Процессы экструзионной обработки

Технологический ход экструзии формируется поочередным передвижением применяемого материала с помощью крутящегося шнека и продавливания расплава в каналах формирующей головки и дальнейшего остывания экструдата. Согласно потокам передвижения полимерного сырья процесс экструзии, как правило, делят на 3 ключевые области. 

  1. Участок питания (либо погрузки) — место, в котором обрабатываемый материал располагается в жестком пребывании;

  2. Отдел сжатия (либо расплавки) — место, в котором совершается плавка полимера;

  3. Область дозировки — место, где материал располагается в жидком вязкотекучем положении.

нагрев экструдера

Отдел питания

Полимер в гранулированной или порошковой видовой форме, либо находящийся в форме непрерывной ленты подается через загрузочное бункерное устройство и переходит в цилиндр, где поддается шнековой циркуляции. Во время того, как продвигается полимерное сырье в направлении шнековой линии (к формирующему устройству экструдера) в нем нарастает увеличение давления. В тех участках, где происходит контакт обрабатываемого материала с поверхностями цилиндра и самим шнековым устройством, образуется трение. В итоге чего постепенно начинает образовываться тепловая энергия, которая воздействует на полимерный материал своим нагреванием. Еще для усиления теплоотдачи необходимо подводить специальные нагреватели на поверхность цилиндра, которые будут нести функцию тепловых проводников для улучшения расплава материала и доведения его до однородной массы. Температура нагревательных элементов обычно должна превышать температурные показатели попадающего в экструзионный аппарат полимера. Очень важно производить контроль нагрева поверхностей цилиндра в отделе загрузки агрегата. Обеспечить равномерный нагрев можно при помощи хомутовых ТЭНов, которые монтируются на рабочую зону. Диапазон рабочих температур для хомутовых ТЭНов в пределах 200 - 500оС. 

При наличии чрезвычайно высоких температурных значений цилиндровых поверхностей обрабатываемый материал способен поддаться плавке раньше нужного периода, и станет скользить и циркулировать вместе со шнековым устройством, т.е. его перемещение вдоль шнековой линии остановиться и дальнейший цикл переработки произвести будет нереально. При точности подобранного термического режима в самом запуске хода полимера по шнековой установке создается продолговатая пробка из полимерного материала, которая за счет оборотов шнекового канала и сил трения проходит по винтам в нужном направлении. Для хорошего проталкивания материала ориентированного к экструзионной головке протяженность пробки должна иметь обильную величину. По ходу того, как выполняется продвижение прочной пластиковой пробки по шнековому устройству, давление в ней нарастает, пробка становится уплотненной; поверхностный участок пробки, который соприкасается с цилиндром, прогревается, и на ней возникает тоненький расплавленный пласт. Со временем толща этого пласта нарастает; при достижении сравнения расплавленного слоя с параметрами просвета между бортом корпуса и шнековым гребнем, он начинает соскребать расплав с поверхностей, накапливая его перед своей толкающей гранью. Данное сечение шнекового устройства условно считается окончанием зоны питания и с него начинаются рабочие действия отдела расплавки.

Область расплавки

В границах отдела расплавки пробка из полимерного состава поддается расплавлению под тепловым воздействием, доставляемым от поверхности корпуса, и температурами, воспроизводимыми в тонком пласте расплавленного материала за счет вязкотекучего трения. В междувитковых промежутках транспортера в области плавления находятся и пробка и ее расплав. В процессе продвижения материала к экструзионной головке осуществляется дальнейший ток роста массы расплава и соответственно снижение размеров пробки. Несмотря на такие изменения, высота пробки остается приблизительно неизменной, а вот ее ширина по мере перемещения в шнековом устройстве постепенно изменяется в меньшую сторону. Такое состояние не меняется, пока ширина пробки не становится настолько малой, что вращательное течение в потоке расплава, которое накапливает материал перед толкающим устройством, деструктурирует остаточные элементы пробки, раздрабливая ее на мельчайшие частички. Сечение шнекового канала, вначале которого начинает происходить дробление пробки фактически является конечной точкой области расплавления и началом дозировочного отдела.

ТЭНы для экструдера

Область, производящая дозировку полимерного материала

Текучесть расплавленного материала в отделе дозировки происходит благодаря трению вязкотекучего полимерного материала. Передвижение уже самого полностью расплавленного материала происходит из-за производящихся движений шнекового устройства и стенок цилиндра и осуществляется по винтовой траектории. На начальном этапе нахождения полимера в отделе дозировки температурные характеристики расплавленного вещества полностью соответствуют температурам вызывающим его расплавку.  В процессе перемещения в дозировочном отделе, полимерный материал разогревается как за счет дополнительной подводки тепла от нагревателей, установленных на сопле, так и благодаря тепловой энергии, которая выделяется за счет высокоинтенсивных деформирований сдвига. Дополнительный прогрев обеспечивает сопловый нагреватель, позволяющий на небольшом участке добиться высокой температуры нагрева. 

Циркулирующее перемещение и сдвиговые искажения превращают обрабатываемый полимер в однородную массу, выравнивают распределение термических показателей и дают возможность применять экструзионный аппарат для продуктивного смешения составляющих композиций. В данном отделе происходит конечный расплав самых мелких частичек полимерного сырья, и выравниваются температурные показатели поля. Для хорошего и качественного функционирования экструдера важно, чтобы попадающий в рабочую головку расплавленный материал имел однородный состав и температуру одинаковую по сечению. По этим причинам период нахождения полимера в отделе дозировки должен быть достаточным для его хорошего прогревания и качественной гомогенизации.

Поток расплавленной смеси через фильтрационные сетки и формующий инструмент головки

Расплавленный полимер продвигается далее к формовочному инструменту. Обычно перед головкой экструдера вмонтирован пакет сеток, выполняющих работу фильтра. Задача сетки лежит в задержке инородных включений и различных примесей. А также она не пропускает полимерные элементы, которые не поддались расплавке. Частицы не поддавшиеся расплавке остаются на сетке и продолжают прогреваться, затем расплавляются и выходят через ее зазоры. А инородные вещества убираются одновременно с сеткой при плановой замене фильтра. Затем расплавленная смесь плавно переходит в экструзионную головку и, продавливаясь через канал формовки, получает геометрические положения конечной продукции. По окончанию данных процессов полимерное изделие обязательно нужно охладить и зафиксировать его форму. Данную работу выполняет отсек охлаждения и калибровки готовой полимерной продукции.

Остались вопросы?

Заполните форму и мы ответим на все вопросы: