Rich--house.ru

Строительный журнал Rich—house.ru
19 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Описание метода экструзии пластических масс

Экструзионный способ производства

Экструзионное производство — комплекс оборудования, с использованием которого осуществляется переработка полимерных материалов путём непрерывного продавливания их в расплавленном состоянии через формющую головку. Форма головки имеет особый профиль, благодаря которому получаются различные готовые изделия или заготовки к ним.

Более 50% выпускаемых в промышленности термопластов перерабатываются именно методом горячей экструзии. Ассортимент товаров, производимых этим методом очень широк: плёнки, ПВХ-листы, трубы, шланги, сайдинг, профили различной конфигурации. Экструзионный способ производства позволяет создавать сложные многослойные изделия, как штучного типа, так и погонажного. Чаще всего переработка вторсырья из полимеров также выполняется с использованием экструзионного оборудования.

Оборудование для экструзионного производства

Основным элементом комплекса экструзионного оборудования является экструдер (червячный пресс) с формующей головкой. В экструдере полимерное сырье расплавляется под воздействием высокой температуры, превращается в жидкий пластик, а затем подаётся на формующую головку. Наибольшей популярностью в современной промышленности пользуются одно- и двухчервячные механизмы, которые называются прессами. Реже используются дисковые или поршневые прессы.

В качестве сырья используются гранулированные полимеры с различными добавками и присадками, которые придают конечным изделиям требуемые свойства. После прохождения через экструзионную головку изделие остывает у охлаждаемых стенок калибратора, а затем поступает на линию для дальнейшего отвердевания.

Экструзионные линии

Экструзионные линии предназначены для выпуска погонажных изделий. Принцип работы оборудования точно такой, как у обычных экструдеров для штучных изделий, однако конструкция имеет некоторые отличия. Комплекс оборудования включает в себя экструдер с устройством для загрузки полимерного сырья, формующую головку и устройства для охлаждения погонажных материалов.

Особенностью линий данного типа является наличие механизмов для отвода готовых изделий и наличие приёмных резервуаров для засыпки гранулированного сырья. По желанию заказчика экструзионные линии могут оснащаться специальными блоками для дополнительных операций, таких как: сварка пакетов, нарезка, нанесение рисунков и логотипов.

С помощью экструзионного метода производства выпускают следующие виды продукции:

— гладких полиэтиленовых труб, шлангов, а также гофротруб, оболочковых труб (кожухов), труб нестандартного сечения;
— плёнки различных видов (рукавные, одно-, двух-, многослойные, термоусадочные, стрейч-плёнка и пр);
— профили различной конфигурации и размера;
— кабеля разного сечения.

Способы переработки полимеров. Часть 1. Экструзия.

Пластик окружает нас в современном мире практически всюду, без пластмассовых изделий уже тяжело представить нашу жизнь. Мы уже много писали на нашем сайте статей по различной обработке полимеров и оборудованию для переработки пластика. Давайте в данной статье попробуем систематизировать все данные о способах обработки полимеров и оборудовании для этого. После прочтения вы поймете, какие же методы переработки полимеров существуют, и какие электронагреватели при этих методах должны использоваться.

Экструзия

Экструзией называется процесс в производстве, который заключается в механическом продавливании расплавленного полимера через калибрующее отверстие с соответствующим готовому изделию профилем.

В процессе производства пластиковых изделий на экструдере работы выполняются непрерывно, что позволяет обеспечить очень высокий уровень производительности, легкую автоматизацию процессов, экономичность и высокое качество продукции.

Оборудование для экструзионной обработки полимеров называется экструдером. Типов экструдеров существует огромное множество, но наиболее распространенными все же являются поршневые и шнековые экструдеры.

Шнековые или червячные экструдеры – это оборудование с одно или двухшнековыми прессами, но чаще встречаются одношнековые экструдеры. Если же нужно в процессе производства обеспечить максимальное качество смешивания материала и нет нужды в высоком давлении при формовании, используют такие типы экструдеров, как дисковые или шнеково-дисковые.

Одношнековый экструдер, который вы можете рассмотреть на рисунке 1 состоит из цилиндрического корпуса (2), который должен нагреваться при помощи кольцевых электронагревателей (3). Внутрь него помещается шнек (4), который вращается в результате работы электрического двигателя (7) через редуктор (6). Редуктор нужен для ступенчатой регулировки частоты вращения шнека. Вращение шнека может регулироваться также и бесступенчатым способом, но для этого применяются дополнительные устройства.

В процессе работы экструдера в бункер для загрузки сырья (5) засыпают гранулированный полимер, после чего он поступает в цилиндр экструдера. Шнек при вращении продвигает материал по цилиндру. Такой же принцип реализован в обычной мясорубке, с устройством которой мы все знакомы. Только при горячей экструзии материал в цилиндре при движении дополнительно нагревается за счет внешних кольцевых электронагревателей.

Тот участок цилиндра, в котором гранулы полимера еще имеют твердое состояние, называют загрузочным сектором, а там где он начинает расплавляться наступает зона плавления. Участок, при котором наступает плавление пластика и формование из него профиля через формующую головку, называется зоной выдавливания. Формующая головка прикрепляется к фланцу (1). Избыточное тепло от нагревателей в каждой из зон обеспечивается воздушным или водяным охлаждением или специальными кольцевыми нагревателями с охлаждением для экструдеров.

Нагревательные элементы для цилиндра экструдера

В качестве нагревательных элементов для экструдеров используются кольцевые нагреватели или, как они еще называются, хомутовые нагреватели. Кольцевые ТЭНы изготавливаются под заказ в форме колец или полуколец для более удобного монтажа на цилиндр экструдера. Существует несколько основных разновидностей кольцевых нагревателей для экструдеров:

Кольцевые керамические нагреватели. Это электронагреватели резистивного типа, в которых нихромовая греющая спираль помещается в пазы керамических стеатитовых изоляторов. Наружный корпус из нержавейки защищает нагреватель от механических повреждений и удобно фиксирует ТЭН на цилиндре при помощи крепежных зажимов. Кольцевые керамические ТЭНы имеют мощность до 9 Вт на см2 и максимальную температуру нагрева в 700°C.

Кольцевые миканитовые нагреватели. Миканитовые ТЭНы, в отличие от керамических, имеют в качестве изолятора слюдяной материал в виде прессованых пластин. Они характеризуются меньшей мощностью и имеют максимальную температуру нагрева в 350 градусов, однако кольцевые нагреватели данного вида можно изготавливать с различными отверстиями и вырезами для полного прилегания к поверхности цилиндра экструдера.

Сопловые нагреватели для экструдера. Сопловые стальные и латунные ТЭНы разработаны специально для сопел экструдеров, они имеют совсем небольшие размеры и повышенную мощность и температуру нагрева.

