Сухість гранул є найменш переоцінюваною змінною в лінії переробки пластмас, і саме вона найчастіше впливає на те, чи вийде в результаті процесу гранулювання продукт високої якості, відповідний харчовим нормам, з високою внутрішньою вязкістю, або ж порошковистий, плямистий, невідповідний стандартам виріб, який відмовляються від прийняття покупці. Для кожного оператора, який працює на лінії прання та гранулювання, залишковий вміст води в гранулах не є тільки косметичним недоліком; це хімічний і механічний фактор ризику, який починає зменшувати якість полімеру відразу ж після насичення метизом, а потім продовжує ускладнювати потік роботи, життя екструдера та фізичні якості продукту, поки лінія не зупиняється та не перепроектується. У цій статті розкривається в галузі фізики води в полімері і практичного планування процесу сушіння, розповідається, як покращити сухість гранул з метою виробництва високоякісних гранул. Компанія Polyretec, завод Wanplas, виготовляє лінії прання, пристрої екструдера-компактора і системи гранулювання для поліетилентерефталатів (PET), поліпропілену (PP), поліетилену (PE), ацетату бутиłu (ABS) та полівінілморфолану (PA). Всі перераховані питання розглядаються в рамках цих машин. До кінця статті ви зрозумієте, чому ПЕТ і PA є менш стійкими до помилок, ніж PE і PP, яка комбінація технологій центрифуги, екструдера, гарячого повітряного потоку, десиканту, інфрачервоного потоку та вакууму стикається з кожним видом полімеру, як виміряти вологість, і як компенсувати при екструдері ті моменти, коли гранули ще не достатньо сухи.

Чому вологість фрагментів визначає якість гранул

Сухість пелюсток визначає якість гранул, оскільки вода не є інгредієнтом, що не взаємодіє, у рециркуляційному екструдері; вона є реагентом, що гідролізує полімерні ланки, агентом розрідження, що створює порожнечі, і пиловим заражувачем, що засмічує сітки та агломерує пил. Чим ближче пелюстка до своєї певної наповненості смолою, тим чистіше в'яжуче, стабільнішим тиском та вище механічною міцністю готових гранул. Фабрика, яка вважає сушіння заключним етапом, а не ключовим пунктом управління процесом, постійно втрачає урожай на грануляційній лінії.

Вплив води має як хімічний, так і фізичний характер. Хімічно вода спричиняє гідролізний розпад, який проявляється на поліестері (наприклад, ПЕТ) і поліамідах (наприклад, ПА6 і ПА66) швидко, на ПК і ПБТ – помірно, а у поліолефінів – слабо. Фізично вода перетворюється на пару в розплаві, утворюючи бульбашки та срібні смуги, створюючи коливання тиску та прискорюючи злипання пилу. Це не окремі способи вияви в роботі, вони взаємодіють, тому невеликий надлишок вологи на початку лінії призводить до появи численних дефектів далі в процесі.

Внутрішня в'язкість або ВВ є мірою, яка найчіткіше показує рівень хімічної деградації у ПЕТ. Кожен відсотковий пункт надлишку залишкової вологи може призвести до втрати ВВ на рівні приблизно від 0,02 до 0,08 коровий-грама (dL/g) під час процесу перегріву, залежно від поточності та температури. Щодо бідьо-підготовленого ПЕТ, де початкова ВВ вже є незначною після механічного рециклінгу, такий збиток може знизити продукцію нижче специфікацій, необхідних для повторного нагрівання та гарячого формування. ПА демонструє таку ж чутливість: відносна міцність розплаву та опір ударній деформації знижуються у міру розпаду амідних зв'язків.

Механічна міцність - це властивість, яку відчуває кінцевий споживач. Вологий гранулят виробляє гранули з нижніми показниками міцності на розтяг і удар, оскільки розрив ланцюгів зменшує розподіл молекулярної маси, а збережені мікропорожнелі виступають в якості місць початку тріщин. Крім того, відбувається вплив на колір: гідроліз і термічна деградація спричиняють пожовтілі, особливо у матеріалах на основі ПЕТ і в модифікаціях, стійких до горіння, і це пожовтілі неможливо перевернути на стадії гранулювання.

Нарешті, оцініть фінансовий аспект. Необхідно не просто обрати найдешевшу пропозицію. Обчислити окупність вкладень.

Реактивна суміш	Цільова вологість (ppm/%)	Гігроскопічний?	Основна небезпека від надлишку води.
ППД (клас харчової безпеки)	< 50 ppm (від бутлі до бутлі < 30 ppm)	Просторно.	Гідролітна втрата ІV від 0,02 до 0,08 дл/г, бульбашки, пожовтіння.
PA6/ PA66	< 200 ppm	Дуже сильно окислюється	Розщеплення амидного ланцюга, руйнування деталей, поява срібних смуг.
PC	< 200 – 500 ppm	Просторно.	Гідроліз, розпадання, зменшений вплив
PBT	< 200 ppm	Просторно.	ІV Упущення, поверхні дефектні
АБС	< 0,1 % (1000 частин на мільйон)	Помірно забруднений після використання.	Серебристі струмені, розплющеність, поганий стан поверхні
ПВХ (твердий)	< 300 ppm	Низька до середньої	Гідролізно-підтримана термічна дегідроклорівка
HDPE / LDPE / PP	< 0,1–0,2 % (1000–2000 частин на мільйон)	Тільки поверхня води	Опускання пилу, погана подача, незначні бульбашки
PS/HIPS	< 0,1 % (1000 частин на мільйон)	Низький.	Пінтування, плями на поверхні

Як волога атакує полімер під час гранулювання

Вологість атакує полімер під час пресування за допомогою трьох механізмів, які діють послідовно: вона гідролізує ланцюг у розплавленому стані, вона переходить у пар, що створює порожнечі, і вона дестабілізує процес, викликаючи впливу тиску та фільтраційні коливання. Розуміння порядку цих механізмів допомагає оператору визначити, на що спрямовувати зусилля, тому що зупинити пар досить просто по відношенню до обернення розриву ланцюга, після того, як він вже відбувся.

