plastik-ambalaj.com

Plastiğin neminin alınması ve kurutulması

Uzunca karbon zincirlerinden oluşan plastiklerin hemen hemen tümü, kimyasal ve fiziksel özelliklerine bağlı olarak, nihai üretim aşamasına gelene kadar, çeşitli oranlarda nemi bünyelerine alırlar. Plastiklerin nem alma yüzdesi, ilk polimerize edilip üretildikleri anda kimyasal olarak belirgindir, fakat nihai üretime gelene kadar, ortam şartlarına bağlı olarak plastiğin içerdiği nem oran yüzdesi artabilir.

Plastik hammaddenin; 

- üretildiği tesislerden nihai kullanıcıya dağıtılana kadar nakliye sırasında (örneğin; konteynır içinde deniz nakliyesi sırasında)

- nihai kullanıcının tesislerindeki değişik nem ve sıcaklık ortamına aniden geçiş yaptığı sırada, 

- bu tesislerin deposunda işlenene kadar stoklandığı sırada, içerdiği nem oranları artabilir.

Bu nem oranları yukarıda belirtilen evreler sırasında ve üretim esnasında çeşitli tedbirler alınarak azaltılabilir. 

Plastiğin nem oranı, nihai üretime gelene kadar;

a) Nakliye sırasında ortam nem ve sıcaklığının olabildiği kadar sabit tutulması, 

b) Ortam değiştirirken yeni ortama geçiş süresi ve ortam şartlarının ani değiştirilmemesi, 

c) Plastik hammadde stok depolarındaki nem ve sıcaklık oranının uygun seviyelerde tutulması, gibi üretim öncesi tedbirleri alındığı takdirde, üretim esnasındaki zaman kayıpları ve kalite azalması büyük bir ölçüde azalabilir.    

Nihai plastik hammadde tüketicisi, nakliye sırasındaki nem oranının sabit tutulması hakkında bir tedbir alamaz fakat plastik hammadde konteynırı tesislerine geldiğinde, malzemenin sıcaklık değişiminden dolayı nemlenmesini, (özellikle çok sıcak yaz ayları ve çok soğuk kış aylarında) konteynırı açmadan 7-8 saat bekleterek ve hammaddeyi stoklayacağı alanının nem ve sıcaklık oranını klimalar aracılığıyla olabildiği kadar sabit tutarak, hammadde içindeki nem oranının yükselmesini engelleyebilir. Bu nem oranının yükselmemesi, plastik işleme üretimi sırasında nem alma maliyet ve yatırımlarını azaltır. Plastiğin nem oranı, nihai üretime kadar yukarıda alınacak tedbirler ile belirli bir seviyede tutulmasına rağmen, hemen hemen tüm plastiklerin (özellikle mühendislik plastiklerinin), üretim esnasında çeşitli tekniklerle nemi alınmalıdır.

Plastiklerin yüksek nem oranlarında işlemelerinden dolayı oluşabilecek olumsuzlukları şöyle özetleyebiliriz;

a) Üretim sırasındaki nem ve diğer gazlar, üretim süresini uzatıp maliyeti arttırır. 

b) Plastik erime sıcaklığındaki akışkan plastiğin içindeki nem ve gazlar, plastik işleme makinelerinin mekanik kısımlarında (özellikle kovan vida gibi yüksek sürtünmenin oluştuğu bölgelerde) korozyon, paslanma, aşınmaya yol açar. Bu da bu mekanik parçaların ısı değiştirilmesi veya revizyon yapılmasına dolayısıyla üretim aksaklıklarına, zaman kayıplarına yol açar. Bazen bu mekanik parçaların revizyon ve değiştirilmesi aksatıldığında, mekanik parçalardaki oluşabilen boşluklar, plastiğin erimesi için gerekli basıncın ve sürtünme ısısının düşmesine dolayısıyla enerji kayıplarına ve plastik işleme makinesinin zorlanarak eskimesine sebep olur. 

