фильера для экструдера что это такое
Экструзия (шприцевание)
В производстве резиновых изделий используются самые разные виды обработки резиновых смесей. К основным методам относятся экструзия, коэкструзия, формовое прессование, трансферное прессование, литьё под давлением, ракельное нанесение покрытия (для текстиля). Также могут применяться каландрование и заливка под низким давлением.
Выбор подходящего метода обработки в основном зависит от геометрии получаемого изделия.
Так, для производства длинномерных изделий (трубки, шланги, шнуры, кабель, профили), однозначно подходит экструзия.
Экструзия, согласно такому авторитетному источнику, как «Википедия», это технология получения изделий путём продавливания вязкого расплава материала или густой пасты через формующее отверстие. Обычно используется при формовке полимеров (в том числе резиновых смесей, пластмасс, крахмалсодержащих и белоксодержащих смесей), ферритовых изделий (сердечники), а также в пищевой промышленности (макароны, лапша, кукурузные палочки и т.п.), путём продавливания формуемого вещества через формующее отверстие головной части экструдера.
Экструдер, соответственно, это машина, на которой осуществляется процесс экструзии. В старой литературе их часто называют червячными машинами.
В полимерной промышленности используются экструдеры разных типов.
По типу рабочего органа экструзионные машины делятся на:
Одношнековые экструдеры являются наиболее распространённым видом экструзионного оборудования.
Шнековые экструдеры впервые вошли в резиновую промышленность в конце XIX столетия благодаря фирмам Фрэнсис Шоу, Джон Ройл, Пауль Тростер, в которых эти машины впоследствии составили основу производства. Первые шнековые экструдеры запитывались в горячем виде лентами резиновой смеси подогретой на вальцах соединённых с экструдером. Шнеки имели глубокую нарезку и малое отношение длины к диаметру.
В 1930-х Пауль Тростер Машиненфабрик выпустила шнековый экструдер с холодной запиткой, в который подавались холодные ленты резиновой смеси.
Экструдер с холодной запиткой имел мелкие каналы шнека и значительно большее отношение длины к диаметру. Первый экструдер с холодной запиткой производил экструдаты с широким распределением по температуре, которые искривлялись при выходе из головки. Поэтому задачей, стоящей перед экструзией с холодной запиткой, было получение термогомогенизированного продукта на шнеке экструдера, который бы давал экструдат с однородным температурным полем и который бы не искривлялся на выходе. Начиная с 1960-х, было предложено несколько усовершенствований экструдеров с холодной запиткой. Во-первых, Мейлефер и Гэйер (Юниройал Инк.) создали конструкцию запорного шнека. Это означало установку второго ребра, которое изолировало менее текучий материал и предотвращало его уход со шнека до тех пор, пока он не размягчался. Промышленный выпуск был налажен в США фирмой NMR (по лицензии Юниройал) под названием «Пластикрю». Предназначенный для контроля полноты плавления гранул термопластов его конструктором Майлефером, а также Гэйером для изолирования участков резиновой смеси, подвергшихся скорчингу, этот шнек, применённый в экстудерах с холодной запиткой, обеспечил более равномерное температурное поле, но при развитии более высоких температур.
Впоследствии было предложено много новых конструкций специальных секций в шнековых экструдерах с холодной запиткой таких, например как секция сдвига Тростера и разные конструкции Ленэна и Менгеса, обеспечившие ряд улучшений процесса.
В 1970-х Менгес и Хармс из института Кюнстофферарбайтунг и из Юниройал предложили оштифтованный экструдер с холодной запиткой. Оказалось, что это даёт существенное улучшение однородности экструдата.