Гідроліз є незворотним етапом. У ПЕТ молекули води розщеплюють естерні зв’язки; у ПА — амінокислотні зв’язки. Темп реакції різко зростає з ростом температури та вмісту вологи, тому найжаркіша, найвологша частина вала екструдера — саме там відбувається найбільше руйнування. Зворотним наслідком є зниження IV на 0,02-0,08 дл/г для ПЕТ, але непоміченим наслідком є постійно зменшена дистрибуція молекулярної маси, яку не може відновити жоден наступний крок. Промивання у твердому стані може відновити IV для ПЕТ, але тільки за рахунок додаткових затрат енергії та часу, і це не завжда зможе перетворити будь-які викривлення.

Випарення — це видима частина. Вода, що вижила в зоні пластифікування, перетворюється на наджарений пар. Якщо зона вентиляції або вакууму не може його ухвалити, пар пройде в барабан з розплавленого матеріалу в інжекційному литковому формуванні. Там він утворює бульбашки, які заморожуються у вигляді внутрішніх порожнин у гранулі, або відходить по фронту протікання, залишаючи сріблясті смуги та розширення на будь-якому наступному зразку з литого матеріалу. Для прозорих або товстих стінкових конструкцій навіть частина на одну частину залишеного пара достатня, щоб клієнт відмовився від виробу.

Процес дестабілізації дорогий. Більшість та зміна вмісту пари змінюють ефективну компресійність розплаву, тому тиск в розплаві коливається циклічно. Ці коливання керування визначає як нестабільність і вимагає частіших переміщень екранового пристрою, внаслідок чого в партіях виходить продукція нестандартної форми чи кольору. Тому що екранний пристрій реагує на вологу, яка ніколи не повинна потрапити в розплав, оператор в кінцевому підсумку витрачає екрани та людські ресурси для приховування проблеми випаровування.

Зі скалки праху утворюються стиснуті грудки, які погано сприймаються при плавленні і виглядають як чорні або сірі крапки, що призводять до закупорювання ситов. Сухий, очищений від пилу прах рівномірно подається в екструдер і забезпечує постійний обертаючий момент шнека.

Жовтініння об'єднує історію. Гідроліз і термічне вплив разом окисляють кінці ланцюгів та добавки, переміщуючи гранули до жовтого кольору. У ПЕТ це вимірюється безпосередньо як зміна значення кольору b*, й якщо вона змінилася, її не можна виправити на грануляторі – можна лише запобігти цьому, підтримуючи більш низьку вологість і жорсткіше контроль температури.

Ланцюг відділення, від бака для промивки до сухих частинок

Кетан дегидрації – це послідовність одновимірних операцій, які видаляють воду з пласта між баком з водою та вхідною частиною екструдера. Діаграма, яка добре побудована, дозволяє видалити більшу частину води за дрібні гроші за допомогою механічних пристроїв, а потім витрачати енергію на термічну сушку. Правило, яким управляється ця цілком операції, просте: спресуйте і відштовхуйте воду, наскільки це можливо, а потім використовуйте тепло лише для частини, яку важко видалити механічним шляхом.

Повна лінія для типового вітчизняного ринку фірм PET включає: бак для миття та механічну машину для промивання, екстрактор для зневоднення або попередню відводку, відцентровий сушильний маш, необов'язковий тунель з теплим повітрям та, нарешті, дезоксидувач або інфрачервоний сушильний маш перед входом у насос. Для ПЕ та ПП фоли, це лінія замінює відцентровий стан на компресори та пластикову стискаючу машину, оскільки пухка фолі не може бути висушена сухою, як тверді плити. Кожен крок має свій вхідний та вихідний показник вологості та свій енергоспоживання, і секрет полягає в тому, що потрібно перенести якомога більше роботи на менш дороге потік.

Механічне сушіння – це найдешевший крок. Центрально-відцентровий сушильний апарат зазвичай приймає пелюшки з вхідною вологістю від 8 до 15% і постачає їх з вихідною вологістю від 1 до 3%, витрачаючи лише кілька кіловат-годин на тон. Саме цей етап допомагає видалити більшу частину водного масиву без нагрівання чогось, тому він завжди виконується першим, до наступного термічного сушіння.

Термічне сушіння є точним етапом. Сушильні установки з гарячим повітрям і сушильні установки з сушильним засобом видаляють останню фракцію в'яжучих речовин, що залишилась після механічного впливу, і для гігроскопічних смол цей етап дійсно захищає IV і механічну міцність. Інфразвукове і вакуумне сушіння є більш інтенсивними варіантами, що скорочують тривалість перебування матеріалу або знижують споживання енергії на тонну, але більше коштують для встановлення.

Ланцюг потрібно налаштовувати для кожного типу смоли. PE та PP вимагають лише механічного видалення вологи плюс короткого полоського процесу усушки тепловою повітряною струмою. PET, PA, PC та ABS потребують повного циклу механічного та термічного очищення, а термічний етап для PET, зокрема, повинен забезпечувати такі ж рівні показники сушіння, щоб отримати зразки з вмістом води менше 50 ppm. Передавання на сушку всіх видів смоли в однакових режимах є найчастішою причиною нерівного якості гранул.

Механічний відвід води з центрифужними сушильними машинами

Центрифужний сушильний пристрій вилучає вільну поверхневу воду, обертаючи гранулят навколо отворів на перфорованому екрані, таким чином обертаючи воду назовні через отвори, а сам гранулят залишається всередині кошика. Це конвеєрний механізм механічного зняття вологи, оскільки він швидкий, простий у використанні і м'який до матеріалу, і саме на цьому етапі слід зняти більшу частину загальної маси води.

Вертикальні та горизонтальні центрифуги домінують у лініях переробки, і вибір між ними залежить від завантаження. Вертикальні центрифуги добре справляються з жорсткими шматочками і займають компактне місце, а горизонтальні агрегати переважно використовуються, коли планування лінії віддає перевагу горизонтальному перекачуванню матеріалів і коли шматочки необхідно транспортувати прямо на наступний етап. Обидва рішення базуються на одному фізичному законі: ротор, який обертається з 600 до 1000 об./хв., створює сили тяжіння, які відділяють воду від поверхні шматочка.

