Огляд
Процеси екструзії пропонують переваги комплексних універсальних технологій обробки пластмас, неперевершених за економічною важливістю жодним іншим процесом. У всьому світі екструдерні лінії є найбільшими переробниками пластмас і можуть вважатися найважливішим виробничим обладнанням у промисловості пластмас.
ТИП ТА КОНСТРУКЦІЯ ЕКСТРУДЕРА
Існує багато різних типів екструдерів, які були розроблені для виробництва широкого спектру пластмас і виробів. Широко використовуються одношнекові та двошнекові екструдери.
1.1 Екструдер з конічними подвійними шнеками
1.2 Екструдер одношнековий
Вибираючи розмір екструдера та його приводний механізм, слід враховувати такі міркування:
Діапазон швидкості шнека, який потрібно оцінити, включає:
(1) необхідний діапазон швидкості гвинта;
(2) вимога, щоб швидкість гвинта була нескінченно змінною та може вимагати певних рівнів швидкості або кількох діапазонів;
(3) максимальна потужність, необхідна від приводу на основі пластику, що підлягає обробці;
(4) необхідне співвідношення між швидкістю гвинта та крутним моментом на валу гвинта;
(5) чи машина буде використовуватися для одного чи кількох продуктів. Приводи складаються з двигунів або ремінних передач, які з’єднані з гвинтами через такі системи, як подвійні редуктори. Ремінні передачі використовуються для менших машин. Приводи спрощують перетворення високих швидкостей двигуна на нижчі швидкості та високий крутний момент, необхідний для роботи та керування гвинтами.
РОБОТА ЕКСТРУДЕРА
Робота машини може проходити в три етапи. Перший етап вимагає роботи екструдера для розігріву з робочими налаштуваннями переднього та нижнього обладнання. Наступний етап передбачає встановлення необхідних умов обробки для задоволення вимог до продукту з найменшими витратами. Останній етап присвячений тонкому налаштуванню та вирішенню проблем усієї лінії. Успішна операція вимагає пильної уваги до багатьох деталей, таких як якість розплаву, температурний профіль, відповідний для розплавлення, але який не погіршує пластик, виробництво мінімуму брухту, а також процедури запуску та зупинки, які не будуть ( або мінімізувати)
руйнують пластик. На рисунку 1.8 наведено приклади температури
профілі для різних пластиків.
ПЕРЕРОБКА ПЛАСТИКУ
Екструдер - це комбінація шнекового конвеєра та компресора. Як конвеєр, він механічно «закручує» себе назад. Оскільки сам гвинт залишається на одному місці, пластик рухається і витісняється через матрицю. Оскільки пластик в’язкий і створює опір тертю для течії, для обертання гвинта потрібна сила. Як компресор, гвинт спочатку переміщує твердий пластик (гранули тощо), який поступово плавиться. У твердому стані він щільніший, особливо кристалічний пластик; у цьому пластику існують повітряні простори, в результаті чого вони мають низьку об’ємну щільність (вага на об’єм). Гвинт стискає міцний пластик разом. При такій дії тиску повітря зазвичай має найменший опір і виштовхується назад із отвору подачі. Якщо в розплаві залишається повітря, воно може вивільнитися, коли розплав виходить із матриці без пошкодження продукту, або воно може залишитися в продукті як забруднення.
ЕКСТРУДЕР ПРОФІЛЬ НАГРІВУ ТА ОХОЛОДЖЕННЯ
Приклади температур плавлення в екструдері
Тепло для розм’якшення пластику подається двома способами: зовнішнім нагріванням бочки та внутрішніми силами тертя, що виникають на пластику внаслідок дії металевого гвинта в металевій бочці. Кількість такого тепла тертя є значною. У багатьох операціях екструзії він становить більшу частину загального тепла, що подається до пластику. Можна використовувати електрику, рідину, наприклад пару, або гаряче масло. Як правило, перевага віддається електричному опаленню, тому що воно є найзручнішим, швидко реагує, найлегше регулюється, легко чиститься, вимагає мінімального обслуговування, охоплює набагато більший температурний діапазон і, як правило, найменш дороге з точки зору початкових інвестицій.
ДОПОМІЖНЕ ОБЛАДНАННЯ
Нижче за потоком матриці використовуються різні типи злітного обладнання для задоволення різних вимог до продукції. Вони включають пристосування для вимірювання розмірів, охолоджувальні резервуари, пристрої для намотування, засоби контролю швидкості лінії (механічні, електричні та/або звукові), засоби контролю натягу (шпильки тощо), тягові пристрої (гусениці, притискні ролики, протилежні рухомі стрічки тощо), фрези в лінії, збиральне обладнання (жолоби, резервуари, штабелери тощо), постформінг, швидкі знімні валки тощо.
ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ
Рисунок 1.3 Приклади втрат енергії від екструдера
Під час аналізу спожитої або втраченої енергії береться до уваги обладнання, що використовується на всій виробничій лінії, а також пластик. Наші верстати POLYTECH для виробництва рослинних матеріалів постійно докладають зусиль для зменшення споживання енергії, а також її втрат. Малюнок 1.3
приклад того, де відбуваються втрати енергії/тепла від екструдера.
Порівняно з іншими матеріалами пластмаси мають найнижчі питомі енерговитрати на їх виготовлення (рис. 1.4), виготовлення виробів і найменше споживання енергії при переробці. Енергозбереження можна розглядати в екструзії, а також у всій пластиковій промисловості з кількох точок зору, починаючи від виробництва пластику до обробки та переробки продуктів. Практично в усіх оцінках використання пластику заощаджує або зменшує потреби в енергії. В автомобілях, літаках та інших транспортних засобах збільшення використання пластмас зменшує вагу та споживання палива; прикладом є заміна малого віскі
Пляшки на борту літака з екструдованими пластиковими пляшками, виготовленими з роздуванням, а не зі скла, завдяки чому зекономлено багато паливної енергії. Використання пластику в будівництві економить енергію завдяки посиленню ізоляції. Крім того, проста доставка легких пластикових виробів заощаджує енергію.
Рисунок 1.4 Вимоги до енергії для різних матеріалів.
УСПІШКИ В ПРОЦЕСІ ЕКСТРУЗІЇ
З самого початку прогрес у пластмасах супроводжувався прогресом у екструзійному обладнанні. З усіма цими діями ми Polytech plastic machinaery co., Ltd провели велику роботу в галузі реології та термодинаміки, щоб краще зрозуміти процес екструдування пластмас та інших матеріалів. Результати продовжують збільшувати продуктивність, збільшувати рівень контролю над змінними екструзії та/або знижувати витрати. Основні розробки тривають у вдосконаленні існуючих методів екструзії.