Extrudarea - o metodă de prelucrare a materialelor polimerice ale continuul forțarea topiturii printr-o matriță, forma geometrică a canalului de ieșire, care definește profilul produsului sau a produsului intermediar.
Aproximativ jumătate din termoplast sunt transformate în produse în acest fel. filme de extrudare obținute, foi, tuburi, furtunuri, capilare, tije, siding, profile diferite de complexitate aplicată izolației polimerice pe firele, care produc o varietate de construcții multistrat și muluri materiale plastice combinație hibridă utilizate. reciclare polimer și granularea este, de asemenea, realizată folosind echipamentul de extrudare.
Echipamentul principal al procesului de extrudare este de extrudare cu șurub, echipat cu un cap de formare. În extruder, materialul polimeric este topit, plastifiat și este apoi injectată în matriță. Cele mai frecvent utilizate modificări cu una și diferite extruder cu două șuruburi.
Uneori, atunci când materialele plastice sunt utilizate besshnekovye sau disc extrudere, în care corpul de lucru este extrudat din topitură în cap, aceasta este o formă specială a unui disc. sunt utilizate atunci când este necesar extruderele disc pentru a obține o amestecare îmbunătățită a componentelor de amestec. Din cauza incapacității de a dezvolta o presiune de formare ridicată astfel extruderele sunt folosite pentru a produce produse cu proprietăți mecanice relativ scăzute și mici precizie dimensiuni geometrice.
extruderele combinate sunt ca dispozitiv de operare entitate care combină un șurub și o porțiune de disc, și discul numit-vierme. Ele sunt folosite pentru a asigura un efect de amestecare bună, în special în prelucrarea materialelor compozite. Ele melt plastice având vâscozitate scăzută și o elasticitate suficient de mare prelucrate.
Procesele care au loc în timpul extrudării.
Fig. 1. Diagrama unui singur extruder șurub. 1- buncăr; 2- șurub; 3- Cilindru; cavitate 4 pentru circularea apei; 5- încălzitor; 6- grile grilei; 7 forma capului.
proces de extrudare Procesul constă în mișcarea secvențială a materialului șurub rotativ în zonele sale (a se vedea figura 1 ..): Putere (I), masticației (II), în stare topită de distribuire (III), și apoi avansând canalele de topitură ce formează cap.
Împărțind șurubul pentru zona I-III se realizează pe grila de bază și indică ce funcționare practic efectuează această porțiune de șurub. Zona de separare a șurubului la condiționat, deoarece, în funcție de natura polimerului care este prelucrat, temperatura și viteza condițiile de proces și de alți factori la începutul și sfârșitul operațiilor specifice pot fi deplasate de-a lungul șurubului, capturarea zone diferite sau se deplasează dintr-o locație în alta.
Cilindrul are, de asemenea, o anumită lungime a zonelor de încălzire. Lungimea acestor zone este determinat de dispunerea încălzitoarelor pe suprafața sa și temperatura. Boundaries I-III ale zonelor zonelor cu șurub și încălzire baril pot fi diferite.
Considerăm comportamentul secvențial material de pe fiecare etapă de extrudare.
încărcarea materiei prime. Materia primă pentru extrudare, introduse în pâlnia poate fi sub formă de pulbere, granule, panglici. Dozarea uniformă a materialului din buncăr asigură extrudatul de bună calitate.
Reciclarea polimerului sub formă de peleți - cel mai bun mod de putere extruder. Acest lucru se datorează faptului că granulele de polimer sunt mai puțin predispuse la formarea de „domuri“ în buncăr decât pulberea, prin urmare, pulsațiile de curgere sunt eliminate la ieșirea din extruder.
Încărcarea spațiului interturn sub pâlnia siloz are loc la o lungime șurub interval egal cu (1 - 1,5) D. În formarea „Codul“ pe pereții melcului silozului se oprește material alimentar. Pentru a depăși acest lucru aveți nevoie pentru a pune în buncărului Turners.