Рівень швидкості ротора визначає центробійний прискорення. Занадто низький рівень призводить до того, що вода залишається прикріпленою до пластинки, а занадто високий призводить до того, що пластинка відкидається настільки сильно на екран, що досягає спектра миття або заприцьовування. Діапазон від 600 до 1000 об/хв є практичним діапазоном для більшості пластинок з ПЕТ, ПЕ та ПП, а верхній край діапазону призначений для товстіших пластинок, які відрізняються підвищеною стійкістю проти заприцьовування.

Розмір отверстині екрана контролює як відведення води, так і втрати продукту. Від 0,8 до 2 мм розмір відверстий дозволяє пропускати воду і дрібні частинки, не витримуючи крихти, але екран з дуже тонкими відділеннями призводить до втрат продукту, а екран з закритими відділеннями блокується дрібними частинками і перестає пропускати воду. Корисний розмір відділень відповідає розміру крихти: дрібна крихта ПЕТ, що використовується при пранні пляшок, використовує більш тісні відділення, тоді як грубий чіп ПП, здано на переробку, використовує відкриті відділення.

Час перебування і швидкість подачі – це регулювальні параметри. Щебінки повинні залишатися в кошику достатньо довго, щоб зняти водний шар, але не так довго, щоб машина перетворилася на затор. Стале дозаправляти з постійною швидкістю, що зазначена на наклепі, забезпечує більш постійну вологість вихідного продукту; різке прискорення подавального механізму – найшвидший спосіб побудувати шлях для вологих щебінок.

Типова продуктивність - вхідня вологість від 8 до 15 відсотків, після чого знижується до 1-3 відсотків. Це достатньо для поліолефінів, але лише стартовий рівень для гігроскопічних смол, які вимагають також термічної сушки. Забитий сито, зношені лопаті ротора або зниження обертів стануть причиною поступового підвищення вихідної вологості, тому рівень вологості потрібно перевіряти перед початком сменної роботи і після кожного зміни сита.

Сталевий прес та екструдер-розпил для фільмів

Мучкач, іноді називається пластиковою компактором, є правильним механічним пристроєм для відводу води з поліетиленових і поліпропіленових плівок, які не можуть бути оброблені центрифугувальним сушінням, оскільки пухка, низькоденсна матерало плаває на роторі, а не витікає. Мучкач змушує матеріал пройти крізь шнек та обмежувальне сито, завдяки чому податкове тиск витісняє воду з матералу, перш ніж він буде розрізаний або щільнений.

Основний принцип – це стискання плюс відділення води. Фільм надходить в агрегат з вологої та збільшеного розміру консистенції, турбіна стискує його, затримана вода витісняється через екран, а розпакований, частково висушений, матеріал виходить готового для наступного етапу. Тому що вода відтісняється тиском, а не завдяки обертанню, верстат для пресування фільму справитися з великим поверхневим об'ємом матеріалу значно ефективніше, ніж кошиковий центрифуга.

Типовий вміст вологи в плівці після зсушування становить від 3 до 8 % – це значне поліпшення від того стану, в якому вона була до зсушування. Ці залишки висушуються після чого за допомогою сушарки на гарячому повітрі чи інфрачервоним дротом, що значно дешевше, ніж спроба випарувати всю воду в плівці спеціально, тільки за допомогою тепла. Пряме пошукання лужного стану у плівки, без попереднього зсушування, є класичною помилкою, що подвоїть витрату енергії, і все одно залишить плівку зі занадто нерівномірними частками.

Крім того, прес провокує щільність корму, що здебільшого допомагає пеллетувальнику. Щільна плівка надає однакову подачу на вході в екструдер, запобігає утворенню мостів у бункері і дозволяє подавальному пристрою постійно транспортувати матеріал. У разі плівки з використання вторинного LDPE й LLDPE, агроплівки та тканинних пакетів щипково-збивний блок є одночасно пристроєм для зневоднення та подачі.

Термічне сушіння і осушення

Технології термічної сушки видаляють зв'язану та залишкову поверхневу воду, яку залишає за собою механічне осушення, і відрізняються головним чином тим, як вони постачають суху тепло і як агресивно висушують вологу із внутрішньої частини полімеру. Вибір між сушінням теплому повітрям, дегідратуванням, інфрачервоним і вакуумним сушінням є рішенням, що найбільш впливає як на якість гранул, так і на операційні витрати для гігроскопічних смол.

Сухе теплове сушіння є найпростішим термічним методом. Нагріта до 80–100 градусів за Цельсієм повітря переміщається через гранулят у бункера або тунелі з тиском в кубометрах на годину на один кілограм матеріалу. Врезультаті процесу сушіння бункер або тунель опиняється з 0,5% вологістю, що підходить для поліетилену, поліпропілену та полістиролу, але не для поліестеру чи поліаміду. Головною недоліком є те, що досить точково сушити вирішено не вдається, повітря виявляється вологим, що створює труднощі при зниженні рівня вологи вище 0,05% для поліестеру та поліаміду.

Дегідрація, також відома як сірчана дегідратація, вирішує проблему вологості за рахунок прокачування нагрітого повітря через сірчану дегідраторну завантажену структури молекулярних сит, яка опускає точку роси до близько мінус 40 градусів Цельсія. Для PET стандартними умовами є 160-175 градусів Цельсія протягом чотирьох-шести годин, за якими загальна кількість води спливує до рівня нижче 50 ppm. Це є єдиним практичним способом досягнення сухості харчового високоякісного PET, а також зумовити необхідний рівень у ppm у межах тестів PA та PC, крім того, це найкращий спосіб запобігти зневодненню внутрішньої в'язкості товста.

Інфрачервоний сушарка, часто використовуючи її як інфрачервону роторну сушарку, використовує променеву тепло для нагріву пластин напряму, а не чекає, поки гарячий повітря пройде через шар. Пластини нагріються швидко, тривалість їх перебування знижується, і зазначені енергозбереження на рівні від 20 до 40% у порівнянні зі звичайним сушінням за допомогою гарячого повітря роблять їх привабливими там, де ціна енергії є проблемою. Інфрачервоний роторний дизайн також забезпечує хороше перемішування, тому вміст вологи виходить із шару більш одночасно.

