Что такое турбосмеситель и как он работает?

Что такое турбосмеситель?

Турбосмеситель — это нагревательный смеситель, который перемешивает смолу ПВХ и добавки ротором, вращающимся на высокой скорости, и нагревает смесь собственным трением, без внешних нагревателей. Его задача — не измельчить материал и не уменьшить размер частиц, а равномерно закрепить стабилизаторы, смазки, наполнители и пигменты на поверхности и в порах зёрен смолы. Результат — сухой сыпучий порошок, называемый сухой смесью ПВХ (dry blend). Турбосмеситель почти всегда работает в паре со смесителем-охладителем как смеситель нагрев-охлаждение для ПВХ.

В отрасли для той же машины используются также названия «высокоскоростной смеситель», «нагревательный смеситель», «hot mixer» или «смеситель для ПВХ».

Как работает турбосмеситель?

Внутри турбосмесителя, у дна камеры, расположен многоярусный ротор. При вращении на высокой скорости ротор отбрасывает материал вверх вдоль стенки камеры, а в центре материал снова падает на ротор. Эта непрерывная циркуляция называется вихрем (вортексом). Частицы трутся друг о друга, о ротор и о стенку камеры; это трение и нагревает смесь.

По мере нагрева в смеси происходит следующее:

1. Распределение: в первые минуты смола и порошковые добавки равномерно распределяются.
2. Плавление смазок: воски и смазки размягчаются и покрывают поверхность зёрен.
3. Раскрытие зерна и связывание: зёрна смолы раскрывают пористую структуру и впитывают стабилизатор и другие добавки.
4. Удаление влаги: влага из смолы и наполнителя выходит в виде пара.
5. Выгрузка: смесь, как правило, при 110–125 °C через пневматический клапан передаётся в охладитель.

В рецептурах мягкого ПВХ пластификатор вводится после нагрева смолы до определённой температуры, и после завершения впитывания смесь снова становится сыпучей. Подробно о том, что происходит при какой температуре, — в нашей статье температурный профиль горячего смесителя.

Зачем нужен смеситель-охладитель?

Если горячую сухую смесь сразу направить в силос или мешки, она медленно остывает, слёживается под собственным весом, а часть добавок может отделиться от поверхности зёрен. Поэтому смесь из турбосмесителя подаётся в смеситель-охладитель, работающий на низкой скорости, через рубашку которого проходит охлаждающая вода. Здесь смесь, как правило, охлаждается примерно до 40–50 °C.

Главное преимущество связки нагрев-охлаждение — параллельная работа: пока охладитель охлаждает один замес, турбосмеситель нагревает следующий. Темп линии определяет более длительная из двух операций.

Горизонтальный или вертикальный?

Сам турбосмеситель в обоих исполнениях имеет вертикальную ось; слова «горизонтальный» и «вертикальный» обычно описывают тип корпуса охладителя.

Преимущества обоих исполнений и выбор для конкретной ситуации мы подробно сравнили в статье горизонтальный или вертикальный смеситель-охладитель.

Где применяется турбосмеситель?

Турбосмеситель стоит в начале практически любой линии переработки ПВХ:

• Профиль ПВХ: жёсткие рецептуры с высоким наполнением, например для оконных и дверных профилей.
• Трубы ПВХ: рецептуры напорных и канализационных труб, фитингов и соединительных деталей.
• Кабель: компаунды для оболочки и изоляции кабеля с высокой долей пластификатора.
• Напольные покрытия, шланги и плёнка: рецептуры мягкого ПВХ.
• Мастербатч: предварительное смешивание пигментов и добавок с носителем; здесь цель — скорее равномерное распределение, чем термическое связывание.

Тип рецептуры напрямую влияет на выбор ротора. Erk PVC Makine применяет разные геометрии ножей для жёсткого (ригидного) и мягкого (пластифицированного) ПВХ, поскольку в этих двух типах рецептур движение материала и скорость нагрева различаются.

Чем турбосмеситель отличается от других типов смесителей

Не каждая мешалка — турбосмеситель. Понимание разницы помогает избежать выбора неподходящей машины:

• Ленточный смеситель: горизонтальный корпус, работающий на низкой скорости. Он перемешивает материал, но не нагревает его трением, поэтому не связывает добавки с зерном смолы термически. Подходит для гомогенизации готовой сухой смеси или порошков, не требующих термообработки.
• Вертикальная мешалка: используется для перемешивания гранул и порошков на низкой скорости.
• Смеситель для бондинга металлик: специальный смеситель, работающий при контролируемой температуре, для закрепления металлических пигментов на частицах порошковой краски в отрасли порошковых красок.
• Лабораторный смеситель: смеситель малого масштаба для разработки рецептур, испытаний сырья и пробных замесов; позволяет работать, не занимая производственный смеситель.

Термическое связывание, необходимое для сухой смеси ПВХ, обеспечивает только высокоскоростной турбосмеситель.

Как выбрать подходящий турбосмеситель?

При выборе модели решающими являются четыре вопроса:

1. Какова ваша часовая потребность в сухой смеси? Ориентировочная часовая производительность = производительность замеса × число замесов в час. Например, для серии EPM-H это соответствует примерно 600–3000 кг/ч в зависимости от рецептуры. Порядок расчёта — в нашей статье расчёт производительности смесителя для ПВХ.
2. Рецептура жёсткая или мягкая? Рецептуры с высоким наполнением и пластификатором меняют выбор ротора и привода.
3. Сколько места и высоты в машинном зале? Это определяет выбор между горизонтальным и вертикальным охладителем.
4. Часто ли меняются рецептуры? В моделях с частотным преобразователем (FV) скорость можно настраивать под рецептуру; на предприятиях с частой сменой продукции эта гибкость полезна.

Для высокопроизводительных линий рассмотрите серию горизонтальных турбосмесителей для ПВХ EPM-H, для более компактного размещения — серию вертикальных турбосмесителей для ПВХ EPM-V. Для разработки рецептур и пробных замесов отдельным вариантом является лабораторный смеситель.

Не выбирайте модель только по сегодняшней потребности. Если в ближайшее время планируется второй экструдер, оставить запас по производительности смесителя обычно проще, чем потом строить новую линию.

Типичные ошибки, снижающие эффективность турбосмесителя

• Переполнение или недогрузка камеры: вихрь нарушается, нагрев замедляется, однородность смеси снижается.
• Выгрузка по времени: при изменении влажности сырья и температуры окружающей среды смесь выгружается в разной точке. Выгрузку нужно привязывать к температуре.
• Работа с изношенными ножами: изношенный ротор менее эффективно перемещает материал; время нагрева увеличивается.
• Влага, оставленная в смесителе: если пар, выделяющийся при нагреве, не отводится, он конденсируется на крышке и вызывает комкование.

Итог

Турбосмеситель — первая машина в линии ПВХ, определяющая качество: он не измельчает смолу, а, нагревая её вместе с добавками, готовит сыпучую и воспроизводимую сухую смесь. Когда сочетаются правильная производительность, правильный ротор и достаточное охлаждение, каждый замес даёт одинаковый результат. Чтобы вместе подобрать модель для вашей линии, заполните форму запроса предложения.