Обеспечение того, чтобы пластиковые гранулы были высушены до надлежащего уровня влажности перед термической обработкой, помогает предотвратить проблемы обработки, косметические дефекты, а также структурные и физические недостатки готовых деталей.
Правильная предварительная сушка является ключом к обеспечению качества изделий из технических термопластов, таких как нейлон, поликарбонат и ПЭТ. Учитывая, насколько дороги эти материалы, легко понять, почему так важно иметь точные данные о том, что на самом деле происходит в сушильном бункере, и использовать эту информацию для жесткого контроля над этим процессом.
Среди инструментов, помогающих определить, насколько эффективно происходит сушка, есть запатентованное устройство, которое контролирует сушку. Его можно использовать для измерения температуры на нескольких разных уровнях в сушильном бункере, документируя, подходят ли условия для правильной сушки.
В этой статье будет рассмотрено, почему эта информация так важна, как работает устройство и как с его помощью можно не гадать о процессе сушки, а обеспечивать более высокий уровень контроля качества пластмассовых изделий.
Почему только сухой материал?
Как только технический полимер произведен и подвергнут воздействию атмосферы, он начинает поглощать влагу. Именно поэтому полимерные материалы называют гигроскопичными. Если не удалить влагу из пластика, это может вызвать проблемы при обработке, косметические дефекты, а также структурную и физическую слабость из-за гидролитического разложения.
Пластиковые гранулы не высыхают мгновенно. Требуется время, чтобы поднять температуру гранул, чтобы влага могла мигрировать на поверхность. Производители пластика определили, сколько времени занимает этот процесс для их конкретных типов и марок полимерных материалов. Однако помните, что эффективное время сушки - это время, в течение которого гранулы подвергаются оптимальным условиям сушки. Любое время, когда полимер находится в сушильном бункере при температуре ниже рекомендованной, не может считаться временем высыхания, и вы рискуете недостаточно высушить материал.
Пока процесс сушки находится под контролем, вы можете быть разумно уверены, что материал, подаваемый в формовочную машину или экструдер, был должным образом кондиционирован, и в результате будут получены хорошие детали (рис. 1). Однако, имея такой сложный процесс, как сушка, как вы можете быть уверены, что он находится под контролем? Еще важнее, каковы будут последствия, если процесс выйдет из-под контроля?
РИСУНОК 1. На этом рисунке показано, что воздушного потока достаточно для поддержания заданной температуры на большей части объема бункера. По мере того, как пластик проходит через бункер, он подвергается надлежащей сушке в течение четырех часов.
Что такое сушилка для гранулированного пластика и принцип работы
Бункерные сушилки позволяют удалить лишнюю влагу из полимерного материала и получить качественное сырье для изготовления пластиковых изделий. Данные сушилки представляют собой цилиндрическую емкость большого объема с основанием конусообразной формы.
Цилиндрическая форма корпуса сушилки максимально подходит для обеспечения равномерного потока воздуха и перемещения гранулированного полимера по камере сушки. Данные сушилки часто устанавливаются прямо на загрузочный бункер экструдера или термопластавтомата, тем самым происходит экономия пространства и обеспечение максимально качественно высушенного пластика для формования изделия. Также они могут стоять и отдельно или же располагаться на подвижной раме около перерабатывающего оборудования.
Гранулированный пластик загружается в сушилку сверху, а снизу происходит подача подогретого воздуха. Воздух нагревается при помощи расположенных в камере калорифера электронагревателей. В зависимости от модели и мощности сушилки это могут быть сухие керамические ТЭНы, воздушные оребренные нагреватели, керамические ТЭНы с открытой спиралью или же специальные воздушные нагреватели на основе нихромовых спиралей с керамическими вставками. Для некоторых видов полимерного сырья, к примеру, для хлопьев экструдированного или дробленого пластика, могут использоваться бункерные сушилки с инфракрасными нагревателями.
Высушенный полимер поступает в термопластавтомат или экструдер для формования пластиковых изделий.
Что происходит в сушильном бункере?