Устройство и работа одношнекового экструдера
Основные узлы экструдера:
Сущность процесса экструзии (шприцевания) заключается в следующем. Шнек (червяк) сообщает подогретой или холодной резиновой смеси, поступающей в цилиндр через загрузочную воронку, поступательное движение вдоль оси цилиндра и выдавливает её через профилирующее выходное отверстие головки. Вследствие трения между резиновой смесью и поверхностью червяка и цилиндра обрабатываемый материал подвергается постоянно меняющимся деформациям сжатия и сдвига, происходит относительное перемещение отдельных смежных участков смеси, возникают завихрения и обратные потоки. В результате резиновая смесь разогревается и по мере продвижения к головке становится пластичной, уплотняется и гомогенизируется. Степень разогрева смеси и давление зависят от длины червяка и создаваемой им степени сжатия. При сильном нагреве смеси возможна преждевременная вулканизация. Для того, чтобы этого избежать, шнек и цилиндр машины охлаждаются водой.
В головке происходит дальнейшее уплотнение резины. Благодаря выступам и каналам материал равномерно распределяется по длине профилирующего зазора. Под действием осевого давления, создаваемого червяком, сильно сжатая смесь выдавливается через профилирующее отверстие головки. Чем меньше профилирующий зазор или отверстие, тем больше давление смеси. Смесь движется через головку с разной скоростью: у стенки она меньше, чем в середине зазора или отверстия.
По длине шнека различают три зоны с различным состоянием смеси:
В зоне питания заготовки из перерабатываемой резиновой смеси поступают в пространство между витками шнека и уплотняются.
В зоне пластикации перерабатываемое сырьё пластифицируется, что обеспечивает смесительный эффект. Повышение уровня давления, в основном, происходит в пограничном пространстве между зоной питания и зоной пластикации. Здесь спрессованный материал образует пробку и скользит по шнеку. Данная пробка и является причиной повышения уровня давления, которое расходуется на преодоление сопротивления сеток и формования профиля.
В зоне дозирования пластицированный полимер гомогенизируется. К концу зоны сырьё становится полностью гомогенной массой и продавливается сквозь формующую головку.
Деление на зоны в данном случае условно и указывает на определённую функцию данного участка шнека.
К основным параметрам метода экструзии принято относить: температуру по зонам агрегата, уровень давления перерабатываемого материала, температура зон головки, а также режимы охлаждения экструдированного профиля. К основным технологическим параметрам экструзионной машины принято относить характеристики шнека, которым она оснащена:
Главной характеристикой формующего инструмента, который включает в себя головку и калибрующий узел, является коэффициент сопротивления течению расплава полимера.
К агрегированным показателям работы любой экструзионной машины можно отнести эффективность работы, которая рассчитывается как отношение производительности к потребляемой им мощности.
Сложность теоретических расчётов производительности машин и их основных параметров привела к тому, что на практике для этой цели пользуются эмпирическими формулами, а также методом моделирования червячных машин.
Шнек (червяк)
Шнек является основным рабочим органом машины, от геометрической формы и конструкции которого зависит производительность машины и её пригодность для обработки того или иного материала. Червяк обычно состоит из двух частей – рабочей (нарезной) и хвостовой (опорной).
Как уже указывалось, в нарезной части червяка различают три рабочие зоны: загрузки, сжатия и пластикации, дозирования и формования. При правильном сочетании размеров зон в зависимости от назначения машины и при соответствующей нарезке червяка достигается равномерная (без пульсаций) выдача материала и нормальная работа машины.
Рабочая (нарезная) часть червяка характеризуется диаметром, длиной и характером резьбы. Диаметр червяка является основным параметром, определяющим производительность машины, которая также зависит от характера нарезки.
Различают шнеки:
Помимо диаметра и характера нарезки важным параметром червячной машины является отношение длины рабочей части червяка к его диаметру. Длина рабочей части червяка определяется, исходя из необходимости получения поверхности, достаточной для разогрева резиновой смеси до температуры, обеспечивающей переход перерабатываемого материала в вязкотекучее состояние. Однако чрезмерное увеличение длины шнека ведёт к перегреву резиновой смеси и может вызвать преждевременную вулканизацию.
При переработке резиновых смесей возникают значительные силы трения и выделяется большое количество тепла, поэтому червяки в машинах делают более короткими, чем в машинах, используемых для переработки пластмасс. Для машин, перерабатывающих подогретые резиновые смеси, обычно L/D≤12; для машин, перерабатывающих холодные резиновые смеси, L/D≥12.
Параметром, от которого зависит создание необходимого давления и обеспечение нужной плотности шприцуемого материала в конце червяка, является степень сжатия, определяемая геометрическими размерами нарезки червяка.
Степенью сжатия, соответственно, называется отношение межвиткового объёма одного шага нарезки в зоне загрузки к соответствующему объёму в конце червяка. Объёмное сжатие материала может быть достигнуто путём уменьшения шага нарезки по направлению к головке при постоянной глубине нарезки или путём уменьшения глубины нарезки к концу червяка при сохранении шага нарезки постоянным по всей длине червяка.
Шаг нарезки у червяков резинообрабатывающих машин обычно колеблется от 0.6 до 1.5 D червяка, а глубина нарезки – от 0.2 до 0.25 D.
Рис.2. Различные конструкции шнеков машин холодного питания.
Внутри червяк растачивается. Образующая полость служит для подачи охлаждающей воды; со стороны головки она снабжена заглушкой.
Для нормальной работы машины очень важен правильный подбор зазора между наружной поверхностью резьбы червяка и внутренней поверхностью цилиндра. Он должен быть в пределах (0.002 – 0.005)D для новых машин и не более 0.008D для эксплуатируемых машин, так как при увеличении этого зазора резко возрастает утечка материала и уменьшается производительность машины. Однако при очень малых зазорах возможны задиры на гильзе цилиндра, заклинивание червяка и выход машины из строя. Зазор между торцом червяка и головкой должен быть минимальным и не превышать 1.5D.
Головки (фильеры)
Экструзионная головка (фильера) размещается на выходном конце экструдера. Функцией экструзионной головки является формование из потока обрабатываемого материала экструзионного изделия необходимой формы. Фильеры могут быть классифицированы по форме продукта, который в них получается. Кольцевые фильеры используются для изготовления шлангов, труб и трубок, а также для нанесения на провода изоляции. Плоскощелевые фильеры используются для изготовления плёнок и листов. Круглые фильеры используются для изготовления волокон и прутков. Профильные фильеры используются для изготовления форм, отличных от кольцевых, круглых или прямоугольных форм. Фильеры также обозначаются по названию изделия, которое в них производится. Таким образом, на практике говорят о трубных, плоскощелевых плёночных, рукавных плёночных фильерах и т.д.
Рис.3. Пример прямоточной трубной экструзионной головки.
Входное отверстие канала экструзионной головки обычно проектируется таким образом, чтобы оно соответствовало выходному отверстию экструдера. Если входное отверстие фильеры не соответствует выходному отверстию экструдера, то между экструдером и фильерой необходимо использовать специальный адаптер. Канал для течения экструзионной головки должен проектироваться таким образом, чтобы на выходе из фильеры выдавливаемый материал имел равномерную скорость.
Форма формующей области экструзионной головки, в идеале, должна соответствовать форме экструдируемого изделия. Однако, на практике размер и форма формующей области не полностью соответствует размеру и форме экструдируемого изделия. Имеется несколько причин этому: снижение давления, охлаждение, разбухание, релаксация. Из-за наличия множества параметров, влияющих на размер и форму экструдируемого материала, довольно часто сложно предсказать, каким образом точно изменится размер и форма материала после его выхода из экструзионной головки. В результате сложно также спрогнозировать, каким образом следует изготовить канал для течения экструзионной головки для получения необходимой формы экструдируемого изделия. Поэтому проектирование экструзионных головок до сих пор в значительной степени базируется на опыте, а не на технических вычислениях и расчётах. С появлением усовершенствованных численных методов и промышленных программ расчётам течения через экструзионные головки эта ситуация несколько улучшилась; однако процесс проектирования экструзионных головок до сих пор часто основывается на методе проб и ошибок.
При эксрудировании важнее всего сохранять постоянные условия обработки, чтобы изделия соответствовали задаваемым параметрам.
Оптимальная температура, найденная для экструдирования какого-либо изделия, должна поддерживаться с точностью ±3°С. Для поддержания температуры используют охлаждение шнека, рубашки и головки экструдера водой.
Червячные машины холодного питания
Одним из наиболее перспективных направлений дальнейшего развития конструкций червячных машин является создание машин, не требующих предварительного подогрева перерабатываемых резиновых смесей. Машины тёплого питания уже сейчас повсеместно вытесняются червячными машинами холодного питания. Это объясняется рядом причин.
Подаваемая в машину холодная резиновая смесь более однородна по пластичности и температуре, чем смесь, разогретая на вальцах. Благодаря этому полученные экструзионные изделия имеют более точные размеры по сравнению с заготовками из предварительно разогретой смеси. При переработке холодных резиновых смесей облегчается автоматизация питания червячных машин, лучше используется производительная площадь, сокращается стоимость установки, расход энергии и воды, уменьшаются затраты труда и упрощаются транспортные системы. Кроме того, червячная машина холодного питания может быть установлена независимо от вальцов, т.е. производство изделий можно отделить от изготовления резиновых смесей. Благодаря исключению предварительного подогрева снижаются потери резины вследствие преждевременной вулканизации.
В червячной машине холодного питания резина разогревается в самой машине в результате увеличения длины червяка и цилиндра, а также увеличения мощности. Так как в машине холодного питания обрабатываемый материал должен не только шприцеваться, но и равномерно прогреваться до необходимой температуры для достижения определённой вязкости, то равномерная температура цилиндра очень важна для обеспечения гомогенности смеси. Поэтому в машинах холодного питания, как правило, предусматривается автоматическая система регулирования температуры стенок цилиндра с устройством нескольких независимых зон охлаждения путём циркуляции в них охлаждающей воды от отдельных для каждой зоны циркуляционных насосов. Отношение длины червяка к его диаметру в таких машинах находится в пределах от 1:12 до 1:16.
Производительность машин холодного питания значительно ограничивается максимально допустимой температурой шприцевания. Энергия привода, передаваемая шнеком в виде тепловой энергии шприцуемому материалу, настолько велика, что 2/3 её приходится отводить через систему охлаждения цилиндра. Отвод такого большого количества тепла представляет значительные трудности.
На производительность оказывают решающее влияние три параметра – диаметр червяка, частота его вращения и глубина нарезки.
При увеличении диаметра червяка с целью повышения производительности экструдера ещё быстрее возрастают тепловыделения. При одной и той же производительности тепловыделения тем ниже, чем меньше число оборотов червяка. Поэтому стремятся сохранить число оборотов возможно низким. Увеличение глубины нарезки способствует повышению производительности и уменьшению тепловыделений. Для червяка с постоянным шагом в машинах холодного питания пределом увеличения глубины резьбы является неравномерность прогрева материала, т.е. наличие непрогретых слоёв его, а при увеличивающемся шаге – прочность витков. Вязкость материала также влияет на тепловыделения.
Таким образом, в машинах холодного питания исключительно важную роль играет конструкция червяка. Она должна способствовать понижению тепловыделений, исключать влияние плохой теплопроводности резины и обеспечивать необходимую гомогенность экструдируемой массы.
Экструзионные линии
Однако, для формования экструзионного изделия недостаточно одного только экструдера. Для получения необходимого изделия помимо экструдера требуется и другое вспомогательное оборудование.
Рис.4. Пример экструзионной линии для получения профильных изделий из термопластов.
Основными элементами экструзионной линии являются:
Особенно при изготовлении экструзионных изделий из резины нужно уделить внимание оборудованию для вулканизации. Обычно изделия после их выдавливания припудривают тальком и вулканизуют непрерывным методом. Прозрачные смеси припудривают аэросилом.
Непрерывная вулканизация может проводиться без давления в горячем воздухе и под давлением паром или в ваннах, заполненных некоторыми жидкостями, либо с помощью периодической вулканизации в паровых котлах или в туннельных печах.
