Преглед
Процесите на екструдиране предлагат предимствата на цялостни универсални техники за обработка на пластмаси, ненадминати по икономическо значение от никой друг процес. В световен мащаб екструдерните линии са най-големите преработватели на пластмаси и могат да се считат за най-важните производствени машини в пластмасовата индустрия.
ТИП И КОНСТРУКЦИЯ НА ЕКСТРУДЕРА
Има много различни видове екструдери, които са проектирани да произвеждат голямо разнообразие от пластмаси и продукти. Широко използвани са едношнековите екструдери и двушнековите екструдери.
1.1 Екструдер със заострени двойни шнекове
1.2 Екструдер с един шнек
При избора на размера на екструдера и неговия задвижващ механизъм съображенията, които трябва да бъдат оценени, включват:
Диапазонът на скоростите на шнека, който трябва да се оцени, включва:
(1) необходимия диапазон на скоростта на винта;
(2) изискването скоростта на шнека да бъде безкрайно променлива и може да изисква определени нива на скорост или няколко диапазона;
(3) максимална мощност, изисквана от задвижването въз основа на пластмасата, която ще се обработва;
(4) изисквана връзка между скоростта на шнека и въртящия момент на вала на винта;
(5) дали машината ще се използва за един или няколко продукта. Задвижванията се състоят от моторни или ремъчни задвижвания, които са свързани към винтовете чрез системи като двойни редуктори. За по-малките машини се използват ремъчни задвижвания. Задвижванията опростяват преобразуването на високи скорости на двигателя в по-ниски скорости и висок въртящ момент, необходими за работа и управление на винтовете.
РАБОТА НА ЕКСТРУДЕР
Работата на машината може да се извърши на три етапа. Първият етап изисква работа на екструдера за загряване с работни настройки на оборудването нагоре и надолу по потока. Следващият етап включва определяне на необходимите условия на обработка, за да се отговори на изискванията на продукта при най-ниски разходи. Последният етап е посветен на фина настройка и решаване на проблеми на цялата линия. Успешната операция изисква специално внимание на много детайли, като качеството на стопилката, температурен профил, подходящ за стопяване, но който не влошава пластмасата, производство на минимален скрап и процедури за стартиране и спиране, които няма да ( или минимизиране)
разграждат пластмасата. Фигура 1.8 показва примери за температура
профили за различни пластмаси.
ОБРАБОТКА НА ПЛАСТМАСА
Екструдерът е комбинация от винтов транспортьор и компресор. Като конвейер той механично действа като „завинтва“ себе си назад. Тъй като самият винт остава на едно място, пластмасата се движи и се изтласква през матрицата. Тъй като пластмасата е вискозна и развива устойчивост на триене при протичане, е необходима мощност за завъртане на винта. Като компресор, винтът първоначално движи твърда пластмаса (пелети и др.) и постепенно пластмасата се топи. В твърдо състояние тя е по-плътна, особено кристалната пластмаса; при тази пластмаса съществуват въздушни пространства, в резултат на което те имат ниска обемна плътност (тегло на обем). Винтът компресира твърдата пластмаса заедно. При това действие на натиск въздухът обикновено поема по най-малкото съпротивление и се изтласква обратно от захранващия отвор. Ако в стопилката остане въздух, той може да бъде освободен, когато стопилката излезе от матрицата, без да повреди продукта, или може да остане в продукта като замърсяване.
ПРОФИЛ НА НАГРЯВАНЕ И ОХЛАЖДАНЕ НА ЕКСТРУДЕР
Примери за температури на топене в екструдер
Топлината за омекотяване на пластмасата се доставя по два начина: чрез външно нагряване на цилиндъра и вътрешни сили на триене, предизвикани върху пластмасата поради действието на металния винт в металния цилиндър. Количеството такава доставена топлина от триене е значително. При много екструзионни операции тя представлява по-голямата част от общата топлина, подадена към пластмасата. Може да се използва електричество, течност като пара или горещо масло. Електрическото отопление обикновено е предпочитано, защото е най-удобно, реагира бързо, най-лесно се настройва, лесно се почиства, изисква минимална поддръжка, покрива много по-голям температурен диапазон и като цяло е най-евтино като първоначална инвестиция.
ПОМОЩНО ОБОРУДВАНЕ
След матрицата се използват различни видове оборудване за излитане, за да се отговори на различни изисквания към продукта. Те включват приспособления за оразмеряване, охладителни резервоари, устройства за навиване, контроли на скоростта на линията (механични, електрически и/или звукови), контроли на напрежението (капстани и т.н.), теглещи устройства (гъсеница, щипкови ролки, противоположно движещи се ремъци и др.), линейни резачки, оборудване за събиране (корита, резервоари, стекери и др.), постформинг, ролки за бързо излитане и т.н.
СЪХРАНЕНИЕ НА ЕНЕРГИЯ
Фигура 1.3 Примери за загуби на енергия от екструдер
При изследване на консумираната или загубена енергия е включено оборудването, използвано в цялата производствена линия, както и пластмасата. Нашите пластмасови машини POLYTECH полагат непрекъснати усилия за намаляване на потреблението на енергия, както и загубата на енергия. Фигура 1.3 е
пример за това къде възникват загуби на енергия/топлинна енергия от екструдер.
В сравнение с други материали пластмасите имат най-ниските специфични енергийни изисквания за тяхното производство (фиг. 1.4), производствените продукти и най-ниската консумация на енергия за рециклиране. Енергоспестяването може да се разглежда в екструзията, както и в пластмасовата промишленост като цяло от няколко гледни точки, които преминават от производство на пластмаса през обработка до рециклиране на продукти. В практически всички оценки използването на пластмаси спестява или намалява енергийните нужди. В автомобилите, самолетите и другите транспортни средства нарастващата употреба на пластмаси намалява теглото и разхода на гориво; пример е замяната на малкото уиски
Бутилки на борда на самолета с екструдирани издухвани пластмасови бутилки, а не стъкло, което води до спестяване на много гориво. Използването на пластмаси в строителството спестява енергия чрез подобрена изолация. Освен това самото изпращане на по-леките пластмасови продукти спестява енергия.
Фигура 1.4 Енергийни изисквания за различни материали.
НАПРЕДЪК В ПРОЦЕСА НА ЕКСТРУЗИЯ
От това начало напредъкът в пластмасите е последван от напредък в оборудването за екструдиране. С всички тези действия, ние Polytech plastic machinaery co., Ltd работи обширно в областта на реологията и термодинамиката за по-добро разбиране на процеса на екструдиране на пластмаси и други материали. Резултатите продължават да увеличават производствените нива, увеличавайки контрола върху променливите на екструзията и/или намалявайки разходите. Основното развитие продължава да бъде в усъвършенстването на съществуващите методи за екструдиране.