Экструзия: технология и оборудование для переработки полимеров

Для изготовления изделий из различных типов полимерных материалов существует много технологий и оборудования. Одним из самых популярных способов переработки пластика является экструзия.

Экструзия пластика – это технологический процесс непрерывного формования изделия путем механического продавливания нагретого полимерного материала через формующую головку с отверстием, которое соответствует профилю готового изделия.

 

Экструзия: технология и оборудование для переработки полимеров


Конечно же, при помощи экструзии производят не только изделия из пластика, но в данной статье мы будем описывать именно особенности процесса обработки полимерных материалов.

Экструзионным способом производится огромное множество различных изделий из полимеров: пластиковые трубы, пвх и композитные профили, пластиковые нити, окна, двери, полимерные пленки и прочая продукция. Большая популярность экструзии обусловлена высокой экономичностью и производительностью благодаря непрерывному процессу производства.

Экструдером полимеров называют оборудование для производства изделий путем экструзии полимерного сырья. Самыми распространенными типами конструкций экструзионных машин ялвяются экструдеры поршневого и шнекового (червячного) типа.

Рассмотрим на примере конструкцию одношнекового экструдера. Сырье загружается в зону загрузки через конусообразную емкость для загрузки сырья (5). Обычно полимерное сырье для экструдера представляет собой гранулированный сыпучий материал. При помощи шнека (4) гранулы полимера перемещаются в зону цилиндрического корпуса экструдера (2). Шнек вращается за счет работы  электродвигателя (7) через редуктор (6). 


Схема одношнекового экструдера


Корпус экструдера можно условно поделить на 3 зоны. Та область, где полимер загружается и еще не расплавлен, называется загрузочной зоной. А когда он нагревается, начинается зона плавления. Третья зона – это зона формования, когда расплавленный полимер выдавливается через формующую головку и принимает нужную форму.

Нагрев цилиндра экструдера осуществляется нагревателями (3), которые размещаются снаружи и плотно охватывают всю поверхность. В качестве электронагревателей для экструдера применяют промышленные нагреватели кольцевого типа или же плоского, если цилиндр экструдера квадратной формы, но все же чаще применяют кольцевые.  Также в каждой из зон цилиндра экструдера могут быть использованы в конструкции охлаждающие вентиляторы, для того, чтобы удалить лишнее тепло с нагревателей. Или же можно использовать специальный тип кольцевых нагревателей – хомутовые нагреватели с охлаждением.

Давайте подробнее рассмотрим, какие типы кольцевых нагревателей используются на экструдерах и в чем их главные отличия и особенности.

Кольцевые электронагреватели для экструдера

Манжетные кольцевые нагреватели идеально подходят для экструдеров, так как они имеют цилиндрическую форму и могут плотно прилегать к поверхности цилиндра в зоне для нагрева. Хомутовые ТЭНы изготавливаются как в форме полного кольца со стяжкой, так и в виде полуколец или сегментов. 


Кольцевые нагреватели для экструдера от ТЭН 24


Кольцевые нагреватели могут изготавливаться с керамической или миканитовой изоляцией, с различными креплениями, типами токовывода, дополнительными элементами утепления или охлаждения и другими особенностями. В качестве нагревательного элемента во всех резистивных кольцевых нагревателях используется проволока из нихрома с высоким электрическим сопротивлением, которая нагревается при прохождении через нее электрического тока. Рассмотрим особенности каждого типа кольцевых нагревателей.

  • Манжетные миканитовые нагреватели. Миканит в этом типе нагревательных элементов используется как изолятор между греющей спиралью и наружным корпусом. Корпус нагревателя изготавливается из нержавейки и в случае с миканитовой изоляцией, может иметь очень большое количество различных вырезов, отверстий и типов подключения. Максимальная мощность таких нагревателей составляет до 4 Вт на см2, а температура нагрева до 350 градусов Цельсия.

  • Сопловые нагреватели. Также возможно изготовить миканитоавые кольцевые нагреватели с удвоенной греющей спиралью, таким образом можно получить небольшой нагреватель с высокой мощностью. Данный тип кольцевых нагревателей называют сопловыми, так как используются они в основном для нагрева сопел экструдеров. Сопловые кольцевые нагреватели также могут изготавливаться с латунным корпусом, который будет полностью герметичен и не будет бояться попадания расплавленного материала на корпус.

