Оборудование для производства гранул

Оборудование для производства пластиковых гранул - это комплекс машин, направленных на сортировку, очистку, измельчение и гранулирование полимеров (вторичное сырье) или формование гранулята из первично синтезированных полимеров (первичное сырье). В каждом случае отличается технология и состав линии для производства гранул из пластика.

Фото заимствовано с сайта granula.pro

Гранулят представляет собой откалиброванное сырье, состоящее из идентично сформированных мелких изделий. Гранулирование полимеров позволяет одновременно решить несколько задач:

- Избавить сырье от присутствующих в массе газов, химических растворителей, воздуха, влаги. При этом улучшается качество сырья, что положительно отражается на свойствах будущего изделия из пластмасс.

- Ввести в состав необходимые примеси. Чистый полимер может не отвечать многим заданным требованиям, в том числе, по цвету, прочности, эластичности. Вводя в состав необходимые добавки на этапе производства готовых изделий, также можно получить достаточно гомогенную смесь, если продолжительность цикла литья или экструзии позволяет. В отдельных случаях смесь не успевает достаточным образом гомогенизироваться, что приведет к браку. Использование гранулята с необходимыми наполнителями гарантирует более стабильный результат.

- Увеличить объемный вес. При переработке пушонки, дробленки или флекса объемный вес будет значительно отличаться, что приведет к нестабильности показателей технологического процесса. Из перечисленных материалов наименьшим объемным весом обладает пушонка. Ее предварительно загружают в агломератор, после чего перерабатывают. Допускается использование материала в первично очищенном и измельченном виде для малоответственных изделий. Более качественный и стабильный результат дает использование гранул, имеющих идентичный вес и размер, что достигается при использовании оборудования для производства гранул из пластика.

Технология грануляции

Грануляция - это процесс расплавления полимера с последующим формованием стренг методом экструзии и их нарезкой. На выходе поучается готовый продукт в виде пеллет или гранул различного размера и цвета, используемый для дальнейшего производства изделий из ПКМ.

Различают две технологии грануляции:

- Производство первичного гранулята.

- Производство вторичного гранулята.

Любой тип гранулированного материала имеет повышенную насыпную плотность, что важно при транспортировке и хранении, высокую прочность, сыпучесть, более стабильные свойства после охлаждения и сушки. Гранулят легко дозируется, не склонен к пылеобразованию при пересыпании.

Технология производства первичного гранулята

Под первичным гранулятом подразумевается сырье, изготовленное из смеси мономеров с последующим плавлением и формование в грануляторе. Первичные гранулы полимера используются при производстве изделий, к которым предъявляются высокие требования, например, для геомембраны, медицинских изделий. В отличие от вторичного сырья, каждая гранула полимера имеет четкую молекулярную структуру. Ядро клетки удерживает нейтрофилы, образующие защитный слой. Молекулы прочно связаны между собой. При повторное переработке на станках для производства гранул из пластика молекулярная структура нарушается, теряются связи между ядром и сегментоядерными нейтрофилами. Это приводит к снижению прочности готового изделия.

Производством первичного сырья занимаются крупные химические заводы. Для получения первичных гранул необходимо добавить в синтезированный полимер наполнитель, краситель, пластификатор, отвердитель. В процессе получения гранул ПВХ также потребуется ввести в состав светостабилизатор и антистаритель, смазки.

В качестве наполнителей используются органические и минеральные компоненты. К органическим компонентам относятся порошки и волокна. К минеральным наполнителям относят мел, тальк. За счет введения наполнителей появляется возможность снизить себестоимость готовой продукции, получить полимерные соединения с гибкими физическими свойствами, необходимые конкретному заказчику. Наполнители позволяют увеличить срок эксплуатации изделий, полученных из данных гранул, повысить устойчивость к агрессивным средам, улучшить термостойкость, прочность, вязкость.

В общем виде процесс производства первичных полимеров можно разделить на следующие стадии:

1. Производство мономеров. Их получают из газа, образующегося путем переработки нефти, газа, угля. Газ очищают до получения широкой углеводородной фракции, которую в последующем разделяют на отдельные фракции и нагревают до образования мономеров.

