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管道與型材擠出冷卻制備的研究
信息來自:超高分子量聚乙烯54tz.cn 發(fā)布日期：2012-12-13 瀏覽次數(shù)：105
導(dǎo)讀： 冷卻塑料管材和型材一直是一個(gè)挑戰(zhàn)，而在擠出速率超過682kg/h的今天。事實(shí)更是如此。當(dāng)決定怎樣最佳地冷卻擠出產(chǎn)品時(shí)，需要關(guān)注的不僅是材料，而且還包括壁厚和擠出的幾何尺寸。在冷卻厚度僅為幾mm的窗戶線性型材和冷卻厚度達(dá)38.1mm的木質(zhì)復(fù)合材料裝飾蓋板時(shí)，其方法是有較大差別的。 高生產(chǎn)率的
冷卻塑料管材和型材一直是一個(gè)挑戰(zhàn)，而在擠出速率超過682kg/h的今天。事實(shí)更是如此。當(dāng)決定怎樣最佳地冷卻擠出產(chǎn)品時(shí)，需要關(guān)注的不僅是材料，而且還包括壁厚和擠出的幾何尺寸。在冷卻厚度僅為幾mm的窗戶線性型材和冷卻厚度達(dá)38.1mm的木質(zhì)復(fù)合材料裝飾蓋板時(shí)，其方法是有較大差別的。
高生產(chǎn)率的擠塑操作從過去發(fā)展到現(xiàn)在已走了一段較長(zhǎng)的路。過去，型材一般采用城市用水或井水在幾乎靜止的浸浴下進(jìn)行冷卻，當(dāng)水吸取盡可能多的熱量后被排放到污水溝中。在生產(chǎn)率問題促使一種更為智能的方法成為必需，水的供應(yīng)和處理的費(fèi)用就已經(jīng)足以使這種冷卻方法結(jié)束。在Conair公司的幫助下，擠塑廠商們正在精確地計(jì)算有多少熱量需要被消除以及需要多快的速度進(jìn)行消除，才能實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)成功且有利可圖。也許有人希望在使水盡可能冷的方面找到一些解決的辦法。然而實(shí)際上，問題要比單獨(dú)水冷要更加復(fù)雜。
自從發(fā)明塑料擠塑以來，下游冷卻設(shè)備的生產(chǎn)商以及他們的客戶都在尋求更好的方法來把過程熱量從擠塑型材中消除，而這種努力也得到了一個(gè)合理的進(jìn)展。
冷水在幫助優(yōu)化熱傳遞速度方面可以起到很多作用，但是這種作用僅限于一個(gè)特定的壁厚范圍內(nèi)。4mm以上壁厚的管材，可以考慮從冷水轉(zhuǎn)到調(diào)溫水，以優(yōu)化冷卻速度。當(dāng)擠出物從熱的塑性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橛残誀顟B(tài)時(shí)，熱傳遞速度降低。因此，管材或型材外表面發(fā)生的結(jié)皮，實(shí)際上就把內(nèi)部材料和冷卻水進(jìn)行了隔離。隨著壁厚的增加，這變成了一個(gè)越來越嚴(yán)重的問題。你可能是在浪費(fèi)非常昂貴的冷卻水。事實(shí)上，最好在最初的冷卻槽，將水溫調(diào)高至26.5-54.5℃，在不使表面結(jié)皮的情況下帶走能量。
再者，如果型材的壁厚不一樣，用冷水快速冷卻會(huì)造成型材彎曲、扭曲、和翹曲。這種情況下，則有可能需要在主冷卻槽中升高水溫，以幫助平衡熱傳遞速度。
冷卻壁厚為4mm或更低的管材，特別是超高分子量聚乙烯管材，可使用帶有適當(dāng)尺寸水循環(huán)系統(tǒng)的高強(qiáng)度噴淋槽，且在整個(gè)線上專門使用溫度范圍為3.3-7.2℃的冷卻水。適當(dāng)設(shè)計(jì)的噴淋槽可以冷卻76-102mm的管材，對(duì)于7.3米地噴淋槽，其冷卻速度可達(dá)364-998kg/h。有意思的是，由于駐留時(shí)間和表面積問題，為了實(shí)現(xiàn)每小時(shí)內(nèi)相同的輸出量，則實(shí)際上需要將冷卻槽長(zhǎng)度加長(zhǎng)約30%。
