Get Adobe Flash player
PLASTIKS on line. Home
English version
новости журнал конференция каталог магазин объявления выставки листалка
2017
2016
2015
2014
2013
2012
2011
№ 12 (106), 2011
№ 11 (105), 2011
№ 10 (104), 2011
№ 9(103), 2011
№ 8(102), 2011
№ 7 (101), 2011
№ 6 (100), 2011
№5 (99), 2011
№4 (98), 2011
№3 (97), 2011
№ 1-2 (95-96), 2011
2010
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2000
Медиаплан (темы номеров)
Прайс
Подписка
Купить
Мобильная версия
Медиакит








НОВЫЙ РАЗДЕЛ "ПЛАСТИКСА"
Самая свежая информация для участников и посетителей международных полимерных выставок




Нагрев и охлаждение в переработке пластмасс  № 9(103), 2011

Елена Погодина, технолог-консультант

Энергозатратность процессов нагрева и охлаждения, применяемых в производстве изделий из пластмасс, в первую очередь зависит от эффективности термостатирующих и охлаждающих устройств. В статье эксперта журнала «Пластикс» рассказывается о видах этого оборудования и используемых современных энергосберегающих технологиях

Термостатирующие устройства

Температурный режим литьевой формы и цилиндра пластикации является одним из определяющих факторов качества изделий и технологического цикла производства отливки. Правильный температурный режим пресс-формы влияет на такие важные технические характеристики изделия, как механическая прочность, размерная точность, состояние поверхности, коробление и сопротивляемость скручиванию; с другой стороны, это решающий фактор при определении продолжительности цикла изготовления изделия.

Термостатирование пресс-формы необходимо для ее разогрева и поддержания в ней на продолжении всего времени работы машины определенной температуры, оптимальной для данного типа полимера. Это обеспечивает высокое качество изделий, минимальное количество брака (по данным Института переработки пластмасс города Аахена (Германия), 24 процента от общего количества брака возникает вследствие неправильной температуры формы) и приводит к оптимизации времени цикла — а следовательно, к улучшению экономических показателей производства.
При завышении температуры формы увеличивается время охлаждения, усадка после извлечения изделия из формы. Заниженная температура литьевой формы приводит к образованию дефектов поверхности изделия (снижению глянца, возникновению следов течения и линий спая), повышению внутренних напряжений и, вследствие этого, к короблению изделия.

Термостат (терморегулятор) — это стабилизатор температурных режимов. С его помощью задается температура пресс-формы, поддерживаемая постоянной, сколько бы циклов литья ни прошло. По опыту предприятий, уже в течение ряда лет применяющих термостатирование пресс-форм, качество изделий улучшается. Рациональный подбор температурных режимов позволяет специалистам этих предприятий ликвидировать нестабильность размеров при изготовлении в многоместной пресс-форме очень мелких деталей, исключить появление облоя при изготовлении деталей сложной конструкции, в которых его зачистка существенно увеличивает трудозатраты. Даже при работе на старых и уже довольно изношенных ТПА, используя термостатирование пресс-форм, можно добиться положительного эффекта.

Система термостатирования прессформы состоит из трех компонентов: прессформы, терморегулятора и теплоносителя, который должен обладать хорошим теплообменом для снабжения или отвода большого количества тепла в короткий промежуток времени. В качестве теплоносителя применяются вода или масло. Водяные термостаты обеспечивают, как правило, максимальную предварительную температуру в пределах 90160°С (если речь идет о приборах, работающих под давлением). Масляные термостаты рассчитаны на предварительную температуру до 350°С .

Для обеспечения равномерности охлаждения пресс-форма должна обладать как можно большей поверхностью термостатирующих каналов; термостатирующее же устройство посредством оптимальной регулировки должно обеспечивать низкие колебания температуры формы: на входе и выходе разница температур должна быть от 1 до 3°С. Но в любом случае очень важна точность терморегулирования, которая может порой значительно отличаться — как по диапазону (0,4-1,5°С), так и по скорости реагирования на изменения температуры (термостат или ПИД-микропроцессор).

Термостат для пресс-форм состоит из электрочасти с регулятором температуры, указателем, элементами управления, включателями и предохранителями, а также нагревателем, охладителем, насосом и предохранительными элементами.

Многоконтурное термостатирование

Сложные геометрические формы изделий, высокие требования, предъявляемые к их качеству, и обязательность оптимизации эффективности производства приводят к необходимости дифференциации температурных режимов в различных участках пресс-формы. Повышения качества отливки и сокращения времени цикла можно добиться только в тех случаях, когда пресс-форма спроектирована с учетом требований теплового режима, и имеется устройство, позволяющее обеспечить быстрое и равномерное управление температурой по всей поверхности формы.

В таком случае наибольший положительный эффект приносит применение многоконтурной системы термостатирования с использованием каналов охлаждения, расположенных максимально близко к охлаждаемой поверхности. Поверхность прессформы при этом разбивается на несколько зон, в каждой из которых температурный режим управляется индивидуальным регулятором.