2. Синтез полимеров. Для синтеза полимеров используют специальные автоклавные или механические реакторы, в которых создаются определенные условия температуры и давления.

3. Грануляция. В станок для производства пластиковых гранул в заданных пропорциях добавляются основные полимеры и наполняющие добавки, если это необходимо в соответствии с технологическим процессом. Смесь расплавляется в цилиндре гранулятора, продавливается через экструзионную головку для получения стренг. Далее стренги разрезаются на отдельные гранулы с последующим охлаждением.

Фото заимствовано с сайта ok-stanok.ru

Посмотреть объявления о продаже грануляторов, вы можете на нашем сайте.

Первичное сырье используется в чистом виде или с добавление вторичного сырья (не более 30%). Использование вторичной гранулы, является более экологически эффективным, так как она позволяет повторно использовать отходы и снижает количество отходов, отправляемых на свалку. Так же, является более дешевым способом производства изделий, что является самым главным фактором для производителей и покупателей. Однако, перед использованием вторичной гранулы необходимо убедиться в ее качестве и пригодности для производства нужных изделий.

Технология производства вторичного гранулята

Несмотря на схожесть технологического процесса, производство вторичной гранулы включает больше стадий:

1. Сортировка полигонных или производственных отходов.

2. Дробление отходов (тара, пленка, твердый пластик).

3. Многоступенчатая мойка.

4. Сушка (предварительная и окончательная).

5. Агломерация (для пленочной пушонки), досушка.

6. Введение добавок (пластификаторов, красителей, светостабилизаторов).

7. Грануляция методом экструзии.

Оборудование для производства пластиковых гранул из вторсырья может быть установлено в условиях небольшого производственного цеха.

В качестве исходных материалов используются отходы пластика. От уровня загрязнения исходного сырья, наличия дополнительных примесей зависит число стадий мойки, протяженность линии переработки и длительность цикла. Оптимальным исходным сырьем считаются отходы пластикового производства (брак, облой), поскольку они не были в эксплуатации и имеют только пылевые примеси. Удобна для переработки и мало загрязнена упаковочная пленка, скапливающаяся на складах и в крупных торговых точках. При использовании такого исходного сырья уменьшается длина линии переработки, сокращается технологический цикл, на выходе можно получить более качественный гранулят. Стоимость отходов производства в закупке выше стоимости полигонных отходов в несколько раз. Этим объясняется выбор отдельных переработчиков в пользу полигонного пластика.

Переработка вторичных полимеров позволяет значительно сократить негативное воздействие трудноразлагаемых отходов на окружающую среду. После сборки и первичной сортировки на полигоне пластик отправляют на линию переработки. Уже в условиях цеха переработки производится ручная сортировка на столах или на ленточных конвейерах. Металлические включения удаляются при помощи металлдетектора, после чего материал измельчают и отправляют на многоступенчатую мойку, отжим с последующей сушкой. Измельченное и очищенное сырье перемещается к линии по производству гранул из вторичных полимеров напрямую или через промежуточный склад хранения.

Состав линии грануляции

Гранулятор - главное оборудование, применяемое для получения гранул из первичных синтезированных полимеров или измельченного очищенного вторичного пластика. Любой гранулятор состоит из следующих узлов:

1. Червячный пресс с приемным бункером. В корпусе червячного пресса происходит расплавление полимеров и гомогенизация смеси, включающей дополнительные красители, пластификаторы, стабилизаторы.

2. Зона нагрева. Для расплавления материала необходимо подогреть полимер до определенной температуры. С этой целью на корпусе червячного пресса устанавливают нагревательные элементы.

3. Зона дегазации. Опциональный узел, который может использоваться в составе гранулятора для отведения газов, неизменно образующихся в процессе расплавления полимеров.

