+7 (495) 642 53 23
115404, г. Москва, ул. Бирюлевская, д.9
Тепловые элементы
Автоматизация
Технология нагрева
Интернет-магазин нагревателей Элемаг

115404, г. Москва,
ул. Бирюлевская, д.9
товар(ов):   0
на сумму:  0 руб.
Каталог товаров О компании Доставка и оплата Прайс-лист Контакты РАСПРОДАЖА
О компании Доставка и оплата Прайс-лист Контакты


Рассылка


Нагрев материала в потоке на экструдере


Сложность настройки температуры экструдера

Цилиндр условно разделяют на нагреваемые участки, требуемые определенных температур при обработке полимера. Длина каждого участка может составлять около 400 мм. Точных правил настройки температуры нет. Единственное условие, которое следует в точности соблюдать — это то, что температура первой зоны нагрева должна иметь те же значения, что и расплавленный материал в конце обработки. Температурные показатели зависят от качеств обрабатываемого полимера и конструктивных особенностей винта.

Регулирование нагрева выполняется в условиях эффективной теплопередачи для предотвращения перегрева. Отрегулировать температуру непросто. Это связано с невозможностью контролировать нагрев расплава от сдвиговых сил, возникающих на шнеке и от скорости подачи материала, а также изменения теплопроводности вдоль цилиндра.

После стабилизации процесса экструзии полимер также нагревается за счет внутренней силы трения и сдвига. Интенсивность тепловыделения зависит от структуры шнека, давления, развиваемого в головке, и вязкости расплава полимера.

На некоторых участках оборудования температура может превышать максимальные значения.

Терморегуляторы

Корректировка температуры в цилиндре и головке осуществляется в пульсирующем режиме благодаря специальным предварительно запрограммированным контроллерам. Такие устройства обеспечивают энергосбережение и увеличивают продолжительность работы нагревателей.

 

Нагреватели экструдера

 

Время работы нагревателей контролируется, а продолжительность их нагрева не изменяется. Для того, чтобы нагревание было равномерным, важно проверить работу и целостность греющих устройств перед запуском оборудования. Оператор должен проверить каждый нагревательный элемент отдельно.

Каждый экструдер нуждается в собственном температурном режиме для качественного нагрева. Температурные поля, подходящие для одного типа оборудования, будут неподходящими для другого. Причина – разная глубина погружения датчиков в цилиндр. В одном устройстве термопара может быть установлена не полностью, а в другом — на максимальной глубине. В таких случаях, даже если вы полностью подгоните настройку всех индикаторов нагрева, температура все равно будет другой. Если термопара вставлена в стенку цилиндра на половину глубины, наружная стенка цилиндра будет соответствовать данным измерения термопары, но только в тех случаях, когда нагрев или охлаждение не будут еще начаты. Когда термостат переключается в режим охлаждения, внутренняя поверхность цилиндра будет намного теплее, чем наружная. А в случае режима нагрева — наоборот.

Влияние движений шнека на термическую составляющую

Температурное поле цилиндра также зависит от давления, создаваемого в головке экструдера, износостойкости шнека и цилиндра, условий окружающей среды и физико-химических характеристик сырья, которое обрабатывает экструдер.

Установка максимально правильной температуры цилиндра определяется путем учета изменений температуры, скорости вращения и изменений в процессах экструзии. Увеличение скорости винта не всегда эффективно. С увеличением скорости шнека усилие сдвига возрастает, и, следовательно, температуры плавления полимера увеличиваются. Расплав, который потребляет меньше времени на контакт с нагретой поверхностью цилиндра, с меньшей вероятностью будет дополнительно охлаждаться. При установке нового винта в оборудование требования к нагреву также меняются. Не сразу чувствуется необходимость корректирующих работ при настройке температуры.

Изношенные детали экструдера также отрицательно влияют на температурное поле. Например: изношенный шнек и скопившаяся грязь на фильтрах. Когда увеличивается противодавление с увеличением скорости шнека, температура плавления возрастет.

Температурный режим зоны загрузки цилиндра при условиях сниженной нагрузки на шнек дает возможность значительно снизить перепады давления на экструзивную головку.

Нагревательные зоны

 

Нагревательные зоны экструдера

 

В зонах, где полимер гомогенизируется, температура должна соответствовать точкам плавления полимера, указанным производителем в технической документации. Однако в некоторых случаях температура материала на выходе может иметь значительно более высокие значения.

Если заданные поставщиком температуры по умолчанию не обеспечивают высококачественный процесс экструзии, они должны быть независимо отрегулированы.