冷卻厚壁管材，可以在主噴淋槽中通過使用調(diào)溫水來控制結(jié)皮的速度，同時(shí)把最大的熱量從壁中帶走。當(dāng)確定水循環(huán)系統(tǒng)的尺寸和噴淋槽所需的長(zhǎng)度時(shí)，適當(dāng)確定熱交換器的尺寸來控制水溫將是很關(guān)鍵的。
對(duì)擠塑冷卻的一個(gè)回顧
歷史上，擠塑廠商依賴于空氣冷卻或浸泡冷卻來排除熱量。雖然冷卻技術(shù)在最近20年中進(jìn)步迅速，但是這些令人尊敬的技術(shù)仍在值得學(xué)習(xí)。
空氣冷卻在擠塑型材加工中已被使用了多年，令人驚訝的是它可能是冷卻型材的最佳方法之一，特別是對(duì)于薄壁型材而言。這種冷卻方式較大的缺點(diǎn)是空氣冷卻較慢，速度一般低于159kg/h,并且空間密集，采用一個(gè)簡(jiǎn)單的中空架子來支撐跨距達(dá)6M的型材。雖然這個(gè)過程提高較慢的熱傳遞速度，但它通過使厚壁和薄壁以相同的速度冷卻，最大程度地減少了翹曲、扭曲和彎曲。因?yàn)榭諝獾睦鋮s速度是水的百分之一，不均勻的冷卻可能更少。通常，在第一段的3M中，注嘴被用來在型材的特定部分（較厚）吹空氣，而最后的3M則在型材上下方采用風(fēng)箱，使用更普遍的空氣冷卻。雖然這是一種較慢的熱轉(zhuǎn)移方法，但是我們可以從中學(xué)到知識(shí)，把它應(yīng)用到其他管材和型材的冷卻方法中。
浸泡冷卻簡(jiǎn)單地把熔融塑料從一個(gè)裝滿冷卻水的槽中引出，冷卻水通過一臺(tái)水泵、過濾器和熱交換器進(jìn)行循環(huán)，排除從擠出塑料中獲得的熱量。冷卻水一般是溫度控制的，它是一種轉(zhuǎn)移擠出物熱量。冷卻水一般是溫度控制的，它是一種轉(zhuǎn)移擠出物熱量非常有效的介質(zhì)。但是，由于在塑料和水之間存在較高的溫差，擠出型材周圍的水立刻被加熱，實(shí)際上阻礙了進(jìn)一步的熱傳遞。對(duì)此，解決的辦法是把湍流引入到槽中，把被加熱的水弄走，使較冷的水能接近擠出物。湍流被認(rèn)為是該冷卻過程中的一個(gè)關(guān)鍵因素。
如今，該行業(yè)正在不斷發(fā)明新技術(shù)，包括高強(qiáng)力噴淋冷卻和沿?cái)D出線不同溫度的謹(jǐn)慎使用，它們能夠迅速提高擠出量地速度，并幫助加工廠商在一些最熱門的新市場(chǎng)變得更具有競(jìng)爭(zhēng)力。
高生產(chǎn)率的擠塑操作從過去發(fā)展到現(xiàn)在已走了一段較長(zhǎng)的路。過去，型材一般采用城市用水或井水在幾乎靜止的浸浴下進(jìn)行冷卻，當(dāng)水吸取盡可能多的熱量后被排放到污水溝中。在生產(chǎn)率問題促使一種更為智能的方法成為必需，水的供應(yīng)和處理的費(fèi)用就已經(jīng)足以使這種冷卻方法結(jié)束。在Conair公司的幫助下，擠塑廠商們正在精確地計(jì)算有多少熱量需要被消除以及需要多快的速度進(jìn)行消除，才能實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)成功且有利可圖。也許有人希望在使水盡可能冷的方面找到一些解決的辦法。然而實(shí)際上，問題要比單獨(dú)水冷要更加復(fù)雜。
自從發(fā)明塑料擠塑以來，下游冷卻設(shè)備的生產(chǎn)商以及他們的客戶都在尋求更好的方法來把過程熱量從擠塑型材中消除，而這種努力也得到了一個(gè)合理的進(jìn)展。