Вакуумне сушіння видаляє воду, знижуючи парціальний тиск водяної пари над деoltaми, що дозволяє випаровувати вологу при нижчій температурі та з меншою тепловою історією. Його використовують для теплочутливих або високонапрямлених смол, коли необхідно одночасно низьке вміст вологи та мінімальний тепловий розпад, і він добре комбінується з вакуумною деволатилізацією в екструдері для безперервного отримання низького вмісту вологи від сушарки до формовочного штампа.

Правильна комбінація залежить від конкретного полімеру. Поліолефіни закінчуються тепловою дріб'яком. Температура надвисокої ультразвуковий промивач ПЕТ і ПА вимагає осушення або вакуумування. Пластмасові плівки, зокрема, вигідно піддаються обробці сушильними засобами та інфрачервоним випромінюванням. Нижче наведена таблиця, що описує граничні значення діапазону роботи і максимальну вологість, яку може забезпечити кожна технологія.

Технології	Типова температура	Времетравання	Реалізована вологість виходу	Найкращий для ___________
Центріфульна відкачка	Оточуюча температура	Секунди	1 до 3 % поверхні	Усі жорсткі пластики та тверді відходи
Видавлювач / компактор	Оточення до тепла	Хвилини	3 до 8 % (фільм)	Плівка PE / PP та пухкий відрізок
Сушіння сухим тепловим потоком.	80–100° C	20 до 40 хвилин	< 0.5 %	ПЕ, ПП, ПС
Дегідрація.	160-175 °C (ПЕТ)	від 4 до 6 годин (PET)	< 50 ppm	PET, PA, PC, PBT
Інфрачервоне (ІЧ) обертальне сушіння	Сферичний, швидкий нахил	Довжина до 2,2 м;	Низький відсоток, при цьому енергетичні витрати знизяться на 20 %. – 40 %.	Плівка, напівпровідникові лінії
Вакуумне сушіння	Низький, нижче закипання	Хвилини до годин	Дуже низький ppm	Топливочутливий, матеріали з високими специфікаціями

Фактори процесу, що підривають сухість

Незалежно від правильно зазначеного сушильного обладнання воно працює неефективно, якщо попередній процес загрожує сушінню, оскільки сушіння є останньою лінією оборони, а кожний попередній фактор у потоці проявляється на виході сушильного обладнання. Нижче наведені фактори, які інженери заводів найчастіше упускають, коли на сушильному устаткуванні виявляються ознаки вологи, незважаючи на його здорову роботу.

Форма і розподіл розмірів грануляту мають значення, оскільки коефіцієнт поверхні до об'єму впливає на те, скільки води переносить гранулят і як швидко він висихає. Тонкі пудрові гранули утворюють більш товстий шар води і висихають повільніше, ніж кускові, однорідні гранули. Широке розподілення розмірів більш несприятливо, так як дрібні частинки залишаються мокрими і запліснюються, в той час як великі гранули залишаються вологі всередині, так що середній показник зволоження приховує проблемний двома резимами розмірів.

Широка пластина важче висушити, оскільки вода повинна дифузійно проникати всередину, а відразу по всій товщині можна швидше висушити склопластик з пластинок від очищення банок; широка стінка преформ або гранули зеленого пластика висушити непросто, таким чином потрібно збільшити час перебування пластинок у сушарці, щоб не залишати тепловий керосин всередині.

Статична адсорбція – потайний намінник. Суха пластикова крихта накопичує статичний заряд, яким притягує дрібні частинки до поверхні і тримає на ній потовщені випаровуваного вологого шару за допомогою електростатичного притягання, яке перешкоджає центрифульному сушінню пластикових частинок. Барки зарядженого повітря у вихідній частині центрифуги і контрольована вологість у зоні подачі сировини знижують це явище і покращують дієвість центрифугування, крім того, поліпшується фактична сухість доставлюваної крихти.

Етикетки і залишки паперу діють як губка. Папери і клей виходять з машини збагачені значно більшою кількістю води, ніж полімер, і розподіляють її повільно, тому лінія, яку не видалили етикетки, все одно буде зазнавати боротьби з вологістю в сушильному відділенні. Тому ефективна диференціація етикеток на етапі промивання є необхідною умовою сушіння, а не окремим питанням.

Температура води для прання та залишки мідного миючого середовища змінюють все донизу. Розжарена вода для прання містить більше розчинених мідних миючих реагентів, і якщо це миюче середовище не промити з матеріалу, воно утворює гідрофільний шар на пелюстках, який повторно зволожує матеріал і запобігає його видаленню під дією центробіжним сил. Чиста холодна остаточна промивка і контрольоване дозування миючих реагентів захищають насос у сушарці.

Відносна вологість атмосфери та реабсорбція води під час зберігання – це величина, що знаходиться поза межами роботи машини. Гігроскопічні смоли (такі, як ABS, PA та PET) реабсорбують воду з вологого повітря заводу після сушіння, в той час як PE і PP майже не реабсорбують воду і лише поглинають поверхневу воду. Висушену PET або PA необхідно переміщувати безперервно з сушильного апарату до горла екструдера, через закритий, сухий трансфер, оскільки навіть короткочасне витримування в вологому повітрі відновлює результат з низьким показником ppm.

Вимірювання вмісту вологи в частках в точності

Активно виміряти вологість частинок без відповідного методу і представницької проби неможливо, а більшість проблем з сушінням, які потрапляють до формопечі, насправді є проблемами з вимірюванням у якісній лабораторії. Вибір методу повинен відповідати завданням: швидке розрахунок відсотка для поліолефінів, титрування з роздільною точністю 10-3 для ПЕТ та ПА.

Аналізатор вмісту вологи на основі галогенів – це робочий осередок, який використовується щодня. Він важить малий фрагмент зразка, нагріває його галогенною лампою і записує втрату ваги як вміст вологи. Це швидкий і дешевий пристрій, який показує вагу до 0,01-0,1 відсотка, що відмінно підходить для контролю над ПЕ, ПП, ПС та АБС. Його обмеження полягає в тому, що він вимірює загальну втрату ваги, тому при наявності компонентів, які випаровуються, але не являють собою воду, він може показувати помилково великі показники.

