Как да изберете правилния пелетизатор за вашата машина за пелетиране на пластмаса

Пелетите може да са 'само' междинен продукт, но техният размер, форма и консистенция имат значение при следващите операции по преработка.
Това става още по-важно, когато се вземат предвид непрекъснато нарастващите изисквания към компаундерите. Без значение какво оборудване имат в момента, то никога не изглежда подходящо за следващото предизвикателство. Все по-голям брой продукти може да изискват допълнителен капацитет. Нов полимер или добавка може да е твърде жилав, мек или корозивен за съществуващото оборудване. Или може би работата изисква различна форма на пелети. В такива случаи производителите на смеси се нуждаят от задълбочено инженерно ноу-хау за обработката и тясно сътрудничество с техния доставчик на оборудване за пелетиране.
Първата стъпка в справянето с подобни предизвикателства започва с избора на оборудване. Най-разпространената класификация на процесите на пелетизиране включва две категории, диференцирани според състоянието на пластмасовия материал по време на рязане:
• Пелетизиране в стопилка (горещо рязане): стопилка, идваща от матрица, която почти веднага се нарязва на пелети, които се транспортират и охлаждат от течност или газ;
•Пелетизиране на нишки (студено рязане): стопилката, идваща от матрицата, се превръща в нишки, които се нарязват на пелети след охлаждане и втвърдяване.
Вариациите на тези основни процеси могат да бъдат пригодени към специфичния вложен материал и свойствата на продукта при сложно производство на съединения. И в двата случая междинни етапи на процеса и различни степени на автоматизация могат да бъдат включени във всеки етап от процеса.
За да намерите най-доброто решение за вашите производствени изисквания, започнете с оценка на статуквото, както и с дефиниране на бъдещи нужди. Разработете петгодишна прогноза за материалите и необходимия капацитет. Краткосрочните решения много често се оказват по-скъпи и по-малко задоволителни след определен период от време. Въпреки че почти всяка линия за пелетиране в компаундера ще трябва да обработва различни продукти, всяка дадена система може да бъде оптимизирана само за малък диапазон от цялото продуктово портфолио.
Следователно всички останали продукти ще трябва да се обработват при компромисни условия.
Размерът на партидата, в комбинация с номиналния капацитет на системата, ще има много силно влияние върху процеса на пелетизиране и избора на машини. Тъй като производствените партиди за смесване обикновено са доста малки, гъвкавостта на оборудването често е голям проблем. Факторите включват лесен достъп за почистване и обслужване и възможност за просто и бързо преминаване от един продукт към следващия. Пускането и спирането на системата за пелетиране трябва да включва минимален разход на материал.
Линия, използваща обикновена водна баня за охлаждане на нишките, често е първият вариант за комбиниране на растения. Индивидуалното оформление обаче може да варира значително поради изискванията за пропускателна способност, гъвкавост и степен на системна интеграция. При пелетизиране на нишки полимерните нишки излизат от главата на матрицата и се транспортират през водна баня и се охлаждат. След като нишките напуснат водната баня, остатъчната вода се избърсва от повърхността с помощта на смукателен въздушен нож. Изсушените и втвърдени нишки се транспортират до пелетизатора, като се изтеглят в камерата за рязане от секцията за подаване при постоянна скорост на линията. В пелетизатора нишките се нарязват между ротор и нож на грубо цилиндрични пелети. Те могат да бъдат подложени на последваща обработка като класифициране, допълнително охлаждане и сушене, плюс транспортиране.
Ако изискването е за непрекъснато смесване, където са включени по-малко продуктови промени и капацитетът е сравнително висок, автоматизацията може да бъде изгодна за намаляване на разходите, като същевременно повишава качеството. Такава автоматична линия за пелетизиране на нишки може да използва самонавиващ се вариант на този тип пелетизатор. Това се характеризира с плъзгач за охлаждаща вода и перфорирана конвейерна лента, които заместват охлаждащата корито и линията за изпаряване и осигуряват автоматично транспортиране в пелетизатора.
Някои полимерни съединения са доста крехки и се чупят лесно. Други съединения или някои от техните съставки може да са много чувствителни към влага. За такива материали лентовият конвейерен пелетизатор е най-добрият отговор. Перфорирана транспортна лента взема нишките от матрицата и ги транспортира плавно към фрезата. Различни опции за спрей с охлаждаща вода, мистери, матрици на Вентури със сгъстен въздух, въздушен вентилатор или комбинации от тях - позволяват голяма гъвкавост.