Горизонтальное устройство применяется для подачи профилей через туннель на транспортёрной ленте из нержавеющего стального листа или сита, скорость движения которой можно постепенно изменять и приспосабливать к режиму вулканизации, в соответствии с которым выбирается длина туннеля.
Туннель может нагреваться с помощью электричества, кварцевых инфракрасных трубок, излучателей, а также циркуляцией горячего воздуха. Если туннель для вулканизации сконструирован так, что в нём происходит циркуляция горячего воздуха, скорость вулканизации возрастает на 100%, поскольку теплопередача здесь лучше, чем в статической среде. Роль циркуляции воздуха достаточно велика, например, в производстве пористых профилей. С обоих сторон туннеля следует отсасывать газообразные продукты, которые могут быть взрывоопасными и токсичными. Время прохождения через туннель, необходимое для достижения нужной степени вулканизации, определяется толщиной изделия и применяемой температурой.
При установлении оптимальной температуры следует принимать во внимание толщину изделия; у толстостенных изделий лучшие свойства достигаются при более низких температурах и снижении скорости, поскольку иначе повышается пористость и склонность к образованию пузырьков.
Горизонтальные установки пригодны для вулканизации прямоугольных профилей.
Вертикальные установки для вулканизации имеют ряд преимуществ, в том числе они экономят производственную площадь. Они также выгодны в произзводстве тонкостенных трубок, иначе последние сплющиваются. Весь экструдируемый профиль равномерно прогревается, что создаёт возможность для быстрой и равномерной вулканизации. Такое оборудование особенно удобно для производства губчатых изделий, когда достигаются равномерные свойства по всему сечению.
При одинаковой температуре, циркуляции воздуха и длине туннеля производительность вертикальной установки выше на 25%. Задача обслуживающего персонала состоит в поддержании нормальной работы экструзионной установки, главным образом скорости экструдирования, и транспортёрной ленты вулканизационной установки. Плавный ход обеспечивается уравнительным устройством между соплом и лентой; ход нужно сохранять постоянным для предупреждения возможного растяжения изготавливаемых изделий.
Фильеры для экструдеров
Качество конечного продукта в технологии экструзионных процессов напрямую связано с выбранным экструзионным инструментом. Только правильно подобранные и настроенные технологические параметры фильер и калибраторов для труб позволяют изготовить профили, трубы и другую продукцию соответствующего класса, заданной точности и стандартов качества. Уже много лет наши поставщики получают только положительные отзывы, так как вся предлагаемая продукция полностью соответствует установленным нормам и стандартам, принятым во всем мире.
Фильера для экструдера
Для индивидуальных заказов мы поставляем фильеры для экструдера, осуществляем изготовление фильер для экструдеров, а также производим инструмент для обслуживания фильер. Ваш заказ на фильеры для экструдеров и калибраторы для труб при необходимости изготовления изделия — фильера для экструдера будет выполнена в кратчайшие сроки по приемлемым ценам. Не в последнюю очередь, оперативность наших поставок объясняется надежными и проверенными партнерами, среди которых – MIKROSAN, Degishim, Hayat и Pinar — признанные лидеры в производстве экструзионного оборудования и экструзионного инструмента.
Фильера для экструдера, как формующая основа экструзионного изделия, отвечает за выдавливание расплава и придание ему конечной формы. Также характеристики фильеры для экструдеров оказывают влияние на охлаждение профиля, придание ему требуемых размеров и форм.
Выдавливаемый расплав нуждается в равномерном распределении, для этого настраивают расположение формующей щели по отношению к оси направления экструзии, что влияет на сечение самого формующего канала. На фасаде фильеры с учетом способов обрабатывания, выбирается положение щели. К таким способам обрабатывания относятся калибрование, перфорирование или охлаждение. Кроме этого, учитываются габариты профиля, способ резки профиля,отвод профиля тянущим устройством, а также возможность (необходимость) установки в производственную линию дополнительных возможностей. Это может быть механическая обработка профиля, возможность нанесения специальной печати, различных типов маркировки. На положение формующего отверстия может влиять даже способ упаковки.
