Что такое экструдер, как он устроен и где применяется. Экструдер что это такое

Диаметр и скорость вращения шнека определяют производительность экскаватора. Болтовые винты или дополнительные встроенные катушки, разделяющие винт на зоны, способствуют его увеличению.

Что такое экструдер и экструзия

Экструзия исключает из производственного цикла затраты времени. Это быстрый и недорогой способ производства пленок, труб, профилей и других изделий из многостороннего сырья. В этой статье объясняется, что такое экструдер, как происходит процесс экструзии полиэтилена, и анализируются тонкие оттенки технологии экструзии.

Процесс экструзии происходит при нагревании полимера до максимальной температуры 250 0c. Производство осуществляется со скоростью до 120 м/мин. Примерно 30 % от общего объема полимера перерабатывается методом экструзии с использованием экструдера. Давайте попробуем разобраться в сложностях этого процесса.

Экструзия полимеров — это технология литья изделий из термопластичных и сложных материалов в кохлер. Он осуществляется путем подачи (под давлением) однородного расплава через щель в головке экструдера.

Щель имеет специфическую форму, которая определяет геометрию изделия — обводной стены, мембраны и оконного профиля ПВХ. В качестве сырья используются полиэтиленовые шарики ПВД и ПНД, полипропилен, ПВХ, полистирол и другие полимеры.

Экструзия включает в себя следующие этапы.

  1. получение однородного расплава в экструдере;
  2. формование;
  3. охлаждение продукции;
  4. натяжение и намотка (пленки), нарезка (профиль, труба).

Устройство и принцип работы экструдера, что это такое

Учитывая, что термины «экструдер» и «экструзия» уже являются синонимами, становится ясно, что внеклассная работа является основным видом обучения на экструзионной линии.

Внеурочная пластика условно делится на три зоны: зарядка, мегакомпрессия и дозировка.

Экструдеры

Экструдер полиэтилена

  • Зона загрузки. Гранулы (порошок, вторичное сырье) подаются в бункер самотеком или под напором сжатого компрессором воздуха. Шнек, который приводится в движение работой привода, вращается, и уплотняя полимер до состояния пробки, продвигает его к горячим секциям экструдера.
  • Зона плавления. Здесь шаг между витками начинает уменьшаться. Как следствие один и тот же объем полимера пытается поместиться в уменьшившемся пространстве. Пробка прижимается к обогреваемым стенкам трубы экструдера, плавится, расплав перемешивается. Хотим уточнить, что плавление происходит, в основном, не за счет нагревателей (они лишь интенсифицируют процесс), а из-за огромных сдвиговых деформаций в уплотняющемся полимере.
  • Зона дозирования. На выходе из экструдера полимер продавливается через систему фильтрующих сеток и проходит через формующее отверстие, профиль которого зависит от формы выпускаемой продукции.

Важно: Экструдеры различаются по типу и количеству шнеков. Экстракторы изготавливаются в виде винтовых, двухсистемных, многовинтовых, дисковых и многодисковых экстракторов.

О конструкции одношнекового экструдера.

Внутри втулки (трубки) с толстыми стенками вращается винт — металлический стержень с винтовой спиралью. Шнек перемещает гранулы к экструзионной головке. Корпус окружен частью зажимного нагревателя, который нагревает металл и расплавляет полимер. Полимер прижимается винтом к внутренней поверхности трубки. Теплая» часть оборудования помещена в водоохлаждаемый корпус и теплоизолирована.

Схема экструзии с одной катушкой

Экструзия пленки

Наиболее популярными литыми изделиями, получаемыми методом экструзии, являются листья. Они изготавливаются из полистирола, полипропилена, полиамида, лавы, поликарбоната и ПВХ, самыми популярными являются, конечно же, мембраны высокого и низкого давления. В данном примере мы рассмотрим этапы, на которых этот материал попадает во внеклассный выпуск.

Имеются два метода экструзии пленки.

Читайте также о том, какие дефекты могут возникать при экструзии пленки и как их устранить.

Метод раздува рукава.

Полимер запускается роскошной пленкой через кольцевую щель в матке. Визуально он выглядит как компактный цилиндрический фильм, выходящий из утробы матери. Воздух подается под давлением через шпиндель, который представляет собой отверстие в центре маточника.