Кольцевые нагреватели с охлаждением. Миканитовые и керамические кольцевые ТЭНы могут оборудоваться специальными охладительными кожухами с вентиляторами, которые могут быстро охладить нагревательный элемент.

Алюминиевые литые нагреватели. Литые нагреватели создаются путем заливки в специальной пресс-форме обычного трубчатого электронагревателя. Алюминиевые ТЭНы недорогие, но надежные элементы нагрева. В литых ТЭНах из алюминия может быть также встроенная водяная или воздушная система охлаждения.

Утепленные кольцевые нагреватели. Кольцевые керамические ТЭНы можно также оборудовать утепляющими кожухами из минерального волокна. При этом потребление электроэнергии такими нагревателями уменьшается почти на 25%, что делает их самыми экономичными из всех кольцевых ТЭНов.

В компании Полимернагрев вы можете заказать изготовление кольцевых нагревателей для экструдера любого типа с индивидуальными характеристиками. Подробнее смотрите на страницах товара в разделе с кольцевыми нагревателями.

Формующие головки экструдера – это особый инструмент, который придает струе расплавленного полимера форму готового изделия. В зависимости от типа готовой продукции формующая готовка может быть круглой формы для выдавливания прутков, кольцевые для формования труб, щелевые для плоских стенок и листов и прочие для более сложных форм. Самыми популярными изделиями из пластика, которые изготавливают на экструдерах, являются пвх-пленки, пластиковые трубы и листы.

Производство пленки на экстудерах

Производство пленки может осуществляться такими способами:

Экструзия рукава с дальнейшим раздувом

Экструзия пленки с поливом заготовки на охлаждающие валки или охлаждающий барабан

Экструзия пленки с поливом в ванну с водой

Экструзия рукава с дальнейшим раздувом

Рассмотрим подробнее процесс экструзии рукава пленки с раздувом. Чаще всего такой рукавный способ используют для получения полиэтиленовых пленок низкой плотности. На схеме рисунка 2 вы можете рассмотреть схему получения рукавной пленки методом экструзии с раздувом. Для экструзии рукава нам понадобится экструдер (1) с формующей головкой кольцевого типа, через который будет выдавливаться расплавленный пластик в форме трубы с тонкими стенками (4). Через устройство для подачи воздуха (2) в трубу подается воздух и она под его воздействием растягивается, образуя рукав (5).

Чтобы у полимерного рукава сохранялась постоянная величина толщины пленки и его цилиндрическая форма, пленка раздувается охлажденным воздухом, который поступает через охлаждающее кольцо (3). После раздува рукав из пвх нужно сложить и убрать из него воздух. Для этого используются сжимающие валки (7) и направляющие щеки (6). В дальнейшем пленка передается на наматывающее устройство (9).

Экструзия пленок с поливом на охлаждающий барабан или валки

При данном способе изготовления пленки применяется экструдер (1) с формующей головкой щелевого типа (2), у которой ширина рабочей части составляет около 1,5-1,8 м. Выдавливаемый из формующей головки расплавленный пластик в виде тонкой пленки переходит на охлаждающиеся водой валки (3), где быстро остывает. Толщина пленки регулируется толщинометром (4) и переходит на намоточное устройство (6) через аппарат для обрезки кромок (5). При данном способе производства пленки, готовая пленка будет более прозрачной, чем при рукавном способе производства, плюс к этому тут нет риска склейки пленки и намного легче контролировать ее толщину и намотку.

Экструзия пленок способом полива в ванну с водой

Такой метод еще больше повышает качество пластиковой пленки, в сравнении с предыдущими двумя способами. В этом случае при выходе пленки из формующей головки она попадает в ванну с водой, где моментально застывает и охлаждается.

Для повышения качества полученных методом плоскощелевой экструзии пленок из таких типов полимеров, как поливинилхлорид, полиолефин, сарана или другого типа термопластичных пластмасс, их нужно дополнительно подвергнуть процессу вытяжки. Вытяжка может быть продольной или поперечной. При поперечном типе вытяжки полимерной пленки устройство для вытягивания должно быть оборудовано захватными зажимами, которые должны растягивать пленку после нагревания. Продольный же тип вытяжки просто пропускает пленку через систему валов с нагревом, которые вращаются с разной скоростью. После растяжки пленка проходит термофиксацию при поддерживании заданных габаритов.

Производство многослойных полимерных пленок

Очень часто бывает необходимо получить пленки из полимеров, которые имеют несколько слоев. Такие многослойные пленки могут быть также комбинированными, когда в один из слоев закладывается неполимерный материал, к примеру, бумага или алюминиевая фольга.

В процессе изготовления многослойных пленок при нанесении полимера на подложку применяют плоскощелевые формующие головки. При размягчении пленка попадает на подложку и спрессовывается при прохождении через валки. Подложка должна при этом нагреваться для повышения адгезии к ней пленки. Такая технология применяется для производства многослойных пленок с полипропиленовыми, полиэтиленовыми, полиамидными и другими полимерными покрытиями.

Многослойные пленки могут производиться также комбинированным способом с сочетанием экструзии и нанесением клеевого, лакировочного или прочих типов покрытий другими способами. К примеру, так производится лакированный целлофаном поливинилхлорид, в итоге чего получается легкосвариваемый материал.

Экструзионная технология нанесения покрытия состоит из двух стадий:

Стадия нанесения тонкого слоя лака

Нанесение утолщенного слоя дисперсии поливинилхлорида, которое производится после полного высушивания лака

Такой способ производства применяют при покрытии фольги из алюминия или полистироловых и полипропиленовых толстых пленок для упаковки лекарств, молока или порошков.

Производство пластиковых труб

Термопласты часто используются при производстве пластиковых труб на экструдерах. Экструзионные машины для труб обычно имеют одношнековую или двухшнековую структуру с кольцевой формующей головкой. В оборудование для формовки труб входят также устройства калибровки и растяжки, пилы для нарезания труб определенной длины и оборудование для намотки труб.

Формующая головка экструдера для производства пластиковых труб имеет сложную конструкцию, которая обусловлена необходимостью размещения внутри нее дорна для формирования полости. Через дорн в трубу подается сжатый воздух, таким образом формируется нужный диаметр трубы.

Метод экструзии полимеров (пластмасс)

Экструзия – это процесс плавления полимера (допустим, полиэтилена), в результате которой он превращается в изделие определенного размера. Общая технология экструзии всегда одна и та же, но некоторые факторы изменяются в зависимости от толщины, которую необходимо получить. После плавки полиэтилен сушится воздухом, и этот процесс тоже считается частью экструзии. Машина, которая выполняет данную работу, называется экструдером. В наше время это самый распространенный метод создания полиэтиленовой пленки.

