Essiccatore di plastica
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Cos'è l'essiccatore di plastica
Gli essiccatori per plastica sono progettati per eliminare l'umidità dal materiale plastico prima della lavorazione. L'aria viene forzata attraverso un letto essiccante per renderla estremamente secca. Quest'aria viene quindi riscaldata ad una temperatura specifica e immessa in una tramoggia di essiccazione contenente il materiale da essiccare.
Come viene eseguita l'essiccazione della plastica e perché è importante
L'essiccazione della plastica è fondamentale per il processo di stampaggio o estrusione di qualsiasi parte in plastica. Molti difetti, sia estetici che funzionali, si verificheranno se la resina plastica non viene adeguatamente essiccata prima della lavorazione.
Ogni tipo di plastica è influenzata dall'umidità e deve passare attraverso un processo di essiccazione prima di essere stampata o estrusa. I requisiti di asciugatura per i numerosi tipi di plastica variano notevolmente, da materiali come il polistirolo, che può essere essiccato in poche ore a bassa temperatura, al PET, che può richiedere fino a 12 ore a una temperatura molto più elevata.
Come funziona l'essiccazione della plastica
- Fondamentalmente esistono tre metodi principali per essiccare la plastica da utilizzare nello stampaggio a iniezione o nello stampaggio per estrusione. Si tratta di essiccatori integrati nella macchina, ad aria calda e ad adsorbimento.
- L'asciugatura della plastica nella macchina non viene eseguita comunemente perché poche macchine hanno la fase di degasaggio presente nella zona di plastificazione della macchina di stampaggio. La maggior parte dei processori utilizza invece un essiccatore esterno.
- Sempre più spesso le aziende stanno sviluppando tecnologie nuove e migliori per rendere il processo di essiccazione della plastica meno costoso, più efficace e più ecologico.
- Un ottimo esempio di questa nuova tecnologia è l’essiccatore a ruota essiccante. In questo metodo l’essiccante è molto più efficace, il consumo di elettricità è molto inferiore e i risultati sono molto migliori rispetto agli approcci più vecchi e tradizionali.
- Ecco un bel video che mostra come viene essiccata la plastica.
Asciugatori ad aria calda
L'essiccatore ad aria calda funziona secondo un principio molto semplice. Un'unità riscaldatore/ventilatore è montata sulla tramoggia insieme a un controller per l'HB. L'aria calda circola attraverso la resina, attirando l'umidità mentre passa attraverso la tramoggia, quindi viene rilasciata nell'atmosfera. Questo processo viene ripetuto fino a quando il contenuto di umidità non viene ridotto ai valori specificati.
Asciugatrici a letto essiccante
Questo tipo di essiccatore in plastica utilizza un essiccante molto simile ai piccoli pacchetti che trovi nei prodotti di consumo. L'aria viene forzata attraverso la tramoggia piena di plastica e in un letto, o filtro, di materiale essiccante. L'umidità viene assorbita, l'aria riscaldata e rimessa in circolo nella resina plastica. Questo ciclo viene ripetuto finché non viene raggiunto il giusto livello di umidità.
Perché utilizzare gli essiccatori in plastica?
- Il motivo per cui le aziende di lavorazione utilizzano gli essiccatori è semplicemente perché è necessario. La plastica contiene umidità o la attrae e, se lo stampaggio viene effettuato senza essiccazione, i risultati saranno disastrosi. Allo stesso modo in cui il mais semplicemente non scoppia se è troppo bagnato o asciutto, la plastica non si modella correttamente e fa perdere tempo e denaro.
- Problemi tipici dovuti ad un'asciugatura insufficiente della plastica.
- La dilatazione si verifica quando è presente acqua.
- Il guasto delle parti in plastica è una faccenda seria e può portare ad azioni legali.
- Le strisce argentate sono un segno sicuro di plastica bagnata.
- I vuoti possono essere causati dall'umidità nella resina.
- Principali gruppi di materie plastiche: materiali igroscopici e non idroscopici.
- I materiali igroscopici sono quelli che assorbono l'umidità all'interno dei pellet. Questa umidità forma un legame molecolare con le catene polimeriche e richiede il rilascio di calore.
- I materiali non igroscopici non assorbono l'umidità, ma la raccolgono sulla superficie dei pellet. Anche questo deve essere rimosso utilizzando calore e tempo, sebbene generalmente non tanto tempo quanto la plastica igroscopica.
Una corretta essiccazione della resina plastica garantisce le migliori caratteristiche estetiche e prestazionali possibili di un prodotto plastico. Utilizzare queste informazioni come guida per comprendere le nozioni di base sulla deumidificazione dei materiali plastici.