Конструкционные детали, составляющие фильеру, бывают разъемными и неразъемными. В выборе деталей для фильеры для экструдера определяются исходя из способа получения готовой продукции, либо материала. Так, изготовление фильер для экструдеров с разъемными деталями, необходимо для обеспечения доступа к большинству рабочих поверхностей. Это предоставляет возможность очищать и обрабатывать рабочие поверхности для корректировки точности формы, или регулирования размеров канала. Фильера для экструдера с неразъемными деталями имеет фактически основную рабочую поверхность для выполнения несложных технологических процессов.
Особенности технических параметров фильеры для экструдера обязательно должны соответствовать установленным параметрам, а также ГОСТам. Компания «РУСМИР инжиниринг» представляет только лучшие фильеры для экструзии и калибраторы труб, обладающие требуемой точностью геометрических значений. Все указанные изделия изготовлены практически без отклонений от установленных параметров и формообразующей направленности профиля. Любой приобретенный у нас инструмент, соответствуя техническим требованиям, гарантирует оптимальную скорость процессов экструзии. Установка, замена фильер, а также калибраторов для труб с их последующей настройкой, происходит без остановки всего цикла производства, при этом не требует от оператора производственной линий специфических знаний.
Преимущества приобретения оснастки у компании «РУСМИР инжиниринг»
Наша компания поставляет и изготавливает фильеры для всех видов профиля: оконного, дверного, для плинтуса, кабель-каналов, и т.д. Фильеры и калибраторы, предоставляемые нашей компанией, отличаются особой надежностью при эксплуатации.
Благодаря использованию передовых технических решений при изготовлении экструзионных инструментов, реализуемая нашей компанией продукция гарантированно обеспечит равномерную скорость выхода любого профиля по всей форме сечения. Благодаря этому вы получите готовые изделия высокого качества. Коррозионная устойчивость и сопротивление абразивному износу фильер для экструдеров и калибраторов для труб дополнительно улучшает надежность вашей производственной линии.
Из дополнительных преимуществ предлагаемого нами инструмента, отметим:
Также наша оснастка избавит от проблем с трением в рабочих поверхностях, перегрева оборудования и материалов, и обеспечат эффективность работы экструзионной линии;
Качество конечной продукции зависит от технологии его изготовления на каждом этапе в производстве. Компания «РУСМИР инжиниринг» — это готовые, продуманные до мелочей технологические процессы производства.
Экструдеры и фильера для экструдера
Если вы решили купить экструдер, прежде всего, рекомендуем разобраться, что представляет собой данное устройство, какие типы экструдеров являются наиболее востребованными, а также для чего применяются различные виды экструдеров. В этом вам поможет наш сегодняшний краткий обзор.
Чтобы четко уяснить, что представляет собой экструдер, для чего он необходим, и какие процессы в нем протекают, прежде всего, необходимо определиться с происхождением самого названия.
Итак, слово «Экструдер» произошло от латинского слова «Еxtrudo» (выталкиваю). Сегодня так называют машины, предназначенные для пластикации (размягчения) различных типов материала, с последующим приданием им требуемой формы при помощи выдавливания через профилирующие инструменты, которые называют экструзионными головками (фильерами). Отметим, что сечение экструзионных головок (фильер) соответствует конфигурации конечного изделия.
Несмотря на то, что первые экструдеры появились сравнительно недавно, их развитие и совершенствование происходило достаточно быстро. Так, первые экструдеры были сконструированы в конце XIX века в Америке, их единственным назначением являлось нанесение на электрические провода изоляции. Серийное производство экструдеров начинается в начале XX века, а уже в 1931 году экструдеры впервые применяются для переработки пластмасс. В 1937 г. на смену паровому нагреванию корпуса экструдера приходит электрическое, а в 1939 г. появляется прототип современных экструдеров – экструдер с увеличенной длиной шнека, а также двухшнековый экструдер. В 1963 году был разработан первый дисковый экструдер. Современные экструдеры представляют собой автоматизированные, высокопроизводительные комплексы, производительностью 3-3,5 тонн/час. Сегодня часть перерабатываемых в экструдерах полимерных термопластичных материалов достигает 50%.