КОГА ДА МИНЕТЕ ПОД ВОДА
Когато предпочитаната форма на пелетата е по-скоро сферична, отколкото цилиндрична, най-добрата алтернатива е подводен нож с гореща повърхност. С обхват на капацитет от около 20 lb/hr до няколко тона/час, тази система е приложима за всички материали с термопластично поведение. По време на работа полимерната стопилка се разделя на пръстен от нишки, които протичат през пръстеновидна матрица в камера за рязане, наводнена с технологична вода. Въртяща се режеща глава във водния поток нарязва полимерните нишки на пелети, които веднага се пренасят от камерата за рязане. Пелетите се транспортират като суспензия до центробежната сушилня, където се отделят от водата чрез въздействието на въртящи се лопатки. Сухите пелети се разтоварват и предават за последваща обработка. Водата се филтрира, темперира и рециркулира обратно в процеса.
Основните компоненти на системата - режеща глава с режеща камера, матрица и пусков клапан, всички върху обща носеща рамка - са един основен възел. Всички останали компоненти на системата, като верига за технологична вода с байпас, изпускателна камера за рязане, наблюдателно стъкло, центробежен изсушител, лентов филтър, водна помпа, топлообменник и транспортна система, могат да бъдат избрани от широка гама аксесоари и комбинирани в система, специфична за работата.
Във всяка подводна пелетизираща система съществува крехко температурно равновесие в режещата камера и матрицата. Матричната плоча се охлажда непрекъснато от технологичната вода и се нагрява от нагревателите на матрицата и потока от гореща стопилка. Намаляването на загубата на енергия от матрицата към технологичната вода води до много по-стабилно състояние на обработка и повишено качество на продукта. За да се намалят тези топлинни загуби, процесорът може да избере термично изолираща матрица и/или да премине към нагрята с течност матрица.
Много съединения са доста абразивни, което води до значително износване на контактни части като въртящите се остриета и филтърните сита в центробежната сушилня. Други съединения могат да бъдат чувствителни към механично въздействие и да генерират прекомерно количество прах. И за двата специални материала нов тип сушилня за пелети отлага мокрите пелети върху перфорирана транспортна лента, която се движи през въздушен нож, ефективно изсмуквайки водата. Износването на машинните части, както и повредата на пелетите могат да бъдат значително намалени в сравнение с ударна сушилня. Като се има предвид краткото време на престой върху лентата, обикновено се изисква някакъв вид сушене след обезводняване (като например с кипящ слой) или допълнително охлаждане. Предимствата на това ново решение за сушене на пелети без удар са:
•По-ниски производствени разходи поради дългия живот на всички части, влизащи в контакт с пелетите.
•Нежно боравене с пелетите, което гарантира високо качество на продукта и по-малко образуване на прах.
•Намалена консумация на енергия, тъй като не е необходимо допълнително захранване с енергия.

