• فرایند خنک کردن

    لزوم سیستم خنک کننده در فرایند های فرم دهی پلاستیک ها به علت نیاز خنک شدن دستگاه های فرم دهی پلاستک ها بوده و منحصرا مربوط به مواد ترموپلاست است.

     فرایند خنک کردن 

    لزوم سیستم خنک کننده در فرایند های فرم دهی پلاستیک ها به علت نیاز خنک شدن دستگاه های فرم دهی پلاستک ها بوده و منحصرا مربوط به مواد ترموپلاست است.

    مواد ترموپلاست (پلی پروپیلن، نایلون، PET و ...) در دمای اتاق جامد هستند. برای شکل دهی به این مواد باید آنها را تا دمای ذوبشان حرارت داد. زمانی که به حالت مذاب درآمدند، می توان به آنها شکل داد(قالب گیری تزریقی، اکستروژن و غیره). پس از این که فرایند شکل دهی انجام شده، باید قطعه را سرد کرد تا جامد شود. مقادیر انرژی بسیار زیادی باید از قطعه، ابزارآلات و دستگاه  گرفته شود.

    1. انیمیشن نمایش دهنده عملکرد سیستم خنک کننده

    انیمیشن زیر چگونگی عملکرد فرایند خنک کننده سیستم های شکل دهی پلاستیک را نمایش می دهد.

    2. خنک کردن فرایند

    بسته به سرعت فرایند و مقدار پلاستیک تحت فرایند قالب گیری یا اکستروژن، خنک کردن سیستم به اشکال متفاوت انجام می شود.

    1.2 کارخانه های بزرگ شکل دهی پلاستیک

    کارخانه های بزرگ شکل دهی پلاستیک معمولا دارای یک سیستم مرکزی خنک کننده یا چیلر آبی هستند. آب خنک کننده از طریق لوله ها درون دستگاه های شکل دهی پلاستیک چرخیده و سپس آب گرم شده به واحد خنک کننده مرکزی باز می گردد.این سیستم های خنک کننده و چیلر مرکزی ممکن است از نوع خنک کننده یخچالی و یا از نوع فشار هوا، که نام رایج تر آنها خنک کننده دمش هوا است، باشند. نوع خنک کننده بسته به دمای مورد نیاز تعیین می شود.

    2.2 کارخانه های کوچک شکل دهی پلاستیک

    برای این نوع کارگاه ها دستگاه های خنک کننده یخچالی در کنار هر دستگاه شکل دهنده به طور جداگانه وجود دارند.

    3.2 چیلر های آبی/خنک کننده های دمش هوا

    کارگاه های بزرگ اغلب از سیستم های چیلر آبی مرکزی  یخچالی استفاده می کنند. نصب ترکیبی از چیلرهای ابی و خنک کننده های دمش هوا برای کاهش انرژی مصرفی و ایجاد نوعی "خنک کننده آزاد" برای محیط های بسته مناسب است.

    3.روش کار سیستم های خنک کننده مختلف

    1.3 اصول انتقال حرارت

    بر اساس قوانین فیزیک، انرژی حرارتی فقط از یک محیط گرم تر به یک محیط خنک منتقل می شود. انرژی سرمایی در مسیر مخالف، از محیط سرد یه محیط گرم، حرکت نمی کند.تمام سیستم های خنک کننده فرایند بر اساس این اصل کار می کنند.

     

    2.3 چیلر های یخچالی آب

     گاز یخچال به حالت بخار فشرده شده و سپس توسط چگالنده خنک می شود تا به فاز مایع بازگردد. پس از آن از طریق یک سوپاپ انبساط ترموستاتی درون مدار تبخیر تزریق می شود. آب گرم شده بازگشتی از فرایند در مدار دیگر دستگاه تبخیر کننده می چرخد و حرارت حاصل از این آب از یک مدار به مدار دیگر منتقل می شود تا مایع خنک کننده را تبخیر کند. سوپاپ انبساط ترموستاتی جریان ماده خنک کننده به دستگاه تبخیر کننده را با توجه به مقدار حرارت تولید شده از فرایند، تنظیم می کند. حال گاز خنک کننده که در فاز بخار است به چگالنده بازگشته و چرخه ادامه پیدا می کند.به این شکل می توان آب را به دماهای بسیار پایین تر از دمای هوای محیط،بین5 تا 15 درجه سانتی گراد، رساند.