Об эффективности использования многоконтурного термостатирования свидетельствует управление температурным режимом пресс-формы, осуществляемое системой Integrat, поставляемой немецкой компанией gwk mbH (Gesellschaft Waerme Kaeltetechnik mbH).

Несколько лет назад в Германии были проведены сравнительные испытания двухгнездной пресс-формы, каналы охлаждения которой выполнены в одном гнезде традиционным методом, а в другом — спроектированы с применением специального программного продукта gwk Integrat 4D и изготовлены по специальной технологии. Эти каналы охлаждения располагались максимально близко к поверхности, повторяя ее контур и при этом обходя толкатели, ползуны и вставки для оформления отверстий.
В процессе работы проверялись возможности сокращения времени цикла литья. При его уменьшении на 30 процентов в гнезде, оборудованном по новой технологии, по-прежнему получались изделия высокого качества, тогда как качество отливки в другом гнезде, оборудованном по стандартной методике, значительно ухудшилось.

Вызывают интерес отечественные разработки в области использования блока с индукционным обогревом форм-вкладышей, позволяющего в 20-30 раз интенсифицировать процесс переналадки литьевых форм и обеспечить их быстрый и равномерный нагрев до заданных температур.

Отдельно можно выделить оборудование, которое обладает функциями как водоохладителя, так и терморегулятора. К нему относятся устройства Frigel Microgel и Piovan Digitemp, которые могут термостатировать прессформы до температуры 90°С.
Эффективное охлаждение формообразующих поверхностей зависит не только от рационального расположения каналов охлаждения, но и от их состояния. Органические отложения, известковый налет, коррозия на стенках каналов значительно снижают эффективность отвода тепла от пресс-формы. Это влияет на качество изделия, скорость охлаждения, а следовательно, и на цикл производства.

Особенно актуальна регулярная очистка каналов охлаждения пресс-форм при низком качестве воды, охлаждение которой ведется в открытых воздушных системах (градирнях).

Установка промывки пресс-форм gwk Moldсlean немецкой компании gwk служит для очистки каналов охлаждения от коррозии, накипи и органических отложений посредством химических растворов (реагентов). Через охлаждающие каналы прокачивается под давлением реагент СС103, который очищает их от отложений. Сам процесс происходит в закрытом контуре и может длиться от 2 до 12 часов в зависимости от вида и степени загрязнения каналов. Во время чистки процесс регулируется pH-сенсором, который контролирует стабильность pH в реагенте и показывает уровень очистки. По окончании процесса промывки через каналы прокачивается агент, который нейтрализует агрессивные остатки раствора реагента. Кроме того, нейтрализатор предохраняет каналы от дальнейшей коррозии.

Установка Gel Boy итальянской компании Dega S.p.a. осуществляет очистку каналов пресс-формы путем разнонаправленной попеременной циркуляции через замкнутую систему 10-15-процентного раствора специальной жидкости.

Все установки, как правило, позволяют осуществлять очистку каналов литьевых форм прямо на ТПА. В результате работы устройств производительность процесса повышается примерно на 26 процентов, что свидетельствует о значительном экономическом эффекте. Рекомендовано проводить очистку пресс-форм каждые полгода, а в российских условиях, где низкое качество воды губительно сказывается на состоянии формы, значительно сокращая срок ее службы, необходимо производить очистку перед каждым использованием.

Окупаемость таких установок в зависимости от количества пресс-форм может составить от 1 месяца до 1 года.
Другим способом сохранять каналы охлаждения чистыми является применение установки для предварительной подготовки воды (как ее очистки, так и умягчения). Подобная система позволяет воздействовать на весь объем воды, используемый в системе охлаждения — как для гидравлики, так и для пресс-форм.

Водоохладители

Системы охлаждения воды (чиллеры) необходимы, если предприятие не имеет централизованной системы охлаждения отработанной охлаждающей жидкости, а если имеет — нужны для дополнительного ее охлаждения в жаркое время года. Эта вода идет на охлаждение оснастки ТПА, экструдеров, грануляторов, термоформовочных машин, вальцов каландров. Кроме того, выпускаются специальные системы для охлаждения гидравлического масла, используемого в литьевом и выдувном оборудовании.
Холодильники имеют внутренние резервуары, герметичные или полугерметичные компрессоры (спиральные, поршневые и винтовые); располагают как устройствами охлаждения с фреоном, так и новыми криогенными системами, не содержащими фтористых соединений; насосами высокого или среднего давления для охлажденной воды; автоматическими системами настройки, регулирования и контроля работы оборудования. Современные модели отличаются низким потреблением электроэнергии, высокой экологичностью. Модульное исполнение отдельных моделей позволяет присоединять новые холодильники по мере необходимости.
Специальные водоохладители для особых погодных условий работают при температуре окружающей среды до +47°С и влажности 90 процентов.