Fluiditatea materialului depinde în mare măsură de umiditate: cu cât umiditatea, cu atât mai puțin fluiditatea. Prin urmare, materialul trebuie să fie mai întâi kilned.
Pentru a crește productivitatea peletele mașinii poate fi preîncălzit.
Utilizarea dispozitivului pentru alimentarea forței de material din buncărul melcul, de asemenea, reușește să îmbunătățească în mod semnificativ performanța mașinii (de 3-4 ori). Când compactarea materialului în spațiul interturn al aerului șurub deplasat iese înapoi prin buncăr. În cazul în care eliminarea aerului este incompletă, atunci acesta va rămâne în topitură și după turnarea cavității formează un produs care este de produse casatorite.
Schimbarea înălțimea nivelului de umplere al materialului sitei afectează, de asemenea, caracterul complet al șurubului. De aceea, buncărul este prevăzut cu manometre automate speciale, care are loc pe materialul smoală încărcare buncăr la nivelul dorit. Se incarca buncărului extruder se realizează cu ajutorul unui transportor pneumatic.
În funcționarea continuă un extruder poate supraîncălzi cilindru sub buncăr și cuva buncărului. În acest caz, granulele încep să se lipească între ele și de a opri fluxul lor de melcul. Pentru a preveni supraîncălzirea cavității cilindrului făcut aceasta pentru circulația apei de răcire (vezi. Fig. 1, poz. 4).
zona de alimentare (I). granule provenind din buncărul de umplere melcului zona de spațiu interturn I și compactat. Sigilarea și comprimarea granulelor în zona I se produce, de obicei, prin reducerea adâncimii de tăiere h a șurubului. Promovarea granulelor realizate datorită valorilor difference forței de frecare a polimerului pe suprafața interioară a corpului cilindrului și suprafața șurubului. Deoarece suprafața de contact a polimerului cu suprafața șurubului este mai mare decât suprafața cilindrului, este necesară pentru a reduce coeficientul de frecare polimer al șurubului, deoarece altfel materialul va înceta să se miște de-a lungul axului filetat și se va roti cu acesta. Acest lucru se realizează prin creșterea (încălzire) Temperatura de temperatură a pereților cilindrului și înșurubați (șnec răcite cu apă).
Încălzirea polimerului în zona I se produce datorită căldurii disipativ generată de materialul de fricțiune, și datorită căldurii suplimentare de la încălzitoarele dispuse de-a lungul circumferinței cilindrului.
Uneori, cantitatea de disipare a căldurii poate fi suficientă pentru a topi polimerul, apoi taie încălzitoarelor. În practică, acest lucru se întâmplă foarte rar.
La temperatura optimă a procesului de polimer compactat, compactat și formează un dop solid în spațiul interturn (vezi. Fig. 2). Este cel mai bine dacă acest tub de alunecare este format și este stocat la limita zonelor I și II. Proprietățile Tube determină în mare măsură de polimer performanța mașinii, stabilitatea transportului, valoarea maximă a presiunii, și așa mai departe. d.
Fig. tub de topire a materialului 2. Conducerea în zona II în secțiunea șurub interturn. 1- peretele cilindrului; coamă 2- șurub; 3- polimer se topesc fluxuri; 4- polimer compactat solid (tub) în extruder.
plastifiere și zona de topire (II). La începutul polimer submelting zona II are loc adiacent suprafeței cilindrului. Topeste construiește treptat și afectează lățimea descrescătoare a plutei. Deoarece adâncimea de tăiere a șurubului descrește pe măsură ce se deplasează un material din zona I la zona III, presiunea rezultată determină dopul presat ferm de peretele fierbinte al cilindrului, topitura de polimer are loc.
In topiturile tuburilor din zona plastication și, de asemenea, sub influența căldurii generate datorită frecării vâscoasă interne în material pentru a topi un strat subțire (poz. 3 din Fig. 2), în cazul în care deformarea intensivă de forfecare care apar. Această din urmă împrejurare conduce la un efect de amestecare pronunțat. Topitura este intens omogenizat și se amestecă componentele materialului compozit.