ДРУГИ ПРОЦЕСИ НА ПЕЛЕТИЗИРАНЕ
Някои други процеси на пелетизиране са доста необичайни в областта на смесването. Най-лесният и евтин начин за намаляване на пластмасите до подходящ размер за по-нататъшна обработка може да бъде проста операция на смилане. Въпреки това, получената форма и размер на частиците са изключително непоследователни. Някои важни свойства на продукта също ще понесат отрицателно влияние: насипната плътност ще намалее драстично и свойствата на свободния поток на насипния материал ще бъдат много лоши. Ето защо такъв материал ще бъде приемлив само за по-ниски приложения и трябва да се продава на доста ниска цена.
Нарязването на кубчета е често срещан процес за намаляване на размера от началото на 20-ти век. Значението на този процес постоянно намалява в продължение на почти 30 години и в момента има незначителен принос към настоящите пазари на пелети.
Подводното пелетизиране на нишки е сложен автоматичен процес. Но този метод на производство се използва предимно в производството на някои първични полимери, като например за полиестери, найлони и стиренови полимери, и няма общо приложение в днешното смесване.
Пелетизирането с въздушно охлаждане е процес, приложим само за нелепливи продукти, особено PVC. Но този материал по-често се смесва в периодични смесители с нагряване и охлаждане и се изхвърля като сухи смеси. Само незначителни количества PVC съединения се трансформират в пелети.
Пелетирането с воден пръстен също е автоматична операция. Но също така е подходящ само за по-малко лепкави материали и намира основното си приложение при рециклиране на полиолефини и в някои второстепенни приложения при смесване.

ВЛИЯНИЕ ВЪРХУ СВОЙСТВАТА НА ПРОДУКТА

Изборът на правилния процес на пелетизиране включва разглеждане на нещо повече от формата на пелетите и обема на пропускане. Например температурата на пелетите и остатъчната влага са обратно пропорционални; тоест, колкото по-висока е температурата на продукта, толкова по-ниска е остатъчната влага. Някои съединения, като много видове TPE, са лепкави, особено при повишени температури. Този ефект може да бъде измерен чрез преброяване на агломератите - двойни и многократни - в обем от пелети.
В подводна пелетизираща система такива агломерати от лепкави пелети могат да се генерират по два начина. Първо, непосредствено след разрязването температурата на повърхността на пелетата е само около 50°F над температурата на технологичната вода, докато сърцевината на пелетата все още е разтопена, а средната температура на пелетата е само 35° до 40°F под температурата на топене. Ако две пелети влязат в контакт, те се деформират леко, създавайки контактна повърхност между пелетите, която може да е без технологична вода. В тази контактна зона втвърдената обвивка ще се разтопи незабавно поради топлината, транспортирана от разтопеното ядро, и пелетите ще се слеят една в друга.
Второ, след изхвърлянето на пелетите от сушилнята, температурата на повърхността на пелетите се повишава поради преноса на топлина от сърцевината към повърхността. Ако меките TPE пелети се съхраняват в контейнер, пелетите могат да се деформират, топлите контактни повърхности между отделните пелети стават по-големи и адхезията се увеличава, което отново води до агломерати. Това явление вероятно се засилва с по-малък размер на пелетите - например микро-пелети - тъй като съотношението на повърхността към обема се увеличава с по-малък диаметър.
Агломерацията на пелети може да бъде намалена чрез добавяне на малко восъкоподобно вещество към технологичната вода или чрез прахообразно прахообразуване на повърхностите на пелетите веднага след сушилнята за пелети.
Извършването на редица тестове за пелетизиране при постоянна производителност ще ви даде представа за максималната практическа температура на пелетите за този вид материал и размер на пелетите. Всичко над тази температура ще увеличи количеството на агломератите, а всичко под тази температура ще увеличи остатъчната влага.
В някои случаи операцията по пелетизиране може да е задължителна. Това е вярно само в приложения, при които необработените полимери могат да бъдат преобразувани директно в готови продукти - директно екструдиране на PET лист от полимерен реактор, например. Въпреки това, ако комбинирането на добавки и други съставки добавя реална стойност, директното преобразуване не е възможно. Ако е необходимо пелетизиране, винаги е най-добре да знаете вашите възможности.
ЗА АВТОРА
Хорст Мюлер се присъединява към Automatik Plastics Machinery GmbH, водещ немски производител на оборудване за пелетизиране на пластмаси, през 1997 г. Мюлер се занимава с инженеринг, разработка, стандартизация, администриране на интелектуална собственост, документация и маркетинг.