Описание процесса экструзии

Такая сложная и комплексная процедура не может выполняться без соответствующего оборудования. Для получения качественной пленки необходим надежный и исправно работающий экструдер. Для начала в бункер машины загружаются полиэтиленовые гранулы, а затем включается функция нагрева. Вскоре гранулы плавятся и превращаются в вязкую прозрачную массу. Это и есть основа будущей пленки.

Читать еще:  Мощная немецкая бензопила Stihl MS 250 для домашнего хозяйства

Вязкая масса проходит сквозь узкие отверстия, которые формируют кольцо. Результатом этой операции является «труба» из пленки. Как правило, в экструдерах предусмотрена функция изменения диаметра этой «трубы».

Затем пленка подвергается воздействию сжатого воздуха, после чего меняет форму. Она становится похожей на сильно вытянутый по вертикали баллон. Посреди валков элеватора находится небольшой зазор, в области которого соединяются края «баллона». Как результат, пленка оседает на дно экструдера и представляет собой сплюснутый рукав.

Нередко для изготовления полиэтиленовых пакетов применяются фальцеватели. В результате получается рукав с фальцовкой. Если изготовитель хочет сразу же нарезать пленку, то в конце сушки он применяет специальные ножи.

Особенности экструзии

Метод экструзии почти одинаков для большинства полимеров. Но температура плавки у каждого своя. Производители полиэтиленовой пленки пользуются расчетными номограммами, чтобы точно определять температуру, при которой плавятся те или иные термопласты. Чаще всего для плавки используются:

  • полиэтилен;
  • полипропилен;
  • поливинилхлорид;
  • полиформальдегид;
  • полистирол.

В отличие от большинства плавящихся веществ, температура плавления полимеров может колебаться в довольно широком диапазоне. Так, полиэтилен плавится при температуре от 100 до 125°С, а различные виды полипропилена могут требовать температуру от 80 до 170°С. Это обуславливается составом полимеров, а также условиями проведения экструзии.

Экструзия полимеров требует от изготовителя пленки высоких профессиональных знаний. К примеру, поликарбонат и полиметилметакрилат – это полимеры с высокой вязкостью, которые при неосторожном превышении температуры могут потерять свои ключевые свойства.

Как известно, изначально полиэтилен существует в виде порошка. Но для того, чтобы загрузить его в экструдер, нужно сначала добиться гранулированной формы. Для этого проводятся следующие операции:

  1. Литье или прессование (иногда применяются другие методы) для получения цельной массы полимера.
  2. Плавка с последующим пропусканием через круглые отверстия (диаметр – от 1,5 до 2,5 мм).
  3. Нарезка полученной толстой нити на небольшие гранулы.

Только после этого полиэтилен можно загружать в экструдер. Аналогичные операции нужно проделывать и с полипропиленом, а также с некоторыми другими полимерами. Практически любая линия экструзии может работать со всеми полимерами, но машины не в силах сами подстраиваться под изменение материала.

Плавление и охлаждение полиэтилена

Экструзия полиэтилена мало отличается от экструзии других полиолефинов, но нужно помнить одну важную вещь. При плавке полиэтилена выделяется намного больше тепла, чем, скажем, при плавке «родственного» полипропилена. Поэтому, если в прошлый раз экструдер работал с полипропиленом, а теперь необходимо экструдировать полиэтилен, то перед началом работы нужно снизить мощность нагревателей. Если пренебречь этим правилом, то пленка будет кристаллизоваться, станет хрупкой и непрозрачной.

Такой же результат – помутнение и хрупкость – ожидает и при неправильном охлаждении. Полиэтилен нужно охлаждать быстро и интенсивно. Если полимер будет слишком долго сохранять свое тепло, то начнется кристаллизация, которая в первую очередь скажется на прозрачности, а потом и на ударопрочности пленки.

Процесс экструзии с помощью кольцевого зазора (именно он был описан в начале статьи) имеет один существенный недостаток. Полученная пленка имеет неравномерную толщину и часто образовывает складки. Чтобы снизить риск этих побочных явлений, была сконструирована специальная головка экструдера. Ее внутренние и наружные стенки одновременно вращаются, минимизируя разброс толщины. Шанс появления складок тоже заметно падает.

Несмотря на этот недостаток, кольцевой зазор – лучший способ экструзии из ныне существующих. Именно он лежит в основе большинства полиэтиленовых изделий, которые используются на производствах, при строительстве и в быту.

Коронаторная обработка пленки после экструзии

Существуют специальные приспособления – коронаторы, которые применяются для обработки наружной поверхности пленочных рукавов. Они обдают пленку коронными разрядами тока. Данная процедура является необходимой, если изготовленная пленка будет подвергаться флексопечати.

Структура любого полимера – не волокнистая, поэтому краска будет легко держаться на на пленке и без дополнительной обработки (клейка, стимуляция и т.д.). Но использование коронаторов обязательно, ведь без них краска будет слезать с пленки в течение нескольких секунд. Краска, какой бы она ни была, превратится в каплю и будет спокойно передвигаться по полимерной пленке. Коронные разряды тока обеспечивают для пленки и краски валентную связь, и изначальная форма сохраняется на долгое время.

Дефекты пленки и их устранение

Такой сложный процесс, как экструзия пластмасс и полимеров, нечасто может обойтись без погрешностей. В большинстве случаев возникают недочеты, которые необходимо устранить. Поэтому мы рассмотрим основные погрешности при экструзии полиэтилена, а также опишем способы их устранения:

  1. Плохая прозрачность пленки. Эта проблема чаще всего решается повышением температуры плавки, а также повышением (или, наоборот, понижением) интенсивности охлаждения. Если ни один из способов не помогает, то остается только сменить марку полиэтилена.
  2. Посторонние вкрапления. Для решения этой проблемы нужно проверить, правильно ли хранится сырье (гранулированный полиэтилен), а также протестировать его качество.
  3. Полосы на пленке. Чаще всего они бывают продольными, реже – поперечными или хаотичными. Почти всегда это связано с плохим состоянием головки экструдера. Ее необходимо отполировать и очистить от нагара.
  4. Потускнение поверхности пленки. Чтобы избавиться от этого неприятного эффекта, нужно снизить температуру плавки, поднять давление во время экструзии, снизить скорость вращения шнека, отполировать головку экструдера.
  5. Шероховатость поверхности. Для избавления от этой проблемы можно отполировать головку и повысить температуру плавки, а также подсушить полиэтиленовые гранулы. Но это не всегда помогает, и тогда приходится заменять партию полимера.

