מהן שיטות הגלוליזציה לקווי ייצור גרנולציה?

יש הרבה שונה קו פלטיזציה עיצובים בשוק, אך כל קווי הפלטה מתחלקים לשתי קטגוריות עיקריות: מערכות פלטה קרה ומערכות פלטה חמות על פני השטח. ההבדל העיקרי בין השתיים הוא תזמון תהליך הפלטה. לכל אחת משתי מערכות הפלטה הללו יתרונות וחסרונות משלה!

מערכת חיתוך קר

מערכת לייצור כדוריות קרות מורכבת מתבנית, אזור קירור (מקורר באוויר או במים), אזור ייבוש (אם מקורר במים) ותא לייצור כדוריות. ישנם שני סוגים עיקריים של מערכות לייצור כדוריות קרות, כלומר כדוריות פתיתי כדוריות ופלטיות רצועות כדוריות.

א: הפולימר המותך של גרנולטור הפתיתים זורם מציוד הערבוב דרך תבנית רצועה או זיקוק גלילים כדי לעבור טחינה לפתיתי פולימר בעובי מוגדר. הפתיתים מתמצקים ומקוררים למרחק במהלך ההובלה, ולאחר מכן נחתכים לגלולות עגולות או מרובעות בעזרת מכונת גלולות במיכל.

גרנולציה של שבבים היא שיטה ותיקה במיוחד לייצור גרגירים עבור מגוון רחב של פולימרים שונים, החל מניילון ועד PVCיתרונות: תפוקה גבוהה. דיוק מדווח כטוב למדי, עם קיבולת גרנולציה של עד 1,843.69 ק"ג/שעה. זוהי שיטת גרנולציה בחיתוך קר, ופליטת הרעש גבוהה יותר משיטת חיתוך גרגירים מפולימרים מותכים. לפולימרים חיתוך מוצקים יש חיי חותך קצרים יותר ויצירת אבקה היא לעתים קרובות בעיה. עבור חלק מהפולימרים ניתן לראות תופעות של "שרשרת גרגירים".

ב: מכונות לייצור גלולות רצועות נמצאות בשימוש כמעט זמן רב כמו מכונות לייצור גלולות פתיתי תבנית. הן מורכבות מתבנית, מקטע קירור (אמבט מים או מפוח), מקטע ייבוש (אם מקורר במים) וסכין חיתוך. הרצועות נוצרות על ידי העברת הפולימר המותך דרך פתח אופקית באמצעות מכונה או משאבת גלגלי שיניים (פתחים מודרניים מעובדים במדויק ומחוממים באופן אחיד כדי לייצר רצועות באיכות עקבית). לאחר יציאת הרצועות מהתבנית, הן מקוררות באמצעות מפוח או מתקן אוויר/ואקום, או באמצעות אמבט מים. אם משתמשים בקירור מים, הרצועות עוברות דרך מקטע ייבוש עם אוורור מאולץ כדי להסיר את הלחות ולאחר מכן הרצועות נשלחות לתא לייצור גלולות. הרצועות נחתכות במדויק לאורך הנדרש באמצעות פעולת גזירה של זוג סכינים קבועות ומסתובבות. הגרגירים בקוטר של 3.175 מ"מ ואורך של 3.175 מ"מ עם פינות מוגדרות היטב.

ג: השיטה המסורתית של משיכת רצועות כרוכה במתיחתן דרך מקטע קירור (בדרך כלל אמבט מים), מה שלעיתים גורם לנפילה או לממדים לא עקביים של הרצועות. זה נפוץ בפולימרים בעלי חוזק התכה נמוך, כגון פוליפרופילן, פוליאסטר וניילון. כאשר רצועה נופלת, החומר נשבר, ולכן על המפעילים לשים לב היטב. אם הרצועות נמשכות בצורה לא עקבית, יש צורך לנפות את הגלולות במורד הזרם.

