Оборудване за дозиране и смесване в производството на пластмаса

Прецизното смесване и дозиране са от съществено значение за постигането на високо качество, постоянство и ефективност в преработката на пластмаса. Чрез точното измерване и смесване на първични материали, добавки и регранулати, добре проектираното оборудване за смесване и дозиране гарантира хомогенен състав на материала и редуцира вариациите в цвета, якостта и експлоатационните параметри на крайния продукт.

Внедряването на авангардни технологии за дозиране и смесване предлага няколко ключови ползи. На първо място е подобрена консистенция на продукта, която се постига благодарение на прецизния контрол на съотношенията между суровинните материали. Така се елиминират несъответствия, които могат да доведат до дефекти, и се гарантира хомогенно качество на партидите. В допълнение, оптимизираните процеси на дозиране и смесване редуцират прекомерното потребление на скъпи добавки и минимизират загубата на материал, което допринася за спестяването на разходи и постигането на целите за устойчивост.

Автоматизираните и високоточни системи за смесване осигуряват безпроблемното протичане на производствените процеси, намалявайки престоите, подобрявайки производителността и поддържайки постоянна продължителност на циклите. Съвременните системи за дозиране и смесване могат да се използват с разнообразие от смоли и съставки, което улеснява прехода между различните материали или коригирането на рецептите с оглед посрещане на еволюиращите производствени потребности. Не на последно място, интегрираните функции за мониторинг и събиране на данни предоставят видимост в реално време по отношение на потреблението на материали, което подпомага производителите в поддържане на стандартите за качество и постигането на съответствие с регулаторните изисквания.
Затова инвестирането в надеждна система за смесване и дозиране е фундаментална стъпка към максимално увеличаване на оперативната ефективност и поддържане на конкурентоспособност в сектора, независимо дали става дума за приложения, включващи екструзия, шприцване или формоване чрез издуване.

Дозиране и смесване

Дозирането може да се дефинира като внасянето на специфична материална съставка, например цветен концентрат, в иначе независим материален поток в процеса. Стандартен пример за дозиране е просто подаващо устройство, разположено на гърлото на машина за преработка, което измерва цветен концентрат и го въвежда в потока от първичен материал. Могат да бъдат дозирани и други добавки и дори регранулат.

При смесването, от друга страна, се контролират всички съставки, постъпващи в машината, а не само дозираната добавка. В действителност смесващите системи се състоят от множество дозиращи устройства, работейки съвместно за прецизното въвеждане на всички материали в процеса. В допълнение, тези системи гарантират също, че дозираните съставки са напълно смесени и че в процеса постъпва хомогенна смес.

Примерно приложение на една смесваща система може да бъде дозирането на първичен материал чрез пневматичен шибър плюс регранулат, също въвеждан чрез шибър. Тези две основни съставки могат да бъдат смесени чрез шнеков дозатор, който подава и цветен концентрат в прецизно съотношение спрямо първичния материал. Всички три материала се смесват заедно, което води до подаването на силно контролиран, възпроизводим материален поток към процеса.
Дозирането е подходящо решение за смесване на материали, стига производителят да е наясно, че само една от съставките е под контрол. Другите материали постъпват в процеса самостоятелно и проблеми, които често възникват в основния материален поток, например вариации в консистенцията, образуване на буци и др., ще се отразят на точността на дозирането.

Най-доброто решение за постигане на най-високо ниво на прецизност е използването на мултиматериални гравиметрични смесващи устройства. Прецизното контролиране на всички съставки, постъпващи в процеса, гарантира, че почти при всякакви условия към процеса се подава прецизно смесен, възпроизводим материален поток.

Ролята на дозирането в смесващите системи

За да се разбере как работят смесващите системи, първо трябва да се знае ролята на дозирането в процеса. Дозирането може да се осигури като добавка към вече съществуващ материален поток, като се задейства и управлява от самата преработваща машина. В леенето под налягане, при извършването на цикъл от машината, към гравитачния поток от други материали се подава доза добавка, калибрирана спрямо масата на дозата на шприцоване на машината. При екструзия, докато машината работи непрекъснато, се осигурява постоянно дозиране с определена скорост, съобразена със скоростта на екструдера.

В някои случаи към една-единствена машина могат да бъдат свързани множество дозиращи устройства за въвеждането на няколко добавки или просто за осигуряване на бърза и лесна смяна на материалите. В други случаи, вместо добавки, могат да се дозират материали, например регранулат. Често под дозиращото устройство може да се инсталира някаква форма на смесител, за да се подобри хомогенизирането на въвежданите добавки с базовите смоли.

Най-широко разпространените дозиращи устройства работят или на обемен, или на гравиметричен принцип. Тъй като повечето рецепти се основават на комбинирането на материали по тегло, гравиметричните дозиращи устройства са очевидният избор за постигането на максимална прецизност и надеждно дозиране. Гравиметричните устройства обикновено са по-скъпи, но в последните години на пазара се появиха модели, които се конкурират по цена с по-малко прецизните обемни дозатори.

Дозиращите устройства са най-популярни като важна част от интегрираните системи за серийно или непрекъснато смесване. В този си капацитет, всяко дозиращо устройство се управлява от сигнали от главната система, следяща за потребностите от материали за процеса, който обслужва. Измерването на теглото се извършва или в една-единствена камера, която се запълва последователно от всички материали в сместа, или бункерът на всяка една съставка се претегля непрекъснато, като се проследява намаляването на материала вследствие на дозирането.