Отдельного внимания заслуживает проблема разнотолщинности, которая уже была описана выше. Неравномерная толщина может иметь разный характер, и в зависимости от этого варьируется способ устранения проблемы:

  • если раздутый рукав полностью асимметричен, то нужно изменить размер зазора по периметру, а также проверить, равномерно ли прогревается головка экструдера;
  • если разнотолщинность проявляется только поперек рукава, то нужно также изменить размер зазора и отрегулировать температуру плавки;
  • если разнотолщинность проявляется только вдоль рукава, то нужно изменить скорость его отвода, отрегулировать скорость вращения шнека, параметры температуры и охлаждения.

Заключение

Итак, экструзия – это процесс, при котором полиэтилен из гранулированного материала превращается в прозрачную пленку. Данная процедура является комплексной и требует не только специального оборудования, но и профессиональных навыков человека, который будет работать с экструдером. Тем не менее, при создании изделий из полимеров без экструзии обойтись невозможно.

Преимущества и недостатки экструзионного формования

Экструзионное формование представляет собой процесс переработки исходного полимерного материала в изделия, путём продавливания расплава через формующее отверстие и является одним из самых распространенных способов обработки полимеров.

Экструзионное формование подходит для таких материалов, как ПЭ, ПП, нейлон, ПВХ (как жесткий, так и гибкий), ABS, эластомеры и многие другие. Данный вид формования используется для создания изделий с постоянным поперечным сечением, таких ограждения, листы, трубы, оболочки кабелей и т.д.

Преимущества экструзионного формования:

Высокая скорость, большой объем

Пластиковые изделия можно производить быстро и в больших объемах, обеспечивая экономичность и скорость.

Экструзионное формование является относительно недорогим по сравнению с другими видами формования. Можно повторно использовать оставшиеся материалы, уменьшая отходы и затраты. В то же время экструзионное оборудование может работать непрерывно, обеспечивая 24-часовой рабочий день.

Экструзионное формование обеспечивает значительную гибкость при изготовлении изделий с постоянным поперечным сечением. Экструзия также позволяет изготавливать продукты, совмещающие в себе несколько видов пластика.

После завершения процесса экструзии пластмассы остаются теплыми, что позволяет дополнительно формовать изделие.

Недостатки экструзионного формования:

Ограниченность продуктовой линейки

Экструзия накладывает определенные ограничения на типы продуктов, которые могут быть произведены. Например, нельзя изготавливать пластиковые бутылки, так как форма сужается на одном конце. Но существуют альтернативы, такие как выдувное формование, которые все же требуют дополнительных инвестиций.

Разница в размере

На выходе пластмасса часто расширяется из-за жары. Трудно предсказать точную степень расширения, так как на расширение влияют различные факторы процесса, а это означает, что производитель должен быть готов к возможным отклонениям от стандартных размеров продукта.

4.2.2. Экструзия термопластов

Экструзия в настоящее время осуществляется в основном на шнековых прессах. Кроме него в состав машины входят охлаждающие, тянущие, режу-щие и другие устройства. Одночервячные экструдеры получили наибольшее применение. Червячный пресс состоит из следующих узлов:
— червяк,
— материальный цилиндр,
— загрузочная воронка,
— редуктор,
— электропривод,
— шкафы автоматики,
— пульт управления.

Червяк должен забирать непластифицированный материал от бункера и одновременно подавать его в виде гомогенного расплава к головке. По мере приближения к головке экструдера для компенсации изменения объема и плотности при переходе термопласта из твердого в расплавленное состояние, площадь поперечного сечения червяка должна уменьшаться. Это достигается путем уменьшения глубины канала червяка. В процессе эксплуатации червяки подвергаются воздействию повышенных температур, продуктов деструкции перерабатываемых материалов, а так же абразивному действию твердых частиц, случайно попавших в материал. В этих жестких условиях червяк должен долго противостоять истиранию, а так же влиянию скручивающего эффекта, поэтому для изготовления червяков используются коррозионно-стойкие легированные стали 40Х. Одной из наиболее важных характеристик червячной машины является отношение длины червяка к его диаметру. Обычно у машин, предназначенных для переработке пластмасс отношение L/d лежит в пределах 20-25.
Цилиндр экструдера представляет собой цилиндрическую камеру, в которой вращается червяк и перемещается термопластичный материал. Для экструдеров малого диаметра цилиндр обычно изготавливается сплошным. Цилиндр крупных прессов образуется из внешнего корпуса из высокопроч-ной стали и внутрь вставляется гильза из коррозионно-износостойкой стали. Между гильзой и охватывающим корпусом должен быть обеспечен достаточно плотный контакт, такой чтобы. достичь равномерного теплового потока. Для придания такой конструкции необходимой жесткости гильза обычно запрессовывается в цилиндр пресса, и для предотвращения переворачивания гильзы в процессе работы вставляются штифты. Внутренняя поверхность гильзы не должна быть слишком гладкой и полированной. Это необходимо чтобы обеспечить возможно больший коэффициент трения для поступающего сырья о стенку гильзы. Корпус машины обогревается с помощью электрического тока. Для этого ис-пользуют нагреватели индукционного или омического типа. Зона загрузки обычно охлаждается. Это необходимо чтобы не наблюдался перегрев массы в зоне загрузки и чтобы не происходило слипание массы термопласта и налипания на червяк. Если не применять охлаждение материала в зоне загрузки, то продвижение материала вперед будет затруднено или станет невозможным.
Загрузочная воронка может иметь либо круглое либо прямоугольное поперечное сечение, а так же может иметь вертикальные или наклонные стенки (рис. 4.5). Эти стенки могут быть расположены тангенциально к поверхности червяка или могут быть подрезаны снизу.

Рис. 4.5. Загрузочные воронки
а) центральное расположение, б) с тангенциальными стенками, в) с подрезанной снизу стенкой

В отдельных конструкциях особенно при переработке каучукоподобных материалов, когда материал в экструдер поступает в виде лент, загрузочная воронка может использоваться с увеличенной дополнительной выемкой. При питании экструдеров гранулами такие формы загрузочной воронки не целесообразны. Это связано с тем, что такая форма вызывает заклинивание в процессе работы червяка в результате попадания гранул термопласта в зазор между корпусом и гребнем стенки канала червяка.
Обычно на пути течения расплава полимера на выходном конце экстру-дера устанавливаются проволочные сетки для удержания посторонних вклю-чений. Набор сеток поддерживается решеткой, которая устанавливается между цилиндром и головкой. При наличии решеток и сеток наблюдаются повышенные давления в головке, поэтому решетки называют дросселирующими.
В процессе переработки полимер проходит через три состояния: твердый материал, смесь расплава и твердого материала, расплав.
Червяк по длине можно разбить на три зоны (рис. 4.6).

