Формующие головки

Формующая оснастка устанавливается на выходе из отверстия цилин­дра. Материал продавливается через каналы экструзионной головки под действием давления, развивающегося в канале червяка.

Обязательные требования к головкам — отсутствие застойных зон, равномерное и одинаковое по длине каналов движение расплава, рав­номерный, без пульсаций, выход рукава с равной по периметру толщи­ной стенки. Конструкция головки должна обеспечивать необходимое гидравлическое сопротивление (давление до 20—30 МПа), а ее устрой­ство — легкую установку и сборку. Материал рабочих поверхностей го­ловки должен быть коррозионностойким.

В экструзии пленочного рукава используют угловые экструзионные головки с центральной и боковой подачей расплава, а также прямо­точные головки со спиральным распределением расплава с диаметром кольцевого зазора 250-750 мм (рис. 38).

Рисунок 15. Экструзионные головки для получения рукавной пленки: а — головка со спиральным распределением расплава; б — головка с центральной подачей расплава; в — головка с боковой подачей расплава[4]

 

Все эти головки объединяет наличие формующей зоны постоянных размеров, ограниченной регулировочным кольцом (матрицей, мунд­штуком и дорном).

За счет отдельного температурного регулирования выходной зоны экструзионной головки можно эффективно управлять качеством по­верхности экструдата. Положение внешнего кольца может настраиваться, т. е. центриро­ваться по отношению к внутреннему дорну, что позволяет обеспечить равномерность кольцевого зазора (равнотолщинность стенок).

Головки с боковой подачей

Поток расплава распределяется вокруг оправки внутреннего компо­нента экструзионной головки (рассекателя) по винтовым каналам на внешней поверхности. В местах встречи двух потоков расплава могут появиться отметины спаев, видимые на выдуваемой пленке; кроме того, необходимо каждый раз заново проводить центрирование мунд­штука экструзионной головки при изменении технологических режи­мов (давления, температуры расплава).

В настоящее время практически не используются [4].

Головка с центральной подачей расплава, или так называемая «паукообразная» головка(рис. 39)

Термин «паук» происходит от опорного кольца с радиальными эле­ментами («лапками паука»), которые плотно прикрепляют оправку к корпусу. Такой паук или распределительная пластина, разделяющая расплав на короткое время, вызывает появление линий спаев. Пре­имущество паукообразной экструзионной головки состоит в осевой подаче, обеспечивающей однородное распределение потока у выхода головки. Головки этого вида используются, когда необходимо соблю­сти жесткие допуски по толщине рукава.

Прежде часто использовалась в промышленности.

Головка со спиральным рассекателем (рис. 40)

Расплав подается в головку через центральное отверстие и затем через радиальные каналы поступает в канавки, нарезанные на рассекателе в виде спирали. Площадь поперечного сечения канавок уменьшается по мере удаления от входа. Размеры спирали выбираются с таким рас­четом, чтобы распределение расплава по ее длине происходило с наи­большей равномерностью. Головки со спиральным дорном позволяют достичь хорошего распределения потоков и в значительной мере до­биться отсутствия линий стыка.

Является наиболее часто используемой формой конструкции для высокопроизводительных операций.

Как видно, поверхности стыков отдельных потоков расплава ори­ентированы не радиально, а тангенциально, что обеспечивает однородность формуемого полотна и прочность стыка, являясь важным преимуществом данной конструкции.

Рисунок 16. Схема угловой рукавной головки с центральной подачей расплава: 1 — корпус; 2 — рассекатель; 3 — фильтр; 4 — мундштук; 5 — опорное кольцо; 6 — дорн

 

Второе преимущество головки — развитая опора дорна на рассека­теле по поверхности с большим диаметром. Это обеспечивает большую жесткость крепления дорна и, следовательно, соблюдение равенства зазора формующего канала по всему его периметру с большой точно­стью.

Наконец, третье преимущество — отсутствие развитого конического подводящего канала. Следовательно, в сотни раз меньше распределен­ное осевое усилие, действующее на дорн, и практически отсутствуют изгибающие моменты из-за возможной неоднородности распределе­ния этого усилия.

На рисунках 19, 20 представлены экструзионные головки для производ­ства пленок из ПЭНД и ПЭВД. Основное отличие представленных конструкций заключается в том, что при экструзии ПЭНД дорн сужа­ется в направлении выхода рукава из формующего канала, а в случае ПЭВД дорн, соответственно, расширяется.

Регулировка зазора формующего канала обеспечивается шестью и более, в зависимости от диаметра головки, болтами — (5) (см. рисунок 18 - 20).

Рис. 17. Схема головки со спиральным распределителем (рассекателем) расплава:

1 — центральный канал; 2 — радиальные каналы; 3 — дорн;

4 — кольцевой канал; 4а — начальный участок кольцевого канала; 5 — корпус головки; 6 — спиральный канал[4]

 

Рисунок 18. Монтажная схема экструзионной головки[4]

 

Рисунок 19. Экструзионная головка для экструзии ПЭНД:

1 — дорн; 2 — рассекатель;

3 — мундштук; 4 — регулировочное кольцо (матрица);

5 — регулировочный болт[4]

Рисунок 20. Экструзионная головка для экструзии ПЭВД:

1 — дорн; 2 — рассекатель; 3 — мундштук;

4 — регулировочное кольцо (матрица); 5 — регулировочный болт[4]

 

Экструзию пленки осуществляют при минимально допустимых за­зорах (0,5-0,7 мм). При зазорах менее 0,5 мм создается слишком боль­шое сопротивление потоку, что ведет к недопустимому возрастанию давления в головке или к чрезмерному снижению производительно­сти.

В отличие от головок для экструзии труб и экструзии с раздувом го­ловки для экструзии рукавной пленки часто снабжаются специальным поворотным устройством. Его назначение — в равномерном распре­делении разнотолщинности экструдируемого рукава по всей ширине наматываемого рулона и придании рукаву товарного вида.

Известны конструкции с головкой, вращающейся на 360°, и голов­ки с углом поворота от 90 до 180°. Для вращения головок применяются электродвигатели постоянного или переменного тока. Вращающиеся части экструзионных головок движутся медленно: обычно один обо­рот осуществляется за 5-20 мин. Пример такой конструкции показан на рис. 44.

Это конструкторское решение может применяться как в головках с центральной, так и с боковой подачей расплава в головку. Много уси­лий требуется для обеспечения хорошего уплотнения вращающихся деталей и разработки способов очистки и их монтажа с помощью под­ходящих типов подшипников.

 

Рисунок 21. Схема конструкции вращающейся головки:

1 — дорн; 2 — матрица; 3 — мундштук;

4 — рассекатель; 5 — адаптер; 6 — опорный под­шипниковый узел;

7 — привод вращения головки; 8-9 — шестеренчатая пара;

10 — панель управления нагревателями головки

 

Температура головки оказывает существенное влияние на такие эксплуатационные свойства пленки, как мутность, выражаемую в про­центах, и глянцевитость, оцениваемую в условных единицах[4].

Чем больше перепад между температурой головки, равной темпе­ратуре экструдируемой рукавной заготовки, и температурой окружаю­щего пространства, тем больше в полимере раздуваемого рукава со­держание аморфной фазы и, соответственно, тем прозрачнее пленка и выше ее глянцевость (рисунок 22).

Рисунок 22. Зависимость мутности (М) и глянцевости (Г) рукавной ПП-пленки от средней температуры (Т) головки:

1,1' — быстрое охлаждение; 2,2’ — медленное охлаждение[4]