Введение. Введение 1.Экструзия – общая характеристика процесса .. 1.1 Технологическая схема
Содержание
Введение
Подавляющее большинство термопластов представляет собой гомогенные (ненаполненные) материалы, свойства которых определяются свойствами самого полимера. Небольшие количества других компонентов (пластификаторы, понижающие температуру перехода в вязкотекучее состояние и вязкость расплава полимера, стабилизаторы, замедляющие его старение и термодеструкцию, красители и др.), как правило, растворены в полимере и не вызывают резкого изменения его свойств. Поэтому очень важно подробно ознакомиться со свойства термопластичных полимеров, их связь со способами и режимами синтеза и условиями формования. Наряду с хорошими технологическими свойствами термопластичные полимеры обладают в ряде случаев уникальным сочетанием эксплуатационных свойств: легкостью, стойкостью к действию агрессивных сред, отличными диэлектрическими, оптическими, фрикционными свойствами. Одним из важных представителей термопластов является полиамид. Полиамиды представляют огромный по числу представителей и очень важный по своему научному и практическому значению класс высокомолекулярных соединений. Полиамиды представляют огромный по числу представителей и очень важный по своему научному и практическому значению класс высокомолекулярных соединений. Полиамиды представляют собой высокомолекулярные соединения линейной структуры с молекулярной массой до 30 тысяч. Макромолекулы состоят из гибких метиленовых цепочек и регулярно расположенных вдоль цепи полярных амидных групп. Наличие амидных групп, способных образовывать водородные связи, определяет физико-химические свойства, общие для всех полиамидов. В настоящее время практическое значение имеют лишь некоторые из большого числа синтезированных полиамидов. Процесс переработки служит для получения изделий или полуфабрикатов с заданным комплексом свойств, определяемым условиями эксплуатации изделий. Таким образом, назначение материала, изделий, полуфабрикатов и условия их эксплуатации определяют направленность процесса переработки. Целью данной работы является рассмотрение метода экструзии – как основного метода, для получения пленок из полиамидов. Среди многочисленных методов получения полимеров из термопластов наибольшей производительностью отличается экструзия. Экструзионное оборудование при сравнительно небольшой металло- и энергоёмкости обеспечивает непрерывное проведение технологических процессов переработки полимеров в поточных линиях с высокой степенью автоматизации. В настоящее время имеется огромное множество видов полимеров, пригодных для получения полимерных материалов и изделий из полимеров. Однако две трети всего производства полимеров составляют так называемые крупнотоннажные полимеры: полиэтилен, полипропилен и поливинилхлорид. Несмотря на все многообразие полимеров, перерабатываемых методом экструзии, в настоящей работе основное внимание будет уделено термопластичным материалам (поливинилхлориду, полиэтилену и полипропилену). Переработка ПМ и ПКМ представляет собой сложный технологический процесс, включающий в себя совокупность различных технологических операций, по мере выполнения, которых происходит изменение состояния, формы и свойств исходного ПМ до достижения заранее заданных эксплуатационных свойств [6]. Цель данной работы – изучить, метод экструзии, как один из основных методов получения пленок из полимерных материалов.В данной работе будут рассмотрены несколько основных разделов посвященных экструзии в целом; это в свою очередь устройство экструдера, предварительная подготовка материалов для перерабатывания в экструдере, и сам технологический процесс получения пленки. 1. Экструзия – общая характеристика процесса
Экструзия - метод формования длинномерных 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.[6] 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.[6].
Схема 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).[6]
Схема 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 [6].
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[6].
|