Кальфічерова титрування є стандартом для досягнення точності в розмірі ppm. Він хімічно реагує з водою в зразку та повідомляє загальну кількість води, включаючи зафіксовану воду у гігроскопічних полімерах, до кількох ppm. Для ПЕТ, ПА, ПК і ПБТ – це єдиний метод, який підтвердить цілі досягнення на рівні менше 200 ppm або менше 50 ppm, що захищають ІВ і механічні властивості, а також є методом, за який акцептує сертифікат покупець.

Методи випаровування в печі залишаються стандартним джерелом для багатьох специфікацій. Набір схоплюється, тримається в обігрівальної печі при визначеній температурі протягом заданого часу і повторно важиться, причому втрата визначається як волога. Це займає багато часу, часто від двох до чотирьох годин, але воно є основою кількох опублікованих стандартів і легко перевіряється між лабораторіями. Воно підходить для перевірки імпортованих і експортованих партій, а не для внутрішніх контрольних заходів.

Онлайн-сенсори непрямого інфрачервоного випромінювання здійснюють безперервний, реальний контроль. Необхідно встановити їх над конвеєром або в поздовжній щілині. NIR-сенсор оцінює вологість за спектральним діапазоном поглинання водою, і негайно подає дані для керування сушильним агрегатом. Капітальні витрати високі, а вимірювання потребує періодичної калібровки порівняно з методом Карла Фішера, але для лінії з великим обсягом продукції можливість виявити мокру партію продукції до того, як вона потрапить в екструдер, окупає всі витрати.

Дисципліна збирання зразків визначає, наскільки метод можна вважати надійним. Вологість змінюється по ходу процесу, тому об'єм з верхньої частини конуса не є репрезентативним. Зразок потрібно брати по всій товща стрічки; потрібно негайно запечатувати його, щоб уникнути повторного поглинання вологи, і незапізно провести аналіз. На добре налагодженій дільниці виконателю надають зразок для лабораторного аналізу і онлайновий прилад для регулювання, і будь-яку неузгодженість розглядають як сигнал до повторного аналізу, а не як привід до ігнорування результатів.

Метод.	Розрізнення	Результат швидкості.	Капітальні витрати	Найкраще застосування
Аналізатор вологості, що містить галоген	0,01 до 0,1 %	5 до 15 хвилин	Низький.	ПЕ, ПП, ПС, ABS на контроль в магазині
титрування за Карлом Фішером	ппм-клас	5 до 20 хвилин	Висока	сертифікація для ПЕТ, PA, PC, PBT;
Втрата печі при сушінні	0,01 до 0,1 %	2 до 4 годин |	Низький.	Посилання / прийняття партії
Онлайн-непрямий інфрачервоний	0,05–0,2 %	Реальний час.	Очень высокая квалификация.	Неперервний контроль в лінії

Зсування на пелетувальнику: екструзійна деволатизація.

Зсування на пелетувальнику означає використання екструзійної деволатизації для вилучення залишкового пара, який залишився після осушення, і хоча це надійний засіб безпеки, воно ніколи не є замінником належного попередньої осушки, оскільки не може зупинити гідроліз, який вже відбувся в розплаві. Екструдер – це останнє місце, де воду можна видалити перед розрізом пелета, тому її система відведення – це частина стратегії осушення.

Екструзори з одним шнеком з двома вентилями використовують два атмосферних або неглибоких вентиляційних каналів вздовж труби, щоб позбутися пари при зниженні тиску розплаву між зон. Цей метод може використовуватися для поліолефінів та слабко вологого сипучого матеріалу, але вентиляційні канали є більш слабкими у порівнянні з істинним вакуумом, тому вони залишають більше залишкової вологи, ніж двошнековий агрегат.

Двоковшові екструдери з вакуумним дегідратацією є кращим варіантом для гігроскопічного та забрудненого корму. Вакуумний випускник, підтягнутий до декількох десятків мілібар, видаляє пар з рідкого стану значно повніше, тому завод Wanplas Kerke постачає ко­-обертаючі двоковшові екструдери, які інтегруються з системами миття та сушіння Polyretec для вимогливого перероблення рPET та інженерних смол. Чим глибше вакуум і чим більша вільна поверхня рідкого стану на випускнику, тим більше вологості і парів видаляється.

Проектування вентиляційного отвору та регулювання зворотного потоку. Це вирішує питання, чи справді відбувається деволатилізація. Погано спроектований вентиляційний отвір дозволяє розплавленій масі підійматися в баррелі і закупорювати відвір, або дозволяє пару поступати назад у зонд. Правильне геометричне розміщення вентиляційного отвору, достатня зона розрідження попереду вентиляційного отвору та іноді пристрій, що заповнює вентиляційний отвір, зберігають цей канал вільним, щоб пружна зв'язок могла виділятися замість поновлюватися в розплавлювальному барабані.

Фільтрація розплавів і змінні екрани захищають лінію від домішки, що утворюється при вологому продуванні. Зручні та надійні пристрої для заміни екранів з невеликими кристаліками, знімними вкладками та ситом високу ефективності, що попереджує повне засмічення екрана, а також забезпечують його регулярну заміну. Фільтрація є механізмом, прогнозованим виникненням проблеми, а не невід'ємною частиною його розв'язання.

Відновлення внутрішньої в'язкості для ПЕТ є можливим за допомогою твердофазної поліконденсації (SSP) після гранулювання. SSP відновлює молекулярну масу, тримаючи паливні гранули під впливом тепла та сухого газу, що частково компенсує втрати внутрішньої в'язкості внаслідок гідролізу. Цей процес додає стадію процесу та енергію, тому його краще використовувати як засіб страхування для маргінального кормового матеріалу, а не як причину пропуску сушіння.

Метод нарізування задає кіновий вміст вологи, який бачить клієнт. Пелютно-водяне нарізування та підводне нарізування остуджують стрижку в воді, тому готовий гранулят виходить з вальців зволоженим і повинен пройти процедуру центрифугійного відділення рідини від частинок та, у разі гігроскопічних сортів, останній етап сушіння. Підводне нарізування дає більш компресійні, сферичні гранули, але вимагає жорсткого контролю охолодної води та подальшої процедури відділення рідини, щоб зберегти вологість поверхні гранул на рівні кількох десятих процента.

