Экструзия
Экструзия - метод формования длиномерных полимерных деталей с постоянным поперечным сечением путём непрерывного выдавливания расплава полимера сквозь формообразующее отверстие головки с последующей фиксацией фазы охлаждения расплава. В мировой практике до 40% термопластичных полимеров перерабатывают в изделия методом экструзии с использованием червячных прессов (экструдеров) различных типов. Под экструзией понимается метод непрерывного выдавливания полуфабриката полимера, находящегося в вязко-текучем состоянии сквозь формующую головку, имеющую конфигурацию поперечного сечения детали, с последующим охлаждением. Давление на расплав перед формующей головкой может создаваться разными механизмами; шнеком, плунжером, шестерёнчатым насосом, дисками и другими устройствами.Производство различных видов изделий методом экструзии осуществляется путем подготовки расплава в экструдере и придания экструдату той или иной формы посредством, как было сказано, продавливания его через формующие головки соответствующей конструкции с последующими охлаждением, калиброванием и т. д. По устройству и принципу работы основного узла, продавливающего расплав в головку, экструдеры подразделяются на шнековые, бесшнековые и комбинированные. В отдельных случаях применяются бесшнековые, или дисковые, экструдеры, в которых рабочим органом, продавливающим расплав в головку, является диск особой формы. Движущая сила, продавливающая расплав, создается в них за счет развития в расплаве нормальных напряжений, направленных перпендикулярно касательным (совпадающим с направлением вращения диска). Дисковые экструдеры применяются, когда необходимо обеспечить улучшенное смешение компонентов смеси. Из-за невозможности развивать высокое давление формования такие экструдеры применяются для получения изделий с относительно невысокими механическими характеристиками и небольшой точностью размеров. Полимеры, перерабатываемые на дисковых экструдерах, должны иметь повышенную термостабильность расплава. Комбинированные экструдеры имеют в качестве рабочего органа устройство, сочетающее щнековую и дисковую части, и называются червячно-дисковыми. Применяются для обеспечения хорошего смесительного эффекта, особенно при переработке композитов. На них перерабатываются расплавы пластмасс, имеющие низкую вязкость и достаточно высокую эластичность. Шнековые экструдеры могут быть различных типов: одно- и двухшнековые; одно- и двухступенчатые; универсальные и специанализированные; с осциллирующим (вдоль оси) и одновременно вращающимся шнеком; с зоной дегазации и без нее; с вращением шнеков в одну и в противоположные стороны и т. п.
Рисунок 1 - Схема одношнекового экструдера: 1 — бункер; 2 — шнек; 3 — цилиндр; 4 — полость для циркуляции воды; 5 — нагреватель; б— решетка с сетками; 7 — формующая головка; 1, II, III — технологические зоны (пояснения в тексте).
Рисунок 2 - Основные типы шнеков: а — шнек общего назначения с тремя (I, II, III) геометрическими зонами; б — шнек для переработки высококристаллических полимеров; в — шнек для экструзии ПВХ; D — наружный диаметр; L — длина (технологическая) шнека; h — глубина нарезки шнека.
Наиболее простым является одношнековый экструдер без зоны дегазации. Основными элементами экструдера являются обогреваемый цилиндр, шнек (с охлаждением или без него), сетки, размещаемые на решетке, и формующая головка. В зависимости от природы полимера, технологических режимов переработки применяются шнеки различного профиля, в частности с различным характером изменения глубины h нарезки по длине шнека. В зависимости от вида выпускаемого изделия применяют либо коротко-, либо длинношнековые машины, т.е. с малым или большим отношением длины L к диаметру D шнека (L/D) (см. рис 2). Значения D и L/D являются основными характеристиками одношнекового экструдера. Параметрический ряд отечественных экструдеров построен по диаметрам шнека: D = 20; 32; 45; 63; 90; 125; 160; 200; 250; 320 мм. В наименовании типоразмера червячного пресса указываются D и L/D. Например, ЧП-45 х 20 означает следующее: ЧП — червячный пресс, D = 45 мм, L/D = 20.
|