c) Plastik hammaddenin içerisin-deki nemin doğru tekniklerle alınmadığı durumlarda, nihai üründe kabarcık, yanık ve duman izleri görülebilir. Üretici bu izleri yok etmek için, plastik işleme makinesinin basınç, hız ve ısı ayarlarını kontrol eder ve birçok deneme üretimi yapıp, çıkan deneme ürünlerini ve bu sırada harcadığı enerjiyi kayıp eder. Bazen (sadece nem oranının az olduğu durumlarda) bu izleri görüntü olarak kaybeder ama nihai ürünün mekanik değerleri düşer ve kullanım ömrü büyük ölçüde azalır. Özellikle polikarbonat gibi nihai üründe mekanik değerleri önemli olan bir malzemenin, üretim sırasındaki nem ile temasa geçmesi, nihai ürünün kırılganlığını arttırır.    

Plastiklerin nem alma oranları, uygun ortam şartlarında ve oda sıcaklığında yapılan testlerde, 24 saatte ne kadar suyun emildiğinin ölçülmesi ile plastik hammaddenin kütlesine oranı ile bulunur. Genelde bu oran, yani nem oranı %0.2’den az ise kurutma gerekli değil olarak kabul edilir. Yine de tüm plastik hammaddelerin bir ön kurutma sistemi ile plastik işleme makinesine girişini sağlamak, malzemenin kimyasal yapısının daha stressiz ve rahat işlem görmesini sağlar. Plastik hammaddelerin genelde oda sıcaklığında karbon zinciri sabit ve hareketsizdir. Isı arttıkça karbon zinciri hareketlenir ve erime sıcaklığında bu maksimuma ulaşır. Plastik hammaddenin nem oranı düşük ve ön kurutmaya ihtiyacı olmasa bile, bir ön kurutma ile karbon zincirini hareketlendirip kademeli olarak erime sıcaklığına çıkarmak, bu organik kimyasal malzemenin oluşabilecek iç stresini azaltıp, üretimin gözle görülemeyecek ama zamanla ölçülebilecek şekilde hızını ve daha önemlisi nihai ürün kalitesini, arttıracaktır.

Ayrıca genel olarak bilindiği gibi soğuk ortamdan sıcak ortama ani geçişler, ani gaz oluşumlarına sebep olur. Dolayısıyla soğuk granül plastik hammadde, 200 C derecedeki makineye aniden geçirilip, sonrada ısısı düşük olan kalıba girdiğinde doğal olarak gaz oluşur ve bu da nihai üründe çeşitli fiziksel ve kimyasal kayıplara yol açar. Bu gazın proses sırasında dışarıya atılabilmesi için kalıba gaz çıkış ventilleri, işleme makinesinin kovan vidasına degazaj çıkışları veya ocak için ventilhatveleri uygulanır ve işleme makinesi ile kalıp arasındaki oluşan gaz giderilir. Bu nem ve gaz oranlarının düşürülmesi özellikle masterbatch renk karışımlarının daha verimli olmasını sağlar. Bazı plastik hammaddeler de (örnek: polikarbonat), erime sıcaklığındaki (kovan içindeki gaz çıkış ventilleri sayesinde) nem ve gaz ile temas eden eriyik malzemenin istenen nihai ürün özelliklerini azaltır. Bu gibi durumlarda ön kurutma şarttır.    