Етап процесу	Надходна волога	Рівень вологи на виході	Типова енергія (кВт-г/т).
Промивання виходу / передогоспірування.	20 до 40 %	8 до 15 %	Незначні (при гравітаційному розділенні)
Центрифугальний сушильний агрегат.	8 до 15 %	1 до 3 %	3–8
Видавлювач (плівка)	Висока поверхня	3–8%	15–35
Сушильник сухим тепловим потоком.	1 до 3 %	< 0.5 %	20–45
Дегідратора (PET).	1 до 3 %	< 50 ppm	80 до 140
Крупногабаритний обжигач ІР	Від 1 до 8 %	Низький відсоток.	50–90%
Центрифугатна відокремлення порошку.	Вологі гранули	< 0,2% поверхні	від 2 до 6;

Рівень енергозбереження та економії коштів на протязі всієї лінії сушіння

Енергетичні та витратні компроміси на протязі проміжку сушки відповідають одному принципу: витрачайте найдешевшу енергію першою і запасуйте дорогі термічні процеси на невелику частину води, яку механічний вплив не може видаляти. Ланцюг, що спирається на сушильну установку для осушення, щоб виконати роботу, яку потрібно було б виконати центрифугою, покаже це безпосередньо на рахунку за електроенергію.

Центрифужна висувка — це найменша енергоємна стадія, яка витрачає від 3 до 8 кВт·год на тон, і кожен відібраний від водорозчинних речовин тон перед термічною сушкою чинить значно більший ефект, оскільки нагрівання і випаровування води в сушарці коштує набагато дорожче на тон, ніж її віджимання. Машина для віджимання плівки витрачає від 15 до 35 кВт·год на тон, але все ж переважає за альтернативу випаровування всієї вологості плівки нагрітим повітрям.

Сушіння сухим тепловим потоком споживає від 20 до 45 кВт·год на тон і є оптимальним рішенням для поліолефінів. Дегідратуючий процес сушіння ПЕТ є найбільш енергоємним, оскільки для досягнення точки роси мінус 40 °C та підтримання температури 160-175 °C протягом чотирьох-шести годин необхідно вживати заходів щодо відновлення дезексанту та тримати температуру. Інфрачервонне сушіння зменшує цю витрату на 20-40% за рахунок більш швидкого та безпосереднього нагріву, тому воно обґрунтовано там, де вартість електроенергії є вирішальним фактором.

Уклади затрат відображають витрати на енергію та капітал. Водамотримання за допомогою центрифуги та соковижималок характеризується низькими витратами на капітал і невеликими операційними витратами. Теплове сушіння відноситься до середнього та низького рівня на кожному з цих показників. Дегрозувальна процедура та вакуумне сушіння характеризуються високими та дуже високими витратами на капітал та середніми операційними витратами. Сушіння за допомогою інфрачервоного обігріву характеризується високими витратами на капітал, проте середніми витратами на операційну діяльність, завдяки економії енергії. Преміальний коефіцієнт повернення інвестицій виникає лише тоді, коли в лінії комбінуються декілька етапів високої групи для максимально вимогливих продукцій рПЕТ у харчовій промисловості.

Закритий цикл використання води змінює економіку таким чином, що оператори часто це не помічають. Рециркуляція промивної води знижує чистий витрата води та витрати на відведення, але також підвищує температуру промивної води і дозволяє накопичуватися концентрації поверхнево-активних речовин, що залишає на кристалі гель на основі водорозчинного полімеру і змушує сушильну установку працювати з більшою напругою. Збалансований цикл з контрольованою температурою та вмістом поверхнево-активних речовин дає можливість економити воду без тихого підвищення енергостроки сушіння.

Практичною метою є баланс водності, енергії та витрат: довести механічне відцентрування до своєї межі, розмістити тепловий сушильний агрегат так, щоб він відповідав реальному потрібному рівню, а не встановлювати загальну настройку, і вважати будь-який перехід на вищий рівень коштів обґрунтованим лише за умови дійсної специфікації, наприклад, ПЕТ-матеріалу харчового класу або ПА.

Критерії прийняття якості та частота інспекції

Критерии приймання якості переводять цілі про здійснення контрольних заходів по водопоглинанню смоли на контрольний список, яким мають керуватися лабораторія та оператор лінії, а частота інспекцій повинна відповідати рівню ризику: гігроскопічні, дорогоцінні смоли тестуються з кожним лотом, а міцні поліолефіни контролюються у вигляді перевірки кожної зміни (шифту). Письмовий критерій усуває невизначеність, яка дозволяє мокрим партіям досягнути екструдера.

Нижче наведені критерії об'єднують цілі згідно з таблицею щодо вмісту смоли в частках на мільйон (ppm) та відсотках, метод вимірювання та стандартний відтворюваний показник. Вони виражені таким чином, щоб технік з якості міг дійти до відповідного результату без тлумачення, а клієнтський аудитор знайшов документоване, повторне правило, а не спочатку прийняте рішення.

Стандарти надають критерії зовнішнього авторитету. ISO 15512 визначає визначення вмісту води в пластиках і є основним методом відслідковування для багатьох таких вимірювань. ISO 62 охоплює вологість пластиків, що є корисною для класифікації гігроскопічних сортів. ASTM D6980 описує вологість в пластикових матеріалах за показником втрати при сушінні, спільним американським джерелом відслідковування. EN 15347 характеризує переробку пластиків і встановлює вимоги до характеризування фракцій PET, у тому числі відносно вмісту води. GB/T 40006 — це китайський стандарт для перероблених пластиків, до якого сертифікують багато внутрішніх підприємств. Ці стандарти слід назвати чи не загальними відсиланнями, а власні документовані обмеження підприємства залишаються для них операційним правилом.