  • Керамические хомутовые нагреватели. Нагревательные элементы с керамической изоляцией будут иметь более высокую мощность (до 9 Вт на см2) и температуру работы до 700С. Керамические изоляторы из стеатитовой керамики обладают высокой термостойкостью и изоляционными свойствами. Керамические кольцевые нагреватели также можно изготовить с дополнительным утепляющим кожухом, таким образов снизив потребление электроэнергии в них на 25%, что значительно сократит ваши расходы на электричество.

  • Кольцевые электронагреватели с охлаждением. При данной конструкции нагревателей могут использоваться как миканитовые, так и керамические кольцевые ТЭНы. Но дополнительно изготавливается металлический кожух из нержавейки и подключается вентилятор для обдува. Конструкция кольцевого нагревателя с вентиляцией позволяет не только получить максимально равномерный нагрев, но и быстро охладить цилиндр экструдера при необходимости.

  • Кольцевые алюминиевые литые нагреватели. Литые нагреватели состоят из трубчатого электронагревателя, который заливается алюминием в форме полуколец или колец. Для алюминиевых нагревателей можно дополнительно предусмотреть жидкостную систему охлаждения, которая сможет охладить нагреватель за короткое время.

Какой тип кольцевого нагревателя лучше подойдет для вашего типа экструдера, какие характеристики нужны и прочие вопросы вы можете задать в форме вопроса или просто пишите нам по электронной почте, мы постараемся ответить на все ваши вопросы по нагревателям для экструдеров.

Производство различных типов изделий из полимеров на экструдере

В зависимости от различных отверстий на формующей головке экструдера можно изготавливать самые разнообразные типы изделий из пластика. Кольцевая форма головки позволяет производить прутки , цилиндрическая – пластиковые трубы и пленки, плоская щелевая – пленки и профили, сложные формы головки экструдера также возможны при изготовлении оконных профилей и прочей продукции.

Производство полимерной пленки на экструдере

Пленка – это один из самых основных типов продукции, которые изготавливают на экструдерах. Для производства пластиковой пленки могут использоваться несколько технологий, некоторые из которых рассмотрим подробно.

Производство пленки путем экструзии с раздувом рукава

На схеме ниже вы можете рассмотреть подробно экструдер для производства пластиковой пленки с раздувом рукава. При формовании пластика используется экструдер (1) с кольцевой формой отверстия на формующей головке. Чтобы кольцо расплавленного пластика еще больше расширялось после продавливания через головку, внутрь кольца подается струя воздуха через устройство (2). Вследствие этого пластик трубы растягивается в рукав (5).


Схема экструдера. Производство пленки путем экструзии с раздувом рукава


Воздух внутрь рукава должен подаваться охлажденным, чтобы у пленки были равномерная толщина стенок. Поэтому для охлаждения используется в конструкции охладитель (3). После того, как рукав раздует, его будет нужно сложить и скрутить. При этом применяются направляющие (6), убирающие воздух валки (7) и устройство для намотки (9).

Производство пленки путем экструзии с поливом на валки

Формующая головка (2) экструдера (1)  при данном типе производства пленки берется щелевой формы, которая очень узкая в высоту и довольно широкая (около 1,5 м) в ширину. Тонкая пленка расплавленного полимера подается на охлаждающие при помощи воды валы (3) и очень быстро там застывает.


Схема экструдера. Производство пленки путем экструзии с поливом на валки


Толщинометр (4) служит для контроля за толщиной пленки перед намоткой ее на намоточную станцию (6). Формируемая таким способом пластиковая пленка будет гораздо более прозрачной, чем произведенная рукавным способом. Также контролировать намотку тут намного проще и нет риска склейки.

Производство пленки путем экструзии с поливом в ванну с водой

Экструзия в ванну с водой – это еще один способ получения пластиковой пленки. При его применении полимерные пленки получаются еще более качественными. В конструкции данного экструдера формующая головка щелевого типа направляет пластиковую пленку при выходе в ванну с жидкостью, где пленка моментально охлаждается и застывает.

Экструзия пластиковых труб

Для формования пластиковых труб используют преимущественно одношнековые или двухшнековые экструзионные машины с особой конструкцией кольцевой формующей головки.

Внутрь формующей головки для пластиковых труб помещается дорн (4), который служит для подачи сжатого воздуха внутрь трубы. Снаружи размещаются дополнительные кольцевые нагреватели, которые расплавляют полимер при прохождении через данную зону.


Схема формующей головки для экструзии пластиковых труб

Также в оборудование для формирования труб входят устройства для растяжки, скрутки или нарезки труб.




Возврат к списку


.