4. Фильтры. Фильтрующий узел опционально включается в состав линии гранулирования. Необходимо учитывать, что при его отсутствии в гранулят могут попадать паразитные примеси, что неизбежно отразиться на качестве материала. При гранулировании первичного полимерного материала необходимость в использовании фильтров второстепенна. При переработке отходов пластика возможно содержание металлических, стеклянных, деревянных включений, пыли, глины, песка. Все нежелательные примеси, оставшиеся в материале после первичной подготовки, остаются на фильтре в процессе грануляции.

5. Гранулирующая головка. Это матрица, формирующая внешний вид будущих изделий. От диаметра каналов головки зависит диаметр гранулята. Длина гранулы зависит от шага нарезки.

6. Система охлаждения и нарезки. Возможны различные варианты охлаждения и нарезки, позволяющие получить на выходе качественный гранулят.

Виды червячных прессов

Червячный пресс (экструдер) - основной узел гранулятора. Он предназначен для плавления полимера с наполнителями и его последующего продавливания через формующую головку. В большинстве линий грануляции предусмотрен одночервячный пресс. Для более качественного перемешивания компонентов смеси и улучшения дегазации используют двухчервячный (двухшнековый) пресс.

Фото заимствовано с сайта ok-stanok.ru

Шнеки представляют собой металлические валы с нарезкой. Скорость оборотов шнека в различных экструзионных установках может достигать 50-500 циклов в минуту. Шнековые валы (червяки) изготавливаются из легированной стали, потому выдерживают длительные и интенсивные нагрузки, в том числе, в условиях повышенной температуры и давления. Для достижения высокого уровня твердости металлической поверхности выполняется азотирование шнека.

Загрузочный бункер может быть реализован в виде простейшей стальной емкость заданного объема. Верхнее загрузочное отверстие шире нижнего выгрузочного. В таком бункере перемещение материала осуществляется под собственным весом.

Фото заимствовано с сайта p-z-o.com

Возможна установка бункер-сушилок, вибрационных бункеров или иных более сложных загрузочных устройств, в которых выполняется стимуляция движения потока материала. В таких бункерах для предотвращения слеживания (сводообразования) и равномерной подачи сырья могут использоваться толкатели, лопатки-ворошители, система воздушной продувки. Бункеры более мощных линий грануляции могут оснащаться датчиками уровня заполнения, устройствами для дозирования компонентов смеси.

Виды нагревательных элементов для гранулятора

Цилиндр червячного пресса условно можно разделить на несколько зон, каждая из которых обогревается отдельными нагревательными элементами. Количество нагревательных элементов и интенсивность нагрева определяется технологическим процессом. Для контроля над уровнем нагрева в систему включены термодатчики, передающие информацию на пульт управления. Компьютер обрабатывает данные, полученные от датчиков, регулируя текущую температуру нагрева. В полуавтоматических линиях управление настройками процесса осуществляет оператор.

При выборе температуры нагрева каждой зоны учитываются такие параметры процесса грануляции, как винтовая сила давления, развиваемая шнеком, объем остаточных примесей в материале, скорость вращения червяка, диаметр формующего канала в фильере. Сложно обеспечить требуемую температуру нагрева одинаковыми нагревателями по всей длине пути расплава. В зоне загрузки она не должна превышать 160-230 градусов. Превышение или понижение заданной температуры приведет к слипанию массы и образованию затора. В зоне плавления температура нагрева должна повышаться на 60 градусов относительно первоначального значения. В зоне гомогенизации и дегазации температура должна быть понижена на 13 градусов относительно предыдущей зоны. Поэтому для каждой зоны используются различные типы нагревателей. Они отличаются конструкцией и максимальной температурой нагрева.

На цилиндрическом корпусе устанавливаются полухомутовые или хомутовые электронагреватели, которые по диаметру огибают его. В плоских областях используют прямолинейные пластинчатые ТЭНы.

Фото заимствовано с сайта ok-stanok.ru

Когда необходимо выполнить локальный нагрев небольшой зоны, можно использовать патронные (пальчиковые) ТЭНы. Они имеют компактные размеры - до 6,5 мм. В отдельных случаях размер может быть уменьшен до 4 мм, что обеспечит максимально точечный нагрев.