В одноступенчатом экструзивном оборудовании, не имеющем дегазационной зоны, первый и второй участок цилиндра настраивают под показатели загрузочного отдела.

 Температура в зоне гомогенизации должна быть отрегулирована с учетом температур двух последних горячих зон. Переходные области должны иметь промежуточные тепловые значения. Температурные поля в областях терморегуляции имеют существенные различия, особенно в случае обработки полимеров, имеющих разные маркировки. Различия также будут наблюдаться и при использовании разных конфигураций шнека. Полукристаллические полимеры обрабатывают при температуре 50-75 °С сверх значений плавления. Например, ПЭВП расплавляется при 130 °С и 180 °С или более. Разложившиеся полимеры обрабатывают при температурах, близких к плавлению. Аморфный пластик — при значениях на 100 °С выше их температуры стеклования.

Низкие температуры в цилиндрических зонах ухудшают стабильность и эффективность расплава, а чрезмерно высокие температуры приводят к разложению полимеров или проблемам в процессе охлаждения.

Настройка термического профиля

Проводить контроль температуры плавления сложно, и в результате это даже бесполезное действие. В канале винтового шнека всегда происходит падение температуры. В таких условиях целесообразно измерять температуры расплава только на одном участке, в это же время температура остальных частей шнека будет другой. Лучше контролировать температуру на металлическом корпусе. Ее и стабилизировать легче. Управление нагревом цилиндра осуществляется с помощью специальных датчиков. Реальное влияние температуры поверхности металла на обрабатываемый материал опосредовано. Но в любом случае необходимо создать стабильный температурный контроль, выбранный для обработки существующей композиции. Фактически измеряется температура поверхности цилиндра, и поэтому также следует учитывать период стабилизации фактического воздействия на расплав.

Экструзивные установки со шнеками одинаковой конфигурации, но с разными зонами нагрева требует индивидуального подбора температурного режима. Интенсивный нагрев зоны нагрузки шнека может происходить из-за высокого уровня сжатия или принудительного впрыска материала. И наоборот, холодный, неформованный материал скользит по стенкам и охлаждает цилиндр. При охлаждении определенной зоны через короткие промежутки времени экструзия вызывает чрезмерное локальное нагревание в этой же зоне. Здесь вам нужно отрегулировать температуру электронагревателя или заменить винт на более подходящую конструкцию. Иногда, для определенных видов материала приходится подбирать температуры ниже рекомендуемых. Причиной этого является сильный нагрев материала от винтов, силы трения и сдвига. В этом случае контроль температуры материала зависит от шнека и конструкции оборудования. Это особенно очевидно при использовании барьерного шнека.

При использовании барьерного винта/шнека требуются очень точные настройки. Стандартный экструдер с барьерным шнеком имеет зону нагрузки, барьер и гомогенизацию. Всего оборудование должно иметь 5 нагревательных секций.

Нагрев головки и участка перехода должны соответствовать рекомендациям указанным производителем полимера. В зоне нагрузки шнека температура должна достигать 50 °С. Гранулы достаточно будут нагреваться при выпуске в экструдер, и не будут слипаться.

Первая зона терморегуляции соответствует сегменту винта, на котором происходит внутреннее трение материала, трение с цилиндром и с самим винтом. Здесь производится максимальный эффект проталкивания твердого полимера. Основным условием является адгезия полимера к цилиндрической поверхности и его скольжение по шнеку. Для полиолефинов в этом сегменте температура установлена более чем на 150 °C. Чем выше рекомендуется устанавливать температуру на выходе, тем больше она должна быть в первой зоне.

Во второй зоне температура должна быть повышена до 50-80 °С по сравнению с первой зоной. Здесь полимер не должен еще доходить до стадии плавления. Гранулы могут получать тепло от трения и от нагревателей, поэтому остальные зоны должны быть отрегулированы. От второй зоны до дозировки температура должна постоянно снижаться.

В секции гомогенизации температура в среднем может быть на 10 °С ниже, чем необходимо для конкретного типа полимера. В переходных зонах и в основной секции он также падает соответственно на 5-15 ° C. Такие температурные режимы особенно рекомендуются для шлагбаумов для облегчения обработки определенных сортов линейного полиэтилена.

В точной настройке температуры большое значение имеют устройства, применяемые для нагрева. На сайте elemag-tpk.ru вы можете подобрать самые подходящие типы кольцевых нагревателей для экструдера, как в стандартной сборке, так и под заказ. При необходимости наши специалисты порекомендуют нужные электронагреватели и предоставят их с дополнительной оснасткой в виде термопары и других вспомогательных элементов.


2019-07-06

Все статьи