Рис. 4.6. Зоны червяка

Участок, на котором перемещается не расплавленный материал, принято называть зоной загрузки или питания. Назначение зоны загрузки — подача в зону сжатия холодного материала. Движение гранулированного материала в зоне загрузки одночервячного экструдера может быть осуществлено только тогда, когда коэффициент трения материала о стенку цилиндра выше, чем о поверхность винтового канала. Для выполнения этого условия необходимо чтобы червяк имел более низкую температуру, чем цилиндр, а поэтому весь червяк (или в зоне загрузки) охлаждается.
Материал в экструдере уплотняется и монолитная масса перемещается по винтовому каналу как пробка — пробковый механизм течения. В этой пробке отсутствует деформация сдвига до тех пор, пока температура материала не достигнет температуры плавления.
Далее материал переходит во вторую зону — зону сжатия или пластикации. На этом участке глубина канала постепенно уменьшается. Конструкция этой зоны должна обеспечить не только сжатие материала, но она должна учитывать изменение объема при переходе материала из твердого состояния в вязкотекучее. Воздух, содержащийся в материале, поступающим из бункера, должен быть отжат в зону загрузки. А материал в этой зоне должен быть сжат настолько, чтобы коэффициент теплопередачи достиг необходимой величины. Кроме того при движении через зону сжатия должен стать достаточно пластичным, способным к деформации с тем, чтобы смог нагреваться за счет усилия сдвига в нем и перемешиваться во всем объеме. Во время передвижения материала через зону сжатия, он гомогенизируется и уже в третью зону поступает в виде гомогенного расплава.
Таким образом, зоне сжатия материал постепенно переходит из твердого состояния в расплав, и в нем постепенно нарастает деформация сдвига. На коротком участке зоны сжатия вязкость и теплопроводность постепенно меняется. Длина его зависит от физико-механических свойств расплава и твердого материала, поскольку этот участок заполнен непрерывно изменяющейся суспензией из твердых частиц, которые взвешены в расплаве. Точка перехода из твердого состояния в расплав может меняться, она продвигается вдоль червяка в зависимости от условий переработки. Именно положение этой точки оказывает влияние на качество расплава, а, следовательно, и на изделие.
Третья зона — зона дозирования или выдавливания (нагнетания и гомогенизации). Эта зона работает как дозирующий насос с постоянной объемной производительностью и постоянным давлением. В конце этой зоны гомогенный расплав через пакет решеток и фильтрующих сеток поступает в головку.
Границы между зонами условны. Они могут изменяться в зависимости от сопротивления потоку расплава. В последнее время используются червяки с длинной зоной выдавливания (1/2 длины червяка), в отдельных случаях зона сжатия может иметь длину одного витка.
В комбинации с цилиндрами, имеющими отверстия для вакуум-отсоса, на практике встречаются двухстадийные червяки — они позволяют удалять из расплава летучие вещества и газы и они этим улучшают качество расплава. При этом можно исключить предварительную сушку и этим повысить производительность экструдера. Двухстадийные червяки состоят из двух частей: трех стандартных зон, но после зоны дозирования следует участок с увеличенной глубиной нарезки — эта зона называется зоной вакуумного отсоса или зоной декомпресии. Именно в этой зоне летучие и другие вещества удаляются из расплава с помощью вакуума через отверстия в цилиндре или червяке. Пройдя зону вакуумирования, расплав сжимается и поступает во вторую зону дозирования, затем в головку.
Дозирующая зона лимитирует производительность экструдера, поэтому она играет важную роль. Рассмотрим движение расплава в зоне дозирования (рис. 4.7). Под действием направленной вдоль оси канала силы, возникает поступательное движение расплава. Форма этого потока соответствует форме потока между двумя пластинами, из которых одна неподвижна, а другая движется. Этот поток получил название прямого или вынужденного.

Читать еще:  Резка металла болгаркой: основные правила

Рис. 4.7. Эпюры потоков расплава вдоль червяка
а) прямой поток, б) обратный поток, в) результирующий поток:
1 — при малом сопротивлении головки, 2 — при большом сопротивлении головки

Основными параметрами, определяющими расход вынужденного потока, являются глубина и ширина канала, диаметр червяка и скорость его вращения.
Если на выходе потока из канала есть сопротивление, то возникает минимальный обратный поток в сторону загрузочной зоны. Его физически нет, но прямой поток при этом тормозится, и профиль его искажается. На величину противотока влияет глубина канала, диаметр червяка, вязкость расплава и величина давления в головке.
Результирующий поток определяется разностью скоростей этих двух потоков.
Одновременно с движением вдоль канала имеется циркуляционное тече-ние расплава в поперечном направлении (рис. 4.8).

Рис. 4.8. Эпюра циркуляционного течения

Под движением набегающего гребня шнека материал как бы снимается с поверхности цилиндра, и на передней части витка будет увеличиваться объем материала. Увеличение объема материала вызывает повышение давления, а это в свою очередь вызывает появление циркуляционного потока в межвит-ковом объеме. Циркуляционный поток не влияет на производительность экс-трудера, но оказывает большое влияние на гомогенность расплава.
Кроме перемещения расплава в канале червяка при наличии сопротивления потоку на выходе из канала, небольшая часть расплава течет в зазоре, образующимся между наружным диаметром червяка и цилиндром в сторону зоны загрузки. Обычно утечка по сравнению с вынужденным потоком и противотоком очень не значительна и ею часто пренебрегают. Поэтому производительность дозирующей зоны с учетом всего сказанного равна разности между расходом вынужденного потока, расходом противотока и течения утечки.
Между шнеком и входом в формующий инструмент устанавливается ре-шетка, часто с несколькими сетками. Эта решетка служит для дополни-тельной гомогенизации материала, поступающего в формующий инструмент. При этом одновременно достигается дополнительный прогрев потока мате-риала. Набор сеток, которые накладываются на торцевую поверхность ре-шетки со стороны притока материала или устанавливаются в виде пакета ме-жду внутренними и внешними решетками, усиливает действие последних и, кроме того, этот пакет способствует задержанию на расплавленных частиц массы и посторонних включений. Это особенно важно при переработке от-ходов.
Увеличением сопротивления на выходе можно улучшить качество изде-лий, но при этом незначительно может снизится производительность, а это особенно проявляется при малых диаметрах червяка. При повышении давле-ния в головке происходит смещение зоны сжатия назад вдоль оси червяка, при этом усиливается эффект смешения и возрастает стабильность работы машины. С помощью решеток и набора фильтрующих сеток на практике ре-шают проблему увеличения давления.
Давление по длине корпуса распределяется не равномерно. Типичное распределение давления при переработке ПЭ приведено на рис. 4.9.