    3.3خنک کننده های فشار هوا یا هوای دمشی آب

     این دستگاه ها بسیار شبیه به رادیاتور عمل می کنند. آب گرم شده در فرایند به درون یک ماتریس سیم پیچی پمپ می شود.هوای در تعادل با دمای محیط با فشار روی  پره های سیم پیچ فرستاده می شود تا انتقال حرارت به هوا صورت گیرد.آب که اکنون سرد شده است از طریق سیستم خنک کننده درون دستگاه شکل دهنده پلاستیک پمپ می شود. این روش خنک کردن کاملا وابسته به دمای هوای محیط است تا فرایند خنک کردن پربازده بوده و دمای نرمال آب در این شیوه در فاصله 3 تا 5 درجه سانتی گرادی دمای هوای محیط است. دمای آب را می توان از طریق "خنک کننده آدیاباتیک دمش هوا"، پایین تر آورد، این روش در اصل با روش های قبل یکسان است با این تفاوت که دارای یک سیستم اسپری آب نیز می باشد که در دماهای بالای هوای محیط روی پره ها را با ذرات آب می پوشاند.

     

    4. مقایسه دستگاه های خنک کننده در دستگاه شکل دهی، قالب و محصول در قالب گیری تزریقی، اکستروژن، قالب گیری دمشی و قالب گیری فیلم دمشی

     

    خنک کردن دستگاه شکل دهی پلاستیک

    خنک کردن قالب یا ابزارآلات پلاستیک

    خنک کردن محصول پلاستیکی

    قالب گیری تزریقی

    X

    X

     

    اکستروژن ورق/پروفیل

    X

    X

    X

    قالب گیری دمشی

    X

    X

     

    قالب گیری فیلم دمشی

    X

    x

    X

     

    5. خنک کردن دستگاه های شکل دهی پلاستیک و محصولات پلاستیکی

    1.5 خنک کردن دستگاه های شکل دهی پلاستیک

    اکثر دستگاه های شکل دهی پلاستیک از سیستم های هیدرولیک برای کنترل قطعات متحرک دستگاه استفاده می کنند.موتور پمپ هیدرولیک در هنگام کار گرم شده و گرمای تولید شده از طریق محور موتور  و پوشش پمپ به روغن منتقل می شود. گرمایش بیشتر روغن از اصطکاک ایجاد شده حین حرکت روغن در سوپاپ ها، لوله ها و سیلندرها نشات می گیرد.تمام روغن های هیدرولیک دمای ماکسیمم مشخصی دارند، بنابراین خنک کردن روغن هیدرولیک یکی از وظایف سیستم خنک کننده فرایند پلاستیک به شمار می رود تا دمای روغن در دمای بهینه عملکرد خود باقی بماند.

     

    2.5 خنک کردن محصولات پلاستیکی

    در فرایند اکستروژن یک حمام آب یا سیستم اسپری آب وجود دارد که قطعه داغ پس از اکستروژن بالافاصله در آن غوطه ور می شود. حمام یا اسپری به یک سیستم چیلر آبی متصل است که انتقال حرارت لازم برای جامد قطعه را به عهده گرفته است.در فرایند فیلم پلاستیکی دمشی، هوای دمیده شده درون حباب را می توان از طریق عبور از یک مبدل گرمایی پره دار که دارای آب سرد است،خنک کرد. سیستم خنک کننده یا چیلر هوا  شفافیت ، کیفیت فیلم و سرعت تولید آن را بهبود می بخشد.

     

    6. خنک کردن کارگاه

    با وجود عملکرد بسیار خوب خنک کننده های فرایند، کارگاه های شکل دهی پلاستیک معمولا بسیار گرم می شوند. برای کاهش دمای محیط و راحتی کارکنان، می توان سیستم های خنک کننده تبخیری نصب کرد. با این روش دمای هوا تا 10 درجه سانتی گراد کاهش می یابد.هزینه نصب چنین سیستم هایی می تواند تا 75% کم تر از نصب سیستم های تهویه هوای رایج بوده و هزینه عملکرد آنها نیز تا 90% کمتر خواهد بود.

    1.6 خنک کننده فرایند چگونه عمل می کند؟

    جریانی از هوای گرم از روی یک سطح مرطوب عبور می کند. آب با جذب حرارت از هوا تبخیر شده و باعث کاهش دمای هوا می شود.