Искусственные (или синтетические) полимеры появились в 1800-х годах, и с тех пор они в значительной степени вошли в нашу жизнь. Многие продукты, которые мы используем ежедневно, было бы невозможно изготовить без пластика, а те, которые могли создаваться без него, были значительно улучшены благодаря пластику. Например, прочные и легкие пластмассы позволили облегчить автомобили и самолеты, уменьшив количество энергии, необходимой для их эксплуатации.
Чтобы иметь возможность наилучшим образом использовать пластиковые полимеры для улучшения нашей жизни, важно сохранять качество полимеров, используемые переработчиками пластмасс по мере их производства и преобразования в конечные потребляемые продукты. Нагрев, охлаждение и сушка пластиковых полимеров могут быть ресурсоемкими процессами с использованием традиционных термических технологий. Новые методологии позволяют производителям повысить эффективность и ограничить воздействие на окружающую среду.
Пластмассы являются синтетическими материалами, а это просто означает, что они производятся с использованием природных строительных блоков, а не встречаются в природе. Синтетические полимеры, такие как нейлон, полиэстер и полиэтилен, содержат органические соединения («органические» означает, что их молекулярная структура содержит углерод). Синтетические полимеры используются в широком спектре потребительских товаров, таких как клеи, покрытия, пеноматериалы, упаковка, текстиль, промышленные волокна, электроника, биомедицинские устройства, оптические устройства и автомобильные детали.
Существует восемь распространенных типов синтетических органических полимеров, обычно встречающихся в потребительских товарах, включая полиэтилен низкой и высокой плотности (LDPE и HDPE), полипропилен (PP), поливинилхлорид (PVC), полистирол (PS), нейлон и тефлон.
Полимеры представляют собой вещества, содержащие множество молекулярных единиц (мономеров), которые могут быть связаны друг с другом, образуя цепочечную структуру с другими идентичными молекулами. Белки, нуклеиновые кислоты, углеводы и каучук являются природными полимерами, содержащими цепочки из тысяч одинаковых мономеров.
Сушка пластика перед формованием
Производство пластика начинается с сырой нефти, которая разделяется на фракции различных смесей углеводородных цепей, различающихся по размеру и структуре. Эти углеводородные цепи используются для производства синтетических полимеров посредством процессов полимеризации и поликонденсации.
Преобразование полимерных цепей, полученных в результате полимеризации или поликонденсации, в готовые продукты можно осуществить с помощью ряда различных процессов. Например, во время экструзии полимерные гранулы, пеллеты или порошки подаются через цилиндрическую нагретую при помощи кольцевых нагревателей камеру, называемую экструдером. С помощью экструдера пластик плавится и выталкивается через отверстие в форме штампа, образуя конечный продукт. Затем конечный продукт охлаждают.
Литье под давлением осуществляется с использованием экструдерной технологии. Расплавленный пластик выбрасывается под высоким давлением в холодную закрытую форму. Когда пластик остывает, форма открывается, чтобы показать конечный продукт. Этот процесс типичен для ванночек из-под масла, контейнеров для йогурта, крышек от бутылок и игрушек.
В рамках процесса изготовления пластика важно высушить полимеры. Некоторые полимеры, такие как поликарбонат, нейлон и ПЭТ, гигроскопичны, что означает, что они притягивают влагу из окружающего воздуха. Избыток влаги может привести к вздутию или образованию полос на готовом изделии. Это также может вызвать гидролиз, который разрывает ковалентные связи в полимерной цепи, уменьшая молекулярную массу полимера. Для обеспечения высочайшего качества конечного продукта важно высушить гигроскопичные полимеры.
Традиционные процессы, используемые для сушки полимеров, включают осушающие печи, барабанные сушилки, сушилки низкого давления, вакуумные сушилки и непрямые теплообменники.
Осушители удаляют влагу из пластика перед обработкой с помощью гигроскопичного вещества, известного как влагопоглотитель. Воздух, нагретый до определенной температуры, пропускается через слой влагопоглотителя, удаляя влагу из воздуха. Затем сухой воздух подается в сушильный бункер, содержащий пластик, который необходимо высушить. Горячий сухой воздух вытягивает влагу из материала внутри бункера. Насыщенный влагой воздух выходит из бункера осушителя и подается обратно через слой влагопоглотителя, снова удаляя влагу из воздуха, прежде чем он будет возвращен обратно в бункер, и процесс начинается снова.
Вращающиеся барабанные сушки обеспечивают постоянную точку росы, подходящую для обрабатываемого материала. В этой технологии используется вращающееся колесо с влагопоглотителем для сушки служебного материала. Вращающиеся барабаны могут быть на 40 процентов более эффективными, чем осушители.
Осушители низкого давления или вакуумные сушилки удаляют влагу без помощи влагопоглотителя. Вакуум снижает температуру кипения воды, быстро удаляя влагу из нагретого материала. Поскольку вакуум может высушивать материалы в шесть раз быстрее, чем в адсорбционной сушилке, риск деградации материала снижается, поскольку материал не подвергается длительной сушке.
Косвенные теплообменники используют горячую воду, воздух или пар для косвенного нагрева полимеров за счет теплопроводности. Небольшое количество поперечного потока воздуха также может быть включено для отвода влаги. Нагреваемая среда не контактирует с полимером напрямую, а тепло передается опосредованно через стенки теплообменника. Термическая теплопередача — это механизм, используемый для повышения температуры продукта для удаления влаги.
Иногда полимерные материалы хранятся на складе до обработки, и материалы подвергаются колебаниям температуры из-за погодных условий окружающей среды. Изменения температуры могут привести к увеличению содержания влаги, замедлению времени обработки или увеличению процента отбракованного продукта. Контроль температуры помогает гарантировать качество продукции и постоянную производительность.
Одним из эффективных решений для контроля температуры полимера перед обработкой является использование непрямого теплообменника. Эта технология позволяет точно контролировать температуру полимера независимо от условий окружающей среды и переменных температур на входе. Полимерный материал подается вертикально вниз между рядом полых пластин из нержавеющей стали. Когда материал течет вниз, горячая или охлаждающая вода течет противотоком внутри пластин, нагревая или охлаждая проходящий материал за счет теплопроводности. Продукт полностью защищен внутри устройства, что приводит к нулевой деградации. Контролируемый массовый расход обеспечивает постоянную выходную мощность. В этом процессе воздух не используется, что снижает потребление энергии и почти полностью исключает выбросы.
Непрямой теплообменник также может быть эффективным и выгодным решением для сушки в тех случаях, когда необходимо удалить только остаточную влагу из полимерных гранул. Эта технология использует нагретую воду или пар для непрямой теплопередачи и включает небольшое количество поперечного потока воздуха для удаления влаги из гранул, когда они проходят через установку. Перекрестный поток воздуха — это механизм отвода влаги, а не метод прямой сушки. Гранулы достигают сушки за счет проводимости. По сравнению с традиционными технологиями, такими как барабанная сушилка, которая использует большое количество горячего воздуха для непосредственной сушки продукта, это решение разделяет компоненты теплопередачи и удаления влаги, что значительно снижает потребление энергии.
В заключение, для всех процессов производства пластмасс первым шагом является обеспечение качества исходных полимерных материалов. Это достигается за счет контроля температуры и влажности материала. Как традиционные технологии, такие как сушилки, так и новые технологии, такие как непрямые теплообменники, могут помочь получить полимеры, готовые к формованию.
Компания Термоэлемент производит различные типы промышленных нагревателей, которые используются как для сушки, так и для формования полимеров. У нас также вы можете купить термопары и терморегуляторы для контроля температуры.
Возврат к списку
