Тема 5. Изготовление изделий из пластических масс методом экструзии

Экструзия — способ получения изделий или полуфабрикатов из полимерных материалов неограниченной длины путем выдавливания расплава полимера через формующую головку (фильеру) нужного профиля

Данный метод находит применение для труб, пленок, листов, сеток, профилей.

В экструзионной установке наиболее значимым элементом является сам экстру­дер, называемый также шнековым прессом.

Перемещение расплава в экструдере производится за счет давления создаваемого шнеком или диском.

Рис.9. Схематическое изображение экструдера: 1 — шнек; 2 — материальный цилиндр; 3 — нагреватели; 4 — загрузочный бункер; 5 — редуктор; 6 — двигатель

В процессе экструзии протекают физические и химические процессы.

К физическим относятся фазовый переход полимеров из твердого состояния в вязко-текучее. К химическим процессам относят термическую и механическую деструкцию. Точное выдерживание параметров позволяет уменьшить деструкцию как термическую так и механическую.

В процессе экструзии необходимо обеспечивать перемещение расплава по длине шнека. Частота вращения шнека обеспечивает создание необходимого давления. По длине шнека условно выделяют три зоны: зона загрузки, плавления и гомогенизации расплавов, зона дозирования

Зона загрузки-это участок шнека от загрузочной воронки до появления расплава на поверхности шнека

Зона плавления и гомогенизации- это участок шнека на котором наблюдается вязкое-течение расплава.

Зона дозирования- это участок шнека на котором происходит выравнивание температуры расплава и его гомогенизация.

Материалы подвергаемые экструзии

Экструзии поддаются все термопласты. Единственное ограничивающее условие — все подлежащие переработке полимеры в состоянии плавления должны обладать вы­сокой степенью вязкости. Это необходимо для того, чтобы выходящий из формующей головки расплав не растекался, а сохранял на короткое время приданную ему форму. Высокая вязкость расплава достигается либо высокой степенью полимеризации, либо введением в полимер определенных добавок.

Экструдер

Принцип работы экструдера состоит в том, что в нагреваемом материальном ци­линдре вращается шнек, который уплотняет, расплавляет и гомогенизирует полимер­ную массу, а затем выдавливает ее сквозь выходное отверстие формующей головки. Сам по себе экструдер еще не является машиной для переработки полимеров, а пред­ставляет собой лишь пластицирующее устройство.

Экструдер, укомплектованный формующей головкой, устройствами калибровки, охлаждения, отвода и намотки — это технологическая установка для переработки по­лимеров (рис. 9).

Наряду с одношнековыми машинами также используются и многошнековые экст­рудеры.

Рис. 11. Схема экструзионной линии 1 — источник энергии; 2 — полимерное сырье: 3 — экструдер; 4 — формующая головка; 5 — калибровка; 6 — охлаждение; 7 — тянущее устройство; 8 — намотка; 9 — сепаратор; 10 — приемное устройство; 11 — экструдат

Конструкция одношнекового экструдера

Одношнековый экструдер состоит из материального цилиндра с размещенным в нем шнеком, электродвигателя, загрузочного бункера и редуктора (рис. 9.).

На цилиндре устанавливаются несколько кольцевых нагревателей (от 4 до 6), каж­дый из которых регулируется индивидуально. Как правило, в каждой зоне нагрева смонтировано охлаждающее устройство, что повышает точность регулировки темпе­ратуры. Для предотвращения преждевременного оплавления полимерной массы зона цилиндра, находящаяся в непосредственной близости от загрузочного отверстия, в процессе работы экструдера постоянно охлаждается.

Вопросы для закрепления знаний

1. Экструзия-это?

2. Зоны в экструдере?

3. Устройство экструдера?

4. Схема экструзии?

5. Материал перерабатываемый экструзией?