Cetakan pada dasarnya adalah penukar panas. Panas ditransfer dari plastik cair ke dalam cetakan, lalu ke media pendingin yang bersirkulasi secara terus-menerus, biasanya air es. Hanya sebagian kecil panas yang dilepaskan ke udara atau pelat cetakan mesin cetak injeksi. Memang, fase pendinginan memainkan peran krusial dalam proses pencetakan plastik karena karakteristik plastik yang melekat dan persyaratan untuk menghasilkan produk akhir berkualitas tinggi. Fase ini seringkali dapat mencapai 80% dari keseluruhan waktu siklus. Oleh karena itu, meminimalkan waktu pendinginan sangatlah penting.
Misalnya, siklus pencetakan tipikal sebuah cetakan adalah sekitar 20 detik. Dengan menggunakan air es yang dihasilkan oleh pendingin, alih-alih air dari menara pendingin, waktu pendinginan dapat dikurangi menjadi 16 detik. Meskipun biaya awal untuk memasang pendingin lebih tinggi, hal ini dapat meningkatkan produksi hingga 20%. Dalam jangka panjang, keuntungan yang signifikan dapat dicapai melalui peningkatan produktivitas.
Nah, bagaimana kita memilih energi air es? Seperti yang telah disebutkan, energi tersebut bergantung pada kapasitas kalor jenis bahan cetakan, suhu saat plastik dilelehkan, berat bahan, dan suhu saat cetakan dilepaskan.
Untuk pendinginan cetakan injeksi secara umum, tekanan air es biasanya dipilih antara 0,1 dan 0,2 MPa, yang cukup untuk memenuhi persyaratan. Pendingin mikrokomputer yang berfungsi penuh dapat memenuhi persyaratan ini. Tentu saja, jika tekanan air es melebihi 0,2 (MPa), maka perlu dipasang pompa air yang mampu memenuhi kebutuhan pasokan air sistem. Tabel hubungan antara laju aliran dan diameter pipa:
| Diameter | 3/8 inci | 1/2 inci | 3/4 inci | 1 inci | 1'/4″ | 1'/2″ | 2 inci | 3 inci |
| Mengalir | 12 | 20 | 35 | 60 | 90 | 130 | 230 | 560 |
Rumus perhitungan energi air es yang dibutuhkan cetakan adalah q = w × c × t × s.
Dalam rumus:
- q mewakili energi yang dibutuhkan air es dalam kkal/jam.
- w menunjukkan berat bahan plastik dalam kg/jam.
- c mewakili panas spesifik bahan plastik dalam kkal/kg℃.
- t menunjukkan perbedaan suhu antara suhu leleh plastik dan suhu saat pelepasan cetakan dalam Celcius.
- s mewakili faktor keamanan, biasanya berkisar antara 1,35 hingga 2,0. Saat mencocokkan satu mesin, nilai yang lebih kecil umumnya dipilih. Namun, saat mencocokkan satu chiller dengan beberapa cetakan, nilai yang lebih besar dipilih. Misalnya, jika chiller berpendingin udara dipilih, s juga harus dipilih agar relatif besar.
Misalnya, sebuah cetakan digunakan untuk memproduksi produk PP dengan laju produksi sekitar 50 kg per jam. Berapa kapasitas pendinginan yang dibutuhkan, dan berapa ukuran chiller yang sesuai?
Dengan menggunakan rumus: q = 50 × 0,48 × 200 × 1,35 = 6480 (kkal/jam). Oleh karena itu, kapasitas pendinginan yang dibutuhkan adalah 6480 kkal/jam. Pendingin SIC-3W atau SIC-3A akan cocok untuk menyediakan kapasitas pendinginan ini.
Selama proses pemilihan chiller, seringkali sulit untuk mendapatkan data yang lengkap. Berdasarkan pengalaman, t = 200°C, yang merupakan nilai rata-rata yang diperoleh dari statistik bertahun-tahun untuk banyak produk yang umum digunakan.
Jika cetakan memiliki sistem hot runner, energi dari sistem hot runner juga harus dimasukkan dalam perhitungan kapasitas pendinginan. Umumnya, energi sistem hot runner diukur dalam kW, sehingga harus dikonversi ke kkal/jam. 1 kW = 860 kkal/jam.
Jika pabrik memiliki pasokan air yang cukup dengan suhu rendah dan biaya rendah, penggunaan pendingin mungkin tidak diperlukan. Namun, hal ini umumnya tidak realistis kecuali pabrik tersebut berlokasi di dekat danau besar dengan suhu air yang relatif rendah. Pilihan lain adalah menggunakan pasokan air dari sumur dalam di kota untuk memenuhi persyaratan suhu dan laju aliran, tetapi seringkali membutuhkan biaya tinggi. Meskipun pendekatan ini mungkin layak untuk pengaturan eksperimental, pendekatan ini tidak praktis untuk sebagian besar pabrik.
Perbedaan Suhu Air Es
Suhu cairan pendingin (air es) dalam cetakan plastik umumnya bervariasi secara signifikan, bergantung pada bahan yang diproses dan bentuk produk. Misalnya, untuk gelas kimia berdinding tipis polistirena, cetakan membutuhkan suhu air es di bawah 0°C. Pada sebagian besar kasus lainnya, cetakan membutuhkan suhu air es di atas 5°C. Pendingin mikrokomputer yang berfungsi penuh dapat menyediakan air es di atas 5°C, sementara pendingin cerdas bersuhu rendah yang terkontrol suhunya dapat memenuhi persyaratan di bawah 5°C, bahkan di bawah 0°C.