В зависимости от ориентации трубы, экструзия полиэтилена может охлаждаться двумя способами.

    Если рукав направлен вертикально вверх или горизонтально, то пленка обдувается воздухом, поступающим через охлаждающие кольца по периметру рукава;

Взрывные экструдеры

После охлаждения мембрана складывается в специальные «щечки» на ткани и проходит через цилиндр для сжатия воздуха. Готовый материал отправляется на намотку.

Чем быстрее охлаждается расплав полиэтилена при выходе из экструдера, тем более прозрачной и блестящей будет пленка. Почему так происходит; причина в том, что при охлаждении в пленке образуются два типа молекулярной структуры: кристаллы и амфоры. По мере медленного охлаждения материала макромолекулы полимера способны образовывать кристаллы, и экструдированная пленка становится мутной и менее эластичной, но стабильной. При быстром охлаждении кристаллы не слипаются, а промежутки между ними заполняются амфорой, что придает пленке прозрачность, хорошую эластичность и гибкость.

Метод плоскощелевой экструзии.

Отверстия в фильере экструдера для плоских листов затачиваются в тонкие щели. Пленка выходит из матрицы в виде непрерывного листа определенной толщины и ширины.

Плоский листовой экструдер

Существует два варианта охлаждения пленок, полученных методом плоского листа

  1. Первый, это когда экструзионный полиэтилен сразу же после формования подается на охлаждающий барабан, температура поверхности которого поддерживается на уровне 30…50 0 С.
  2. Второй вариант — пленку пропускают через ванну с проточной водой. Такое шоковое охлаждение позволяет получать блестящий и прозрачный материал, но есть свои нюансы. Когда пленка заходит в воду, она вызывает рябь на ее поверхности, из-за которой на полиэтилене появляются пятна.

После охлаждения и сушки полиэтилен прокатывается через натяжные ролики.

Система подготовки и подачи сырья. Этот блок особенно важен для производства композитных материалов. В некоторых случаях сырье необходимо дополнительно высушить, откалибровать и измельчить.

Виды экструдерных машин

Все экструдеры, независимо от их применения, состоят из основного рабочего механизма.

  1. Асинхронного электродвигателя.
  2. Бункера загрузки.
  3. Шнека.
  4. Нагревательного элемента.
  5. Экструдерной головки.

Современные экструдеры делятся на различные категории, в зависимости от типа транспортного механизма, которым они отличаются.

  • одношнековые, двухшнековые, многошнековые агрегаты;
  • поршневые;
  • плунжерные экструдеры;
  • дисковые, многодисковые;
  • комбинированные.

Отвертки — самые простые и самые популярные. Винт занимает центральную часть всего устройства. Их функции аналогичны функциям обычных мясорубок.

Шнековые экструдеры поставляются с:.

  • параллельные и конические;
  • с нормальными оборотами и скоростные;
  • сонаправленные и вращающиеся в противоположных направлениях.

На сайте Industrial Systems and Components представлены разнообразные экструдеры для различных областей применения.

Наиболее популярные модели включают

Упаковочные пленки для мелкой упаковки

Листы полиэтилена для гибкой упаковки

Глянцевые кабельные каналы

Упаковка для стекла, электроники и других чувствительных продуктов

Области применения экструдеров

Технология обработки материалов широко используется в самых разных областях.

  1. Сельское хозяйство (изготовление комбикормов для животных, парниковых пленок).
  2. Пищевая промышленность (кондитерские изделия, макаронные, детское питание, жевательные резинки, кукурузные хлопья).
  3. Изготовление упаковочных материалов, многослойных пакетов, термоусадочных пленок.
  4. Канцтовары, полиграфия, ламинирование, принтерная печать, изготовление гидрогелей для 3D-печати.
  5. Строительные материалы (экструзия пеноблоков, утеплителей, профилей ПВХ, полистирола, полипропилена).
  6. Производство пластиковых трубопроводов.
  7. Химическая промышленность (изготовление удобрений, изделий из силикона, резины).
  8. Металлообработка (алюминиевый профиль).
  9. Экструзия кабельных покрытий, термоусадочных трубок.
  10. Альтернативная энергетика (твердое биотопливо).