La deumidificazione della resina plastica viene utilizzata per ridurre al minimo o eliminare i problemi che possono essere causati da troppa o troppo poca umidità in un materiale plastico durante la lavorazione. Sebbene la maggior parte dei trasformatori accetti la necessità di pre-essiccare le resine, in particolare quelle altamente igroscopiche, molti non comprendono le nozioni di base - o addirittura il vocabolario dell'essiccazione della resina.
La misura in cui l'umidità influisce sulla qualità di una parte stampata o estrusa è determinata dalla specifica resina plastica lavorata e dallo scopo previsto della parte. In ogni caso, è molto probabile che un'essiccazione non corretta o incompleta della materia prima crei problemi, sia durante la lavorazione, sia durante l'uso del prodotto, o peggio, entrambi.
Essiccatori per plastica, misurazione dell'umidità e qualità delle parti
Gli essiccatori per plastica vengono utilizzati per rimuovere l'umidità (acqua) che è stata assorbita sulla superficie dei pallet di plastica o nella struttura interna dei pallet di plastica prima che entrino nella macchina di stampaggio a iniezione per realizzare le parti.
Esistono 2 gruppi di materie plastiche. Il primo gruppo tratterrà l'acqua solo sulla sua superficie (come il polipropilene) mentre il secondo gruppo la assorbirà nella sua struttura interna (come il poliestere PET).
L'asciugatura è necessaria per garantire che le parti di buona qualità siano realizzate in modo coerente. Le materie plastiche con livelli di umidità eccessivi reagiscono quando vengono lavorate nel cilindro della macchina per lo stampaggio e producono sottoprodotti che influiscono su aspetti come la resistenza agli urti nella parte stampata finita.
Materie plastiche che devono essere essiccate prima della lavorazione:
- SAN
- V.C
- addominali
- PPO (Energia Grassa
- ACRILICO
- ACETALALE
- PPS
- POLICARBONATO
- POLIESTERE ANIMALE DOMESTICO
- PEI
- POLIURETANO
- NAILON
- POLIESTERE PBT
Le materie plastiche da 1 a 7 devono essere asciugate solo per ragioni estetiche. L'umidità eccessiva causerà bolle, linee di flusso o difetti superficiali nella parte stampata. Tuttavia, le loro proprietà meccaniche non sono influenzate dall'umidità.
L'umidità eccessiva nelle materie plastiche da 8 a 13 influenzerà le proprietà meccaniche della parte stampata. La parte avrà una resistenza agli urti e alla trazione ridotta, ma non presenterà alcun difetto estetico. Questo fatto è molto importante da sapere affinché gli stampatori non si affidino ai controlli visivi per garantire la qualità del pezzo stampato.
La lavorazione di pallet di plastica in una macchina per lo stampaggio a iniezione che non sono stati essiccati al livello richiesto può portare a conseguenze disastrose sul campo. Le parti che sembrano buone non sono necessariamente abbastanza robuste per funzionare correttamente. Ciò significa che non solo perderete tempo producendo scarti ma, cosa ancora più importante, rischiate di danneggiare la reputazione della vostra azienda come fornitore di qualità.
Solo perché il materiale plastico viene essiccato alla temperatura e al periodo di tempo consigliati non significa che il materiale sia sufficientemente asciutto per essere lavorato. Se l'essiccatore ad adsorbimento non è stato sottoposto a corretta manutenzione, il materiale plastico potrebbe contenere ancora troppa umidità e potrebbe essere necessario asciugarlo per un periodo di tempo più lungo.
Ecco perché è fondamentale misurare il contenuto di umidità prima della lavorazione. Questa operazione dovrebbe essere eseguita quotidianamente in modo che l'umidità possa essere eliminata come motivo di eventuali problemi di qualità delle parti.
Metodi di misurazione dell'umidità
Esistono 2 diversi sistemi di misurazione dell'umidità: strumenti basati sulla massa e strumenti basati su sensori.
I sensori basati su (solitamente Karl Fischer) sono i più accurati perché misurano solo il livello di umidità nei pallet. Tuttavia, i sistemi basati sulla massa misureranno il livello di umidità insieme ad altri composti volatili prodotti durante il processo di analisi fornendo una lettura errata.
L'attrattiva dei sistemi basati su massa è il loro prezzo di acquisto inferiore rispetto a quelli basati su sensori e sono più facili da usare. Ma questi non sono motivi per utilizzare questo tipo di strumenti perché non danno risultati accurati e ripetibili.
Commenti aggiuntivi
Come stampatore a iniezione spendi milioni di dollari in attrezzature come macchine per lo stampaggio, stampi e refrigeratori, quindi non ci sono scuse per non spendere un po' di più in essiccatori per plastica di qualità e apparecchiature per la misurazione dell'umidità.