ניתן להשיג אופני ייצור אחרים של רצועות ללא פיקוח צמוד של המפעיל באמצעות מסוע הזנה מחורץ המונע על ידי מנוע התומך ומפצל את הרצועות מהתבנית למכונת הפליטה. הרצועות המועברות על ידי כוח סיבוב מסוג זה הן אחידות יותר בגודלן, אינן נופלות, ולכן פחות סביר שייגרשו. לחלק מהשיטות הללו יכול להיות כושר ייצור של 6803.89 ק"ג/שעה, בהשוואה לכ-1814.37 ק"ג/שעה עבור שיטת המתיחה, מכיוון שהמפעיל יכול לפקח רק על מספר מוגבל של רצועות.

קווי הרצועה זולים, קלים לתפעול וקלים לניקוי. לכך יש יתרונות במיזוג צבעים, שכן החלפת שתי קבוצות צבע שונות דורשת ניקוי יסודי של הציוד. עם זאת, החיסרון של שיטת הרצועה הוא השטח הנדרש עבור מקטע הקירור, שאורכו נקבע על ידי דרישות הטמפרטורה של הפולימר.

מערכת חיתוך תרמית למות

ישנם שלושה סוגים בסיסיים של מערכות חיתוך תרמי על פני השטח של התבנית, דהיינו גרנולטורים בהתזה, גרנולטורים בסילון מים (טבעת מים) וגרנולטורים תת-ימיים. למרות שמערכות כאלה יכולות להיות בעלות עיצובים שונים, מערכת אופיינית מורכבת מתבנית עם פתח, תא חיתוך, סכין אונה סיבובית ממונעת, מדיום קירור ושיטה לייבוש הגרגירים (אם משתמשים בקירור מים).

תבנית הפתח היא חלק חשוב במערכת הפליטה התרמית של פני התבנית. היא מותקנת אנכית או אופקית ומחוממת בדרך כלל על ידי שמן, קיטור, או מחמם מחסנית או פס. חום חשמלי משמש בדרך כלל עבור תבניות קטנות יותר; עם זאת, תבניות גדולות יותר מחוממות בדרך כלל באמצעות קיטור או שמן. חומרי בניית התבניות משתנים, אך ללא קשר לחומר או למדיום החימום בו נעשה שימוש, קוטר פתח התבניות צריך להיות אחיד; צריך להיות מספיק חום כדי לשמור על טמפרטורת הפולימר לאורך כל התהליך; ומשטח התבניות המסתובב שכנגדו סכין הפליטה מסתובבת צריך להיות קשיח וחלק - כל אלה נדרשים לייצור גלולה אחידה.

כאשר הפולימר המותך נחפר לתוך התבנית, סכין הפליטה, המסתובבת במהירות גבוהה מאוד, חותכת אותו לפלטות. בדרך כלל, הסכין נמצאת במגע עם פני התבנית או קרובה מאוד אליה. לאחר חיתוך הפלטות, הן נזרקות מהסכין על ידי כוח צנטריפוגלי ומועברות למדיום הקירור. גודל, צורה, חומר והרכבה של הסכין יכולים להשתנות. במערכות מסוימות, הסכין טעונה בקפיץ כדי להתאים אוטומטית את המרחק בין הסכין לתבנית; במערכות אחרות, המרחק בין הסכין לתבנית מותאם באופן ידני. מכיוון שאורך החיים של הסכין תלוי בדיוק היישור בין הסכין לתבנית, בכוח השחיקה של הפולימר ובאגרסיביות של המפעיל, חיתוך פלטות פולימר במצב מותך רצוי.

א: גרנולטורים בהתזה מומלצים עבור פולימרים הרגישים לחום וזמני שהייה ארוכים, כגון PVC, TPR ופוליאתילן צולב. נדרשים קצבי גרגירים של עד 4989.52 ק"ג/שעה כדי לשמור על נתיב הזרימה של הפולימר מהמכונה לתא הגרגירים קצר ככל האפשר ולהשתמש בכמות קטנה של חום. כאשר הפולימר עובר דרך התבנית, כוח הסיבוב של משטח התבנית המסתובב חותך אותו לגרגירים. לאחר חיתוך הגרגירים, הם נזרקים מהסכין המסתובבת ונלכדים על ידי האוויר שנאלץ להסתובב בתא הגרגירים שתוכנן במיוחד. זרם האוויר בתחילה מרווה את פני השטח של הגרגיר ונושא אותו אל מחוץ לתא החיתוך אל אזור הקירור.

