Температурен профил на цилиндъра при бариерни шнекове.

април 3, 2013, 12:39  

LLDPEТипове полимери,с които е извършено проучването: 1) Z-N  LLDPE – индекс на стопилка: 1,0 ; плътност: 0,918 ; планирана температура на стопилката: от 205 до 220 град. Целзии. 2)ЕXCEED  mLLDPE – съответно показателите са : 1,0 ;0,918 ; от 200 до 215 град. Целзии. 3)EXACT  Plastomer – съответно показателите са : 1,2 ; по-малко от 0,910 : от 190  до  200 град. Целзии. Бел.пр.:Показаните в този материал данни относно температурния режим при бариерни шнекове са за  LLDPE(линеен полиетилен ниска плътност).Но принципите на настройка на температурния режим могат да се използват  за получаване на  стойности за др. полимери като се изходи от препоръчаните  температури на стопилката(т.е. температурата на стопилката на изход от главата на екструдера-екструдата) ,давани от производителите на полимери,както и в др. материали в този блог,а и в справочни материали.                                                                                                                                                                                                  Често, при работа с екструдери  с бариерен тип шнекове,операторите  не съобразяват температурите по нагревните зони на цилиндъра  с полимера,който се преработва.Често могат да се видят  температури на цилиндъра,настроени  така,че температурата на стопилката(екструдата)  е под желаната.При такива условия на работа(на екструдера),контрола на температурата на екструдата зависи изцяло от геометрията на шнека и вискозното нагряване вследствие на срязващите напрежения(в материала), създавано от   шнека,просвета между ребрата(на шнека) и цилиндъра и скоростта на въртене. Изучаването на оформлението  на нагревните зонии и разположението им спрямо различните секции на шнека ще помогне при определяне на правилната настройка  на температурите  на зоните. В този материал първо ще се изложат разсъждения  за процес на екструзия,основан на следната обща конфигурация на екструдера:1)Зона на захранващата гърловина-за разлика от др. зони не се нагрява,а се охлажда. 2) Захранваща секция на шнека-покрива се само от една нагревна зона(зона 1). 3)Бариерна секция на шнека-покрива се от зона 2,зона 3 и половината от зона 4. 4)Дозираща секция на шнека-покрива се от втората половина на зона4 и от зона5. 5)Прехода(адаптера) след цилиндъра на екструдера и главата са други две отделни нагревни зони.(Б.пр.:Под нагревна зона следва да се разбира нагревател,или група съседни нагреватели с общо терморегулиране).Ще бъдат препоръчани  температурни  настройки на зоните,подходящи за изброените по-горе полимери.                                                                                                                                              Започваме с главата: Температурите на зоната на прехода и зоната на главата следва да бъдат настроени на препоръчаната  от производителя температура на стопилката на преработвания полимер.                                                                                                                          Зона на захранващата гърловина: Тази зона  следва да бъде настроена на температура  43 – 49 град. Целзии – да се чуства топла при допир с ръка. Това е достатъчно топло,за да  подпомогне предварителното нагряване на материала при постъпването му в екструдера,но все пак достатъчно студено,за да се предотврати  образуването на “свод”  в захранващата гърловина на екструдера(с което се нарушава захранването с материал). Добър начин за наблюдение на температурата на захранващата гърловина  е да се инсталира потапящ се термометър на тръбата,през която се връща водата,охлаждаща захранващата гърловина.Като се инсталира “тетка”(Т-образен фитинг), на водната линия  може да се монтира потопен термометър . С инсталиране на сферичен клапан след термометъра ,водната камера на захранващата гърловина може да се поддържа пълна с вода и да се предотврати кавитация в системата.                                                                                                                                                                              Охлаждане на шнека: В захранващата секция на шнека оказват влияние три коефициента на триене. 1) Между цилиндъра и гранулите. 2) Между самите гранули(гранули с гранули). 3) Между шнека и гранулите. Винаги трябва да има инсталирано охлаждане на сърцевината на шнека в захранващата  зона на същия.В повечето случаи такова охлаждане ще е от полза за процеса.То ще даде на оператора още една  ”зона ”  за контрол  на екструдера.Основната теория “за пренос на твърди вещества”  е,че полимера трябва да “лепне към цилиндъра” и да се “плъзга по шнека”. Чрез охлаждане на сърцевината на шнека(в захранващата  му секция) се намалява коефициента на триене между стоманата на шнека  и пластмасовите гранули.                                                                     Захранваща секция(зона 1): Чрез охлаждане на сърцевината на шнека(в захранващата  му секция)  и на захранващата гърловина(най-задната част на цилиндъра-под бункера с материал)  температурата на зона 1  може да се настрои така,че коефициента на триене  между гранулите и стената на цилиндъра да е максимален,което на свой ред води до максимална ефективност на преноса на гранули  в захранващата секция.