صنایع پلاستیک یکی از بزرگترین و مهم ترین صنایع دنیا به حساب می آید و این صنایع تقریبا تمام زندگی ما از غذا و دارو گرفته تا تفریح و هوافضا را تحت تاثیر قرار می دهد.
اغلب قطعات پلاستیکی تولید شده با روش تزریق در قالب تولید می شوند که روشی با کارایی بسیار بالا و ضایعات بسیار پایین برای تولید قطعات یکسان در مدت زمان کوتاه است.
یکی از مهم ترین بخش های فرایند تولید پلاستیک، خنک کاری آن است که توسط چیلر دستگاه تزریق پلاستیک (plastic molding chiller) انجام می شود. در این مقاله به طور کامل با چیلر دستگاه پلاستیک، عملکرد و انواع آن آشنا شده و همچنین بازه قیمت چیلر دستگاه تزریق پلاستیک را بررسی خواهیم کرد.
فرایند تزریق پلاستیک
فرایند ایده آل تزریق پلاستیک بدین گونه است: پلاستیک با باز شدن ورودی به قالب، ترزیق شده و این تزریق در دمای انتقال شیشه (glass transition temperature) پلیمر اتفاق می افتد.
قالب به فشار مناسب رسیده و پر می شود و پلیمر داغ به صورت لحظه ای و یکنواخت، سرد می شود. این فرایند در عمل، هیچ گاه اتفاق نمی افتد. اولین عاملی که این فرایند را از حالت ایده آل خارج می کند، سرد شدن پلاستیک از منبع پلیمر مذاب تا قالب است.
در قطعات پیچیده، قسمت های ضخیم و نازک، نامتقارن و هسته هایی با شکل های مختلف وجود دارد که باعث سخت تر شدن انتقال گرما و فرایند خنک کاری می شود.
همچنین خنک شدن به صورت یکنواخت انجام نمی شود و قسمت های بیرونی، زودتر از قسمت های درونی پلاستیک خنک می شوند. برای کاهش حداکثری تمام این مشکلات، از چیلر مخصوصی استفاده می شود که در ادامه، جزئیات آن را بررسی می کنیم.
زمان بندی فرایند خنک کاری مطابق با تصویر شکل زیر است:
خنک کاری طولانی ترین و یکی از اساسی ترین مراحل این فرایند است که توسط چیلر دستگاه تزریق پلاستیک انجام می شود. همان طور که در شکل فوق می بینید، خنک کاری توسط چیلر دستگاه تزریق پلاستیک، بیش از نیمی از کل زمان فرایند را به خود اختصاص می دهد.
فشار سیال خنک کاری در دبی پلیمر مذاب، آشفتگی های ایجاد شده در پلاستیک و میزان حفره های درون قالب تاثیر دارد. همچنین فرایند تزریق پلاستیک به مواد اولیه، نشتی قالب و خوردگی دستگاه نیز وابسته است.
تمام این مشکلات باعث می شود تا کیفیت نهایی محصول کاهش یابد اما خنک کاری کارآمد در فرایند تزریق پلاستیک کمک می کند تا تاثیر تمام این عوامل، کاهش یافته و زمان چرخه تزریق، به کمترین میزان ممکن برسد.
سه معیار اصلی برای چیلر دستگاه تزریق پلاستیک وجود دارد که مهم ترین مشخصه های آن به شمار می آیند. کارایی و قیمت چیلر دستگاه تزریق پلاستیک که دارای این سه ویژگی است، بالاتر خواهد بود. در ادامه، این سه ویژگی چیلر دستگاه تزریق پلاستیک را بیشتر بررسی می کنیم.
دمای یکنواخت
زمان چرخه تزریق بیشتر از هر عاملی وابسته به تغییرات دمایی است. به همین دلیل برای طراحان، اهمیت نگه داشتن دمای یکنواخت در تمام نقاط قالب، بسیار زیاد است.
چالشی که در این زمینه وجود دارد، اختلاف دمای هسته و حفره ها است. چیلر تزریق پلاستیک باید حداکثر اختلاف دمای 5 درجه سلسیوس را بین هسته و حفره نگه دارد تا بتوان گفت این چیلر می تواند اختلاف دمای یکنواختی ایجاد کند.
یکنواخت بودن دما به معنای تجهیزاتی با فناوری بالاتر و همچنین افزایش قیمت چیلر دستگاه تزریق پلاستیک است. درباره راه های موثر افزایش راندمان چیلر بیشتر بخوانید.
فشار یکنواخت
اختلاف فشار سیال خنک کاری بر کیفیت قطه نهایی تاثیر دارد و به همین دلیل، فشار خطوط خنک کاری در چیلر تزریق پلاستیک همانند دمای آن ها باید یکنواخت نگه داشته شود. حداکثر اختلاف فشار 35 کیلوپاسکال در این سیستم، میزان مناسبی است.