Perbedaan suhu antara air es di saluran masuk dan keluar cetakan plastik seringkali diatur berdasarkan kebutuhan produk. Dalam banyak kasus, perbedaan suhu 3-5°C dianggap ideal, tetapi terkadang perbedaan suhu 1-2°C diperlukan. Perbedaan suhu yang lebih kecil berarti jumlah panas yang dilepaskan sama, sehingga membutuhkan laju aliran air es yang lebih besar, sementara perbedaan suhu yang lebih besar membutuhkan laju aliran yang lebih kecil. Misalnya, dengan perbedaan suhu 5°C, diperlukan laju aliran 60 liter, sedangkan dengan perbedaan suhu 2°C, diperlukan laju aliran 150 liter.
Laju Aliran Air Es
Laju aliran air es yang dibutuhkan untuk cetakan plastik berbanding lurus dengan jumlah panas yang dibutuhkan.
Pertimbangan Teoritis untuk Kualitas Air Es
Pelunakan air merupakan aspek penting yang perlu dipertimbangkan dalam proses penggunaan chiller. Nilai pH air juga perlu dipantau secara terus-menerus, dengan nilai pH optimal adalah 7. Nilai pH yang lebih tinggi dari 7 dapat menyebabkan korosi parah. Jika tidak ditangani, kerak dapat terbentuk pada evaporator dan cetakan, yang berfungsi sebagai insulasi. Dalam kasus yang parah, hal ini dapat mengurangi efisiensi konversi energi hingga 30%. Masalah air sadah sangat penting untuk diatasi.
Metode yang paling efektif adalah memasang pelembut air elektronik di dalam sistem. Pelembut air ini dirancang berdasarkan prinsip pertukaran ion. Tergantung pada laju aliran, spesifikasi pelembut air yang berbeda dapat dipasang langsung di pipa sirkulasi air. Biaya pemasangan pelembut air umumnya terjangkau, dan penambahan inhibitor kerak secara berkala ke dalam sistem sirkulasi juga dapat dipertimbangkan.
Laju Aliran dan Tekanan Mesin Air Es
Untuk pendinginan pada aplikasi cetakan injeksi umum, tekanan air es dalam kisaran 0,1 hingga 0,2 MPa sudah cukup untuk memenuhi persyaratan. Sebuah chiller mikrokomputer yang berfungsi penuh dapat memenuhi persyaratan tekanan ini. Jika persyaratan tekanan melebihi 0,2 MPa, perencanaan tambahan diperlukan untuk memastikan penggunaan pompa air dengan tekanan yang sesuai untuk memenuhi kebutuhan pasokan air sistem.
Pendinginan Oli Hidrolik dan Bagian Umpan Laras
Biasanya, air pendingin dari menara pendingin digunakan untuk mendinginkan oli hidrolik dan bagian umpan barel. Metode ini tidak hanya paling optimal tetapi juga hemat biaya. Kecuali jika ada persyaratan suhu tertentu, air es dapat digunakan untuk tujuan pendinginan.
Isolasi diperlukan untuk pipa air es karena isolasi tidak hanya mencegah hilangnya kapasitas pendinginan yang signifikan, tetapi juga mencegah pembentukan kondensasi pada permukaan luar pipa. Misalnya, jika suhu air es 10°C dan suhu sekitar 30°C, pipa logam sepanjang 25 meter dengan luas permukaan 25 m² dapat memancarkan panas hingga 750 kkal/jam. Ini setara dengan sekitar 10% kapasitas pendinginan yang dihasilkan oleh kompresor 3 hp dan sekitar 6% kapasitas pendinginan yang dihasilkan oleh kompresor 5 hp.
- Bagaimana cara memilih dan memasangkan chiller dengan mesin cetak injeksi? Anda harus menemukan chiller yang dapat secara efisien dan efektif menyediakan kapasitas pendinginan yang dibutuhkan oleh mesin cetak injeksi saat beroperasi pada suhu lingkungan normal. Untuk kasus Anda, Anda menyatakan bahwa suhu kondensasi air pendingin harus di bawah 35°C untuk chiller berpendingin air atau di bawah 43°C untuk chiller berpendingin udara.
- Chiller berpendingin air 1 hp dapat dipasangkan dengan mesin cetak injeksi yang mengerahkan gaya penjepit 80 ton untuk mempertahankan suhu dalam kisaran 5-10 derajat Celsius.
- Chiller berpendingin air 1HP dapat dipasangkan secara efektif dengan mesin cetak injeksi berkekuatan penjepit 100 ton untuk mengatur suhu dalam kisaran 10-15 derajat Celcius. Chiller berpendingin air 1HP dapat dipasangkan dengan mesin cetak injeksi berkekuatan penjepit 120 ton untuk mengontrol suhu dalam kisaran 15-20 derajat Celcius. (Catatan: Untuk chiller berpendingin udara, kapasitas pemasangannya 0,8 kali lipat dari chiller berpendingin air. Oleh karena itu, chiller berpendingin udara 1HP dapat dipasangkan dengan mesin cetak injeksi berkekuatan penjepit 64 ton untuk mengontrol suhu dalam kisaran 5-10 derajat Celcius.)
- Metode kedua:
- Chiller berpendingin air 1hp dapat dipasangkan dengan mesin cetak injeksi dengan berat satu tembakan 10 QZ untuk mengontrol suhu dalam rentang 5-10 derajat Celcius. Catatan: 1 QZ setara dengan 28,5g material. Rumus di atas hanya sebagai referensi, dan Anda harus mempertimbangkan situasi aktual dan memilih chiller yang sesuai.
- Pasangan pendingin dan menara pendingin:
Berdasarkan pengalaman, pendingin 1HP biasanya memerlukan menara pendingin berkapasitas 1,2 ton pendingin untuk menghilangkan panas yang dihasilkan oleh pendingin secara efisien.