מייבשי מצע מרחף משמשים לעתים קרובות לקירור הגרגירים. הגרגירים מחליקים במורד רמפה מתכווננת ומאוורר סירקולטורי מזרים אוויר דרכם. כוונון נטיית הרמפה יכול להאריך או לקצר את זמן השהייה של הגרגירים במייבש. שיטת קירור נפוצה נוספת היא פריקת הגרגירים מתא החיתוך למיכל מים והוצאת המים במייבש מצע מרחף או מייבש צנטריפוגלי.
ב: גרנולטורים בסילון מים, מתאימים לרוב הפולימרים למעט אלו בעלי צמיגות התכה נמוכה או צמיגות נמוכה. מכונות אלו, הידועות גם כמכונות פלטינה בעלות טבעת מים, בעלות קצב פלטינה של 13,607.77 ק"ג/שעה.

הפולימר המותך נחתך לגרגירים מתבנית עם פתח חם על ידי סכין מסתובבת המסתובבת כנגד פני התבנית. המאפיין המיוחד של מערכת גרגירים זו הוא תא גרגירים באמצעות סילון מים שתוכנן במיוחד. המים זורמים בסליל עד שהם יוצאים מהתא. לאחר חיתוך הגרגירים, הם נזרקים לזרם המים לצורך כיבוי ראשוני. תרחיף המים של הגרגירים מוזרם למיכל תרחיף הגרגירים לקירור נוסף ולאחר מכן מוזן למייבש צנטריפוגלי כדי להסיר את המים.

ג: מכבש הגלוטיזציה התת-ימי דומה לכבש הריסוס ולמכובש סילון מים, פרט לכך שיש לו זרם מים חלק הזורם על פני התבנית, הנמצא במגע ישיר עם פני התבנית. גודל תא הגלוטיזציה גדול מספיק כדי לאפשר לסכין הגלוטיזציה להסתובב בחופשיות על פני התבנית מבלי להגביל את זרימת המים. הפולימר המותך עובר דרך התבנית, הסכין המסתובבת חותכת את הגלולות, והגלולות יוצאות מתא הגלוטיזציה באמצעות מים ממוזגים לתוך מייבש צנטריפוגלי. במייבש, המים מוזרמים חזרה למיכל האחסון, מקוררים וממוחזרים; הגלולות עוברות דרך מייבש צנטריפוגלי כדי להסיר את המים.

גרנולטורים תת-ימיים דורשים שימוש בתבנית פתח עם פיזור חום אחיד ומתקני בידוד חום מיוחדים. סכיני גרנולציה קטנות מחוממות חשמלית; סכיני גרנולציה גדולות דורשות פתחים המחוממים בשמן או קיטור. מי התהליך מחוממים באופן שגרתי לטמפרטורות גבוהות יותר, אך לא חמים מספיק כדי להשפיע לרעה על הזרימה החופשית של הגלולות. גרנולטורים תת-ימיים משמשים עבור רוב הפולימרים וחלק מהדגמים מסוגלים להשיג קיבולת גרנולציה של 22,679.62 ק"ג לשעה. האופן שבו המים זורמים על פני השטח של הפתח הוא יתרון עיקרי בעת שימוש בגלולות של פולימרים בעלי צמיגות נמוכה או קוהזיביים, אך עבור פולימרים מסוימים כמו ניילון וכמה מותגים של פוליאסטר תכונה זו עלולה לגרום לקפיאה של הפתח. יתרונות נוספים כוללים: פליטת רעש נמוכה יותר מכיוון שהגלוטציה נעשית במצב מותך והמים משמשים כמחסום קול; ופחות החלפות של סכיני גרנולציה בהשוואה למערכות חיתוך קר.