冷水在幫助優(yōu)化熱傳遞速度方面可以起到很多作用，但是這種作用僅限于一個(gè)特定的壁厚范圍內(nèi)。4mm以上壁厚的管材，可以考慮從冷水轉(zhuǎn)到調(diào)溫水，以優(yōu)化冷卻速度。當(dāng)擠出物從熱的塑性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橛残誀顟B(tài)時(shí)，熱傳遞速度降低。因此，管材或型材外表面發(fā)生的結(jié)皮，實(shí)際上就把內(nèi)部材料和冷卻水進(jìn)行了隔離。隨著壁厚的增加，這變成了一個(gè)越來越嚴(yán)重的問題。你可能是在浪費(fèi)非常昂貴的冷卻水。事實(shí)上，最好在最初的冷卻槽，將水溫調(diào)高至26.5-54.5℃，在不使表面結(jié)皮的情況下帶走能量。
再者，如果型材的壁厚不一樣，用冷水快速冷卻會(huì)造成型材彎曲、扭曲、和翹曲。這種情況下，則有可能需要在主冷卻槽中升高水溫，以幫助平衡熱傳遞速度。
冷卻壁厚為4mm或更低的管材，特別是超高分子量聚乙烯管材，可使用帶有適當(dāng)尺寸水循環(huán)系統(tǒng)的高強(qiáng)度噴淋槽，且在整個(gè)線上專門使用溫度范圍為3.3-7.2℃的冷卻水。適當(dāng)設(shè)計(jì)的噴淋槽可以冷卻76-102mm的管材，對(duì)于7.3米地噴淋槽，其冷卻速度可達(dá)364-998kg/h。有意思的是，由于駐留時(shí)間和表面積問題，為了實(shí)現(xiàn)每小時(shí)內(nèi)相同的輸出量，則實(shí)際上需要將冷卻槽長(zhǎng)度加長(zhǎng)約30%。
冷卻厚壁管材，可以在主噴淋槽中通過使用調(diào)溫水來控制結(jié)皮的速度，同時(shí)把最大的熱量從壁中帶走。當(dāng)確定水循環(huán)系統(tǒng)的尺寸和噴淋槽所需的長(zhǎng)度時(shí)，適當(dāng)確定熱交換器的尺寸來控制水溫將是很關(guān)鍵的。
對(duì)擠塑冷卻的一個(gè)回顧
歷史上，擠塑廠商依賴于空氣冷卻或浸泡冷卻來排除熱量。雖然冷卻技術(shù)在最近20年中進(jìn)步迅速，但是這些令人尊敬的技術(shù)仍在值得學(xué)習(xí)。
空氣冷卻在擠塑型材加工中已被使用了多年，令人驚訝的是它可能是冷卻型材的最佳方法之一，特別是對(duì)于薄壁型材而言。這種冷卻方式較大的缺點(diǎn)是空氣冷卻較慢，速度一般低于159kg/h,并且空間密集，采用一個(gè)簡(jiǎn)單的中空架子來支撐跨距達(dá)6M的型材。雖然這個(gè)過程提高較慢的熱傳遞速度，但它通過使厚壁和薄壁以相同的速度冷卻，最大程度地減少了翹曲、扭曲和彎曲。因?yàn)榭諝獾睦鋮s速度是水的百分之一，不均勻的冷卻可能更少。通常，在第一段的3M中，注嘴被用來在型材的特定部分（較厚）吹空氣，而最后的3M則在型材上下方采用風(fēng)箱，使用更普遍的空氣冷卻。雖然這是一種較慢的熱轉(zhuǎn)移方法，但是我們可以從中學(xué)到知識(shí)，把它應(yīng)用到其他管材和型材的冷卻方法中。
浸泡冷卻簡(jiǎn)單地把熔融塑料從一個(gè)裝滿冷卻水的槽中引出，冷卻水通過一臺(tái)水泵、過濾器和熱交換器進(jìn)行循環(huán)，排除從擠出塑料中獲得的熱量。冷卻水一般是溫度控制的，它是一種轉(zhuǎn)移擠出物熱量。冷卻水一般是溫度控制的，它是一種轉(zhuǎn)移擠出物熱量非常有效的介質(zhì)。但是，由于在塑料和水之間存在較高的溫差，擠出型材周圍的水立刻被加熱，實(shí)際上阻礙了進(jìn)一步的熱傳遞。對(duì)此，解決的辦法是把湍流引入到槽中，把被加熱的水弄走，使較冷的水能接近擠出物。湍流被認(rèn)為是該冷卻過程中的一個(gè)關(guān)鍵因素。
如今，該行業(yè)正在不斷發(fā)明新技術(shù)，包括高強(qiáng)力噴淋冷卻和沿?cái)D出線不同溫度的謹(jǐn)慎使用，它們能夠迅速提高擠出量地速度，并幫助加工廠商在一些最熱門的新市場(chǎng)變得更具有競(jìng)爭(zhēng)力。
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