В зоне формующей головки монтируют сопловые латунные нагреватели. Они устойчивы к воздействию расплава полимера, подаваемого под давлением.

Виды фильер для грануляции полимеров

Фильеры для гранулирующего червячного пресса изготавливают из легированной стали с закаленным покрытием. Корпус фильеры состоит из нескольких составных частей или иметь единую литую конструкцию с каналами. По данному критерию формующие головки делятся на фильеры с рассверловкой и фильеры без рассверловки.

Фильера с рассверловкой - это конструкция, в которой каждая часть головки представляет собой соединенные металлические диски с формующими каналами. Входной диаметр канала одной части равен выходному диаметру канала предыдущего диска. Размер отверстия канала уменьшается от зоны впрыска к зоне нарезки стренг. На входе такой канал может иметь диаметр отверстия 20-22 мм с уменьшением к выходу до 5-6 мм. Рассверловка может выполняться по типу цилиндра со ступенчатым диаметром или конуса. При прохождении через данные каналы расплав приобретает форму жгута с заданным диаметром.

Фильера без рассверловки - это матрица, изготовленная с единым диаметром формующих каналов, выполненных в твердосплавных втулках. Такая конструкция фильеры конструктивно проще и дешевле в исполнении. Диаметр канала единый по всей длине - 5 мм. Возможно производство матриц с каналами большего диаметра, если этого требует заказчик. В стандартном варианте на выходе можно получить гранулы диаметром 5 мм.

Матрица для гранулятора - это расходная единица, которая требует замены по мере износа. Несмотря на высокую износостойкость легированной стали, поверхность фильеры постоянно находится в контакте с расплавленным высокотемпературным полимером, потому подвергается неизменному износу. Увеличить период бесперебойной работы формующей головки можно, если изначально выбрать изделие высокого качества и не отходить от заданного технологического процесса.

Виды грануляционных линий по типу охлаждения

Система охлаждения и нарезки, реализованная в каждом конкретной линии производства гранул полипропилена, поливинилхлорида, полиэтилена или иного полимера, может быть выбрана из следующих вариантов:

- Линия грануляции с воздушной системой охлаждения.

- Стренговая линия грануляции.

- Линия грануляции с водокольцевым охлаждением.

Фото заимствовано с сайта ok-stanok.ru

Линия грануляции с воздушной системой охлаждения.

Линия гранулирование с воздушной системой охлаждения предполагает наличие аэрационной установки, создающей направленный поток воздуха. При такой схеме охлаждения предполагается горячее гранулирование: жгутики полимера выходят из каналов фильеры и сразу разрубаются вращающимися ножами на торце головки. Готовые гранулы охлаждаются воздушным потоком и переносятся к накопителю готового сырья. В процессе охлаждения достигается оптимальная твердость пластиковой гранулы.

Стренговая линия грануляции

Самой простой и потому востребованной считается стренговая линия грануляции, схожая с предыдущим типом, но принципиально отличающаяся типом охлаждающей среды. Формирование заготовок (стренг, нитей, прутков) происходит при прохождении через формующую головку. Далее выполняется горячая или холодная резка заготовок.

При горячей резке ножи размещены непосредственно за торцом фильеры, потому фрагментация стренг осуществляется до их застывания. Далее материал помещают в охлаждающую ванну, отжимают в центрифуге и отправляют в накопитель.

При холодной нарезке ножи расположены после узла охлаждения. Выходящие из головки стренги помещают в ванну с водой для застывания полимера, после чего калибруют с помощью ножевой установки. Это наиболее удобная технология производства гранул.

Линия грануляции с водокольцевым охлаждением.

Принципиальное отличие данной линии грануляции в организации системы охлаждения. Она организована вокруг головки экструдера и обеспечивает охлаждение стренг на выходе из формующих каналов. Это достаточно компактная система, потому ее чаще используют в условиях дефицита свободного пространства. Однако стоимость линии грануляции с водокольцевым охлаждением выше стоимости стандартной линии с воздушным охлаждением.