Inoltre, il costo del materiale è una delle spese correnti più importanti per lo stampaggio a iniezione, quindi è fondamentale eliminare gli sprechi.
Essiccatore per plastica - 4 Parametri fondamentali di asciugatura
Calore
Il calore è la forza trainante dell'essiccazione. Se non si riscalda il pellet non rilascerà la sua umidità. I polimeri igroscopici hanno una forte attrazione per l'acqua e le molecole d'acqua sono legate alle catene polimeriche. Il calore fa sì che le molecole si muovano più vigorosamente, indebolendo le forze che legano le molecole d'acqua alle catene polimeriche. Al di sopra di determinate temperature, la forza che lega le molecole d'acqua alle catene polimeriche si riduce consentendo la libera circolazione delle molecole per favorire il processo di essiccazione. Le resine non igroscopiche non assorbono l'umidità all'interno del pellet, tuttavia l'umidità può accumularsi sulla superficie del pellet. Quando ciò accade, l’applicazione del calore diventa una parte importante della rimozione dell’umidità superficiale.
Punto di rugiada
Il punto di rugiada è la temperatura alla quale l'umidità nell'aria inizia a condensare. La bassa pressione di vapore (punto di rugiada) dell'aria secca che circonda il pellet fa sì che le molecole di umidità liberate migrino verso la superficie del pellet.
Tempo di asciugatura
I pellet di plastica non si asciugano istantaneamente. Devono prima essere riscaldati per consentire la libera circolazione delle molecole d'acqua. Quindi, ci deve essere tempo sufficiente affinché le molecole d'acqua si dissolvano sulla superficie dei pellet igroscopici o affinché l'umidità superficiale evapori dalla superficie dei materiali non igroscopici.
Flusso d'aria
Il flusso d'aria trasporta il calore o l'aria calda secca al materiale nella tramoggia di essiccazione. Nel caso di materiali non igroscopici, è necessario forzare l'aria calda sopra e attorno ai pellet per rimuovere l'umidità superficiale. Con i materiali igroscopici, è necessario forzare l'aria riscaldata a basso punto di rugiada sul materiale per far sì che le molecole di umidità si disimpegnino dalle catene polimeriche e si spostino sulla superficie dei pellet dove il flusso d'aria trasporta via l'umidità. Il volume di aria secca deve essere sufficiente a sviluppare e mantenere il profilo di temperatura desiderato all'interno della tramoggia di essiccazione. Se è necessario un tempo di asciugatura di quattro ore, è necessario mantenere la temperatura di asciugatura per il livello di quattro ore all'interno della tramoggia di asciugatura. Se il volume del flusso d'aria viene ridotto, il profilo della temperatura verrà ridotto.
Essiccatore per plastica: massimizzazione dell'efficienza energetica nei sistemi di essiccazione della resina
Alcuni produttori di essiccatori pubblicizzano il risparmio energetico mentre altri, che non necessariamente dispongono di strutture per i test né di personale qualificato per condurre i test, cercano di convincere i trasformatori che non vale la pena parlare di risparmio energetico in un essiccatore.
Uno sguardo ai costi energetici delle vecchie e delle nuove asciugatrici ti convincerà rapidamente del contrario. La tendenza del costo medio dell’elettricità è IN AUMENTO, quindi pianificare in anticipo per ridurre le spese energetiche è una cosa sensata da fare. Più grande è l'essiccatore, maggiore sarà il risparmio e migliore il ROI.
Le prestazioni di qualsiasi sistema di essiccazione si basano sull'utilizzo del calore minimo per aumentare la temperatura fino alla temperatura di essiccazione appropriata mantenendo una temperatura del materiale costante all'ingresso della macchina per lo stampaggio a iniezione o dell'estrusore. Inoltre, il sistema di rigenerazione dovrebbe ridurre al minimo l'energia utilizzata per riscaldare il materiale essiccante, dedicando la maggior parte dell'energia alla rimozione dell'umidità accumulata durante il processo di essiccazione.
Riduzione della perdita di calore del processo
È necessario essere cauti sul modo in cui i produttori di asciugatrici dichiarano il risparmio energetico. La riduzione della temperatura o il secondo set point vengono talvolta venduti come funzionalità di risparmio energetico, ma non lo sono. La maggior parte si affida alla "riduzione della temperatura": cosa significa?
La riduzione della temperatura abbassa la temperatura del processo nell'essiccatore e quindi la temperatura della resina che entra nell'attrezzatura di lavorazione. Il risultato è che la macchina di lavorazione deve compensare il calore inferiore nella resina aumentando il calore derivante dal taglio e dai riscaldatori a fascia. La macchina di lavorazione finisce per utilizzare più energia per superare le carenze dell'essiccatore, senza alcun risultato in termini di risparmio energetico e contribuendo a un prodotto finale o a una consistenza inferiore.