End Zona II se caracterizează prin dezintegrarea în bucăți individuale tub. Mai mult, polimerul se topesc cu resturi de particule intră în zona de dozare.
P creștere a presiunii principale a topiturii are loc la limita zonelor I și II. Această delimitare formează un dop de material compactat ca culiseaza pe șurub: în zona I este un material solid în zona de topire II-. Prezența acestei congestia și creează o contribuție majoră la presiunea topiturii. De asemenea, creșterea presiunii are loc în detrimentul reducerii adâncimii de tăiere a șurubului. Depozitat la ieșirea presiunea cilindrului este utilizată pentru a depăși grila de rezistență, canalele de curgere a topiturii în cap și produsul laminat.
Zona de dozare (III). Promovarea materialului eterogen (topitură, particule de polimer solid) continuă să fie însoțită de eliberarea de generare a căldurii interne, care este rezultatul efortului de forfecare intensă în polimer. Masa topită continuă să fie omogenizat, rezultând într-o topire finală a reziduurilor solide de polimeri cu viscozitate medie și temperatura părții topite.
In spatiul interturn are un număr de fluxuri de topitură, dintre care principalele sunt longitudinale și circulație. Magnitudinea longitudinal (de-a lungul axei șurubului) al extruderului determină performanța debitului Q și circulația - omogenitatea sau calitatea amestecarea componentelor polimerice.
La rândul său, fluxul longitudinal este compus din trei fluxuri de topitură: înainte, înapoi și fluxul de scurgere.
flux direct cauzată de mișcarea șurubului în direcția capului de formare. flux invers - un curent imaginar, din cauza presiunii ridicate de cap; în realitate nu există. flux scurgere are loc la o depășire de topitură între cilindru și creasta șurubului.
Ieșire Q din extruder cu distribuția vitezei a diferitelor fluxuri este
Q = QPR - Qobr - QUT.
în cazul în care QPR. Qobr. QUT - performanța dispozitivului de extrudare în aval, și se topesc de scurgere, respectiv refluxul.
Q = n - ?? • (? P) / (• L?)
unde n - frecvența de rotație a șurubului; ? P - Presiunea la ieșirea melcului (la capătul zonei III);. - viscozitatea efectivă a topiturii; L - lungimea șurubului;. - rata directă cu debit constant. - rata refluxului constantă, care depinde de parametrii geometrici ai șurubului.
Principalii parametri ai procesului de extrudare. Pentru parametrii de proces includ temperaturi de procesare a polimerului, se topesc sub presiune, zone de temperatura matriței temperatura și modurile de răcire ale extrudatul turnate.
La vâscozitate prea ridicată în topitură pentru a produce articole prin extrudare dificilă datorită rezistenței ridicate, a curgerii topiturii, apariția regimului de curgere instabil. Toate acestea duc la formarea de defecte de produs.
Creșterea temperaturilor de procesare poate duce la degradarea termică a topiturii și creșterea presiunii, puterea de antrenare la temperaturi mai mici - de degradare mecanică, adică de extrudare în topitură trebuie aplicată polimeri cu fluctuație relativ îngust interval de vâscozitate.
Principalele caracteristici sunt un extruder cu un singur șurub, L, D, L / D, șurub viteză n, profilul geometric al șurubului (vezi Fig.3.) Și compresiune (compresie) - raportul dintre volumul unui rotire a șurubului în zona de alimentare pentru volumul unei bucle în zona dozare.
Fig. 3. Structura de conducere bandă șurub
Extruderele Korotkoshnekovye au L / D = 12-18, dlinnoshnekovye L / D> 30. Cel mai comun extruder cu L / D = 20-25.
O indicație a extruderului este raportul său effektivnost- de performanță a consumului de energie.
