Полимеры являются распространенными материалами. Но чтобы изготовить из них какой-либо предмет, требуется воспользоваться специальным оборудованием. Таким комплексом является экструзионная линия.
Процесс представляет собой выдавливание материала в определенную форму. Экструзионная линия отвечает за процесс безостановочной обработки вещества посредством продавливания через соответствующие формующие инструменты до конечного продукта. Для этого используется вязкий материал.
Основные требования к технологии экструзии при производстве листовых материалов
Экструзия является распространенным способом производства деталей из пластмассы. Такой обработке могут подвергаться практически все соответствующие материалы: эластомеры, термопласты, реактопласты.
Экструзию применяют для создания полимерных пленок, производства труб, наружных оплеток для проводов, элементов оптических систем, смесей резины, пластмасс и прочего в зависимости от качества сырья.
Кроме того, методику используют в производстве тепловых изоляционных материалов. Получается пенополистирол высоким уровнем качества, который применяют в изоляционных работах для железных дорог, фундаментов.
Изделия формируются экструзионными линиями. Их достаточно много в зависимости от профиля материала. Наиболее распространенный вариант оборудования предназначен для пластмассы. Линия включает различные агрегаты – экструдеров обычно несколько. К ним полагаются дополнительные инструменты.
Основными агрегатами для обработки полимеров являются экструдеры одношнековые и двухшнековые, дисковые и поршневые.
Технологический процесс предполагает пластификацию и передвижение материала шнеком в последствие вращения внутри цилиндра. Последний имеет 2 зоны:
1. Зона питания. Порошки, гранулы, сажевый концентрат транспортируются в область между витками шнека, располагаются плотнее.
2. Зона пластификации и плавления. Сырье плавится в местах, которые примыкают к поверхности цилиндра. Потом спрессовывается.
3. Дозирование расплава. Материал гомогенизируется и продавливается через формующую головку.
К основным параметрам экструзионного метода относят температуру в зонах устройства, давление, режим охлаждения. Эти данные определяются в процессе. Главные технические показатели экструзионных линий – характеристики шнека: длина, диаметр, их соотношение, скорость вращения.
Выделяют 3 главных способа экструзии:
1. Холодная. Задействованы к материалу только изменения механического типа, когда тот медленно передвигается под давлением, а формование осуществляется головкой, деление которой отличается.
2. Теплая. Смешивается сухой компонент с водой перед подачей в конструкцию экструдера. Там осуществляется не только механическое, то и температурное давление. Иногда изделия требуется дополнительно просушивать.
3. Горячая. В данном случае все проходит быстро и при температуре примерно в 200С. Для этого задействовано нагревательное оборудование.
Экструдер является главным оборудованием в экструзионной линии, предназначенной для производства пластмассовых изделий. Основные узлы следующие:
Выделяют экструзионные машины:
Одношнековый тип является специальным экструзионным оборудованием, которое чаще всего используется в линиях. Обычно делают на них листы, пленки, трубы, профили.
Устанавливаются шнеки барьерного типа, чтобы повысить производительность устройство за счет возрастания индекса перехода тепла от цилиндра к материалу. Уменьшение потребления энергии при этом осуществляется за счет зоны загрузки, где нарезка либо прямая, либо в виде винта.
Кроме того, задействуется специальная охлаждающая система. Если требуется обработка полимеров гигроскопического типа, то включают и зону дегазации.
Двухшнековые машины бывают параллельными и коническими. Последние предназначаются для переработки ПВХ, который подается в гранулированном или порошковом виде. Его используют для создания профилей. Подобное оборудование создает высокое давление для соответствующего уровня гомогенизации за короткий промежуток времени.
Шнеки вращаются навстречу друг другу. В итоге в цилиндр поставляется вещество. При этом температура полимера не увеличивается, а уровень трения внутри снижается. В оборудовании устанавливают различные системы управления, сушильные бункеры, загрузочные агрегаты.
Параллельные двухшнековые экструдеры применяют, когда требуется смешать несколько типов полимерных материалов. Система охлаждения жидкостью, входящая в такую конструкцию, дает возможность регулировать температуру веществ. Оборудование можно легко подстроить для определенных композиций, используя наборные элементы.
Специальное экструзионное оборудование – многошнековое. Сюда относятся машины 4-шнекового и планетарного типа. В последней располагается червячная система (1 центральный плюс 6 дополнительных шнеков). Подобное оборудование обычно применяют, когда требуется обработать сырье, склонное к быстрому разрушению под действие температуры.
Поршневые машины еще называются бесчервячными. Их применяют не часто, что связано с низким давлением и показателем производительности в пластификации. Обычно это оборудование используют для обработки политетрафторэтилена. Подобным агрегатам требуется много места и сложное обслуживание.
Дисковые экструдеры, как и предыдущие, используются тоже редко. Сырье перемещается к подвижным узлам, увеличивается давление за счет адгезионных свойств материала. Машины бывают одно- и многодисковыми. В последнем случае давление будет намного выше. Самое популярное изделие, которое получают посредством данного воздействия – пленка (ручные ее смогут соединять).
Распространенным является метод плоскощелевой экструзии. Отверстие в оборудование протачивают так, что оно стало тонким. Пленка, которая выходит из головки полотном, будет определенной толщины и ширины. Потом ее охлаждают.
Есть 2 варианта:
1. Помещение на специальный холодный барабан.
2. Пропускание через ванну с водой.
В целом оборудование применяется для создания листов и пленок шириной с эту щель в агрегате.
Для труб экструдеры тоже используются. В зависимости от используемых материалов задействуют 1- или 2-шнековые агрегаты. Дополнительно применяют охлаждающие устройства, дробилки и прочее. Выпускают канализационные, газовые, водопроводные, дренажные и другие разновидности полимерных труб.
Преимущества экструдеров заключаются в их экономичности, высокой производительности, простоте использования, обслуживания и монтажа, прочности, надежности. Для запуска линий требуется минимальное количество людей.
Но одной из проблем является появление пузырьков. Для их устранения применяют дегазирующие экструдеры. В них потом сырье, в котором нужно убрать пузыри, перемещается от привода шнека. А дегазированный материал проходит к его концу. После подачи сырья осуществляется действие атмосферного давления или вакуума. Так и происходи дегазация.
Экструзионная линия для производства гранул композиционного материала для кабельной промышленности
Применяются полиэтилен, ПЭНД и сажевый концентрат в гранулированном виде, а также Ирганокс в порошковой форме и жидкий дбутилоловодилаурат. Показатель производительность линии должен составлять от 800 до 100 кг в час. Температура среды – от 10 до 400С, а воды для охлаждения – 150С.
Используется экструзионная линия для создания композиционных гранул. Они применяются в кабельной промышленности. Основой такой линии является 2-винтовой экструдер. В комплекте применяют гравиметрическое оборудование для дозировки, а также водокольцевую систему, чтобы создавать гранулы.
Мощность в узле переработке составляет 710 кВт, а в зоне нагрева – 170 кВт. Двигатель рассчитан на 11 кВт. Вращение составляет 1500 оборотов в минуту. Давление – 6 бар. Оборудование изготовлено из нержавеющей стали и специальных сплавов.
Его применяют для того, чтобы соединять полимеры термопластичного типа.