Форма конечного продукта зависит от типа поперечного сечения отверстия калибратора. Если экструзия проходит через щелевидное сечение, то на выходе получается листовой продукт. Если поперечное сечение имеет форму кольца, получаются трубки (макароны).

Принцип работы экструдеров

Схема расположения экструдера.

Машина состоит из трех частей: .

В первом отделении экструдера (зона загрузки) гранулированное сырье, полимерный порошок или переработанные отходы подаются в бункер и поступают на вращающиеся с помощью электропривода лопасти шнека. Гранулы подаются под действием силы тяжести или сжатого воздуха из компрессора. По мере поступления все новых и новых порций полимер постепенно переходит в более горячую часть и, наконец, достигает зоны плавления. В этом месте глубина резьбы и расстояние между витками резьбы намного меньше, чем в других частях. При увеличении давления пластиковый колпачок прижимается к теплой стенке и сильно сжимается.

Затем расплав продавливается через сито с тонкими и толстыми отверстиями перед головкой в загрузочной зоне экструдера. Основная задача пакета сит заключается в гомогенизации расплава и улучшении удаления более мелких загрязнений. Это особенно важно для производства тонких, полупрозрачных пленок, которые склонны к разрушению структуры и образованию отверстий в ткани в присутствии инородных частиц.

На последнем этапе экструдированный материал проходит через форматную насадку с поперечным сечением, определяемым составом продукта, который должен быть произведен.

Плавление полимерных гранул происходит в основном за счет сильной сдвиговой деформации спрессованного сырья. Роскошные нагревательные элементы просто ускоряют процесс плавления. Если в результате внутреннего трения выделяется столько тепла, что его достаточно для определенного расплавления полимера, электрические нагревательные элементы автоматически отключаются, и система переходит в адиабатическую термодинамическую функцию.

Таким образом, расплав не только производится, но и может быть непосредственно преобразован в готовую продукцию, такую как упаковочные мембраны, пластиковые трубы и профили из ПВХ.

Принцип работы экструдера

Чтобы понять, как работают экструдеры, рассмотрим хорошо известную мясорубку. Принципы работы этих устройств во многом одинаковы. Экстравагант — это электромеханическое устройство, состоящее из различных основных групп.

Схема экструдера

    Цилиндр, в котором сырьё, перемешиваясь внутри, прогревается до заданной температуры. Уровень нагрева обычно устанавливается оператором. Он зависит от типа сырья, а точнее от температуры плавления полимера. Обычно это несложные резистивные системы, отличающиеся надёжностью и долговечностью. Так, на нагрев цилиндра используют кольцевые нагреватели.

Типы экструдеров

Как уже упоминалось выше, экстрактор иногда называют «экстрактором». Название происходит от того, что масса полимера в цилиндре перемешивается и движется по Архимедову винту.

Большинство экстракторов имеют один шнек и работают по тому же принципу, что и мясорубки. Однако некоторые продукты требуют более детального перемешивания сырья, поэтому используется механизм с двумя (а иногда и более) шнеками. Это необходимо, например, когда сырье представляет собой порошок. В таких случаях экструдер со шнеками не сможет достаточно перемешать его, создавая необходимое давление на выходе.

Виды экструдеров

Типы экструдеров

Передовые профили из поливинилхлорида (ПВХ)

Самым простым и дешевым способом производства полимерных или сложных профилей является экструзия. Характер используемого сырья и сложность производимого продукта определяют выбор экструдера с одним или двумя шнеками и соответствующей маточной пластины.

Они используются для производства тонких нитей, полос, листьев, панелей и профилей сложной геометрии. Начало везде одинаково. В полимер могут быть добавлены различные добавки, что позволяет получать разнообразные сложные материалы для различных областей применения.

Втулки.

Пластиковые трубы производятся аналогичным образом. Специфика их производства заключается в особых требованиях полимерного союза. Горки не должны содержать пузырьков газа, которые вызывают нестабильность и хрупкость стенок трубок. Для этого на экструдеры устанавливаются кулаки. Кроме того, в трубных экстракторах используются болтовые узлы с двойной резьбой для обеспечения равномерного и равномерного нагрева сырья до необходимой температуры.

Производство ЧП.

