Нагрівання шнеків екструдера

Екструзія

Екструзією називається методика формування виробів або напівфабрикатів з необмеженою довжиною. В процесі екструзівної обробки розплавлений матеріал продавлюється через фільєру (формуючий інструмент). Для такого виробництва використовують екструзівне обладнання черв'ячного або шнекового типу.


Нагрівання шнеків екструдера


Виготовлення різніх виробів екструзівною методикою відбувається шляхом розплавлення полімерної сировини (гранул / порошку) та його формування формуючою голівкою, яка в повній мірі відповідає конструкції майбутнього виробу. Потім настає етап охолодження та калібрування.

Конструкція екструзівної установки

Залежно від характеристик самого пристрою і роботи основного вузла обладнання, за рахунок якого полімерна маса продавлюється в формуючий інструмент, екструдера поділяють на: шнекові, дискові і комбіновані.

Найчастіше для обробки пластиків використовують обладнання шнекового типу.

Іноді вдаються до дискових установок, в яких замість шнека використовується диск певних параметрів. Продавлювання розплавленої маси здійснюється за рахунок розвиненої напруги. Пристрої з диском застосовують в тих випадках, коли важливо поліпшити перемішування різних полімерних компонентів в однорідну масу. У зв'язку з тим, що в таких пристроях практично неможливо створити необхідний тиск при формуванні, їх використовують при виробництві деталей зі зниженими механічними властивостями і неточною геометрією.

Екструзівне обладнання комбінованого типу в своїй конструкції має відразу два робочих органи. Основна мета такого обладнання це забезпечення високоякісного ефекту змішування, що дуже важливо при обробці композитних матеріалів. Комбіновані екструдера відмінно справляються з обробкою високоеластичних матеріалів зі зниженими показниками в'язкості.

Шнекові пристрої діляться на кілька видів:

  • З одним або двома шнеками;

  • Одноступінчаті і двоступеневі;

  • Універсального або спеціалізованої дії;

  • Осцилюючі або з крученням;

  • З дегазацією або без неї;

  • З шнеками, що обертаються в одну або різні сторони тощо.

Найпростішим варіантом екструзівного обладнання є одношнековий пристрій без дегазації. Основні елементи, що входять до складу будь-якого шнекового екструдера: циліндр, що прогрівається спеціальними нагрівачами; шнековий орган; сітки; фільєра (формуючий інструмент). Залежно від характеристик оброблюваного полімеру і технології переробки використовують шнекові пристрої з різними профілями.


Нагрівання шнеків екструдера

Від категорії виробиу залежить також і довжина застосовуваного шнека. Є короткошнекові установки, а є довгошнекові машини.

Процеси екструзії

Дану технологію прийнято розділяти на три етапи, залежно від того, на якій зоні шнека в певний момент знаходиться опрацьований матеріал. Цей поділ свідчить про те, який вид операції виконується на певній шнековій ділянці. Робочі маніпуляції можуть бути усунутими вздовж шнека і обумовлюються початковими властивостями оброблюваної продукції, температурним режимом, швидкістю просування сировини та іншими критеріями, що впливають на переміщення полімеру по екструдеру. Довжину кожної зони визначають кільцеві нагрівачі, розташовані на циліндричній поверхні екструдера, і вироблювана ними температура. На успішне переміщення полімеру по влаштуванню позначаються умови переміщення твердої речовини з відділу бункера в міжвитковому простору, що знаходяться під бункерною лійкою.

Стан і характеристики полімерної сировини на окремих етапах обробки

Заповнення бункера. Для екструзії використовують матеріали у вигляді гранул, порошку або стрічки. Полімерні стрічки найчастіше представляють собою вторсировину і обробляються на специфічних екструзівних установках, до складу яких входять штовхачі, встановлені в бункерний відсік. Рівномірне дозування полімерної сировини забезпечує високу якість виробу на виході.

Найкращим матеріалом для екструзії є гранульований полімер. Гранули не "зависають» і не закупорюють бункер.

Порошковий полімер може спресовуватися під час зберігання і перевезення. Гранульовані ж матеріали виділяються постійною сипучістю. Наповнення матеріалом між витками під бункером відбувається на відрізку довжини шнека до 1,5 D. Якщо необхідно обробити полімери з різнокомпонентним складом вдаються до використання специфічних дозаторів. Мінливо сипучі порошки здатні утворювати «склепіння» і зависати на стінках бункера. В таких умовах харчування шнекової зони зупиняється, і щоб усунути проблему доведеться в сам бункер встановити ворошитель. Сипучість безпосередньо залежить від вологості матеріалу: вологий порошок збивається і практично не розсипається. Через це порошкові полімери рекомендується перед обробкою просушувати.

Щоб збільшити продуктивність обладнання гранульований полімер бажано піддавати попередньому прогріванню. Для цього застосовують спеціальні пристосування примусового проштовхування сировини з бункерного відділу на шнек. У процесі ущільнення матеріалу між витками шнекової установки витісняється повітря, яке виходить в зворотному порядку через зону завантаження. Якщо повітря було видалене в повному обсязі, то після формування він утворює в виготовленій деталі порожнини, що позначиться на якості кінцевого продукту.

Рівень заповнення бункерного відсіку в висоту також позначається і на заповненні шнека. Виробники екструзівного обладнання постачають бункерний пристрій спеціальною розміткою - рівнеміром. Автоматичні рівнеміри сповіщають оператора про завантаження бункера до встановленого рівня. Завантаження бункера в системах автоматичного управління здійснює пневмотранспорт.

Форма і щільність окремих елементів полімерного матеріалу також позначаються на якості заповнення обладнання між лопатями. Гранульована сировина, виготовлена за допомогою різання на гарячій решітці гранулятора, не має загострених кутів, що покращує сипучість даного матеріалу. Гранули, вироблені на основі холодної рубки, виходять загостреними. Така сировина для екструдера може зліплюватися в процесі обробки, погіршуючи цим сипкість. Якщо обладнання працює досить довго, може статися перегрів циліндричної поверхні під зоною воронки бункера і самого завантажувального відділу. У даній ситуації гранули злипаються і припиняють надходити на шнек. Щоб запобігти такому недоліку на зазначеній частині циліндра проробляють порожнини, за допомогою яких буде надходити охолоджувальна рідина.

Нагрівання шнеків екструдера


Відділ харчування (I). Поступаючий матеріал укладається між витками і ущільнюється. Просування гранул по шнековому пристрою відбувається за рахунок різниці тертя матеріалу по внутрішній циліндричній поверхні і по шнеку. З тієї причини, що полімер контактує зі шнеком більше ніж з циліндром, важливо знизити коефіцієнт його тертя по шнековій установці, інакше матеріал перестане просуватися уздовж осі шнека, а буде прокручуватися з лопатями. Щоб досягти цього, необхідно підвищити температурні показники стінок циліндра (нагрівачами) і знизити температуру шнека (циркуляцією холодної рідини). У першій зоні виникає тертя матеріалу, що сприяє виділенню теплової енергії. Також, саме в цю зону надходить і тепло, вироблене нагрівальними пристроями, які монтують на зовнішніх стінках циліндра.

При створенні оптимальної температури полімер спресовується і ущільнюється, створюючи між витками шнека тверду пробку. Відмінно якщо пробка спочатку виникла між першою і другою зоною. Характеристики самої пробки дають можливість оцінити продуктивні якості обладнання.

Пластифікація і расплавкі - зона II. На даному етапі полімер починає плавитися, через періодичний контакт з прогрітим циліндром. Збільшуючись в обсязі розплав впливає на пробку, яка зменшується по ширині. Так як глибина нарізки шнека від першої зони зменшується, то з'являється тиск, що  притискає пробку до прогрітого циліндру, і полімер плавиться. У період пластифікації пробка розплавляється ще й за рахунок тепла, що виробляється тертям. Розплавлена речовина несе в собі тверді частинки і гомогенізується.

Ближче до закінчення другої зони пробка повністю розпадається, а матеріал, в якому є незначна кількість твердих елементів, переходить до відділу дозування.

В основному тиск починає наростати між I-II зонами. Тут утворена пробка починає ковзати по шнеку: в зоні I - це ще тверде сировину, а в II - маса піддається плавлення. Саме пробка є основним фактором провокуючим наростання тиску, яке далі буде поступово знижуватися. Після розплаву пробки тиск витрачається на те, щоб матеріал міг подолати опір сіток, вступити в формувальний інструмент і сформуватися в повноцінну виріб.

Зона дозування (III). Ще не повністю гомогенний матеріал продовжує просуватися з виділенням теплової енергії, яка є результатом швидкоплинної деформації полімерного матеріалу. Освічена маса гомогенізується. Між витками шнека розплав протікає поздовжнім і циркуляційним способами. Значення поздовжнього протоку залежить від продуктивності устаткування, а циркуляційна течія залежить від того, наскільки якісно змішалися всі компоненти полімеру і від гомогенності.

За рахунок обертових рухів шнека розплав надходить до грат, до якої впритул затиснуті сітки з металу. Сітки фільтрують матеріал і покращують його гомогенізацію. На даному етапі в'язкі елементи залишаються на сітці і створюють опір потоку розплавленої маси. Цього часу має вистачити на підвищення температури матеріалу. Нерозплавлені частки по закінченню роботи обладнання вилучаються разом з сіткою. А повністю гомогенний полімер надходить в головку формування, набуваючи необхідного профілю.


Нагрівання шнеків екструдера


Температурні режими в процесі всієї роботи екструдера виконують найважливішу роль в якісній формуванні виробів. Практика показує, що температури з'являється від тертя полімеру недостатньо для екструзії. Тому в промисловості використовуються нагрівачі, які призначені саме для обігріву циліндричних поверхонь екструзівного обладнання та сопел. Від якості нагрівача залежить не тільки виконання виробів без дефектів, а й швидкість екструзівний обробки, і засмічення обладнання.

Компанія ТЕН24 висококваліфікований виробник кільцевих нагрівачів для екструдерів. У нас Ви можете купити не тільки нагрівачі типової збірки, але і здійснити замовлення на індивідуальне виготовлення.




Дивитися усі статі


.

Задати питання

Логотип ТЕН 24
Для того, щоб купити нагрівачі або надіслати електронною поштою питання заповніть форму або просто зателефонуйте за телефонами