Materiale. Majoritatea termoplaste și compoziții ale acestora pot fi prelucrate prin extrudare. Este suficient ca timpul de staționare a topiturii în extruder la această temperatură, a fost mai puțin timp stabilitatea termică a polimerului la aceeași temperatură. Cele mai frecvent utilizate polimerii de extrudare în vrac următoarelor tipuri. PE, PP, PS PA PC, PVC (plastifiat si neplasticizată), PET și amestecuri ale acestora cu excipienți anorganici sau polimerice și compoziții mai complexe bazate pe ele.
Materialele utilizate pentru extrudare și de prelucrare a modurilor în care MFR variază în 0.3-12 g / 10 min, deoarece de viscozitate joasă topește imposibilă obținerea țaglă extrudare continuă într-un film, pipe, profil. În cazul în care clasele de turnare prin injecție de polimer, oricare dintre ele poate fi extrudate numai anumite tipuri de produse, deoarece acestea au MFR este în intervalul 0.8-20 g / 10 min.
Astfel, tuburi, acoperiri de cablu realizate din polimer topi MFR de 0,3 până la 1 g / 10 min. Acest lucru se datorează alegerea polimerului cu greutate moleculară mare. Acesta din urmă determină performanța produsului - a crescut caracteristici fizice și mecanice.
Filmele, foi sunt realizate cu extrudarea topiturii MFR în intervalul 1 - 4 g / 10 min.
Produsele discrete produse prin extrudare în stare topită, urmată de turnare prin suflare într-o formă este preparată din topitura MFR = 1,5 - 7,0 g / 10 min.
Laminarea prin extrudare cu MFR topiturii are loc în decurs de 7 - 12 g / 10 min.
Principalii parametri ai procesului de extrudare
Prin parametrii tehnologici ai extrudare din plastic sunt:
- Temperatura zonelor extruderului;
- se topesc sub presiune;
- zone de temperatură ale capului;
- răcire Moduri de extrudare;
Principalele caracteristici tehnice ale lungimii extruder șurub este L, un diametru șurub D, raportul L / D, șurub viteză N, precum și gradul de schimbare a șurubului și volumul profilului canalului șurubului.
Caracteristica principală a sculei de formare, în general, constând dintr-un cap de extrudare (împreună cu ochiuri de filtrare), iar unitatea de dimensionare, este coeficientul de rezistență de curgere în topitură K. Căderea de presiune pe ecran filtru indică colmatare, t. E. Creșterea rezistenței ochiuri și astfel, un semnal pentru înlocuiți-le.
Indicatorul agregativă al fiecărui extruder poate fi numit eficacitatea sa, măsurată ca raportul dintre performanță extruder putere sale.
Serviti standard de un singur extruder șurub este simplu. Pentru prepararea operatorului de extrudare este de obicei necesară una până la câteva luni. Repararea și întreținerea sumelor extruder cu un singur șurub pentru înlocuirea și curățarea grilelor de filtrare, schimbarea uleiului de transmisie în unitate, înlocuiți siguranța, repararea sau înlocuirea încălzitorului cilindrului. După un timp prescris de numărul producător de mașini de extrudare-ore de funcționare este necesară demontarea și înlocuirea extruderului cu șurub și baril, dacă este necesar.
Prin documentația tehnică necesară pentru extruder includ:
- Extruderul pașaport vândut de către producători;
- Diagrama schematică a extruderului;
- operație Descriere extruder (de multe ori o parte dintr-un pașaport);
- Un desen de ansamblu al extruderului;
Produse. Toate produsele sunt fabricate pe baza termoplasticelor prin extrudare poate avea principiu lungime nelimitată. Diametrul de produse este limitată în principal, diametrul agitatorului elicoidal. Mai mare D, mai larg, produse mai groase pot fi obținute
În concluzie, este în valoare de re-se concentreze pe faptul că, în condiții moderne de extruder, ca atare, sunt rareori în măsură să rezolve problemele cu care se confruntă procesoarele materiale plastice. În conformitate cu schema tehnologică utilizată în prezent, necesită utilizarea de linii de extrudare. În ele, în plus față de extruder, pot include: