Экструзионное оборудование

Одним из основных способов переработки пластмасс является экструзия. 

Он основан на изготовлении деталей путем продавливания расплавленных термопластичных полимеров через специальные экструзионные головки (сопла, фильеры), которые придают материалу нужную форму.

Экструдер — самая популярная машина для производства пластмассовых изделий—является важнейшим элементом экструзионной линии, отличающейся сложной конструкцией.

Изготовление изделий путем экструзии используется в различных сферах:

• электротехническая промышленность — создание оболочек для кабелей, деталей инструментов и оборудования;

• строительная отрасль — производство труб, ПВХ профиля, полимерных пленок, тепловых изоляционных материалов;

• пищевая отрасль — изготовление макарон, лапши, батончиков из шоколада;

• сельское хозяйство — комбикорма, топливные брикеты;

• медицина, фармакология — трубки, батончики гематоген, таблетки.

Экструзионные линии работают одинаково. Различия в конструктивном исполнении, технических параметрах и режимах зависят лишь от требований к конечному продукту.

Экструзионные линии имеют различные исполнения и характеристики. По конструкции делятся на типы:

• с вращающимся корпусом;

• с горизонтальным или вертикальным шнеком.

• По взаимному положению центральной оси червяка относительно заготовки различают экструдеры:

• прямоточные — используются для изготовления изделий, где не нужно внутреннее отверстие (полимерные нити, пленки, шнуры);

• с прямоугольной головкой — предназначены для изготовления изделий с внутренней полостью по всей длине (например, оболочек электрических кабелей);

• с косоугольной головкой — более удобный вариант, чем прямоугольная головка, применяется для изготовления кабельной продукции.

Формующие головки могут быть прямоугольными, косоугольными, прямоточными.

Подающие устройства бывают: шнековыми (одношнековыми, двухшнековыми, многошнековыми); поршневыми; валковыми; дисковыми; комбинированными; шестеренчатыми.

По скорости вращения шнека они делятся на быстроходные и нормальные.

Принцип работы.

Метод экструзии является самым популярным способом создания пластиковых изделий. Сырьем могут быть различные термопластичные полимеры: полипропилен, полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол. Современное экструзионное оборудование работает по технологии горячей, теплой или холодной экструзии.

В камеру загрузки подается измельченный материал, после чего полимерные гранулы поступают в рабочий цилиндр, в котором есть три зоны:

• питания,

• пластификации,

• дозировки и выпрессовывания.

Измельченный материал захватывается винтами шнека. Вращаясь внутри цилиндра, он разогревается, становится плотнее, затем перемещается в зону пластификации. Постепенно плавясь и спрессовываясь, далее скользит по шнеку в зону прессовки, затем выдавливается через формирующую экструзионную головку.

Любой экструдер состоит из основных рабочих модулей, в число которых входят: корпус с нагревательными элементами и сложными фильтрами; шнек размещается внутри корпуса, является главным рабочим механизмом машины называемым шнековой парой; загрузочный бункер для приема сырья; электродвигатель и редуктор, обеспечивающие работу машины; экструзионную головку для формовки изделия; механизмы калибровки, тянущие устройства; приборы регулировки параметров.

Винт, шнек или червяк — это главный рабочий орган экструдера. Винты выпускаются в виде цилиндров или конусов, сужающихся к выходу. Они различаются по диаметру, длине, глубине и шагу витков. Машины настраиваются на определенные параметры по консистенции, степени вязкости, текучести, другим параметрам плавления. Управляется производственная линия пультом в автоматическом режиме. Встроенные датчики осуществляют производственный контроль. Дегазация выполняется для предотвращения возникновения воздушных пузырьков в расплаве, и как следствие — пустот и полостей в готовых изделиях. Удалении влаги и воздуха происходит путем выпаривания под действием повышенных температур искусственно созданного вакуума. Дегазаторами оснащаются устройства для изготовления сложных изделий, к качеству которых предъявляются повышенные требования: оконные пластиковые профили, трубы для трубопроводов, пленки.

Именно шнек является главным рабочим органом. Захватывая материал, он перемещает его по корпусу агрегата к экструзионной головке, формирующей изделие. Двигаясь по цилиндру, материал уплотняется, нагревается, размягчается, становится однородным. В результате работы шнека на формирующий узел поступает однородный гомогенизированный расплав. Количество и вид шнеков — главные параметры, определяющие характеристики устройства. Одношнековые экструдеры — самый простой и распространенный вариант машины, используемый при выпуске полимерных пленок, простых пластмассовых изделий. Все этапы работ осуществляет один оператор, поскольку все узлы машины располагаются компактно. Двухшнековые машины более мощные и производительные, с высокой теплопроводностью. Их винты могут находиться во взаимном зацеплении, двигаться параллельно или встречно. Устройства способны перерабатывать порошковый ПВХ, с которым не справятся одношнековая техника. Применяются для смешивания нескольких видов полимерного сырья. Двухшнековые агрегаты подходят для переработки гигроскопичных гранул. В них часто есть камеры дегазации.

Экструзионные машины оснащены системой управления с датчиками регулировки температуры, скорости подачи сырья и движения шнека. Оператор должен выставить требуемые параметры, отслеживать показания приборов, поддерживать их работу на протяжении всего производственного цикла.

Автоматическая система управления обеспечивает необходимые температурные параметры во всех зонах агрегата и формующей головке фильеры. Каждый рабочий модуль оснащен независимыми приборами, позволяющими более точно настраивать параметры работы машины, для получения качественного результата.

От диаметра и скорости вращения шнека зависит производительность экструдера. Повысить её помогут барьерные шнеки или дополнительные встроенные витки, разделяющие шнек на зоны. Нужно учитывать, что повышение скорости может отрицательно повлиять на качество продукции. Важно соблюдать оптимальный баланс этих параметров, чтобы в погоне за скоростью и производительностью не снизить качество продукции.

Форму изделиям придают специальные отверстия — формирующие фильерные головки. По длине изделия нарезаются после завершения сушки.