За повечето полиолефини(полиетилени,полипропилен и др.) зона 1 трябва да се настрои  между 150  и  205 град. Целзии.Колкото е по-висока препоръчаната крайна температура на стопилката,толкова по-висока трябва да е температурата,на която се настройва зона 1. Затова тази зона трябва да се настройва на възможно висока температура,като при това се внимава да не се образуват “мостове”  в захранващата гърловина.При наличие на достатъчно охлаждане на захранващата гърловина,съответно може да се използват(да се настройват)  по-високи температури.                                        Дозираща  секция  на шнека(зона 5): Тази зона следва да се настройва приблизително  10-25 градуса  под  препоръчаната от производителя  температура  или както се каза по-горе  10-25 градуса под настроените температури на адаптера и главата.                                                                                                                                                                                                                                                                                        Зона 2: Тази  зона следва да се настрои между  52  и  80  град.  Целзии  над настроените за зона 1 температури.Повишената температура в тази зона няма да доведе до по-висока температура на стопилката,тъй като полимера е все още във вид на гранули в тази точка от геометрията на шнека.Използването на повишена температура в тази зона води до вкарване на повече енергия в полимера,с което ще се подпомогне процеса на стапянето му. За стапяне на полимера е необходима енергия. Енергията може да бъде индуцирана  в полимера или посредством механична енергия от задвижването на екструдера, или  чрез нагреватели,захранвани с ел. енергия.Част от стойността при пресмятане на необходимата мощност  за стапяне на полимера е свързана с т.н. “специфична топлина”(на полимера  или на смесста,ако в състава има значителни количества др. вещества-б.пр.).Специфичната топлина се измерва в  количество топлина  за единица маса  за градус.Тя е форма на енергия,която може да се  изрази  в конски сили,джаули ватове и т.н. Така че,обикновено,чрез вкарване на по-големи количества топлина  чрез нагревателите в задната част на екструдера,може да се намали натоварването на двигателя   на екструдера(ампеража).                                                                       Останалите зони(зони 3  и  4): Тези зони(които в дадения пример са две,но може да са повече,а в отделни случаи-и само една)  следва да се разпределят равномерно(като стойности на настроените температури)  между стойностите ,настроени в зона 2 и  зона 5. Пример: Ако между зона  2   и зона  5    има разлика от 60 градуса,то  зона 3 се настройва  на  20 град. под температурата на зона 2, а зона 4 – на 20 град.  под зона 3.                                                                                                                                                                                                     Конкретни примери за изброените по-горе полимери: Цифрите по-долу се отнасят за начални(стартови)  настройки на температурите на  зоните на цилиндъра,адаптера и главата  за полимерите,които бяха изброени в началото на този материал.При температура на обратната вода от охлаждането на  шнека и  захранващата гърловина настроена между  38  и  49  град. Целзии,настройката на останалите зони(също в град. Целзии) е както следва:                                                                                                                                            Полимер тип  Z-N  LLDPE : Температура на стопилката – 213 ;  Зона 1 – 177  ;   Зона 2  -  241  ;  Зона 3  -  229  ;  Зона 4  -  218  ;  Зона 5  -  207  ;   Адаптор  -  213  ;  Глава  -  213 .                                                                                                                                                                                                                    Полимер тип   EXCEED  mLLDPE :   Температура на стопилката  -  207  ;   Зона 1  -  163  ;   Зона 2  -  232  ;   Зона 3  -  221  ;  Зона 4  -  210  ;   Зона 5  -  199  ;   Адаптор  -  207  ;   Глава   –   207  .                                                                                                                                                                                           Полимер тип   EXACT   Plastomer  :    Температура на стопилката   –   193  ;   Зона 1  -   149  ;   Зона 2  -   213  ;  Зона 3  -  204  ;  Зона 4  -   196  ;   Зона 5  -   188  ;  Адаптор  -   193  ;   Глава  -   193 .                                                                                                                                                                               ЗАКЛЮЧЕНИЕ:  Предложените в този материал температурни настройки са  начални(стартови),при които  упоменатите по-горе полимери биха се преработвали най-добре.Тези температурни настройки на зоните на цилиндъра  се препоръчат специално за бариерен тип шнекове,като полимера се преработва в условия на по-малък  стрес(механичен и термичен).Тези настройки помагат за намаляване на износването на шнека  и цилиндъра,причинено от  нагнетяване на твърде студен полимер в бариерната секция на шнека.

Оставете коментар

Изкажете мнението си...
Ако желаете снимка, вземете си от Граватар!