Если материал, который вы сушите, требует четырех часов при надлежащих условиях сушки, и вы обрабатываете 45 кг в час, то вам необходимо, чтобы в сушильном бункере всегда было не менее 180 кг. Предположим на мгновение, что в воздушном шланге, подающем горячий сухой воздух в бункер, образуется перегиб, так что воздушный поток уменьшается на 25 процентов. Датчик температуры на входе в бункер показывает, что температура воздуха находится на правильном заданном значении - скажем, 120°C - так что, похоже, проблем нет. Однако уменьшенного объема воздуха, подаваемого к материалу в бункере, теперь достаточно только для нагрева части материала в бункере до надлежащей температуры сушки. Постепенно температура материала в верхней части бункера падает до 107°C и, наконец, до 90°C. Пластик сушится всего два с половиной часа при предписанной температуре сушки 121 ° C. Через несколько часов после того, как проблема впервые возникла, не полностью высушенный материал попадает в обрабатывающую машину, и качество готового продукта начинает ухудшаться (рис. 2).
РИСУНОК 2. Если воздушного потока недостаточно для поддержания заданной температуры во всем бункере, пластик подвергается надлежащим условиям сушки только в течение части предписанных четырех часов, что может привести к проблемам с качеством.
Предположим, что оператор или инспектор по контролю качества обнаруживает проблему с деталями примерно через 30 минут производства. Машина выключается, обнаруживается перегиб шланга и начинается устранение повреждений. Производство на полчаса является подозрительным и должно быть списано. 180 кг материала в бункере также являются подозрительными и должны быть слиты из бункера. Этот материал помещен на карантин, и его, возможно, придется утилизировать. Затем потребуется еще несколько часов, чтобы наполнить бункер и перезапустить сушилку. Теперь свежий материал нужно сушить в течение четырех часов, чтобы потерять больше времени. Наконец, после полной смены или, возможно, дольше можно возобновить производство. Однако ущерб нанесен. Накопились часы простоя, и тысячи или даже десятки тысяч рублей на сырье и готовую продукцию были утилизированы - все потому, что показания температуры на самой сушилке не могли рассказать всей истории. Он не мог описать условия, фактически существующие в сушильном бункере.
Только что описанный сценарий - лишь один из многих, которые могут привести к неправильной сушке и стоить вам времени и денег.
Действительно досадный аспект всех этих условий заключается в том, что они не должны превращаться в проблемы. Все они могут быть предотвращены с помощью устройства контроля сушки, которое можно добавить даже к самым простым элементам управления сушилкой.
Ключом к его успешной работе является датчик температуры в бункере, который измеряет профиль температуры материала в различных точках (до шести из них) от верха бункера до низа. Эти показания температуры подтверждают, что каждый килограмм пластика выдерживается при надлежащей температуре в течение времени, указанного производителем материала. Если перегорает нагревательный элемент или нарушается воздушный поток, устройство контроля сушки распознает изменение условий внутри бункера и подает звуковой сигнал, чтобы состояние неисправности можно было исправить задолго до того, как это повлияет на качество продукта. Если загрузочное оборудование выходит из строя или запас материала заканчивается, если поступающий материал слишком влажный или слишком холодный, даже если бункер или сушилка неправильного размера, монитор сушки выдаст предупреждение задолго до того, как будет изготовлена первая неисправная деталь.
Монитор сушки также может предоставить переработчикам информацию, необходимую для регулировки воздушного потока, чтобы на материал направлялось достаточно тепловой энергии для эффективной сушки. Пластик не является ни пересушенным, ни недосушенным, поэтому затраты на электроэнергию контролируются.
Принимая во внимание все, что вкладывается в производство товарной детали из технического термопласта, глупо рисковать отходами, простоями и потерями энергии, которые возникают при возникновении проблемы в сушилке. Относительно небольшие единовременные вложения в технологию управления сушилкой - например, в технологию мониторинга сушки - могут иметь большое значение для достижения максимальной отдачи от инвестиций в ценное сырье.
