As extrusoras estão cada vez mais usando o granulado subaquático para produzir polímeros de engenharia, incluindo resinas como PET, nylon e policarbonato. Essas resinas têm características "difíceis", como baixa viscosidade e/ou resfriamento rápido ou alta temperatura de fusão.
Comparado com a granulação da tira, a granulação subaquática tem as vantagens de boa qualidade de partículas, alto grau de automação e baixo custo. No entanto, em comparação com resinas de commodities menos sensíveis, como polietileno, polipropileno ou poliestireno, há um risco maior de congelar o molde ao produzir resinas de engenharia, como as mencionadas no parágrafo anterior.
Os pellets subaquáticos normalmente usam matrizes circulares com 10 a 20 ou até centenas de orifícios. O sistema pode ser projetado para compor de algumas centenas a quase 20000 libras por hora. (Pelletizadores ainda maiores são usados para produção de extrusão.)
Razões para o congelamento do buraco do molde
O diâmetro do orifício do molde é geralmente de 0,125 polegadas, mas para partículas menores, pode ser tão pequeno quanto 0,01 polegadas ou tão grande quanto 0,20 polegadas. A saída de cada furo é de aproximadamente 25 a 100 libras por hora, mas a saída média de um orifício de molde de 0,125 polegadas é de aproximadamente 30 libras por hora.
A chave para a granulação subaquática é transportar termoplásticos suficientes através dos orifícios do molde para manter os orifícios à temperatura de fusão da resina, enquanto a cabeça do derretimento e do molde entra em contato com a água a uma temperatura várias centenas de graus mais baixos. Os moldes de metal são excelentes condutores térmicos; portanto, a menos que haja fluxo de polímero suficiente através dos orifícios do molde, a água esfriará os orifícios e o polímero se solidificará dentro deles. No entanto, o processador não pode saber imediatamente que esse bloqueio ocorreu.
O problema é que, se um ou mais orifícios de molde forem bloqueados pelo polímero, a eficiência da cabeça do molde diminuirá. Por fim, os orifícios bloqueados afetarão o fluxo dos orifícios circundantes, resultando em partículas acabadas maiores e de forma irregular e uma diminuição no rendimento. Por fim, é necessário desligar completamente a linha de produção para limpar os orifícios do molde.
As principais razões para o congelamento do molde são as seguintes: sequência inicial inadequada de polímero, fluxo de água e operação do cortador; Aquecimento e isolamento insuficientes do molde, bem como flutuações de processo. Não considerar a fórmula do material (resina, nível de preenchimento e tipo de enchimento - absorção ou condução de calor) também pode levar a problemas. Mas você não pode alterar a receita para agradar o granulador, ela deve ser projetada para executar a maioria das receitas.
Ajuste o processo de inicialização do granulador
A maioria do congelamento do furo ocorre durante a startup, quando a resina, a água de resfriamento e o cortador devem ser iniciados na ordem correta. Se a resina começar a fluir através do molde e a ferramenta se envolver antes que a água atinja a superfície do molde, causará bloqueio de mancha e resina fora dos orifícios do tanque de água. Se a água atingir a superfície do molde antes que o polímero comece a fluir, o resfriamento excessivo pode fazer com que os poros congelem.
Nos primeiros sistemas de granulação subaquática, os operadores qualificados controlavam manualmente essa sequência. A partir do início dos anos 90, a automação e o controle podem ser alcançados por meio de sistemas comerciais de controle de PLC. A válvula de desvio de polímeros e o sistema de desvio de água do processo permitem que o PLC controla com mais precisão o tempo do polímero e da água que entra no molde. Os granuladores fabricados desde meados dos anos 90 oferecem sistemas de corte automáticos que usam motores hidráulicos, pneumáticos e servo para controlar a pressão de corte. Portanto, os sistemas totalmente automatizados de hoje podem controlar a sequência de inicialização em uma fração de segundo.
Otimize o design do molde
Depois que a linha de produção é iniciada e funcionando, a maioria dos moldes pode ser evitada do congelamento, mantendo um fluxo de material muito constante através dos orifícios do molde. Mas alguns problemas de congelamento estão relacionados ao próprio design do molde.
O molde é aquecido por um aquecedor de lanterna ou óleo quente. O aquecimento elétrico não será completamente uniforme, porque os cartuchos de tinta são colocados principalmente no anel ao redor dos orifícios do molde, perto da borda externa da placa do molde. Portanto, os orifícios ao redor da parte externa do dado geralmente são mais quentes que os orifícios do centro. O fabricante de moldes tentou adicionar um cilindro no centro do molde, mas a engenharia provou ser desajeitada
Portanto, aquecedores cilíndricos podem não ser adequados para moldes ou materiais grandes com uma faixa de temperatura de fusão estreita, como o nylon, que pode tender a congelar no centro do molde.
Comparado aos aquecedores cilíndricos, o aquecimento a óleo pode aplicar mais calor uniforme em uma área maior. O sistema de óleo é configurado com até oito zonas de molde. Mas o aquecimento a óleo é mais caro que os aquecedores cilíndricos. O aquecimento a óleo é comumente usado em linhas de produção de alta saída de fabricantes de resina ou grandes plantas de mistura. Recentemente, ele foi aplicado em sistemas menores para obter um melhor controle de temperatura.
Se a válvula de óleo estiver bloqueada, os orifícios do molde na área afetada do molde ficarão mais frios e poderão congelar, mas o restante do molde ficará bem. No início, a saída pode não mudar. Da mesma forma, como aquecedores cilíndricos, o problema se manifestará como partículas defeituosas.
Todos os chips têm algum tipo de camada de isolamento. A maioria dos moldes usa placas especiais presas no meio da superfície do molde. Mas a placa pode se soltar. Em seguida, a água flui atrás deles, resfriando os moldes e potencialmente causando congelamento.
Outro método de isolamento é usar um design de molde "oco" com lacunas contendo vácuo. Se não faz parte do design do modelo original, ele pode ser adaptado para a maioria dos sistemas. O vácuo é um bom isolador e não pode ser danificado como placas de isolamento sólidas.
Reduzir as flutuações do processo
Qualquer tipo de interrupção do processo de extrusão ou flutuação de saída pode causar congelamento. Por exemplo, a extrusão de materiais reciclados com baixa densidade de embalagem pode causar flutuações na saída da extrusora, levando a fluxo polimérico inconsistente e congelamento dos orifícios do molde de maneira aleatória. As bombas de fusão de polímero podem ser usadas para evitar essas flutuações e fornecer fluxo de matriz consistente.
O uso de trocadores de tela do tipo skate de skate descontínuos também pode causar interrupção de fluxo e ar de armadilha, resultando em perda temporária de polímero fluindo em direção aos orifícios do molde. Pode causar congelamento aleatório de orifícios de molde. A solução é usar um trocador de tela contínuo, que pode substituir instantaneamente as telas sujas sem interromper o processo ou prender o ar.