Рис. 4.9. Распределение давления по длине цилиндра
1 — при малом сопротивлении головки, 2 — при среднем сопротивлении головки, 3 — при большом сопротивлении головки

Кривая 1 соответствует случаю экструдирования через головку малого сопротивления. Давление, которое достигнуто в зоне загрузки и сжатия превышает на выходе из дозирующей зоны. В результате противоток меняет свое направление и течет в сторону головки. Фактическая производительность экструдера в этом случае превышает величину расхода вынужденного течения.
Кривая 2 изображает распределение давлений при экструдировании через головку такого сопротивления, при котором давление в начале и конце дозирующей зоны почти одинаково. В этом случае величина производительности приблизительно равна расходу вынужденного течения.
Кривая 3 соответствует наиболее распространенному случаю, при котором давление по всей длине червяка увеличивается примерно равномерно.
Создаваемое в головке машины давление необходимо для продавлива-ния расплава через головку и для его уплотнения. Для ПЭНП минимальное давление 50 кгс/см2. Повышение давления сверх 170-200 кгс/см2 не рекомен-дуется, поскольку это вызывает снижение прочности материала, поэтому оп-тимальное давление 110-115 кгс/см2.
В силу того, что расплав неоднороден, как правило, не удается дости-гать равномерного выхода расплава из головки. Скорость выхода расплава постоянно меняется в больших или малых пределах. Это произвольное изменение скорости экструзии назвали пульсацией, отрицательно сказывающейся на размерах экструдируемого профиля и качество изделий. Увеличение пульсации особенно проявляется при переработке низковязких расплавов (ПА), при использовании экструдеров с малыми шнеками, при изменении интенсивности охлаждения шнека. Для сглаживания пульсации используют либо дополнительную вытяжку, либо устанавливают дозирующий насос в конце шнека. В случае высоких требований к постоянству параметров выхода профиля в некоторых случаях применяют шестеренчатый насос.
В случае изготовления ПЭ пленки плоскощелевым методом пульсацию удается снизить за счет уменьшения расстояния между щелевой фильерой и поверхностью охлаждаемых приемных валков.
При экструзии профиля поверхность материала при давлении трется о поверхность профилирующей головки и выходит из головки в полированном виде, воспроизводя поверхность формующего инструмента. Для выталкивания изделий требуется повышенное давление, что положительно сказывается на качестве изделия. Выходящий профиль в процессе охлаждения дает усадку и при этом деформируется, и нарушается точность полученных размеров. Учитывая это размеры формующего инструмента надо корректировать.

Экструзия (extrusion)

Экструзия (от латинского extrusio — выталкивание) – это процесс непрерывного выдавливания расплавов через формующий инструмент для получения изделий определенного профиля, заданного формообразующим элементом конструкции (технологической экструзивной линии). [1]

Экструзия, как технологический процесс, представляет из себя технологию получения широкой гаммы изделий путём продавливания вязкого расплава материала или густой пасты через формующее отверстие. Обычно данная технология используется при формовке полимерных материалов (в том числе резиновых смесей, пластмасс, крахмалсодержащих и белоксодержащих смесей), ферритовых изделий (сердечники), а также в пищевой промышленности, путём продавливания формуемого вещества через формующее отверстие головной части экструдера.

Отдельно следует отметить, такое направление, как экструзию композиционных материалов на полимерной основе, используемую для серийного производства непрерывных изделий (пленок, листов, труб, шлангов), а также объемных изделий из полимерных композиционных материалов с термопластичной и термореактивной матрицей.

Особое место экструзия занимает в технологии 3d-печати, где по сути является первоосновой. Де-факто, 3d-принтер – это модифицированный экструдер.

Экструзионное оборудование часто выступает как один из элементов технологической пултрузионной линии, однако это все-таки две разные технологии: в отличие от экструзии, где основным рабочим воздействием служит давление, при пултрузии таковым является тянущее усилие.

Еще по теме экструзия:

  • Литература
  • Новости

Дополнительную информацию на предмет данного метода переработки полимеров можно найти при помощи поиска по сайту (вверху).

Что такое экструдер и экструзия

Экструзия исключает из производственного цикла трудоемкую механическую обработку. Это быстрый и недорогой способ получения пленок, труб, профиля и других изделий, выпускаемых погонажом из полимерного сырья. В статье расскажем, что такое экструдер, как происходит процесс экструзии полиэтилена, разберем тонкости экструзионной технологии.

Что такое экструзия полимеров?

Процесс экструзии происходит при нагреве полимеров максимум до 250 0 С. Производство идет на скорости до 120 метров/минуту. Около 30 % всего объема полимеров перерабатывается по экструзионной технологии с помощью экструдеров. Попробуем разобраться в тонкостях этого процесса.

Экструзия полимеров — это технология получения формовочных изделий из термопластов и их композиций на шнековых прессах. Осуществляется путем продавливания (под давлением) однородного расплава через щель формовочной головки экструдера.

Щель имеет определенную форму, которая определяет геометрию изделия — сайдинг, пленка, оконный ПВХ профиль. В качестве сырья используются гранулы полиэтилена ПВД и ПНД, полипропилена, ПВХ, полистирола и других полимеров.

Экструзия включает в себя следующие этапы:

  1. получение однородного расплава в экструдере;
  2. формование;
  3. охлаждение продукции;
  4. натяжение и намотка (пленки), нарезка (профиль, труба).

Устройство и принцип работы экструдера, что это такое

Уже по тому, что слова «экструдер» и «экструзия» являются однокоренными, становится понятным, что экструдер — это основной рабочий орган экструзионной линии.

По длине экструдер для полимеров условно делится на три зоны: загрузки, сжатия расплава и дозирования.

  • Зона загрузки. Гранулы (порошок, вторичное сырье) подаются в бункер самотеком или под напором сжатого компрессором воздуха. Шнек, который приводится в движение работой привода, вращается, и уплотняя полимер до состояния пробки, продвигает его к горячим секциям экструдера.
  • Зона плавления. Здесь шаг между витками начинает уменьшаться. Как следствие один и тот же объем полимера пытается поместиться в уменьшившемся пространстве. Пробка прижимается к обогреваемым стенкам трубы экструдера, плавится, расплав перемешивается. Хотим уточнить, что плавление происходит, в основном, не за счет нагревателей (они лишь интенсифицируют процесс), а из-за огромных сдвиговых деформаций в уплотняющемся полимере.
  • Зона дозирования. На выходе из экструдера полимер продавливается через систему фильтрующих сеток и проходит через формующее отверстие, профиль которого зависит от формы выпускаемой продукции.

Важно! Экструдер может различаться по типу и количеству шнеков. Выпускаются: одношнековые, двухшнековые и многошнековые, дисковые и многодисковые экструдеры.

О конструкции одношнекового экструдера.

Внутри толстостенного корпуса (трубы) вращается шнек — металлический стержень с винтовой навивкой. Шнек перемещает гранулы по направлению к экструзионной головке. Корпус опоясывают секции хомутовых нагревателей, которые греют металл и плавят полимер, прижимаемый винтом к внутренней поверхности трубы. «Горячую» часть оборудования помещают в водоохлаждаемый кожух, и сверху утепляют термочехлом.

