Gli estrusori utilizzano sempre più pellettizzazione subacquea per produrre polimeri ingegneristici, tra cui resine come PET, nylon e policarbonato. Queste resine hanno caratteristiche "difficili" come bassa viscosità e/o raffreddamento rapido o alta temperatura di fusione.
Rispetto alla granulazione delle strisce, la granulazione subacquea presenta i vantaggi della buona qualità delle particelle, dell'alto grado di automazione e del basso costo. Tuttavia, rispetto a resine di merci meno sensibili come polietilene, polipropilene o polistirene, esiste un maggior rischio di congelamento della muffa quando si producono resine ingegneristiche come quelle menzionate nel paragrafo precedente.
I pelletizzatori sottomarini in genere usano stampi circolari con 10-20 o addirittura centinaia di buchi. Il sistema può essere progettato per il compounding ovunque da poche centinaia a quasi 20000 sterline all'ora. (Pelletizzatori ancora più grandi vengono utilizzati per la produzione di estrusione.)
Ragioni per il congelamento del foro della muffa
Il diametro del foro dello stampo è generalmente di 0,125 pollici, ma per particelle più piccole, può essere piccolo fino a 0,01 pollici o grande fino a 0,20 pollici. L'uscita di ogni foro è di circa 25-100 libbre all'ora, ma la produzione media di un foro stampo da 0,125 pollici è di circa 30 libbre all'ora.
La chiave per la granulazione sottomarina è trasportare abbastanza termoplastica attraverso i fori dello stampo per mantenere i fori alla temperatura di fusione della resina, mentre la testa di fusione e stampo entrano a contatto con l'acqua a una temperatura inferiore di diverse centinaia di gradi. Gli stampi metallici sono eccellenti conduttori termici, quindi a meno che non vi sia un flusso di polimero sufficiente attraverso i fori dello stampo, l'acqua raffredderà i fori e il polimero si solidificherà al loro interno. Tuttavia, il processore non può sapere immediatamente che si è verificato questo blocco.
Il problema è che se uno o più fori di stampo sono bloccati dal polimero, l'efficienza della testa dello stampo diminuirà. In definitiva, i fori bloccati influenzeranno il flusso dei fori circostanti, con conseguenti particelle finite più grandi e irregolari e una diminuzione della resa. Alla fine, è necessario chiudere completamente la linea di produzione per pulire i fori dello stampo.
I motivi principali del congelamento della muffa sono i seguenti: sequenza iniziale impropria di polimero, flusso d'acqua e funzionamento del taglierina; Riscaldamento e isolamento insufficiente dello stampo, nonché fluttuazioni di processo. Non considerando la formula del materiale (resina, livello di riempimento e tipo di riempimento - assorbimento o conduzione del calore) può anche portare a problemi. Ma non puoi cambiare la ricetta per compiacere il granulatore, dovrebbe essere progettato per eseguire la maggior parte delle ricette.
Regola il processo di avvio del granulatore
La maggior parte del congelamento del foro stampo si verifica durante l'avvio, quando la resina, l'acqua di raffreddamento e il taglierina devono essere avviate nell'ordine corretto. Se la resina inizia a fluire attraverso lo stampo e lo strumento si impegna prima che l'acqua raggiunga la superficie dello stampo, causerà blocchi di sbavature e resina al di fuori dei fori del serbatoio dell'acqua. Se l'acqua raggiunge la superficie dello stampo prima che il polimero inizi a fluire, il raffreddamento eccessivo può causare il congelamento dei pori.
Nei primi sistemi di granulazione subacquea, gli operatori qualificati hanno controllato manualmente questa sequenza. A partire dai primi anni '90, l'automazione e il controllo possono essere raggiunti attraverso i sistemi di controllo PLC commerciali. Il sistema di bypass per la diversione polimerica e il bypass dell'acqua di processo consentono a PLC di controllare in modo più accurato i tempi di polimero e acqua che entrano nello stampo. I granulatori fabbricati dalla metà degli anni '90 offrono sistemi di taglio automatici che utilizzano motori idraulici, pneumatici e servi per controllare la pressione di taglio. Pertanto, i sistemi completamente automatizzati di oggi possono controllare la sequenza di avvio in una frazione di secondo.
Ottimizza il design dello stampo
Una volta che la linea di produzione è iniziata e funzionante, la maggior parte degli stampi può essere evitata dal congelamento mantenendo un flusso di materiale molto costante attraverso i fori dello stampo. Ma alcuni problemi di congelamento sono legati al design dello stampo stesso.
Lo stampo è riscaldato da un riscaldatore o olio caldo. Il riscaldamento elettrico non sarà completamente uniforme perché le cartucce di inchiostro sono posizionate principalmente nell'anello attorno ai fori dello stampo, vicino al bordo esterno della piastra dello stampo. Pertanto, i fori all'esterno del mado sono spesso più caldi dei fori al centro. Il produttore dello stampo una volta ha tentato di aggiungere un cilindro al centro dello stampo, ma l'ingegneria si è rivelata goffa
Pertanto, i riscaldatori cilindrici potrebbero non essere adatti a grandi stampi o materiali con un intervallo di temperatura di fusione stretta, come il nylon, che può tendere a congelare al centro dello stampo.
Rispetto ai riscaldatori cilindrici, il riscaldamento dell'olio può applicare più calore uniforme su un'area più ampia. Il sistema olio è configurato con un massimo di otto zone di stampo. Ma il riscaldamento dell'olio è più costoso dei riscaldatori cilindrici. Il riscaldamento dell'olio è comunemente utilizzato nelle linee di produzione di uscita ad alta produzione di produttori di resine o piante di miscelazione di grandi dimensioni. Recentemente, è stato applicato su sistemi più piccoli per ottenere un migliore controllo della temperatura.
Se la valvola dell'olio è bloccata, i fori dello stampo nell'area interessata dello stampo diventeranno più freddi e potrebbero congelare, ma il resto dello stampo andrà bene. All'inizio, l'output potrebbe non cambiare. Allo stesso modo, come i riscaldatori cilindrici, il problema si manifesterà come particelle difettose.
Tutti i chip hanno un qualche tipo di strato di isolamento. La maggior parte degli stampi utilizza piastre speciali attaccate al centro della superficie dello stampo. Ma la piastra potrebbe allentare. Quindi l'acqua scorre dietro di loro, raffreddando gli stampi e potenzialmente causando congelamento.
Un altro metodo di isolamento è quello di utilizzare un design dello stampo "cavo" con spazi vuoti contenenti. Se non fa parte del design del modello originale, può essere adattata alla maggior parte dei sistemi. Il vuoto è un buon isolante e non può essere danneggiato come schede di isolamento solido.
Ridurre le fluttuazioni del processo
Qualsiasi tipo di interruzione del processo di estrusione o fluttuazione dell'uscita può causare congelamento. Ad esempio, l'estruso di materiali riciclati con bassa densità di imballaggio può causare fluttuazioni nell'uscita dell'estrusore, portando a flusso di polimero incoerente e congelamento dei fori dello stampo in modo casuale. Le pompe di fusione polimerica possono essere utilizzate per prevenire queste fluttuazioni e fornire un flusso di dado coerente.
L'uso di cambi di schermate di tipo skateboard discontinuo può anche causare l'interruzione del flusso e intrappolare l'aria, con conseguente perdita temporanea di polimero che scorre verso i fori dello stampo. Può causare congelamento casuale di fori di stampo. La soluzione è quella di utilizzare un cambio di schermo continuo, che può sostituire istantaneamente schermi sporchi senza interrompere il processo o intrappolare l'aria.