Что такое дозирование? Точное дозирование в промышленном производстве

Что такое дозирование?

Дозирование — это подача сырьевых компонентов рецептуры в производственный процесс в заданном количестве, в заданной последовательности и с воспроизводимой точностью измерения. Измерение может выполняться по массе (гравиметрически) или по объёму (волюметрически); дозирование может быть периодическим (позамесным) или непрерывным (по расходу). Цель — получать одинаковый состав в каждом замесе или каждый час работы.

Дозирование применяется во многих отраслях: пластмассы, химия, пищевая промышленность, строительная химия, лакокрасочные материалы. В этой статье мы рассматриваем тему на примере линий смешения ПВХ, потому что рецептуры ПВХ очень наглядно показывают, почему дозирование так важно.

Почему дозирование так важно в производстве ПВХ?

Рецептура ПВХ никогда не состоит из одного сырья. Помимо смолы ПВХ, в неё входят стабилизатор, смазки, наполнители (например, кальцит), модификатор ударопрочности, технологическая добавка, пигмент, а в мягком ПВХ — пластификатор. Одни компоненты составляют большую долю рецептуры, другие используются лишь в малых количествах. Даже небольшое отклонение в малых компонентах может дать заметную разницу в результате:

• При недостатке стабилизатора материал может преждевременно пожелтеть или деструктировать при переработке.
• При нарушении баланса смазок в экструдере колеблются давление и крутящий момент, ухудшается качество поверхности.
• При изменении доли наполнителя меняются механические свойства изделия и его себестоимость.
• Отклонение по пигменту сразу проявляется как разница в цвете.

Поэтому дозирование — первый этап, определяющий качество сухой смеси ПВХ (dry blend). Каким бы хорошим ни был смеситель для ПВХ, он не исправит неправильно взвешенный замес.

Дозирование порошков и дозирование жидкостей

На линиях ПВХ дозируются материалы двух типов, и каждый создаёт свои трудности.

У порошков один и тот же объём может соответствовать разной массе в зависимости от влажности и партии. У жидкостей вязкость и плотность меняются с температурой окружающей среды. Подробности дозирования жидкостей мы рассматриваем в статье дозирование жидкостей.

Гравиметрическое и волюметрическое дозирование

Волюметрическое (объёмное) дозирование измеряет материал по объёму, например определённым числом оборотов шнека или заданным объёмом камеры. Оно простое и экономичное, но даёт ошибку при изменении плотности материала.

Гравиметрическое (весовое) дозирование взвешивает материал напрямую и останавливает подачу при достижении целевой массы. Изменения плотности на него не влияют. Именно этот метод обычно выбирают для рецептур ПВХ, где наполнители различаются от партии к партии, а добавки с малой долей критически важны.

Подробное сравнение двух методов — в статье разница между гравиметрическим и волюметрическим дозированием.

Периодическое (позамесное) и непрерывное дозирование

Системы дозирования различаются и по режиму работы.

• Периодическое дозирование: компоненты поочерёдно взвешиваются, образуя замес, который подаётся в процесс за один раз. Линии сухой смеси ПВХ со смесителями нагрев-охлаждение используют этот метод, поскольку сам смеситель работает позамесно.
• Непрерывное дозирование: материал подаётся без перерыва с заданным расходом. Обычно применяется на загрузке экструдера, например на линиях компаундирования или производства мастербатчей, с питателями, работающими по принципу потери веса (loss-in-weight).

Выбор зависит от процесса. На линии приготовления dry blend главное — чтобы каждый замес соответствовал рецептуре и был готов вовремя.

Как дозирование связано со смесителем?

На линии dry blend система дозирования и смеситель-нагреватель работают вместе:

1. Выбор рецептуры. Рецептура изделия вызывается из системы.
2. Взвешивание порошков. Смола, наполнитель и порошковые добавки подаются из своих ёмкостей в весовой бункер.
3. Взвешивание жидкостей. В мягких рецептурах пластификатор и жидкие стабилизаторы готовятся на отдельном узле взвешивания жидкостей.
4. Загрузка замеса в смеситель. Порошки и жидкости подаются в смеситель-нагреватель в порядке, заданном рецептурой.
5. Подготовка следующего замеса. Пока смеситель работает, система дозирования взвешивает следующий замес, поэтому смеситель не простаивает.

Последовательность здесь тоже важна. То, на каком этапе добавки поступают в смеситель, напрямую влияет на качество dry blend.

Ручное и автоматическое дозирование

Многие предприятия начинают с ручного взвешивания: вскрыть мешок, отвесить в ведро, высыпать в смеситель. При малых объёмах это работает, но с ростом производства проблемы нарастают:

• Результаты взвешивания, меняющиеся от оператора к оператору и от смены к смене
• Бракованные замесы из-за не того мешка или забытого компонента
• Потери пыли, запылённая рабочая зона и переноска тяжёлых мешков
• Отсутствие учёта того, что было загружено в каждый замес

Автоматическое дозирование превращает эти операции в закрытый и воспроизводимый процесс. Как устроена автоматическая система, мы рассказываем в статье автоматическое дозирование.

Системы дозирования Erk PVC Makine

Системы дозирования Erk PVC Makine разработаны для линий смешения ПВХ:

• Автоматическая система дозирования порошков: гравиметрически взвешивает смолу ПВХ, наполнитель и порошковые добавки по рецептуре и передаёт замес в смеситель-нагреватель, в силос или, если этого требует линия, на сторону экструдера.
• Автоматическая система дозирования жидкостей: гравиметрически взвешивает пластификаторы и жидкие стабилизаторы и работает по той же рецептуре, что и дозирование порошков.

Обе системы можно спланировать как единую линию вместе со смесителем, силосами и оборудованием подачи.

На что обратить внимание при выборе системы дозирования?

• Количество и доли компонентов: сколько порошковых и сколько жидких компонентов, у какого компонента наименьшая доля?
• Размер и частота замесов: дозирование должно успевать за циклом смесителя.
• Форма поставки сырья: биг-бэги, мешки или силос?
• Частота смены рецептур: на многопродуктовых предприятиях важны управление рецептурами и простота очистки.
• Потребность в учёте: нужна ли прослеживаемость фактических взвешиваний?

Частые ошибки при дозировании

Даже на предприятиях с установленной системой дозирования проблемы чаще всего возникают в одних и тех же местах:

• Взвешивание малых компонентов в большом весовом бункере: весовой узел, подобранный для основных компонентов, может не обеспечить достаточного разрешения для пигментов или добавок в очень малых количествах. Распространённое решение — отдельный малый весовой узел или премикс для этих компонентов.
• Пренебрежение калибровкой: весовые системы необходимо регулярно проверять эталонными гирями.
• Игнорирование текучести сырья: порошки, склонные к сводообразованию или впитывающие влагу, удлиняют время подачи и затрудняют взвешивание. Конструкцию бункеров и питателей следует выбирать с учётом материала.
• Отсутствие обновления рецептуры: при смене поставщика сырья нужно пересмотреть и рецептуру, и порядок ввода компонентов.

Итог

Дозирование — это то, с чего начинается качество смеси. Правильный метод измерения, правильный режим работы и система дозирования, согласованная со смесителем, облегчают получение одинаковой рецептуры в каждом замесе. Если вы планируете систему дозирования для своей линии, заполните форму запроса предложения, указав перечень компонентов.