Читать еще:  Ремонт бензопилы Stihl 361. Техническое обслуживание бензопилы Штиль 361

Экструзия пленки

Наиболее популярными формовочными изделиями, которые получают с применением экструзии, являются пленки. Их изготавливают из полистирола, полипропилена, полиамида, лавсана, поликарбоната, ПВХ, но самыми востребованными из них являются, конечно же, пленки из экструдированного полиэтилена высокого и низкого давления. Именно на их примере мы рассмотрим, какие этапы этот материал проходит на выходе из экструдера.

Существует два метода экструдирования пленок:

  1. Метод раздува рукава.
  2. Метод плоскощелевой экструзии.

Читайте также какие дефекты могут возникнуть при экструзии пленки и как их устранить.

Метод раздува рукава.

Полимер выдувается из экструдера для пленки через кольцевую щель в формующей головке. Визуально это выглядит, как из фильеры поднимается сплошной пленочный цилиндр, раздуваемый изнутри воздухом. Воздух подается под давлением через дорн — отверстие в центре головки.

Охлаждение при экструзии полиэтилена, в зависимости от ориентации рукава, может производиться по двум схемам:

    Если рукав направлен вертикально вверх или горизонтально, то пленка обдувается воздухом, поступающим через охлаждающие кольца по периметру рукава;

После остывания пленка складывается с помощью специальных «щек» в полотно и протягивается через отжимающие воздух валки. Готовый материал отправляется на намотку.

Чем быстрее охладить расплав полиэтилена на выходе из экструдера, тем выше будет прозрачность и блеск пленки. Почему так происходит? Дело в том, что при остывании в пленке образуется два вида молекулярных структур — кристаллическая и амфорная. Когда материал охлаждают медленно, то макромолекулы полимера успеют сформироваться в кристаллы, и экструдированная пленка будет мутной и неэластичной, но прочной. При быстром охлаждении кристаллы не успевают соединиться и пространство между ними заполняют амфорные связи, придающие пленке прозрачность, хорошую эластичность и гибкость.

Метод плоскощелевой экструзии.

Отверстие в фильере плоскощелевого экструдера протачивают в виде тончайшей щели. Пленка из формовочной головки выходит в виде непрерывного полотна определенной толщины и ширины.

Существует два варианта охлаждения пленки полученной плоскощелевым методом:

  1. Первый, это когда экструзионный полиэтилен сразу же после формования подается на охлаждающий барабан, температура поверхности которого поддерживается на уровне 30…50 0 С.
  2. Второй вариант — пленку пропускают через ванну с проточной водой. Такое шоковое охлаждение позволяет получать блестящий и прозрачный материал, но есть свои нюансы. Когда пленка заходит в воду, она вызывает рябь на ее поверхности, из-за которой на полиэтилене появляются пятна.

После охлаждения и сушки полиэтилен протягивается через натягивающие валы и идет на намотку.

Соэкструзия и коэкструзия.

Соэкструзия — это технология, использующаяся для получения многослойных пленок.

В качестве сырья может использоваться: полиэтилен низкой и высокой плотности, полипропилен, полиамидная пленка и др. полимеры. Гранулят этих пластических масс плавится в разных экструдерах, после чего соединяется и проходит через одну формовочную фильеру (головку). Для прочного склеивания нужно, чтобы молекулярная сетка полимеров была похожа по структуре. Но если нужно связать барьерный слой, например, EVOH и линейный полиэтилен, то потребуется специальные вяжущие сополимеры.

Соэкструзионные многослойные пленки используются для вакуумирования продуктов, как транспортная упаковка, с/х пленка (для мульчирования, пленка с эффектом антифог), упаковка фармацевтических препаратов.

По похожей технологии, которая получила название коэкструзия, изготавливают панели сайдинга и профиль ПВХ. Поливинилхлорид — основа профиля, занимает около 80% толщины панели, оставшиеся 20% — акрил. Как и в случае соэкструзии, используется работа двух коэкструдеров, где отдельно плавят ПВХ и акрил. Соединяются эти расплавы в щелевой филере, откуда выходят уже готовым спаянным изделием.

Коронарная обработка пленки после экструзии

Химическая инертность и малая поверхностная энергия пленки делают ее невосприимчивой к типографской или любой другой краске. Нанесение покрытия на поверхность полиэтилена станет возможным, если его поверхностная энергия будет хотя бы на 10 дин/см выше энергии наносимой краски. В ином случае краска будет просто собираться в капли. «Подзарядить» пленку можно коронированием. Каждая экструзивная линия оборудована активатором обработки коронным разрядом, который состоит из: генератора, трансформатора и электродов. При пропадании пленки в область электромагнитного поля растет ее поверхностная энергия и повреждается верхний слой макромолекул (микротравление).

Применение технологии экструзии

  • Химическая промышленность. Почти все термопласты и их композиции могут перерабатываться экструзией в готовые изделия (пленки, трубы, оболочки изоляции, сайдинг, листы).
  • Производство комбикорма. Измельченное сырье для производства комбикорма поступает в экструдер, где подвергается уплотнению, сжатию и температурной обработке при температуре до 200 0 С. Этот способ переработки повышает питательность и усвояемость корма, сохраняет в нем витамины и препятствует размножению микроорганизмов.
  • Брикетирование твердого биотоплива. Переработка биомассы (торфа, угольной пыли, шелухи подсолнечника, отходов сахарного производства, соломы сои, щепы) и прессование ее в гранулы или брикеты производится на экструдерах;
  • Пищевая промышленность. Макароны, кукурузные палочки и хлопья, жевательная резинка и чипсы, соевые продукты— все эти продукты изготавливают с помощью пищевой экструзии.

Развитие экструзионного производства сейчас идет сейчас по трем направлениям. Это: усовершенствование существующего оборудования, применение новых композиций полимеров, совершенствование автоматизированных систем управления. Последнее направление представляется наиболее актуальным — уже сейчас в России появились установки оборудованные АСУ на основе микропроцессора. Они позволяют автоматически контролировать не только работу экструдера, но и системы подготовки сырья, калибровки и обрезки готовых изделий.

Как производят пластмассу на заводе — 4 способа обработки

Чтобы понять, как и из чего делают пластмассу нам необходимо разобраться, что же такое пластмасса по своей сути. Пластмассы — это материалы, в основу которых входят молекулы синтетических полимеров. Полимеры получают посредством химических реакций полимеризации, поликонденсации и полиприсоединения. В данном случае этим реакциям подвергаются мономеры выделяемые из нефти, природного газа и угля, такие как этилен, пропилен, бензол, фенол, стирол и другие. То есть по сути, сама пластмасса получается посредством химических реакций, а вот уже дальнейшая её обработка — это уже более сложный и интересный процесс.