Частота повинна зростати залежно від наслідків. ППТ і ПА, де кілька ppm визначають прийнятність, перевіряються на кожному введеному і виведеному партійному партії за допомогою методу Карла Фішера. ПЕ, ПП та АБС, де норми допустимих відхилень становлять декілька десятих відсотка, перевіряються кожен період роботи методом окислення полосканням високотемпературною струєю повітря та моніторингу в режимі онлайн, коли це здійснюється. Спад або переміщення показів починає викликати негайне повторне збирання даних та перевірку сушарки, а після цього виконується подальша обробка.

Реактивна суміш / продукт	Границя прийому рівня вологості	Метод тестування.	Стандартний відгук	Частота контролю
rPET-гранули (продукт харчової галузі)	< 50 ppm	метод Карла Фішера	ISO 15512 / EN 15347	Кожен лот
PA6/ PA66	< 200 ppm	метод Карла Фішера	ISO 15512	Кожен лот
PC	< 0,05 % (500 частин на мільйон)	метод Карла Фішера	ISO 62	Кожен лот
АБС	< 0.1 %	Галоген / пекарня	Незвичайний зріст споживання енергії.	За зміною
ПЕ / ПП / ПС / ПЕТ сполучення	< 0.2 %	Галоген	Етилен-пропіленова гума (EPR) або кополімери СБС (стирол-етилен/бутилен-стирол) є звичними. Вони діють як інтерфейсний агент, зменшують розмір фази і покращують передачу напруги.	За зміною
Перероблений гранулят (загалом)	< 0,2% поверхні	Галоген / NIR	GB/T 40006	За зміною / онлайн

Матриця для відладки проблем з дефектами вологості

Матриця відновлення робить симптоми, які виникають у пелетованій машині, конвертованими назад у причину висихання, що є найшвидшим способом припинити повторення проблеми, а не виправлення результату. Більшість дефектів вологості неправильно діагностуються як проблеми екструдера, коли насправді проблемну точку становить процедура промивання, центрифуга або сушильна машина.

У матриці нижче кожний видимий дефект порівняно з найімовірнішою причиною вологості і відповідним заходом поправити ситуацію. Оператори повинні працювати угору: спочатку потрібно підтвердити показник вологості пластикових включень, а потім поступово переходити назад від екструдера до резервуару з миття, тому що найраніше початок несправності є дешевшим на ремонт.

Дефект.	Найімовірна причина підвищеної вологості.	Зазвичай зустрічається в	Виправляючі дії
Плівки або порожнечі в гранулах	Недостатнє сушіння сушильного агента, втрата IV.	PET, PA	Повысьте температуру і час сушіння, перевірте точку роси;
Серебристі струмені / розплющеність	Залишкова волога в матриці	ABS, PC, PA.	Розширте сушку, знизьте точку утворення конденсату, проводите сухе транспортування
Жовчення	Гідроліз з тепловою історією	PET, різні класи	Сухий де-етікетор, нижча температура розплаву, скорочення тривалості витримки
Часті рухи щипців для заміни екрана.	Агломерація пилу під впливом вологи	Всі смоли	Збільшують витяжку вологи, додають відсапування і іонізацію
Вихідний тиск матеріалу	Залишається пари, які не відводяться.	PET, PA, PC	Збільшити ефективність каналів для викиду, зменшити вміст вологи декілядючий речовини.
Низка механічної міцності.	Гідролітне розривання полімерних ланцюгів.	PET, PA	Зменшити вміст вологи до заданого рівня, розглянути ВМР;
Агреговані, грудоподібні гранули	Поверхнева вода плюс статичне сило	ПЕ, ПП, плівка	Настройка центрифуги, іонізований повітря, перевірка пресувача

Як інженерна команда Polyretec контролює вологість фракцій

Compania Polyretec, що виготовляється Wanplas, контролює сухість гранул, поєднуючи етапи миття, віджимання та сушіння в єдину інтегровану систему, а не як окремі машини, які придбано окремо. Техніка бренду об'єднує передовий австрійський технологій миття та віджимання з масовим китайським виробництвом, а сухість проектується на лінії від штифтового мийного механізму, а не монтується на ньому в кінці.

Лінії помийки будуються навколо смоли. Лінія помийки пластикових бутлів із харчовим поліетилентерефталатом (ПЕТ) з продуктивністю від 500 до 6000 кг на годину поєднує помийку, зняття етикеток і цісарну стадію висушування, розмір якої дозволяє, щоб залишки основи виходили з помийки вже при вмісті від 1 до 3 відсотків. Лінія роздрібнення та помийки м'яких пластмас із ПП та ПЕ, яка має продуктивність від 500 до 1500 кг на годину, поєднує помийку з дросера чи пресувального верстата, тому плівка надходить у термосушильний агрегат при вмісті 3-8 відсотків, а не капаючи вологими.

Лен-стадя лінія гранулювання нового покоління призначена приймати сухе, однорідне пелюстки і закінчувати процес правильним деволатилізацією. Там, де це вимагає застосування, завод Wanplas "Kerke" поставляє з двоосьовими екструдерами з вакуумним виведенням, які інтегрують попереду системи сушіння Polyretec, що забезпечує безперервний прохід з низькою вологістю від барабана до гранул. Для найвимогливіших продуктів харчування з рРЕТ філософія лінії полягає в тому, що сушити до менше 50 ppm перед екструдером і перевіряти це методом Карла Фішера, а не залежати лише від екструдера деволатилізації.

Міжнародний досвід реалізації проектів значно покращує технологічний процес. Такі установки, як переробка ПЕТ-плівки в Туреччині, переробка незворотного нетканого матеріалу з ПП у В'єтнамі, переробка ПЕТ-плівки з наклейками у Мексиці та автоматичне промивання ППП-поверхні в Тайвані, кожна з яких має інший проблему з вмістом вологи, від фарби на плівці до липких етикеток, вирішувалася шляхом відповідного підбору циклу з обробки конденсату та сушки з урахуванням конкретного забруднювального речовина та смоли, а не застосування загального налаштування.

Як частина бренду Wanplas, "Polyretec" застосовує спільні завдання групи з обслуговування, включаючи щорічне безкоштовне постачання запчастин та десятибальну обіцянку щодо послуг, тому в системі сушіння забезпечується підтримка в довгостроковому періоді, а не просто залишається справам випадку після запуску. Бо сухість — це дисципліна контролю процесу, а не окремий прилад, тому цю безперервну підтримку є саме тим, що дозволяє тримати вологість в потрібному діапазоні з місяця на місяць.

