روش‌های گندله‌سازی برای خطوط تولید گرانول چیست؟

خیلی متفاوت هستند خط گندله سازی طرح‌های موجود در بازار، اما همه خطوط گندله‌سازی به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند: سیستم‌های گندله‌سازی سرد و سیستم‌های گندله‌سازی گرم با قالب. تفاوت اصلی بین این دو، زمان فرآیند گندله‌سازی است. هر یک از این دو سیستم گندله‌سازی مزایا و معایب خاص خود را دارند!

سیستم برش سرد

یک سیستم گندله‌سازی سرد شامل یک قالب، یک منطقه خنک‌کننده (خنک‌شده با هوا یا آب)، یک منطقه خشک‌کن (در صورت خنک‌شدن با آب) و یک محفظه گندله‌سازی است. دو نوع اصلی از سیستم‌های گندله‌سازی سرد وجود دارد، یعنی گندله‌سازهای پولکی و گندله‌سازهای نواری.

الف) پلیمر مذاب گرانولاتور پولک از تجهیزات اختلاط از طریق یک تسمه یا غلتک تصفیه کننده جریان می‌یابد تا به پولک‌های پلیمری با ضخامت مشخص تبدیل شود. پولک‌ها در حین حمل و نقل، جامد و طی مسافتی خنک می‌شوند و سپس با یک دستگاه پلت‌ساز در یک سطل به پلت‌های گرد یا مربعی برش داده می‌شوند.

گرانولاسیون تراشه یک روش قدیمی برای تولید گرانول برای طیف وسیعی از پلیمرهای مختلف از نایلون گرفته تا ... PVCمزایا: خروجی بالا. گزارش شده است که دقت بسیار خوب است و ظرفیت دانه‌بندی تا ۱۸۴۳.۶۹ کیلوگرم بر ساعت می‌رسد. این یک روش دانه‌بندی برش سرد است و میزان انتشار صدا بیشتر از روش برش دانه‌ها از پلیمرهای مذاب است. پلیمرهای برش جامد شده عمر برش کوتاه‌تری دارند و تولید پودر اغلب یک مشکل است. برای برخی از پلیمرها، پدیده "زنجیره دانه" قابل مشاهده است.

ب: دستگاه‌های پلت‌ساز نواری تقریباً به اندازه دستگاه‌های پلت‌ساز پولکی مورد استفاده قرار گرفته‌اند. این دستگاه شامل یک قالب، یک بخش خنک‌کننده (حمام آب یا دمنده)، یک بخش خشک‌کننده (در صورت خنک شدن با آب) و یک چاقوی برش است. نوارها با عبور پلیمر مذاب از یک روزنه افقی با استفاده از یک دستگاه یا پمپ دنده‌ای تشکیل می‌شوند (روزنه‌های مدرن با دقت ماشینکاری شده و به طور یکنواخت گرم می‌شوند تا نوارهایی با کیفیت ثابت تولید کنند). پس از تخلیه نوارها از قالب، توسط یک دمنده یا دستگاه هوا/خلاء یا توسط یک حمام آب خنک می‌شوند. در صورت استفاده از خنک‌کننده آب، نوارها از یک بخش خشک‌کننده با تهویه اجباری عبور می‌کنند تا رطوبت آنها حذف شود و سپس نوارها به محفظه پلت‌سازی ارسال می‌شوند. نوارها با استفاده از عمل برش یک جفت چاقوی ثابت و چرخان، به طور دقیق به طول مورد نیاز بریده می‌شوند. گرانول‌ها دارای قطر 3.175 میلی‌متر و طول 3.175 میلی‌متر با گوشه‌های مشخص هستند.

ج: روش سنتی کشیدن نوارها شامل کشیدن نوارها از طریق یک بخش خنک‌کننده (معمولاً یک حمام آب) است که گاهی اوقات منجر به افتادن یا ابعاد ناهمگون نوارها می‌شود. این امر در پلیمرهایی با استحکام مذاب ضعیف، مانند پلی‌پروپیلن، پلی‌استر و نایلون، رایج است. هنگامی که یک نوار می‌افتد، ماده دور ریخته می‌شود، بنابراین اپراتورها باید توجه زیادی داشته باشند. اگر نوارها به طور ناهمگون کشیده شوند، گلوله‌های پایین‌دست باید الک شوند.

روش‌های دیگر تشکیل نوار را می‌توان بدون نظارت دقیق اپراتور با استفاده از یک نوار نقاله ورودی شیاردار موتوری که نوارها را از قالب به پلت‌ساز پشتیبانی و تقسیم می‌کند، انجام داد. نوارهایی که توسط این نوع نیروی چرخش منتقل می‌شوند، از نظر اندازه یکنواخت‌تر هستند، نمی‌افتند و بنابراین احتمال ضایعات آنها کمتر است. برخی از این روش‌ها می‌توانند ظرفیت تولیدی معادل ۶۸۰۳.۸۹ کیلوگرم در ساعت داشته باشند، در مقایسه با حدود ۱۸۱۴.۳۷ کیلوگرم در ساعت برای روش کشش، زیرا اپراتور فقط می‌تواند بر تعداد محدودی از نوارها نظارت داشته باشد.

خطوط نواری ارزان، آسان برای استفاده و تمیز کردن آنها آسان است. این روش مزایایی برای ترکیب رنگ دارد، زیرا تغییر دو دسته رنگ مختلف نیاز به تمیز کردن کامل تجهیزات دارد. با این حال، عیب روش نواری، فضای مورد نیاز برای بخش خنک‌کننده است که طول آن توسط الزامات دمایی پلیمر تعیین می‌شود.

سیستم برش حرارتی سطح قالب

سه نوع اساسی از سیستم‌های برش حرارتی سطح قالب وجود دارد، یعنی گرانولاتورهای پاششی، گرانولاتورهای جت آب (حلقه آب) و گرانولاتورهای زیر آب. اگرچه چنین سیستم‌هایی می‌توانند طرح‌های مختلفی داشته باشند، اما یک سیستم معمول شامل یک قالب روزنه‌دار، یک محفظه برش، یک چاقوی لوب چرخشی موتوری، یک محیط خنک‌کننده و روشی برای خشک کردن گرانول‌ها (در صورت استفاده از خنک‌کننده آب) است.

قالب روزنه بخش مهمی از سیستم گلوله‌سازی حرارتی سطح قالب است. این قالب به صورت عمودی یا افقی نصب می‌شود و معمولاً توسط روغن، بخار یا یک کارتریج یا بخاری نواری گرم می‌شود. برای قالب‌های کوچک‌تر معمولاً از گرمای الکتریکی استفاده می‌شود؛ با این حال، قالب‌های بزرگ‌تر معمولاً با بخار یا روغن گرم می‌شوند. مواد سازنده قالب متفاوت است، اما صرف نظر از ماده یا محیط گرمایشی مورد استفاده، قطر روزنه قالب باید یکنواخت باشد؛ باید گرمای کافی برای حفظ دمای پلیمر در طول فرآیند وجود داشته باشد؛ و سطح چرخان قالب که چاقوی گلوله‌سازی در مقابل آن می‌چرخد باید سفت و صاف باشد - که همه این موارد برای تولید یک گلوله یکنواخت مورد نیاز است.

همزمان با ورود پلیمر مذاب به قالب، چاقوی گندله‌ساز که با سرعت بسیار بالایی می‌چرخد، آن را به گلوله‌هایی برش می‌دهد. معمولاً چاقو یا در تماس با سطح قالب است یا بسیار نزدیک به آن. پس از برش گلوله‌ها، آنها توسط نیروی گریز از مرکز از چاقو پرتاب شده و به محیط خنک‌کننده منتقل می‌شوند. اندازه، شکل، جنس و محل نصب چاقو می‌تواند متفاوت باشد. در برخی سیستم‌ها، چاقو با فنر بارگذاری می‌شود تا فاصله بین چاقو و قالب به طور خودکار تنظیم شود. در سیستم‌های دیگر، فاصله بین چاقو و قالب به صورت دستی تنظیم می‌شود. از آنجایی که عمر چاقو به دقت تراز چاقو با قالب، میزان سایندگی پلیمر و میزان تهاجمی بودن اپراتور بستگی دارد، برش گلوله‌های پلیمری در حالت مذاب مطلوب است.

الف) گرانولاتورهای پاششی برای پلیمرهایی که به گرما و زمان اقامت طولانی حساس هستند، مانند PVC، TPR و پلی‌اتیلن شبکه‌ای، توصیه می‌شوند. برای کوتاه‌ترین مسیر جریان پلیمر از دستگاه به محفظه پلت‌سازی و استفاده از مقدار کمی گرما، به نرخ پلت‌سازی تا ۴۹۸۹.۵۲ کیلوگرم بر ساعت نیاز است. با عبور پلیمر از قالب، نیروی چرخشی سطح قالب چرخان، آن را به گلوله تبدیل می‌کند. پس از برش گلوله‌ها، آنها از چاقوی چرخان دور می‌شوند و توسط هوایی که مجبور به گردش در محفظه پلت‌سازی مخصوص است، گرفته می‌شوند. جریان هوا در ابتدا سطح گلوله را خنک می‌کند و آن را از محفظه خردکن خارج و به منطقه خنک‌کننده منتقل می‌کند.

خشک‌کن‌های بستر سیال اغلب برای خنک کردن گلوله‌ها استفاده می‌شوند. گلوله‌ها روی یک سطح شیب‌دار قابل تنظیم به پایین سر می‌خورند و یک فن گردشی، هوا را از میان گلوله‌ها عبور می‌دهد. تنظیم شیب سطح شیب‌دار می‌تواند زمان ماندگاری گرانول‌ها در خشک‌کن را افزایش یا کاهش دهد. یکی دیگر از روش‌های رایج خنک‌سازی، تخلیه گلوله‌ها از محفظه برش به داخل یک مخزن آب و تخلیه آب در یک خشک‌کن بستر سیال یا خشک‌کن گریز از مرکز است.
ب: گرانول‌سازهای جت آب، مناسب برای اکثر پلیمرها به جز آنهایی که ویسکوزیته مذاب یا گرانروی پایینی دارند. این ماشین‌ها که به عنوان گلوله‌سازهای حلقه آبی نیز شناخته می‌شوند، سرعت گلوله‌سازی ۱۳۶۰۷.۷۷ کیلوگرم بر ساعت دارند.

پلیمر مذاب توسط یک چاقوی چرخان که در خلاف جهت سطح قالب می‌چرخد، از یک قالب روزنه‌دار داغ به گرانول تبدیل می‌شود. ویژگی خاص این سیستم گلوله‌سازی، محفظه گلوله‌سازی جت آب با طراحی ویژه است. آب به صورت مارپیچ جریان می‌یابد تا از محفظه خارج شود. پس از برش گلوله‌ها، آنها برای خنک‌سازی اولیه به جریان آب پرتاب می‌شوند. دوغاب آب گلوله برای خنک شدن بیشتر به مخزن دوغاب گلوله تخلیه می‌شود و سپس برای حذف آب به یک خشک‌کن گریز از مرکز تغذیه می‌شود.

ج: دستگاه پلت‌ساز زیر آب شبیه به دستگاه پلت‌ساز اسپری و دستگاه پلت‌ساز جت آب است، با این تفاوت که جریان آب به آرامی روی سطح قالب جریان دارد که در تماس مستقیم با سطح قالب است. اندازه محفظه پلت‌ساز به اندازه‌ای بزرگ است که به چاقوی پلت‌ساز اجازه می‌دهد بدون محدود کردن جریان آب، آزادانه در سطح قالب بچرخد. پلیمر مذاب از قالب عبور می‌کند، چاقوی چرخان گلوله‌ها را برش می‌دهد و گلوله‌ها توسط آب تمپر شده از محفظه پلت‌ساز خارج شده و به داخل خشک‌کن گریز از مرکز منتقل می‌شوند. در خشک‌کن، آب دوباره به مخزن ذخیره‌سازی تخلیه، خنک و بازیافت می‌شود. گلوله‌ها از خشک‌کن گریز از مرکز عبور می‌کنند تا آب آنها حذف شود.

دستگاه پلت‌ساز زیرآبی نیاز به استفاده از قالب دهانه با توزیع یکنواخت گرما و امکانات عایق حرارتی ویژه دارد. چاقوهای پلت‌ساز کوچک به صورت الکتریکی گرم می‌شوند؛ چاقوهای پلت‌ساز بزرگ به روزنه‌های گرم‌شده با روغن یا بخار نیاز دارند. آب فرآیند به طور معمول تا دماهای بالاتر گرم می‌شود، اما نه به اندازه‌ای داغ که بر جریان آزاد گلوله‌ها تأثیر منفی بگذارد. گرانول‌سازهای زیرآبی برای اکثر پلیمرها استفاده می‌شوند و برخی از مدل‌ها قادر به دستیابی به ظرفیت گرانول‌سازی 22,679.62 کیلوگرم بر ساعت هستند. نحوه جریان آب بر روی سطح قالب روزنه، هنگام استفاده برای پلت‌سازی پلیمرهای با ویسکوزیته کم یا چسبنده، یک مزیت عمده است، اما برای برخی از پلیمرها مانند نایلون و برخی از برندهای پلی‌استر، این ویژگی ممکن است باعث یخ زدن روزنه شود. مزایای دیگر عبارتند از: انتشار صدای کمتر به دلیل اینکه پلت‌سازی در حالت مذاب انجام می‌شود و آب به عنوان یک مانع صوتی عمل می‌کند؛ و تعویض کمتر چاقوهای پلت‌ساز در مقایسه با سیستم‌های برش سرد.