Пластмассовые изделия имеют широкое применение из-за своей доступности, а также из-за их свойств: малая плотность, низкая теплопроводность, большое тепловое расширение, хорошие электроизоляционные свойства, высокая химическая стойкость, хорошие технологические свойства.

Виды пластмасс

Для начала давайте вкратце рассмотрим виды пластмасс. Они классифицируются исходя из их поведения на термообработку.

Выделяют три основных вида пластмасс:

    Термопласты; Реактопласты; Эластомеры.

Термопласты хорошо плавятся, под воздействием высокой температуры, и также хорошо затвердевают при охлаждении. Имеется возможность обработки большим количеством методов. Самый большой плюс таких пластмасс, в том что процесс плавления обратим и может повторяться многократно. То есть, существует возможность перерабатывать пластмассовые отходы в новые изделия.

Реактопласты в процессе производства разогреваются и приобретают твердую форму, при повторном нагревании не размягчается, а молекулы распадаются. Обладают повышенной термостойкостью.

Эластомерам свойственна повышенная эластичность, которая сохраняется в большом диапазоне температур (приблизительно от -60 до +250). Силикон и каучук относятся к эластомерам.

Методы производства пластмасс

Теперь к самому интересному. Методов переработки большое количество (около 18). Под методами и технологиями переработки подразумевается изготовление непосредственно самих пластмассовых изделий из исходного материала. Исходный материал бывает гранулированный или порошкообразный. Самые популярные и интересные методы переработки это:

    Экструзия; Прессование; Литье под давлением; Вспенивание.

Экструзия — это выдавливание расплава из исходного материала через отверстие определенного сечения. Таким методом делают длинномерные изделия, такие как: пластиковые трубы, листы, пленки, профили. Также используют для покрытия проводов, кабелей защитной оболочкой. Для этого их пускают вместе с разогретым исходным материалом через отверстие. То есть все кабели шнуры и провода были обработаны именно этим методом.

Литьевое прессование — это самый распространенный метод получения изделий. Им изготавливается большинство не крупных деталей средней сложности. В разогретую форму насыпают исходный материал и сверху осуществляют давление прессом тоже определенной формы называемый пуансоном (если толщина детали одинаковая, то форма такая же). Через некоторое время деталь извлекается при помощи выталкивателя.

Литьё под давлением — осуществляется на инжекционно-литьевых машинах — термопластавтоматах. Существует огромное множество их классификаций, но суть у всех одинаковая. Разогретый исходный материал впрыскивается под давлением в литейную форму, в которой происходит отвержение. Таким методом производиться более трети общего объема пластиковых изделий и применяется он в основном в крупно производственных масштабах.

Вспенивание — очень интересный метод. Он применяется в изготовлении в тепло-, звуко-, шумоизоляционных материалах. В пластик вводят газообразующие наполнители и получаются пластмассовые конструкции с ячейками, которые и служат вышеперечисленными материалами.

Тема 5. Изготовление изделий из пластических масс методом экструзии

Экструзия — способ получения изделий или полуфабрикатов из полимерных материалов неограниченной длины путем выдавливания расплава полимера через формующую головку (фильеру) нужного профиля

Данный метод находит применение для труб, пленок, листов, сеток, профилей.

В экструзионной установке наиболее значимым элементом является сам экстру­дер, называемый также шнековым прессом.

Перемещение расплава в экструдере производится за счет давления создаваемого шнеком или диском.

Рис.9. Схематическое изображение экструдера: 1 — шнек; 2 — материальный цилиндр; 3 — нагреватели; 4 — загрузочный бункер; 5 — редуктор; 6 — двигатель

В процессе экструзии протекают физические и химические процессы.

К физическим относятся фазовый переход полимеров из твердого состояния в вязко-текучее. К химическим процессам относят термическую и механическую деструкцию. Точное выдерживание параметров позволяет уменьшить деструкцию как термическую так и механическую.

В процессе экструзии необходимо обеспечивать перемещение расплава по длине шнека. Частота вращения шнека обеспечивает создание необходимого давления. По длине шнека условно выделяют три зоны: зона загрузки, плавления и гомогенизации расплавов, зона дозирования

Зона загрузки-это участок шнека от загрузочной воронки до появления расплава на поверхности шнека

Зона плавления и гомогенизации- это участок шнека на котором наблюдается вязкое-течение расплава.

Зона дозирования- это участок шнека на котором происходит выравнивание температуры расплава и его гомогенизация.

Материалы подвергаемые экструзии

Экструзии поддаются все термопласты. Единственное ограничивающее условие — все подлежащие переработке полимеры в состоянии плавления должны обладать вы­сокой степенью вязкости. Это необходимо для того, чтобы выходящий из формующей головки расплав не растекался, а сохранял на короткое время приданную ему форму. Высокая вязкость расплава достигается либо высокой степенью полимеризации, либо введением в полимер определенных добавок.

Принцип работы экструдера состоит в том, что в нагреваемом материальном ци­линдре вращается шнек, который уплотняет, расплавляет и гомогенизирует полимер­ную массу, а затем выдавливает ее сквозь выходное отверстие формующей головки. Сам по себе экструдер еще не является машиной для переработки полимеров, а пред­ставляет собой лишь пластицирующее устройство.

Экструдер, укомплектованный формующей головкой, устройствами калибровки, охлаждения, отвода и намотки — это технологическая установка для переработки по­лимеров (рис. 9).

Наряду с одношнековыми машинами также используются и многошнековые экст­рудеры.

Рис. 11. Схема экструзионной линии 1 — источник энергии; 2 — полимерное сырье: 3 — экструдер; 4 — формующая головка; 5 — калибровка; 6 — охлаждение; 7 — тянущее устройство; 8 — намотка; 9 — сепаратор; 10 — приемное устройство; 11 — экструдат

Конструкция одношнекового экструдера

Одношнековый экструдер состоит из материального цилиндра с размещенным в нем шнеком, электродвигателя, загрузочного бункера и редуктора (рис. 9.).

На цилиндре устанавливаются несколько кольцевых нагревателей (от 4 до 6), каж­дый из которых регулируется индивидуально. Как правило, в каждой зоне нагрева смонтировано охлаждающее устройство, что повышает точность регулировки темпе­ратуры. Для предотвращения преждевременного оплавления полимерной массы зона цилиндра, находящаяся в непосредственной близости от загрузочного отверстия, в процессе работы экструдера постоянно охлаждается.

Вопросы для закрепления знаний

2. Зоны в экструдере?

3. Устройство экструдера?

4. Схема экструзии?

5. Материал перерабатываемый экструзией?

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector