тем больше энергии требуется для ее перемешивания и тем больше тепла будет выделяться.

То же самое и при экструзии: чем более вязкий полимер, тем больше энергии требуется для поворота шнека, в результате чего больше тепла передается полимеру. Это одна из основных причин того, что для разных полимеров требуются винты разной конструкции и разная мощность привода. Это также объясняет, почему температуры плавления разных полимеров различаются. Например, полиэтилен 2,0 MI будет иметь более низкую температуру плавления, чем полиэтилен 0,2 MI при тех же условиях и том же винте из-за вязкого рассеивания. Наконец, учтите, что вязкость некоторых полимеров значительно снижается с увеличением напряжения сдвига. Этим объясняется более быстрое повышение температуры расплава со скоростью вращения шнека для полимера, который не имеет значительно «тонкого сдвига», чем у полимера, у которого это есть.

Самая эффективная регулировка, которую разработчик шнека должен регулировать для контроля температуры расплава, - это удельная мощность или производительность на оборот шнека. По существу, чем меньше общее перемешивание и чем меньше время перемешивания испытывает полимер, тем ниже температура плавления. Это объясняет, например, почему экструдер с длинным L / D не подходит для низких уровней производительности. Однако разработчик шнека всегда должен работать в пределах доступного экструдера, его приводной мощности (крутящего момента) и пригодных для использования условий расплава без наличия не плавленого материала. Иногда это делает невозможным получение желаемого результата на каждом экструдере.

Керамические кольцевые нагреватели

Кольцевые нагреватели для экструдера и ТПА от компании Полимернагрев

Саморазогрев частиц пластика от трения при вращении шнека, безусловно, имеет значительную роль в процессе плавления полимеров, но он не является достаточным для качественной обработки, особенно на начальном этапе пуска. Для высокой производительности экструдера или термопластавтомата важно правильно подобрать качественные кольцевые нагреватели, которые будут максимально подходить для вашего случая.

Компания Полимернагрев производит промышленные кольцевые нагреватели для переработки пластика уже много лет. Несмотря на то, что за эти годы у нас накопилось множество вариантов готовых решений для экструзии, к каждой задаче мы подходим индивидуально, привнося в ее решение свой опыт. Помочь с выбором типа нагревателя для цилиндра экструдера вам поможет краткое описание их особенностей.

Типы кольцевых нагревателей от компании Полимернагрев:

Кольцевые нагреватели цилиндра экструдера с миканитовой изоляцией.

Доступная цена
Срок изготовления всего 2-3 дня
Возможно срочное изготовление за 1 день
Высокая вариативность конструкции: вырезы, отверстия, крепежные элементы, варианты подключения, нестандартные формы
Температура нагрева до 350 С
Плотность мощности до 4 Вт/см2

Кольцевые нагреватели экструдера с керамической изоляцией

Большая температура работы до 500 С
Высокая плотность мощности до 9 Вт/см2
Не требуется максимально плотная посадка и идеально ровная поверхность, так как часть энергии передается излучением
Срок изготовления 2-5 дней
Возможно изготовление с утепляющим кожухом для экономии электроэнергии
Количество вырезов и варианты подключения ограничены