Процесс, который происходит в экструдере с момента попадания в него исходного материала, до получения требуемого (размягченного) изделия, называется экструзия.
Чаще всего экструдер используется для производства полимерных изделий (пластмасс, белоксодержащих и крахмалосодержащих смесей, а также резиновых смесей) и ферритовых изделий (сердечников). Еще одной отраслью, где экструдер нашел широкое применение, стала пищевая промышленность – здесь данное устройство используется для изготовления таких привычных для нас продуктов, как, например, лапша и макароны. Несмотря на различные области применения, принцип работы экструдера остается неизменным как при производстве пластмасс, так и при производстве макарон: расплав материала продавливается через формующее отверстие, благодаря чему образуется готовое изделие.
Процесс экструзии является непрерывным технологическим процессом, во время которого происходит продавливание материала (обязательно обладающего высоким показателем вязкости в жидком состоянии) сквозь формующий инструмент (фильеру, экструзионную головку). Конечным результатом экструзии является получение изделия, обладающего требуемой формой поперечного сечения. Конкретное промышленное применение экструдеров сводится к переработке полимеров методом экструзии. При помощи экструдеров осуществляют изготовление разнообразных погонажных изделий (труб, пленки, листов, кабельной обмотки, рассеивателей, элементов оптических систем, светильников, и т. д.). Несмотря на достаточно большое разнообразие типов экструдеров, основными технологическими типами данных устройств, получившими наибольшее распространение при промышленной переработке полимеров в готовые изделия с помощью экструзии, стали одночервячные экструдеры, многочервячные экструдеры, а также дисковые и поршневые экструдеры.
На выбор экструдера для конкретной операции экструзии влияют характеристики исходного материала, которые также определяют и типы экструзии, которые целесообразно использовать при переработке различных материалов.
Основными типами экструзии, протекающими внутри экструдера, являются:
— теплая экструзия: исходные компоненты, находящиеся в сухом состоянии, смешиваются с некоторым количеством воды, после чего осуществляется их подача в экструдер, где вместе с механическим воздействием материал также подвергается тепловому влиянию. Получаемое изделие (экструдат), как правило, обладает небольшой плотностью, ячеистым строением и пластичностью, а также может немного увеличиваться в размерах. Чаще всего экструдату, полученному путем теплой экструзии, требуется просушивание;
— холодная экструзия – предусматривает исключительно механические изменения исходного материала, которые происходят за счет его медленного перемещения при воздействии давления с последующим формованием на выходе из фильеры (экструзионной головки) готового изделия требуемой формы;
— горячая экструзия – данный процесс получил наиболее широкое распространение в промышленном производстве. Процесс экструзии осуществляется с большой скоростью, при высоком давлении, благодаря чему происходит преобразование энергии механической в энергию тепловую. Это вызывает изменения в характеристиках материала, которые могут различаться в зависимости от величин давления, скорости и температуры, при которых осуществляется обработка материала. Также может применяться контролируемый подвод тепла – либо напрямую к продукту, либо через наружную оболочку экструдера. Следует заметить, что температура сырья в случае горячей экструзии, как правило, превышает 120C, а показатели влажности достигают 10-20%.
Экструдер состоит из следующих узлов (элементов):
— корпус, оснащенный различным типом нагревательных элементов;
— рабочий орган (поршень, диск, шнек), размещаемый внутри корпуса;
— узел, через который осуществляется загрузка перерабатываемого материала;
— силовой привод;
— система выбора и последующей поддержки заданной температуры;
— различных регулировочных и контрольно-измерительных приспособлений и устройств (датчиков давления, температуры расплава, и т.д.).
