Введение в одношнековую экструзию

Понятие одношнековой экструзии

Экструзия — это процесс, используемый для создания изделия (экструдата) путем продавливания полимерного материала через фильеру или отверстие для придания формы, или же использование экструдера для производства полуфабрикатов или готовых изделий.

В данной статье основное внимание уделено экструзии термопластичных изделий, поскольку они

играют важную роль в процессах экструзии. Термопласты, несомненно, являются самой обширной группой экструдируемых пластиковых материалов: почти 65% всех пластиков проходит через экструдер.

Поскольку одношнековые экструдеры являются наиболее популярным типом экструдеров, в данной статье рассматриваются процессы, основанные на этом типе оборудования. Одношнековые экструдеры относительно недорогие, простые и обеспечивают непрерывную производительность, поэтому они пользуются большой популярностью.

Экструзия термопластов

При термопластичной экструзии полимерный материал сначала размягчается под действием нагрева, что позволяет придать ему форму. Этот процесс осуществляется экструдером, или экструзионной машиной. Такое размягчение под действием тепла называют по-разному, например, «термическим размягчением», «пластификацией» или «пластикацией».

После чего изделие формуется путём охлаждения, сохраняя при этом свою форму. Оборудование, используемое для этого процесса, называется постэкструзионным оборудованием, а вся система в целом называется экструзионной линией.

Классификация экструдеров

Экструдеры можно классифицировать по трёхзначному номеру, например, 16024. Первая цифра

указывает количество шнеков машины, вторая — диаметр шнека в миллиметрах (мм), а третья —

эффективную длину шнека, кратную диаметру шнека. Таким образом, в данном примере описывается одношнековая машина с диаметром шнека 60 мм и длиной 24 (т.е. соотношение длины к диаметру составляет 24/1).

Состав и компоненты экструдера

На рисунке показана схема простого одношнекового экструдера в разрезе. На этой схеме показано расположение различных компонентов экструдера. Два узла – шнек и цилиндр – взаимодействуют друг с другом, перемещая пластик, расплавляя его и проталкивая через фильеру.

Шнек вращается с заданной скоростью с помощью электродвигателя и редуктора. Регуляторы

Температуры (термопары) подключены к нагревательным/охлаждающим элементам на цилиндре для поддержания заданной температуры.

Способность узла шнека и цилиндра выдавливать заданный материал зависит от характеристик или конструкции цилиндра и шнека, свойств полимерного материала и режимов переработки.

Большинство экструдеров — одношнековые. Шнек проталкивает полимерный материал к фильере, а затем через неё. Форма придаётся фильерой и/или последующими процессами.

Дополнительное оборудование после экструзии (постэкструзии)

Когда экструдированное изделие (экструдат) выходит из фильеры, ему либо придаётся желаемая форма, либо его форма может быть изменена, а затем задана. Оборудование, выполняющее этот процесс, называется «постэкструзионным оборудованием» или «тянущим устройством», и по размерам оно, как правило, значительно больше экструдера. Это связано с тем, что пластику требуется значительное время для охлаждения, и этот процесс охлаждения определяет скорость работы линии.

Примеры экструзионных изделий

Пластиковые трубы: используются для водоснабжения, канализации, газоснабжения и т.д.

Пластиковая пленка: обычно используется для упаковки или запечатывания в пакеты.

Пластиковые трубки: используются для медицины, шлангов для сада, автомобилей и т.д.

Провода и кабели с пластиковой изоляцией: используются в промышленности и быту для бытовых приборов, для связи, для подачи электроэнергии и т.д.

Сырье для других процессов переработки пластмасс: экструдеры широко используются в качестве компаундеров или смесителей. Выходной материал экструдера-компаундера измельчается или гранулируется для получения сырья для других процессов, таких как экструзия или литье под давлением.

Бумага с пластиковым покрытием и металл: используются для упаковки.

Лист: используется для освещения, остекления, вывесок и т. д.

Нити: используются для изготовления веревок, шпагата, щеток и т. д.

Сетки: используются для стабилизации грунта, упаковки и т. д.

Профиль: используется для обшивки домов, уплотнителей, окон, дверей, направляющих и т.д.

Соэкструзия

Соэкструзия — это процесс, позволяющий объединить два или более потока расплава в фильере для получения экструдата из двух или более материалов. В настоящее время этот процесс ассоциируется с термопластичными материалами, хотя первоначально он применялся к каучукоподобным полимерам для получения экструдата со слоями разных цветов. В случае термопластов слои материала часто объединяются в фильере.

В простейшем примере используется комбинация всего двух слоёв, например, цветного слоя на натуральной основе, что позволяет сэкономить на красителях. В упаковочной промышленности широко распространены плёнки, состоящие из трёх и более слоёв. Ламинирование двух или более слоёв различных полимеров может привести к получению продукта с лучшими барьерными свойствами, чем при использовании только одного полимера.

Одним из часто используемых полимеров является влаго- и газонепроницаемый слой на основе поливинилового спирта (ПВС).

Для производства трёхслойных конструкций обычно используют два или три экструдера. В процессе выдувного формования возможно сочетание соэкструзии и биаксиальной ориентации для получения лёгких, но прочных бутылок, продлевающих срок хранения продукции.

Послойная соэкструзия — не единственный вид соэкструзии. Последовательный соэкструзионный материал может быть получен путём последовательного соединения материалов. Это может включать в себя сочетание жёсткого и мягкого термопластичного полимера. В качестве альтернативы, два материала могут быть экструдированы параллельно, например, прозрачный и непрозрачный, для получения листа для термоформованных лотков.

Экструзия с дегазацией (вентилируемая экструзия)

Экструдер с дегазацией состоит из дегазационного отверстия, которое используется для удаления летучих веществ из пластика в процессе экструзии. Использование экструдера с дегазацией позволяет снизить содержание воды (влаги) и летучих веществ в пластике до приемлемого уровня.

На участке вдоль экструзионного цилиндра диаметр основания шнека уменьшается до зоны декомпрессии расплава. В этой точке вентиляционное отверстие, через которое выходит пар, расположено в

Материальном цилиндре (если вентиляция не нужна, вентиляционное отверстие можно закрыть заглушкой и не использовать). Затем, расплав без паров подается в фильеру и подвергается повторному сжатию за счет увеличения диаметра основания шнека.

Непосредственно перед вентиляционным отверстием на мат.цилиндре, на шнеке установлена ​​перегородка или торпедная секция, предотвращающая утечку расплава через вентиляционное отверстие. Благодаря конструкции и принципу работы экструдера с вентиляционным отверстием (изменяемая геометрия шнека и высокое отношение длины к диаметру) они обеспечивают превосходное перемешивание.

Однако следует помнить, что предпочтительнее предварительно высушить полимер, поскольку нагревание некоторых видов пластика при контакте с водой может привести к их деградации или разложению.

Эта информация была получена, проверена и адаптирована из материалов Руспласт.

Более подробную информацию можно найти на нашем сайте.

Компания Руспласт уже более 25 лет помогает клиентам внедрять полимерные материалы в различные технологические процессы, расширяя области применения полимеров более чем в 30 областях промышленности. Специалисты компании помогают оптимизировать технологические параметры, сокращать затраты. Также предлагаемые решения, позволяют нашим клиентам сокращать количество отходов и брака, повышать производительность и интегрировать переработанные материалы в свой процесс без ущерба для качества продукции.