Plastik hammaddenin nem oranı düşük olsa bile, soğuk granül ile plastik işleme makinesi arasındaki gaz oluşumunu azaltmak için tek çare makine üzerinde bulunan serbest akış teorisi ile çalışan bir ön kurutmadır. Plastik hammadde ön kurutulduktan sonra açı besleme hunisinde bekletilmemelidir ve hemen erime sıcaklığına çıkacağı işleme makinesine girmelidir. Ön kurutmadan sonra açı hunide bekletilen malzemenin karbon zinciri tekrar hareketsiz hale gelir ve bu ısı farklılıkları malzemenin kimyasal özelliklerini bozduğu gibi gaz oluşumuna da sebep olabilir. Özellikle eğer higroskopik (havadan nem çeken) malzeme kullanılıyorsa, havadan tekrar yüksek oranda nem çeker (eg.ABS,Nylon). Higroskopik malzemelerin 1 saatten fazla hunide bırakılmamasına ve huninin ısıtılmış olmasına özen göstermek gerekir. Plastik malzemenin huni de fazla kalmaması için, kurutucu fırının kapasitesi, makine baskı kapasitesine göre hesaplanmalı ve uygun kapasiteli bir kurutucu fırın seçilmelidir.      

Bunu rakamlarla örneklemek gerekirse, baskı süresi 24 saniye olan, her biri 14 gr olan 6 gözlü ve 12 gr yolluklu bir ürünün ön kurutma haznesinin kapasitesini hesaplayalım;

Toplam gramaj : (6*14)+12: 96 gr. Bu çıkan rakamı aşağıdaki formüle uygularsak;

Kapasite (Q): Toplam gramaj (96 gr) *3600 / 1000 * baskı süresi (24 sn) Kapasite (Q): 14,4 kg/h olarak bulunur.

Dolayısıyla seçilecek olan ön kurutma haznesinin kapasitesinin 14,4 kg/h’dan az olmaması gerekmekle beraber, bu kapasitenin de çok üzerinde bir kurutucu haznesi seçilmemelidir.      

Plastik hammaddelerin neminin alınması ve kurutulması için kullanılan cihazlar çok çeşitlidir ve üretimin şekline, kullanılan hammadde cinsine, üretimin yapıldığı ortamın şartlarına ve nihai üründen istenen fiziksel özelliklere göre seçilmelidir. Plastik hammaddeleri kurutma yöntemlerinden en eskisi tepsili sıcak hava kurutma fırınında kurutma sistemidir. Yukarıda detaylı olarak bahsedilen teknik sebeplerden dolayı, bu kurutma sistemi günümüzde tamamen terk edilmiştir. Ayrıca bu tip fırının kullanımındaki dezavantajlar (atölye kirliliği, enerji kaybı, yüksek işçilik gideri vs) ile yeni sistem serbest akış teorisi ile çalışan makine üstü kurutma fırınlarının avantajları (teknik gereklilik, fiyat cazibesi, işçilik maliyetindeki düşüş, düşük enerji sarfiyatı vs.) birleşince, tepsili sıcak hava kurutma fırınları tarihe karışmıştır. Sıcak hava kurutma sistemleri birçok plastiğin nemini almak için yeterlidir. Fakat yukarıda belirtildiği gibi bazı hammaddelerin (polikarbonat) üretim esnasında erime sıcaklığında gaz çıkarma işlemi sakıncalı olabileceğinden ve bazı malzemelerin de (Nylon, ABS) higroskopik özelliklerinden dolayı sıcak hava ile kurutulurken bile bu sıcak havanın nemini alıp kurutma işleminin uzayabileceğinden ve yetersiz olacağından kuru hava kurutucuları kullanılmalıdır. Kuru hava kurutmalarındaki prensip, hazneye giren havanın çeşitli nem alma yöntemleri ile (kimyasal silikajel ünitesinde nemin tutulması, kompresör yardımı ile havadaki nemin basınç ile düşürülmesi vb. gibi) kurutulması ve bu tip malzemelere uygulanıp kurutma süresini düşürmesi ve daha verimli halde neminin alınmasıdır.

Sonuç olarak plastik ürünü kalıplama da başarılı olmak için, kuru plastik hammadde kullanılmalıdır. Plastiklerin tümünde nem alıcı özellik (değişen oranlar da) olduğuna göre, nem alma ile ilgili tüm tedbirleri hassasiyetle uygulamak gereklidir.

Hastek