Важнейшим элементом экструдера является экструзионная головка, которая состоит из крепящегося к экструдеру обогреваемого корпуса, а также формующего инструмента, имеющего отверстие. Форма такого отверстия различается зависимо от формы (типа) изделия, которое необходимо получить. Например, для получения пленок и листов используют щелевидные фильеры (экструзионные головки), а при производстве труб применяются экструзионные головки, форма которых соответствует кольцевому каналу.
По типу шнека (являющегося основным рабочим органом экструдера), разделяют одношнековые экструдеры, многошнековые экструдеры (червячные), поршневые экструдеры (плунжерные), дисковые экструдеры, и т.д.
Сегодня наиболее распространенными в промышленном производстве являются одношнековые экструдеры (червячные). Принцип их работы достаточно прост: после захвата из загрузочного бункера исходного материала (гранул, частиц, и т.д.), шнек осуществляет его перемещение вдоль корпуса экструдера, одновременно с перемещением происходит сжатие материала (в некоторых экструдерах давление может достигать 500 кг*с/см 2 ), его разогрев, пластификация, а также гомогенизация. В соответствии с частотой вращения шнека, шнековые экструдеры разделяют на нормальные (с окружной скоростью до 0,5м/мин), а также быстроходные (до 7м/мин). Вдобавок шнековые экструдеры разделяют (в зависимости от конструктивного исполнения) на стационарные экструдеры, а также экструдеры с вращающимся корпусом; с вертикальным, либо горизонтальным размещением шнека. К отдельной категории относят экструдеры, которые помимо вращательных движений, выполняют и возвратно-поступательные движения. Помимо этого, для более эффективного выполнения гомогенизации подаваемого в экструдер материала, на шнеке могут быть установлены различные дополнительные приспособления и устройства: шлицы, зубья, кулачки, диски, и т.п. В последнее время все более распространенными становятся планетарно-вальцевые экструдеры, отличительной особенностью которых является наличие нескольких дополнительных шнеков (4-12), расположенных вокруг основного шнека.
Есть вопросы или хотите купить экструдер? Напишите нам:
Ваше имя (обязательно)
Ваш e-mail (обязательно)
Тема
Сообщение
Двухшнековые экструдеры являются более универсальными (по сравнению с одношнековыми). Их можно использовать для выполнения таких же задач, как и одношнековые экструдеры, либо в особых условиях, когда одношнековые экструдеры не могут справиться с переработкой материала. Наиболее распространенным применением двухшнековых экструдеров стала экструзия ПВХ (поливинилхлорида) в готовые изделия, предназначенные для строительства. В двухшнековом экструдере ПВХ в качестве исходного сырья чаще всего используют ПВХ-композиции, переработку которых невозможно осуществить на экструзионной одношнековой линии.
Многошнековые экструдеры (к которым относят четырехшнековые экструдеры, планетарные экструдеры) являются наименее распространенными в промышленном производстве. Однако, многошнековые экструдеры являются наиболее эффективными при переработке материалов, склонных к быстрому термическому разрушению (деструкции).
Дисковые экструдеры осуществляют переработку материала, используя напряжения, возникающие в вязко-упругом материале. Основой таких экструдеров являются два плоских диска, расположенных параллельно. Один их дисков непрерывно вращается, благодаря чему создаются нормальные и сдвиговые напряжения, второй остается неподвижным. В середине неподвижного диска находится отверстие, сквозь которое происходит выдавливание размягченного материала. Основными преимуществами дисковых экструдеров является более высокая пластицирующая и гомогенизирующая способности, по сравнению со шнековыми экструдерами. Однако, шнековые экструдеры развивают меньшее формовочное давление, поэтому их чаще всего используют в качестве смесителей-грануляторов, либо для предварительной подготовки (измельчения) материала.
Сравнительно недавно появились комбинированные экструдеры, в которых сочетаются достоинства шнековых и дисковых экструдеров. Такие экструдеры обладают независимыми друг от друга приводами диска и шнека. Поршневые экструдеры обладают небольшой производительностью, поэтому их применение в основном ограничено производством профилей и труб из реактопластов.