دمای قالب
اختلاف دمای قالب و پلیمیری که وارد آن می شود، جزو مواردی است که در چیلر دستگاه تزریق پلاستیک باید در نظر گرفته شود. این اختلاف دما نیز نباید بیشتر از 25 درصد باشد.
نحوه کار چیلر دستگاه تزریق پلاستیک
اصول و نحوه عملکرد چیلر دستگاه تزریق پلاستیک هیچ تفاوتی با سایر چیلرهای تراکمی ندارد. این چیلر نیز از چهار بخش کمپرسور، کندانسور، اواپراتور و شیر خفانش تشکیل شده است.
در این مقاله، قصد بررسی تک تک این اجزا و فرایندهای بخار در داخل چرخه را نداریم و در صورتی که آشنایی کافی با این موضوع ندارید، به مقاله چیلرهای تبرید تراکمی مراجعه کنید.
مهم ترین تفاوت یک چیلر دستگاه تزریق پلاستیک، بخش اواپراتور آن است. در واقع، چیلرها وابسته به این بخش، به دو قسمت تقسیم می شوند. دسته اول که اکثرا از نوع چیلرهای تهویه مطبوع است، هوا را در بخش اواپراتور خنک می سازند.
در دسته دوم، به هوای خنک نیازی وجود ندارد و یا حداقل به صورت مستقیم نیازی به آن وجود ندارد. این چیلرها که در اواپراتور، آب را خنک می کنند، چیلرهای فرایند (Process Chillers) گفته می شود.
چیلر دستگاه تزریق پلاستیک نیز همانند اغلب چیلرهای صنعتی، جزو چیلرهای فرایند است. در این چیلرها، علاوه بر چرخه تبرید که مبرد در آن حرکت می کند، چرخه دیگری نیز وجود دارد که سیال عامل آن آب خنک کاری است. در شکل زیر، چرخه های بیرونی یک چیلر دستگاه تزریق پلاستیک از نوع آب خنک را مشاهده می کنید.
در شکل فوق، آب خنک شده در اواپراتور توسط پمپ آب خنک کاری در موقع نیاز (پس از تزریق پلاستیک به قالب) به دستگاه تزریق پلاستیک فرستاده شده و تا زمان نیاز به خنک کاری، آب پس از انتقال سرمای خود به قالب، دوباره به اواپراتور بازگشته و خنک می شود.
این چرخه تا زمانی ادامه می یابد که خنک کاری قطعه تمام شود و بدین ترتیب، قطعه از قالب بیرون انداخته می شود. پس از آن، این چرخه دوباره تکرار می شود.
اواپراتور چیلر دستگاه تزریق پلاستیک به دلیل استفاده از آب، از نوع کویل نمی باشد و معمولا از مبدل حرارتی پوسته لوله (Shell and tube heat exchanger) برای این کار استفاده می شود. دلیل این موضوع نیز بالا بودن ضریب انتقال حرارت آب نسبت به هوا است و به همین دلیل، در سمت آب نیازی به کویل وجود ندارد.
درباره علت یخ زدگی اواپراتور بیشتر بدانید.
اهمیت چیلر دستگاه تزریق پلاستیک
چیلر دستگاه تزریق پلاستیک به دلایل زیر، در فرایند تزریق پلاستیک اهمیت بسیار زیادی دارد:
- بدون چیلر، فرایند تزریق پلاستیک به میزان زیادی تحت تاثیر قرار می گیرد.
- استفاده از چیلر از خنک کاری هم زمان قالب و پلاستیک در طی فرایند، اطمینان حاصل می کند. این ویژگی خنک کاری، کیفیت بالای محصول نهایی را تضمین می کند.
- سرعت بیشتر: چیلر می تواند با خنک کاری سریعتر قالب و پلاستیک، زمان فرایند تولید را کاهش داده و تعداد قطعاتی را که می توان با یک دستگاه تزریق پلاستیک تولید کرد، افزایش دهد.
- جلوگیری از ایراد: خنک کاری نامتقارن باعث ایجاد ایراداتی در قطعه می شود اما با استفاده از چیلر مناسب می توان این ایرادات را از بین برد. ممکن است ایرادهای به وجود آمده تا حدی زیاد باشند که باعث شوند قطعه تولید شده به درد نخورده و به ضایعات تبدیل شود. خرابی قطعات باعث افزایش زمان تولید، کاهش قطعات و افزایش هزینه تولید می شود که در صورت استفاده از چیلر دستگاه تزریق پلاستیک می توان از این آسیب ها جلوگیری کرد.
