Тема 2.3. Оборудование для экструзионного

Формования

Классификация экструзионных машин

Машины для непрерывного выдавливания предназначаются для изготовления из гомогенизированных расплавленных термопластов различных профилированных изделий или заготовок, а также для подготовки пластических композиций и грануляции пластмасс.

Экструзия (непрерывное выдавливание) – процесс придания расплавленному материалу определенной формы при продавливание его через оформляющую головку. Сырьем для изготовления изделий методом непрерывного выдавливания служит полихлорвинил с его сополимерами, полиэтилен, полистирол с его сополимерами, эфиры целлюлозы, полиакрилаты, полиамиды и др.

 

Назначение экструзионных машин и их классификация

Экструзией изготавливают: трубы, шланги, пленку, ленты, листы, различные профили, полые выдувные изделия, гранулы. Используют для пластикации термопластов, удаления из них влаги и летучих веществ.

Червячные прессы классифицируются по их

1 – производительности. Размер пресса определяется внутренним диаметром цилиндра. Производительность машин с диаметром червяка 9-400 мм составляет 1,5-300 кг/ч.

2 – назначения. Экструзионные машины предназначены для: грануляции пластмасс, изготовления профильных изделий, подготовки пластических композиций.

3 – конструкции:

а) в зависимости от количества червяков — одночервячные и много­червячные;

б) в зависимости от геометрической - формы червяка прессы делятся на машины обычного и специального типов;

- к червячным прессам обычного типа относятся машины с цилиндрическим червяком, с убывающим к вы­ходу объемом винтового канала червяка;

- к червячным прессам специаль­ного типа относятся машины с коническим или параболическим червяком, с полым червяком и внутренней нарезкой, с телескопическим червяком и несколькими загрузочными отверстиями, с наборным червяком из дисковых кулачков, а также машины с червяками специальной формы для создания смешивающего и гомогенизирующего эффекта;

в) в зависимости от направления вращения червяков машины с двумя червяками — с одинаковым направлением вращения и с взаимно противо­положным направлением вращения червяков.

Одночервячные прессы

Несмотря на большое разнообразие применяемых червячных прессов, основные узлы и детали у них общие, и основной частью машины, от которой зависят размеры, вид изделий и производительность, является червяк.

Червяк характеризуется величи­ной:

- диаметра D,

- отношением длины к диаметру L/D,

- шагом нарезки t,

- глубиной нарезки h,

- толщиной стенки витка δ,

- углом подъема винтовой линии α.

В зависимости от применяемого сырья, вида и назначения изделия применяются:

- однозаходные и многозаходные червяки,

- с постоян­ным и переменным шагом,

- с постоянной и переменной глубиной нарезки.

Диаметры червяков машин существующих типов колеблются в пределах от 9 до 400 мм с отношением L/D = 6-36.

Червяки для непрерывного выдавливания

термопластов

 

а – бескомпрессионный червяк с постоянным шагом и

профилем резьбы,

б – компрессионный червяк с переменным шагом,

в – компрессионный червяк с переменной глубиной

нарезки,

г – компрессионный червяк с постоянным шагом и

переменным числом заходов,

д – червяк с постоянным шагом и гладкой торпедой,

е – червяк с переменным шагом и нарезкой торпеды

 

 

Принцип действия червячных машин (экструдеров)

 

3 2 1

1 – станина

2 – дорн

3 – мундштук

4 – система обогрева

5 – термопара

6 – система охлаждения

7 – загрузочный бункер

8 – редуктор

9 – эл.двигатель

10 – гильза

11 – нагревательный цилиндр

12 – червяк

 

Техническая характеристика:

1. производительность – 400 кг/час

2. максимальное число оборотов шнека – 100 об/мин

3. число оборотов эл.двигателя – 1000 об/мин

4. мощность нагрева – 21,86 кВт

5. мощность эл.двигателя – 55 кВт

6. диаметр шнека – 90 мм

7. длина шнека – 2500 мм

8. тип эл.двигателя – П102

принцип работы машины:

Схематически отображен ход процесса экструзии с условным разделением цилиндра машины на три зоны: I-зона сыпучего состояния (загрузочная);

II-пластичного (сжатия),

III -рас­плава (вязко-текучего) (зона дозирования).

Загрузочный материал из воронки поступает в приемную часть корпуса (зона 1). В зоне I полости нарезки винта заполняются сыпучим материалом лишь частично. На этом участке перемещение происходит вследствие захвата материала витком шнека, подъема его на не­которую высоту и падения со сдвигом вдоль оси. Эти операции повторяются многократно по всей длине зоны, т.е. с транспортировкой идет его перемешивание. В зоне II продукт уплотняется, размягчается и переходит в со­стояние эласто-пластичной «пробки». В этой зоне цилиндр, как правило, обогревается, а винт охлаждается. В зоне III расплавленный продукт, продолжая нагреваться превращается в вязкую структурную жидкость и выдавливается через оформляющую головку в виде профиля.

 

Многочервячные прессы

 

В настоящее время находят широкое применение многочервячные прессы с двумя, тремя и более червяками; однако наибольшее распро­странение получили двухчервячные прессы.

Преимущества двухчервячных прессов по сравнению с одночервячными следующие:

- большие усилия выдавливания;

- обеспечение более высокой степени смешения;

- возможность переработки вязких масс с высоким содержанием наполнителя;

- самоочистка червяков;

- более высокий к. п. д.

Многочервячные прессы могут быть:

1 - взаимозацепляющиеся, при вращении червяков в одном направлении они должны иметь одинаковую нарезку винтового канала. Принцип действия основан на при­нудительном продвижении перерабатываемого материала к оформляющей головке благодаря выжимающему воздействию витка сопряженного червяка и самоочистке червяка.

Производительность многочервячных прессов с взаимозацепляющими червяками сравнительно мало зависит от противодавления.

2 – незацепляющиеся, при враще­нии червяков в разные стороны они должны иметь винтовые каналы с разным направлением нарезки. Принцип действия многочервячных прессов с незацепляющимися чер­вяками основан на силах внутреннего трения материалов.

Двухчервячный пресс

На рисунке показаны комбинированные червяки двухчервячного пресса для интенсивного перемешивания, пластикации, гомогенизации материала, его окрашивания и смешения компонентов.

В цилиндре 1 с каналами для теплоносителя монтируются составные комбинированные червяки 2 и 3, имеющие противоположное направление вращения. В зоне 1 происходит захват материала из воронки 4 и подача его в зону смеше­ния 2. Перед началом и в конце зоны 2 установлены короткие участки червяков 5 и 6 с противоположным направлением винтовой линии. Это сделано для интенсивного теплообразования и подачи однородного мате­риала в зону 2, а также для создания повышенного давления в мате­риале, нагнетаемом в зону смешения 3. В зоне 2 смешиваются отдель­ные компоненты, а в зоне 3 загружается дополнительное количество пла­стификатора и цикл смешения повторяется.

В зонах IV и V происходит дополнительное перемешивание, а в одношнековой зоне VI осуществляются окончательная пластикация и гомоге­низация материала.