È possibile ridurre la perdita di calore del processo per aumentare il risparmio energetico anche attraverso l'uso di VFD (azionamenti a frequenza variabile) per controllare la velocità della ventola del processo. Se la portata del flusso d'aria e l'aumento della temperatura sono ridotti al minimo, l'energia di riscaldamento del processo può essere minima quanto necessaria per riscaldare la resina. L'idea è quella di ridurre al minimo l'aria necessaria in modo da utilizzare la minima energia per il riscaldamento del processo. La temperatura della resina viene ancora portata alla temperatura appropriata per la macchina di processo, ma tutta l'energia rimane nella tramoggia di essiccazione e una quantità minima di calore o energia viene restituita all'essiccatore.
Per ottenere questo risultato in modo efficace, è necessario misurare continuamente la temperatura della resina e la temperatura in uscita dalla tramoggia di essiccazione e regolare la portata dell'aria in modo che la temperatura dell'aria di ritorno (la temperatura che ritorna all'essiccatore dalla tramoggia di essiccazione) sia solo leggermente superiore alla temperatura della resina che entra nella tramoggia di essiccazione. Questo processo è controllato variando la velocità del ventilatore con un azionamento a frequenza variabile (VFD) che modifica la velocità del ventilatore e quindi la portata dell'aria. Riducendo al minimo la portata d'aria e mantenendo la temperatura della resina, il calore del processo viene mantenuto al livello più basso possibile. Ciò consente alla potenza richiesta di adattarsi a qualsiasi cambiamento nella velocità del materiale, nell'umidità della resina e nella temperatura della resina.
La rigenerazione può rappresentare fino al 35% della potenza totale utilizzata. Per massimizzare il risparmio energetico, la potenza utilizzata nella rigenerazione dell'essiccante deve essere minima. La rigenerazione consiste nel riscaldare l'essiccante ad una temperatura alla quale rilascia l'umidità acquisita durante il processo di essiccazione della resina. Ciò comporta l'aumento della temperatura dell'essiccante fino al punto in cui l'umidità trattenuta nell'essiccante si dissipa.
Questo sistema è composto da due parti, ciascuna con un compito specifico. Lo dimostreremo utilizzando l'essiccatore a ruota essiccante come modello:
Innanzitutto, la velocità (RPM) della ruota essiccante viene ridotta al minimo, riducendo così le libbre al minuto di materiale essiccante da riscaldare. Questo è importante perché il riscaldamento del mezzo essiccante distrae dall'obiettivo primario di vaporizzare l'umidità e il calore viene perso senza raggiungere l'obiettivo primario di rimozione dell'acqua. La velocità della ruota è controllata da un azionamento a frequenza variabile (VFD) fino a un valore massimo necessario per assorbire l'umidità dall'aria di ritorno. Controllando la velocità della ruota, il materiale essiccante viene caricato al massimo mantenendo un punto di rugiada costante inferiore a - 40 gradi F/C.
La seconda parte viene eseguita utilizzando un VFD sul ventilatore dell'aria di rigenerazione. Il VFD riduce al minimo il flusso d'aria fino al punto in cui l'acqua viene assorbita dal setaccio molecolare ma solo una minima quantità di calore lascia la ruota durante il processo di rigenerazione. Mentre l'aria ambiente viene riscaldata e passa attraverso la ruota, la temperatura di scarico viene costantemente monitorata e il VFD regola il flusso d'aria assicurando che venga utilizzato un flusso d'aria minimo per rimuovere tutta l'umidità acquisita durante l'asciugatura, ma non venga utilizzata aria in eccesso.
La temperatura dell'aria che esce dalla parte superiore della ruota è appena sufficiente per rimuovere l'umidità e portarla via, ma viene mantenuta a temperatura costante. Ciò garantisce che la ruota rimuoverà tutta l'umidità dalla resina indipendentemente dal livello di umidità della resina e si regolerà automaticamente quando l'umidità cambia a causa delle variazioni stagionali o dei cambiamenti nei rapporti vergine/scaglie.
Essiccatore per plastica - Consistenza dei materiali essiccati
Consistenza dei materiali essiccati
- Un'asciugatura corretta e uniforme agevola il processo di stampaggio o estrusione e aiuta a prevenire i difetti.
I tempi di stampaggio e le velocità di estrusione possono essere ottimizzati e aumentati mediante:
- Asciugatura uniforme con un livello di umidità costante e basso.
- Mantenimento di una temperatura di essiccazione costante.
- Mantenere il sistema di asciugatura in buone condizioni di funzionamento.
- Utilizzare essiccatori che offrono la tecnologia di essiccazione più recente e comprovata per evitare picchi di temperatura o punto di rugiada e altre incongruenze.
La nostra fabbrica
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