Качественная и бесперебойная работа холодильника, стабильность подачи воды на охлаждение, способность поддерживания температуры воды на заданном уровне зависят от нескольких ключевых факторов. Одним из них является мощность охлаждения, которую водоохладитель способен обеспечить, причем большое влияние на это оказывает температура окружающей среды: при ее повышении на 5°С мощность охлаждения снижается на 5 процентов, в то время как уменьшение температуры воды на 1° снижает холодопроизводительность на 3 процента. Именно поэтому при выборе модели водоохладителя требуется рассчитывать приведенную холодопроизводительность.

Для оценки эффективности работы охлаждающего устройства необходимо учитывать соотношение мощности охлаждения и общей установленной мощности. Для холодильников, имеющих воздушное охлаждение, этот показатель равняется 2-3, для специализированных промышленных холодильников — более 6 (в зависимости от климатических условий и требуемой температуры охлаждаемой воды).

При использовании устройств с мощностью охлаждения до 100 кВт можно применять чиллеры, укомплектованные спиральными компрессорами. Холодильники с большей мощностью охлаждения должны иметь винтовые компрессоры с постоянным контролем нагрузки, что гарантирует высокую надежность агрегата при низких эксплуатационных затратах. Кроме того, надежность работы обеспечивается наличием ряда защитных функций, среди которых можно отметить систему прогрева картера компрессора, сушку фильтра, датчики потока, высокого и низкого давления, термостат антизамерзания, контроль сухого хода компрессора.
Эффективность работы холодильника с воздушным охлаждением напрямую зависит от размеров установленного в нем конденсатора. То же самое можно сказать и о работе испарителя.

Во многих местностях, характеризующихся низким качеством оборотной воды (высокая жесткость, механические или биологические включения), использование такой воды служит причиной загрязнений каналов охлаждения оборудования и оснастки. Это может привести к значительному снижению эффективности охлаждения, а иногда и к преждевременному выходу из строя водопроводящих устройств. Наличие в холодильнике бака для воды позволяет обеспечить замкнутый цикл охлаждения и отказаться от использования проточной воды.

Современные холодильные устройства, как правило, оборудованы электронными устройствами измерения и регулирования температуры, управления работой всех систем холодильника с выводом информации об этой работе и о нарушениях в функционировании агрегата на дисплей блока управления. При этом иногда считывание этой информации бывает затруднено использованием буквенных сокращений на английском языке.

Если на предприятии, приобретающем холодильное устройство, не имеется собственных специалистов по его наладке и заправке, необходимо обратить внимание, чтобы базовая комплектация предусматривала полную заправку холодильника хладагентом и маслом. Выбор холодильника импортного производства всегда должен определяться наличием в нашей стране сервисной службы фирмы-производителя и склада запчастей.



Производители термостатов и охладителей

Среди импортных производителей систем термостатирования пресс-форм широкую известность имеют фирма Piovan (серии THN, TW, TO, TP), немецкие фирмы gwk (серии teco sc, sw), Single Temperiertechnik GmbH (серии STL, TK, TKK, TKN — до 90°С; K, KK.KN — до 150°С, H — до 200°С, D — до 300°С), Regloplas (типа 90S, 150ST, 200KL на воде до 90°С или на масле до 200°С; типа Р на воде под давлением до 160°С; типа 300, 301, 305 на масле до 350°С).

Известными производителями центральных систем охлаждения являются компании Piovan (серии CH, SCA, CSW, CA, SW, EcoSmart, PETChiller), MTA (серия Euro), американская фирма Conair (серии W1, W2, W3 для охлаждения воды и серии А1, W2, W3 для охлаждения воздуха; портативные холодильники серии VLA).
Установки для очистки пресс-форм выпускают фирмы gwk, Krumm-Tec (Германия), Dega и другие.

Heating and cooling in plastics processing
Elena Pogodina
Energy intensity of cooling and heating processes applied in plastic products manufacturing primarily depends on effectiveness of temperature controlling and cooling devices. By that token an adequate temperature mode of tooling affects to product quality and technical properties. The article by Plastiks Magazine’s expert speaks of thermostats and chillers types, feature of their application in molding processes as well as modern energy saving technologies applied in such equipment.


В начало статьи Обсудить в форуме К содержанию
Полное или частичное воспроизведение материала в электронных СМИ допускается только при обязательной ссылке на сайт журнала "ПЛАСТИКС: индустрия переработки пластмасс", в печатных СМИ - только с письменного разрешения редакции.
Яндекс цитирования
"ПЛАСТИКС" стал мобильнее
x

Уважаемые посетители сайта "Пластикс"

С июня 2013 года для пользователей планшетных компьютеров на Android и iOS доступно мобильное приложение (инструкция здесь).

Вы можете бесплатно ознакомиться с одним из номеров журнала (№6, 2015) через мобильное приложение.