Quali sono i metodi di pellettizzazione per le linee di produzione di granulazione?

Ce ne sono molti diversi linea di pellettizzazione Esistono diversi modelli sul mercato, ma tutte le linee di pellettizzazione rientrano in due categorie principali: sistemi di pellettizzazione a freddo e sistemi di pellettizzazione a caldo con testa di taglio. La differenza principale tra i due sta nella tempistica del processo di pellettizzazione. Ognuno di questi due sistemi di pellettizzazione presenta vantaggi e svantaggi!

Sistema di taglio a freddo

Un sistema di pellettizzazione a freddo è costituito da una filiera, una zona di raffreddamento (ad aria o ad acqua), una zona di essiccazione (se raffreddata ad acqua) e una camera di pellettizzazione. Esistono due tipi principali di sistemi di pellettizzazione a freddo: pellettizzatori a scaglie e pellettizzatori a strisce.

a: Il polimero fuso del granulatore a scaglie fluisce dall'apparecchiatura di miscelazione attraverso una filiera a nastro o un raffinatore a rulli per essere calandrato in scaglie di polimero di uno spessore specificato. Le scaglie vengono solidificate e raffreddate a distanza durante il trasporto, quindi tagliate in pellet rotondi o quadrati con un pellettizzatore in un contenitore.

La granulazione dei trucioli è un metodo particolarmente antico di produzione di granuli per un'ampia gamma di polimeri diversi, dal nylon al PVCVantaggi: Elevata produttività. La precisione è piuttosto buona, con una capacità di granulazione fino a 1,843.69 kg/h. Si tratta di un metodo di granulazione a freddo e l'emissione di rumore è superiore rispetto al metodo di taglio dei granuli da polimeri fusi. I polimeri da taglio solidificati hanno una durata di vita più breve della taglierina e la generazione di polvere è spesso un problema. Per alcuni polimeri si possono osservare fenomeni di "catena di granuli".

b: I pelletizzatori a strisce sono in uso quasi da quando sono stati utilizzati i pelletizzatori a scaglie. Sono costituiti da una matrice, una sezione di raffreddamento (a bagnomaria o soffiante), una sezione di essiccazione (se raffreddata ad acqua) e una lama di taglio. Le strisce vengono formate facendo passare il polimero fuso attraverso un orifizio montato orizzontalmente utilizzando una macchina o una pompa a ingranaggi (gli orifizi moderni sono lavorati con precisione e riscaldati uniformemente per produrre strisce di qualità costante). Una volta scaricate dallo stampo, le strisce vengono raffreddate da una soffiante o da un impianto aria/vuoto, oppure da un bagnomaria. Se si utilizza il raffreddamento ad acqua, le strisce passano attraverso una sezione di essiccazione con ventilazione forzata per rimuovere l'umidità e quindi vengono inviate alla camera di pellettizzazione. Le strisce vengono tagliate con precisione alla lunghezza richiesta utilizzando l'azione di taglio di una coppia di lame fisse e rotanti. I granuli hanno un diametro di 3.175 mm e una lunghezza di 3.175 mm con angoli ben definiti.

c: Il metodo tradizionale di stiratura delle strisce prevede lo stiramento delle strisce attraverso una sezione di raffreddamento (comunemente un bagno d'acqua), che a volte provoca la caduta o dimensioni incoerenti delle strisce. Questo è comune nei polimeri con scarsa resistenza al fuso, come polipropilene, poliestere e nylon. Quando una striscia cade, il materiale viene scartato, quindi gli operatori devono prestare molta attenzione. Se le strisce vengono stirate in modo incoerente, i pellet a valle devono essere setacciati.

Altre modalità di formazione delle strisce possono essere realizzate senza la supervisione di un operatore, utilizzando un trasportatore di alimentazione motorizzato a fessure che sostiene e separa le strisce dalla filiera al pelletizzatore. Le strisce trasportate da questo tipo di forza di filatura hanno dimensioni più uniformi, non cadono e sono quindi meno soggette a scarti. Alcuni di questi metodi possono avere una capacità produttiva di 6803.89 kg/h, rispetto ai circa 1814.37 kg/h del metodo di stiratura, poiché l'operatore può supervisionare solo un numero limitato di strisce.

Le linee a strisce sono economiche, facili da usare e da pulire. Questo offre vantaggi per la miscelazione dei colori, poiché il cambio di due diversi lotti di colore richiede una pulizia accurata dell'attrezzatura. Tuttavia, lo svantaggio del metodo a strisce è lo spazio richiesto per la sezione di raffreddamento, la cui lunghezza è determinata dai requisiti di temperatura del polimero.

Sistema di taglio termico della superficie della matrice

Esistono tre tipi fondamentali di sistemi di taglio termico con filiera: granulatori a spruzzo, granulatori a getto d'acqua (ad anello d'acqua) e granulatori subacquei. Sebbene tali sistemi possano avere diverse configurazioni, un sistema tipico è costituito da una filiera a orifizio, una camera di taglio, una lama rotante motorizzata a lobi, un mezzo di raffreddamento e un metodo di essiccazione dei granuli (se si utilizza il raffreddamento ad acqua).