- افزایش طول عمر تجهیزات: به طور کلی دمای بالا باعث استهلاک بیشتر قطعات می شود و هر چه تجهیرات، مدت زمان بیشتری در دمای بالا باشند، طول عمر آن ها کاهش می یابد. خنک کاری پیوسته در چیلر باعث می شود تا زمان سپری شده در دمای بالا به میزان زیادی کاهش یافته و در نتیجه، طول عمر تجهیزات افزایش یافته و میزان نیاز به تعمیرات و بازرسی کاهش یابد.
ویژگی های چیلر دستگاه تزریق پلاستیک
بازه ظرفیت چیلرها برای دستگاه های تزریق کوچک، چند تن تبرید و برای یک یا چند دستگاه بزرگ با قالب های متعدد تا چند صد تن تبرید متغیر است. دمای آب خروجی از اواپراتور این چیلرها، بین 7 تا 35 درجه سلسیوس است. در مقاله محاسبه ظرفیت چیلر تراکمی و جذبی + فرمول درباره این مورد بیشتر بدانید.
ممکن است در نگاه اول، دمای 35 درجه بالا به نظر برسد اما با توجه به دمای بالای پلیمری که در داخل قالب ریخته می شود، این رنج دمایی نیز امکان انتقال حرارت با نرخ مناسب را فراهم می کند.
چیلرهای مخصوص تزریق پلاستیک وابسته به سایز، طراحی سازنده و بازه قیمت می توانند از انواع کمپرسورها و کندانسوهای متداولی که برای چیلرها استفاده می شود، بهره ببرند.
قیمت چیلر دستگاه تزریق پلاستیک به دلیل استفاده از پمپ و چرخه جداگانه برای آب ممکن است بیشتر از سایر چیلرهایی باشد که به این تجهیزات نیاز ندارند.
انتخاب یک چیلر دستگاه تزریق پلاستیک
مشخص کردن اندازه
اولین گام برای انتخاب یک چیلر دستگاه تزریق پلاستیک، مشخص کردن ظرفیت آن است. تخمین ظرفین یک چیلر دستگاه تزریق پلاستیک به عوامل زیادی مانند نوع و جنس پلاستیک و نوع و شکل قالب ها دارد اما به صورت کلی می توان گفت به ازای هر لیتر از پلیمر مذاب، به چیلری با ظرفیت یک تن تبرید نیاز خواهد بود.
روش دومی که برای تخمین ظرفیت این چیلر به کار می رود، انتخاب یک تن تبرید به ازای هر 50 تن ظرفیت دستگاه تزریق پلاستیک است.
روش بالا، خطای بسیار بالایی دارد و در صورتی که می خواهید از محاسبات ساده برای تخمین اندازه چیلر استفاده کنید، رابطه زیر می تواند به شما کمک کند.
در رابطه بالا:
ظرفیت خنک کاری چیلر بر حسب تن تبرید است.
نرخ پلاستیک در جریان بر حسب کیلوگرم بر ساعت است.
ظرفیت گرمایی ویژه پلاستیک با واحد کیلوژول بر کیلوگرم درجه سلسیوس است.
اختلاف دمای پلاستیک مذاب و پلاستیک در انتهای چرخه خنک کاری با واحد درجه سلسیوس است.
ضریب ایمنی است که معمولا مقداری بین 1.35 تا 2 دارد.
دمای آب خنک کاری
دمای آب خنک کاری وابسته به جنس و همچنین شکل پلاستیک یا پلیمری است که در قالب قرار دارد. در برخی کاربردهای حساس مانند قطعاتی از جنس پلی استایرن با جداره های نازک، نیاز به دماهای زیر صفر درجه وجود دارد اما در اغلب موارد، آب خنک کاری با دمای بالای 5 درجه سلسیوس است.
قیمت
در تمام تجهیزات مکانیکی و البته در تمام زندگی روزمره ما، قیمت یک کالا مهم ترین و یا حداقل یکی از مهم ترین میارهای انتخاب است. قیمت چیلر دستگاه تزریق پلاستیک نیز برای صنایع مختلف، جزو اولویت ها است؛ زیرا با کاهش هزینه اولیه می توان هزینه تولید و قیمت محصول را کاهش داد.
کیفیت آب
بهترین میزان PH آب برای چیلر دستگاه تزریق پلاستیک، 7 است و مقادیر بالاتر باعث خوردگی تجهیزات خواهند شد. در صورتی که به این معیار توجه نشود، فلس هایی در اواپراتور و قالب ایجاد می شوند که می توانند تا 30 درصد، میزان انتقال حرارت و کارایی چیلر را کاهش دهند.