Непрекъснато и серийно смесване

Системите за непрекъснато смесване обикновено се използват при процеси на екструзия. Тези смесващи системи типично работят като теглото на бункерите със съставките се измерва постоянно и дозираните количества се определят по разликата в теглото на всеки един бункер. С промяна на скоростта на екструзия, съответно потреблението на повече или по-малко материал, смесващата система реагира и увеличава или намалява дозите на всеки компонент. Този процес, макар от години да е смятан за авангарден в областта на екструзията, е сложен и изисква комплексно управление, за да функционира надеждно, както и множество динамометрични датчици.

Трябва да е сигурно, че всички динамометрични датчици работят непрекъснато, тъй като в противен случай ще се стигне до неточности. В допълнение, тъй като измерванията на товаровите клетки се влияят от отнемането на материал от всеки бункер, управлението трябва да работи в пряка връзка със зареждащата система, за да е сигурно, че доставката на материал се извършва в предвидимо време, за да е възможно адаптиране към теглото на заредения материал. Обикновено смесващото устройство преминава към обемно измерване, докато бункерите се зареждат, което моментно повлиява на точността. Дозираните материали в повечето случаи постъпват в главната смесителна камера, където престояват временно, преди да бъдат подадени към машината.

Системите за серийно смесване са разработени за монтаж на машина и за обслужване на потребностите при леене под налягане, или за самостоятелна работа и подготовка на сместа за други видове процеси. Сред предимствата им са ниска цена, опростен дизайн, лесна настройка и почистване и висока точност. Първоначално произвеждани за работа на обемен принцип, днес системите за серийно смесване се предлагат и в гравиметрични вариации.

Тези системи осигуряват дозиране на всички материали в сместа, но за разлика от решенията за непрекъснато смесване, те използват дозиращи устройства, които са адаптирани в по-голяма степен към естеството и обема на всяка съставка. Много от моделите се отличават с модулен дизайн, даващ възможност на производителите за свободен избор и замяна на дозиращите устройства въз основа на изменящите се потребности на конкретното приложение.

Дозиращите устройства са програмирани да измерват и подават материалите един по един в обща камера, снабдена с динамометрични датчици. Благодарение на напредъка в управлението, товаровите клетки могат да пренебрегнат вибрациите, характерни за процеса на шприцване. При постъпването на всеки материал в камерата се измерва повишаването на теглото и се изчислява като част от желаната смес. Всяка неточност се отбелязва и коригира при следващия цикъл на дозиране.

Обикновено за всяка партида смес от материали са необходими няколко цикъла на дозиране, като с всеки цикъл системата става все по-точна.
След това материалите се подават от тегловната камера към смесителна камера, интегрирана в системата. Там сместа се хомогенизира непрекъснато до употребата й или до достигането на зададени от производителя спецификации.

Гравиметрични смесващи и дозиращи устройства

Макар да се характеризират с високи първоначални разходи, гравиметричните смесващи и дозиращи устройства постигат невероятни резултати и предлагат бърза възвръщаемост на инвестицията. С тези системи производителите могат да са сигурни, че пропорциите на съставките се спазват. Веднъж настроени за дадена рецепта, повечето гравиметрични смесващи и дозиращи устройства работят без човешка намеса, калибрирайки се автоматично, за да гарантират правилните пропорции и подходящото смесване на елементите на сместа.

Някои производители предлагат авангардни системи за управление, които позволяват прецизно документиране на процеса на смесване за целите на качествения контрол. Гравиметричните смесващи и дозиращи устройства не правят предположения, всяка една измерена доза от всички материали се верифицира по тегло.

Всякакви вариации в дебита, плътността, времетраенето и др. се отчитат, поради което тези системи предоставят най-доброто ниво на точност на смесване.
В зависимост от производителя, гравиметричните смесващи и дозиращи устройства се предлагат в широк диапазон на производителност. От микромодели за много малки машини с възможност за смесване на до 4 компонента до системи с капацитет от 5500 кг/ч и възможност за смесване на до 12 съставки.

Гравиметричните смесващи и дозиращи устройства могат да бъдат използвани по четири начина. На първо място, те могат да бъдат монтирани на машината за преработка, така че всички материали, постъпващи в гърлото й, да преминават през смесващата система. Второ, устройствата могат да се инсталират на специализиран стенд до машината. Тази опция е полезна за производители, използващи формоване чрез издуване с вертикални шнекове.

На трето място, една мобилна смесваща и дозираща станция може да бъде много полезна в определени обстоятелства, предоставяйки максимално ниво на гъвкавост. Трябва да се отбележи, че този вариант е подходящ само за малки до средно големи смесващи устройства.
Четвъртата възможност е да се използва централна гравиметрична смесваща и дозираща система за обслужването на няколко машини за преработка на пластмаса.

Тази опция често е предпочитана от производителите, работещи с една и съща смес за изработването на различни продукти. В тези случаи смесващото и дозиращо устройство е разположено в централна зона и е свързано към машините чрез проектирана за целта централна конвейерна система. Този вариант дава възможност за лесна доставка на материал и опростява процеса на смяна на суровината.

Редовната поддръжка и калибрация гарантират, че производителността и точността на гравиметричните смесващи и дозиращи устройства са оптимални. Дейностите по поддръжка на тези системи включват почистване, проверка за признаци на износване и подмяна на неизправните или износени части. Калибрацията спомага за елиминиране на потенциални грешки и отклонения в измерванията. В допълнение, тя гарантира, че смесващите и дозиращи устройства работят в специфицираните допуски, давайки възможност за постигането на последователни и надеждни резултати.