Lo stampo a orifizio è una parte importante del sistema di pellettizzazione termica della superficie della matrice. È montato verticalmente o orizzontalmente e solitamente è riscaldato a olio, vapore o tramite un riscaldatore a cartuccia o a fascia. Per le matrici più piccole si utilizza solitamente il riscaldamento elettrico; tuttavia, le matrici più grandi vengono solitamente riscaldate a vapore o a olio. I materiali di costruzione delle matrici variano, ma indipendentemente dal materiale o dal mezzo di riscaldamento utilizzato, il diametro dell'orifizio della matrice deve essere uniforme; deve esserci calore sufficiente a mantenere la temperatura del polimero durante l'intero processo; e la superficie rotante della matrice contro cui ruota la lama di pellettizzazione deve essere resistente e liscia: tutti requisiti necessari per produrre un pellet uniforme.

Quando il polimero fuso viene introdotto nello stampo, la lama di pellettizzazione, che ruota ad altissima velocità, lo taglia in pellet. In genere, la lama è a contatto o molto vicina alla superficie dello stampo. Una volta tagliati, i pellet vengono allontanati dalla lama dalla forza centrifuga e trasportati nel fluido di raffreddamento. Le dimensioni, la forma, il materiale e il montaggio della lama possono variare. In alcuni sistemi, la lama è caricata a molla per regolare automaticamente la distanza tra la lama e la matrice; in altri sistemi, la distanza tra la lama e la matrice viene regolata manualmente. Poiché la durata della lama dipende dalla precisione dell'allineamento tra lama e matrice, dall'abrasività del polimero e dall'aggressività dell'operatore, è preferibile tagliare i pellet di polimero allo stato fuso.

a: I granulatori a spruzzo sono consigliati per polimeri sensibili al calore e a lunghi tempi di residenza, come PVC, TPR e polietilene reticolato. Sono necessarie velocità di pellettizzazione fino a 4989.52 kg/h per ridurre al minimo il percorso del polimero dalla macchina alla camera di pellettizzazione e per utilizzare una piccola quantità di calore. Quando il polimero attraversa la filiera, la forza di rotazione della superficie della filiera lo taglia in pellet. Una volta tagliati, i pellet vengono espulsi dalla lama rotante e catturati dall'aria che viene forzata a circolare nella camera di pellettizzazione appositamente progettata. Il flusso d'aria inizialmente raffredda la superficie del pellet e lo trasporta fuori dalla camera di taglio nella zona di raffreddamento.

Per raffreddare i pellet vengono spesso utilizzati essiccatori a letto fluido. I pellet vengono fatti scorrere lungo una rampa regolabile e un ventilatore di circolazione soffia aria attraverso di essi. Regolando l'inclinazione della rampa è possibile allungare o accorciare il tempo di permanenza dei granuli nell'essiccatore. Un altro metodo di raffreddamento comune consiste nello scaricare i pellet dalla camera di taglio in un serbatoio d'acqua e rimuovere l'acqua in un essiccatore a letto fluido o in un essiccatore centrifugo.
b: Granulatori a getto d'acqua, adatti alla maggior parte dei polimeri, ad eccezione di quelli con bassa viscosità del fuso o bassa viscosità. Queste macchine, note anche come granulatori ad anello d'acqua, hanno una velocità di granulazione di 13,607.77 kg/h.

Il polimero fuso viene tagliato in granuli da una matrice a orifizio caldo mediante una lama rotante che ruota contro la superficie della matrice. La particolarità di questo sistema di pellettizzazione è la camera di pellettizzazione a getto d'acqua appositamente progettata. L'acqua scorre a spirale fino a uscire dalla camera. Una volta tagliati, i pellet vengono immersi nel flusso d'acqua per il raffreddamento iniziale. La sospensione d'acqua dei pellet viene scaricata in un apposito serbatoio per un ulteriore raffreddamento e quindi immessa in un essiccatore centrifugo per la rimozione dell'acqua.

c: Il pelletizzatore subacqueo è simile al pelletizzatore a spruzzo e al pelletizzatore a getto d'acqua, con la differenza che presenta un flusso d'acqua uniforme che scorre sulla superficie della matrice, a diretto contatto con la stessa. Le dimensioni della camera di pelletizzazione sono appena sufficienti a consentire alla lama di pelletizzazione di ruotare liberamente sulla superficie della matrice senza limitare il flusso d'acqua. Il polimero fuso attraversa la matrice, la lama rotante taglia i pellet, che vengono trasportati fuori dalla camera di pelletizzazione da acqua temperata in un essiccatore centrifugo. Nell'essiccatore, l'acqua viene scaricata nuovamente nel serbatoio di stoccaggio, raffreddata e riciclata; i pellet passano attraverso l'essiccatore centrifugo per rimuovere l'acqua.

Il granulatore subacqueo deve utilizzare uno stampo a bocca con distribuzione uniforme del calore e speciali dispositivi di isolamento termico. Le lame di granulazione di piccole dimensioni sono riscaldate elettricamente; le lame di granulazione di grandi dimensioni richiedono orifizi riscaldati a olio o vapore. L'acqua di processo viene normalmente riscaldata a temperature più elevate, ma non abbastanza da compromettere il libero flusso dei granuli. I granulatori subacquei vengono utilizzati per la maggior parte dei polimeri e alcuni modelli sono in grado di raggiungere una capacità di granulazione di 22,679.62 kglh. Il modo in cui l'acqua scorre sulla superficie della filiera dell'orifizio è un vantaggio importante quando utilizzato per la granulazione di polimeri a bassa viscosità o coesivi, ma per alcuni polimeri come il nylon e alcune marche di poliestere questa caratteristica può causare il congelamento dell'orifizio. Altri vantaggi includono: minori emissioni acustiche poiché la granulazione avviene allo stato fuso e l'acqua funge da barriera acustica; e minori cambi di lame di granulazione rispetto ai sistemi di taglio a freddo.