Конструктивно система водокольцевого охлаждение представляет собой трубу с приваренными с двух сторон патрубками и кольцами для подачи воды. Система труб и патрубков расположена по касательной относительно фильеры. Вода подается под давлением в один из патрубков и далее в трубу, где поток движется по спирали, захватывая нарезанные гранулы и унося их во второй патрубок к устройству для отжима - вертикальной центрифуге. Здесь из полимерной гранулированной массы удаляется лишняя влага. Труба установлена на подвижной станине и может позиционироваться относительно отверстий каналов фильеры, гранулы в нее отбрасываются от ножей сразу после нарезки стренг.

Суть процесса гранулирования

Для загрузки в бункер гранулятора используется флекс (измельченный вторичный полиэтилентерефталат) или агломерат (пленочная пушонка, переработанная в агломераторе для увеличения объемного веса). В случае расположения линии переработки в одном помещении со станками для производства гранул из пленки и иного вторичного пластика, а также при условии параллельной зацикленной работы двух линий, загрузка исходного дробленого полимера в бункер червячного пресса возможна без предварительной просушки. Если флекс или агломерат хранятся на складе до момента отправки в бункер ганулятора, требуется его дополнительная досушка в сушильных агрегатах (вакуумная сушилка, бункерная сушилка). Это особенно важно при использовании гигроскопичных материалов.

Фото заимствовано с сайта ok-stanok.ru

Загрузка полимеров осуществляется в автоматическом или ручном режиме. С целью управления физико-химическими свойствами будущего вторичного сырья и их максимального приближения к свойствам первичного синтезированного полимера в дробленый пластик вводят наполнители: красители, осушители, присадки, антистарители.

Под действием собственного веса смесь пластика с добавками пересыпается в экструдер, где нагревается и переходит в вязкотекучее состояние. Для поддержания заданного уровня температуры предусмотрены ТЭНы или водная система обогрева корпуса. Электронагрев более востребован и эффективен.

Расплав, нагретый до температуры ниже температуры деструкции, под давлением перемещается к зоне формования. В процессе движения при вращении шнека осуществляется перемешивание смеси до полностью гомогенного состояния. В процессе перемещения из расплава удаляются газы (если предусмотрены зоны дегазации), что позволяет получить более однородные гранулы без раковин, воздушных пузырей. К моменту выхода поступления в зону формования материал приобретает заданную пластичность и однородность.

На следующем этапе непрерывно вращающийся шнек под давлением продавливает расплав полимера через формующие каналы фильеры. На выходе образуется несколько жгутов заданного диаметра бесконечной длины. Количество жгутов равно количеству формующих каналов. Далее происходит нарезка стренг непосредственно на головке с последующим охлаждением или охлаждение с последующей нарезкой отвердевшего пластика. Независимо от очередности нарезки и охлаждения далее производится сушка материала с его последующей фасовкой и отправкой на склад хранения.

Применение оборудования для производства гранул, в отраслях промышленности

Гранулятор для полимеров используется для производства гранул из сырья, которые могут быть использованы в различных отраслях промышленности, включая производство пластмасс, резиновых изделий и других материалов. Гранулы обладают более высокой плотностью и удобны в транспортировке и хранении, что делает их более удобными в использовании по сравнению с сырым материалом. Гранулятор для полимеров позволяет получить однородные гранулы нужного размера и формы, что повышает качество и эффективность производства пакетов.

Фото заимствовано с сайта avantpack.ru

Экструдеры применяются для производства рукавных и листовых пленок, пакетов, шлангов, труб с различным профилем сечения, иных полой и профильной погонажной полимерной продукции.

Фото заимствовано с сайта avantpack.ru

Широко используются экструдеры в направлении производства трубных изделий. Трубы могут использоваться для строительства водопроводов, газопроводов, систем канализации. Форма трубы и толщина стенки регулируется калибрующим устройством в зоне дозирования. Для получения трубной и рукавной продукции применяется кольцевая экструзионная головка, для листовых материалов - плоскощелевая матрица. Производство пластиковых окон также осуществляется при помощи экструдера.