Найчастіші питання

Який рівень вологості повинен досягати перероблена ​​лента ПЕТ перед гранулюванням?

Для харчового рПЕТ прийнятий показник - це рівень вмісту вологи нижче 50 ppm, і нижче 30 ppm для застосування від бутлі до бутлі, де необхідно мінімізувати гідролізну розщеплення ланцюга. Сушильна установка для зняття містини, що працює при температурі від 160 до 175 °C протягом чотирьох-шести годин і при точках роси близько мінус 40 °C, є типовим способом досягнення такого рівня. Для харчового рПЕТ п'ятиступеневе очищення включає гарячу обробку та тонке відфільтровання після подрібнення. Єдинорідні коржики, що виходить при подрібненні, дозволяють наступним стадіям гарантовано дотримуватися специфікації.

Чому вологість може викликати срібні плями і бульби в перероблених гранулах?

Застряла вода міняє свій стан на пару всередині екструдера, і система вентиляції не може видалити її повністю до розрізу розплаву. Пар утворює порожнини, які відображаються як пухирі в гранулах і як срібні смуги або розпадання на оброблених поверхнях. Найменш стійкі до проникнення вологи ґрунтуються суміші, такі як ABS, PC і PA, оскільки вони засвоюють вологу в полімерній матриці.

Чи достатній центрифугуючий сушильний агрегат для сушіння відходів для подальшої грануляції?

Центрифужний сушильний пристрій достатній лише для не гігроскопічних поліолефінів, таких як PE і PP, де метою є зменшення вмісту поверхневої води з приблизно 8-15% до 1-3%. У випадку PET, PA, PC та ABS гранулят все ще містить зв'язану воду після центрифугування, тому за ним необхідно проводити процес сушіння десикантом або інфрачервоним сушильним пристроєм перед екструзією.

Як спресор чи компактор допомагають з відходами з поліетиленової фольги?

Компресор або пластиковою ковш для витискання вінілового та поліпропіленового плівок пропускає плівку через гвинт і сито, таким чином механічним тиском витискується вільна вода з пухкавого мата. Це зменшує поверхневу вологість плівки з дуже високого рівня до 3 – 8%, що у кінцевому результаті набагато дешевше, ніж спроба випарувати всю воду виключно за допомогою тепла повітря.

Який метод вимірювання вологи є найбільш точним у разі мінімального рівня вмісту води?

Кальфічерова титрування є початковим методом для досягнення точності в розмірі ppm і є найбільш відповідним вибором для ПЕТ і ПА, де цілі побудовані на рівні менше декількох сотень ppm. Аналізатор вмісту вологого газу або метод втрати при висушуванні є достатніми для поліолефінів, де гранична неточність становить декілька десятих відсотка, в той час як онлайн-пристрої для вимірювань ближнього інфрачервоного діапазону забезпечують безперервний контроль в режимі реального часу, але таке обладнання має вищій капітальний розмір.

Чи може сам прес-гранулятор компенсувати вологу пилову грудку?

Частково. Двокорпусний екструдер з вакуумною деволатизацією при кількох десятках мілібар може витягнути значну частину залишкового пари, а двоканальна вентиляція на однокорпусному лінії допомагає, але сушіння перед розплавом завжди більш ефективне і захищає внутрішню в'язкість. Вирізання по водяному колу або під водою додає останній крок цутного центрифугування для відокремлення води, завдяки чому готовий порошок має поверхневу вологість менше кількох десятих відсотка.

Чому ПЕ й ПП більше володіють вологим, ніж ПЕТ?

Поліолефіни негігроскопічні і проводять лише поверхневу воду, тому вони не гідролізуються і витримують парсекундний процент вологи з легкістю. ПЕТ і ПА вбирають воду в ланцюг і гідролізуються, тому той же рівень вологи викликає незворотне зниження вибухопожежної безпеки та міцності. Різниця в стійкості пов'язана з хімічними, а не тільки фізичними процесами.

Чи шкодить переробка осаду процессу сушіння пластівців?

Замикання циклу дозволяє знизити витрати на свіжую воду і стоки, а також, пом'якшивши температуру мийної води і концентрацію поверхнево-активних речовин, залишає на крихті гідрофільний шар, що знову-натоптує його, що змушує сушарку працювати з більшим навантаженням. Послідовний цикл з контрольованими температурою та рівнем поверхнево-активних речовин дозволяє зменшити витрати без впливу на енергоспоживання для сушки.

Висновок

Підвищення сухості шматочків для виробництва якісних гранул, в корені, є питанням проектування ланцюга: зменшення основної кількості вологи за допомогою механічних методів, резервування дорогих термічних методів сушіння для фракції зв'язаної води, яка насправді загрожує полімеру, а результат зафіксувати методами, які відповідають цілям смоли. PET і PA вимагають десорбуючого або вакуумного сушіння до рівня нижче 50 або нижче 200 частин на мільйон, щоб забезпечити захист внутрішньої в’язкості та міцності механічного об'єкта, тоді як PE та PP забезпечують це завдяки центрифульному відволоженню та поліровке тепловим повітрям. Головка перетискання невід'ємна для виробництва плівки, інфрачервоне сушіння забезпечує економію енергії від 20 до 40%, де завжди залежить від вартості електроенергії, а вакуумне деволтилізація екструдера є захисним засібом, а не заміною передсушіння. Polyretec, фабрика Wanplas, вбудовує ці принципи в інтегровані лінії миття, відволоження та гранулювання, щоб контроль сухості здійснювався від пристосовчика напруги до формовочної головки. Для любого рециклатора найвигіднішою дією є наближення механічного відволоження до його межі, налаштування термічного сушіння на справжній мета-резин, а потім перевірка за допомогою методу Карла Фішера для гігроскопічних пелюсток та методи онлайн-дослідження для поліолефінів, перевіряючи кожне партію для PET і PA, та кожній зміні для PE та PP. Обробляйте вологість як змінні управління процесом, а не як завершальний етап, і якість гранул, обсяг виробництва та термін служби змішувача екранів змінюватимуться разом.