Пластиковые мембраны всех типов также производятся методом экструзии. Для этого используются экструзионные экструдеры. Это позволяет определить необходимую толщину и ширину изделия. Составляющие единицы представлены мелкими прорезями. Иногда используется щелевая экструзия для напыления мембраны в виде рукавов. Машины для производства коротких полос компактны и имеют низкое энергопотребление.

Технологические линии

В производстве экстракторы являются основными элементами экструзионной линии, которая также включает в себя множество других устройств.

Производственные линии также включают.

Система подготовки и подачи сырья. Этот блок особенно важен для производства композитных материалов. В некоторых случаях сырье необходимо дополнительно высушить, откалибровать и измельчить.

Система охлаждения. Сырье, поступающее от секционных мероприятий, еще теплое. Для максимально быстрого охлаждения используются системы воздушного или водяного охлаждения. Например, профили из ПВХ можно охлаждать в воздушных или водяных ваннах.Формы также необходимо охладить перед использованием. В противном случае, при недостаточном снижении температуры, форма может нагреться до высоких температур, и конечный продукт может потерять свою форму.

Качество готового продукта зависит от химического состава и консистенции сырья, подаваемого в экструдер. Термическая обработка и испарение полимера в вакуумной камере называются талью. После облекания бисера количество воздуха и влаги значительно уменьшается, а сырье практически не содержит примесей.

Классификация

Удлинительные линии выпускаются в различных исполнениях и спецификациях.

Типы литейных головок

Рис. 2.Типы конфигурационных головок: а) прямоугольная — б) диагональная — в) прямоугольная.

Схема двухшнекового экструдера

РИСУНОК 3. Схема двухшнекового экструдера.

Принципы работы

Методы экструзии являются наиболее распространенным способом создания изделий из пластмассы.

В качестве сырья используются различные термопластичные полимеры, такие как полипропилен, полиэтилен, поливинилхлорид и полистирол.

Современное экструзионное оборудование использует технологии теплой, горячей или холодной экструзии.

Измельченный материал поступает в загрузочную камеру.

Обрезанный материал удерживается на месте винтом. При вращении в бочке он нагревается, становится плотнее и перемещается в зону ламинирования.

Он постепенно плавится и сжимается, скользя по винтам в зоне сжатия и извлекая форму композиции.

Устройство экструдера

Винты, шурупы или черви — основное внеклассное занятие.

Винты выпускаются в виде роликов или конусов, наклоненных к выходу. Они различаются по диаметру, длине, глубине и шагу.

Машины адаптированы к конкретным параметрам по когезии, вязкости, текучести и другим параметрам плавления.

Производственная линия управляется блоком управления в автоматическом режиме. Встроенные в машину датчики контролируют производственный процесс.

Процесс вибрации

Это делается для того, чтобы избежать образования воздушных пузырьков в расплаве и, соответственно, пустот и полостей в конечном продукте.

Дезертирство — это удаление влаги и воздуха путем испарения с использованием искусственного вакуума при высоких температурах.

Индепендент используется для производства сложных изделий с высокими требованиями к качеству: пластиковых профилей для окон, труб для воздуховодов, мембран.

Винты являются основным рабочим инструментом. Материал захватывается и перемещается через корпус машины к экструзионной головке, формирующей продукт. При движении по цилиндру материал сжимается, нагревается, размягчается и гомогенизируется. В результате работы шнека гомогенизированный, однородный расплав загоняется в составные узлы.

Преимущества роскошных одинарных и двойных болтов

Количество и тип винтов являются основными параметрами, определяющими производительность устройства.

Одношнековые экструдеры являются самым простым и распространенным вариантом машин, используемых в производстве пластиковых пленок и изделий из простых пластмасс. Поскольку все компоненты машины расположены компактно, все рабочие операции выполняются одним оператором.

Двухшнековые машины более мощные и эффективные, с высокой теплопроводностью. Их винты могут быть взаимосвязанными, параллельными или противоположными. Эти машины могут обрабатывать порошки ПВХ, которые не могут быть обработаны однокатушечными машинами.

Они используются для смешивания различных видов полимерного сырья. Двухшнековые машины подходят для переработки гигроскопичных шариков. Часто они оснащены вентиляционной камерой.

Оцените статью
megavorota.com.ua
Добавить комментарий