به همین دلیل، برای تنظیم کیفیت آب به سیستم سختی گیر آب (hard water softener) نیاز دارید که به صورت مستقیم در مدار آب خنک کن قرار بگیرد. ممکن است این سیستم، قیمت چیلر دستگاه تزریق پلاستیک را به میزان کمی افزایش دهد اما می تواند هزینه های تعمیرات و نگهداری را کاهش دهد.
دبی و فشار آب خنک کاری چیلر
برای قالب های متداول دستگاه های تزریق پلاستیک، آب خنک کاری با فشار 0.1 تا 0.2 مگاپاسکال، پاسخگوی نیاز خواهد بود. همچنین جدول زیر، سایز لوله را برای دبی های مختلف نشان می دهد.
| قطر لوله (اینچ) | 3/8 | ½ | ¾ | 1 | 1-1/4 | 1-1/2 | 2 | 3 |
| نرخ دبی (لیتر بر دقیقه) | 12 | 20 | 35 | 60 | 90 | 130 | 230 | 560 |
قیمت چیلر دستگاه تزریق پلاستیک
عوامل بسیار زیادی در قیمت چیلر دستگاه تزریق پلاستیک اثر می گذارند و به همین جهت، قبل از بررسی قیمت باید با این عوامل آشنا شویم:
اندازه
اندازه تاثیر بسیار زیادی بر قیمت چیلر دستگاه تزریق پلاستیک دارد. هر چه اندازه یک چیلر بیشتر باشد، قیمت آن به ازای هر تن تبرید کمتر خواهد بود. در واقع برای تولید در مقیاس بالا، قیمت چیلر دستگاه تزریق پلاستیک به ازای میزان مشخصی از حجم تولید، بسیار کمتر خواهد بود.
نوع کندانسور و کمپرسور
قیمت چیلر دستگاه تزریق پلاستیک به میزان زیادی وابسته به نوع چیلر است. مهم ترین بخشی که نوع چیلر را مشخص می کند، کندانسور آن است. چیلرهای هواخنک برای ظرفیت های پایین و چیلرهای آب خنک برای ظرفیت های بالا مناسب اند اما عوامل دیگری نیز انتخاب نوع کندانسور را مشخص می کند.
اگر هنوز تصمیمی در رابطه با نوع کندانسور خود نگرفته اید، مقاله های چیلر هواخنک و چیلر آب خنک را مطالعه کنید. در رابطه با قیمت چیلر دستگاه تزریق پلاستیک می توان گفت که نوع آب خنک، قیمت پایین تری نسبت به نوع هواخنک دارد.
علاوه بر کندانسور، کمپرسور چیلرها نیز متفاوت است و می تواند بر قیمت چیلر دستگاه تزریق پلاستیک اثر بگذارد.
برند
شرکت سازنده چیلر، کیفیت آن را مشخص می کند. قیمت چیلر دستگاه تزریق پلاستیک برای برندهایی که کیفیت محصول بالاتری داشته و خدمات پس از فروش مناسب تری ارائه کنند، بالاتر خواهند بود.
تخمین قیمت چیلر دستگاه تزریق پلاستیک
به طور کلی می توان گفت قیمت چیلر دستگاه تزریق پلاستیک از نوع هواخنک برای ظرفیت پایین 50 تن، 30 میلیون تومان به ازای هر تن تبرید، برای ظرفیت بین 50 تا 150 تن، 17 میلیون تومان به ازای هر تن و برای ظرفیت بالای 150 تن، 14 میلیون تومان به ازای هر تن است.
همچنین قیمت چیلر دستگاه تزریق پلاستیک از نوع آب خنک، 12 میلیون به ازای هر تن برای ظرفیت پایین 400 تن و 10 میلیون به ازای هر تن برای ظرفیت بالای 400 تن تخمین زده می شود.
سخن آخر
چیر دستگاه تزریق پلاستیک جزو تجهیزات ضروری و جدایی ناپذیر صنایع پلاستیک سازی است. این چیلر علاوه بر سرعت بخشیدن به فرایند تولید پلاستیک، کیفیت پلاستیک ها را نیز افزایش می دهد و استفاده از آن در تمام قالب های ساخت پلاستیک توصیه می شود.
در این مقاله، به نحوه کار، عملکرد و قیمت چیلر دستگاه تزریق پلاستیک پرداختیم اما خرید، نصب و استفاده از این چیلرها به تخصص بسیار بالا نیاز دارد.
شرکت فراسرد با تجربه بالا در زمینه چیلرهای فرایند، توانایی مشاوره، طراحی، ساخت، نصب و بهره برداری از این چیلرها را دارد و اگر شما نیز قصد خرید این چیلرها را دارید، با کارشناسان فراسرد در ارتباط باشید.
